JP2007019733A - 移動機械の無線操縦装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低級な無線送信機を用いて同時に多数の移動機械を遠隔操縦可能な移動機械の無線操縦装置を提供する。
【解決手段】操作機１１，２１，３１，４１と、各操作機ごとに備えられた優先操作指示装置１３，２３，３３，４３と、各操作機より出力される操作信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを１チャンネルの送信信号ｉに変換する通信制御部５０と、送信信号ｉを移動機械１０，２０，３０，４０に無線送信する無線送信機６０とをもって移動機械の無線操縦装置を構成する。通信制御部５０は、操作信号の一部を間引いて送信信号ｉを生成する。また、優先操作指示装置からの指示信号ｅ，ｆ，ｇ，ｈの出力を検知したときには、指示信号を出力した優先操作指示装置に対応する操作機より出力される操作信号の送信を、他の操作機より出力される操作信号の送信よりも優先させるように送信信号ｉを生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動機械の無線操縦装置に係り、特に、複数の移動機械が同時に稼働される現場に好適な無線操縦装置に関する。

従来より、複数の移動機械を同時に稼働するための無線操縦装置としては、図６に示すように、オペレータにより操作され複数の建設機械車両１０１，１０２，１０３をそれぞれ遠隔操縦するための複数の操作機２０１，２０２，２０３と、各操作機２０１，２０２，２０３での操作状態ａ，ｂ，ｃを受信して高速伝送媒体による多重化通信用の信号を生成し、１チャンネルの制御用周波数ｄにまとめて発信する多重化通信用送信機３００と、複数の建設機械車両１０１，１０２，１０３のそれぞれに搭載され多重化通信用送信機３００から発信された自車両宛の無線制御信号を読み取って建設機械車両１０１，１０２，１０３を動作指令する受信機１０１ａ，１０２ａ，１０３ａとを備えた建設機械車両の遠隔制御装置が知られている。この遠隔制御においては、１チャンネルの制御用周波数の生成を可能にするため、多重化通信用送信機３００として、例えばＳＳ無線等の高速伝送媒体を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１によれば、この無線制御装置は、高速伝送媒体による多重化通信方式を採用して１チャンネルの使用周波数によって複数の車両を制御するようにしたから、使用周波数の確保が容易であり、かつ従来より無線車両を増加できると主張されている。
特開平８−６５７５５号公報

しかしながら、ＳＳ無線等の高速伝送媒体は、元々周波数の割り当てが少なく、かつ電波の占有周波数が広く、しかも作業現場においては建設機械車両の遠隔操縦以外の他の用途に使用されることが多いため、この種の高速伝送媒体を利用した無線操縦装置では、建設機械車両を遠隔操縦するための無線周波数の選択の余地を広げることが実際上困難であり、同時に稼働可能な移動機械の台数を増加することも困難である。

本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであり、その目的は、低級な無線送信機を用いて同時に多数の移動機械を遠隔操縦可能な移動機械の無線操縦装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するため、オペレータにより操作され移動機械の操作信号を出力する複数の操作機と、各操作機から出力される移動機械の操作信号を１チャンネルの送信信号に変換して出力する通信制御部と、当該通信制御部から出力される１チャンネルの送信信号を複数の移動機械に無線送信する無線送信機とを備えた移動機械の無線操縦装置において、前記通信制御部に、オペレータにより操作され優先的に稼働させる移動機械を指示するための指示信号を出力する優先操作指示装置を付設し、前記通信制御部は、前記各操作部から出力される操作信号の一部を間引いて前記１チャンネルの送信信号を生成すると共に、前記優先操作指示装置からの指示信号の出力を検知したときには、当該指示信号により優先的に稼働される移動機械を操作する操作機から出力される操作信号が他の操作機から出力される操作信号よりも優先的に前記各移動機械に送信されるように各操作信号の間引き率を変更して前記１チャンネルの送信信号を生成するという構成にした。

