JP2002345058A - 作業機械の遠隔操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電波法に基づく周波数帯や送信出力などを満足
する特定小電力無線の適用範囲内で、通信距離を延長し
て無線制御による遠隔操作を可能にした作業機械の遠隔
操作装置を提供する。 【解決手段】操縦指令信号、カメラ操作信号などを送信
する送信部(2) と、作業機械(1) に搭載された受信機
(3) とを備えており、前記送信部(2) は、操作器(2a)と
外部発信器(4) とが信号線(6) を介して独立して設置さ
れている。前記外部発信器(4) をもって通信距離を延長
し、特定小電力無線に使用する周波数の電波をもって送
信する。前記外部発信器(4) からの信号は前記受信機
(3) により受信され、その受信した信号は制御器(7) を
介して所要の操作部(8) へと出力される。同操作部(8)
は操作器(2a)からの指令信号に従って作動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明は、作業機械の操作部を送
受信機により遠隔操作することを可能にした遠隔操作シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】省エネ及び省力化の要求と共に発展した
メカトロニクス及び情報処理に関する技術は、各種機器
の製造業界に限らず、例えば建設機械や各種の重機の利
用分野における無人化の実現に大きく貢献している。

【０００３】一方、大雨や地震による土砂崩れ、岩盤崩
落による道路や河川の封鎖などの発生は、短い工期での
復旧作業が求められる。しかるに、こうした施工は、二
次災害を伴いやすい極めて危険な作業となる。こうした
事情を踏まえて、建設業界、特に土工業界にあっても、
作業機械の無人化が実現され始めている。

【０００４】この作業機械は、例えばブルドーザ、油圧
ショベル、ダンプトラックやクローラキャリア等の自律
走行機であり、一般に、これらの走行機の全ての操縦操
作等が４２９ＭＨｚ帯の周波数を利用した特定小電力無
線を使って遠隔操作される。

【０００５】この遠隔操作はＰＣＭ（Pulse Code Modul
ation ）方式が採用され、図６に示すように、例えば油
圧ショベル１に対して機外から無線操縦できる操作器２
ａ、油圧ショベル１に搭載された受信機３を備えてい
る。前記操作器２ａでは、各種の制御信号や操作信号を
油圧ショベル１に送るダイアルやレバーなどに接続され
たポテンショメータから取り出されたアナログ量である
電圧をＡ／Ｄ変換器を通してマイクロコンピュータに入
力し、ＰＣＭエンコーダでコード変換を行い、直列パル
ス列に変換したのち、ＦＭ−ＦＳＫ変調してから高周波
増幅を行って、アンテナからデータ信号を送信する。

【０００６】前記受信機３では、送信されたデータ信号
を高周波回路を介してＦＭ検波し、その波形をＰＣＭデ
コーダを通してコード逆変換を行い、同データを油圧シ
ョベル１に搭載された制御器に指令信号として送る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、土工工事に
使用される作業機械における電波の利用にあたっては、
他の無線局に対する干渉妨害や、他の無線局から発射さ
れた電波による混信妨害等により通信が不可能になった
り、効率的な通信ができなくなり、或いは無人作業機が
誤作動して事故を生じないようにするため、４０ＭＨｚ
帯及び７２ＭＨｚ帯などの一般的なレジャーラジコン専
用の周波数を除く４２９ＭＨｚ帯の周波数を利用した特
定小電力無線が広く多用されている。

【０００８】この種のラジコン無線にあっては、妨害電
波等を未然に防止するための電波法に基づいて周波数帯
や送信電力などが規定されており、無人作業機を遠隔操
作するときに使用される特定小電力無線の実用到達距離
は、見通しのよい平坦地において、操縦指令信号、操作
指令信号などの所要のデータ信号を送信する操作器から
約１５０〜２００ｍ程度の半径内に制約される。従っ
て、無人作業機を運転や制御をする場合に、作業対象物
や作業機械の位置関係等が目視により監視できないほど
の遠隔距離、或いは電波伝搬路上の障害物等により電波
が遮蔽され減衰が大きくなる場所などでは、上述のごと
き特定小電力無線による遠隔操作が不可能となり、特に
土砂崩れ、岩盤崩落等による災害の現場では実用的では
ない。

