WO2018110662A1

WO2018110662A1 - 作業車両用の遠隔操作システム

Info

Publication number: WO2018110662A1
Application number: PCT/JP2017/044961
Authority: WO
Inventors: 洋幸林
Original assignee: 株式会社タダノ
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2018-06-21
Also published as: JPWO2018110662A1; JP7077957B2

Abstract

操作端末機により、煩雑な操作を行うことなく、作業車両の走行制御を遠隔的に、かつ安全に行う作業車両用の遠隔操作システムを提供する。　作業車両の遠隔操作システムは、作業車両に設けられ走行体の駆動部を制御する駆動制御部と、作業車両に設けられ走行体のブレーキを制御する制動制御部と、走行体を遠隔的に操作する操作端末機と、を備える。操作端末機は、走行体のアクセル用の操作を受け付けるアクセル操作用入力部を有し、制動制御部は、アクセル操作用入力部が操作されていないときは、走行体のブレーキを作動させて走行体を制動状態とする。

Description

作業車両用の遠隔操作システム

　本発明は、作業車両用の遠隔操作システムに関する。

　クレーン等の作業車両は、乗用車や荷物運搬用の車両とは異なり、車体が大きく、しかもブーム等の作業機材を備えているため、運転席からの死角が大きい。このように、死角の大きい作業車両を、作業を行う場所に移動させる際は、作業車両に乗車して運転する運転者の他に、作業車両の車外に居て、作業車両の周囲を監視しながら作業車両を作業場所まで誘導する誘導員を必要とする場合がある。

　そこで、作業車両を車外から遠隔操作により動かす遠隔操作システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この遠隔操作システムは、運転者に代わって、運転者の操作に対応する動作を行わせるアクチュエータ類が備えられた作業車両と、そのアクチュエータ類を遠隔操作する操作端末機とで構成されている。この遠隔操作システムによると、運転者が、車外から作業車両の周囲を監視しながら操作端末機を操作して、作業車両を移動させることができ、運転者の他に監視員を配置する必要がない。

特開２００４－３３８８１７号公報

　特許文献１に開示されたものは、操作端末機からの操作信号に応じて、アクセルサーボ弁を開閉動作させ、またブレーキサーボ弁を開閉動作させて、作業車両の走行、停止を制御しているが、操作端末機によるアクセルへの操作を止めた場合の具体的な動作については提案されていない。

　本発明の目的は、操作端末機により、煩雑な操作を行うことなく、作業車両の走行制御を遠隔的に、かつ安全に行う作業車両用の遠隔操作システムを提供することである。

　本発明に係る作業車両の遠隔操作システムは、
　作業車両の走行体を遠隔的に操作する作業車両用の遠隔操作システムであって、
　前記作業車両に設けられ前記走行体の駆動力を制御する駆動制御部と、
　前記作業車両に設けられ前記走行体のブレーキを制御する制動制御部と、
　前記走行体を遠隔的に操作する操作端末機と、を備え、
　前記操作端末機は、前記走行体のアクセル用の操作を受け付けるアクセル操作用入力部を有し、
　前記制動制御部は、前記アクセル操作用入力部が操作されていないときは、前記走行体のブレーキを作動させて前記走行体を制動状態とすることを特徴とする。

　本発明に係る作業車両用の遠隔操作システムによれば、操作端末機により、煩雑な操作を行うことなく、作業車両の走行制御を遠隔的に、かつ安全に行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態である作業車両の遠隔操作システムが適用される作業車両の一例であるラフテレーンクレーンを右側方から見た側面図である。図２は、本実施形態のクレーンの遠隔操作システムを含む、クレーンの走行系の構成を示すブロック図である。図３は、操作端末機を示す模式図である。図４は、遠隔操作システムを利用したクレーンの駆動制御処理及び制動制御処理を示すフローチャートである。

　以下、本発明に係る作業車両の遠隔操作システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

　＜クレーンの概略構成＞
　図１は、本発明の一実施形態である作業車両の遠隔操作システム１（図２参照）が適用される作業車両の一例であるラフテレーンクレーン１００（以下、単にクレーン１００という。）を右側方から見た側面図である。なお、本発明が適用される作業車両はラフテレーンクレーンに限定されるものではなく、クレーン車に限定されるものでもない。したがって、他の形式のクレーン車や、クレーン車以外の高所作業車やショベルカー、ブルドーザ等の他の作業車両にも本発明は適用される。

　図示のクレーン１００は、走行機能を有する車両の本体部分となる走行体１０と、伸縮ブーム８０とを備えている。走行体１０は、車体１１と、車体１１の四隅に設けられたアウトリガー１２と、車体１１に対して水平旋回できるように取り付けられた旋回台１３と、旋回台１３に設置されたブラケット１４及びキャビン１５と、を備えている。伸縮ブーム８０は、ブラケット１４に取り付けられている。

　なお、本実施形態においては、走行体１０の前側（ヘッドライトが付いている側）の先に向いた側を前方、その反対側（後側）の先を向いた側を後方といい、前側の車輪を前輪、後側の車輪を後輪という。ただし、ラフテレーンクレーン１００は、走行体１０に対して旋回台１３が回転して、キャビン１５や伸縮ブーム８０が走行体１０の後方を向いた状態でも運転することが可能である。したがって、キャビン１５が走行体の後方を向いた状態で、その向いた方向に進行した場合は、走行体１０としては後退（後進）となるが、キャビン１５内で運転操作するオペレーターにとっては、オペレーター自身が向いている方向に進むため前進している感覚となる。

　本実施形態においては、上述したように、走行体１０の前後を基準として説明するが、オペレーターの感覚に合うようにキャビン１５の向きを基準として、前方、後方、前輪、後輪の設定を切り替える前後切替器を設けてもよい。すなわち、キャビン１５が走行体１０の後方を向いた状態のときは、前後切替器が、走行体１０の前方を各操作モードでの後方、走行体１０の後方を各操作モードでの前方、走行体１０の前輪を各操作モードでの後輪、走行体１０の後輪を各操作モードでの前輪とするように切り替える。一方、キャビン１５が走行体１０の前方を向いた状態のときは、前後切替器が、走行体１０の前方を各操作モードでの前方、走行体１０の後方を各操作モードでの後方、走行体１０の前輪を各操作モードでの前輪、走行体１０の後輪を各操作モードでの後輪とするように切り替えればよい。

