JP3623014B2 - Work machine - Google Patents

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JP3623014B2 JP15478895A JP15478895A JP3623014B2 JP 3623014 B2 JP3623014 B2 JP 3623014B2 JP 15478895 A JP15478895 A JP 15478895A JP 15478895 A JP15478895 A JP 15478895A JP 3623014 B2 JP3623014 B2 JP 3623014B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、指令に応じて駆動される腕あるいは作業具を有する油圧ショベル、油圧クレーン、ブルドーザ等の作業機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
作業機械、例えば油圧ショベルは、本体に可回動に取り付けられたブーム、このブームに可回動に取り付けられたアーム、およびこのアームに可回動に取り付けられたバケットを備え、オペレータがそれらに対応する操作レバーを操作してそれらを駆動することにより所望の作業を行なう。このような油圧ショベルによる作業は、通常、オペレータが運転室に搭乗し、運転室内に設置された操作レバーを操作して行なわれるが、危険な個所での作業、例えば、崖の近辺、崩壊のおそれのある建造物の近辺、河川等における作業、火山の土石流の除去作業等の作業を行なう場合には、オペレータが搭乗して作業をするのは危険であるので、遠隔操縦手段を用いた作業が行われる。
【0003】
遠隔操縦手段は、受信信号に応じてブームやアーム等の腕、又は作業具であるバケットを駆動させる作業機械側制御装置と、油圧ショベルから遠く離れた遠隔地に設置されて当該作業機械側制御装置に有線又は無線で信号を送信する遠隔操縦装置とで構成される。遠隔操縦装置には、油圧ショベルの操作レバーに対応する操作レバーが備えられ、オペレータは遠隔操縦装置の各操作レバーを油圧ショベルの操作レバーと同じように操作することにより、その操作方向および操作量に応じた信号を作業機械側制御装置に送信し、油圧ショベルを操縦する。このような遠隔操縦においては、オペレータは油圧ショベルを見ることはできない場合が多く、その場合には、油圧ショベルにオペレータが搭乗したときのオペレータの目の位置又はそれと等価な位置にカメラを設置し、このカメラで撮影したブーム、アーム、バケットおよびそれらの近辺の映像を無線又は有線で遠隔操縦装置のそばに設置されたモニタへ送信、表示し、オペレータは表示された作業現場を見ながら各操作レバーを操作して作業を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
油圧ショベルによる作業において、ブーム、アーム、バケットの動きの方向は、運転室のオペレータから見てその前後方向である。オペレータが運転室に搭乗して油圧ショベルを操作する場合には、オペレータは自分の眼で作業個所を立体的に観察することができるので、作業実施に大きな不都合は生じない。しかし、上記遠隔操縦の場合には、カメラで撮影された映像を観察しながら作業を行うことになる。そして、カメラは人間の眼と異なり、地面を含む作業個所周辺の物体と作業具であるバケットとの距離感(カメラに対する前後方向の距離感)を把握することができないので、作業が困難となって操作性や作業効率が低下する。
【0005】
例えば、バケットで掘削した土砂をダンプトラックに積載する場合、映像では当該ダンプトラックの荷台とバケットとの位置関係が把握できず、バケットを回動して放土するとき、土砂が荷台の外に放土されたり、バケットが荷台の側板又はテールゲートに衝突して土砂積載ができないばかりか当該側板又はテールゲートを破損する等の事故が発生する場合も少なくない。
【0006】
これに対処するため、例えば、社団法人 日本建設機械化協会、1994年7月発行の「建設機械による無人化施工技術シンポジュウム、資料」第8〜9頁に、上記カメラとして3Dカメラ(立体カメラ)を使用することが記載されているが、3Dカメラは極めて高価なカメラであり、特に、遠隔操縦を行わざるを得ない周囲環境においては、破損の危険が付きまとうこととなり、そのような破損のおそれのある個所に高価な3Dカメラを用いることは通常は採用し得ない。
【0007】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、3Dカメラを用いなくても作業性や作業効率の低下を防止することができる遠隔操縦作業機械を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、本体と、この本体に可回動に取り付けられた少なくとも1つの腕と、この腕に取り付けられた作業具とを備え、指令に応じて前記腕および作業具の少なくとも一方を駆動して所要の作業を行う作業機械において、前記本体に取り付けられ前記腕の動面に交差する方向に突出するカメラ突出機構と、このカメラ突出機構に取り付けられたカメラと、このカメラで撮影された画像信号をモニタへ送信する送信手段とを設けたことを特徴とする。
また、本発明は、上記構成において、前記カメラ突出機構は、前記カメラを、指令に応じて前記腕の回動面に交差した方向に移動させるアクチュエータを備えていることを特徴とする。
また、本発明は、本体と、この本体に可回動に取り付けられた少なくとも1つの腕と、この腕に取り付けられた作業具とを備え、指令に応じて前記腕および作業具の少なくとも一方を駆動して所要の作業を行う作業機械において、前記本体に取り付けられ前記腕の移動面に交差する方向である前記本体の側方に突出するカメラ突出機構と、このカメラ突出機構に取り付けられたカメラと、このカメラで撮影された画像信号をモニタへ送信する送信手段とを設けたことを特徴とする。