このように、通信制御部に優先操作指示装置を付設し、優先操作指示装置からの指示信号に応じて各操作信号の間引き率を変更すると、１チャンネルの送信信号の信号量を削減できるので、低級の無線送信機を用いた移動機械の無線遠隔操縦が可能になる。低級の無線送信機には多くの周波数が割り当てられており、かつ低級の無線送信機が占有する電波の周波数は狭いので、低級の無線送信機を用いることにより、移動機械を遠隔操縦するための無線周波数の選択の余地を広げることができ、同時に稼働可能な移動機械の台数を増加することができる。なお、作業現場においては各種の移動機械が同じ優先順位で稼働しているということは希であり、一方の移動機械が稼働している場合には他方の移動機械が停止しているという状態がむしろ一般的であるので、優先操作指示装置によって優先的に稼働すべき移動機械を指示したとしても、何ら不都合は生じない。例えば、油圧ショベルによって掘削された土砂をクローラダンプに積み込んで外部に搬送するといった作業を行う場合、油圧ショベルの稼働時にはクローラダンプが停車しており、クローラダンプの走行時には油圧ショベルが停止しているのが一般的であるので、いずれか一方を優先的に稼働させ、他方の優先順位を下げるという制御方法をとっても、何らの不都合も生じない。また、カメラ車に搭載されたカメラの画像に基づいて油圧ショベルを稼働する場合、カメラ車の稼働時には油圧ショベルが停車しており、油圧ショベルの稼働時にはカメラ車が停止しているのが一般的であるので、この場合にも、いずれか一方を優先的に稼働させ、他方の優先順位を下げるという制御方法をとっても、何らの不都合も生じない。

また、本発明は、前記構成の移動機械の無線操縦装置において、前記通信制御部は、前記優先操作指示装置からの指示信号の出力を検知したとき、当該指示信号により優先的に稼働される移動機械を操作する操作機から出力される操作信号の送信頻度を、他の操作機から出力される操作信号の送信頻度よりも高くするという構成にした。

このように、優先操作指示装置によって指示された特定の移動機械への操作信号の送信頻度を他の移動機械への操作信号の送信頻度よりも高くすると、当該特定の移動機械を優先的に稼働させることができる。また、このようにすることにより、優先操作指示装置によって指示された特定の移動機械への操作信号の送信頻度よりも他の移動機械への操作信号の送信頻度を相対的に低くすることができるので、特定の移動機械以外の他の移動機械への操作信号を適宜間引くことができ、１チャンネルの送信信号の信号量を削減することができる。

また、本発明は、前記構成の移動機械の無線操縦装置において、前記通信制御部は、前記優先操作指示装置からの指示信号の出力を検知したとき、当該指示信号により優先的に稼働される移動機械を操作する操作機から操作信号が出力され前記無線送信機から無線送信されるまでの時間遅れを、他の操作機から操作信号が出力され前記無線送信機から無線送信されるまでの時間遅れよりも短くするという構成にした。

このように、優先操作指示装置によって指示された特定の移動機械に送信される操作信号の時間遅れを他の移動機械に送信される操作信号の時間遅れよりも短くすると、当該特定の移動機械を優先的に稼働させることができる。また、このようにすることにより、優先操作指示装置によって指示された特定の移動機械に送信される操作信号の時間遅れよりも他の移動機械に送信される操作信号の時間遅れを相対的に長くすることができるので、特定の移動機械以外の他の移動機械への操作信号を適宜間引くことができ、１チャンネルの送信信号の信号量を削減することができる。

また、本発明は、前記構成の移動機械の無線操縦装置において、前記通信制御部は、前記優先操作指示装置から複数回指示信号が出力されたとき、最後の指示信号に基づいて前記１チャンネルの送信信号の生成を行うという構成にした。

