CN116438355A - 作业机械的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种作业机械的控制装置。作业机械(10)的实机控制装置(100)判定作业机械(10)的连结中心(C1)是否被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离于规定高度范围(H)的状态,在连结中心(C1)被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离于规定高度范围(H)的状态时,实机控制装置(100)控制驱动装置(150),以将拍摄装置(112)的视野角度范围向偏离的方向变更。
Description
技术领域
本发明涉及用于辅助作业机械的远程操作的作业机械的控制装置。
背景技术
在现有技术中,作为作业机械的控制装置,已知有专利文献1所记载的装置。该控制装置具备搭载于液压挖掘机的相机、变更相机的视野角度范围的2个马达、控制2个马达的控制器、以及检测动臂、斗杆及铲斗的角度的3个传感器等。该控制装置在作业机械的远程操作中将包含相机拍摄到的图像的信号发送到远程操作室,由此,通过将该图像显示于远程操作室的监视器,操作员能够对作业机械进行远程操作。
该控制装置在作业机械的远程操作中基于3个传感器的检测信号,画出从相机的中心到铲斗的顶端的直线,并根据该直线与相机的视野角度范围内的关系,判定铲斗的顶端是否位于相机的视野角度范围内。并且,在铲斗的顶端偏离了相机的视野角度范围时,相机的视野角度范围被变更为其最大值。然后,再次判定铲斗的顶端是否进入变更后的视野范围内,在铲斗的顶端偏离了变更后的相机的视野角度范围时,控制相机的角度使得铲斗的顶端进入到相机的视野角度范围内。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-270945号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据上述现有技术中的控制装置,在相机的视野角度范围的变更前和变更后以2个阶段实施铲斗的顶端是否偏离相机的视野角度范围的判定,因此,在铲斗的位置变化大的情况下,相机的角度变更会比较费时,从而产生相机未拍摄到铲斗的顶端的状态。而且,当铲斗的位置变化大时,存在相机的角度频繁地发生变更的可能性,在该情况下,伴随显示于监视器的影像频繁地变动,操作员难以识别到铲斗的顶端。该问题不仅限于拍摄铲斗的顶端部的情况,在拍摄动臂、斗杆及铲斗等附件的规定部位的情况中也存在。
本发明为了解决上述课题而完成,其目的在于提供一种下述作业机械的控制装置:在使用拍摄装置拍摄附件的规定部位的情况下,能够抑制拍摄装置的姿势的频繁变更,并且抑制发生规定部位未被拍摄到的状态,从而能够提高操作性。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的,本发明的作业机械的控制装置的技术特征如下,为了辅助作业机械的远程操作,利用设置于作业机械的拍摄装置拍摄作业机械的前方的规定的视野角度范围内的图像,并将包含图像的信号发送到远程地点,该作业机械的控制装置的特征在于,具备:驱动装置,其设置于作业机械,通过变更拍摄装置的姿势来变更拍摄装置的视野角度范围;判定部,其判定作业机械的附件的规定部位是否被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离规定高度范围的状态,其中,所述规定高度范围是在以作业机械为基准时的第一高度与比第一高度靠下方的第二高度之间的范围;以及,控制部,其基于判定部的判定结果,在附件的规定部位被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离规定高度范围的状态时,控制驱动装置,以将拍摄装置的视野角度范围向偏离的方向变更。
根据该作业机械的控制装置,判定部判定作业机械的附件的规定部位是否被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离以作业机械为基准时的第一高度与比第一高度靠下方的第二高度之间的规定高度范围的状态。并且,在附件的规定部位被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离规定高度范围的状态时,控制部控制驱动装置,以将拍摄装置的视野角度范围向偏离的方向变更。这样,在附件的规定部位被推定为处于要偏离规定高度范围的状态时,变更拍摄装置的视野角度范围,因此,与以往的技术不同,能够迅速地变更拍摄装置的视野角度范围,从而能够抑制附件的规定部位未被拍摄的状态的发生。另外,只要附件的规定部位不偏离规定高度范围,不会变更拍摄装置的视野角度范围,因此,能够抑制通过拍摄装置拍摄到的图像的频繁变动。根据上述内容,能够提高操作员对作业机械进行远程操作时的操作性。
附图的简单说明
