JP2963959B2 - 中継アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設機械を遠隔地で操
作する遠隔操作システムに用いられる中継アンテナ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建設現場における各種作業の省力化や作
業環境の向上を図るために、パワーショベルやブルドー
ザといった建設機械の遠隔操作を行う場合には、建設機
械の作業領域と遠隔操作地点との間がかなり離れてお
り、遠隔操作地点のオペレータが建設機械の作業領域を
直接視認することが困難であるため、建設機械の作業領
域付近には、指向方向変位可能な監視用カメラが設置さ
れる。また、遠隔操作地点には監視用カメラの指向方向
を変位させるための遠隔操作ユニットや、監視用カメラ
の撮影画像を表示する監視用モニタ、遠隔操作用のレバ
ー類が設置され、オペレータは、監視用モニタの表示画
面を見ながらレバー類の操作を行って建設機械を遠隔操
作する。

【０００３】オペレータにより遠隔操作用のレバー類が
操作されると、そのレバー操作に応じて遠隔操作用制御
信号が遠隔操作地点から建設機械に向けて出力される
が、先に述べたように、遠隔操作地点と建設機械との間
がある程度離れているため、遠隔操作用制御信号の伝送
は無線により行われ、遠隔操作地点と建設機械との間に
は、伝送信号中継用のアンテナが設置される。

【０００４】さて、上述した中継アンテナには、該中継
アンテナで受信及び送信される信号の方向性を規定する
ために指向性アンテナが用いられる。そこで、従来は、
中継アンテナを雲台に設置し、遠隔操作地点や建設機械
における伝送信号の受信強度を見ながら雲台の指向方向
を遠隔操作地点で遠隔操作により変更することで、中継
アンテナで中継された伝送信号が遠隔操作地点や建設機
械にて良好に受信され、又は、遠隔操作地点や建設機械
から出力された伝送信号が中継アンテナで良好に受信さ
れるようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように従来は、中継アンテナの指向方向の調整を、遠
隔操作地点や建設機械における伝送信号の受信強度を見
ながら行っていたので、中継アンテナを好適な指向方向
に調整するのに時間がかかると共に、建設機械の位置が
変わる毎に再調整しなければならない不具合があった。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、且つ、監視用カメラがその性質上建設機械を指向す
るように常に指向方向調整されることに着目してなされ
たものであり、アンテナの指向方向調整の簡略化を図る
ことができる中継アンテナ装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【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、作業現場に配置された建設機械と、前記作
業現場から離れた箇所に配置された遠隔操作ユニットと
の間に設けられ、前記遠隔操作ユニットから前記建設機
械へ伝送される遠隔操作用の無線信号を中継する中継ア
ンテナ装置であって、前記遠隔操作ユニット側からの遠
隔操作により３次元方向の指向方向が制御されるように
構成された雲台と、前記雲台に保持された、前記建設機
械の作業状況監視用の監視カメラと、前記雲台に保持さ
れ前記監視カメラの撮影方向に指向させた指向性アンテ
ナとを備え、前記遠隔操作ユニット側には、前記監視カ
メラにより撮影された画像を表示するディスプレイが設
けられ、前記雲台の遠隔操作は、前記ディスプレイに表
示される画像に基いて前記監視カメラが前記建設機械や
該建設機械の周辺を常に指向するように行われることを
特徴とする。

【０００８】また、本発明は、前記雲台に保持され、前
記遠隔操作ユニットから送信される前記遠隔操作用の無
線信号を受信する無指向性アンテナをさらに備えること
を特徴とする。また、本発明は、前記遠隔操作ユニット
が配置された地点に指向され、前記遠隔操作ユニットか
ら送信される前記遠隔操作用の無線信号を受信する固定
指向性アンテナをさらに備えることを特徴とする。

【０００９】

【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は本発明の一実施例による中継アンテナ装置
を含む遠隔操作システムのコントロールルーム側の概略
構成を示す説明図、図２は図１に示すコントロールルー
ム側から遠隔操作されるパワーショベル側の遠隔操作シ
ステムの概略構成を示す側面図、図３は図１に示す中継
アンテナ装置を拡大して示す説明図である。

【００１０】図２において１は、建設現場２で地山３の
掘削を行うパワーショベル（建設機械に相当）であり、
クローラ１０１と、クローラ１０１に対して水平方向へ
旋回可能に設けられた旋回台１０２と、旋回台１０２に
対して上下方向へ回動可能に設けられたアーム１０３
と、アーム１０３に対して上下方向へ回動可能に設けら
れたブーム１０４と、ブーム１０４に対して上下方向へ
回動可能に設けられたバケット１０５とを備えている。
また、パワーショベル１は、全体制御用の主制御装置
と、クローラ１０１、旋回台１０２、アーム１０３、ブ
ーム１０４、及びバケット１０５の駆動を制御する駆動
制御装置（図示せず）と、ディーゼルエンジンや油圧ポ
ンプからなり駆動制御装置によって制御される駆動源
（図示せず）とを備えている。

