JPH08237758A - 建設機械の無線操縦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 建設機械を無線で遠隔操縦する場合に通常の
操縦に加えて必要に応じて車体操作性のリニアリティを
損なうことなく微小操作の操縦を円滑に行うことができ
る。 【構成】 操作レバー12,13 の操作に対応して指令信号
を生成する指令信号生成部と指令信号を電波で送信する
送信部を含む送信機31と、電波を受信し指令信号を取り
出す受信機21と、指令信号に基づいて制御信号を生成
し、この制御信号を建設機械を動かす油圧駆動機構の比
例電磁弁42に与える制御装置36を含み、送信機は操作レ
バーの操作について通常操作モードと微小操作モードの
いずれかを選択する切換え部32と、この切換え部の選択
状態を示すモード信号を生成する信号生成部を有し、制
御装置は、モード信号を判定する判定部39と、判定部で
判定された結果に基づき油圧駆動機構の比例電磁弁の出
力状態を設定する制御信号を生成する制御信号生成部40
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建設機械の無線操縦装置
に関し、特に、建設機械の無線を利用した遠隔操縦にお
いて通常の操縦に加えて微小操作の操縦を行える無線操
縦装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７〜図９を参照して一般的建設機械の
従来の遠隔無線操縦装置を説明する。送信機１１は操作
レバー１２，１３やスイッチ１４，１５を備える。操作
レバー１２，１３やスイッチ１４，１５は入力装置であ
って、これらを操作すると、内蔵される電気回路によっ
て、操作レバーでは操作方向と操作量に対応する指令信
号が生成され、スイッチではオン・オフ操作に対応する
指令信号が生成される。かかる指令信号は、送信回路の
働きにより電波１６でアンテナ１７から送信される。他
方、受信機２１は図示しない建設機械（油圧ショベル
等）に設けられ、送信機１１のアンテナ１７から送信さ
れた電波１６をアンテナ２２で受信し、電波１６の中か
ら上記指令信号を取り出す。受信機２１で取り出された
指令信号は、制御ドライバ２３に送られる。制御ドライ
バ２３では、指令信号が、その後の車体制御に適した形
式の電気信号に変換される。制御ドライバ２３で生成さ
れた電気信号は、複数の比例電磁弁２４のいずれか、ま
たは他に設けられた複数の制御装置２５のいずれかに供
給される。制御ドライバ２３から比例電磁弁２４へ供給
される電気信号は比例電磁弁制御信号（駆動信号）であ
り、制御ドライバ２３から制御装置２５へ供給される電
気信号は他の形式の制御信号である。制御装置２５で
は、制御ドライバ２３から供給される信号をさらに望ま
しい形式の制御信号に変換する。このようにして、比例
電磁弁２４が動作することにより建設機械の車体２６に
内蔵される例えば油圧駆動機構の作動が制御され、また
制御装置２５から車体２６に対して制御信号が出力され
ることにより対応する必要な動作が行われ、これにより
建設機械の動作の制御が行われる。

【０００３】上記において、操縦装置としての機能を有
する送信機１１の操作レバー１２，１３は主入力装置で
あり、それぞれ前後方向と左右方向の各方向に操作され
る。仮に建設機械が油圧ショベルである場合、操作レバ
ー１２は、アームの前方への拡がり動作および手前側へ
の引き動作と、旋回体の左方向への旋回動作および右方
向への旋回動作とを行うために使用され、操作レバー１
３は、ブームの下降動作および上昇動作と、バケットの
巻き込み動作および開き動作とを行うために使用され
る。操作レバー１２，１３はその他に条件を変更するこ
とにより走行、荷の吊り上げや吊り下げ、各種アタッチ
メントの操作等に使用される。またスイッチ１４，１５
は補助入力装置であり、ホーン、電源のオン・オフ、エ
ンジン回転数の切換え等が行われる。

