JPH0216220A - 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］ 本光明は、パワーショベル等の建股橢械をディジタル直
列伝送方式によって遠隔操作する建設機械の遠隔操作装
置に関する。

（従来の技術〕 近年土木工事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
落などの危険を伴なう現場や高温、有毒ガスなどの劣悪
ｍ現下での作業も増えている。特に災害復旧工事では作
業の汎用性が大きいパワーショベルが１力機械として使
用されているが、畠に落石、ｊ上１泪れなど、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Ｊ３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て゛ぎるラジコンパワーショベル
が開光されている。

このラジコンパワーショベルでは、操作盤の各操作レバ
ーの操作方向は、パワーショベルの作業義兄、つまりブ
ーム、アーム、パケット、旋回および走行系等の各油圧
操作弁を駆動する各電気→ノーボモータにそれぞれ対応
していて、所定の操作パターンを構成している。なＪ３
、各操作レバーの操作ｆｆ１（レバーストローク）は、
対応する作業ｄ系の上昇（下降）スピードまＩ；は走行
系の走行スピード等に対応している。

そしてオペレータが所要にこれら操作レバーを■作する
と、操作盤の各操作レバーの操作方向（８アクチユエー
タを示す）が所定の順序付けをされて、各操作量データ
がディジタル伝送方式（ＦＳＫＳ送伝式）による無線で
車体側にサイクリック伝送される。すると、車体側では
、送信されてきた電波を受信して、上記順序付けに基づ
いて、操作量データを電気サーボモータに対応させて、
各電気サーボモータを駆動制御することが行なわれる。

（発明が解決しようとする課題］ ところでこうしたラジコンパワーショベルでは、操作盤
の操作パターンが各メーカーごとにそれぞれ￥？、なっ
ている。

したがって、あるメーカー製のパワーショベルのユーザ
ーが他メーカー製のパワーショベルに乗り換えた場合に
は、すぐには異なる操作パターンに慣れることはできず
、その間作業効率を著しく損なうという事態を生じてい
る。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたもので、ユー
ザー（オペレータ）が慣れている操作パターンを選択で
き、その選択した操作パターンで運転を行なって、作業
効率を大幅に向上させることのできる建設機械の遠隔操
作装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ そこでこの発明では、建設機械の各アクチュエータに対
応してそれぞれ異なる操作方向が割付けられる操作レバ
ーと、該操作レバーの全操作方向についての操作変位を
示す操作レバー信号を所定の操作方向順にシリアルに並
べたフレーム信号を周期的に送信する送信手段とを有す
る操作盤を具え、建設機械に搭載した受信改で前記フレ
ーム信号を受信することにより、各アクチュエータを対
応する操作レバー信号に従って駆動制御する建Ｙ２目械
の遠隔操作装置において、建設ｎ械に前記１フレーム信
号内で所定の操作方向順に並べられた操作レバー信号を
建設機械の各アクチュエータに対応付ける対応付はデー
タを複数パターン記憶する記憶手段と、入力された選択
信号に基づき航記記憶手段に記憶された複数パターンの
対応付けｆ−タのなかから１つの対応付はデータを選択
しで出力する選択手段と、前記受信機を介して受信した
フレーム信号内に含まれる各操作レバー信号を前記選択
した対応付はデータに基づく対応関係をしって対応する
アクチュエータに割付けて各アクチュエータを駆動制御
する制御手段とを具えるようにしている。

［作用］ リーなわら、記憶手段には予め操作盤の各操作方向に対
して建設機械の各アクチュエータが対応づＣプられで操
作方向に関して所定の順序付Ｃノをもって対応づけデー
タとして複数パターン記憶されている。オペレータがこ
れら対応づけデータのうち慣れている対応づけのされた
データを選択して、操作盤の各操作レバーを所要に操作
すると、操作盤から各操作方向に関して前記所定の順序
付けをちって操作量を示すフレーム信号がサイクリック
に送信される。車体側でこのフレーム信号が受信される
と、前記所定の順序の関連において、選択された対応づ
けデータとフレーム信号の内容がつき合わされて、対応
する操作量によって対応するアクチュエータが駆動制御
されるので、オペレータの慣れている操作パターンによ
って建設機械の運転が行なわれる。

