JP2011255757A - 遠隔運転及び手動運転併用車 - Google Patents

Abstract

【課題】手動運転から遠隔運転への切替えを迅速に行い、さらに、非常停止要因が存在する場合についても手動運転から遠隔運転への切替えを安全かつ迅速に行うことを可能とした遠隔運転及び手動運転併用車を提供すること。
【解決手段】手動運転及び遠隔運転の切替えが可能な遠隔運転及び手動運転併用車１であって、ハンドル、アクセル、ブレーキ、シフトレバーの少なくともいずれか１つを含む操作機器と、操作機器に接続された遠隔運転用アクチュエータ５２と、遠隔運転時において、遠隔運転用アクチュエータ５２に対して指示を与える制御装置４８と、を有し、制御装置４８は、切替えの状態に拘らず起動状態を維持しており、手動運転時において、制御装置４８から操作機器に向けての指示を遮断する指示遮断装置５４を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、人が搭乗して直接操縦を行う手動運転と、人の搭乗有無に関らず外部からのコマンドにて操縦する遠隔運転の併用が可能な遠隔運転及び手動運転併用車に関する。

人が搭乗して直接操縦を行う手動運転と、人の搭乗有無に関らず外部からのコマンドにて操縦する遠隔運転の併用が可能なロボットとして、例えば、特許文献１が知られている。

特許文献１は、油圧ショベルの制御について、全自動運転、教示操作、遠隔運転について選択可能にすることで、例えば、ブルドーザに乗車したオペレータがブルドーザの操縦をしながら、油圧ショベルも遠隔制御することが可能になるというものである。

特許文献１における制御方法として、遠隔及び手動切替えスイッチを手動側に切替え操作を行ったときに、遠隔制御ユニットの電源をＯＦＦにして遠隔コマンドの受信処理が行われないようにしている。そのため、手動操作時において、遠隔コマンド受信によって動作してしまうことを防止している。
また、遠隔運転時において、遠隔側の送受信ユニット内の非常停止スイッチやエンジン停止スイッチ、あるいはロボット側のエンジン停止スイッチ等により、何らかの異常が生じた際にロボットの動作を停止させることが可能である。

特許第３２８６１４３号「移動式自動砕石プラントおよび自動油圧ショベル」

特許文献１のような遠隔及び手動運転併用ロボットには、人が搭乗して運転可能な場所を走行する際には手動運転を行い、人が搭乗して運転するには危険な場所を走行しなければならない場合には人が下車して遠隔運転を行うものがある。
かかる場合に、時間的に余裕がない状況等においては、上記遠隔及び手動の切替えを連続的に、かつ、即座に行うことが求められるケースが考えられる。
この点において、特許文献１においては、手動運転時においては遠隔制御ユニットの電源がＯＦＦにされていることから、遠隔運転側への切替え操作を行っても、遠隔制御ユニットの立ち上げに時間がかかり、スムーズな移行が難しいという問題点があった。

また、特許文献１においては、異常が生じた際にロボットの動作を停止させる機能があるが、その具体的な方法、手順は記載されていない。
特許文献１に記載されている非常停止機能は、遠隔運転時における異常の際の安全装置であるが、この非常停止が入力されたままの状態で、手動運転から遠隔運転側への切替え操作を行った場合、ロボットは即座に非常停止状態に移行する。
この場合、非常停止実施後、再度ロボットを使用できるようにするためには、エンジン再起動等のシステム復帰処理が必要となり、結果として遠隔運転側への迅速な移行が妨げられる可能性がある。
さらに、切替え操作を行ったと同時に非常停止による急制動がかかることになり、搭乗者に対して危険であるという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、手動運転から遠隔運転への切替えを迅速に行い、さらに、非常停止要因が存在する場合についても手動運転から遠隔運転への切替えを安全かつ迅速に行うことを可能とした遠隔運転及び手動運転併用車を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、手動運転及び遠隔運転の切替えが可能な遠隔運転及び手動運転併用車であって、
ハンドル、アクセル、ブレーキ、シフトレバーの少なくともいずれか１つを含む操作機器と、
該操作機器に接続された遠隔運転用アクチュエータと、
前記遠隔運転時において、前記遠隔運転用アクチュエータに対して指示を与える制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記切替えの状態に拘らず起動状態を維持しており、
前記手動運転時において、前記制御装置から前記操作機器に向けての指示を遮断する指示遮断装置を有する、ことを特徴とする遠隔運転及び手動運転併用車が提供される。

