JP4843393B2 - 作業装置の遠隔操作支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、遠隔操作自在な作業装置に設置した状態で、前記作業装置周囲を撮影自在なカメラと、そのカメラによる撮影データを無線送信自在なデータ送信機とが設けられ、前記データ送信機からの撮影データを受信自在なデータ受信機と、前記データ受信機で受信した撮影データを撮像自在なモニタ機とが設けられている作業装置の遠隔操作支援装置に関する。

従来、この種の作業装置の遠隔操作支援装置としては、データ送信機とデータ受信機との間のデータ送受信は、極めて指向性の高い電波を使用するのが基本となっており、その為に、作業装置の移動に追従させてデータ送信機のアンテナとデータ受信機のアンテナとが常に対向配置となるように姿勢を保持しておく必要があり、結果的には、データ受信機は、固定基地に固着状態に設置されると共に、データ送信機も、不用意に動かないように作業装置へ固着状態に組込設置され、両アンテナが作業装置の移動に追従して対向姿勢を維持できるように、例えば、首振り機構やそれを制御する機構等で構成された姿勢制御装置を作業装置に搭載したものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特許第２９９３８５３号公報

上述した従来の作業装置の遠隔操作支援装置によれば、装置が大掛かりで取扱性が悪いといった問題がある上に、前記データ送信機やカメラを作業装置に固着した専用機を用意する必要があり、汎用性に欠ける問題点があった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、取扱性がよく汎用性にも富んだ「作業装置の遠隔操作支援装置」を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、遠隔操作自在な作業装置に設置した状態で、前記作業装置周囲を撮影自在なカメラと、そのカメラによる撮影データを無線送信自在なデータ送信機とが設けられ、前記データ送信機からの撮影データを受信自在なデータ受信機と、前記データ受信機で受信した撮影データを撮像自在なモニタ機とが設けられている作業装置の遠隔操作支援装置において、前記カメラには、前記作業装置に着脱自在な第１取付部が設けてあり、前記データ送信機には、前記作業装置に着脱自在な第２取付部が設けてあり、前記データ受信機及び前記モニタ機は、可搬式の蓋付きの保護ケース内に一体的に収納してあると共に、前記保護ケースの蓋は、開けた状態で前記モニタ機の庇となる状態に形成してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、前記カメラには、前記作業装置に着脱自在な第１取付部が設けてあり、前記データ送信機には、前記作業装置に着脱自在な第２取付部が設けてあるから、作業装置に対して前記第１取付部によってカメラを着脱できると共に、前記第２取付部によってデータ送信機を着脱することが可能となる。
従って、作業装置の最も好ましい部位にカメラやデータ送信機を選択的に取り付けることができる他、異なる作業装置に対しても、簡単に前記カメラやデータ送信機を取り付けたり、取り外したり、取り替えたりすることが可能となり、極めて汎用性が高いものとなる。
その結果、例えば、作業工程に合わせて、パワーショベルに当該遠隔操作支援装置を取り付けて現地作業を行った後、ブルドーザーに付け替えて同様に遠隔操作の支援を行うといったこと等ができ、一台の遠隔操作支援装置をより有効に使用でき、コストダウンを叶えることが可能となる。
更には、前記データ受信機及び前記モニタ機は、可搬式として構成してあるから、取扱性がよく、従来のように、固定基地に固着状態に設置するだけの形態のみならず、適宜、遠隔操作を実施しやすい場所に移動して、より操作し易い環境で遠隔操作を行うことが可能となる。
以上のように、遠隔操作支援装置としての取扱性と汎用性を共に向上させることが可能となる。
また、保護ケースによって前記データ受信機やモニタ機が保護されており、他物が当たっても破損や故障し難い。
そして、保護ケースの蓋を開くだけで、モニタ機の庇となり、炎天下の眩しい環境下においても、モニタ機を見易くすることが可能となる。
また、前記蓋によって急な雨からも前記データ受信機を守ることが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、前記第１取付部は、前記作業装置の操縦室の窓に着脱自在な複数の吸盤で構成してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、吸盤という極めて簡単な操作で着脱できる構造を採用してあるから、カメラの着脱操作を簡単且つ効率よく実施することが可能となる。
また、カメラを操縦室の窓に取り付けることができるから、カメラの視点を、普段の操縦者の視点に近い位置になるようにセットすることが可能となり、操縦席で行う普段の運転感覚を維持しながら、違和感なくモニタ映像を見て遠隔操作を行うことができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記第２取付部は、前記作業装置の操縦席の背もたれ裏面に前記データ送信機を配置自在な締結帯で構成してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第１又は２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、データ送信機を操縦席の背もたれ裏面に配置して締結帯を締結させる（例えば、締結帯がベルトの場合は締め付けたり、紐の場合は結んだり、マジックテープ（商標名）の場合は両テープを接合させる）だけの簡単な操作でデータ送信機を作業装置に取り付けることが可能となる。
また、データ送信機の取り付き位置が、操縦席の背もたれ裏面であるから、データ送信機を装着した状態でも操縦席に操縦者が座ることができ、操縦者による作業装置のマニュアル運転を行う際にわざわざデータ送信機を取り外すことなく実施できる。従って、遠隔操作のみならず、操縦者が乗って運転する場合にも、手間を掛けずに効率的に作業を進めることが可能となる。

