JP2023040534A

JP2023040534A - 遠隔操縦訓練装置

Info

Publication number: JP2023040534A
Application number: JP2021147580A
Authority: JP
Inventors: 和樹角; Kazuki Sumi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-03-23

Abstract

【課題】遠隔操縦装置の操縦の訓練の安全性を高められる遠隔操縦訓練装置を提供すること。【解決手段】遠隔操縦訓練装置１は、重機１００の操作部に取り付けられる操作部動作装置と、第１操作部１１０を備える第１遠隔操縦装置１０と、第２操作部２１０を備える第２遠隔操縦装置２０と、前記操作部動作装置の接続対象を第１遠隔操縦装置１０又は第２遠隔操縦装置２０に切り替える切替装置と、制御部と、を備え、制御部は、第１操作部１１０の動きを取得する第１動作取得部と、第２操作部２１０の動きを取得する第２動作取得部と、前記切替装置の切替操作に応じて、前記第１動作取得部により取得された第１操作部１１０の動き又は前記第２動作取得部により取得された第２操作部２１０の動きと同じ動きで前記操作部が動くように前記操作部動作装置を動作させる動作指示部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、遠隔操縦訓練装置に関する。

従来、パワーショベル等の重機は、運転者が運転席に着座し、操作レバーを操作することで、掘削及び運搬等の作業を実施している。一方、災害時の危険地域等における運転者が立ち入り困難な場所において、操作レバーを遠隔地から操縦できる遠隔操縦装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６１－１６８７８４号公報

遠隔操縦装置により重機を操縦するためには、重機に搭乗して操縦を行う場合とは異なる訓練をする必要がある。また、遠隔操縦の訓練を行う場合には、重機を誤って操縦しないように安全性を高めることも求められている。

従って、本発明は、遠隔操縦装置の操縦の訓練の安全性を高められる遠隔操縦訓練装置を提供することを目的とする。

本発明は、所定の可動態様を有する重機の操作部に取り付けられ、該操作部を動かす操作部動作装置と、前記操作部と同じ可動態様を有する第１操作部を備える第１遠隔操縦装置と、前記操作部と同じ可動態様を有する第２操作部を備える第２遠隔操縦装置と、前記操作部動作装置の接続対象を前記第１遠隔操縦装置又は前記第２遠隔操縦装置に切り替える第１切替部を有する切替装置と、前記操作部動作装置、前記第１遠隔操縦装置及び前記第２遠隔操縦装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１操作部の動きを取得する第１動作取得部と、前記第２操作部の動きを取得する第２動作取得部と、前記切替装置の切替操作に応じて、前記第１動作取得部により取得された前記第１操作部の動き又は前記第２動作取得部により取得された前記第２操作部の動きと同じ動きで前記操作部が動くように前記操作部動作装置を動作させる動作指示部と、を備える遠隔操縦訓練装置に関する。

また、遠隔操縦訓練装置は、前記重機の傾動状態及び／又は振動状態を含む状態情報を検知する状態検知部を更に備え、前記第１遠隔操縦装置及び／又は前記第２遠隔操縦装置は、操縦者が着座する着座部と、前記着座部を傾動及び／又は振動させる着座部可動部と、を更に備え、前記制御部は、前記状態検知部により検知された前記状態情報を取得し、該取得した前記状態情報に基づいて前記着座部可動部を可動させる着座部可動制御部を更に備えることが好ましい。

また、遠隔操縦訓練装置は、前記第１操作部に取り付けられ、該第１操作部を動かす第１操作部動作装置を更に備え、前記切替装置は、前記第１操作部動作装置と前記第２遠隔操縦装置とを接続又は切断する第２切替部を更に備え、前記動作指示部は、前記第２切替部により前記第１操作部動作装置と前記第２遠隔操縦装置とが接続された状態において、前記第２動作取得部により取得された前記第２操作部の動きと同じ動きで前記第１操作部が動くように前記第１操作部動作装置を動作させることが好ましい。

本発明の遠隔操縦訓練装置によれば、遠隔操縦装置の操縦の訓練の安全性を高められる。

本発明の一実施形態に係る遠隔操縦訓練装置の構成を示す図である。一実施形態に係る遠隔操縦訓練装置の配置の一例を示す図である。一実施形態に係る第１遠隔操縦装置の構成を示す図である。

