JPH1046630A - 油圧ショベルの無線操縦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧ショベルの油圧回路によるアクチュエー
タの制御分解能を高くし、かつ送信機側とアクチュエー
タ側との間に生じる時間遅れを小さくし、油圧ショベル
を違和感なく滑らかに動作させ、正確に無線操縦する。 【解決手段】 油圧ショベル13の動作を指令する比例信
号を生成する操縦用送信機11と、送信機からの電波を受
信する受信機21と、受信した比例信号に基づいて油圧シ
ョベルを制御する制御信号を生成するコントローラ22
と、制御信号に基づき油圧ショベルを動作させるアクチ
ュエータを備え、送信機と受信機の間でシリアル通信で
送信・受信が行われ、送信機での比例信号の分解能が相
対的に低く、コントローラでの制御信号の分解能が相対
的に高く設定され、制御信号の分解能が、比例信号の分
解能よりも高く設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベルの無線
操縦装置に関し、特に、離れた場所で油圧ショベルを操
縦するのに適した無線操縦装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、油圧ショベルにおいて電波を利用
した無線操縦装置が実用化されている。使用される電波
の観点で無線操縦装置を見てみると、現在の日本国内で
は、周囲の電子機器に電波障害を与えるおそれのない微
弱電波を使用するものから、特定小電力の電波を使用す
るものに変りつつある。

【０００３】無線機器では使用できる電波の周波数帯域
が機器ごとに決まっており、このため、送信機と受信機
との間の信号伝送速度は上記周波数帯域に依存して制限
を受ける。上記特定小電力の無線機器の場合では、通常
では２４００ｂｐｓが使用され、信号のエラー発生を多
少犠牲にしても４８００ｂｐｓが最大であって、これ以
上に伝送速度を大きくすることができない。

【０００４】一方、油圧ショベルは、制御されるべき対
象部を多く備える。油圧ショベルを動作させようとする
と、ブームの上げ・下げ、アームの押し・引き、バケッ
トの巻き込み・開き、旋回部の左右の旋回、左右走行部
の前進・後進等、最低６つのアクチュエータの動作を制
御することが必要である。これらの６つのアクチュエー
タは油圧シリンダによる伸縮あるいは油圧モータの回転
で動作し、そのため、油圧の流入側の油圧回路、吐出側
の油圧回路が必要である。結果的に、全部で６×２＝１
２の信号が最低必要となる。

【０００５】また油圧ショベルの制御対象であるアクチ
ュエータでは、比例制御で動作させる必要がある。これ
は、油圧ショベルの通常の運転操作において比例制御を
基本として動作させるように構成されているので、無線
操縦の場合も比例制御で動作させないと、オペレータに
違和感を生じさせることになり、さらに、比例制御で動
作させないと現実に掘削動作がうまく行えないからであ
る。このような点が、クレーン等の一般産業用の無線操
縦装置によるオン・オフ制御の動作とは異なる点であ
る。従って、比例制御が用いられる油圧ショベルでは、
送信機から受信機へ伝送しなければならないデータ量が
多くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の油圧ショベルの
無線操縦方式では、機械本体に備えられた各アクチュエ
ータの比例制御の分解能と、送信機の比例制御信号の分
解能が同じになるように設定されている。この場合に、
アクチュエータでより決め細かい比例制御を行う目的
で、送信機側の比例制御信号の分解能を高めると、周波
数に依存する送信機・受信機間の信号伝送速度の制約を
受けて全信号の伝送時間が長くなり、オペレータの操作
からアクチュエータの動作までの間で時間遅れが生じ、
正確な操作を行えないという問題が生じる。また反対
に、時間遅れを少なくするために上記比例制御信号の分
解能を低くすると、アクチュエータでの比例制御が粗く
なるという問題が生じる。このため、従来の油圧ショベ
ルでの無線操縦装置では、アクチュエータの動作におけ
る分解能を低く設定するか、または全体的に遅い速度で
運転されるかのいずれかの運転制御が行われていた。ま
た従来では、送信機側での比例制御信号の分解能とアク
チュエータにおける比例制御による動作の分解能との間
の関係について特に考察が行われていなかった。

