JP7087475B2 - 遠隔操作端末および遠隔操作端末を備える移動式クレーン - Google Patents

Description

本発明は、遠隔操作端末および遠隔操作端末を備える移動式クレーンに関する。

従来、移動式クレーンや高所作業車等の作業装置を備える作業車両において、作業装置のアクチュエータが遠隔操作される作業車両および作業装置のアクチュエータを操作する遠隔操作端末が提案されている。遠隔操作端末を用いた作業では、作業者が作業装置の操作装置から離れた吊り荷近傍または吊り荷の目標位置において吊り荷の移動状態を確認しながら作業を行うことができる。

このような作業車両において、作業装置と遠隔操作端末との相対的な位置関係は、作業状況に応じて変化する。このため、遠隔操作端末によって作業装置を操作する作業者は、作業装置との相対的な位置関係を常に考慮しながら遠隔操作端末の操作具を操作する必要があった。そこで、作業装置と遠隔操作端末との相対的な位置関係に関わらず、遠隔操作端末の操作具の操作方向と作業装置の作動方向とを一致させて、作業装置の操作を容易かつ簡単に行うことができる遠隔操作端末が知られている。例えば、特許文献１の如くである。

特許文献１に記載の遠隔操作装置（遠隔操作端末）には、基準信号として直進性の高いレーザ光等を基準信号として発信する信号発信部が設けられている。また、クレーン（作業装置）側の制御装置には、基準信号の受信部が設けられている。遠隔操作装置は、操作具の基準座標系と基準信号の発信方向とが一致するように構成されている。作業機クレーン側の制御装置は、遠隔操作装置からの基準信号を受信部で受信することで遠隔操作装置の方向を特定し、クレーンの座標系を遠隔操作装置の座標系に一致させる。これにより、遠隔操作装置の操作具の操作方向とクレーンの作動方向とが一致するので、クレーンと遠隔操作装置との相対的な位置関係に関わらず、遠隔操作装置によるクレーンの操作を容易かつ簡単に行うことができる。

しかし、特許文献１に記載の移動式クレーンは、受信部が基準信号を受信することで遠隔操作装置の作業機に対する相対的な方向を特定し、操作具の基準座標系と作業機の座標系とを一致させているため、移動式クレーンの受信部が遠隔操作装置から大きく離間する可能性がある大型のクレーンや、障害物が多い現場などでは受信部が基準信号を受信することができずに移動式クレーンの座標系を遠隔操作装置の座標系に一致させることができない場合があった。

特開２０１０－２２８９０５号公報

本発明の目的は、移動式クレーンの遠隔操作時における誤操作を防止し、移動式クレーンの遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる遠隔操作端末および遠隔操作端末を備える移動式クレーンの提供を目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明は、ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信しブーム先端の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機を備える移動式クレーンの遠隔操作端末であって、ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信し前記遠隔操作端末の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機と、操作方向基準に基づいて前記移動式クレーンを遠隔操作する操作部と、前記移動式クレーンの制御装置と通信可能に構成され、前記遠隔操作端末の作動を制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記移動式クレーンの制御装置から前記ブーム先端の現在位置を取得し、前記遠隔操作端末のＧＮＳＳ受信機から前記遠隔操作端末の現在位置を取得し、前記遠隔操作端末の上方向が前記ブーム先端の方向に向けられている場合に、前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ線上に前記操作方向基準を設定し、前記操作方向基準から前記操作部の操作方向までの間の角度に基づいて、前記操作方向基準に対して前記角度の方向に前記移動式クレーンの作業装置が作動し、前記遠隔操作端末の上方向が前記ブーム先端とは異なる方向に向けられている場合に、前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ方向と同方向に前記操作方向基準が設定されるように、前記遠隔操作端末に対する前記操作方向基準の向きを補正可能に構成されるものである。

第２の発明は、前記移動式クレーンが、前記ブーム先端に映像取得手段と、ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信しブーム基端側の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機を備え、前記制御部が、前記移動式クレーンの制御装置から前記映像取得手段が取得した画像を取得し、前記画像における前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ線の方向と前記操作方向基準の方向とを一致させて前記画像を表示するものである。

第３の発明は、遠隔操作される移動式クレーンであって、ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信しブーム先端の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機と、前記移動式クレーンの作動を制御する制御装置と、操作方向基準に基づいて前記移動式クレーンを遠隔操作する操作部とＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信し現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機と前記制御装置と通信可能に構成される制御部を備える遠隔操作端末と、を備え、前記遠隔操作端末が、前記制御装置から前記ブーム先端の現在位置を取得し、前記遠隔操作端末のＧＮＳＳ受信機から前記遠隔操作端末の現在位置を取得し、前記遠隔操作端末の上方向が前記ブーム先端の方向に向けられている場合に、前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ線上に前記操作方向基準を設定し、前記制御装置が、前記操作方向基準から前記操作部の操作方向までの間の角度に基づいて、前記操作方向基準に対して前記角度の方向に作業装置を作動させ、前記遠隔操作端末の上方向が前記ブーム先端とは異なる方向に向けられている場合に、前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ方向と同方向に前記操作方向基準が設定されるように、前記遠隔操作端末に対する前記操作方向基準の向きを補正可能に構成されるものである。
第４の発明は、前記ブーム先端に映像取得手段と、ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信しブーム基端側の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機を備え、前記遠隔操作端末の制御部が、前記制御装置から前記映像取得手段が取得した画像を取得し、前記画像における前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ線の方向と前記操作方向基準の方向とを一致させて前記画像を表示するものである。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明と第３の発明においては、操縦者が遠隔操作端末を移動式クレーンのブーム先端に向けている状態で操作部をブーム先端に向けて傾倒操作すると、その操作方向にブーム先端が移動するので、操縦者が遠隔操作中に操作部の操作方向に対するクレーンの作動方向の認識を喪失することがない。これにより、作業装置の遠隔操作時における誤操作を防止し、作業装置の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。また、操縦者が所望する方向に遠隔操作端末における操作方向基準の方向が設定されるので、周囲の状況や操作条件を鑑みて操縦者が操作し易い状態でクレーンが操作される。これにより、作業装置の遠隔操作時における誤操作を防止し、作業装置の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。