以下、本発明の遠隔操縦訓練装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
遠隔操縦訓練装置１は、パワーショベルやホイールローダー等の重機を遠隔操縦装置により操縦する訓練を行う場合に用いられる。
遠隔操縦訓練装置１は、操作部動作装置（図示せず）と、状態検知部（図示せず）と、第１遠隔操縦装置としての訓練生用操縦装置１０と、訓練生用操縦装置１０に取り付けられる第１操作部動作装置（図示せず）と、第２遠隔操縦装置としての教官用操縦装置２０と、切替装置（図示せず）と、制御部を含むサーバ４０と、表示部としてのディスプレー５０と、を備える。

操作部動作装置は、所定の可動態様を有する重機の操作部（例えば、操作レバー、ハンドル、各種スイッチ）に取り付けられる。操作部動作装置は、後述の遠隔操縦装置（訓練生用操縦装置１０又は教官用操縦装置２０）の操作に応じて、これらの操作部を動作（操作レバーの傾動やハンドルの回動、スイッチの押圧等）させる各種機構（モータ、リンク機構等。図示せず）を備える。

状態検知部は、重機に取り付けられ、重機の状態情報を検知する。状態検知部は、各種センサやカメラにより構成され、状態情報として、重機（操縦席）の傾動状態や振動を検知する。また、状態検知部としてのカメラは、操縦席から作業場所に向けて設置されるカメラや、操縦席の各種計器に向けて設置されるカメラを含み、状態情報として作業場所の映像や計器の映像を撮影する。

訓練生用操縦装置１０は、例えば、遠隔操縦装置の訓練を行う訓練設備等、重機から離れた場所に設置される。訓練生用操縦装置１０は、操作部と同じ可動態様を有する第１操作部１１０と、第１操作部１１０の操作状態を検出する操作状態検出部と、を備える。実施形態では、第１操作部１１０として、図３に示すように、重機の操作レバーと同じ可動態様を示す遠隔操縦用レバー１１１及び重機の電装関連スイッチと同じ可動態様を示す遠隔操縦用スイッチ１１２を備える。操作状態検出部は、各種センサにより構成され、第１操作部１１０の操作状態（操作レバーの傾動状態や操作ハンドルの回動角度等）を検出する。

本実施形態では、訓練生用操縦装置１０は、図３に示すように、着座部１２０と、着座部１２０の下部に配置される着座部可動部１３０と、を備える。
着座部１２０は、重機の操縦席に模擬された構造を有し、この着座部１２０に第１操作部１１０は取り付けられる。

着座部可動部１３０は、着座部１２０と床面との間に配置される。着座部可動部１３０は、後述の制御部の制御により、着座部１２０を可動させる。より具体的には、着座部可動部１３０は、重機に設置された状態検知部により検知された状態情報に基づいて、重機における操縦席の状態を再現するように着座部１２０を可動させる。即ち、重機の操縦席が傾動した場合には、着座部可動部１３０は、着座部１２０が重機の操縦席の形状状態と同じ傾動状態となるように着座部１２０を可動させる。また、重機の操縦席が振動した場合には、着座部可動部１３０は、着座部１２０が重機の操縦席の振動状態と同じ振動状態となるように着座部１２０を振動させる。
本実施形態では、着座部可動部１３０は、４軸で着座部を支持し、着座部を上下移動、前後傾動、左右傾動及び旋回可能としている。

第１操作部動作装置は、第１操作部１１０に取り付けられる。第１操作部動作装置は、操作部動作装置と同様の構成を備える。第１操作部動作装置は、後述の教官用操縦装置２０の操作に応じて、第１操作部を動作させる各種機構を備える。

教官用操縦装置２０は、例えば、訓練生用操縦装置１０と同様に、遠隔操縦装置の訓練を行う訓練設備等、重機から離れた場所に設置される。実施形態では、教官用操縦装置２０は、訓練生用操縦装置１０が設置された場所と同じ場所における訓練生用操縦装置１０の後方に設置される。尚、教官用操縦装置２０は、訓練生用操縦装置１０とは異なる場所に設置されていてもよい。この場合、教官用操縦装置２０の設置個所には、訓練生用操縦装置１０を撮影した映像を表示する表示装置が設置される。

教官用操縦装置２０は、重機の操作部及び訓練生用操縦装置１０の第１操作部１１０と同じ可動態様を有する第２操作部２１０と、操作状態検出部と、を備える。本実施形態では、教官用操縦装置２０は、図２に示すように、着座部及び着座部可動部を備えない箱状に構成され、テーブル等に設置されて用いられる。第２操作部２１０は、第１操作部１１０と同様に、重機の操作レバーと同じ可動態様を示す遠隔操縦用レバー２１１及び重機の電装関連スイッチと同じ可動態様を示す遠隔操縦用スイッチ２１２を備える。操作状態検出部は、各種センサにより構成され、第２操作部２１０の操作状態（操作レバーの傾動状態や操作ハンドルの回動角度等）を検出する。

