JP6849075B2 - 遠隔操作装置 - Google Patents

Description

本開示は、遠隔操作装置に関する。

例えば建設機械などを遠隔操作することが可能な遠隔操作システムがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の遠隔操作システムは、建設機械を操作する操作手段（例えば操作レバー）と、操作手段を駆動する操作駆動手段と、操作指令情報に基づいて操作駆動手段を制御する制御部と、を備える。

特開平１１−３５０５３５号公報

遠隔操作システムでは、操作部材と操作駆動手段との位置関係を、制御部に認識させる。例えば初期設定において、使用者が操作部材を手動で操作して変位させることで、操作部材の複数の位置を記憶部に記憶させる。これにより、使用者は、操作部材の移動可能な範囲を記憶部に記憶させている。

本開示は、操作部材の位置を記憶部に記憶させる際の使用者の作業を簡略化することが可能な遠隔操作装置を提供することを目的とする。

本開示の遠隔操作装置は、操作部材を操作する電動駆動ユニットと、操作部材の位置を検出する位置検出部と、電動駆動ユニットの動作を制御する制御部と、操作部材の基準位置に関する情報を記憶する基準位置記憶部と、電動駆動ユニットによって操作部材を変位させたときの電動駆動ユニットの出力に基づいて、基準位置からの操作部材の動作範囲を設定する動作範囲設定部と、を備える。

本開示によれば、操作部材の位置を記憶部に記憶させる際の使用者の作業を簡略化することができる。

図１は、本開示の遠隔操作システムが適用される建設機械を示す側面図である。 図２は、図１に示す建設機械の操縦席を示す正面図である。 図３は、図２に示す操縦席の側面図である。 図４は、図２に示す操縦席の平面図である。 図５（ａ）は、作業レバーの前後方向における動作範囲を示す側面図である。図５（ｂ）は、作業レバーの左右方向における動作範囲を示す正面図である。 図６は、走行レバーの前後方向における動作範囲を示す側面図である。 図７は、本開示の遠隔操作システムを示すブロック構成図である。 図８は、作業レバーを駆動する駆動ユニットを示す側面図である。 図９は、図８に示す駆動ユニットの平面図である。 図１０は、走行レバーを駆動する駆動ユニットを示す側面図である。 図１１は、作業レバー及び走行レバーの動作範囲を模式的に示す平面図である。 図１２は、作業レバーの動作範囲を設定する際の手順を示すフローチャートである。

本開示の遠隔操作装置は、操作部材を操作する電動駆動ユニットと、操作部材の位置を検出する位置検出部と、電動駆動ユニットの動作を制御する制御部と、操作部材の基準位置に関する情報を記憶する基準位置記憶部と、電動駆動ユニットによって操作部材を変位させたときの電動駆動ユニットの出力に基づいて、基準位置からの操作部材の動作範囲を設定する動作範囲設定部と、を備え、基準位置記憶部は、制御開始時の操作部材の操作位置を中立位置として記憶し、操作部材は、遠隔操作される作業機械を操作するための部材であり、電動駆動ユニットを作動させて前記作業機械の遠隔操作を行う。

この遠隔操作装置では、電動駆動ユニットを制御して操作部材を駆動し変位させることができ、操作部材を遠隔操作することができる。遠隔操作装置は、位置検出部を備え、操作部材の位置を検出し、操作部材の基準位置に関する情報を基準位置記憶部に記憶する。遠隔操作装置の制御部は、操作部材を駆動して変位させ、このときの電動駆動ユニットの出力に基づいて、基準位置からの操作部材の動作範囲を設定する。これにより、使用者が操作部材を手動で操作して、操作部材の位置を記憶させる作業が不要となる。そのため、操作部材の位置を記憶させる際の使用者の作業を簡略化することができる。操作部材の動作範囲を設定した後において、遠隔操作装置では、設定された動作範囲内で操作部材を変位させる制御を行うことができる。

操作部材は揺動可能な操作レバーであり、基準位置記憶部は、操作レバーの中立位置を基準位置として記憶することができる。なお、操作レバーの中立位置とは、操作レバーによる入力値が０となる位置であり、停止を指示する位置である。動作範囲設定部は、操作レバーの中立位置を基準位置として、操作レバーの動作範囲を設定することができる。

電動駆動ユニットは、電動モータを備え、動作範囲設定部は、電動モータの出力トルクが判定閾値を超えたか否かを判定するトルク判定部を備え、動作範囲設定部は、出力トルクが判定閾値を超えたときの操作部材の位置を動作範囲の境界位置として設定してもよい。これにより、電動モータの出力トルクが増加して、判定閾値を超えたときに、このときの操作レバーの位置を動作範囲の境界位置と設定することができる。

また、制御部は、操作部材を第１の向きに移動させて変位させる制御を行い、出力トルクが判定閾値を超えたときに、操作部材の移動を停止させ、操作部材の停止後、操作部材を第１の向きとは反対側である第２の向きに移動させて変位させる制御を行ってもよい。これにより、操作部材を第１の向きに変位させた後に、反対側の第２の向きに変位させて、操作部材の動作範囲を設定することができる。また、電動駆動ユニットは、作業機械の遠隔操作用の後付けユニットであってもよい。さらに、作業機械は、建設機械であってもよい。