第２の発明と第４の発明においては、ブーム先端からの映像が遠隔操作端末における操作方向基準の方向に合わせて表示されるので、映像を確認することで操縦者が操作中に操作部の傾倒方向に対する作業装置の作動方向の認識を喪失することがない。これにより、作業装置の遠隔操作時における誤操作を防止し、作業装置の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。

クレーンの全体構成を示す側面図。 クレーンの制御構成を示すブロック図。 遠隔操作端末の概略構成を示す平面図。 遠隔操作端末の制御構成を示すブロック図。 （ａ）遠隔操作端末の基準変更操作具が操作された場合の操作方向基準を表す部分拡大図、（ｂ）同じく吊り荷移動操作具が操作された場合の荷物の搬送方向を表す部分拡大図。 遠隔操作端末とクレーンとの位置関係を示す模式図。 遠隔操作端末の上方向がクレーンのブーム先端方向に向けられている場合の遠隔操作の態様を示す模式図。 遠隔操作端末の上方向がクレーンの前方向に向けられている場合の遠隔操作の態様を示す模式図。

以下に、図１と図２とを用いて、本発明の第一実施形態に係る移動式クレーンであるクレーン１について説明する。なお、本実施形態においては、ラフテレーンクレーンついて説明を行うが、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーン、高所作業車等でもよい。

図１に示すように、クレーン１は、不特定の場所に移動可能な移動式クレーンである。クレーン１は、車両２、作業装置であるクレーン装置６およびクレーン装置６を遠隔操作可能な遠隔操作端末３２（図２参照）を有する。

車両２は、クレーン装置６を搬送するものである。車両２は、複数の車輪３を有し、エンジン４を動力源として走行する。車両２には、アウトリガ５が設けられている。アウトリガ５は、車両２の幅方向両側に油圧によって延伸可能な張り出しビームと地面に垂直な方向に延伸可能な油圧式のジャッキシリンダとから構成されている。車両２は、アウトリガ５を車両２の幅方向に延伸させるとともにジャッキシリンダを接地させることにより、クレーン１の作業可能範囲を広げることができる。

クレーン装置６は、荷物Ｗをワイヤロープによって吊り上げるものである。クレーン装置６は、旋回台７、ブーム９、ジブ９ａ、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、起伏用油圧シリンダ１２、メインウインチ１３、メインワイヤロープ１４、サブウインチ１５、サブワイヤロープ１６およびキャビン１７等を具備する。

旋回台７は、クレーン装置６を旋回可能に構成するものである。旋回台７は、円環状の軸受を介して車両２のフレーム上に設けられる。旋回台７は、円環状の軸受の中心を回転中心として回転自在に構成されている。旋回台７には、アクチュエータである油圧式の旋回用油圧モータ８が設けられている。旋回台７は、旋回用油圧モータ８によって一方向と他方向とに旋回可能に構成されている。

アクチュエータである旋回用油圧モータ８は、電磁比例切換弁である旋回用バルブ２３（図２参照）によって回転操作される。旋回用バルブ２３は、旋回用油圧モータ８に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、旋回台７は、旋回用バルブ２３によって回転操作される旋回用油圧モータ８を介して任意の旋回速度に制御可能に構成されている。旋回台７には、旋回台７の旋回位置（角度）と旋回速度とを検出する旋回用センサ２７（図２参照）が設けられている。

ブームであるブーム９は、荷物Ｗを吊り上げ可能な状態にワイヤロープを支持するものである。ブーム９は、複数のブーム部材から構成されている。ブーム９は、ベースブーム部材の基端が旋回台７の略中央に揺動可能に設けられている。ブーム９は、各ブーム部材をアクチュエータである図示しない伸縮用油圧シリンダで移動させることで軸方向に伸縮自在に構成されている。また、ブーム９には、ジブ９ａが設けられている。ジブ９ａは、ブーム９のベースブーム部材に設けられたジブ支持部によってベースブーム部材に沿った姿勢で保持されている。ジブ９ａの基端は、トップブーム部材のジブ支持部に連結可能に構成されている。

