JP7563208B2

JP7563208B2 - 遠隔操作システム

Info

Publication number: JP7563208B2
Application number: JP2021016683A
Authority: JP
Inventors: 浩嗣山内
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2024-10-08
Anticipated expiration: 2041-02-04
Also published as: JP2022119503A

Description

本発明は、クレーンを遠隔操作する遠隔操作システムに関する。

従来からクレーンの自動運転に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、タワークレーンの運転席に設けられたタッチパネルが操作されることで吊り荷を自動で搬送する自動運転システムが開示されている。

特開２０１９－１１２１７８号公報

特許文献１の技術によれば、操作を入力できるのはクレーンの運転席に設けられたタッチパネルのみである。この構成によれば、クレーンの運転席に座るオペレータが、周囲の安全を確認した上でタッチパネルを操作して吊り荷の自動搬送を承認することになる。しかしながら、クレーンが使用される建設現場は、資材や建設途中の建物など、吊り荷の搬送の障害物となるものが多数あり、その状況は刻々と変化するため、一人のオペレータで周囲の安全を十分に確認することは難しい。

本発明は、クレーンを遠隔操作する遠隔操作システムにおいて、吊り荷を搬送する際の安全性を向上させることを目的とする。

本発明は、クレーンを遠隔操作する遠隔操作システムであって、前記クレーンの吊り荷の移動予定経路を生成する経路生成装置と、前記移動予定経路を承認するか否かの選択を促す複数の経路確認端末装置と、全ての前記経路確認端末装置において前記移動予定経路の承認が選択された場合に、前記移動予定経路での移動開始を許可する施工管理装置と、を備えるものである。

上記の構成によれば、吊り荷の自動搬送を開始するには、複数のオペレータが周囲の安全を確認し、全ての経路確認端末装置において移動予定経路の承認が選択される必要があるため、吊り荷を搬送する際の安全性を向上させることができる。

上記の遠隔操作システムにおいて、前記施工管理装置は、前記移動予定経路での移動開始を許可した場合、前記移動予定経路での移動開始の指示を前記クレーンへ送信するようにしてもよい。

上記の構成によれば、全ての経路確認端末装置において移動予定経路の承認が選択された場合、自動的にクレーンが吊り荷Ｗの自動搬送を開始する。よって、移動開始を許可する処理に要する時間を短縮することができる。

また上記の遠隔操作システムにおいて、前記経路確認端末装置は、前記移動予定経路を承認する承認キーと、前記移動予定経路を否認する否認キーとを有するようにしてもよい。

上記の構成によれば、経路確認端末装置を容易に操作することができる。

また上記の遠隔操作システムにおいて、１以上の前記経路確認端末装置において第１所定時間内に前記移動予定経路を承認するか否かの選択操作がなかった場合、前記施工管理装置は、前記移動予定経路での移動開始を却下するようにしてもよい。

上記の構成によれば、遠隔操作システムをスムーズに稼働させることができる。

また上記の遠隔操作システムにおいて、前記経路確認端末装置は、前記移動予定経路を承認するか否かの選択を延期する一時待ちキーを有し、１以上の前記経路確認端末装置において前記第１所定時間内に前記一時待ちキーが操作されると、前記施工管理装置は、前記第１所定時間より長い第２所定時間内に前記移動予定経路を承認するか否かの選択操作がなかった場合、前記移動予定経路での移動開始を却下するようにしてもよい。

上記の構成によれば、経路確認端末装置における移動予定経路を承認するか否かの選択を延期しつつ、遠隔操作システムをスムーズに稼働させることができる。

本発明によれば、クレーンを遠隔操作する遠隔操作システムにおいて、吊り荷を搬送する際の安全性を向上させることができる。

一実施形態の遠隔操作システムの構成を示す図である。図１の遠隔操作システムの制御構成の一部を示すブロック図である。図１の遠隔操作システムにおける移動予定経路の承認に関する動作を示すフローチャートである。移動予定経路及び操作キーを表示した第１経路確認端末装置を示す図である。