【0009】
さらに、本発明は、上記構成において、前記本体に、前記カメラ以外の少なくとも1つの他のカメラと、当該他のカメラで撮影された画像信号をモニタへ送信する送信手段とを設けたことも特徴とする。
また、本発明は、本体と、この本体に可回動に取り付けられた少なくとも1つの腕と、この腕に取り付けられた作業具とを備え、指令に応じて前記腕および作業具の少なくとも一方を駆動して所要の作業を行う作業機械において、前記本体に取り付けられ、前記腕の移動面に交差する方向に突出して前記作業具周辺を撮影する第1のカメラと、前記本体に取り付けられ、前記第1のカメラと異なる方向から前記作業具周辺を撮影する少なくとも1つの第2のカメラと、これらのカメラで撮影された画像信号をモニタへ送信する送信手段とを設けたことを特徴とする。
【0010】
【作用】
メラ突出機構に取り付けられたカメラは、腕や作業具やそれら周辺の物体をそれらの斜め方向から撮影することになる。このように撮影された映像はそれら相互の位置関係を容易、明確に把握することができ、その結果、作業機械のオペレータの操作性や作業効率が低下することはない。
【0011】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
図1は本発明の実施例に係る油圧ショベルの正面図である。この図で、1は下部走行体、2は上部旋回体、3は運転室であり、上部旋回体2と運転室3で油圧ショベルの本体を構成する。4は上部旋回体2に可回動に取り付けられたブーム、5はブーム4に可回動に取り付けられたアーム、6はアーム5に可回動に取り付けられたバケットを示す。ブーム4、アーム5、バケット6は、図示の状態においては紙面に垂直な面内で回動駆動される。7は上部旋回体2に固定された突起部、8は突起部7に取り付けられたカメラ突出機構(詳細構成は図2を参照して説明する)、9はカメラ突出機構の所定位置に取り付けられた雲台、10は雲台9に取り付けられたカメラである。
【0012】
図2はカメラ突出機構8の正面図である。なお、図1および図2において、同一部分には同一符号を付す。カメラ突出機構8は、油圧シリンダ81、リンク82、83、平行リンク機構84で構成されている。油圧シリンダ81は突起部7に可回動にピン結合され、リンク82は一端が運転室3に、他端が油圧シリンダ81のロッド81rにそれぞれピン結合され、リンク83の一端はリンク82とともにロッド81rにピン結合されている。平行リンク機構84は、2つの互いに平行なカメラ取付アーム841、842、および突起部7に平行なカメラ取付台843で構成され、カメラ取付アーム841、842はそれぞれ突起部7およびカメラ取付台843にピン結合されている。又、カメラ取付アーム841の一部にはリンク83がピン結合されている。なお、図2は油圧シリンダ81が図1に示す伸長状態に至る前の伸長中途の状態を示す。
【0013】
図2に示すように、雲台9は図示されていない2つのモータによって水平軸Xおよびこれに垂直な垂直軸Zのまわりに回転可能であり、したがって、各モータを駆動することによりカメラ10をそれら各軸X、Zのまわりに回動させることができる。このような雲台9は良く知られているので、その詳細構成の説明は省略する。
【0014】
油圧シリンダ81を最大ストロークで伸長させると、カメラ突出機構8は図1に示すように、リンク82とリンク83がほぼ直線状態となり、平行リンク機構84がその平行四辺形の関係を保持したままの状態で側方、即ち運転室3の横方向に突出する。
図3はこの状態を上から見た平面図であり、図1に示す部分と同一部分には同一符号が付してある。この実施例では、平行リンク機構84はブーム4、アーム5、バケット6の回動面と直交する方向(運転室3の真横)に突出する構成が例示されているが、カメラ10を突出させればよいのであるから、本実施例のように当該回動面と直交する方向に限ることはなく、当該回動面と交差する方向に突出すればよいのは当然である。θはカメラ10の視野を示す。このように、カメラ突出機構8を油圧シリンダ81を駆動して突出させ、かつ、雲台9の2つのモータを駆動してカメラ10を適切な姿勢に制御すると、カメラ10はブーム4、アーム5、バケット6の後部側方から、それらおよびそれらの周辺の物体を任意の視野で撮影できることになり、それらの回動面内での位置関係を明瞭に示す画像を得ることができる。
【0015】
図4はカメラ突出機構8が非突出状態のときの油圧ショベルの正面図である。この図で、図1に示す部分と同一部分には同一符号が付してある。油圧シリンダ81を縮める方向に駆動すると、リンク82、83は図2に示す状態を経て折りたたまれ、これに伴って、傾いていた平行リンク機構84も運転室3側に引き寄せられて垂直状態になる。この状態でも、カメラ取付台843は水平状態に保持されている。
【0016】
図5は遠隔操縦の全体構成を示す図である。この図で、図1に示す部分と同一部分には同一符号が付してある。V は油圧ショベルのブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ旋回モータ等の各種アクチュエータの駆動を制御する各コントロールバルブを示すコントロールバルブ群、V は各コントロールバルブを制御する各比例弁を示す比例弁群である。図では、コントロールバルブが制御するアクチュエータとしてアームシリンダ、バケットシリンダ、および油圧シリンダ81のみが示され、他の油圧アクチュエータの図示は省略されている。11は作業機械側制御装置、12a、12bは作業機械側の無線機である。作業機械側制御装置11は、通信インターフェース111、ROM112、RAM113、CPU114、D/A変換器115、117、およびA/D変換器116で構成されている。
【0017】