アクチュエータである図示しない伸縮用油圧シリンダは、電磁比例切換弁である伸縮用バルブ２４（図２参照）によって伸縮操作される。伸縮用バルブ２４は、伸縮用油圧シリンダに供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。ブーム９には、ブーム９の長さを検出する伸縮用センサ２８や荷物Ｗの重量を検出する重量センサ等が設けられている。

映像ｉ取得手段であるカメラ９ｂ（図２参照）は、荷物Ｗおよび荷物Ｗ周辺の地物を撮影するものである。カメラ９ｂは、ブーム９の先端部に設けられている。カメラ９ｂは、荷物Ｗの鉛直上方から荷物Ｗおよびクレーン１周辺の地物や地形を撮影可能に構成されている。

メインフックブロック１０とサブフックブロック１１とは、荷物Ｗを吊るものである。メインフックブロック１０には、メインワイヤロープ１４が巻き掛けられる複数のフックシーブと、荷物Ｗを吊るメインフック１０ａとが設けられている。サブフックブロック１１には、荷物Ｗを吊るサブフック１１ａが設けられている。

アクチュエータである起伏用油圧シリンダ１２は、ブーム９を起立および倒伏させ、ブーム９の姿勢を保持するものである。起伏用油圧シリンダ１２は、シリンダ部の端部が旋回台７に揺動自在に連結され、ロッド部の端部がブーム９のベースブーム部材に揺動自在に連結されている。起伏用油圧シリンダ１２は、電磁比例切換弁である起伏用バルブ２５（図２参照）によって伸縮操作される。起伏用バルブ２５は、起伏用油圧シリンダ１２に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。ブーム９には、ブーム９の起伏角度を検出する起伏用センサ２９（図２参照）が設けられている。

メインウインチ１３とサブウインチ１５とは、メインワイヤロープ１４とサブワイヤロープ１６との繰り入れ（巻き上げ）および繰り出し（巻き下げ）を行うものである。メインウインチ１３は、メインワイヤロープ１４が巻きつけられるメインドラムがアクチュエータである図示しないメイン用油圧モータによって回転され、サブウインチ１５は、サブワイヤロープ１６が巻きつけられるサブドラムがアクチュエータである図示しないサブ用油圧モータによって回転されるように構成されている。

メイン用油圧モータは、電磁比例切換弁であるメイン用バルブ２６ｍ（図２参照）によって回転操作される。メインウインチ１３は、メイン用バルブ２６ｍによってメイン用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。同様に、サブウインチ１５は、電磁比例切換弁であるサブ用バルブ２６ｓ（図２参照）によってサブ用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。

キャビン１７は、操縦席を覆うものである。キャビン１７は、旋回台７に搭載されている。図示しない操縦席が設けられている。操縦席には、車両２を走行操作するための操作具やクレーン装置６を操作するための旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍ、サブドラム操作具２１ｓ等が設けられている（図２参照）。旋回操作具１８は、旋回用油圧モータ８を操作することができる。起伏操作具１９は、起伏用油圧シリンダ１２を操作することができる。伸縮操作具２０は、伸縮用油圧シリンダを操作することができる。メインドラム操作具２１ｍは、メイン用油圧モータを操作することができる。サブドラム操作具２１ｓは、サブ用油圧モータを操作することができる。

通信機２２（図２参照）は、遠隔操作端末３２からの制御信号を受信し、クレーン装置６からの制御情報等を送信するものである。通信機２２は、キャビン１７に設けられている。通信機２２は、遠隔操作端末３２からの制御信号等を受信すると図示しない通信線を介して制御装置３１に転送するように構成されている。また、通信機２２は、制御装置３１からの制御情報やカメラ９ｂからの映像ｉを図示しない通信線を介して遠隔操作端末３２に転送するように構成されている。

ＧＮＳＳ受信機３０（図２参照）は、全球測位衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を構成する受信機であって、衛星から測距電波を受信し、受信機の位置座標である緯度、経度、標高を算出するものである。ＧＮＳＳ受信機３０は、ブーム９の先端とキャビン１７とに設けられている（以下、ブーム９の先端とキャビン１７とに設けられているＧＮＳＳ受信機を総称して、「ＧＮＳＳ受信機３０」と記す）。つまり、クレーン１は、ＧＮＳＳ受信機３０によって、ブーム９の先端の位置座標とキャビン１７の位置座標を取得することができる。また、クレーン１は、ＧＮＳＳ受信機３０によってブーム９の先端（荷物Ｗの位置）に対するブーム９の配置を算出することができる。なお、ＧＮＳＳ受信機３０は、車両２に取り付けられている場合においても、車両２の姿勢情報からブーム９の先端の位置座標とキャビン１７の位置座標を取得することができる。

図２に示すように、制御装置３１は、各操作弁を介してクレーン１のアクチュエータを制御するものである。制御装置３１は、キャビン１７内に設けられている。制御装置３１は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置３１は、各アクチュエータや切換え弁、センサ等の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。

制御装置３１は、カメラ９ｂ、旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍおよびサブドラム操作具２１ｓに接続され、カメラ９ｂの映像ｉを取得し、旋回操作具１８、起伏操作具１９、メインドラム操作具２１ｍおよびサブドラム操作具２１ｓのそれぞれの操作量を取得することができる。