【０００７】本発明の目的は、前記の問題を解決するこ
とにあり、油圧ショベルの油圧回路によるアクチュエー
タの制御分解能を高くし、かつ送信機側とアクチュエー
タ側との間に生じる時間遅れを小さくできる油圧ショベ
ルの無線操縦装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、違和感なく滑らかに
動作させ、正確に油圧ショベルを無線操縦できる油圧シ
ョベル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の本発明に係る油圧
ショベルの無線操縦装置は、油圧ショベルの動作を指令
する比例信号を生成する操縦用送信機と、この送信機か
ら発した電波を受信する受信機と、受信機で受信した比
例信号に基づいて油圧ショベルの動作を制御するための
制御信号を生成する制御手段と、制御手段の制御信号に
基づき油圧ショベルを動作させるアクチュエータとを備
え、送信機と受信機の間ではシリアル通信で送信・受信
を行うように構成されるものであり、送信機での比例信
号の分解能が相対的に低く、制御手段での制御信号の分
解能が相対的に高く設定されることを特徴とする。

【００１０】第２の本発明は、第１の発明において、制
御手段での制御信号の分解能が、送信機での比例信号の
分解能よりも高く設定され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、比例信号の分解能は７ビット以下であり、制御
信号の分解能は８ビット以上であることを特徴とする。

【００１２】第４の本発明は、第３の発明において、７
ビット以下の分解能を有する比例信号は、送信機に設け
られた操作レバーで生じるアナログ操作量をディジタル
量に変換するＡ／Ｄ変換器によって生成されることを特
徴とする。

【００１３】第５の本発明は、上記各発明において、制
御手段は、受信機が取り出した比例信号に対して予測制
御手法を適用して制御信号を生成することを特徴とす
る。

【００１４】第６の本発明は、上記各発明において、制
御手段は、受信機が取り出した比例信号に対して補間処
理を適用して制御信号を生成することを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明では、送信機側の比例制御信号の分解能
と受信機を備えた機械側のアクチュエータの制御分解能
とを異なるものとして設定する構成を採用し、送信時間
の遅れを短くできるように前者を相対的に低く、よりき
め細かい動作を行えるように後者を相対的に高く設定し
た。このため、送信機から受信機への指令信号の伝送で
は、送信に必要なデータ量が少なくなるので、指令信号
の伝送時間を短縮することができ、他方、アクチュエー
タでは比例制御による動作の分解能を高くすることがで
きるので、アクチュエータの動きをきめ細かく滑らかに
することができる。このようにオペレータの操作からア
クチュエータの動作までの時間遅れが少なくなり、滑ら
かにアクチュエータを動かせるため、油圧ショベルの無
線操縦を正確にかつ速く行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１７】図１は本発明に係る油圧ショベルの無線操
縦装置の使用状況の例を示す。図１において、無線操縦
機である送信機１１を持ったオペレータ１２は油圧ショ
ベル１３から離れた場所に立ち、送信機１１を操作して
油圧ショベル１３の動作を制御し、作業に必要な運転を
行う。油圧ショベル１３は、左右走行体１４，１５、ブ
ーム１６、アーム１７、バケット１８、運転室１９を備
えた旋回体２０から構成される。これらのそれぞれを動
作させるため、それぞれに対応して油圧で動くアクチュ
エータが設けられ、またこれらのアクチュエータの動作
を制御するコントローラが設けられる。