【０００９】本発明は、かかる従来の課題を解消すべく
なされたものであり、その具体的な目的は、電波法に基
づく周波数帯や送信出力などを満足する特定小電力無線
の適用範囲内で、通信距離を延長して無線制御による遠
隔操作を可能にした作業機械の遠隔操作装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用効果】本件請求項
１に係る発明は、作業機械を送受信機を使って遠隔操作
するシステムにあって、電波法に基づく特定小電力無線
及び／又は小電力データ通信無線を使用して操縦指令信
号、操作指令信号、カメラ操作信号などの所要のデータ
信号を送信する送信部と、それらのデータ信号を受信す
る受信機とを備えてなり、前記送信部は操作器と外部発
信中継機とが信号線を介して独立して設置され、前記受
信機は前記外部発信中継機からの信号を受けて作業機械
に各種信号を送る機能を有してなることを特徴とする作
業機械の遠隔操作装置にある。

【００１１】作業機械のラジコンによる遠隔操作にあた
っては、無人作業機を遠隔操作するときに使用される特
定小電力無線及び／又は小電力データ通信に基づき作業
機運転や制御を行うと共に、ＴＶカメラなどの撮像器の
駆動制御を行なう。この特定小電力無線及び小電力デー
タ通信にあっては、電波法に基づいて周波数帯や送信出
力などが規定されている。

【００１２】本発明は、電波法に基づく特定小電力無線
及び／又は小電力データ通信により適用される周波数帯
や送信出力などを満足する送受信機の間の通信を行う外
部発信中継機をもって通信距離を延長し、遠隔操作をす
ることができるようにする遠隔操作システムにある。

【００１３】オペレータにより送信部の操作器に入力さ
れる指令信号は、同操作器の内部で処理されて、その制
御・操作信号を、信号線を介して前記外部発信中継機へ
と伝送する。この外部発信中継機では、信号の増幅及び
再生、或いは変調を行って、例えば前記特定小電力無線
をもって送信され、受信機により受信される。その受信
した信号は作業機の制御器へと送られる。

【００１４】この制御器には作業機械や撮像器における
動作プログラムに関する各種データが予め記憶されてお
り、前記受信機で受信した制御・操作信号は、前記制御
器内部に記憶された作業機械や撮像器の動作プログラム
の対応する動作命令信号に変換処理されて、前記作業機
械や撮像器の所要の操作部へと出力される。この出力信
号を受けて、同操作部は前記操作器からの指令信号に従
って作動する。一方、前記撮像器により得られた映像信
号は、例えば電波法に基づく小電力データ通信をもって
前記外部送信中継機を通して受信される。その映像の信
号処理を行ったのち、操作室のモニターなどの表示装置
に逐次表示される。

【００１５】このように、本発明によれば、前記操作器
と受信機との間に外部発信中継機を設けることにより、
制御対象となる作業機械の操作部及び／又はＴＶカメラ
などの撮像器の駆動部に対して、規制に見合う小さな送
信出力をもってその伝送範囲を拡張することができ、し
かも中継波として直進性の高い周波数帯域の電波の使用
が可能となるため、見通しがきかず、且つ従来よりも延
長された遠隔な通信距離間での通信ができるようにな
る。その結果、大型の建設・土木などの作業現場におい
て、作業機械を遠隔操作するにあたっても、送信出力を
上げることなく円滑に遠隔操作をすることができる。こ
れにより、上記各種の走行機の無人運転は、人間が近寄
れず人手によって直接作業を行えないような危険な土工
作業現場から作業者を切り離して連続作業を行えるよう
にし、高い安全性と正確な作業が保障される。

【００１６】請求項２に係る発明は、２以上の前記作業
機械に対応して、それぞれに前記操作器を備えてなり、
各操作器からの前記データ信号を前記外部送信中継機で
総合し、受信側に分離して配信する多重伝送手段を含ん
でいることを特徴としている。

【００１７】土工作業現場において、ブルドーザ、大型
バックホウ、ダンプトラック等の無人作業機械が、例え
ば同じ通信領域内に混在して同一の周波数帯を使用して
いるとき、２以上の無人作業機械を同時に遠隔操作して
作動させると、他の無線通信に対して干渉妨害を与えた
り、他の無線通信による混信妨害により通信が妨げられ
て効率的な通信ができなくなり、或いは無人作業機械が
誤作動して事故を発生し、遠隔操作システムの安全性や
信頼性等を保障することは困難となる場合がある。

【００１８】本発明によれば、ブルドーザ等の各作業機
械に対応して、それぞれに前記操作器が設けられてお
り、外部発信中継機に配された多重伝送手段を介して送
受信機の間の通信距離を延長し、上記特定小電力無線を
使用して前記操作器の送信を行なう。各操作器の内部で
変換処理された制御・操作用の所要のデータ信号は、外
部発信中継機に配された多重伝送手段で総合し、これら
の総合されたデータ信号を各作業機械ごとのデータ信号
に分離して、信号の増幅、変調等を行って各作業機械ご
とに設定された異なる周波数帯域の上記特定小電力無線
をもって送信され、その電波は、例えば対応する所要の
作業機械に搭載された受信機によってデータ信号に変換
される。変換されたデータ信号は、上述のごとく各作業
機械に搭載された制御器を介して、それぞれの操作部へ
と出力され、同操作部は前記操作器からのデータ信号に
従って作動する。

