JP2017075820A - 移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動装置に設けた測位アンテナが測位用電波の反射波を受信することを抑えることにより、測位アンテナで受信した測位用電波に基づく移動装置の位置または速度の精度が悪化することを防止する手段を提供する。【解決手段】航法衛星から測位用電波を受信する測位アンテナ１９を備える移動装置１０は、少なくとも一部が測位アンテナ１９より上方に位置する上部構造体３と、上部構造体３の外面を覆うように設けられた電波吸収体２３とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、航法衛星システム（ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｓｙｓｔｅｍ）で用いられる衛星（以下、航法衛星という）から測位用電波を受信する測位アンテナを備える移動装置に関する。なお、航法衛星システムの例として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）がある。

移動装置は、例えば、パワーショベル、ドラグショベルまたは他の建設機械であり、作業を行うためのアーム状構造体（ブームとアームとバケットを含む構造体）を備える。移動装置のアーム状構造体の動作や、移動装置の移動方向や移動速度が、遠隔操縦される。すなわち、アーム状構造体の動作や移動装置の走行が、移動装置から離れた遠隔操縦エリアから遠隔操縦される。そのために、図１に示すように、移動装置３０は、カメラ３１と第１通信装置３３と制御装置３５とを有し、遠隔操縦エリアＲには、ディスプレイ３７と操縦装置３９と第２通信装置４１とが設けられる。

移動装置３０において、カメラ３１は、移動装置３０から付近の領域を撮像する。例えば、移動装置３０に設けられたアーム状構造体４３が所定の作業を行う場合に、カメラ３１は、その作業対象となる物体を含む領域を撮像する。これにより、カメラ３１は、この領域の画像を取得する。カメラ３１により取得された画像データは、第１通信装置３３により遠隔操縦エリアＲの第２通信装置４１へ無線で送信される。

遠隔操縦エリアＲにおいて、第２通信装置４１が受信した画像データによる画像は、ディスプレイ３７に表示される。表示された画像を見ながら、人は、操縦装置３９を操作することにより、アーム状構造体４３の動作を示す動作指令や、移動装置３０の移動方向や移動速度などを示す移動指令を生成する。この動作指令または移動指令は、第２通信装置４１から移動装置３０の第１通信装置３３へ無線で送信される。

移動装置３０において、制御装置３５は、第２通信装置４１により受信した動作指令または移動指令に従ってアーム状構造体４３の動作や移動装置３０の移動方向や移動速度を制御する。

このような移動装置３０は、図１に示すように、測位アンテナ４５と演算装置４７を備えていることがある。測位アンテナ４５は、航法衛星から測位用電波を受信する。演算装置４７は、測位アンテナ４５が受信した測位用電波に基づいて移動装置３０の現在位置を求める。求められた現在位置は、第１通信装置３３により遠隔操縦エリアＲの第２通信装置４１へ無線で送信される。このように第２通信装置４１へ送信された、移動装置３０の現在位置は、遠隔操縦エリアＲ側において管理される。

上述のような移動装置は、例えば下記の特許文献１に記載されている。

特開平１１−１３２０７１号公報

移動装置には、測位用電波を反射してしまう電波反射部分（主に、金属で形成された部分）を有する。この電波反射部分として、上述のアーム状構造体４３がある。アーム状構造体４３は、測位アンテナ４５よりも上方に位置するために、測位用電波が、上方側のアーム状構造体４３で反射し、この反射電波が、下方側の測位アンテナ４５に受信される。

このように測位アンテナに入射する測位用電波には、航法衛星から直接入射せずに、移動装置の電波反射部分で反射して入射するものがある。このように反射した測位用電波が測位アンテナに入射すると、演算装置４７により演算する現在位置（または現在移動速度）の精度が低下する。例えば、測位アンテナ４５が、移動装置３０の電波反射部分で反射せずに直接伝播してきた測位用電波と、移動装置３０の電波反射部分で反射した測位用電波との両方を受信することにより、演算装置４７により求められる移動装置３０の現在位置（または現在移動速度）の精度が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、移動装置に設けた測位アンテナが測位用電波の反射波を受信することを抑えることにより、測位アンテナで受信した測位用電波に基づく移動装置の位置または速度の精度が悪化することを防止する手段を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明によると、航法衛星から測位用電波を受信する測位アンテナを備える移動装置であって、
少なくとも一部が前記測位アンテナより上方に位置する上部構造体と、
該上部構造体の外面を覆うように設けられた電波吸収体と、を有する、ことを特徴とする移動装置が提供される。