制御装置３１は、通信機２２に接続され、遠隔操作端末３２からの制御信号を取得し、クレーン装置６からの制御情報やカメラ９ｂからの映像ｉ等を送信することができる。

制御装置３１は、旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍおよびサブ用バルブ２６ｓに接続され、旋回用バルブ２３、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍおよびサブ用バルブ２６ｓに制御信号を伝達することができる。

制御装置３１は、旋回用センサ２７、伸縮用センサ２８および起伏用センサ２９に接続され、旋回台７の旋回位置、ブーム長さ、起伏角度および荷物Ｗの重量を取得することができる。

制御装置３１は、ＧＮＳＳ受信機３０に接続され、ブーム９の先端の位置座標とキャビン１７の位置座標を取得することができる。また、制御装置３１は、取得したブーム９の先端の位置座標とキャビン１７の位置座標とから、ブーム９の先端（荷物Ｗ）に対するブーム９の配置を算出することができる。また、制御装置３１は、取得した映像ｉに対してブーム９の配置を関連付けて映像ｉの向きを判別することができる。

制御装置３１は、旋回操作具１８、起伏操作具１９、メインドラム操作具２１ｍおよびサブドラム操作具２１ｓの操作量に基づいて各操作具に対応した制御信号を生成する。

このように構成されるクレーン１は、車両２を走行させることで任意の位置にクレーン装置６を移動させることができる。また、クレーン１は、起伏操作具１９の操作によって起伏用油圧シリンダ１２でブーム９を任意の起伏角度に起立させて、伸縮操作具２０の操作によってブーム９を任意のブーム９長さに延伸させたりすることでクレーン装置６の揚程や作業半径を拡大することができる。また、クレーン１は、サブドラム操作具２１ｓ等によって荷物Ｗを吊り上げて、旋回操作具１８の操作によって旋回台７を旋回させることで荷物Ｗを搬送することができる。

次に、図３から図５を用いて遠隔操作端末３２について説明する。
図３に示すように、遠隔操作端末３２は、クレーン１を遠隔操作する際に使用するものである。遠隔操作端末３２は、筐体３３、筐体３３の操作面に設けられる第１の操作部である吊り荷移動操作具３５、基準変更操作具３４、端末用側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、端末側ＧＮＳＳ受信機４０（図４参照）、表示部４１、端末側通信機４２および端末側制御装置４３（図４参照）等を具備する。遠隔操作端末３２は、操作方向基準Ｂｏを基準変更操作具３４によって設定し、吊り荷移動操作具３５または各種操作具の操作により荷物Ｗを移動させる各アクチュエータの操作バルブの制御信号をクレーン装置６に送信する。

遠隔操作端末３２の操作方向基準Ｂｏは、吊り荷移動操作具３５の任意の方向への傾倒操作によって移動される荷物Ｗの移動方向を設定するための基準である。具体的には、操作方向基準Ｂｏは、ブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌに沿って設定されている。つまり、操作方向基準Ｂｏは、クレーン１のクレーン装置６が移動させる荷物Ｗの移動方向（ブーム９の先端の作動方向）を算出するための基準であるとともに、吊り荷移動操作具３５が任意の方向に傾倒操作された際の傾倒角度θ２を算出するための共通の基準である。本実施形態において、遠隔操作端末３２の操作方向基準Ｂｏは、初期設定として筐体３３の操作面に向かって上方向（以下、単に「遠隔操作端末３２の上方向」と記す）に設定されている（破線矢印参照）。

筐体３３は、遠隔操作端末３２の主たる構成部材である。筐体３３は、操縦者が手で保持可能な大きさに構成されている。筐体３３には、操作面に吊り荷移動操作具３５、基準変更操作具３４、端末用側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、端末側ＧＮＳＳ受信機４０、表示部４１および端末側通信機４２（図２、図４参照）が設けられている。

基準変更操作具３４は、遠隔操作端末３２に対する操作方向基準Ｂｏの方向を変更する指示が入力されるものである。基準変更操作具３４は、筐体３３の操作面から突出した回転つまみ、および回転つまみの回転位置である回転方向および回転量を検出する図示しないセンサから構成されている。基準変更操作具３４は、回転つまみが任意の方向に回転操作可能に構成されている。基準変更操作具３４は、回転つまみが操作されることで、遠隔操作端末３２の上方向から回転つまみの回転位置である操作方向基準Ｂｏまでの間の角度である補正角度θ１（図５（ａ）参照）についての信号を端末側制御装置４３に伝達するように構成されている。

第１の操作部である吊り荷移動操作具３５は、任意の水平面において任意の方向に任意の速度で荷物Ｗを移動させる指示が入力されるものである。吊り荷移動操作具３５は、筐体３３の操作面から略垂直に起立した操作スティックおよび操作スティックの傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。吊り荷移動操作具３５は、操作スティックが任意の方向に傾倒操作可能に構成されている。吊り荷移動操作具３５は、遠隔操作端末３２の上方向からセンサで検出した操作スティックの傾倒方向までの間の傾倒角度θ２（図５（ｂ）参照）およびその傾倒量についての信号を端末側制御装置４３に伝達するように構成されている。吊り荷移動操作具３５には、筐体３３の操作面に向かって上方向を示す矢印Ａａ、操作面に向かって右側方向を示す矢印Ａｂ、操作面に向かって下方向を示す矢印Ａｃ、操作面に向かって左側方向を示す矢印Ａｄが吊り荷移動操作具３５の傾倒角度θ２の目安として表示されている。

