JPH11303146A

JPH11303146A - 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並びに電波反射機構付きの無線装置

Info

Publication number: JPH11303146A
Application number: JP10112178A
Authority: JP
Inventors: Katsusuke Awano; 勝介粟野; Shigeo Kajita; 重夫梶田
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JP3612213B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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並びに電波反射機構付きの無線装
置に関し、無線装置に接続される信号伝送系の信頼性を
向上させ、無線装置のコンパクト化を図れるようにす
る。【解決手段】第１無線装置４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
１と、第２無線装置３１を用いて無線移動式作業機械１
を無線操縦により操作する遠隔操縦装置２とをそなえ、
第１無線装置４及び第２無線装置３１が、それぞれコニ
カルスキャンアンテナ７，３５付きの固定式無線装置と
して構成されるとともに、各コニカルスキャンアンテナ
７，３５と対向する位置に姿勢調整が可能な電波反射部
材８，３６を有する電波反射機構９，３７が設けられ
て、電波反射機構９，３７を制御して、無線移動式作業
機械１の自動追尾制御を実行する自動追尾制御手段１
０，３４を設ける。

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，無線移動式作業機械及び電波反射機構付きの無線
装置に関する。

【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，
製鉄所など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、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に、自動追尾装置によ
って５０ＧＨｚ簡易無線機のアンテナ自体を回動させる
ようにすると、建設機械及び遠隔操縦装置の５０ＧＨｚ
簡易無線機を介して送受信する信号をスリップリングを
介して伝送することになるため、信号伝送系（信号ライ
ン）の信頼性を高めるのは難しい。

【０００８】また、このように５０ＧＨｚ簡易無線機の
アンテナ自体を自動追尾装置によって回動させるように
する場合、５０ＧＨｚ簡易無線機のアンテナや自動追尾
装置は必然的に大がかりなものになってしまう。本発明
は、このような課題に鑑み創案されたもので、無線装置
に接続される信号伝送系の信頼性を向上させるととも
に、無線装置のコンパクト化を図れるようにした、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
縦装置並びに電波反射機構付きの無線装置を提供するこ
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、上記の第１無
線装置及び第２無線装置が、それぞれコニカルスキャン
アンテナ付きの固定式無線装置として構成されるととも
に、各コニカルスキャンアンテナと対向する位置に姿勢
調整が可能な電波反射部材を有する電波反射機構が設け
られて、上記の電波反射機構を制御して自動追尾制御を
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、該無線装置がコニカルス
キャンアンテナ付きの固定式無線装置として構成される
とともに、該コニカルスキャンアンテナと対向する位置
に姿勢調整が可能な電波反射部材を有する電波反射機構
が設けら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
装置がコニカルスキャンアンテナ付きの固定式無線装置
として構成されるとともに、該コニカルスキャンアンテ
ナと対向する位置に姿勢調整が可能な電波反射部材を有
する電波反射機構が設けられていることを特徴としてい
る。

【００１２】請求項４記載の本発明の電波反射機構付き
の無線装置は、遠隔無線操縦システムに使用されるアン
テナ付き無線装置において、該無線装置がコニカルスキ
ャンアンテナ付きの固定式無線装置として構成されると
ともに、該コニカルスキャンアンテナと対向する位置に
姿勢調整が可能な電波反射部材を有する電波反射機構が
設けられていることを特徴としている。

【００１３】請求項５記載の本発明の電波反射機構付き
の無線装置は、請求項４記載の装置において、該電波反
射機構が、該コニカルスキャンアンテナを中心にして回
動する環状部材をそなえ、該電波反射部材が、該環状部
材の回動軸と交差する方向の軸のまわりに回動しうるよ
うに、該環状部材に取り付けられていることを特徴とし
ている。

【００１４】請求項６記載の本発明の電波反射機構付き
の無線装置は、請求項４記載の装置において、該コニカ
ルスキャンアンテナ付きの固定式無線装置及び該電波反
射機構を覆うように電波透過カバー部材が設けられてい
ることを特徴としている。