上述の移動装置は、例えば以下のように構成される。

前記電波吸収体は、電波吸収材料を含んでいる塗料である。

前記上部構造体は、移動装置の本体に設けられたアーム状構造体であり、
アーム状構造体は、前記本体から上部へ延びている部分を有し、または、前記本体の上部において動作範囲を有し、
測位アンテナは、前記本体に設けられ、
測位アンテナは、アーム状構造体の少なくとも一部よりも下方に位置し、または、アーム状構造体の動作範囲の少なくとも一部よりも下方に位置する。

前記電波吸収体の外面は、多数の突出部により形成されている。例えば、多数の突出部は波形状を形成してもよいし、各突出部は、山形状を形成してもよいし、各突出部は、角錐または円錐であってもよい。

上述した本発明によると、測位アンテナを備える移動装置は、少なくとも一部が測位アンテナより上方に位置する上部構造体の外面を覆う電波吸収体を有する。これにより、航法衛星からの測位用電波が、上部構造体で反射して測位アンテナに受信されることが抑えられる。
このように、測位アンテナが測位用電波の反射波を受信することが抑えられるので、測位アンテナで受信した測位用電波に基づく移動装置の位置または速度の精度が悪化することを防止できる。

測位アンテナを備える移動装置を示す。 本発明の実施形態による移動装置を示す。 図２の移動装置に設けられる電波吸収体の外面形状を示す。

本発明の好ましい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。

［移動装置の実施形態］
図２は、本発明の実施形態による移動装置１０を示す。移動装置１０は、本実施形態では、作業を行うためのアーム状構造体３Ａを備える。

アーム状構造体３Ａは、その作業対象となる物体に対して作業を行う。アーム状構造体３Ａは、例えば、人に代わって作業を行うものである。アーム状構造体３Ａは、移動装置１０の本体１０ａから上部へ延びている部分を有し、または、本体１０ａの上部において動作範囲（すなわち、アーム状構造体３Ａが動作する範囲）を有する。移動装置１０の本体１０ａは、地上を移動するための移動機構を有する。本実施形態では、この移動機構は、地面に接して回転駆動されることにより、地上を走行する走行用回転部材５（例えば、車輪やクローラベルトなど）である。図２では、走行用回転部材５は、クローラベルトである。

移動装置１０は、本実施形態では、移動式作業機械である。例えば、移動式作業機械は、パワーショベル、ドラグショベルまたは他の建設機械である。移動装置１０が、パワーショベルまたはドラグショベルである場合には、アーム状構造体３Ａは、互いに順次連結されたブームとアームとバケットとを有する。図２では、アーム状構造体３Ａは、ドラグショベルであり、ブーム３ａとアーム３ｂとバケット３ｃとを有する。

代わりに、移動装置１０は、解体用機械であってもよい。この場合、アーム状構造体３Ａは、互いに順次連結されたブームとアームと解体具（ブレーカ、解体用つかみ機、コンクリート圧搾機、鉄骨切断機など）とを有する。

また、移動装置１０は、上述のものに限定されず、他のものであってもよい。

移動装置１０は、遠隔操縦エリアＲから送信される動作指令によって遠隔操縦される。そのために、移動装置１０は、カメラ７と第１通信装置９と制御装置１１とを有し、遠隔操縦エリアＲには、第２通信装置１３とディスプレイ１５と操縦装置１７とが設けられる。

