JP2017218015A - Control system for construction machine and control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、搭乗操作方式と、遠隔操作方式の双方に対応した建設機械の制御システム、及び制御プログラムに関する。 The present invention relates to a construction machine control system and a control program that are compatible with both a boarding operation method and a remote operation method.
土木建設現場等で使用される建設機械は、運転者が搭乗して操作する搭乗操作方式と、操縦装置(遠隔マニュピュレータ)を使用して無線操縦する遠隔操作方式によるのが一般的である。 Construction machines used at civil engineering construction sites and the like are generally based on a boarding operation method in which a driver gets on and operates, and a remote operation method in which a piloting device (remote manipulator) is used to perform radio operation.
遠隔操作方式は、主として人間が近づけない危険な場所等で使用される。遠隔操作方式を使用した従来技術としては種々、提案されている(例えば、特許文献1−4) The remote operation method is mainly used in a dangerous place where humans cannot approach. Various conventional techniques using a remote control method have been proposed (for example, Patent Documents 1-4).
しかし、従来技術では、単に、搭乗操作方式と遠隔操作方式の双方を切り替えて使用するだけの機能しかなく、柔軟性に欠けるという課題がある。特に、遠隔操作方式では、操縦装置側では、車両の運転状態等を十分に把握することができず、誤操作や誤作動が生じても適格に対応することができないという不具合がある。 However, the prior art has a problem that it has only a function of switching and using both the boarding operation method and the remote operation method, and lacks flexibility. In particular, the remote control method has a problem that the control device cannot sufficiently grasp the driving state of the vehicle and cannot respond appropriately even if an erroneous operation or malfunction occurs.
本発明は上記課題に鑑み、搭乗操作方式と遠隔操作方式の双方において誤操作や誤作動が生じても適格に対応することができ、建設機械を安全側に導くことができる建設機械の制御システム、及び制御プログラムを提供することを目的としている。 In view of the above problems, the present invention is a construction machine control system capable of appropriately handling even if an erroneous operation or malfunction occurs in both the boarding operation method and the remote operation method, and leading the construction machine to the safe side, And to provide a control program.
上記目的を達成するための実施形態は、制御対象車両である建設機械を遠隔操縦する操縦装置と、前記建設機械に設けられ車両側制御装置とが無線通信機により相互にブリッジ接続されて前記建設機械を制御する建設機械の制御システムであって、前記操縦装置内に設けられ、前記建設機械を統括制御する操縦装置側統括コンピュータと、前記車両側制御装置内に設けられ、前記操縦装置と協調して前記建設機械を統括制御する車両側統括コンピュータと、を備え、前記操縦装置側統括コンピュータ及び前記車両側統括コンピュータは、相互に協調して前記建設機械を安全側に導くフェールセーフ機能を有する。 In an embodiment for achieving the above object, the construction device is configured such that a control device that remotely controls a construction machine that is a control target vehicle and a vehicle-side control device provided in the construction machine are bridge-connected to each other by a wireless communication device. A construction machine control system for controlling a machine, which is provided in the control device, and is provided in the control device side control computer for overall control of the construction machine, and in the vehicle control device, and cooperates with the control device. A vehicle-side overall computer for overall control of the construction machine, and the control device-side overall computer and the vehicle-side overall computer have a fail-safe function for guiding the construction machine to the safe side in cooperation with each other. .
本発明によれば、搭乗操作方式と遠隔操作方式の双方において誤操作や誤作動が生じても適格に対応することができ、建設機械を安全側に導くことができる。 According to the present invention, even if an erroneous operation or malfunction occurs in both the boarding operation method and the remote operation method, it is possible to respond appropriately, and the construction machine can be guided to the safe side.
以下に、本発明の実施形態に係る建設機械の制御システムについて説明する。なお、本実施形態では、建設機械を、図2に示すような不整地運搬車2とする場合の例について示してある。 Below, the control system of the construction machine which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. In the present embodiment, an example in which the construction machine is an uneven terrain vehicle 2 as shown in FIG. 2 is shown.
<システム構成>
図1は、実施形態における建設機械の制御システムの構成を示すブロック図、図2は、制御対象となる建設機械の外観構成を示す斜視図である。
<System configuration>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a construction machine control system according to the embodiment, and FIG. 2 is a perspective view illustrating an external configuration of a construction machine to be controlled.
図1に示すように、実施形態における建設機械の制御システム10は、操縦装置20と車両側制御装置50とから構成されている。 As shown in FIG. 1, the construction machine control system 10 according to the embodiment includes a control device 20 and a vehicle-side control device 50.
本実施形態の建設機械としての不整地運搬車2は、図2に示すように、下部走行体として、たとえば、履帯(クローラ)式の下部走行体4を備えた構成とされている。 As shown in FIG. 2, the rough terrain vehicle 2 as a construction machine according to the present embodiment includes, for example, a crawler type lower traveling body 4 as a lower traveling body.
制御対象となる不整地運搬車2は、図2に示すように、左右の履帯4L,4Rにより不整地を移動する車両である。通常時は、運転席6の運転者の操作により、荷台8に載積された運搬物を運ぶが、本実施形態の不整地運搬車2では、運転者による操作と操縦装置20を所持した操縦者による無線遠隔操縦による運転とが切替可能に構成されている。なお、図2中、3はGPSアンテナ、5は遠隔非常停止用スイッチアンテナ、7はGPS用無線アンテナである。また、62L,62Rは不整地運搬車2の速度、加速度を検出するエンコーダ(後述)、66はパトライト(登録商標)である。 The rough terrain vehicle 2 to be controlled is a vehicle that moves on rough terrain by the left and right crawler belts 4L and 4R, as shown in FIG. In normal times, the transported object loaded on the loading platform 8 is carried by the operation of the driver in the driver's seat 6. However, in the rough terrain vehicle 2 of the present embodiment, the operation by the driver and the maneuvering with the control device 20 are carried out. It is configured to be able to switch between operation by wireless remote control by a person. In FIG. 2, 3 is a GPS antenna, 5 is a remote emergency stop switch antenna, and 7 is a GPS radio antenna. 62L and 62R are encoders (described later) for detecting the speed and acceleration of the rough terrain vehicle 2, and 66 is Patlite (registered trademark).
操縦装置20は、操縦装置側統括PC22により統括制御されており、ジョイスティック(操縦桿とも称する)24と、ディスプレイ26と、ACアダプタ28と、LED/スイッチ30と、センサ32とを備えている。これら操縦装置側統括PC22、ジョイスティック(操縦桿)24、ディスプレイ26、ACアダプタ28、LED/スイッチ30及びセンサ32は遠隔操縦BOX34に収納されている。遠隔操縦BOX34の外には、無線LANハブ(HUB)36と、RTK用基準局38と、モニタ40と、遠隔停止スイッチ(送信側)44とを備えている。 The control device 20 is comprehensively controlled by the control device-side overall PC 22, and includes a joystick (also referred to as a control stick) 24, a display 26, an AC adapter 28, an LED / switch 30, and a sensor 32. The control device side control PC 22, joystick (control stick) 24, display 26, AC adapter 28, LED / switch 30 and sensor 32 are accommodated in a remote control BOX 34. In addition to the remote control BOX 34, a wireless LAN hub (HUB) 36, an RTK reference station 38, a monitor 40, and a remote stop switch (transmission side) 44 are provided.
