JP2021188310A - 作業機械の遠隔操作システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業機に衝撃が作用することを遠隔地の操作者に認識させること。【解決手段】作業機械の遠隔操作システムは、遠隔地からの操作信号により動作する作業機械が有する作業機の姿勢の検出データを受信するセンサデータ受信部と、検出データに基づいて、作業機が可動範囲の端部位置に接近している又は到達したと判定した場合、警報制御信号を出力する警報制御部と、遠隔地に設けられ、警報制御部からの警報制御信号に基づいて、警報を出力する警報装置と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、作業機械の遠隔操作システムに関する。

作業機械に係る技術分野において、作業機械を遠隔操作する技術が知られている。作業機械の遠隔操作において、作業機械が稼働する作業現場の画像が撮像装置により撮像される。撮像装置により撮像された画像は、遠隔地に送信され、遠隔地に配置されている表示装置に表示される。遠隔地の操作者は、表示装置に表示された画像を見ながら、作業機械を遠隔操作する。特許文献１には、撮像装置が旋回体の運転室に配置され、運転室の前方の画像を撮像する技術が開示されている。

特開２０１９−０６８２３６号公報

作業機械は、作業機を用いて作業を実施する。作業機を用いる作業において、作業機に衝撃が作用する可能性がある。遠隔地の操作者は、作業機に作用する衝撃を認識することが困難である。そのため、遠隔地の操作者は、作業機に過度な衝撃が作用する遠隔操作を実施してしまう可能性がある。作業機に過度な衝撃が作用すると、作業機の劣化が促進される可能性がある。

本開示は、作業機に衝撃が作用することを遠隔地の操作者に認識させることを目的とする。

本開示に従えば、遠隔地からの操作信号により動作する作業機械が有する作業機の姿勢の検出データを受信するセンサデータ受信部と、前記検出データに基づいて、前記作業機が可動範囲の端部位置に接近している又は到達したと判定した場合、警報制御信号を出力する警報制御部と、前記遠隔地に設けられ、前記警報制御部からの前記警報制御信号に基づいて、警報を出力する警報装置と、を備える、作業機械の遠隔操作システムが提供される。

本開示によれば、作業機に衝撃が作用することを遠隔地の操作者に認識させることができる。

図１は、実施形態に係る作業機械の遠隔操作システムを示す模式図である。 図２は、実施形態に係る作業機械を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る作業機械を示す側面図である。 図４は、実施形態に係る遠隔操作室を示す図である。 図５は、実施形態に係る作業機械の油圧システムを示す模式図である。 図６は、実施形態に係る作業機械の遠隔操作システムを示す機能ブロック図である。 図７は、実施形態に係る作業機要素の可動範囲を説明するための模式図である。 図８は、実施形態に係る第１画像処理部の処理を説明するための図である。 図９は、実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。 図１０は、実施形態に係る警報制御部の処理を説明するための図である。 図１１は、実施形態に係る作業機械の遠隔操作方法を示すフローチャートである。 図１２は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。 図１３は、実施形態に係る作業機械の動作を説明するための図である。 図１４は、実施形態に係る作業機械の遠隔操作方法を示すフローチャートである。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

実施形態においては、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は、作業機械１の旋回体３の中心を基準とした相対位置又は方向を示す。

［第１実施形態］
＜遠隔操作システム＞
図１は、実施形態に係る作業機械１の遠隔操作システム１００を示す模式図である。遠隔操作システム１００は、作業現場で稼動する作業機械１を遠隔操作する。作業現場として、鉱山又は採石場が例示される。

遠隔操作システム１００の少なくとも一部は、遠隔操作室２００に配置される。遠隔操作室２００は、作業現場から離れた遠隔地に設置される。遠隔操作システム１００は、遠隔操作装置４０と、表示装置５０と、制御装置６０とを備える。

遠隔操作装置４０は、遠隔操作室２００に配置される。遠隔操作装置４０は、遠隔操作室２００において操作者に操作される。操作者は、操縦シート４５に着座した状態で、遠隔操作装置４０を操作することができる。

表示装置５０は、遠隔操作室２００に配置される。表示装置５０は、作業現場の画像を表示する。遠隔操作室２００の操作者は、作業現場の状況を直接視認することができない。遠隔操作室２００の操作者は、表示装置５０を介して作業現場の状況を視認することができる。

操作者は、表示装置５０に表示される作業現場の画像を見ながら、遠隔操作装置４０を操作する。作業機械１は、遠隔操作装置４０によって遠隔操作される。

制御装置６０は、遠隔操作室２００に配置される。制御装置６０は、コンピュータシステムを含む。

作業機械１は、制御装置３００を備える。制御装置３００は、コンピュータシステムを含む。

制御装置６０と制御装置３００とは、通信システム４００を介して通信する。通信システム４００として、インターネット（internet）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）、携帯電話通信網、及び衛星通信網が例示される。通信システム４００は、通信されるデータを中継する中継局を含んでもよい。

＜作業機械＞
図２は、実施形態に係る作業機械１を示す斜視図である。図３は、実施形態に係る作業機械１を示す側面図である。実施形態においては、作業機械１が積込機械の一種である油圧ショベルであることとする。作業機械１は、作業現場において稼働する。作業機械１は、例えば作業現場の積込場において稼働する。作業機械１は、作業対象の掘削作業を実施する。作業対象として、土砂又は鉱石が例示される。また、作業現場において、運搬車両の一種であるダンプトラックが稼働する。作業機械１は、ダンプトラックに積荷を積み込む積込作業を実施する。積荷として、掘削作業により掘削された掘削物が例示される。

図２及び図３に示すように、作業機械１は、走行体２と、走行体２に支持される旋回体３と、旋回体３に取り付けられる作業機４と、作業機４を駆動する油圧シリンダ５と、作業機械１の位置を検出する位置センサ７１と、旋回体３の姿勢を検出する車体姿勢センサ７２と、作業機４の姿勢を検出する作業機姿勢センサ７３と、撮像装置３０とを備える。

走行体２は、旋回体３を支持した状態で走行する。旋回体３は、作業機械１の車体である。走行体２は、旋回体３の下方に配置される。走行体２は、旋回体３を旋回可能に支持する。走行体２は、駆動輪２Ａと、従動輪２Ｂと、駆動輪２Ａ及び従動輪２Ｂに支持される履帯２Ｃとを有する。駆動輪２Ａ及び従動輪２Ｂのそれぞれは、回転軸ＤＸを中心に回転する。駆動輪２Ａ、従動輪２Ｂ、及び履帯２Ｃのそれぞれは、一対設けられる。駆動輪２Ａの回転により、履帯２Ｃが回転する。履帯２Ｃが回転することにより、走行体２が走行する。

旋回体３は、走行体２に支持された状態で旋回軸ＲＸを中心に旋回可能である。旋回軸ＲＸは、上下方向に延伸する。旋回体３は、運転室３Ａと、ロアデッキ３Ｂと、ステップ３Ｃと、アッパデッキ３Ｄとを有する。運転室３Ａは、作業者が搭乗可能な旋回体３の内部空間である。運転室３Ａは、旋回体３の前部且つ上部に配置される。ロアデッキ３Ｂは、旋回体３の後部且つ下部に配置される。アッパデッキ３Ｄは、旋回体３の前部且つ上部に配置される。ステップ３Ｃは、ロアデッキ３Ｂとアッパデッキ３Ｄとを繋ぐ。アッパデッキ３Ｄは、運転室３Ａを囲むように配置される。アッパデッキ３Ｄの少なくとも一部は、運転室３Ａの前方に配置される。ロアデッキ３Ｂ、ステップ３Ｃ、及びアッパデッキ３Ｄのそれぞれに、柵状の手すり３Ｅが配置される。

ロアデッキ３Ｂ、ステップ３Ｃ、及びアッパデッキ３Ｄのそれぞれは、作業者が通行可能な通路を含む。作業者は、ロアデッキ３Ｂ、ステップ３Ｃ、及びアッパデッキ３Ｄを通行して、運転室３Ａに搭乗することができる。

また、旋回体３は、ラダー３Ｆを有する。ラダー３Ｆは、アッパデッキ３Ｄに繋がる。

作業機４は、旋回体３の前部に取り付けられる。作業機４は、旋回軸ＲＸよりも前方に配置される。作業機４は、前方に延伸するように動作することができる。作業機４は、旋回体３に連結されるブーム４Ａと、ブーム４Ａに連結されるアーム４Ｂと、アーム４Ｂに連結されるバケット４Ｃとを含む。ブーム４Ａの基端部は、ピンを介して旋回体３の前部に連結される。アーム４Ｂの基端部は、ピンを介してブーム４Ａの先端部に連結される。バケット４Ｃの基端部は、ピンを介してアーム４Ｂの先端部に連結される。バケット４Ｃは、先端刃４Ｄを有する。バケット４Ｃにより作業対象が掘削される。