Lは遠隔操縦装置の操作レバー群を示し、この操作レバー群Lの各操作レバーは油圧ショベルの各アクチュエータに対応している。L は雲台9の各モータを操作する操作レバー群、S81は油圧シリンダ81を図1に示す突出位置と図4に示す非突出位置のいずれかに駆動するスイッチである。13は遠隔操縦装置の制御装置、14はカメラ10で撮影された映像を表示するモニタ、15a、15bは遠隔操縦装置の無線機である。遠隔操縦装置の制御装置13は、A/D変換器131、ROM132、RAM133、CPU134、通信インターフェース135で構成されている。
【0018】
次に、遠隔操縦の動作の概略を説明する。油圧ショベルの作業現場から離れた遠隔地において、先ず、オペレータはスイッチS81をONとする。このON信号は制御装置13に取り込まれ、CPU134の制御により通信インターフェース135および無線機15bを介して無線送信される。作業機械側制御装置11は、無線機12bおよび通信インターフェース111を介して当該ON信号を入力し、CPUはROM112に格納された手順に従い、入力したON信号に相当する信号をD/A変換器115を介して比例弁群V の対応する比例弁へ出力する。これにより、当該比例弁が作動して、パイロット圧を、コントロールバルブ群V 中の油圧シリンダ81を制御するコントロールバルブへ与える。この結果、油圧シリンダ81が伸長作動して、それまで図4に示す非突出位置にあったカメラ突出機構8を図1に示す状態に突出させる。
【0019】
この状態で、カメラ10は、その視野内にある映像を映像信号として出力し、この映像信号は無線機12aを介して無線送信される。遠隔操縦装置の無線機15aは当該映像信号を受信し、これをモニタ14に表示する。オペレータはモニタ14に表示された現場の映像を見ながら、作業に都合の良い個所、例えばバケット6の掘削予定地面、又、さきの例でいえばバケット6とダンプトラックの側板又はテールゲート、がモニタ14に表示されるように、操作レバー群L の所要の操作レバーを操作して雲台9を駆動し、カメラ10の視野を調整する。この操作レバー群L の各操作レバーの操作信号は、さきのスイッチS81の信号と同様、制御装置13、無線機15b、12bを経て作業機械側制御装置11に入力され、CPU114の制御の下にD/A変換器117から雲台9の図示しないモータに与えられ、雲台9はこれに応じて図2に示すX、Z軸まわりに回転して、カメラ10の視野を変化させる。
【0020】
この動作を経て、カメラ10の視野が設定されると、オペレータは操作レバー群Lのうちの所要の操作レバーを操作して油圧ショベルにより所要の作業を行う。即ち、オペレータが所要の操作レバーを操作すると、その操作レバー、操作方向および操作量に対応した操作信号が制御装置13のA/D変換器131へ入力され、CPU134はROM132に格納された処理手順に従って当該操作信号を通信インターフェース135、無線機15bを介して送信し、作業機械側では無線機12bでこれを受信し、作業機械側制御装置11はこの操作信号を入力し、CPU114の制御の下に操作信号に相当する信号をD/A変換器115を介して比例弁群V の対応する比例弁へ出力する。これにより、それら比例弁が作動して、パイロット圧をコントロールバルブ群V 中の対応するコントロールバルブへ与える。この結果、操作対象のアクチュエータがオペレータが遠隔地で操作する操作レバーの操作に応じて駆動され、その状態はカメラ10の映像として前述のようにモニタ14に表示される。
なお、作業機械側制御装置11のA/D変換器116は雲台9の姿勢をフィードバック制御する場合に用いられる。
【0021】
図6および図7はカメラ突出機構の他の具体例を示す図であり、図6は正面図、図7は平面図である。これらの図で、図1および図3に示す部分と同一又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。これら各図で、80は本具体例のカメラ突出機構を示す。21は突起部7に固定されたモータ、22はモータ21に連結されたモータ、モータ22に連結された23は油圧シリンダ、90は油圧シリンダ23の先端に固定された雲台である。モータ21およびモータ22は油圧モータ又は電気モータが使用される。モータ21は紙面に平行な軸まわりに回転し、油圧シリンダ23を図7に示す矢印A21方向に移動させる。又、モータ22は紙面に垂直な軸まわりに回転し、油圧シリンダ23を図6に示す矢印A22方向に移動させる。さらに、油圧シリンダ23は図6および図7に示す矢印A23方向に伸縮する。又、この具体例に使用されている雲台90は、直交する3軸まわりに回転可能な構造となっている。
【0022】
本具体例では、モータ21、22および油圧シリンダ23を適切に駆動することにより、カメラ10を広範囲(半径が変化する球面内)に位置させることができ、又、雲台90はカメラ10に自由な姿勢を採らせることができる。
なお、図6および図7に示す具体例において、モータ21、22の回転運動の代わりに油圧シリンダと歯車を組み合わせて回転運動を発生させることもできる。又、上記具体例において、カメラ10の移動範囲が多少限定されるが、油圧シリンダ23に代えて1本の棒状体又は伸縮できる複数段の棒状体を用いてもよいし、さらに、モータ21を省略してもよい。
【0023】
以上のように、本実施例では、カメラ突出機構8、80を突出させ、カメラ10を適切な姿勢に制御するようにしたので、カメラ10はブーム4、アーム5、バケット6の後部側方から、それらおよびそれらの周辺の物体を任意の視野で撮影することになり、それらの回動面内での位置関係を明瞭に画像モニタ14に表示させることができ、これにより、高価な3Dカメラを用いなくても、オペレータは作業現場における作業に関連する各物体相互の距離感を的確に把握することができ、ひいては適切な作業を行うことができる。又、カメラ突出機構8、80は突出位置と非突出位置の両方の位置にセットすることができるので、カメラ突出機構8、80が作業の邪魔になるような場合、カメラ突出機構8、80を非突出位置とすれば支障なく作業を行うことができ、この場合でも、カメラ10は従来のカメラと同様の機能を遂行させることができる。
【0024】
