JP2001125645A

JP2001125645A - 作業機械

Info

Publication number: JP2001125645A
Application number: JP2000230333A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Sugizaki; 睦杉崎; Muneyoshi Matsuo; 宗義松尾; 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: 2000-07-31
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】無前ＬＡＮを用いた無人作業システムに投入
された場合と、従来のラジコン操作によって制御される
場合の双方で利用することができ、異なる制御形態に対
して柔軟に対応することが可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業機械１０には、ＰＬＣ２０とＮＴサ
ーバ装置５０が設けられ、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と、
遠隔制御装置１５０とが設置されている。ＮＴサーバ装
置５０、ＮＴサーバ装置１２０、遠隔制御装置１５０
は、無線ＬＡＮで接続され、この無線ＬＡＮを介して各
種データをやり取りし、無人作業を行なう。また、作業
機械１０にはラジコン操作機４００からのラジコン受信
機能と操作パネル３２０からの直接入力機能を有してお
り、作業モードの切り換えにより、無線ＬＡＮからの無
人作業と、ラジコンによる無人作業と、直接入力による
有人作業とを選択的に行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種作業機械の自
律制御によって各種の作業を行う無人作業システムに関
し、特に多数の作業機械による無人作業を遠隔地から統
合的に管理して作業を行うことができる無人作業システ
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
無人作業システムでは、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。

【０００４】そこで、このような問題点を解決するため
の、各作業機械を無線ＬＡＮを介して接続するネットワ
ークシステムを構築し、各作業機械をＴＣＰーＩＰのＩ
Ｐアドレスによって管理し、各作業機械毎に無線ＬＡＮ
を介して自律制御のための作業用情報を送ることによ
り、各作業機械の自律制御による無人作業を行うように
する無人作業システムが構想されている。しかしなが
ら、このような無人作業システムを想定した場合、この
システムに投入する作業機械として、無線ＬＡＮによる
自律制御だけを実行する構成とすることは、この作業機
械を他の作業現場で利用できなくなり、汎用性が阻害さ
れるという問題が生じる。

【０００５】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、無線ＬＡＮを用いた無人作業シ
ステムに投入された場合と、従来のラジコン操作によっ
て制御される場合の双方で利用することができ、異なる
制御形態に対して柔軟に対応することが可能な作業機械
を提供することにある。

【０００６】

【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、作業機械の各部に対して無人作業を行うため
の各種制御を行うシーケンサと、無線ＬＡＮとの接続手
段と、前記無線ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄
積された作業用情報を読み取り、前記作業用情報と自律
制御プログラムとに基づいて前記シーケンサによる作業
を自律制御によって行う自律制御手段と、ラジコン操作
手段からのラジコン信号を受信し、前記ラジコン信号に
基づいて前記シーケンサによる作業をラジコン制御によ
って行うラジコン制御手段と、前記自律制御手段によっ
て作業を行うか前記ラジコン制御手段によって作業を行
うかを切り換えるモード切り換え手段とを有することを
特徴とする。

【０００７】本発明の作業機械において、作業機械の各
部を制御するシーケンサと、このシーケンサを制御する
自律制御手段及びラジコン制御手段とを分離したことに
より、自律制御手段とラジコン制御手段とをモード切り
換え手段によって選択してシーケンサを制御することが
できる。したがって、自律制御手段による作業モードを
選択することにより、無線ＬＡＮを介してメインデータ
ベースに蓄積された作業用情報を読み取り、この作業用
情報と自律制御プログラムとに基づいてシーケンサによ
る自律制御作業を行うことができる。一方、ラジコン制
御手段による作業モードを選択することにより、ラジコ
ン操作手段からのラジコン信号を受信し、このラジコン
信号に基づいてシーケンサによるラジコン制御作業を行
うことができる。したがって、この作業機械を、無線Ｌ
ＡＮを用いた無人作業システムに投入された場合と、従
来のラジコン操作によって制御される場合の双方で利用
することができ、異なる制御形態に対して柔軟に対応す
ることが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による作業機械の実
施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態に係る作業機械が投入される無人作業システム
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サーバ装置７
０、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サーバ装置１３０と、全体監視処理機能１
４０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Ｎ
Ｔサーバ装置５０に対するクライアント装置として機能
するのである。

【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を上述したような通信回線網を介してインターネット
を介して各クライアント装置２００、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ＬＡ
Ｎとしては、各作業機械１０のＮＴ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１０
０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１２０と遠隔制御装置１５
０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（登録商標）を用いたものであり、Ｌ
ＡＮプロトコルとしては、イーサネット（登録商標）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
サーバ装置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。