［遠隔操作システムの構成］
図１及び図２に示すように、遠隔操作システム１は、無線通信によりクレーン６を遠隔操作するシステムであり、施工管理装置２と、経路生成装置３と、第１経路確認端末装置４と、第２経路確認端末装置５と、クレーン６とを含んでいる。施工管理装置２及び経路生成装置３は、建設現場の管理室又は建設現場からは離れた事務所等に設置されている。第１経路確認端末装置４と第２経路確認端末装置５とクレーン６とは、建設現場に配置されている。

施工管理装置２はオペレータＸ１により操作され、第１経路確認端末装置４はオペレータＸ２により操作され、第２経路確認端末装置５はオペレータＸ３により操作され、経路生成装置３及びクレーン６は無人で動作するものとする。オペレータＸ２とオペレータＸ３とは、互いに離れた位置であって、クレーン６の動作が視認可能な位置に配置されている。

＜施工管理装置＞
施工管理装置２は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等のコンピュータで構成される。施工管理装置２は、制御部２１と、表示部２２と、操作部２３と、通信部２４とを備えている。制御部２１は、ＣＰＵ等の制御装置及びＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の記憶装置で構成されている。制御部２１は、表示部２２と、操作部２３と、通信部２４とに接続され、各部を制御するものである。

表示部２２は、液晶パネル等の表示装置で構成され、オペレータＸ１に対して各種情報を表示するものである。操作部２３は、キーボード等で構成され、オペレータＸ１に操作されて各種指示が入力されるものである。

通信部２４は、アンテナ及び送受信機で構成され、情報を電波信号に変換して送り出すとともに、電波信号を受け入れて情報に復元するものである。無線通信には、インターネット網や携帯電話網を用いることができる。通信部２４は、経路生成装置３と、第１経路確認端末装置４と、第２経路確認端末装置５と、クレーン６とに無線接続されている。そのため、制御部２１は、通信部２４を通じ、経路生成装置３と、第１経路確認端末装置４と、第２経路確認端末装置５と、クレーン６とへ情報を送信することができる。また制御部２１は、通信部２４を通じ、経路生成装置３と、第１経路確認端末装置４と、第２経路確認端末装置５と、クレーン６とが送信した情報を取得することができる。

＜経路生成装置＞
経路生成装置３は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等のコンピュータで構成される。経路生成装置３は、制御部３１と、通信部３２とを備えている。経路生成装置３は、表示部及び操作部を備えていてもよい。制御部３１は、ＣＰＵ等の制御装置及びＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置で構成され、記憶装置には作業可能範囲等の作業に関する性能データ等が格納されている。制御部３１は、通信部３２に接続され、通信部３２を制御するものである。通信部３２は、アンテナ及び送受信機で構成され、施工管理装置２と、第１経路確認端末装置４と、第２経路確認端末装置５と、クレーン６とに無線接続されている。

制御部３１は、経路生成部３１１を有している。経路生成部３１１は、クレーン６の吊り荷Ｗの移動予定経路を生成する演算装置である。移動予定経路は、吊り荷Ｗを現在位置から目的位置まで移動させるための経路である。移動予定経路の算出方法には特に限定はなく、例えば、クレーン６のカメラ６８で撮影された画像データ、クレーン６の方位センサ６９で検出された位置情報、性能データ等を用いて生成することができる。生成された移動予定経路は、通信部３２を通じて第１経路確認端末装置４と、第２経路確認端末装置５と、クレーン６とへ送信される。

＜第１経路確認端末装置＞
第１経路確認端末装置４は、タブレット端末やスマートフォン等の携帯端末装置で構成される。第１経路確認端末装置４は、制御部４１と、表示部４２と、操作部４３と、通信部４４とを備えている。制御部４１は、ＣＰＵ等の制御装置及びＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置で構成されている。制御部４１は、表示部４２と、操作部４３と、通信部４４とに接続され、各部を制御するものである。

