工事車両支援システム
【課題】小規模な工事現場においても工事車両による巻き込み事故を防止可能な工事車両支援システムの提供。
【解決手段】工事現場の作業者１５０に持たせる無線信号発信手段となるＲＦＩＤタグ１４０と、工事車両となる油圧ショベル１００に取り付けられ、ＲＦＩＤタグ１４０より信号を受信する無線信号受信手段となるＲＦＩＤアンテナ１９０と、ＲＦＩＤアンテナ１９０により得られた信号に関する情報を用いて、作業者１５０の位置を割り出す計算手段となるパソコン１８０と、パソコン１８０から作業者１５０の位置を取得して、油圧ショベル１００の運転者１０に作業者１５０の位置を伝える位置表示手段となるメガネ型ディスプレイ１７０を有することで、工事車両支援システムを実現。
【解決手段】工事現場の作業者１５０に持たせる無線信号発信手段となるＲＦＩＤタグ１４０と、工事車両となる油圧ショベル１００に取り付けられ、ＲＦＩＤタグ１４０より信号を受信する無線信号受信手段となるＲＦＩＤアンテナ１９０と、ＲＦＩＤアンテナ１９０により得られた信号に関する情報を用いて、作業者１５０の位置を割り出す計算手段となるパソコン１８０と、パソコン１８０から作業者１５０の位置を取得して、油圧ショベル１００の運転者１０に作業者１５０の位置を伝える位置表示手段となるメガネ型ディスプレイ１７０を有することで、工事車両支援システムを実現。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事車両を用いた工事をする際に発生する事故を低減する技術に関するものであり、具体的にはＡＲ（Augmented Reality）技術を用いて工事車両の運転者に対して死角にいる人間や障害物の様子を伝える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工事現場における重機運用にあたっては十分に周囲の状況に注意して安全に運用する必要がある。しかしながら、比較的に小規模な建設現場では、往々にして作業可能範囲が狭く十分にセーフティゾーンを設けられないようなケースがある。具体的には重機の死角に作業者が通りかかり、重機のオペレータがそれを知らずに重機を動作させることで作業者を巻き込んでしまうといった事故が起こっている。安全面から考えれば、重機の作動範囲内に作業者が入ることを禁止するか、それができない場合には重機を用いないことが望ましい。しかし、重機を用いての作業が可能であれば、作業効率を考えれば重機を用いて作業する方が好ましいのも事実である。そこでこのような問題を解決する方法が色々と検討されている。
【０００３】
特許文献１には、飛び出し警告装置に関する技術が開示されている。特許文献１に開示される技術は、工事現場ではなく一般道路における車両と歩行者に対する接触事故回避のための技術である。具体的には車両に複数のセンサを備え、歩道からの歩行者の近接を複数のセンサによって検出した場合に、車両の運転者に歩行者の近接を他の車両に対して警告することで、他の車両と歩行者との接触事故を回避する技術である。
【０００４】
特許文献２には、周辺車両監視装置及び周辺車両監視方法に関する技術が開示されている。車載した監視カメラ及びレーダーから得られる情報によって、割り込みの可能性のある周辺車両等を検出し、警報及び危険回避自動制御を行うことが可能となっている。
【０００５】
特許文献３には、死角画像表示装置及び死角が相表示方法に関する技術が開示されている。車両の先端に取り付けた監視カメラによって自車両の前方左右を撮影し、その画像を車両室内に用意したモニタに表示することで、運転者からは死角になっている部分の映像を運転者に伝えることを可能としている。
【０００６】
特許文献４には、死角表示装置に関する技術が開示されている。車両に取り付けた監視カメラによってピラーの陰などの運転者から死角になる部分の映像を撮影し、ピラーに埋め込んだディスプレイで死角になる部分の映像を表示することで、運転者からは死角になっている部分の映像を運転者に伝えることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５４９３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７２９６９号公報
【特許文献３】特開２０１０−０８７８６１号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献４に開示される技術で小規模な工事現場での事故防止を考える場合には、以下に説明する課題があると考えられる。
【０００９】
上記に示した一般車両用の事故防止技術を工事現場においても利用することは考えられるが、油圧ショベルなどの工事車両は一般乗用車とは異なる形状をしており、異なる特徴を有するために単純にこれらの発明を適用することはできない。例えば油圧ショベルであれば、アームに取り付けられた先端ツールの操作も目視で行う必要があるため、運転者の視界を可能な限り広くとる等の事情がある。また、アームや車両本体そのものが死角を作る事が多く、工事現場には障害物となる物や構造物が多いという事情もある。
【００１０】
したがって、特許文献１には具体的な警報手段が明示されておらず、特許文献２には、音声又は文字をモニタに表示しての警報手段によって運転者に情報を伝えると記されているが、工事車両はその作業の特性から固定モニタに文字情報などの把握に時間を要する方法で表示しても、作業中に確認することは困難であると考えられる。また、工事現場の騒音レベルはかなり高いので、音声による警報手段も時として有効でない場合が考えられる。よって、特許文献１及び特許文献２に記載される技術を適用したとしても、有効な対策になる可能性は低い。