なお、上記実施例の説明では、カメラ突出機構8を図1に示す位置と図4に示す位置のいずれか一方に操作する例について説明したが、カメラ突出機構8をそれら両位置およびそれらの中間の任意の位置にセットすることもできる。その場合には、図5に示すスイッチS81に代えて、カメラ突出機構8の油圧シリンダ81の伸縮量を制御する操作レバーが使用されることになる。さらに、カメラ突出機構8の突出量を、予想される作業の邪魔にならない程度にしてカメラ突出機構を突出位置に固定することもできる。この場合には、カメラ突出機構はカメラ10を指示する1つのカメラアームのみで構成されることになる。カメラ突出機構80をモータ22により上記中間位置にセットすることができるのは明らかである。又、雲台は2軸回転又は3軸回転のものを例示して説明したが、これらに限ることはなく1軸回転のものを使用することもできる。
【0025】
図8は本発明の他の実施例に係る作業機械の正面図である。この図で、図1に示す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。30は運転室3内(又は運転室3の外部前方)に設けたカメラスタンド、100はカメラスタンド31に固定されたカメラ、31は運転室3の外部天井に設けたカメラスタンド、101はカメラスタンド31に固定されたカメラである。カメラ100は運転室3のオペレータの眼の位置近辺からバケット6を撮影し、カメラ101はオペレータの眼の位置より高い位置からバケット6を撮影している。各カメラ100、101の映像信号はそれぞれ対応する遠隔地のモニタへ送信される。なお、カメラの数および設置位置は任意に選択することができる。
【0026】
このように、本実施例では、カメラ10の外に他のカメラの映像もモニタに表示するようにしたので、オペレータはそれらの映像によって、さきの実施例に比較してより一層現場の状態を把握することができ、操作性を向上させることができる。
【0027】
なお、上記各実施例の説明では、作業機械を遠隔地から操縦する場合について説明した。しかし、本発明は、遠隔地からの操縦に限ることはなく、運転室3にオペレータが搭乗して作業を行う場合にも適用することができる。即ち、運転室3内にモニタを備えてカメラ10の映像を表示し、オペレータは作業具近辺の状態を肉眼と同時にモニタで観察する。これにより、肉眼単独よりも、より一層前後方向の距離感が強調され、作業性が向上する。勿論、崖の上から崖下を掘削する場合等のように、運転室3からは作業具の部分が見えない場合、運転室3内にモニタを備えることにより作業性は飛躍的に向上する。
【0028】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、カメラ突出機構に取り付けられたカメラは、腕や作業具やそれらの周辺の物体をそれらの斜め方向から撮影するので、作業具とその周辺物体との相互の位置関係を明瞭に示す画像を得ることができ、これにより、高価な3Dカメラを用いなくても、オペレータは作業現場における各物体相互の距離感を的確に把握することができ、ひいては適切な作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る油圧ショベルの正面図である。
【図2】図1に示すカメラ突出機構の正面図である。
【図3】図1に示す油圧ショベルの平面図である。
【図4】本発明の実施例に係る油圧ショベルの正面図である。
【図5】遠隔操縦の全体構成を示す図である。
【図6】カメラ突出機構の他の具体例の正面図である。
【図7】カメラ突出機構の他の具体例の平面図である。
【図8】本発明の他の実施例に係る油圧ショベルの正面図である。
【符号の説明】
2 本体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
8 カメラ突出機構
9 雲台
10 カメラ
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention is a hydraulic excavator having an arm or implement which is driven in response to the directive, hydraulic cranes, relates to a working machine such as a bulldozer.
[0002]
[Prior art]
A work machine, for example, a hydraulic excavator, includes a boom that is pivotally attached to a main body, an arm that is pivotally attached to the boom, and a bucket that is pivotally attached to the arm. A desired operation is performed by operating corresponding operation levers to drive them. Such work with a hydraulic excavator is usually performed by an operator boarding the operator's cab and operating an operating lever installed in the operator's cab. When performing work such as work in the vicinity of a potentially building, river, etc., removal work of volcanic debris flow etc., it is dangerous for the operator to board and work, so work using remote control means Is done.