車両側制御装置50は、車両側統括PC52により統括制御されており、該車両側統括PC52には既設車両側装置54が接続されている。 The vehicle-side control device 50 is comprehensively controlled by the vehicle-side overall PC 52, and an existing vehicle-side device 54 is connected to the vehicle-side overall PC 52.
既設車両側装置54は、車両操作に使用される既設ジョイスティック(操縦桿)54aと、遠隔操縦時には既設ジョイスティック(既設操縦桿)54aを信号ライン(CAN2)から切り離す遠隔/搭乗操作切替スイッチ54bと、車両の状態を表示する既設ディスプレイ54cと、車両を電子制御するためのCPUである既設コントローラ54dとを備え、これらの機器はCAN2に接続されている。また、既設車両側装置54は、並列化回路54eと、非常停止ボタン54fとを備えている。並列化回路54eは非常停止ボタン54fと後述する遠隔停止スイッチ74とを並列に接続する。すなわち、送信側である操縦装置20の遠隔停止スイッチ44が操作されたときに、その信号を遠隔停止スイッチ74が受信したとき、非常停止ボタン54fの操作と同様に車両の運行を停止する。 The existing vehicle side device 54 includes an existing joystick (control stick) 54a used for vehicle operation, a remote / boarding operation changeover switch 54b for disconnecting the existing joystick (existing control stick) 54a from the signal line (CAN2) during remote control, An existing display 54c that displays the state of the vehicle and an existing controller 54d that is a CPU for electronically controlling the vehicle are provided, and these devices are connected to CAN2. The existing vehicle side device 54 includes a parallel circuit 54e and an emergency stop button 54f. The parallel circuit 54e connects an emergency stop button 54f and a remote stop switch 74 described later in parallel. That is, when the remote stop switch 44 of the control device 20 on the transmission side is operated, when the remote stop switch 74 receives the signal, the operation of the vehicle is stopped in the same manner as the operation of the emergency stop button 54f.
また、車両側制御装置50は、無線LANハブ56と、GPS(GNSS)/IMU装置58と、LED/スイッチ60と、エンコーダ62(62L,62R、図2参照)と、追加IO用CPU64と、パトライト(登録商標)66(図2参照)と、キーボード/マウス68と、24V車載バッテリー70と、無停電装置72と、前述した遠隔停止スイッチ(受信側)74とを備えている。 The vehicle-side control device 50 includes a wireless LAN hub 56, a GPS (GNSS) / IMU device 58, an LED / switch 60, an encoder 62 (62L, 62R, see FIG. 2), an additional IO CPU 64, A Patlite (registered trademark) 66 (see FIG. 2), a keyboard / mouse 68, a 24V on-vehicle battery 70, an uninterruptible device 72, and the above-described remote stop switch (receiving side) 74 are provided.
このシステムにおいては、不整地運搬車2を遠隔操作するために、操縦装置20と、車両側制御装置50とが無線LANにより相互にブリッジ接続され、操縦装置側統括PC22、車両側統括PC52内で遠隔操縦と搭乗操縦を切り替えて操縦するために必要な通信調停を行う。また、このシステムでは、操縦装置側統括PC22及び車両側統括PC52は、相互に協調して不整地運搬車を安全側に導くフェールセーフ機能を有する。操縦装置20側(機外側)には不整地運搬車2を操作するためのインタフェースとして、ジョイスティック(操縦桿)24、ディスプレイ26があり、これは既設に取り付けられている車両側の機器と同一である。また、これらは機外で持ち運びながら使えるように全体がBOX(遠隔操縦box34)化されている。それらのCANバス(CAN1,CAN2(既設),CAN3)の信号形式は全般的にCAN−J1939であり、不整地運搬車全般で使われている信号形式に相当する。このうちCAN1と既設のCAN2は一つのCANネットワークとして機能させる。CAN3については独立した状態で運用される。 In this system, in order to remotely operate the rough terrain vehicle 2, the control device 20 and the vehicle-side control device 50 are bridge-connected to each other by a wireless LAN, and the control device-side control PC 22 and the vehicle-side control PC 52 are connected to each other. Necessary communication mediation is performed to switch between remote control and boarding control. Further, in this system, the control device side overall PC 22 and the vehicle side overall PC 52 have a fail-safe function for guiding the rough terrain vehicle to the safe side in cooperation with each other. As an interface for operating the rough terrain vehicle 2 on the control device 20 side (the outside of the aircraft), there is a joystick (control stick) 24 and a display 26, which are the same as the equipment on the vehicle side that is already installed. is there. Moreover, these are made into a BOX (remote control box 34) so that they can be used while being carried outside the aircraft. The signal format of these CAN buses (CAN1, CAN2 (existing), CAN3) is generally CAN-J1939, which corresponds to the signal format used in general rough terrain vehicles. Among these, CAN1 and existing CAN2 are made to function as one CAN network. CAN3 is operated in an independent state.
また、本実施形態に係る建設機械の制御システム10は、以下の(1)〜(7)の各機能を有する。 The construction machine control system 10 according to the present embodiment has the following functions (1) to (7).
(1)遠隔で車両を操縦するために、車載で使われていたCAN接続の既設ジョイスティック(操縦桿)54a、既設ディスプレイ54cを、無線通信を介した操縦装置20側のジョイスティック(操縦桿)24、ディスプレイ26により遠隔操作が可能である。つまり、操縦装置20と車両側制御装置50のCAN通信を、無線通信(無線LANなど)を介して同一のバスとして通信できる。例えば、図3に示すように、CANバス(以下、CANと略す)1が遠隔側で、CAN2が電子化された不整地運搬車2の制御CANであるとすると、既設ジョイスティック(操縦桿)54aなどはCAN2に直接接続されているのに対し、ジョイスティック(操縦桿)24はCAN1に接続されていても無線LANを用いてその通信を仲介できるような機能を有する。 (1) A CAN-connected existing joystick (control stick) 54a and an existing display 54c, which have been used in-vehicle to remotely control a vehicle, are connected to a joystick (control stick) 24 on the control device 20 side via wireless communication. The display 26 can be operated remotely. That is, the CAN communication between the control device 20 and the vehicle-side control device 50 can be communicated as the same bus via wireless communication (wireless LAN or the like). For example, as shown in FIG. 3, if a CAN bus (hereinafter abbreviated as CAN) 1 is a remote side and CAN 2 is an electronic control vehicle for rough terrain vehicle 2, an existing joystick (control stick) 54a is used. Are directly connected to CAN2, while the joystick (control stick) 24 has a function of mediating communication using a wireless LAN even when connected to CAN1.
(2)また、図4に示すように、遠隔側と車両側の各統括PC22,52の通信を無線LAN経由でやりとりするときに、無線LANに流す必要の無いメッセージをカットしたり、新たなメッセージを追加したり、コントローラモジュールで通信内容を把握したりするために、指定IDのCANメッセージのフィルタリング、バイパス、インジェクション機能を有する。上部に新たに追加されたLANとCANの通信を行うために、CANから流れてきたメッセージを抽出し、LAN側や制御部へパケットの形式を整えて流すことができる。逆にLAN側や制御部から流れてきたパケットにある指令値をCANに変換してバスへ流すことができる。 (2) Also, as shown in FIG. 4, when communication between the remote PCs 22 and 52 on the vehicle side is exchanged via the wireless LAN, messages that do not need to be sent to the wireless LAN can be cut or new In order to add a message or grasp the communication contents with the controller module, it has a filtering, bypassing, and injection function of a CAN message with a specified ID. In order to perform communication between the newly added LAN and CAN at the top, it is possible to extract a message flowing from the CAN and arrange and send the packet format to the LAN side or the control unit. Conversely, a command value in a packet flowing from the LAN side or the control unit can be converted to CAN and sent to the bus.