【００１１】
また、特許文献３及び特許文献４に示すような技術を応用することは工事車両の死角を減らすと言う点では利点があるが、工事車両に多数の監視カメラを付ける必要がある為コスト的に問題となる。また、モニタを取り付けることで新たな死角を作りかねないという問題もある。また、監視カメラの死角になる部分に関する情報を得ることはできない為、障害物が多い工事現場にあっては得られるメリットが薄いと考えられる。
【００１２】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、小規模な工事現場においても工事車両による巻き込み事故を防止可能な工事車両支援システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の一態様による工事車両支援システムは以下のような特徴を有する。
【００１４】
（１）工事現場の作業者に持たせる無線信号発信手段と、工事車両に取り付けられ、前記無線信号発信手段より信号を受信する無線信号受信手段と、前記無線信号受信手段により得られた前記信号に関する情報を用いて、前記作業者の位置を割り出す計算手段と、前記計算手段から前記作業者の位置を取得して、前記工事車両の運転者に前記作業者の位置を伝える位置表示手段を有することを特徴とする。
【００１５】
（２）（１）に記載の工事車両支援システムにおいて、前記位置表示手段が前記工事車両の運転者が装着するゴーグル型網膜走査ディスプレイであることを特徴とする。
【００１６】
（３）（１）または（２）に記載の工事車両支援システムにおいて、前記無線信号発信手段がＲＦＩＤタグであり、前記無線信号受信手段がＲＦＩＤアンテナであることを特徴する。
【発明の効果】
【００１７】
このような特徴を有する本発明の一態様による工事車両支援システムにより、以下のような作用、効果が得られる。
【００１８】
上記（１）に記載される発明の態様は、工事現場の作業者に持たせる無線信号発信手段と、工事車両に取り付けられ、無線信号発信手段より信号を受信する無線信号受信手段と、無線信号受信手段により得られた信号に関する情報を用いて、作業者の位置を割り出す計算手段と、計算手段から作業者の位置を取得して、工事車両の運転者に作業者の位置を伝える位置表示手段を有するものである。
【００１９】
工事現場で働く作業者は、大抵の場合は特定の者が同じエリアで働くことになるので、同じ現場の作業者に無線信号発信手段を持たせておくことで、作業者側から無線信号を発信させることが可能である。一方、工事車両には無線信号受信手段と計算手段と位置表示手段を備えることで、無線信号が作業者側から発信され、それを受信した無線信号受信手段のデータを元に位置表示手段で作業者の位置を特定することが可能となり、工事車両の死角にいる作業者の位置情報を、工事車両の運転者が特定できるので、事故の低減に効果がある。
【００２０】
また、上記（２）に記載の発明の態様は、（１）に記載の工事車両支援システムにおいて、位置表示手段が工事車両の運転者が装着するゴーグル型網膜走査ディスプレイであるので、工事車両の運転者の視界を殆ど遮ることなく、運転者に他の作業者の位置情報を伝達することが可能となる。ゴーグル型網膜走査ディスプレイならば、ＡＲ（拡張現実）技術を用いることで運転者の視界に作業者の位置情報を重ねることが可能である。したがって、死角にいる作業者の情報を随時運転者は確認することができ、事故の低減に効果が得られる。
【００２１】
また、上記（３）に記載に発明の態様は、（１）または（２）に記載の工事車両支援システムにおいて、無線信号発信手段がＲＦＩＤタグであり、無線信号受信手段がＲＦＩＤアンテナであるので、比較的容易に運用が可能である。ＲＦＩＤタグは小型化がされているので、作業者の邪魔になりにくく、ＲＦＩＤアンテナでの受信距離はアクティブタグを用いれば半径数十ｍ以上、装置によっては半径１００ｍ以上の受信エリアを確保できるので、小規模な工事現場であれば十分利用可能である。また、電波の回り込みによって死角にいる作業者を確認でき、汚れなどに強いという点も工事現場での運用に向いていると言える。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の、油圧ショベルの概略平面図である。
【図２】本実施形態の、油圧ショベルの斜視図である。
【図３】本実施形態の、油圧ショベルの運転席の様子を表す模式図である。
【図４】本実施形態の、システム略図である。
【図５】本実施形態の、運転者が装着するメガネ型ディスプレイのイメージ図である。
【図６】本実施形態の、油圧ショベルの周囲を模式的に表した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態の油圧ショベル１００の概略平面図を示す。図２に、油圧ショベル１００の斜視図を示す。工事車両として用いられる油圧ショベル１００は、前方にアーム１０１を備え、クローラ１０２を備えて旋回及び移動が可能である。エンジン１０６は運転者の後部に取り付けられている。工事現場では、油圧ショベル１００は配管の交換作業等を行う際に道路の舗装を剥がし、バケット１０５をアーム１０１に取り付けて、土砂を掘削して取り除く作業に用いられる。油圧ショベル１００はアーム１０１を旋回しながら振り回すことがあるので、中心とする半径数ｍは作業範囲となり、他の作業者が立ち入ることは安全管理上望ましくない。
【００２５】
