JP6086649B2 - 作業機の遠隔操縦装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業機の遠隔操縦装置、さらに詳しくは、作業機の遠隔操縦装置の通信方式に関する。

作業機に備えた操縦装置のレバー、スイッチなどに操縦者が直接触れることなく、離れたところから送信機の操作によって操作信号を送り作業機を操縦できるようにした作業機の遠隔操縦装置が実用されている（例えば、特許文献１参照）。

作業機、例えば代表的な作業機である油圧ショベルは、作業を行うために必要な、作業装置、エンジン、走行装置などの、操縦操作される多くの装置、機器を備えている。

図５を参照して遠隔操縦装置の通信方式について説明する。遠隔操縦においては、全ての操作データが、図５（ａ）に示すように１ブロック（ヘッダ部、ＩＤ部、データ部、確認部）にまとめられ、図５（ｂ）に示す一定の通信サイクルタイムＴｓで送信される。このデータの通信サイクルは、無線送信データブロックのデータ長と無線の通信レートによって決まる。
すなわち無線の通信レートをＲ（ｂｐｓ）、送信データブロック長をＬ（ｂｐｓ）、ブロック間隔時間をＴｂと仮定すると、通信サイクルタイムＴｓは、以下の計算で求まる。
通信タイム Ｔａ＝Ｌ／Ｒ
通信サイクルタイム Ｔｓ＝Ｔａ＋Ｔｂ

特開平１０−２２７０４７号公報（第１図）

遠隔操縦においては、上述の通信サイクルタイムＴｓが作業機の操作性に大きく影響し、通信サイクルタイムＴｓを短くすると操作性が改善される。通信サイクルタイムＴｓを短縮するには、無線の通信レートを上げれば良いが、無線の通信レートを上げると、通信エラーが発生しやすくなり、結果的に通信距離が短くなる問題がある。したがって、従来の全てのデータを１ブロックにまとめて送信する方式では、通信サイクルタイムの短縮が困難である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、遠隔操縦装置の送信データの通信サイクルタイムを短縮することができ、操作性を向上できる作業機の遠隔操縦装置を提供することである。

本発明によれば上記技術的課題を解決する作業機の遠隔操縦装置として、作業機を操縦するための操作データを送信する送信機と、作業機に設置され送信された操作データを受信する受信機および受信した信号に基づいて作業機の操縦装置を制御するコントローラと、を備え、上記送信機は、全ての操作データを同時操作の可能性があるデータ毎に複数のブロックに分割し、分割したデータブロックについて緊急度の高さに応じて優先レベルを設け、優先レベルが高い順にデータブロックのデータ更新をチェックして、優先レベルの順に更新されたデータブロックを送信し、上記コントローラは、送信機から送られるデータブロックの優先レベルを判定し、優先レベルの高い順に信号処理を行い、作業機の操縦装置の機器を制御する、ことを特徴とする作業機の遠隔操縦装置が提供される。

好適には、作業機がエンジンにより駆動される走行装置および作業装置を備え、上記のデータブロックは、優先レベルの高い順に、優先レベル１は「エンジン停止」信号を含み、優先レベル２は「エンジン始動、走行操作」信号を含み、優先レベル３は「作業装置操作およびその他の装置操作」信号を含んでいる。

また、上記の優先レベル２および優先レベル３のデータブロックが、「エンジンアクセル操作」信号および「警告ホーン操作」信号を含んでいる。

本発明に従って構成された作業機の遠隔操縦装置は、操作データを送信する送信機と、操作データを受信する受信機およびその信号に基づいて作業機を制御するコントローラを備え、
送信機は、全ての操作データを
１．同時操作の可能性があるデータ毎に複数のブロックに分割し、
２．分割したデータブロックについて緊急度の高さに応じて優先レベルを設け、
３．優先レベルが高い順にデータブロックのデータ更新をチェックして、優先レベルの順に更新されたデータブロックを送信し、
コントローラは、
１．受信したデータブロックの優先レベルを判定し、
２．優先レベルの高い順に信号処理を行い、
３．作業機の操縦装置を制御する。

したがって、送信機および受信機は、全てのデータを１ブロックとしてではなく、分割したブロックの内の必要なデータブロックのみを送受信するので、作業機の遠隔操縦装置の通信サイクルタイムを短縮でき、操作性を向上することができる。

本発明に従って構成された作業機の遠隔操縦装置を、作業機の代表例である油圧ショベルとともに示した構成説明図。 図１の作業機を操縦するための操作データの、データブロック、優先レベルおよび主な信号名称を示す図。 図１の送信機のデータ処理手順を示すフローチャート。 図１のコントローラのデータ処理手順を示すフローチャート。 無線送信の（ａ）データブロック、（ｂ）通信サイクルタイムの説明図。

以下、本発明に従って構成された作業機の遠隔操縦装置について、代表的な作業機である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

図１を参照して説明する。全体を番号１０で示す作業機の遠隔操縦装置は、油圧ショベル１２を操縦するための操作データ１４をレバー、スイッチなどを操作して送信する送信機６と、油圧ショベル１２に設置され送信された操作データ１４を受信する受信機７および受信した信号に基づいて油圧ショベル１２の操縦装置を制御するコントローラ８を備えている。