ブーム４Ａは、ブーム回転軸ＡＸを中心に回転可能に旋回体３の前部に連結される。アーム４Ｂは、アーム回転軸ＢＸを中心に回転可能にブーム４Ａに連結される。バケット４Ｃは、バケット回転軸ＣＸを中心に回転可能にアーム４Ｂに連結される。

ブーム回転軸ＡＸとアーム回転軸ＢＸとバケット回転軸ＣＸとは、平行である。ブーム回転軸ＡＸ、アーム回転軸ＢＸ、及びバケット回転軸ＣＸのそれぞれは、旋回体３の車幅方向に延伸する。

実施形態において、作業機械１は、ローディングショベルである。ローディングショベルとは、バケット４Ｃの先端刃４Ｄが前方を向くようにバケット４Ｃがアーム４Ｂに取り付けられている油圧ショベルをいう。

油圧シリンダ５は、ブーム４Ａを駆動するブームシリンダ５Ａと、アーム４Ｂを駆動するアームシリンダ５Ｂと、バケット４Ｃを駆動するバケットシリンダ５Ｃとを含む。ブームシリンダ５Ａの基端部は、旋回体３に連結される。ブームシリンダ５Ａの先端部は、ブーム４Ａに連結される。アームシリンダ５Ｂの基端部は、ブーム４Ａに連結される。アームシリンダ５Ｂの先端部は、アーム４Ｂに連結される。バケットシリンダ５Ｃの基端部は、ブーム４Ａに連結される。バケットシリンダ５Ｃの先端部は、バケット４Ｃに連結される。

位置センサ７１は、作業機械１の位置を検出する。位置センサ７１は、全地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）を利用して作業機械１の絶対位置を検出する。位置センサ７１は、旋回体３に設けられたＧＮＳＳ受信機を含む。

車体姿勢センサ７２は、旋回体３の姿勢を検出する。旋回体３の姿勢は、水平面に対する旋回体３の傾斜角度（ロール、ピッチ）を含む。車体姿勢センサ７２は、旋回体３に設けられた慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を含む。

作業機姿勢センサ７３は、作業機４の姿勢を検出する。作業機４の姿勢は、作業機４の角度を含む。作業機姿勢センサ７３は、旋回体３に対するブーム４Ａの角度を検出するブーム姿勢センサ７３Ａと、ブーム４Ａに対するアーム４Ｂの角度を検出するアーム姿勢センサ７３Ｂと、アーム４Ｂに対するバケット４Ｃの角度を検出するバケット姿勢センサ７３Ｃとを含む。

実施形態において、作業機姿勢センサ７３は、油圧シリンダ５に配置されたストロークセンサである。油圧シリンダ５は、シリンダチューブと、シリンダチューブの内側で移動するピストンと、ピストンに接続されるロッドとを有する。ストロークセンサは、ロッドの移動距離を示す油圧シリンダ５のストローク長を検出する。ストローク長とは、油圧シリンダ５のストロークエンドからのロッドの移動距離をいう。ストロークエンドとは、ロッドの可動範囲の端部位置をいう。すなわち、ストロークエンドとは、油圧シリンダ５が最も縮んだ状態のロッドの位置又は油圧シリンダ５が最も伸びた状態のロッドの位置をいう。

ブーム姿勢センサ７３Ａは、ブームシリンダ５Ａに配置されたストロークセンサである。ブーム姿勢センサ７３Ａは、ブームシリンダ５Ａのストローク長を検出する。

アーム姿勢センサ７３Ｂは、アームシリンダ５Ｂに配置されたストロークセンサである。アーム姿勢センサ７３Ｂは、アームシリンダ５Ｂのストローク長を検出する。

バケット姿勢センサ７３Ｃは、バケットシリンダ５Ｃに配置されたストロークセンサである。バケット姿勢センサ７３Ｃは、バケットシリンダ５Ｃのストローク長を検出する。

撮像装置３０は、作業現場を撮像して作業現場の画像を取得する。撮像装置３０は、旋回体３に配置される。撮像装置３０は、旋回体３に固定される。

撮像装置３０により取得される作業現場の画像として、作業機械１の作業対象の画像、作業機械１の少なくとも一部の画像、作業現場に存在する構造物の画像、作業機械１とは別の作業機械の画像、及び作業現場で働く作業者の画像が例示される。実施形態において、作業機械１の作業対象の画像は、作業機４の掘削対象の画像を含む。

撮像装置３０は、光学系と、光学系を通過した光を受光するイメージセンサとを有する。イメージセンサは、ＣＣＤ（Couple Charged Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを含む。

実施形態において、撮像装置３０は、撮像範囲Ｍを撮像する。撮像範囲Ｍは、作業機械１の作業対象を含むように設定される。

実施形態において、上下方向は、旋回軸ＲＸと平行な方向である。左右方向は、ブーム回転軸ＡＸと平行な方向である。前後方向は、ブーム回転軸ＡＸ及び旋回軸ＲＸの両方と直交する方向である。走行体２の接地面を基準として旋回体３が存在する方向が上方であり、上方の逆方向が下方である。旋回軸ＲＸを基準として左右方向の一方が右方であり、右方の逆方向が左方である。旋回軸ＲＸを基準として作業機４が存在する方向が前方であり、前方の逆方向が後方である。

実施形態において、撮像装置３０は、運転室３Ａに配置される。撮像装置３０の光学系の光軸ＯＡは、前後方向に延伸する。

以下の説明において、撮像装置３０により撮像された撮像範囲Ｍの画像を適宜、画像Ｐ、と称する。

＜遠隔操作室＞
図４は、実施形態に係る遠隔操作室２００を示す図である。図４に示すように、遠隔操作室２００に遠隔操作装置４０及び表示装置５０が配置される。

遠隔操作装置４０は、操縦シート４５に着座した操作者に操作される。操作者は、表示装置５０の表示画面と正対するように操縦シート４５に着座する。操作者は、表示装置５０の表示画面を見ながら、遠隔操作装置４０を操作する。

遠隔操作装置４０が操作されることにより生成された操作信号は、制御装置６０及び通信システム４００を介して作業機械１の制御装置３００に送信される。制御装置３００は、通信システム４００を介して取得した操作信号に基づいて、作業機械１を動作させる。作業機械１は、作業機械１の遠隔地からの操作信号により動作する。作業機械１の動作は、走行体２の動作、旋回体３の動作、及び作業機４の動作の少なくとも一つを含む。

走行体２の動作は、走行体２の前進動作及び後進動作を含む。旋回体３の動作は、旋回体３の左旋回動作及び右旋回動作を含む。作業機４の動作は、ブーム４Ａの上げ動作、ブーム４Ａの下げ動作、アーム４Ｂのダンプ動作、アーム４Ｂの掘削動作、バケット４Ｃの掘削動作、及びバケット４Ｃのダンプ動作を含む。

遠隔操作装置４０は、旋回体３及び作業機４の動作のために操作される左作業レバー４１及び右作業レバー４２と、走行体２の動作のために操作される左走行ペダル４３及び右走行ペダル４４とを含む。

左作業レバー４１は、操縦シート４５の左方に配置される。右作業レバー４２は、操縦シート４５の右方に配置される。一例として、左作業レバー４１が前後方向に操作されることにより、アーム４Ｂがダンプ動作又は掘削動作する。左作業レバー４１が左右方向に操作されることにより、旋回体３が左旋回動作又は右旋回動作する。右作業レバー４２が左右方向に操作されることにより、バケット４Ｃが掘削動作又はダンプ動作する。右作業レバー４２が前後方向に操作されることにより、ブーム４Ａが下げ動作又は上げ動作する。なお、左作業レバー４１が前後方向に操作されたときに旋回体３が右旋回動作又は左旋回動作し、左作業レバー４１が左右方向に操作されたときにアーム４Ｂがダンプ動作又は掘削動作してもよい。左作業レバー４１の操作方向及び右作業レバー４２の操作方向と作業機４の動作との関係は任意である。

左走行ペダル４３及び右走行ペダル４４は、操縦シート４５の前側下方に配置される。左走行ペダル４３は、右走行ペダル４４の左方に配置される。左走行ペダル４３が操作されることにより、走行体２の左側の履帯２Ｃが前進動作又は後進動作する。右走行ペダル４４が操作されることにより、走行体２の右側の履帯２Ｃが前進動作又は後進動作する。

