JP2628004B2 - 掘削装置の遠隔操作システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溝や法面の掘削箇所に
配設された掘削装置を遠隔操作するためのシステムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、溝や法面の掘削現場にパワーショ
ベル等の掘削装置を配設し、掘削現場から離れた現場事
務所等から掘削装置を遠隔操作して、掘削現場の作業を
無人化することが試みられている。ところで、掘削装置
を遠隔操作して作業を行う場合には、あらかじめ掘削現
場で測量を行って溝や法面の掘削箇所に丁張を施してお
き、掘削現場に配設した掘削機械を離れた箇所からテレ
ビカメラで撮影して、その撮影映像を現場事務所等で見
ながら丁張に沿って掘削が行われるよう掘削機械を遠隔
操作していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方式では、掘削現場を測量してあらかじめ丁張
を施さなければならないため、作業を開始する前に、ト
ランシットや光波測距儀等の機材を持った測量要員を掘
削現場に配置して測量作業や丁張の設置作業を行わなけ
ればならず、掘削現場での作業を無人化する上で支障と
なる不具合があった。

【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、測量要員を掘削現場に
配置して測量作業や丁張の設置作業を行う手間を省き、
現場での作業を人員や時間の面で効率的に行わせること
ができる掘削装置の遠隔操作システムを提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、溝や法面の掘削箇所に配設された掘削装置
を該掘削箇所から離れた遠隔操作箇所で遠隔操作するた
めのシステムであって、前記掘削装置に配設された測量
用ターゲットと、位置座標が既知である箇所から前記測
量用ターゲットが配設された掘削装置箇所を自動追尾す
る自動追尾手段と、前記自動追尾手段に付設され、該自
動追尾手段の追尾方向を指向し前記測量用ターゲットの
位置を測量する測量手段と、前記掘削箇所を撮影する撮
影手段と、前記溝や法面の設計値データを保持する保持
手段と、前記自動追尾手段の追尾方向、前記測量手段の
測量結果、及び前記保持手段に保持された前記設計値デ
ータに基づいて、前記撮影手段の配設箇所から見た前記
溝や法面の設計線のコンピュータグラフィック画像を生
成する設計線画像生成手段と、前記撮影手段で撮影され
た画像に前記設計線画像生成手段で生成されたコンピュ
ータグラフィック画像を合成する画像合成手段と、前記
遠隔操作箇所に配設され前記画像合成手段で合成された
画像を表示する表示手段と、前記遠隔操作箇所に配設さ
れ前記掘削装置の動作パターンを入力する入力手段と、
前記掘削装置に設けられ該掘削装置を駆動する駆動手段
と、前記動作パターンに応じて前記駆動手段を動作させ
る駆動制御手段とを備えることを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、前記掘削装置に設けられ
該掘削装置の各部の前記測量用ターゲットに対する相対
位置を検出するセンサと、前記自動追尾手段の追尾方
向、前記測量手段の測量結果、及び前記センサの検出結
果に基づいて、前記撮影手段の配設箇所から見た前記掘
削装置のコンピュータグラフィック画像を生成する掘削
装置画像生成手段とをさらに備え、前記画像合成手段
は、前記設計線画像生成手段で生成されたコンピュータ
グラフィック画像と共に前記掘削装置画像生成手段で生
成されたコンピュータグラフィック画像を、前記撮影手
段で撮影された画像に合成するものとした。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明方法を適用したパワーショベルの遠
隔操作システムの概略構成を示す説明図であり、図１に
おいて１は作業現場、３は掘削現場、５は遠隔操作点で
ある。

【０００８】掘削現場３（掘削箇所に相当）は作業現場
１の一角にあり、ここではパワーショベル３１（掘削装
置に相当）を用いた地面３３の掘削が、遠隔操作点５側
からの遠隔操作によって無人で行われる。掘削現場３の
パワーショベル３１は図２（ａ）乃至（ｃ）に示すよう
に、クローラ３１０１、旋回台３１０３、ブーム３１０
５、バケット３１０７、及び操縦席３１０９を備えてい
る。操縦席３１０９内には図２（ｂ）に示すように、バ
ケット３１０７の作業領域を撮影する左右一対の立体視
用テレビカメラ３１１１と、同作業領域の音声を立体的
に集音するバイノーラルマイク３１１３とが配設されて
おり、操縦席３１０９の上部には図２（ｂ）に示すよう
に、立体視用テレビカメラ３１１１で撮影された画像や
バイノーラルマイク３１１３で集音された音声の信号を
ＵＨＦ帯の電波で送出する送信器３１１５が配設されて
いる。

