JP2013168777A - Remote control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建設機械等の作業機械をコントローラにより無線で遠隔操作して無人で作業を行わせる遠隔操作システムに関する。 The present invention relates to a remote operation system that allows a work machine such as a construction machine to be remotely operated wirelessly by a controller to perform work unattended.
地震や自然災害の災害復旧現場、原子力発電所の事故発生現場などでは、2次災害発生のおそれがあるため、作業者を現場に派遣して作業させることは困難である。そのため、従来から、このような現場での作業には建設機械等の作業機械をコントローラにより無線で遠隔操作するようにした遠隔操作システムが用いられている(例えば特許文献1)。作業現場に配置した作業機械をコントローラで遠隔操作することにより、作業者を現場に派遣することなく無人で復旧作業等を行うことができる。 At the disaster recovery site of an earthquake or natural disaster, the accident occurrence site of a nuclear power plant, etc., there is a risk of a secondary disaster, so it is difficult to dispatch an operator to the site to work. Therefore, conventionally, a remote operation system in which a work machine such as a construction machine is wirelessly operated remotely by a controller is used for such on-site work (for example, Patent Document 1). By remotely operating the work machine arranged at the work site with a controller, it is possible to perform an unattended restoration work and the like without dispatching the worker to the work site.
このような遠隔操作システムでは、現場から離れたコントロールルームに作業機械を操作するための操作席が設けられ、この操作席にコントローラが設けられる。コントローラが操作されると、その操作信号が無線で作業機械に伝送され、作業機械はコントローラの操作に応じて作動する。例えば、作業機械としてバックホーを用いた場合には、コントローラの操作により作業部としてのショベル(バケット)を動作させて土壌の掘削や横撥ね作業を無人で行うことができる。また、作業機械には作業部を撮影するカメラが搭載されており、このカメラの映像信号は操作席に設けられたモニタに無線で伝送される。これにより、操作者はモニタに表示された作業部の映像を見ながらコントローラを用いて作業機械を遠隔操作することができる。 In such a remote operation system, an operation seat for operating the work machine is provided in a control room away from the site, and a controller is provided in the operation seat. When the controller is operated, the operation signal is wirelessly transmitted to the work machine, and the work machine operates in accordance with the operation of the controller. For example, when a backhoe is used as a work machine, an excavator (bucket) as a work unit can be operated by operating a controller to perform soil excavation and repelling work unattended. In addition, the work machine is equipped with a camera for photographing the working part, and the video signal of this camera is wirelessly transmitted to a monitor provided in the operation seat. As a result, the operator can remotely operate the work machine using the controller while viewing the image of the work unit displayed on the monitor.
このような遠隔操作システムでは、コントローラが発信する操作信号は信号データが小さく、無線により僅かなタイムラグで作業機械に伝送されるので、コントローラの操作により作業機械をタイムラグなく操作することができる。 In such a remote operation system, since the operation signal transmitted from the controller has small signal data and is transmitted to the work machine with a slight time lag by radio, the work machine can be operated without time lag by operating the controller.
これに対し、作業部を映すカメラの映像信号はコントローラの操作信号よりも信号のデータ量が大きいので、無線により伝送されてモニタに表示されるまでのタイムラグはコントローラの操作により作業機械が動作するまでのタイムラグよりも大きくなる。そのため、作業部が動作すると、モニタには実際の作業部の位置に対してずれた位置に作業部が表示される「画像遅れ」が生じることになる。画像遅れが生じると、操作者はこの画像遅れを考慮して作業機械の操作を行なわなければならないので、この遠隔操作システムを用いた作業の能率が低下することになる。 On the other hand, since the video signal of the camera showing the working unit has a larger amount of signal data than the operation signal of the controller, the work machine operates by the operation of the controller during the time lag until it is wirelessly transmitted and displayed on the monitor It becomes larger than the time lag until. For this reason, when the working unit is operated, an “image delay” in which the working unit is displayed at a position shifted from the actual working unit position is generated on the monitor. When an image delay occurs, the operator must operate the work machine in consideration of the image delay, so that the efficiency of work using the remote operation system is reduced.
本発明の目的は、画像遅れによる作業性の低下を補完して能率よく作業を行うことができる遠隔操作システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a remote operation system that can efficiently perform work while compensating for workability degradation due to image delay.
本発明の遠隔操作システムは、作業部を備えた作業機械を操作席に設けたコントローラにより無線で遠隔操作する遠隔操作システムであって、前記作業機械に設けられ、前記作業部を撮影するカメラと、前記操作席に設けられ、前記カメラの映像信号が無線で伝送されるモニタと、前記作業機械に設けられ、前記作業部が作業により生じた振動を検出する振動検出センサと、前記操作席に設けられ、前記振動検出センサの検出信号が無線で伝送される振動発生手段とを有し、前記振動検出センサが前記作業部の作業による振動を検出したときに、前記振動発生手段により前記操作席に振動が加えられることを特徴とする。 A remote operation system according to the present invention is a remote operation system in which a work machine having a work unit is wirelessly operated remotely by a controller provided in an operation seat, the camera being provided in the work machine and photographing the work unit; A monitor that is provided in the operation seat and wirelessly transmits a video signal of the camera, a vibration detection sensor that is provided in the work machine and that detects vibration generated by the work, and the operation seat. And a vibration generating means that wirelessly transmits a detection signal of the vibration detection sensor, and when the vibration detection sensor detects vibration due to work of the working unit, the vibration generation means causes the operation seat to The vibration is applied to
本発明の遠隔操作システムは、前記振動発生手段が前記コントローラに振動を加えることを特徴とする。 The remote operation system of the present invention is characterized in that the vibration generating means applies vibration to the controller.
