JPH01318397A - 建設機械の遠隔操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明は、パワーショベル等の建設機械をディジタル直
列伝送方式によって遠隔操作りる建設機械の遠隔操作装
置に関１Ｊる。

（従来の技術） 近年土木］二車において油圧式パワーショベルが占める
割合は増加の一途をたどっており、それゆえに、落石、
転落などの危険を伴＜Ｋう現場や高温、有毒ガスなどの
劣悪環境下での作業も増えている。特に災害復旧工事で
は作業の汎用性が大ぎいパワーショベルが主力機械とし
て使用されているが、常に落石、崖崩れなど、二次災害
の危険にさらされている。

そこでこうした劣悪環境下においてオペレータの搭乗運
転による危険を回避すべく、ラジコン操作によって無人
運転を行なうことのできるラジコンパワーショベルが開
発されている。

このラジコンパワーショベルでは、操作盤からオペレー
タの操作指令をディジタル伝送方式（ＦＳＫ伝送方式）
による無線で車体側にサイクリック伝送し、車体側では
送信されてきた指令信号に基づき、ブーム、アーム、パ
ケットおよび走行系等の各油圧操作弁を駆動Ｊる電気サ
ーボモータを上記操作指全通りに駆動側ｔ１１−するこ
とが行なわれる。

ところで、こうしたラジコンパワーシミベルでは無人運
転が行なわれることから安全システムが完全Ｃ′あるこ
とが望まれ、そのため、たとえば、 （１）妨害電波、雑音等の環境変化によって乱調が生じ
、受信状態が悪い場合 （２）車体が制御範囲外に出たとき （３）オペレータが転倒したとき （４）緊急時に操作盤の非常什止スーイッチをＯＮにし
たとき 等々の状況下では、安全のため、バ「ノーシミ１ベルの
■ンジンを停止し、油圧回路を中ひにして、ラジコン操
作を中断（車体の各部の作動を停什）′１Ｊるようにし
ている。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記（１）、　（２）受信状態の悪化によって
本体各部の動作が停止した場合であっても、オペレータ
が操作盤とともに移動することにＪ、って電波の受信状
態が良好に回復して再びクジ−１ン操作をｔｈなうこと
ができる。しかし、オペレータはこの間トライアンドエ
ラーで電波の受イハ状態が良好となる位置を決定する必
要があり、特に未熟練なオペレータにあっては、決定に
多大な時間を要し、これに起因して作業効率を署しく（
１なうという事態が多々生じている。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたもので、オペレ
ータに電波の受信状態の情報を与え、これによって電波
の受信状態が良好となる車体と操作盤との位置関係を維
持できるようにするとともに、受信状態が悪化した場合
であっても迅速に良好な受信状態に復帰することのでき
る建設機械の遠隔操作装置を提供づることをその目的と
している。

（課題を解決するための手段） そこで、この発明では、レバー操作によって建設機械の
各アクチュエータを駆動制御するための操作指令信号を
発生させて、該操作指令信号を、操作指令を示すデータ
列と該データ列の終了を示すストップコードとを有づる
ティジタルデータに変換して、該フィシタル４−夕を変
調した電波を所定の周期で前記建設機械の遠隔位置から
送信する操作盤と、前記建設機械に搭載され、前記操作
盤から送信された電波を受信して、前記ティジタルテー
タに復調する受信器とを有し、該受信器で復調された前
記ティジタルデ゛−タに基づ゛き、前記建設機械の各７
クブユＪ−タを駆動制御りるＪ、うにした建設機械の遠
隔操作装置において、前記支１“設機械に、前記受信器
によって復調された萌１１ピｊイジタルフ−一タのスト
ップ］−ドを検出するスｉ・ツブ：１−ド検出手段と、
前記ストップＴ１−ド検出手段によって前記フィシタル
チー夕のストップ社１−ドが検出されるごとに、前記電
波が受信されたことを示７１伏号を所定ａｈ　ｒｒ：＋
出カし、該信号を表示げる表示手段とを具え、前記表示
手段によって表示される萌記低舅の間隔によって前記電
波の受信状態の情報を与えるようにしている。

〔作用〕

すなわち、電波の受信状態が悪化した場合、たどえば操
作盤ど建設車両との距離が人さくなる等して、電波の受
信レベルが低下した揚台には、ストップ：１−ド検出手
段Ｃパは、スｊ・ツに１−ド召間欠的にしか検出し得な
くなり、し、たがり（表示手段では正常な受信状態に比
較して、間欠的なイ、′：１号表示がイｆされる。