【００１５】

【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。

【００１６】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付き
の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，５０ＧＨｚアンテナ
ともいう）４，バックアップ用無線機５，ＧＰＳ(Globa
l Positioning 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。

【００１７】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アンテナ５から遠隔操
縦装置２へ送信されるようになっている。

【００１８】このうち、５０ＧＨｚ簡易無線機４は、図
２に示すように、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（１
ｋｍ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。

【００１９】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。

【００２０】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。この
自動追尾装置３は、図２に示すように、５０ＧＨｚ簡易
無線機４に取り付けられるコニカルスキャンアンテナ
７，レフレクタ８を備える電波反射機構９，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１
０を備えて構成される。なお、図２中、符号１５は防振
ゴムなどの簡易インシュレータである。

【００２１】なお、５０ＧＨｚ簡易無線機４には、コニ
カルスキャンアンテナ７が取り付けられ、このコニカル
スキャンアンテナ７は電波反射機構９における可動レフ
レクタ８を介して電波の送受を行なうが、このコニカル
スキャンアンテナ７を含め、５０ＧＨｚ簡易無線機４以
外は固定式となっているため、これをコニカルスキャン
アンテナ７付きの固定式無線機ともいう。

【００２２】５０ＧＨｚ簡易無線機４のコニカルスキャ
ンアンテナ７は、図３に示すように、１次放射器として
のホーンアンテナ１６と、ホーンアンテナ１６に取り付
けられたビーム偏向用電波レンズ１７とを備えて構成さ
れる。なお、図３中、符号１８は直線偏波／円偏波変換
器である。ここで、ビーム偏向用電波レンズ１７は、方
位誤差検出のためのビームスキャン（図３中、二点鎖線
で示す）を行なうためのもので、ホーンアンテナ１６に
回動可能に取り付けられている。

【００２３】電波反射機構９を構成するリフレクタ（電
波反射部材）８は、５０ＧＨｚ簡易無線機４のコニカル
スキャンアンテナ７と対向する位置に取り付けられてお
り、このリフレクタ８を水平方向（図３中、矢印ｘで示
す）又は垂直方向（図３中、矢印ｙで示す）に回動させ
ることで、アンテナ自動追尾のためにビームを水平方向
又は垂直方向に回転させることができるようになってい
る。

【００２４】このため、リフレクタ８を備える電波反射
機構９には、図２に示すように、リフレクタ８の姿勢調
整を行なえるように、さらに水平方向ビーム追尾機構１
９，ビームスキャン駆動部２０，垂直方向ビーム追尾機
構２１が備えられている。水平方向ビーム追尾機構１９
は、リフレクタ８の方位系の角度調整を行なうべく、リ
フレクタ８を水平方向（図３中、矢印ｘで示す）に回動
させるためのもので、コニカルスキャンアンテナ７を中
心にして回動する環状部材１９Ａを備えて構成される。
そして、この環状部材１９Ａを、図４に示すように、モ
ータ１９Ｂによって回動させて、リフレクタ８を水平方
向に回動させるようにしている。なお、モータ１９Ｂに
はエンコーダ１９Ｃが取り付けられている。

【００２５】ビームスキャン駆動部２０は、方位誤差検
出のためのビームスキャンを行なうべく、コニカルスキ
ャンアンテナ７のビーム偏向用電波レンズ１７を回動さ
せるためのものである。垂直方向ビーム追尾機構２１
は、リフレクタ８の仰角系の角度調整を行なうべく、リ
フレクタ８を垂直方向（図３中、矢印ｙで示す）に回動
させるためのもので、環状部材１９Ａに支持部材２２，
２２を介して回動自在に支持される棒状部材２１Ａを備
えて構成される。そして、この棒状部材２１Ａを、モー
タ２１Ｂによって回動させて、リフレクタ８を環状部材
１９Ａの回動軸Ｘと交差する方向の軸Ｙのまわりで回動
させるようにしている（図３参照）。例えば、リフレク
タ８は、図３中、破線で示すように回動され、これによ
り、アンテナ自動追尾のためのビームが垂直方向へ回転
される。なお、モータ２１Ｂにはエンコーダ２１Ｃが取
り付けられている。