[0003]
The remote control means is a work machine side control device that drives an arm such as a boom or an arm or a bucket that is a work tool according to a received signal, and a remote control means that is installed in a remote place far away from the hydraulic excavator. And a remote control device that transmits signals to the device in a wired or wireless manner. The remote control device is provided with operation levers corresponding to the operation levers of the hydraulic excavator, and the operator operates the operation levers of the remote control device in the same manner as the operation levers of the hydraulic excavator, so that the operation direction and the operation amount are controlled. Is transmitted to the work machine side control device, and the hydraulic excavator is operated. In such remote control, the operator often cannot see the hydraulic excavator. In that case, the camera is installed at the position of the operator's eyes when the operator is on the hydraulic excavator or at the equivalent position. The images of the boom, arm, bucket, and their surroundings taken with this camera are transmitted and displayed wirelessly or by cable to a monitor installed near the remote control device, and the operator performs each operation while viewing the displayed work site. Operate the lever to work.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the operation by the hydraulic excavator, the direction of movement of the boom, arm, and bucket is the front-rear direction when viewed from the operator of the operator cab. When the operator gets into the operator's cab and operates the hydraulic excavator, the operator can observe the work site in three dimensions with his / her own eyes, so that there is no great inconvenience in carrying out the work. However, in the case of the above-described remote control, the work is performed while observing the video taken by the camera. And unlike a human eye, the camera cannot grasp the sense of distance between the object around the work site including the ground and the bucket as the work tool (the sense of distance in the front-rear direction with respect to the camera), making the work difficult. As a result, operability and work efficiency are reduced.
[0005]
For example, when loading earth and sand excavated with a bucket onto a dump truck, the positional relationship between the dump truck's loading platform and the bucket cannot be grasped in the video. There are many cases where accidents occur, such as soil being dumped or the bucket colliding with the side plate or tailgate of the loading platform and not being able to load earth and sand, or damaging the side plate or tailgate.
[0006]
In order to cope with this, for example, a 3D camera (stereoscopic camera) is used as the above-mentioned camera on pages 8 to 9 of “Unmanned construction technology symposium with construction machinery, document” issued in July 1994 by the Japan Construction Mechanization Association. Although described as being used, the 3D camera is an extremely expensive camera, especially in the surrounding environment where remote control must be carried out, there is a risk of damage, and there is a risk of such damage. It is usually not possible to use expensive 3D cameras at certain locations.
[0007]
An object of the present invention is to provide a remote control work machine that solves the above-described problems in the prior art and can prevent a decrease in workability and work efficiency without using a 3D camera.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes a main body, at least one arm rotatably attached to the main body, and a work tool attached to the arm, and the arm according to a command. and the working machine by driving at least one of work tool performs required operations, a camera projection mechanism for projecting in a direction crossing the rotating surface of the arm attached to the body, attached to the camera projection mechanism The present invention is characterized in that a camera and transmission means for transmitting an image signal captured by the camera to a monitor are provided.
Further, the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, the camera projecting mechanism includes an actuator that moves the camera in a direction intersecting a rotation surface of the arm in response to a command.
Further, the present invention includes a main body, at least one arm rotatably attached to the main body, and a work tool attached to the arm, and at least one of the arm and the work tool is provided according to a command. In a working machine that drives to perform a required work, a camera protruding mechanism that is attached to the main body and protrudes to the side of the main body that intersects the moving surface of the arm, and a camera attached to the camera protruding mechanism And transmission means for transmitting an image signal photographed by the camera to a monitor.
[0009]
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the above configuration, the main body is provided with at least one other camera other than the camera, and a transmission unit that transmits an image signal captured by the other camera to a monitor. And
Further, the present invention includes a main body, at least one arm rotatably attached to the main body, and a work tool attached to the arm, and at least one of the arm and the work tool is provided according to a command. In a working machine that performs a required work by driving, a first camera that is attached to the main body, protrudes in a direction intersecting with the moving surface of the arm and photographs the periphery of the work tool, and attached to the main body, At least one second camera that captures the periphery of the work tool from a direction different from that of the first camera, and a transmission unit that transmits image signals captured by these cameras to a monitor are provided.
[0010]
[Action]
Ca camera mounted camera projection mechanism will be taken arms and work implement or object near them from their diagonal direction. The images thus captured can easily and clearly grasp the positional relationship between them, and as a result, the operability and work efficiency of the operator of the work machine are not reduced.
[0011]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments.
FIG. 1 is a front view of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention. In this figure, 1 is a lower traveling body, 2 is an upper swing body, 3 is a cab, and the upper swing body 2 and the cab 3 constitute a main body of a hydraulic excavator. Reference numeral 4 denotes a boom pivotally attached to the upper swing body 2, reference numeral 5 denotes an arm pivotally attached to the boom 4, and reference numeral 6 denotes a bucket pivotally attached to the arm 5. The boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are rotationally driven in a plane perpendicular to the paper surface in the illustrated state. 7 is a protrusion fixed to the upper swing body 2, 8 is a camera protrusion mechanism attached to the protrusion 7 (detailed configuration will be described with reference to FIG. 2), and 9 is attached to a predetermined position of the camera protrusion mechanism. A camera head 10 is attached to the camera head 9.
[0012]
FIG. 2 is a front view of the camera protrusion mechanism 8. In FIG. 1 and FIG. 2, the same parts are denoted by the same reference numerals. The camera protrusion mechanism 8 includes a hydraulic cylinder 81, links 82 and 83, and a parallel link mechanism 84. The hydraulic cylinder 81 is pivotally connected to the projecting portion 7, the link 82 is connected to the cab 3 at one end, and the other end is connected to the rod 81 r of the hydraulic cylinder 81, and one end of the link 83 is a rod together with the link 82. Pin-coupled to 81r. The parallel link mechanism 84 includes two camera mounting arms 841 and 842 that are parallel to each other and a camera mounting base 843 that is parallel to the protrusion 7. The camera mounting arms 841 and 842 are connected to the protrusion 7 and the camera mounting base 843, respectively. Pin-coupled. A link 83 is pin-coupled to a part of the camera mounting arm 841. FIG. 2 shows a state in the middle of extension before the hydraulic cylinder 81 reaches the extended state shown in FIG.