以下、本開示の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、遠隔操作システム（遠隔操作装置）１が適用される建設機械２について説明する。建設機械２は、例えばバックホウである。建設機械２は、建設機械２を走行させる走行体３と、走行体３の上部に設けられ旋回可能な旋回体４と、旋回体４に取り付けられた作業部５と、を備える。作業部５は、ブーム６、アーム７及びバケット８を含む。なお、建設機械２は、バックホウに限定されず、例えば、ブルドーザ、クレーン、クローラダンプなどその他の建設機械でもよい。遠隔操作システム１が適用される作業機械は、建設機械に限定されず、農業機械、搬送機械、作業用の車両などその他の作業機械でもよい。

旋回体４は、操縦席９を含み、操縦席９には、後述する操作レバー（操作部材）１０が設けられている。旋回体４には、エンジン、発電機、バッテリ、油圧ポンプ等が搭載されている。各図において直交する３方向を前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下方向Ｚとして図示している。前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下方向Ｚは、操縦席９を基準とする。

走行体３は、左クローラ３ａ及び右クローラ３ｂを備える。建設機械２は、左クローラ３ａ及び右クローラ３ｂの回転方向を操作して、走行体３の前進、後退、方向転換を行うことができる。

旋回体４は、走行体３に対して、上下方向Ｚに延在する回転軸線回りに回転可能となっている。建設機械２は、旋回体４を右旋回及び左旋回させることができる。

ブーム６は、旋回体４の前方に取り付けられ、左右方向Ｙに延在する回転軸線回りに揺動可能となっている。ブーム６の基端部６ａは、旋回体４に連結されている。旋回体４には、ブーム６を揺動させるための油圧シリンダ（不図示）が設けられている。建設機械２は、油圧シリンダを駆動して、ブーム６を揺動させることで、ブーム６の先端部６ｂを上げ下げすることができる。

アーム７は、ブーム６に取り付けられ、左右方向Ｙに延在する回転軸線回りに揺動可能となっている。アーム７の基端部７ａは、ブーム６の先端部６ｂに連結されている。ブーム６には、アーム７を揺動させるための油圧シリンダ１１が設けられている。建設機械２は、油圧シリンダ１１を駆動して、アーム７を揺動させることで、アーム７を伸ばし、かき込むことができる。アーム７を伸ばすとは、アーム７の先端部７ｂを操縦席９から離す方向の動きである。アーム７をかき込むとは、アーム７の先端部７ｂを操縦席９に近づける方向の動きである。

バケット８は、アーム７に取り付けられ、左右方向Ｙに延在する回転軸線回りに揺動可能となっている。バケット８の基部８ａは、アーム７の先端部７ｂに連結されている。アーム７には、バケット８を揺動させるための油圧シリンダ１２が設けられている。建設機械２は、油圧シリンダ１２を駆動して、バケット８を揺動させることで、バケット８によるかき込み動作を行うことができ、バケット８内の対象物を投下する（ダンプする）動作を行うことができる。バケット８によるかき込みとは、バケット８の先端部８ｂを操縦席９に近づける方向の動きである。バケット８内の対象物を投下する動きは、バケット８の先端部８ｂを操縦席９から離す方向の動きである。

図２〜図４に示される操縦席９は、建設機械２を操縦する操縦者が着席可能な座席である。操縦席９は、シート１３、背もたれ１４及び左右の肘掛け部１５，１６を備える。操縦席９の周囲には、建設機械２を操縦するための複数の操作レバー１０が設けられている。複数の操作レバー１０としては、左作業レバー１７、右作業レバー１８、左走行レバー１９及び右走行レバー２０がある。なお、以下の説明において、左作業レバー１７、右作業レバー１８、左走行レバー１９及び右走行レバー２０を区別しない場合には、操作レバー１０と記載する。

左作業レバー１７は、例えば左側の肘掛け部１５の前側の天面１５ａに設けられている。左作業レバー１７は、図２、図３及び図５に示されるように、上下方向Ｚに延在し、中立点（中立位置）において、上端部１７ａがやや前方に傾いて配置されている（図５（ａ）参照）。前後方向Ｘから見た場合には、左作業レバー１７は、中立点において、所定の面に対して直立している（図５（ｂ）参照）。

なお、中立点とは、操作レバー１０による入力値が０となる位置であり、停止を指示する位置である。中立点において、操作レバー１０は、上下方向Ｚに沿って直立している状態でもよく、後方に傾斜している状態でもよい。前後方向Ｘから見た場合に、操作レバー１０は、中立点において、例えばシート１３側に傾いていてもよい。

図５（ａ）及び図５（ｂ）では、実線で示された状態が中立点の左作業レバー１７を示している。左作業レバー１７は、下端部１７ｂを基点として揺動可能である。左作業レバー１７の上端部１７ａは、前後方向Ｘ及び左右方向に移動可能となっている。左作業レバー１７は、旋回体４を旋回させる操作に利用されると共に、アーム７を伸ばしたり、かき込んだりする操作に利用される。