　＜遠隔操作システム＞
　図２は、本実施形態のクレーン１００用の遠隔操作システム１を含む、クレーン１００の走行系の構成を示すブロック図である。走行体１０は、走行に必要な駆動力を出力するエンジン２１、変速機２２、ブレーキ２３、ステアリング２４、アクセルペダル２５、シフトレバー２６、ブレーキペダル２７、補助ブレーキスイッチ２８、ステアリングホイール２９、ステアリング切替スイッチ３０、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４を備えている。

　アクセルペダル２５は、エンジン２１による走行体１０の駆動力を変化させる操作を受け付け、操作信号を駆動制御装置３１に出力する。駆動制御装置３１は、アクセルペダル２５の操作量に対応して走行体１０の駆動力（エンジン２１の出力）を制御する。

　シフトレバー２６は、変速機２２の状態を切り替える操作を受け付け、操作信号を変速制御装置３２に出力する。変速制御装置３２は、シフトレバー２６の操作に対応して変速機２２の状態を切り替える。なお、周知のとおり、変速機２２は、走行体１０の前進と後進の切り替えも行う。また、エンジン２１及び変速機２２は、走行体１０の駆動部を構成し、駆動制御装置３１及び変速制御装置３２は、走行体１０の駆動制御部を構成する。

　ブレーキペダル２７は、制動力を変化させる操作を受け付け、操作信号を制動制御装置３３に出力する。制動制御装置３３は、ブレーキペダル２７の操作量に対応してブレーキ２３による走行体１０の制動力を制御する。

　補助ブレーキスイッチ２８は、作業用補助ブレーキ（例えば、ＡＵＸブレーキ）のＯＮ／ＯＦＦを切り替える操作を受け付け、操作信号を制動制御装置３３に出力する。補助ブレーキスイッチ２８がＯＮに切り替えられると、作業用補助ブレーキを掛けた状態となり、ＯＦＦに切り替えられると作業用補助ブレーキを解除した状態となる。ＡＵＸブレーキは、アウトリガー１２を張り出す操作及び格納する操作のようにオンタイヤで作業が行われる際に、走行体１０の全車輪のブレーキ２３を作動させて制動するものである。

　ＡＵＸブレーキの油圧回路は、ブレーキペダル２７により操作されるブレーキ２３の油圧回路を共用していて、ＡＵＸブレーキの油圧回路とブレーキペダル２７による油圧回路とはシャトル弁により接続されている。ＡＵＸブレーキの油圧回路には電磁弁２３ａが設けられていて、電磁弁２３ａが開いているときは、シャトル弁にＡＵＸブレーキの油圧回路の油圧が作用する。このとき、ＡＵＸブレーキの油圧回路には、走行体１０が発生し得る高い油圧が発生している。一方、電磁弁２３ａが閉じているときは、ＡＵＸブレーキの油圧回路の油圧はシャトル弁に対して遮断され、シャトル弁にはＡＵＸブレーキの油圧回路の油圧が作用しない。

　制動制御装置３３は、補助ブレーキスイッチ２８のＯＮ／ＯＦＦの切り替えに応じて走行体１０の制動も制御する。具体的には、制動制御装置３３は、補助ブレーキスイッチ２８がＯＮとなっているとき電磁弁２３ａを開いて、シャトル弁の一次側の一方に、ＡＵＸブレーキの油圧回路の油圧を作用させる。このとき、シャトル弁の一次側の他方には、ブレーキペダル２７の開度に応じた油圧（ブレーキペダル２７による油圧回路の油圧）が作用する。この一次側の他方に作用する油圧は、ＡＵＸブレーキの油圧回路の油圧以下であるため、シャトル弁の二次側には、ＡＵＸブレーキの油圧回路の高い油圧が作用する。したがって、走行体１０は、高い制動力で制動された状態となる。

　一方、制動制御装置３３は、補助ブレーキスイッチ２８がＯＦＦとなっているとき電磁弁２３ａを閉じて、ＡＵＸブレーキの油圧回路の油圧をシャトル弁に作用させない。これにより、シャトル弁の一次側の他方には、ブレーキペダル２７の開度に応じた油圧が作用する。つまり、シャトル弁の二次側には、ブレーキペダル２７の開度に応じた油圧が作用する。したがって、走行体１０は、ブレーキペダル２７の開度に応じた制動力で制動された状態となる。

　ステアリングホイール２９は、ステアリング２４による走行体１０の操舵角度を変化させる操作を受け付け、操作信号を操舵制御装置３４に出力する。操舵制御装置３４は、ステアリングホイール２９の操作量に対応して走行体１０の操舵角度を制御する。

　ステアリング切替スイッチ３０は、操舵パターンを切り替える操作を受け付け、操作信号を操舵制御装置３４に出力する。操舵パターンは、例えば、走行体１０の前輪だけを操舵する第１の操舵パターン、後輪だけを操舵する第２の操舵パターン、前輪と後輪とを同位相に操舵する第３の操舵パターン、及び前輪と後輪とを逆位相に操舵する第４の操舵パターンを含む。操舵制御装置３４は、ステアリング切替スイッチ３０の切替状態にしたがって、ステアリング２４の作動を切り替える制御を行う。

　キャビン１５は、オペレーターの操作室であり、前述したアクセルペダル２５、シフトレバー２６、ブレーキペダル２７、補助ブレーキスイッチ２８、ステアリングホイール２９及びステアリング切替スイッチ３０が備えられている。また、キャビン１５には、伸縮ブーム８０で作業をするための作業操作部、切替装置４０、操作端末機５０及び車両側通信部３８が備えられている。

　操作端末機５０は、走行体１０の運転を遠隔操作する端末機である。操作端末機５０は、キャビン１５の特定の位置に設けられた設置部に対して着脱可能に取り付けられている。操作端末機５０は、設置部から取り外されて分離された取外状態では、オペレーター等により携帯可能（走行体１０から分離可能）になっている。