また、遠隔操作室２００には、作業機械１の稼働状況を示す作業機械稼働データを表示する第１モニタ装置５０１と、作業機械１に搭載されている電気機器を作動させるために操作される操作スイッチ５０２とが配置される。第１モニタ装置５０１は、作業機械稼働データとして、例えば作業機械１に搭載されているエンジンの燃料の残量、エンジンの冷却液の温度、油圧シリンダ５を駆動するための作動油の温度、及び走行体２の走行速度を表示する。操作スイッチ５０２は、作業機械１に搭載されている電気機器として、例えば作業機械１に設けられている前照灯を作動させる。

表示装置５０は、作業機械１から送信された画像Ｐを表示する。画像Ｐは、制御装置３００及び通信システム４００を介して、遠隔操作システム１００の制御装置６０に送信される。制御装置６０は、通信システム４００を介して取得した画像Ｐを表示装置５０に表示させる。

表示装置５０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）のようなフラットパネルディスプレイを含む。実施形態において、表示装置５０は、隣接するように配置された複数のフラットパネルディスプレイを含む。実施形態において、表示装置５０は、中央ディスプレイ５１と、中央ディスプレイ５１の左側に配置される左ディスプレイ５２と、中央ディスプレイ５１の右側に配置される右ディスプレイ５３と、中央ディスプレイ５１の上側に配置される上ディスプレイ５４と、中央ディスプレイ５１の下側に配置される下ディスプレイ５５とを含む。

表示装置５０に表示される画像Ｐは、操作者が作業機械１の運転室３Ａに設けられている運転シートに着座したと仮定したときの操作者の前方空間の視界に相当する画像である。遠隔操作室２００の操作者は、作業機械１の運転シートに実際に着座している感覚を得ることができる。

遠隔操作室２００の操作者は、遠隔操作装置４０を操作して作業機４を動作させて、作業対象を掘削する。作業機４のバケット４Ｃにより掘削された掘削物は、積荷としてダンプトラックに積み込まれる。

実施形態において、ダンプトラックは、作業現場の管制施設から送信される制御指令に基づいて走行する無人ダンプトラックである。遠隔操作室２００には、作業現場における無人ダンプトラックの稼働状況を示すダンプトラック稼働データを表示する第２モニタ装置５０３が配置される。無人ダンプトラックには、無人ダンプトラックの位置データを検出する位置センサが配置される。位置センサは、全地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）を利用して無人ダンプトラックの絶対位置を検出する。第２モニタ装置５０３は、ダンプトラック稼働データとして、作業現場で稼動する複数の無人ダンプトラックのそれぞれの位置を表示する。また、操作者は、第２モニタ装置５０３に設けられている入力装置を操作して、無人ダンプトラックを停車させたり発車させたりすることができる。

また、遠隔操作室２００には、作業機４のガイダンスデータを表示する第３モニタ装置５０４が配置される。ガイダンスデータとして、作業対象の目標設計面と作業機４との相対距離、作業対象の形状、及び作業対象の鉱石分布が例示される。

＜油圧システム＞
図５は、実施形態に係る作業機械１の油圧システム２０を示す模式図である。図５に示すように、油圧システム２０は、油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１から供給された作動油に基づいて作業機４を駆動する油圧シリンダ５と、油圧ポンプ２１に接続されるポンプ流路２２と、ポンプ流路２２を介して油圧シリンダ５に供給される作動油の流量を調整する流量制御弁２３と、油圧シリンダ５の作動油の圧力を検出する圧力センサ７４とを備える。

油圧ポンプ２１は、作業機械１の動力源から伝達された動力により駆動する。作業機械１の動力源として、ディーゼルエンジン又は電動モータが例示される。油圧ポンプ２１は、作動油を吐出する。実施形態において、油圧ポンプ２１は、可変容量型油圧ポンプである。

油圧シリンダ５は、油圧ポンプ２１から供給された作動油に基づいて作業機４を動作させる。作業機４は、所定の可動範囲で動作する。油圧シリンダ５は、ブーム４Ａを動作させるブームシリンダ５Ａと、アーム４Ｂを動作させるアームシリンダ５Ｂと、バケット４Ｃを動作させるバケットシリンダ５Ｃとを含む。

油圧シリンダ５は、ボトム室ＢＲとロッド室ＲＲとを有する。ボトム室ＢＲに作動油が供給されることにより、油圧シリンダ５は伸びる。ロッド室ＲＲに作動油が供給されることにより、油圧シリンダ５は縮む。

流量制御弁２３は、油圧シリンダ５に供給される作動油の流量を調整する。流量制御弁２３は、ブームシリンダ５Ａに供給される作動油の流量を調整するブーム流量制御弁２３Ａと、アームシリンダ５Ｂに供給される作動油の流量を調整するアーム流量制御弁２３Ｂと、バケットシリンダ５Ｃに供給される作動油の流量を調整するバケット流量制御弁２３Ｃとを含む。

流量制御弁２３は、ポンプポートＰａと、ボトムポートＰｂと、ロッドポートＰｃと、タンクポートＰｄとを有する。

ポンプポートＰａは、供給流路２４及びポンプ流路２２を介して油圧ポンプ２１に接続される。ボトムポートＰｂは、ボトム流路２５を介して油圧シリンダ５のボトム室ＢＲに接続される。ロッドポートＰｃは、ロッド流路２６を介して油圧シリンダ５のロッド室ＲＲに接続される。タンクポートＰｄは、排出流路２７を介してタンク２８に接続される。

油圧ポンプ２１から吐出された作動油は、ポンプ流路２２及び供給流路２４を流通した後、ポンプポートＰａから流量制御弁２３に流入することができる。ボトムポートＰｂから流出した作動油は、ボトム流路２５を流通した後、油圧シリンダ５のボトム室ＢＲに流入することができる。また、油圧シリンダ５のボトム室ＢＲから流出した作動油は、ボトム流路２５を流通した後、ボトムポートＰｂから流量制御弁２３に流入することができる。ロッドポートＰｃから流出した作動油は、ロッド流路２６を流通した後、油圧シリンダ５のロッド室ＲＲに流入することができる。また、油圧シリンダ５のロッド室ＲＲから流出した作動油は、ロッド流路２６を流通した後、ロッドポートＰｃから流量制御弁２３に流入することができる。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路２７を流通した後、タンク２８に排出される。

流量制御弁２３は、ロッド状のスプールを移動させて油圧シリンダ５に供給される作動油の流量及び方向を切り換えるスライドスプール方式の流量制御弁である。スプールが軸方向に移動することにより、ボトム室ＢＲに対する作動油の供給とロッド室ＲＲに対する作動油の供給とが切り換わる。また、スプールの移動量に基づいて、油圧シリンダ５に供給される作動油の流量が調整される。

流量制御弁２３のスプールは、油圧シリンダ５のボトム室ＢＲに作動油を供給する第１作動位置Ｑ１と、油圧シリンダ５のロッド室ＲＲに作動油を供給する第２作動位置Ｑ２と、第１作動位置Ｑ１と第２作動位置Ｑ２との間に配置され作動油を流通させない停止位置Ｑ３とに移動する。

流量制御弁２３のスプールが第１作動位置Ｑ１に配置されると、油圧ポンプ２１から吐出された作動油は、ポンプ流路２２及び供給流路２４を流通した後、ポンプポートＰａから流量制御弁２３に流入し、ボトムポートＰｂから流出する。ボトムポートＰｂから流出した作動油は、ボトム流路２５を流通した後、油圧シリンダ５のボトム室ＢＲに流入する。これにより、油圧シリンダ５は、伸びる。油圧シリンダ５が伸びると、ロッド室ＢＲから作動油が流出する。油圧シリンダ５のロッド室ＢＲから流出した作動油は、ロッド流路２６を流通した後、ロッドポートＰｃから流量制御弁２３に流入し、タンクポートＰｄから流出する。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路２７を介してタンク２８に排出される。

流量制御弁２３のスプールが第２作動位置Ｑ２に配置されると、油圧ポンプ２１から吐出された作動油は、ポンプ流路２２及び供給流路２４を流通した後、ポンプポートＰａから流量制御弁２３に流入し、ロッドポートＰｃから流出する。ロッドポートＰｃから流出した作動油は、ロッド流路２６を流通した後、油圧シリンダ５のロッド室ＲＲに流入する。これにより、油圧シリンダ５は、縮む。油圧シリンダ５が縮むと、ボトム室ＢＲから作動油が流出する。油圧シリンダ５のボトム室ＢＲから流出した作動油は、ボトム流路２５を流通した後、ボトムポートＰｂから流量制御弁２３に流入し、タンクポートＰｄから流出する。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路２７を介してタンク２８に排出される。

流量制御弁２３のスプールが停止位置Ｑ３に配置されると、作動油は、流量制御弁２３を流通することができない。油圧シリンダ５は、伸縮しない。

圧力センサ７４は、油圧シリンダ５の作動油の圧力を検出する。圧力センサ７４は、ブームシリンダ５Ａの作動油の圧力を検出するブーム圧力センサ７４Ａと、アームシリンダ５Ｂの作動油の圧力を検出するアーム圧力センサ７４Ｂと、バケットシリンダ５Ｃの作動油の圧力を検出するバケット圧力センサ７４Ｃとを含む。

