JPH11303145A - 遠隔無線操縦システム並びに無線移動式作業機械及び遠隔操縦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠隔無線操縦システム，無線移動式作業機械
及び遠隔操縦装置に関し、方位誤差検出を確実に行なっ
て自動追尾制御の信頼性を向上させる。 【解決手段】 作業機械に姿勢調整可能な第１調整台７
付き第１姿勢調整機構８が設けられ、第１調整台７に第
１無線装置４と共にレーザ投光器及びレーザ受光器９の
うちの一方が搭載されるとともに、遠隔操縦装置２に姿
勢調整可能な第２調整台３５付き第２姿勢調整機構３６
が設けられ、第２調整台３５に第２無線装置３１と共に
レーザ投光器及びレーザ受光器３７のうちの他方が搭載
されて、自動追尾制御手段１０，３４が、無線装置４，
３１のアンテナ方位とレーザ受光器９Ｂ，３７Ｂで受光
されたレーザ光の方位との方位誤差に基づいて、第１無
線装置４及び第２無線装置３１が対向するように第１姿
勢調整機構８，第２姿勢調整機構３６を制御して自動追
尾制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルやブ
ルドーザ，ダンプトラック等の移動式作業機械を無線に
より遠隔操縦する遠隔無線操縦システムに関するととも
に、この遠隔無線操縦システムに用いて好適な遠隔操縦
装置及び無線移動式作業機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、油圧ショベルやブルドーザ，ダン
プトラック等の建設機械を無線により遠隔操縦する技術
に関する研究・開発が盛んに行なわれるようになってき
ている。特に、災害復旧現場やダム工事現場，採石場，
製鉄所の作業現場においては、無人の建設機械を無線を
用いて遠隔地から操作して各種作業を安全且つ効率良く
行なえるようにすることが望まれている。

【０００３】このため、建設機械を無線により遠隔操縦
する技術、即ち遠隔無線操縦システムが考えられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
遠隔無線操縦システムでは、建設機械と遠隔操縦装置と
の双方に無線装置を設けることが必要になるが、この無
線装置としては、５０ＧＨｚ帯という強い電波指向性を
有する電波により超遠距離（１ｋｍ以上）の双方向通信
を行なえる５０ＧＨｚ簡易無線機を採用することが考え
られている。

【０００５】そして、この５０ＧＨｚ簡易無線機によっ
て、遠隔操縦装置から送られてくる建設機械に対する操
縦信号を受信する一方、建設機械のテレビカメラで撮影
した映像（画像情報）やマイクで集音した建設機械の運
転音，作業音などの音声情報，自己の運転状態をあらわ
す車両モニタ情報（例えば、エンジン回転数，油圧ポン
プの吐出量，作動油温，冷却水温）等を遠隔操縦装置へ
送信するのである。

【０００６】また、これらの５０ＧＨｚ簡易無線機は、
安定した通信を行なえるように、アンテナを方位系にお
いて３６０度回転自在に、且つ仰角系において基準水平
面を０度として約−２０度〜約＋７０度の幅で回動自在
に取り付け、さらに自動追尾装置も取り付けて、常に、
建設機械に搭載された５０ＧＨｚ簡易無線機のアンテナ
の電波放射面と、遠隔操縦装置に搭載された５０ＧＨｚ
簡易無線機のアンテナの電波放射面とが対向するよう自
動調整することが考えられている。

【０００７】しかしながら、単に、自動追尾装置によっ
て建設機械に搭載された５０ＧＨｚ簡易無線機のアンテ
ナの電波放射面と、遠隔操縦装置に搭載された５０ＧＨ
ｚ簡易無線機のアンテナの電波放射面とを対向させるの
みで、５０ＧＨｚ簡易無線機で受信される受信信号を用
いてアンテナの方位誤差検出を行なうため、アンテナの
方位誤差検出を正確に行なうことが難しく、自動追尾制
御の信頼性を高めることができないという課題がある。

【０００８】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、アンテナの方位誤差検出を確実に行なえるよ
うにして自動追尾制御の信頼性を向上させるようにし
た、遠隔無線操縦システム並びに無線移動式作業機械及
び遠隔操縦装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の遠隔無線操縦システムは、アンテナ付き第１
無線装置を用いて、無線操縦により作業現場にて移動可
能に作業しうる無線移動式作業機械と、アンテナ付き第
２無線装置を用いて、該無線移動式作業機械を無線操縦
により操作する遠隔操縦装置とをそなえ、該無線移動式
作業機械に、該第１無線装置を搭載して該第１無線装置
の姿勢調整が可能な第１調整台付き第１姿勢調整機構が
設けられるとともに、該遠隔操縦装置に、該第２無線装
置を搭載して該第２無線装置の姿勢調整が可能な第２調
整台付き第２姿勢調整機構が設けられ、且つ、該第１姿
勢調整機構の該第１調整台に、該第１無線装置と共にレ
ーザ投光器及びレーザ受光器のうちの一方が搭載される
ととともに、該第２姿勢調整機構の該第２調整台に、該
第２無線装置と共にレーザ投光器及びレーザ受光器のう
ちの他方が搭載されて、無線装置のアンテナ方位と該レ
ーザ受光器で受光された該レーザ投光器からのレーザ光
の方位との方位誤差に基づいて、上記の第１無線装置及
び第２無線装置が対向するように、上記の第１姿勢調整
機構，第２姿勢調整機構を制御して、該無線移動式作業
機械の自動追尾制御を実行する自動追尾制御手段が設け
られていることを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の本発明の無線移動式作業機
械は、アンテナ付き無線装置を用いて、遠隔操縦装置か
らの無線操縦により作業現場にて移動可能に作業しうる
無線移動式作業機械において、該無線装置を搭載して該
無線装置の姿勢調整が可能な調整台付き姿勢調整機構を
そなえ、該姿勢調整機構の該調整台に、該無線装置と共
に、自動追尾制御としてレーザ投光器及びレーザ受光器
のうちのいずれかが搭載されていることを特徴としてい
る。