　切替装置４０は、操作端末機５０がキャビン１５の設置部に設置されている取付状態であるか又は取外状態であるかの別を検出する。切替装置４０による検出は、機械的な検出子の動きによる検出であってもよいし、電気的な検出であってもよいし、光学的な検出であってもよいし、又は磁気的な検出であってもよい。

　また、切替装置４０は、取付状態であることを検出したときは車両側操作モードに切り替え、取外状態であることを検出したときは端末機操作モードに切り替える。なお、切替装置４０は、キャビン１５に設置された、操作端末機５０の取付状態に拘わらずオペレーターの選択操作を受けて、車両側操作モード又は端末機操作モードに任意に切り替えるものであってもよい。

　ここで、車両側操作モードは、走行体１０の側での運転操作による制御を有効とする操作モードである。車両側操作モードでは、操作端末機５０を用いた遠隔での運転操作による制御は無効とされる。

　一方、端末機操作モードは、操作端末機５０を用いた遠隔での運転操作による制御を許容する操作モードである。ただし、端末機操作モードでは、走行体１０の側での運転操作による制御は無効とされるわけではない。端末機操作モードでは、走行体１０の側での運転操作があったときは、走行体１０の側での運転操作を優先するように制御される。つまり、端末機操作モードでは、走行体１０の側での運転操作が無いときは、操作端末機５０を用いた運転操作による制御が行われる。また、端末機操作モードでは、操作端末機５０による運転操作中であっても、走行体１０の側での運転操作があったときは、操作端末機５０を用いた運転操作による制御が無効となり、走行体１０の側での運転操作によって制御される。

　車両側操作モードとなっている場合、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４は、上述したアクセルペダル２５、シフトレバー２６、ブレーキペダル２７、補助ブレーキスイッチ２８、ステアリングホイール２９及びステアリング切替スイッチ３０からの操作信号に基づいて、エンジン２１、変速機２２、ブレーキ２３及びステアリング２４の動作を制御する。

　一方、端末機操作モードとなっている場合、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４は、後述する操作端末機５０からの操作信号に基づいて、エンジン２１、変速機２２、ブレーキ２３及びステアリング２４の動作を制御する。ただし、前述したように、アクセルペダル２５、シフトレバー２６、ブレーキペダル２７、補助ブレーキスイッチ２８、ステアリングホイール２９及びステアリング切替スイッチ３０の操作の割り込みがあったときは、その割り込みの操作を優先して制御する。車両側操作モードと端末機操作モードとは同時に適用されることはなく（排他的）、いずれか一方の操作モードが必ず適用される（択一的）。

　なお、切替装置４０は、端末機操作モードのとき、走行体１０の側での運転操作の割り込みを許容せずに無効とし、操作端末機５０を用いた遠隔での運転操作による制御を有効とするように、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４を切り替えてもよい。

　ただし、この場合、アクセルペダル２５、シフトレバー２６、ブレーキペダル２７、補助ブレーキスイッチ２８、ステアリングホイール２９及びステアリング切替スイッチ３０等がそれぞれ機械的な伝達機構でエンジン２１、ブレーキ２３、変速機２２、ステアリング２４に連結されている場合は、これらアクセルペダル２５等への操作の入力により、エンジン２１等が動作してしまい、事実上、走行体１０の側での運転操作の割り込みを許容してしまうことになる。

　そこで、アクセルペダル２５、シフトレバー２６、ブレーキペダル２７、補助ブレーキスイッチ２８、ステアリングホイール２９及びステアリング切替スイッチ３０に対して操作が入力できないように、これらの動きを阻止する機械的なロック機構を設け、切替装置４０により端末機操作モードに切り替えられたときは、これらのロック機構を動作させて、アクセルペダル２５等の動きを阻止すればよい。

　車両側通信部３８は、操作端末機５０の端末機側通信部５５（図３参照）との間で、無線による信号を送受信し、受信した信号を、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４に出力する。無線の方式や周波数は特に限定されない。したがって、無線ＬＡＮで使用されるｗｉｆｉの周波数帯を利用してもよいし、その他の周波数帯を利用するものであってもよい。また、赤外線やレーザを用いた無線通信方式を適用することもできる。また、車両側通信部３８と操作端末機５０の端末機側通信部５５とを通信ケーブルで接続し、有線通信により信号の送受信が行われるようにしてもよい。

　本実施形態の遠隔操作システム１は、上述した構成のうち、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４からなる制御系と、操作端末機５０と、切替装置４０と、車両側通信部３８とで構成される。

　＜操作端末機＞
　図３は、操作端末機５０を示す模式図である。操作端末機５０は、図３に示すように、アクセル操作用スイッチ５１（アクセル操作用入力部の一例）、操舵用スイッチ５３（操舵用入力部の一例）、操舵パターン切替スイッチ５４（操舵用入力部の一例）、端末機側通信部５５及び二次電池５６を備えている。

　アクセル操作用スイッチ５１は、図示の上下方向に動くレバー５２ａと、プッシュボタン５２ｂとを有している。レバー５２ａは上側には自由に動かすことができ、下側にはプッシュボタン５２ｂを押した状態でのみ動く。レバー５２ａは上下の中間の位置に付勢されている（いわゆるモーメンタリスイッチ）。すなわち、アクセル操作用スイッチ５１に操作の入力がない状態で、レバー５２ａは上下の中間の位置に復帰するように設定（付勢）されている。したがって、アクセル操作用スイッチ５１は、レバー５２ａ及びプッシュボタン５２ｂの操作により上側又は下側に倒されるが、その操作がなくなると、上下の中間の位置に戻る。

　なお、プッシュボタン５２ｂに代えて、前進と後進とを切り替えるスイッチを設けてもよい。このような切替えのスイッチとしては、例えばトグルスイッチを適用することができる。この場合のトグルスイッチも、レバー５２ａと同様に、前方に倒すと前進、後方に倒すと後進、というように、走行体１０の前方をトグルスイッチの前方、走行体１０の後方をトグルスイッチの後方、にそれぞれ対応づけておくことで、オペレーターが、アクセル操作用スイッチ５１で走行体１０を走行させる際に、前後方向を直感的に認識させることができる。

