JPH08338047A

JPH08338047A - 作業機の操作用仮想音生成装置

Info

Publication number: JPH08338047A
Application number: JP7146340A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamashita; 誠二山下; Yasuo Tanaka; 康雄田中; Ryuji Takada; 龍二高田; Yutaka Watanabe; 豊渡辺
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1996-12-24
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JP3545840B2

Abstract

(57)【要約】【目的】作業個所が見えない場合でも、作業状態を確
実に把握し、適切な操作を行なうことができる作業機の
操作用仮想音生成装置を提供する。【構成】仮想音記憶手段であるＲＯＭ２２１を複数の
ブロック２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，・・・・・に
区分し、各ブロックに音色が異なる仮想音信号を記憶す
る。作業機側から例えばバケットに作用する荷重信号な
どの稼働状況信号を送信する。受信側では、受信した稼
働状況信号より音色選択信号を生成する。ラッチ回路２
２２は、生成された音色選択信号を予め定められたサン
プリング周期でサンプリングし、対応するブロックを選
択する。一方、信号発生器２２６は、所定の周期で信号
を出力し、選択されたブロック中の先頭アドレスから最
終アドレスまでのアドレスを選択する。これによって、
仮想音記憶手段から仮想音信号を選択的に読み出し、ス
ピーカ装置２３より可聴音である仮想音を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル、油圧ク
レーン、ブルドーザ等の各種作業機の操作に使用される
仮想音生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業機は、オペレータが１つ又は複数の
操作レバーを操作し、対応するアクチュエータを選択的
に駆動することによって、所望の作業を行なう。このよ
うな作業機として、図１１に油圧ショベルを例示し、そ
の概略構成を説明する。

【０００３】図１１は、油圧ショベルの側面図である。
この図で、１は下部走行体、２は下部走行体１上に旋回
可能に設けられた上部旋回体を示している。３はフロン
ト機構であって、上部旋回体２に可回動に取り付けられ
たブーム４、ブーム４に可回動に取り付けられたアーム
５、アーム５に可回動に取り付けられたバケット６より
成る。４Ｓはブーム４を駆動する油圧シリンダ、５Ｓは
アーム５を駆動する油圧シリンダ、６Ｓはバケット６を
駆動する油圧シリンダである。７は上部旋回体２上に設
けられた運転室であり、内部に操作レバーを備えてい
る。オペレータが運転室７内の操作レバーのうちの所要
の操作レバーを操作することにより図示しないコントロ
ールバルブを作動させ、これに対応する油圧シリンダ等
（本明細書では、これらを「アクチュエータ」と総称す
る。）をその操作量に応じた速度で駆動し、地面Ｇの掘
削個所Ｇ₁ を掘削したり、その他の所要の作業を行な
う。

【０００４】このような油圧ショベルによる作業は、通
常、オペレータが運転室７に搭乗し、操作レバーを操作
して行なわれるが、危険な個所での作業、例えば崖の近
辺、崩壊のおそれのある建造物の近辺、河川等における
作業、火山の土石流の除去作業等の作業を行なう場合に
は、オペレータが搭乗して作業をするのは危険であるの
で、安全な場所からの遠隔操縦によって作業が行われ
る。

【０００５】遠隔操縦手段は、受信信号に応じて各コン
トロールバルブを作動させる作業機側の制御装置と、こ
の制御装置に有線又は無線で信号を送信する遠隔操縦装
置とで構成される。遠隔操縦装置には、作業機の操作レ
バーに対応する操作レバーが備えられ、オペレータは遠
隔個所に設けられた遠隔操縦装置の各操作レバーを、作
業機の操作レバーと同じように操作することにより、そ
の操作量に応じた信号を作業機側の制御装置に送信し、
作業機を操縦する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】オペレータが運転室７
に搭乗して作業機を操作する場合、オペレータは、作業
個所（例えば掘削作業の場合バケット６の先端）を見な
がら、かつ、油圧回路のリリーフ音やエンジン音を聞き
ながら、それらに基づいて経験的に適切な操作を行な
う。しかし、遠隔操縦手段による作業機の操縦では、遠
隔操縦する個所と作業機とが遠く離れている場合がしば
しばあり、この場合、遠隔操縦装置を操作しているオペ
レータは作業個所を見ることができず、又、運転室や作
業個所で発生する作業音もほとんど聞こえないので（仮
に聞こえたとしても、何の音か判らないので）、作業機
に所望の作業を行なわせるように操縦することが困難に
なり、最悪の場合には、操縦が不可能となる。

【０００７】この問題を解決するため、従来より、作業
機にカメラ又はマイクロフォン或いはその両者を搭載
し、カメラの映像やマイクロフォンの音声を遠隔操縦装
置側で受信し、掘削個所の映像を見たり、音を聞いたり
しながら作業機を遠隔操縦する手段が用いられている。
しかしながら、カメラではその視野が限定されるので、
常時作業個所を視野に収めることができず、又、マイク
ロフォンが介在すると、直接聞く場合とは異なった音に
聞こえるばかりでなく、同一個所で複数の作業機が作業
を行なっている場合には自己の作業機の音を聞き分ける
のが困難になる。また、音に関しては、運転室７での油
圧回路のリリーフ音やエンジンの回転音がマイクロフォ
ンにより聞こえたとしても、作業個所における音は岩石
を破砕する場合等の特殊な作業以外の作業においてはほ
とんど聞こえないのが実状である。このため、作業機に
カメラやマイクロフォンを備えても、遠く離れた地点で
の適切な操縦は困難となるという問題があった。