(3)図5に示すように、車両の位置・姿勢の計測のために、遠隔側にRS232Cで接続されたRTK用基準局38からのRTK−GPS補正データを、無線通信を介して車両側のGNSS/IMU58へ同じ内容のままRS232Cで出力することができる。RTK−GPS補正データの送受信は通常は専用に設けられた特定小電力無線を介して行うが、RTK−GPSの位置データを無線LAN経由で車両側から遠隔側に渡す必要があるため、補正データも遠隔操縦無線LANに相乗りさせる形で実装される。 (3) As shown in FIG. 5, in order to measure the position and orientation of the vehicle, the RTK-GPS correction data from the RTK reference station 38 connected to the remote side by RS232C is transmitted to the vehicle side via wireless communication. The same contents can be output to GNSS / IMU 58 with RS232C. The transmission and reception of RTK-GPS correction data is normally performed via a specific low-power radio provided exclusively, but the correction data is necessary because the position data of RTK-GPS must be passed from the vehicle side to the remote side via a wireless LAN. Is also implemented in the form of sharing with a remote control wireless LAN.
(4)操縦装置20を用いて車両を遠隔操縦する場合には、車両側の既設ジョイスティック(操縦桿)54aの遠隔/搭乗操作切替スイッチ54bを用いて搭乗操縦(有効)と遠隔操縦(無効)を切り替えることができる。また、切り替えたことを車両側統括PC52のDIで検知して操縦装置側統括PC22に対してその情報を送信する。また、送信とともに、操縦装置側統括PC22のDIにおいても遠隔/搭乗切替スイッチ(図示せず)を遠隔操縦(ON)と搭乗操縦(OFF)を切り替え、遠隔操縦を可能とする。 (4) When the vehicle is remotely controlled using the control device 20, boarding (valid) and remote control (invalid) using the remote / boarding operation switch 54b of the existing joystick 54a on the vehicle side Can be switched. Further, the switching is detected by the DI of the vehicle-side overall PC 52, and the information is transmitted to the control device-side overall PC 22. At the same time as transmission, the remote control / boarding changeover switch (not shown) is switched between remote control (ON) and boarding control (OFF) in the DI of the control device side overall PC 22 to enable remote control.
(5)操縦装置20側で車両の状態やソフトウェアの動作状況をモニタリングし、車両の危険を予見できるような機能が追加できるように、CANやRS232Cの通信以外の汎用データを通信する機能を有する。 (5) It has a function of communicating general-purpose data other than CAN and RS232C communication so that the function of monitoring the state of the vehicle and the operating state of the software on the control device 20 side and predicting the danger of the vehicle can be added. .
(6)上記(1)から(5)までの各機能を持つソフトウェアをコントロールできるAPIを有する。 (6) It has an API that can control software having the functions (1) to (5).
(7)全体、または一部の機器の電源断による誤動作の防止や、遠隔操縦機器の落下などに対するフェールセーフ、遠隔での非常停止ボタンを作動させる機能(遠隔停止スイッチ44,74による非常停止機能)を有する。 (7) Preventing malfunction due to power failure of all or part of equipment, fail-safe against falling of remote control equipment, function to operate remote emergency stop button (emergency stop function by remote stop switches 44, 74) ).
図6は実施形態に係る操縦装置側統括PC22と車両側統括PC52の各ソフトウェア(機能モジュール)構成を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing the software (functional module) configuration of the control device side overall PC 22 and the vehicle side overall PC 52 according to the embodiment.
図6に示すように、操縦装置側統括PC22は、操縦装置側コントローラモジュール22aと、シリアル−LAN変換モジュール22bと、CAN−LAN変換モジュール22cと、LANモジュール22dと、汎用通信モジュール22eと、ロギングモジュール22fと、3軸加速度センサモジュール22gと、画面表示モジュール22hとを備えている。一方の車両側統括PC52は、車両装置側コントローラモジュール52aと、シリアル−LAN変換モジュール52bと、CAN−LAN変換モジュール52cと、LANモジュール52dと、汎用通信モジュール52eと、ロギングモジュール52fとを備えている。 As shown in FIG. 6, the control device side control PC 22 includes a control device side controller module 22 a, a serial-LAN conversion module 22 b, a CAN-LAN conversion module 22 c, a LAN module 22 d, a general-purpose communication module 22 e, and a logging. A module 22f, a three-axis acceleration sensor module 22g, and a screen display module 22h are provided. One vehicle-side overall PC 52 includes a vehicle device-side controller module 52a, a serial-LAN conversion module 52b, a CAN-LAN conversion module 52c, a LAN module 52d, a general-purpose communication module 52e, and a logging module 52f. Yes.
コントローラモジュール22a,52aは、通信調整を指定する。また、各モジュールをコントロールし、通信/ロギング/表示データの統括を行う。また、CANメッセージを生成してバスにインジェクションを行う制御も実行する。 The controller modules 22a and 52a specify communication adjustment. It also controls each module and controls communication / logging / display data. Also, control is performed to generate a CAN message and inject it into the bus.
シリアル−LAN変換モジュール22b,52bは、RS232C通信のLANを介してのブリッジ、バイパスを行う。通信の調整はコントローラモジュールから指定される。 The serial-LAN conversion modules 22b and 52b perform bridging and bypassing via the RS232C communication LAN. Communication adjustment is specified from the controller module.
CAN−LAN変換モジュール22c,52cは、CAN通信のLANを介してのブリッジ、指定IDのバイパス/フィルタリング、任意メッセージのインジェクションを行う。通信の調整はコントローラモジュールから指定する。パトライト(登録商標)への点灯指令やエンコーダカウントの値は追加IO用CPU64へのCANメッセージを使って送受信を行う。 The CAN-LAN conversion modules 22c and 52c perform bridge via CAN communication LAN, bypass / filtering of a specified ID, and injection of an arbitrary message. Communication adjustment is specified from the controller module. The lighting command to the Patrite (registered trademark) and the encoder count value are transmitted and received using a CAN message to the additional IO CPU 64.
LANモジュール22d,52dは、操縦装置側統括PC22と車両側統括PC52との間の送受信を行う。 The LAN modules 22d and 52d perform transmission and reception between the control device-side overall PC 22 and the vehicle-side overall PC 52.
図7は、シリアル通信ブリッジモジュール群としてのシリアル−LAN変換モジュール22b、LANモジュール22d、シリアル−LAN変換モジュール52b、LANモジュール52dのデータフローを示している。 FIG. 7 shows a data flow of the serial-LAN conversion module 22b, the LAN module 22d, the serial-LAN conversion module 52b, and the LAN module 52d as the serial communication bridge module group.
図8は、CAN通信ブリッジモジュール群のデータフローを示している。CAN通信ブリッジモジュール群は、CAN通信を送受信しPC内の別モジュールへ送信する機能を有するCAN−LAN変換モジュール22c,52cと、他のPCとの通信を行うLANモジュール22d,52dにより構成される。 FIG. 8 shows a data flow of the CAN communication bridge module group. The CAN communication bridge module group includes CAN-LAN conversion modules 22c and 52c having a function of transmitting / receiving CAN communication and transmitting to another module in the PC, and LAN modules 22d and 52d that perform communication with other PCs. .