　アクセル操作用スイッチ５１は、アクセル用の操作を受け付けて、その受け付けた操作に対応したアクセル操作信号を出力する。アクセル操作信号は、走行体１０の進行方向（前進／後進）及び走行速度を指示する情報を含む。すなわち、アクセル操作用スイッチ５１のレバー５２ａを図示の上側に倒す操作が行われると、走行体１０を前進させるアクセル操作信号が出力される。このとき、レバー５２ａの操作量が大きくなるにしたがって、前進させる駆動力は大きくなる（前進走行速度が速くなる）。一方、プッシュボタン５２ｂを押した状態でアクセル操作用スイッチ５１のレバー５２ａを図示の下側に倒す操作が行われると、走行体１０を後進させるアクセル操作信号が出力される。このとき、レバー５２ａの操作量が大きくなるにしたがって、後進させる駆動力は大きくなる（後進走行速度が速くなる）アクセル操作用スイッチ５１は、上下の中間位置では、走行速度がゼロで、前進も後進もしていない状態に対応し、アクセル操作信号を出力しない。

　なお、プッシュボタン５２ｂを押さずにレバー５２ａを図示の下側に倒す操作が行われても、アクセル操作信号は出力されない。プッシュボタン５２ｂを押さないときは、レバー５２ａを図示の下側に倒す操作ができないようにしてもよい。

　操舵用スイッチ５３は、例えば、回転するロータリスイッチであり、操舵用の操作を受け付けて、回転量に応じたパルス状の信号により、その受け付けた操作に対応した操舵操作信号を出力する。操舵操作信号は、ステアリング２４の操作方向（右方／左方）、操舵角、及び操舵パターンを示す情報を含む。すなわち、操舵用スイッチ５３を、時計回り方向に回転させる操作が行われると、走行体１０のステアリング２４を右方に向ける操舵操作信号が出力される。このとき、操舵用スイッチ５３の回転量が大きくなるにしたがって、ステアリング２４の舵角は大きくなる。一方、操舵用スイッチ５３を、反時計回り方向に回転させる操作が行われると、走行体１０のステアリング２４を左方に向ける操舵操作信号が出力される。このとき、操舵用スイッチ５３の回転量が大きくなるにしたがって、ステアリング２４の舵角は大きくなる。

　なお、操舵用スイッチ５３は、ジョイスティックなどの回転させる操作を入力できるものや、単に左右に動かす操作を入力できるものであってもよい。

　操舵パターン切替スイッチ５４は、ステアリング切替スイッチ３０により選択される操舵パターン（第１～第４の操舵パターン）ごとに対応したスイッチである。具体的には、操舵パターン切替スイッチ５４は、走行体１０の前輪だけを操舵する第１の操舵パターンに対応したスイッチ５４ａ、後輪だけを操舵する第２の操舵パターンに対応したスイッチ５４ｂ、前輪と後輪とを同位相に操舵する第３の操舵パターンに対応したスイッチ５４ｃ及び前輪と後輪とを逆位相に操舵する第４の操舵パターンに対応したスイッチ５４ｄとによって構成されている。これら４つのスイッチ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄのうち択一的に選ばれた１つのスイッチに対応した操舵パターンを表す信号が、前述した操舵操作信号の一部として出力される。

　なお、操舵用スイッチ５３は、走行体１０の前輪の操舵方向を基準とするが、操舵パターン切替スイッチ５４により後輪だけを操舵するパターンに対応したスイッチ５４ｂが選択されているときは、走行体１０の後輪の操舵方向の基準とする。

　つまり、スイッチ５４ａが選択されている状態で、操舵用スイッチ５３を時計回りに回転させる操作が入力されたときは、走行体１０の前輪が右方に向くように操舵される一方、後輪は直進状態のままで操舵されない。また、スイッチ５４ｂが選択されている状態で、操舵用スイッチ５３を時計回りに回転させる操作が入力されたときは、走行体１０の後輪が右方に向くように操舵される一方、前輪は直進状態のままで操舵されない。また、スイッチ５４ｃが選択されている状態で、操舵用スイッチ５３を時計回りに回転させる操作が入力されたときは、走行体１０の前輪及び後輪がともに右方に向くように操舵される。また、スイッチ５４ｄが選択されている状態で、操舵用スイッチ５３を時計回りに回転させる操作が入力されたときは、走行体１０の前輪が右方に向くように操舵され、後輪が左方に向くように操舵される。

　端末機側通信部５５は、アクセル操作信号と操舵操作信号とを無線通信／有線通信により車両側通信部３８に送信する。なお、車両側通信部３８から送信された信号を端末機側通信部５５が受信し、操作端末機５０において、端末機側通信部５５により受信された信号に対応した処理が行われるようにしてもよい。

　具体的には、操作端末機５０が液晶パネル等の表示部（図示略）を有する場合は、車両側通信部３８が端末機側通信部５５に対してクレーン１００の作業状態を示す信号を送信することにより、操作端末機５０の表示部に、これらの信号に含まれる情報を表示することができる。クレーン１００の作業状態を示す信号は、伸縮ブーム８０の状態（起伏状態、伸縮状態、旋回状態等）や走行体１０の運転状態を示す信号、吊り荷を撮影するために伸縮ブーム８０の先端に設けられたカメラの映像を表す信号、走行体１０に設けられた周囲を監視するカメラの映像を表す信号等を含む。

　なお、走行体１０の周囲を監視するカメラの映像を表示部に表示する場合は、クレーン１００から降りて操作端末機５０で遠隔操作するオペレーターからは死角になる範囲を、表示部に表示された映像により、オペレーターに確認させることができる。

　二次電池５６は、アクセル操作用スイッチ５１、プッシュボタン５２ｂ、操舵用スイッチ５３、操舵パターン切替スイッチ５４及び端末機側通信部５５の電源として機能する。二次電池５６は、操作端末機５０がキャビン１５の設置部に取り付けられた取付状態において、走行体１０により充電される。なお、二次電池５６に代えて、一次電池を設けてもよい。一次電池を設けたものでは、一次電池を交換可能に構成し、取付状態か取外状態かの別に拘わらず充電されないように構成すればよい。