端末用側旋回操作具３６は、クレーン装置６を任意の移動方向に任意の移動速度で旋回させる指示が入力されるものである。端末用側旋回操作具３６は、筐体３３の操作面から略垂直に起立した操作スティックおよび操作スティックの傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末用側旋回操作具３６は、左旋回を指示する方向および右旋回を指示する方向にそれぞれ傾倒可能に構成されている。

端末側伸縮操作具３７は、ブーム９を任意の速度で伸縮させる指示が入力されるものである。端末側伸縮操作具３７は、筐体３３の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末側伸縮操作具３７は、延伸を指示する方向および収縮を指示する方向にそれぞれ傾倒可能に構成されている。

端末側メインドラム操作具３８ｍは、メインウインチ１３を任意の速度で任意の方向に回転させる指示が入力されるものである。端末側メインドラム操作具３８ｍは、筐体３３の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末側メインドラム操作具３８ｍは、メインワイヤロープ１４の巻き上げを指示する方向および巻き下げを指示する方向にそれぞれ傾倒可能に構成されている。端末側サブドラム操作具３８ｓについても同様に構成されている。

端末側起伏操作具３９は、ブーム９を任意の速度で起伏させる指示が入力されるものである。端末側起伏操作具３９は、筐体３３の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末側起伏操作具３９は、起立を指示する方向および倒伏を指示する方向にそれぞれ傾倒可能に構成されている。

端末側ＧＮＳＳ受信機４０は、全球測位衛星システムを構成する受信機であって、衛星から測距電波を受信し、受信機の位置座標である緯度、経度、標高を算出するものである。端末側ＧＮＳＳ受信機４０は、遠隔操作端末３２に設けられている。つまり、遠隔操作端末３２は、端末側ＧＮＳＳ受信機４０によって位置座標を取得することができる。

表示部４１は、クレーン１の姿勢情報や荷物Ｗの情報等の様々な情報を表示するものである。表示部４１は、液晶画面等の画像表示装置から構成されている。表示部４１は筐体３３の操作面に設けられている。表示部４１には、遠隔操作端末３２に対する操作方向基準Ｂｏの方向を表す画像として矢印を表す基準図形Ｇが表示されている。基準図形Ｇは、基準変更操作具３４の回転位置に連動して回転表示される。すなわち、表示部４１には、基準変更操作具３４の回転方向および回転量が反映された遠隔操作端末３２に対する操作方向基準Ｂｏ（実線矢印参照）の相対的な位置関係が表示されている。

さらに、表示部４１には、基準図形Ｇを囲むようにして、筐体３３の操作面に向かって上方向を示す矢印Ａａ、操作面に向かって右側方向を示す矢印Ａｂ、操作面に向かって下方向を示す矢印Ａｃ、操作面に向かって左側方向を示す矢印Ａｄが吊り荷移動操作具３５の傾倒角度θ２の目安として表示されている。

図４に示すように、端末側通信機４２は、クレーン装置６の制御情報等を受信し、遠隔操作端末３２からの制御情報等を送信するものである。端末側通信機４２は、筐体３３の内部に設けられている。端末側通信機４２は、クレーン装置６からの映像ｉや制御信号等を受信すると端末側制御装置４３に伝達するように構成されている。また、端末側通信機４２は、端末側制御装置４３からの制御情報をクレーン１の通信機２２を介してクレーン装置６に送信するように構成されている。

制御部である端末側制御装置４３は、遠隔操作端末３２を制御するものである。端末側制御装置４３は、遠隔操作端末３２の筐体３３内に設けられている。端末側制御装置４３は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。端末側制御装置４３は、吊り荷移動操作具３５、基準変更操作具３４、端末用側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、端末側ＧＮＳＳ受信機４０、表示部４１、端末側通信機４２等の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。

端末側制御装置４３は、吊り荷移動操作具３５、端末用側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓおよび端末側起伏操作具３９に接続され、各操作具の操作スティックの傾倒方向および傾倒量からなる操作信号を取得することができる。また、端末側制御装置４３は、基準変更操作具３４に接続され、基準変更操作具３４の回転位置である回転方向および回転角度からなる操作信号を取得することができる。また、端末側制御装置４３は、端末側ＧＮＳＳ受信機４０に接続され、端末側ＧＮＳＳ受信機４０からの位置座標を取得することができる。

端末側制御装置４３は、端末用側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓおよび端末側起伏操作具３９の各センサから取得した各操作スティックの操作信号から、対応する旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍおよびサブ用バルブ２６ｓの制御信号を生成することができる。

端末側制御装置４３は、表示部４１に接続され、表示部４１にクレーン装置６からの映像ｉや各種情報を表示させることができる。また、端末側制御装置４３は、基準変更操作具３４の回転つまみの回転位置から取得した回転方向および補正角度θ１に連動して基準図形Ｇ（または基準座標軸）を回転表示させることができる。端末側制御装置４３は、端末側通信機４２に接続され、端末側通信機４２を介してクレーン装置６の通信機２２との間で各種情報を送受信することができる。

