【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、油圧ショベル、油圧クレーン、ブルドーザ等の各種作業機の操作に使用される仮想音生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業機は、オペレータが１つ又は複数の操作レバーを操作し、対応するアクチュエータを選択的に駆動することによって、所望の作業を行なう。このような作業機として、図１１に油圧ショベルを例示し、その概略構成を説明する。
【０００３】
図１１は、油圧ショベルの側面図である。この図で、１は下部走行体、２は下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋回体を示している。３はフロント機構であって、上部旋回体２に可回動に取り付けられたブーム４、ブーム４に可回動に取り付けられたアーム５、アーム５に可回動に取り付けられたバケット６より成る。４Ｓはブーム４を駆動する油圧シリンダ、５Ｓはアーム５を駆動する油圧シリンダ、６Ｓはバケット６を駆動する油圧シリンダである。７は上部旋回体２上に設けられた運転室であり、内部に操作レバーを備えている。オペレータが運転室７内の操作レバーのうちの所要の操作レバーを操作することにより図示しないコントロールバルブを作動させ、これに対応する油圧シリンダ等（本明細書では、これらを「アクチュエータ」と総称する。）をその操作量に応じた速度で駆動し、地面Ｇの掘削個所Ｇ１ を掘削したり、その他の所要の作業を行なう。
【０００４】
このような油圧ショベルによる作業は、通常、オペレータが運転室７に搭乗し、操作レバーを操作して行なわれるが、危険な個所での作業、例えば崖の近辺、崩壊のおそれのある建造物の近辺、河川等における作業、火山の土石流の除去作業等の作業を行なう場合には、オペレータが搭乗して作業をするのは危険であるので、安全な場所からの遠隔操縦によって作業が行われる。
【０００５】
遠隔操縦手段は、受信信号に応じて各コントロールバルブを作動させる作業機側の制御装置と、この制御装置に有線又は無線で信号を送信する遠隔操縦装置とで構成される。遠隔操縦装置には、作業機の操作レバーに対応する操作レバーが備えられ、オペレータは遠隔個所に設けられた遠隔操縦装置の各操作レバーを、作業機の操作レバーと同じように操作することにより、その操作量に応じた信号を作業機側の制御装置に送信し、作業機を操縦する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
オペレータが運転室７に搭乗して作業機を操作する場合、オペレータは、作業個所（例えば掘削作業の場合バケット６の先端）を見ながら、かつ、油圧回路のリリーフ音やエンジン音を聞きながら、それらに基づいて経験的に適切な操作を行なう。しかし、遠隔操縦手段による作業機の操縦では、遠隔操縦する個所と作業機とが遠く離れている場合がしばしばあり、この場合、遠隔操縦装置を操作しているオペレータは作業個所を見ることができず、又、運転室や作業個所で発生する作業音もほとんど聞こえないので（仮に聞こえたとしても、何の音か判らないので）、作業機に所望の作業を行なわせるように操縦することが困難になり、最悪の場合には、操縦が不可能となる。
【０００７】
この問題を解決するため、従来より、作業機にカメラ又はマイクロフォン或いはその両者を搭載し、カメラの映像やマイクロフォンの音声を遠隔操縦装置側で受信し、掘削個所の映像を見たり、音を聞いたりしながら作業機を遠隔操縦する手段が用いられている。しかしながら、カメラではその視野が限定されるので、常時作業個所を視野に収めることができず、又、マイクロフォンが介在すると、直接聞く場合とは異なった音に聞こえるばかりでなく、同一個所で複数の作業機が作業を行なっている場合には自己の作業機の音を聞き分けるのが困難になる。また、音に関しては、運転室７での油圧回路のリリーフ音やエンジンの回転音がマイクロフォンにより聞こえたとしても、作業個所における音は岩石を破砕する場合等の特殊な作業以外の作業においてはほとんど聞こえないのが実状である。このため、作業機にカメラやマイクロフォンを備えても、遠く離れた地点での適切な操縦は困難となるという問題があった。