先に説明したように、優先的に稼働させるべき移動機械は、作業状況の進行に伴って時々刻々と変化するので、優先操作指示装置から出力される指示信号もそれに伴って変化する。この場合において、最後の指示信号に基づいて優先的に稼働させる移動機械を切り換えると、常に現在の作業状況に適合した優先順位で各移動機械を稼働させることができるので、現場における作業を円滑かつ高能率に行うことができる。

本発明の移動機械の無線操縦装置は、通信制御部に優先操作指示装置を付設し、優先操作指示装置からの指示信号に応じて各操作信号の間引き率を変更するので、１チャンネルの送信信号の信号量を削減できて、低級の無線送信機を用いた移動機械の無線遠隔操縦が可能になる。よって、無線操縦装置を低コスト化できると共に、移動機械を遠隔操縦するための無線周波数の選択の余地を広げることができて、同時に稼働可能な移動機械の台数を増加することができる。

以下、本発明に係る無線操縦装置の一実施形態を、図１乃至図５に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る無線操縦装置の構成図、図２は実施形態例に係る通信制御部の構成図、図３は実施形態例に係る送信方法記憶メモリに格納される送信機情報を示す表図、図４は実施形態例に係る送信方法記憶メモリに格納される合成送信処理情報を示す表図、図５は実施形態例に係る通信制御部の信号変換方式を示す説明図である。

本例の移動機械の無線操縦装置は、図１に示すように、油圧ショベル１０を遠隔操縦する第１の操作機１１と、油圧ショベル１０を優先的に稼働させる第１の優先操作指示装置１３と、クローラダンプ２０を遠隔操縦する第２の操作機２１と、クローラダンプ２０を優先的に稼働させる第２の優先操作指示装置２３と、カメラ車３０を遠隔操縦する第３の操作機３１と、カメラ車３０を優先的に稼働させる第３の優先操作指示装置３３と、カメラ車３０に搭載されたカメラ雲台４０を遠隔操縦する第４の操作機４１と、カメラ雲台４０を優先的に稼働させる第４の優先操作指示装置４３と、前記各優先操作指示装置１３，２３，３３，４３より出力される指示信号ｅ，ｆ，ｇ，ｈに基づいて前記各操作機１１，２１，３１，４１より出力される操作信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを１チャンネルの送信信号ｉに変換して出力する通信制御部５０と、当該通信制御部５０より出力される１チャンネルの送信信号ｉを移動機械である油圧ショベル１０、クローラダンプ２０、カメラ車３０及びカメラ車３０に搭載されたカメラ雲台４０に無線送信する無線送信機６０とから構成されている。なお、移動機械１０，２０，３０，４０には、無線送信機６０より無線送信される１チャンネルの送信信号ｉの中から対応する操作機より出力された操作信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを読み取って、操作信号ａ，ｂ，ｃ，ｄに応じた動作指令を出力する無線受信機（図示省略）が備えられる。

操作機１１，２１，３１，４１は、作業現場から離れた場所に設置された操縦室内に備えられ、それぞれ異なるオペレータによって操作される。これらの各操作機のうちの操作機１１，２１，３１には、操作レバー１１ａ，２１ａ，３１ａが備えられており、これらの操作レバーを操作することによって実車に搭乗しているのと同じ感覚で油圧ショベル１０、クローラダンプ２０又はカメラ車３０を遠隔操縦できるようになっている。これらの各操作機１１，２１，３１からは、操作中、連続的に操作信号ａ，ｂ，ｃが送信される。これに対してカメラ雲台４０を遠隔操縦する第４の操作機４１には、複数のスイッチ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ・・・が備えられており、これらの各スイッチを操作することにより、カメラ雲台４０を所定の向きに向けられるようになっている。この第４の操作機４１からは、スイッチ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ・・・の操作時のみ操作信号ｄが送信される。

優先操作指示装置１３，２３，３３，４３には、対応する移動機械を優先的に稼働させるときに操作するスイッチと、スイッチの操作状態を示すモニタ１２，２２，３２，４２とがそれぞれ備えられている。