図５（ａ）に示すように、端末側制御装置４３（図４参照）は、回転操作された基準変更操作具３４から取得した回転位置である回転方向、および遠隔操作端末３２の上方向に対する角度である補正角度θ１についての操作信号に基づいて、操作方向基準Ｂｏを遠隔操作端末３２に対して相対回転させる。例えば、基準変更操作具３４が一方向（図５（ａ）における右回り方向）に遠隔操作端末３２の上方向から補正角度θ１の位置に回転操作された場合、端末側制御装置４３は、補正方向として一方向に操作方向基準Ｂｏを回転させて、操作方向基準Ｂｏの方向を補正する。この際、端末側制御装置４３は、基準変更操作具３４からの補正角度θ１についての操作信号に基づいて、表示部４１に表示させている基準図形Ｇを操作方向基準Ｂｏの方向である遠隔操作端末３２の上方向から一方向へ補正角度θ１の位置に回転させる。同時に、端末側制御装置４３は、基準変更操作具３４の操作に連動させて、表示部４１に表示させている映像ｉの表示する方向が操作方向基準Ｂｏの方向に一致するように遠隔操作端末３２に対して相対回転させる。

図５（ｂ）に示すように、端末側制御装置４３（図４参照）は、吊り荷移動操作具３５から取得した遠隔操作端末３２の上方向から操作スティックの傾倒方向までの間の角度である傾倒角度θ２、傾倒方向および傾倒量についての操作信号に基づいて、操作方向基準Ｂｏからの荷物Ｗの移動方向および移動速度を算出する。例えば、操作方向基準Ｂｏの方向が一方向（図５（ａ）における右回り方向）に遠隔操作端末３２の上方向から補正角度θ１の位置に回転されている状態において、吊り荷移動操作具３５が遠隔操作端末３２の上方向の左右一側に傾倒角度θ２だけ傾倒操作された場合、端末側制御装置４３は、補正角度θ１およびその補正方向と傾倒角度θ２から、遠隔操作端末３２の上方向からの荷物Ｗの移動角度θ＝補正角度θ１＋傾倒角度θ２を算出する。端末側制御装置４３は、移動角度θの方向へ傾倒量に応じた移動速度で荷物Ｗを移動させる制御信号を算出する。

次に、図６から図９を用いて、遠隔操作端末３２における操作方向基準Ｂｏの設定および遠隔操作端末３２によるクレーン装置６の制御について説明する。クレーン１の方向として、車両２の前進方向を前方向、後進方向を後方向、前方向に向かって右側を右側方向、前方向に向かって左側を左側方向とする。本実施形態において、遠隔操作端末３２の操作方向基準Ｂｏ（図５から図９における破線矢印）は、遠隔操作端末３２の上方向（吊り荷移動操作具３５および表示部４１に表示されている矢印Ａａ方向）に設定されているものとする。また、補正角度θ１および傾倒角度θ２は、矢印Ａａ方向から左回り方向を＋方向とし、矢印Ａａ方向から右回り方向を－方向とし、角度の加減に各符号を用いるものとする。

遠隔操作端末３２の操作方向基準Ｂｏは、ブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌに沿って設定されている。つまり、操作方向基準Ｂｏは、クレーン１のクレーン装置６が移動させる荷物Ｗの移動方向（ブーム９の先端の作動方向）を算出するための基準であるとともに、吊り荷移動操作具３５が傾倒角度θ２で傾倒操作された際の操作信号からクレーン装置６の制御信号を算出するための共通の基準である。本実施形態において、遠隔操作端末３２は、初期設定として吊り荷移動操作具３５を遠隔操作端末３２の上方向（矢印Ａａ方向）に傾倒操作することで荷物Ｗが操作方向基準Ｂｏの方向に移動するように設定されている（破線矢印参照）。

図６に示すように、クレーン１は、遠隔操作端末３２を保持した操縦者が、平面視でブーム９の先端の左側に延びる線上であってブーム９に垂直な線上から遠隔操作するものとする。遠隔操作端末３２の端末側制御装置４３（図４参照）は、クレーン１の制御装置３１（図２参照）から、通信機２２を介してブーム９の先端の位置座標を取得する。さらに、端末側制御装置４３は、取得したブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌに沿う操作方向基準Ｂｏを算出する。端末側制御装置４３は、算出した操作方向基準Ｂｏの方向を遠隔操作端末３２の上方向として設定する。このように設定することで、遠隔操作端末３２は、吊り荷移動操作具３５が上方向に傾倒操作されると、ブーム９の先端（荷物Ｗ）が操作方向基準Ｂｏであるブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌに沿って遠隔操作端末３２から離間する方向に移動する制御信号を送信する。