图1是示意性地表示本发明的一实施方式的作业机械的控制装置及远程操作系统的构成的图。
图2A是表示作业机械的附件的规定部位处于规定高度范围内这一状态的侧视图。
图2B是表示拍摄装置的视野角度范围被设定在基准范围内这一状态的图。
图3A是表示作业机械的附件的规定部位处于比规定高度范围靠上方这一状态的侧视图。
图3B是表示拍摄装置的视野角度范围被设定在上侧范围这一状态的图。
图4A是表示作业机械的附件的规定部位处于比规定高度范围靠下方这一状态的侧视图。
图4B是表示拍摄装置的视野角度范围被设定在下侧范围这一状态的图。
图5是表示驱动控制处理的流程图。
图6是表示驱动条件判定处理的流程图。
图7是表示切换条件判定处理的流程图。
图8是表示图像控制处理的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的控制装置以及远程操作辅助系统进行说明。如图1所示,本实施方式的远程操作辅助系统1由多个作业机械10(图中仅示出1个作业机械)以及远程操作装置20等构成。
作业机械10以及远程操作装置20构成为能够经由网络4相互进行通信。需要说明的是,网络4由无线网络或者有线网络构成。该远程操作装置20用于供操作员对作业机械10进行远程操作,设置在远程操作室2内。如图1所示,远程操作装置20具备远程控制装置200、远程输入接口210以及远程输出接口220等。
远程控制装置200由运算处理装置(单核处理器或多核处理器、或者构成该处理器的处理器内核)构成,从存储器等存储装置读取所需的数据及软件,并以该数据为对象执行依据该软件的运算处理。
远程输入接口210具备远程操作机构211。在该远程操作机构211中包括行驶用操作装置、回转用操作装置、动臂用操作装置、斗杆用操作装置以及铲斗用操作装置等,各操作装置具有接受转动操作的操作杆。操作行驶用操作装置的操作杆,用于使作业机械10的下部行驶体11移动。
操作回转用操作装置的操作杆,用于使作业机械10的回转机构动作而被操作;操作动臂用操作装置的操作杆,用于使作业机械10的动臂油缸动作。操作斗杆用操作装置的操作杆,用于使作业机械10的斗杆油缸动作;操作铲斗用操作装置的操作杆,用于使作业机械10的铲斗油缸动作。
另外,远程输出接口220具备图像输出装置221、远程无线通信设备222以及未图示的扬声器等。图像输出装置221由监视器构成。在该远程输出接口220经由远程无线通信设备222接收到后述的图像信号的情况下,图像信号内的图像被输出到图像输出装置221。
如图1所示,作业机械10具备实机控制装置100、实机输入接口110、实机输出接口120、工作机构140以及驱动装置150等。需要说明的是,在本实施方式中,实机控制装置100相当于控制装置、判定部及控制部。
该实机控制装置100由运算处理装置(单核处理器或多核处理器或者构成该处理器的处理器内核)构成,从存储器等存储装置读取所需的数据及软件,以该数据为对象执行依据该软件的运算处理,并且执行后述的驱动控制处理等。
作业机械10是履带型的工程机械,具备履带式的下部行驶体11、经由回转机构可回转地搭载于下部行驶体11的上部回转体12以及作为动力源的内燃机(未图示)等。在上部回转体12的前方左侧部设置有驾驶室13(司机室)。在上部回转体12的前方中央部设置有作业附件140。
实机输入接口110具备实机操作机构111、拍摄装置112以及传感器装置113等。实机操作机构111在配置于驾驶室13的内部的座椅的周围具备与远程操作机构211同样地配置的多个实机操作杆。在驾驶室13中设置驱动机构或机器人,接收与远程操作机构211的操作方式对应的信号,并基于该接收信号使该实机操作杆动作。
拍摄装置112例如由设置在驾驶室13内部的相机构成,经由前窗13a和天窗13b拍摄包含工作机构140的至少一部分的环境。
传感器装置113由动臂角度传感器、斗杆角度传感器以及拍摄装置角度传感器等构成。该动臂角度传感器检测动臂角度,该动臂角度是动臂141相对于上部回转体12的角度。
另外,斗杆角度传感器检测斗杆角度,该斗杆角度是斗杆142相对于动臂141的角度。并且,拍摄装置角度传感器检测拍摄装置角度,该拍摄装置角度是通过驱动装置150进行变更的拍摄装置112的光轴的角度。
实机输出接口120具备实机无线通信设备121,用于与远程操作装置20之间执行无线通信。
作为工作机构的作业附件140具备动臂141、斗杆142及铲斗143。动臂141以可起落的方式安装于上部回转体12,利用动臂油缸的驱动而绕水平轴转动,由此,变更动臂角度。
另外,斗杆142以可转动的方式与动臂141的顶端连结,利用斗杆油缸的驱动而绕水平轴转动,由此,变更斗杆角度。而且,铲斗143以可转动的方式与斗杆142的顶端连结,利用铲斗油缸的驱动而相对于斗杆142绕水平轴转动。
另一方面,驱动装置150用于变更拍摄装置112的姿势,其由未图示的马达以及齿轮机构等构成。如后所述,驱动装置150由实机控制装置100控制,由此将拍摄装置112的姿势(角度)变更成如图2A所示的基准姿势、如图3A所示的上侧姿势以及如图4A所示的下侧姿势之间的这3个阶段。