本発明において、前記指示遮断装置は、バッテリと前記遠隔運転用アクチュエータの中間に存在する操縦権用リレー（接点部）からなり、
前記手動運転時において、前記操縦権用リレー（接点部）が開かれることによって、前記遠隔運転用アクチュエータへの電源供給を遮断する。

また、本発明において、前記指示遮断装置は、前記制御装置と前記遠隔運転用アクチュエータの中間に存在する操縦権用リレー（接点部）からなり、
前記手動運転時において、前記操縦権用リレー（接点部）が開かれることによって、前記制御装置から前記遠隔運転用アクチュエータへの指示伝達を遮断する。

本発明によると、非常停止要因発生用リレー（コイル部）を有し、
前記手動運転時において、前記非常停止要因発生用リレー（コイル部）が非常停止要因を認識した場合には前記遠隔運転への切替えを不可とする。

本発明によれば、遠隔運転側の切替え時に、制御装置の電源はＯＦＦにされていないので、制御装置の再起動を要さずに連続的な切替えが可能となる。
さらに、手動運転時に遠隔運転用アクチュエータの電源がＯＦＦにされている、または／かつ、遠隔運転用アクチュエータへの指示信号ラインが切断されているので、仮に制御の誤動作が生じた場合においても、遠隔運転用アクチュエータが駆動されることはなく、安全が確保される。

また、本発明によれば、非常停止要因が存在する場合には遠隔運転側への切替えが不可であるため、操縦者は速やかに非常停止要因を排除して再度切替え操作を行うことにより、時間のロスを最小限に留め、迅速な切替えが可能となる。
また、切替え操作に伴って急制動がかかることがないため、搭乗者に対して安全である。

本発明の遠隔運転及び手動運転併用車の全体図である。 本発明の主電源系シーケンス図である。 本発明の制御電源系シーケンス図である。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の遠隔運転及び手動運転併用車の全体図である。
この図において、１は遠隔運転及び手動運転併用車、２は無線通信機、３はハンドル、４はハンドル用アクチュエータ、５はアクセル／ブレーキ、６はアクセル／ブレーキ用アクチュエータ、７はシフトレバー、８はシフトレバー用アクチュエータ、９は制御装置、１０はタイヤ、１１は操縦権切替え用スイッチ（手動）、１２は操縦権切替え用スイッチ（遠隔）、１３は非常停止状態用スイッチ、１４は非常停止状態用アクチュエータである。

遠隔運転及び手動運転併用車１は、遠隔運転と手動運転の併用が可能な車のことである。
遠隔運転及び手動運転併用車１は、この例においては車両であるが、車椅子等でもよい。

無線通信機２は、遠隔運転時において、遠隔運転場所（図示しない）から指示を受信する。

ハンドル用アクチュエータ４、アクセル／ブレーキ用アクチュエータ６、シフトレバー用アクチュエータ８は、遠隔運転時において制御装置９からの指示を受け、ハンドル３、アクセル／ブレーキ５、シフトレバー７の操作を行う。

制御装置９は、無線通信機２を通じて、遠隔運転についての指示を遠隔運転場所（図示しない）から受け、各アクチュエータに向けて操作指示を行う。

操縦権切替え用スイッチ（手動）１１、操縦権切替え用スイッチ（遠隔）１２は、手動運転及び遠隔運転の切替えを行う部位であり、操縦者が操縦を行っている際にも押下が可能な場所に設置するのが望ましい。

非常停止状態用スイッチ１３は、操縦者が非常停止要因を認識した場合に手動で非常停止を行うためのスイッチであり、操縦者が操縦を行っている際にも押下が可能な場所に設置するのが望ましい。