図７に示すように、遠隔操作端末３２の上方向がクレーン１のブーム９の先端に向けられている場合、例えば遠隔操作端末３２を保持した操縦者がブーム９の先端方向を向いている状態等において、遠隔操作端末３２は、遠隔操作端末３２の上方向と操作方向基準Ｂｏの方向とが略一致している。従って、遠隔操作端末３２は、遠隔操作端末３２の上方向から操作方向基準Ｂｏまでの間の角度である補正角度θ１＝０°に設定されている。この際、遠隔操作端末３２の表示部４１には、操作方向基準Ｂｏの方向を示す矢印である基準図形Ｇの前方向が、矢印Ａａを指すように表示されている。さらに、遠隔操作端末３２の表示部４１には、カメラ９ｂによって撮影された映像ｉが、その映像ｉにおけるブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌの方向と操作方向基準Ｂｏの方向とが一致するように表示されている。

遠隔操作端末３２の吊り荷移動操作具３５の任意の方向への傾倒操作として、吊り荷移動操作具３５の上方向である矢印Ａａの方向に傾倒操作された場合（矢印参照）、端末側制御装置４３は、遠隔操作端末３２の上方向から操作スティックの傾倒方向までの間の角度である傾倒角度θ２（本実施形態においてθ２＝０°）および傾倒量についての操作信号を吊り荷移動操作具３５の図示しないセンサから取得する。さらに、端末側制御装置４３は、取得した操作信号と補正角度θ１（本実施形態においてθ１＝０°）とから、操作方向基準Ｂｏからの荷物Ｗの移動角度θ＝補正角度θ１＋傾倒角度θ２＝０°の移動方向、すなわち操作方向基準Ｂｏの方向および傾倒量に応じた移動速度で荷物Ｗを移動させる制御信号を算出する。遠隔操作端末３２は、端末側制御装置４３で算出した移動角度θと傾倒量に基づいて対応する旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍおよびサブ用バルブ２６ｓの制御信号を生成し、端末側通信機４２によってクレーン１に送信する。

クレーン１は、荷物Ｗを操作方向基準Ｂｏに沿って遠隔操作端末３２から離間する右側方向に移動させる（黒塗矢印参照）。つまり、遠隔操作端末３２は、遠隔操作端末３２の上方向と、ブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌの方向と、が略一致している場合（補正角度θ１＝０°の場合）、吊り荷移動操作具３５の傾倒操作方向と同一の方向にクレーン１が荷物Ｗを搬送するように制御信号を送信する。

図８に示すように、遠隔操作端末３２の上方向がクレーン１の前方向に向けられている状態において、基準変更操作具３４が右回り方向に補正角度θ１（略９０°）だけ回転操作される場合、遠隔操作端末３２は、遠隔操作端末３２の上方向から右回り方向に補正角度θ１だけ回転された位置に操作方向基準Ｂｏの方向を補正する。つまり、遠隔操作端末３２は、遠隔操作端末３２の上方向から右回り方向に補正角度θ１だけ回転させた位置に操作方向基準Ｂｏが設定されている。この際、遠隔操作端末３２の表示部４１には、操作方向基準Ｂｏの方向を示す矢印である基準図形Ｇの前方向が、矢印Ａａから右回り方向へ補正角度θ１だけ回転された矢印Ａｂを指すように表示されている。さらに、遠隔操作端末３２の表示部４１には、基準変更操作具３４の回転操作に連動して、カメラ９ｂが撮影した映像ｉが遠隔操作端末３２の上方向から右回り方向に補正角度θ１だけ回転されて表示されている。映像ｉは、映像ｉにおけるブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌの方向が、遠隔操作端末３２の上方向に一致するように表示されている状態から、遠隔操作端末３２の操作方向基準Ｂｏの方向に一致するように表示される状態まで回転されている。

遠隔操作端末３２の吊り荷移動操作具３５の任意の方向への傾倒操作として、吊り荷移動操作具３５の上方向である矢印Ａａの方向に傾倒操作された場合(矢印参照)、端末側制御装置４３は、遠隔操作端末３２の上方向から操作スティックの傾倒方向までの間の角度である傾倒角度θ２（本実施形態においてθ２＝０°）および傾倒量についての操作信号を吊り荷移動操作具３５の図示しないセンサから取得する。さらに、端末側制御装置４３は、取得した操作信号と補正角度θ１とから、操作方向基準Ｂｏからの荷物Ｗの移動角度θ＝補正角度θ１＋傾倒角度θ２＝θ１の方向で傾倒量に応じた移動速度で荷物Ｗを移動させる制御信号を算出する。すなわち、端末側制御装置４３は、ブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌの方向から左回り方向に移動角度θ＝θ１の方向および傾倒量に応じた移動速度で荷物Ｗを移動させる制御信号を算出する。遠隔操作端末３２は、端末側制御装置４３で算出した移動角度θと傾倒量に基づいて対応する旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍおよびサブ用バルブ２６ｓの制御信号を生成し、端末側通信機４２によってクレーン１に送信する。

クレーン１は、荷物Ｗを操作方向基準Ｂｏから補正角度θ１の方向である前方向に移動させる（黒塗矢印参照）。つまり、遠隔操作端末３２は、遠隔操作端末３２の上方向とブーム９の先端の位置座標と遠隔操作端末３２の位置座標とを結ぶ線Ｌである操作方向基準Ｂｏの方向とが一致していない場合、基準変更操作具３４によって操作方向基準Ｂｏを遠隔操作端末３２の上方向に一致させることで、吊り荷移動操作具３５の傾倒操作方向と同一の方向にクレーン１が荷物Ｗを搬送するように制御信号を生成することができる。