在拍摄装置112的姿势形成如图2A所示的基准姿势的情况下,拍摄装置112的光轴与作业机械10的底面平行,并且构成此时的拍摄装置112的视野角度范围的基准范围R1如图2B所示。即,基准范围R1以下述方式构成:基准范围R1的左右两端比驾驶室13的前窗13a的左右两端更靠外侧,上端与前窗13a的上端大致一致,且下端位于比前窗13a的上下方向上的中央稍微靠下侧的位置。
另外,如图2A所示,基准范围R1被设定成下述范围:在将距作业机械10的底面的第一高度h1与比该第一高度h1低的第二高度h2之间的范围设为规定高度范围H(=h1-h2)的情况下,在铲斗143相对于斗杆142的连结部的中心(以下称之为“连结中心”)C1位于该规定高度范围H内时,能够拍摄连结中心C1。需要说明的是,在本实施方式中,连结中心C1相当于附件的规定部位。
另一方面,在拍摄装置112的姿势成为图3A所示的上侧姿势的情况下,拍摄装置112的光轴与拍摄装置112的姿势处于基准姿势的情况相比,形成向图中的斜左上方倾斜了第一规定角度θ1的状态,构成拍摄装置112的视野角度范围的上侧范围R2相应地形成如图3B所示的范围。
即,上侧范围R2的左右两端比驾驶室13的前窗13a及天窗13b的左右两端更靠外侧,该范围覆盖整个天窗13b,且下端位于前窗13a的上侧的位置。同时,上侧范围R2的下侧部形成与基准范围R1的上侧部重叠的状态。
另外,上侧范围R2设定成下述范围:在上述连结中心C1位于比规定高度范围H高的位置且位于能够从比天窗13b及前窗13a的上下方向上的中央靠上侧看到的位置的情况下,能够拍摄该连结中心C1。
另一方面,在拍摄装置112的姿势成为图4A所示的下侧姿势的情况下,拍摄装置112的光轴与拍摄装置112的姿势处于基准姿势的情况相比,形成向图中的斜左下方倾斜了第二规定角度θ2的状态,构成拍摄装置112的视野角度范围的下侧范围R3形成如图4B所示的范围。
即,下侧范围R3的左右两端形成为比驾驶室13的前窗13a的左右两端更靠外侧,上端成为比前窗13a的上下方向的中央稍靠上侧的位置,且下端成为与前窗13a的下端大致一致的状态。同时,下侧范围R3的大致上半部成为与基准范围R1的大致下半部重复的状态。
另外,下侧范围R3被设定成下述范围:在上述连结中心C1位于比规定高度范围H低的位置且处于能够从前窗13a看到的位置的情况下,能够拍摄该连结中心C1。
接着,参照图5对驱动控制处理进行说明。该驱动控制处理通过控制驱动装置150,将拍摄装置112的姿势变更成前述的基准姿势、上侧姿势以及下侧姿势之间的这3个阶段,由实机控制装置100以规定周期执行该驱动控制处理。
如同图所示,首先,执行驱动条件判定处理(图5/步骤(STEP)1)。该驱动条件判定处理用于判定下文叙述的3个驱动控制处理的执行条件,其详细内容后述。
接着,判定上侧驱动控制标志F_UPPER是否为“1”(图5/步骤(STEP)2)。该上侧驱动控制标志F_UPPER表示下文叙述的上侧驱动控制处理的执行条件是否成立。
在该判定为肯定(图5/步骤2…是(YES))也即上侧驱动控制处理的执行条件成立时,执行上侧驱动控制处理(图5/步骤(STEP)3)。在该上侧驱动控制处理中,控制驱动装置150,以将拍摄装置112的姿势从基准姿势变更成上侧姿势。
此时,对应于连结中心C1的移动速度V来控制拍摄装置112的姿势变更速度。具体而言,以连结中心C1的移动速度V越大,拍摄装置112的姿势变更速度越大的方式控制该姿势变更速度。在该情况下,基于前述的传感器装置113的检测信号来计算出连结中心C1的移动速度V。如上所述,在执行了上侧驱动控制处理之后,本处理结束。
另一方面,在上述判定为否定(图5/步骤2…否(NO))也即上侧驱动控制处理的执行条件不成立时,判定下侧驱动控制标志F_DOWN是否为“1”(图5/步骤(STEP)4)。该下侧驱动控制标志F_DOWN表示下文叙述的下侧驱动控制处理的执行条件是否成立。
在该判定为肯定(图5/步骤4…是(YES))也即下侧驱动控制处理的执行条件成立时,执行下侧驱动控制处理(图5/步骤(STEP)5)。在该下侧驱动控制处理中,控制驱动装置150,以将拍摄装置112的姿势从基准姿势变更成下侧姿势。
此时,以与上侧驱动控制处理同样的方式控制拍摄装置112的姿势变更速度。即,以连结中心C1的移动速度V越大,拍摄装置112的姿势变更速度越大的方式控制该姿势变更速度。如上所述,在执行了下侧驱动控制处理之后,本处理结束。
另一方面,在上述判定为否定(图5/步骤4…否(NO))也即下侧驱动控制处理的执行条件不成立时,判定基准驱动控制标志F_CENTER是否为“1”(图5/步骤(STEP)6)。该基准驱动控制标志F_CENTER表示下文叙述的基准驱动控制处理的执行条件是否成立。