【００１９】これにより、同時に制御・操作がなされる
制御対象となる同一機種、或いは異なる機種の無人作業
機に対して、異なる周波数帯を使用する複数の操作器に
より無線で遠隔操作をすることができるようになる。従
って、例えば大型の建設・土木などの作業現場にあっ
て、各作業機械を遠隔操作するにあたっても、障害物と
の干渉を回避して通信が可能となるばかりでなく、妨害
電波等を未然に防止できるようになり、各作業機械に対
する通信が安定化して、無線による遠隔制御・操作が確
実に行なわれる。

【００２０】請求項３に係る発明は、前記外部送信中継
機が、前記操作器と前記受信機との間に配され、遠距離
を相互通信が可能であることを特徴としている。無線に
より作業機械の遠隔操作を行う場合に、特定小電力無線
を使用するだけでは無線の到達距離が足らず遠隔操作が
不可能となる。そこで、本発明では前記操作器と前記受
信機との中間に通信を中継する中継局を置いている。長
距離の無線を可能にするには、波長が極めて短くて直進
性が強く、強い指向性を有する周波数を利用した無線機
による中継局を置くことが重要である。

【００２１】さらに本発明にあっては、上述のように作
業機械の作業状況を目視により確認し得ないような長距
離で遠隔操作を行おうとする場合には、同作業機械の作
業状況を映像により確認する必要がある。オペレータが
その映像を得るため、作業機械或いはその作業現場の近
くにＴＶカメラなどの撮像器が設置される。更に、作業
機内に作動の異常を検知したとき、その信号を操作室へ
と自動的に送信する発信器を設ける場合もある。撮像器
により撮影された映像や、異常時の信号は、同じく無線
を利用して中継局を介して操作室へと随時送られる必要
がある。

【００２２】この中継局を介して送信部と受信機との間
で相互通信を行うには、オペレータにより入力される操
作器からの信号は、中継無線機が使用する周波数の電波
をもって中継局へと送信される。同中継局では作業機械
をラジコンによる遠隔操作に使用する周波数の電波に変
換して、前記受信機へと通信する。

【００２３】本発明によれば、前記操作器から少なくと
も約１０００〜３０００ｍ以上離れた遠隔地において作
業する無人作業機を無線を使って遠隔操作が可能とな
る。オペレータにより前記操作器に入力される指令信号
はデジタル化されて、同操作器に内蔵されたマイクロコ
ンピュータにより制御・操作用の所要のデータ信号に演
算処理される。そのデータ信号は増幅部及び変調部を介
して増幅、変調等がなされたのち、例えば電波法に基づ
く２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した小電力データ通
信、或いは同じく５０ＧＨｚ帯の周波数を利用した簡易
無線をもって、送信側の無線機と前記中継局の無線機と
の間を相互通信する。

【００２４】前記中継局の無線機において受信した信号
は周波数変換や増幅等が行われ、作業機械の遠隔操作・
制御を行う特定小電力無線に使用する、例えば４２９Ｍ
Ｈｚ帯の周波数の電波をもって、前記操作器からの制御
・操作信号を前記受信機により受信する。その受信機に
より受信した信号は作業機の制御器へと送られ、同制御
器により作業機械の動作プログラムに基づく動作命令信
号に変換処理されて、作業機械の所要の操作部へと出力
される。

【００２５】このように、本発明によれば、前記操作器
と前記受信機との間に、遠距離を相互通信が可能な中継
局を設けて、この中継局からの信号を特定小電力無線に
使用する周波数の電波に変換して前記送受信機間で相互
通信することにより、制御対象となる作業機械に対し
て、その伝送範囲が拡張できるようになる。また、信号
の伝送媒体として小電力データ通信及び簡易無線に使用
する周波数の電波は、波長が極めて短くて直進性が強
く、強い指向性が得られるため、前記操作器からの送信
の指向性が高められ、減衰が大きくなることもなく電波
通信における効率及び信頼性が極めて向上する。