本発明の遠隔操作システムは、前記振動発生手段が前記操作席の座席部分に振動を加えることを特徴とする。 The remote operation system according to the present invention is characterized in that the vibration generating means applies vibration to a seat portion of the operation seat.
本発明の遠隔操作システムは、前記作業機械に設けられ、前記作業部の線画を作成するために必要な線画作成用データを作成する線画作成用データ作成手段と、前記操作席に設けられ、無線で伝送された前記線画作成用データに基づいて前記カメラの撮影映像の前記作業部に対応した位置に前記作業部の線画を作成する線画作成手段とを有し、前記線画作成手段が作成した線画を前記カメラの撮影映像に重ねて前記モニタに表示させることを特徴とする。 The remote operation system of the present invention is provided in the work machine, and is provided in the line drawing creation data creation means for creating the line drawing creation data necessary for creating the line drawing of the working unit, and is provided in the operation seat. A line drawing creating means for creating a line drawing of the working section at a position corresponding to the working section of the video captured by the camera based on the data for line drawing creation transmitted in step S, and the line drawing created by the line drawing creating means Is superimposed on the video image taken by the camera and displayed on the monitor.
本発明の遠隔操作システムは、前記作業機械に設けられ、前記カメラの撮影映像の前記作業部に対応した位置に前記作業部の線画を作成する送信用線画作成手段を有し、前記送信用線画作成手段が作成した線画を無線で前記モニタに伝送して前記カメラの撮影映像に重ねて前記モニタに表示させることを特徴とする。 The remote operation system according to the present invention includes transmission line drawing creation means that is provided in the work machine and creates a line drawing of the working unit at a position corresponding to the working unit of the video captured by the camera. The line drawing created by the creation means is wirelessly transmitted to the monitor and is displayed on the monitor so as to be superimposed on the captured video of the camera.
本発明の遠隔操作システムは、HSPA回線網に無線で接続される電話系無線通信端末により前記作業機械と前記操作席との間の無線通信を行うことを特徴とする。 The remote operation system according to the present invention is characterized in that wireless communication between the work machine and the operation seat is performed by a telephone wireless communication terminal wirelessly connected to an HSPA network.
本発明の遠隔操作システムは、前記電話系無線通信端末はモバイルルータであることを特徴とする。 In the remote control system of the present invention, the telephone wireless communication terminal is a mobile router.
本発明の遠隔操作システムは、HSPA回線網に無線で接続される電話系無線通信端末と前記HSPA回線網に有線で接続される電話系有線通信端末とにより前記作業機械と前記操作席との間の無線通信を行うことを特徴とする。 The remote control system according to the present invention includes a telephone wireless communication terminal connected wirelessly to an HSPA line network and a telephone wired communication terminal connected to the HSPA line network in a wired manner between the work machine and the operation seat. The wireless communication is performed.
本発明の遠隔操作システムは、前記電話系無線通信端末はモバイルルータであり、前記電話系有線電話端末はブロードバンドルータであることを特徴とする。 In the remote control system of the present invention, the telephone wireless communication terminal is a mobile router, and the telephone wired telephone terminal is a broadband router.
本発明によれば、作業機械の作業部が作業により振動を生じたときに操作席に振動が加えられるので、モニタの表示に画像遅れが生じても、操作者は操作席に加えられる振動により作業部の実際の位置を推測ないし認識することができる。したがって、操作者は、操作席に加えられる振動に基づきモニタの画像遅れを補完しながら作業部の操作を行うことができる。これにより、この遠隔操作システムを用いて能率良く作業を行うことができる。 According to the present invention, since vibration is applied to the operation seat when the working unit of the work machine generates vibration due to the work, even if an image delay occurs in the display on the monitor, the operator is caused by the vibration applied to the operation seat. The actual position of the working unit can be estimated or recognized. Therefore, the operator can operate the working unit while complementing the image delay of the monitor based on the vibration applied to the operation seat. Thereby, work can be efficiently performed using this remote control system.
本発明によれば、作業部の線画を作成するために必要な線画作成用データを作業機械から操作席に無線で伝送し、この線画作成用データに基づいて線画作成手段によりカメラの撮影映像の作業部に対応した位置に作業部の線画を作成し、その線画をカメラの撮影映像に重ねてモニタに表示するようにしたので、伝送によるタイムラグが小さい線画作成用データに基づいて作成される線画を用いて、より実際の位置に近い位置に作業部を表示することができる。これにより、操作者は、操作席に加えられる振動に加えてモニタに表示された線画に基づき、モニタの画像遅れを補完しながら作業部の操作を行うことができるので、さらに能率良くこの遠隔操作システムを用いた作業を行うことができる。 According to the present invention, data for creating a line drawing necessary for creating a line drawing of a working unit is wirelessly transmitted from the work machine to the operator's seat, and the line drawing making means is used to generate a video image taken by the camera based on the line drawing making data. A line drawing of the work section is created at a position corresponding to the work section, and the line drawing is superimposed on the video captured by the camera and displayed on the monitor, so the line drawing created based on the line drawing creation data with a small time lag due to transmission By using, the working unit can be displayed at a position closer to the actual position. As a result, the operator can operate the work unit while complementing the image delay of the monitor based on the line drawing displayed on the monitor in addition to the vibration applied to the operation seat. You can work with the system.