図３に、油圧ショベル１００の運転席１０４の様子を表す模式図を示す。油圧ショベル１００の運転者１０は、図３に示される運転席１０４に座って油圧ショベル１００の操作を行う。油圧ショベル１００の屋根１０３には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentificatio）アンテナ１９０が３つ設けられている。都合上、ＲＦＩＤアンテナ１９０は第１アンテナ１９０ａ、第２アンテナ１９０ｂ及び第３アンテナ１９０ｃと称する。
【００２６】
図４に、システム略図を示す。ＲＦＩＤアンテナ１９０は油圧ショベル１００に搭載されるパソコン１８０と接続されている。そして、パソコン１８０は運転者１０が装備するメガネ型ディスプレイ１７０と無線又は有線で通信する。また、ＲＦＩＤアンテナ１９０は、工事現場で一緒に働く作業者１５０が携帯するＲＦＩＤタグ１４０の発する電波を受信するように備えられている。パソコン１８０はＲＦＩＤアンテナ１９０から得た情報をＲＦＩＤタグ１４０の情報を計算処理して作業者１５０の油圧ショベル１００に対する相対位置を特定するのに用いられる。
【００２７】
図５に、運転者１０が装着するメガネ型ディスプレイ１７０のイメージを示す。運転者１０が装着するメガネ型ディスプレイ１７０は、メガネ型網膜走査ディスプレイを採用しており、ゴーグルの脇に網膜に対して光を当てることで運転者１０の視野に映像が存在しているように感じさせることができる。パソコン１８０と接続していることで、パソコン１８０からの情報による映像をメガネ型ディスプレイ１７０によって運転者１０の視界内に結像することが可能である。拡張現実（ＡＲ）の技術を用いれば、映像をメガネ型ディスプレイ１７０越しに見る風景とマッチさせて情報を運転者１０に伝えることが可能である。また、メガネ型ディスプレイ１７０は視界をほとんど遮ること無く映像を運転者１０に伝えることができ、メガネ型であるため両手での操作を妨げない。
【００２８】
採用したＲＦＩＤタグ１４０はパッシブ型で、ＲＦＩＤアンテナ１９０との通信距離は数十ｍ程度と、工事現場をカバーする程度の通信範囲を有している。ＲＦＩＤタグ１４０は固有の信号を発信し、作業者１５０の個体識別が可能である。便宜的に図４では第１作業者１５０ａ、第２作業者１５０ｂと表記している。ＲＦＩＤタグ１４０は作業者１５０が被るヘルメットにバンドで取り付けられるか、作業者１５０の着る服に作業を阻害しないように取り付けられている。
【００２９】
本実施形態の工事車両支援システムは上記構成であるので、以下に説明するような作用を示す。
【００３０】
まず、同じ工事現場内の作業者１５０が携帯するＲＦＩＤタグ１４０の発信する信号を、油圧ショベル１００に取り付けられるＲＦＩＤアンテナ１９０が捉える。第１アンテナ１９０ａ、第２アンテナ１９０ｂ及び第３アンテナ１９０ｃの３つのＲＦＩＤアンテナ１９０で得られたデータは、パソコン１８０に伝えられて計算処理される。パソコン１８０でデータが処理されることで、油圧ショベル１００の位置に対して相対的な作業者１５０の位置を、パソコン１８０が特定する。
【００３１】
ＲＦＩＤアンテナ１９０は３つ設けられていることで、ＲＦＩＤタグ１４０からの信号の時間的遅延を計算して作業者１５０の位置を計測している。このデータをパソコン１８０で計算処理した後に、メガネ型ディスプレイ１７０に画像として伝達する。
【００３２】
図６に、油圧ショベル１００の周囲を模式的に表した平面図を示す。メガネ型ディスプレイ１７０によって運転者１０に伝達される情報は、図６に示したように、油圧ショベル１００を中心とした作業者１５０の位置を相対的に表示される。表示範囲２００の中に居る第１作業者１５０ａ、第２作業者１５０ｂ、及び第３作業者１５０ｃが図６には示されている。油圧ショベル１００の旋回半径２１０も示されており、第３作業者１５０ｃが旋回半径２１０に入っているので、強調して示されている。
【００３３】
本実施形態の工事車両支援システムは上記構成により上記作用を示すので、以下に説明するような効果を奏する。
【００３４】
まず、油圧ショベル１００による巻き込み事故防止に効果がある点が挙げられる。本実施形態の工事車両支援システムは、工事現場の作業者１５０に持たせる無線信号発信手段となるＲＦＩＤタグ１４０と、工事車両となる油圧ショベル１００に取り付けられ、ＲＦＩＤタグ１４０より信号を受信する無線信号受信手段となるＲＦＩＤアンテナ１９０と、ＲＦＩＤアンテナ１９０により得られた信号に関する情報を用いて、作業者１５０の位置を割り出す計算手段となるパソコン１８０と、パソコン１８０から作業者１５０の位置を取得して、油圧ショベル１００の運転者１０に作業者１５０の位置を伝える位置表示手段となるメガネ型ディスプレイ１７０を有するものである。
【００３５】
油圧ショベル１００は、図２に示されるような形状であるため、運転席１０４から見てアーム１０１やバケット１０５は視界の妨げになる。また、油圧ショベル１００の機種によってはエンジン１０６が大きく、後方視界も妨げられる可能性がある。また、油圧ショベル１００が運用される工事現場は設置物や構造物が多いなどの事情もあり、そうした部分にも死角はできやすい。そして、工事現場によっては工事のために確保するスペースが少なく、油圧ショベル１００の作業範囲内で作業者１５０が作業する必要がある場合がある。こうした事情から工事現場での巻き込み事故を防止したいというニーズは常にある。
【００３６】
本実施形態によれば、作業者１５０は工事現場ではほぼ固定され入れ替わることが少ないため、予め各作業者１５０にＲＦＩＤタグ１４０を持たせ、ＲＦＩＤアンテナ１９０で信号を受信し、パソコン１８０でデータ処理を行ってメガネ型ディスプレイ１７０で油圧ショベル１００の運転者１０に作業者１５０の位置を伝えることで、運転者１０はその情報を把握することができる。よって、例え作業者１５０が運転席１０４より死角になる位置に居たとしても、その状況を把握して事故防止に繋げることができる。