在该判定为肯定(图5/步骤(STEP)6…是(YES))也即基准驱动控制处理的执行条件成立时,执行基准驱动控制处理(图5/步骤(STEP)7)。在该下侧驱动控制处理中,控制驱动装置150,以将拍摄装置112的姿势从下侧姿势或上侧姿势变更成基准姿势。
此时,以与上侧驱动控制处理以及下侧驱动控制处理同样的方式控制拍摄装置112的姿势变更速度(即,旋转角速度)。即,以连结中心C1的移动速度V越大,拍摄装置112的姿势变更速度越大的方式控制该姿势变更速度。如上所述,在执行了基准驱动控制处理之后,本处理结束。
另一方面,在上述判定为否定(图5/步骤6…否(NO))也即基准驱动控制处理的执行条件不成立时,直接结束本处理。
接着,参照图6及图7,对上述驱动条件判定处理进行说明。在该驱动条件判定处理中,如图6所示,首先,判定上侧驱动控制标志F_UPPER是否为“1”(图6/步骤(STEP)10)。
在该判定为否定(图6/步骤(STEP)10…否(NO))也即上侧驱动控制处理的执行条件不成立时,判定下侧驱动控制标志F_DOWN是否为“1”(图6/步骤(STEP)11)。在该判定为否定(图6/步骤11…否(NO))也即下侧驱动控制处理的执行条件不成立时,判定基准驱动控制标志F_CENTER是否为“1”(图6/步骤(STEP)12)。
在该判定为否定(图6/步骤12…否(NO))也即基准驱动控制处理的执行条件不成立时,执行切换条件判定处理(图6/步骤(STEP)13)。该切换条件判定处理用于判定在前述的基准姿势、上侧姿势以及下侧姿势之间切换拍摄装置112的姿势的条件是否成立,具体以图7所示的方式执行。
如同图所示,首先,判定拍摄装置112是否处于基准姿势(图7/步骤(STEP)30)。在该判定为肯定(图7/步骤30…是(YES))也即拍摄装置112是处于基准姿势时,判定上侧切换条件是否成立(图7/步骤(STEP)31)。该上侧切换条件是前述的上侧驱动控制处理的执行条件。
在该情况下,在以下的(f1)~(f2)的条件均成立时,判定为上侧切换条件成立,属于除此以外的情况时,判定为上侧切换条件不成立。
(f1)关于前述的连结中心C1的移动速度V,V≥Vref成立。
(f2)关于连结中心C1的高度hc,h1-hc≤α成立。
在该情况下,均基于前述的传感器装置113的检测结果来算出连结中心C1的移动速度V及高度hc。另外,算出移动速度V的速度绝对值。而且,上述Vref为正的规定速度,α为正的规定值。在上述(f1)~(f2)均成立的情况下,则连结中心C1被推定为处于要偏离上述规定高度范围H的上侧的状态。
在上述判定为肯定(图7/步骤(STEP)31…是(YES))也即上侧切换条件成立时,为了表示该条件成立,设定上侧驱动控制标志F_UPPER(图7/步骤(STEP)32)。然后,本处理结束。
另一方面,在上述判定为否定(图7/步骤(STEP)31…否(NO))也即上侧切换条件不成立时,判定下侧切换条件是否成立(图7/步骤(STEP)33)。该下侧切换条件是上述下侧驱动控制处理的执行条件。
在该情况下,在下述(f3)~(f4)的条件均成立时,判定为下侧切换条件成立,属于除此以外的情况时,则判定为下侧切换条件不成立。
(f3)V≥Vref成立。
(f4)hc-h2≤α成立。
在上述(f3)~(f4)的条件均成立的情况下,则连结中心C1被推定为处于要偏离上述规定高度范围H的下侧的状态。需要说明的是,在上述(f1)和(f3)的条件中,也可以将用于与移动速度的绝对值V作比较的规定值设定成彼此不同的值。并且,在上述(f2)和(f4)的条件中,也可以将用于与值h1-hc及值hc-h2作比较的规定值设定为彼此不同的值。
在上述判定为肯定(图7/步骤(STEP)33…是(YES))也即下侧切换条件成立时,为了表示该条件成立,将下侧驱动控制标志F_DOWN设定为“1”(图7/步骤(STEP)34)。然后,本处理结束。
另一方面,在上述判定为否定(图7/步骤(STEP)34…否(NO))也即下侧切换条件不成立时,直接结束本处理。
另一方面,在上述判定为否定(图7/步骤30…否(NO))也即拍摄装置112不处于基准姿势时,即,拍摄装置112处于上侧姿势或下侧姿势时,则判定基准切换条件是否成立(图7/步骤(STEP)35)。
该基准切换条件是用于将拍摄装置112的姿势从上侧姿势或下侧姿势切换成基准姿势的上侧驱动控制处理的执行条件。在该情况下,在下述(f5)~(f6)的条件均成立时或者在下述(f7)~(f8)的条件均成立时,判定为基准切换条件成立,属于除此以外的情况时,判定为基准切换条件不成立。
(f5)V≥Vref成立。
(f6)hc-h1≤α成立。
(f7)V≥Vref成立。
(f8)h2-hc≤α成立。
需要说明的是,在上述(f5)和(f7)的条件中,也可以将用于与移动速度的绝对值V作比较的规定值设定成彼此不同的值。并且,在上述(f6)和(f8)的条件中,也可以将用于与值hc-h1和值h2-hc作比较的规定值设定成彼此不同的值。
在上述判定为肯定(图7/步骤(STEP)35…是(YES))也即基准切换条件成立时,为了表示该条件成立,将基准驱动控制标志F_CENTER设定为“1”(图7/步骤(STEP)36)。然后,本处理结束。