非常停止状態用アクチュエータ１４は、非常停止状態用スイッチ１３が押下された際に、ブレーキ６を操作して遠隔運転及び手動運転併用車１を停止させる。

図２は、本発明の主電源系シーケンス図である。
この図において、２１は主電源バッテリ、２２は主電源系スイッチ、２３は主電源バッテリ用リレー（コイル部）、２４は操縦権用リレー（接点部）、２５は非常停止要因発生用リレー（接点部）、２６は非常停止状態用リレー（コイル部）、２７は非常停止状態用スイッチ、２８は無線非常停止指示用リレー（接点部）、２９は非常停止ブレーキ操作用リレー（接点部）、３０は制御装置非常停止指示用リレー（接点部）、３１は重故障発生用リレー（接点部）、３２は非常停止リセット用スイッチ、３３は非常停止要因発生用リレー（接点部）、３４は非常停止要因発生用リレー（コイル部）、３５は非常停止ブレーキ用アクチュエータ、３６は非常停止状態用リレー（接点部）、４３は操縦権切替え用スイッチ（手動）、４４は操縦権切替え用スイッチ（遠隔）、４５は非常停止要因発生用リレー（接点部）、４６は操縦権用リレー（接点部）、４７は操縦権用リレー（コイル部）、である。
図３は、本発明の制御電源系シーケンス図である。
この図において、４１は制御電源バッテリ、４２は制御電源系スイッチ、４８は制御装置、４９は操縦権用リレー（接点部）、５０は操縦権用リレー（接点部）、５１は非常停止状態用リレー（接点部）、５２は遠隔運転用アクチュエータ、５３は信号ライン、５４は指示遮断装置である。

主電源バッテリ２１は、例えば、車両の既設バッテリを用いることを想定しており、オルタネータ等により常時充電が可能で、手動運転時、遠隔運転時に関らず、常にＯＮにされていることを想定している。

主電源系スイッチ２２は、手動スイッチであり、主電源バッテリ２１より供給する電源のＯＮ／ＯＦＦの切替えを行うためのスイッチである。

主電源バッテリ用リレー（コイル部）２３は、主電源系スイッチ２２がＯＮになっている場合、主電源バッテリ用リレー（コイル部）２３に電流が流れるために、ＯＮの状態なる。

操縦権用リレー（接点部）２４は、操縦権用リレー（コイル部）４７がＯＮになっている場合（遠隔運転が行われている状態の場合）には、ＯＮの状態になり、操縦権用リレー（コイル部）４７がＯＦＦになっている場合（手動運転が行われている状態の場合）には、ＯＦＦの状態になる。

非常停止要因発生用リレー（接点部）２５は、非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４がＯＮになっている場合（非常停止要因が存在している場合）には、ＯＦＦの状態になり、非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４がＯＦＦになっている場合（非常停止要因が存在していない場合）には、ＯＮの状態になる。

非常停止状態用リレー（コイル部）２６は、操縦権用リレー（接点部）２４がＯＮになっている場合、かつ、非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４がＯＮになっている場合（非常停止要因発生用リレー（接点部）２５がＯＦＦになっている場合）には、非常停止状態用リレー（コイル部）２６には電流が流れるために、ＯＮの状態になる。
この場合、非常停止状態用リレー（接点部）３６がＯＮになるため、非常停止ブレーキ用アクチュエータ３５は作動することになる。
この仕組みによって、遠隔運転時であって、かつ、非常停止要因が存在している場合には、非常停止が行われることになる。
一方、手動運転時には、非常停止要因の有無に関らず、非常停止は行われないことになる。
さらに、非常停止状態用リレー（接点部）５１がＯＮになるため、遠隔運転用アクチュエータ５２の動力電源は遮断されることになる。

非常停止状態用スイッチ２７は、例えば、操縦席のように装置内部に設置されており、操縦席いた人が非常停止要因発生を検知した場合に、手動で非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４をＯＮにするためのものである。

無線非常停止指示用リレー（接点部）２８は、無線非常停止指示用リレー（コイル部）（図示しない）が遠隔地からの非常停止指示を無線によって受信することによってＯＮになった場合に、ＯＦＦになるものである。