油圧ショベル１２は、走行装置である下部走行体１と、下部走行体１上に鉛直軸線を中心に旋回自在に設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２に上下方向に揺動自在に取付けられた多関節の作業装置１３を備えている。動力源であるエンジン９が上部旋回体２に装備されている。

作業装置１３は、上部旋回体２に揺動自在に取付けられたブーム３、ブーム３の先端に揺動自在に取付けられたアーム４、アーム４の先端に揺動自在に取付けられた作業具５を備え、上部旋回体２とブーム３の間にはブーム作動シリンダ３ａ、ブーム３とアーム４の間にはアーム作動シリンダ４ａ、アーム４と作業具５の間には作業具作動シリンダ５ａが取付けられている。

油圧ショベル１２は、送信された操作データ１４によって、これらの装置、機器類を操縦操作するための電磁比例弁、電気スイッチなどを備えている。

図１とともに図２、主として図２を参照して説明する。送信機６は、それに備えた周知のレバー、スイッチなどを操作して操作データ１４を送信する。

この送信機６は、全ての操作データ１４を、以下に詳述するように、同時操作の可能性があるデータ毎に複数のブロックに分割し、分割したデータブロックについて緊急度の高さに応じて優先レベルを設け、優先レベルが高い順にデータブロックのデータ更新をチェックして、優先レベルの順に更新されたデータブロックを送信する。

具体的には、油圧ショベル１２においては、操作データ１４は優先レベル１、優先レベル２、優先レベル３の３個のデータブロックに分割されている。

優先レベル１は、エンジン停止に関連した信号である。主な信号として「機体非常停止」、「エンジン停止」、「エラーレベル１」を含んでいる。「機体非常停止」は機体の所定装置の作動およびエンジンを停止させる信号、「エラーレベル１」はエンジン停止が必要なエラー発生時にエンジンおよび所定装置の作動を停止させる信号である。

優先レベル２は、エンジン始動および走行操作に関連した信号である。主な信号として「エンジン始動」、「走行装置操作」、「作業装置ロック」、「走行装置ロック」、「エンジンアクセル」、「警告ホーン」、「エラーレベル２」を含んでいる。「エラーレベル２」はアクチュエータの停止が必要なエラー発生時に所定装置の作動を停止させる信号である。

優先レベル３は、作業装置操作およびその他機器の操作に関連した信号である。主な信号として「作業装置操作」、「旋回操作」、「照明操作」、「エンジンアクセル」、「警告ホーン」を含んでいる。「旋回操作」は上部旋回体２の旋回操作信号である。

そして優先レベル２および優先レベル３のデータブロックには、他の操作項目と同時操作の可能性がある「エンジンアクセル」信号および「警告ホーン」信号を含んでいる。

コントローラ８は、送信機６から送られる操作データ１４のデータブロックの優先レベルを判定し、優先レベルの高い順に信号処理を行い、電気出力信号により油圧ショベル１２の操縦装置の機器である、例えば電磁比例弁、電気スイッチなどを制御する。

この送信機６のデータ処理手順について、図１、図２とともに図３、主として図３を参照して説明する。

電源ＯＮになると、処理器Ｓ１でデータの初期値を設定し処理器Ｓ２に進む。初期値は油圧ショベル１２の、始動させる前の初期状態データである。

処理器Ｓ２で送信機６のレバー信号、スイッチ信号を読み込み、判定器Ｓ３に進む。

判定器Ｓ３で優先レベル１のデータが更新され変化したかを判定し、更新されている場合は処理器Ｓ４に移り優先レベル１のデータブロックを作成し処理器Ｓ９に進む。更新されていない場合は判定器Ｓ５に進む。

判定器Ｓ５で優先レベル２のデータが更新され変化したかを判定し、更新されている場合は処理器Ｓ６に移り優先レベル２のデータブロックを作成し処理器Ｓ９に進む。更新されていない場合は判定器Ｓ７に進む。

判定器Ｓ７で優先レベル３のデータが更新され変化したかを判定し、更新されている場合は処理器Ｓ８に移り優先レベル３のデータブロックを作成し処理器Ｓ９に進む。更新されていない場合は処理器Ｓ２に戻る。

処理器Ｓ９で、作成されたデータブロックを送信し、処理器Ｓ２に戻る。

次にコントローラ８におけるデータ処理手順について、図１、図２とともに図４、主として図４を参照して説明する。

電源ＯＮになると、処理器Ｓ１１でデータの初期値を設定し処理器Ｓ１２に進む。

処理器Ｓ１２で、受信機７で受信した送信データを読み込み判定器Ｓ１３に進む。

判定器Ｓ１３で、受信したデータが優先レベル１かを判定する。優先レベル１の場合は処理器Ｓ１４に進み優先レベル１の信号を処理し、処理器Ｓ１２に戻る。優先レベル１のデータでない場合は判定器Ｓ１５に進む。