汎用通信モジュール22e,52eは、上記通信以外の制御、ステータス、デバッグなどの情報について、操縦装置側統括PC22と車両側統括PC52との間の送受信を行う。 The general-purpose communication modules 22e and 52e perform transmission / reception between the control device-side overall PC 22 and the vehicle-side overall PC 52 with respect to information other than the communication, such as control, status, and debugging.
図9は、汎用通信ブリッジモジュール群のデータフローを示している。汎用通信ブリッジモジュールは、CAN/RS232C以外にコントローラモジュール22a,52aが操縦装置側統括PC22と車両側統括PC52との間で送受信したいデータを通信する汎用通信モジュール22e,52eと、他のPCとの通信を行うLANモジュール22d,52dにより構成される。 FIG. 9 shows a data flow of the general-purpose communication bridge module group. In addition to the CAN / RS232C, the general-purpose communication bridge module is a communication between the general-purpose communication modules 22e and 52e for communicating data that the controller modules 22a and 52a want to transmit and receive between the control device-side overall PC 22 and the vehicle-side overall PC 52, and other PCs. The LAN modules 22d and 52d that perform communication are configured.
ロギングモジュール22f,52fは、コントローラモジュール22a,52aから出力されるログデータをファイルへ出力し、記録する。 The logging modules 22f and 52f output the log data output from the controller modules 22a and 52a to a file and record them.
画面表示モジュール22hは、遠隔操縦システムの通信状況や、車両の状態などといったステータスを遠隔側で提示する。 The screen display module 22h presents statuses such as the communication status of the remote control system and the vehicle status on the remote side.
3軸加速度センサモジュール22gは、遠隔操縦BOX34の落下検知によるフェールセーフ機能の動作のために使われる。USB接続の加速度センサ32から100msの周期でデータを読み取り、読み取りデータをコントローラモジュール22aへ送信する。この機能については、後述する。 The 3-axis acceleration sensor module 22g is used for the operation of the fail-safe function by detecting the fall of the remote control BOX 34. Data is read from the USB-connected acceleration sensor 32 at a cycle of 100 ms, and the read data is transmitted to the controller module 22a. This function will be described later.
<フェールセーフ機能>
以下、実施形態のフェールセーフ機能について説明する。操縦装置側統括PC22及び車両側統括PC52は、相互に協調して不整地運搬車を安全側に導くフェールセーフ機能を有する。
<Fail-safe function>
Hereinafter, the fail-safe function of the embodiment will be described. The control device side overall PC 22 and the vehicle side overall PC 52 have a fail-safe function for guiding the rough terrain vehicle to the safe side in cooperation with each other.
《車両暴走時の処理》
車両暴走は、操縦装置20から不正な指令が出続けており、操縦装置側統括PC22が不正な状態(ハングアップやフリーズ)となり、不正な値を出力し、操縦装置20を通して指令が行えない状態をいう。この場合、制御対象となる建設機械が正規の走行指示から逸脱した状態で走行し続けるのを防止する。
<Treatment during vehicle runaway>
In the case of vehicle runaway, an illegal command continues to be issued from the control device 20, and the control device side control PC 22 enters an illegal state (hangs up or freezes), outputs an invalid value, and cannot be commanded through the control device 20. Say. In this case, the construction machine to be controlled is prevented from continuing traveling in a state of deviating from the normal traveling instruction.
〔対策1〕
操縦装置20とは別系統、すなわち、無線LANとは別系統で遠隔停止スイッチ44を無線化するシステム(特定小電力無線)を用いて、車外で押された遠隔停止スイッチ44の接点情報(ON/OFF)を車両側に送信する。車両側では、車両に既設されている非常停止ボタン54fに対して並列化回路54eを介して並列に接続された遠隔停止スイッチ74の接点が動作できるようにすることで、遠隔停止を動作させることができる。
[Countermeasure 1]
Contact information (ON) of the remote stop switch 44 pressed outside the vehicle using a system (specific low-power radio) that separates the remote stop switch 44 from a system different from the control device 20, that is, a system different from the wireless LAN. / OFF) is transmitted to the vehicle side. On the vehicle side, the remote stop is operated by enabling the contact of the remote stop switch 74 connected in parallel via the parallel circuit 54e to the emergency stop button 54f already installed in the vehicle. Can do.
また、同じ遠隔非常停止システムを介して別の接点が操縦装置側統括PC22のリセットスイッチを動作できるようにすることで、操縦装置側統括PC22をリセットさせ、車両を暴走させるような不正な出力を停止させることができる。 In addition, by allowing another contact point to operate the reset switch of the control device side control PC 22 via the same remote emergency stop system, the control device side control PC 22 is reset and an illegal output that causes the vehicle to run away is generated. Can be stopped.
〔対策2〕
なお、ウォッチドックタイマ(WDT)を用いてソフト的に対策を行う方法もある。WDTにより定期的に操縦装置側統括PC22の特定のレジスタの値を監視しておき、一定時間以上書き換えられていない場合には異常事態を判断し、非常停止をONとして、かつPC22をリセットさせる。
[Countermeasure 2]
There is also a method of taking a countermeasure in software using a watchdog timer (WDT). The value of a specific register of the control device side overall PC 22 is regularly monitored by WDT, and when it has not been rewritten for a certain time or more, an abnormal situation is determined, an emergency stop is turned ON, and the PC 22 is reset.
《温度上昇時の処理》
車両側統括PC52は、不整地運搬車2のエンジンの状態をセンサで監視し、該状態が規定値以上となったときに、操縦装置20に設けられたジョイスティック(操縦桿)24からの入力を切断して走行を停止させて冷却する指令を出力し、該温度が危険温度以上となったときに、エンジンを停止させて冷却する指令を出力するとともに、前記操縦装置側統括コンピュータにアラートを出力するフェールセーフ機能を有する。ここで、温度上昇とは、車両のエンジンが動き続けてしまい、エンジン冷却水の温度が上昇してしまった状態をいう。
<Treatment when temperature rises>
The vehicle-side supervising PC 52 monitors the state of the engine of the rough terrain vehicle 2 with a sensor, and when the state becomes a specified value or more, inputs from the joystick (control stick) 24 provided in the control device 20. Command to cut and stop running to cool, and when the temperature exceeds the dangerous temperature, output command to stop and cool engine, and also output alert to the controller computer It has a fail-safe function. Here, the temperature rise refers to a state where the engine of the vehicle has continued to run and the temperature of the engine coolant has risen.
〔対策〕
温度上昇を抑えるためには、静止させてアイドリング状態でクーリングファンを回し続ける必要がある。エンジンの温度を計測する方法として、冷却水の温度を用いる方法がある。エンジンECUからは所定のCANメッセージが出力され、そのメッセージフィールドの所定ビットに−40℃から210℃までの値が格納されている。そのため、以下の条件となった場合、ジョイスティック(操縦桿)入力を常に“0”入力させる(操作不能)状態とする。温度閾値はアラートが提示される温度近辺の値である。
[Countermeasures]
In order to suppress the temperature rise, it is necessary to keep the cooling fan running while it is stationary and idling. As a method for measuring the temperature of the engine, there is a method using the temperature of the cooling water. A predetermined CAN message is output from the engine ECU, and a value from −40 ° C. to 210 ° C. is stored in a predetermined bit of the message field. For this reason, when the following conditions are satisfied, the joystick (control stick) input is always set to “0” (inoperable). The temperature threshold is a value near the temperature at which the alert is presented.