【００１１】旋回台１０２内には、パワーショベル１の
作業領域Ａを撮影するモニタカメラ１０６が設けられて
おり、アーム１０３の上面には無指向性のアンテナ１０
７が設けられている。尚、モニタカメラ１０６は、旋回
台１０２にオペレータ（図示せず）が搭乗した際にその
オペレータの目が位置する箇所に設けられている。

【００１２】そして、モニタカメラ１０６で撮影された
画像の信号は不図示の変調器で変調されて、アンテナ１
０７から空中に無線で送出される。また、アンテナ１０
７で受信された無線信号は、不図示の復調器で復調され
た後に前記主制御装置に入力される。尚、図２中Ｂは、
パワーショベル１で掘削された土砂を搬送するトラック
である。

【００１３】一方、図１において８は、オペレータＯに
よるパワーショベル１の遠隔操作が行われるコントロー
ルルームである。コントロールルーム８には、建設現場
２の近傍の中継点４に設けられた後述の監視カメラ７で
撮影した画像を表示する監視モニタ装置９と、パワーシ
ョベル１を遠隔操作するための各種操作レバー類（図示
せず）が設けられた操作盤１０と、パワーショベル１の
モニタカメラ１０６で撮影した画像を表示する操作モニ
タ装置１１と、ホストコンピュータ１２及びワイヤレス
モデム１３とが設けられている。

【００１４】尚、監視モニタ装置９及び操作モニタ装置
１１は、空間伝送される画像信号を受信するための受信
アンテナ、受信信号を復調するチューナ、及び復調され
た画像信号に基づいて画像表示を行うディスプレイ（共
に図示せず）をそれぞれ備えている。

【００１５】ホストコンピュータ１２は、操作盤１０に
設けられた各種操作レバー類の操作に応じてパワーショ
ベル１の動作制御用信号を出力するもので、ワイヤレス
モデム１３が接続されている。尚、ホストコンピュータ
１２から出力されるパワーショベル１の動作制御用信号
は、ワイヤレスモデム１３で変調されて空中に無線で送
出される。

【００１６】一方、図１において５は、建設現場２の近
傍の中継点４に立設された支柱であり、その上端には図
３に示すように雲台５０１が設けられている。雲台５０
１は、３次元方向に指向方向が可変な構成とされてお
り、その指向方向は、ホストコンピュータ１２に接続さ
れたキーボードやジョイスティック等の操作レバー（共
に図示せず）の操作による遠隔操作で変更調整される。
そして、この雲台５０１上には図３に示すように、パワ
ーショベル１と後述のコントロールルーム８との間で空
間伝送される無線信号を中継する中継アンテナ６と、パ
ワーショベル１及びその周辺を撮影する監視カメラ７と
が保持されている。

【００１７】中継アンテナ６は図３に示すように、パワ
ーショベル１のアンテナ１０７に対応する単一指向性ア
ンテナ部６０１（指向性アンテナに相当）と、コントロ
ールルーム８の監視モニタ装置９、操作モニタ装置１
１、及びワイヤレスモデム１３に対応する無指向性アン
テナ部６０２（無指向性アンテナに相当）とを備えてお
り、単一指向性アンテナ部６０１が監視カメラ７の撮影
方向を指向するように雲台５０１上に保持されている。
尚、本実施例では、遠隔操作ユニットが、監視モニタ装
置９、操作盤１０、操作モニタ装置１１、ホストコンピ
ュータ１２、及びワイヤレスモデム１３で構成されてい
る。

【００１８】次に、上記構成による本実施例の中継アン
テナ装置を介しての、パワーショベルとコントロールル
ーム８との間の信号伝送について説明する。図１及び図
２に示す構成の遠隔操作システムでは、モニタカメラ１
０６でパワーショベル１の作業領域Ａを撮影し、その撮
影画像をコントロールルーム８に設けた操作モニタ装置
１１のディスプレイに表示させる。

【００１９】これに際しては、パワーショベル１のモニ
タカメラ１０６で撮影されてアンテナ１０７から空中に
送出された画像の信号が、中継アンテナ６の単一指向性
アンテナ部６０１で一旦受信され、無指向性アンテナ部
６０２から再び空中に送出されて、操作モニタ装置１１
の不図示の受信用アンテナ乃至チューナで受信される。
これにより、操作モニタ装置１１のディスプレイにモニ
タカメラ１０６で撮影された画像が表示される。