[0013]
As shown in FIG. 2, the pan head 9 can be rotated around a horizontal axis X and a vertical axis Z perpendicular thereto by two motors (not shown). Therefore, by driving each motor, the camera 10 is moved. They can be rotated around their respective axes X and Z. Since such a pan head 9 is well known, description of the detailed configuration thereof is omitted.
[0014]
When the hydraulic cylinder 81 is extended with the maximum stroke, as shown in FIG. 1, the camera projecting mechanism 8 has the link 82 and the link 83 in a substantially straight state, and the parallel link mechanism 84 maintains the relationship of the parallelogram. It protrudes to the side, that is, the lateral direction of the cab 3 in the state.
FIG. 3 is a plan view of this state as viewed from above, and the same parts as those shown in FIG. In this embodiment, the parallel link mechanism 84 is illustrated as projecting in a direction perpendicular to the rotation surfaces of the boom 4, arm 5, and bucket 6 (beside the cab 3), but the camera 10 can be projected. Therefore, the present invention is not limited to the direction orthogonal to the rotation surface as in the present embodiment, and it is natural that the protrusion should protrude in the direction intersecting with the rotation surface. θ represents the field of view of the camera 10. Thus, when the camera projecting mechanism 8 is driven to project by the hydraulic cylinder 81 and the two motors of the pan head 9 are driven to control the camera 10 to an appropriate posture, the camera 10 has the boom 4 and the arm 5. From the rear side of the bucket 6, it is possible to take an image of these and their surrounding objects in an arbitrary field of view, and an image clearly showing the positional relationship in the rotation plane can be obtained.
[0015]
FIG. 4 is a front view of the hydraulic excavator when the camera protruding mechanism 8 is in the non-projecting state. In this figure, the same parts as those shown in FIG. When the hydraulic cylinder 81 is driven in the contracting direction, the links 82 and 83 are folded through the state shown in FIG. 2, and the inclined parallel link mechanism 84 is also drawn toward the cab 3 side in accordance with this, and becomes a vertical state. . Even in this state, the camera mount 843 is held in a horizontal state.
[0016]
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of remote control. In this figure, the same parts as those shown in FIG. V C is the hydraulic excavator boom cylinder, arm cylinder, the control valve group shown each control valve for controlling the drive of the various actuators such as the bucket cylinder pivot motor, V R is proportional valve showing the respective proportional valve for controlling the control valves A group. In the figure, only the arm cylinder, bucket cylinder, and hydraulic cylinder 81 are shown as actuators controlled by the control valve, and the other hydraulic actuators are not shown. 11 is a work machine side control device, and 12a and 12b are work machine side radios. The work machine side control device 11 includes a communication interface 111, a ROM 112, a RAM 113, a CPU 114, D / A converters 115 and 117, and an A / D converter 116.
[0017]
L indicates an operation lever group of the remote control device, and each operation lever of the operation lever group L corresponds to each actuator of the hydraulic excavator. L 9 is an operating lever group for operating each motor of the pan head 9, and S 81 is a switch for driving the hydraulic cylinder 81 to either the protruding position shown in FIG. 1 or the non-projecting position shown in FIG. 13 is a control device for the remote control device, 14 is a monitor for displaying images taken by the camera 10, and 15a and 15b are radio devices for the remote control device. The control device 13 of the remote control device includes an A / D converter 131, a ROM 132, a RAM 133, a CPU 134, and a communication interface 135.
[0018]
Next, an outline of the remote control operation will be described. In remote locations away from the work site of the hydraulic excavator, first, the operator and ON the switch S 81. This ON signal is taken into the control device 13 and wirelessly transmitted through the communication interface 135 and the wireless device 15b under the control of the CPU 134. The work machine side control device 11 inputs the ON signal via the wireless device 12b and the communication interface 111, and the CPU follows the procedure stored in the ROM 112 and outputs a signal corresponding to the input ON signal to the D / A converter 115. via the output to the corresponding proportional valve of the proportional valve group V R. Thus, the proportional valve is actuated, the pilot pressure, gives to the control valve for controlling the hydraulic cylinder 81 in the control valve group V C. As a result, the hydraulic cylinder 81 is extended, and the camera protruding mechanism 8 that has been in the non-projecting position shown in FIG. 4 is protruded to the state shown in FIG.
[0019]
In this state, the camera 10 outputs an image in the field of view as a video signal, and this video signal is wirelessly transmitted via the wireless device 12a. The radio 15a of the remote control device receives the video signal and displays it on the monitor 14. While viewing the image of the site displayed on the monitor 14, the operator can find a convenient place for work, for example, the planned excavation ground of the bucket 6, or the side plate or tailgate of the bucket 6 and the dump truck in the above example. As shown in the monitor 14, a required operating lever of the operating lever group L 9 is operated to drive the pan head 9 and adjust the field of view of the camera 10. Operation signal of the operation lever of the operation lever group L 9, like the signal of the previous switch S 81, the control device 13, radio 15b, is input 12b to the working machine side control unit 11 through a control of the CPU114 A D / A converter 117 applies a motor (not shown) of the camera platform 9, and the camera platform 9 rotates around the X and Z axes shown in FIG. 2 to change the field of view of the camera 10.