【００２６】請求項４に係る発明は、前記外部送信中継
機に、作業状態を監視するカメラの映像信号及びカメラ
操作信号を送受可能としたことを特徴としている。この
発明は、作業対象物や作業機械の位置関係等が目視によ
り認識、監視できないほどの遠隔距離、障害物などに遮
蔽されて目視できないような作業現場等では、前記外部
送信中継機により、信号線を介して操作室に設置された
ＴＶカメラ用の操作盤から送信されてくるカメラ操作信
号を受けて、その信号処理を行ったのち、例えば作業機
械の遠隔操作・制御を行う特定小電力無線に使用する周
波数とは異なる周波数の電波をもって送信され、その電
波は前記受信機により受信される。その受信した信号は
無人化した作業機械に搭載されたＴＶカメラ及び／又は
特定の場所に設置されたＴＶカメラなどの撮像器へと送
られ、同撮像器の動作プログラムに基づく動作命令信号
に変換処理されて前記撮像器を駆動制御する。

【００２７】一方、前記撮像器により撮影された掘削面
等の現場状況や作業機械の作動等の映像は、例えば電波
法に基づく小電力データ通信に使用する周波数帯の電波
をもって映像受信機により受信される。その映像信号は
信号処理を行って表示装置へと出力される。

【００２８】このように、本発明によれば、遠隔操作シ
ステムを支援する映像伝送システムを備えることによ
り、モニターなどの表示装置からリアルタイムに写し出
される掘削面の現場状況や作業機械の作動等の映像を見
ながら、オペレータが操作器を操作して無線による作業
機械の遠隔操作が安全に且つ正確になされる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明
に係る作業機械の遠隔操作システムを概念的に示してい
る。なお、同図において上記従来技術と実質的に同じ部
材には同一の符号を付している。本発明の基本的な構成
として、ラジコンによる遠隔操作を行う遠隔操作装置は
電波法に基づく、例えば４２９ＭＨｚ帯の周波数を利用
した特定小電力無線を使用して、制御対象となる無人作
業機械である油圧ショベル１に対して機外から無線操縦
できる送信部２と、油圧ショベル１に搭載された受信機
３とを備えている。この送信部２はオペレータにより操
作される操作器２ａと、同操作器２ａ及び前記受信機３
の中間の通信を行う外部発信中継機である外部発信器４
とを備えている。同外部発信器４は伝送範囲の拡張、信
号の増幅及び変調等の機能を有している。

【００３０】本発明は、前記送信部２の外部発信中継機
をもって通信距離を延長し、遠隔操作をすることができ
るようにする遠隔操作システムを主要な構成としてい
る。図示例によれば、前記外部発信器４は、信号線６を
介してオペレータの操作により操作器２ａに入力される
各種の制御・操作信号等の所要のデータを受けて、特定
小電力無線をもって前記受信機３へと無線通信する。前
記信号線６としてメタルケーブルや光ファイバケーブル
等が使用される。特定小電力無線を使用して無人化した
油圧ショベル１を遠隔操作するにあたって、電波伝搬路
上に障害物等がなく見通しのよい平坦地では、前記外部
発信器４をもって特定小電力無線の通信距離を少なくと
も前記操作器２ａから約３００ｍ以上離れた半径内にお
いて使用することができるようになる。

【００３１】本実施形態における遠隔操作システムには
ＰＣＭ方式が採用される。前記操作器２ａでは、各種の
制御・操作信号等を油圧ショベル１の受信機３に送るダ
イアルやレバー等に接続されたポテンショメータから取
り出されたアナログ量である電圧をＡ／Ｄ変換器により
デジタルコード化し、これをマイクロコンピュータに入
力してＰＣＭエンコーダでコード変換を行い、直列パル
ス列に変換したのち、ＦＭ−ＦＳＫ変調してから高周波
増幅を行って、そのデータ信号を信号線６を介して前記
外部発信器４へと伝送する。

【００３２】この外部発信器４では、前記操作器２ａか
らのデータ信号の増幅や変調等を行って特定小電力無線
に使用する、例えば４２９ＭＨｚ帯域の電波をもって送
信される。その電波は油圧ショベル１に搭載された受信
機３により受信される。この受信機３では、送信された
信号を高周波回路を介してＦＭ検波し、その波形をＰＣ
Ｍデコーダを通してコード逆変換してから、エラーチェ
ック等が行われたのち、その変換された信号は、同じく
油圧ショベル１に搭載された制御器７へと送られる。

【００３３】この制御器７には油圧ショベル１における
動作プログラムに関する各種データが予め記憶されてい
る。前記受信機３により受信した信号を前記動作プログ
ラムの対応する動作命令信号に変換処理して、油圧ショ
ベル１のアームやバケット等の所要の操作部８へと出力
する。同操作部８はオペレータにより前記操作器２ａに
入力される指令信号に従って作動する。