【０００９】旋回台３１０３には図２（ｃ）に示すよう
に、コンピュータ３１１７やラジコンボックス３１１
９、パワーショベル３１の傾きを検出する傾斜計３１２
１、旋回台３１０３の旋回角を検出する旋回角センサ３
１２３等が設けられており、ブーム３１０５及びバケッ
ト３１０７には図２（ｃ）に示すように、それぞれの揺
動角を検出するブーム角センサ３１２５及びバケット角
センサ３１２７が設けられている。また、バケット３１
０７には図２（ｃ）に示すように、地面３３までの距離
を測定する超音波センサ３１２９が設けられている。

【００１０】さらに、旋回台３１０３の上部には図２
（ｃ）に示すように、ワイヤレスモデム３１３１と受信
器３１３５とが配設されており、さらに図２（ｂ）に示
すように、パワーショベル３１の位置測量用のプリズム
３１３７，３１３９（測量用ターゲットに相当）が、旋
回台３１０３の幅方向に間隔を置いて配設されている。
尚、図２（ｂ）に示すように、プリズム３１３７の両脇
には赤色に着色された追尾用ターゲット３１４１が配設
されており、プリズム３１３９の両脇には緑色に着色さ
れた追尾用ターゲット３１４３が配設されている。

【００１１】図３はパワーショベル３１の制御系の概略
構成を示すブロック図である。図３に示すようにコンピ
ュータ３１１７には、傾斜計３１２１、旋回角センサ３
１２３、ブーム角センサ３１２５、バケット角センサ３
１２７、及び超音波センサ３１２９が接続されており、
これらで検出されたパワーショベル３１の各部の状態は
ワイヤレスモデム３１３１から遠隔操作点５側に出力さ
れる。また、ラジコンボックス３１１９には図３に示す
ように受信器３１３５が接続されており、この受信器３
１３５を介して遠隔操作点５側からパワーショベル３１
の遠隔操作用のラジコン制御信号が入力される。

【００１２】そして、ラジコンボックス３１１９は、入
力されたラジコン制御信号に基づいてパワーショベル３
１の各部が駆動されるように、エンジン３１５１とクロ
ーラ３１０１との間に介設された駆動制御回路３１５３
や、油圧源３１５５と旋回台３１０３、ブーム３１０
５、及びバケット３１０７との間に介設された油圧回路
３１５７を制御する。尚、本実施例では、クローラ３１
０１、旋回台３１０３、ブーム３１０５、及びバケット
３１０７が掘削装置の各部に相当し、傾斜計３１２１、
旋回角センサ３１２３、ブーム角センサ３１２５、バケ
ット角センサ３１２７、及び超音波センサ３１２９でセ
ンサが構成されており、ラジコンボックス３１１９、駆
動制御回路３１５３、及び油圧回路３１５７が駆動制御
手段に相当し、エンジン３１５１及び油圧源３１５５が
駆動手段に相当している。

【００１３】遠隔操作点５（遠隔操作箇所、位置座標が
既知である箇所に相当）は図１に示すように、掘削現場
３から離れた作業現場１の一角で、掘削現場３との間に
障害物がなく掘削現場３を一望できる例えば作業現場１
の現場事務所５１に設定されている。この現場事務所５
１の位置座標はあらかじめ測量等で既知とされており、
パワーショベル３１の自動測量ユニット５１０１と遠隔
操作要員５３により操作される遠隔操作ユニット５１５
１とが設置されている。

【００１４】自動測量ユニット５１０１は図４に示すよ
うに、光波測距計５１０５及び視準用望遠鏡５１０７を
備えるトランシット等の測量機５１０３と、測量機５１
０３を３次元方向に指向方向変位可能に支持する雲台５
１０９と、雲台５１０９に内蔵され雲台５１０９上の測
量機５１０３の指向方向を変位させるモータ５１１１
と、モータ５１１１を駆動するモータドライバ５１１３
とを備えており、これら測量機５１０３及び雲台５１０
９は、現場事務所５１の屋根５５上に設置されている。