【００３７】
具体的には図６に示すような映像を運転者１０が表示範囲２００によって得られることになる。図６では第３作業者１５０ｃが旋回半径２１０に入っている状況が、前方を見ていても分かる。実際には目視して確認することが望ましいが、こうして事前に情報が確認できるだけで、不注意による旋回やバックを行うことで第３作業者１５０ｃを巻き込んだ事故を防止できることになる。もちろん、ＲＦＩＤタグ１４０の発する電波は回り込み効果が期待できるので、ある程度の遮蔽物があっても作業者１５０の位置を把握することが可能である。従って、建物の陰から出てこようとしている作業者１５０が居たとしても注意して油圧ショベル１００を操作することが可能であるし、アーム１０１やバケット１０５の陰にいる作業者１５０を見落とす危険性も減らすことが可能である。
【００３８】
また、音声での警告よりも的確に運転者１０に情報を伝えることが可能となるものと考えられる。前述した通り、警告音や音声での警告では工事現場の騒音に邪魔されて、判断が遅れる可能性が考えられる。特に交通量の多い道路での作業や、掘削作業中は音による警告では不十分であると考えられる。また、例えば図６に示されるように旋回半径２１０に第３作業者１５０ｃが侵入しているとして、これを警告音だけで警告すると、瞬時にはどの位置に第３作業者１５０ｃが居るのか把握することが難しい。これは、第３作業者１５０ｃが運転者１０の視界内に入っていないためである。しかし、表示範囲２００からの画像による情報は、音声情報よりも情報量が多く、瞬時に運転者１０は第３作業者１５０ｃの位置を把握出来る可能性が高い。このため、例えば複数の作業者１５０が旋回半径２１０に侵入していたとしても、複数の作業者１５０をそれぞれ把握し易くなる。
【００３９】
狭い工事現場では、特に作業中に油圧ショベル１００の旋回半径２１０に作業者１５０が侵入してしまうケースも多い。これは故意に旋回半径２１０に入る場合もあるが、作業者１５０が作業している最中に油圧ショベル１００が移動することで、旋回半径２１０に作業者１５０が侵入するケースも考えられ、不注意での侵入よりも作業の必要性上侵入せざるを得ない場合も発生する。このような場合にも油圧ショベル１００の運転者１０が瞬時に作業者１５０の侵入を把握できることは、事故防止に繋がりメリットが高い。
【００４０】
また、運転者１０が図５に示すようにメガネ型ディスプレイ１７０を装着することで、パソコン１８０からの画像情報を得ることができ、油圧ショベル１００の操作性を犠牲にせずに情報を得ることが可能になる。前述したように、油圧ショベル１００の運転席１０４に別途モニタを設けて表示することも可能であるが、この場合は、そのモニタの背部が死角になるなどの問題がある。また、死角にならない位置にモニタを付けたのでは、視線の移動が多くなり、作業に支障が出ることが考えられる。メガネ型ディスプレイ１７０を用いた場合はこの点、作業を阻害することなく、又視界への影響も最小限に抑えることが可能である。
【００４１】
また、ＲＦＩＤタグ１４０及びＲＦＩＤアンテナ１９０を用いていることで、比較的広範囲の作業者１５０の位置を特定することが可能である。ＲＦＩＤタグ１４０にパッシブ型のアクティブタグを用いることで、検出距離は半径数十ｍ程度までカバーが可能である。油圧ショベル１００の作業エリアはその程度の距離があれば十分にカバー可能であるため、危険回避に有用である。また、遮蔽物があっても電波が回り込みを起こすので、例えば建物の陰にいる作業者１５０の検出を行うことも可能となる。
【００４２】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
【００４３】
例えば、本実施形態では工事車両に油圧ショベル１００を例示しているが、ホイールローダーであってもアスファルトフィニッシャーであってもその他の重機であっても、それぞれ特有の死角が存在するため、これらの工事車両にこの発明を適用することを妨げない。また、必ずしもメガネ型ディスプレイ１７０に表示させる必要は無く、例えば油圧ショベル１００の前面に透過性の高いディスプレイを配置するなどの方法も考えられるし、装着する方法に関してもメガネ型に限定される必要も無い。また、メガネ型ディスプレイ１７０に表示させるデータについても、図６に示した状態はあくまでも例示であるので、例えば死角に作業者１５０が居た場合、その場所に人影を合成するなどの手法を用いても良い。また、パソコン１８０から通信する情報は、作業者１５０の位置情報だけに限らず、例えば工事の日程や緊急連絡事項などを含んでも良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 運転者
１００ 油圧ショベル
１０１ アーム
１０２ クローラ
１０３ 屋根
１０４ 運転席
１０５ バケット
１０６ エンジン
１４０ ＲＦＩＤタグ
１５０ 作業者
１７０ メガネ型ディスプレイ
１８０ パソコン
１９０ ＲＦＩＤアンテナ
２００ 表示範囲
２１０ 旋回半径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事車両を用いた工事をする際に発生する事故を低減する技術に関するものであり、具体的にはＡＲ（Augmented Reality）技術を用いて工事車両の運転者に対して死角にいる人間や障害物の様子を伝える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工事現場における重機運用にあたっては十分に周囲の状況に注意して安全に運用する必要がある。しかしながら、比較的に小規模な建設現場では、往々にして作業可能範囲が狭く十分にセーフティゾーンを設けられないようなケースがある。具体的には重機の死角に作業者が通りかかり、重機のオペレータがそれを知らずに重機を動作させることで作業者を巻き込んでしまうといった事故が起こっている。安全面から考えれば、重機の作動範囲内に作業者が入ることを禁止するか、それができない場合には重機を用いないことが望ましい。しかし、重機を用いての作業が可能であれば、作業効率を考えれば重機を用いて作業する方が好ましいのも事実である。そこでこのような問題を解決する方法が色々と検討されている。