切替装置は、重機の操作部に取り付けられた操作部動作装置の接続対象を訓練生用操縦装置又は教官用操縦装置に切り替える第１切替部と、第１操作部動作装置と教官用操縦装置２０とを接続又は切断する第２切替部と、を備える。
本実施形態では、切替装置は、教官用操縦装置２０と一体的に構成される。即ち、教官用操縦装置２０が切替装置を備えるとも言える。

サーバ４０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に代表される端末等により構成されるサーバ４０は、１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで構成されていてもよい。複数台のコンピュータを用いる場合には、これらのコンピュータは、例えば、通信ネットワークＮを介して接続される。また、サーバ４０は、例えばクラウド上に設けられる仮想サーバ（仮想マシン）として構成してもよい。

サーバ４０は、通信ネットワークＮを介して操作部動作装置、訓練生用操縦装置１０、教官用操縦装置２０等と接続され、制御部と、記憶部と、通信ＩＦ（インタフェース）部とを備えている。
制御部は、情報の演算、処理を行う情報演算処理装置（ＣＰＵ）であり、当該サーバ４０の全体の制御を行う。制御部は、記憶部に記憶されたオペレーティングシステム（ＯＳ）や各種のアプリケーションプログラムを適宜読み出して実行することにより、上述のハードウェアと協働し、各種機能を実行する。

制御部は、第１動作取得部と、第２動作取得部と、動作指示部と、着座部可動制御部と、を備える。

第１動作取得部は、訓練生用操縦装置１０（操作状態検出部）を介して第１操作部１１０の動きを取得する。第２動作取得部は教官用操縦装置２０（操作状態検出部）を介して第２操作部２１０の動きを取得する。

動作指示部は、切替装置の切替操作に応じて、第１動作取得部により取得された第１操作部１１０の動き又は第２動作取得部により取得された第２操作部２１０の動きと同じ動きで操作部が動くように操作部動作装置を動作させる。
また、動作指示部は、第２切替部により第１操作部動作装置と教官用操縦装置２０とが接続された状態において、第２動作取得部により取得された第２操作部２１０の動きと同じ動きで第１操作部１１０が動くように第１操作部動作装置を動作させる。

着座部可動制御部は、重機に取り付けられた状態検知部（センサ）により検知された重機の状態情報（傾動状態や振動状態）を取得し、この取得した状態情報に基づいて着座部可動部１３０を可動させる。

ディスプレー５０は、訓練生用操縦装置１０の前方に配置される。ディスプレー５０には、重機に取り付けた状態検知部としてのカメラにより撮影された映像が表示される。

以上説明した本実施形態の遠隔操縦訓練装置１によれば、訓練生用操縦装置１０を使用して遠隔操縦装置の訓練を行う訓練生は、教官用操縦装置２０を使用する教官の監視のもと、遠隔操縦装置の操作を訓練でき、安全性高く遠隔操縦装置の操作を取得できる。

また、切替装置（第１切替部）を操作することで、重機の操作部を操作する操作部動作装置と訓練生用操縦装置１０又は教官用操縦装置２０との接続状態を切り替えられるので、教官は訓練生の操作状況を確認し、危険な状況では教官用操縦装置２０により操作部動作装置を操作できる。よって、遠隔操縦訓練装置１の安全性をより高められる。

また、訓練生用操縦装置１０を、着座部１２０及び着座部可動部１３０を含んで構成することで、重機の操縦席の傾動状態や振動状態を訓練生用操縦装置１０に再現できるため、実際に重機に搭乗した間隔で訓練を行える。

また、教官用操縦装置２０を箱状に構成することで、教官は例えば卓上に教官用操縦装置２０を設置して訓練を監視できる。また、遠隔操縦訓練装置１の製造コストを低減できる。

また、操作部動作装置を多種の重機に取り付け、遠隔操縦する対象の操作部動作装置を切り替える機能を切替装置に備えさせた場合には、多種の重機の操作の習得を容易に行える。

また、教官用操縦装置２０を、操作部動作装置の動作を停止させる緊急停止スイッチを含んで構成した場合には、緊急時に重機の操作部の操作を停止させられるので、安全性を更に高められる。