操縦者は、左作業レバー１７を前後方向Ｘに操作することで、アーム７を操作することができる。具体的には、左作業レバー１７の上端部１７ａを前方に移動させると、アーム７が伸ばされ、左作業レバー１７の上端部１７ａを後方に移動させると、アーム７の先端部７ｂが操縦席９側に接近してかき込まれる。

操縦者は、左作業レバー１７を左右方向Ｙに操作することで、旋回体４を操作することができる。具体的には、左作業レバー１７の上端部１７ａを左側に移動させると、旋回体４を左旋回させて、アーム７を左側に移動させることができ、左作業レバー１７の上端部１７ａを右側に移動させると、旋回体４を右旋回させて、アーム７を右側に移動させることができる。

右作業レバー１８は、例えば右側の肘掛け部１６の前側の天面１６ａに設けられている。右作業レバー１８は、上下方向Ｚに延在し、中立点において、上端部１８ａがやや前方に傾いて配置されている。前後方向Ｘから見た場合には、右作業レバー１８は、中立点において、上下方向Ｚに沿って直立している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）では、実線で示された状態が中立点の右作業レバー１８を示している。右作業レバー１８は、下端部１８ｂを基点として揺動可能である。右作業レバー１８の上端部１８ａは、前後方向Ｘ及び左右方向Ｙに移動可能となっている。右作業レバー１８は、ブーム６を上げ下げする操作に利用されると共に、バケット８の操作に利用される。

操縦者は、右作業レバー１８を前後方向Ｘに操作することで、ブーム６を操作することができる。具体的には、右作業レバー１８の上端部１８ａを前方に移動させると、ブーム６の先端部６ｂを下げることができ、右作業レバー１８の上端部１８ａを後方に移動させると、ブーム６の先端部７ｂを上げることができる。

操縦者は、右作業レバー１８を左右方向Ｙに操作することで、バケット８を操作することができる。具体的には、右作業レバー１８の上端部１８ａを左側に移動させると、バケット８によるかき込み動作を行うことができ、右作業レバー１８の上端部１８ａを右側に移動させると、バケット８内の対象物を投下させる動作を行うことができる。

左走行レバー１９は、例えば操縦席９の前方かつ中央より左側に配置されている。左走行レバー１９は、操縦席９の前方の床面２１から上方に伸びている。左走行レバー１９は、図３、図４及び図６に示されるように、床面２１から前方に伸びる基部２２と、基部２２の先端２２ａから上方に伸びるレバー本体２３と、を備える。基部２２には、左ペダル２４が連結されている。レバー本体２３は、斜め後方に傾斜するように伸びている。左走行レバー１９は、中立点において、例えばレバー本体２３の上端部２３ａが下端部２３ｂよりも後方に配置されている。レバー本体２３の上端部２３ａには、左側に張り出すグリップ１９ａが設けられている。操縦者は、例えばグリップ１９ａ又は左ペダル２４を操作することで、左走行レバー１９を操作することができる。

図６において、中立点の左走行レバー１９は実線で示されている。左走行レバー１９は、下端部１９ｂを基点として揺動可能である。左走行レバー１９の上端部のグリップ１９ａは、前後方向Ｘに移動可能となっている。左走行レバー１９は、左クローラ３ａの回転操作の指示に利用される。

操縦者は、左走行レバー１９を前後方向Ｘに操作することで、左クローラ３ａの回転方向を操作することができる。具体的には、左走行レバー１９のグリップ１９ａを前方に移動させると、左クローラ３ａが前進する方向に回転し、左走行レバー１９のグリップ１９ａを後方に移動させると、左クローラ３ａが後退する方向に回転する。左走行レバー１９を中立点に配置すると、左クローラ３ａの回転を停止させることができる。

右走行レバー２０は、例えば操縦席９の前方かつ中央より右側に配置されている。右走行レバー２０は、操縦席９の前方の床面２１から上方に伸びている。右走行レバー２０は、床面２１から前方に伸びる基部２５と、基部２５の先端部２５ａから上方に伸びるレバー本体２６と、を備える。基部２５には、右ペダル２７が連結されている。レバー本体２６は、斜め後方に傾斜するように伸びている。右走行レバー２０は、中立点において、例えばレバー本体２６の上端部２６ａが下端部２６ｂよりも後方に配置されている。レバー本体２６の上端部２６ａには、右側に張り出すグリップ２０ａが設けられている。操縦者は、例えばグリップ２０ａ又は右ペダル２７を操作することで、右走行レバー２０を操作することができる。

次に、建設機械２を遠隔操作する遠隔操作システム１について説明する。遠隔操作システム１は、図７に示されるように、各種操作レバー１０を操作する複数の駆動ユニット（電動駆動ユニット）３１〜３４と、複数の駆動ユニット３１〜３４を制御するコントローラ３５と、コントローラ３５に指令信号を送信する操作ユニット３６とを備える。駆動ユニット３１〜３４は、操縦席９の近傍に配置されて、操作レバー１０を操作するものである。なお、図２〜図４では、駆動ユニット３１〜３４が設置される前の状態を示している。