【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（登録商標）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１１０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１０ｂａｓｅ系の各種ケーブルを用いるもの
とし、無線ＬＡＮの通信媒体としては、１チャネルのＳ
Ｓ（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いるも
のとする。

【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
バ装置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、
ＤＣＯＭサーバ装置８０に入力され、このＤＣＯＭサー
バ装置８０によってＤＣＯＭの関数情報に変換され、Ｎ
Ｔ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サーバ装置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サーバ装置７
０、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ＤＣＯＭサーバ装置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ＧＰＳ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
イロセンサや傾斜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５
０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。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サーバ装置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サーバ装置７０、８
０、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サーバ装置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
ーバ装置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サーバ装置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サーバ装置
１３０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ＤＣＯＭサーバ装置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サーバ装置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サーバ装置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１
５０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。さら
に、メインデータベース１１０にインターネットを通し
てアクセスすることにより、各種のクライアント装置２
００、２１０から各作業機械の作業プランの登録、変更
や、作業状況のモニタを行うことが可能であり、汎用ネ
ットワークを用いた作業計画や作業管理を行うことがで
き、汎用性と利便性に優れたシステムを提供できる。ま
た、本例では、無線ＬＡＮで伝送する情報をＤＣＯＭに
よる関数情報に統一したことから、特に作業機械１０の
ＮＴサーバ装置５０からコントロールルーム１００のＮ
Ｔサーバ装置１２０から作業内容を読み取る場合に、メ
インデータベース１１０側の言語を考慮することなく、
容易に読み取ることが可能となり、制御の煩雑化を防止
することが可能となる。

【００２７】また、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、本例のシステムでは、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
制御とを作業モードの切り換えによって実行できるよう
に構成しており、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してい
る。つまり、本例の作業機械１０は、上述のような作業
モードの切り換え手段を有しており、無線ＬＡＮを介し
た作業用情報に応じた自律制御プログラム等による自律
制御手段で無人作業を行う第１の作業モードと、無線Ｌ
ＡＮを介した遠隔制御装置１５０からの遠隔制御信号に
応じた遠隔制御手段によって無人作業を行う第２の作業
モードと、ラジコン操作ユニットからの特定小電力無線
等を用いたラジコン制御信号に応じたラジコン制御手段
によって無人作業を行う第３の作業モードと、操作パネ
ルからの直接入力による制御信号に応じて直接入力制御
手段による有人作業を行う第４の作業モードとを有して
おり、これらのモードを選択して作業を行える構成とな
っている。

【００２８】次に、このような作業モードを有する本例
の作業機械の構成及び動作について詳細に説明する。図
２は、本例の作業機械１０において、上述した各作業モ
ードによる制御を行うための機能構成を示すブロック図
である。まず、本例の作業機械１０は、制御盤としてＰ
ＬＣ２０を用いたものである。上述のように、従来の作
業機械では、制御盤として、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
載したものを用いていたが、本例では、ＰＬＣ２０を用
いることにより、メンテナンスの容易性、プログラム作
製の容易性、システム変更の容易性を得られるととも
に、各種の入力形態に容易に対応できるようにしたもの
である。このようなＰＬＣ２０を用いたことで、上述し
たＮＴサーバ装置５０を構成する上位コンピュータ３１
０から制御信号を入力して無人作業を行う第１の作業モ
ードと、遠隔制御装置１５０からの遠隔制御信号を上位
コンピュータ３１０のＣＯＭサーバ装置８０から入力し
て無人作業を行う第２の作業モードとを実現するもので
ある。

【００２９】図２において、アンテナ３００Ａから無線
部３００に入力された無線ＬＡＮによる信号は、第１の
作業モードであれば、上位コンピュータ３１０内の自律
走行処理機能６０で処理され、自律走行プログラムに基
づく制御信号がＣＯＭサーバ装置８０からＰＬＣ２０の
自律走行／遠隔操作用端子に出力され、自律制御による
各種作業が実行される。また、第２の作業モードであれ
ば、同様に無線部３００に入力された無線ＬＡＮによる
信号は、上位コンピュータ３１０内の自律走行処理機能
６０を通過して直接ＣＯＭサーバ装置８０に送られ、こ
のＣＯＭサーバ装置８０からＰＬＣ２０の自律走行／遠
隔操作用入力端子に出力され、遠隔制御による各種作業
が実行される。また、本例の作業機械１０には、従来の
特殊小電力無線等を用いたラジコン操作を実現する機能
が設けられており、ラジコン制御によって無人作業を行
う第３の作業モードであれば、同様に無線部３００に入
力されたラジコン操作機４００からの信号は、上位コン
ピュータ３１０を通過してＰＬＣ２０のラジコン制御用
入力端子に出力され、ラジコン制御による各種作業が実
行される。したがって、従来のラジコン操作型作業機械
と同様に、ラジコン操作機４００からの操作で作業機械
１０の制御が可能である。