実施形態において、圧力センサ７４は、油圧シリンダ５に供給される作動油の圧力を検出する。圧力センサ７４は、ボトム流路２５及びロッド流路２６のそれぞれに設けられる。ロッド室ＲＲに作動油が供給され、油圧シリンダ５が縮む場合、ロッド流路２６に設けられている圧力センサ７４が、油圧シリンダ５に供給される作動油の圧力を検出する。ボトム室ＢＲに作動油が供給され、油圧シリンダ５が伸びる場合、ボトム流路２５に設けられている圧力センサ７４が、油圧シリンダ５に供給される作動油の圧力を検出する。なお、圧力センサ７４は、ボトム室ＢＲ及びロッド室ＲＲのそれぞれに設けられてもよい。

＜制御装置＞
図６は、実施形態に係る作業機械１の遠隔操作システム１００を示す機能ブロック図である。図６に示すように、遠隔操作システム１００は、遠隔地に配置される通信装置６と、通信装置６に接続される制御装置６０と、制御装置６０に接続される遠隔操作装置４０と、制御装置６０に接続される表示装置５０とを備える。また、遠隔操作システム１００は、作業機械１に配置される通信装置７と、通信装置７に接続される制御装置３００と、制御装置３００に接続される撮像装置３０と、制御装置３００に接続されるセンサ７０と、制御装置３００により制御される走行体２と、制御装置３００により制御される旋回体３と、制御装置３００により制御される油圧シリンダ５とを備える。センサ７０は、位置センサ７１と、車体姿勢センサ７２と、作業機姿勢センサ７３と、圧力センサ７４とを含む。

制御装置３００は、走行体制御部３０１と、旋回体制御部３０２と、作業機制御部３０３と、ストロークエンド判定部３０４と、画像データ送信部３０５と、センサデータ送信部３０６とを有する。

走行体制御部３０１は、制御装置６０から送信された遠隔操作装置４０の操作信号を受信する。走行体制御部３０１は、遠隔操作装置４０の操作信号に基づいて、走行体２の動作を制御する制御信号を出力する。

旋回体制御部３０２は、制御装置６０から送信された遠隔操作装置４０の操作信号を受信する。旋回体制御部３０２は、遠隔操作装置４０の操作信号に基づいて、旋回体３の動作を制御する制御信号を出力する。

作業機制御部３０３は、制御装置６０から送信された遠隔操作装置４０の操作信号を受信する。作業機制御部３０３は、遠隔操作装置４０の操作信号に基づいて、作業機４の動作を制御する制御信号を出力する。作業機４の動作を制御する制御信号は、油圧シリンダ５の動作を制御する制御信号を含む。油圧シリンダ５の動作を制御する制御信号は、流量制御弁２３を制御する制御信号を含む。

ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４の角度を算出する。作業機４の角度と油圧シリンダ５のストローク長とは相関する。ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて演算処理を実施して、作業機４の角度を算出することができる。ストロークエンド判定部３０４は、ブーム姿勢センサ７３Ａの検出データに基づいて演算処理を実施して、旋回体３に対するブーム４Ａの角度を算出することができる。ストロークエンド判定部３０４は、アーム姿勢センサ７３Ｂの検出データに基づいて演算処理を実施して、ブーム４Ａに対するアーム４Ｂの角度を算出することができる。ストロークエンド判定部３０４は、バケット姿勢センサ７３Ｃの検出データに基づいて演算処理を実施して、アーム４Ｂに対するバケット４Ｃの角度を算出することができる。

また、ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、油圧シリンダ５のシリンダ位置を算出することができる。シリンダ位置とは、油圧シリンダ５のストロークエンドに対するロッドの相対位置をいう。上述のように、ストロークエンドとは、ロッドの可動範囲の端部位置をいう。ストロークエンド判定部３０４は、ブーム姿勢センサ７３Ａの検出データに基づいて演算処理を実施して、ブームシリンダ５Ａのシリンダ位置を算出することができる。ストロークエンド判定部３０４は、アーム姿勢センサ７３Ｂの検出データに基づいて演算処理を実施して、アームシリンダ５Ｂのシリンダ位置を算出することができる。ストロークエンド判定部３０４は、バケット姿勢センサ７３Ｃの検出データに基づいて演算処理を実施して、バケットシリンダ５Ｃのシリンダ位置を算出することができる。

また、ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、油圧シリンダ５のストローク長を算出することができる。上述のように、ストローク長とは、油圧シリンダ５のストロークエンドからのロッドの移動距離をいう。

また、ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、油圧シリンダ５のシリンダ速度を算出することができる。シリンダ速度とは、油圧シリンダ５のシリンダチューブに対するロッドの速度をいう。ストロークエンド判定部３０４は、ブーム姿勢センサ７３Ａの検出データに基づいて演算処理を実施して、ブームシリンダ５Ａのシリンダ速度を算出することができる。ストロークエンド判定部３０４は、アーム姿勢センサ７３Ｂの検出データに基づいて演算処理を実施して、アームシリンダ５Ｂのシリンダ速度を算出することができる。ストロークエンド判定部３０４は、バケット姿勢センサ７３Ｃの検出データに基づいて演算処理を実施して、バケットシリンダ５Ｃのシリンダ速度を算出することができる。

すなわち、実施形態において、作業機姿勢センサ７３は、作業機４の角度センサ、油圧シリンダ５のシリンダ位置センサ、油圧シリンダ５のストローク長センサ、及び油圧シリンダ５のシリンダ速度センサの少なくとも一つとして機能することができる。

なお、作業機姿勢センサ７３は、ポテンショメータのような作業機４の角度を検出可能な角度センサを含んでもよい。また、作業機姿勢センサ７３は、作業機４に設けられた慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）でもよい。

ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部位置に接近しているか否かを判定する。

図７は、実施形態に係る作業機４の可動範囲を説明するための模式図である。作業機４は、相対移動可能な複数の作業機要素を含む。作業機４の作業機要素は、ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、及びバケット４Ｃを含む。以下の説明において、作業機４の可動範囲は、作業機要素の可動範囲であることとする。

作業機４は、油圧シリンダ５のストロークにより定められる可動範囲において移動することができる。作業機４の可動範囲は、油圧シリンダ５のロッドの可動範囲に基づいて定められる。作業機４の可動範囲の端部位置は、油圧シリンダ５のストロークエンドに基づいて規定される。油圧シリンダ５がストロークエンドに到達すると、作業機４は可動範囲の端部位置に到達する。

実施形態において、作業機４の可動範囲に、端部区間、警報区間、及び中間区間が規定される。端部区間とは、端部位置を含む可動範囲の一部の区間をいう。中間区間とは、可動範囲の中央位置を含む可動区間の一部の区間をいう。警報区間とは、端部区間と中央位置との間の可動範囲の一部の区間をいう。実施形態において、警報区間とは、端部区間と中間区間との間の区間をいう。警報区間は、端部区間及び中間区間のそれぞれに隣接するように規定される。後述するように、作業機４が警報区間において端部位置に接近している場合、遠隔地において警報が出力される。

なお、警報区間は、端部区間に含まれてもよい。警報区間は、省略されてもよい。

可動範囲に対する端部区間の長さの比率は、任意に設定可能である。端部区間は、可動範囲の１［％］以上２０［％］以下の任意の比率でもよい。同様に、可動範囲に対する警報区間の長さの比率は、任意に設定可能である。警報区間は、可動範囲の１［％］以上２０［％］以下の任意の比率でもよい。端部区間の長さは、中間区間の長さよりも短い。

ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在するか否かを判定する。作業機４の可動範囲の端部位置は、油圧シリンダ５のストロークエンドに基づいて規定される。作業機４の可動範囲の端部区間は、油圧シリンダ５のストローク長に基づいて規定される。ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部区間に存在するか否かを判定することができる。

同様に、ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部区間と中央位置との間の警報区間に存在するか否かを判定することができる。ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の中央位置を含む中間区間に存在するか否かを判定することができる。

実施形態において、作業機制御部３０３は、クッション制御を実施する。クッション制御とは、油圧シリンダ５のロッドがストロークエンドに接近したときにロッドを減速させる制御をいう。クッション制御においては、作業機制御部３０３は、遠隔操作装置４０により生成された操作信号に基づくシリンダ速度よりもロッドを減速させる。クッション制御においては、油圧シリンダ５のロッドとストロークエンドとの距離が短くなるほど、ロッドの速度が減少される。クッション制御により、油圧シリンダ５のロッドがストロークエンドに到達したときの衝撃が緩和される。