駆動ユニット３１〜３４としては、左作業レバー１７を操作する駆動ユニット３１と、右作業レバー１８を操作する駆動ユニット３２と、左走行レバー１９を操作する駆動ユニット３３と、右走行レバー２０を操作する駆動ユニット３４とがある。

左作業レバー１７を操作する駆動ユニット３１は、図８及び図９に示されるように、左作業レバー１７を保持する保持部３７と、保持部３７に連結された動力伝達部材３８と、動力伝達部材３８をその長手方向に駆動する第１電動アクチュエータ３９と、動力伝達部材３８を揺動させる第２電動アクチュエータ４０と、を備える。

保持部３７は、例えばクランプ部材を備え、左作業レバー１７を保持する。保持部３７は、動力伝達部材３８の先端部３８ａに連結されている。動力伝達部材３８は、例えば棒状を成し、左作業レバー１７が中立点にある状態において、前後方向Ｘに延在している。

動力伝達部材３８の後端部３８ｂは、第１電動アクチュエータ３９に接続されている。第１電動アクチュエータ３９は、ボールねじ部４１と、第１電動モータ４２とを備える。ボールねじ部４１は、動力伝達部材３８の長手方向に沿って延在している。ボールねじ部４１は、動力伝達部材３８をその長手方向に移動させる。例えば、動力伝達部材３８が、前後方向Ｘに沿って延在している場合には、動力伝達部材３８は、前後方向Ｘに移動可能であり、左作業レバー１７の上端部１７ａを前後方向Ｘに移動させる。

第１電動モータ４２は、例えばステッピングモータである。第１電動モータ４２の出力軸は、ボールねじ部４１に連結され、第１電動モータ４２の出力は、ボールねじ部４１に伝達される。これにより、ボールねじ部４１を駆動することができる。第１電動モータ４２の出力をボールねじ部４１に伝達する伝達機構としては、例えば、歯車、ラック、ベルト等を用いることができる。

第２電動アクチュエータ４０は、第２電動モータ４３と、回転支持部４４と、を備える。第２電動モータ４３は、例えばステッピングモータである。第２電動モータ４３の出力軸４３ａは、例えば上下方向Ｚに沿って延在している。回転支持部４４は、ボールねじ部４１を回転可能に支持している。回転支持部４４は、第２電動モータ４３の出力軸４３ａに連結されて、出力軸４３ａ回りに回転する。これにより、ボールねじ部４１を上下方向Ｚに延在する回転軸線回りに回転させて、左作業レバー１７の上端部１７ａを左右方向Ｙに移動させることができる。

駆動ユニット３１は、当該駆動ユニット３１を操縦席９に対して固定する固定支持部４５を備える。固定支持部４５は、例えば箱形を成している。固定支持部４５の底板４５ａは、例えば左側の肘掛け部１５の天面１５ａに着脱可能に固定されている。底板４５ａは、例えばクランプ部材、ボルトナット等を用いて肘掛け部１５に固定されている。固定支持部４５の天板４５ｂには、第２電動モータ４３が固定されている。第２電動モータ４３の出力軸４３ａは、固定支持部４５の天板４５ｂを貫通し、固定支持部４５の内部に配置された回転支持部４４に連結されている。

右作業レバー１８を操作する駆動ユニット３２は、左作業レバー１７を駆動ユニット３１と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。

左走行レバー１９を操作する駆動ユニット３３は、図１０に示されるように、左走行レバー１９を保持する保持部４６と、保持部４６に連結された動力伝達部材４７と、動力伝達部材４７をその長手方向に駆動する第１電動アクチュエータ４８と、を備える。

保持部４６は、例えばクランプ部材を備え、左走行レバー１９を保持する。保持部４６は、動力伝達部材４７の先端部４７ａに連結されている。動力伝達部材４７は、例えば棒状を成している。動力伝達部材４７は、左右方向Ｙから見て斜め下方に向かって延在している。

動力伝達部材４７の後端部４７ｂは、第１電動アクチュエータ４８に接続されている。第１電動アクチュエータ４８は、ボールねじ部４９と、第１電動モータ５０とを備える。ボールねじ部４９は、動力伝達部材４７の長手方向に沿って延在している。ボールねじ部４９は、動力伝達部材４７をその長手方向に移動させる。例えば、動力伝達部材４７が、前方に張り出すことで、左走行レバー１９の上端部のグリップ１９ａを前方に移動させ、動力伝達部材４７が、後退することで、左走行レバー１９のグリップ１９ａを後方に移動させる。

駆動ユニット３３は、当該駆動ユニット３３を操縦席９の前方の床面２１に対して固定する固定支持部５１を備える。固定支持部５１は、床面から上方に張り出すように配置されている。固定支持部５１の上端部５１ａにボールねじ部４９の後端部４９ａが連結されている。ボールねじ部４９は、固定支持部５１に支持されて、揺動可能となっている。例えば、動力伝達部材４７の伸長量（ストローク）に応じて、ボールねじ部４９の姿勢が変化する。