図10は、温度上昇時の処理を示すフローチャートである。エンジンオイル温度、冷却水温度、作動油タンク温度をそれぞれ計測する(ステップS2,S4,S6)。計測エンジンオイル温度が所定温度T1を超える状態となった場合(ステップS8YES)、または、冷却水温度が所定温度T2を超える状態となった場合(ステップS10YES)、または、作動油タンク温度が所定温度T3を超える状態となった場合(ステップS12YES)、アラートを出力し(ステップS14)、車両を静止させてアイドリング状態へ移行させる(ステップS16)。
このように、本実施形態の建設機械の制御システム10ではフェールセーフ機能としてエンジンが所定温度以上にまで過熱する事態を未然に回避することが可能になる。
FIG. 10 is a flowchart showing a process when the temperature rises. The engine oil temperature, the coolant temperature, and the hydraulic oil tank temperature are measured (steps S2, S4, and S6). When the measured engine oil temperature exceeds the predetermined temperature T1 (step S8 YES), or when the cooling water temperature exceeds the predetermined temperature T2 (step S10 YES), or the hydraulic oil tank temperature is the predetermined temperature. When the state exceeds T3 (step S12 YES), an alert is output (step S14), and the vehicle is stopped and shifted to the idling state (step S16).
Thus, in the construction machine control system 10 of the present embodiment, it is possible to avoid a situation where the engine is overheated to a predetermined temperature or more as a fail-safe function.
《通信途絶時の処理》
本実施形態の制御システムは多量の制御データを送受信するために、ラジコン用無線ではなく、無線LANを用いている。そのため、無線LANが切断されたり、多量の通信で帯域が圧迫されたりした場合に、制御信号が届かなくなり意図した操作ができない状況となる。これを“通信途絶”状態と定義する。
<Processing when communication is interrupted>
The control system of the present embodiment uses a wireless LAN, not a radio control radio, in order to transmit and receive a large amount of control data. For this reason, when the wireless LAN is disconnected or the bandwidth is compressed by a large amount of communication, the control signal does not reach and the intended operation cannot be performed. This is defined as a “communication interruption” state.
〔対策1〕
LANが持つ機能を活用する。アプリケーションはデータ通信と平行して、別スレッドからTCP通信による相手先との生存確認をする。
[Countermeasure 1]
Utilize the functions of the LAN. In parallel with the data communication, the application confirms the existence with the other party by TCP communication from another thread.
図10は通信途絶時の処理手順を示すフローチャートである。
車両側制御装置50は、操縦装置20からの信号を受信中に所定周期、例えば、100msでpingコマンドを送信する(ステップS22)。接続相手からpingコマンドを前回の受信から100ms+10ms以内に受信できない場合、エラー発生とする(ステップS24YES)。ただし、10msは通信と処理のゆらぎを吸収するマージンである。pingコマンドを100msで送信し、それが5回連続してエラー状態となったときに通信途絶と判定する(ステップS26,S28)。通信途絶と判定された場合には、車両側のメモリに保存されている過去のデータに基づきデータを補完して制御を継続させる(ステップS30)。
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure when communication is interrupted.
The vehicle-side control device 50 transmits a ping command at a predetermined cycle, for example, 100 ms, while receiving a signal from the control device 20 (step S22). If a ping command cannot be received from the connection partner within 100 ms + 10 ms from the previous reception, an error occurs (YES in step S24). However, 10 ms is a margin for absorbing fluctuations in communication and processing. A ping command is transmitted in 100 ms, and when it becomes an error state five times in succession, it is determined that communication is interrupted (steps S26 and S28). If it is determined that the communication has been interrupted, the data is supplemented based on the past data stored in the memory on the vehicle side, and control is continued (step S30).
〔対策2〕
アプリケーションはデータ通信と平行して、別スレッドからUDP通信による任意のIDを持つデータのソケット通信を相手先へ行う。この通信が仮に100ms毎に行われるとした場合に、5回連続して受信できない(500ms〜600ms以上受信できない)場合には、エラー状態として通信途絶判定をTRUEとする。
[Countermeasure 2]
In parallel with the data communication, the application performs socket communication of data having an arbitrary ID by UDP communication from another thread to the other party. If it is assumed that this communication is performed every 100 ms, and if it cannot be received continuously 5 times (500 ms to 600 ms or more cannot be received), the communication interruption determination is set to TRUE as an error state.
ここで、データ補完機能について説明する。
<無線通信が中断する場合>
電源が中断する場合と同じであるが、無線LAN−APや各種通信モジュールは逐次接続のリトライをかけ続ける。その間は、データは通信モジュールに蓄積されるが、一定量を超えると古いデータから削除される。
Here, the data complementing function will be described.
<When wireless communication is interrupted>
Although it is the same as when the power supply is interrupted, the wireless LAN-AP and various communication modules continue to retry successive connections. In the meantime, the data is stored in the communication module, but if it exceeds a certain amount, it is deleted from the old data.
遠隔操縦に関連するCANデータは途中が欠落したとしても、通信回復後の操縦再開をジョイスティック(操縦桿)が中立状態から始めることで安全に再開が可能となる。GPSデータについては、通信途絶後から再開するまでの間の情報が無いが、その間には車両は速度を低下させて停止に向かうため、大きな変化がなく問題は無い。また汎用通信データについては、車両側と遠隔側でそれぞれローカルなロギングを行い、通信が回復したあとでそのデータを回収することで必要な情報を入手することが可能となる。またリアルタイムに必要な汎用通信データは、無線通信が中断した状態では機能を一時停止させる(車両を停止させる)こととし、その間の通信データについては利用しない。 Even if the CAN data related to the remote control is lost on the way, it is possible to resume the operation safely after the joystick (control stick) starts from the neutral state after the communication is restored. As for GPS data, there is no information from the time when communication is interrupted until it is restarted. During that time, the vehicle decreases its speed and heads to stop, so there is no significant change and no problem. For general-purpose communication data, it is possible to obtain necessary information by performing local logging on the vehicle side and the remote side, and collecting the data after the communication is restored. The general-purpose communication data required in real time is to temporarily stop the function (stop the vehicle) when wireless communication is interrupted, and not to use the communication data during that time.