【００３０】また、上位コンピュータ３１０には、表示
部３２０Ａと各種操作キー部３２０Ｂとを有する例えば
タッチパネル等の操作パネル３２０が接続されており、
この操作パネル３２０による操作によってＰＬＣ２０の
制御信号を直接入力できるようになっている。すなわ
ち、上位コンピュータ３１０は、作業機械１０の有人操
作を行う第４の作業モードであれば、操作パネル３２０
から入力された制御信号を通過させてＰＬＣ２０のパネ
ル制御用入力端子に出力し、直接制御による各種作業が
実行される。また、それぞれの作業モードにおいて、Ｐ
ＬＣ２０は、作業機械１０の駆動メカ部３３０にデジタ
ル信号やアナログ信号を入出力するとともに、各種セン
サの検出信号を入力し、各種の作業を実行する。

【００３１】上位コンピュータ３１０は、作業モードの
切り換えに応じて、上述のように動作し、第１〜第４の
作業モードを切り換える機能を有するが、このような作
業モードを切り換えは、例えば操作パネル３２０からの
直接操作、あるいは無線ＬＡＮによるコントロールルー
ム１００側からの遠隔操作、さらには、ラジコン操作機
４００からのラジコン操作により、上位コンピュータ３
１０に対してモード切り換え用のコードを設定すること
により行えるものとする。なお、本例では、各作業モー
ドの切り換えを上位コンピュータ３１０の内部動作によ
って行ったが、作業モードの切り換えに応じて信号ライ
ンを切り換えるモード切り換えスイッチを上位コンピュ
ータ３１０の外部に設けて制御するようにしてもよい。
この場合、作業モードの切り換えは、操作パネル３２０
からの直接操作、あるいは無線ＬＡＮによるコントロー
ルルーム１００側からの遠隔操作、さらには、ラジコン
操作機４００からのラジコン操作により、モード切り換
えスイッチを制御するようにすればよい。

【００３２】次に、図３は、ＰＬＣ２０の具体的な構成
例を示す説明図である。この図３に示すＰＬＣ２０は、
ベースユニット２０Ａ、電源ユニット２０Ｂ、ＣＰＵユ
ニット２０Ｃ、インテリジェントコミュニケーションユ
ニット２０Ｄ、計算機リングユニット２０Ｅ、２０Ｆ、
高速カウンタユニット２０Ｇ、Ａ／Ｄ入力ユニット２０
Ｈ、Ｄ／Ａ出力ユニット２０Ｉ、入力ユニット２０Ｊ、
出力ユニット２０Ｋとを有する。ベースユニット２０Ａ
は、このＰＬＣ２０の各ユニットを接続するものであ
り、操作パネル３２０との通信機能を有している。ま
た、電源ユニット２０Ｂは、このＰＬＣ２０の各ユニッ
トに電源供給を行うものであり、ＣＰＵユニット２０Ｃ
は、このＰＬＣ２０の動作で必要となる演算やその他の
情報処理を制御するものである。

【００３３】また、インテリジェントコミュニケーショ
ンユニット２０Ｄは、ジャイロ（方位角センサ）３４０
とのデータ通信を行うものであり、計算機リングユニッ
ト２０Ｅは、上位コンピュータ３１０との通信を行うも
のである。また、計算機リングユニット２０Ｆは、リモ
コン操作機４００との通信を行うものであり、高速カウ
ンタユニット２０Ｇは、ストロークセンサ３５０との通
信を行うものである。また、Ａ／Ｄ入力ユニット２０Ｈ
は、アナログ系センサからの信号をデジタルに変換して
入力するものであり、Ｄ／Ａ出力ユニット２０Ｉは、デ
ジタル系のデータをアナログ信号に変換して出力するも
のである。また、入力ユニット２０Ｊは、デジタル系セ
ンサからのデータを入力するものであり、出力ユニット
２０Ｋは、デジタル系のデータを出力するものである。