【００１８】無線操縦装置の全体的なシステム構成を図
２に示す。無線操縦装置は、上記送信機１１と、油圧シ
ョベル１３側に設けられる受信機２１およびコントロー
ラ２２とから構成される。受信機２１は、送信機１１か
ら送信される指令信号を受信して取り出し、コントロー
ラ２２は受信機２１から出力される指令信号を受けて必
要な制御信号を生成する。コントローラ２２から出力さ
れる制御信号は油圧回路２３に与えられ、対応するアク
チュエータの動作に関し、後述するような必要な制御が
行われる。

【００１９】送信機１１は、図３に示すように、その上
部に２つの電気レバー３１，３２と、切換えスイッチ３
３と、非常スイッチ３４が設けられる。電気レバー３
１，３２はそれぞれ前後方向（Ｙ方向：Ｙａ，Ｙｂ）と
左右方向（Ｘ方向：Ｘａ，Ｘｂ）の各方向に操作するこ
とができる。電気レバー３１を前方Ｙａに操作するとア
ーム１７が前方に拡げられ、後方Ｙｂに操作するとアー
ム１７が手前側に引かれる。電気レバー３１を左方Ｘｂ
に操作すると旋回体２０が左方向に旋回し、右方Ｘａに
操作すると旋回体２０が右方向に旋回する。電気レバー
３２を前方Ｙａに操作するとブーム１６が下降し、後方
Ｙｂに操作するとブーム１６が上昇する。電気レバー３
２を左方Ｘｂに操作するとバケット１８が巻き込みを行
い、右方Ｘａに操作するとバケット１８が開く。また切
換えスイッチ３３は、各種の複数のモードの切換えを行
うためのもので、例えば走行モードの設定を行うことが
できる。非常スイッチ３４は緊急時の停止を行うための
ものである。送信機１１は、オペレータによって操作さ
れ易いように、軽量に作られる。

【００２０】送信機１１の内部に設けられた操作指令信
号の生成およびこの指令信号の送信を行うためのコント
ローラ３５と送信部３６を、図４に示す。上記の電気レ
バー３１，３２は、電気回路要素としては、電気レバー
３１，３２の操作量に比例する電圧を発生する可変抵抗
としての機能を有し、２つの電気レバー３１，３２の各
々について、その前後方向（Ｙ方向）と左右（Ｘ方向）
のそれぞれに対応して可変抵抗３１ａ，３１ｂ，３２
ａ，３２ｂが設定される。これらの４つの可変抵抗の各
々で出力される電圧信号はコントローラ３５に入力さ
れ、切換え器３７で順次に取り込まれ、Ａ／Ｄ変換器３
８でディジタル値に変換された後に、ＣＰＵ３９に入力
される。切換え器３７の切換え動作はＣＰＵ３９によっ
て制御される。さらに詳しく述べると、左の電気レバー
３１を前後または左右に操作した場合、可変抵抗３１
ａ，３１ｂによって操作量に比例した電圧信号Ｓ１，Ｓ
２が発生し、右の電気レバー３２を前後または左右に操
作した場合、可変抵抗３２ａ，３２ｂによって操作量に
比例した電圧信号Ｓ３，Ｓ４が発生する。各電圧信号
（Ｓ１〜Ｓ４）を、以下比例信号という。各比例信号Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は切換え器３７を通して順次に取
り込まれ、Ａ／Ｄ変換器３８で７ビット以下の、好まし
くは７ビットのディジタル信号Ｓ５に変換され、ＣＰＵ
３９に入力される。このようにＡ／Ｄ変換器３８には、
各電気レバー３１，３２の各操作量に対応する比例信号
を７ビット以下のパラレルディジタル信号に変換するも
のが使用される。