作業機制御部３０３は、ストロークエンド判定部３０４により作業機４が可動範囲の端部位置に接近していると判定された場合、油圧シリンダ５に供給される作動油の流量を減少させる制御指令を流量制御弁２３に出力する。これにより、端部位置に接近する作業機４の速度を減少させるクッション制御が実施される。クッション制御においては、作業機４と端部位置との距離が短くなるほど、作業機４の速度が減少される。なお、作業機４の速度は、作業機４と端部位置との距離が短くなるほど漸次減少されてもよいし、段階的に減少されてもよい。なお、クッション制御において、作業機４が端部位置に到達するときに、作業機４の速度がゼロになってもよいし、ゼロにならなくてもよい。

実施形態において、クッション制御は、作業機４が端部区間に配置され、且つ、作業機４が端部位置に接近するように動作するときに実施される。すなわち、作業機制御部３０３は、ストロークエンド判定部３０４により、作業機４が端部区間において端部位置に接近していると判定された場合、油圧シリンダ５に供給される作動油の流量を減少させる制御指令を流量制御弁２３に出力する。これにより、作業機４が端部区間において端部位置に接近している場合、作業機４の速度を減少させるクッション制御が実施される。

例えば、作業機制御部３０３は、ストロークエンド判定部３０４によりブーム４Ａが可動範囲の端部区間において端部位置に接近するように動作していると判定された場合、ブームシリンダ５Ａに供給される作動油の流量を減少させる制御指令をブーム流量制御弁２３Ａに出力する。作業機制御部３０３は、ストロークエンド判定部３０４によりアーム４Ｂが可動範囲の端部区間において端部位置に接近するように動作していると判定された場合、アームシリンダ５Ｂに供給される作動油の流量を減少させる制御指令をアーム流量制御弁２３Ｂに出力する。作業機制御部３０３は、ストロークエンド判定部３０４によりバケット４Ｃが可動範囲の端部区間において端部位置に接近するように動作していると判定された場合、バケットシリンダ５Ｃに供給される作動油の流量を減少させる制御指令をバケット流量制御弁２３Ｃに出力する。

画像データ送信部３０５は、撮像装置３０により取得された作業機械１の周辺の画像を制御装置６０に送信する。画像データ送信部３０５は、撮像範囲Ｍの画像Ｐを撮像装置３０から取得する。画像データ送信部３０５は、画像Ｐを制御装置６０に送信する。

センサデータ送信部３０６は、作業機械１に搭載されているセンサ７０の検出データを制御装置６０に送信する。上述のように、センサ７０は、作業機械１の位置を検出する位置センサ７１、旋回体３の姿勢を検出する車体姿勢センサ７２、作業機４の姿勢を検出する作業機姿勢センサ７３、及び油圧シリンダ５の作動油の圧力を検出する圧力センサ７４を含む。

通信装置７は、通信システム４００を介して通信装置６と通信する。通信装置７は、通信装置６を介して制御装置６０から送信された遠隔操作装置４０の操作信号を受信して、制御装置３００に出力する。通信装置７は、画像データ送信部３０５から受信した撮像範囲Ｍの画像Ｐを遠隔地の通信装置６に送信する。通信装置７は、画像Ｐの画像データを圧縮するエンコーダを含む。画像Ｐは、圧縮された状態で、通信装置７から通信装置６に送信される。通信装置７は、センサデータ送信部３０６から受信した位置センサ７１の検出データ、車体姿勢センサ７２の検出データ、作業機姿勢センサ７３の検出データ、及び圧力センサ７４の検出データを遠隔地の通信装置６に送信する。

通信装置６は、通信システム４００を介して通信装置７と通信する。通信装置６は、遠隔操作装置４０が操作されることにより生成された操作信号を通信装置７に送信する。通信装置６は、通信装置７を介して制御装置３００から送信された画像Ｐを受信して、制御装置６０に出力する。通信装置６は、圧縮された画像Ｐの画像データを復元するデコーダを含む。画像Ｐは、復元された状態で、通信装置６から制御装置６０に出力される。通信装置６は、通信装置７を介して制御装置３００から送信された位置センサ７１の検出データ、車体姿勢センサ７２の検出データ、作業機姿勢センサ７３の検出データ、及び圧力センサ７４の検出データを受信して、制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、操作信号送信部６１と、画像データ受信部６２と、センサデータ受信部６３と、画像処理部６４と、表示制御部６５と、警報制御部６６とを有する。

操作信号送信部６１は、作業機械１を遠隔操作する操作信号を送信する。遠隔操作装置４０が操作者に操作されることにより、作業機械１を遠隔操作する操作信号が生成される。操作信号送信部６１は、遠隔操作装置４０の操作信号を制御装置３００に送信する。

画像データ受信部６２は、作業機械１の周辺の画像を受信する。画像データ受信部６２は、作業機械１の周辺の画像として画像Ｐを受信する。画像データ受信部６２は、通信装置６のデコーダにより復元された画像Ｐを取得する。

センサデータ受信部６３は、センサ７０の検出データを受信する。センサ７０の検出データは、旋回体３に係る検出データ及び作業機４に係る検出データを含む。センサデータ受信部６３は、位置センサ７１により検出された作業機械１の位置の検出データ、車体姿勢センサ７２により検出された旋回体３の姿勢の検出データ、作業機姿勢センサ７３により検出された作業機４の姿勢の検出データ、及び圧力センサ７４により検出された油圧シリンダ５の作動油の圧力の検出データを受信する。

画像処理部６４は、画像データ受信部６２により受信された画像Ｐを分割する。

図８は、実施形態に係る画像処理部６４の処理を説明するための図である。図８に示すように、画像データ受信部６２により画像Ｐが取得される。画像Ｐは、旋回体３の前方空間ＳＰの画像である。画像Ｐには、バケット４Ｃを含む作業機４の一部が映っている。また、画像Ｐには、旋回体３の前方の作業対象が映っている。また、画像Ｐには、アッパデッキ３Ｄの手すり３Ｅが映っている。

画像処理部６４は、画像Ｐを複数の画像に分割する。画像処理部６４は、画像Ｐを、中央ディスプレイ５１に表示させるための画像Ｐ１１と、左ディスプレイ５２に表示させるための画像Ｐ１２と、右ディスプレイ５３に表示させるための画像Ｐ１３と、上ディスプレイ５４に表示させるための画像Ｐ１４と、下ディスプレイ５５に表示させるための画像Ｐ１５とに分割する。

表示制御部６５は、作業機械１の周辺の画像を表示装置５０に表示させる。表示制御部６５は、作業機械１の周辺の画像として画像Ｐを表示装置５０に表示させる。

図９は、実施形態に係る表示制御部６５の処理を説明するための図である。図９に示すように、表示制御部６５は、画像Ｐの一部である画像Ｐ１１を中央ディスプレイ５１に表示させる。表示制御部６５は、画像Ｐの一部である画像Ｐ１２を左ディスプレイ５２に表示させる。表示制御部６５は、画像Ｐの一部である画像Ｐ１３を右ディスプレイ５３に表示させる。表示制御部６５は、画像Ｐの一部である画像Ｐ１４を上ディスプレイ５４に表示させる。表示制御部６５は、画像Ｐの一部である画像Ｐ１５を下ディスプレイ５５に表示させる。

実施形態において、表示制御部６５は、旋回体３の姿勢を示す車体データ画像Ｐ３、作業機４の姿勢を示す作業機データ画像Ｐ４、ダンプトラックに積み込まれる積荷の重量を示す積荷データ画像Ｐ５、及びバケット４Ｃの先端刃４Ｄの位置を示すバケットデータ画像Ｐ６を表示装置５０に表示させる。

表示制御部６５は、車体姿勢センサ７２の検出データに基づいて、水平面に対する旋回体３の傾斜角度を算出する。表示制御部６５は、車体データ画像Ｐ３として、旋回体３の傾斜角度を示すシンボル画像を表示装置５０に表示させる。実施形態において、車体データ画像Ｐ３は、上ディスプレイ５４に表示される。

また、表示制御部６５は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４の姿勢を算出する。表示制御部６５は、作業機データ画像Ｐ４として、作業機４の姿勢を示すアニメーション画像を表示装置５０に表示させる。実施形態において、作業機データ画像Ｐ４は、右ディスプレイ５３に表示される。

また、表示制御部６５は、バケット４Ｃに保持された積荷の重量を検出する重量センサ（不図示）の検出データに基づいて、ダンプトラックに積み込まれる積荷の重量を算出する。表示制御部６５は、積荷データ画像Ｐ５として、積荷の重量を示すインジケータ画像を表示装置５０に表示させる。実施形態において、積荷データ画像Ｐ５は、右ディスプレイ５３に表示される。なお、ダンプトラックに積み込まれた積荷の重量を検出する重量センサがダンプトラックに設けられ、重量センサの検出データが制御装置６０に送信されてもよい。