［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、建設機械としてパワーショベルを想
定している。

第１図は、パワーショベルの遠隔操作装置を概念的に示
すブロック図である。

同図に示すようにこの）９隔操作装置は人さ・くは、パ
ワーショベルから離れて、オペレータとともに移動自在
な操作盤１０とパワーショベルに搭載される車上装置２
０とから構成されている。

操作盤１０は、オペレータのパワーショベル１に対する
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では、パワーショベルは、
複合（多機口し同時操作）、微動作が要求されるため、
情報量を人Φかっ高速に送ることのできるディジタル直
列伝送方式（ＦＳＫ伝送／Ｊ式）を採用している。これ
についでは以下述べる。

第２図は、上記操作盤１０の外観を示す斜視図であり、
同図に示ＩＪ°ように操作盤１０の上面パネルには、へ
方向およびＣ方向に移動自在の操作レバー１１と、Ｂ方
向およびＤ方向に移動自在の操作レバー１２と、後述す
る異なる２つの操作パターンを選択するための切換スイ
ッチ１３とが配設されている。アンテナ１４は上記操作
レバー１１゜１２１３よび切換スイッチ１３の操作指令
を電波としてパワーショベル本体に伝送するための送信
アンテナである。

第３図および第４図は、上記切換スイッチ１３によって
選択される操作パターンＥおよび［をそれぞれ示す図で
ある。

すなわち切換スイッチ１３が操作パターンＥを選択する
方向に押動された場合には、第３図（ａ）に示すように
操作レバー１１の操作方向Ａ、Ｃがそれぞれブームおよ
びパケットに、同図ｆｂ）に示？ｉ　Ｊ：うに操作レバ
ー１２の操作方向Ｂ、Ｄがそれぞれアームおよび旋回に
対応し、オペレータはこうした操作パターンでラジコン
操作を行なうことができる。

一方、切換スイッチ１３が操作パターンＦを選択する方
向に押動された場合し同様に、第４図（ａ）　、　（ｂ
）に示すように操作レバー１１．１２の各操作方向Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄに作業は系および走行系の各要素が対応して
、ラジコン操作を行なうことができる。

第１図に示すように上記操作スイッチ１３が接点１３ａ
の側に押動された場合には、十Ｖの電圧が、また同操作
スイッチ１３が接点１３ｂ側に押動された場合には、零
の電圧がそれぞれ操作パターンＥまたは操作パターン「
を示す操作パターン選択信号として信号処理回路１５に
加えられる。

一方、上記操作レバー１１．１２が所要に操作されると
、操作量、つまり操作レバー１１．１２の中立点Ｎ（第
３図、第４図参照）からのレバーストローク吊に応じた
ポテンショメータ電圧が操作量信号として信号処理回路
１５に加えられる。

信号処理回路１５は、マイクロコンピュータを中心に構
成され、上記操作量信号および操作パターン選択信号の
ディジタル信号変換およびＦＳＫ（ｆｒｃｑｅｎｃｙ　
５ｈｕｔ　ｋｅｙｉＨ）変調を行なう。

ここで上記ディジタル信号は、第５図に示すように１の
操作方向における操作量を示すデータが所定の順序、つ
まりこの実施例では、Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの順序で連続してつながり、これを１フレームとして
サイクリックに変換がなされたものである。

な１１１５、同図においては上記操作パターン選択信号
を示１−データを示していないが、＋Ｖの電圧および零
の電圧に応じた論理ＩＩ　ｉ　＃Ｉ　、　　ＩＩ　Ｑ　
＃ｌレベルの１イジタルデータが上記１サイクルの先頭
または後尾に付加されるものとする。

周波数変調の１つである上記ＦＳＫ変調は、第６図（ａ
）に例示づ−るようなディジタル信号を同図ｆｂ）に示
すような２周波数ｆ１．ｆ２　（音声帯域信号）の信号
に変調する方式である。