【０００３】
特許文献１には、飛び出し警告装置に関する技術が開示されている。特許文献１に開示される技術は、工事現場ではなく一般道路における車両と歩行者に対する接触事故回避のための技術である。具体的には車両に複数のセンサを備え、歩道からの歩行者の近接を複数のセンサによって検出した場合に、車両の運転者に歩行者の近接を他の車両に対して警告することで、他の車両と歩行者との接触事故を回避する技術である。
【０００４】
特許文献２には、周辺車両監視装置及び周辺車両監視方法に関する技術が開示されている。車載した監視カメラ及びレーダーから得られる情報によって、割り込みの可能性のある周辺車両等を検出し、警報及び危険回避自動制御を行うことが可能となっている。
【０００５】
特許文献３には、死角画像表示装置及び死角が相表示方法に関する技術が開示されている。車両の先端に取り付けた監視カメラによって自車両の前方左右を撮影し、その画像を車両室内に用意したモニタに表示することで、運転者からは死角になっている部分の映像を運転者に伝えることを可能としている。
【０００６】
特許文献４には、死角表示装置に関する技術が開示されている。車両に取り付けた監視カメラによってピラーの陰などの運転者から死角になる部分の映像を撮影し、ピラーに埋め込んだディスプレイで死角になる部分の映像を表示することで、運転者からは死角になっている部分の映像を運転者に伝えることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５４９３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７２９６９号公報
【特許文献３】特開２０１０−０８７８６１号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献４に開示される技術で小規模な工事現場での事故防止を考える場合には、以下に説明する課題があると考えられる。
【０００９】
上記に示した一般車両用の事故防止技術を工事現場においても利用することは考えられるが、油圧ショベルなどの工事車両は一般乗用車とは異なる形状をしており、異なる特徴を有するために単純にこれらの発明を適用することはできない。例えば油圧ショベルであれば、アームに取り付けられた先端ツールの操作も目視で行う必要があるため、運転者の視界を可能な限り広くとる等の事情がある。また、アームや車両本体そのものが死角を作る事が多く、工事現場には障害物となる物や構造物が多いという事情もある。
【００１０】
したがって、特許文献１には具体的な警報手段が明示されておらず、特許文献２には、音声又は文字をモニタに表示しての警報手段によって運転者に情報を伝えると記されているが、工事車両はその作業の特性から固定モニタに文字情報などの把握に時間を要する方法で表示しても、作業中に確認することは困難であると考えられる。また、工事現場の騒音レベルはかなり高いので、音声による警報手段も時として有効でない場合が考えられる。よって、特許文献１及び特許文献２に記載される技術を適用したとしても、有効な対策になる可能性は低い。
【００１１】
また、特許文献３及び特許文献４に示すような技術を応用することは工事車両の死角を減らすと言う点では利点があるが、工事車両に多数の監視カメラを付ける必要がある為コスト的に問題となる。また、モニタを取り付けることで新たな死角を作りかねないという問題もある。また、監視カメラの死角になる部分に関する情報を得ることはできない為、障害物が多い工事現場にあっては得られるメリットが薄いと考えられる。
【００１２】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、小規模な工事現場においても工事車両による巻き込み事故を防止可能な工事車両支援システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の一態様による工事車両支援システムは以下のような特徴を有する。
【００１４】
（１）工事現場の作業者に持たせる無線信号発信手段と、工事車両に取り付けられ、前記無線信号発信手段より信号を受信する無線信号受信手段と、前記無線信号受信手段により得られた前記信号に関する情報を用いて、前記作業者の位置を割り出す計算手段と、前記計算手段から前記作業者の位置を取得して、前記工事車両の運転者に前記作業者の位置を伝える位置表示手段を有することを特徴とする。
【００１５】
（２）（１）に記載の工事車両支援システムにおいて、前記位置表示手段が前記工事車両の運転者が装着するゴーグル型網膜走査ディスプレイであることを特徴とする。
【００１６】
（３）（１）または（２）に記載の工事車両支援システムにおいて、前記無線信号発信手段がＲＦＩＤタグであり、前記無線信号受信手段がＲＦＩＤアンテナであることを特徴する。
【発明の効果】
【００１７】
このような特徴を有する本発明の一態様による工事車両支援システムにより、以下のような作用、効果が得られる。
【００１８】
