KR101500742B1 - 건설장비의 원격제어시스템 및 원격제어방법 - Google Patents

건설장비의 원격제어시스템 및 원격제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 건설장비의 원격제어시스템은 작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 팔 하박의 회전각도(β)와, 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)와, 손 굽힘 각도(γ)와, 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)를 검출할 수 있도록 작업자의 신체에 마련된 복수의 센서(50)(60)(70); 및 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ) 각각에 대응되게 붐(31)과 아암(33)과 버켓(35) 및 상부 선회체(20)를 구동시킬 수 있도록 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하는 원격 제어부(80)를 포함하며, 상기 원격 제어부(80)는, 현재의 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)가 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)에 속하는지를 판단하고, 판단결과, 현재의 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ) 중 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)를 벗어난 회전 각도가 좌우방향 축(Y)을 중심으로 한 회전 각도(β)와 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ) 중 적어도 어느 하나인 경우 상부 선회체(20)가 선회 구동되지 않는 경우에만 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되도록 현재의 회전 각도(β)(θ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하며, 판단결과, 현재의 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ) 중 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)를 벗어난 회전 각도가 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)인 경우, 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되지 않는 경우에만 상부 선회체(20)가 선회 구동되도록 현재의 회전 각도(φ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하는 것을 특징으로 한다.
신체, 팔, 상박, 하박, 원격 제어, 작업 우선 순위, 기준 각도 범위

Description

건설장비의 원격제어시스템 및 원격제어방법{REMOTE CONTROL SYSTEM FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT AND REMOTE CONTROL METHOD THEROF}
본 발명은 굴삭기와 같은 건설장비를 원격지에서 제어할 수 있는 건설장비의 원격제어시스템 및 원격제어방법에 관한 것으로서, 특히 작업자의 신체 움직임에 따라 건설장비를 구동시킬 수 있도록 하여 초보자도 건설장비를 용이하게 조정할 수 있는 건설장비의 원격제어시스템 및 원격제어방법에 관한 것이다.
일반적인 굴삭기 등과 같은 건설장비에 의한 작업의 특성을 살펴보면, 작업자들은 유압 밸브를 직접 제어하는 수동 레버를 조작하여 굴삭기 등을 조작한다. 일반적으로 긴 훈련 과정과 오랜 경험을 갖추어야 버켓 운동과 레버 조작 사이의 상관 관계를 체득할 수 있기 때문에 비숙력자가 건설장비를 조작하는 것은 매우 어려운 일이다. 보다 더 어려운 점은 버켓에 가해지는 부하를 감지하는 것인데, 이는 버켓의 이동 속도, 부하에 대한 엔진의 반응, 레버에 전달되어 오는 반동 압력만이 이를 추정하기 위한 유일한 피드백이라는 것이다.
이와 같은 이유로 건설장비를 운전하기 위한 운전자는 장기간 동안 건설장비의 조작을 위한 훈련을 받아야 한다. 또한, 장기간의 훈련을 받은 운전자라도 건설 장비에 탑승한 상태에서 건설장비를 운전하기 때문에 오조작 등의 실수로 부상을 입는 등 항상 돌출된 위험에 노출되어 있다.
이러한 이유로 운전자가 건설장비에 탑승하지 않고도 건설장비를 운전할 수 있는 제어시스템에 대한 요구가 증대되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 건설장비로부터 원격지에 있는 작업자가 건설장비를 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 건설장비의 작업 장치들이 주변 사물과 충돌하는 것을 방지하여 작업의 안전성을 향상시킬 수 있는 건설장비의 원격제어시스템 및 원격제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설장비의 원격제어시스템은 하부 주행체(10)와, 상기 하부 주행체(10)에 선회가능하게 지지되는 상부 선회체(20)와, 붐(31)과 아암(33) 및 버켓(35)을 포함하며 상기 상부 선회체(20)에 마련된 작업장치(30)와, 상기 작업장치(30)의 구동 및 상기 상부 선회체(20)의 선회를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 장비 제어부(90)와, 상기 장비 제어부(90)로부터 출력된 신호에 따라 상기 작업장치(30)에 공급되는 작동유의 흐름을 제어하는 제어밸브유닛(40)을 포함하는 건설장비에 적용되는 것으로서, 작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 팔 하박의 회전각도(β)와, 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)와, 손 굽힘 각도(γ)와, 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)를 검출할 수 있도록 작업자의 신체에 마련된 복수의 센서(50)(60)(70); 및 검출된 상기 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ) 각각에 대응되게 붐(31)과 아암(33)과 버켓(35) 및 상기 상부 선회체(20)를 구동시킬 수 있도록 상기 감지된 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하는 원격 제어부(80)를 포함하며, 상기 원격 제어부(80)는, 상기 회전 각도들 중 작업자 팔 하박(LA)의 좌우방향 축(Y)을 중심으로 한 회전 각도(β)와 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ) 중 적어도 어느 하나가 상기 작업자의 움직임에 의해 변동된 것이 검출된 경우, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인지를 확인하고, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되지 않는 경우에만 상기 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되도록 상기 현재의 회전 각도(β)(θ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하며, 상기 회전 각도들 중 상기 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 상기 작업자의 움직임에 의해 변동된 것이 검출된 경우, 상기 붐(31)과 상기 아암(33) 중 적어도 어느 하나가 구동 중 인지를 확인하고, 상기 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되지 않는 경우에만 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되도록 상기 현재의 회전 각도(φ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 원격 제어부(80)는 상기 변동된 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)가 기 설정된 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)에 속하는지를 판단하고, 상기 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)들 중 상기 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)를 벗어난 상기 변동된 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하며, 상기 현재의 각 회전 각도(β)(θ) 감지 시점 직전에 감지된 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 현재 회전 각도(φ)가 상기 기준 각도 범위(DZs)에 속하는 경우, 상기 상부 선회체(20)가 선 회 구동되지 않는 것으로 판단하고, 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 현재 회전 각도(φ)의 감지 시점 직전에 감지된 작업자 팔 하박(LA)의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 회전 각도(β)와 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)가 상기 각 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)에 속하는 경우, 상기 붐(31) 및 상기 아암(33)이 구동되지 않는 것으로 판단한다.