【０００８】なお、このような問題は、必ずしも遠隔操
縦を行なう場合だけに生じるものではなく、オペレータ
が運転室７に搭乗して作業を行なう場合にも、同様の問
題を生じ得る。例えば、油圧ショベルで図７に破線で示
すように、地面より低い足元の掘削を行なう場合、オペ
レータは掘削個所Ｇ₂ を運転室７から見ることができ
ず、又、そこで発生している音も聞き取り難いので、油
圧ショベルの適切な操作が困難となる。

【０００９】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、遠隔操縦の場合や運転室から作業個所が見
えない場合でも、作業状態を確実に把握し、作業機を適
切に操作することができる作業機の操作用仮想音生成装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、原動機と、該原動機で駆動される油圧ポ
ンプと、該油圧ポンプにて発生する油圧で駆動されるア
クチュエータとを備え、操作手段によりこれら原動機、
油圧ポンプ、アクチュエータの駆動を制御して所望の作
業を行う作業機において、前記原動機、油圧ポンプ、ア
クチュエータから選択される少なくともいずれか１つの
機器の稼働状況を検出する稼働状況検出手段と、当該検
出手段にて検出された稼働状況信号を送受信する送信手
段及び受信手段と、記憶エリアが複数のブロックに区分
され、各ブロックごとに異なる仮想音信号が予め記憶さ
れた記憶手段と、前記受信手段にて受信された稼働状況
信号により前記記憶手段中の特定のブロックを選択し、
当該選択されたブロックに記憶された仮想音信号を読み
出す仮想音信号読出し手段と、前記記憶手段から読み出
された仮想音信号を可聴音に変換する可聴音生成手段と
を備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】作業機が起動された状態で、作業機の操作手段
又は遠隔操縦装置の操作手段を操作すると、その作業状
況に応じて、作業機に搭載された原動機（エンジン）の
回転数、各作業機構に作用する応力、若しくは油圧ポン
プから吐出される圧油やアクチュエータに供給される圧
油の圧力が変化する。これらの物理量は、適当なセンサ
を用いることによって検出できる。一方、作業機又は遠
隔操縦装置には、半導体メモリ等の情報記憶手段を搭載
することができ、これらの情報記憶手段には、音色（波
形）、音の高低（周波数）、音の大小（振幅）等が異な
る各種の音信号（仮想音信号）を、区分されたブロック
ごとに記憶することができる。したがって、センサの検
出信号（稼働状況信号）に基づいて、情報記憶手段から
特定の仮想音信号を選択的に読み出すようにすると、ス
ピーカ等の可聴音生成手段より、作業機の作業状況と関
連付けられた特定の仮想音を選択的に発生させることが
できる。かように、作業機の作業状況と関連付けられた
特定の仮想音を可聴音生成手段より発生させると、オペ
レータは、発生した仮想音を聞くことにより作業状況を
感覚的に把握することができるので、これに基づいて作
業機の適切な操作を行なうことができる。

【００１２】ところで、作業機のオペレータは、電波法
で規定される無線従事者免許を取得していないのが普通
である。このため、無線従事者免許を有しないオペレー
タが無線機を用いて作業機の遠隔操縦を行うためには、
電波法の規制外の特定小電力無線機しか使用できず、送
信側から受信側に無線送信される信号のデータ量は、限
定されたものにならざるを得ない。しかし、前記手段に
よると、送信側から音声信号そのものではなく、それよ
りも格段にデータ量が少ない稼働状況信号を送信し、受
信側に備えられた記憶装置から予め記憶された仮想音信
号を読み出して仮想音を発生するようにしたので、特定
小電力無線機を用いて必要な通信を実行できると共に、
少ないデータ量で豊富なバリエーションの仮想音を発生
させることができ、オペレータに多くの有用な情報を伝
達することができる。

【００１３】

【実施例】

〈第１実施例〉まず、第１実施例に係る仮想音生成装置
が適用される油圧ショベル遠隔操縦システムの構成例
を、図１に基づいて説明する。

【００１４】図１は、油圧ショベル遠隔操縦システムの
構成図であって、この図から明らかなように本システム
は、油圧ショベル１０と、油圧ショベル１０の作業現場
から離れた安全な場所に設定された遠隔運転室２０とか
ら構成される。

【００１５】油圧ショベル１０には、遠隔運転室２０に
備えられた運転室側無線通信装置２１との間で信号の送
受信を行う作業機側無線通信装置１１と、油圧ショベル
１０の稼働状況信号、例えばバケット６に作用する荷重
信号、油圧ショベル１０に搭載されたエンジンの回転数
信号、油圧ショベル１０の各部に発生する振動信号、油
圧ショベル１０に搭載された油圧回路の圧力信号などか
ら選択される１または２以上の信号を検出する１または
２以上のセンサ（図示省略）と、作業現場の状況を撮影
するカメラ（図示省略）と、運転室側無線通信装置２１
からの送信信号に基づいて油圧ショベル１０の操作部を
操作するドライバ（図示省略）とが備えられる。その他
の部分については、図１１に示した従来の油圧ショベル
と同じであるので、対応する部分に同一の符号を表示し
て説明を省略する。なお、油圧ショベル１０に作用する
負荷を検出するセンサとしては、例えば特公平３−５０
０４７号公報に提示されている掘削力測定装置や、特開
平３−９６８０６号公報に提示されている変形センサ等
を用いることもできる。