非常停止ブレーキ操作用リレー（接点部）２９は、非常停止ブレーキ用リレー（コイル部）（図示しない）がＯＮになった場合に、ＯＦＦになるものである。

制御装置非常停止指示用リレー（接点部）３０は、制御装置非常停止指示用リレー（コイル部）（図示しない）が制御装置４８からの信号を受信してＯＮになった場合に、ＯＦＦになるものである。

重故障発生用リレー（接点部）３１は、重故障発生用リレー（コイル部）（図示しない）が装置内部に備え付けられているウォッチドックタイマや電圧センサ等からの信号を受信してＯＮになった場合に、ＯＦＦになるものである。

非常停止リセット用スイッチ３２は、自動復帰型のスイッチであり、非常停止要因の発生条件が全て解除されているときに押されると、非常停止要因発生を排除する。
通常、操縦席の乗員が操作可能な場所に設置される。

非常停止要因発生用リレー（接点部）３３は、非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４がＯＮになっている場合（非常停止要因が存在している場合）には、ＯＦＦの状態になり、非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４がＯＦＦになっている場合（非常停止要因が存在していない場合）には、ＯＮの状態になる。

非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４は、非常停止状態用スイッチ２７、無線非常停止指示用リレー（接点部）２８、非常停止ブレーキ操作用リレー（接点部）２９、制御装置非常停止指示用リレー（接点部）３０、重故障発生用リレー（接点部）３１のいずれかがＯＦＦになった場合に、ＯＮになる。
また、非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４が一度ＯＮになると、上記条件の全てが解除されても、非常停止リセット用スイッチ３２が押されるまでその状態は維持される。

非常停止ブレーキ用アクチュエータ３５は、非常停止状態用リレー（接点部）３６がＯＦＦのときに、ブレーキを踏み込んだ位置（装置を停止させる位置）に維持する。

非常停止状態用リレー（接点部）３６は、非常停止状態用リレー（コイル部）２６がＯＮになった場合に、ＯＮになる。

操縦権切替え用スイッチ（手動）４３は、操縦権を「手動」に切替え得る自動復帰型の手動スイッチであり、操縦席の乗員が操作可能な場所に設置されるのが好ましい。

操縦権切替え用スイッチ（遠隔）４４は、操縦権を「遠隔」に切替え得る自動復帰型の手動スイッチであり、操縦席の乗員が操作可能な場所に設置されるのが好ましい。

非常停止要因発生用リレー（接点部）４５は、非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４がＯＮになっている場合（非常停止要因が存在している場合）には、ＯＦＦの状態になり、非常停止要因発生用リレー（コイル部）３４がＯＦＦになっている場合（非常停止要因が存在していない場合）には、ＯＮの状態になる。

操縦権用リレー（接点部）４６は、操縦権用リレー（コイル部）４７がＯＮになっている場合（遠隔運転が行われている状態の場合）には、ＯＮの状態になり、操縦権用リレー（コイル部）４７がＯＦＦになっている場合（手動運転が行われている状態の場合）には、ＯＦＦの状態になる。

操縦権用リレー（コイル部）４７は、非常停止要因発生リレー（接点部）４５がＯＮになっている場合、かつ、操縦権切替え用スイッチ（遠隔）４４がＯＮになっている場合には、操縦権用リレー（コイル部）４７に電流が流れるため、ＯＮの状態になる。
さらに、操縦権用リレー（コイル部）４７は、操縦権用リレー（接点部）４６がＯＮのときに、操縦権切替え用スイッチ（手動）４３がＯＮになると、ＯＦＦの状態になる。
この仕組みによって、操縦権用リレー（接点部）４６がＯＮのときに、非常停止要因発生用リレー（接点部）４５がＯＮになっても、操縦権用リレー（コイル部）４７はＯＮの状態が維持されるようになっている。
よって、手動運転時においても非常停止要因の発生有無を認識し、非常停止要因がある場合には遠隔運転側への切替えができないようになっている。
そのため、非常停止要因が存在する場合は、遠隔運転側への切替えが不可であるため、操縦者は速やかに非常停止要因を排除して再度切替え操作を行うことにより、時間のロスを最小限に留め、迅速な切替えが可能となる。
また、切替え操作に伴って急制動がかかることが無いため、搭乗者に対して安全である。