表示部４２は、液晶パネル等の表示装置で構成され、オペレータＸ２に対して吊り荷Ｗの移動予定経路等の各種情報を表示するものである。操作部４３は、表示部４２に重畳されたタッチパネル等で構成され、オペレータＸ２に操作されて各種指示が入力されるものである。通信部４４は、アンテナ及び送受信機で構成され、施工管理装置２と、経路生成装置３とに無線接続されている。

＜第２経路確認端末装置＞
第２経路確認端末装置５は、第１経路確認端末装置４と同構成であり、制御部５１と、表示部５２と、操作部５３と、通信部５４とを備えている。

＜クレーン＞
図１に示すように、クレーン６は、車両６１と、クレーン装置６２とを備えている。車両６１は、左右一対の前輪６１１及び後輪６１２を備えている。また、車両６１は、荷物Ｗの運搬作業を行なう際に接地させて安定を図るアウトリガ６１３を備えている。なお、車両６１は、アクチュエータによって、その上部に支持するクレーン装置３を旋回自在としている。

クレーン装置６２は、その後部から前方へ突き出すようにブーム６２１を備えている。ブーム６２１は、図示しない旋回用油圧モータによって旋回自在に、図示しない伸縮用油圧シリンダによって伸縮自在に、図示しない起伏用油圧シリンダによって起伏自在になっている。ブーム６２１の旋回角度、旋回速度、伸縮長さ、伸縮速度、起伏角度、起伏速度は、図示しない複数のセンサによって検出される。

ブーム６２１には、ワイヤロープ６２２が架け渡されている。ブーム６２１の基端側には、ワイヤロープ６２２を巻き付けたウインチ６２３が配置され、ブーム６２１の先端側には、ワイヤロープ６２２によってフック６２４が垂下されている。ウインチ６２３は、図示しない巻回用油圧モータと一体的に構成されており、ワイヤロープ６２２の巻き入れ及び巻き出しを可能としている。フック６２４は、巻回用油圧モータによって昇降自在となっている。フック６２４の吊下長さ及び昇降速度は、図示しないセンサによって検出される。

また、クレーン装置６２は、ブーム６２１の側方にキャビン６２５を備えている。キャビン６２５の内部には、クレーン装置６２を手動で操作するための旋回操作具、伸縮操作具、起伏操作具、巻回操作具などが設けられている。

図２に示すように、クレーン６は、制御部６３と、旋回用バルブ６４と、伸縮用バルブ６５と、起伏用バルブ６６と、巻回用バルブ６７と、カメラ６８と、方位センサ６９と、通信部７０とを備えている。制御部６３は、ＣＰＵ等の制御装置及びＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置で構成されている。制御部６３は、旋回用バルブ６４と、伸縮用バルブ６５と、起伏用バルブ６６と、巻回用バルブ６７と、カメラ６８と、方位センサ６９と、通信部７０とに接続され、各部を制御するものである。

旋回用バルブ６４は、旋回用油圧モータを稼動させる電磁比例切換弁である。伸縮用バルブ６５は、伸縮用油圧シリンダを稼動させる電磁比例切換弁である。起伏用バルブ６６は、起伏用油圧シリンダを稼動させる電磁比例切換弁である。巻回用バルブ６７は、巻回用油圧モータを稼動させる電磁比例切換弁である。

カメラ６８は、ブーム６２１の先端や車両６２に複数設けられ、フック６２４、吊り荷Ｗ、吊り荷Ｗ周辺の地物、クレーン６の周囲等を撮影するものである。カメラ６８で撮影された画像データは経路生成装置３に送信され、移動予定経路の生成に用いられる。

方位センサ６９は、ブーム６２１の先端に設けられ、ブーム６２１の先端を中心とする方位や位置等の位置情報を検出するものである。方位センサ６９としては、例えば、全球測位衛星システム（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）を構成するＧＮＳＳ受信機を用いることができる。方位センサ６９で検出された位置情報は経路生成装置３に送信され、移動予定経路の生成に用いられる。