【００１１】請求項３記載の本発明の遠隔操縦装置は、
アンテナ付き無線装置を用いて、無線移動式作業機械を
無線操縦により操作する遠隔操縦装置において、該無線
装置を搭載して該無線装置の姿勢調整が可能な調整台付
き姿勢調整機構をそなえ、該姿勢調整機構の該調整台
に、該無線装置と共に、自動追尾制御としてレーザ投光
器及びレーザ受光器のうちのいずれかが搭載されている
ことを特徴としている。

【００１２】請求項４記載の本発明の姿勢調整機構付き
の無線装置は、遠隔無線操縦システムに使用される無線
装置において、該無線装置と共に、自動追尾制御として
レーザ投光器及びレーザ受光器のうちのいずれかを搭載
した、姿勢調整が可能な調整台を有する、姿勢調整機構
が設けられていることを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施形態】以下、図面により、本発明の実施の
形態について説明する。本発明の一実施形態にかかる遠
隔無線操縦システム（以下、単に「システム」というこ
とがある）は、図１に示すように、無線操縦により作業
現場にて移動可能に作業しうる油圧ショベルやブルドー
ザ，ホイールローダなどの各種の無人建設機械（移動
局）１と、現場事務所等に固定設置されてこれらの建設
機械を無線により遠隔操縦するための遠隔操縦装置（固
定局）２とをそなえて構成されている。

【００１４】移動局としての建設機械（無線移動式作業
機械）１には、図１に示すように、自動追尾装置３，ア
ンテナ４Ａ付き５０ＧＨｚ簡易無線機（無線装置，アン
テナ付き無線装置，アンテナ付き第１無線装置ともい
う）４，バックアップ用無線機５，ＧＰＳ(Global Posi
tioning System) アンテナ６が搭載されている。なお、
図１中、二点鎖線はビームスキャンの様子を示してい
る。

【００１５】なお、ここでは図示しないが、建設機械１
には、雲台付きテレビカメラ，固定式テレビカメラ，マ
イク及び雲台付きライト等も取り付けられており、テレ
ビカメラによって撮影された建設機械１の作業状態の映
像（画像情報）が５０ＧＨｚ簡易無線機４から遠隔操縦
装置２へ送信されるようになっている。また、マイクで
集音された音声情報も５０ＧＨｚ簡易無線機４から遠隔
操縦装置２へ送信されるようになっている。

【００１６】このうち、５０ＧＨｚ簡易無線機４は、遠
隔操縦装置２との間で５０ＧＨｚ帯という強い電波指向
性を有する電波により超遠距離（１ｋｍ以上）の双方向
通信を行なうためのもので、ここでは、遠隔操縦装置２
から送られてくる建設機械１に対する操縦信号（建設機
械制御信号）を受信する一方、テレビカメラで撮影した
映像（画像情報）やマイクで集音した建設機械１の運転
音，作業音などの音声情報，自己（建設機械１）の運転
状態を表す車両モニタ情報（例えば、エンジン回転数，
油圧ポンプの吐出量，作動油温，冷却水温）等を遠隔操
縦装置２へ送信するようになっている。

【００１７】なお、このように５０ＧＨｚ帯の電波を使
用するのは、現在、１ｋｍ程度の遠隔無線操縦に使用で
きる電波の周波数が電波法により５０ＧＨｚ帯と後述す
る２．４ＧＨｚ帯に限定されており、２．４ＧＨｚ帯の
電波では映像（画像情報）の伝送が不可能であるためで
ある。このように、本実施形態では５０ＧＨｚ簡易無線
機４を使用し、５０ＧＨｚ帯という非常に指向性の強い
電波を使用するようにしているが、この場合であって
も、常に安定した通信を行なえるように、この５０ＧＨ
ｚ簡易無線機４には自動追尾装置３が取り付けられてお
り、この自動追尾装置３によって、常に、その電波放射
面が遠隔操縦装置２に搭載された５０ＧＨｚ簡易無線機
４の電波放射面と対向するよう自動調整できるようにし
ている。

【００１８】なお、５０ＧＨｚ簡易無線機４は、図示し
ない制御レバー／スイッチ群の固定局用５０ＧＨｚ簡易
無線機制御レバーを操作することにより、その電波放射
面の向きを手動により調整することも可能である。自動
追尾装置３は、調整台（第１調整台）７に５０ＧＨｚ簡
易無線機４を搭載して、５０ＧＨｚ簡易無線機４の姿勢
調整を行なう調整台７付き姿勢調整機構（第１調整台付
き第１姿勢調整機構）８と、姿勢調整機構８の調整台７
に５０ＧＨｚ簡易無線機４と共に搭載されるレーザ投光
器／受光器９と、自動追尾制御手段（方位誤差検出追尾
制御手段）としての計算機１０を備えて構成される。

