JP2001125637A

JP2001125637A - 超遠隔制御システム

Info

Publication number: JP2001125637A
Application number: JP2000226972A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Obata; 克実小幡; Hideyoshi Masuda; 秀芳桝田; Hiroshi Oda; 博志小田; Takeshi Yamamoto; 岳山本
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】多数の作業機械による無人作業を総合的に制
御することができ、各作業機械の追加や組み替えを自在
に行なうことができ、拡張性や汎用性に優れるととも
に、長距離の無線ＬＡＮによって超遠隔地からの制御を
可能とする。【解決手段】作業機械１０と、この作業機械１０を制
御するコントロールルーム（制御局）１００との間に
は、無線ＬＡＮを構築するための基地局３０と移動中継
局４００が設けられている。移動中継局４００と作業機
械１０との間の無線通信は、無指向性のホイップアンテ
ナを用いた短距離のＳＳ通信によって行なう。また、基
地局３００と移動中継局４００との間の無線通信は、指
向性の平板アンテナを用いた比較的長距離のＳＳ通信に
よって行なう。ＴＣＰ−ＩＰのＩＰアドレスを各作業機
械１０に割り当てて、優先及び無線ＬＡＮを用いた通信
を行なうことにより、１つの制御局から複数の作業機械
を制御できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の作業機械を
遠く離れた地点から制御して各種の無人作業等を行うた
めの超遠隔制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば人間が立入れない危険
な作業現場において、バックホー、ブルドーザ、パワー
ショベル、ホイールダンプ、クローラダンプ等の各種作
業機械を、それぞれ特定小電力無線を用いたラジコン装
置による遠隔操作によって無人運転することにより、無
人作業を行うようにした無人作業システムが提供されて
いる。また、特定小電力無線を用いたラジコン装置で
は、遠隔操作できる距離が１５０ｍ程度と短いため、例
えば火山の噴火後における復旧作業等のように、広い危
険地域で作業を行うためには十分に安全な地帯から遠隔
操作を行うことが困難である。そこで、このような無人
運転用のラジコン装置を、さらに無人通信中継車に搭載
し、この通信中継車に搭載したラジコン装置を、ＳＳ
（スペクトラム拡散）通信等の無線通信を用いて制御す
るようにしたシステムが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ラジコン装置を用いた遠隔制御システムでは、個々の作
業機械を特定小電力無線によるラジコン操作で個別に制
御するものであるため、多数の作業機械による無人作業
を総合的に制御したり、各作業状態を総合的に管理する
ことが困難であることから、個々の作業機械による作業
状態の管理に、それぞれ人員を配置することが必要とな
り、省人化が困難である。また、個々の作業機械を特定
小電力無線で制御するため、使用可能な無線信号に限り
があり、作業機械の数が多くなった場合に、新たな作業
機械の追加や作業機械の組み替えを行うことが困難とな
る場合があり、システムの拡張性が乏しいという問題が
ある。また、ＳＳ通信と中継車を用いて無線による遠隔
制御の距離を大きくした超遠隔制御システムの場合で
も、新たに作業機械を投入するような場合には、個別に
ＳＳ通信設備を増設することが必要となり、柔軟性や拡
張性の面で同様の欠点がある。

【０００４】本発明は、前記実情に鑑みて案出されたも
のであり、その目的は、多数の作業機械による無人作業
を総合的に制御することができ、作業者の省人化を図る
ことができるとともに、各作業機械の追加や組み替えを
自在に行うことができ、かつ長距離の無線通信による遠
隔地からの制御が可能であり、拡張性や汎用性に優れた
超遠隔制御システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、作業現場に配置された作業機械に対し、無線
通信手段を用いて遠隔制御を行う超遠隔制御システムに
おいて、前記有線ＬＡＮとの接続手段を有し、前記有線
ＬＡＮを通じて作業機械に対する制御信号を送出する制
御局と、無線ＬＡＮ及び有線ＬＡＮとの接続手段を有
し、前記有線ＬＡＮを通じて前記制御局より送信された
制御信号を前記無線ＬＡＮを通じて送出する基地局と、
無線ＬＡＮとの接続手段を有し、前記無線ＬＡＮを通じ
て前記基地局より送信された制御信号を前記無線ＬＡＮ
を通じて作業機械に送出する移動中継局と、無線ＬＡＮ
との接続手段を有し、前記無線ＬＡＮを通じて受信され
る制御信号に基づいて各種作業を行う作業機械とを有
し、前記作業機械に対する遠隔制御を前記無線ＬＡＮ及
び有線ＬＡＮを通じて行うとともに、前記作業機械と前
記移動中継局との間の無線通信は、通信距離の短い第１
の無線通信手段によって行い、前記移動中継局と前記基
地局との間の無線通信は、前記第１の無線通信手段より
通信距離の長い第２の無線通信手段によって行うように
したことを特徴とする。

【０００６】本発明の超遠隔制御システムでは、制御
局、基地局、移動中継局、及び作業機械の間に有線ＬＡ
Ｎ及び無線ＬＡＮを構築し、これらのＬＡＮを通じて制
御局から作業機械に制御信号を送り、作業機械に対する
遠隔制御を行うようにした。このため、本発明の超遠隔
制御システムでは、作業機械が複数ある場合にも、個別
に無線通信を行うのではなく、ＬＡＮを通じて所定のプ
ロトコルに沿って複数の作業機械がそれぞれの制御信号
のやり取りを整然と行うことができ、個別の制御を１つ
のＬＡＮを通して行うことができる。したがって、例え
ば１つの制御局から複数の作業機械を総合的に制御する
ことができ、個々の作業機械をラジコン操作するシステ
ムに比べて、省人化を図ることが可能となる。