本発明によれば、カメラの撮影映像の作業部に対応した位置に送信用線画作成手段により作業部の線画を作成し、その線画を無線でモニタに伝送してカメラの撮影映像に重ねてモニタに表示するようにしたので、伝送によるタイムラグが小さい線画を用いて、より実際の位置に近い位置に作業部を表示することができる。これにより、操作者は、モニタの表示に画像遅れが生じても、モニタに表示された線画に基づいてモニタの画像遅れを補完しながら作業部の操作を行うことができる。これにより、操作者は、操作席に加えられる振動に加えてモニタに表示された線画に基づき、モニタの画像遅れを補完しながら作業部の操作を行うことができるので、さらに能率良くこの遠隔操作システムを用いた作業を行うことができる。 According to the present invention, the line drawing of the working unit is created by the transmission line drawing creating means at a position corresponding to the working unit of the shot video of the camera, and the line drawing is wirelessly transmitted to the monitor and superimposed on the shot video of the camera. Thus, the working unit can be displayed at a position closer to the actual position using a line drawing with a small time lag due to transmission. Accordingly, even if an image delay occurs in the display on the monitor, the operator can operate the working unit while complementing the image delay on the monitor based on the line drawing displayed on the monitor. As a result, the operator can operate the work unit while complementing the image delay of the monitor based on the line drawing displayed on the monitor in addition to the vibration applied to the operation seat. You can work with the system.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の遠隔操作システムは、例えば、地震や自然災害の災害復旧現場、原子力発電所の事故発生現場など、2次災害発生のおそれがあるために作業者を派遣することが困難な作業現場での作業に適用される。 The remote control system according to the present invention can be used, for example, at work sites where it is difficult to dispatch workers due to the possibility of secondary disasters such as disaster recovery sites for earthquakes and natural disasters, and accident sites at nuclear power plants. Applied to the work.
図1に示すように、本発明の一実施の形態である遠隔操作システム11は、作業機械12とコントロールルーム13とを有している。作業機械12は作業現場14に配置され、コントロールルーム13は作業現場14から離れた遠隔地に設けられる。本実施の形態では、コントロールルーム13は作業現場14から約950km離れた場所に設けられている。
As shown in FIG. 1, a
コントロールルーム13には操作席15が設けられており、図2、図3に示すように、操作席15にはコントローラ16とモニタ17とが設けられている。コントローラ16は操作者に操作される複数の操作レバー16aを備えており、操作者はこれらの操作レバー16aを操作することにより、作業機械12を無線で遠隔操作することができる。
An
図1に示す場合では、作業現場14に配置される作業機械12としてバックホー型の油圧ショベル(建設機械)が用いられている。この作業機械12の作業部12aは可動アーム12bの先端に設けられたショベル(バケット)となっており、この作業部12aにより土壌の掘削等の作業を行うことができる。
In the case shown in FIG. 1, a backhoe type hydraulic excavator (construction machine) is used as the
本実施の形態においては、作業現場14に1つの作業機械12のみを配置するようにしているが、これに限らず、複数の作業機械12を同一の作業現場14に配置し、これらの作業機械12を対応するコントローラ16により遠隔操作して複数の作業機械12を並行に作業させるようにしてもよい。また、作業機械12としてはバックホー型の油圧ショベルに限らず、例えばブルドーザやホイールローダ等の他の建設機械を用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, only one
図2に示すように、作業機械12には遠隔操作用の駆動制御装置(受信コントロールユニット)21が設けられ、コントローラ16からの操作信号が駆動制御装置21に入力されると作業機械12が駆動制御装置21により駆動制御されてコントローラ16からの操作信号に応じた動作を行うようになっている。
As shown in FIG. 2, the
作業機械12としては、作業機械12に遠隔操作用の駆動制御装置21が一体に組み込まれた遠隔操作専用の作業機械12を用いてもよく、または、作業者が操作のために搭乗する運転台を備えた作業機械12にこの作業機械12とは別ユニットとして設けられた駆動制御装置21を搭載することにより遠隔操作可能に構成された作業機械12を用いるようにしてもよい。
As the
コントローラ16と駆動制御装置21は特定小電力無線通信を用いたラジオコントロール装置として構成されているが、本実施の形態では、コントローラ16と駆動制御装置21とを特定小電力無線通信を用いて直接無線通信させるのではなく、HSPA回線網22を介して無線通信させるようにしている。
The