上記（１）に記載される発明の態様は、工事現場の作業者に持たせる無線信号発信手段と、工事車両に取り付けられ、無線信号発信手段より信号を受信する無線信号受信手段と、無線信号受信手段により得られた信号に関する情報を用いて、作業者の位置を割り出す計算手段と、計算手段から作業者の位置を取得して、工事車両の運転者に作業者の位置を伝える位置表示手段を有するものである。
【００１９】
工事現場で働く作業者は、大抵の場合は特定の者が同じエリアで働くことになるので、同じ現場の作業者に無線信号発信手段を持たせておくことで、作業者側から無線信号を発信させることが可能である。一方、工事車両には無線信号受信手段と計算手段と位置表示手段を備えることで、無線信号が作業者側から発信され、それを受信した無線信号受信手段のデータを元に位置表示手段で作業者の位置を特定することが可能となり、工事車両の死角にいる作業者の位置情報を、工事車両の運転者が特定できるので、事故の低減に効果がある。
【００２０】
また、上記（２）に記載の発明の態様は、（１）に記載の工事車両支援システムにおいて、位置表示手段が工事車両の運転者が装着するゴーグル型網膜走査ディスプレイであるので、工事車両の運転者の視界を殆ど遮ることなく、運転者に他の作業者の位置情報を伝達することが可能となる。ゴーグル型網膜走査ディスプレイならば、ＡＲ（拡張現実）技術を用いることで運転者の視界に作業者の位置情報を重ねることが可能である。したがって、死角にいる作業者の情報を随時運転者は確認することができ、事故の低減に効果が得られる。
【００２１】
また、上記（３）に記載に発明の態様は、（１）または（２）に記載の工事車両支援システムにおいて、無線信号発信手段がＲＦＩＤタグであり、無線信号受信手段がＲＦＩＤアンテナであるので、比較的容易に運用が可能である。ＲＦＩＤタグは小型化がされているので、作業者の邪魔になりにくく、ＲＦＩＤアンテナでの受信距離はアクティブタグを用いれば半径数十ｍ以上、装置によっては半径１００ｍ以上の受信エリアを確保できるので、小規模な工事現場であれば十分利用可能である。また、電波の回り込みによって死角にいる作業者を確認でき、汚れなどに強いという点も工事現場での運用に向いていると言える。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の、油圧ショベルの概略平面図である。
【図２】本実施形態の、油圧ショベルの斜視図である。
【図３】本実施形態の、油圧ショベルの運転席の様子を表す模式図である。
【図４】本実施形態の、システム略図である。
【図５】本実施形態の、運転者が装着するメガネ型ディスプレイのイメージ図である。
【図６】本実施形態の、油圧ショベルの周囲を模式的に表した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態の油圧ショベル１００の概略平面図を示す。図２に、油圧ショベル１００の斜視図を示す。工事車両として用いられる油圧ショベル１００は、前方にアーム１０１を備え、クローラ１０２を備えて旋回及び移動が可能である。エンジン１０６は運転者の後部に取り付けられている。工事現場では、油圧ショベル１００は配管の交換作業等を行う際に道路の舗装を剥がし、バケット１０５をアーム１０１に取り付けて、土砂を掘削して取り除く作業に用いられる。油圧ショベル１００はアーム１０１を旋回しながら振り回すことがあるので、中心とする半径数ｍは作業範囲となり、他の作業者が立ち入ることは安全管理上望ましくない。
【００２５】
図３に、油圧ショベル１００の運転席１０４の様子を表す模式図を示す。油圧ショベル１００の運転者１０は、図３に示される運転席１０４に座って油圧ショベル１００の操作を行う。油圧ショベル１００の屋根１０３には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentificatio）アンテナ１９０が３つ設けられている。都合上、ＲＦＩＤアンテナ１９０は第１アンテナ１９０ａ、第２アンテナ１９０ｂ及び第３アンテナ１９０ｃと称する。
【００２６】
図４に、システム略図を示す。ＲＦＩＤアンテナ１９０は油圧ショベル１００に搭載されるパソコン１８０と接続されている。そして、パソコン１８０は運転者１０が装備するメガネ型ディスプレイ１７０と無線又は有線で通信する。また、ＲＦＩＤアンテナ１９０は、工事現場で一緒に働く作業者１５０が携帯するＲＦＩＤタグ１４０の発する電波を受信するように備えられている。パソコン１８０はＲＦＩＤアンテナ１９０から得た情報をＲＦＩＤタグ１４０の情報を計算処理して作業者１５０の油圧ショベル１００に対する相対位置を特定するのに用いられる。
【００２７】
図５に、運転者１０が装着するメガネ型ディスプレイ１７０のイメージを示す。運転者１０が装着するメガネ型ディスプレイ１７０は、メガネ型網膜走査ディスプレイを採用しており、ゴーグルの脇に網膜に対して光を当てることで運転者１０の視野に映像が存在しているように感じさせることができる。パソコン１８０と接続していることで、パソコン１８０からの情報による映像をメガネ型ディスプレイ１７０によって運転者１０の視界内に結像することが可能である。拡張現実（ＡＲ）の技術を用いれば、映像をメガネ型ディスプレイ１７０越しに見る風景とマッチさせて情報を運転者１０に伝えることが可能である。また、メガネ型ディスプレイ１７０は視界をほとんど遮ること無く映像を運転者１０に伝えることができ、メガネ型であるため両手での操作を妨げない。
【００２８】
採用したＲＦＩＤタグ１４０はパッシブ型で、ＲＦＩＤアンテナ１９０との通信距離は数十ｍ程度と、工事現場をカバーする程度の通信範囲を有している。ＲＦＩＤタグ１４０は固有の信号を発信し、作業者１５０の個体識別が可能である。便宜的に図４では第１作業者１５０ａ、第２作業者１５０ｂと表記している。ＲＦＩＤタグ１４０は作業者１５０が被るヘルメットにバンドで取り付けられるか、作業者１５０の着る服に作業を阻害しないように取り付けられている。