【００２６】また、このようなコニカルスキャンアンテ
ナ７を備える５０ＧＨｚ簡易無線機４及びリフレクタ８
を備える電波反射機構９には、図２に示すように、これ
らを覆うようにレドーム（電波透過カバー部材）２３が
設けられている。このように、コニカルスキャンアンテ
ナ７及びリフレクタ８を採用することで、以下のメリッ
トが得られる。

【００２７】まず、方位誤差検出を行なうとともに、ア
ンテナ自動追尾のためのビームの回転を行なえるため、
信号伝送系（信号ライン）の回転運動箇所を少なくする
ことができ、雑音信号を抑えることができるため、ＳＮ
比（Ｓ／Ｎ）が良くなるという利点がある。また、ビー
ムを水平方向で全方位に回転させることができるため、
建設機械１の水平方向の回転への対応が容易になる。ま
た、映像信号の伝送のためのカップラーを設ける必要が
なくなるという利点もある。

【００２８】さらに、５０ＧＨｚ簡易無線機４のアンテ
ナ全体を回転させる必要がないため、回転部分の負荷重
量を少なくすることができ、アンテナ追尾性能を向上さ
せることができるという利点もある。また、コニカルス
キャンアンテナの特性（垂直，水平ビーム幅）に自由度
が大きいため、設定に際しての自由度が大きく、また、
垂直，水平方向各々で別々に設定することもできる。

【００２９】自動追尾制御手段としての計算機１０は、
電波反射機構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。この計算機１０では、方位誤差検出追
尾制御を行なうようになっており、後述するように、コ
ニカルスキャンアンテナ７のビーム位置とＡＧＣ信号か
ら得られる受信電力とから方位誤差を算出するようにな
っている。そして、このようにして算出された方位誤差
信号に基づいて自動追尾制御を行なうようになってい
る。

【００３０】なお、図１，図２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。ところで、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１００
ｍ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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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付き５０ＧＨｚ簡易無線機
３１，バックアップ用無線機３２，ＧＰＳ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。

【００３４】ここで、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５０ＧＨｚ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５０Ｇ
Ｈｚ簡易無線機４の構成と同様である（図２参照）。

【００３５】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。この自動追
尾装置３０は、５０ＧＨｚ簡易無線機３１に取り付けら
れるコニカルスキャンアンテナ３５，レフレクタ３６を
備える電波反射機構３７，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、自動追尾装置３０を構成するコニカルスキ
ャンアンテナ３５，レフレクタ３６を備える電波反射機
構３７，計算機３４の構成は、建設機械１の自動追尾装
置９の構成と同様である（図２参照）。

【００３６】さらに、バックアップ用無線機３２は、５
０ＧＨｚ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５０ＧＨ
ｚ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。

【００３７】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。

【００３８】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。まず、建設機械１では、遠隔操縦装置２か
ら送られる信号を５０ＧＨｚ簡易無線機４で受信し、こ
の５０ＧＨｚ簡易無線機４から計算機１０へ送られるＡ
ＧＣ信号（移動角度データ）を受信レベルモニタ信号と
して利用し、さらに慣性センサ２４からの姿勢角データ
に関する信号を取り込んで、これらのＡＧＣ信号とビー
ム位置（ビーム方位）とから方位誤差を算出して基準方
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、５
０ＧＨｚ簡易無線機４による通信が途絶えた場合、５０
ＧＨｚ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。

【００３９】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のリフレク
タ８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、アンテナビームをコニカルスキャンアンテ
ナ７に取り込み、次いで、コニカルスキャンアンテナ７
に取り付けられたビーム偏向用電波レンズ１７を回動さ
せることによって方位誤差検出のためのビームスキャン
を行なって、５０ＧＨｚ簡易無線機４からのＡＧＣ信号
が最大となる方位を検出し、これを基準方位として設定
するようになっている（初期捕捉機能）。