図2に示すように、コントローラ16と駆動制御装置21とをHSPA回線網22を介して無線通信させるために、操作席15には電話系無線通信端末としてのモバイルルータ23が設けられ、作業機械12には電話系無線通信端末としてのモバイルルータ24が設けられている。
As shown in FIG. 2, in order to perform wireless communication between the
コントローラ16とモバイルルータ23との間にはメディアコンバータ25が設けられ、コントローラ16のインターフェイスから出力された操作信号はメディアコンバータ25によりモバイルルータ23に適合した伝送データに変換されてモバイルルータ23のインターフェイスに入力される。本実施の形態では、コントローラ16のRS422インターフェイスから操作信号が出力され、その操作信号はメディアコンバータ25によりRS232cに変換されてモバイルルータのRS232cインターフェイスに入力される。
A
駆動制御装置21とモバイルルータ24との間にもメディアコンバータ26が設けられ、モバイルルータ24のインターフェイスから出力された操作信号はメディアコンバータ26により駆動制御装置21に適合した伝送データに戻されて駆動制御装置21のインターフェイスに入力される。本実施の形態では、操作信号はモバイルルータ24のRS232cインターフェイスから出力され、メディアコンバータ26によりRS422に変換されて駆動制御装置21のRS422インターフェイスに入力される。
A
各モバイルルータ23,24は、それぞれ無線によりHSPA回線網22に接続可能となっている。これにより、操作席15の側のモバイルルータ23と作業機械12の側のモバイルルータ24はHSPA回線網22を介して互いにデータ通信を行うことができる。コントローラ16が操作されると、その操作信号はコントローラ16の側つまり操作席15の側のモバイルルータ23から出力され、HSPA回線網22を介して作業機械12の側のモバイルルータ24に伝送されて駆動制御装置21に入力される。
Each of the
このように、この遠隔操作システム11では、コントローラ16と駆動制御装置21とをHSPA回線網22を介して無線通信させることにより、作業機械12をコントローラ16により無線で遠隔操作するようにしている。したがって、コントローラ16と作業機械12は、これらがHSPA回線網22に接続可能な場所にあれば、互いにどんなに離れていても、その距離に拘わらず互いに無線通信を行うことができる。
As described above, in the
ここで、HSPA(High
Speed Packet Access)回線網22とは、3GPP(Third Generation
Partnership Project)により規定されたHSPA規格に準拠した高速無線パケット通信を行う第3.5世代移動通信システムの電話回線網である。高速無線パケット通信はHSDPA(高速ダウンリンクパケットアクセス)とHSUPA(高速アップリンクパケットアクセス)を含む。このようなHSPA回線網22としては、例えば株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモが提供する「FOMA(登録商標)ハイスピードサービス」、ソフトバンクモバイル株式会社が提供する「3G ハイスピード(登録商標)」、イー・モバイル株式会社の提供する「EMモバイル(登録商標)ブロードバンドサービス」などがある。
Where HSPA (High
Speed Packet Access (22) is 3GPP (Third Generation)
This is a telephone network of a 3.5th generation mobile communication system that performs high-speed wireless packet communication conforming to the HSPA standard defined by the Partnership Project. High speed wireless packet communication includes HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Examples of such an
図2に示すように、作業機械12には作業部(ショベル)12aを撮影するカメラ31が設けられている。このカメラ31は動画を撮影するビデオカメラとなっており、このカメラ31の撮影した映像信号は操作席15のモニタ17に無線で伝送される。つまり、操作席15のモニタ17にはカメラ31が撮影した作業機械12の作業部12aが表示される。これにより、操作者はモニタ17に表示された作業部12aの状態を確認しながらコントローラ16を操作して作業機械12を遠隔操作することができる。
As shown in FIG. 2, the
なお、このカメラ31は、作業部12aの作業状態を撮影することができるように、例えば作業機械12の運転台等に固定され、または無線でその撮影方向を変更できるように設けられる。
The
カメラ31の映像をモニタ17に無線で伝送するために、カメラ31はイーサネット(登録商標)によりモバイルルータ24に接続されている。カメラ31とモバイルルータ24との間にはエンコーダ32が接続され、カメラ31の映像信号(ビデオカメラ信号:NTSC)はエンコーダ32によりH.264(MPEG−4 AVC)の圧縮符号化が行われてモバイルルータ24に入力される。
In order to wirelessly transmit the video of the
一方、モニタ17はイーサネット(登録商標)を介してモバイルルータ23に接続されている。モバイルルータ23とモニタ17との間にはデコーダ33が接続され、エンコーダ32より圧縮符号化されたカメラ31からの伝送データはデコーダ33により元の映像信号に復元されてモニタ17に入力される。
On the other hand, the
モニタ17に接続されたモバイルルータ23はHSPA回線網22に接続可能となっているので、カメラ31の側のモバイルルータ24とモニタ17の側のモバイルルータ23はHSPA回線網22を介して互いにデータ通信を行うことができる。したがって、カメラ31からの映像信号は、モバイルルータ24、HSPA回線網22およびモバイルルータ23を介して伝送されてモニタ17に入力される。このように、作業機械12の作業部12aを撮影したカメラ31の映像信号も、コントローラ16の操作信号と同様に、HSPA回線網22を介した無線通信により伝送されてモニタ17に入力される。
Since the
図1に示すように、作業現場14には、作業機械12に設けられたカメラ31とは別に2台のカメラ41,42が配置されている。これらのカメラ41,42はそれぞれ支持台43,44により支持されて作業現場14に配置されており、作業現場14に配置された作業機械12の作業の様子を外方から撮影するようになっている。