【００２１】またコントローラ３５には前述の切換えス
イッチ３３で設定された信号が入力され、この信号はＣ
ＰＵ３９に取り込まれる。

【００２２】ＣＰＵ３９は、入力された４つの比例信号
に係るディジタル信号Ｓ５と切換えスイッチ３３で選択
された信号を並び変えて１，０が連続する信号（シリア
ル信号）Ｓ６を作成し、さらにディジタル出力インター
フェース（Ｄ／Ｏ）４０を経由して信号Ｓ７として送信
部３６の送信回路４１に送出する。信号の並び変えに関
する処理は、ＲＯＭ４２に格納された処理プロブラムに
従って行われる。またＲＡＭ４３は一時的なデータ保存
を行うためのメモリとして使用される。送信回路４１で
は、信号Ｓ７を搬送波で変調し、アンテナ４４から送信
する。アンテナ４４から送信される電波には、シリアル
形式にて各種操作量に関する信号Ｓ６が含まれる。

【００２３】なお送信部３６に含まれる受信回路４５
は、周囲の電波状況を監視するためのものであり、これ
は、特定小電力無線に義務付けられたもので、電波を最
初に送出するとき、送出すべき電波の周波数が既使用の
ものであるか否かの判定に使用される。受信回路４５で
受信された信号Ｓ８は、ディジタル入力インターフェー
ス４６を経由してＣＰＵ３９に入力される。

【００２４】図５を参照して送信部３６の詳細な回路構
成を説明する。送信回路４１は、変調器４１１と発振器
４１２と高周波アンプ４１３で構成される。ディジタル
出力インターフェース４０から出力されたシリアル信号
Ｓ７は変調器４１１に入力され、ここで発振器４１２か
ら供給される高周波信号を変調する。変調器４１１の出
力された信号は高周波アンプ４１３で所要レベルまで増
幅され、その後アンテナ４４に送給される。また受信回
路４５は、高周波アンプ４５１と、周波数変換器４５２
と、局部発振器４５３と、復調器４５４によって構成さ
れる。アンテナ４４での電波受信で発生した信号は、高
周波アンプ４５１で増幅され、局部発振器４５３の信号
により周波数変換器４５２で周波数変換され、その後復
調器４５４で信号Ｓ８が取り出される。復調器４５４か
ら出力された信号Ｓ８は、ディジタル入力インターフェ
ース４６を経由してＣＰＵ３９に入力される。

【００２５】上記のごとく、送信機１１側での信号は、
電気レバー３１，３２の操作量に基づいて発生する比例
信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４や切換えスイッチ３３の信
号を、予め取り決めた順序でシリアル信号Ｓ６として調
整し、アンテナ４４から電波の形で送出される。送信電
波に関し特定小電力による無線を使用する場合には、２
４００ｂｐｓの送信速度で行われる。これは、現状の法
規制では４００ＭＨｚ帯の電波のみが連続電波として出
力できることから、当該周波数帯域では１チャンネルが
１２．５ＫＨｚの周波数帯域であること、および機械を
動作させるため安定した信号を送受信するには送信速度
が規制されること、による。

【００２６】図２において送信機１１から送信された電
波５０は、受信機２１の受信アンテナ２１ａで受信され
る。受信機２１は受信した信号から操作指令信号を含む
シリアル信号Ｓ６を取り出し、このシリアル信号をコン
トローラ２２に送出する。受信機２１では上記の送信機
１１とは逆の動作が行われる。図６に示すように、受信
機２１の内部において、アンテナ２１ａで受信した信号
は、高周波アンプ５１で増幅され、次の周波数変換器５
２で局部発振器５３から供給される信号と混合されるこ
とにより周波数変換され、さらに復調器５４によって復
調され、ディジタルのシリアル信号Ｓ６に変換される。
シリアル信号は、ＣＰＵを内蔵したロジック回路５５を
経由してコントローラ２２に対して出力される。ロジッ
ク回路５５は、受信機２１での高周波信号に関するチャ
ンネルの設定や変更を行う機能や、受信した信号が正常
かまたは異常かを判定する機能を有する。これらの機能
は、ＲＯＭ５６に保存されたプログラムによって行われ
る。ＲＡＭ５７は一時的にデータ保存を行うためのメモ
リである。