また、表示制御部６５は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、バケット４Ｃの先端刃４Ｄの上下方向の位置を算出する。表示制御部６５は、バケットデータ画像Ｐ６として、バケット４Ｃの先端刃４Ｄの上下方向の位置を示すインジケータ画像を表示装置５０に表示させる。先端刃４Ｄの上下方向の位置とは、地面ＧＲからの高さ位置をいう。実施形態において、バケットデータ画像Ｐ６は、右ディスプレイ５３に表示される。

警報制御部６６は、作業機姿勢センサ７３により検出された作業機４の姿勢の検出データに基づいて、作業機４が作業機４の可動範囲の端部位置に接近していると判定した場合、警報制御信号を出力する。すなわち、警報制御部６６は、油圧シリンダ５のピストンがストロークエンドに接近し、作業機４が可動範囲の端部位置に接近していると判定した場合、警報制御信号を出力する。

警報制御部６６は、作業機姿勢センサ７３により検出された作業機４の姿勢の検出データに基づいて、作業機４が警報区間において端部位置に接近するように動作していると判定した場合、警報制御信号を出力する。実施形態において、警報制御部６６は、作業機４が中間区間から警報区間に移動したと判定した場合、警報制御信号の出力を開始する。

上述のように、作業機４が警報区間から端部区間に移動するとクッション制御が開始される。実施形態において、警報制御部６６は、作業機４が中間区間から警報区間に移動したと判定した場合、クッション制御が開始される前に、警報制御信号の出力を開始する。

また、警報制御部６６は、作業機姿勢センサ７３により検出された作業機４の姿勢の検出データに基づいて、作業機４が端部区間において端部位置に接近するように動作していると判定した場合、警報制御信号を出力する。実施形態において、警報制御部６６は、作業機４が警報区間及び端部区間のそれぞれにおいて端部位置に向かって移動していると判定した場合、警報制御信号の出力を継続する。作業機制御部３０３は、ストロークエンド判定部３０４により作業機４が警報区間から端部区間に移動したと判定された場合、クッション制御を開始する。

また、警報制御部６６は、作業機姿勢センサ７３により検出された作業機４の姿勢の検出データに基づいて、作業機４が端部位置に到達したと判定した場合、警報制御信号を出力する。すなわち、実施形態において、警報制御部６６は、作業機４が警報区間及び端部区間のそれぞれにおいて端部位置に向かって移動している場合、及び作業機４が端部位置に到達した場合のそれぞれにおいて、警報制御信号を出力する。

図１０は、実施形態に係る警報制御部６６の処理を説明するための図である。実施形態において、警報制御部６６は、表示装置５０に警報制御信号を出力する。表示装置５０は、作業機械１の遠隔地に設けられ、警報制御部６６からの警報制御信号に基づいて、警報を出力する。実施形態において、表示装置５０は、警報装置として機能する。図１０に示すように、油圧シリンダ５がストロークエンドに接近し、作業機４が端部位置に接近するように動作した場合、警報制御部６６は、警報として、作業機データ画像Ｐ４を点滅させる。警報制御部６６は、作業機データ画像Ｐ４の全体を点滅させてもよいし、作業機データ画像Ｐ４の背景画像を点滅させてもよい。なお、警報制御部６６は、警報として、表示装置５０に表示される作業機４の色を変更したり作業機４の画像を点滅させたりしてもよい。作業機４の色の変更は、作業機４の全体の色の変更でもよいし、作業機４の一部の色の変更でもよい。例えばアーム４Ｂが端部位置に接近している場合、警報制御部６６は、アーム４Ｂの色を変更してもよい。作業機４の画像の点滅は、作業機４の全体の画像の点滅でもよいし、作業機４の一部の画像の点滅でもよい。例えばアーム４Ｂが端部位置に接近している場合、警報制御部６６は、アーム４Ｂの画像を点滅させてもよい。

なお、警報制御部６６は、警報として、コンピュータグラフィックス（ＣＧ：Computer Graphics）を表示装置５０に表示させてもよい。例えばバケット４Ｃが端部位置に接近している場合、警報制御部６６は、バケット４Ｃの位置及び姿勢を示すコンピュータグラフィックスを画像Ｐに重畳するように表示装置５０に表示させてもよい。

＜遠隔操作方法＞
図１１は、実施形態に係る作業機械１の遠隔操作方法を示すフローチャートである。

遠隔操作装置４０が操作されることにより、制御装置６０の操作信号送信部６１から制御装置３００に作業機械１を遠隔操作する操作信号が送信される（ステップＳＢ１）。

撮像装置３０は、撮像範囲Ｍを撮像する。画像データ送信部３０５は、通信装置７及び通信システム４００を介して、画像Ｐを制御装置６０に送信する（ステップＳＡ１）。

作業機姿勢センサ７３は、作業機４の姿勢を検出する。センサデータ送信部３０６は、通信装置７及び通信システム４００を介して、作業機姿勢センサ７３により検出された作業機４の姿勢の検出データを制御装置６０に送信する（ステップＳＡ２）。

実施形態において、センサデータ送信部３０６は、通信装置７及び通信システム４００を介して、作業機姿勢センサ７３の検出データのみならず、位置センサ７１の検出データ、車体姿勢センサ７２の検出データ、及び圧力センサ７４の検出データを制御装置６０に送信する。

なお、ステップＳＡ１の処理の前にステップＳＡ２の処理が実施されてもよいし、ステップＳＡ１の処理とステップＳＡ２の処理とが並行して実施されてもよい。

画像データ受信部６２は、作業機械１から送信された画像Ｐを、通信装置６を介して受信する。

画像処理部６４は、画像Ｐを画像Ｐ１１と画像Ｐ１２と画像Ｐ１３と画像Ｐ１４と画像Ｐ１５とに分割する（ステップＳＢ２）。

表示制御部６５は、表示装置５０に画像Ｐを表示させる（ステップＳＢ３）。

ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部区間において端部位置に接近しているか否かを判定する（ステップＳＡ３）。

ステップＳＡ３において、作業機４が端部区間において端部位置から離れるように動作していると判定された場合、又は作業機４が端部区間に配置されていないと判定された場合（ステップＳＡ３：Ｎｏ）、制御装置３００は、ステップＳＡ１の処理に戻る。

ステップＳＡ３において、作業機４が端部区間において端部位置に接近するように動作していると判定された場合（ステップＳＡ３：Ｙｅｓ）、作業機制御部３０３は、クッション制御を実施する（ステップＳＡ４）。

すなわち、作業機制御部３０３は、油圧シリンダ５に供給される作動油の流量を減少させる制御指令を流量制御弁２３に出力する。これにより、端部区間において端部位置に接近するように動作している作業機４の速度が減少する。

警報制御部６６は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の警報区間において端部位置に接近しているか否かを判定する（ステップＳＢ４）。

ステップＳＢ４において、作業機４が警報区間において端部位置から離れるように動作していると判定された場合、又は作業機４が警報区間及び端部区間のそれぞれに配置されていないと判定された場合（ステップＳＢ４：Ｎｏ）、制御装置６０は、ステップＳＢ１の処理に戻る。

ステップＳＢ４において、作業機４が警報区間において端部位置に接近するように動作していると判定された場合（ステップＳＢ４：Ｙｅｓ）、警報制御部６６は、警報制御信号を出力する（ステップＳＢ５）。

なお、ステップＳＡ３の判定は、遠隔操作室２００の制御装置６０により実施されてもよい。ステップＳＢ４の判定は、作業機械１の制御装置３００により実施されてもよい。

図１０を参照して説明したように、警報制御部６６は、表示装置５０に警報を出力させる。遠隔地の操作者は、表示装置５０から出力される警報を見て、作業機４が端部位置に接近するように動作していることを認識することができる。

なお、本実施形態においては、説明を簡単にするため、作業機４の可動範囲が油圧シリンダ５のロッドの可動範囲に基づいて定められることとした。すなわち、作業機４の可動範囲の端部位置は、油圧シリンダ５のストロークエンドに基づいて規定され、油圧シリンダ５がストロークエンドに到達すると、作業機４は可動範囲の端部位置に到達することとした。ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、及びバケット４Ｃからなる作業機要素の相対角度に基づいて、油圧シリンダ５がストロークエンドに到達する前に、作業機４の機構上の制約により、作業機要素が可動範囲の端部位置に到達する場合がある。この場合、作業機４の機構に基づいて、作業機要素の端部位置が設定されてもよい。また、作業機４の機構に基づいて、端部区間及び警報区間が設定されてもよい。例えば、第１作業機要素（例えばブーム４Ａ）と第２作業機要素（例えばアーム４Ｂ）との相対角度と、第３作業機要素（例えばバケット４Ｃ）の端部位置との相関関係（マップデータのような相関データ又は関係式）が予め求められる場合、ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データと予め求められている相関関係とに基づいて、第３作業機要素が可動範囲の端部位置に接近しているか否かを判定することができる。