【０００４】建設機械を遠隔操縦するための上記の無線
操縦装置の送信方式では、一般的に、混信を避けるため
アナログ信号送信ではなくディジタル信号送信が使用さ
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の建設機械の無線
操縦装置では、次のような問題が提起される。ディジタ
ル信号送信は、アナログ信号送信に比較してディジタル
符号の生成に時間がかかり、遅延時間が発生する。制御
のための信号に遅延が生じると、車体制御に遅れが生
じ、操作性が低下し、作業を円滑に行うことができな
い。また通常の作業を行う操縦制御において、きめ細か
い作業を行うために必要に応じ微小動作の操縦制御を行
わなければならないことがある。この場合、データの分
解能（操作レバーの分解能およびそれに伴う送信能力）
をより精度の高いものとしなければならない。データの
分解能を精度の高いものにすると、遅延時間はますます
大きくなり、上記不具合が大きくなる。ディジタル信号
送信における遅延時間と車体の微小操作性とは相反する
ものである。

【０００６】遠隔操縦による車体制御での微小操作性を
高めるべくデータの分解能の精度を高くすると共に、遅
延時間を可能な限り小さくして車体操作のレスポンスを
高め、あるいは車体操作のリニアリティを損なわないた
めには、通信速度を高速すればよい。しかしながら、現
在の技術レベルでは特定小電力に関する法規の制限を受
けているので、通信速度を無制限に高速にすることがで
きず、上記問題の十分な解決策となり得ない。現在、建
設機械の無線操縦の送信方式では、車体操作性の良好さ
とデータ分解能のバランスをとって８ビットのデータ分
解能（２５６の段階）が一般的なレベルとなっている。
このデータ分解能に基づいて建設機械の車体の動作を行
わせる比例電磁弁の分解能も決まる。前述の通り、８ビ
ットのデータ分解能では、通常の手動操縦に比較して微
小な操作を行えないという問題がある。

【０００７】上記のように建設機械の無線を利用した遠
隔操縦では、操作レバーの全操作量が比例電磁弁の全動
作量に対応し、比例電磁弁の全動作量を制御する通常作
業モードであって、微小な操作を行うことは困難であっ
た。

【０００８】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、建設機械を無線で遠隔操縦する場合におい
て、通常操作の操縦に加えて必要に応じて微小操作の操
縦を円滑に行うことができ、車体操作性のリニアリティ
を損なわない建設機械の無線操縦装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の本発明に係る建設
機械の無線操縦装置は、操作レバーの操作に対応して指
令信号を生成する指令信号生成部と指令信号を電波で送
信する送信部とを含む送信機と、電波を受信し指令信号
を取り出す受信機と、指令信号に基づいて制御信号を生
成し、この制御信号を建設機械を動かす油圧駆動機構の
比例電磁弁（制御弁）に与える制御装置とを含み、上記
送信機は、操作レバーの操作について通常操作モードと
微小操作モードのいずれかを選択する切換え部と、この
切換え部の選択状態を示すモード信号を生成する信号生
成部を有し、上記制御装置は、モード信号を判定する判
定部と、この判定部で判定された結果に基づき油圧駆動
機構の比例電磁弁の出力状態を設定する制御信号を生成
する制御信号生成部を有するように構成される。

【００１０】第２の本発明は、第１の発明において、制
御信号生成部が、微小操作モードのときの比例電磁弁の
上限出力値（Ａ）が通常操作モードのときの比例電磁弁
の上限出力値（最大出力値Ａmax ）よりも小さくなるよ
うに、前述の制御信号を生成することを特徴とする。

【００１１】第３の本発明は、第１または第２の発明に
おいて、制御信号生成部が、指令信号を制御信号へ変換
する変換テーブル（マップデータ設定・変換部）である
ことを特徴とする