【００２７】コントローラ２２は、信号取出し部２２１
と、分解能調整部２２２と、Ｄ／Ａ変換器２２３と、ド
ライバ５８を備える。信号取出し部２２１は、受信機２
１から入力されるシリアル信号を切り分け、このシリア
ル信号に含まれる前述の比例信号や切換え信号等に対応
するディジタル信号を取り出す。次に、分解能調整部２
２２は、各アクチュエータに対応する操作量に関する７
ビット以下のディジタル信号（比例信号に相当）に対し
て、その制御分解能を高めるべく後述するような各種の
手法でビット数を補充して８ビット以上（好ましくは１
０ビット）に高め、分解能を高くした制御信号を生成す
る。分解能調整部２２２で生成された制御信号、および
その他の信号はＤ／Ａ変換器２２３でアナログ信号に変
換され、さらにドライバ５８によって所要のレベルまで
増幅され、油圧回路２３の各電磁弁６１，６２を駆動す
るための制御信号Ｓ９、およびパトライト５９を駆動す
る駆動信号Ｓ１０等が出力される。各アクチュエータに
対応する制御信号Ｓ９は、最初、対応する電気レバーの
操作量に比例しかつ分解能を高めたディジタル量に基づ
いて生成された制御分解能の高い上記操作量に比例した
電流として出力される。また図２および図６に示すよう
に、コントローラ２２には油圧ショベル１３の各部の状
態に関する各種信号６０がパラレル信号で入力される。

【００２８】図２では、油圧回路２３の構成に関し、１
アクチュエータ分に対応する１系統のみの構成を示す
が、前述したように、油圧ショベル１３では少なくとも
６つのアクチュエータを備えるので、油圧回路２３は他
に少なくとも５系統の構成を有する。

【００２９】電磁弁６１，６２は電磁比例減圧弁であ
り、コントローラ２２から与えられる制御信号の電流値
に比例してその弁開度が決まり、この弁開度に対応して
出力であるパイロット圧が生成される。電磁弁６１，６
２は、制御信号としてコントローラ２２から与えられる
電流（制御信号Ｓ９）に比例したパイロット圧を出力
し、このパイロット圧に比例した流量の油が油圧シリン
ダ等のアクチュエータ（図示せず）に流入する。すなわ
ち、電磁弁６１，６２から出力される圧力は、シャトル
弁６３，６４を介し主流量制御弁のパイロット圧として
働く。主流量制御弁はパイロット圧に応じて作動し、不
図示の主油圧ポンプから供給される圧油を各アクチュエ
ータに供給する。このように、アクチュエータは、コン
トローラ２２から出力される対応する制御信号に基づい
て、この制御信号の電流量に比例した圧油流量（すなわ
ち速度）で動くことになる。なお６５はパイロット用油
圧ポンプである。

【００３０】上記のごとく、油圧ショベル１３の無線操
縦では、ブーム１６、アーム１７、バケット１８の各油
圧シリンダ、左右の走行体１４，１５および旋回体２０
の各油圧モータが、送信機１１から送信されてくる操作
量データに基づいて運転されることになる。

【００３１】なお、特に図示されていないが、上記シャ
トル弁６３，６４は、運転室１９に設けられた操作レバ
ーからの入力が入るにように構成されており、もし無線
操縦が行われないときには、操作レバーの操作量で決ま
るパイロット圧力がそのまま入力されるように構成され
る。

【００３２】上記実施形態による油圧ショベル１３の無
線操縦装置における送信機１１側での信号形式、受信機
２１側での信号形式、および２つの信号形式の関係につ
いて、さらに詳しく説明する。本実施形態では、送信機
１１側で設定される分解能、すなわち電気レバーで出力
される比例信号をＡ／Ｄ変換器３８でＡ／Ｄ変換するこ
とにより得られる分解能（ディジタル信号のビット数）
を相対的に低く、コントローラ２２側での制御信号Ｓ９
の分解能、すなわちコントローラ２２から各電磁弁へ供
給される電流の分解能を相対的に高く設定することに特
徴がある。つまり、送信機１１側で設定される分解能よ
りも、コントローラ２２側で設定される分解能を高くし
た。