【００３４】次に、図４は、上述のようなＰＬＣ２０に
おける動作を示すフローチャートである。まず、電源が
オンされ、装置が起動されると、ステップＳ１におい
て、各ユニット、センサ、パラメータ等の初期化を行
い、ステップＳ２において、作業モードを判定する。そ
して、上位コンピュータ３１０のＤＣＯＭサーバ装置８
０からの作業モード（すなわち、自律制御モードまたは
遠隔制御モード）であれば、これ以降、ＤＣＯＭサーバ
装置８０からの受信ルーチンを起動させ（ステップＳ
３）、自律制御モードまたは遠隔制御モードの処理ルー
チンを実行する（ステップＳ４）。また、ラジコン操作
機４００からの作業モードであれば、これ以降、ラジコ
ン操作機４００からの受信ルーチンを起動させ（ステッ
プＳ５）、ラジコン制御モードの処理ルーチンを実行す
る（ステップＳ６）。さらに、操作パネル（タッチパネ
ル）３３０からの作業モードであれば、これ以降、操作
パネル３３０からの直接入力処理ルーチンを実行する
（ステップＳ７）。

【００３５】次に、それぞれのモードによる作業におい
て、方位情報の初期化や取得のためのジャイロ通信ルー
チン（ステップＳ８）、作業機械の各種状態情報を取得
するための重機情報取得ルーチン（ステップＳ９）、指
定条件の適合性を判断するためのインターロック演算処
理（ステップＳ１０）、作業機械の各部にデジタルまた
はアナログの各種出力信号を出力する重機制御出力ルー
チン（ステップＳ１１）を適宜実行し、この作業機械１
０による各種作業を実行する。そして、指定された一連
の作業が終了後、ステップＳ２に戻り、新たな作業要求
に待機する。以上のようにして、各作業モードに対応し
た処理を実行し、各種の無人作業または有人作業を自在
に行うことが可能となる。

【００３６】なお、以上の例では、上位コンピュータ３
１０によるモード切り換え機能によって、無線部３００
からの受信制御信号または操作パネル３２０からの入力
制御信号の処理を切り換えて、ＰＬＣ２０への制御信号
を切り換えることにより、上述した第１〜第４の作業モ
ードを実行するようにしたが、作業機械に組み込む構成
要素自体を変更することにより、無線ＬＡＮ対応の作業
機械として構成したり、ラジコン操作や直接操作対応の
作業機械として構成するようにしてもよい。また、以上
の例では、無線ＬＡＮによる電波とラジコン操作による
電波とを、共通のアンテナ３００Ａで受信するようにし
たが、無線ＬＡＮによる電波とラジコン操作による電波
とを個別のアンテナで受信するようにしてもよい。

【００３７】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
作業機械が投入される無人作業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２
００、２１０が通信回線網５００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５１０と、携帯電話機を運用している通
信事業者の基地局５２０などから構成される無線通信回
線網５３０を含んで構成されている。

【００３８】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。

【００３９】また、以上の例は、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。例え
ば、より簡易な制御形態のシステムを想定した場合に
は、上述のようにＬＡＮで伝送する情報にＤＣＯＭによ
る関数情報を用いなくとも簡素な制御が実現可能である
ので、ＤＣＯＭによる関数情報を用いないようにし、Ｄ
ＣＯＭサーバ装置は不要となる。また、ＮＴサーバ装置
５０、１２０としては、より低位のＯＳを用いるような
形態であってもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の作業機械で
は、作業機械の各部に対して無人作業を行うための各種
制御を行うシーケンサと、無線ＬＡＮとの接続手段と、
無線ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄積された作
業用情報を読み取り、作業用情報と自律制御プログラム
とに基づいてシーケンサによる作業を自律制御によって
行う自律制御手段と、ラジコン操作手段からのラジコン
信号を受信し、ラジコン信号に基づいてシーケンサによ
る作業をラジコン制御によって行うラジコン制御手段
と、自律制御手段によって作業を行うかラジコン制御手
段によって作業を行うかを切り換えるモード切り換え手
段とを設けた。

【００４１】このため本発明の作業機械によれば、自律
制御手段による作業モードを選択することにより、無線
ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄積された作業用
情報を読み取り、この作業用情報と自律制御プログラム
とに基づいてシーケンサによる自律制御作業を行うこと
ができる。一方、ラジコン制御手段による作業モードを
選択することにより、ラジコン操作手段からのラジコン
信号を受信し、このラジコン信号に基づいてシーケンサ
によるラジコン制御作業を行うことができる。したがっ
て、この作業機械を、無線ＬＡＮを用いた無人作業シス
テムに投入された場合と、従来のラジコン操作によって
制御される場合の双方で利用することができ、異なる制
御形態に対して柔軟に対応することが可能な作業機械を
提供できる効果がある。