한편 전술한 바와 같은 목적은 하부 주행체(10)와, 상기 하부 주행체(10)에 선회 가능하게 설치되는 상부 선회체(20)와, 상기 상부 선회체(20)에 마련된 붐(31)과 아암(33) 및 버켓(35)과, 상기 상부 선회체(20)와 상기 붐(31)과 아암(33) 및 버켓(35)을 구동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 장비 제어부(90)를 포함하는 건설장비를 원격지에서 제어하기 위한 건설장비의 원격제어방법에 있어서, a) 작업자 팔 하박(LA)의 좌우방향 축(Y)을 중심으로 한 회전 각도(β)와, 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)와, 작업자 손의 굽힘 각도(γ)와, 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)의 변동을 감지하는 단계; b) 상기 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)들 중 작업자 팔 하박(LA)의 좌우방향 축(Y)을 중심으로 한 회전 각도(β)와 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ) 중 적어도 어느 하나가 변동된 것이 검출된 경우 상기 상부 선회체(20)가 구동 중인지를 판단하고, 상기 상부 선회체(20)가 구동되지 않는 경우에만 상기 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되도록 상기 회전 각도(β)(θ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하는 단계; 및 c) 상기 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)들 중 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 변동된 것이 검출된 경우, 상기 붐(31)과 상기 아암(33) 중 적어도 어느 하나가 구동 중 인지를 판단하고, 상기 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되지 않는 경우에만 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되도록 상기 회전 각도(φ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 원격제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 b) 단계 및 상기 c) 단계에서, 상기 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)의 변동이 각 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)에 속하는지를 판단한 후 상기 변동된 회전 각도가 상기 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)를 벗어난 경우 해당 회전 각도에 대응되는 작업장치 및 상부 선회체 중 적어도 하나가 구동되도록 상기 변동된 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하는 단계; 및 상기 기준 각도 범위를 벗어난 회전 각도가 손 굽힘 각도(γ)인 경우, 상기 상부 선회체와 상기 붐 및 상기 아암의 구동과 관련없이 상기 버켓(35)이 구동되도록 상기 손 굽힘 각도(γ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하는 단계;를 더 포함한다.
이상의 과제 해결 수단에 의하면, 건설장비로부터 원격지에 있는 작업자가 건설장비에 탑승없이 건설장비를 구동시킬 수 있게 되어 건설장비 운전의 안전성이 향상된다.
또한, 작업자의 신체 움직임에 따라 건설장비가 구동됨으로써, 건설장비를 용이하게 운전할 수 있다. 특히, 신체의 움직임에 대한 일정한 기준 각도 범위를 설정하고 기준 각도 범위 내의 신체 움직임에 대해서는 건설장비가 구동되지 않도 록 함으로써, 건설장비의 운전 안정성 및 신뢰성이 향상된다.
또한, 건설장비의 붐, 아암, 버켓 및 상부 선회체의 구동을 작업자의 팔의 움직임에 대응시킴으로써, 건설장비의 운전이 더욱 용이해진다.
또한, 원격 제어부를 사람의 신체에 마련하고, 원격 제어부에 의해 센서로부터 감지된 신호들을 처리토록 함으로써, 장비 제어부의 최소한의 수정만으로 원격제어를 할 수 있게 되어, 종래의 장비에 원격제어시스템을 도입하는 것이 용이하다.
한편, 건설장비의 붐 또는 아암과 상부 선회체의 선회가 동시에 구동되지 않도록 제어함으로써, 건설장비의 작업 장치가 주변 사물과 충돌하는 것을 방지할 수 있고, 이에 의해 작업의 안전성이 더욱더 향상된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 원격제어시스템 및 원격제어방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 원격제어시스템은 건설장비로부터 원격지에 있는 작업자의 팔에 센서(50)(60)(70)를 부착하여 팔의 움직임에 따라 검출된 센서(50)(60)(70)의 신호를 건설장비에 전송하고, 전송된 신호에 따라 건설장비를 제어하기 위한 시스템이다. 본 실시예에서는 건설장비로서 굴삭기를 예시하였으나, 굴삭기 이외의 건설장비에도 작업장치가 있는 한 본 발명의 사상이 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 건설장비는 하부에 트랙과 같은 이송수단 이 마련된 하부 주행체(10)와, 상기 하부 주행체(10)에 선회가능하게 설치되는 상부 선회체(20)를 포함한다. 상기 상부 선회체(20)는 선회 모터(21)에 의해 선회된다. 한편, 상기 상부 선회체(20)에는 작업장치(30)로서 붐(31), 아암(33) 및 버켓(35)이 마련되며, 각각은 액츄에이터인 붐 실린더(32)와, 아암 실린더(34) 및 버켓 실린더(36)에 의해 구동된다.
한편, 상기 붐 실린더(32)와, 아암 실린더(34)와, 버켓 실린더(36) 및 선회 모터(21)는 작동유에 의해 구동되며, 상기 작동유는 제어밸브유닛(40)에 의해 그 흐름 방향이 제어되어 상기 각 실린더(32)(34)(36) 및 선회 모터(21)에 공급된다.
상기 제어밸브유닛(40)은 통상적으로 파일럿 압유에 의해 스풀을 이동시켜 유로를 변경하고 있으나, 최근에는 솔레노이드 및 앰프를 이용하여 전기신호에 따라 스풀을 이동시켜 유로를 변경하는 전자제어밸브 시스템이 개발되어 있다. 본 실시예에서는 전자식 제어밸브유닛(40)을 예시하여 설명한다.
이와 같이 전자식 제어밸브유닛(40)을 이용함으로써, 장비 제어부(90)로부터 전송되는 신호에 의해 전자식 제어밸브유닛(40)은 그 유로를 변경하게 되고, 이에 의해 각 실린더(32)(34)(36) 및 모터(21)에 공급되는 작동유의 흐름 방향이 제어된다.
이하에서는 이상과 같은 건설장비를 원격지에서 제어할 수 있는 건설장비의 원격제어시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격제어시스템은, 제 1, 2, 3 센서(50)(60)(70)와, 원격 제어부(80)와, 원격 무선송수신부(81)와, 장 비 무선송수신부(91)와, 장비 제어부(90)를 포함한다.
상기 제 1 센서(50)는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 작업자 팔의 상박(UA)에 부착되어 팔의 상박(UA)의 각도를 감지한다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 센서(50)는 작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 팔 상박(UA)의 회전 각도(α)를 검출한다. 이러한 제 1 센서(50)는 기울기 센서(inclinometer) 등 공지된 다양한 센서로 구성될 수 있다.