本発明の第４の特徴構成は、前記データ受信機と前記モニタ機とは一体的に形成してあるところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、本発明の第１〜３の何れかの特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、より可搬性に富み、取扱性の向上にも繋がる。
また、データ受信機とモニタ機との結線作業等をその都度行う必要が無く、設置して迅速に撮影データをモニタ機に写し出して遠隔操作に移行することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、重機（作業装置の一例）１を遠隔操作するに当たって、本発明の「作業装置の遠隔操作支援装置」の一実施形態品（以後、単に支援装置Ｈという）を使用して重機１周辺の状況を離れた位置（遠隔操作位置）でモニタリングしている状況を示している。
尚、詳しい説明は割愛するものの、前記重機１には、遠隔操縦できる機構が組み込まれており、当該支援装置Ｈによって写し出される重機１周辺の状況を基に遠隔操縦を行って、重機上には無人のまま作業を実施することができるように構成されている。

前記重機１は、現地作業の種類によって、例えば、パワーショベルであったり、ブルドーザーであったり、各種装置が選択される。しかし、何れのものであっても、基本的には、操縦者が乗車して操縦（通常運転）できるものであり、図１に示すように、透視自在な窓２ａを備えた操縦室２が備えられ、その操縦室２の内部には、各種操作部に加えて、背もたれ３ａのある椅子状の操縦席３が設置されている。

前記支援装置Ｈについて説明する。
前記支援装置Ｈは、前記重機１にセットする第１装置Ｈ１と、遠隔操作位置にセットする第２装置Ｈ２とを備えて構成されている。

前記第１装置Ｈ１は、操縦室２の窓２ａに取り付け可能に形成されたカメラユニット４と、操縦席３の背もたれ３ａ裏面に取付可能に形成された送受信ユニット５とを備えて構成されている。
前記第２装置Ｈ２は、蓋６ａ付きの保護ケース６で覆われたモニタユニット７で構成されている。

これら第１・第２装置を更に詳しく説明する。
前記第１装置Ｈ１のカメラユニット４と送受信ユニット５とは、複数のケーブルで電気的に接続されており、カメラユニット４側からの信号を、そのケーブルを介して前記送受信ユニット５に送り、送受信ユニット５から電波にのせて第２装置Ｈ２に送受信できるように構成されている。