【００１６】一方、遠隔運転室２０には、作業機側無線
通信装置１１との間で信号の送受信を行うための運転室
側無線通信装置２１と、作業機側無線通信装置１１から
の送信信号に基づいて作業現場で発生する音に近似した
仮想音信号を生成する仮想音生成装置２２と、この仮想
音生成装置２２によって生成された仮想音信号を可聴音
に変換するスピーカ装置２３と、作業機側無線通信装置
１１から送信された作業現場の映像を表示するＣＲＴや
液晶表示装置等の映像表示装置２４と、オペレータが油
圧ショベル１０を遠隔操縦するための全ての操縦装置２
５が備えられる。操縦装置２５には、油圧ショベル１０
を操縦するに必要な操作手段２６、例えばレバー等が備
えられている。これらの操作手段は、油圧ショベル１０
の運転室７内に配置された操作手段と異なる構成及び配
列にすることもできるが、より臨場感にあふれた環境を
作り出し、より正確な遠隔操縦を行うためには、操縦装
置２５に備えられる操作手段を、油圧ショベル１０の運
転室７内に配置された各操作手段と同一の構成及び配列
で配置することが好ましい。

【００１７】オペレータは、映像表示装置２４に写し出
される作業現場の映像を監視しつつスピーカ装置２３か
ら出力される仮想音を聞いて作業現場の状況を把握し、
油圧ショベル１０によって所望の作業が行われるように
操作手段２６を選択的に操作する。操作手段２６の操作
信号は、運転室側無線通信装置２１及び作業機側無線通
信装置１１を介して油圧ショベル１０に伝送され、図示
しないドライバを駆動して、操作された操作手段２６に
対応する装置を選択的に操作する。これによって、油圧
ショベル１０の遠隔操縦が行われる。

【００１８】次に、作業機側無線通信装置１１内に備え
られた稼働状況信号発生回路と稼働状況信号送信回路の
構成を、図２に基づいて説明する。

【００１９】図２から明らかなように、稼働状況信号発
生回路１１１は、図示しないセンサの検出信号（又は、
当該検出信号を所定のサンプリング周期でサンプリング
して得られる信号。本明細書では、これらを総称して
「検出信号」という。）が入力される所要数（図２で
は、２つ）のＡ／Ｄ変換器１１２と、所要の処理及び演
算プログラムが格納されたＲＯＭ１１３と、ＲＯＭ１１
３に格納されたプログラムにしたがって所要の演算及び
処理を行うＣＰＵ１１４と、演算データ等を一時格納す
るＲＡＭ１１５と、ＣＰＵ１１４にて生成された稼働状
況信号をシリアルデータに変換して出力するＳＣＩ（シ
リアル・コミュニケーション・インターフェース）１１
６とからなる。また、稼働状況信号送信回路１１７は、
ＳＣＩ１１６を介して送信された稼働状況信号を、例え
ばＦＭ変調等する発振変調器１１８と、変調信号を増幅
するパワーアンプ１１９と、送信アンテナ１２０とから
なる。なお、前記ＲＯＭ１１３には、油圧ショベル１０
に備えられた各種のセンサ（図２では、荷重センサとエ
ンジン回転数検出センサ）から出力される検出値を所定
の手順でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換プログラム、各セン
サからの各検出値を所定の手順で合成して稼働状況信号
を生成する稼働状況信号生成プログラム、それに生成さ
れた稼働状況信号を所定の手順でＳＣＩ１１６から出力
する送信プログラム等が格納される。

【００２０】以下、前記のように構成された稼働状況信
号発生回路１１１の動作について説明する。油圧ショベ
ル１０が起動され、遠隔運転室２０からの遠隔操縦によ
って作業を開始すると、その作業状況に応じて、図示し
ないセンサから出力される検出信号が連続的に変動す
る。ＣＰＵ１１４は、ＲＯＭ１１３に格納されたＡ／Ｄ
変換プログラムにしたがって、Ａ／Ｄ変換器１１２にて
アナログ信号である検出信号をデジタル信号に変換す
る。Ａ／Ｄ変換された検出信号は、一時ＲＡＭ１１５に
格納される。次いで、ＣＰＵ１１４は、ＲＯＭ１１３に
格納された稼働状況信号生成プログラムにしたがってＲ
ＡＭ１１５から検出信号を取り出し、荷重センサから出
力される荷重信号とエンジン回転数検出センサから出力
されるエンジン回転数信号とを所定の配列で合成して、
稼働状況信号を生成する。この稼働状況信号も、一時Ｒ
ＡＭ１１５に格納される。さらに、ＣＰＵ１１４は、Ｒ
ＯＭ１１３に格納された送信プログラムにしたがってＲ
ＡＭ１１５から稼働状況信号を取り出し、ＳＣＩ１１６
及び稼働状況信号送信回路１１７を介して、運転室側無
線通信装置２１に無線送信する。