右走行レバー２０を操作する駆動ユニット３４は、左走行レバー１９を操作する駆動ユニット３３と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。

次に図７を参照してコントローラ３５について説明する。

コントローラ３５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、およびＲＡＭ(Random Access Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。コントローラ３５は、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを含む。

コントローラ３５は、制御部５２と、位置検出部５３と、トルク判定部５４と、境界位置設定部（動作範囲設定部）５５と、中立点設定部５６と、中立点記憶部（基準位置記憶部）５７と、通信部５８とを備える。

制御部５２は、操作ユニット３６から送信された指令信号に基づいて、第１電動モータ４２，５０及び第２電動モータ４３を制御する。制御部５２は、第１電動モータ４２，５０及び第２電動モータ４３のトルク制御を行い、第１電動アクチュエータ３９，４８及び第２電動アクチュエータ４０を駆動して、各種操作レバー１０を各々操作可能である。

位置検出部５３は、各種操作レバー１０の位置を検出する。位置検出部５３は、第１電動モータ４２，５０及び第２電動モータ４３に取り付けられたエンコーダからの信号を受信して、第１電動モータ４２，５０及び第２電動モータ４３の出力軸の回転位置を検出することができる。位置検出部５３は、出力軸の回転位置に基づいて、動力伝達部材３８，４７の伸長量及び揺動角を演算し、操作レバー１０における位置を検出することができる。操作レバー１０の位置とは、例えば、操作レバー１０の上端部の位置でもよく、保持部３７，４６の位置でもよく、その他の位置でもよい。位置検出部５３は、例えば中立点を基準とし、中立点からの操作レバー１０の上端部の位置を検出することができる。

具体的には、位置検出部５３は、第１電動モータ４２のエンコーダから出力された信号を検出して、動力伝達部材３８の伸長量を演算することができる。位置検出部５３は、第２電動モータ４３のエンコーダから出力された信号を検出して、動力伝達部材４７の揺動角を演算することができる。位置検出部は、第１電動モータ５０のエンコーダから出力された信号を検出して、動力伝達部材４７の伸長量を演算することができる。

トルク判定部５４は、第１電動モータ４２に供給された電流値を検出し、この電流値が判定閾値を超えたか否かを判定する。トルク判定部５４は、第２電動モータ４３に供給された電流値を検出し、この電流値が判定閾値を超えたか否かを判定する。トルク判定部５４は、第１電動モータ５０に供給された電流値を検出し、この電流値が判定閾値を超えたか否かを判定する。コントローラ３５は、電動モータ４２，４３，５０に供給された電流値を検出して、駆動ユニット３１〜３４の出力を検出する。

境界位置設定部５５は、トルク判定部５４による判定の結果に基づいて、操作レバー１０の動作範囲を設定する。境界位置設定部５５は、電流値が判定閾値を超えた時点における操作レバー１０の位置を境界位置として設定する。境界位置設定部５５は、中立点を基準として、中立点から移動可能な範囲を動作範囲として設定する。境界位置設定部５５は、境界位置を超えて外側に操作レバー１０が移動しないように動作範囲を制限することができる。

図１１は、作業レバー及び走行レバーの動作範囲を模式的に示す平面図である。図１１では、操作レバー１０の中立点の位置を実線で示し、動作範囲の境界位置を２点鎖線で示している。

中立点Ｐ１７Ｎは、左作業レバー１７が中立点にあるときの上端部１７ａの位置である。境界位置Ｐ１７Ｌは、左側の境界位置であり、境界位置Ｐ１７Ｒは、右側の境界位置である。境界位置Ｐ１７Ｆは、前側の境界位置であり、境界位置Ｐ１７Ｂは、後側の境界位置である。

中立点Ｐ１８Ｎは、右作業レバー１８が中立点にあるときの上端部１８ａの位置である。境界位置Ｐ１８Ｌは、左側の境界位置であり、境界位置Ｐ１８Ｒは、右側の境界位置である。境界位置Ｐ１８Ｆは、前側の境界位置であり、境界位置Ｐ１８Ｂは、後側の境界位置である。

中立点Ｐ１９Ｎは、左走行レバー１９が中立点にあるときのグリップ１９ａの位置である。境界位置Ｐ１９Ｆは、前側の境界位置であり、境界位置Ｐ１９Ｂは、後側の境界位置である。

中立点Ｐ２０Ｎは、右走行レバー２０が中立点にあるときのグリップ２０ａの位置である。境界位置Ｐ２０Ｆは、前側の境界位置であり、境界位置Ｐ２０Ｂは、後側の境界位置である。

遠隔操作システム１では、第１電動モータ４２，５０及び第２電動モータ４３を作動させて、操作レバー１０を移動させて、自動で境界位置を検出し動作範囲を設定する。詳しくは後述する。

中立点設定部５６は、例えばスタートボタン５９が操作されたときの操作レバー１０の位置を中立点Ｐ１７Ｎ，Ｐ１８Ｎ，Ｐ１９Ｎ，Ｐ２０Ｎとして設定する。中立点設定部５６は、左作業レバー１７、右作業レバー１８、左走行レバー１９及び右走行レバー２０について、各々中立点Ｐ１７Ｎ，Ｐ１８Ｎ，Ｐ１９Ｎ，Ｐ２０Ｎを設定する。操作レバー１０の基端部には、バネ等が連結されており、操作レバー１０に力が作用していない状態において、中立点に復帰するようになっている。