另一方面,在上述判定为否定(图7/步骤35…否(NO))也即基准切换条件不成立时,直接结束本处理。
返回图6,在以上述方式执行切换条件判定处理(图6/步骤13)之后,驱动条件判定处理结束。
另一方面,在前述的判定为肯定(图6/步骤12…是(YES))也即基准驱动控制处理的执行条件成立时,即,在执行基准驱动控制处理中,判定拍摄装置112的姿势是否达到基准姿势(图6/步骤14)。
在该判定为肯定(图6/步骤14…是(YES))也即拍摄装置112的姿势达到基准姿势时,判定为应该结束基准驱动控制处理,为了表示该判定,基准驱动控制标志F_CENTER被设定成“0”(图6/步骤15)。然后,本处理结束。另一方面,在上述判定为否定(图6/步骤(STEP)14…否(NO))也即拍摄装置112的姿势未到达基准姿势时,直接结束本处理。
另一方面,在上述判定为肯定(图6/步骤11…是(YES))也即下侧驱动控制处理的执行条件成立时,即,下侧驱动控制处理为执行中时,判定拍摄装置112的姿势是否到达了下侧姿势(图6/步骤16)。
在该判定为肯定(图6/步骤16…是(YES))也即拍摄装置112的姿势到达了下侧姿势时,判定为应该结束下侧驱动控制处理,为了表示该情况,下侧驱动控制标志F_DOWN被设定为“0”(图6/步骤17)。然后,本处理结束。另一方面,在上述判定为否定(图6/步骤16…否(NO))也即拍摄装置112的姿势未到达下侧姿势时,直接结束本处理。
另一方面,在上述判定为肯定(图6/步骤(STEP)10…是(YES))也即上侧驱动控制处理的执行条件成立时,即,上侧驱动控制处理在执行中时,判定拍摄装置112的姿势是否到达了上侧姿势(图6/步骤18)。
在该判定为肯定(图6/步骤18…是(YES))也即拍摄装置112的姿势到达了上侧姿势时,判定为应该结束上侧驱动控制处理,为了表示该情况,上侧驱动控制标志F_UPPER被设定为“0”(图6/步骤19)。之后,本处理结束。另一方面,在上述判定为否定(图6/步骤18…否(NO))也即拍摄装置112的姿势未到达上侧姿势时,直接结束本处理。
接着,参照图8,说明图像控制处理。该图像控制处理是以下一种处理:对通过拍摄装置112拍摄到的图像执行第一标识线L1和第二标识线L2的重叠等,并通过实机控制装置100以规定周期执行该处理。需要说明的是,在本实施方式中,第一标识线L1相当于第一标识图像,第二标识线L2相当于第二标识图像。
如图8所示,首先,读入通过拍摄装置112拍摄到的图像(以下称之为“拍摄图像”)(图8/步骤(STEP)50)。
接着,执行标识线重叠处理(图8/步骤(STEP)51)。在该标识线重叠处理中,使第一标识线L1和第二标识线L2中的至少一方的标识线与上述拍摄图像重叠。该第一标识线L1是表示作为规定高度范围H的上限的第一高度h1的线;第二标识线L2是表示作为规定高度范围H的下限的第二高度h2的线。
例如,在拍摄装置112的姿势成为前述的基准姿势时,如图2B所示,第一标识线L1和第二标识线L2分别与基准范围R1内的拍摄图像的上侧部和下侧部重叠。
另外,在拍摄装置112的姿势成为前述的上侧姿势时,如图3B所示,第一标识线L1与下述区域重叠,该区域是指上侧范围R2与基准范围R1重叠(overlap)的区域。
并且,在拍摄装置112的姿势成为前述的下侧姿势时,如图4B所示,第二标识线L2与下述区域重叠,该区域是指下侧范围R3的上侧部与基准范围R1重叠(overlap)的区域。
另外,通过执行前述的上侧驱动控制处理,拍摄装置112的姿势从基准姿势向上侧姿势变化而使得拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向上侧范围R2变化,在该期间中,第一标识线L1始终与拍摄装置112的拍摄图像重叠。
同样地,通过执行前述的基准驱动控制,拍摄装置112的姿势从上侧姿势向基准姿势变化而使得拍摄装置112的视野角度范围从上侧范围R2向基准范围R1变化,在该期间中,第一标识线L1也始终与拍摄装置112的拍摄图像重叠。
另一方面,通过执行前述的下侧驱动控制处理,拍摄装置112的姿势从基准姿势向下侧姿势变化而使得拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向下侧范围R3变化,在该期间中,第二标识线L2始终与拍摄装置112的拍摄图像重叠。
同样地,通过执行前述的基准驱动控制,拍摄装置112的姿势从下侧姿势向基准姿势变化而使得拍摄装置112的视野角度范围从下侧范围R3向基准范围R1变化,在该期间中,第二标识线L2也始终与拍摄装置112的拍摄图像重叠。
如上所述,在标识线重叠处理中,第一标识线L1和第二标识线L2中的至少一方标识线与拍摄装置112的拍摄图像重叠。