＜遠隔操作システム１の動作＞
　端末機側通信部５５からアクセル操作信号及び操舵操作信号が送信されると、車両側通信部３８においてこれらの操作信号が受信される。車両側通信部３８は、アクセル操作信号を駆動制御装置３１、変速制御装置３２及び制動制御装置３３に出力し、操舵操作信号を操舵制御装置３４に出力する。

　端末機操作モードとなっているとき、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４は、操作端末機５０を用いた操作に対応して、エンジン２１、変速機２２、ブレーキ２３及びステアリング２４の動作を制御する。

　例えば、変速制御装置３２は、入力されたアクセル操作信号が前進を表すものであるときは、変速機２２のギヤを、前進段のうち最も減速比が大きいローギヤに切り替える。また、駆動制御装置３１に入力されたアクセル操作信号は、アクセル操作用スイッチ５１を倒す量（レバー５２ａの操作量）に応じた信号であるため、駆動制御装置３１は、入力されたアクセル操作信号に応じた駆動力を発生するようにエンジン２１の出力を制御する。つまり、アクセル操作用スイッチ５１を倒す量が大きくなるにしたがって、前進する走行体１０の走行速度は速くなる。

　また例えば、変速制御装置３２は、入力されたアクセル操作信号が後進を表すものであるときは、変速機２２のギヤを、後進段であるリバースギヤに切り替える。また、駆動制御装置３１は、入力されたアクセル操作信号に応じた駆動力を発生するようにエンジン２１を制御する。アクセル操作用スイッチ５１を倒す量が大きくなるにしたがって，後進する走行体１０の走行速度は速くなる。

　また、アクセル操作用スイッチ５１が操作されず、アクセル操作信号が出力されていないときは、制動制御装置３３は、ＡＵＸブレーキの油圧回路に設けられた電磁弁２３ａを開いて、走行体１０にＡＵＸブレーキを掛けた状態とする。アクセル操作用スイッチ５１が操作されて、ゼロではないアクセル操作信号が出力されているとき（アクセル操作用スイッチ５１が上側又は下側に倒されているとき）は、制動制御装置３３は、アクセル操作信号の入力を受けて、ＡＵＸブレーキの油圧回路に設けられた電磁弁２３ａを閉じる。これにより、走行体１０に掛けていたＡＵＸブレーキは解除され、前進又は後進の走行が可能な状態となる。

　また、操舵制御装置３４は、入力された操舵操作信号にしたがって、走行体１０のステアリング２４を制御する。具体的には、操舵パターン切替スイッチ５４の選択されたスイッチに対応して、走行体１０の前輪及び後輪のうち少なくとも一方のステアリング２４を、操舵用スイッチ５３の回転方向に応じた向きに、回転量に応じた量で操舵させる。

　以上のように構成された実施形態のクレーンの遠隔操作システム１によれば、キャビン１５の設置部に操作端末機５０が取り付けられているときは、切替装置４０が車両側操作モードに切り替える。車両側操作モードでは、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４の、操作端末機５０を用いた遠隔的な操作による制御は無効とされる。

　すなわち、車両側操作モードでは、アクセルペダル２５、シフトレバー２６、ブレーキペダル２７、補助ブレーキスイッチ２８、ステアリングホイール２９及びステアリング切替スイッチ３０の操作に応じて、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４が、エンジン２１、変速機２２、ブレーキ２３及びステアリング２４を制御する。したがって、オペレーターは、キャビン１５に乗って走行体１０を運転することができる。

　一方、キャビン１５の設置部から操作端末機５０が取り外されているときは、切替装置４０が、走行体１０の側での操作を優先しつつ操作端末機５０での遠隔操作を許容する端末機操作モードに切り替える。端末機操作モードでは、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４の、操作端末機５０を用いた遠隔的な操作による制御が有効とされる。なお、アクセルペダル２５、シフトレバー２６、ブレーキペダル２７、補助ブレーキスイッチ２８、ステアリングホイール２９及びステアリング切替スイッチ３０の操作による制御は無効とされず、走行体１０の側での操作による制御が優先される。

　すなわち、端末機操作モードでは、操作端末機５０の操作に応じて、駆動制御装置３１、変速制御装置３２、制動制御装置３３及び操舵制御装置３４が、エンジン２１、変速機２２、ブレーキ２３及びステアリング２４を制御する。したがって、オペレーターは、キャビン１５から降りて、クレーン１００の外部からクレーン１００とその周囲の状況を監視しながら、携帯した操作端末機５０のアクセル操作用スイッチ５１（レバー５２ａ及びプッシュボタン５２ｂ）、操舵用スイッチ５３及び操舵パターン切替スイッチ５４を操作することにより、走行体１０を遠隔的に運転することができる。

　図４は、遠隔操作システム１を利用したクレーン１００の駆動制御処理及び制動制御処理を示すフローチャートである。前提として、操作端末機５０においてアクセル操作用スイッチ５１は操作されておらず、クレーン１００においてブレーキ２３（ＡＵＸブレーキ）が作動しているものとする。また、切替装置４０により、端末機操作モードに切り替えられているものとする。

　図４のステップＳ１０１では、操作端末機５０において、アクセル操作用スイッチ５１が操作されたか否かの判定が行われる。アクセル操作用スイッチ５１の操作が行われると（ステップＳ１０１で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１０２の処理に移行する。

　ステップＳ１０２では、操作端末機５０において、端末機側通信部５５により、アクセル操作用スイッチ５１が操作されていることを示すアクセル操作信号が送信される。送信されたアクセル操作信号は、クレーン１００の車両側通信部３８によって受信され、駆動制御装置３１、変速制御装置３２及び制動制御装置３３に出力される。

　ステップＳ１０３では、クレーン１００において、ブレーキ２３が解除される（制動制御装置３３による処理）。
　ステップＳ１０４では、クレーン１００において、走行体１０を走行させるための駆動が開始される。具体的には、変速機２２のギヤが走行用のギヤに切り替えられるとともに、エンジン２１の出力が開始される（変速制御装置３２及び駆動制御装置３１による処理）。
　クレーン１００は、アクセル操作信号に含まれる指示内容（進行方向及び走行速度）に従って、走行する。