【００１２】第４の本発明は、第１または第２の発明に
おいて、制御信号生成部が、判定部の判定結果によって
変換割合が各モードに応じて適切に設定され得るＤ／Ａ
変換部であることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明では、建設機械を無線で遠隔操縦する場
合において、操縦装置である送信機に、操作レバーの操
作状態に関して通常操作モードと微小操作モードを選択
する構成、選択した状態を電波で受信機側に知らせる構
成を付設したので、操作レバーの分解能や信号伝送の分
解能を高くしなくても、操作レバーを操作して生じた操
作量が、通常動作を望むものであるか、或いは通常作業
中で特に微小な動作を望むものであるかを、モード選択
を行う切換え部の指令信号の内容に基づいて建設機械の
制御装置側で判別できる。他方、建設機械の制御装置で
は、送信機側で選択されたモードが通常操作モードであ
るか、微小操作モードであるかに対応して比例電磁弁の
出力状態を設定する構成を有する。この比例電磁弁の出
力状態とは操作レバーの操作量と比例電磁弁の出力量の
対応関係のことをいい、この対応関係を通常操作モード
と微小操作モードとで異ならせている。微小操作モード
の上限出力値が通常操作モードの上限出力値よりも小さ
くなるように上記対応関係を設定し、これによって微小
操作を可能にしている。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１〜図６に基づ
いて説明する。図１は送信機の正面図、図２は送信機の
平面図、図３は建設機械に設けられた受信機等の内部構
成を示す。図１〜図３において、図７〜図９で説明した
要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付してい
る。

【００１５】図１において、本発明に係る無線操縦装置
の送信機３１の構成の基本的部分は図７と図８で説明し
た送信機１１と同じである。送信機３１は、その上部に
２つの操作レバー１２，１３と複数のスイッチ１４，１
５を備え、さらに内部に各操作レバーの操作方向と操作
量に比例する指令信号を生成する電気回路、各スイッチ
のオン・オフ操作に対応する指令信号を生成する電気回
路、生成された制御のための各指令信号を無線伝送用信
号に整える信号処理部、および無線で伝送するための高
周波電波１６上にのせる送信回路等を設けている。操作
レバー１２，１３は主入力装置であって、それぞれ前後
と左右の各方向に操作される。建設機械が油圧ショベル
である場合、操作レバー１２はアームの前方への拡がり
動作および手前側への引き動作と旋回体の左方向への旋
回動作および右方向への旋回動作とに関与し、操作レバ
ー１３はブームの下降動作および上昇動作とバケットの
巻き込み動作および開き動作とに関与する。また操作レ
バー１２，１３は、条件を変更することにより、走行、
荷の吊り上げや吊り下げ、各種アタッチメントの操作等
にも使用される。またスイッチ１４，１５は補助入力装
置であってホーン、電源のオン・オフ、エンジン回転数
の切換え等を行うために使用される。

【００１６】送信機３１には、さらに通常操作モードと
微小操作モードのうちいずれかを選択するためのモード
切換えスイッチ３２が設けられる。送信機３１上のモー
ド切換えスイッチ３２の設置位置は任意である。また送
信機３１の内部には、モード切換えスイッチ３２の選択
状態に対応して指令信号を生成する電気回路が設けられ
る。選択されたモードを表す指令信号も、他の指令信号
と同様に電波によって受信機２１側へ送信される。

【００１７】上記で「通常操作モード」とは、現在使用
されるディジタル信号伝送方式での８ビット（０〜２５
６のレベルを形成）のディジタル信号において、８ビッ
トのデータ分解能における最大レベル（２５６レベル）
が建設機械の油圧駆動機構を制御する比例電磁弁の許容
最大出力に対応するという対応関係にて操作が行われる
モードをいう。モード切換えスイッチ３２によって通常
操作モードが選択され、送信機３１が通常操作モードに
保持されるときには従来の遠隔無線操縦装置と同じ内容
の操縦を行うことができる。また「微小操作モード」と
は、上記の８ビットディジタル信号において、８ビット
のデータ分解能における最大レベル（２５６レベル）を
上記比例電磁弁の制限された上限出力値に対応させると
いう対応関係にて操作が行われるモードをいう。この上
限出力値は任意に設定され、微小操作を可能にするもの
であることから、通常、最大出力値（通常操作モードの
上限出力値）よりも小さいものである。モード切換えス
イッチ３２によって微小操作モードが選択され、送信機
３１が微小操作モードに保持されるときには、８ビット
データ分解能で決まる操作レバー１２，１３の操作範囲
（０〜２５６レベルの範囲）が、比例電磁弁における０
〜上限出力値の範囲に対応するため、操作レバーの操作
量に対応する比例電磁弁の動作量が通常の操作に比較し
て相対的に小さくなり、決め細かい微小な操作を行うこ
とが可能となる。