中立点記憶部５７は、左作業レバー１７の中立点Ｐ１７Ｎに関する情報、右作業レバー１８の中立点Ｐ１８Ｎに関する情報、左走行レバー１９の中立点Ｐ１９Ｎに関する情報、右走行レバー２０の中立点Ｐ２０Ｎに関する情報を各々記憶する。中立点に関する情報としては、第１電動モータ４２，５０の出力軸の回転角度、第２電動モータ４３の出力軸の回転角度などが挙げられる。中立点記憶部５７は、動力伝達部材３８，４７の伸長量、動力伝達部材３８の揺動角等の情報を、中立点に関する情報として記憶してもよい。

通信部５８は、操作ユニット３６と無線通信を行い、操作ユニット３６から送信された指令信号を受信する。

操作ユニット３６は、リモートコントローラであり、使用者が操作入力可能なレバー等が設けられている。操作ユニット３６には、例えば、左作業レバー１７に対応するレバー、右作業レバー１８に対応するレバー、左走行レバー１９に対応するレバー、右走行レバー２０に対応するレバーがそれぞれ設けられている。

スタートボタン５９は、左作業レバー１７の動作範囲を設定する制御、右作業レバー１８の動作範囲を設定する制御、左走行レバー１９の動作範囲を設定する制御、右走行レバー２０の動作範囲を設定する制御を開始する際に、使用者が操作するボタンである。

次に、図１２を参照して、操作レバー１０の動作範囲を設定する方法について説明する。遠隔操作システム１を使用する際には、操作レバー１０に対して、駆動ユニット３１〜３４を設置する必要がある。駆動ユニット３１〜３４を設置した後には、操作レバー１０の動作範囲を設定する必要がある。ここでは、左作業レバー１７の動作範囲を設定する方法について説明する。

まず、使用者は、駆動ユニット３１及びコントローラ３５を建設機械２の操縦席９に設置する。このとき、建設機械２のエンジンが起動していない状態であり、建設機械２の油圧系は動作しない状態となっている。

コントローラ３５は、例えば操縦席９の背もたれ１４の背面側に配置される。駆動ユニット３１は、肘掛け部１５に対して固定される。保持部３７は、左作業レバー１７に連結される。保持部３７は左作業レバー１７に対して固定される。

次に、使用者は手動で左作業レバー１７を操作し、中立点の位置を確認し、左作業レバー１７を中立点の位置に配置された状態とする。

次に、使用者は、スタートボタン５９をＯＮとする（ステップＳ１）。スタートボタン５９が操作されてＯＮとなると、コントローラ３５は、左作業レバー１７の動作範囲を設定する制御を開始する（ステップＳ２）。コントローラ３５は、動作範囲を設定する制御を行うためのプログラムを開始する。

コントローラ３５の中立点設定部５６は、プログラムを開始したときの左作業レバー１７の位置を中立点として認識して設定し、コントローラ３５の中立点記憶部５７は、左作業レバー１７の中立点の位置に関する情報を記憶する（ステップＳ３）。

次に、制御部５２は、第１電動モータ４２を駆動して、左作業レバー１７を前方に傾ける（ステップＳ４）。制御部５２は、第１電動モータ４２のトルク制御を行い、第１電動モータ４２による出力トルクを一定とする。ボールねじ部４１は、動力伝達部材３８を押し出し、左作業レバー１７を前方に傾ける。制御部５２は、左作業レバー１７を移動させるための負荷が大きくなる場合には、それに応じて出力トルクを増加させる制御を行う。図１１に示されるように、左作業レバー１７の上端部１７ａが中立点Ｐ１７Ｎから前方（第１の向き）に移動して、操作可能な範囲の境界位置Ｐ１７Ｆに到達すると、第１電動モータ４２による出力トルクが上昇する。

次に、トルク判定部５４は、第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えた否かを判定する（ステップＳ５）。トルク判定部５４は、第１電動モータ４２に供給されている電流値を検出して、電流値が判定閾値を超えた場合には、第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えたと判定する（ステップＳ５；ＹＥＳ）。同様に、トルク判定部５４は、電流値が判定閾値を超えていない場合には、第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えていないと判定する（ステップＳ５；ＮＯ）。

第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えた場合は（ステップＳ５；ＹＥＳ）、ステップＳ７に進む。第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えていない場合には、ステップＳ５に戻り、左作業レバー１７の移動を継続する。左作業レバー１７が中立点Ｐ１７Ｎから遠ざかり、操作可能な範囲の境界位置Ｐ１７Ｆに到達すると、第１電動モータ４２による出力トルクが上昇して、判定閾値を超えることになる。