　ステップＳ１０５では、操作端末機５０において、アクセル操作用スイッチ５１の操作が解放されたか否かの判定が行われる。アクセル操作用スイッチ５１の操作が解放されると（ステップＳ１０５で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１０６の処理に移行する。なお、アクセル操作用スイッチ５１の操作が継続されている場合（ステップＳ１０５で“ＮＯ”）は、端末機側通信部５５により、その時点におけるアクセル操作信号が送信される。このとき、アクセル操作用スイッチ５１の操作に変更があった場合だけ、改めてアクセル操作信号が送信されるようにしてもよい。

　ステップＳ１０６では、操作端末機５０において、端末機側通信部５５によるアクセル操作信号の送信が終了とされる。

　ステップＳ１０７では、クレーン１００において、走行体１０を走行させるための駆動が停止される。具体的には、エンジン２１の出力が停止されるとともに、変速機２２のギヤが走行停止用のギヤに切り替えられる（駆動制御装置３１及び変速制御装置３２による処理）。
　ステップＳ１０８では、クレーン１００において、ブレーキ２３が作動される（制動制御装置３３による処理）。これにより、クレーン１００は、速やかに停止する。

　本実施形態の遠隔操作システム１によれば、クレーン１００から分離した操作端末機５０を用いてオペレーターが走行体１０を遠隔的に運転することができる。これにより、キャビン１５から降りたオペレーターがクレーン１００の周囲を目視で確認しながら、安全にクレーン１００を移動させることができる。したがって、クレーン１００の運転操作において、オペレーターとは別に、クレーン１００の周囲を監視して誘導する誘導員を配置する必要がない。また、クレーン１００の周囲を確認しながら微調整ができるので、作業効率が向上する。

　また、本実施形態の遠隔操作システム１によれば、端末機操作モードのとき、操作端末機５０のアクセル操作用スイッチ５１から手を離してアクセル操作用スイッチ５１に操作を入力しない状態にするだけで、走行体１０のＡＵＸブレーキを作動させることができる。これにより、操作端末機５０にブレーキ用のスイッチを設ける必要がないだけでなく、仮にブレーキ用のスイッチを設けたとしても、アクセル操作用スイッチ５１を操作している最中に急ブレーキが必要となったときに、とっさにブレーキ用のスイッチを探して操作する手間を掛けることがない。したがって、本実施形態の遠隔操作システム１によれば、操作端末機５０によるクレーン１００の走行の制御の操作を簡単化することができる（煩雑な操作を行う必要がない）とともに、安全性が向上する。

　また、本実施形態におけるアクセル操作用スイッチ５１は、操作を止めるために手を離すと、上下の中間位置に復帰する（オン状態から自動的にオフ状態になる）ため、オペレーターが自らの手でその中間位置に戻す操作を行う必要がない。したがって、例えば、オペレーターが手を滑らせる等して、操作端末機５０が手から離れた場合にも、クレーン１００の走行体１０の走行を直ちに停止させることができる。

　また、本実施形態の遠隔操作システム１によれば、操作端末機５０のアクセル操作用スイッチ５１、操舵用スイッチ５３及び操舵パターン切替スイッチ５４を操作することにより、走行体１０を前進、後進、右旋回、左旋回、右前後への平行移動及び左前後への平行移動を遠隔的に行うことができる。

　また、本実施形態の遠隔操作システム１によれば、切替装置４０が、車両側操作モードと端末機操作モードとを排他的に切り替えるため、キャビン１５でのブレーキペダル２７への操作と、操作端末機５０のアクセル操作用スイッチ５１への操作とが同時に行われた場合などのように、相反する動作が競合するのを防止することができる。なお、端末機操作モードに切り替えられているときも、走行体１０の側での操作が優先されるため、操作端末機５０による操作に習熟していないなどの場合に、キャビン１５に載った別のオペレーターが走行体１０の側での操作を行うことで、操作端末機５０に入力された操作を無効にすることができる。

　また、本実施形態の遠隔操作システム１によれば、切替装置４０が、操作端末機５０がキャビン１５の設置部に設置されている取付状態であるか又は取外状態であるかの別を検出し、取付状態であると検出したときは車両側操作モードに自動的に切り替え、取外状態であると検出したときは端末機操作モードに自動的に切り替えるため、オペレーターが、車両側操作モード又は端末機操作モードに切り替える手間が掛らない。

　なお、切替装置４０として、オペレーターの選択操作の入力を受けて車両側操作モード又は端末機操作モードに任意に切り替えるものを適用したときは、操作端末機５０の故障や紛失などによって、キャビン１５の設置部から、操作端末機５０が取り外されている状態であっても、オペレーターが切替装置４０に対して車両側操作モードを選択する操作を入力することで、任意に走行体１０の側での操作モードを選択することができる。

　＜変形例＞
　本実施形態の遠隔操作システム１は、端末機操作モードでは、アクセル操作用スイッチ５１に操作が入力されたときだけアクセル操作信号を出力し、アクセル操作用スイッチ５１に操作が入力されていないときはアクセル操作信号を出力しない構成である。そして、端末機操作モードでは、制動制御装置３３がデフォルトでＡＵＸブレーキを作動させて走行体１０を制動させておき、操作端末機５０からアクセル操作信号が出力されたときに限り、制動制御装置３３がＡＵＸブレーキを解除するようにブレーキ２３を制御する。

　しかし、本発明の遠隔操作システム１は、この実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、端末機操作モードのとき、操作端末機５０は一定周期で信号を出力し続ける構成としてもよい。すなわち、操作端末機５０は、アクセル操作用スイッチ５１に操作が入力されているときは、その操作量に対応したアクセル操作信号（ゼロではない）を出力し、アクセル操作用スイッチ５１に操作が入力されていないときは、ゼロのアクセル操作信号を出力する。そして、制動制御装置３３は、デフォルトでＡＵＸブレーキを解除しているが、ゼロのアクセル操作信号が入力されたとき、ＡＵＸブレーキを作動させるようにブレーキ２３を制御してもよい。操作端末機５０及び制動制御装置３３は、このように動作させることで、上述した実施形態の遠隔操作システムと同じ効果を得ることができる。