【００４０】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。

【００４１】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、コニカルスキャンアンテナ７に取り付けら
れたビーム偏向用電波レンズ１７を回動させることによ
ってアンテナビームを回転させ、５０ＧＨｚ簡易無線機
４からのＡＧＣ信号が最大となる方位を検出し、これに
より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）。

【００４２】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、ビーム偏向用電波レンズ１７を回動させる
ことによってアンテナビームをスキャンさせ、ピークサ
ーチ、即ち５０ＧＨｚ簡易無線機４からのＡＧＣ信号の
最大方位検出を行なうようになっている。そして、この
ピークサーチを行なった後、基準方位を設定し直すので
ある。

【００４３】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のリフ
レクタ８を介して常に対向するようになっており、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
能になる。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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４に示すように、５０
ＧＨｚ簡易無線機４から、多芯ケーブル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、
多芯ケーブル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では映像入出力も行なわれ
るようになっている。このように、５０ＧＨｚ簡易無線
機４によって受信された信号は、スリップリングを介さ
ずに計算機１０や図示しない主計算機へ入力されるよう
になっており、これにより雑音信号を少なくすることが
できるため、信号伝送系の信頼性を高めることができる
ことになる。

【００４７】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。

【００４８】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、リフレクタ８を水平方向に回動させるべく、
水平方向ビーム追尾機構１９の環状部材１９Ａを回動さ
せるモータ１９Ｂに取り付けられたエンコーダ１９Ｃ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、リフレクタ８を垂直方向に回動させる
べく、垂直方向ビーム追尾機構２１の棒状部材２１Ａを
回動させるモータ２１Ｂに取り付けられたエンコーダ２
１ＣからＥＬ角度信号が入力されるようになっている。

【００４９】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１９Ｂに送り、モータ１９
Ｂを駆動させて水平方向ビーム追尾機構１９の環状部材
１９Ａ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４５，モータドライバ
４４を介してモータ２１Ｂに送り、モータ２１Ｂを駆動
させて垂直方向ビーム追尾機構２１の棒状部材２１Ａを
回動させるようにしている。なお、モータドライバ４４
やモータ２１Ｂは、安定化電源４６，スリップリング４
５を介してＡＣ１００Ｖの電源に接続されている。

【００５０】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１９Ｂ
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４４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２１Ｂを駆動させることによって、５０
ＧＨｚ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。

【００５１】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。

【００５２】また、計算機１０は、方位誤差検出を行な
うためにコニカルスキャンアンテナ７のビーム偏向用電
波レンズ１７を駆動すべく、ビームスキャン駆動部２０
との間でスキャン指令／ビーム方位に関する信号がやり
とりさ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９は、計算機１０により、そ
のアンテナ制御信号に応じて各ドライバ４３，４４が駆
動される。つまり、遠隔操縦装置２側から手動により５
０ＧＨｚ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。

【００５３】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。

【００５４】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、建設機械１から送られる信号を５０
ＧＨｚ簡易無線機３１で受信し、この５０ＧＨｚ簡易無
線機３１から計算機３４へ送られるＡＧＣ信号を受信レ
ベルモニタ信号として利用し、このＡＧＣ信号とビーム
位置（ビーム方位）とから方位誤差を算出して基準方位
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、５
０ＧＨｚ簡易無線機３１による通信が途絶えた場合、５
０ＧＨｚ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へ送られる信号を利用して
自動追尾制御が行なわれる。

【００５５】つまり、遠隔操縦装置２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３７のリ
フレクタ３６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、アンテナビームをコニカルスキャ
ンアンテナ３５に取り込み、次いで、コニカルスキャン
アンテナ３５に取り付けられたビーム偏向用電波レンズ
３８を回動させることによって方位誤差検出のためのビ
ームスキャンを行なって、５０ＧＨｚ簡易無線機３１か
らのＡＧＣ信号が最大となる方位を検出し、これを基準
方位として設定するようになっている（初期捕捉機
能）。