【００１９】調整台７付き姿勢調整機構８は、５０ＧＨ
ｚ簡易無線機４及びレーザ投光器／受光器９を水平方
向，垂直方向に回動させ、５０ＧＨｚ簡易無線機４及び
レーザ投光器／受光器９の方位系／仰角系の角度調整を
行なうものである。この調整台７付き姿勢調整機構８
は、調整台７と、調整台７の両端部に形成された壁部７
Ａ，７Ｂ間に回転自在に介装され、５０ＧＨｚ簡易無線
機４及びレーザ投光器／受光器９を取り付けられた棒状
部材７Ｃと、調整台７を垂直方向に回動させるべく棒状
部材７Ｃの端部に取り付けられたモータ１９Ａと、調整
台７の下部に取り付けられた軸２０と、調整台７が水平
方向に回動するように軸２０を回転させるモータ２１Ａ
とを備えて構成される。なお、モータ１９Ａ，２１Ａに
は、それぞれエンコーダ１９Ｂ，２１Ｂが取り付けられ
ている。

【００２０】レーザ投光器／受光器９は、自動追尾制御
に用いるもので、ここでは、レーザ投光器９Ａ及びレー
ザ受光器９Ｂを備えて構成される。そして、レーザ投光
器９Ａからレーザ光を投光し、レーザ受光器９Ｂで後述
する遠隔操縦装置２のレーザ投光器９Ａからのレーザ光
を受光するようになっている。自動追尾制御手段として
の計算機１０は、第１姿勢調整機構８を制御して自動追
尾制御を実行するように構成されている。つまり、計算
機１０では、５０ＧＨｚ簡易無線機４のアンテナ４Ａと
後述する遠隔操縦装置２の５０ＧＨｚ簡易無線機３１の
アンテナ３１Ａとが対向するように自動追尾制御を行な
うようになっている。なお、計算器１０の詳しい機能に
ついては後述する。

【００２１】この自動追尾制御は、本実施形態では、レ
ーザ投光器／受光器９を用いて検出した方位誤差に基づ
いて行なうようになっている。つまり、本実施形態で
は、５０ＧＨｚ簡易無線機４のアンテナ方位とレーザ受
光器９Ｂで受光された後述する遠隔操縦装置２のレーザ
投光器３７Ａからのレーザ光の方位との方位誤差に基づ
いて自動追尾制御を行なうようになっている。

【００２２】このように、本実施形態では、方位誤差検
出をレーザ投光器及びレーザ受光器を用いて行なうよう
にしているが、この方位誤差検出の原理について、図３
（Ｂ）を参照しながら説明する。本実施形態では、図３
（Ｂ）に示すように、レーザ受光器９Ｂが４分割された
受光素子を備えるものとして構成され、これらの受光素
子からの各出力の差分（誤差信号）から受光軸に対する
横／縦方向のずれを求め、これにより方位誤差検出を行
なうようになっている。

【００２３】なお、図１中、符号２４は慣性センサ（レ
ート・ジャイロ）であり、この慣性センサ２４から計算
機１０へ建設機械１の姿勢角データが送られるようにな
っている。この慣性センサ２４は、建設機械１の向き
（方位角）や建設機械１の傾斜角を検出するためのもの
である。バックアップ用無線機５は、図１に示すよう
に、４２９ＭＨｚ受信アンテナ５Ａを備えて構成され、
通常時には、遠隔操縦装置２からのアンテナ制御信号を
受信する一方、５０ＧＨｚ簡易無線機４による通信が途
絶えた時などの非常時には、４２９ＭＨｚ帯の特定小電
力無線電波（通信可能距離が半径約１００ｍの無線電
波）により遠隔操縦装置２から送られてくる建設機械制
御信号の受信を可能にするためのものである。

【００２４】つまり、この４２９ＭＨｚ受信アンテナ５
Ａは、遠隔操縦装置２との間の５０ＧＨｚ帯のメインの
通信が不可能になった場合の非常時用受信アンテナとし
て機能するもので、上記５０ＧＨｚ帯の通信が途絶えて
も、遠隔操縦装置２との距離が１００ｍ程度以内であれ
ば、建設機械１が上記の建設機械制御信号を受信するこ
とを可能にして、遠隔操縦装置２側から建設機械１を安
全な場所へ退避させたりするといった最低限必要な運転
制御を行なうことが可能になっている。

【００２５】なお、上記の４２９ＭＨｚ受信アンテナ５
Ａは、ダイバーシティ構成となっており、受信感度（レ
ベル）の良い方のアンテナの受信信号が採用され、採用
された受信信号に基づいて５０ＧＨｚ簡易無線機４の制
御や非常時の建設機械１の運転制御などがそれぞれ正確
に行なわれるようになっている。ＧＰＳアンテナ６は、
人工衛星（図示略）からの信号（以下、衛星信号という
ことがある）を受信し、自己（建設機械１）の現在位置
を遠隔操縦装置２へ送信するためのもので、遠隔操縦装
置２側ではこの建設機械１から送信される現在位置情報
を基に建設機械１の動き（現在位置）をリアルタイムに
管理することができるようになっている。なお、このＧ
ＰＳアンテナ６で受信された信号は、ＧＰＳ送受信機６
Ａを介して、ＧＰＳデータとして計算機１０に送られる
ようになっている。

【００２６】一方、固定局としての遠隔操縦装置２は、
建設機械１を無線操縦により操作するもので、図１に示
すように、自動追尾装置３０，５０ＧＨｚ簡易無線機３
１，アンテナ３２Ａ付きバックアップ用無線機３２，Ｇ
ＰＳアンテナ３３及び自動追尾制御手段（方位誤差検出
追尾制御手段）としての計算機３４を備えて構成され
る。なお、この遠隔操縦装置２は固定式のものでも良い
し、ゆっくりと移動する移動式のものであっても良い。
なお、図１中、二点鎖線はビームスキャンの様子を示し
ている。