また、訓練生用操縦装置１０の第１操作部１１０に第１操作部動作装置を取り付けた場合には、第２切替部により第１操作部動作装置と教官用操縦装置２０とを接続することで、教官による第２操作部２１０の操作を訓練生用操縦装置１０に伝達できるので、教官の操作を訓練生に体感させられる。よって、遠隔操縦装置の高度な操作技術の習得が可能となる。

また、サーバ４０に各種映像や訓練生用操縦装置１０の操作履歴を保存することで、訓練生の技術習得レベルの評価を行える。

また、制御部を、重機の位置情報を取得する位置情報取得部と、位置情報取得部により取得された重機の位置情報が予め設定された設定エリアを外れた場合に操作部動作装置の動作又は重機の動作を停止させる緊急停止部と、を含んで構成することで、遠隔操縦訓練装置１の安全性を一層高められる。

また、制御部を、状態検知部により検知された重機の状態情報（例えば傾動状態情報）が予め設定された安全状態の範囲を超えた場合に操作部動作装置の動作を停止させる、又は安全状態の範囲に戻るように操作部動作装置を動作させる異常検知部を含んで構成することで、遠隔操縦訓練装置１の安全性をより一層高められる。

以上のように遠隔操縦訓練装置１の安全性を高めることで、例えば、一人の教官が複数の訓練生を指導することも可能となる。

以上、本発明の遠隔操縦訓練装置１の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、訓練生用操縦装置１０を、着座部１２０及び着座部可動部１３０を含んで構成したが、これに限らない。即ち、訓練生用操縦装置を、教官用操縦装置２０のような箱状の装置としてもよい。また、教官用操縦装置を着座部及び着座部可動部を含んで構成してもよい。

また、本実施形態では、遠隔操縦訓練装置１を使用して教官が訓練生を訓練する場合について説明したが、これに限らない。例えば、実際の現場作業で未熟なオペレータを熟練オペレータが監視しながら施工する場合に、遠隔操縦訓練装置を用いてもよい。即ち、遠隔操縦訓練装置における訓練には、訓練用の現場において行う訓練のみならず、実際の現場においてオペレータが技術の向上を目的として行う施工作業も含まれる。

１遠隔操縦訓練装置
１０訓練生用操縦装置（第１遠隔操縦装置）
２０教官用操縦装置（第２遠隔操縦装置）
１１０第１操作部
１１１遠隔操縦用レバー
１１２遠隔操縦用スイッチ
１２０着座部
１３０着座部可動部
２１０第２操作部
２１１遠隔操縦用レバー
２１２遠隔操縦用スイッチ

Claims

所定の可動態様を有する重機の操作部に取り付けられ、該操作部を動かす操作部動作装置と、
前記操作部と同じ可動態様を有する第１操作部を備える第１遠隔操縦装置と、
前記操作部と同じ可動態様を有する第２操作部を備える第２遠隔操縦装置と、
前記操作部動作装置の接続対象を前記第１遠隔操縦装置又は前記第２遠隔操縦装置に切り替える第１切替部を有する切替装置と、
前記操作部動作装置、前記第１遠隔操縦装置及び前記第２遠隔操縦装置の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１操作部の動きを取得する第１動作取得部と、
前記第２操作部の動きを取得する第２動作取得部と、
前記切替装置の切替操作に応じて、前記第１動作取得部により取得された前記第１操作部の動き又は前記第２動作取得部により取得された前記第２操作部の動きと同じ動きで前記操作部が動くように前記操作部動作装置を動作させる動作指示部と、
を備える遠隔操縦訓練装置。
前記重機の傾動状態及び／又は振動状態を含む状態情報を検知する状態検知部を更に備え、
前記第１遠隔操縦装置及び／又は前記第２遠隔操縦装置は、
操縦者が着座する着座部と、
前記着座部を傾動及び／又は振動させる着座部可動部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記状態検知部により検知された前記状態情報を取得し、該取得した前記状態情報に基づいて前記着座部可動部を可動させる着座部可動制御部を更に備える請求項１に記載の遠隔操縦訓練装置。
前記第１操作部に取り付けられ、該第１操作部を動かす第１操作部動作装置を更に備え、
前記切替装置は、前記第１操作部動作装置と前記第２遠隔操縦装置とを接続又は切断する第２切替部を更に備え、
前記動作指示部は、前記第２切替部により前記第１操作部動作装置と前記第２遠隔操縦装置とが接続された状態において、前記第２動作取得部により取得された前記第２操作部の動きと同じ動きで前記第１操作部が動くように前記第１操作部動作装置を動作させる請求項１又は２に記載の遠隔操縦訓練装置。