通信制御部５０は、図２に示すように、操作信号ａを一時格納する第１のデータ一時格納メモリ５１ａと、操作信号ｂを一時格納する第２のデータ一時格納メモリ５１ｂと、操作信号ｃを一時格納する第３のデータ一時格納メモリ５１ｃと、操作信号ｄを一時格納する第４のデータ一時格納メモリ５１ｄと、操作信号ａの出力タイミングを検出する第１のタイミング検出器５２ａと、操作信号ｂの出力タイミングを検出する第２のタイミング検出器５２ｂと、操作信号ｃの出力タイミングを検出する第３のタイミング検出器５２ｃと、操作信号ｄの出力タイミングを検出する第４のタイミング検出器５２ｄと、送信信号ｉの生成に必要な送信機情報及び合成送信処理情報が記憶された送信方法記憶メモリ５３と、送信方法記憶メモリ５３に記憶された送信機情報及び合成送信処理情報並びに優先操作指示装置１３，２３，３３，４３から出力される指示信号ｅ，ｆ，ｇ，ｈに基づいて操作信号ａ，ｂ，ｃ，ｄの出力タイミングを規制する出力データ選択手段５４と、出力データ選択手段５４より出力される選択信号ｊに基づいて適宜データ一時格納メモリ５１ａ〜５１ｄから操作信号ａ〜ｄを読み出して出力する出力処理部５５とからなる。

送信方法記憶メモリ５３に記憶される送信機情報は、操作機１１，２１，３１，４１より出力される操作信号ａ，ｂ，ｃ，ｄの送信特性を指定するもので、本例においては図３に示す構成になっている。即ち、操作機１１及び操作機２１については、送信間隔が６０ｍｓ、データ長が６０ｍｓ、送信方式が連続送信、優先操作指示装置１３，２３が操作されたときのデータ数が１／２と設定され、操作機３１については、送信間隔が１００ｍｓ、データ長が５５ｍｓ、送信方式が連続送信、優先操作指示装置３３が操作されたときのデータ数が１／２と設定され、操作機４１については、送信間隔が８０ｍｓ、データ長が２５ｍｓ、送信方式が操作時のみの不定期送信、優先操作指示装置４３が操作されたときのデータ数が１／２と設定されている。

一方、送信方法記憶メモリ５３に記憶される合成送信処理情報は、操作信号ａ〜ｄの送信方式及び優先操作指示装置１３〜４３の操作状況に応じた操作信号ａ〜ｄの出力プロトコルを指定するもので、本例においては図４に示す構成になっている。即ち、連続送信方式の操作機１１，２１，３１から出力される操作信号ａ，ｂ，ｃについては、それに対応する優先操作指示装置１３，２３，３３が操作されたときには送信間隔を通常の２倍に延長し、対応する優先操作指示装置１３，２３，３３が操作されていないときには、送信間隔が通常の２倍に延長された操作信号ａ，ｂ，ｃの休止期間中に順番に出力する。但し、操作時送信方式の操作機４１から出力される操作信号ｄについては、操作機４１が操作されたときのみ、送信間隔が通常の２倍に延長された操作信号ａ，ｂ，ｃの休止期間中に出力する。また、操作時送信方式の操作機４１から出力される操作信号ｄについては、それに対応する優先操作指示装置４３が操作されたときには、送信間隔を通常の２倍に延長し、優先操作指示装置４３が操作されておらずかつ優先操作指示装置１３，２３，３３によって優先的に稼働するように指示された移動機械が実際には稼働されていない場合には、操作機４１の操作順番に応じて操作信号ｄを出力し、優先操作指示装置４３が操作されておらずかつ優先操作指示装置１３，２３，３３によって優先的に稼働するように指示された移動機械が実際に稼働している場合には、送信間隔が通常の２倍に延長された操作信号ａ，ｂ，ｃの休止期間中に操作信号ｄを出力する。