接着,向远程操作装置20的远程控制装置200发送包含了下述拍摄图像的图像信号(图8/步骤(STEP)52):该拍摄图像如上所述地与第一标识线L1和第二标识线L2中的至少一方标识线重叠。然后,本处理结束。
这样,在向远程操作装置20的远程控制装置200发送了图像信号的情况下,从远程操作装置20的图像输出装置221向操作员3输出图像信号的拍摄图像。由此,操作员3能够在视认连结中心C1附近的图像的同时对作业机械10进行远程操作。
如上所述,根据本实施方式的实机控制装置100,当上侧切换条件成立,连结中心C1被推定为要偏离规定高度范围H的上侧的情况下,执行上侧驱动控制处理。由此,拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向上侧范围R2变更。另外,当下侧切换条件成立,连结中心C1被推定为要从规定高度范围H的下侧偏离的情况下,执行下侧驱动控制处理。由此,拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向下侧范围R3变更。
这样,当连结中心C1被推定为处于要偏离规定高度范围H的状态的情况下,拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向上侧范围R2或下侧范围R3变更,因此与以往的技术不同,能够迅速地变更拍摄装置112的视野角度范围,从而能够抑制连结中心C1未被拍摄到的状态的发生。而且,只要连结中心C1不偏离规定高度范围H,则拍摄装置112的视野角度范围不会被变更,因此能够抑制通过拍摄装置112拍摄到的图像的频繁变动。
另外,上侧驱动控制处理以及下侧驱动控制处理中的拍摄装置112的姿势变更速度被控制成连结中心C1的移动速度V越大,该姿势变更速度越大,因此,能够更可靠地抑制连结中心C1未被拍摄到的状态的发生。
而且,基准范围R1的上侧部与上侧范围R2的下侧部以相互重合的方式构成,并且,基准范围R1的下侧部与下侧范围R3的上侧部以相互重合的方式构成,因此,能够避免对作业机械10进行远程操作的操作员3在拍摄装置112的视野角度范围的切换前后在视野上出现死角。
另一方面,拍摄装置112配置在作业机械10的驾驶室13内,上侧范围R2和下侧范围R3分别被设定成下述范围:即使在连结中心C1从上方及下方分别偏离规定高度范围H时,也能够经由驾驶室13的前窗13a和天窗13b拍摄到连结中心C1的范围。因此,即使在连结中心C1分别从上方及下方偏离规定高度范围H的情况下,远程操作作业机械10的操作员3也能够参照从作业机械10的驾驶室13观察到的图像作为连结中心C1附近的图像。由此,能够让操作员3以驾驶室13为基准识别图像在拍摄装置112的视野角度范围变更前后的连续性。
另外,在图像控制处理中,在拍摄装置112的视野角度范围在基准范围R1和上侧范围R2之间变更时,在拍摄图像中,表示第一高度h1的第一标识线L1显示于基准范围R1的上侧部与上侧范围R2的下侧部的相互重合的部分。除此以外,在拍摄装置112的视野角度范围在基准范围R1与下侧范围R3之间变更时,在拍摄图像中,表示第二高度h2的第二标识线重叠地显示于基准范围R1的上侧部与上侧范围R2的下侧部相互重合的部分。因此,在拍摄装置112的视野角度范围以上述第一标识线L1和第二标识线为基准在基准范围R1和上侧范围R2之间变更时、以及在基准范围R1与下侧范围R3之间变更时,能够让操作员3识别拍摄图像在变更中以及在变更前后的连续性。
另外,上侧切换条件的成立/不成立的判定以及下侧切换条件的成立/不成立的判定均基于连结中心C1的高度hc与第一高度h1或第二高度h2的距离以及连结中心C1的移动速度V来执行,因此能够高精度地实施这些判定。由此,能够提高操作员3对作业机械10进行远程操作时的操作性。
需要说明的是,在实施方式中,使用了实机控制装置100作为控制装置的例子,但也可取代实机控制装置100而将设置于远程操作室2的远程控制装置200用作控制装置,也可将以经由网络4能与作业机械10进行通信的方式设置的服务器(未图示)用作控制装置。
另外,在实施方式中,使用了设置于作业机械10的实机控制装置100作为判定部的例子,但也可取代实机控制装置100而将设置于远程操作室2的远程控制装置200用作判定部,也可将以经由网络4能与作业机械10进行通信的方式设置的服务器(未图示)用作判定部。
而且,在实施方式中,使用了设置于作业机械10的实机控制装置100作为控制部的例子,但也可取代实机控制装置100而将设置于远程操作室2的远程控制装置200用作控制部,也可将以经由网络4能与作业机械10进行通信的方式设置的服务器(未图示)用作控制部。
另一方面,在实施方式中,采用了将连结中心C1设定为作业机械的附件的规定部位的例子,但也可取代连结中心C1而将铲斗143的顶端部或规定部位作为附件的规定部位,或者也可以将斗杆142的规定部位设定成附件的规定部位。