【００１５】また、図４に示すように自動測量ユニット
５１０１は、測量機５１０３に内蔵され視準用望遠鏡５
１０７の結像箇所に配設されたＣＣＤ等の撮像素子５１
１５と、撮像素子５１１５で撮像した画像から追尾用タ
ーゲット３１３７，３１３９の像を抽出する画像処理用
コンピュータ５１１７と、測量用制御コンピュータ５１
１９とを備えている。測量用制御コンピュータ５１１９
は、撮像素子５１１５で撮像した各追尾用ターゲット３
１３７，３１３９がその画像の中心近くに位置する測量
機５１０３の向きを検出し、その向きに測量機５１０３
が向くように雲台５１０９のモータ５１１１の駆動を制
御すると共に、自動測量ユニット５１０１によるパワー
ショベル３１の位置測量動作の全体を制御する。

【００１６】尚、自動測量ユニット５１０１によるパワ
ーショベル３１の位置測量動作の開始、終了等の指示
は、測量用制御コンピュータ５１１９で生成される操作
用画面（図示せず）上のスイッチ類の操作で行われ、こ
の操作用画面には、自動測量ユニット５１０１による測
量経過や、測量結果を表すパワーショベル３１の位置座
標等の文字情報が一緒に表示される。そして、測量用制
御コンピュータ５１１９で生成された操作用画面の画像
信号や、自動測量ユニット５１０１による測量結果を表
すパワーショベル３１の位置座標のデータは、測量用制
御コンピュータ５１１９から遠隔操作ユニット５１５１
側に出力される。

【００１７】一方、遠隔操作ユニット５１５１は図４に
示すように、監視カメラ５１５３、ホストコンピュータ
５１５５、受信器５１５７、立体視画像生成装置５１５
９、画像音声分離装置５１６１、切換スイッチ５１６
３、スピーカ５１６５、ワイヤレスモデム５１６７、遠
隔操作用画像生成コンピュータ５１６９、モニタテレビ
５１７１、ラジコンボックス５１７３、及び送信器５１
７５で構成されている。

【００１８】監視カメラ５１５３（撮影手段に相当）
は、パワーショベル３１の動作状況を監視するためのも
ので、図１に示すように、掘削現場３のパワーショベル
３１に近い箇所に設置された雲台５１７７で支持されて
いる。この雲台５１７７には監視カメラ５１５３の他
に、受信器５１５７、ワイヤレスモデム５１６７、及び
送信器５１７５が支持されている。

【００１９】ホストコンピュータ５１５５は、コンピュ
ータ本体５１７８、ＣＲＴ５１７９、キーボード５１８
０、マウス５１８１を備えている。コンピュータ本体５
１７８には、自動測量ユニット５１０１の測量用制御コ
ンピュータ５１１９から自動測量ユニット５１０１の操
作用画面の画像信号が入力され、その操作用画面がＣＲ
Ｔ５１７９に表示される。

【００２０】キーボード５１８０及びマウス５１８１
は、測量用制御コンピュータ５１１９で生成されＣＲＴ
５１７９に表示される操作用画面（図示せず）上のスイ
ッチ類の操作や、後に詳説する切換スイッチ５１６３の
切り換えの指示等を行うためのものである。尚、キーボ
ード５１８０及びマウス５１８１によりＣＲＴ５１７９
に表示される操作用画面上のスイッチ類が操作された場
合には、その旨を示す信号がコンピュータ本体５１７８
から自動測量ユニット５１０１の測量用制御コンピュー
タ５１１９に出力される。また、キーボード５１８０及
びマウス５１８１により切換スイッチ５１６３の切り換
えの指示が入力された場合には、その内容に応じて切換
スイッチ５１６３の接続状態が切り換わる。