【００３４】このように、前記操作器２ａと受信機３と
の中間に前記外部発信器４を設けることにより、油圧シ
ョベル１の操作部８に対して小さな送信出力をもって伝
送範囲を拡張することができ、しかも直進性の高い周波
数帯域の電波を使用できる。このため、広範囲に拡がる
建設・土木などの作業現場において、見通しがきかず従
来よりも延長された遠隔な通信距離間などでの無線通信
を確実に行うことができるようになる。

【００３５】図２に本実施形態による遠隔操作システム
の支援装置として映像伝送システムを概念的に示す。作
業対象物や油圧ショベル１の位置関係等が目視により認
識、監視できないほどの遠隔距離などでは、操作室から
送信されてくるカメラ操作信号等を受けて駆動する監視
用のＴＶカメラなどの撮像器を使用する。その撮像器に
より得られた映像信号は、無線により油圧ショベル１か
ら遠く離れた操作室に設置されるモニター１３へと送ら
れる。

【００３６】図示例によれば、無人化した油圧ショベル
１には監視用のＴＶカメラ９が搭載されている。ＴＶカ
メラ９には信号線６を介して撮影映像を送信する制御器
（映像操作器）１０が接続され、同映像操作器１０には
送信アンテナ１１が接続されている。ＴＶカメラ９は水
平旋回、垂直旋回及びズーム等の制御機構を内蔵した架
台９ａに設置されている。同架台９ａの内部には、油圧
ショベル１の制御・操作信号等とは異なる周波数をもつ
特定小電力無線をもって操作室に設置されたＴＶカメラ
用の操作盤１２から送信されてくる駆動制御信号等を受
けてＴＶカメラ９の制御機構を駆動制御する駆動部が設
けられている。

【００３７】更に、ＴＶカメラ９により得られた映像信
号は、前記映像操作器１０で変調され、例えば電波法に
基づく２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した小電力データ
通信を使って送信アンテナ１１から遠隔の操作室に向け
て送信される。操作室では受信アンテナ１４を通して映
像受信機１５にて掘削面等の現場状況や油圧ショベル１
の作動等の映像信号を逐次受信して、信号線６を介して
モニター１３に出力することにより順次表示する。この
ように、モニター１３にてリアルタイムに写し出される
映像により、掘削面の現場状況や油圧ショベル１の作動
等を見ながら、オペレータにて操作器２ａを操作して油
圧ショベル１の運転や制御等の無線による遠隔操作がな
される。

【００３８】また、操作室から目視できない遠距離、障
害物などに遮蔽されて目視できないような作業現場等に
は、その特定箇所に固定ＴＶカメラを設置して、同ＴＶ
カメラにより撮影された現場状況や作業機械の作動等の
映像信号を操作室のモニター１３により再生して監視す
る。このように、本実施形態によれば、映像伝送システ
ムと遠隔操作システムとを備えることにより、人間が近
寄れず人手によって直接作業を行えないような危険区域
内から作業者を切り離して連続作業を行えるようにし、
高い安全性と正確な無人施工が保障される。

【００３９】図３は複数の操作器２ａ及び受信機３の中
間に多重伝送手段を利用した遠隔操作システムを概念的
に示している。なお、同図において上記第１実施形態と
実質的に同じ部材には同一の符号を付している。

【００４０】広範囲の建設・土木などの作業現場におい
て、同じ通信領域内に２以上の無人作業機械１が混在し
ているとき、各無人作業機械１に対して同時に無線によ
る遠隔操作を行うと、例えば他の無線通信による混信妨
害等により通信が妨げられて効率的な通信ができなくな
る。そこで、この第２実施形態にあっては、ラジコンに
よる遠隔操作を行う遠隔操作装置が、信号線６を介して
外部発信中継機に配された第１及び第２多重伝送手段１
６−１，１６−２により操作器２ａ及び受信機３の中間
の通信距離を延長し、特定小電力無線をもって複数台の
無人作業機械の運転や制御等を行う。

【００４１】本図示例によれば、油圧ショベル、ブルド
ーザ及びクローラトラックの６台の無人作業機械１，
…，１に対応して、各無人作業機械１ごとに設定された
異なる周波数帯域の電波を送信する送信部２がそれぞれ
設けられている。この送信部２には操作器２ａ及び外部
発信器４の中間に第１及び第２多重伝送手段１６−１，
１６−２が約８００ｍ程度の間隔をもって配されてい
る。この第１多重伝送手段１６−１の入力側には信号線
６を介して各操作器２ａが接続されており、同第１多重
伝送手段１６−１の出力側は単一の信号線６を介して第
２多重伝送手段１６−２の入力側と接続している。その
第２多重伝送手段１６−２の出力側は信号線６を介して
各外部発信器４と接続している。