상기 제 2 센서(60)는 작업자 팔의 하박(LA)에 마련되어 하박(LA)의 회전 각도(β)(φ)를 검출한다. 보다 구체적으로 상기 제 2 센서(60)는 작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(β)와, 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)를 감지한다. 상기 제 2 센서(60)는, 전술한 바와 같이, 2축 이상의 회전 각도를 감지하기 할 수 있어야 하기 때문에 3축의 회전 각도를 감지할 수 있는 자세 센서(Orientation Sensor) 등이 이용될 수 있다.
상기 제 3 센서(70)는, 도 9a에 도시된 바와 같이, 손에 마련되어 손등(BH)과 손가락(F) 사이의 각도, 즉 손 굽힘 각도(γ)를 감지하기 위한 것으로서, 로터리 센서(incremental rotary encoder) 등이 이용될 수 있다. 손의 굽힘 각도(γ)는 손등(BH)을 기준으로 작업자의 좌우방향 축(Y)을 중심으로 한 손가락의 회전 각도(γ)로 표현될 수도 있다.
상기 원격 제어부(80)는 상기 제 1 내지 제 3 센서(50)(60)(70)로부터 감지된 신호를 처리하여 원격 무선송수신부(81)를 통해 장비 무선송수신부(91)로 전송 하기 위한 것으로서, 작업자의 신체에 마련될 수 있다. 특히, 상기 원격 제어부(80)는 상기 제 1 센서(50)와 상기 제 2 센서(60)로부터 전송된 각 회전 각도(α)(β)로부터 팔의 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)를 산출한다. 또한, 상기 원격 제어부(80)는 각 회전각도(β)(θ)(γ)(φ)가 건설장비의 어떠한 작업장치의 구동에 대응되는지와 작업장치의 구동 방향을 판단한다. 이러한 판단은 각 센서(50)(60)(70)로부터 전달되는 회전각도(β)(θ)(γ)(φ)에 대응되는 작업장치(붐, 아암, 버켓, 상부 선회체)와 작업장치의 구동방향을 설정하고, 입력되는 신호에 따라 구동되어야 할 작업장치 및 작업장치의 구동방향을 선택함에 의해 간단히 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(β)를 붐(31)을 구동시키기 위한 제어변수로 설정하고, 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)를 아암(33)을 구동시키기 위한 제어변수로 설정하며, 손 굽힘 각도(γ)를 버켓(35)을 구동시키기 위한 제어변수로 설정하고, 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(φ)를 상부 선회체(20)의 선회 구동을 위한 제어변수로 설정하였다.
이와 같은 각 작업 장치의 구동과 제어변수는 장비 제어부(90)에 매칭되어 있어도 되나, 원격 제어부(80)에서 구동 장치 및 제어변수를 매칭시킨 후 최종적으로 구동되어야 하는 작업 장치의 종류와 구동방향 및 구동량을 산출하여 장비 제어부(90)로 전송함으로써, 기존의 건설장비의 장비 제어부(90)의 새로운 업그레이드나 새로운 장비 제어부(90)로의 교환 없이 최소한의 수정만으로 원격제어 시스템 적용이 가능하게 된다.
한편, 상기 원격 제어부(80)는 각 회전각도(β)(θ)(γ)(φ)가 각 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)의 내인지를 판단하고, 판단결과, 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)를 벗어난 경우에만 작업장치(30)의 구동신호를 장비 제어부(90)로 전송한다. 이와 같은 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)의 설정은 작업자의 작업장치 구동 의사와 관계없이 작업자의 팔이 임의로 움직일 수 있기 때문에 이러한 움직임에 의한 건설장비의 구동을 방지하기 위한 것이다.
기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)의 설정에 대하여 좀더 알아보면, 도 8b에 도시된 바와 같이, 원격 제어작업을 시작한 시점의 하박(LA)의 위치를 기준으로 작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(β)가 β1보다 크고 β2보다 작은 경우, 원격 제어부(80)는 붐(31) 구동 신호를 장비 제어부(90)에 전송하지 않고, 하박(LA)의 회전 각도(β)가 β1보다 작거나 β2보다 큰 경우, 즉 기준 각도 범위(DZbm)를 벗어난 경우, 원격 제어부(80)는 붐(31) 구동 신호를 장비 제어부(90)로 전송하게 된다. 이때, 상기 원격 제어부(80)는 회전 각도(β)가 β1보다 작은 경우, 붐(31) 하강 신호를 장비 제어부(90)에 전송하고 회전 각도(β)가 β2보다 큰 경우 붐(31) 상승 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다.
또한, 도 8a 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 원격 제어부(80)는, 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)가 기준 각도 범위(DZa)를 벗어난 경우, 즉 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)가 θ1보다 작거나 θ2보다 큰 경우에만, 아암(33) 구동신호를 장비 제어부(90)에 전송하게 된다. 이때, 상기 원격 제어부(80)는 회전 각도(θ)가 θ1보다 작은 경우, 아암(33) 상승 신호를 장비 제어부(90)에 전송하고 회전 각도(θ)가 θ2보다 큰 경우 아암(33) 하강 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다.
또한, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 원격 제어부(80)는 손 굽힘 각도(γ)가 기준 각도 범위(DZbk)를 벗어난 경우, 즉 손 굽힘 각도(γ)가 γ1보다 작거나 γ2보다 큰 경우에만, 버켓(35) 구동 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다. 이때, 상기 원격 제어부(80)는 회전 각도(γ)가 γ1보다 작은 경우, 버켓(35) 덤프 신호를 장비 제어부(90)에 전송하고 회전 각도(γ)가 γ2보다 큰 경우 버켓(35) 크라우드 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다.
또한, 도 10a 내지 도 10b에 도시된 바와 같이, 원격 제어부(80)는 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 좌측으로 φ1 보다 크거나 우측으로 φ2보다 큰 경우에만 상부 선회체(20) 선회 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다. 이때, 상기 원격 제어부(80)는 회전 각도(φ)가 φ1보다 작은 경우, 상부 선회체(20) 좌선회 신호를 장비 제어부(90)에 전송하고, 회전 각도(φ)가 φ2보다 큰 경우 상부 선회체(20) 우선회 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다.