【００２９】
本実施形態の工事車両支援システムは上記構成であるので、以下に説明するような作用を示す。
【００３０】
まず、同じ工事現場内の作業者１５０が携帯するＲＦＩＤタグ１４０の発信する信号を、油圧ショベル１００に取り付けられるＲＦＩＤアンテナ１９０が捉える。第１アンテナ１９０ａ、第２アンテナ１９０ｂ及び第３アンテナ１９０ｃの３つのＲＦＩＤアンテナ１９０で得られたデータは、パソコン１８０に伝えられて計算処理される。パソコン１８０でデータが処理されることで、油圧ショベル１００の位置に対して相対的な作業者１５０の位置を、パソコン１８０が特定する。
【００３１】
ＲＦＩＤアンテナ１９０は３つ設けられていることで、ＲＦＩＤタグ１４０からの信号の時間的遅延を計算して作業者１５０の位置を計測している。このデータをパソコン１８０で計算処理した後に、メガネ型ディスプレイ１７０に画像として伝達する。
【００３２】
図６に、油圧ショベル１００の周囲を模式的に表した平面図を示す。メガネ型ディスプレイ１７０によって運転者１０に伝達される情報は、図６に示したように、油圧ショベル１００を中心とした作業者１５０の位置を相対的に表示される。表示範囲２００の中に居る第１作業者１５０ａ、第２作業者１５０ｂ、及び第３作業者１５０ｃが図６には示されている。油圧ショベル１００の旋回半径２１０も示されており、第３作業者１５０ｃが旋回半径２１０に入っているので、強調して示されている。
【００３３】
本実施形態の工事車両支援システムは上記構成により上記作用を示すので、以下に説明するような効果を奏する。
【００３４】
まず、油圧ショベル１００による巻き込み事故防止に効果がある点が挙げられる。本実施形態の工事車両支援システムは、工事現場の作業者１５０に持たせる無線信号発信手段となるＲＦＩＤタグ１４０と、工事車両となる油圧ショベル１００に取り付けられ、ＲＦＩＤタグ１４０より信号を受信する無線信号受信手段となるＲＦＩＤアンテナ１９０と、ＲＦＩＤアンテナ１９０により得られた信号に関する情報を用いて、作業者１５０の位置を割り出す計算手段となるパソコン１８０と、パソコン１８０から作業者１５０の位置を取得して、油圧ショベル１００の運転者１０に作業者１５０の位置を伝える位置表示手段となるメガネ型ディスプレイ１７０を有するものである。
【００３５】
油圧ショベル１００は、図２に示されるような形状であるため、運転席１０４から見てアーム１０１やバケット１０５は視界の妨げになる。また、油圧ショベル１００の機種によってはエンジン１０６が大きく、後方視界も妨げられる可能性がある。また、油圧ショベル１００が運用される工事現場は設置物や構造物が多いなどの事情もあり、そうした部分にも死角はできやすい。そして、工事現場によっては工事のために確保するスペースが少なく、油圧ショベル１００の作業範囲内で作業者１５０が作業する必要がある場合がある。こうした事情から工事現場での巻き込み事故を防止したいというニーズは常にある。
【００３６】
本実施形態によれば、作業者１５０は工事現場ではほぼ固定され入れ替わることが少ないため、予め各作業者１５０にＲＦＩＤタグ１４０を持たせ、ＲＦＩＤアンテナ１９０で信号を受信し、パソコン１８０でデータ処理を行ってメガネ型ディスプレイ１７０で油圧ショベル１００の運転者１０に作業者１５０の位置を伝えることで、運転者１０はその情報を把握することができる。よって、例え作業者１５０が運転席１０４より死角になる位置に居たとしても、その状況を把握して事故防止に繋げることができる。
【００３７】
具体的には図６に示すような映像を運転者１０が表示範囲２００によって得られることになる。図６では第３作業者１５０ｃが旋回半径２１０に入っている状況が、前方を見ていても分かる。実際には目視して確認することが望ましいが、こうして事前に情報が確認できるだけで、不注意による旋回やバックを行うことで第３作業者１５０ｃを巻き込んだ事故を防止できることになる。もちろん、ＲＦＩＤタグ１４０の発する電波は回り込み効果が期待できるので、ある程度の遮蔽物があっても作業者１５０の位置を把握することが可能である。従って、建物の陰から出てこようとしている作業者１５０が居たとしても注意して油圧ショベル１００を操作することが可能であるし、アーム１０１やバケット１０５の陰にいる作業者１５０を見落とす危険性も減らすことが可能である。
【００３８】
また、音声での警告よりも的確に運転者１０に情報を伝えることが可能となるものと考えられる。前述した通り、警告音や音声での警告では工事現場の騒音に邪魔されて、判断が遅れる可能性が考えられる。特に交通量の多い道路での作業や、掘削作業中は音による警告では不十分であると考えられる。また、例えば図６に示されるように旋回半径２１０に第３作業者１５０ｃが侵入しているとして、これを警告音だけで警告すると、瞬時にはどの位置に第３作業者１５０ｃが居るのか把握することが難しい。これは、第３作業者１５０ｃが運転者１０の視界内に入っていないためである。しかし、表示範囲２００からの画像による情報は、音声情報よりも情報量が多く、瞬時に運転者１０は第３作業者１５０ｃの位置を把握出来る可能性が高い。このため、例えば複数の作業者１５０が旋回半径２１０に侵入していたとしても、複数の作業者１５０をそれぞれ把握し易くなる。
【００３９】
狭い工事現場では、特に作業中に油圧ショベル１００の旋回半径２１０に作業者１５０が侵入してしまうケースも多い。これは故意に旋回半径２１０に入る場合もあるが、作業者１５０が作業している最中に油圧ショベル１００が移動することで、旋回半径２１０に作業者１５０が侵入するケースも考えられ、不注意での侵入よりも作業の必要性上侵入せざるを得ない場合も発生する。このような場合にも油圧ショベル１００の運転者１０が瞬時に作業者１５０の侵入を把握できることは、事故防止に繋がりメリットが高い。