【００２１】受信器５１５７は、パワーショベル３１の
送信器３１１５から送出された、立体視用テレビカメラ
３１１１で撮影された画像やバイノーラルマイク３１１
３で集音された音声の信号の電波を受信するものであ
る。立体視画像生成装置５１５９は、受信器５１５７で
受信された左右一対の立体視用テレビカメラ３１１１に
よる２つの撮影画像を交互に取り込み合成して立体視用
の画像を生成するものである。画像音声分離装置５１６
１は、立体視画像生成装置５１５９で生成された立体視
用の画像の信号から音声信号成分を分離するものであ
る。生成された画像の信号は切換スイッチ５１６３に出
力され、分離された音声信号はスピーカ５１６５に出力
される。従って、パワーショベル３１の操縦席３１０９
に設けられたバイノーラルマイク３１１３の集音音声
は、スピーカ５１６５で立体的聴取可能に再生される。

【００２２】ワイヤレスモデム５１６７は、パワーショ
ベル３１のワイヤレスモデム３１３１から送出された、
傾斜計３１２１、旋回角センサ３１２３、ブーム角セン
サ３１２５、バケット角センサ３１２７、及び超音波セ
ンサ３１２９で検出されたパワーショベル３１の各部の
状態を示すデータを受信するものである。

【００２３】遠隔操作用画像生成コンピュータ５１６９
は、ＮＴＳＣ＝ＲＧＢ変換器５１８２、コンピュータ本
体５１８３、メモリ５１８４、設計線画像生成装置５１
８５、掘削装置画像生成装置５１８６、画像合成装置５
１８７、及びＲＧＢ＝ＮＴＳＣ変換器５１８８を備えて
いる。ＮＴＳＣ＝ＲＧＢ変換器５１８２には、監視カメ
ラ５１５３で撮影された画像の信号が入力され、その信
号がＮＴＳＣ方式からＲＧＢ方式に変換される。コンピ
ュータ本体５１８３には、ワイヤレスモデム５１６７に
入力されたパワーショベル３１の各部の状態を示すデー
タと、自動測量ユニット５１０１による測量結果を表す
パワーショベル３１の位置座標のデータとが入力され
る。メモリ５１８４（保持手段に相当）には、現場事務
所５１の位置座標や掘削現場３の地面３３に形成する溝
３５や法面の設計座標のデータが保持されている。

【００２４】設計線画像生成装置５１８５（設計線画像
生成手段に相当）及び掘削装置画像生成装置５１８６
（掘削装置画像生成手段に相当）、コンピュータ本体５
１８３への入力データとメモリ５１８４の保持するデー
タとに基づいて、雲台５１７７の設置箇所から見た溝３
５や法面の設計線やパワーショベル３１のコンピュータ
グラフィック画像をそれぞれ生成する。画像合成装置５
１８７（画像合成手段に相当）では、ＮＴＳＣ＝ＲＧＢ
変換器５１８２でＲＧＢ方式に変換された監視カメラ５
１５３の撮影画像に、設計線画像生成装置５１８５及び
掘削装置画像生成装置５１８６で生成されたコンピュー
タグラフィック画像を重ねる画像合成処理が行われ、こ
れにより、遠隔操作用画像が生成される。ＲＧＢ＝ＮＴ
ＳＣ変換器５１８８では、画像合成装置５１８７で合成
された遠隔操作用画像の信号がＲＧＢ方式からＮＴＳＣ
方式に変換される。ＮＴＳＣ方式に変換された合成画像
の信号は切換スイッチ５１６３に出力される。

【００２５】モニタテレビ５１７１（表示手段に相当）
は、切換スイッチ５１６３の接続状態に応じて、立体視
画像生成装置５１５９で生成された立体視用の画像と、
画像合成装置５１８７で合成された遠隔操作用画像とを
切り換えて表示するものである。ラジコンボックス５１
７３（入力手段に相当）は、クローラ３１０１、旋回台
３１０３、ブーム３１０５、及びバケット３１０７を遠
隔操作で駆動させるためのもので、これらの動作方向に
応じた方向に、それらの動作量に応じた時間傾動される
操作レバー（図示せず）等を備えている。送信器５１７
５は、ラジコンボックス５１７３の操作レバー等の操作
により発生したパワーショベル３１の駆動制御用のラジ
コン制御信号を、パワーショベル３１の受信器３１３５
に送出するものである。尚、本実施例では、自動追尾手
段及び測量手段が自動測量ユニット５１０１で構成され
ている。