As shown in FIG. 1, two
支持台43,44に支持された各カメラ41,42には、作業機械12に設けられたカメラ31と同様に、それぞれモバイルルータ45,46がイーサネットにより接続されている。また、各カメラ42,43とモバイルルータ45,46の間にはそれぞれエンコーダ47,48が接続され、カメラ41,42の映像信号(ビデオカメラ信号:NTSC)はエンコーダ47,48によりH.264(MPEG−4 AVC)の圧縮符号化が行われてからモバイルルータ45,46に入力されるようになっている。
As with the
図2、図3に示すように、これらのカメラ41,42に対応したサブモニタ51,52がモニタ17の両脇に位置して操作席15に配置されている。これらのサブモニタ51,52にはそれぞれイーサネットを介してモバイルルータ53,54が接続され、モバイルルータ53,54とサブモニタ51,52との間にはそれぞれデコーダ55,56が接続されている。これにより、カメラ41,42が撮影した映像信号は、モバイルルータ45,46、HSPA回線網22およびモバイルルータ53,54を介して対応するサブモニタ51,52に入力され、各サブモニタ51,52にそれぞれカメラ41,42により撮影された作業機械12の外方から見た作業の様子が表示される。
As shown in FIGS. 2 and 3, sub-monitors 51 and 52 corresponding to these
操作席15のモニタ17には作業部12aの映像が表示され、サブモニタ51,52には作業機械12を外方から見た映像が表示されるので、操作席15の座席57に座った操作者は、これらのモニタ17,51,52の映像を見ながらコントローラ16を操作して作業機械12を遠隔操作することができる。そして、コントローラ16が操作されると、その操作信号がHSPA回線網22を介して作業機械12に伝送され、作業機械12が遠隔操作されて無人で作業が行なわれる。
An image of the
図2に示すように、本発明の遠隔操作システム11には、モニタ17の画像遅れを補完して作業能率を高めるために、振動検出センサ61と振動発生装置(振動発生手段)62からなる振動伝達システムが設けられている。
As shown in FIG. 2, in the
振動検出センサ61は作業機械12に設けられ、作業部12aが所定の作業を行うことにより生じる振動を検出する。例えば、本実施の形態においては、振動検出センサ61は、作業部12aであるショベルが土壌に向けて上方から下方に移動し、土壌の表面に衝突したときに生じる振動を作業による振動として検出するように設定されている。振動検出センサ61としては加速度センサが用いられており、作業部12aないし作業機械12の運転台等に固定されて設けられる。
The
なお、本実施の形態においては、振動検出センサ61を、作業部12aが土壌に衝突したときに生じる振動を作業による振動として検出するように設定しているが、これに限らず、作業機械12の種類や作業部12aの種類などに応じて、作業部12aが所望の作業をしたときに振動検出センサ61が作業部12aの作業による振動を検出するように設定することができる。
In the present embodiment, the
振動検出センサ61は作業機械12に設けられたモバイルルータ24に接続され、振動検出センサ61の検出信号はモバイルルータ24からHSPA回線網22を介して操作席15の側のモバイルルータ23に無線で伝送される。
The
一方、振動発生装置62は操作席の15コントローラ16に設けられる。振動発生装置62はモバイルルータ23に接続されており、作業機械12の側のモバイルルータ24から伝送された振動検出センサ61からの検出信号はモバイルルータ23で受信され、そこから振動発生装置62に入力される。振動検出センサ61からの検出信号が入力されると、振動発生装置62は作動を開始し、コントローラ16の操作レバー16aに振動を加える。つまり、作業機械12の作業部12aが土壌等に衝突して振動を生じると、その振動の発生に合わせてコントローラ16の操作レバー16aに振動発生装置62により振動が加えられるようになっている。
On the other hand, the
振動発生装置62は、コントローラ16に設ける構成に限らず、操作者に振動を伝達できるように操作席15に設けられていればよい。例えば、図3に示すように、振動発生装置62をコントローラ16に加えて操作席15の座席57にも設けるようにしてもよい。この場合、作業機械12の作業部12aが土壌等に衝突して振動を生じると、その振動の発生に合わせてコントローラ16の操作レバー16aに加えて座席57にも振動が加えられる。なお、振動発生装置62をコントローラ16または座席57のいずれか一方にのみ設けるようにしてもよい。
The
カメラ31からモニタ17に無線で伝送される映像信号は、コントローラ16から作業機械12に無線で伝送される操作信号に比べて信号のデータ量が大きいので、カメラ31からの映像信号が無線伝送されてモニタ17に表示されるまでのタイムラグはコントローラ16の操作により作業部12aが作動を開始するまでのタイムラグに比べて大きくなる。そのため、モニタ17の表示には、コントローラ16の操作による実際の作業部12aの動作に対してモニタ17に表示される作業部12aの動作が遅れる「画像遅れ」が生じることになる。一方、振動検出センサ61の検出信号はカメラ31の映像信号に比べてデータ量が小さいので、コントローラ16の操作信号と同様、無線通信により振動発生装置62にまで小さなタイムラグで瞬時に伝送される。つまり、本発明の遠隔操作システム11では、モニタ17の表示に画像遅れが生じても、作業機械12の作業部12aが土壌等に衝突して生じた振動は瞬時にコントローラ16や座席57に伝達されることになる。
Since the video signal transmitted wirelessly from the
これにより、操作席15で作業機械12を操作する操作者は、画像遅れによりモニタ17に表示される作業部12aが未だ土壌に衝突していなくても、コントローラ16や座席57に加えられる振動により、実際には作業部12aが土壌等に衝突して振動しているであろうこと、つまり実際の作業部12aが土壌に衝突する位置にまで移動していることを推測ないし認識することができる。したがって、操作者は、コントローラ16や座席57に加えられる振動に基づき、作業部12aが土壌等に衝突したことを推測ないし認識することで、モニタ17に表示される作業部12aの画像遅れを補完しながらコントローラ16により作業機械12の操作を行うことができる。
As a result, the operator who operates the
このように、本発明の遠隔操作システム11では、作業機械12の作業部12aが作業により振動を生じたときに操作席15に振動を加えるようにしたので、モニタ17の表示に画像遅れが生じても、操作席15に加えられる振動により操作者に作業部12aの実際の位置を推測ないし認識させることができる。これにより、操作者が操作席15に加えられる振動に基づきモニタ17の画像遅れを補完しながら作業部12aの操作を行うことを可能として、この遠隔操作システム11を用いた作業の能率を高めることができる。