【０００７】また、各作業機械をＬＡＮによって接続す
るため、作業機械の数が多くなった場合でも、煩雑なシ
ステムの変更を行うことなく、アドレスの新設等によっ
て新たな作業機械の追加や組み替えを容易に行うことが
でき、拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。
さらに、作業機械と基地局の間に無線ＬＡＮのための通
信を中継する移動中継局を設けるとともに、作業機械と
移動中継局との間の無線通信には、通信距離の短い第１
の無線通信手段を用い、移動中継局と基地局との間の無
線通信には通信距離の長い第２の無線通信手段を用いる
ことを可能としたことから、作業機械における作業性を
損なうことなく、無線による遠隔制御の距離を長くする
ことができ、超遠隔制御が可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による無人作業シス
テムの実施の形態について説明する。図１は、本発明の
第１の実施の形態に係る遠隔制御システムを適用した無
人作業システムの構成例を示す説明図である。この無人
作業システムにおいて、図示しない作業現場には複数の
作業機械が配置され、各作業機械が、所定の作業プラン
に基づいて自律制御による無人作業を行うものである
が、説明を簡単にするため、図１に示す例では、作業機
械１０として１つの振動ローラを配置した例を示してい
る。なお、本システムにおいて、作業機械の種類や数に
ついては、作業の内容に応じて自在に選択可能であり、
１つの作業機械によって作業する場合にももちろん適用
し得るものであるが、特に多数の作業機械によって作業
を行う場合に有効なものである。

【０００９】図１に示すように、本例の無人作業システ
ムにおいて、作業機械１０には、ＰＬＣ（プログラマブ
ル・ロジック・シーケンサ）２０と、ＧＰＳ装置３０
と、カメラ装置４０と、ＮＴサーバ装置５０とが設けら
れている。また、ＮＴサーバ装置５０を搭載したコンピ
ュータ（ＰＳまたはＷＳ）には、自律走行処理機能６０
と、ＤＣＯＭサーバ７０、８０、９０が設けられてい
る。また、作業機械１０を制御するコントロールルーム
１００には、ＮＴサーバ装置１２０（特許請求の範囲の
サーバ装置に相当）と、遠隔制御装置１５０とが設置さ
れている。また、ＮＴサーバ装置１２０を搭載したコン
ピュータ（ＰＳまたはＷＳ）には、メインデータベース
１１０と、ＤＣＯＭサーバ１３０と、全体監視処理機能
１４０が設けられている。また、遠隔制御装置１５０
は、ＮＴサーバ装置１２０とは別のコンピュータ（ＰＳ
またはＷＳ）によって構成され、モニタを視ながらキー
ボードを操作して作業機械１０の遠隔制御を行う機能を
有している。この遠隔制御装置１５０は、作業機械１０
のＮＴサーバ装置５０に対してクライアント装置として
機能するものである。

【００１０】また、図１に示す例では、インターネット
を介してルート計画のパスプランニング機能を実行する
クライアント装置２００と、遠隔モニタ機能を実行する
クライアント装置２１０が接続されている状態を示して
いる。なお、本例では、作業機械として振動ローラを例
にしているため、作業計画は、振動ローラの走行ルート
を計画するパスプランニング作業となるが、他の作業機
械についても、その作業内容に応じた各種の計画をプラ
ンニングすることが可能である。各クライアント装置２
００、２１０は、それぞれインターネットに接続される
コンピュータ（ＰＳまたはＷＳ等）によって実現される
ものであり、図示の例では、別々のコンピュータによっ
て実現されているが、同一のコンピュータ上に構成され
ていてもよい。なお、各クライアント装置２００、２１
０は、公衆回線網などを含む通信回線網を介してインタ
ーネットに接続される。

【００１１】本例の無人作業システムでは、コントロー
ルルーム１００のＮＴサーバ装置１２０、遠隔制御装置
１５０、各作業機械１０のＮＴサーバ装置５０の間をＬ
ＡＮによって接続し、各種のデータをやり取りするとと
もに、ＮＴサーバ装置１２０のメインデータベース１１
０をインターネットを介して各クライアント装置２０
０、２１０からアクセス可能とし、メインデータベース
１１０の参照やデータの書き換えを可能としたものであ
る。本例で用いるＬＡＮとしては、各作業機械１０のＮ
Ｔサーバ装置５０の間、及びＮＴサーバ装置５０とコン
トロールルーム１００内のＮＴサーバ装置１２０や遠隔
制御装置１５０との間等では無線ＬＡＮを用いる。ま
た、コントロールルーム１００内のＮＴサーバ装置１２
０と遠隔制御装置１５０との間等では、有線のＬＡＮを
用いる。また、各作業機械のＮＴサーバ装置５０にイン
ターネットプロトコル（ＴＣＰ−ＩＰ）のＩＰアドレス
を割り付けることにより、ＬＡＮ上で伝送するアドレス
を識別するようにする。