특히, 상기 원격 제어부(80)는 붐(31) 또는 아암(33)의 구동과 상부 선회체(20)의 선회 구동이 동시에 이루어지지 않도록 제어한다. 이는 상부 선회체(20)가 선회하면서 붐(31) 및 아암(33)이 구동되는 경우, 붐(31)과 아암(33) 및 버켓(35)이 건설장비의 주변 사물과 충돌할 수 있기 때문에 이를 방지하여 작업의 안전성을 향상시키기 위한 것이다. 특히, 작업자가 건설장비에 탑승한 상태에서는 작업자가 건설장비의 주변을 주의 깊게 살펴 붐(31) 또는 아암(33)과 상부 선회 체(20)의 선회 구동이 동시에 이루어지더라도 주변 사물과 충돌하는 사고의 발생이 희박하나, 작업자가 건설장비의 원격지에서 건설장비를 제어하는 경우 건설장비 주변의 사물을 충분히 파악하지 못할 수 있다. 또한, 원격지에서 건설장비를 제어하는 경우, 작업자의 팔의 움직임에 의해 건설장비를 제어함으로써 건설장비의 구동제어가 정밀하지 못하고 이로 인해 건설장비의 작업장치(30)는 주변사물과 충돌하기 쉽다. 이러한 이유로 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서는 건설장비의 회전 반경을 크게 변화시키는 붐(31) 및 아암(33)의 구동이 선회 구동과 동시에 이루어지지 못하도록 하여 작업의 안전성을 최대한 확보하고 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 원격 제어부(80)는 상기 회전 각도(β)(θ)가 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)를 벗어나더라도 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인지를 판단하고, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인 경우에는 상기 회전 각도(β)(θ)를 장비 제어부(90)에 전송하지 않는다. 따라서, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인 경우에는 붐(31) 및 아암(33)이 구동되지 않는다.
이와 반대로, 상기 회전 각도(φ)가 기준 각도 범위(DZs)를 벗어난 경우에도, 상기 원격 제어부(80)는 붐(31)이나 아암(33)이 구동 중인지를 판단하고, 판단결과 붐(31)이나 아암(33)이 구동되고 있는 경우에는 상기 회전 각도(φ)를 장비 제어부(90)에 전송하지 않는다. 따라서, 붐(31)이나 아암(33)이 구동 중인 경우, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되지 않는다.
반면, 버켓(35)의 경우, 건설장비의 회전 반경에는 크게 영향을 미치지 않으므로, 손 굽힘 각도(γ)가 기준 각도 범위(DZbk)를 벗어난 경우, 상기 원격 제어 부(80)는 다른 작업장치의 구동 여부와 관계없이 손 굽힘 각도(γ)에 대한 정보를 장비 제어부(90)로 전송하여 버켓(35)을 구동시킨다.
본 실시예에서는 상기 원격 제어부(80)가 상술한 제어를 수행하는 것으로 예시하였으나, 전술한 제어들은 장비 제어부(90)가 수행할 수 있으며, 이러한 경우, 상기 원격 제어부(80)는 생략 가능한 구성이 된다. 상기 원격 제어부(80)가 생략되는 경우에는 상기 각 센서(50)(60)(70)로부터 전송되는 신호는 직접 원격 무선송수신부(81)를 통해 장비 무선송수신부(91)에 전송되며, 장비 무선송수신부(91)에 전송된 신호는 장비 제어부(90)로 전송되고, 상기 장비 제어부(90)는 상기 원격 제어부(80)가 수행한 제어 기능을 수행하게 된다.
상기 원격 무선송수신부(81)는 상기 원격 제어부(80)로부터 전송되는 신호를 블루투스(Bluetooth) 등 다양한 규격의 무선 통신으로 상기 장비 무선송수신부(91)에 전송한다. 상기 장비 무선송수신부(91)로 전송된 신호는 상기 장비 제어부(90)로 전송된다. 본 실시예에서는 상기 원격 무선송수신부(81)가 별도의 구성품인 것을 예시하였으나, 상기 원격 무선송수신부(81)는 상기 각 센서(50)(60)(70)에 내장될 수도 있다.
상기 장비 제어부(90)는 상기 원격 무선송수신부(81)로부터 전송된 상기 제 1 내지 제 3 센서(50)(60)(70)의 신호에 따라 상기 작업장치(30) 및 상부 선회체(20)의 구동을 위한 제어신호를 상기 제어밸브유닛(40)에 출력하기 위한 것으로서, 기존 건설장비의 메인 컨트롤러가 이용될 수 있다. 상기 장비 제어부(90)로부터 출력되는 신호는 제어밸브유닛(40)에 전송된다. 그러면, 제어밸브유닛(40)은 전 송된 신호에 따라 유로를 변경하여 미 도시된 메인 펌프로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향을 제어한다. 흐름 방향이 제어된 작동유는 각 실린더(32)(34)(36) 및 선회 모터(21)로 공급되어 각 붐(31), 아암(33) 및 버켓(35)을 구동시키거나 상부 선회체(20)를 선회 구동시킨다.
이하, 이상에서 설명한 바와 같은 구성을 가지는 건설장비의 원격제어시스템의 원격제어방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 우선 원격 제어 명령 신호의 입력에 의해 원격 제어가 시작된다(S100). 원격 제어 시작 신호는 팔 하박(LA)을 X축을 중심으로 일정 각도 이상 회전시켜 발생할 수 있다. 이러한 경우, 상기 제 2 센서(60)는 상기 팔 하박(LA)의 X축 방향 회전 각도를 원격 제어부(80)에 전송하고, 상기 원격 제어부(80)는 전송된 신호가 기설정된 원격제어 시작각도보다 큰 경우, 원격 제어 시작 신호로 판단하게 된다. 그러나 본 실시예와 달리 상기 원격 제어 시작 신호는 작업자의 신체에 마련된 별도의 버튼을 통해 발생할 수도 있다.
여기서, 상기 원격 제어부(80)는 기준 각도를 설정하고, 상기 기준 각도로부터 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)를 설정하는 단계와, 제 1 센서(50)에 의해 감지된 팔 상박(UA)의 회전 각도(α)와 상기 제 2 센서(60)로부터 감지된 팔 하박(LA)의 회전 각도(β)로부터 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)를 산출하는 단계를 더 수행할 수 있다. 상기 기준 각도는 원격제어 시작신호가 입력된 시점에 각 센서(50)(60)(70)가 감지한 각도로 설정될 수 있다.
원격 제어가 시작되면, 각 센서(50)(60)(70)는 각 회전각도(β)(θ)(γ)(φ) 를 감지하여 원격 제어부(80)로 전송한다(S200). 그러면, 원격 제어부(80)는, 각 회전각도(β)(θ)(γ)(φ)에 대응되게 붐(31)과 아암(33)과 버켓(35) 및 상부 선회체(20)가 선회 구동될 수 있도록 전송된 각 회전각도(β)(θ)(γ)(φ)에 대한 신호를 처리하여 장비 제어부(90)에 전송한다(S300).