前記送信方法記憶メモリ５３に記憶された送信機情報及び合成送信処理情報に従えば、図５（ａ）に示すタイミングで操作機１１より操作信号ａ１〜ａ９が出力され、操作機２１より操作信号ｂ１〜ｂ９が出力され、操作機３１より操作信号ｃ１〜ｃ５が出力され、操作機４１より操作信号ｄ１〜ｄ４が出力されている場合において、優先操作指示装置１３が操作されたときには、図５（ｂ）に示すように、通信制御部５０からａ１，ｂ１，ａ３，ｃ２，ａ５，ｄ３，ａ７，ｂ７，ａ９の信号列を有する１チャンネルの送信信号ｉが出力される。また、優先操作指示装置２３が操作されたときには、図５（ｃ）に示すように、通信制御部５０からｂ１，ａ２，ｂ３，ｃ３，ｂ５，ｄ４，ｂ７，ａ８，ｂ９の信号列を有する１チャンネルの送信信号ｉが出力される。また、優先操作指示装置３３が操作されたときには、図５（ｄ）に示すように、通信制御部５０からｃ１，ａ２，ｂ２，ｃ３，ｄ３，ａ６，ｃ５，ｂ８の信号列を有する１チャンネルの送信信号ｉが出力される。さらに、優先操作指示装置４３が操作されたときには、図５（ｅ）に示すように、通信制御部５０からａ１，ｂ１，ｄ１，ｃ２，ｄ３，ａ６，ｂ６，ｃ５の信号列を有する１チャンネルの送信信号ｉが出力される。なお、優先操作指示装置１３，２３，３３，４３から指示信号ｅ，ｆ，ｇ，ｈが複数回出力されたときには、常に現在の作業状況に適合した優先順位で各移動機械１０，２０，３０，４０を稼働させるため、最後の指示信号に基づいて１チャンネルの送信信号ｉを生成する。

無線送信機６０としては、図５に示すように、操作機１１，２１，３１，４１より出力される全ての操作信号を送信するのではなく、間引きされた１チャンネルの送信信号ｉを送信するので、ＳＳ無線などの高速伝送対応の無線送信機を用いる必要ななく、信号の伝送速度が低速な低級機又は中級機を用いることができる。

移動機械１０，２０，３０，４０に備えられた図示しない無線受信機は、無線送信機６０より無線送信された１チャンネルの送信信号ｉの中から自己に対応する操作機より出力された操作信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを読み取り、操作信号ａ，ｂ，ｃ，ｄに応じるように移動機械１０，２０，３０，４０を駆動する。

本例の移動機械の無線操縦装置は、各操作機１１，２１，３１，４１に対応付けて優先操作指示装置１３，２３，３３，４３を付設し、優先操作指示装置１３，２３，３３，４３のいずれかが操作されたとき、操作されていない優先操作指示装置に対応する操作機からの操作信号の送信頻度を操作された優先操作指示装置に対応する操作機からの操作信号の送信頻度よりも下げると共に、操作されていない優先操作指示装置に対応する操作機からの操作信号の遅延量を操作された優先操作指示装置に対応する操作機からの操作信号の遅延量よりも大きくするので、優先的に稼働する必要のない移動機械への送信信号が間引かれ、１チャンネルの送信信号の信号量を削減することができる。よって、低級の無線送信機を用いた移動機械の無線遠隔操縦が可能になり、無線操縦装置の低コスト化と、同時に稼働可能な移動機械の台数の増加とを図ることができる。また、本例の移動機械の無線操縦装置は、優先操作指示装置１３，２３，３３，４３から指示信号ｅ，ｆ，ｇ，ｈが複数回出力されたとき、最後の指示信号に基づいて各移動機械１０，２０，３０，４０の操作信号である１チャンネルの送信信号ｉを生成するので、時々刻々と変化する作業状況の進行に伴って常に現在の作業状況に適合した優先順位で各移動機械１０，２０，３０，４０を稼働させることができ、現場における作業を円滑かつ高能率に行うことができる。