【００１２】ＮＴサーバ装置５０、１２０は、ＯＳにＷ
ｉｎｄｏｗｓＮＴを用いたものであり、ＬＡＮプロトコ
ルとしては、イーサネット等の標準的なものを用いるこ
とができるが、このＬＡＮ内のデータ伝送には、ミドル
ウエアとしてオブジェクト間通信規約であるＤＣＯＭを
用いるものとし、各ＤＣＯＭサーバ７０、８０、９０、
１３０によって各種制御情報等をＤＣＯＭに対応する関
数情報（コマンドやデータを含む）に変換し、これを伝
送するものとする。また、コントロールルーム１００の
遠隔制御装置１５０の制御プログラムにはＶＢ言語を用
い、全体監視処理機能１４０の制御プログラムにはＣ＋
＋言語を用いる。また、作業機械１０の自律走行処理機
能６０による自律制御プログラムにもＣ＋＋言語を用い
る。なお、遠隔制御装置１５０の制御プログラム、全体
監視処理機能１４０の制御プログラム、作業機械１０の
自律走行処理機能６０による自律制御プログラムに用い
られるプログラム言語は上述したＶＢ言語やＣ＋＋言語
に限定されるものではない。

【００１３】一方、クライアント装置２００、２１０に
おける制御プログラムには、ＪＡＶＡ言語を用い、クラ
イアント装置２００、２１０からメインデータベース１
１０にアクセスするためのＡＰＩ（アプリケーションプ
ログラミングインタフェース仕様）には、ＪＤＢＣまた
はＯＤＢＣを用いる。また、有線ＬＡＮの通信媒体とし
ては、伝送データ量や伝送速度等に応じて、例えば１０
ｂａｓｅ系の各種ケーブルを用いるものとし、無線ＬＡ
Ｎの通信媒体としては、１チャネルのＳＳ（スペクトラ
ム拡散）通信を用いるものとする。なお、図１では省略
しているが、作業機械１０とコントロールルーム１００
には、無線ＬＡＮのための無線伝送を行うためのＳＳ通
信機等の無線設備が搭載されており、これらの具体的構
成について後述する。

【００１４】以下、本システムを構成する各要素につい
て説明する。まず、作業機械１０のＰＬＣ２０は、作業
機械１０の各部に対して無人作業を行うための各種制御
を行うものである。従来の無人作業を行う作業機械１０
では、予め制御プログラムを格納した専用コンピュータ
（通常はボード型マイコン）を搭載して各部の制御を行
うものが主流であったが、このような専用コンピュータ
では、動作や仕様の変更作業が煩雑である。そこで、本
例では、ＰＬＣ２０を採用して各部を制御することによ
り、作業機械１０における動作や仕様の変更を、ＰＬＣ
２０に対する簡易なプログラムの変更によって容易に行
えるようにし、汎用性や柔軟性を向上したものである。

【００１５】このＰＬＣ２０は、例えばＲＳ２３２Ｃ等
によるインタフェースを介してＤＣＯＭサーバ装置８０
に接続されている。このＰＬＣ２０の制御は、ＬＡＮを
通して送られてきたＤＣＯＭの関数情報をＤＣＯＭサー
バ８０によってＰＬＣ用の制御信号に変換し、この制御
信号をＰＬＣ２０に伝送することにより実行する。ま
た、ＰＬＣ２０からの制御結果等を示す応答信号は、Ｄ
ＣＯＭサーバ８０に入力され、このＤＣＯＭサーバ８０
によってＤＣＯＭの関数情報に変換され、ＮＴサーバ装
置５０やＬＡＮに伝送される。

【００１６】また、作業機械１０のＧＰＳ装置３０は、
ＧＰＳを用いて作業機械１０の現在位置を検出するもの
である。また、カメラ装置４０は、この作業機械１０の
作業対象を撮像するものであり、撮像情報を画像処理機
能を有している。また、ＧＰＳ装置３０やカメラ装置４
０は、例えばＲＳ２３２Ｃ等によるインタフェースを介
してＤＣＯＭサーバ７０、８０に接続されている。そし
て、ＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０で検出された現在
位置の情報や撮像情報は、ＤＣＯＭサーバ７０、９０に
よってＤＣＯＭの関数情報に変換され、ＮＴサーバ装置
５０やＬＡＮに伝送される。また、ＧＰＳ装置３０やカ
メラ装置４０に対する制御信号は、ＮＴサーバ装置５０
やＬＡＮを通して送られてきたＤＣＯＭの関数情報をＤ
ＣＯＭサーバ７０、９０によってＧＰＳ装置３０やカメ
ラ装置４０用の制御信号に変換し、この制御信号をＧＰ
Ｓ装置３０やカメラ装置４０に伝送することにより実行
する。

【００１７】また、作業機械１０には、図示しないジャ
イロセンサが設けられており、走行方向の検出等を行う
ようになっている。このような検出情報もＤＣＯＭの関
数情報に適宜変換されてＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに
伝送される。さらに、作業機械１０には、図示しない各
部の状態センサが設けられており、各部の動作状態を検
出するようになっている。このような検出情報もＤＣＯ
Ｍの関数情報に適宜変換されてＮＴサーバ装置５０やＬ
ＡＮに伝送される。なお、本説明では省略するが、作業
機械において検出すべき動作状態としては、その作業機
械の作業内容や機能等に対応して様々なものがあり、必
要なセンサを適宜設け、その検出信号をＤＣＯＭの関数
情報に適宜変換してＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送
するものとする。