＜コンピュータシステム＞
図１２は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置６０及び制御装置３００のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置６０の機能及び制御装置３００の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

遠隔地に配置されているコンピュータプログラム又はコンピュータシステム１０００は、上述の実施形態に従って、作業機４の姿勢の検出データを受信することと、検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部位置に接近している又は到達したと判定した場合、警報制御信号を警報装置に出力することと、を実行することができる。

＜効果＞
以上説明したように、実施形態によれば、作業機械１は、作業機姿勢センサ７３の検出データを遠隔地に送信する通信装置６を備える。これにより、遠隔地の操作者は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４に衝撃が作用する可能性があることを認識することができる。

例えばクッション制御が実施されない場合において、油圧シリンダ５のロッドがストロークエンドに到達して、作業機４が可動範囲の端部位置に到達したとき、作業機４に衝撃が作用する可能性がある。操作者が作業機械１に実際に搭乗している場合、作業機４に衝撃が作用したことを体感することができる。一方、操作者が遠隔地に存在する場合、作業機４に衝撃が作用したことを体感することができない。そのため、遠隔地の操作者は、作業機４に過度な衝撃が作用する遠隔操作を実施してしまう可能性がある。作業機４に過度な衝撃が作用すると、作業機４の劣化が促進される可能性がある。また、クッション制御が実施される場合においても、作業機４が端部位置に何度も到達すると、作業機４が劣化する可能性がある。

実施形態においては、作業機械１から遠隔地に作業機姿勢センサ７３の検出データが送信される。作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部位置に接近するように動作していると判定された場合、遠隔地において警報が出力される。これにより、遠隔地の操作者は、作業機４が端部位置に接近していることを認識することができる。したがって、遠隔地の操作者は、作業機４に過度な衝撃が作用しないように遠隔操作を実施することができる。遠隔地の操作者は、例えば作業機４が端部位置に到達しないように、遠隔操作装置４０を操作することができる。

実施形態においては、作業機４が警報区間から端部区間に移動したとき、クッション制御が実施される。これにより、作業機４に作用する衝撃が緩和される。また、撮像装置３０により取得された画像データの通信遅延に起因して、遠隔地の操作者の意思に反して、作業機４が端部位置に到達してしまう可能性がある。撮像装置３０により取得された画像データの通信遅延が発生する可能性は、遠隔操作装置４０の操作信号の通信遅延が発生する可能性よりも高い。遠隔地の操作者が、表示装置５０に表示されている画像を見ながら、作業機４が端部位置の直前で停止するように遠隔操作装置４０を操作したとしても、画像データの通信遅延に起因して、遠隔地の操作者の意思に反して、作業機４が端部位置に到達してしまう可能性がある。実施形態においては、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいてクッション制御が実施される。これにより、画像データの通信遅延が発生しても、作業機４に衝撃が作用することが抑制される。

実施形態においては、作業機４が中間区間から警報区間に移動したときに、警報制御部６６からの警報制御信号の出力が開始され、表示装置５０からの警報の出力が開始される。すなわち、作業機４のクッション制御が実施される前に表示装置５０からの警報の出力が開始される。これにより、遠隔地の操作者は、作業機４に過度な衝撃を作用させない遠隔操作をより確実に実施することができる。

また、作業機４が警報区間から端部区間に移動した後においても、警報制御部６６からの警報制御信号の出力が継続され、表示装置５０からの警報の出力が継続される。これにより、遠隔地の操作者は、作業機４が端部区間において端部位置に接近していることを認識することができる。

また、実施形態においては、作業機４が端部位置に到達した後においても、警報制御部６６からの警報制御信号の出力が継続され、表示装置５０からの警報の出力が継続される。これにより、遠隔地の操作者は、作業機４が端部位置に到達したことを認識することができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上述の実施形態においては、ストロークエンド判定部３０４は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部区間に存在するか否かを判定することとした。ストロークエンド判定部３０４は、近接スイッチの出力に基づいて、作業機４が可動範囲の端部区間に存在するか否かを判定してもよい。近接スイッチとは、作業機４が可動範囲の端部位置に移動したときに作動するスイッチをいう。

なお、上述の実施形態においては、警報制御部６６は、表示装置５０に警報を出力させることとした。警報制御部６６は、例えば第１モニタ装置５０１、第２モニタ装置５０３、及び第３モニタ装置５０４の少なくとも一部に警報を出力させてもよい。表示装置５０、第１モニタ装置５０１、第２モニタ装置５０３、及び第３モニタ装置５０４の少なくとも一部に警報を出力させる場合、「レバー操作に注意してください」、「ストロークエンド接近中」等の警報メッセージが表示されてもよい。遠隔操作室２００に音声出力装置又はブザーが配置されている場合、警報制御部６６は、警報として、音声出力装置又はブザーから警告音を出力させてもよい。また、操縦シート４５に振動発生装置が配置されている場合、警報制御部６６は、警報として、操縦シート４５を振動させてもよい。すなわち、警報装置は、表示装置５０でなくてもよく、第１モニタ装置５０１、第２モニタ装置５０３、第３モニタ装置５０４、音声出力装置、ブザー、及び振動発生装置の少なくとも一つでもよい。

なお、上述の実施形態においては、警報制御部６６は、作業機４が端部位置に到達する前から警報を出力させることとした。警報制御部６６は、作業機姿勢センサ７３の検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部位置に到達したと判定した場合、警報を出力させてもよい。すなわち、警報制御部６６は、端部位置に接近するように動作する作業機４が端部位置に到達した後に警報を出力させてもよい。これにより、遠隔地の操作者は、警報に基づいて、作業機４が端部位置に到達したこと、及び作業機４に衝撃が作用した可能性があることを認識することができる。図１２を参照して説明した遠隔地に配置されているコンピュータプログラム又はコンピュータシステム１０００は、作業機４の姿勢の検出データを受信することと、検出データに基づいて、作業機４が可動範囲の端部位置に到達したと判定した場合、警報を出力させることと、を実行することができる。

なお、上述の実施形態において、警報の出力は省略されてもよい。警報が出力されない状態で、クッション制御が実施されてもよい。

なお、上述の実施形態において、クッション制御は実施されなくてもよい。例えば、操作者が遠隔操作装置４０をゆっくりと操作している場合、作業機４に作用する衝撃は小さい。ロッドのシリンダ速度が速度閾値以下の場合にはクッション制御が実施されなくてもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１３は、実施形態に係る作業機械１の動作を説明するための図である。図１３に示すように、作業機械１が作業機４を作業対象に衝突させたとき、作業機４に衝撃が作用する可能性がある。例えば、作業機４が作業対象を掘削したとき又は作業機械１が作業機４を作業対象に下したときに、作業機４に衝撃が作用する可能性がある。また、クッション制御が実施されないとき、作業機４が端部位置に到達することにより、作業機４に衝撃が作用する可能性がある。

実施形態において、警報制御部６６は、センサデータ受信部６３により受信された作業機４に係る検出データに基づいて、作業機４に作用した衝撃のレベルが閾値以上であると判定した場合、警報制御信号を出力する。衝撃のレベルに係る閾値は、予め定められた値であり、警報制御部６６に保有されている。

作業機４に衝撃が作用した場合、作業機４が所定値以上の振幅で振動する。すなわち、作業機４に衝撃が作用した場合、作業機４の姿勢が第１閾値以上の振幅で往復するように変化する。警報制御部６６は、作業機姿勢センサ７３により検出された作業機４の姿勢の検出データに基づいて、衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定することができる。

また、作業機４に衝撃が作用した場合、油圧シリンダ５の作動油の圧力が急激に変化する。すなわち、作業機４に衝撃が作用した場合、油圧シリンダ５の作動油の圧力が第２閾値以上の変化量で上昇する。警報制御部６６は、圧力センサ７４により検出された作動油の圧力の検出データに基づいて、衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定することができる。

また、作業機４に衝撃が作用した場合、旋回体３が所定値以上の振幅又は加速度でピッチ方向に振動する。警報制御部６６は、旋回体３に設けられている慣性計測装置（ＩＭＵ）を含む車体姿勢センサ７２の検出データに基づいて、衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定することができる。

また、作業機４に衝撃が作用した場合、作業機４が所定値以上の加速度で振動する。作業機４に加速度センサが配置されている場合、警報制御部６６は、加速度センサの検出データに基づいて、衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定することができる。