制御電源バッテリ４１は、遠隔運転を行う際に必要な機器（制御装置４８や遠隔運転用アクチュエータ５２）に電力を供給するものであり、手動運転のみ行うことが明らかな場合にはＯＦＦにしていてもよい。
また、制御電源バッテリ４１は必ずしも装置の走行中に充電がなされることを前提としていない。このため、装置の走行中に制御電源バッテリ４１の枯渇に伴う電圧低下が生じた場合に、確実に非常停止が行われる必要があることから、非常停止ブレーキ用アクチュエータ３５等の非常停止関連機器及び回路は主電源系に配置されている。

制御電源系スイッチ４２は、制御電源系バッテリより供給する制御電源のＯＮ／ＯＦＦ用保持型手動スイッチである。

制御装置４８は、遠隔運転時において、遠隔運転用アクチュエータ５２に向けて指示を行う。また、手動運転時においても起動状態が維持される。

操縦権用リレー（接点部）４９は、操縦権用リレー（コイル部）４７がＯＮになっている場合（遠隔運転が行われている状態の場合）には、ＯＮの状態になり、操縦権用リレー（コイル部）４７がＯＦＦになっている場合（手動運転が行われている状態の場合）には、ＯＦＦの状態になる。
この仕組みによって、遠隔運転時には制御装置４８から遠隔運転用アクチュエータ５２への指示信号ライン５３が切断される。
そのため、手動運転時において、仮に制御装置４８に誤作動が生じたとしても遠隔運転用アクチュエータ５２が駆動されることなく、安全が確保される。

操縦権用リレー（接点部）５０は、操縦権用リレー（コイル部）４７がＯＮになっている場合（遠隔運転が行われている状態の場合）には、ＯＮの状態になり、操縦権用リレー（コイル部）４７がＯＦＦになっている場合（手動運転が行われている状態の場合）には、ＯＦＦの状態になる。
この仕組みによって、遠隔運転時には制御電源バッテリ４１から遠隔運転用アクチュエータ５２へ電源供給が停止されるため、遠隔運転用アクチュエータ５２の起動は停止される。
そのため、手動運転時において、仮に制御装置４８に誤作動が生じたとしても遠隔運転用アクチュエータ５２が駆動されることなく、安全が確保される。

非常停止状態用リレー（接点部）５１は、非常停止状態用リレー（コイル部）２６がＯＮになった場合に、ＯＮになる。
この仕組みによって、非常停止状態の場合には、手動運転時又は遠隔運転時のいずれかであるかにかかわらず、制御電源バッテリ４１から遠隔運転用アクチュエータ５２へ電源供給が停止されるため、遠隔運転用アクチュエータ５２の起動は停止される。
そのため、非常停止状態時において、仮に制御装置４８に誤作動が生じたとしても遠隔運転用アクチュエータ５２が駆動されることなく、安全が確保される。

遠隔運転用アクチュエータ５２は、アクセル、ブレーキ、シフトレバーを含む操作機器に接続されており、遠隔運転による指示を受けて、各操作機器を操縦する機器である。

信号ライン５３は、制御装置４８からの遠隔運転指示を遠隔運転用アクチュエータ５２に送信する回線である。

指示遮断装置５４は、手動運転時において、操縦権用リレー（接点部）４９又は／かつ操縦権用リレー（接点部）５０によって、遠隔運転用アクチュエータ５２の電源を停止する又は／かつ遠隔運転用アクチュエータ５２への指示信号ライン５３を切断する。
この例において、指示遮断装置５４は、操縦権用リレー（接点部）４９と操縦権用リレー（接点部）５０からなっており、手動運転時には、操縦権用リレー（接点部）４９と操縦権用リレー（接点部）５０の両方が開かれるため、必然的に遠隔運転用アクチュエータ５２の電源を停止する及び遠隔運転用アクチュエータ５２への指示信号ライン５３の切断を同時に行うことになっているが、いずれかのみを実施する構造にしてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
特に図２、図３においては、リレーに代表される有接点論理回路を用いた有接点シーケンス制御にて説明しているが、ＩＣ等の無接点論理回路を用いて無接点シーケンス制御を行うことも可能である。