前記カメラユニット４は、三つのカメラ４Ａと、それらを支持する支持フレーム４Ｂと、支持フレーム４Ｂの四つの脚部に各別に設けられた吸盤（第１取付部Ｔ１の一例）４Ｃとを備えて構成されている。
前記カメラ４Ａは、当該実施形態においては、ズームレンズ一体型ＣＣＤカラーカメラで構成されており、支持フレーム４Ｂに対する取付姿勢が、例えば、前方全景や前方詳細や側方や後方等の方向に向くように予めセットしておき、切換操作によって各カメラの映像を選択して前記第２装置Ｈ２に送って写し出すことができる。そして、各カメラのズーム操作に関しては、第２装置Ｈ２側から個別に実施できるように構成されている。
また、当該実施形態においては、上述のように、各カメラの撮影方向は固定であるが、例えば、第２装置Ｈ２側からの操作で、首振り等の撮影方向の変更駆動をできるように構成するものであってもよい。
因みに、図２に示すように、カメラ４Ａを支持する支持フレーム４Ｂは、端部がすべて吸盤４Ｃで窓２ａのガラスに固定されており、しかも、各吸盤４Ｃを結ぶ矩形の内方にカメラ４Ａが位置する状態に設計されているから、カメラの支持状態が極めて安定しており、比較例として片持ち梁状の支持フレームによってカメラが支持されているものに比べて振動抑制性能が非常に高く、例えば、重機１の移動や運転によって振動が発生した場合にも、より振動の少ないモニタ映像を撮影することが可能となる。

前記送受信ユニット５は、図１に見られるように、基板５Ａ上に、前記カメラ４Ａの切替を行う切替ユニット５Ｂ、及び、前記カメラ４Ａによる撮影データを無線送信自在なデータ送信機５Ｃを一体的に取り付けて構成されている。また、図には示さないが、前記切替ユニット５Ｂへの切替信号受信用のアンテナや、データ送信機５Ｃからの映像データ送信用のアンテナ等も備えられている。
尚、当該実施形態における映像伝送形式は、２．４ＧＨｚ帯域のＢＰＳＫ方式によるものを採用してあると共に、カメラ切替信号伝送に関しては、４２６ＭＨｚ帯域を使用している。
そして、前記基板５Ａには、複数の取付用ベルト（締結帯の一例）５Ｄが設けられており、図に示すように、操縦席３の背もたれ３ａの裏面側に送受信ユニット５を配置した状態でこの取付用ベルト５Ｄを背もたれ３ａ表面側に掛け回して締め付けることで、操縦席３での運転の邪魔にならないように送受信ユニット５を取り付けることができる。前記取付用ベルト５Ｄは、本発明に係わる第２取付部Ｔ２の一例に相当する。
因みに、電源に関しては、専用のバッテリーを用意してもよいが、当該実施形態のいては、重機１のシガーソケットにシガープラグを連結して受電できるように構成されている（図４参照）。

前記第２装置Ｈ２のモニタユニット７は、図３に示すように、前記第１装置Ｈ１からの撮影データを受けるデータ受信機７Ａと、その撮影データを写し出す液晶モニタ（モニタ機の一例）７Ｂと、前記カメラ４Ａの切替信号を前記切替ユニット５Ｂに送信する切替送信機７Ｃとを備えて構成されており、何れも、前記保護ケース６内に一体的に収納されている。また、図には示さないが、前記データ受信機７Ａへの映像データ受信用のアンテナや、カメラ切替信号送信用のアンテナ等も備えられている。

また、保護ケース６には、着脱自在な三脚８が設けられており、この三脚８を保護ケース６に取り付けることで、遠隔操作する人が見やすい状態に第２装置Ｈ２を設置することが可能となる。そして、保護ケース６の蓋６ａは、その一辺を、立設状態の保護ケース上縁部となる一辺に揺動連結してあり、蓋６ａの下縁部を引き上げる状態に揺動させて開くと、前記液晶モニタ７Ｂの庇の役目を果たすように設計されている。また、蓋６ａの左右各片には、更に庇効果を向上させられるように折り畳み形式のサイドフード６ｂが取り付けられている。
一方、前記蓋６ａを閉じることで収納物への防護効果が確保されると共に、簡単に持ち運んで、適切な位置から前記第１装置Ｈ１を操作できるようにセットし直すことが容易にでき、優れた可搬性を備えている。
因みに、電源に関しては、図４に示すように、専用のバッテリーや発電機を用意して使用することができる。