【００１８】ＮＴサーバ装置５０は、この作業機械１０
の状態を管理し、作業動作を制御するものである。この
ＮＴサーバ装置５０は、ＬＡＮを介してコントロールル
ーム１００側のＤＣＯＭサーバ装置１３０にアクセス
し、自装置に対する作業内容をＤＣＯＭによる関数情報
の形態でＬＡＮを介して取り込み、この作業内容を自律
走行処理機能６０の起動によって自律制御で実行し、自
律制御による無人作業を行うものである。この自律制御
による無人作業では、自律走行処理機能６０から必要な
制御信号を各ＤＣＯＭサーバ７０、８０、９０等を介し
てＧＰＳ装置３０、ＰＬＣ２０、カメラ装置４０等に送
るとともに、ＧＰＳ装置３０、ＰＬＣ２０、カメラ装置
４０等からの信号を各ＤＣＯＭサーバ７０、８０、９０
等を介して自律走行処理機能６０で受信することによ
り、各受信信号を解読しながら順次制御を実行してい
く。また、ＮＴサーバ装置５０は、上述のような各種の
検出信号や撮像信号を含むモニタ用情報をＬＡＮを介し
てコントロールルーム１００側に通知する。

【００１９】作業機械１０のＮＴサーバ装置５０とコン
トロールルーム１００のＮＴサーバ装置１２０との交信
は、このような自律制御による無人作業の実行中にも時
分割動作等によって継続され、ＮＴサーバ装置１２０か
らの作業用情報が適宜ＮＴサーバ装置５０側に読み取ら
れる。これにより、ＮＴサーバ装置５０では、無人作業
中の作業変更や作業停止の命令を検知することが可能と
なる。一方、ＮＴサーバ装置５０からのモニタ用情報が
ＮＴサーバ装置１２０によって取り込まれる。これによ
り、ＮＴサーバ装置１２０の全体監視処理機能１４０に
よる監視が可能となり、また、ＮＴサーバ装置１２０か
らクライアント装置に対してインターネットによるモニ
タ用情報の提供が可能となる。

【００２０】次に、コントロールルーム１００におい
て、メインデータベース１１０には、各作業機械毎の作
業用情報やモニタ用情報が、例えばＪＡＶＡアプレット
の形式で格納されている。このメインデータベース１１
０の作業用情報は、インターネットを介してクライアン
ト装置２００で参照でき、このクライアント装置２００
から書き換えることが可能であり、また、メインデータ
ベース１１０のモニタ用情報も、インターネットを介し
てクライアント装置２１０で適宜に読み出すことが可能
である。また、メインデータベース１１０の作業用情報
は、ＤＣＯＭサーバ１３０によって周期的に読み出さ
れ、ＤＣＯＭによる関数情報（コマンドやデータを含
む）に変換されて蓄積される。これにより、ＤＣＯＭサ
ーバ１３０には、最新の作業用情報が関数情報として格
納され、上述のように各作業機械１０のＮＴサーバ装置
５０から適宜アクセスされて読み出される。

【００２１】また、ＮＴサーバ装置５０からのモニタ用
情報は、ＤＣＯＭサーバ１３０によってメインデータベ
ース１１０の形式に対応したデータに変換され、該当す
る領域に書き込まれる。また、ＮＴサーバ装置５０から
のモニタ用情報は、全体監視処理機能１４０によって監
視される。この全体監視処理機能１４０は、各作業機械
１０のＮＴサーバ装置５０から伝送されるモニタ用情報
に基づいて、各作業機械１０における自動制御エリアか
らの逸脱、自律制御プログラムの暴走等を監視するもの
であり、このシステムに投入された全ての作業機械１０
の作業状況を全体的に監視する機能を有する。例えば、
自律制御中に一定時間間隔で送られてくるはずの正常な
モニタ用情報が送られてこない場合や、各作業機械１０
が正規の動作から逸脱（走行ルートから外れる等）する
場合等を検出し、各作業機械１０における作業の異常を
判定する。

【００２２】そして、作業機械１０の異常を検出した場
合に、全体監視処理機能１４０は、ＤＣＯＭサーバ１３
０における当該作業機械１０の関数情報エリアに、当該
作業機械１０の動作を停止させるための関数情報を設定
するように動作する。上述したように、ＮＴサーバ装置
５０のアクセス動作は、自律制御中も周期的に行われる
ものであり、全体監視処理機能１４０の指示によってＤ
ＣＯＭサーバ１３０に動作を停止させる関数情報が設定
されると、この情報をＮＴサーバ装置５０が読み取り、
自律走行処理機能６０による自律制御を強制停止する。
このようにして、システム内で稼働する複数の作業機械
１０に対する異常監視と、異常発生時の動作停止処理を
総合的に行うことにより、個々の作業機械１０に配備す
る人員を削減でき、省人化を達成できる。

【００２３】また、遠隔制御装置１５０は、ＮＴサーバ
装置５０の自律走行処理機能６０を介在させることな
く、ＤＣＯＭサーバ８０を介してＰＬＣ２０を直接制御
し、作業機械１０の遠隔制御を行うものである。この遠
隔制御装置１５０には、ＤＣＯＭサーバ７０、９０及び
ＬＡＮを介してモニタ用情報が送信され、これを遠隔制
御装置１５０のモニタで視認しながら、遠隔制御操作を
行うことができる。このような遠隔制御装置１５０を設
けることにより、例えば自律制御で実現できない細かい
作業等を行うことが可能となり、また、新たな作業機械
の投入時や不要となった作業機械の退去時等のように、
作業計画の範囲外の動作を簡易に行うことが可能とな
る。なお、このような遠隔制御装置１５０による遠隔操
作は、ＮＴサーバ装置５０に対し、例えばＬＡＮを通し
た関数情報によるモードの切り換えや、ＮＴサーバ装置
５０の操作パネルの直接操作によるモードの切り換えを
行うことにより、作業機械１０の動作モードを自律制御
モードから遠隔操作モードに切り換えることで行うもの
とする。