ジョイスティック(操縦桿)24のCANメッセージは、車両CPU側で100ms以上の間隔が開くと通信断として0が入力されてしまう。定常的な遅延であれば問題はないが、通信が不安定になり遅延のジッタが100msを超えるような場合に0が入力されてしまうことが考えられる。程度問題としてどの程度の頻度でCANメッセージが欠落し、0が入力されるのか次第であるが、操作性に影響が出る可能性がある。その場合には、車両側PC内のコントローラモジュールの方でジョイスティック(操縦桿)24のCANメッセージを監視(バイパス)し、一定時間以上の間隔が空いている場合には入力をインジェクションすることで操作性の向上を図る。ただし、インジェクションを行いすぎると安全系に影響を与えるため、間欠的なメッセージ無し時間の閾値(例えば、〜500ms)と、長期的なメッセージ無し時間の閾値(例えば、〜1000ms)を決める。そして、これら2つの時間を計測し、前者であれば入力をインジェクションし、後者であれば改めて入力を0とするようにする方法が考えられる。 The CAN message of the joystick (control stick) 24 is input with 0 as a communication disconnection when an interval of 100 ms or more is opened on the vehicle CPU side. There is no problem as long as the delay is constant, but 0 may be input when the communication becomes unstable and the delay jitter exceeds 100 ms. As a matter of degree, it depends on how often the CAN message is lost and 0 is input, but the operability may be affected. In that case, the controller module in the vehicle PC monitors the CAN message of the joystick (control stick) 24 (bypass), and if there is an interval of a certain time or longer, the input is injected. To improve performance. However, if the injection is performed too much, the safety system is affected, and therefore, a threshold for intermittent message-free time (for example, ~ 500 ms) and a long-time threshold for message-free time (for example, ~ 1000 ms) are determined. A method of measuring these two times and injecting the input if the former is used, and setting the input to 0 again if the latter is conceivable.
このように、本実施形態の建設機械の制御システム10ではフェールセーフ機能として、通信途絶状態が発生した場合にデータをインジェクションできるようにしているので、不整地運搬車2の制御を中断することなく継続することが可能になる。 In this way, in the construction machine control system 10 of the present embodiment, as a fail-safe function, data can be injected when a communication interruption occurs, so that the control of the rough terrain vehicle 2 is not interrupted. It becomes possible to continue.
なお、車両側統括OC52及び操縦装置側統括PC22は、特定小電力無線の通信強度(RSSI電圧)を監視して通信途絶の有無を判定し、車両側統括PC52は、該通信強度が低下した場合には、車両の走行を停止するようにしてもよい。すなわち、車両側統括PC52は、遠隔非常停止系の接点(遠隔停止スイッチ44)を監視するだけでなく、遠隔停止スイッチ44からの特定小電力無線のRSSI電圧を周期的に監視して、その電圧値の大小で通信可能か通信断かを判断する。通信断の場合には、安全のため車両を停止させる。 The vehicle-side overall OC 52 and the control device-side overall PC 22 monitor the communication strength (RSSI voltage) of the specific low-power radio to determine the presence or absence of communication interruption, and the vehicle-side overall PC 52 determines that the communication strength has decreased. Alternatively, the traveling of the vehicle may be stopped. In other words, the vehicle-side supervisory PC 52 not only monitors the remote emergency stop contact point (remote stop switch 44) but also periodically monitors the RSSI voltage of the specific low-power radio from the remote stop switch 44 to determine the voltage. Judge whether the communication is possible or not according to the magnitude of the value. In the case of communication interruption, the vehicle is stopped for safety.
《転覆回避処理》
車両の転覆は、車両の傾きが大きくなりすぎた状況、またはその状況でより不安定な方向へ動作する状況が原因となる。転覆を回避するためには、図12に示す車両が停止中(静的安定性)の場合の対策1と、図13に示す車両が走行中(動的安定性)の場合の対策2を施す必要がある。
《Overturn avoidance processing》
The overturn of the vehicle is caused by a situation where the inclination of the vehicle becomes too large, or a situation where the vehicle operates in a more unstable direction. In order to avoid rollover, measure 1 when the vehicle shown in FIG. 12 is stopped (static stability) and measure 2 when the vehicle shown in FIG. 13 is running (dynamic stability) are taken. There is a need.
〔対策1:静的安定性の場合〕
履帯範囲と不整地運搬車2の重心位置(x,y,z)と不整地運搬車2の姿勢とから、重心を地面に投影した地点が支持領域内にあるかどうかを計算することで判断する。重心が支持領域外に近づいた場合には、搭載側から操作側へアラートを出力する。図12には、不整地運搬車2の前額面(同図(a))と、矢状面(同図(b))におけるおおよその重心位置gと重力方向mgを矢印で表す。矢印が真下を向いていない場合は、路面が傾いている状態を表している。このとき、矢印が不整地運搬車2の下にある支持領域(w、d)の内側か外側かを姿勢角(車体のピッチ角φ、車体のロール角θ)を用いて計算する。ただし、重心位置gは機械重量、燃料量、貨物量によって変化するため、極端な条件として、燃料満タン+空荷の場合と、燃料無し+満積載の場合で評価する。
[Countermeasure 1: Static stability]
Judgment is made by calculating whether the point where the center of gravity is projected on the ground is within the support area from the crawler belt range, the position of the center of gravity of the rough terrain vehicle 2 (x, y, z) and the attitude of the rough terrain vehicle 2. To do. When the center of gravity approaches the outside of the support area, an alert is output from the mounting side to the operation side. In FIG. 12, the approximate center-of-gravity position g and the gravity direction mg on the frontal face (FIG. (A)) and the sagittal plane (FIG. (B)) of the rough terrain vehicle 2 are represented by arrows. When the arrow does not point directly below, the road surface is tilted. At this time, whether the arrow is inside or outside the support area (w, d) under the rough terrain vehicle 2 is calculated using the posture angle (pitch angle φ of the vehicle body, roll angle θ of the vehicle body). However, since the center-of-gravity position g varies depending on the machine weight, the fuel amount, and the cargo amount, the extreme conditions are evaluated when the fuel is full + empty and when there is no fuel + full load.
図14は転覆回避処理の手順を示すフローチャートである。同図に示すように、履帯範囲と重心位置と姿勢が検出され(ステップS40)、重心位置と姿勢とから重力方向が求められる(ステップS42)。そして、求められた重力方向が支持領域内にあるか否かが判定され、支持領域外である場合(ステップS44YES)、アラートが出力される(ステップS46)。 FIG. 14 is a flowchart showing the procedure of rollover avoidance processing. As shown in the figure, the crawler belt range, the gravity center position, and the posture are detected (step S40), and the gravity direction is obtained from the gravity center position and the posture (step S42). Then, it is determined whether or not the determined direction of gravity is within the support area. If it is outside the support area (YES in step S44), an alert is output (step S46).
支持領域と重心gの関係が図12の状態にあるとき、安定とはあ安定するには以下の条件式を満たす必要がある。ただし、重心位置gが中心線を挟んで反対側にある場合には、車両の中心線から重心gまでの距離aとbの値が負となり以下の条件式に代入される。ただし、εは任意の1以下の定数であり、マージンを示す。 When the relationship between the support region and the center of gravity g is in the state shown in FIG. 12, the following conditional expression needs to be satisfied in order to be stable. However, when the center of gravity position g is on the opposite side across the center line, the values of the distances a and b from the center line of the vehicle to the center of gravity g are negative and are substituted into the following conditional expression. However, ε is an arbitrary constant of 1 or less, and indicates a margin.
図12(a)の場合:
−εtan−1{(w+a)/c}<φ<−εtan−1{(w−a)/c}・・・(1)
図12(b)の場合:
−εtan−1{(d+b)/c}<φ<−εtan−1{(d−b)/c}・・・(2)
ただし、c:地面(支持面)から重心gまでの距離、
In the case of FIG. 12A:
−ε tan −1 {(w + a) / c} <φ <−ε tan −1 {(w−a) / c} (1)
In the case of FIG. 12B:
−ε tan −1 {(d + b) / c} <φ <−ε tan −1 {(d−b) / c} (2)
Where c: distance from the ground (support surface) to the center of gravity g,
〔対策2:動的安定性の場合〕
履帯範囲と不整地運搬車2の重心位置(x,y,z)と姿勢と加速度を用いて、重心と慣性力が作用している系における床反力の中心点ZMP(Zero Moment Point)が支持領域内にあるかどうかを判断する。ただし、前額面内と矢状面内でそれぞれ以下のような状況で考える。
[Countermeasure 2: Dynamic stability]
The center point ZMP (Zero Moment Point) of the floor reaction force in the system in which the center of gravity and inertial force are applied using the crawler belt range and the center of gravity position (x, y, z), posture and acceleration of the rough terrain vehicle 2 Determine if it is within the support area. However, the following situations are considered in the frontal plane and the sagittal plane, respectively.