また、一方、同様に電波の受信状態が悪化した場合、た
とえば“雑音等を拾う場合には、ストップ：ｌ−ド検出
手段ではストップコードを上記雑音等の影響によってよ
り多り（シかも間欠的に）検出Ｊることになり、このた
め表示手段では正常な受信状態に比較して不規則かつ間
隔の短かい信号表示がなされる。

このように電波の受信状態が悪いという情報が表示手段
の信号の間隔によって与えられるので、この情報に基づ
きＡペレータは、一定周期の信号表示が得られるように
操作盤とともに移動して、操作盤と建設機械との位置関
係を電波が良好に受信されるようになるまで迅速に回復
することができる。

（実施例） 以下、図面を参照して、本発明に係る建設機械の遠隔操
作装置の一実施例を説明する。

なお実施例では、建設機械として第２図に示すパワーシ
ョベル１を悲定しでいる。

第１図は、パワーショベルの遠隔操作製、置を概念的に
示Ｊブ〔コック図である。

同図に示すようにこの遠隔操作装置は太きく　４；Ｌ、
パワーショベル１から離れて、Ａベレータとと・しに移
動自在な操作盤１０どパワーショベルに搭載される車上
装置２０どから構成されでいる。

操作盤１０は、Ａベレータのパワーショベル１に対ザる
操作指令を車上装置２０に無線で送り出す装置である。

ここに、上記無線の方式としては、パワーショベルは、
複合（多機能同■、Ｎ操作）、微動作が要求されるため
、情報量を大量かつ高速に送ることのｒさるディジタル
直列伝送方式（Ｆ−８Ｋ伝送方式）を採用している。こ
れについては以下述べる。

上記操作盤１０の図示していない１面パネルには搭乗操
作と同様な感覚で操ｆ［てきるＪ、うにブーム用、アー
ム用、パケット用、巾イＡ旋回用の各操作レバーおよび
エンジンスロワ１〜ル用のボリウｌ＼等々の操作レバー
群１１が配設され（−いる、。

この操作レバー８Ｙ１１が所要に操作されると、操作量
に応じたポアンショ」メータ電圧が操作指令信号として
信号処理回路１２に加えられる。

信号処理回路１２は、マイクロコンピュータを中心に構
成され、上記操作指令信号のチイジタル信号変換および
Ｆ　Ｓ　Ｋ　（ｆｒｅｑｅｎｃｙ　５ｈｉｆｔ　ｋｅｙ
ｉｎｇ　）変調を行なう。

ここで」二８己ティジタル信号は、１のアクチユエータ
（たとえば′ブーム用のサーボモータ）に対する操作指
令信号を１単位とし、各アクチュエータの操作指令信号
が連続してつながり、１サイクルが構成されるように変
換がなされたものである。

たとえば、上記１単位は、第３図に示すように、１ビツ
ト長のスタートコードＳＴ、１４ビット長のｉ−一夕列
ＤＡＴＡ、１ビツト長のデータエンドコードＤ［，１，
５ビツト長のストップコードＳＰの１ｔ１７．５ビツト
長のパルス列で構成されていて、この−単位がブーム指
令を示すものであれば、データ列Ｄ　Ａ　Ｔ　Ａの内容
としては、その先頭の３ビツトがブームを示すパルスお
よび残りの１１ビツトがブームの上昇速度（油圧操作バ
ルブ開度）を示すパルスとで構成されるものである。

−〇　　　− 周波数変調の１つである上記Ｆ　Ｓ　Ｋ変調は、第４図
（ａｌに例示するようなディジタル４８号を同図（ｂ）
に示すような２周波数ｒ１．ｆ２　（音声帯域信号）の
信号に変調する方式である、。

Ｆ　Ｍ送信器１３は、操作指令信号（ｊ゛イジタル信号
が上記のごとく１−８Ｋイ＾号に変換されると、これを
たとえば無許可で使用可能ｊｃ　１４０　Ｍ　ｌ−ｌ　
７帯の搬送波によってＦＩＶＩ弱電波に変換りるもので
あり、同電波はアンテナ１４からパワーショベル１に向
けて送信される。

受１５制谷Ｉｌ装置２１は、操作盤１０から送信されて
きた電波を受信し、該受信した電波に基づきパワーショ
ベル１の車体各部の動作を制御Ｊる菰ｌバである。

ず４【わち、−「記操作盤１０から上記操作指令１３４
号（チイジタル信号）をｒ−Ｓ　Ｋ変調した電波が第３
図に承りチータフオーマツ１〜にしたがってリイクリッ
クに送信されると、この電波は、アンテプ２２を介して
、Ｆ　Ｍ受信器２３で受信される。