As described above, in the
図2に示すように、本発明の遠隔操作システム11には、振動伝達システムに加えて線画作成用データ作成手段としての線画作成用データ作成装置70と線画作成手段としての線画作成装置71を備えた線画表示システムが設けられている。この線画表示システムは、図4に示すように、カメラ31が撮影した作業部12aの撮影映像に重ねて、線画作成装置71で作成した作業部12aの線画72をモニタ17に表示することにより、モニタ17の表示の画像遅れをさらに容易に補完できるようにしている。
As shown in FIG. 2, the
線画作成用データ作成装置70はCPU(中央演算処理装置)やメモリ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されており、作業機械12に設けられてイーサネットによりカメラ31に接続されている。カメラ31からの撮影映像の映像データが入力されると、線画作成用データ作成装置70は、その撮影画像を画像認識(パターン認識)を実行するソフトウェアにより処理して撮影画像から作業部12aの輪郭を検出し、検出した輪郭に沿った形状の線画72を作成するために必要な線画作成用データを作成する。つまり、線画作成用データ作成装置70は、カメラ31から入力された撮影映像の作業部12aに対応した位置に作業部12aの輪郭に対応した形状の線画72を作成するために必要な線画作成用データを作成する。そして、線画作成用データ作成装置70は作成した線画作成用データをモニタ17に向けて出力する。
The line drawing creation
線画作成用データ作成装置70はモバイルルータ24に接続されており、線画作成用データ作成装置70が作成した線画作成用データはモバイルルータ24からHSPA回線網22を介して操作席15の側のモバイルルータ23に伝送される。
The line drawing creation
線画作成装置71は操作席15に設けられており、イーサネットによりモバイルルータ23に接続されている。モバイルルータ23に伝送された線画作成用データはモバイルルータ23を介して線画作成装置71に入力される。線画作成装置71はCPU(中央演算処理装置)やメモリ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されており、イーサネットによりモニタ17に接続されている。
The line
線画作成用データ作成装置70からの線画作成用データが入力されると、線画作成装置71は、線画作成用データに基づいてカメラ31から入力された撮影映像の作業部12aに対応した位置に作業部12aの輪郭に対応した形状の線画72を作成する。そして、線画作成装置71が作成した作業部12aの線画72はモニタ17に入力され、モニタ17にはカメラ31からの映像信号による撮影映像に重ねて線画作成装置71により作成された作業部12aの線画72が表示される。
When the line drawing creation data is input from the line drawing creation
ここで、線画作成用データ作成装置70により作成された作業部12aの線画作成用データは、線画62をモニタ17の画面上に表示するために必要な座標情報により構成され、カメラ31から伝送される映像信号に比べてデータ量が大幅に小さいので、カメラ31からの映像信号に比べて線画作成用データの無線通信によるモニタ17への伝送のタイムラグは小さい。そのため、モニタ17に表示される線画72は、カメラ31からの映像信号による作業部12aの映像に比べて画像遅れが小さくなっている。
Here, the line drawing creation data of the working
図4(a)は作業部の動作前のモニタの表示を示す図であり、(b)は作業部を動作させたときのモニタの表示を示す図である。 FIG. 4A is a diagram showing the display on the monitor before the operation of the working unit, and FIG. 4B is a diagram showing the display on the monitor when the working unit is operated.
作業部12aが停止しているときにはモニタ17に画像遅れは生じないので、図4(a)に示すように、モニタ17にはカメラ31に撮影された作業部12aと作業部12aの線画72とが重ねて表示される。この状態から作業機械12をコントローラ16により無線で遠隔操作して作業部12aを動作させると、作業部12aの移動に伴いモニタ17に表示されるカメラ31の撮影映像には無線通信による画像遅れが生じ、カメラ31の撮影映像による作業部12aは実際の作業部12aの位置からずれて表示される。
Since the image delay does not occur on the
これに対して、線画作成用データ作成装置70と線画作成装置71により作成された作業部12aの線画72は無線通信による画像遅れをほとんど生じないので、図4(b)に示すように、線画72はカメラ31の撮影映像による作業部12aに比べて先行する位置に表示される。つまり、モニタ17には、カメラ31の撮影映像の作業部12aよりも実際の作業部12aにより近い位置に線画72が表示される。したがって、操作者は、モニタ17に表示される線画72により、実際の作業部12aの位置を推測ないし認識しながら作業部12aの操作を行うことができる。
On the other hand, since the line drawing 72 of the working
このように、本発明の遠隔操作システム11では、操作者は、操作席15に加えられる振動に加えてモニタ17に表示される作業部12aの線画72に基づき作業部12aの実際の位置を推測ないし認識することができる。したがって、例えば、画像遅れによりモニタ17に表示される作業部12aが未だ土壌に衝突していなくても、振動発生装置62が発生する振動に加えて、線画作成用データ作成装置70と線画作成装置71により作成された作業部12aの線画72が土壌に衝突することを目視することで、実際の作業部12aが土壌等に衝突したこと、つまり実際の作業部12aの位置を推測ないし認識することができる。これにより、操作者は画像遅れをさらに確実に補完しながら作業機械12の操作を行うことができる。
Thus, in the
図5は図2に示す遠隔操作システムの変形例を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a modification of the remote control system shown in FIG.