前額面が、最大3km/h(0.83m/s)で走行時に、急に信地旋回走行へ移行した瞬間。旋回半径は重心位置と履帯の中心の間の距離である。
矢状面が、最大3km/h(0.83m/s)で前進走行時に、急に入力をニュートラルとした瞬間又は後進最大速度で走行中に急に入力をニュートラルとした瞬間。
The moment when the front face suddenly shifts to belief turning when traveling at a maximum of 3 km / h (0.83 m / s). The turning radius is the distance between the position of the center of gravity and the center of the crawler belt.
When the sagittal plane moves forward at a maximum of 3 km / h (0.83 m / s), the moment when the input suddenly becomes neutral, or when the input suddenly becomes neutral while traveling at the maximum reverse speed.
図13(a)は、直進走行から信地旋回へ移行した瞬間、図13(b)は、加減速時の重力方向と支持領域を示している。 FIG. 13A shows the gravitational direction and the support area at the time of acceleration / deceleration at the moment of transition from straight running to belief turning.
支持領域と重心の関係が図13のような状態にある場合、安定とするためには以下の条件式を満たす必要がある。ただし、重心位置が中心線を挟んで反対側にある場合には、aとbの値が負となり以下の条件式に代入される。ここで、質量をm、前後進の加減速加速度sとする。加速度値にはノイズが含まれるため、マージンを広めとするか、オンラインフィルタリングが必要である。εは任意の1以下の定数であり、マージンを示す。 When the relationship between the support area and the center of gravity is in the state as shown in FIG. 13, the following conditional expression must be satisfied in order to be stable. However, when the position of the center of gravity is on the opposite side across the center line, the values of a and b become negative and are substituted into the following conditional expression. Here, the mass is m and the acceleration / deceleration acceleration s is forward / backward. Since the acceleration value includes noise, it is necessary to widen the margin or perform online filtering. ε is an arbitrary constant of 1 or less, and indicates a margin.
図13(a)の状態で右信地旋回(右履帯が速度0)の場合、f=mv2/(w−t+a)となるため、以下の等式を評価する。 In the state shown in FIG. 13A, when the right bend is turned (the right crawler is at speed 0), f = mv 2 / (w−t + a), so the following equation is evaluated.
−εtan−1{(w+a)/c}<A<−εtan−1{(w−a)/c}
A={gsinφ+v2/(w−t+a)}/gcosφ
−εtan −1 {(w + a) / c} <A <−εtan −1 {(w−a) / c}
A = {gsinφ + v 2 / (w−t + a)} / gcosφ
図13(a)の状態で左信地旋回(左履帯が速度0)の場合、f=mv2/(w−t−a)となるため、以下の等式を評価する。
−εtan−1{(w+a)/c}<B<−εtan−1{(w−a)/c}
B={gsinφ−v2/(w−t−a)}/gcosφ
In the state shown in FIG. 13A, when the left bend turns (the left crawler is at speed 0), f = mv 2 / (wta), so the following equation is evaluated.
−εtan −1 {(w + a) / c} <B <−εtan −1 {(w−a) / c}
B = {gsinφ−v 2 / (wta)} / gcosφ
図13(b)の場合、f=msとして、以下の等式を評価する。
−εtan−1{(d+b)/c}<C<εtan−1{(d−b)/c}
C=(gsinθ+s)/gcosθ
このように、本実施形態の建設機械の制御システム10ではフェールセーフ機能として転覆回避機能を有するので、操縦装置20による遠隔操作の場合にあっても不整地運搬車2の転覆を未然に回避することが可能になる。
In the case of FIG. 13B, the following equation is evaluated with f = ms.
−ε tan −1 {(d + b) / c} <C <ε tan −1 {(d−b) / c}
C = (gsinθ + s) / gcosθ
As described above, the construction machine control system 10 according to the present embodiment has a rollover avoidance function as a fail-safe function, so that it is possible to avoid the rollover of the rough terrain vehicle 2 in advance even in the case of remote control by the control device 20. It becomes possible.
《スリップ》
スリップは、履帯と地面との滑りが大きくなっている状態を意味する。スリップ率を計測し、スリップ率が大きくなった場合、操作者に速度を落とすように指示を行う。例えば,スリップ率が大きいほどランプの点滅速度が速く,小さいほど点滅速度は遅くする。スリップ率が一定値以上となった場合には、車両が何かに引っ掛かり指令した方向へ動かない状態であるスタックが発生したと判断する。
"slip"
Slip means a state where slippage between the crawler belt and the ground is large. The slip ratio is measured, and if the slip ratio increases, the operator is instructed to reduce the speed. For example, the higher the slip ratio, the faster the blinking speed of the lamp, and the smaller the slip ratio, the slower the blinking speed. If the slip ratio is equal to or greater than a certain value, it is determined that a stack has occurred in which the vehicle is caught in something and does not move in the commanded direction.
具体的には、車両側統括PC52は、不整地運搬車2に設けられたエンコーダ62L,62Rから速度及び加速度を検出するとともに、GNSS/IMU装置58から不整地運搬車2の姿勢状態を検出してスリップを演算し、車両が動きにくい可能性がある場合には、その旨を操縦装置側統括PC22に伝送する。 Specifically, the vehicle-side overall PC 52 detects speed and acceleration from encoders 62L and 62R provided on the rough terrain vehicle 2, and detects the posture state of the rough terrain vehicle 2 from the GNSS / IMU device 58. If there is a possibility that the vehicle is difficult to move, the fact is transmitted to the control device-side overall PC 22.
このように、本実施形態の建設機械の制御システム10ではフェールセーフ機能として不整地運搬車2のスリップ発生を検出することができる。 As described above, the construction machine control system 10 according to the present embodiment can detect the occurrence of slip of the rough terrain vehicle 2 as a fail-safe function.
《誤操作》
〔原因〕
誤操作とは、遠隔操縦BOX34を落下させた場合や, 倒した場合に不正な指令値が出力されてしまう状態をいう。
<Incorrect operation>
[Cause]
An erroneous operation means a state in which an incorrect command value is output when the remote control BOX 34 is dropped or when it is tilted down.
〔対策〕
遠隔操縦BOX34に加速度センサ32を搭載する。加速度のノルムが一定値以下となった場合と,地面に衝突した時の衝撃を検出した場合、ジョイスティック(操縦桿)24やボタンからの入力をカットする。また、重力加速度の向きを計測し、遠隔操縦BOX34が正しい向きとなっているかどうかを判断し、ジョイスティック(操縦桿)24やボタンからの入力をカットする。
[Countermeasures]
The acceleration sensor 32 is mounted on the remote control BOX 34. When the norm of acceleration is below a certain value or when an impact is detected when it collides with the ground, input from the joystick 24 or button is cut. Further, the direction of gravitational acceleration is measured, it is determined whether the remote control BOX 34 is in the correct direction, and input from the joystick 24 or buttons is cut.