【００２６】次に、上記構成による本実施例の遠隔操作
システムを用いて掘削作業を行う場合について説明す
る。通常、掘削現場で掘削装置を遠隔操作して作業を行
う場合には、あらかじめ掘削現場で測量を行って溝や法
面の掘削箇所に丁張を施しておいてから作業を開始する
のが一般であるが、本実施例の遠隔操作システムでは、
パワーショベル３１の動作中に随時パワーショベル３１
の位置を測量し、その結果に基づいて、監視カメラ５１
５３の撮影画像を表示するモニタテレビ５１７１の画面
上に、溝３５や法面の設計線を重ねて表示させ、これを
丁張の代りに用いる。

【００２７】そこで、動作中のパワーショベル３１の位
置を自動的に測量する手順について説明する。まず、遠
隔操作点５にいるパワーショベル３１の遠隔操作要員５
３は、遠隔操作ユニット５１５１のホストコンピュータ
５１５５のキーボード５１８０及びマウス５１８１を操
作して、ＣＲＴ５１７９上に測量用制御コンピュータ５
１１９で生成された自動測量ユニット５１０１の操作用
画面を表示させ、キーボード５１８０及びマウス５１８
１の操作により、操作用画面中の「追尾スタート」のス
イッチを投入する。

【００２８】「追尾スタート」のスイッチが投入される
と、その旨を示す信号がコンピュータ本体５１７８から
自動測量ユニット５１０１の測量用制御コンピュータ５
１１９に出力され、これを受けた測量用制御コンピュー
タ５１１９は、測量機５１０３の視準用望遠鏡５１０７
によるパワーショベル３１の追尾用ターゲット３１４１
の自動追尾を開始させる。

【００２９】追尾用ターゲット３１４１の自動追尾に際
しては、測量用制御コンピュータ５１１９の制御によ
り、測量機５１０３の視準用望遠鏡５１０７で捉えられ
撮像素子５１１５で撮像された画像を画像処理用コンピ
ュータ５１１７で画像処理し、その画像中の赤色の部分
を抽出する。そして、抽出された画像中の赤色部分が２
つの追尾用ターゲット３１４１であるものとして、測量
用制御コンピュータ５１１９が、その２つの追尾用ター
ゲット３１４１の中間点が画像の中心に位置するように
モータドライバ５１１１を制御して、雲台５１０９のモ
ータ５１１１の駆動により測量機５１０３の視準用望遠
鏡５１０７の指向方向を変位させる。

【００３０】視準用望遠鏡５１０７の指向方向が上述の
ように変位されると、視準用望遠鏡５１０７で捉えられ
る画像の中心にパワーショベル３１の一方のプリズム３
１３７が位置する状態となり、ＣＲＴ５１７９上の自動
測量ユニット５１０１の操作用画面中に「追尾完了」の
文字が表示される。

【００３１】そこで、パワーショベル３１の遠隔操作要
員５３は、遠隔操作ユニット５１５１のホストコンピュ
ータ５１５５のキーボード５１８０及びマウス５１８１
を操作して、ＣＲＴ５１７９上の操作用画面中の「測量
スタート」のスイッチを投入する。「測量スタート」の
スイッチが投入されると、その旨を示す信号がコンピュ
ータ本体５１７８から自動測量ユニット５１０１の測量
用制御コンピュータ５１１９に出力され、これを受けた
測量用制御コンピュータ５１１９は、測量機５１０３の
視準用望遠鏡５１０７を用いての、パワーショベル３１
の一方のプリズム３１３７が配設された箇所の自動測量
を開始させる。

【００３２】パワーショベル３１の一方のプリズム３１
３７が配設された箇所の自動測量に際しては、測量用制
御コンピュータ５１１９の制御により、光波測距計５１
０４が測距用の光波（図示せず）を視準用望遠鏡５１０
７の光軸と平行に出力する。このとき、視準用望遠鏡５
１０７はパワーショベル３１の一方のプリズム３１３７
を指向しているため、測距用の光波は確実に一方のプリ
ズム３１３７に照射され、その反射波により光波測距計
５１０４でパワーショベル３１の一方のプリズム３１３
７までの距離が計測される。