このＦＭ受信器２３から出力される受イム（ｉｕ号は受
信制御回路２４に加えられる。

受信制卸回路２４は、マイクロコンピュータを中心に構
成されていて、上記受信信号を元のディジタル信号に復
調するとともに、第６図に示す処理を行なう。

以下、同図を参照して、この受信料（財）回路２／Ｉで
行なわれる処理について説明する。

まず、上記復調されたディジタル信号の各単位の後屈に
付加されている１、５ビット長のストップコードＳＰが
存在しているか否かが判断される。

上記ストップコードＳＰは、各単位ごとにその後尾に付
加されて、１．５ビット長（時間）たけ論理１１１　Ｉ
Ｔレベルの信号を出力するという特徴的なコードである
。

この論理構造は、マイクロコンピュータに入力される上
記１．５ビット長く時間）の論理”　１　”レベルの長
さ（時間）を測定する回路によって検出される（ステッ
プ１０１）。

ステップ１０１の判断結果がＮｏの場合、っまリストツ
ブコードＳＰか検出されていないならば手順はステップ
１０３に移行して、制御ルーチン処理が行なわれる。す
なわち、第３図に承りデータ列ＤＡＴＡの内容を読み出
して、該データ列ＤＡＴＡの内容に基づいて、ザーポア
ンプ２５に指令信号を加える。そして、この結果アクブ
コ１−タである電気サーボモータ２６に正転または逆転
の駆動力を与えて、図示していない油圧操作弁のスプー
ル位置を比例的に制御（つまり、操作盤１０の操作レバ
ー鼾１１のレバースＩ−〇−クおよびスピードと作業機
または走行系の作動スピードとが一致するような制御）
することが行なわれる。

なお、この制御Ｉは、操作指令信号と、油圧操作弁の実
ストローク信号（位置検ｊｌｌレンザにＪ、り検出）を
演粋、比較し、その偏差を電流増幅し、これを電気サー
ボモータ２６に与えるフィードバック制御で行なわれる
。

一方、ステップ１０１の判断結果がＹＥＳの場合、つま
りス１〜ツブ］−ドＳ　Ｉ）を検出し得た場合には、つ
ぎのステップ１０２に移行して、表示ランプ２７に対し
て該ランプ２７を所定時間継続して点灯させるためのＯ
Ｎ信号が出力される。

上記表示ランプ２７は、第２図に示すようにパワーショ
ベル１のキャビン屋上に操作盤１０を携帯したオペレー
タから視認され得る態様で配設されて赤色点灯がなされ
るランプである。

ちなみに、上記表示ランプ２７とともに同キャビン屋上
に配設される表示ランプ２，３はそれぞれ作業機の負荷
状態（たとえばパケットの掘削時における負荷状態）お
よび車両の異常（たとえば車体の傾斜が所定以上になっ
た場合、エンジン水温の上昇、エンジン油圧の低下等々
）をランプの点滅または点灯によってオペレータに知ら
せるものである。

こうしたモニタリングシステムの構成は、本発明の主旨
とは異なるのでこれ以上の詳述は避けることとする。

さて、上記表示ランプ２７を点灯さゼるためのＯＮ信号
は、ストップコードＳＰを検出し終えた時点（立ち下が
りをとらえた時点）で、所定時間たとえば１ビット長時
間たけ論理”　１　”レベルどなる信号であり、同信号
が表示ランプ２７に加えられると表示ランプ２７は、１
ビット長時間たＣプ、ストップコードＳＰを検出し冑た
ことを示す表示（赤色点灯）を行なう（ステップ１０２
）。

以後、手順はステップ１０３に移行して、以後前記と同
様な制御ルーヂン処理が実行される。

ところで、操作盤１０から、電波が妨害電波等の外乱も
なく正常に車体側に伝送された場合には、第７図（ａ）
に示すように表示ランプ２７では、１７．５ヒ゛ット長
時間を一定周期１とする点灯表示がなされることになる
。

しかし、操作盤１０とパワーショベル１どの距離が大き
くなるなどして電波の受信レベルｈく低下した場合には
、当のス１〜ツブ］−ドＳＰを１単イ☆ごとには検出し
得なくなり、表示ランプ２７ては、同図ｆｂ）に示すよ
うに矢印Ｆ１部分において点灯間隔が上記一定周期ノよ
りも長い間隔ノ１どなる不規則な間欠表示がなされるこ
とになる。