【００２４】また、クライアント装置２００によって作
業計画（本例ではルート計画）を行った場合、これをイ
ンターネットを介してメインデータベース１１０に登録
することが可能である。この作業は、例えばクライアン
ト装置２００でブラウザを起動し、または、直接ＵＲＬ
を指定するなどの作業により、通常のホームページを呼
び出す手順と同様にして、インターネットを接続してメ
インデータベース１１０にアクセスし、該当する作業機
械のヘッダ画面を呼び出す。そして、このヘッダ画面上
で作業用情報のアプリケーションのダウンロードを指定
し、該当する作業機械の作業用情報を呼び出す。上述の
ように本例では、ＪＡＶＡアプレット等の形式で作業用
情報が格納されており、このアプリケーションをクライ
アント装置２００にダウンロードして、適宜書き換える
ことにより、作業計画の変更を行う。このようにしてク
ライアント装置２００で変更された作業用情報は、イン
ターネットを介してメインデータベース１１０に転送さ
れ、該当する作業機械の作業用情報として更新される。

【００２５】また、クライアント装置２１０によって作
業機械の作業状況をモニタする場合にも同様に、通常の
ホームページを呼び出す手順と同様にして、インターネ
ットを接続してメインデータベース１１０にアクセス
し、該当する作業機械のヘッダ画面を呼び出す。そし
て、このヘッダ画面上でモニタ用情報のアプリケーショ
ンのダウンロードを指定し、該当する作業機械のモニタ
用情報を呼び出すことにより、該当する作業情報の作業
状況を示すモニタ画面が表示される。

【００２６】以上のように本例の無人作業システムで
は、各種の作業機械をＬＡＮを通じて総合的に管理、制
御することができ、個々の作業機械をラジコン操作する
システムに比べて、省人化を図ることが可能となる。ま
た、各作業機械をＬＡＮによって接続するため、作業機
械の数が多くなった場合でも、ＩＰアドレスの設定と無
線設備を搭載した作業機械を投入することにより、新た
な作業機械の追加や組み替えを容易に行うことができ、
拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。

【００２７】次に、以上のような無人作業システムで適
用されるＬＡＮを用いた超遠隔制御システムのネットワ
ークの構成について説明する。図２〜図４は、本例にお
ける超遠隔制御システムのネットワークの構成例を示す
ブロック図である。本例の超遠隔制御システムは、作業
機械１０とコントロールルーム（制御局）１００との間
に、無線ＬＡＮによる通信を行うための基地局３００と
移動中継局(無人通信中継車)４００とを設けたものであ
り、図２は作業機械１０と移動中継局４００とを示し、
図３は基地局３００とコントロールルーム１００を示し
ている。また、本例の超遠隔制御システムでは、上述の
ようにインターネット等によってコントロールルーム１
００を介して作業機械１０にアクセスできるようになっ
ており、図４は、このようなアクセスを可能とする作業
現場の近くに設置された現場事務所５００と遠隔地の本
社ビル等に設置されたオフィス６００を示している。

【００２８】本例において、無線ＬＡＮを実現するため
の無線通信方法には、上述のようにＳＳ通信を用いる
が、基地局３００と移動中継局４００との間の無線通信
では、互いに平板アンテナ等の指向性アンテナを対向さ
せることにより、長距離（１〜２ｋｍ程度）の無線通信
を実現する。したがって、移動中継局４００は、基地局
３００から見通せる範囲に設置されるものとし、例え
ば、移動中継局４００の移動に応じて、移動中継局４０
０と基地局３００の各アンテナの方向を変えて、対向状
態を維持するような構成となっている。一方、移動中継
局４００と作業機械１０との間の無線通信では、互いに
ホイップアンテナ（ロッドアンテナ）等の無指向性アン
テナによって、短距離（１５０ｍ程度）の無線通信と
し、作業機械１０の方位の変化等にかかわらず、確実な
通信を確保するものである。このように、本例のシステ
ムでは、作業機械１０と基地局３００との間に移動中継
局４００を配置し、基地局３００と移動中継局４００と
の間で長距離の無線通信を可能とし、かつ、移動中継局
４００と作業機械１０との間で無指向性の無線通信を実
現することで、作業機械１０による作業の自由度を損な
うことなく、長距離の無線遠隔制御を実現する。

【００２９】また、本例の無線ＬＡＮでは、基地局３０
０、移動中継局４００、及び作業機械１０において、共
通の周波数帯を用いたＳＳ通信を用いるが、基地局３０
０と移動中継局４００との間の無線通信で用いるＳＳ拡
散符号と、移動中継局４００と各作業機械１０及び各作
業機械１０同士の間の無線通信で用いるＳＳ拡散符号と
に、互いに異なる拡散符号を用いることにより、両方の
無線通信が干渉しないような構成となっている。また、
本遠隔制御システムで用いるＬＡＮでは、上述のように
上位プロトコルとしてインターネットプロトコル（ＴＣ
Ｐ−ＩＰ）を用いており、このＩＰアドレスを各作業機
械に割り当てることにより、各作業機械を特定して制御
信号等の伝送を行うものである。