그런 후에, 상기 원격 제어부(80)는 원격 제어가 종료되는지 여부를 판단한다(S400). 원격 제어 종료 신호는 팔 하박(LA)을 X축을 중심으로 일정 각도 이상 회전시켜 발생할 수 있다. 즉, 팔 하박(LA)을 X축을 중심으로 일정 각도 이상 회전시키는 신호가 1차적으로 입력되면, 상기 원격 제어부(80)는 원격 제어 시작 신호로 인식하고, 팔 하박(LA)을 X축을 중심으로 일정 각도 이상 회전시키는 신호가 2차적으로 입력되면, 상기 원격 제어부(80)는 원격 제어 종료 신호로 인식할 수 있다. 원격 제어가 종료된 것으로 판단되면, 상기 원격 제어부(80)는 S200단계를 다시 수행한다.
도 4 내지 도 7은 상기 S300단계의 각 작업 장치별 상세 제어 흐름도이다.
도 4는 붐(31) 구동 제어를 위한 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 원격 제어부(80)는 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(β)가 입력되면, 도 8b에 도시된 바와 같은, 붐 기준 각도 범위(DZbm)에 속하는지를 판단한다(S310).
판단결과, 상기 회전 각도(β)가 붐 기준 각도 범위(DZbm)에 속하는 경우, 상기 원격 제어부(80)는 붐 구동 정지 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다. 그러면, 상기 장비 제어부(90)는 붐 구동 정지 신호를 상기 제어밸브유닛(40)에 전송하 여 상기 붐(31)의 구동을 정지시킨다(S311).
판단결과, 하박(LA)의 회전 각도(β)가 기준 각도 범위(DZbm)를 벗어난 경우, 상기 원격 제어부(80)는 현재 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인지 여부를 판단한다(S312). 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인지 여부는 상기 하박(LA)의 회전 각도(β)가 감지되기 바로 직전의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 선회 기준 각도 범위(DZs)를 벗어났는지 여부로부터 판단될 수 있다. 즉, 상기 하박(LA)의 회전 각도(β)가 감지되기 바로 직전의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 선회 기준 각도 범위(DZs)를 벗어난 경우, 상기 원격 제어부(80)는 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인 것으로 판단하고, 상기 하박(LA)의 회전 각도(β)가 감지되기 바로 직전의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 선회 기준 각도 범위(DZs)에 속한 경우, 상기 원격 제어부(80)는 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되지 않는 것으로 판단한다. 여기서 '직전'이란 표현은 센서(50)(60)(70)가 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)를 일정 시간 간격으로 감지하기 때문에 현재 감지한 시점의 바로 이전의 시점을 의미한다. 물론, 본 실시예와 달리, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되는지 여부는 장비 제어부(90)로부터 전송된 정보로부터 알 수도 있고, 그 외 다양한 방법에 의해서 알 수 있을 것이며, 이와 같이 상부 선회체(20)의 선회 구동 여부를 판단하는 방법의 변경은 본 발명의 기술적 사상에 당연히 포함된다.
상기 S312단계에서 판단결과, 선회 구동 중인 것으로 판단되면, 상기 원격 제어부(80)는 S400단계를 수행한다. 붐(31)의 구동을 정지시키는 단계를 수행하지 않는 이유는 원격 제어 시작 시점부터 상부 선회체(20)의 구동 중인 경우 붐(31)이 구동되지 않도록 제어되고 있으므로, 상부 선회체(20)가 선회 구동되는 시점에는 붐(31) 구동 정지 신호를 별도로 발생할 필요가 없기 때문이다.
상기 S312단계에서 판단결과, 상부 선회체(20)가 선회 구동되고 있지 않은 것으로 판단되면,하박(LA)의 회전 각도(β)에 대한 신호를 원격 무선송수신부(81)와 장비 무선송수신부(91)를 통해 장비 제어부(90)에 전송한다. 그러면, 장비 제어부(90)는 전송된 하박(LA)의 회전 각도(β)에 대한 신호에 대응하여 제어밸브유닛(40)을 제어하여 붐(31)을 구동시키게 된다.
보다 구체적으로, 상부 선회체(20)가 선회 구동되고 있지 않은 것으로 판단하면, 원격 제어부(80)는 상기 회전 각도(β)가 β2보다 큰 지를 판단한다(S313). 판단결과, 상기 회전 각도(β)가 β2보다 크면, 상기 원격 제어부(80)는 붐(31) 상승 구동신호를 상기 무선 송수신부(81)(91)를 통해 상기 장비 제어부(90)에 전송하고, 상기 장비 제어부(90)는 붐(31)이 상승하도록 상기 제어밸브유닛(40)에 신호를 인가한다(S314).
또한, 판단결과, 상기 회전 각도(β)가 β2보다 크지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 회전 각도(β)가 β1보다 작은 것을 의미하므로, 상기 원격 제어부(80)는 붐(31) 하강 구동신호를 상기 무선 송수신부(81)(91)를 통해 상기 장비 제어부(90)에 전송하고, 상기 장비 제어부(90)는 붐(31)이 하강하도록 상기 제어밸브유닛(40)에 신호를 인가한다(S315).
한편, 상기 붐(31)의 구동은 상기 하박(LA)의 회전 각도(β)가 기준 각도 범 위(DZbm)로 되돌아오는 순간까지 계속 진행된다. 즉, 붐(31)의 구동이 완료되면, 상기 원격 제어부(80)는 S400단계를 수행하여 원격 제어 종료되지 않으면, 다시 S200단계 및 S310단계를 수행한다. S310 단계를 수행한 결과, 상기 하박(LA)의 회전 각도(β)가 기준 각도 범위(DZbm)의 내로 다시 속하게 되는 경우, 상기 장비 제어부(90)에 구동 중지 신호를 전송한다(S311). 이러한 구동 중지 신호는 상기 제어밸브유닛(40)에 전송되어 상기 붐(31)의 구동을 정지시키게 된다(S311).
도 5는 아암(33) 구동 제어를 위한 흐름도로서, 아암 구동 제어 흐름도는 제어 대상이 다른 것을 제외하면 도 4의 붐(31) 제어 흐름도와 동일하다. 이하, 도 5를 참조하여, 아암 구동 제어 방법을 간략히 설명한다.