【００２１】図３に、作業機側無線通信装置１１から運
転室側無線通信装置２１に無線送信されるデータの構成
例を示す。図３（ａ）に示すように、同期ビットを３バ
イト、稼働状況信号を６バイトで構成し、信号の１バイ
トを図３（ｂ）に示す構成にすると、電波法の規制外の
通信速度が２４００ｂｐｓのデジタル無線通信装置を用
いた場合、無線データの転送周期が６８．７５ｍｓとな
る。このような周期の長いデータとなり、近距離の信号
を十分に送信できる環境にないのが、作業機における無
線遠隔操縦の特徴である。

【００２２】次いで、運転室側無線通信装置２１の構成
を、図４に基づいて説明する。図４に示すように、運転
室側無線通信装置２１は、受信アンテナ２１１と、無線
受信器２１２と、ＳＣＩ２１３と、所要の処理及び演算
プログラムが格納されたＲＯＭ２１４と、ＲＯＭ２１４
に格納されたプログラムにしたがって所要の演算及び処
理を行うＣＰＵ２１５と、演算データ等を一時格納する
ＲＡＭ２１６と、所要数（図４では、３つ）のデータ出
力部（Ｄ／Ｏ）２１７〜２１９とからなる。なお、前記
ＲＯＭ２１５には、前記作業機側無線通信装置１１から
無線送信された稼働状況信号の受信動作を制御する受信
プログラム、無線送信された稼働状況信号より、所望の
音色選択信号を生成する音色選択信号生成プログラム、
及び生成された音色選択信号を所定の手順でＳＣＩ２１
３から出力する送信プログラム等が格納されている。

【００２３】以下、この運転室側無線通信装置２１の動
作について説明すると、作業機側無線通信装置１１から
無線送信された稼働状況信号（図３参照）は、受信アン
テナ２１１、無線受信器２１２、ＳＣＩ２１３を介して
制御部に取り込まれる。ＲＯＭ２１４の受信プログラム
は、常時起動されており、送信信号が入力されると、こ
れをＲＡＭ２１６に一時格納してＣＰＵ２１５に割込み
を行ない、送信信号の入力を報せる。これにより、ＣＰ
Ｕ２１５は、ＲＯＭ２１４に格納された受信プログラム
にしたがって送信された稼働状況信号を受信する。前記
したように、前記作業機側無線通信装置１１から無線送
信される稼働状況信号には、油圧ショベル１０に取り付
けられた各種のセンサによって検出された各種の信号が
合成されている。ＣＰＵ２１５は、ＲＯＭ２１４に格納
された音色選択信号生成プログラムにしたがって、ＳＣ
Ｉ２１３より出力される稼働状況信号を所要の音色選択
信号に変換し、変換された音色選択信号を一時ＲＡＭ２
１６に格納する。次いで、ＣＰＵ２１５は、ＲＯＭ２１
４に格納された送信プログラムにしたがってＲＡＭ２１
６から音色選択信号を取り出し、ＳＣＩ２１３及びＤ／
Ｏ２１７〜２１９を介して、仮想音生成装置２２にパラ
レルに出力する。なお、音色選択信号は、後に説明する
仮想音生成装置２２に備えられたＲＯＭ２２１（図５参
照）に記憶された仮想音信号を選択するものであって、
仮想音信号に付された通しの番号又は仮想音信号が記憶
されたＲＯＭ２２１のアドレスに対応する信号が出力さ
れる。音色選択信号を８ビット構成にすれば２５６種類
の仮想音信号を選択でき、１２ビット構成にすれば４０
９６種類の仮想音信号を選択できる。

【００２４】次に、遠隔運転室２０に備えられる仮想音
生成装置２２の構成を、図５〜図７に基づいて説明す
る。図５に示すように、仮想音生成装置２２は、所定の
仮想音信号が予め記憶されたＲＯＭ（読出し専用の半導
体メモリ）２２１と、Ｄ／Ｏ２１７から出力された音色
選択信号をラッチし、当該ラッチされた音色選択信号に
よりＲＯＭ２２１の上位アドレスを選択するラッチ回路
２２２と、発振器２２３と分周回路２２４とカウンタ２
２５とからなり、カウンタ２２５からの出力信号によっ
てＲＯＭ２２１の下位アドレスを選択する信号発生器２
２６と、ＲＯＭ２２１から読み出されたデジタル信号を
アナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２２７と、アナロ
グ変換された仮想音信号を増幅して出力するオーディオ
アンプ２２８とから構成されている。なお、図５におい
ては、１つのＤ／Ｏ２１７に対応する１つの仮想音生成
装置２２のみ示されているが、運転室側無線通信装置２
１に備えられたＤ／Ｏの数量に応じた数の仮想音生成装
置２２を備えることもできる。また、図５においては、
信号発生器２２６に、出力信号の周波数を変更する手段
が何ら設けられていないが、これに適宜の周波数変更手
段を設け、信号発生器２２６からの出力信号の周波数を
可変にすることも可能である。