【００１８】操作レバー１２，１３を操作することによ
って生成される操作内容に関する指令信号（ディジタル
信号の形式である）は、前述の通常操作モード、微小操
作モードには関係なく、常に同じデータであり、そのデ
ータ送信は同じであって、送信速度やデータ分解能は変
更されない。

【００１９】図４に、電波１６で伝送されるデータの形
式の一例を示す。８ビットからなる２進データを一組と
し、複数のデータ３３Ａ〜３３Ｅを上からシーケンシャ
ルに並べて順次に伝送する。矢印３４は伝送方向を示
し、上側からの順序で伝送される。最初のデータ３３Ａ
は伝送開始データ、データ３３ＢはＩＤコードデータ、
データ３３Ｃは指令信号に関するデータであって操作レ
バー１２，１３、スイッチ１４，１５、モード切換えス
イッチ３２の各データ、データ３３Ｄは伝送終了デー
タ、データ３３Ｅはパリティチェックデータである。

【００２０】送信機３１から送信される電波１６は、ア
ンテナ２２を通して受信機２１で受信される。受信機２
１では、電波１６から、送信機３１の各入力装置の操作
によって送信機３１で生成された指令信号を含む伝送デ
ータ３３Ａ〜３３Ｅが取り出される。取り出されたデー
タは、受信データ３５として制御装置３６に供給され
る。制御装置３６は、内部に演算処理部３７、Ｄ／Ａ変
換部３８を備える。演算処理部３７は、さらに判定部３
９とマップデータ設定・変換部４０を有する。制御装置
３６に入力された受信データ３５は、モード切換えスイ
ッチ３２の作動状態に応じて、通常操作モードのデータ
３５ａと微小操作モードのデータ３５ｂのうちのいずれ
かである。判定部３９は、指令信号に関するデータ３３
Ｃの中のモード切換えスイッチ３２の状態を示すデータ
に基づいて、入力された受信データ３５が、通常操作モ
ードのデータ３５ａであるか、または微小操作モードの
データ３５ｂであるかを判定する。判定部３９は、かか
る判定を行うと、判定の結果得られたデータに対応する
マップデータをマップデータ設定・変換部４０に設定す
る。通常操作モードのデータに対応するマップデータ、
および微小操作モードのデータに対応するマップデータ
は図示しない記憶部に予め用意され、判定部３９からの
指示４１に基づきマップデータ設定・変換部４０に設定
される。マップデータ設定・変換部４０は、設定された
マップデータに基づいて、判定部３９から供給される操
作レバー１２，１３に関する指令信号のデータを、対応
する比例電磁弁４２の出力値を得るためのデータ４３に
変換する。マップデータ設定・変換部４０で変換された
データ４３は、Ｄ／Ａ変換部３８でアナログ信号４４に
変換される。このアナログ信号４４は、比例電磁弁４２
の動作を制御するための駆動信号として比例電磁弁４２
に対して出力される。図３では、１つの比例電磁弁４２
しか示していないが、実際の装置では、操作レバー１
２，１３の各操作方向に対応する複数の比例電磁弁が設
けられ、操作レバーの操作では各操作方向に対応する比
例電磁弁に対してアナログ信号が供給される。

【００２１】前記マップデータについて説明する。マッ
プデータは、各操作レバーの操作量を対応する比例電磁
弁の出力に変換するための変換テーブルであり、比例電
磁弁の出力特性を決定するものである。通常操作モード
のマップデータと微小操作モードのマップデータは、そ
れぞれのモードが本来意図する動作を行わせることがで
きるように、異なるマップデータである。通常操作モー
ドのマップデータと微小操作モードのマップデータを、
比例電磁弁４２の出力特性グラフという形式で示すと、
図５および図６のようになる。図５は通常操作モードの
出力特性、図６は微小操作モードの出力特性を示し、各
図において横軸は操作レバーの分解能、縦軸は比例電磁
弁の出力を示している。