【００４２】いま、各操作器２ａのレバー等を操作する
と、その制御・操作信号等が上述のごとく各操作器２ａ
の内部で変換処理され、その制御・操作用のデータ信号
は信号線６を介して前記第１多重伝送手段１６−１へと
伝送される。同第１多重伝送手段１６−１では、所要の
データ信号を総合して単一の信号線６を介して前記第２
多重伝送手段１６−２に送り出し、その第２多重伝送手
段１６−２では、これらの総合されたデータ信号を各無
人作業機械１ごとのデータ信号に分離して信号の増幅、
変調等を行ったのち、信号線６を介して対応する所要の
外部発信器４へと伝送する。

【００４３】各外部発信器４ではデータ信号の増幅や変
調等を行って、同データ信号を各無人作業機械１ごとに
設定された異なる周波数帯域の特定小電力無線をもっ
て、対応する各無人作業機械１へと送信する。それらの
周波数帯域の電波は各無人作業機械１に搭載された受信
機３により受信される。その受信した信号は、上述のご
とく受信機３の内部で変換処理されて制御器７へと送ら
れる。同制御器７では、前記受信機３からのデータ信号
を動作プログラムの対応する動作命令信号に変換処理し
て、例えば油圧ショベルのバケット等の所要の操作部８
へと出力する。同操作部８は、オペレータの操作により
入力される前記操作器２ａからの指令信号に従って作動
する。

【００４４】これにより、同時に制御・操作がなされる
制御対象となる同一機種、或いは異なる機種の無人作業
機械１に対して、互いに異なる周波数帯を利用する複数
の操作器２ａにより効率的な遠隔操作をすることができ
る。従って、大型の建設・土木などの作業現場にあっ
て、同じ通信領域内に複数台の無人作業機械１が混在し
ているとき、各無人作業機械１に対して同時に無線操作
を行っても、他の無線局に対して干渉妨害を与えたり、
他の無線局による混信妨害により通信が妨げられ、或い
は各無人作業機械１が誤作動することなく妨害電波等を
未然に防止できるようになり、各無人作業機械１に対す
る通信が安定化して、無線による遠隔制御・操作が確実
に行なわれる。

【００４５】図４に映像伝送システム及び簡易無線機を
利用した遠隔操作システムを概念的に示す。なお、同図
において上記各実施形態と実質的に同じ部材には同一の
符号を付している。ラジコンにより作業機械の遠隔操作
を行う場合に、上述のごとき特定小電力無線を使用する
だけでは無線の到達距離が足らず、無線による遠隔操作
が不可能となる。そこで、この第３実施形態では、送信
部２には操作器２ａ及び受信機３の中間に通信を中継す
る外部送信中継機として中継局１７を置いている。

【００４６】この第３実施形態におけるラジコンによる
遠隔操作装置は、操作器２ａ及び受信機３の間の相互通
信を行う第１及び第２簡易無線機１７−１，１７−２を
使用して無線中継し、同第１及び第２簡易無線機１７−
１，１７−２に使用する周波数帯の電波を油圧ショベル
１の無線による遠隔操作に使用する特定小電力無線機の
周波数に変換して、同特定小電力無線機に基づき油圧シ
ョベル１の運転や制御等を行うと共に、油圧ショベル１
に搭載されたＴＶカメラ９の駆動制御等をも行う。更に
は、この遠隔操作装置は、ＴＶカメラ９により得られた
映像信号を小電力データ通信をもって無線中継し、前記
第１及び第２簡易無線機１７−１，１７−２に使用する
周波数帯の電波に変換して操作室の表示装置へと逐次送
信する。

【００４７】図示例によれば、操作器２ａ、ＴＶカメラ
用操作盤１２及びモニター１３には、それぞれ信号線６
を介して変換器１８が接続されると共に、同変換器１８
は単一の信号線６を介して、電波法に基づく、例えば５
０ＧＨｚ帯の周波数を利用した第１簡易無線機１７−１
と接続している。同第１簡易無線機１７−１は約３００
０ｍ程度離れた遠隔地に設置された相手方の第２簡易無
線機１７−２と互いに向き合って設置されている。この
第２簡易無線機１７−２には信号線６を介して変換器１
９が接続されており、同変換器１９は信号線６を介して
外部発信器４に接続されると共に、別の信号線６を介し
て映像受信機１５及び受信アンテナ１４に接続されてい
る。