【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作業機械が投
入される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に示す無人作業システムに投入される作業
機械の機能構成例を示すブロック図である。

【図３】図１に示す無人作業システムに投入される作業
機械のＰＬＣの構成例を示す説明図である。

【図４】図３に示すＰＬＣの動作を示すフローチャート
である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る作業機械が投
入される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サーバ装置１００コントロールルーム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無線部３１０上位コンピュータ３２０操作パネル３３０駆動メカ部４００ラジコン操作機５００通信回線網５１０公衆回線網５３０無線通信回線網

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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】作業機械の各部に対して無人作業を行う
ための各種制御を行うシーケンサと、無線ＬＡＮとの接続手段と、前記無線ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄積され
た作業用情報を読み取り、前記作業用情報と自律制御プ
ログラムとに基づいて前記シーケンサによる作業を自律
制御によって行う自律制御手段と、ラジコン（登録商標）操作手段からのラジコン信号を受
信し、前記ラジコン信号に基づいて前記シーケンサによ
る作業をラジコン制御によって行うラジコン制御手段
と、前記自律制御手段によって作業を行うか前記ラジコン制
御手段によって作業を行うかを切り換えるモード切り換
え手段と、を有することを特徴とする作業機械。
【請求項２】前記無線ＬＡＮを介して遠隔操作装置か
らの遠隔制御信号を受信し、前記遠隔制御信号に基づい
て前記シーケンサによる作業を遠隔制御によって行う遠
隔制御手段とを有し、前記モード切り換え手段は、前記
自律制御手段によって作業を行うか前記ラジコン制御手
段によって作業を行うか前記遠隔制御手段によって作業
を行うかを切り換える請求項１記載の作業機械。
【請求項３】作業者の直接入力操作によって制御信号
を入力する操作手段と、前記操作手段から入力された制
御信号に基づいて前記シーケンサによる作業を直接入力
によって行う直接入力制御手段とを有し、前記モード切
り換え手段は、前記自律制御手段によって作業を行うか
前記ラジコン制御手段によって作業を行うか前記直接入
力制御手段によって作業を行うかを切り換える請求項１
記載の作業機械。
【請求項４】前記無線ＬＡＮを介して遠隔操作装置か
らの遠隔制御信号を受信し、前記遠隔制御信号に基づい
て前記シーケンサによる作業を遠隔制御によって行う遠
隔制御手段と、作業者の直接入力操作によって制御信号
を入力する操作手段と、前記操作手段から入力された制
御信号に基づいて前記シーケンサによる作業を直接入力
によって行う直接入力制御手段とを有し、前記モード切
り換え手段は、前記自律制御手段によって作業を行うか
前記ラジコン制御手段によって作業を行うか前記遠隔制
御手段によって作業を行うか前記直接入力制御手段によ
って作業を行うかを切り換える請求項１記載の作業機
械。
【請求項５】前記自律制御手段は、無線ＬＡＮで伝送
されるインターネットプロトコルのＩＰアドレスに基づ
いて、自機に割り当てられた作業用情報を受信する請求
項１乃至４に何れか１項記載の作業機械。
【請求項６】前記作業機械のシーケンサは、プログラ
マブル・ロジック・シーケンサである請求項１乃至５に
何れか１項記載の作業機械。
【請求項７】作業機械の状態を管理し、そのモニタ用
情報を前記無線ＬＡＮを介して前記メインデータベース
に通知する通知手段を有している請求項１乃至６に何れ
か１項記載の作業機械。
【請求項８】作業状況を検出する状況検出手段と、作
業対象の映像を撮像する撮像手段とを有し、前記通知手
段は、前記状況検出手段によって検出した作業状況情報
と前記撮像手段によって撮像した撮像情報とを前記モニ
タ用情報として通知する請求項７記載の作業機械。
【請求項９】前記データベースは、インターネットと
の接続手段を有するサーバ装置に設けられ、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前記作業用情報を
更新するようにしたことを特徴とする請求項８記載の無
人作業機械。
【請求項１０】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９
記載の無人作業機械。
【請求項１１】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１０記
載の無人作業機械。
【請求項１２】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１０
記載の無人作業機械。
【請求項１３】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１２記載の無人作業機械。