원격 제어부(80)는 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)가 기준 각도 범위(DZa) 내인지를 판단한다(S320). 판단결과, 상기 각도(θ)가 도 8c에 도시된 바와 같은, 아암 기준 각도 범위(DZa)에 속하는지를 판단한다(S320).
판단결과, 상기 각도(θ)가 아암 기준 각도 범위(DZa)에 속하는 경우, 상기 원격 제어부(80)는 아암 구동 정지 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다. 그러면, 상기 장비 제어부(90)는 아암 구동 정지 신호를 상기 제어밸브유닛(40)에 전송하여 상기 아암(33)의 구동을 정지시키게 된다(S321).
판단결과, 상기 각도(θ)가 아암 기준 각도 범위(DZa)를 벗어난 경우, 상기 원격 제어부(80)는 현재 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인지 여부를 판단한다(S322). 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인지 여부에 대한 판단은 붐(31)의 제어 방법과 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인지 여부는 상기 각도(θ)가 감지되기 바로 직전의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 선회 기준 각도 범위(DZs)를 벗어났는지 여부로부터 판단될 수 있다.
판단결과, 선회 구동 중인 것으로 판단되면, 상기 원격 제어부(80)는 S400단계를 수행한다.
판단결과, 상부 선회체(20)가 선회 구동되고 있지 않은 것으로 판단되면, 원격 제어부(80)는 상기 각도(θ)가 θ2보다 큰 지를 판단한다(S323). 판단결과, 상기 각도(θ)가 θ2보다 크면, 상기 원격 제어부(80)는 아암(33) 상승 구동신호를 상기 무선 송수신부(81)(91)를 통해 상기 장비 제어부(90)에 전송하고, 상기 장비 제어부(90)는 아암(33)이 상승하도록 상기 제어밸브유닛(40)에 신호를 인가한다(S324). 또한, 판단결과, 상기 각도(θ)가 θ2보다 크지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 각도(θ)가 θ1보다 작은 것을 의미하므로, 상기 원격 제어부(80)는 아암(33) 하강 구동신호를 상기 무선 송수신부(81)(91)를 통해 상기 장비 제어부(90)에 전송하고, 상기 장비 제어부(90)는 아암(33)이 하강하도록 상기 제어밸브유닛(40)에 신호를 인가한다(S325).
한편, 상기 아암(33)의 구동은 상기 각도(θ)가 기준 각도 범위(DZa)로 되돌아오는 순간까지 계속 진행된다. 즉, 아암(33)의 구동이 완료되면, 상기 원격 제어부(80)는 S400단계를 수행하여 원격 제어 종료되지 않으면, 다시 S200단계 및 S310 단계를 수행한다. S310 단계를 수행한 결과, 상기 각도(θ)가 기준 각도 범위(DZa)의 내로 다시 속하게 되는 경우, 상기 장비 제어부(90)에 구동 중지 신호를 전송한다(S321). 이러한 구동 중지 신호는 상기 제어밸브유닛(40)에 전송되어 상기 아암(33)의 구동을 정지시키게 된다(S321).
도 6은 버켓(35)의 구동 제어를 위한 흐름도로서, 버켓(35)의 구동 제어는 선회 구동 여부에 대한 판단이 없다는 점에서 붐(31) 및 아암(33)의 구동 제어와 상이하다. 즉, 버켓(35)의 경우, 건설장비의 회전 반경에 크게 영향을 미치지 않으므로, 본 실시예에서는 선회 구동 여부와 관계없이 구동되도록 버켓(35)이 구동되는 것을 예시하였다. 그러나 본 실시예와 달리 상기 버켓(35)도 선회 구동 여부에 따라 제어될 수 있으며, 이러한 제어 시스템 및 제어 방법도 본 발명의 사상에 포함된다.
도 6을 참조하여 버켓(35)의 구동 제어 방법에 대하여 설명하면, 우선, 원격 제어부(80)는 입력된 손의 굽힘 각도(γ)가 기준 각도 범위(DZbk) 내인지를 판단한다(S330).
판단결과, 손의 굽힘 각도(γ)가 도 9b에 도시된 바와 같은 버켓 기준 각도 범위(DZbk)의 내인 경우에는 손의 굽힘 각도(γ)에 대한 신호를 장비 제어부(90)에 전송하지 않고, 버켓 구동 정지 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다. 그러면, 장비 제어부(90)는 제어밸브유닛(40)을 제어하여 버켓(35)의 구동을 정지시킨다(S331).
판단결과, 손의 굽힘 각도(γ)가 기준 각도 범위(DZbk)를 벗어난 경우, 손 굽힘 각도(γ)에 대한 신호를 원격 무선송수신부(81)와 장비 무선송수신부(91)를 통해 장비 제어부(90)에 전송한다. 그러면, 장비 제어부(90)는 전송된 손의 굽힘 각도(γ)에 대한 신호에 근거하여 제어밸브유닛(40)을 제어하여 버켓(35)을 구동시 키게 된다.
보다 구체적으로, 원격 제어부(80)는 상기 S330단계에서 상기 각도(γ)가 기준 각도 범위(DZbk)를 벗어난 것으로 판단한 경우, 상기 각도(γ)가 γ2보다 큰 지를 판단한다(S332). 판단결과, 상기 각도(γ)가 γ2보다 크면, 상기 원격 제어부(80)는 버켓(35) 크라우드 구동신호를 상기 무선 송수신부(81)(91)를 통해 상기 장비 제어부(90)에 전송하고, 상기 장비 제어부(90)는 버켓(35)이 크라우드되도록 상기 제어밸브유닛(40)에 신호를 인가한다(S333).
또한, 판단결과, 상기 각도(γ)가 γ2보다 크지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 각도(γ)가 γ1보다 작은 것을 의미하므로, 상기 원격 제어부(80)는 버켓(35) 상승 구동신호를 상기 무선 송수신부(81)(91)를 통해 상기 장비 제어부(90)에 전송하고, 상기 장비 제어부(90)는 버켓(33)이 덤프되도록 상기 제어밸브유닛(40)에 신호를 인가한다(S334).
한편, 상기 버켓(35)의 구동은 상기 각도(γ)가 기준 각도 범위(DZbk)로 되돌아오는 순간까지 계속 진행된다. 즉, 버켓(35)의 구동이 완료되면, 상기 원격 제어부(80)는 S400단계를 수행하여 원격 제어 종료되지 않으면, 다시 S200단계 및 S330단계를 수행한다. S330 단계를 수행한 결과, 상기 각도(γ)가 버켓 기준 각도 범위(DZbk) 내로 다시 속하게 되는 경우, 상기 장비 제어부(90)에 구동 중지 신호를 전송한다. 이러한 구동 중지 신호는 상기 제어밸브유닛(40)에 전송되어 상기 버켓(35)의 구동을 정지시키게 된다(S331).