本実施形態の支援装置によれば、吸盤４Ｃや取付用ベルト５Ｄを使用して各種作業装置に前記第１装置Ｈ１を簡単に着脱することができ、極めて汎用性が高い上、前記第２装置Ｈ２に関しても取扱性がよく、手軽に持ち運びができるから、より操作し易い環境で遠隔操作を行うことが可能となる。
以上のように、遠隔操作支援装置としての取扱性と汎用性を共に向上させることが可能となる。更には、吸盤４Ｃによって操縦室２の窓２ａにカメラ４Ａを取り付けることができるから、例えば、操縦席３に座った操縦者の目の位置に近いポイントにカメラをセットすることが可能となり、その位置から得られる撮影情報によって遠隔操作できることで、重機の操縦を、液晶モニタ７Ｂを介しているにも拘わらず、通常の運転に近い感覚で実施することが可能となる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 前記第１取付部や第２取付部は、先の実施形態で説明した吸盤や取付用ベルトや締結帯に限るものではなく、例えば、ボルトやビスや紐や粘着シート等、公知の取付手段であってもよく、それらを総称して前記第１取付部や第２取付部と総称する。
〈２〉 当該支援装置の取付対象の作業装置は、先の実施形態で説明した重機に限るものではなく、例えば、他の建設用作業装置やトラックや探査装置や農業機械等であってもよく、それらを含めて作業装置と総称する。
〈３〉 前記カメラは、先の実施形態で説明した形式のものや台数に限るものではなく、例えば、赤外線カメラ等であってもよく、且つ、台数については、一台以上であればよい。
〈４〉 前記第１装置は、先の実施形態で説明したカメラユニットと送受信ユニットとに分離した構成に限るものではなく、例えば、一体化されたものであってもよい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

支援装置の設置状況を示す説明図 カメラユニットを示す説明図 モニタユニットを示す説明図 支援装置のデータ送受信状況を示す概念図

符号の説明

１ 重機（作業装置の一例）
２ 操縦室
２ａ 窓
３ 操縦席
３ａ 背もたれ
４Ａ カメラ
４Ｃ 吸盤（第１取付部の一例）
５Ｃ データ送信機
５Ｄ 取付用ベルト（第２取付部・締結帯の一例）
６ 保護ケース
６ａ 蓋
７Ａ データ受信機
７Ｂ 液晶モニタ（モニタ機の一例）
Ｔ１ 第１取付部
Ｔ２ 第２取付部

Claims (4)

1. 遠隔操作自在な作業装置に設置した状態で、前記作業装置周囲を撮影自在なカメラと、そのカメラによる撮影データを無線送信自在なデータ送信機とが設けられ、前記データ送信機からの撮影データを受信自在なデータ受信機と、前記データ受信機で受信した撮影データを撮像自在なモニタ機とが設けられている作業装置の遠隔操作支援装置であって、
   前記カメラには、前記作業装置に着脱自在な第１取付部が設けてあり、前記データ送信機には、前記作業装置に着脱自在な第２取付部が設けてあり、前記データ受信機及び前記モニタ機は、可搬式の蓋付きの保護ケース内に一体的に収納してあると共に、前記保護ケースの蓋は、開けた状態で前記モニタ機の庇となる状態に形成してある作業装置の遠隔操作支援装置。
2. 前記第１取付部は、前記作業装置の操縦室の窓に着脱自在な複数の吸盤で構成してある請求項１に記載の作業装置の遠隔操作支援装置。
3. 前記第２取付部は、前記作業装置の操縦席の背もたれ裏面に前記データ送信機を配置自在な締結帯で構成してある請求項１又は２に記載の作業装置の遠隔操作支援装置。
4. 前記データ受信機と前記モニタ機とは一体的に形成してある請求項１〜３の何れか一項に記載の作業装置の遠隔操作支援装置。

Images