【００２５】ＲＯＭ２２１は、図６に示すように、複数
のブロック２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，・・・・に
区分されており、各ブロックごとに異なる仮想音信号
（１）〜（Ｎ）が記憶されている。なお、ＲＯＭ２２１
は、任意の記憶容量ごとに、また任意の区分数に区分す
ることができるが、記憶容量の無駄を防止するために
は、各ブロックの記憶容量を一定の値にすることが好ま
しい。また、区分された各ブロックには、任意の配列で
任意の仮想音信号を記憶することができるが、操縦装置
２５の操作に応じて仮想音がより自然な感じで変化する
ように、アドレスの若いブロックの順に、音色、音の高
低、音の大小又はこれらの組合せ等の音質が互いに近似
した仮想音信号を順番に記憶することが好ましい。例え
ば、バケット６を操作しての掘削作業を表現する仮想音
については、図７に示すように、アドレスの若いブロッ
クの順に、静音から重掘削音までの各仮想音信号を順番
に記憶することが好ましい。

【００２６】以下、この仮想音生成装置２２の動作につ
いて説明する。運転室側無線通信装置２１のＤ／Ｏ２１
７（図４参照）からパラレル信号である音色選択信号が
出力されると、ラッチ回路２２２は、予め設定されたサ
ンプリング周期で音色選択信号をラッチし、ＲＯＭ２２
１の上位アドレス、すなわちブロックを選択する。一
方、信号発生器２２６は、発振器２２３の出力信号を分
周回路２２４にて分周して得られる信号をカウンタ２２
５にてカウントし、カウント値が予め定められた値にな
るごとにカウンタ２２５から信号を発生して、ＲＯＭ２
２１の下位アドレス、すなわちブロックの先頭アドレス
から最終アドレスまでのアドレスを選択する。これによ
って、Ｄ／Ｏ２１７から出力された音色選択信号に対応
する仮想音信号が、カウンタ２２５の設定値に対応する
周期で連続的に読み出される。ＲＯＭ２２１の読出し信
号は、Ｄ／Ａ変換器２２７でアナログ信号に変換された
後、オーディオアンプ２２８を介してスピーカ装置２３
に入力し、可聴音である仮想音に変換される。

【００２７】仮想音は、作業機の稼働状況に応じた音色
と高さと大きさになる。例えば、バケット６を駆動して
の高負荷掘削作業時には、バケット６を駆動したときの
音色であって、高音かつ大音量の仮想音となり、低負荷
作業時には、同様の音色で、低音かつ小音量の仮想音と
なる。遠隔操縦装置２５のオペレータは、この仮想音に
より油圧ショベルの作業状態を感覚的に把握する。そし
て、これに応じて遠隔操縦装置２５に備えられた操作レ
バー等を選択的に操作し、適切に油圧ショベルを駆動し
て、掘削等の所望の作業を行なう。

【００２８】すなわち、バケット６を地面に食い込ませ
て掘削を行う場合を例にとって説明すると、スピーカ装
置２３から出力される仮想音が高音かつ大音量である場
合には、バケット６に過大な負荷がかかっており、それ
以上操作レバーを継続して操作しても掘削力は増加せ
ず、無駄に動力を消費するだけであることがオペレータ
に判り、オペレータは、一旦掘削動作を中止してバケッ
ト６を戻し、少し姿勢を変えて再度掘削を行なう方が良
いことに気付く。逆に、スピーカ１７の音が低音であれ
ば、オペレータは、さらに深くバケット６を地面に食い
込ませて、より多くの量を掘削できることを知り、これ
に沿った操作を行なうことができる。結局、オペレータ
は、掘削個所が遠隔地点にあって見えない場合でも、掘
削状態を確実に把握することができ、油圧ショベルの適
切な操作を行なうことができる。

【００２９】このように、本実施例では、バケットに作
用する荷重信号、エンジンの回転数信号、作業機各部に
発生する振動信号、油圧回路の圧力信号などの稼働状況
信号より音色選択信号を生成し、当該音色選択信号によ
りＲＯＭ２２１に予め記憶された仮想音信号を選択的に
読み出すようにしたので、少ない信号量の音色選択信号
で、スピーカ装置より豊富なバリエーションの仮想音を
発生させることができる。よって、作業個所が見えない
遠隔地点にあっても油圧ショベルの作業状態を確実に把
握することができ、油圧ショベルを適切に操作すること
ができる。

【００３０】また、従来のカメラやマイクロフォンを用
いる装置では、これらの映像信号や音声信号に広い周波
数帯域を占有されるために、操縦に必要なデータの送信
が大きく制限される事態が生じていたが、本実施例では
負荷信号をデジタル信号で送信するだけであるので、上
記事態の発生を完全に避けることができる。

【００３１】〈第２実施例〉本発明に係る仮想音生成装
置の第２例を、図８に基づいて説明する。図８は、第２
実施例に係る仮想音生成回路の回路図である。

【００３２】この図から明らかなように、本例の仮想音
生成回路は、仮想音の記憶手段である２つのＲＯＭ２２
１ａ，２２１ｂと、運転室側無線通信装置２１に備えら
れたＤ／Ｏ２１７，２１８から出力された２種類の音色
選択信号を別個にラッチする２つのラッチ回路２２２
ａ，２２２ｂと、２つの信号発生器２２６ａ，２２６ｂ
と、各ＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂから読み出されたデジ
タル信号を別個にアナログ信号に変換する２つのＤ／Ａ
変換器２２７ａ，２２７ｂと、アナログ変換された仮想
音信号をミキシングするミキシング回路２２９と、ミキ
シングされた仮想音信号を増幅して出力するオーディオ
アンプ２２８とから構成されている。