　なお、本実施形態の遠隔操作システム１は、端末機操作モードにおいて、アクセル操作用スイッチ５１に操作が入力されていないときに走行体１０に作動させるブレーキ２３としてＡＵＸブレーキを適用したが、ＡＵＸブレーキ以外の補助ブレーキであってもよいし、補助ブレーキではないブレーキを適用することもできる。

　本実施形態の遠隔操作システム１は、切替装置４０が、操作端末機５０が設置部に対して取外状態であることを検出したときは、操作モードを端末機操作モードに無条件に切り替えているが、本実施形態の遠隔操作システム１が複数存在している場合は、走行体１０ごとに対応づけられた操作端末機５０によってのみ、その走行体１０を遠隔操作できるものとすることが好ましい。

　この場合、操作端末機５０にそれぞれ固有の識別番号（ＩＤ）を設定し、切替装置４０は、この切替装置４０に対応づけられた識別番号が設定された操作端末機５０でのみ、端末機操作モードが有効になるように構成すればよい。具体的には、操作端末機５０は、その操作端末機５０に設定された識別番号を信号として、アクセル操作信号及び操舵操作信号とともに車両側通信部３８に送信する。車両側通信部３８は、受信した識別番号を切替装置４０に入力し、切替装置４０は入力された識別番号が、この切替装置４０に対応づけられたものであるか否かを判定する。

　そして、入力された識別番号が、その切替装置４０に対応づけられたものであると判定（認証）したときは、車両側操作モードから端末機操作モードに切り替える。一方、入力された識別番号が、その切替装置４０に対応づけられたものでないと判定したときは、車両側操作モードから端末機操作モードへの切り替えを行わずに、その操作端末機５０からの操作を無効とする。

　このように、切替装置４０と操作端末機５０とを１対１に対応づけて、対応づけられた操作端末機５０でのみ遠隔操作を許可することにより、無線の信号が到達し得る範囲に、本実施形態の遠隔操作システム１を備えたクレーンが複数存在する場合に生じうる問題を解消できる。すなわち、操作端末機での遠隔操作の際に、対応づけられていない別のクレーンを、予期せずに動かしてしまうのを有効に防止することができる。

　本実施形態の遠隔操作システム１は、端末機操作モードにおいて、走行体１０の走行速度を一定速度（例えば、１０［ｋｍ／ｈ］）以下に制限するのが好ましい（駆動制御装置３１の機能）。

　すなわち、端末機操作モードにおいて、操作端末機５０からのアクセル操作信号に基づいてエンジン２１を制御するに際して、駆動制御装置３１は、アクセル操作信号に含まれる指示内容に拘わらず、走行体１０の走行速度が一定の速度以下となるように、エンジンの出力を制御する。なお、操作端末機５０から出力されるアクセル操作信号の上限値を、走行体１０の走行速度の上限値に設定しておいてもよい。

　このように、端末機操作モードのとき走行体１０の走行速度の上限を制限しておくことにより、遠隔操作時の走行体１０の走行速度が速くなり過ぎるのを防止することができる。これにより、クレーン１００が、操作端末機５０を携帯しているオペレーターから大きく離れてしまったり、急加速や高速走行してしまうのを防止することもできる。

　本実施形態の遠隔操作システム１は、端末機操作モードにおいて、走行体１０の連続した走行時間を一定の値（例えば、１［分間］）以下に制限し、又は連続した走行距離を一定の値（例えば、１０［ｍ］）以下に制限するのが好ましい（駆動制御装置３１としての機能）。

　すなわち、端末機操作モードにおいて、操作端末機５０からのアクセル操作信号に基づいてエンジン２１を制御するに際して、駆動制御装置３１は、ゼロでないアクセル操作信号の連続した出力時間を計測して、その計測された連続した出力時間が一定の値に達したときは、エンジン２１の出力を一時的に停止させる。

　また、端末機操作モードにおいて、操作端末機５０からのアクセル操作信号に基づいてエンジン２１を制御するに際して、駆動制御装置３１は、ゼロでないアクセル操作信号の連続した出力時間に対応して走行した距離を計測又は算出して、得られた距離が一定の値に達したときは、エンジン２１の出力を一時的に停止させる。

　このように、端末機操作モードにおける走行体１０の連続走行時間又は連続走行距離の上限を制限しておくことにより、遠隔操作時の走行体１０の連続走行時間又は連続走行距離が長くなり過ぎるのを防止することができる。これにより、クレーン１００の遠隔的な走行操作を、近距離での移動操作などの目的に沿ったものとし、無制限に遠隔操作が行われることを防止することができる。

　本実施形態の遠隔操作システム１は、端末機操作モードにおいて、車両側通信部３８と操作端末機５０との間での無線通信に障害（電波環境の問題や操作端末機５０の故障や二次電池５６の蓄電量不足等）が生じたときは、車両側通信部３８が、駆動制御装置３１及び制動制御装置３３にゼロのアクセル操作信号を送信して、走行体１０をＡＵＸブレーキで制動するようにしてもよい。また、車両側通信部３８が制動制御装置３３に対して通信の障害が発生していることを示す情報を送出し、その情報を受けた制動制御装置３３がＡＵＸブレーキを作動させてもよい。

　また、本実施形態の遠隔操作システム１は、端末機操作モードにおいて、通信障害が発生した回数が予め設定された回数を超えた場合や、通信障害が予め設定された頻度（特定の期間中に発生した回数）を超えた場合、又は通信の障害が予め設定された連続時間を超えた場合等、端末機操作モードでの操作が適切でない状況のときは、切替装置４０が、操作モードを車両側操作モードに切り替えて、操作端末機５０での遠隔操作を無効としてもよい。

　また、上述した通信障害が発生した場合、本実施形態の遠隔操作システム１は、操作端末機５０や動力源であるエンジン２１を強制的に停止（オフ）してもよい。また、エンジン２１を強制的に停止させる非常停止スイッチなどを、走行体１０や操作端末機５０に設けてもよい。