【００２７】ここで、アンテナ３１Ａ付き５０ＧＨｚ簡
易無線機（無線装置，アンテナ付き無線装置，アンテナ
付き第２無線装置）３１は、建設機械１との間で５０Ｇ
Ｈｚ帯の強指向性の電波により双方向通信を行なうため
のもので、運転操作レバー群，制御レバー／スイッチ群
が操作されたときの操作情報を建設機械制御信号，アン
テナ制御信号，カメラ／ライト制御信号等として建設機
械１へ向けて送信する一方、建設機械１から送信されて
くる映像や音声，車両モニタ情報等を受信するようにな
っている。なお、５０ＧＨｚ簡易無線機３１は、建設機
械１の５０ＧＨｚ簡易無線機４の構成と同様である（図
２参照）。

【００２８】この５０ＧＨｚ簡易無線機３１も、自動追
尾装置３０により、方位系／仰角系回動自在に遠隔操縦
装置２に取り付けられており、常に、その受信レベルが
最大となるように（通信相手である建設機械１の５０Ｇ
Ｈｚ簡易無線機３１と対向するように）電波放射面の向
きが自動的に調整されるようになっている。自動追尾装
置３０は、調整台（第２調整台）３５に５０ＧＨｚ簡易
無線機３１を搭載して、５０ＧＨｚ簡易無線機３１の姿
勢調整を行なう調整台３５付き姿勢調整機構（第２調整
台付き第２姿勢調整機構）３６と、姿勢調整機構３６の
調整台３５に搭載されるレーザ投光器／受光器３７と、
自動追尾制御手段（方位誤差検出追尾制御手段）として
の計算機３４を備えて構成される。

【００２９】調整台３５付き姿勢調整機構３６は、５０
ＧＨｚ簡易無線機３１及びレーザ投光器／受光器３７を
水平方向，垂直方向に回動させ、５０ＧＨｚ簡易無線機
３１及びレーザ投光器／受光器３７の方位系／仰角系の
角度調整を行なうものである。この調整台３５付き姿勢
調整機構３６は、調整台３５と、調整台３５の両端部に
形成された壁部３５Ａ，３５Ｂ間に回転自在に介装さ
れ、５０ＧＨｚ簡易無線機３１及びレーザ投光器／受光
器３７を取り付けられた棒状部材３５Ｃと、調整台３５
を垂直方向に回動させるべく棒状部材３５Ｃの端部に取
り付けられたモータ３８Ａと、調整台３５の下部に取り
付けられた軸３９と、調整台３５が水平方向に回動する
ように軸３９を回転させるモータ４０Ａとを備えて構成
される。なお、モータ３８Ａ，４０Ａには、それぞれエ
ンコーダ３８Ｂ，４０Ｂが取り付けられている。

【００３０】レーザ投光器／受光器３７は、自動追尾制
御に用いるもので、ここでは、レーザ投光器３７Ａ及び
レーザ受光器３７Ｂを備えて構成される。そして、レー
ザ投光器３７Ａからレーザ光を投光し、レーザ受光器３
７Ｂで建設機械１のレーザ投光器９Ａからのレーザ光を
受光するようになっている。自動追尾制御手段としての
計算機３４は、第２姿勢調整機構３６を制御して自動追
尾制御を実行するように構成されている。つまり、計算
機３４では、５０ＧＨｚ簡易無線機３１のアンテナ３１
Ａと後述する建設機械１の５０ＧＨｚ簡易無線機４のア
ンテナ４Ａとが対向するように自動追尾制御を行なうよ
うになっている。なお、計算器３４の機能については後
述する。

【００３１】この自動追尾制御は、本実施形態では、レ
ーザ投光器／受光器３７を用いて検出した方位誤差に基
づいて行なうようになっている。つまり、本実施形態で
は、図３（Ａ）に示すように、５０ＧＨｚ簡易無線機３
１のアンテナ方位とレーザ受光器３７Ｂで受光された建
設機械１のレーザ投光器９Ａからのレーザ光の方位との
方位誤差に基づいて自動追尾制御を行なうようになって
いる。

【００３２】このように、本実施形態では、方位誤差検
出をレーザ投光器及びレーザ受光器を用いて行なうよう
にしているが、この方位誤差検出の原理について、図３
（Ｂ）を参照しながら説明する。本実施形態では、図３
（Ｂ）に示すように、レーザ受光器９Ｂ（３７Ｂ）が４
分割された受光素子Ａ₁,Ａ₂,Ａ₃,Ａ₄ を備えるものとし
て構成され、これらの受光素子Ａ₁,Ａ₂,Ａ₃,Ａ₄ からの
各出力の差分（誤差信号）から受光軸に対する横／縦方
向のずれを求め、これにより方位誤差検出を行なうよう
になっている。

【００３３】バックアップ用無線機３２は、５０ＧＨｚ
簡易無線機３１による建設機械１との双方向通信が途絶
えた時等の非常時に、代わりに建設機械１との間の双方
向通信（建機制御信号の送信および車両モニタ情報の受
信）を行なうためのものである。このバックアップ用無
線機３２は、建設機械１に搭載された５０ＧＨｚ簡易無
線機５の向きを制御するためのアンテナ制御信号を送信
するためにも使用される。なお、このバックアップ用無
線機３２は、上述した建設機械１のバックアップ用無線
機５と同様に構成される。