【００４８】操作室に設置される操作器２ａから約３０
００ｍ以上離れた遠隔地において油圧ショベル１を遠隔
操作するにあたって、オペレータの操作により操作器２
ａに入力される制御・指令信号は、同操作器２ａに内蔵
されたマイクロコンピュータにて処理される。その制御
・操作用の所要のデータ信号は変換器１８により第１簡
易無線機１７−１に使用する周波数帯に変換、増幅等を
行って、同第１簡易無線機１７−１から第２簡易無線機
１７−２へと供給される。このときの信号の伝送媒体と
して簡易無線に使用する周波数の電波は、波長が極めて
短くて直進性が強く、前記操作器２ａからの送信の指向
性が高められるため、前記操作器２ａと油圧ショベル１
に搭載された受信機３との間で減衰が大きくなることも
なく電波通信における効率及び信頼性等が極めて向上す
る。

【００４９】一方、前記第２簡易無線機１７−２のパラ
ボラアンテナを通して受信した操作器２ａから出力され
る制御・操作信号は、変換器１９及び外部発信器４を介
して周波数変換や増幅等を行って、例えば４２９ＭＨｚ
帯の周波数の特定小電力無線による電波をもって油圧シ
ョベル１に搭載された受信機３により受信される。その
受信機３により受信した信号は、上述のごとく受信機３
の内部で変換処理されて、 同じく油圧ショベル１に搭載
された制御器７へと送られ、同制御器７では油圧ショベ
ル１における動作プログラムに基づく動作命令信号に変
換処理されて、油圧ショベル１のバケット等の所要の操
作部８へと出力される。

【００５０】このように、前記操作器２ａ及び受信機３
の中間に通信を行う第１及び第２簡易無線機１７−１，
１７−２を設けて、この第１簡易無線機１７−１から発
射された簡易無線に使用する周波数の電波を前記第２簡
易無線機１７−２により受信し、この第２簡易無線機１
７−２から発射される信号を特定小電力無線に使用する
周波数の電波に変換する。これにより、電波法に基づく
周波数帯などを満足する特定小電力無線の適用範囲内で
制御対象となる油圧ショベル１を無人運転することがで
きるようになり、しかも油圧ショベル１に対して、その
伝送範囲が極めて拡張できるようになる。

【００５１】この第３実施形態にあっては、上述のごと
く簡易無線をもって無線中継して特定小電力無線に基づ
き油圧ショベル１の運転や制御等を行っているが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば電波法に基
づく２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した小電力データ通
信をもって上述と同様に中継局１７へ供給し、その中継
局１７において特定小電力無線に使用する周波数の電波
に変換して、同特定小電力無線に基づき油圧ショベル１
の運転や制御等を行うこともできる。この場合には、操
作室に設置された操作器２ａから約１０００ｍ以上離れ
た半径内において無人走行する油圧ショベル１を無線に
より遠隔操作することができる。

【００５２】一方、操作室に設置されたＴＶカメラ９用
の操作盤１２をオペレータにより操作すると、その操作
盤１２に入力される制御・指令信号は、油圧ショベル１
に搭載されたＴＶカメラ９の動作プログラムに基づく各
種の駆動制御信号等のデータ信号に変換処理され、その
駆動制御信号等の所要のデータ信号は、変換器１８によ
り作業機械の遠隔操作とは異なる周波数帯の簡易無線で
ある所要の周波数帯に変換、増幅等を行ったのち、その
電波は第１簡易無線機１７−１から約３０００ｍ程度離
れた第２簡易無線機１７−２へと供給される。

【００５３】前記第２簡易無線機１７−２のパラボラア
ンテナを通して受信した信号は、変換器１９及び外部発
信器４を介して周波数変換や増幅等を行って、作業機械
の遠隔操作とは異なる周波数帯の特定小電力無線をもっ
て油圧ショベル１に搭載された受信機３により受信され
る。上述のように受信機３の内部で処理された信号は油
圧ショベル１に搭載された制御器７へと送られ、同制御
器７においてＴＶカメラ９の動作プログラムに基づくデ
ータ信号に変換処理されて、ＴＶカメラ９の制御機構を
駆動制御する駆動部へと出力される。