移動装置１０において、カメラ７は、移動装置１０付近の領域を撮像する。例えば、移動装置１０に設けられたアーム状構造体３Ａが所定の作業を行う場合に、カメラ７は、その作業対象となる物体を含む領域を撮像する。これにより、カメラ７は、この領域の画像データを取得する。カメラ７により取得された画像データは、第１通信装置９により遠隔操縦エリアＲの第２通信装置１３へ無線で送信される。

遠隔操縦エリアＲにおいて、第２通信装置１３が受信した画像データによる画像は、ディスプレイ１５に表示される。表示された画像を見ながら、人は、操縦装置１７を操作することにより、移動装置１０の走行用回転部材５による移動方向または移動速度に関する移動指令、または、アーム状構造体３Ａの動作に関する動作指令を生成する。この移動指令または動作指令は、第２通信装置１３から移動装置１０の第１通信装置９へ無線で送信される。

移動装置１０において、制御装置１１は、第１通信装置９により受信した移動指令に従って、走行用回転部材５の回転速度を制御することにより、移動装置１０の移動方向または移動速度を制御する。なお、制御装置１１は、移動装置１０の移動方向を制御する場合には、例えば、移動装置１０の左右両側（図２の紙面手前側と紙面奥側）の走行用回転部材５の回転速度を互いに異ならせることにより、移動装置１０の移動方向を変える。

移動装置１０において、制御装置１１は、第１通信装置９により受信した動作指令に従って、アーム状構造体３Ａの動作を制御することにより、アーム状構造体３Ａは、その作業対象となる物体に対して作業を行う。

また、移動装置１０は、測位アンテナ１９と演算装置２１とを備えている。測位アンテナ１９は、移動装置１０の本体１０ａに設けられ、複数の航法衛星から測位用電波を受信する。演算装置２１は、測位アンテナ１９が受信した測位用電波に基づいて移動装置１０の現在位置または現在移動速度を求める。求められた現在位置または現在移動速度は、第１通信装置９により遠隔操縦エリアＲの第２通信装置１３へ無線で送信される。このように第２通信装置１３へ送信された、移動装置１０の現在位置または現在移動速度は、遠隔操縦エリアＲ側において管理され、または、操縦装置１７の操作に利用される。後者の場合、例えば、第２通信装置１３が受信した現在位置または現在移動速度は、ディスプレイ１５に表示され、人は、表示された、移動装置１０の現在位置または現在移動速度に基づいて操縦装置１７を操作してよい。

なお、第１通信装置９と第２通信装置１３の各々は、上述の画像データの送信および受信をするための画像データ用通信部と、動作指令や移動指令の受信および送信をするための指令用通信部と、移動装置１０の現在位置または現在移動速度の送信および受信をするための通信部とを有していてよい。

移動装置１０は、少なくとも一部が測位アンテナ１９より上方に位置する上部構造体３を有する。本実施形態では、上部構造体３としてアーム状構造体３Ａが移動装置１０に設けられている。測位アンテナ１９は、アーム状構造体３Ａの動作（例えば旋回や他の動作）に干渉しないように、本体１０ａに設けられている。すなわち、アーム状構造体３Ａが作業を行うために動作している動作時に、または、アーム状構造体３Ａが作業をしない動作停止時に、測位アンテナ１９は、アーム状構造体３Ａの少なくとも一部分の下方に位置する。言い換えると、測位アンテナ１９は、アーム状構造体３Ａの動作範囲の少なくとも一部よりも下方に位置する。
なお、図２では、上部構造体３として、本体１０ａに設けられ、アーム状構造体３Ａ（ブーム３ａ）を支持する支持構造体３Ｂも設けられている。

測位アンテナ１９の上方から来る測位用電波に対する測位アンテナ１９の受信感度（上方側感度という）は、測位アンテナ１９の下方から来る測位用電波に対する測位アンテナ１９の受信感度（下方側感度という）よりも高い。例えば、下方側感度は、上方側感度の２０％以下、１０％以下、または５％以下である。