【００２０】操作モニタ装置１１のディスプレイにモニ
タカメラ１０６で撮影された画像が表示されると、オペ
レータＯは、その表示画面を見ながら操作盤１０の不図
示の各種操作レバー類を操作して、パワーショベル１の
遠隔操作を行う。そして、操作盤１０の各種操作レバー
類の操作に応じたパワーショベル１の動作制御用信号を
ホストコンピュータ１２からパワーショベル１の主制御
装置に伝送し、その伝送された動作制御用信号に基づい
て、パワーショベル１のクローラ１０１、旋回台１０
２、アーム１０３、ブーム１０４、及びバケット１０５
を、主制御装置乃至駆動制御装置の制御によって適宜動
作させる。

【００２１】これに際しては、コントロールルーム８の
ホストコンピュータ１２からワイヤレスモデム１３を介
して空中に送出された動作制御用信号が、中継アンテナ
６の無指向性アンテナ部６０２で一旦受信され、単一指
向性アンテナ部６０１からパワーショベル１から再び空
中に送出されて、パワーショベル１のアンテナ１０７乃
至不図示の復調器で受信される。これにより、パワーシ
ョベル１の不図示の主制御装置にホストコンピュータ１
２からの動作制御用信号が入力される。

【００２２】ホストコンピュータ１２からの動作制御用
信号が入力されると、主制御装置乃至不図示の駆動制御
装置によりパワーショベル１の駆動源が制御され、これ
により、クローラ１０１、旋回台１０２、アーム１０
３、ブーム１０４、及びバケット１０５が、オペレータ
Ｏによる操作盤１０の各種操作レバー類の操作に応じた
動作を行う。

【００２３】さて、図１及び図２に示す構成の遠隔操作
システムでは、監視カメラ７でパワーショベル１及びそ
の周辺を撮影し、その撮影画像をコントロールルーム８
に設けた監視モニタ装置９のディスプレイに表示させ、
オペレータＯがその表示画面を見てパワーショベル１の
周辺の状況を把握しながらパワーショベル１の遠隔操作
を行う。このため、オペレータＯは、操作盤１０の各種
操作レバー類の操作と共に、ホストコンピュータ１２に
接続されたキーボードやジョイスティック等の操作レバ
ーの操作を行って、監視カメラ７の撮影方向が常にパワ
ーショベル１やその周辺の方向となるように、雲台５０
１の指向方向を遠隔操作により調整する。

【００２４】すると、中継アンテナ６の単一指向性アン
テナ部６０１が、監視カメラ７の撮影方向を指向してい
るため、該単一指向性アンテナ部６０１の指向性がパワ
ーショベル１の方向となり、よって、パワーショベル１
のアンテナ１０７から送出されたモニタカメラ１０６の
撮影画像信号が中継アンテナ６の単一指向性アンテナ部
６０１にて良好に受信される。また、コントロールルー
ム８のワイヤレスモデム１３から送出されて無指向性ア
ンテナ部６０２で一旦受信された動作制御用信号が、パ
ワーショベル１のアンテナ１０７に向けて良好に送信さ
れる。

【００２５】このように、本実施例の中継アンテナ装置
によれば、建設現場２の近傍の中継点４に立設された支
柱５の上端に、３次元方向に指向方向が可変な雲台５０
１を設け、この雲台５０１に監視カメラ７と中継アンテ
ナ６を保持させて、中継アンテナ６の単一指向性アンテ
ナ部６０１が監視カメラ７の撮影方向を指向するように
した。

【００２６】このため、オペレータＯがホストコンピュ
ータ１２に接続されたキーボードやジョイスティック等
の操作レバーを操作して、監視モニタ装置９のディスプ
レイにパワーショベル１やその周辺の画像が表示される
ように、すなわちパワーショベル１やその周辺が監視カ
メラ７により撮影されるように雲台５０１の指向方向を
調整することで、中継アンテナ６の単一指向性アンテナ
部６０１をパワーショベル１の方向へ同時に指向させる
ことができ、よって、モニタカメラ１０６の撮影画像信
号やホストコンピュータ１２からの動作制御用信号を良
好に送受信して中継することができる。したがって、遠
隔操作用の無線信号が中継アンテナ６の単一指向性アン
テナ部６０１によってパワーショベル１のアンテナ１０
７へ良好に伝達され、かつ中継アンテナ６の単一指向性
アンテナ部６０１の指向方向調整の簡略化を図ることが
可能となる。すなわち、従来と違って、中継アンテナの
指向方向の調整を、遠隔操作地点や建設機械における伝
送信号の受信強度を見ながら行う必要がないので、中継
アンテナを好適な指向方向に調整するのに時間がかから
ず、かつ建設機械の位置が変わる毎に再調整する必要も
ないという利点がある。