判定器Ｓ１５で、受信したデータが優先レベル２かを判定する。優先レベル２の場合は処理器Ｓ１６に進み優先レベル２の信号を処理し、処理器Ｓ１２に戻る。優先レベル２のデータでない場合は判定器Ｓ１７に進む。

判定器Ｓ１７で、受信したデータが優先レベル３かを判定する。優先レベル３の場合は処理器Ｓ１８に進み優先レベル３の信号を処理し、処理器Ｓ１２に戻る。優先レベル３のデータでない場合は処理器Ｓ１２に戻る。

上述したとおりの作業機の遠隔操縦装置１０の作用効果について説明する。

作業機の遠隔操縦装置１０は、操作データ１４を送信する送信機６と、操作データ１４を受信する受信機７およびその信号に基づいて作業機１０を制御するコントローラ８を備え、
送信機６は、全ての操作データ１４を
１．同時操作の可能性があるデータ毎に複数のブロックに分割し、
２．分割したデータブロックについて緊急度の高さに応じて優先レベルを設け、
３．優先レベルが高い順にデータブロックのデータ更新をチェックして、優先レベルの順に更新されたデータブロックを送信し、
コントローラ８は、
１．受信したデータブロックの優先レベルを判定し、
２．優先レベルの高い順に信号処理を行い、
３．作業機の操縦装置を制御する。

上述のように、送信機６および受信機７は、全てのデータを１ブロックとしてではなく複数のブロックに分割して、更新された操作信号を含む操縦に必要なデータブロックのみを送受信する。したがって、遠隔操縦装置１０の通信サイクルタイムを短縮することができ、操作性を向上することができる。

そして作業機の代表例の油圧ショベル１２のように、エンジン９により駆動される走行装置１および作業装置１３を備える場合には、分割したデータブロックとして、優先レベルの高い順に、優先レベル１は「エンジン停止」信号を含み、優先レベル２は「エンジン始動、走行操作」信号を含み、優先レベル３は「作業装置操作およびその他の装置操作」信号を含んでいる。

したがって、「エンジン停止」を優先レベル２，３に影響されない最優先の優先レベル１とすることにより、遠隔操縦時に作業機に不具合が発生したとき、あるいは不具合が予測されるときには、他の操作信号に優先して先ずエンジンを停止させ作業機の作動を停止させることができる。さらに優先レベル２として「エンジン始動、走行操作」を設定することにより「エンジン停止」の優先レベル１の次に作業機１２を優先して移動させることができる。

また、優先レベル２および優先レベル３のデータブロックは、「エンジンアクセル操作」信号および「警告ホーン操作」信号を含んでいる。

したがって、「エンジンアクセル操作」および「警告ホーン操作」を優先レベル２および優先レベル３に含むことにより、それらの操作時に「エンジンアクセル操作」および「警告ホーン操作」を併用できるので、作業機１２を効率よく動かすことができる。

以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。

本発明の実施の形態においては、送信機６は全ての操作データ１４を３個のブロックに分割したが、分割するブロックの数は４個以上でも、また２個でもよい。

本発明の実施の形態においては、分割したデータブロックを、優先レベルの高い順に、「エンジン停止」信号を含む優先レベル１、「エンジン始動、走行操作」信号を含む優先レベル２、その他信号の優先レベル３としたが、信号の優先レベルは作業機の種類、形態、作業内容などに応じて適宜に設定するとよい。

本発明の実施の形態においては、作業機として油圧ショベルを例として示したが、本発明に係る作業機の遠隔操縦装置は他の作業機にも適用することができる。

１：下部走行体（走行装置）
６：送信機
７：受信機
８：コントローラ
９：エンジン
１０：遠隔操縦装置
１２：油圧ショベル（作業機）
１３：作業装置
１４：操作データ

Claims (3)

1. 作業機を操縦するための操作データを送信する送信機と、
   作業機に設置され送信された操作データを受信する受信機および受信した信号に基づいて作業機の操縦装置を制御するコントローラと、を備え、
   上記送信機は、
   全ての操作データを同時操作の可能性があるデータ毎に複数のブロックに分割し、
   分割したデータブロックについて緊急度の高さに応じて優先レベルを設け、
   優先レベルが高い順にデータブロックのデータ更新をチェックして、優先レベルの順に更新されたデータブロックを送信し、
   上記コントローラは、
   送信機から送られるデータブロックの優先レベルを判定し、優先レベルの高い順に信号処理を行い、作業機の操縦装置の機器を制御する、
   ことを特徴とする作業機の遠隔操縦装置。
2. 作業機がエンジンにより駆動される走行装置および作業装置を備え、
   上記のデータブロックは、優先レベルの高い順に、
   優先レベル１は「エンジン停止」信号を含み、
   優先レベル２は「エンジン始動、走行操作」信号を含み、
   優先レベル３は「作業装置操作およびその他の装置操作」信号を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の作業機の遠隔操縦装置。
3. 上記の優先レベル２および優先レベル３のデータブロックが、「エンジンアクセル操作」信号および「警告ホーン操作」信号を含んでいる、
   ことを特徴とする請求項２記載の作業機の遠隔操縦装置。

Images