【００２２】通常操作モード、微小操作モードのいずれ
においても操作レバー側のデータ分解能は一定である。
相違する点は、通常操作モードでは図５に示されるよう
に操作レバーの０〜Ｄの範囲（通常では０〜２５６）が
比例電磁弁の０〜最大出力値（Ａmax ）に対応するよう
に出力特性が形成されるのに対して、微小操作モードで
は図６に示すように操作レバーの０〜Ｄの範囲が比例電
磁弁の０〜上限出力値Ａ（＜Ａmax ）に対応するように
出力特性が形成される点である。このように、微小操作
モードでは、操作レバーの分解能に対する比例電磁弁出
力の対応割合を小さくすることにより、操作レバーの同
一操作量に対する比例電磁弁の動作量を小さくし、微小
な操作を行うことを可能にする。図５および図６に示さ
れた通常操作モードの出力特性と微小操作モードの出力
特性のそれぞれの設定は、マップデータ設定・変換部４
０において通常操作モードのマップデータと微小操作モ
ードのマップデータのうちいずれかを選択してセットす
ることによって容易に行われる。またマップデータの選
択は、前述の通り、送信機３１に設けられたモード切換
えスイッチ３２の状態を制御装置３６の判定部４０で検
出して判定することによって行われるので、容易であ
る。

【００２３】本発明に係る無線操縦装置の他の実施例と
してマップデータ設定・変換部４０を設ける代わりに、
Ｄ／Ａ変換部３８の変換割合を変更することによって同
様な作用を生じさせることも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、一般的建設機械の無線を利用した遠隔操縦装置に
おいて、送信機側の操作レバーの分解能や車体側の比例
電磁弁の分解能を変更することなく、かつ伝送データに
おける分解能を高めることなく、通常の作業操作を行っ
ている際に容易に微小の作業操作を行うことができ、建
設機械の無線遠隔操縦における微小な操作性を向上する
ことができ、実用性を高めた。これによって、建設機械
の無線遠隔操縦において操作性や作業効率を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無線操縦装置の送信機の正面図で
ある。

【図２】図１の送信機の平面図である。

【図３】本発明に係る無線操縦装置の建設機械側に設け
られた受信機や制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】送信機と受信機との間の伝送データの形式を示
す図である。

【図５】通常操作モードにおける出力特性を示すグラフ
である。

【図６】微小操作モードにおける出力特性を示すグラフ
である。

【図７】従来の無線操縦装置の送信機の正面図である。

【図８】図７の送信機の平面図である。

【図９】従来の無線操縦装置の受信機側の構成図であ
る。

【符号の説明】

１２，１３ 操作レバー １４，１５ スイッチ １６ 電波 １７ アンテナ ３１ 送信機 ３２ モード切換えスイッチ ３６ 制御装置 ３７ 演算処理部 ３８ Ｄ／Ａ変換部 ３９ 判定部 ４０ マップデータ設定・変換部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作レバーの操作に対応して指令信号を
   生成する指令信号生成手段と前記指令信号を電波で送信
   する送信手段とを含む送信装置と、前記電波を受信し前
   記指令信号を取り出す受信装置と、前記指令信号に基づ
   いて制御信号を生成し、この制御信号を建設機械を動か
   す駆動機構の制御弁に与える制御手段とからなる建設機
   械の無線操縦装置において、 前記送信装置は、前記操作レバーの操作について通常操
   作モードと微小操作モードのいずれかを選択する切換え
   手段と、この切換え手段の選択状態を示すモード信号を
   生成する信号生成手段を有し、 前記制御手段は、前記モード信号を判定する判定手段
   と、この判定手段で判定された結果に基づき前記制御弁
   の出力状態を設定する制御信号を生成する制御信号生成
   手段を有する、 ことを特徴とする建設機械の無線操縦装置。
2. 【請求項２】 前記制御信号生成手段は、前記微小操作
   モードのときの前記制御弁の上限出力値が前記通常操作
   モードのときの前記制御弁の上限出力値よりも小さくな
   るように、前記制御信号を生成することを特徴とする請
   求項１記載の建設機械の無線操縦装置。
3. 【請求項３】 前記制御信号生成手段は、前記指令信号
   を前記制御信号へ変換する変換テーブルであることを特
   徴とする請求項１または２記載の建設機械の無線操縦装
   置。
4. 【請求項４】 前記制御信号生成手段は、前記判定手段
   の判定結果によって変換割合が設定されるＤ／Ａ変換手
   段であることを特徴とする請求項１または２記載の建設
   機械の無線操縦装置。