出力トルクが判定閾値を超えると（ステップＳ５；ＹＥＳ）、制御部５２は、第１電動モータ４２への電流を停止して、左作業レバー１７の移動を停止する（ステップＳ６）。境界位置設定部５５は、このときの左作業レバー１７の位置を記憶部に記憶させる。境界位置設定部５５は、第１電動モータ４２のエンコーダから出力された値に基づいて、左作業レバー１７の上端部１７ａの位置を境界位置Ｐ１７Ｆと設定する。

次に、制御部５２は、第１電動モータ４２を駆動して、左作業レバー１７を後方に傾ける（ステップＳ７）。すなわち、制御部５２は、ステップＳ５における左作業レバー１７の移動の向きとは反対向き（第２の向き）に、左作業レバー１７を移動させる。制御部５２は、第１電動モータ４２のトルク制御を行い、第１電動モータ４２による出力トルクを一定とする。ボールねじ部４１は、動力伝達部材３８を引き戻し、左作業レバー１７を後方に傾ける。

次に、トルク判定部５４は、第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えた否かを判定する（ステップＳ８）。トルク判定部５４は、第１電動モータ４２に供給されている電流値を検出して、電流値が判定閾値を超えた場合には、第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えたと判定する（ステップＳ８；ＹＥＳ）。同様に、トルク判定部５４は、電流値が判定閾値を超えていない場合には、第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えていないと判定する（ステップＳ８；ＮＯ）。

第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えた場合は（ステップＳ８；ＹＥＳ）、ステップＳ９に進む。第１電動モータ４２による出力トルクが判定閾値を超えていない場合には、ステップＳ７に戻り、左作業レバー１７の移動を継続する。左作業レバー１７が中立点Ｐ１７Ｎから遠ざかり、操作可能な範囲の境界位置Ｐ１７Ｂに到達すると、第１電動モータ４２による出力トルクが上昇して、判定閾値を超えることになる。

出力トルクが判定閾値を超えると（ステップＳ８；ＹＥＳ）、制御部５２は、第１電動モータ４２への電流を停止して、左作業レバー１７の移動を停止する（ステップＳ９）。境界位置設定部５５は、このときの左作業レバー１７の位置を記憶部に記憶させる。境界位置設定部５５は、第１電動モータ４２のエンコーダから出力された値に基づいて、左作業レバー１７の上端部１７ａの位置を境界位置と設定する。

次に、制御部５２は、第１電動モータ４２を制御して、左作業レバー１７を移動させて中立点に復帰させる。

次に、制御部５２は、第２電動モータ４３を制御して、左作業レバー１７を左右方向Ｙに移動させて、境界位置Ｐ１７Ｌ，Ｐ１７Ｒを設定する。前後方向Ｘにおける境界位置Ｐ１７Ｆ，Ｐ１７Ｂの設定（ステップＳ５〜ステップＳ９）と同様に、出力トルクが判定閾値を超えたときの左作業レバー１７の位置を境界位置Ｐ１７Ｌ，Ｐ１７Ｒと設定して記憶部に記憶する。

左作業レバー１７について、前後方向Ｘにおける境界位置の設定及び左右方向Ｙにおける境界位置の設定が終了したらここでの処理を終了する。

コントローラ３５は、右作業レバー１８について、左作業レバー１７と同様に、前後方向Ｘにおける境界位置Ｐ１８Ｆ，Ｐ１８Ｂの設定及び左右方向Ｙにおける境界位置Ｐ１８Ｌ，Ｐ１８Ｒの設定を行い、右作業レバー１８の動作範囲を設定する（ステップＳ２〜ステップＳ１０）。

コントローラ３５は、左走行レバー１９について、左作業レバー１７と同様に、前後方向Ｘにおける境界位置Ｐ１９Ｆ，Ｐ１９Ｂの設定を行い、左走行レバー１９の動作範囲を設定する（ステップＳ２〜ステップＳ１０）。

コントローラ３５は、右走行レバー２０について、左走行レバー１９と同様に、前後方向Ｘにおける境界位置Ｐ２０Ｆ，Ｐ２０Ｂの設定を行い、右走行レバー２０の操作範囲を設定する（ステップＳ２〜ステップＳ１０）。

このような遠隔操作システム１では、駆動ユニット３１〜３４を制御して操作レバー１０を駆動し変位させることができるので、操作レバー１０を遠隔操作して、建設機械２を操縦することができる。遠隔操作システム１は、位置検出部５３を備え、操作レバー１０の位置を検出し、プログラムの開始時に検出した位置を操作レバー１０の中立点として、中立点に関する情報を中立点記憶部５７に記憶することができる。

遠隔操作システム１の制御部５２は、操作レバー１０を駆動して変位させ、このときの第１電動モータ４２，５０及び第２電動モータ４３の出力トルクに基づいて、中立点を基準として操作レバー１０の動作範囲を設定することができる。そのため、遠隔操作システム１によれば、使用者が操作レバー１０を手動で操作して、操作レバー１０の動作範囲を記憶させる作業が不要となり、使用者の作業を簡略化することができる。

遠隔操作システム１では、設定された動作範囲内で操作レバー１０を操作することができるので、動作範囲を超えるような制御を抑制することができる。そのため、第１電動アクチュエータ３９，４８及び第２電動アクチュエータ４０における過負荷等に伴う不具合を防止できる。