【０００８】
なお、このような問題は、必ずしも遠隔操縦を行なう場合だけに生じるものではなく、オペレータが運転室７に搭乗して作業を行なう場合にも、同様の問題を生じ得る。例えば、油圧ショベルで図７に破線で示すように、地面より低い足元の掘削を行なう場合、オペレータは掘削個所Ｇ２ を運転室７から見ることができず、又、そこで発生している音も聞き取り難いので、油圧ショベルの適切な操作が困難となる。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、遠隔操縦の場合や運転室から作業個所が見えない場合でも、作業状態を確実に把握し、作業機を適切に操作することができる作業機の操作用仮想音生成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、原動機と、該原動機で駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプにて発生する油圧で駆動されるアクチュエータとを備え、操作手段によりこれら原動機、油圧ポンプ、アクチュエータの駆動を制御して所望の作業を行う作業機において、前記原動機、油圧ポンプ、アクチュエータから選択される少なくともいずれか１つの機器の稼働状況を検出する稼働状況検出手段と、当該検出手段にて検出された稼働状況信号を送受信する送信手段及び受信手段と、記憶エリアが複数のブロックに区分され、各ブロックごとに異なる仮想音信号が予め記憶された記憶手段と、前記受信手段にて受信された稼働状況信号により前記記憶手段中の特定のブロックを選択し、当該選択されたブロックに記憶された仮想音信号を読み出す仮想音信号読出し手段と、前記記憶手段から読み出された仮想音信号を可聴音に変換する可聴音生成手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
作業機が起動された状態で、作業機の操作手段又は遠隔操縦装置の操作手段を操作すると、その作業状況に応じて、作業機に搭載された原動機（エンジン）の回転数、各作業機構に作用する応力、若しくは油圧ポンプから吐出される圧油やアクチュエータに供給される圧油の圧力が変化する。これらの物理量は、適当なセンサを用いることによって検出できる。一方、作業機又は遠隔操縦装置には、半導体メモリ等の情報記憶手段を搭載することができ、これらの情報記憶手段には、音色（波形）、音の高低（周波数）、音の大小（振幅）等が異なる各種の音信号（仮想音信号）を、区分されたブロックごとに記憶することができる。したがって、センサの検出信号（稼働状況信号）に基づいて、情報記憶手段から特定の仮想音信号を選択的に読み出すようにすると、スピーカ等の可聴音生成手段より、作業機の作業状況と関連付けられた特定の仮想音を選択的に発生させることができる。かように、作業機の作業状況と関連付けられた特定の仮想音を可聴音生成手段より発生させると、オペレータは、発生した仮想音を聞くことにより作業状況を感覚的に把握することができるので、これに基づいて作業機の適切な操作を行なうことができる。
【００１２】
ところで、作業機のオペレータは、電波法で規定される無線従事者免許を取得していないのが普通である。このため、無線従事者免許を有しないオペレータが無線機を用いて作業機の遠隔操縦を行うためには、電波法の規制外の特定小電力無線機しか使用できず、送信側から受信側に無線送信される信号のデータ量は、限定されたものにならざるを得ない。しかし、前記手段によると、送信側から音声信号そのものではなく、それよりも格段にデータ量が少ない稼働状況信号を送信し、受信側に備えられた記憶装置から予め記憶された仮想音信号を読み出して仮想音を発生するようにしたので、特定小電力無線機を用いて必要な通信を実行できると共に、少ないデータ量で豊富なバリエーションの仮想音を発生させることができ、オペレータに多くの有用な情報を伝達することができる。