[0020]
After this operation, when the field of view of the camera 10 is set, the operator operates a required operation lever in the operation lever group L to perform a required operation with a hydraulic excavator. That is, when an operator operates a required operation lever, an operation signal corresponding to the operation lever, operation direction, and operation amount is input to the A / D converter 131 of the control device 13, and the CPU 134 stores processing procedures stored in the ROM 132. The operation signal is transmitted via the communication interface 135 and the radio device 15b in accordance with the radio equipment 12b and received by the radio device 12b on the work machine side. The work machine side control device 11 inputs this operation signal and is controlled by the CPU 114. a signal corresponding to the operation signal outputted to the corresponding proportional valve of the proportional valve group V R through a D / a converter 115. Thus, in their proportional valve is actuated, providing a pilot pressure to the corresponding control valves in a control valve group V C. As a result, the actuator to be operated is driven according to the operation of the operation lever operated by the operator at a remote place, and the state is displayed on the monitor 14 as an image of the camera 10 as described above.
The A / D converter 116 of the work machine side control device 11 is used for feedback control of the attitude of the pan head 9.
[0021]
6 and 7 are diagrams showing another specific example of the camera projecting mechanism. FIG. 6 is a front view and FIG. 7 is a plan view. In these drawings, the same or equivalent parts as those shown in FIG. 1 and FIG. In these drawings, reference numeral 80 denotes a camera protrusion mechanism of this example. Reference numeral 21 denotes a motor fixed to the protruding portion 7, 22 denotes a motor connected to the motor 21, 23 denotes a hydraulic cylinder connected to the motor 22, and 90 denotes a pan head fixed to the tip of the hydraulic cylinder 23. The motor 21 and the motor 22 are hydraulic motors or electric motors. Motor 21 rotates about parallel to the plane shaft, to move the hydraulic cylinder 23 in the arrow A 21 direction shown in FIG. Further, the motor 22 is rotated about an axis perpendicular to the plane, to move the hydraulic cylinder 23 in the arrow A 22 direction shown in FIG. Furthermore, the hydraulic cylinder 23 expands and contracts in the direction of arrow A 23 shown in FIGS. Further, the pan head 90 used in this specific example has a structure capable of rotating around three orthogonal axes.
[0022]
In this specific example, by appropriately driving the motors 21 and 22 and the hydraulic cylinder 23, the camera 10 can be positioned in a wide range (within the spherical surface where the radius changes), and the camera platform 90 is free to the camera 10. Can take a good posture.
In the specific examples shown in FIGS. 6 and 7, instead of the rotational motions of the motors 21 and 22, the rotational motion can be generated by combining hydraulic cylinders and gears. In the above specific example, the movement range of the camera 10 is somewhat limited. However, instead of the hydraulic cylinder 23, a single rod-shaped body or a plurality of rod-shaped bodies that can be expanded and contracted may be used. It may be omitted.
[0023]
As described above, in the present embodiment, the camera protruding mechanisms 8 and 80 are protruded and the camera 10 is controlled to an appropriate posture, so that the camera 10 is viewed from the rear side of the boom 4, arm 5, and bucket 6. These and their surrounding objects can be photographed in an arbitrary field of view, and their positional relationship in the rotation plane can be clearly displayed on the image monitor 14, thereby enabling an expensive 3D camera to be displayed. Even if it is not used, the operator can accurately grasp the sense of distance between the objects related to the work at the work site, and thus can perform an appropriate work. Further, since the camera projecting mechanisms 8 and 80 can be set at both the projecting position and the non-projecting position, if the camera projecting mechanisms 8 and 80 interfere with the work, the camera projecting mechanisms 8 and 80 are provided. If the position is set to the non-projecting position, the work can be performed without any trouble. Even in this case, the camera 10 can perform the same function as the conventional camera.
[0024]
In the description of the above embodiment, the example in which the camera protrusion mechanism 8 is operated to one of the position shown in FIG. 1 and the position shown in FIG. 4 has been described. It can also be set at any position. In that case, instead of the switch S 81 shown in FIG. 5, the operating lever for controlling the amount of expansion and contraction of the hydraulic cylinder 81 of the camera projecting mechanism 8 so that is used. Furthermore, the camera protrusion mechanism 8 can be fixed at the protrusion position by setting the protrusion amount of the camera protrusion mechanism 8 so as not to interfere with the expected work. In this case, the camera protrusion mechanism is composed of only one camera arm that instructs the camera 10. Obviously, the camera protrusion mechanism 80 can be set at the intermediate position by the motor 22. In addition, the pan head has been described by exemplifying two-axis rotation or three-axis rotation, but the present invention is not limited to these, and one-axis rotation can also be used.
[0025]
FIG. 8 is a front view of a work machine according to another embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those shown in FIG. Reference numeral 30 denotes a camera stand provided in the cab 3 (or the front outside the cab 3), 100 a camera fixed to the camera stand 31, 31 a camera stand provided on the external ceiling of the cab 3, and 101 a camera stand. The camera is fixed to 31. The camera 100 images the bucket 6 from the vicinity of the operator's eye position in the cab 3, and the camera 101 images the bucket 6 from a position higher than the operator's eye position. The video signals of the cameras 100 and 101 are transmitted to corresponding remote monitors. The number of cameras and the installation position can be arbitrarily selected.