【００３０】以下、本例においてＬＡＮで構成した超遠
隔制御システムの各要素の構成例について順次説明す
る。まず、図２に示すように、作業機械１０には、上述
したＮＴサーバ装置５０、シーケンサ（ＰＬＣ）２０、
ＧＰＳ装置３０等が設けられている。また、この作業機
械１０には、この作業機械１０内の有線ＬＡＮとＮＴサ
ーバ装置５０とを接続するためのハブ（ＡＵＩを含む）
１１００と、無線ＬＡＮのための無線通信を制御するた
めの無線ＬＡＮユニット１２００と、無線通信用のホイ
ップアンテナ１３００とを有している。また、この作業
機械１０内の有線ＬＡＮには、例えば１０ｂａｓｅ５を
用いている。

【００３１】このような作業機械１０では、ＮＴサーバ
装置５０によって作成された各種のデータをハブ１１０
０を通して無線ＬＡＮユニット１２００に送り、無線Ｌ
ＡＮプロトコルに対応した信号に変換し、さらにＳＳ無
線に対応する信号に変換してホイップアンテナ１３００
より出力する。また、ホイップアンテナ１３００よりＳ
Ｓ無線を媒体とする無線ＬＡＮの信号を受信した場合に
は、その信号に含まれるＩＰアドレスを参照して、自機
宛の信号か否かを判断し、自機宛の信号である場合に
は、その受信信号をハブ１１００を介してＮＴサーバ装
置５０側に伝送し、その受信信号に基づく各種の処理を
行う。

【００３２】次に、移動中継局４００は、作業機械１０
との無線通信を行うホイップアンテナ４１００と、この
ホイップアンテナ４１００を用いて無線ＬＡＮのための
無線通信を制御するための無線ＬＡＮユニット４２００
と、基地局３００との無線通信を行う平板アンテナ４３
００と、この平板アンテナ４３００を用いて無線ＬＡＮ
のための無線通信を制御するための無線ＬＡＮユニット
４４００と、各無線ＬＡＮユニット４２００、４４００
を有線ＬＡＮで接続するためのハブ（ＡＵＩを含む）４
５００及びインテリジェントハブ（ＡＵＩを含む）４６
００とを有する。また、この移動中継局４００内の有線
ＬＡＮには、無線ＬＡＮユニット４２００とハブ４５０
０との間に例えば１０ｂａｓｅ５、ハブ４５００とハブ
４６００との間に例えば１０ｂａｓｅＴ、ハブ４６００
と無線ＬＡＮユニット４４００との間に１０ｂａｓｅ５
を用いている。

【００３３】次に、基地局３００は、図３に示すよう
に、移動中継局４００との無線通信を行う平板アンテナ
３１００と、この平板アンテナ３１００を用いて無線Ｌ
ＡＮのための無線通信を制御するための無線ＬＡＮユニ
ット３２００と、コントロールルーム１００との間で有
線ＬＡＮを結ぶためのハブ（ＡＵＩを含む）３３００と
を有する。また、この基地局３００の有線ＬＡＮには、
無線ＬＡＮユニット３２００とハブ３３００との間に例
えば１０ｂａｓｅ５、ハブ３３００とコントロールルー
ム１００との間に例えば１０ｂａｓｅ２を用いている。
また、この１０ｂａｓｅ２のケーブルとハブ３３００と
の接続手段としてＢＮＣコネクタを用いている。上述の
ように移動中継局４００と基地局３００は、互いの平板
アンテナ４３００、３１００を指向性の範囲で対向させ
て無線通信を行うことにより、長距離（１〜２ｋｍ程
度）の無線通信を実現するものであり、基地局３００
は、例えばコントロールルーム１００からの遠隔制御等
により、移動中継局４００の移動位置に応じて方位を変
更するように制御される。

【００３４】また、コントロールルーム１００には、上
述したＮＴサーバ装置１２０を構成するサーバＰＣや遠
隔制御装置１５０を構成するクライアントＰＣ等が設置
されており、また、基地局３００からの有線ＬＡＮケー
ブルを接続するためのハブ（ＡＵＩを含む）１０１０が
設けられている。基地局３００からコントロールルーム
１００内に導かれた例えば１０ｂａｓｅ２のケーブル
は、ＢＮＣコネクタを介してハブ１０１０に接続されて
いる。また、コントロールルーム１００内の有線ＬＡＮ
には、例えば１０ｂａｓｅＴを用いている。また、コン
トロールルーム１００には、上述のように作業機械１
０、移動中継局４００、基地局３００及びコントロール
ルーム１００の間で結んだＬＡＮと他のネットワークと
を接続するためのルータ（ＬＡＮ間接続装置）１０２０
が設けられている。本例のルータ１０２０は、例えばＩ
ＳＤＮ回線やその他の専用回線等を用いて、図４に示す
ような現場事務所５００のルータ５１００やオフィス６
００のルータ６１００に接続されるものである。

【００３５】現場事務所５００では、ルータ５１００を
ハブ５２００を介して現場のノートパソコン５３００に
接続したものであり、ノートパソコン５３００を用いて
各種の遠隔操作等を行えるようになっている。なお、ル
ータ５１００によって接続されるＩＳＤＮ回線には、例
えば他の現場事務所との間で構築されるイントラネット
用の回線を共用するような使用方法を採用することがで
きる。また、オフィス６００では、ルータ６１００をハ
ブ６２００を介してオフィス内のパソコン６３００に接
続したものであり、このパソコン６３００を用いて各種
の遠隔操作や上述した作業プランの設定等を行えるよう
になっている。また、ハブ６２００には、さらにｃｉｓ
ｃｏルータ６４００が接続され、このｃｉｓｃｏルータ
６４００を介して、さらに外部のインターネットとの接
続を可能としている。