移動装置１０は、測位用電波を反射してしまう外面（特に、金属で形成された面）を有する上部構造体３（本実施形態では、アーム状構造体３Ａ）を備える。移動装置１０は、上部構造体３の外面を覆うように設けられた電波吸収体２３を有する。電波吸収体２３は、少なくとも、上部構造体３において測位アンテナ１９より上方に位置する部分の外面を覆うように設けられる。上部構造体３がアーム状構造体である場合には、電波吸収体２３は、少なくとも、アーム状構造体３Ａの上述の動作時または動作停止時に測位アンテナ１９の上方に位置することになる、アーム状構造体３Ａの部分の外面を覆うように設けられる。この場合、好ましくは、アーム状構造体３Ａの動作時に測位アンテナ１９の上方に位置することになる、アーム状構造体３Ａの部分と、アーム状構造体３Ａの動作停止時に測位アンテナ１９の上方に位置することになる、アーム状構造体３Ａの部分との両方を覆うように電波吸収体２３が設けられる。図２では、電波吸収体２３を網目模様で示している。なお、図２では、アーム状構造体３Ａ（ブーム３ａ）を支持する支持構造体３Ｂの外面にも、電波吸収体２３が設けられている。測位アンテナ１９は、支持構造体３Ｂにおける一部分（上部）の下方に位置する。

＜電波吸収体の材料＞
電波吸収体２３は、電波吸収材料として、磁性吸収材料、誘電性吸収材料または抵抗性吸収材料を用いたものであってよいが、他のものであってもよい。

（磁性吸収材料の場合）
磁性吸収材料を用いた電波吸収体２３では、電波吸収体２３に測位用電波が入射すると、電波吸収体２３において、測位用電波の磁場変動により電気的な抵抗が現れる。これにより、電波吸収体２３は、測位用電波を熱に変換して測位用電波を吸収する。このような磁性吸収材料は、例えばフェライトである。

（誘電性吸収材料の場合）
誘電性吸収材料を用いた電波吸収体２３として、誘電体の内部に電気抵抗を持つ抵抗粒子（例えばカーボン粒子）が分散したものがある。このような電波吸収体２３では、抵抗粒子が電気抵抗となり、抵抗粒子同士の間における誘電体の領域により静電容量を持つコンデンサが形成される。測位用電波の周波数に対して、上記コンデンサのインピーダンスが低くなる。したがって、電波吸収体２３に測位用電波が入射すると、抵抗粒子にも電流が流れ、抵抗粒子で熱が生じる。これにより、電波吸収体２３は、測位用電波を吸収する。

（抵抗性吸収材料の場合）
抵抗性吸収材料を用いた電波吸収体２３では、電波吸収体２３に測位用電波が入射すると、この測位用電波で電波吸収体２３の抵抗性吸収材料に電流が流れ、この電流により熱が発生する。これにより、電波吸収体２３は、測位用電波を吸収する。
このような抵抗性吸収材料を用いた電波吸収体２３としては、導電性繊維により織られた布、または、酸化インジウムすずを蒸着した誘電体シートなどがある。

＜電波吸収体の形態＞
電波吸収体２３の形態としては、流動性のある塗料が固化したもの、固形部材、または、柔軟性部材を採用してよい。

（塗料）
電波吸収体２３は、電波吸収材料を含んでいる塗料であってよい。この場合、電波吸収体２３は、好ましい一例では、電波吸収材料の粉末（多数の粒子）を混ぜた塗料である。このような塗料を、上部構造体３の外面（好ましくは、外面の全体）に塗布する。これにより、例えばその後、上部構造体３の外面に塗布した塗料が乾燥して上部構造体３の外面に結合する。

ここで、電波吸収材料としてのフェライト粉末を塗料に混ぜたものを電波吸収体２３にする場合には、フェライト粉末は、上述の磁性吸収材料である。代わりに、電波吸収材料としてのカーボン粉末を塗料に混ぜたものを電波吸収体２３にする場合には、カーボン粉末は上述の誘電性吸収材料における抵抗粒子であり、塗料は、上述の誘電性吸収材料における誘電体（例えば、樹脂または樹脂を主とする材料）である。