【００３４】ＧＰＳアンテナ３３は、人工衛星（図示
略）からの信号（以下、衛星信号ということがある）を
受信し、本遠隔操縦装置２の現在位置を検出するために
使用するものである。なお、このＧＰＳアンテナ３３で
受信された信号は、ＧＰＳ送受信機３３Ａを介して、Ｇ
ＰＳデータとして計算機３４へ送られるようになってい
る。

【００３５】次に、本実施形態にかかるアンテナ自動追
尾制御について説明すると、図４は本アンテナ自動追尾
制御にかかる機能ブロック図である。まず、本実施形態
にかかる建設機械１側でのアンテナ自動追尾制御につい
て説明する。建設機械１では、自動追尾装置９の調整台
７を水平方向，垂直方向へ回動させて遠隔操縦装置２か
ら送られてくるアンテナビームを回転させて５０ＧＨｚ
簡易無線機４のアンテナ４Ａに取り込むとともに、レー
ザ投光器／受光器９を用いて方位誤差検出を行ない、こ
れに基づいて基準方位を設定し、これに基づいて自動追
尾装置９によるアンテナ自動追尾制御を行なうようにな
っている。なお、５０ＧＨｚ簡易無線機４による通信が
途絶えた場合、５０ＧＨｚ簡易無線機４に代わってバッ
クアップ用無線機５で受信され計算機１０に送られる信
号を利用して自動追尾制御が行なわれる。

【００３６】つまり、建設機械１側では、起動時のアン
テナビームのサーチは、まず自動追尾装置９の調整台７
を水平方向，垂直方向へ回動させてアンテナビームを回
転させ、アンテナビームを５０ＧＨｚ簡易無線機４のア
ンテナ４Ａに取り込むとともに、レーザ投光器／受光器
９を用いて方位誤差検出を行ない、これに基づいて基準
方位を設定するようになっている（初期捕捉機能）。

【００３７】このような初期捕捉後（ロックオン後）、
建設機械１の移動や建設機械１の姿勢変化に対して慣性
センサ２４からの角速度データ及び後述する遠隔操縦装
置２から送信される移動角度データを用いてアンテナ自
動追尾を行なうようになっている。つまり、初期捕捉後
は、慣性センサ２４を用いたジンバル姿勢制御によって
アンテナ自動追尾が行なわれる。なお、このアンテナ自
動追尾制御は、軸を動かすことでアンテナを揺らせるよ
うにして制御するため動揺制御という。

【００３８】また、例えば建設機械１と遠隔操縦装置２
との間に遮蔽物が入って電波が遮断され、追尾から外れ
た場合には、自動追尾装置９の調整台７を水平方向，垂
直方向へ回動させてアンテナビームを回転させ、アンテ
ナビームを５０ＧＨｚ簡易無線機４のアンテナ４Ａに取
り込むとともに、レーザ投光器／受光器９を用いて方位
誤差検出を行ない、この方位誤差に基づいて自動追尾制
御に復帰するようになっている（初期捕捉機能）。

【００３９】また、例えば慣性センサ２４からの姿勢角
データがドリフトしてＡＧＣ信号の信号レベルが低下し
た場合には、自動追尾装置９の調整台７を水平方向，垂
直方向へ回動させてアンテナビームを回転させ、アンテ
ナビームを５０ＧＨｚ簡易無線機４のアンテナ４Ａに取
り込むとともに、レーザ投光器／受光器９を用いて方位
誤差検出を行なった後、基準方位を設定し直すのであ
る。

【００４０】これにより、建設機械１は、遠隔操縦装置
２との相対位置が変化しても、５０ＧＨｚ簡易無線機４
の電波放射面と遠隔操縦装置２に搭載された５０ＧＨｚ
簡易無線機３１の電波放射面とが自動追尾装置９の調整
台７を回動させて常に対向するようにしており、遠隔操
縦装置２との間で常に安定した通信を行なうことが可能
になっている。

【００４１】また、本実施形態にかかる自動追尾制御で
は、さらにトランスロケーション方式ＤＧＰＳ位置測定
装置を組み込み、通信相手局方位情報（ここでは建設機
械の方位情報、即ちＤＧＰＳ測定位置データ）をアンテ
ナビームのサーチに併用するようにしても良い。このよ
うに、アンテナビームのサーチに５０ＧＨｚ簡易無線機
４からのＡＧＣ信号とＤＧＰＳ位置測定装置からのＤＧ
ＰＳ測定位置データとを併用することによって、サーチ
動作を迅速に行なえるようになる。

【００４２】また、アンテナ自動追尾中でも、建設機械
１と遠隔操縦装置２とが遠距離となり、５０ＧＨｚ簡易
無線機４のＡＧＣ信号の信号レベルが低くなったとき
は、自動追尾制御の補助として、同様に、ＤＧＰＳ測定
位置データを併用するようにしても良い。この場合、建
設機械１と遠隔操縦装置２とが近距離で、かつ建設機械
１の移動速度が高い状態では５０ＧＨｚ簡易無線機４で
受信される電波によって自動追尾を行ない、建設機械１
と遠隔操縦装置２とが遠距離で受信電力が小さく、建設
機械１の移動速度も低い状態ではＤＧＰＳ測定位置デー
タによって自動追尾を行なうことが考えられる。