【００３３】前記２つのＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂのそ
れぞれには、例えば掘削音に対応する仮想音とエンジン
の排気音に対応する仮想音など、音質が異なる仮想音が
別個に記憶される。また、前記２つのラッチ回路２２２
ａ，２２２ｂのそれぞれには、運転室側無線通信装置２
１（図４参照）に備えられた３つのＤ／Ｏ２１７から出
力される３種類の音色選択信号より選択される所定の音
色選択信号が、選択的に入力される。また、前記２つの
信号発生器２２６ａ，２２６ｂのうち、第１の信号発生
器２２６ａは、ラッチ回路２２２ａの出力信号をアナロ
グ変換するＤ／Ａ変換器２２３ａと、当該Ｄ／Ａ変換器
２２３ａの出力電圧によって発振信号の周波数を変更す
る電圧制御可変周波数発振器（ＶＣＯ）２２４ａと、Ｖ
ＣＯ２２４ａからの出力信号をカウントし、カウント数
が予め定められた設定値になったときに信号を発生して
第１のＲＯＭ２２１ａの下位アドレスを選択するカウン
タ２２５ａとからなる。一方、第２の信号発生器２２６
ｂは、前記第１実施例に係る信号発生器２２６と同様の
発振器２２３と分周器２２４とカウンタ２２５とから構
成されている。

【００３４】なお、図８においては、２つのＲＯＭ２２
１ａ，２２１ｂとそれに付属する２組の電子部品群を備
えた仮想音生成装置が表示されているが、ＲＯＭ及びそ
の付属部品の数量はこれに限定されるものではなく、３
つ以上のＲＯＭとそれに付属する３組以上の電子部品群
を備えることも勿論可能である。また、図８の仮想音生
成装置においては、一方のＲＯＭ２２１ａの下位アドレ
スをＤ／Ａ変換器２２３ａとＶＣＯ２２４ａとカウンタ
２２５ａとからなる第１の信号発生器２２６ａにて選択
し、他方のＲＯＭ２２１ｂの下位アドレスを発振器２２
３と分周器２２４とカウンタ２２５とから第２の信号発
生器２２６ｂにて選択する構成としたが、２つのＲＯＭ
２２１ａ，２２１ｂのそれぞれの下位アドレスを、共に
前記第１の信号発生器２２６ａ又は第２の信号発生器２
２６ｂにて選択する構成とすることも勿論可能である。

【００３５】本例の仮想音生成装置は、複数のＲＯＭ２
２１ａ，２２１ｂと、複数のラッチ回路２２２ａ，２２
２ｂと、複数の信号発生器２２６ａ，２２６ｂと、複数
のＤ／Ａ変換器２２７ａ，２２７ｂと、複数のＲＯＭ２
２１ａ，２２１ｂから読み出された仮想音信号をミキシ
ングするミキシング回路２２９とを備えたので、例えば
掘削作業によって発生する音に対応する仮想音とエンジ
ンの排気音に対応する仮想音など、音質が異なる複数種
の仮想音を合成して出力することができ、スピーカ装置
２３から出力される仮想音を、より実際の作業に即した
音にすることができる。また、本例の仮想音生成装置
は、第１の信号発生器２２６ａにＶＣＯ２２４ａを備
え、音色選択信号の変化に応じてカウンタ２２５ａから
出力される信号の周期を変更するようにしたので、音色
選択信号の変化に応じてＲＯＭ２２１ａから読み出され
る仮想音信号の音色と周波数とを同時に変更することが
でき、スピーカ装置２３から出力される仮想音を、より
実際の作業に即した音にすることができる。これらのこ
とから、オペレータは、作業状況をより確実に把握する
ことができ、作業の確実性及び安全性をより向上でき
る。

【００３６】〈第３実施例〉本発明に係る仮想音生成装
置の第３例を、図９及び図１０に基づいて説明する。図
９は仮想音記憶手段に記憶される仮想音の波形調整方法
の第１例を示す説明図であり、図１０はその第２例を示
す説明図である。

【００３７】本例の仮想音生成装置は、図５に示した仮
想音記憶用のＲＯＭ２２１又は図８に示した仮想音記憶
用のＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂに、図９又は図１０の方
法で波形が調整された仮想音信号を記録したことを特徴
とする。

【００３８】すなわち、第１実施例及び第２実施例の説
明欄で説明したように、仮想音記憶用のＲＯＭ２２１又
はＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂは、複数のブロックに区分
され、各ブロックごとに異なる音色の仮想音信号が記憶
されている。そして、仮想音信号の読み出しは、作業機
の稼働状況の変化に応じて変化する音色選択信号によっ
てＲＯＭの上位アドレス、すなわちブロックを選択する
と共に、信号発生器２２６又は信号発生器２２６ａ，２
２６ｂの出力信号によってＲＯＭの下位アドレス、すな
わちブロックの先頭アドレスから最終アドレスまでのア
ドレスを選択することによって行われる。したがって、
音色選択信号が一定に保持されている場合には、当該音
色選択信号によって選択される１のブロックに記憶され
た仮想音信号が繰り返し出力される。