【００４０】
また、運転者１０が図５に示すようにメガネ型ディスプレイ１７０を装着することで、パソコン１８０からの画像情報を得ることができ、油圧ショベル１００の操作性を犠牲にせずに情報を得ることが可能になる。前述したように、油圧ショベル１００の運転席１０４に別途モニタを設けて表示することも可能であるが、この場合は、そのモニタの背部が死角になるなどの問題がある。また、死角にならない位置にモニタを付けたのでは、視線の移動が多くなり、作業に支障が出ることが考えられる。メガネ型ディスプレイ１７０を用いた場合はこの点、作業を阻害することなく、又視界への影響も最小限に抑えることが可能である。
【００４１】
また、ＲＦＩＤタグ１４０及びＲＦＩＤアンテナ１９０を用いていることで、比較的広範囲の作業者１５０の位置を特定することが可能である。ＲＦＩＤタグ１４０にパッシブ型のアクティブタグを用いることで、検出距離は半径数十ｍ程度までカバーが可能である。油圧ショベル１００の作業エリアはその程度の距離があれば十分にカバー可能であるため、危険回避に有用である。また、遮蔽物があっても電波が回り込みを起こすので、例えば建物の陰にいる作業者１５０の検出を行うことも可能となる。
【００４２】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
【００４３】
例えば、本実施形態では工事車両に油圧ショベル１００を例示しているが、ホイールローダーであってもアスファルトフィニッシャーであってもその他の重機であっても、それぞれ特有の死角が存在するため、これらの工事車両にこの発明を適用することを妨げない。また、必ずしもメガネ型ディスプレイ１７０に表示させる必要は無く、例えば油圧ショベル１００の前面に透過性の高いディスプレイを配置するなどの方法も考えられるし、装着する方法に関してもメガネ型に限定される必要も無い。また、メガネ型ディスプレイ１７０に表示させるデータについても、図６に示した状態はあくまでも例示であるので、例えば死角に作業者１５０が居た場合、その場所に人影を合成するなどの手法を用いても良い。また、パソコン１８０から通信する情報は、作業者１５０の位置情報だけに限らず、例えば工事の日程や緊急連絡事項などを含んでも良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 運転者
１００ 油圧ショベル
１０１ アーム
１０２ クローラ
１０３ 屋根
１０４ 運転席
１０５ バケット
１０６ エンジン
１４０ ＲＦＩＤタグ
１５０ 作業者
１７０ メガネ型ディスプレイ
１８０ パソコン
１９０ ＲＦＩＤアンテナ
２００ 表示範囲
２１０ 旋回半径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工事現場の作業者に持たせる無線信号発信手段と、
工事車両に取り付けられ、前記無線信号発信手段より信号を受信する無線信号受信手段と、
前記無線信号受信手段により得られた前記信号に関する情報を用いて、前記作業者の位置を割り出す計算手段と、
前記計算手段から前記作業者の位置を取得して、前記工事車両の運転者に前記作業者の位置を伝える位置表示手段を有することを特徴とする工事車両支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載の工事車両支援システムにおいて、
前記位置表示手段が前記工事車両の運転者が装着するゴーグル型網膜走査ディスプレイであることを特徴とする工事車両支援システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の工事車両支援システムにおいて、
前記無線信号発信手段がＲＦＩＤタグであり、前記無線信号受信手段がＲＦＩＤアンテナであることを特徴する工事車両支援システム。
【請求項１】
工事現場の作業者に持たせる無線信号発信手段と、
工事車両に取り付けられ、前記無線信号発信手段より信号を受信する無線信号受信手段と、
前記無線信号受信手段により得られた前記信号に関する情報を用いて、前記作業者の位置を割り出す計算手段と、
前記計算手段から前記作業者の位置を取得して、前記工事車両の運転者に前記作業者の位置を伝える位置表示手段を有することを特徴とする工事車両支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載の工事車両支援システムにおいて、
前記位置表示手段が前記工事車両の運転者が装着するゴーグル型網膜走査ディスプレイであることを特徴とする工事車両支援システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の工事車両支援システムにおいて、
前記無線信号発信手段がＲＦＩＤタグであり、前記無線信号受信手段がＲＦＩＤアンテナであることを特徴する工事車両支援システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２７０５９（Ｐ２０１２−１２７０５９Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７１４３（Ｐ２０１０−２７７１４３）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【Ｆターム（参考）】
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