【００３６】以上説明したように、本形態の超遠隔制御
システムでは、無指向性のホイップアンテナを用いた第
１の無線通信手段と、指向性の平板アンテナを用いた第
２の無線通信手段を組み合わせることによって無線ＬＡ
Ｎを構築し、作業機械１０の無線による遠隔制御を実現
したため、例えば１ｋｍ以上離れた遠い場所からの超遠
隔制御を行うことが可能となり、また、このような無線
ＬＡＮを有線ＬＡＮや外部の各種ネットワークと接続
し、遠隔地のＰＣ端末から各種の制御や監視を行うこと
を可能とし、拡張性や汎用性に優れたシステムを提供す
ることが可能となる。

【００３７】なお、図１に示す構成では、作業機械１０
を自律制御と遠隔制御の２通りの制御で作業を行う構成
について示しているが、本例のシステムにおいて、この
ような制御方法に加えて、従来のラジコン操作による制
御と、作業機械１０に設けた操作パネルを直接入力によ
る制御とを処理モードの切り換えによって実行できるよ
うに構成することにより、１つの作業機械１０を各種の
作業形態で用いることを可能とし、実用性の高い構成と
することも可能である。この場合、図２、図３に示す基
地局３００、移動中継局４００、及び作業機械１０の間
に設けた無線ＬＡＮの経路とは別の無線通信設備を搭載
することにより、従来のラジコン操作による無線信号を
伝送して制御できるようにする。また、以上の例におい
て、移動中継局４００と作業機械１０との間の無線通信
は、無指向性のホイップアンテナを用いた短距離のＳＳ
通信によって行い、基地局３００と移動中継局４００と
の間の無線通信は、指向性の平板アンテナを用いた比較
的長距離のＳＳ通信によって行うようにしたが、このよ
うなアンテナの形式も、本発明の一例を示すものであ
り、他のアンテナを用いた無線通信に変更することも可
能である。また、以上の例では、移動中継局４００が無
人通信中継車から構成され、移動して使用されるものと
して説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、移動中継局は、それが設置される場所が固定されて
いるものであってもよい。また、上述した例は、本発明
の一例を説明するものであり、システムの具体的な構成
要素や使用する通信規約やプログラム言語等は、無人作
業システムの規模や目的等に応じて適宜変更が可能なも
のである。

【００３８】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
超遠隔制御システムの構成例を示す説明図である。な
お、図５において、第１の実施の形態を示す図１と同一
の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。第
２の実施の形態の超遠隔制御システムが第１の実施の形
態と異なる点は、クライアント装置２００、２１０が通
信回線網７００を経由してインターネットに接続された
携帯電話機２００Ａ、２１０Ａによって実現されている
点である。この際、通信回線網は、例えば公衆回線網７
１０と、携帯電話機を運用している通信事業者の基地局
７２０などから構成される無線通信回線網７３０を含ん
で構成されている。

【００３９】上述したインターネットに接続可能な携帯
電話機は、表示装置としての液晶表示器および入力装置
としてのキーボードを具備しており、専用サーバを経由
してＷＷＷ（ＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂ）サーバに
設定されたホームページの閲覧やホームページに対する
情報の入力を行なう機能を有するものである。このよう
なインターネットに対する携帯電話機の接続サービス
は、例えばＮＴＴドコモ株式会社から提供されているｉ
モードとして提供されている。このような携帯電話機２
００Ａ、２１０Ａをクライアント装置２００、２１０と
して使用することによって第１の実施の形態と同等の作
用効果を得ることができる。また、可搬性に優れた携帯
電話機２００Ａ、２１０Ａをクライアント装置２００、
２１０として使用すれば、操作者が所在している場所が
どこであろうとメインデータベース１１０に対してアク
セスすることが第１の実施の形態の場合と同様にでき、
メインデータベース１００に対する書き替えや監視を行
なうことができる利点がある。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の超遠隔制御
システムでは、制御局、基地局、移動中継局、及び作業
機械の間に有線ＬＡＮ及び無線ＬＡＮを構築し、これら
のＬＡＮを通じて制御局から作業機械に制御信号を送
り、作業機械に対する遠隔制御を行うようにし、かつ、
作業機械と移動中継局との間の無線通信は、通信距離の
短い第１の無線通信手段によって行い、移動中継局と基
地局との間の無線通信は、第１の無線通信手段より通信
距離の長い第２の無線通信手段によって行うようにし
た。このため、本発明の超遠隔制御システムでは、作業
機械が複数ある場合にも、個別に無線通信を行うのでは
なく、ＬＡＮを通じて所定のプロトコルに沿って複数の
作業機械がそれぞれの制御信号のやり取りを整然と行う
ことができ、個別の制御を１つのＬＡＮを通して行うこ
とができるため、例えば１つの制御局から複数の作業機
械を総合的に制御することができ、個々の作業機械をラ
ジコン操作するシステムに比べて、省人化を図ることが
可能となる。

【００４１】また、各作業機械をＬＡＮによって接続す
るため、作業機械の数が多くなった場合でも、煩雑なシ
ステムの変更を行うことなく、アドレスの新設等によっ
て新たな作業機械の追加や組み替えを容易に行うことが
でき、拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。
さらに、作業機械と基地局の間に無線ＬＡＮのための通
信を中継する移動中継局を設けるとともに、作業機械と
移動中継局との間の無線通信には、通信距離の短い第１
の無線通信手段を用い、移動中継局と基地局との間の無
線通信には通信距離の長い第２の無線通信手段を用いる
ことを可能としたことから、作業機械における作業性を
損なうことなく、無線による遠隔制御の距離を長くする
ことができ、超遠隔制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超遠隔制御シ
ステムを適用した無人作業システムの構成例を示す説明
図である。