通信部７０は、アンテナ及び送受信機で構成され、施工管理装置２と、経路生成装置３とに無線接続されている。制御部６３は、通信部７０を通じて経路生成装置３で生成された移動予定経路を取得することで、クレーン装置６２の自動運転を制御することができる。

なお、遠隔操作システム１はクレーン６を含まない構成であってもよい。つまり、遠隔操作システム１がクレーン６と通信する構成である。また、施工管理装置２と経路生成装置３とは１つのＰＣ等のコンピュータで構成してもよい。また、本実施形態の遠隔操作システム１では第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５の２つの経路確認端末装置を用いているが、複数の経路確認端末装置であればよく、例えば、３つの経路確認端末装置を用いてもよい。

［遠隔操作システムの動作］
次に、遠隔操作システム１における吊り荷Ｗの移動予定経路の承認に関する各装置の動作について説明する。

図３は、遠隔操作システム１における移動予定経路の承認に関する動作を示すフローチャートである。まず、クレーン６に吊り荷Ｗが吊るされ、オペレータＸ１により施工管理装置２の操作部２３が操作され、吊り荷Ｗの移動先である目的位置が入力されると、ステップＳ１０において、制御部２１は入力された目的位置を取得する。目的位置の入力は、例えば、表示部２３に表示されるクレーン６の周囲を撮影した画像上で指定することができる。制御部２１は、目的位置が入力されたことをもって吊り荷Ｗの移動予定経路の生成要求があったとみなし、通信部２４を通じて経路生成装置３に移動予定経路の生成要求及び目的位置を送信する。

移動予定経路の生成要求を受信した経路生成装置３の制御部３１は、ステップＳ１１において経路生成部３１１で吊り荷Ｗの移動予定経路を生成する。制御部３１は、生成した移動予定経路及びクレーン６の周囲の画像を通信部３２を通じて第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５に送信する。また、制御部３１は、第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５に移動予定経路の送信が完了した旨の通知を、通信部３２を通じて施工管理装置２へ送信する。

移動予定経路及びクレーン６の周囲の画像を受信した第１経路確認端末装置４の制御部４１は、ステップＳ１２において、図４に示すように、移動予定経路８１を重畳したクレーン６の周囲の画像８２と、各種操作キーのアイコンとを表示部４２に表示させる。操作キーはアイコン上のタッチパネルを操作することで選択操作できる操作部４３であり、承認キー８３と、否認キー８４と、一時待ちキー８５と、メンテナンスキー８６とで構成される。

承認キー８３は、「ＯＫ」のアイコンで示され、表示されている移動予定経路８１を承認するキーである。否認キー８４は、「ＮＧ」のアイコンで表示され、表示されている移動予定経路８１を否認するキーである。一時待ちキー８５は、「Ｗａｉｔ」のアイコンで表示され、移動予定経路８１を承認するか否認するかの選択を延期するキーである。メンテナンスキー８６は、スパナ形状のアイコンで表示され、実際のクレーン６周囲の障害物の状況や実際のクレーン６の設置位置が表示されている画像８２と異なる場合に操作されるキーである。なお、操作キーとしては、少なくとも承認キー８３と否認キー８４とを有していればよい。

オペレータＸ２は、表示部４２に表示された移動予定経路８１を確認し、周囲の安全に問題がなければ承認キー８３を選択操作し、問題があれば状況に応じて否認キー８４、一時待ちキー８５、メンテナンスキー８６の何れかを選択操作する。

同様に、移動予定経路及びクレーン６の周囲の画像を受信した第２経路確認端末装置５の制御部５１は、ステップＳ１３において、表示部５２に図４の画像を表示させる。そして、オペレータＸ３は、表示部５２に表示された移動予定経路８１を確認し、操作キーの何れかを選択操作する。