【００５４】ＴＶカメラ９の映像信号は、映像操作器１
０により変調されて小電力データ通信をもって送信アン
テナ１１から約３００ｍ程度離れた中継局１７の受信ア
ンテナ１４に向けて送信される。中継局１７では受信ア
ンテナ１４を介して映像受信機１５にて現場状況等の映
像信号を受信し、変換器１９では作業機械側に送られる
周波数とは異なる周波数を利用した簡易無線に使用する
周波数の電波に変換したのち、約３０００ｍ程度離れた
操作室側の第１簡易無線機１７−１へと通信される。こ
の第１簡易無線機１７−１のパラボラアンテナを通して
現場状況や油圧ショベル１の作動等の映像信号を逐次受
信し、変換器１８を介してモニター１３に順次表示され
る。

【００５５】また、図５に示すように、現場の特定箇所
にＴＶカメラ、或いは作業機械以外の無人車に搭載され
た図示せぬＴＶカメラなどを設置して、それらのＴＶカ
メラにより多角的に撮影された掘削面等の現場状況や各
種の作業機械の作動等の映像信号を操作室のモニターに
より再生して、作業現場内の状況認識や監視等を確実に
行うことができる。更に、油圧ショベル１に作動の異常
を検知したとき、その信号やＴＶカメラ９により撮影さ
れた映像を操作室へと自動的に送信する発信器を設ける
ことができる。この場合には、異常時の信号は無線を利
用して前記中継局１７を介して操作室へと随時送られて
チェック等が行われる。

【００５６】以上の説明からも明らかなように、上記各
実施形態における遠隔操作システムは、送信部２の操作
器２ａと受信機３との間に外部発信中継機４，１６，１
７などを設けることにより、制御対象となる作業機械１
に対して、電波法の規定に満足する小さな送信出力をも
って伝送範囲を拡張することができると共に、中継波と
して極めて短くて直進性の極めて高い周波数帯域の電波
の使用が可能となる。このため、作業対象物や作業機械
の位置関係等が目視により認識、監視できないほどの遠
隔距離、或いは二次災害を伴いやすい極めて危険な広範
囲の土工作業現場内での連続作業を行えるようになり、
無人化施工の高い安全性、信頼性と快適な作業環境が保
障される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遠隔操作原理を概念的に示す説明図で
ある。

【図２】小電力データ通信を利用した映像伝送システム
を概念的に示す説明図である。

【図３】多重伝送手段を利用した遠隔操作システムを概
念的に示す説明図である。

【図４】映像伝送システム及び簡易無線を利用した遠隔
操作システムを概念的に示す説明図である。

【図５】簡易無線を利用した映像伝送システムを概念的
に示す説明図である。

【図６】従来の遠隔操作原理を概念的に示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 油圧ショベル ２ 送信部 ２ａ 操作器 ３ 受信機 ４ 外部発信器 ６ 信号線 ７ 制御器 ８ 操作部 ９ ＴＶカメラ ９ａ 架台 １０ 映像操作器 １１ 送信アンテナ １２ 操作盤 １３ モニター １４ 受信アンテナ １５ 映像受信機 １６ 多重伝送手段 １７ 中継局 １７−１，２ 簡易無線機 １８，１９ 変換器

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｂ 1/04 Ｈ０４Ｂ 1/04 Ｍ Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AA02 AB00 AC00 BA04 DA04 5K048 AA09 BA48 CA08 CB02 DB01 DC01 EA11 EB02 FC01 HA01 HA02 HA03 HA05 HA07 5K060 CC05 CC11 CC20 DD08 GG06 NN09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業機械を送受信機を使って遠隔操作す
   るシステムにあって、 電波法に基づく特定小電力無線及び／又は小電力データ
   通信無線を使用して操縦指令信号、操作指令信号、カメ
   ラ操作信号などの所要のデータ信号を送信する送信部
   と、それらのデータ信号を受信する受信機とを備えてな
   り、 前記送信部は操作器と外部発信中継機とが信号線を介し
   て独立して設置され、 前記受信機は前記外部発信中継機からの信号を受けて作
   業機械に各種信号を送る機能を有してなる、ことを特徴
   とする作業機械の遠隔操作装置。
2. 【請求項２】 ２以上の前記作業機械に対応して、それ
   ぞれに前記操作器を備えてなり、各操作器からの前記デ
   ータ信号を前記外部送信中継機で総合し、受信側に分離
   して配信する多重伝送手段を含んでなることを特徴とす
   る請求項１記載の遠隔操作装置。
3. 【請求項３】 前記外部送信中継機は、前記操作器と前
   記受信機との間に配され、遠距離を相互通信が可能であ
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の遠隔操作装
   置。
4. 【請求項４】 前記外部送信中継機に、作業状態を監視
   するカメラの映像信号及びカメラ操作信号を送受可能と
   したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   遠隔操作装置。