図2に示す遠隔操作システム11では、各モニタ17,51,52を、モバイルルータ23,53,54を用いた無線通信によりHSPA回線網22に接続するようにしている。
In the
これに対して、図5に示す変形例では、各モニタ17,51,52を電話系有線通信端末であるブロードバンドルータ81により有線でHSPA回線網22に接続するようにしている。この場合、各モニタ17,51,52はイーサネットを介してもブロードバンドルータ81に接続され、各モニタ17,51,52とブロードバンドルータ81との間にそれぞれデコーダ33,55,56が接続される。
On the other hand, in the modification shown in FIG. 5, each monitor 17, 51, 52 is connected to the
操作席15が建物として構成されたコントロールルーム13に配置され、コントローラ16をコントロールルーム13の外部などに持ち運ぶ必要がない場合には、図5に示す変形例のように、各モニタ17,51,52を電話系有線通信端末であるブロードバンドルータ81を用いてHSPA回線網22に接続することにより、カメラ31から各モニタ17,51,52へ伝送される映像信号の通信速度や通信安定性を高めることができる。
When the
一方、図2に示すように、コントローラ16と各モニタ17,51,52の通信端末として電話系無線通信端末であるモバイルルータ23,53,54を用いることにより、操作席15を車両として構成されたコントロールルーム13に配置したりコントローラ16と各モニタ17,51,52を持ち運び可能な構成としたりすることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, by using
図6は図2に示す遠隔操作システムの変形例であって、作業機械の側で作成した線画を無線でモニタに伝送するようにした場合を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a modification of the remote control system shown in FIG. 2, in which a line drawing created on the work machine side is wirelessly transmitted to a monitor.
図2に示す遠隔操作システム11では、線画作成用データ作成装置70を作業機械12に設け、線画作成用データ作成装置70が作成した線画作成用データを無線により作業機械12から操作席15に伝送し、操作席15に設けた線画作成装置71により作業部12aの線画72を作成してモニタ17に表示させるようにしている。
In the
これに対して、図6に示す変形例では、作業機械12に送信用線画作成手段としての送信用線画作成装置91を設け、送信用線画作成装置91により線画72を作成するようにしている。送信用線画作成装置91は線画作成用データ作成装置70と線画作成装置71の機能を併せ持ったものであり、カメラ31の撮影映像から画像認識等の技術を用いて作業部12aの線画72を作成することができる。
On the other hand, in the modification shown in FIG. 6, the
送信用線画作成装置91が作成した線画72の線画データは、モバイルルータ24からHSPA回線網22を介して操作席15の側のモバイルルータ23に伝送され、モニタ17に入力される。この場合も、線画72の線画データは、線画67をモニタ17の画面上に表示するための座標情報により構成され、カメラ31から送信される映像信号に比べてデータ量が大幅に小さいので、カメラ31からの映像信号に比べて無線通信によるモニタ17への伝送のタイムラグが小さく、瞬時にモニタ17に伝送される。
The line drawing data of the line drawing 72 created by the transmission line
なお、図5、図6においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号を付してある。 In FIGS. 5 and 6, members corresponding to those described above are denoted by the same reference numerals.
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、前記実施の形態においては、作業機械12と操作席15とをHSPA回線網22を介して無線通信させるようにしているが、これに限らず、例えば、他の電話回線網を介した無線通信や特定小電力無線などの通常の無線通信など、他の無線通信手段を用いて作業機械12と操作席15とを無線通信させる構成としてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、前記実施の形態においては、電話系無線通信端末としてモバイルルータ23,24,45,46,53,54を用いているが、これに限らず、電話系無線通信端末として携帯電話など他の通信端末を用いるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
さらに、前記実施の形態においては、振動検出センサ61は加速度センサを用いたものとされているが、これに限らず、作業部12aが作業により生じた振動を検出できる振動検出センサ61であれば、例えば静電容量式や渦電流式の変位センサを用いたもの、圧電素子を用いたもの、速度センサを用いたもの、ねじり振動計を用いたものなど、他の方式の振動検出センサを用いるようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
さらに、前記実施の形態においては、遠隔操作システム11に振動伝達システムに加えて線画表示システムを設けるようにしているが、これに限らず、振動伝達システムのみを設けるようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, a line drawing display system is provided in the
さらに、前記実施の形態においては、災害復旧現場等の作業現場14における作業に本発明を適用しているが、これに限らず、通常の建設現場、土木作業現場などの他の作業現場に本発明の遠隔操作システム11を用いるようにしてもよい。この場合、作業機械12としては建設機械に限らず、その作業用途に応じて、消防用車両、原子力発電所の災害復旧用車両、戦車等の軍用車両などを用いることができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to work at the
11 遠隔操作システム
12 作業機械
12a 作業部
12b 可動アーム
13 コントロールルーム
14 作業現場
15 操作席
16 コントローラ
16a 操作レバー
17 モニタ
21 駆動制御装置
22 HSPA回線網
23,24 モバイルルータ(電話系無線通信端末)
25,26 メディアコンバータ
31 カメラ
32 エンコーダ
33 デコーダ
41,42 カメラ
43,44 支持台
45,46 モバイルルータ(電話系無線通信端末)
47,48 エンコーダ
51,52 サブモニタ
53,54 モバイルルータ(電話系無線通信端末)
55,56 デコーダ
57 座席
61 振動検出センサ
62 振動発生装置(振動発生手段)
70 線画作成用データ作成装置(線画作成用データ作成手段)
71 線画作成装置(線画作成手段)
72 線画
81 ブロードバンドルータ(電話系有線通信端末)
91 送信用線画作成装置(送信用線画作成手段)
DESCRIPTION OF
25, 26
47, 48
55, 56
70 Line drawing creation data creation device (line drawing creation data creation means)
71 Line drawing creation device (line drawing creation means)
72
91 Transmission line drawing creation device (transmission line drawing creation means)
Claims (9)
前記作業機械に設けられ、前記作業部を撮影するカメラと、
前記操作席に設けられ、前記カメラの映像信号が無線で伝送されるモニタと、
前記作業機械に設けられ、前記作業部が作業により生じた振動を検出する振動検出センサと、
前記操作席に設けられ、前記振動検出センサの検出信号が無線で伝送される振動発生手段とを有し、
前記振動検出センサが前記作業部の作業による振動を検出したときに、前記振動発生手段により前記操作席に振動が加えられることを特徴とする遠隔操作システム。 A remote operation system for remotely operating a work machine equipped with a work unit wirelessly by a controller provided in an operation seat,