なお、前記実施形態においては、第１乃至第４の操作機１１，２１，３１，４１のそれぞれに対応付けられた第１乃至第４の優先操作指示装置１３，２３，３３，４３を備えたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、各操作機１１，２１，３１，４１のオペレータによって操作される１台の優先操作指示装置を通信制御部５０に付設するという構成にすることもできる。

また、前記実施形態においては、油圧ショベル１０、クローラダンプ２０、カメラ車３０及びカメラ雲台４０の無線操縦装置を例にとって説明したが、本発明の要旨は建設作業機の無線操縦装置に限定されるものではなく、その他任意の移動機械の無線操縦装置として適用することができる。

実施形態例に係る無線操縦装置の構成図である。 実施形態例に係る通信制御部の構成図である。 実施形態例に係る送信方法記憶メモリに格納される送信機情報を示す表図である。 実施形態例に係る送信方法記憶メモリに格納される合成送信処理情報を示す表図である。 実施形態例に係る通信制御部の信号変換方式を示す説明図である。 従来例に係る無線操縦装置の構成図である。

符号の説明

１０ 油圧ショベル
１１ 第１の操作機
１３ 第１の優先操作指示装置
２０ クローラダンプ
２１ 第２の操作機
２３ 第２の優先操作指示装置
３０ カメラ車
３１ 第３の操作機
３３ 第３の優先操作指示装置
４０ カメラ雲台
４１ 第４の操作機
４３ 第４の優先操作指示装置
ａ，ｂ，ｃ，ｄ 操作信号
ｅ，ｆ，ｇ，ｈ 指示信号
ｉ １チャンネルの送信信号
５０ 通信制御部
６０ 無線送信機

Claims (4)

1. オペレータにより操作され移動機械の操作信号を出力する複数の操作機と、各操作機から出力される移動機械の操作信号を１チャンネルの送信信号に変換して出力する通信制御部と、当該通信制御部から出力される１チャンネルの送信信号を複数の移動機械に無線送信する無線送信機とを備えた移動機械の無線操縦装置において、
   前記通信制御部に、オペレータにより操作され優先的に稼働させる移動機械を指示するための指示信号を出力する優先操作指示装置を付設し、
   前記通信制御部は、前記各操作部から出力される操作信号の一部を間引いて前記１チャンネルの送信信号を生成すると共に、前記優先操作指示装置からの指示信号の出力を検知したときには、当該指示信号により優先的に稼働される移動機械を操作する操作機から出力される操作信号が他の操作機から出力される操作信号よりも優先的に前記各移動機械に送信されるように各操作信号の間引き率を変更して前記１チャンネルの送信信号を生成することを特徴とする移動機械の無線操縦装置。
2. 前記通信制御部は、前記優先操作指示装置からの指示信号の出力を検知したとき、当該指示信号により優先的に稼働される移動機械を操作する操作機から出力される操作信号の送信頻度を、他の操作機から出力される操作信号の送信頻度よりも高くすることを特徴とする請求項１に記載の移動機械の無線操縦装置。
3. 前記通信制御部は、前記優先操作指示装置からの指示信号の出力を検知したとき、当該指示信号により優先的に稼働される移動機械を操作する操作機から操作信号が出力され前記無線送信機から無線送信されるまでの時間遅れを、他の操作機から操作信号が出力され前記無線送信機から無線送信されるまでの時間遅れよりも短くすることを特徴とする請求項１に記載の移動機械の無線操縦装置。
4. 前記通信制御部は、前記優先操作指示装置から複数回指示信号が出力されたとき、最後の指示信号に基づいて前記１チャンネルの送信信号の生成を行うことを特徴とする請求項１に記載の移動機械の無線操縦装置。

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