【００３９】この場合、１のブロックの先頭アドレスに
記憶された仮想音信号の信号レベルと当該ブロックの最
終アドレスに記憶された仮想音信号の信号レベルとが著
しくかけ離れたものであると、スピーカ装置２３より出
力される音が不自然な音になり、オペレータが作業機の
稼働状況を正確に把握しにくくなる。そこで、本実施例
においては、かかる不都合を解消するため、図９（ｃ）
又は図１０に示すように、１のブロックの先頭アドレス
に記憶された仮想音信号の信号レベルと、当該ブロック
の最終アドレスに記憶された仮想音信号の信号レベルと
を、同一又はこれに近似したレベルに調整している。

【００４０】仮想音信号の波形調整方法の第１例を図９
に基づいて説明する。図９（ａ）は仮想音記憶用のＲＯ
Ｍ２２１又はＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂに記憶しようと
する仮想音信号の原波形図であり、図９（ｂ）は原波形
に乗算される係数マップである。本例においては、ブロ
ックの先頭アドレス及び最終アドレスに対応する係数が
“０”で、中間部のアドレスに対応する係数が“１”に
設定され、それらの間が滑らかに増加又は減少する係数
マップになっている。図９（ａ）の原波形と図９（ｂ）
の係数マップを乗算すると、原波形は図９（ｃ）に示す
ように、先頭アドレスの信号レベルと最終アドレスの信
号レベルが共に“０”になる。仮想音記憶用ＲＯＭの各
ブロックには、この図９（ｃ）の信号が記憶される。

【００４１】このようにすると、ブロックの最終アドレ
スから読み出される信号に基づいて生成される仮想音と
ブロックの先頭アドレスから読み出される信号に基づい
て生成される仮想音とが滑らかに連続するので、オペレ
ータに違和感を与えることがない。

【００４２】次いで、仮想音信号の波形調整方法の第２
例を図１０に基づいて説明する。図１０（ａ）は仮想音
調整用の係数図であって、ブロックの先頭アドレス及び
最終アドレスに対応する係数が“０．５”で、中間部の
アドレスに対応する係数が“１”に設定されている。い
ま、図１０（ａ）に示すように、区分されたブロックの
メモリ容量をＭワードとし、先頭アドレスからｍワード
の区間と、最終アドレスまでのｍワードの区間とを共に
直線で重み付けすると、図１０（ｂ）に示す第１式〜第
３式によって、原信号ａ_i （ｉ＝０〜Ｍ）の各区間にお
ける記憶信号ｂ_i （ｉ＝０〜Ｍ）を求めることができ
る。仮想音記憶用ＲＯＭの各ブロックには、このｂ_i
（ｉ＝０〜Ｍ）で示される記憶信号が記憶される。

【００４３】本例の場合には、ブロックの先頭アドレス
及び最終アドレスに記憶される信号の信号レベルが、原
信号の信号振幅の中間値となる。本例の波形調整方法を
採用した場合も、ブロックの最終アドレスから読み出さ
れる信号に基づいて生成される仮想音とブロックの先頭
アドレスから読み出される信号に基づいて生成される仮
想音とが滑らかに連続するので、オペレータに違和感を
与えることがない。

【００４４】ブロックの先頭アドレス及び最終アドレス
に記憶される信号の信号レベルは、必ずしも同一である
必要はなく、スピーカ装置２３から出力される仮想音
が、自然な連続音となる程度に近似していれば足りる。
また、必ずしも、区分された全てのブロックについて波
形が調整された信号を記憶する必要はなく、一部のブロ
ックについてのみ波形が調整された信号を記憶すること
もできる。

【００４５】なお、上記の各実施例においては、作業機
として油圧ショベルを用いた場合を例にとって説明した
が、他の作業機にも適用できるのは当然である。例え
ば、ブルドーザの排土板にかかる負荷を検出することに
よりブルドーザに適用でき、クレーンのブームにかかる
負荷を検出することによりクレーンに適用できる。

【００４６】また、上記の各実施例においては、作業機
を遠隔操縦する場合を例にとって説明したが、本発明の
要旨は遠隔操縦に限られるものではなく、運転室にオペ
レータが搭乗して作業機を操作する場合にも応用でき
る。例えば地面より低い足元の掘削を行なう場合等、オ
ペレータから作業個所が見えない作業をする場合、本発
明の仮想音生成装置が備えられていると、オペレータが
稼働状況を感覚的に把握することができるので、作業を
効率的にかつ安全に行うことができる。

【００４７】さらに、上記の各実施例においては、作業
機と遠隔運転室間の通信を無線によって行なう場合につ
いて説明したが、本発明の要旨は無線通信に限られるも
のではなく、有線による通信方式を採用する場合にも適
用できる。有線通信方式によると、無線通信方式による
場合よりも回路構成を簡略化できるので、装置の小型化
及び低コスト化により有利である。なお、装置の大型化
及び高コスト化が許容される場合には、有線通信回路と
無線通信回路の２系統を備えることも勿論可能である。
有線通信回路を備えた仮想音生成装置は、運転室にオペ
レータが搭乗して作業機を操作する場合に有利である。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、バ
ケットに作用する荷重信号、エンジンの回転数信号、作
業機各部に発生する振動信号、油圧回路の圧力信号など
の稼働状況信号より音色選択信号を生成し、当該音色選
択信号により仮想音記憶手段に予め記憶された仮想音信
号を選択的に読み出すようにしたので、少ない信号量の
音色選択信号で、スピーカ装置より豊富なバリエーショ
ンの仮想音を発生させることができる。よって、作業個
所が見えない遠隔地点にあっても油圧ショベルの作業状
態を確実に把握することができ、油圧ショベルを適切に
操作することができる。また、稼働状況信号をデジタル
信号で送信するので、その送信のための使用周波数帯域
が狭く、他のデータの送受信に何等の支障も生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧ショベル遠隔操縦システムの構成図であ
る。