【００３３】まず上記のように、送信機１１側での分解
能よりも、コントローラ２２側での分解能を高く設定し
た技術的理由を説明する。

【００３４】第１に油圧ショベルの動きの滑らかさの観
点で、油圧ショベル１３を作動させる油圧回路２３にお
いて、油圧回路２３に含まれるアクチュエータの作動量
は、電磁弁６１等の動作量（弁の開度）に決定されるの
で、コントローラ２２において電磁弁を駆動する駆動電
流をきめ細かく制御すればするほど、アクチュエータの
動き、すなわち油圧ショベル１３の各可動部の動きは滑
らかになる。従って、電磁弁６１，６２を駆動する駆動
電流の分解能は高い方が、正確で細かい動きを行うこと
ができ、油圧ショベル１３の運転操作にとっては望まし
い。

【００３５】第２に操作感覚の観点で、油圧ショベル１
３の通常の操作レバーを利用した通常運転では、操作レ
バーは、その中立位置から最大操作量まで連続した値を
とることができ、オペレータは操作量が連続的に変化す
る運転に慣れている。従って、送信機１１の電気レバー
３１，３２を利用した無線操縦による運転の場合におい
ても、電気レバー３１，３２の操作において操作量に応
じて連続した値をとることが望ましい。送信機１１の電
気レバー３１，３２の操作において連続値をとることが
できないと、操作レバーに比較して電気レバーの操作感
が異なり、そのため、違和感が生じ、運転操作がしずら
くなる。

【００３６】上記のごとく、電気レバー３１，３２の操
作で操作レバーの操作と同様な連続値を持たせて通常の
操作レバーと同等の操作感覚を得ると共に、油圧ショベ
ル１３の各部の動きを滑らかにするためには、送信機１
１側のＣＰＵ３９の出力信号における分解能、およびコ
ントローラ２２の駆動電流の分解能として少なくとも８
ビット、好ましくは１０ビット程度が必要であることが
実験結果から得られている。上記分解能が例えば７ビッ
ト以下になると、操作感覚に違和感が生じ、操作がしず
らくなり、作業量が低下する。特に違和感は微操作のと
きに顕著に生じる。

【００３７】反面、送信機１１から受信機２１へのデー
タ伝送に起因する油圧ショベル１３の動作の遅れ時間
（操作に対する）に関する第３の観点で、データ伝送に
伴う動作の遅れ時間はできるだけ少ない方が望ましい。
遅れ時間を種々設定した実験結果によれば、遅れ時間が
１００ｍｓを越えると、操作に違和感を生じる。このよ
うな遅れ時間の観点で分解能を検討すると、操作の遅れ
時間は１００ｍｓ以下であることが必要である。

【００３８】上記第１から第３の観点を総合して、油圧
回路２３のアクチュエータの動作を制御する信号の分解
能が８ビット以上（理想的には１０ビット）、かつ操作
に対する油圧ショベルの動作の遅れ時間が１００ｍｓ以
下であるように設定できれば、無線操縦で運転される油
圧ショベルとして商品価値の高いものとすることができ
る。しかしながら、送信機側の分解能と受信機側におけ
るコントローラの分解能が同じものに設定されるという
構成を保持する限り、上記の分解能の条件と遅れ時間の
条件は相反するものであり、２つの条件を同時に満足さ
せることはできない。このことを、図７と図８を参照し
て説明する。