このように構成することで、クレーン１は、操縦者が遠隔操作端末３２をクレーン１のブーム９の先端に向けている状態で吊り荷移動操作具３５を傾倒操作すると、その操作方向にブーム９の先端が移動するので、操縦者が遠隔操作中に吊り荷移動操作具３５の操作方向に対するクレーン１の作動方向の認識を喪失することがない。また、遠隔操作端末３２は、操縦者が所望する方向に遠隔操作端末３２における操作方向基準Ｂｏの方向が設定され、吊り荷移動操作具３５の操作方向に応じてクレーン１が作動されるので、周囲の状況や操作条件を鑑みて操縦者が操作し易い状態でクレーン１が操作される。さらに、遠隔操作端末３２は、ブーム９の先端からの映像ｉが遠隔操作端末３２における操作方向基準Ｂｏの方向に合わせて表示されるので、映像ｉを確認することで操縦者が操作中に吊り荷移動操作具３５の傾倒方向に対するクレーン装置６の作動方向の認識を喪失することがない。これにより、クレーン１の遠隔操作時における誤操作を防止し、クレーン１の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。

本実施形態において、ＧＮＳＳ受信機が電波を受信できない屋内等においては、ＩＭＥＳ、無線ＬＡＮ、近距離無線通信、画像認識等によって操縦者とブーム９の先端までのベクトルを算出するように構成してもよい。また、ＧＮＳＳ受信機に変えて、３Ｄマッピングによる空間座標内において、操縦者とブーム９の先端までのベクトルを算出するように構成してもよい。また、カメラ９ｂによって撮影された映像ｉに変えて３Ｄマッピングによる空間映像を表示させてもよい。

上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ クレーン
６ クレーン装置
９ 伸縮ブーム
３０ ＧＮＳＳ受信機
３１ 制御装置
３２ 遠隔操作端末
３４ 基準変更操作具
３５ 吊り荷移動操作具
４０ 端末側ＧＮＳＳ受信機
４３ 端末制御装置

Claims (4)

1. ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信しブーム先端の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機を備える移動式クレーンの遠隔操作端末であって、
   ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信し前記遠隔操作端末の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機と、
   操作方向基準に基づいて前記移動式クレーンを遠隔操作する操作部と、
   前記移動式クレーンの制御装置と通信可能に構成され、前記遠隔操作端末の作動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部が、前記移動式クレーンの制御装置から前記ブーム先端の現在位置を取得し、前記遠隔操作端末のＧＮＳＳ受信機から前記遠隔操作端末の現在位置を取得し、前記遠隔操作端末の上方向が前記ブーム先端の方向に向けられている場合に、前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ線上に前記操作方向基準を設定し、前記操作方向基準から前記操作部の操作方向までの間の角度に基づいて、前記操作方向基準に対して前記角度の方向に前記移動式クレーンの作業装置が作動し、
   前記遠隔操作端末の上方向が前記ブーム先端とは異なる方向に向けられている場合に、前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ方向と同方向に前記操作方向基準が設定されるように、前記遠隔操作端末に対する前記操作方向基準の向きを補正可能に構成される遠隔操作端末。
2. 前記移動式クレーンが、前記ブーム先端に映像取得手段と、ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信しブーム基端側の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機を備え、
   前記制御部が、前記移動式クレーンの制御装置から前記映像取得手段が取得した画像を取得し、前記画像における前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ線の方向と前記操作方向基準の方向とを一致させて前記画像を表示する請求項１に記載の遠隔操作端末。
3. 遠隔操作される移動式クレーンであって、
   ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信しブーム先端の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機と、
   前記移動式クレーンの作動を制御する制御装置と、
   操作方向基準に基づいて前記移動式クレーンを遠隔操作する操作部とＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信し現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機と前記制御装置と通信可能に構成される制御部を備える遠隔操作端末と、を備え、
   前記遠隔操作端末が、前記制御装置から前記ブーム先端の現在位置を取得し、前記遠隔操作端末のＧＮＳＳ受信機から前記遠隔操作端末の現在位置を取得し、前記遠隔操作端末の上方向が前記ブーム先端の方向に向けられている場合に、前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ線上に前記操作方向基準を設定し、
   前記制御装置が、前記操作方向基準から前記操作部の操作方向までの間の角度に基づいて、前記操作方向基準に対して前記角度の方向に作業装置を作動させ、
   前記遠隔操作端末の上方向が前記ブーム先端とは異なる方向に向けられている場合に、前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ方向と同方向に前記操作方向基準が設定されるように、前記遠隔操作端末に対する前記操作方向基準の向きを補正可能に構成される移動式クレーン。
4. 前記ブーム先端に映像取得手段と、ＧＮＳＳ衛星からの測距信号を受信しブーム基端側の現在位置を算出するＧＮＳＳ受信機を備え、
   前記遠隔操作端末の制御部が、前記制御装置から前記映像取得手段が取得した画像を取得し、前記画像における前記ブーム先端の現在位置と前記遠隔操作端末の現在位置とを結ぶ線の方向と前記操作方向基準の方向とを一致させて前記画像を表示する請求項３に記載の移動式クレーン。

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