このように、本実施形態の建設機械の制御システム10ではフェールセーフ機能として操縦装置20内に加速度センサ32を設け、操縦装置側統括PC22は、加速度センサ32からの信号を入力して操縦装置20の落下が検出された場合には、操縦機能を停止させるようにした。このため、落下による誤作動を未然に防止することが可能となる。 As described above, in the construction machine control system 10 according to the present embodiment, the acceleration sensor 32 is provided in the control device 20 as a fail-safe function, and the control device-side overall PC 22 inputs a signal from the acceleration sensor 32 and inputs the control device 20. The steering function was stopped when a fall of the car was detected. For this reason, it is possible to prevent malfunctions due to dropping.
<その他のフェールセーフ機能>
《電源電圧の消耗》
電源電圧の消耗は、エンジンを始動させずにバッテリーにより駆動する電子機器を使いすぎた状態をいう。
<Other fail-safe functions>
《Power supply consumption》
The consumption of the power supply voltage means a state in which an electronic device driven by a battery is used excessively without starting the engine.
電源電圧が低下することにより,車両側統括PC52やその他センサが正しく機能せず、その結果、操縦装置側統括PC22が予期しない挙動をする可能性がある.そのため,電圧が一定以下となった場合には,表示やアラームで操作者へアラームを提示するとともに,エンジンをONとするように促す。ただし、安全上の観点から、エンジンを自動でONとはしない。 As the power supply voltage decreases, the vehicle-side control PC 52 and other sensors do not function correctly, and as a result, the control device-side control PC 22 may behave unexpectedly. For this reason, when the voltage falls below a certain level, an alarm is presented to the operator with a display or alarm, and the engine is urged to be turned on. However, from the viewpoint of safety, the engine is not automatically turned on.
《燃料量低下》
燃料を使いすぎて燃料量が低下すると、走行不可となるため、燃料レベル値を取得し、燃料レベルが一定以下となった場合に画面表示やアラームで操作者へ警告する。
<Low fuel consumption>
If the amount of fuel decreases due to excessive use of fuel, it becomes impossible to travel, so a fuel level value is acquired, and when the fuel level falls below a certain level, an operator is warned with a screen display or an alarm.
なお、以上説明した実施形態の各機能は、各機能を有する制御プログラムを車両側統括PC52又は操縦装置側統括PC22にインストールすることで実現可能である。 In addition, each function of embodiment described above is realizable by installing the control program which has each function in the vehicle side control PC52 or the control apparatus side control PC22.
以上、各実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。
また、実施形態の各機能を有する制御プログラムを車両側統括PC52又は操縦装置側統括PC22にインストールすることで実現可能である。
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using each embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the claims and the scope equivalent to the description of the claims.
Moreover, it is realizable by installing the control program which has each function of embodiment in the vehicle side control PC52 or the control apparatus side control PC22.
2…不整地運搬車、4(4L,4R)…下部走行体(履帯)、6…運転席、8…荷台、10…建設機械の制御システム、20…操縦装置、22…操縦装置側統括PC、22a…操縦装置側コントローラモジュール、22b…シリアル−LAN変換モジュール、22c…CAN−LAN変換モジュール、22d…LANモジュール、22e…汎用通信モジュール、22f…ロギングモジュール、22g…3軸加速度センサモジュール、22h…画面表示モジュール、24…ジョイスティック(操縦桿)、26…ディスプレイ、32…センサ(加速度センサ)、36…無線LANハブ、38…RTK用基準局、40…モニタ、44…遠隔停止スイッチ(送信側)、50…車両側制御装置、52…車両側統括PC、52a…車両装置側コントローラモジュール、52b…シリアル−LAN変換モジュール、52c…CAN−LAN変換モジュール、52d…LANモジュール、52e…汎用通信モジュール、52f…ロギングモジュール、54…既設車両側装置、54a…既設ジョイスティック(既設操縦桿)、54b…遠隔/搭乗操作切替スイッチ、54c…既設ディスプレイ、54d…既設コントローラ、54e…並列化回路、54f…非常停止ボタン、56…無線LANハブ、58…GNSS/IMU装置、62(62L,62R)…エンコーダ、64…追加IO用CPU、74…遠隔停止スイッチ(受信側)。 2 ... Rough terrain vehicle, 4 (4L, 4R) ... Undercarriage (crawler), 6 ... Driver's seat, 8 ... Loading platform, 10 ... Construction machine control system, 20 ... Control device, 22 ... Control device side control PC , 22a ... Controller device side controller module, 22b ... Serial-LAN conversion module, 22c ... CAN-LAN conversion module, 22d ... LAN module, 22e ... General-purpose communication module, 22f ... Logging module, 22g ... 3-axis acceleration sensor module, 22h ... screen display module, 24 ... joystick (control stick), 26 ... display, 32 ... sensor (acceleration sensor), 36 ... wireless LAN hub, 38 ... reference station for RTK, 40 ... monitor, 44 ... remote stop switch (transmission side) , 50 ... Vehicle side control device, 52 ... Vehicle side control PC, 52a ... Vehicle device side controller , 52b ... serial-LAN conversion module, 52c ... CAN-LAN conversion module, 52d ... LAN module, 52e ... general-purpose communication module, 52f ... logging module, 54 ... existing vehicle side device, 54a ... existing joystick (existing control stick) 54b ... Remote / boarding operation changeover switch, 54c ... Existing display, 54d ... Existing controller, 54e ... Parallel circuit, 54f ... Emergency stop button, 56 ... Wireless LAN hub, 58 ... GNSS / IMU device, 62 (62L, 62R) ) ... Encoder, 64 ... CPU for additional IO, 74 ... Remote stop switch (reception side).
Claims (10)
前記操縦装置内に設けられ、前記建設機械を統括制御する操縦装置側統括コンピュータと、
前記車両側制御装置内に設けられ、前記操縦装置と協調して前記建設機械を統括制御する車両側統括コンピュータと、を備え、
前記操縦装置側統括コンピュータ及び前記車両側統括コンピュータは、相互に協調して前記建設機械を安全側に導くフェールセーフ機能を有する建設機械の制御システム。 A control system for a construction machine that controls a construction machine by remotely connecting a control device that remotely controls a construction machine that is a control target vehicle and a vehicle-side control unit provided in the construction machine by a wireless communication device. And
A control device side general computer provided in the control device, for comprehensively controlling the construction machine;
A vehicle-side overall computer provided in the vehicle-side control device, for overall control of the construction machine in cooperation with the control device,
The control system for a construction machine having a fail-safe function in which the control device side general computer and the vehicle side general computer cooperate with each other to guide the construction machine to the safe side.
前記操縦装置側統括コンピュータは、前記操縦装置の状態を計測するセンサからの信号を入力して自操縦装置の落下が検出された場合には、操縦機能を停止させて落下による誤作動を防止するフェールセーフ機能を有する請求項1乃至7の何れか1項に記載の建設機械の制御システム。 A sensor for measuring the state of the control device is provided in the control device,
When the control device side computer inputs a signal from a sensor for measuring the state of the control device and a fall of the self-control device is detected, the control device stops the control function and prevents malfunction due to the drop. The construction machine control system according to any one of claims 1 to 7, which has a fail-safe function.
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