【図２】図１に示す超遠隔制御システムによるネットワ
ークの構成要素を示すブロック図である。

【図３】図１に示す超遠隔制御システムによるネットワ
ークの構成要素を示すブロック図である。

【図４】図１に示す超遠隔制御システムによるネットワ
ークの構成要素を示すブロック図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る超遠隔制御シ
ステムを適用した無人作業システムの構成例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０作業機械２０ＰＬＣ３０ＧＰＳ装置４０カメラ装置５０、１２０ＮＴサーバ装置６０自律走行処理機能７０、８０、９０、１３０ＤＣＯＭサーバ１００コントロールルーム（制御局）１１０メインデータベース１４０全体監視処理機能１５０遠隔制御装置２００、２１０クライアント装置２００Ａ、２１０Ａ携帯電話機３００基地局４００移動中継局７００通信回線網７１０公衆回線網７３０無線通信回線網

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｍ 11/00 ３０１Ｈ０４Ｂ 7/26 ＥＨ０４Ｑ 9/00 ３０１Ｈ０４Ｌ 11/00 ３１０Ｃ３２１ (72)発明者小田博志東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号株式会社フジタ内 (72)発明者山本岳東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号株式会社フジタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業現場に配置された作業機械に対し、
無線通信手段を用いて遠隔制御を行う超遠隔制御システ
ムにおいて、前記有線ＬＡＮとの接続手段を有し、前記有線ＬＡＮを
通じて作業機械に対する制御信号を送出する制御局と、無線ＬＡＮ及び有線ＬＡＮとの接続手段を有し、前記有
線ＬＡＮを通じて前記制御局より送信された制御信号を
前記無線ＬＡＮを通じて送出する基地局と、無線ＬＡＮとの接続手段を有し、前記無線ＬＡＮを通じ
て前記基地局より送信された制御信号を前記無線ＬＡＮ
を通じて作業機械に送出する移動中継局と、無線ＬＡＮとの接続手段を有し、前記無線ＬＡＮを通じ
て受信される制御信号に基づいて各種作業を行う作業機
械とを有し、前記作業機械に対する遠隔制御を前記無線ＬＡＮ及び有
線ＬＡＮを通じて行うとともに、前記作業機械と前記移動中継局との間の無線通信は、通
信距離の短い第１の無線通信手段によって行い、前記移
動中継局と前記基地局との間の無線通信は、前記第１の
無線通信手段より通信距離の長い第２の無線通信手段に
よって行うようにした、ことを特徴とする超遠隔制御システム。
【請求項２】前記第１の無線通信手段は無指向性アン
テナを用いた無線通信手段であり、前記第２の無線通信
手段は指向性アンテナを用いた無線通信手段である請求
項１記載の超遠隔制御システム。
【請求項３】前記第１の無線通信手段及び第２の無線
通信手段に、共通のスペクトラム拡散通信を用いるとと
もに、前記第１の無線通信手段と前記第２の無線通信手
段とで異なる拡散符号を用いた請求項１または２記載の
超遠隔制御システム。
【請求項４】前記制御局は、ＬＡＮ間接続装置を有
し、前記ＬＡＮ間接続装置を通して外部のネットワーク
から前記作業機械の制御信号を入力し、前記基地局及び
移動中継局を通して作業機械に送出するようにした請求
項１、２または３記載の超遠隔制御システム。
【請求項５】前記制御局、基地局、移動中継局、及び
作業機械の間の通信をインターネットプロトコルによっ
て制御するとともに、前記作業機械にインターネットプ
ロトコルのＩＰアドレスを割り付けて制御を行う請求項
１、２、３または４記載の超遠隔制御システム。
【請求項６】前記制御局は、前記作業機械に対するモ
ニタ用情報及び作業用情報を蓄積したメインデータベー
スを含み、インターネットとの接続手段を有するサーバ
装置を有し、前記サーバ装置は、前記メインデータベー
スのモニタ用情報をインターネットを介してクライアン
ト装置に提供するとともに、クライアント装置からのイ
ンターネットを介した指示に応じて前記メインデータベ
ースの作業用情報を更新するようにしたことを特徴とす
る請求項１乃至５に何れか１項記載の超遠隔制御システ
ム。
【請求項７】前記クライアント装置は、前記インター
ネットを介して前記メインデータベースにアクセスする
ことにより、前記メインデータベースに蓄積されたモニ
タ用情報及び作業用情報の少なくとも一方をダウンロー
ドし、前記モニタ用情報を用いて無人作業のモニタを行
うとともに、前記作業用情報を用いて作業計画の設計ま
たは更新を行うようにしたことを特徴とする請求項６記
載の超遠隔制御システム。
【請求項８】前記クライアント装置は、通信回線網を
経由してインターネットに接続され前記該インターネッ
トを介して情報の送受信が可能に構成されたコンピュー
タから構成されていることを特徴とする請求項７記載の
超遠隔制御システム。
【請求項９】前記クライアント装置は、無線通信回線
網を含む通信回線網を経由してインターネットに接続
し、該インターネットを介して情報の送受信が可能に構
成された携帯電話機であることを特徴とする請求項７記
載のの超遠隔制御システム。
【請求項１０】前記携帯電話機はインターネットを介
してＷＷＷサーバに設定されたホームページの閲覧と前
記ホームページに対する情報の入力を行なう機能を有す
ることを特徴とする請求項９記載の超遠隔制御システ
ム。