【００４３】このような自動追尾制御を行なうために、
建設機械１の計算機１０には、図２に示すように、５０
ＧＨｚ簡易無線機４から、中継コネクタ４０，コネクシ
ョンボックス４１を介してＡＧＣ信号が入力されるよう
になっている。なお、５０ＧＨｚ簡易無線機４からは、
中継コネクタ４０，コネクションボックス４１を介して
音声（制御）信号も送信されるようになっている。ま
た、５０ＧＨｚ簡易無線機４では非接触伝送ユニット４
７を介して映像入出力も行なわれるようになっている。
なお、非接触伝送ユニット４７と後述するスリップリン
グ４８とは、信号伝送カップラ６０として構成される。

【００４４】また、計算機１０には、スリップリング４
２を介して複数の慣性センサ２４（レート・ジャイロ）
からの信号も入力されるようになっている。そして、計
算機１０は、これらの慣性センサ２４で検出された方位
角，傾斜角と５０ＧＨｚ簡易無線機４での信号（電波）
受信レベルとに基づいて５０ＧＨｚ簡易無線機４での信
号受信レベルが最大となるアンテナ４Ａの向き（方位
角，仰角）を演算により求めるようになっている。

【００４５】なお、この計算機１０での演算結果は、適
宜、車両モニタ情報（モニタ信号）として遠隔操縦装置
２へ送信され、遠隔操縦装置２のディスプレイに、５０
ＧＨｚ簡易無線機４の現在の向き（方位角／仰角）をリ
アルタイムに表示させるようにしている。また、計算機
１０には、調整台７を水平方向に回動させるべく、姿勢
調整機構８の軸２０を回転させるモータ２１Ａに取り付
けられたエンコーダ２１ＢからＡＺ角度信号が入力され
るようになっている。また、計算機１０には、調整台７
を垂直方向に回動させるべく、姿勢調整機構８の棒状部
材７Ｃの端部に取り付けられたモータ１９Ａに取り付け
られたエンコーダ１９ＢからＥＬ角度信号が入力される
ようになっている。

【００４６】一方、計算機１０は、ＡＺ角指令をモータ
ドライバ４３を介してモータ２１Ａに送り、モータ２１
Ａを駆動させて姿勢調整機構８の軸２０を回動させるよ
うにしている。また、計算機１０は、ＥＬ角指令をスリ
ップリング４８，モータドライバ４４を介してモータ１
９Ａに送り、モータ１９Ａを駆動させて姿勢調整機構８
の棒状部材７Ｃを回動させるようにしている。

【００４７】なお、中継コネクタ４０，モータドライバ
４４は、パワー・スリップリング４５を介してＡＣ１０
０Ｖの電源に接続されている。また、モータ１９Ａ及び
エンコーダ１９Ｂは、安定化電源４６，パワー・スリッ
プリング４５を介してＡＣ１００Ｖの電源に接続されて
いる。ここで、モータドライバ４３は、この計算機１０
で得られた方位角に応じて方位系のモータ２１Ａを駆動
させることによって、５０ＧＨｚ簡易無線機４を上記の
方位角分だけ回動させるものであり、モータドライバ４
４は、同様に計算機１０で得られた仰角に応じて仰角系
のモータ１９Ａを駆動させることによって、５０ＧＨｚ
簡易無線機４を上記の仰角分だけ回動させるものであ
る。

【００４８】つまり、この自動追尾装置８は、５０ＧＨ
ｚ簡易無線機４での信号受信レベルが常に最大となるよ
うに遠隔操縦装置２側の５０ＧＨｚ簡易無線機３１から
送信される５０ＧＨｚ帯の無線電波をサーチして（自動
追尾信号に応答して）、遠隔操縦装置２に搭載された５
０ＧＨｚ簡易無線機３１の電波放射面を自動的に追尾す
る応答部として機能するもので、これにより、遠隔操縦
装置２との相対位置が変化しても遠隔操縦装置２との通
信を常に安定して行なえるようになっているのである。

【００４９】また、計算機１０は、方位角／仰角誤差
（ＡＺ／ＥＬ方位誤差）検出を行なうためにレーザ投光
器／受光器９との間でスリップリング４８を介して信号
のやりとりが行なわれるようになっている。なお、バッ
クアップ無線機５にて遠隔操縦装置２からのアンテナ制
御信号が受信された場合、自動追尾装置８は、計算機１
０により、そのアンテナ制御信号に応じて各ドライバ４
３，４４が駆動される。つまり、遠隔操縦装置２側から
手動により５０ＧＨｚ簡易無線機４の向きを調整するこ
とも可能である。このため、計算機１０には、手動設定
信号も入力されるようになっている。

【００５０】また、上述のようにＤＧＰＳ測定位置デー
タを併用する場合、計算機１０には、ＧＰＳレシーバデ
ータが入力され、またＤＧＰＳ測定位置データ等の情報
が出力される。なお、ＡＣ１００Ｖの電源及びＤＣ／Ａ
Ｃ変換器４９を介してＤＣ２４Ｖの電源に接続された安
定化電源４６から各ユニットへ電力が供給されるように
なっている。

【００５１】次に、本実施形態にかかる遠隔操縦装置２
側のアンテナ自動追尾制御について説明する。まず、遠
隔操縦装置２では、自動追尾装置３７の調整台３５を水
平方向，垂直方向へ回動させて建設機械１から送られて
くるアンテナビームを回転させて５０ＧＨｚ簡易無線機
３１のアンテナ３１Ａに取り込むとともに、レーザ投光
器／受光器３７を用いて方位誤差検出を行ない、これに
基づいて基準方位を設定し、これに基づいて自動追尾装
置３７によるアンテナ自動追尾制御を行なうようになっ
ている。なお、５０ＧＨｚ簡易無線機３１による通信が
途絶えた場合、５０ＧＨｚ簡易無線機３１に代わってバ
ックアップ用無線機３２で受信され計算機３４に送られ
る信号を利用して自動追尾制御が行なわれる。