第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５の操作キーの操作結果は、それぞれの通信部４４、５４を通じて施工管理装置２へ送信される。操作結果を受信した施工管理装置２の制御部２１は、ステップＳ１４において、操作結果に基づく処理を実行する。この処理は操作結果に応じて後述する第１処理から第４処理がある。

一方、施工管理装置２の制御部２１は、経路生成装置３から第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５に移動予定経路の送信が完了した旨の通知を受信した時点から計時を開始し、第１所定時間内（例えば、２分間）に第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５から操作キーの操作結果を受信しなかった場合、移動予定経路８１での移動開始を却下する処理を実行する。

移動開始を却下する処理とは、例えば、表示部２２に「操作結果を受信できなかったため移動予定経路８１を却下しました」等のメッセージを表示し、移動予定経路８１での移動開始の指示をクレーン６へ送信しない処理である。移動開始が却下された後は、新たな移動予定経路を生成するため、図３の最初の動作に戻り、制御部２１は再度、移動予定経路の生成要求を送信する。

第１処理は、全ての経路確認端末装置において移動予定経路の承認が選択された場合、つまり、第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５の両方において承認キー８３が選択操作された場合に、制御部２１が移動予定経路８１での移動開始を許可する処理である。

移動開始を許可する処理とは、例えば、表示部２２に「移動開始します」等のメッセージと、それを承認するための「ＯＫ」等の選択可能な承認キーと、否認するための「ＮＧ」等の選択可能な否認キーとを表示させてオペレータＸ１に選択操作を促す処理とすることができる。そして、オペレータＸ１により承認キーが選択操作された場合に、制御部２１は移動予定経路８１での移動開始の指示をクレーン６へ送信する。これにより、クレーン６は経路生成装置３から移動予定経路８１を取得し、吊り荷Ｗの自動搬送を開始する。

また、移動開始を許可する処理とは、例えば、制御部２１が移動予定経路８１での移動開始の指示をクレーン６へ送信する処理であってもよい。これによれば、第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５の両方において承認キー８３が選択操作された場合、オペレータＸ１による承認の操作なしで自動的にクレーン６が吊り荷Ｗの自動搬送を開始する。よって、移動開始を許可する処理に要する時間を短縮することができる。

このような第１処理によれば、複数のオペレータが周囲の安全を確認し、全ての経路確認端末装置において移動予定経路の承認が選択された場合に吊り荷Ｗの自動搬送が開始されるため、吊り荷Ｗを搬送する際の安全性を向上させることができる。

第２処理は、少なくとも１つの経路確認端末装置において移動予定経路の否認が選択された場合、つまり、第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５の一方又は両方において否認キー８４が選択操作された場合に、制御部２１が移動予定経路８１での移動開始を却下する処理である。ここでの移動開始を却下する処理とは、例えば、表示部２２に「経路確認端末装置により移動予定経路８１が却下されました」等のメッセージを表示し、移動予定経路８１での移動開始の指示をクレーン６へ送信しない処理である。移動開始が却下された後は、新たな移動予定経路を生成するため、図３の最初の動作に戻り、制御部２１は再度、移動予定経路の生成要求を送信する。

このような第２処理によれば、複数のオペレータが周囲の安全を確認し、少なくとも１つの経路確認端末装置において移動予定経路の否認が選択された場合に吊り荷Ｗの自動搬送の開始が却下されるため、吊り荷Ｗを搬送する際の安全性を向上させることができる。

第３処理は、少なくとも１つの経路確認端末装置において一時待ちキー８５が選択操作された場合に、制御部２１が移動予定経路８１での移動開始を却下する処理を実行するまでの時間を第１所定時間から第２所定時間（例えば５分間）に変更する処理である。第２所定時間は第１所定時間よりも長い時間である。なお、第１所定時間及び第２所定時間は施工管理装置２において所望の時間に設定可能である。

このような第３処理によれば、第１経路確認端末装置４及び第２経路確認端末装置５における移動予定経路を承認するか否かの選択を延期しつつ、遠隔操作システムをスムーズに稼働させることができる。