另外,可以构成为实机控制装置100以下述方式来控制驱动装置150,即,拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向上侧范围R2变更时的速度比拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向下侧范围R3变更时的速度快;也可以构成为实机控制装置100以下述方式来控制驱动装置150,即,拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向上侧范围R2变更时的速度比拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1向下侧范围R3变更时的速度慢。
而且,第一规定角度θ1只需设定成下述角度:在将拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1切换到上侧范围R2时,连结中心C1位于上侧范围R2的规定区域;第二规定角度θ2只需设定成下述角度:在将拍摄装置112的视野角度范围从基准范围R1切换到下侧范围R3时,连结中心C1位于下侧范围R3的规定区域。
另外,在实施方式中,使用了表示第一高度h1的线、即第一标识线L1作为第一标识图像,使用了表示第二高度h2的线、即第二标识线L2作为第二标识图像的例子。但是,第一标识线L1和第二标识线L2也并非必须与第一高度h1和第二标识线L2相一致。例如,也可以将第一标识线L1显示在相对于第一高度h1在上下方向上错开的位置上,也可以将第二标识线L2显示在相对于第二高度h2在上下方向上错开的位置上。另外,也可以取代如第一标识线L1、第二标识线L2所示的线而设置具有形状的图形(例如,矩形、圆形、三角形等)作为第一标识图像和第二标识图像。
在本发明的作业机械的控制装置中,优选的是,控制部根据附件的规定部位的移动速度来决定使拍摄装置的视野角度范围向上下方向中的一个方向变更时的速度。
根据该作业机械的控制装置,控制部根据附件的规定部位的移动速度来控制使拍摄装置的视野角度范围向上下方向中的一个方向变更时的速度,因此能够以与附件的规定部位的移动速度对应的速度变更拍摄装置的视野角度范围。由此,能够更可靠地抑制附件的规定部位未被拍摄到的状态的发生,能够进一步提高操作员对作业机械进行远程操作时的操作性。
在本发明的作业机械的控制装置中,优选的是,驱动装置通过下述方式构成:能够在基准范围、上侧范围和下侧范围之间变更拍摄装置的视野角度范围,其中,所述基准范围是指在附件的规定部位处于规定高度范围内时能够拍摄到规定部位的范围;上侧范围是指中心比基准范围的中心靠上侧第1规定角度的范围;下侧范围是指中心比基准范围的中心靠下侧第2规定角度的范围,基准范围的上侧部与上侧范围的下侧部以相互重合的方式构成,并且基准范围的下侧部与下侧范围的上侧部以相互重合的方式构成。
根据该作业机械的控制装置,构成为:拍摄装置的视野角度范围能够在附件的规定部位处于规定高度范围内时可拍摄规定部位的基准范围、中心比基准范围的中心靠上侧第一规定角度的上侧范围以及中心比基准范围的中心靠下侧第二规定角度的下侧范围之间变更。而且,基准范围的上侧部与上侧范围的下侧部以相互重合的方式构成,并且基准范围的下侧部与下侧范围的上侧部相互重合,因此,能够避免对作业机械进行远程操作的操作员在拍摄装置的视野角度范围的切换前后在视野上出现死角。由此,能够确保较高的操作性。
在本发明的作业机械的控制装置中,优选的是,拍摄装置配置在作业机械的驾驶室内,上侧范围和下侧范围分别被设定成当附件的规定部位从上方及下方偏离规定高度范围时能够经由驾驶室的窗户对规定部位进行拍摄的范围。
根据该作业机械的控制装置,拍摄装置配置在作业机械的驾驶室内。而且,上侧范围及下侧范围分别被设定成在附件的规定部位分别从上方及下方偏离规定高度范围时能够经由驾驶室的窗户对规定部位进行拍摄的范围,因此,即使在附件的规定部位分别从上方及下方偏离规定高度范围的情况下,对作业机械进行远程操作的操作员也能够参照从作业机械的驾驶室观察到的图像作为附件的规定部位的图像。由此,能够让操作员以驾驶室为基准识别图像在拍摄装置的视野角度范围变更前后的连续性,从而能够确保操作员对作业机械进行远程操作时的高操作性。
在本发明的作业机械的控制装置中,优选的是,控制部进一步执行下述图像控制:在拍摄装置的视野角度范围在基准范围与上侧范围之间变更时,在通过拍摄装置拍摄到的图像中,使第一标识图像重叠地显示于基准范围的上侧部与上侧范围的下侧部的相互重合的部分,并且在拍摄装置的视野角度范围在基准范围与下侧范围之间变更时,在通过拍摄装置拍摄到的图像中,使第二标识图像重叠地显示于基准范围的上侧部与上侧范围的下侧部的相互重合的部分。
根据该作业机械的控制装置,通过控制部进一步执行图像控制。在该图像控制中,在拍摄装置的视野角度范围在基准范围和上侧范围之间变更时,在通过拍摄装置拍摄到的图像中,第一标识图像被显示在基准范围的上侧部和上侧范围的下侧部的相互重合的部分。并且,在拍摄装置的视野角度范围在基准范围和下侧范围之间变更时,在通过拍摄装置拍摄到的图像中,第二标识图像被重叠地显示在基准范围的上侧部和上侧范围的下侧部的相互重合的部分。因此,在拍摄装置的视野角度范围以上述第一标识图像及第二标识图像为基准在基准范围与上侧范围之间变更时以及在基准范围与下侧范围之间变更时,能够让操作员识别图像在变更中以及变更前后的连续性,能够确保操作员对作业机械进行远程操作时的高操作性。