【００５２】なお、このようなアンテナ自動追尾制御を
行なうための計算機３４の構成は、上述の建設機械１の
計算機１０の構成と同様である。次に、本実施形態にか
かる遠隔操縦システムによるアンテナ追尾制御につい
て、図４のフローチャートを参照しながら説明する。ま
ず、ステップＳ１０で、手動モードか自動モードかを判
定し、この判定の結果、自動モードであると判定された
場合は、ステップＳ２０に進み、本システムが起動時で
あるか否かを判定する。

【００５３】この判定の結果、システム起動時であると
判定された場合は、ステップＳ３０に進み、初期捕捉機
能によって初期捕捉制御を行なう。一方、システム起動
時でないと判定された場合は、ステップＳ４０に進み、
アンテナ自動追尾機能によってジンバル姿勢制御による
アンテナ自動追尾制御を行なう。

【００５４】その後、ステップＳ５０に進み、追尾から
外れたか否かを判定し、この判定の結果、追尾から外れ
ていたら、ステップＳ６０に進み、初期捕捉機能によっ
て初期捕捉制御を行なう。一方、追尾から外れていない
場合は、ステップＳ４０に戻り、アンテナ自動追尾機能
によるアンテナ自動追尾制御を続行する。以下、同様の
処理が繰り返される。

【００５５】ところで、ステップＳ１０で、手動モード
であると判定された場合は、ステップＳ７０に進み、手
動操作での追尾が行なわれる。このように、本発明の一
実施形態にかかる遠隔無線操縦システムによれば、建設
機械１に設けられる調整台７付き姿勢調整機構８に５０
ＧＨｚ簡易無線機４及びレーザ投光器／受光器９が搭載
され、５０ＧＨｚ簡易無線機４及びレーザ投光器／受光
器９の姿勢調整が可能になっている一方、遠隔操縦装置
２に設けられる調整台３５付き姿勢調整機構３６に５０
ＧＨｚ簡易無線機３１及びレーザ投光器／受光器３７が
搭載され、５０ＧＨｚ簡易無線機３１及びレーザ投光器
／受光器３７の姿勢調整が可能になっており、自動追尾
制御手段としての計算機１０，３４が、５０ＧＨｚ簡易
無線機４，３１のアンテナ方位とレーザ受光器９Ｂ，３
７Ｂで受光されたレーザ投光器３７Ａ，９Ａからのレー
ザ光の方位との方位誤差に基づいて、建設機械１の５０
ＧＨｚ簡易無線機４及び遠隔操縦装置２の５０ＧＨｚ簡
易無線機３１が対向するように、姿勢調整機構８，姿勢
調整機構３６を制御して自動追尾制御を実行するように
なっているため、自動追尾制御における方位誤差検出を
確実に行なえるようになり、これにより、自動追尾制御
の信頼性を向上させることができるという利点がある。

【００５６】なお、建設機械１や遠隔操縦装置２に設け
られる調整台付き姿勢調整機構は、これに限られるもの
ではなく、例えば図５の変形例に示すように構成しても
良い。つまり、図５に示すように、調整台付き姿勢調整
機構５０を、５０ＧＨｚ簡易無線機５１及びレーザ投光
器／受光器５２を搭載した調整台５３と、モータ，ドラ
イバ，電源，駆動回路，カバー等を備えて構成され、調
整台５３を垂直方向に回動させる垂直方向姿勢調整機構
５４と、アジマス軸用駆動回路，カップラ，軸受アッシ
ー等を備えて構成され、調整台５３を水平方向に回動さ
せる水平方向姿勢調整機構５５とを備えるものとして構
成し、計算機，電源等５６に接続するようにしても良
い。

【００５７】また、上述の本実施形態では、作業機械及
び遠隔操縦装置のいずれの姿勢調整機構付きの無線装置
にもレーザ投光器及びレーザ受光器の双方を搭載してい
るが、これに限られるものではなく、作業機械及び遠隔
操縦装置の姿勢調整機構付きの無線装置のいずれか一方
にレーザ投光器及びレーザ受光器のうちの一方を搭載
し、他方にレーザ投光器及びレーザ受光器のうちの他方
を搭載するようにしても良い。

【００５８】さらに、上述の本実施形態にかかる遠隔無
線操縦システムによるアンテナ自動追尾制御は、一例に
すぎず、上述のような制御に限られるものではない。ま
た、本実施形態にかかる電波反射機構付きの無線装置
は、無線移動式作業機械の自動追尾制御を実行する遠隔
無線操縦システムの作業機械及び遠隔操縦装置に設けて
いるが、これに限られるものではなく、広く遠隔無線操
縦を行ないうる遠隔無線操縦システムに適用しうるもの
である。また、本実施形態にかかる各無線機の周波数
は、上述のものに限定されるものではない。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４記載
の本発明の遠隔無線操縦システム，無線移動式作業機
械，遠隔操縦装置，姿勢調整機構付きの無線装置によれ
ば、自動追尾制御における方位誤差検出を確実に行なえ
るようになり、これにより、自動追尾制御の信頼性を向
上させることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる遠隔無線操縦シス
テムの全体構成を示す模式図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる自動追尾装置の全
体構成を示す模式図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる姿勢調整機構付き
の無線装置を説明するための模式図であり、（Ａ）はそ
の方位誤差検出方法、（Ｂ）はその方位誤差検出の原理
を説明するための図である。