【図２】作業機側無線通信装置の回路図である。

【図３】作業機側無線通信装置から無線送信されるデー
タの構成図である。

【図４】運転室側無線通信装置の回路図である。

【図５】仮想音生成装置の第１例を示す回路図である。

【図６】仮想音記憶手段のブロック構成説明図である。

【図７】仮想音記憶手段からの信号読出し方法を模式的
に示す説明図である。

【図８】仮想音生成装置の第２例を示す回路図である。

【図９】仮想音記憶手段に記憶される仮想音の波形調整
方法の第１例を示す説明図である。

【図１０】仮想音記憶手段に記憶される仮想音の波形調
整方法の第２例を示す説明図である。

【図１１】油圧ショベルの側面図である。

【符号の説明】

１０油圧ショベル１１作業機側無線通信装置１１１稼働状況信号発生回路１１２Ａ／Ｄ変換器１１３ＲＯＭ１１４ＣＰＵ１１５ＲＡＭ１１６ＳＣＩ１１７稼働状況信号送信回路２０遠隔運転室２１運転室側無線通信装置２２仮想音生成装置２２１ＲＯＭ２２２ラッチ回路２２６信号発生器２２７Ｄ／Ａ変換器２３スピーカ装置２４映像表示装置２５遠隔操縦装置２６操作レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺豊茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原動機と、該原動機で駆動される油圧ポ
ンプと、該油圧ポンプにて発生する油圧で駆動されるア
クチュエータとを備え、操作手段によりこれら原動機、
油圧ポンプ、アクチュエータの駆動を制御して所望の作
業を行う作業機において、前記原動機、油圧ポンプ、ア
クチュエータから選択される少なくともいずれか１つの
機器の稼働状況を検出する稼働状況検出手段と、当該検
出手段にて検出された稼働状況信号を送受信する送信手
段及び受信手段と、記憶エリアが複数のブロックに区分
され、各ブロックごとに異なる仮想音信号が予め記憶さ
れた記憶手段と、前記受信手段にて受信された稼働状況
信号により前記記憶手段中の特定のブロックを選択し、
当該選択されたブロックに記憶された仮想音信号を読み
出す仮想音信号読出し手段と、前記記憶手段から読み出
された仮想音信号を可聴音に変換する可聴音生成手段と
を備えたことを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装
置。
【請求項２】請求項１において、前記記憶手段とし
て、半導体メモリを用いたことを特徴とする作業機の操
作用仮想音生成装置。
【請求項３】請求項１において、前記各ブロックの情
報記憶容量が一定になるように、前記記憶手段を区分し
たことを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項４】請求項１において、前記ブロックのアド
レスを上位アドレスと下位アドレスとに区分し、上位ア
ドレスを前記稼働状況信号により選択すると共に、下位
アドレスを信号発生器の出力信号により選択し、当該信
号発生器の出力信号を仮想音信号の時間軸として、前記
稼働状況信号の変化に応じた音色の仮想音信号を連続的
に読み出すことを特徴とする作業機の操作用仮想音生成
装置。
【請求項５】請求項４において、前記信号発生器から
の出力信号の周波数を前記稼働状況信号に応じて調整
し、可聴音生成手段から発生する仮想音の音色と高低と
を同時に変化させるようにしたことを特徴とする作業機
の操作用仮想音生成装置。
【請求項６】請求項１において、前記記憶手段として
複数個の半導体メモリを備えると共に、各半導体メモリ
から読み出された仮想音信号をミキシングして前記可聴
音生成手段に供給するミキシング回路を備えたことを特
徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項７】請求項１において、前記各ブロックの先
頭アドレスに記憶される仮想音信号の信号レベルと最終
アドレスに記憶される仮想音信号の信号レベルとが、同
一又はそれに近似した大きさになっていることを特徴と
する作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項８】請求項１において、隣合う各ブロック間
に、音質が近似した仮想音信号を記憶したことを特徴と
する作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項９】請求項１において、前記操作手段が、前
記作業機を遠隔操縦する装置に備えられたものであるこ
とを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項１０】請求項１において、前記操作手段が、
前記作業機に備えられたものであることを特徴とする作
業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項１１】請求項１において、前記稼働状況検出
手段が、前記原動機の回転数検出センサ、前記作業機を
構成する各作業機構に作用する応力の検出センサ、若し
くは前記油圧ポンプから吐出される圧油又は前記アクチ
ュエータに供給される圧油の圧力検出センサから選択さ
れる少なくともいずれか１つのセンサであることを特徴
とする作業機の操作用仮想音生成装置。