【００３９】例えば送信機１１における電気レバー３
１，３２の中立位置からの操作量に対応して出力される
比例信号のＡ／Ｄ変換器３８の分解能を、アクチュエー
タへの理想的な分解能と同じ１０ビットに設定すると、
送信機１１から受信機２１へ伝送されるデータの量は、
電気レバー３１の前後操作で１１ビット、左右操作で１
１ビットが必要である。１ワード（Ｗ）をシリアル通信
の標準的な８ビットで構成すると、前後で２Ｗ、左右で
２Ｗを要し、左右の電気レバー３１，３２で合計で８Ｗ
分の信号が必要となる。さらに、これに対して切換えス
イッチ３３の信号を１Ｗ、非常スイッチ３４の信号を１
Ｗとすると、送信機１１から送信すべき信号は全部で１
０Ｗの信号になる。

【００４０】また送信機１１から送信される電波５０に
よる通信は、図７に示すように、シリアル通信によって
行われる。図７において、７１は無線データ伝送の周期
であり、各周期において、最初に３Ｗの同期ビット７２
を送信した後、１Ｗの送信開始信号（ＳＴＸ）７３、３
ＷのＩＤコード７４、各１Ｗのスイッチ３３，３４の信
号７５，７６、８Ｗ分の電気レバー３１，３２の信号７
７、１Ｗの送信終了信号（ＥＴＸ）７８、１Ｗの誤り検
出信符号（ＣＲＣ）７９の全部で１９Ｗ分のデータが続
く。シリアル通信における１Ｗのデータは、図８に示す
ように、スタートビット８１、データビット（８ビッ
ト）８２、パリティビット８３、ストップビット８４か
らなり、全部で１１ビットによって構成される。従って
２４００ｂｐｓでは、１周期分で１９（Ｗ）×１１（ビ
ット）＝２０９ビットであるので、（２０９／２４０
０）×１(sec) ＝０．０８７(sec) となり、１周期分の
データ伝送に少なくとも約８７ｍｓが必要となる。これ
にコントローラ２２から出力される信号の遅れ、電磁弁
６１，６２等の圧力の立ち上がりの遅れを加えると、電
気レバー３１，３２の操作から油圧ショベル１３での動
作まで１００ｍｓ以上の時間遅れが発生する。

【００４１】送信機１１における電気レバー３１，３２
の操作に対応して出力される比例信号のＡ／Ｄ変換器３
８の分解能を、８ビットに設定しても、上記シリアル信
号において全信号は１９Ｗとなるので、この場合にも、
送信機１１と受信機２１との間の無線区間が８７ｍｓと
なり、全体の時間遅れは１００ｍｓ以上となって、操作
における分解能と動作の時間遅れの両者を満足させるこ
とはできない。

【００４２】そこで、本実施形態では、前述の通り、送
信機１１側で電気レバー３１，３２で出力される比例信
号Ｓ１〜Ｓ４をＡ／Ｄ変換器３８でＡ／Ｄ変換すること
により得られる分解能を７ビット以下（好ましくは７ビ
ット）、コントローラ２２側での制御信号Ｓ９の分解
能、すなわちコントローラ２２から各電磁弁へ供給され
る電流の分解能を、前述の分解能調整部２２２によって
８ビット以上（好ましくは１０ビット）に設定した。

【００４３】電気レバー３１，３２の各々の中立位置か
ら操作量に対応する信号は６ビットの信号に変換し、前
後と左右のそれぞれは７ビットで表現されるようにす
る。このため、１つの電気レバーについて前後で１Ｗ、
左右で１Ｗを要し、左右の電気レバー３１，３２で合計
で４Ｗ分の信号で済む。従って、前述した送信時のシリ
アル通信の１周期分の信号量は全部で１５Ｗとなるの
で、１５（Ｗ）×１１（ビット）＝１６５ビットにな
り、２４００ｂｐｓの場合には、前述の計算に基づいて
１周期分の信号伝送時間は６８．７５ｍｓとなる。こう
して遅れ時間を短縮することができ、全体の遅れ時間を
１００ｍｓよりも若干短い時間にすることがでできる。