【００３３】このときの視準用望遠鏡５１０７の指向方
向は、先に述べた不図示のエンコーダを用いて検出する
ことで、測量用制御コンピュータ５１１９にて認識する
ことができ、これにより、パワーショベル３１の一方の
プリズム３１３７が配設された箇所を自動的に測量する
ことができる。尚、上述の測量動作が完了すると、ＣＲ
Ｔ５１７９上の自動測量ユニット５１０１の操作用画面
中に「測量完了」の文字が表示される。

【００３４】このようにして、パワーショベル３１の一
方のプリズム３１３７が配設された箇所の自動測量を終
えたならば、パワーショベル３１の遠隔操作要員５３
は、上述と同様の操作を繰り返して、今度はパワーショ
ベル３１の他方のプリズム３１３９が配設された箇所の
自動測量を自動測量ユニット５１０１に行わせる。この
測量は、画像処理用コンピュータ５１１７が、測量機５
１０３の撮像素子５１１５で撮像された画像中の緑色の
部分を抽出し、その抽出された画像中の緑色部分を２つ
の追尾用ターゲット３１４３とみなした測量用制御コン
ピュータ５１１９が、その２つの追尾用ターゲット３１
４３の中間点を撮像素子５１１５の撮像画像の中心に位
置させるべく、測量機５１０３の視準用望遠鏡５１０７
の指向方向を変位させることで行われる。

【００３５】上述の動作によって、パワーショベル３１
の２つのプリズム３１３７，３１３９が配設された箇所
が自動的に測量されると、その結果によって、パワーシ
ョベル３１の位置座標と向きとが自動測量ユニット５１
０１の測量用制御コンピュータ５１１９で検出され、そ
の検出結果が遠隔操作ユニット５１５１の遠隔操作用画
像生成コンピュータ５１６９のコンピュータ本体５１８
３に転送される。

【００３６】遠隔操作用画像生成コンピュータ５１６９
のコンピュータ本体５１８３は、転送された測量結果
と、パワーショベル３１のコンピュータ３１１７から転
送されるパワーショベル３１の各部の状態を示すデータ
と、メモリ５１８４に記憶された現場事務所５１の位置
座標や掘削現場３の地面３３に形成する溝３５や法面の
設計座標とを、設計線画像生成装置５１８５及び掘削装
置画像生成装置５１８６に転送する。設計線画像生成装
置５１８５及び掘削装置画像生成装置５１８６では、転
送されたデータに基づいて、パワーショベル３１近くの
雲台５１７７の設置箇所から見た溝３５や法面の設計線
やパワーショベル３１のコンピュータグラフィック画像
が生成され、それらのコンピュータグラフィック画像が
画像合成装置５１８７に転送される。

【００３７】画像合成装置５１８７では、設計線画像生
成装置５１８５及び掘削装置画像生成装置５１８６から
転送された溝３５や法面の設計線やパワーショベル３１
のコンピュータグラフィック画像が、監視カメラ５１５
３で撮影されＲＧＢ方式に変換された画像に合成され、
その合成された遠隔操作用画像がＮＴＳＣ方式に変換さ
れて切換スイッチ５１６３に出力される。

【００３８】そこで遠隔操作要員５３は、ホストコンピ
ュータ５１５５のキーボード５１８０及びマウス５１８
１を操作して、モニタテレビ５１７１の表示画面を自動
測量ユニット５１０１の操作用画面から遠隔操作用画像
に切り換える旨をコンピュータ本体５１７８に入力し、
それに伴って切換スイッチ５１６３の接続状態をＲＧＢ
＝ＮＴＳＣ変換器５１８８側に切り換えさせる。

【００３９】すると、モニタテレビ５１７１の画面上
に、例えば図５に示すような、監視カメラ５１５３で撮
影された掘削現場３の実画面に、法面の設計線５１８９
やパワーショベル３１の掘削動作系（ブーム、バケッ
ト）５１９０のコンピュータグラフィック画像が重ねら
れた遠隔操作用画像５１９１が表示される。このため、
遠隔操作要員５３は遠隔操作用画像５１９１を見ること
で、法面の設計線５１８９やパワーショベル３１の掘削
動作系５１９０を視認しながらラジコンボックス５１７
３の操作レバー等を操作し、パワーショベル３１を遠隔
操作して地面３３の掘削を行う。