（固形部材）
電波吸収体２３は、板状またはシート状に形成された固形部材であってもよい。この場合、複数または多数の板状電波吸収体２３またはシート状電波吸収体２３が、上部構造体３におけるそれぞれの部位に貼り付けられる。これにより、上部構造体３の外面に（好ましくは、外面の全体にわたって）、複数の電波吸収体２３が取り付けられる。この場合、電波吸収体２３は、例えば、上述の磁性吸収材料または誘電性吸収材料で形成されたものであってよいが、他のものであってもよい。

（柔軟性部材）
電波吸収体２３は、柔軟性を有しており、変形可能であってもよい。この場合、電波吸収体２３は、例えば、上述の抵抗性吸収材料（上述の布、誘電体シートなど）であってもよいし、上述の磁性吸収材料としての、柔軟性を持つ焼結体フェライトシートであってもよいし、他のものであってもよい。

＜外面形状＞

電波吸収体２３は、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示すように、上部構造体３の外面に取り付けられる底面２５と、この底面２５と反対側に位置する外面２７とを有する。

電波吸収体２３の外面２７の形状は、図３（Ａ）のように、平面であってもよい。しかし、測位用電波の吸収力を高めるために以下のように、外面２７は、例えば図３（Ｂ）〜（Ｄ）のように、多数の突出部２７ａにより形成されていてもよい。この場合には、いずれかの突出部２７ａの側面（すなわち、外面２７）に入射してきた測位用電波の一部が、この側面で反射しても、この反射波は、他の突出部２７ａの側面に入射して、この他の突出部２７ａに吸収される。したがって、測位用電波の吸収力が高められる。

上述の多数の突出部２７ａは、図３（Ｂ）のように波形状を形成してよい。言い換えると、電波吸収体２３の外面２７は、電波吸収体２３の厚み方向と直交する平面、すなわち、上部構造体３の外面に直交する平面による断面の外縁が、図３（Ｂ）に示すような波状であってよい。

代わりに、上述の各突出部２７ａは、山形状を形成してもよい。言い換えると、電波吸収体２３の外面２７は、電波吸収体２３の厚み方向と直交する平面、すなわち、上部構造体３の外面に直交する平面による断面の外縁が、図３（Ｃ）に示すように多数の山形が連なっている形状であってもよい。

代わりに、上述の各突出部２７ａは、図３（Ｄ）のように角錐（この図では四角錐）または円錐であってもよい。

また、上部構造体３の外面に取り付けられる底面２５と、この底面２５と反対側に位置し上述した形状を有する外面２７とを含む被塗装体が、上部構造体３の外面に取り付けられていてもよい。すなわち、上述した多数の突出部２７ａを形成する外面２７を有する被塗装体が、上部構造体３の外面に取り付けられていてもよい。この場合、各突出部２７ａは、上述の波形状、山形状、角錐形状、または円錐形状を有していてよい。この場合、上述の塗料は、被塗装体を介して上部構造体３の外面に取り付けられている。すなわち、上述の塗料は、被塗装体の外面に塗布されている。

［実施形態の特徴とその効果］
上述した本実施形態による移動装置１０によると、測位用電波を受信する移動装置１０は、測位アンテナより上方に位置する上部構造体３の外面を覆うように該外面に取り付けられた電波吸収体２３を有する。これにより、航法衛星からの測位用電波が、測位アンテナより上方の構造体で反射して測位アンテナに受信されることが抑えられる。
このように、測位アンテナが測位用電波の反射波を受信することが抑えられるので、測位アンテナで受信した測位用電波に基づく移動装置１０の位置または速度の精度が悪化することを防止できる。

上方から来る測位用電波に対する測位アンテナ１９の受信感度は、下方から来る測位用電波に対する測位アンテナ１９の受信感度よりも高い。このように測位アンテナ１９は、上方から来る測位用電波に対して高い受信感度を有する。したがって、電波吸収体２３を、測位アンテナ１９の上方に位置する上部構造体３に設けることにより、測位用電波に基づく移動装置１０の位置または速度の精度が悪化することを効果的に防止できる。