ＦＭ送信器１６は、操作示信号および操作パターン選択
信号（ディジタル信＠）が上記のごとくＦＳＫ信号に変
換されると、これをたとえば無許可で使用可能な１４０
ＭＨｚ帯の搬送波によってＦＭ微弱電波に変換するもの
であり、周電波はアンテナ１４からパワーショベルに向
けて送信される。

この場合、操作！ＩＩＩ！１０のレバー操作位置が変化
し【いない場合には、同じ内容のデータが、牧フレーム
連続して周期的に送信されるが、操作盤１０のレバー操
作位置が変化した場合には、その時点で変化に応じたデ
ータが新たなフレームの内容どして継続して送信される
ことになる。

受信制御菰＠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の
車体各部の動作を制御する装置である。

づなわち、上記操作盤１０から上記操作争信月Ｊ＞よび
操作パターン選択信号（ディジタル信？！ｉ）をＦＳＫ
変調した電波が第５図に示す１フレームごとに１ノイク
リツクに送信されると、この電波は、アンテナ２２を介
して、ＦＭ受信器２３で受（ｆｆｉされる。

この［Ｍ受信器２３から出力される受信信号は受信制御
回路２４に加えられる。

受信制御回路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ｆイジタル信号に復
調ザるとどしに、第７図に承り処理を行なう。

以下同図を参照して、この受信制御回路２４で行なわれ
る処理について説明Ｊる。

まず、ステップ１０１では、上記操作パターン選択信号
に基づいて操作パターンＥが選択されたか否かが判断さ
れる。

ここでメモリ２５に記［されている内容について説明す
ると、第８図ｆａ）に示すように上記操作方向Ａ、８．
Ｃ，Ｄがそれぞれブーム、アーム、パケット、旋回に対
応していることを示ず操作パターンＥに対応する操作パ
ターンデータｅが、また同図（ｂ）に示すように操作方
向Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄがそれぞれアーム、パケット、旋回、
ブームに対応していることを示す操作パターンＦに対応
する操作パターンデータｆがそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの
順序で記憶されている。

ステップ１０１の判断結果がＹＥＳの場合、つまり操作
パターンＥが選択されている場合には、メモリ２５から
操作パターンデータｅが読み出される。

すると、１１ｊ１記するように第５図に承りデータフ芹
−マットでは、１フレームの先頭のデータが操作方向へ
を示すデータ、次のｆ−タが操作Ｉｊ向Ｂを示すｆ−タ
という具合に、何番目のデータがいずれの操作方向を示
すデータかが特定されてＪ３す、一方操作パターンデー
タＣについても何番目の１゛−夕がブーム、アーム、パ
ケット、旋回のいヂれであるかが特定されいるので、両
者の同一番号の内容同士を対応させることにより、−の
アクチュエータ（たとえばブーム用のサーボモータ）に
対して操作量信号を与えることができる。

ステップ１０１の判断結果がＮｏの場合、つまり操作パ
ターンＦが選択されている場合には、メモリ２５から操
作パターンデータ「が読み出される。この場合も同様に
、操作量を示すディジタルｆ−タと操作パターンデータ
ｆの同一番号の内容同士を対応させることにより、−の
アクチュＸ　−夕に対して操作量信号を与えることがで
きる（ステップ１０２，１０３）。

ステップ１０２または１０３においてメモリ２５からい
ずれかの操作パターンデータｅまたは「が読み出される
と、制御ルーチン処理が行なわれる。

すなわら、第５図に示すｆイジタル信号の１フレームの
先頭から順にデータの内容を読み出しで１この内容に基
づく指令値を操作パターンデータｅまたはｆのデータの
内容に対応するアクチ１工一タの各サーボアンプ２６に
先頭から順に加えでいく。そして、この結果アクチュエ
ータである電気サーボモータ２７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
置を比較的に制御（つまり、操作盤１０のの操作レバー
１１．１２のレバーストロークおよびスピードと作業橢
または走行系の作動スピード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（位置検出センサにより検出）を演算、比
較し、その偏差を電流増幅し、これを電気サーボモータ
２７に与えるフィードバック制御で行なわれる。