도 7은 선회 구동 제어를 위한 흐름도이다. 본 실시예에서의 선회 구동은 붐(31) 또는 아암(33)이 구동 중인 경우 제한된다. 이는 붐(31) 또는 아암(33)이 구동 중인 상황에서 상부 선회체(20)가 선회하게 되면, 건설장비의 회전 반경이 변하기 때문에 작업 장치(30)가 주변 사물과 충돌할 위험성이 높다. 따라서, 이를 방지하기 위해 선회 구동을 전술한 바와 같이 제한한다.
도 7을 참조하여 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 우선 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 입력되면, 원격 제어부(80)는, 도 10b에 도시된 바와 같은 선회 기준 각도 범위(DZs)에 속하는지를 판단한다(S340).
판단결과, 상기 회전 각도(φ)가 선회 기준 각도 범위(DZs)에 속하는 경우, 상기 원격 제어부(80)는 선회 구동 정지 신호를 장비 제어부(90)에 전송한다. 그러면, 상기 장비 제어부(90)는 선회 구동 정지 신호를 상기 제어밸브유닛(40)에 전송하여 상기 붐(31)의 구동을 정지시키게 된다(S341).
판단결과, 상기 회전 각도(φ)가 선회 기준 각도 범위(DZs)를 벗어난 경우, 상기 원격 제어부(80)는 현재 붐(31)이나 아암(33)이 구동 중인지 여부를 판단한다(S342). 붐(31)이나 아암(33)이 구동 중인지 여부에 대한 판단은 선회 구동 여부에 대한 판단과 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 회전 각도(φ)가 감지되기 바로 직전의 좌우 방향 축(Y축)을 중심으로 한 회전 각도(β)나 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ) 각각이 각 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)에 속하는지 여부로부터 상기 붐(31)이나 아암(33)이 구동 중인지 여부를 판단하게 된다.
판단결과, 붐(31)이나 아암(33)이 구동 중인 것으로 판단되면, 상기 원격 제 어부(80)는 S400단계를 수행한다.
판단결과, 붐(31)이나 아암(33)이 구동되고 있지 않은 경우, 원격 제어부(80)는 상기 회전 각도(φ)가 φ2보다 큰 지를 판단한다(S343). 판단결과, 상기 각도(φ)가 φ2보다 크면, 상기 원격 제어부(80)는 상기 상부 선회체(20)의 우선회 구동신호를 상기 무선 송수신부(81)(91)를 통해 상기 장비 제어부(90)에 전송하고, 상기 장비 제어부(90)는 상부 선회체(20)가 우선회되도록 상기 제어밸브유닛(40)에 신호를 인가한다(S344).
또한, 판단결과, 상기 각도(φ)가 φ2보다 크지 않은 것으로 판단한 경우, 상기 각도(φ)가 φ1보다 작은 것을 의미하므로, 상기 원격 제어부(80)는 상부 선회체(20)의 좌선회 신호를 상기 무선 송수신부(81)(91)를 통해 상기 장비 제어부(90)에 전송하고, 상기 장비 제어부(90)는 상부 선회체(20)가 좌선회되도록 상기 제어밸브유닛(40)에 신호를 인가한다(S345). 여기서, 상기 회전 각도(φ)는, 도 10a 및 10b에 도시된 상태에서, 시계방향의 각도를 (+)로 설정하고, 시계반대 방향의 각도를 (-)로 설정된다.
한편, 선회 구동은 상기 회전 각도(φ)가 선회 기준 각도 범위(DZs)로 되돌아오는 순간까지 계속 진행된다. 즉, 선회 구동이 완료되면, 상기 원격 제어부(80)는 S400단계를 수행하여 원격 제어 종료되지 않으면, 다시 S200단계 및 S340단계를 수행한다. S340 단계를 수행한 결과, 상기 회전 각도(φ)가 선회 기준 각도 범위(DZs)의 내로 다시 속하게 되는 경우, 상기 장비 제어부(90)에 선회 구동 중지 신호를 전송한다(S341). 이러한 구동 중지 신호는 상기 제어밸브유닛(40)에 전송되 어 상기 선회 모터(21)의 구동을 정지시키게 된다(S341).
이상에서 설명한 바와 같이, 선회 구동과 붐(31) 또는 아암(33)의 구동을 동시에 이루어지지 않도록 함으로써, 건설장비에 의한 작업의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 아무런 작업 장치(30)가 구동되지 않고 선회 구동도 되지 않는 상황에서 붐(31)과 아암(33) 및 선회 구동을 위한 회전 각도(β)(θ)(φ)가 동시에 입력되어 붐(31)과 아암(33) 및 선회 구동을 동시에 해야할 경우가 발생한다. 이러한 경우, 원격 제어부(80)는 안전사고 위험이 비교적 적은 붐(31)과 아암(33)이 선회에 우선하여 구동되도록 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 원격제어시스템을 개략적으로 나타낸 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 건설장비의 원격제어시스템의 제어 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 건설장비의 원격제어방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 4는 도 3에 도시된 S300단계 중 붐의 구동 제어를 설명하기 위한 흐름도,
도 5는 도 3에 도시된 S300단계 중 아암의 구동 제어를 설명하기 위한 흐름도,
도 6은 도 3에 도시된 S300단계 중 버켓의 구동 제어를 설명하기 위한 흐름도,
도 7은 도 3에 도시된 S300단계 중 선회 구동 제어를 설명하기 위한 흐름도,
도 8a 내지 도 8c는 도 1에 도시된 건설장비의 붐과 아암을 구동시키기 위한 제어변수를 설명하기 위한 개념도,
도 9a 및 도 9b는 도 1에 도시된 건설장비의 버켓을 구동시키기 위한 제어변수를 설명하기 위한 개념도,
도 10a 및 도 10b는 도 1에 도시된 건설장비의 상부 선회체의 선회 구동시키기 위한 제어변수를 설명하기 위한 개념도이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
10; 하부 주행체 20; 상부 주행체
30; 작업장치 31; 붐
33; 아암 35; 버켓
40; 제어밸브유닛 50; 제 1 센서
60; 제 2 센서 70; 제 3 센서
80; 원격 제어부 81; 원격 무선송수신부
90; 장비 제어부 UA; 상박
LA; 하박 BH; 손등
F; 손가락
β; 작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 하박의 회전 각도
θ; 작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 상박과 하박 사이의 각도
γ; 손 굽힘 각도
φ; 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 하박의 회전 각도
DZbm; 붐 기준 각도 범위
DZa; 아암 기준 각도 범위
DZbk; 버켓 기준 각도 범위
DZs; 선회 기준 각도 범위

Claims (4)

  1. 하부 주행체(10)와, 상기 하부 주행체(10)에 선회가능하게 지지되는 상부 선회체(20)와, 붐(31)과 아암(33) 및 버켓(35)을 포함하며 상기 상부 선회체(20)에 마련된 작업장치(30)와, 상기 작업장치(30)의 구동 및 상기 상부 선회체(20)의 선회를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 장비 제어부(90)와, 상기 장비 제어부(90)로부터 출력된 신호에 따라 상기 작업장치(30)에 공급되는 작동유의 흐름을 제어하는 제어밸브유닛(40)을 포함하는 건설장비의 원격제어시스템으로,
    작업자의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 팔 하박의 회전각도(β)와, 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)와, 손 굽힘 각도(γ)와, 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)를 검출할 수 있도록 작업자의 신체에 마련된 복수의 센서(50)(60)(70); 및