【００４０】ラジコンボックス５１７３の操作レバー等
が操作されると、その操作内容に応じたパワーショベル
３１の駆動制御用の信号が、送信器５１７５、受信器３
１３５を介し、パワーショベル３１のラジコンボックス
３１１９に送出される。これを受けたラジコンボックス
３１１９は、遠隔操作点５の遠隔操作要員５３によるラ
ジコンボックス５１７３の操作レバー等の操作内容に応
じて、パワーショベル３１の駆動制御回路３１５３及び
油圧回路３１５７を制御し、クローラ３１０１、旋回台
３１０３、ブーム３１０５、及びバケット３１０７を駆
動させる。

【００４１】このように、本実施例のパワーショベルの
遠隔操作システムによれば、遠隔操作点５の自動測量ユ
ニット５１０１でパワーショベル３１を自動追尾してそ
の位置を自動的に測量すると共に、その結果を基に、掘
削現場３に形成する溝３５、法面の設計線５１８９やパ
ワーショベル３１の掘削動作系５１９０のコンピュータ
グラフィック画像を遠隔操作用画像生成コンピュータ５
１６９で生成し、その画像を、掘削現場３に近い箇所に
設置した監視カメラ５１５３で撮影した画像に合成して
モニタテレビ５１７１に表示させるようにした。このた
め、掘削現場３の地形をあらかじめ測量しておかなくて
も、遠隔操作点５の遠隔操作要員５３がモニタテレビ５
１７１の表示画面を見ながら設計線５１８９を丁張代り
にしてパワーショベル３１を遠隔操作することで、設計
値通りの溝３５や法面を地面３３に形成することがで
き、測量要員を掘削現場３に配置して測量作業や丁張の
設置作業を行う手間を省き、現場での作業を人員や時間
の面で効率的に行わせることができる。

【００４２】尚、本実施例では、掘削現場３に形成する
溝３５や法面の設計線５１８９のコンピュータグラフィ
ック画像と共に、パワーショベル３１の掘削動作系５１
９０のコンピュータグラフィック画像を監視カメラ５１
５３の撮影画像に合成しモニタテレビ５１７１に表示す
るものとしたが、この掘削動作系５１９０のコンピュー
タグラフィック画像は省略してもよい。また、本実施例
ではパワーショベル３１と現場事務所５１との間の信号
伝送を、ワイヤレスモデム３１３１，５１６７を介して
行うものとしたが、パワーショベル３１と現場事務所５
１との間の信号伝送は、そのような手段によるものに限
定されない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溝
や法面の掘削箇所に配設された掘削装置を該掘削箇所か
ら離れた遠隔操作箇所で遠隔操作するためのシステムで
あって、前記掘削装置に配設された測量用ターゲット
と、位置座標が既知である箇所から前記測量用ターゲッ
トが配設された掘削装置箇所を自動追尾する自動追尾手
段と、前記自動追尾手段に付設され、該自動追尾手段の
追尾方向を指向し前記測量用ターゲットの位置を測量す
る測量手段と、前記掘削箇所を撮影する撮影手段と、前
記溝や法面の設計値データを保持する保持手段と、前記
自動追尾手段の追尾方向、前記測量手段の測量結果、及
び前記保持手段に保持された前記設計値データに基づい
て、前記撮影手段の配設箇所から見た前記溝や法面の設
計線のコンピュータグラフィック画像を生成する設計線
画像生成手段と、前記撮影手段で撮影された画像に前記
設計線画像生成手段で生成されたコンピュータグラフィ
ック画像を合成する画像合成手段と、前記遠隔操作箇所
に配設され前記画像合成手段で合成された画像を表示す
る表示手段と、前記遠隔操作箇所に配設され前記掘削装
置の動作パターンを入力する入力手段と、前記掘削装置
に設けられ該掘削装置を駆動する駆動手段と、前記動作
パターンに応じて前記駆動手段を動作させる駆動制御手
段とを備える構成とした。このため、測量要員を掘削現
場に配置して測量作業や丁張の設置作業を行う手間を省
き、現場での作業を人員や時間の面で効率的に行わせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用したパワーショベルの遠隔操
作システムの概略構成を示す説明図である。