１ 遠隔運転及び手動運転併用車、２ 無線通信機、３ ハンドル、
４ ハンドル用アクチュエータ、５ アクセル／ブレーキ、
６ アクセル／ブレーキ用アクチュエータ、７ シフトレバー、
８ シフトレバー用アクチュエータ、９ 制御装置、１０ タイヤ、
１１ 操縦権切替え用スイッチ（手動）、
１２ 操縦権切替え用スイッチ（遠隔）、
１３ 非常停止状態用スイッチ、
１４ 非常停止状態用アクチュエータ、
２１ 主電源バッテリ、２２ 主電源系スイッチ、
２３ 主電源バッテリ用リレー（コイル部）、２４ 操縦権用リレー（接点部）、
２５ 非常停止要因発生用リレー（接点部）、
２６ 非常停止状態用リレー（コイル部）、
２７ 非常停止状態用スイッチ、
２８ 無線非常停止指示用リレー（接点部）、
２９ 非常停止ブレーキ操作用リレー（接点部）、
３０ 制御装置非常停止指示用リレー（接点部）、
３１ 重故障発生用リレー（接点部）、３２ 非常停止リセット用スイッチ、
３３ 非常停止要因発生用リレー（接点部）、
３４ 非常停止要因発生用リレー（コイル部）、
３５ 非常停止ブレーキ用アクチュエータ、
３６ 非常停止状態用リレー（接点部）、
４１ 制御電源バッテリ、４２ 制御電源系スイッチ、
４３ 操縦権切替え用スイッチ（手動）、４４ 操縦権切替え用スイッチ（遠隔）、
４５ 非常停止要因発生用リレー（接点部）、４６ 操縦権用リレー（接点部）、
４７ 操縦権用リレー（コイル部）、４８ 制御装置、
４９ 操縦権用リレー（接点部）、５０ 操縦権用リレー（接点部）、
５１ 非常停止状態用リレー（接点部）、５２ 遠隔運転用アクチュエータ、
５３ 信号ライン、５４ 指示遮断装置

Claims (4)

1. 手動運転及び遠隔運転の切替えが可能な遠隔運転及び手動運転併用車であって、
   ハンドル、アクセル、ブレーキ、シフトレバーの少なくともいずれか１つを含む操作機器と、
   該操作機器に接続された遠隔運転用アクチュエータと、
   前記遠隔運転時において、前記遠隔運転用アクチュエータに対して指示を与える制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記切替えの状態に拘らず起動状態を維持しており、
   前記手動運転時において、前記制御装置から前記操作機器に向けての指示を遮断する指示遮断装置を有する、ことを特徴とする遠隔運転及び手動運転併用車。
2. 前記指示遮断装置は、バッテリと前記遠隔運転用アクチュエータの中間に存在する操縦権用リレー（接点部）からなり、
   前記手動運転時において、前記操縦権用リレー（接点部）が開かれることによって、前記遠隔運転用アクチュエータへの電源供給を遮断する、ことを特徴とする請求項１に記載の遠隔運転及び手動運転併用車。
3. 前記指示遮断装置は、前記制御装置と前記遠隔運転用アクチュエータの中間に存在する操縦権用リレー（接点部）からなり、
   前記手動運転時において、前記操縦権用リレー（接点部）が開かれることによって、前記制御装置から前記遠隔運転用アクチュエータへの指示伝達を遮断する、ことを特徴とする請求項１に記載の遠隔運転及び手動運転併用車。
4. 請求項１に記載の遠隔運転及び手動運転併用車であって、
   非常停止要因発生用リレー（コイル部）を有し、
   前記手動運転時において、前記非常停止要因発生用リレー（コイル部）が非常停止要因を認識した場合には前記遠隔運転への切替えを不可とする、ことを特徴とする遠隔運転及び手動運転併用車。