以上説明したように実施例によれば、オペレータが慣れ
ている操作パターンを選択でき、その選択された操作パ
ターンによってパワーショベルのラジコン運転ができる
ので、作業効率を大幅に向上させることができる。

なお実施例では、操作パターンの切換スイッチ１３を操
作１１０に配設して、操作パターンを示ず信号を車体側
に送信するようにしているが、このスイッチを車体側の
車上装置２０に配設する実施も当然可能である。ちなみ
にこの場合は、オペレータは、予めパワーショベルに搭
乗して、スイッチを投入してから、遠隔操作を開始する
ことになる。

また、実施例では、操作盤１０の操作パターン２種設（
）、これらを選択するようにしているが、もちろん３種
以上の操作パターンを設け、これらを択一する実施−す
当然可能である。

なおまた実施例では、適用対象をパワーショベルとしで
いるが、オペレータによる搭乗運転が不可能な劣悪ｒＡ
境現下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、オペレータの熟練
している操作パターンによって建設は械の遠隔操作を行
なうことができるので、遠隔操作時における作業効率を
大幅に向上させることができる。

【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￥Ｒ置の一
実施例を概念的に示すブロック図、第２図は、第１図に
示す操作盤の外観を示す斜視図、第３図および第４図は
、実施例における操作盤の操作パターンを示す図、第５
図は、実施例において採用されるディジタル直列伝送方
式のデータフォーマットを示すタイムチｖ−１・、第６
図は、ＦＳＫ変調を説明するために用いる波形図、第７
図は、第１図に示す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８図は、第１図に示すメ
モリに記憶される内容を示す概念図である。 １０・・・操作盤、１１．１２・・・操作レバー　１３
・・・切換スイッチ、１４．２２・・・アンテナ、１５
・・・信号処理回路、１６・・・ＦＭ送信鍬、２０・・
・車上装置、２１・・・受信制御回路、２３・・・ＦＭ
受信器、２４・・・受信制御回路、２５・・・メ［す、
２６・・・サーボアンプ、２７・・・電気サーボモータ
。 第２図 ）′ム上 （ｂ） 第４図 了−ム引ム （ａ） −−−−−！フレームーーーーー」 第５図 第６図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）建設機械の各アクチュエータに対応してそれぞれ
   異なる操作方向が割付けられる操作レバーと、該操作レ
   バーの全操作方向についての操作変位を示す操作レバー
   信号を所定の操作方向順にシリアルに並べたフレーム信
   号を周期的に送信する送信手段とを有する操作盤を具え
   、建設機械に搭載した受信機で前記フレーム信号を受信
   することにより、各アクチュエータを対応する操作レバ
   ー信号に従つて駆動制御する建設機械の遠隔操作装置に
   おいて、 建設機械に 前記１フレーム信号内で所定の操作方向順に並べられた
   操作レバー信号を建設機械の各アクチュエータに対応付
   ける対応付けデータを複数パターン記憶する記憶手段と
   、 入力された選択信号に基づき前記記憶手段に記憶された
   複数パターンの対応付けデータのなかから１つの対応付
   けデータを選択して出力する選択手段と、 前記受信機を介して受信したフレーム信号内に含まれる
   各操作レバー信号を前記選択した対応付けデータに基づ
   く対応関係をもって対応するアクチュエータに割付けて
   各アクチュエータを駆動制御する制御手段と を具え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。
2. （２）前記選択信号は前記操作盤に設けられた操作スイ
   ッチの投入によって発生されるものであり、該選択信号
   は前記フレーム信号とともに送信される請求項（１）記
   載の建設機械の遠隔操作装置。
3. （３）前記選択信号は前記建設機械側に設けられた操作
   スイッチの投入によって発生されるものである請求１０
   （１）記載の建設機械の遠隔操作装置。