【００４４】また、油圧ショベル１３のコントローラ２
２では電磁弁３１，３２の駆動電流の分解能、すなわち
制御信号Ｓ９の分解能は１０ビットに設定される。制御
信号Ｓ９の分解能は、比例信号Ｓ１〜Ｓ４に対応するデ
ィジタル信号Ｓ５の分解能に比較して、（１０＋１）−
（６＋１）＝４の式より明らかなように、４ビット分高
く設定される。このように分解能を４ビット分を高める
ためのデータ処理手法としては、制御技術によく知られ
た予測制御、補間処理等の各種の制御手法が使用され
る。これらの制御手法は、コントローラ２２の分解能調
整部２２２において、その内部にプログラムとして用意
されソフト的な処理で実施される。

【００４５】上記の構成によれば、送信機１１から受信
機２１への送信速度が速くなって送信時間が短縮され、
操作に対する油圧ショベル１３の動作遅れが少なくなる
と共に、油圧ショベル１３を決めるアクチュエータの動
きが滑らかになる。

【００４６】

【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、送信機を用いて油圧ショベルの運転を無線操縦す
る装置において、送信機における操作量の分解能を低く
し、油圧ショベルにおけるコントローラの制御信号の分
解能を高くするようにしたため、送信機から受信機への
送信時間を１００ｍｓよりも小さくして油圧ショベルに
おける動作遅れを低減できると共に、油圧ショベルの動
作を滑らかにして、従来の通常運転の場合と同様であり
違和感なく油圧ショベルを運転操作でき、正確に運転で
きる。これによって、油圧ショベルの無線操縦運転おい
て安全性、高速性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧ショベルの無線操縦装置の使用状況を示す
図である。

【図２】無線操縦装置のシステム構成を示す図である。

【図３】操縦装置である送信機の外観斜視図である。

【図４】送信機の内部に設けられた電気回路の回路図で
ある。

【図５】送信部の詳細な構成を示す回路図である。

【図６】受信機とコントローラの内部構成を示す回路図
である。

【図７】シリアル通信における信号の構成を示す図であ
る。

【図８】１Ｗのデータの内部構成を示す図である。

【符号の説明】

１１ 送信機 １３ 油圧ショベル ２１ 受信機 ２２ コントローラ ２３ 油圧回路 ３１，３２ 電気レバー ３８ Ａ／Ｄ変換器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ショベルの動作を指令する比例信号
   を生成する操縦用送信機と、この送信機から発した電波
   を受信する受信機と、受信機で受信した前記比例信号に
   基づいて前記油圧ショベルの動作を制御するための制御
   信号を生成する制御手段と、前記制御手段の前記制御信
   号に基づき前記油圧ショベルを動作させるアクチュエー
   タとを備え、前記送信機と前記受信機の間ではシリアル
   通信で送信・受信を行う油圧ショベルの無線操縦装置に
   おいて、 前記送信機での前記比例信号の分解能が相対的に低く、
   前記制御手段での前記制御信号の分解能が相対的に高く
   設定されることを特徴とする油圧ショベルの無線操縦装
   置。
2. 【請求項２】 前記制御手段での前記制御信号の分解能
   が、前記送信機での前記比例信号の分解能よりも高く設
   定されることを特徴とする請求項１記載の油圧ショベル
   の無線操縦装置。
3. 【請求項３】 前記比例信号の分解能は７ビット以下で
   あり、前記制御信号の分解能は８ビット以上であること
   を特徴とする請求項１または２記載の油圧ショベルの無
   線操縦装置。
4. 【請求項４】 ７ビット以下の分解能を有する前記比例
   信号は、前記送信機に設けられた操作レバーで生じるア
   ナログ操作量をディジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器に
   よって生成されることを特徴とする請求項３記載の油圧
   ショベルの無線操縦装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記受信機が取り出し
   た前記比例信号に対して予測制御手法を適用して前記制
   御信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の油圧ショベルの無線操縦装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記受信機が取り出し
   た前記比例信号に対して補間処理を適用して前記制御信
   号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   １項に記載の油圧ショベルの無線操縦装置。