A camera provided on the work machine and photographing the working unit;
A monitor provided in the operation seat and wirelessly transmitting video signals of the camera;
A vibration detection sensor provided in the work machine, wherein the working unit detects vibration caused by work;
Vibration generating means provided in the operation seat and wirelessly transmitting a detection signal of the vibration detection sensor;
The remote operation system according to claim 1, wherein when the vibration detection sensor detects vibration due to work of the working unit, vibration is applied to the operation seat by the vibration generating means.
前記振動発生手段が前記コントローラに振動を加えることを特徴とする遠隔操作システム。 The remote control system according to claim 1, wherein
The remote operation system, wherein the vibration generating means applies vibration to the controller.
前記振動発生手段が前記操作席の座席部分に振動を加えることを特徴とする遠隔操作システム。 The remote control system according to claim 1, wherein
The remote operation system, wherein the vibration generating means applies vibration to a seat portion of the operation seat.
前記作業機械に設けられ、前記作業部の線画を作成するために必要な線画作成用データを作成する線画作成用データ作成手段と、
前記操作席に設けられ、無線で伝送された前記線画作成用データに基づいて前記カメラの撮影映像の前記作業部に対応した位置に前記作業部の線画を作成する線画作成手段とを有し、
前記線画作成手段が作成した線画を前記カメラの撮影映像に重ねて前記モニタに表示させることを特徴とする遠隔操作システム。 The remote control system according to any one of claims 1 to 3,
Line drawing creation data creation means for creating line drawing creation data necessary for creating a line drawing of the working unit provided in the work machine;
Line drawing creation means for creating a line drawing of the working unit at a position corresponding to the working unit of the video captured by the camera based on the line drawing creation data wirelessly transmitted to the operation seat;
A remote control system, wherein the line drawing created by the line drawing creation means is displayed on the monitor so as to be superimposed on a video image taken by the camera.
前記作業機械に設けられ、前記カメラの撮影映像の前記作業部に対応した位置に前記作業部の線画を作成する送信用線画作成手段を有し、
前記送信用線画作成手段が作成した線画を無線で前記モニタに伝送して前記カメラの撮影映像に重ねて前記モニタに表示させることを特徴とする遠隔操作システム。 The remote control system according to any one of claims 1 to 3,
Provided in the work machine, and having a transmission line drawing creating means for creating a line drawing of the working unit at a position corresponding to the working unit of the video captured by the camera;
A remote operation system, wherein a line drawing created by the transmission line drawing creation means is wirelessly transmitted to the monitor and displayed on the monitor so as to be superimposed on a video image taken by the camera.
HSPA回線網に無線で接続される電話系無線通信端末により前記作業機械と前記操作席との間の無線通信を行うことを特徴とする遠隔操作システム。 In the remote control system according to any one of claims 1 to 5,
A remote operation system for performing wireless communication between the work machine and the operation seat by a telephone wireless communication terminal wirelessly connected to an HSPA network.
前記電話系無線通信端末はモバイルルータであることを特徴とする遠隔操作システム。 The remote control system according to claim 6, wherein
The remote control system according to claim 1, wherein the telephone wireless communication terminal is a mobile router.
HSPA回線網に無線で接続される電話系無線通信端末と前記HSPA回線網に有線で接続される電話系有線通信端末とにより前記作業機械と前記操作席との間の無線通信を行うことを特徴とする遠隔操作システム。 In the remote control system according to any one of claims 1 to 5,
Wireless communication between the work machine and the operator seat is performed by a telephone wireless communication terminal connected wirelessly to the HSPA line network and a telephone wired communication terminal connected by wire to the HSPA line network. Remote control system.
前記電話系無線通信端末はモバイルルータであり、前記電話系有線電話端末はブロードバンドルータであることを特徴とする遠隔操作システム。 The remote control system according to claim 8, wherein
The telephone system wireless communication terminal is a mobile router, and the telephone system wired telephone terminal is a broadband router.
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