【図２】図１に示す掘削現場のパワーショベルの構成を
示すもので図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図、
図２（ｃ）は側面図である。

【図３】図１に示すパワーショベルの制御系の概略構成
を示すブロック図である。

【図４】図１に示す遠隔操作点の現場事務所に設置され
た自動測量ユニット及び遠隔操作ユニットの概略構成を
示すブロック図である。

【図５】図４に示す遠隔操作点の現場事務所に設けられ
たモニタテレビに表示される遠隔操作用画像の一例を示
す説明図である。

【符号の説明】

３ 掘削現場（掘削箇所） ３１ パワーショベル（掘削装置） ３１０１ クローラ（掘削装置の各部） ３１０３ 旋回台（掘削装置の各部） ３１０５ ブーム（掘削装置の各部） ３１０７ バケット（掘削装置の各部） ３１１９ ラジコンボックス（駆動制御手段） ３１２１ 傾斜計（センサ） ３１２３ 旋回角センサ（センサ） ３１２５ ブーム角センサ（センサ） ３１２７ バケット角センサ（センサ） ３１２９ 超音波センサ（センサ） ３１３７，３１３９ プリズム（測量用ターゲット） ３１４９ 運転制御装置（駆動制御手段） ３１５１ エンジン（駆動手段） ３１５３ 駆動制御回路（駆動制御手段） ３１５５ 油圧源（駆動手段） ３１５７ 油圧回路（駆動制御手段） ５ 遠隔操作点（遠隔操作箇所、位置座標が既知である
箇所） ５１０１ 自動測量ユニット（自動追尾手段、測量手
段） ５１５３ 監視カメラ（撮影手段） ５１７１ モニタテレビ（表示手段） ５１７３ ラジコンボックス（入力手段） ５１８４ メモリ（保持手段） ５１８５ 設計線画像生成装置（設計線画像生成手段） ５１８６ 掘削装置画像生成装置（掘削装置画像生成手
段） ５１８７ 画像合成装置（画像合成手段）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溝や法面の掘削箇所に配設された掘削装
   置を該掘削箇所から離れた遠隔操作箇所で遠隔操作する
   ためのシステムであって、 前記掘削装置に配設された測量用ターゲットと、 位置座標が既知である箇所から前記測量用ターゲットが
   配設された掘削装置箇所を自動追尾する自動追尾手段
   と、 前記自動追尾手段に付設され、該自動追尾手段の追尾方
   向を指向し前記測量用ターゲットの位置を測量する測量
   手段と、 前記掘削箇所を撮影する撮影手段と、 前記溝や法面の設計値データを保持する保持手段と、 前記自動追尾手段の追尾方向、前記測量手段の測量結
   果、及び前記保持手段に保持された前記設計値データに
   基づいて、前記撮影手段の配設箇所から見た前記溝や法
   面の設計線のコンピュータグラフィック画像を生成する
   設計線画像生成手段と、 前記撮影手段で撮影された画像に前記設計線画像生成手
   段で生成されたコンピュータグラフィック画像を合成す
   る画像合成手段と、 前記遠隔操作箇所に配設され前記画像合成手段で合成さ
   れた画像を表示する表示手段と、 前記遠隔操作箇所に配設され前記掘削装置の動作パター
   ンを入力する入力手段と、 前記掘削装置に設けられ該掘削装置を駆動する駆動手段
   と、 前記動作パターンに応じて前記駆動手段を動作させる駆
   動制御手段と、 を備えることを特徴とする掘削装置の遠隔操作システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記掘削装置に設けられ該掘削装置の各
   部の前記測量用ターゲットに対する相対位置を検出する
   センサと、前記自動追尾手段の追尾方向、前記測量手段
   の測量結果、及び前記センサの検出結果に基づいて、前
   記撮影手段の配設箇所から見た前記掘削装置のコンピュ
   ータグラフィック画像を生成する掘削装置画像生成手段
   とをさらに備え、前記画像合成手段は、前記設計線画像
   生成手段で生成されたコンピュータグラフィック画像と
   共に前記掘削装置画像生成手段で生成されたコンピュー
   タグラフィック画像を、前記撮影手段で撮影された画像
   に合成する請求項１記載の掘削装置の遠隔操作システ
   ム。