図１４は、実施形態に係る作業機械１の遠隔操作方法を示すフローチャートである。図１４に示す例においては、警報制御部６６が圧力センサ７４により検出された作動油の圧力の検出データに基づいて、衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定することとする。なお、上述のように、警報制御部６６は、作業機姿勢センサ７３の検出データ、車体姿勢センサ７２の検出データ、及び加速度センサの検出データの少なくとも一つに基づいて、衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定することができる。

遠隔操作装置４０が操作されることにより、制御装置６０の操作信号送信部６１から制御装置３００に作業機械１を遠隔操作する操作信号が送信される（ステップＳＢ１１）。

画像Ｐが作業機械１から制御装置６０に送信される（ステップＳＡ１１）。

センサ７０の検出データが作業機械１から制御装置６０に送信される。実施形態において、センサデータ送信部３０６は、通信装置７及び通信システム４００を介して、少なくとも圧力センサ７４により検出された油圧シリンダ５の作動油の圧力の検出データを制御装置６０に送信する（ステップＳＡ１２）。

なお、ステップＳＡ１１の処理の前にステップＳＡ１２の処理が実施されてもよいし、ステップＳＡ１１の処理とステップＳＡ１２の処理とが並行して実施されてもよい。

画像データ受信部６２は、作業機械１から送信された画像Ｐを、通信装置６を介して受信する。画像処理部６４は、画像Ｐを画像Ｐ１１と画像Ｐ１２と画像Ｐ１３と画像Ｐ１４と画像Ｐ１５とに分割する（ステップＳＢ１２）。

表示制御部６５は、表示装置５０に画像Ｐを表示させる（ステップＳＢ１３）。

警報制御部６６は、圧力センサ７４の検出データに基づいて、作業機４に作用した衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＢ１４）。

ステップＳＢ１４において、作業機４に作用した衝撃のレベルが閾値未満であると判定された場合（ステップＳＢ１４：Ｎｏ）、制御装置６０は、ステップＳＢ１２の処理に戻る。

ステップＳＢ１４において、作業機４に作用した衝撃のレベルが閾値以上であると判定された場合（ステップＳＢ１４：Ｙｅｓ）、警報制御部６６は、警報制御信号を出力する（ステップＳＢ１５）。

なお、ステップＳＢ１４の判定は、作業機械１の制御装置３００により実施されてもよい。

このように、図１２を参照して説明した遠隔地に配置されているコンピュータプログラム又はコンピュータシステム１０００は、作業機４に係る検出データを受信することと、検出データに基づいて、作業機４に作用した衝撃のレベルが閾値以上であると判定した場合、警報制御信号を警報装置に出力することと、を実行することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、遠隔操作室２００の制御装置６０が警報制御部６６として機能することとした。作業機械１の制御装置３００が警報制御部６６として機能してもよい。作業機械１に設けられている警報制御部６６から出力された警報制御信号が通信システム４００を介して遠隔操作室２００に送信され、警報制御部６６からの警報制御信号に基づいて、遠隔操作室２００に設けられている警報装置が警報を出力してもよい。

なお、上述の実施形態においては、作業機械１がローディングショベルであることとした。作業機械１はバックホウでもよい。また、作業機械１は、作業機を有する作業機械であればよく、ブルドーザでもよいし、ホイールローダでもよい。

１…作業機械、２…走行体、２Ａ…駆動輪、２Ｂ…従動輪、２Ｃ…履帯、３…旋回体、３Ａ…運転室、３Ｂ…ロアデッキ、３Ｃ…ステップ、３Ｄ…アッパデッキ、３Ｅ…手すり、３Ｆ…ラダー、４…作業機、４Ａ…ブーム、４Ｂ…アーム、４Ｃ…バケット、４Ｄ…先端刃、５…油圧シリンダ、５Ａ…ブームシリンダ、５Ｂ…アームシリンダ、５Ｃ…バケットシリンダ、６…通信装置、７…通信装置、２０…油圧システム、２１…油圧ポンプ、２２…ポンプ流路、２３…流量制御弁、２３Ａ…ブーム流量制御弁、２３Ｂ…アーム流量制御弁、２３Ｃ…バケット流量制御弁、２４…供給流路、２５…ボトム流路、２６…ロッド流路、２７…排出流路、２８…タンク、３０…撮像装置、４０…遠隔操作装置、４１…左作業レバー、４２…右作業レバー、４３…左走行ペダル、４４…右走行ペダル、４５…操縦シート、５０…表示装置、５１…中央ディスプレイ、５２…左ディスプレイ、５３…右ディスプレイ、５４…上ディスプレイ、５５…下ディスプレイ、６０…制御装置、６１…操作信号送信部、６２…画像データ受信部、６３…センサデータ受信部、６４…画像処理部、６５…表示制御部、６６…警報制御部、７０…センサ、７１…位置センサ、７２…車体姿勢センサ、７３…作業機姿勢センサ、７３Ａ…ブーム姿勢センサ、７３Ｂ…アーム姿勢センサ、７３Ｃ…バケット姿勢センサ、７４…圧力センサ、７４Ａ…ブーム圧力センサ、７４Ｂ…アーム圧力センサ、７４Ｃ…バケット圧力センサ、１００…遠隔操作システム、２００…遠隔操作室、３００…制御装置、３０１…走行体制御部、３０２…旋回体制御部、３０３…作業機制御部、３０４…ストロークエンド判定部、３０５…画像データ送信部、３０６…センサデータ送信部、４００…通信システム、５０１…第１モニタ装置、５０２…操作スイッチ、５０３…第２モニタ装置、５０４…第３モニタ装置、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、ＡＸ…ブーム回転軸、ＢＲ…ボトム室、ＢＸ…アーム回転軸、ＣＸ…バケット回転軸、ＧＲ…地面、ＲＲ…ロッド室、ＲＸ…旋回軸、Ｍ…撮像範囲、ＯＡ…光軸、Ｐ…画像、Ｐ１１…画像、Ｐ１２…画像、Ｐ１３…画像、Ｐ１４…画像、Ｐ１５…画像、Ｐ３…車体データ画像、Ｐ４…作業機データ画像、Ｐ５…積荷データ画像、Ｐ６…バケットデータ画像、Ｐａ…ポンプポート、Ｐｂ…ボトムポート、Ｐｃ…ロッドポート、Ｐｄ…タンクポート、Ｑ１…第１作動位置、Ｑ２…第２作動位置、Ｑ３…停止位置。

Claims (7)

1. 遠隔地からの操作信号により動作する作業機械が有する作業機の姿勢の検出データを受信するセンサデータ受信部と、
   前記検出データに基づいて、前記作業機が可動範囲の端部位置に接近している又は到達したと判定した場合、警報制御信号を出力する警報制御部と、
   前記遠隔地に設けられ、前記警報制御部からの前記警報制御信号に基づいて、警報を出力する警報装置と、を備える、
   作業機械の遠隔操作システム。
2. 前記作業機が前記端部位置を含む前記可動範囲の端部区間において前記端部位置に接近している場合、前記作業機の速度が減少され、
   前記警報制御部は、前記検出データに基づいて、前記端部区間に隣接する警報区間において前記作業機が前記端部位置に接近していると判定した場合、前記警報制御信号を出力する、
   請求項１に記載の作業機械の遠隔操作システム。
3. 前記警報制御部は、前記検出データに基づいて、前記作業機が前記端部区間において前記端部位置に接近していると判定した場合、前記警報制御信号を出力する、
   請求項２に記載の作業機械の遠隔操作システム。
4. 前記警報制御部は、前記検出データに基づいて、前記作業機が前記端部位置に到達したと判定した場合、前記警報制御信号を出力する、
   請求項２又は請求項３に記載の作業機械の遠隔操作システム。
5. 遠隔地からの操作信号により動作する作業機械が有する作業機に係る検出データを受信するセンサデータ受信部と、
   前記検出データに基づいて、前記作業機に作用した衝撃のレベルが閾値以上であると判定した場合、警報制御信号を出力する警報制御部と、
   前記作業機械の遠隔地に設けられ、前記警報制御部からの前記警報制御信号に基づいて、警報を出力する警報装置と、を備える、
   作業機械の遠隔操作システム。
6. 前記作業機械は、前記作業機の姿勢を検出する作業機姿勢センサを備え、
   前記警報制御部は、前記作業機姿勢センサの検出データに基づいて、前記衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定する、
   請求項５に記載の作業機械の遠隔操作システム。
7. 前記作業機械は、油圧ポンプから供給された作動油に基づいて前記作業機を駆動する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの作動油の圧力を検出する圧力センサと、を備え、
   前記警報制御部は、前記圧力センサの検出データに基づいて、前記衝撃のレベルが閾値以上であるか否かを判定する、
   請求項６に記載の作業機械の遠隔操作システム。

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