第４処理は、少なくとも１つの経路確認端末装置においてメンテナンスキー８６が選択操作された場合に、制御部２１が移動予定経路８１での移動開始を却下する処理である。ここでの移動開始を却下する処理とは、例えば、表示部２２に「現場確認が必要なため移動予定経路８１を却下しました」等のメッセージを表示し、移動予定経路８１での移動開始の指示をクレーン６へ送信しない処理である。移動開始が却下された後は何らかの入力操作を待つ待機状態に移行する。その後、現場確認が済むと、オペレータＸ１は再度、施工管理装置２の操作部２３で吊り荷Ｗの目的位置を入力する。これにより、図３の最初の動作に戻り、制御部２１は再度、移動予定経路の生成要求を送信する。

このような第４処理によれば、オペレータＸ２、Ｘ３は、実際のクレーン６周囲の障害物の状況や実際のクレーン６の設置位置が表示されている画像８２と異なる場合に、移動予定経路８１での移動開始を却下して現場確認することを指示できる。

なお、第２処理から第４処理の何れの処理を実行するかの優先順位は、優先順位の高い方から順に第２処理、第４処理、第３処理とすることができる。

また、クレーン６での自動搬送中は、第１経路確認端末装置４又は第２経路確認端末装置５の図示しない停止キーが操作されることにより、第１経路確認端末装置４又は第２経路確認端末装置５から施工管理装置２を介してクレーン６へ搬送の即時停止指示が送信され、自動搬送は即時停止する。なお、即時停止指示は施工管理装置２を介さずに第１経路確認端末装置４又は第２経路確認端末装置５からクレーン６へ直接送信されるようにしてもよい。この場合、自動搬送の停止後にクレーン６から施工管理装置２へ即時停止指示により停止した旨の情報が送信される。

また、上記の遠隔操作システム１において、各装置から他の装置へ送信される情報には送信した装置の識別子が含まれている。よって、情報を受信した装置はどの装置から受信したかを判別することができる。これにより、例えば、施工管理装置２が移動予定経路の否認を受信したとき、どの経路確認端末装置から受信したかを判別でき、表示部２２に移動予定経路８１が却下された旨のメッセージとともに経路確認端末装置名を表示させることもできる。

１遠隔操作システム
２施工管理装置
３経路生成装置
４第１経路確認端末装置（経路確認端末装置）
５第２経路確認端末装置（経路確認端末装置）
６クレーン
８１移動予定経路
８３承認キー
８４否認キー
８５一時待ちキー
Ｗ吊り荷

Claims

クレーンを遠隔操作する遠隔操作システムであって、
前記クレーンの吊り荷の移動予定経路を生成する経路生成装置と、
前記移動予定経路を承認するか否かの選択を促す複数の経路確認端末装置と、
全ての前記経路確認端末装置において前記移動予定経路の承認が選択された場合に、前記移動予定経路での移動開始を許可する施工管理装置と、を備える、遠隔操作システム。
前記施工管理装置は、前記移動予定経路での移動開始を許可した場合、前記移動予定経路での移動開始の指示を前記クレーンへ送信する、請求項１に記載の遠隔操作システム。
前記経路確認端末装置は、前記移動予定経路を承認する承認キーと、前記移動予定経路を否認する否認キーとを有する、請求項１又は請求項２に記載の遠隔操作システム。
１以上の前記経路確認端末装置において第１所定時間内に前記移動予定経路を承認するか否かの選択操作がなかった場合、前記施工管理装置は、前記移動予定経路での移動開始を却下する、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の遠隔操作システム。
前記経路確認端末装置は、前記移動予定経路を承認するか否かの選択を延期する一時待ちキーを有し、
１以上の前記経路確認端末装置において前記第１所定時間内に前記一時待ちキーが操作されると、前記施工管理装置は、前記第１所定時間より長い第２所定時間内に前記移動予定経路を承認するか否かの選択操作がなかった場合、前記移動予定経路での移動開始を却下する、請求項４に記載の遠隔操作システム。