　なお、本実施形態におけるクレーン１００は、走行体１０の周囲を監視するカメラを備え、そのカメラで撮影された映像において人や車両等の動くもの（動体）が存在し、カメラの映像を処理する信号処理装置がその動体を検知した場合には、端末機操作モードであっても、制動制御装置３３が電磁弁２３ａを開放してＡＵＸブレーキを作動させ、走行体１０を制動してもよい。

　本実施形態の遠隔操作システム１においては、クレーン１００の一部に、報知装置３７（図１参照）を備えていてもよい。報知装置３７は、音及び光のうち少なくとも一方を発して、クレーン１００の外部に注意を促すものである。そして、報知装置３７は、切替装置４０により端末機操作モードに切り替えられているときは、音又は光を発する。これにより、クレーン１００が、操作端末機５０によって、クレーン１００の外部からの遠隔的な操作で運転（走行）していることを、クレーン１００の周囲の作業者等に報知することができる。なお、音としては走行体１０に設けられている既存のホーンを用いてもよいし、光としては走行体１０に設けられている既存のハザードランプを用いてもよい。

　本実施形態の遠隔操作システム１においては、上述した走行の運転操作に付随する動作を、操作端末機５０により遠隔的に操作するようにしてもよい。例えば、操舵パターン切替スイッチ５４によって走行体１０の後輪を操舵する場合、後輪のステアリングのロックを解除したり、ロックし直したりする動作を要することもある。そして、この後輪のステアリングのロック／解除の切替えは、ロックピンの挿抜によって行われる。そこで、ロックピンの挿抜を、操作端末機５０により遠隔的に操作するようにしてもよい。

　なお、操作端末機５０に設けられている操舵用スイッチ５３として、前輪用の操舵用スイッチと後輪用の操舵用スイッチとを別々に設けて、前輪と後輪とを独立して操舵させるようにしてもよい。この場合、走行体１０のステアリング２４が、前輪と後輪とを独立して操舵させる機構を有している必要がある。

　また、本実施形態における操作端末機５０は、図３に示した形状のものに限定されない。したがって、例えば、アクセル操作用スイッチ５１を、銃のトリガーのように、指で一方向に引かれるように操作される形態のものとしてもよい。

　また、本実施形態の操作端末機５０は、走行体１０の走行（運転）を操作するものであるが、クレーン１００の伸縮ブーム８０の動き（起伏、伸縮、旋回）を遠隔的に操作するラジオコントローラーと一体的に形成してもよい。

　２０１６年１２月１４日出願の特願２０１６－２４２６３３の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　１　遠隔操作システム
　１０　　走行体
　２１　　エンジン（駆動部）
　２２　　変速機（駆動部）
　２３　　ブレーキ
　２４　　ステアリング
　３１　　駆動制御装置（駆動制御部）
　３２　　変速制御装置（駆動制御部）
　３３　　制動制御装置（制動制御部）
　３４　　操舵制御装置
　３８　　車両側通信部
　４０　　切替装置
　５０　　操作端末機
　５１　　アクセル操作用スイッチ
　５５　　端末機側通信部
　１００　ラフテレーンクレーン（作業車両）

Claims

　作業車両の走行体を遠隔的に操作する作業車両用の遠隔操作システムであって、
　前記作業車両に設けられ前記走行体の駆動部を制御する駆動制御部と、
　前記作業車両に設けられ前記走行体のブレーキを制御する制動制御部と、
　前記走行体を遠隔的に操作する操作端末機と、を備え、
　前記操作端末機は、前記走行体のアクセル用の操作を受け付けるアクセル操作用入力部を有し、
　前記制動制御部は、前記アクセル操作用入力部が操作されていないときは、前記走行体のブレーキを作動させて前記走行体を制動状態とする作業車両用の遠隔操作システム。
　前記操作端末機は、前記アクセル操作用入力部における操作に対応するアクセル操作信号を前記作業車両に対して送信し、
　前記駆動制御部及び前記制動制御部は、前記アクセル操作信号に基づいて前記駆動部及び前記ブレーキの動作を制御し、
　前記制動制御部は、前記アクセル操作信号が前記アクセル操作用入力部に操作が入力されていないときに対応した信号であるときは前記ブレーキを作動させ、前記アクセル操作信号が前記アクセル操作用入力部に操作が入力されているときに対応した信号であるときは前記ブレーキを解除するように制御する請求項１に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記アクセル操作用入力部は、操作が入力されているときだけオン状態となり、操作の入力が解放されると自動的にオフ状態に復帰するモーメンタリスイッチである請求項１又は２に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記アクセル操作用入力部は、操作が入力されていないときの位置に戻るように付勢されている請求項３に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記駆動制御部は、前記操作端末機により前記走行体を遠隔的に操作することによる前記走行体の走行速度を、一定の速度以下に制限する請求項１から４のいずれか１項に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記駆動制御部は、前記操作端末機により前記走行体を遠隔的に操作することによる前記走行体の連続した走行時間又は走行距離を、一定の値以下に制限する請求項１から５のいずれか１項に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記操作端末機による制御を無効とする車両側操作モードと、前記操作端末機による制御を許容する端末機操作モードとを切り替える切替装置を備えた請求項１から６のいずれか１項に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記切替装置は、前記端末機操作モードにおいて前記作業車両側での操作が行われた場合に、前記作業車両側での操作に基づく制御を優先する請求項７に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記切替装置は、オペレーターの選択操作の入力に応じて前記車両側操作モード又は前記端末機操作モードに切り替える請求項７又は８に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記切替装置は、前記操作端末機が前記作業車両に設置されている状態であるか又は前記作業車両から分離されている状態であるかの別を検出するとともに、前記作業車両に設置されている状態であることを検出したときは前記車両側操作モードに切り替え、前記作業車両から分離されている状態であることを検出したときは、前記端末機操作モードに切り替える請求項７又は８に記載の作業車両用の遠隔操作システム。
　前記作業車両に設けられて、音及び光のうち少なくとも一方を発する報知装置を備え、
　前記報知装置は、前記切替装置により前記端末操作モードに切り替えられているときは、前記音又は前記光を発する請求項７から１０のいずれか１項に記載の作業車両用の遠隔操作システム。