【００２７】また、本実施例では、ワイヤレスモデム１
３との間の信号の送受信を無指向性アンテナ部６０２で
行うものとしたが、例えば、コントロールルーム８を指
向する単一指向性のアンテナを支柱５に固設してもよ
い。そして、本実施例では、パワーショベル１の遠隔操
作システムに適用した場合について示したが、トラック
Ｂやブルドーザ等その他の建設機械の遠隔操作システム
にも本発明の中継アンテナ装置を適用できることは言う
までもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
業現場に配置された建設機械と、前記作業現場から離れ
た箇所に配置された遠隔操作ユニットとの間に設けら
れ、前記遠隔操作ユニットから前記建設機械へ伝送され
る遠隔操作用の無線信号を中継する中継アンテナ装置で
あって、前記遠隔操作ユニット側からの遠隔操作により
３次元方向の指向方向が制御されるように構成された雲
台と、前記雲台に保持された、前記建設機械の作業状況
監視用の監視カメラと、前記雲台に保持され前記監視カ
メラの撮影方向に指向させた指向性アンテナとを備え、
前記遠隔操作ユニット側には、前記監視カメラにより撮
影された画像を表示するディスプレイが設けられ、前記
雲台の遠隔操作は、前記ディスプレイに表示される画像
に基いて前記監視カメラが前記建設機械や該建設機械の
周辺を常に指向するように行われる構成とした。このた
め、建設機械やその周辺が監視カメラにより撮影される
ように雲台の指向方向を調整することで、指向性アンテ
ナを建設機械へ同時に指向させることができる。したが
って、遠隔操作用の無線信号が指向性アンテナによって
建設機械へ良好に伝達され、かつアンテナの指向方向調
整の簡略化を図ることが可能となる。すなわち、従来と
違って、中継アンテナの指向方向の調整を、遠隔操作地
点や建設機械における伝送信号の受信強度を見ながら行
う必要がないので、中継アンテナを好適な指向方向に調
整するのに時間がかからず、かつ建設機械の位置が変わ
る毎に再調整する必要もないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による中継アンテナ装置を含
む遠隔操作システムのコントロールルーム側の概略構成
を示す説明図である。

【図２】図１に示すコントロールルーム側から遠隔操作
されるパワーショベル側の遠隔操作システムの概略構成
を示す側面図である。

【図３】図１に示す中継アンテナ装置を拡大して示す説
明図である。

【符号の説明】

１ パワーショベル（建設機械） ２ 作業現場 ５０１ 雲台 ６ 中継アンテナ ６０１ 単一指向性アンテナ部（指向性アンテナ） ６０２ 無指向性アンテナ部（無指向性アンテナ） ７ 監視カメラ ９ 監視モニタ装置（遠隔操作ユニット） １０ 操作盤（遠隔操作ユニット） １１ 操作モニタ装置（遠隔操作ユニット） １２ ホストコンピュータ（遠隔操作ユニット） １３ ワイヤレスモデム（遠隔操作ユニット） Ａ 作業領域

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業現場に配置された建設機械と、前記
   作業現場から離れた箇所に配置された遠隔操作ユニット
   との間に設けられ、前記遠隔操作ユニットから前記建設
   機械へ伝送される遠隔操作用の無線信号を中継する中継
   アンテナ装置であって、前記遠隔操作ユニット側からの遠隔操作により３次元方
   向の指向方向が制御されるように構成された 雲台と、 前記雲台に保持された、前記建設機械の作業状況監視用
   の監視カメラと、 前記雲台に保持され前記監視カメラの撮影方向に指向さ
   せた指向性アンテナとを備え、前記遠隔操作ユニット側には、前記監視カメラにより撮
   影された画像を表示するディスプレイが設けられ、 前記雲台の遠隔操作は、前記ディスプレイに表示される
   画像に基いて前記監視カメラが前記建設機械や該建設機
   械の周辺を常に指向するように行われること、 を特徴と
   する中継アンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記雲台に保持され、前記遠隔操作ユニ
   ットから送信される前記遠隔操作用の無線信号を受信す
   る無指向性アンテナをさらに備えることを特徴とする請
   求項１記載の中継アンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記遠隔操作ユニットが配置された地点
   に指向され、前記遠隔操作ユニットから送信される前記
   遠隔操作用の無線信号を受信する固定指向性アンテナを
   さらに備えることを特徴とする請求項１記載の中継アン
   テナ装置。