【図４】本発明の一実施形態にかかる自動追尾制御のフ
ローチャートである。

【図５】本発明の一実施形態の変形例にかかる姿勢調整
機構付きの無線装置を示す模式的斜視図である。

【符号の説明】

１ 建設機械（移動局，無線移動式作業機械） ２ 遠隔操縦装置（固定局） ３ 自動追尾装置 ４ ５０ＧＨｚ簡易無線機（無線装置，アンテナ付き無
線装置，アンテナ付き第１無線装置） ４Ａ アンテナ ５ バックアップ用無線機 ５Ａ ４２９ＭＨｚ受信アンテナ ６ ＧＰＳ(Global Positioning System) アンテナ ６Ａ ＧＰＳ送受信機 ７ 調整台（第１調整台） ７Ａ，７Ｂ 壁部 ８ 調整台付き姿勢調整機構（第１調整台付き第１姿勢
調整機構） ９ レーザ投光器／受光器 ９Ａ レーザ投光器 ９Ｂ レーザ受光器 １０ 計算機（自動追尾制御手段，方位誤差検出追尾制
御手段） １９Ａ，２１Ａ モータ １９Ｂ，２１Ｂ エンコーダ ２０ 軸 ２４ 慣性センサ（レート・ジャイロ） ３０ 自動追尾装置 ３１ ５０ＧＨｚ簡易無線機（無線装置，アンテナ付き
無線装置，アンテナ付き第２無線装置） ３１Ａ アンテナ ３２ バックアップ用無線機 ３３ ＧＰＳアンテナ ３３Ａ ＧＰＳ送受信機 ３４ 計算機（自動追尾制御手段，方位誤差検出追尾制
御手段） ３５ 調整台（第２調整台） ３５Ａ，３５Ｂ 壁部 ３６ 調整台付き姿勢調整機構（第２調整台付き第２姿
勢調整機構） ３７ レーザ投光器／受光器 ３７Ａ レーザ投光器 ３７Ｂ レーザ受光器 ３８Ａ，４０Ａ モータ ３８Ｂ，４０Ｂ エンコーダ ３９ 軸 ４０ 中継コネクタ ４１ コネクションボックス ４２，４８ スリップリング ４３，４４ モータドライバ ４５ パワー・スリップリング ４６ 安定化電源 ４７ 非接触伝送ユニット ５０ 調整台付き姿勢調整機構（第１調整台付き第１姿
勢調整機構，第２調整台付き第２姿勢調整機構） ５１ ５０ＧＨｚ簡易無線機 ５２ レーザ投光器／受光器 ５３ 調整台 ５４ 垂直方向姿勢調整機構 ５５ 水平方向姿勢調整機構 ５６ 計算機，電源等 ６０ 信号伝送カップラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナ付き第１無線装置を用いて、無
   線操縦により作業現場にて移動可能に作業しうる無線移
   動式作業機械と、 アンテナ付き第２無線装置を用いて、該無線移動式作業
   機械を無線操縦により操作する遠隔操縦装置とをそな
   え、 該無線移動式作業機械に、該第１無線装置を搭載して該
   第１無線装置の姿勢調整が可能な第１調整台付き第１姿
   勢調整機構が設けられるとともに、 該遠隔操縦装置に、該第２無線装置を搭載して該第２無
   線装置の姿勢調整が可能な第２調整台付き第２姿勢調整
   機構が設けられ、 且つ、該第１姿勢調整機構の該第１調整台に、該第１無
   線装置と共にレーザ投光器及びレーザ受光器のうちの一
   方が搭載されるととともに、 該第２姿勢調整機構の該第２調整台に、該第２無線装置
   と共にレーザ投光器及びレーザ受光器のうちの他方が搭
   載されて、 無線装置のアンテナ方位と該レーザ受光器で受光された
   該レーザ投光器からのレーザ光の方位との方位誤差に基
   づいて、上記の第１無線装置及び第２無線装置が対向す
   るように、上記の第１姿勢調整機構，第２姿勢調整機構
   を制御して、該無線移動式作業機械の自動追尾制御を実
   行する自動追尾制御手段が設けられていることを特徴と
   する、遠隔無線操縦システム。
2. 【請求項２】 アンテナ付き無線装置を用いて、遠隔操
   縦装置からの無線操縦により作業現場にて移動可能に作
   業しうる無線移動式作業機械において、 該無線装置を搭載して該無線装置の姿勢調整が可能な調
   整台付き姿勢調整機構をそなえ、 該姿勢調整機構の該調整台に、該無線装置と共に、自動
   追尾制御用としてレーザ投光器及びレーザ受光器のうち
   のいずれかが搭載されていることを特徴とする、無線移
   動式作業機械。
3. 【請求項３】 アンテナ付き無線装置を用いて、無線移
   動式作業機械を無線操縦により操作する遠隔操縦装置に
   おいて、 該無線装置を搭載して該無線装置の姿勢調整が可能な調
   整台付き姿勢調整機構をそなえ、 該姿勢調整機構の該調整台に、該無線装置と共に、自動
   追尾制御用としてレーザ投光器及びレーザ受光器のうち
   のいずれかが搭載されていることを特徴とする、遠隔操
   縦装置。
4. 【請求項４】 遠隔無線操縦システムに使用される無線
   装置において、 該無線装置と共に、自動追尾制御用としてレーザ投光器
   及びレーザ受光器のうちのいずれかを搭載した、姿勢調
   整が可能な調整台を有する、姿勢調整機構が設けられて
   いることを特徴とする、姿勢調整機構付きの無線装置。