在本发明的作业机械的控制装置中,优选的是,判定部进行如下判定:在附件的规定部位的高度与第一高度和第二高度中的一方的高度的距离为规定值以下且规定部位向一方的高度移动时的移动速度为规定速度以上时,附件的规定部位被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离于规定高度范围的状态。
根据该作业机械的控制装置,基于规定部位的高度与第一高度或第二高度的距离、以及规定部位向第一高度或第二高度移动时的移动速度来判定附件的规定部位是否处于要偏离规定高度范围的状态,因此,能够高精度地执行该判定。
符号说明
10 作业机械
13 驾驶室
13a 前窗(驾驶室的窗户)
13b 天窗(驾驶室的窗户)
100 实机控制装置(控制装置、判定部、控制部)
112 拍摄装置
150 驱动装置
C1 连结中心(附件的规定部位)
Hc 连结中心的高度(附件的规定部位的高度)
V 连结中心的移动速度(附件的规定部位的移动速度)
Vref 规定速度
h1 第一高度
h2 第二高度
H 规定高度范围
α 规定值
R1 基准范围
R2 上侧范围
R3 下侧范围
θ1 第一规定角度
θ2 第二规定角度
L1 第一标识线(第一标识图像)
L2 第二标识线(第二标识图像)。
Claims (6)
1.一种作业机械的控制装置,为了辅助作业机械的远程操作,利用设置于该作业机械的拍摄装置拍摄该作业机械的前方的规定的视野角度范围内的图像,并将包含该图像的信号发送到远程地点,
所述作业机械的控制装置的特征在于,具备:
驱动装置,其设置于所述作业机械,通过变更所述拍摄装置的姿势来变更所述拍摄装置的所述视野角度范围;
判定部,其判定所述作业机械的附件的规定部位是否被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离规定高度范围的状态,其中,所述规定高度范围是在以该作业机械为基准时的第一高度与比该第一高度靠下方的第二高度之间的范围;以及,
控制部,其基于该判定部的判定结果,在所述附件的所述规定部位被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离所述规定高度范围的状态时,所述控制部控制所述驱动装置,以将所述拍摄装置的所述视野角度范围向偏离的方向变更。
2.根据权利要求1所述的作业机械的控制装置,其特征在于,
所述控制部根据所述附件的所述规定部位的移动速度来决定使所述拍摄装置的所述视野角度范围向上下方向中的一个方向变更时的速度。
3.根据权利要求1或2所述的作业机械的控制装置,其特征在于,
所述驱动装置通过下述方式构成:能够在基准范围、上侧范围和下侧范围之间变更所述拍摄装置的所述视野角度范围,其中,所述基准范围是指在所述附件的所述规定部位处于所述规定高度范围内时能够拍摄到该规定部位的范围;所述上侧范围是指中心比该基准范围的中心靠上侧第1规定角度的范围;所述下侧范围是指中心比该基准范围的中心靠下侧第2规定角度的范围,
所述基准范围的上侧部与所述上侧范围的下侧部以相互重合的方式构成,并且所述基准范围的下侧部与所述下侧范围的上侧部以相互重合的方式构成。
4.根据权利要求3所述的作业机械的控制装置,其特征在于,
所述拍摄装置配置在所述作业机械的驾驶室内,
所述上侧范围和所述下侧范围分别被设定成当所述附件的所述规定部位从上方及下方偏离所述规定高度范围时能够经由所述驾驶室的窗户对该规定部位进行拍摄的范围。
5.根据权利要求3所述的作业机械的控制装置,其特征在于,
所述控制部进一步执行下述图像控制:在所述拍摄装置的所述视野角度范围在所述基准范围与所述上侧范围之间变更时,在通过所述拍摄装置拍摄到的所述图像中,使第一标识图像重叠地显示于所述基准范围的上侧部与所述上侧范围的下侧部的相互重合的部分,并且在所述拍摄装置的所述视野角度范围在所述基准范围与所述下侧范围之间变更时,在通过所述拍摄装置拍摄到的所述图像中,使第二标识图像重叠地显示于所述基准范围的上侧部与所述上侧范围的下侧部的相互重合的部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的作业机械的控制装置,其特征在于,
所述判定部进行如下判定:在所述附件的所述规定部位的高度与所述第一高度和所述第二高度中的一方的高度的距离为规定值以下且所述规定部位向该一方的高度移动时的移动速度为规定速度以上时,所述附件的所述规定部位被推定为处于要从上下方向中的一个方向偏离于所述规定高度范围的状态。
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