また、一方、雑音等を拾う場合には、ストップコードＳ
Ｐを雑音成分の中から誤って検出してしまい、結果とし
て表示ランプ２７では、矢印Ｅ２゜１３部分において点
灯間隔が上記一定周期ノよりも短かい間隔ノ２．ノ３と
なる不規則な間欠表示がなされることになる。

したがって、第７図（ｂ）　、　（ｃ）に示すような不
規則な間欠表示がなされた場合には、オペレータは現在
電波の受信状態が悪いということを知り得るので、同図
（ａ）に示すような規則的な点灯表示がなされるように
操作盤１０とともに迅速に移動することができる。

以上説明したように、実施例によれば、電波の受信状態
が表示ランプ２７の点灯表示の間隔として示されるので
、オペレータはこれに基づいて最適な車両と操作盤１０
の位置関係を維持または同位置関係に復帰することが可
能となり、作業現場におけるランニングタイムを長くす
ることができる。

なお、実施例では、１のアクチュエータの指令信号を一
単位としてその後屈にス］〜ツブ］−ドを付加するよう
にしているが、第５図に示ザように各アクチュ１−夕に
対する各指令信号、つまりブーム指令、アーム指令、バ
ケツ１〜指令、旋回指令を一単位として、この後屈にス
トップコードを付加して、これを１サイクルとするυイ
クリックデジタル伝送を行なう実施も当然可能である。

また、実施例では表示ランプ２７によって視覚に訴える
表示を行なうようにしているがこれに替えてまたはこれ
とともにブザー等聴覚に訴える表示を行なう実施も可能
である。

なおまた実施例では、適用対象をパワーショベルとして
いるが、オペレータによる搭乗運転か不可能な劣悪環境
下において遠隔操作が行なわれるいずれの建設機械に対
しても本発明の適用は当然可能である。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、遠隔操作における
電波の受信状態ｈ（オペレータに識別可能に表示される
ので、これに基づいて最適なげ設車両と操作盤との位置
関係を維持または同位置関係に迅速に復帰することが可
能となる。したがって、遠隔操作時における作業効率を
大幅に向上さゼることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る建設機械の遠隔操作装置の一実
施例を概念的に示すブロック図、第２図は、実施例の装
置が適用されるパワーショベルの外観を示す斜視図、第
３図は、実施例において採用されるディジタル直列伝送
方式のチータフ４−マットを示すタイムチャート、第４
図は、ＦＳＫ変調を説明するために用いる波形図、第５
図は、他の実施例におけるチータフ４−マットを示すタ
イムチャート、第６図は、第１図に示ず受信制御回路で
行なわれる処理手順を例示したフローチャート、第７図
（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は、実施例の表示ラン
プの表示態様をそれぞれ例示したタイムチャートである
。 １・・・パワーショベル、２．３．２７・・・表示ラン
プ、１０・・・操作盤、１１・・・操作レバー群、１２
・・・信号処理回路、１３・・・１Ｍ送信器、１／１．
２２・・・アンテナ、２０・・・車上装置、２１・・・
受信制御装置、２３・・・ＦＭ受信器、２４・・・受信
制御回路、２５・・・勺−ポアンプ、２６・・・電気サ
ーボモータ。 ０　　　　　　　　　　シ４ ｍ−−一 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　レバー操作によって建設機械の各アクチュエータを駆
   動制御するための操作指令信号を発生させて、該操作指
   令信号を、操作指令を示すデータ列と該データ列の終了
   を示すストップコードとを有するディジタルデータに変
   換して、該ティジタルデータを変調した電波を所定の周
   期で前記建設機械の遠隔位置から送信する操作盤と、前
   記建設機械に搭載され、前記操作盤から送信された電波
   を受信して、前記ティジタルデータに復調する受信器と
   を有し、該受信器で復調された前記ディジタルデータに
   基づき、前記建設機械の各アクチユエータを駆動制御す
   るようにした建設機械の遠隔操作装置において、 前記建設機械に、 前記受信器によって復調された前記ディジタルデータの
   ストップコードを検出するストップコード検出手段と、 前記ストップコード検出手段によつて前記ティジタルデ
   ータのストップコードが検出されるごとに、前記電波が
   受信されたことを示す信号を出力し、該信号を表示する
   表示手段とを具え、 前記表示手段によって表示される前記信号の間隔に基づ
   いて前記電波の受信状態を判断するようにしたことを特
   徴とする建設機械の遠隔操作装置。