【００５６】このような初期捕捉後（ロックオン後）、
アンテナビームスキャンによって方位追尾を行なう。こ
の追尾はＮｕｌｌ点追尾方式による。また、初期捕捉で
設定された基準方位（基準位置）からの建設機械１の移
動角度を遠隔操縦装置２のリフレクタ３６の回転角度か
ら求める。そして、この移動角度データを遠隔操縦装置
２の５０ＧＨｚ簡易無線機３１又はバックアップ無線機
３２経由で建設機械１側へ送信する。なお、アンテナの
基準方位の設定が自動で行なえない場合はマニュアルで
アンテナ方位を制御してアンテナ基準方位の設定を行な
う。

【００５７】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の構成と略同様である。上述のような自動追
尾制御を行なうようにしているのは、無線通信の形態で
は送受信双方で同時に追尾のためのビームスキャンを行
なうと２重に振幅変調がかかってしまい方位誤差の検出
ができないからである。このため、上述のように、固定
局としての遠隔操縦装置２側をメインのビームスキャン
のアンテナとし、送受信双方の追尾を行なうようにして
いるのである。

【００５８】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５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Ｓ
２０に進み、本システムが起動時であるか否かを判定す
る。

【００５９】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シンバル姿勢制御による
アンテナ自動追尾制御を行なう。

【００６０】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。

【００６１】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の５０ＧＨｚ簡易無線機４及び遠隔操縦装置２の
５０ＧＨｚ簡易無線機３１がそれぞれコニカルスキャン
アンテナ７，３５付きの固定式無線装置として構成さ
れ、また、コニカルスキャンアンテナ７，３５と対向す
る位置に姿勢調整が可能なリフレクタ８，３６を有する
電波反射機構９，３７が設けられており、自動追尾制御
手段としての計算機１０，３４が、この電波反射機構
９，３７を制御して自動追尾制御を実行するようにして
いるため、建設機械１の５０ＧＨｚ簡易無線機４及び遠
隔操縦装置２の５０ＧＨｚ簡易無線機３１のコンパクト
化を図ることができ、信号伝送系の信頼性を向上させる
ことができるという利点がある。

【００６２】なお、本実施形態では、作業機械及び遠隔
操縦装置の双方に電波反射機構９，３７付きの無線装置
４，３１を設けているが、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いずれか一方に電波反
射機構付きの無線装置を設けるようにしても良い。ま
た、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。

【００６３】さらに、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。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の遠隔無線操縦システムによれば、無線移動式作業
機械の第１無線装置及び遠隔操縦装置の第２無線装置が
それぞれコニカルスキャンアンテナ付きの固定式無線装
置として構成され、また、コニカルスキャンアンテナと
対向する位置に姿勢調整が可能な電波反射部材を有する
電波反射機構が設けられており、自動追尾制御手段が、
この電波反射機構を制御して自動追尾制御を実行するよ
うにしているため、第１無線装置及び第２無線装置のコ
ンパクト化を図ることができ、信号伝送系の信頼性を向
上させることができるという利点がある。

【００６５】請求項２記載の本発明の無線移動式作業機
械によれば、無線移動式作業機械のアンテナ付き無線装
置がコニカルスキャンアンテナ付きの固定式無線装置と
して構成され、コニカルスキャンアンテナと対向する位
置に姿勢調整が可能な電波反射部材を有する電波反射機
構が設けられているため、無線移動式作業機械のアンテ
ナ付き無線装置のコンパクト化を図ることができ、信号
伝送系の信頼性を向上させることができるという利点が
ある。

【００６６】請求項３記載の本発明の遠隔操縦装置によ
れば、遠隔操縦装置のアンテナ付き無線装置がコニカル
スキャンアンテナ付きの固定式無線装置として構成さ
れ、コニカルスキャンアンテナと対向する位置に姿勢調
整が可能な電波反射部材を有する電波反射機構が設けら
れているため、遠隔操縦装置のアンテナ付き無線装置の
コンパクト化を図ることができ、信号伝送系の信頼性を
向上させることができるという利点がある。