    검출된 상기 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ) 각각에 대응되게 붐(31)과 아암(33)과 버켓(35) 및 상기 상부 선회체(20)를 구동시킬 수 있도록 상기 감지된 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하는 원격 제어부(80)를 포함하며,
    상기 원격 제어부(80)는,
    상기 회전 각도들 중 작업자 팔 하박(LA)의 좌우방향 축(Y)을 중심으로 한 회전 각도(β)와 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ) 중 적어도 어느 하나가 상기 작업자의 움직임에 의해 변동된 것이 검출된 경우, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동 중인지를 확인하고, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되지 않는 경우에만 상기 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되도록 상기 현재의 회전 각도(β)(θ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하며,
    상기 회전 각도들 중 상기 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 상기 작업자의 움직임에 의해 변동된 것이 검출된 경우, 상기 붐(31)과 상기 아암(33) 중 적어도 어느 하나가 구동 중 인지를 확인하고, 상기 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되지 않는 경우에만 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되도록 상기 현재의 회전 각도(φ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 원격제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원격 제어부(80)는,
    상기 변동된 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)가 기 설정된 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)에 속하는지를 판단하고,
    상기 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)들 중 상기 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)를 벗어난 상기 변동된 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하며,
    상기 현재의 각 회전 각도(β)(θ) 감지 시점 직전에 감지된 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 현재 회전 각도(φ)가 상기 기준 각도 범위(DZs)에 속하는 경우, 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되지 않는 것으로 판단하고,
    작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 현재 회전 각도(φ)의 감지 시점 직전에 감지된 작업자 팔 하박(LA)의 좌우방향 축(Y축)을 중심으로 한 회전 각도(β)와 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)가 상기 각 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)에 속하는 경우, 상기 붐(31) 및 상기 아암(33)이 구동되지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 원격제어시스템.
  3. 하부 주행체(10)와, 상기 하부 주행체(10)에 선회 가능하게 설치되는 상부 선회체(20)와, 상기 상부 선회체(20)에 마련된 붐(31)과 아암(33) 및 버켓(35)과, 상기 상부 선회체(20)와 상기 붐(31)과 아암(33) 및 버켓(35)을 구동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 장비 제어부(90)를 포함하는 건설장비를 원격지에서 제어하기 위한 건설장비의 원격제어방법에 있어서,
    a) 작업자 팔 하박(LA)의 좌우방향 축(Y)을 중심으로 한 회전 각도(β)와, 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ)와, 작업자 손의 굽힘 각도(γ)와, 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)의 변동을 감지하는 단계;
    b) 상기 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)들 중 작업자 팔 하박(LA)의 좌우방향 축(Y)을 중심으로 한 회전 각도(β)와 팔 상박(UA)과 하박(LA) 사이의 각도(θ) 중 적어도 어느 하나가 변동된 것이 검출된 경우 상기 상부 선회체(20)가 구동 중인지를 판단하고, 상기 상부 선회체(20)가 구동되지 않는 경우에만 상기 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되도록 상기 회전 각도(β)(θ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하 는 단계; 및
    c) 상기 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)들 중 작업자의 상하방향 축(Z축)을 중심으로 한 팔 하박(LA)의 회전 각도(φ)가 변동된 것이 검출된 경우, 상기 붐(31)과 상기 아암(33) 중 적어도 어느 하나가 구동 중 인지를 판단하고, 상기 붐(31)과 상기 아암(33)이 구동되지 않는 경우에만 상기 상부 선회체(20)가 선회 구동되도록 상기 회전 각도(φ)를 상기 장비 제어부(90)로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 원격제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 b) 단계 및 상기 c) 단계에서,
    상기 각 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)의 변동이 각 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)에 속하는지를 판단한 후 상기 변동된 회전 각도가 상기 기준 각도 범위(DZbm)(DZa)(DZbk)(DZs)를 벗어난 경우 해당 회전 각도에 대응되는 작업장치 및 상부 선회체 중 적어도 하나가 구동되도록 상기 변동된 회전 각도(β)(θ)(γ)(φ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하는 단계; 및
    상기 기준 각도 범위를 벗어난 회전 각도가 손 굽힘 각도(γ)인 경우, 상기 상부 선회체와 상기 붐 및 상기 아암의 구동과 관련없이 상기 버켓(35)이 구동되도록 상기 손 굽힘 각도(γ)를 상기 장비 제어부(90)에 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 원격제어방법.
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KR20050047329A (ko) * 2003-11-17 2005-05-20 한국전자통신연구원 손가락 움직임을 이용한 정보 입력장치 및 방법
KR20080059792A (ko) * 2006-12-26 2008-07-01 명한산업개발(주) 무선 제어가 가능한 건축물 철거용 굴삭기

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임피던스 방법을 이용한 팔의 관절운동 분석과 평가, 김종찬, 연세대학교 대학원 전기전자공학과 *
임피던스 방법을 이용한 팔의 관절운동 분석과 평가, 김종찬, 연세대학교 대학원 전기전자공학과*
착용형 무선 원격제어기를 이용한 로봇의 텔레오퍼레이션, 송희배, 연세대학교 대학원 전기전자공학과 *
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