電波吸収体２３は、電波吸収材料を含んでいる塗料であってよい。これにより、塗装という簡単な作業により、上部構造体３の外面に電波吸収体２３を設けることができる。

上部構造体３は、移動装置１０の本体１０ａに設けられたアーム状構造体３Ａであり、アーム状構造体３Ａは、本体１０ａから上部へ延びている部分を有し、または、本体１０ａの上部において動作範囲を有する。
したがって、測位アンテナ１９を、アーム状構造体３Ａまたはその動作範囲の上方に設置することが困難である。そのため、測位アンテナ１９は、アーム状構造体３Ａの少なくとも一部よりも下方に位置し、または、アーム状構造体３Ａの動作範囲の少なくとも一部よりも下方に位置する。

この場合、上述の電波吸収体２３を設けない場合には、測位アンテナ１９には、アーム状構造体３Ａで反射した測位用電波が入射するので、演算装置２１により求められる移動装置１０の位置（または速度）の精度が低下してしまう。すなわち、演算装置２１により求められる移動装置１０の位置は、実際の位置よりも１ｍより大きく（例えば２ｍ〜５ｍ程度）ずれてしまう。これに対し、本実施形態では、測位アンテナ１９がアーム状構造体３Ａと干渉しないように測位アンテナ１９をアーム状構造体３Ａまたはその動作範囲の下方に設置しつつ、電波吸収体２３により、演算装置２１により求められる移動装置１０の位置（または速度）の上述の精度低下を防止できる。例えば、演算装置２１により求められる移動装置１０の位置の誤差を１ｍ以下にできる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の他の実施形態１、２の一方または両方を採用してよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってよい。

（他の実施形態１）
上述の実施形態では、上部構造体３は、作業を行うアーム状構造体であったが、上部構造体３は、他のものであってもよい。例えば、移動装置１０は、アーム状構造体３Ａを有していなくてもよく、少なくとも一部が測位アンテナ１９よりも上方に位置する上部構造体３を有していてもよい。この場合には、上述の移動指令が操縦装置１７により生成される。

（他の実施形態２）
上述では、移動装置１０の移動は、操縦装置１７の操作により生成された移動指令により制御されたが、移動装置１０は、自律移動してもよい。この場合、制御装置１１は、測位アンテナ１９が受信した測位用電波に基づいて演算装置２１が求めた移動装置１０の現在位置と、予め指定された目標位置とに基づいて、移動装置１０が目標位置へ移動するように移動装置１０の移動を制御する。この場合に、移動装置１０の上部構造体３がアーム状構造体３Ａではないときには、上述の第２通信装置１３や、操縦装置１７や、ディスプレイ１５などを省略することも可能である。

３ 上部構造体、３Ａ アーム状構造体、３Ｂ 支持構造体、３ａ ブーム、３ｂ アーム、３ｃ バケット、５ 走行用回転部材、７ カメラ、９ 第１通信装置、１０ 移動装置、１０ａ 本体、１１ 制御装置、１３ 第２通信装置、１５ ディスプレイ、１７ 操縦装置、１９ 測位アンテナ、２１ 演算装置、２３ 電波吸収体、２５ 底面、２７ 外面、２７ａ 突出部、Ｒ 遠隔操縦エリア

Claims (4)

1. 航法衛星から測位用電波を受信する測位アンテナを備える移動装置であって、
   少なくとも一部が前記測位アンテナより上方に位置する上部構造体と、
   該上部構造体の外面を覆うように設けられた電波吸収体と、を有する、ことを特徴とする移動装置。
2. 前記電波吸収体は、電波吸収材料を含んでいる塗料である、ことを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
3. 前記上部構造体は、移動装置の本体に設けられたアーム状構造体であり、
   アーム状構造体は、前記本体から上部へ延びている部分を有し、または、前記本体の上部において動作範囲を有し、
   測位アンテナは、前記本体に設けられ、
   測位アンテナは、アーム状構造体の少なくとも一部よりも下方に位置し、または、アーム状構造体の動作範囲の少なくとも一部よりも下方に位置する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の移動装置。
4. 前記電波吸収体の外面は、多数の突出部により形成されている、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の移動装置。

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