【００６７】請求項４，５，６記載の本発明の電波反射
機構付きの無線装置によれば、遠隔無線操縦システムに
使用されるアンテナ付き無線装置がコニカルスキャンア
ンテナ付きの固定式無線装置として構成され、コニカル
スキャンアンテナと対向する位置に姿勢調整が可能な電
波反射部材を有する電波反射機構が設けられているた
め、遠隔無線操縦システムに使用されるアンテナ付き無
線装置のコンパクト化を図ることができ、信号伝送系の
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電波反射機構付き
の無線装置を示す模式的斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる電波反射機構付き
の無線装置を説明するための模式図である。

【図４】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５】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。

【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４５０ＧＨｚ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）５バックアップ用無線機５Ａ４２９ＭＨｚ受信アンテナ６ＧＰＳ(Global Positioning System) アンテナ６ＡＧＰＳ送受信機７コニカルスキャンアンテナ８レフレクタ（電波反射部材）９電波反射機構１０計算機（自動追尾制御手段，方位誤差検出追尾制
御手段）１５簡易インシュレータ１６ホーンアンテナ１７ビーム偏向用電波レンズ１８直線偏波／円偏波変換器１９水平方向ビーム追尾機構１９Ａ環状部材１９Ｂモータ１９Ｃエンコーダ２０ビームスキャン駆動部２１垂直方向ビーム追尾機構２１Ａ棒状部材２１Ｂモータ２１Ｃエンコーダ２２支持部材２３レドーム（電波透過カバー部材）２４慣性センサ（レート・ジャイロ）３０自動追尾装置３１５０ＧＨｚ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）３２バックアップ用無線機３３ＧＰＳアンテナ３３ＡＧＰＳ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コニカルスキャンアンテナ３６レフレクタ（電波反射部材）３７電波反射機構３８ビーム偏向用電波レンズ４０多芯ケーブル４１コネクションボックス４２スリップリング４３モータドライバ４４モータドライバ４５スリップリング４６安定化電源

Claims

【特許請求の範囲】

【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、上記の第１無線装置及び第２無線装置が、それぞれコニ
カルスキャンアンテナ付きの固定式無線装置として構成
されるとともに、各コニカルスキャンアンテナと対向する位置に姿勢調整
が可能な電波反射部材を有する電波反射機構が設けられ
て、上記の電波反射機構を制御して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。
【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、該無線装置がコニカルスキャンアンテナ付きの固定式無
線装置として構成されるとともに、該コニカルスキャンアンテナと対向する位置に姿勢調整
が可能な電波反射部材を有する電波反射機構が設けられ
ていることを特徴とする、無線移動式作業機械。
【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、該無線装置がコニカルスキャンアンテナ付きの固定式無
線装置として構成されるとともに、該コニカルスキャンアンテナと対向する位置に姿勢調整
が可能な電波反射部材を有する電波反射機構が設けられ
ていることを特徴とする、遠隔操縦装置。
【請求項４】遠隔無線操縦システムに使用されるアン
テナ付き無線装置において、該無線装置がコニカルスキャンアンテナ付きの固定式無
線装置として構成されるとともに、該コニカルスキャンアンテナと対向する位置に姿勢調整
が可能な電波反射部材を有する電波反射機構が設けられ
ていることを特徴とする、電波反射機構付きの無線装
置。
【請求項５】該電波反射機構が、該コニカルスキャン
アンテナを中心にして回動する環状部材をそなえ、該電波反射部材が、該環状部材の回動軸と交差する方向
の軸のまわりに回動しうるように、該環状部材に取り付
けられていることを特徴とする、請求項４記載の電波反
射機構付きの無線装置。
【請求項６】該コニカルスキャンアンテナ付きの固定
式無線装置及び該電波反射機構を覆うように電波透過カ
バー部材が設けられていることを特徴とする、請求項４
記載の電波反射機構付きの無線装置。