遠隔操作システム１では、操縦席９の周囲に駆動ユニット３１〜３４が配置され、操縦席９のシート１３上及び背もたれ１４の正面には、駆動ユニット３１〜３４が配置されていない。そのため、駆動ユニット３１〜３４が設置された後において、状況に応じて操縦者が操縦席９に座って、操作レバー１０を手動で操作して建設機械２を操縦することもできる。

駆動ユニット３１〜３４は、建設機械２に対して、後から取り付けられる（後付け可能である）。そのため、必要に応じて、駆動ユニット３１〜３４を設置して使用することができる。駆動ユニット３１〜３４を他の建設機械２に設置して使用することができる。この設置の際に、使用者が操作レバー１０の位置を記憶部に記憶させる作業が簡素であるので、設置の際の作業時間を短縮することができる。その結果、汎用性が高い遠隔操作システム１が実現できる。

本開示は、前述した実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記の実施形態では、操作部材を操作レバーとして説明しているが、操作部材は操作レバーに限定されず、例えば、ステアリングホイール、ペダルなどその他の操作部材でもよい。

上記の実施形態では、ボールねじ部を備える電動駆動ユニットについて説明しているが、電動駆動ユニットはボールねじ部を備えるものに限定されず、例えば、シリンダ等その他のアクチュエータを備えるものでもよい。

上記の実施形態では、中立点の位置を基準位置として設定しているが、中立点からずれた位置を基準位置として設定してもよい。

上記の実施形態では、駆動ユニット３１〜３４の出力として、電動モータ４２，４３，５０の電流値を検出して、出力トルクが判定閾値を超えたか否かを判定して境界位置を設定しているが、ストロークの単位時間当たりの変化量、操作レバー１０の傾斜角の単位時間当たりの変化量を検出して、境界位置を設定してもよい。例えば、変化量が判定閾値以下となった場合に、そのときの操作レバー１０の位置を境界位置と設定して動作範囲を設定してもよい。例えば操作レバー１０の位置を検出するセンサを備え、操作レバー１０の位置（位置の変化）を検出することで、駆動ユニットの出力を検出して、操作レバー１０の境界位置を設定してもよい。

上記の実施形態では、出力トルクが判定閾値を超えたときの操作レバー１０の位置を、操作レバー１０の動作範囲の境界位置として設定しているが、出力トルクが判定閾値を超えたときの操作レバー１０の位置から一定量ずれた位置を動作範囲の境界位置として設定してもよい。

１ 遠隔操作システム（遠隔操作装置）
２ 建設機械
１０ 操作レバー（操作部材）
１７ 左作業レバー（操作部材）
１８ 右作業レバー（操作部材）
１９ 左走行レバー（操作部材）
２０ 右走行レバー（操作部材）
３１〜３４ 駆動ユニット（電動駆動ユニット）
４２、５０ 第１電動モータ
４３ 第２電動モータ
５２ 制御部
５３ 位置検出部
５４ トルク判定部
５５ 境界位置設定部（動作範囲設定部）
５７ 中立点記憶部（基準位置記憶部）

Claims (6)

1. 操作部材を操作する電動駆動ユニットと、
   前記操作部材の位置を検出する位置検出部と、
   前記電動駆動ユニットの動作を制御する制御部と、
   前記操作部材の基準位置に関する情報を記憶する基準位置記憶部と、
   前記電動駆動ユニットによって前記操作部材を変位させたときの前記電動駆動ユニットの出力に基づいて、前記基準位置からの前記操作部材の動作範囲を設定する動作範囲設定部と、を備え、
   前記基準位置記憶部は、制御開始時の前記操作部材の操作位置を前記基準位置として記憶し、
   前記操作部材は、遠隔操作される作業機械を操作するための部材であり、
   前記電動駆動ユニットを作動させて前記作業機械の遠隔操作を行う、
   遠隔操作装置。
2. 前記操作部材は揺動可能な操作レバーであり、
   前記基準位置記憶部は、前記操作レバーの中立位置を前記基準位置として記憶する請求項１に記載の遠隔操作装置。
3. 前記電動駆動ユニットは、電動モータを備え、
   前記動作範囲設定部は、前記電動モータの出力トルクが判定閾値を超えたか否かを判定するトルク判定部を備え、
   前記動作範囲設定部は、前記出力トルクが前記判定閾値を超えたときの前記操作部材の前記位置を動作範囲の境界位置として設定する請求項１または２に記載の遠隔操作装置。
4. 前記制御部は、前記操作部材を第１の向きに移動させて変位させる制御を行い、前記出力トルクが前記判定閾値を超えたときに、前記操作部材の移動を停止させ、前記操作部材の停止後、前記操作部材を前記第１の向きとは反対側である第２の向きに移動させて変位させる制御を行う請求項３に記載の遠隔操作装置。
5. 前記電動駆動ユニットは、前記作業機械の遠隔操作用の後付けユニットである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の遠隔操作装置。
6. 前記作業機械は、建設機械である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠隔操作装置。

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