[0026]
As described above, in this embodiment, the images of other cameras are displayed on the monitor in addition to the camera 10, so that the operator can further improve the state of the site by using these images as compared with the previous embodiment. It can be grasped and operability can be improved.
[0027]
In the above description of each embodiment, the case where the work machine is operated from a remote place has been described. However, the present invention is not limited to maneuvering from a remote location, and can also be applied to a case where an operator gets on the cab 3 to perform work. That is, the operator's cab 3 is provided with a monitor to display an image of the camera 10, and the operator observes the state near the work tool on the monitor simultaneously with the naked eye. Thereby, the sense of distance in the front-rear direction is further emphasized compared to the naked eye alone, and the workability is improved. Of course, when the portion of the work tool cannot be seen from the cab 3 as in the case of excavating the cliff from the top of the cliff, the workability is dramatically improved by providing a monitor in the cab 3.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the camera attached to the camera protrusion mechanism photographs the arm, the work tool, and objects around them from the oblique direction, so that the work tool and the peripheral objects An image that clearly shows the positional relationship can be obtained, which allows the operator to accurately grasp the distance between the objects on the work site without using an expensive 3D camera, and thus appropriate work. It can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the camera protrusion mechanism shown in FIG.
3 is a plan view of the excavator shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a front view of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of remote control.
FIG. 6 is a front view of another specific example of the camera protrusion mechanism.
FIG. 7 is a plan view of another specific example of the camera protrusion mechanism.
FIG. 8 is a front view of a hydraulic excavator according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 8 Camera projection mechanism 9 Head 10 Camera

Claims (5)

本体と、この本体に可回動に取り付けられた少なくとも1つの腕と、この腕に取り付けられた作業具とを備え、指令に応じて前記腕および作業具の少なくとも一方を駆動して所要の作業を行う作業機械において、前記本体に取り付けられ前記腕の動面に交差する方向に突出するカメラ突出機構と、このカメラ突出機構に取り付けられたカメラと、このカメラで撮影された画像信号をモニタへ送信する送信手段とを設けたことを特徴とする作業機械。A main body, at least one arm rotatably attached to the main body, and a work tool attached to the arm, and at least one of the arm and the work tool is driven according to a command to perform a required work a working machine for performing, monitor and camera projection mechanism for projecting in a direction crossing the rotating surface of the arm attached to the body, and a camera attached to the camera projection mechanism, an image signal captured by the camera A work machine characterized by comprising transmission means for transmitting to the machine. 請求項1において、前記カメラ突出機構は、前記カメラを、指令に応じて前記腕の回動面に交差した方向に移動させるアクチュエータを備えていることを特徴とする作業機械。The work machine according to claim 1, wherein the camera projecting mechanism includes an actuator that moves the camera in a direction intersecting a rotation surface of the arm in response to a command. 本体と、この本体に可回動に取り付けられた少なくとも1つの腕と、この腕に取り付けられた作業具とを備え、指令に応じて前記腕および作業具の少なくとも一方を駆動して所要の作業を行う作業機械において、前記本体に取り付けられ前記腕の移動面に交差する方向である前記本体の側方に突出するカメラ突出機構と、このカメラ突出機構に取り付けられたカメラと、このカメラで撮影された画像信号をモニタへ送信する送信手段とを設けたことを特徴とする作業機械。 A main body, at least one arm rotatably attached to the main body, and a work tool attached to the arm, and at least one of the arm and the work tool is driven according to a command to perform a required work A camera projecting mechanism that projects from a side of the main body that is attached to the main body and intersects the moving surface of the arm, a camera that is mounted on the camera projecting mechanism, and that is photographed by the camera. And a transmission means for transmitting the image signal to the monitor . 請求項又は請求項において、前記本体に、前記カメラ以外の少なくとも1つの他のカメラと、当該他のカメラで撮影された画像信号をモニタへ送信する送信手段とを設けたことを特徴とする作業機械。According to claim 1 or claim 2, in the body, and at least one other camera other than said camera, and characterized in that the image signal captured by the other camera provided with transmission means for transmitting to the monitor Working machine. 本体と、この本体に可回動に取り付けられた少なくとも1つの腕と、この腕に取り付けられた作業具とを備え、指令に応じて前記腕および作業具の少なくとも一方を駆動して所要の作業を行う作業機械において、前記本体に取り付けられ、前記腕の移動面に交差する方向に突出して前記作業具周辺を撮影する第1のカメラと、前記本体に取り付けられ、前記第1のカメラと異なる方向から前記作業具周辺を撮影する少なくとも1つの第2のカメラと、これらのカメラで撮影された画像信号をモニタへ送信する送信手段とを設けたことを特徴とする作業機械。 A main body, at least one arm rotatably attached to the main body, and a work tool attached to the arm, and at least one of the arm and the work tool is driven according to a command to perform a required work And a first camera that is attached to the main body and protrudes in a direction intersecting the moving surface of the arm to photograph the periphery of the work tool, and is different from the first camera attached to the main body. A working machine comprising: at least one second camera that captures the periphery of the work tool from a direction; and a transmission unit that transmits an image signal captured by these cameras to a monitor .
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