【００１３】
【実施例】
〈第１実施例〉
まず、第１実施例に係る仮想音生成装置が適用される油圧ショベル遠隔操縦システムの構成例を、図１に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、油圧ショベル遠隔操縦システムの構成図であって、この図から明らかなように本システムは、油圧ショベル１０と、油圧ショベル１０の作業現場から離れた安全な場所に設定された遠隔運転室２０とから構成される。
【００１５】
油圧ショベル１０には、遠隔運転室２０に備えられた運転室側無線通信装置２１との間で信号の送受信を行う作業機側無線通信装置１１と、油圧ショベル１０の稼働状況信号、例えばバケット６に作用する荷重信号、油圧ショベル１０に搭載されたエンジンの回転数信号、油圧ショベル１０の各部に発生する振動信号、油圧ショベル１０に搭載された油圧回路の圧力信号などから選択される１または２以上の信号を検出する１または２以上のセンサ（図示省略）と、作業現場の状況を撮影するカメラ（図示省略）と、運転室側無線通信装置２１からの送信信号に基づいて油圧ショベル１０の操作部を操作するドライバ（図示省略）とが備えられる。その他の部分については、図１１に示した従来の油圧ショベルと同じであるので、対応する部分に同一の符号を表示して説明を省略する。なお、油圧ショベル１０に作用する負荷を検出するセンサとしては、例えば特公平３−５００４７号公報に提示されている掘削力測定装置や、特開平３−９６８０６号公報に提示されている変形センサ等を用いることもできる。
【００１６】
一方、遠隔運転室２０には、作業機側無線通信装置１１との間で信号の送受信を行うための運転室側無線通信装置２１と、作業機側無線通信装置１１からの送信信号に基づいて作業現場で発生する音に近似した仮想音信号を生成する仮想音生成装置２２と、この仮想音生成装置２２によって生成された仮想音信号を可聴音に変換するスピーカ装置２３と、作業機側無線通信装置１１から送信された作業現場の映像を表示するＣＲＴや液晶表示装置等の映像表示装置２４と、オペレータが油圧ショベル１０を遠隔操縦するための全ての操縦装置２５が備えられる。操縦装置２５には、油圧ショベル１０を操縦するに必要な操作手段２６、例えばレバー等が備えられている。これらの操作手段は、油圧ショベル１０の運転室７内に配置された操作手段と異なる構成及び配列にすることもできるが、より臨場感にあふれた環境を作り出し、より正確な遠隔操縦を行うためには、操縦装置２５に備えられる操作手段を、油圧ショベル１０の運転室７内に配置された各操作手段と同一の構成及び配列で配置することが好ましい。
【００１７】
オペレータは、映像表示装置２４に写し出される作業現場の映像を監視しつつスピーカ装置２３から出力される仮想音を聞いて作業現場の状況を把握し、油圧ショベル１０によって所望の作業が行われるように操作手段２６を選択的に操作する。操作手段２６の操作信号は、運転室側無線通信装置２１及び作業機側無線通信装置１１を介して油圧ショベル１０に伝送され、図示しないドライバを駆動して、操作された操作手段２６に対応する装置を選択的に操作する。これによって、油圧ショベル１０の遠隔操縦が行われる。
【００１８】
次に、作業機側無線通信装置１１内に備えられた稼働状況信号発生回路と稼働状況信号送信回路の構成を、図２に基づいて説明する。
【００１９】
図２から明らかなように、稼働状況信号発生回路１１１は、図示しないセンサの検出信号（又は、当該検出信号を所定のサンプリング周期でサンプリングして得られる信号。本明細書では、これらを総称して「検出信号」という。）が入力される所要数（図２では、２つ）のＡ／Ｄ変換器１１２と、所要の処理及び演算プログラムが格納されたＲＯＭ１１３と、ＲＯＭ１１３に格納されたプログラムにしたがって所要の演算及び処理を行うＣＰＵ１１４と、演算データ等を一時格納するＲＡＭ１１５と、ＣＰＵ１１４にて生成された稼働状況信号をシリアルデータに変換して出力するＳＣＩ（シリアル・コミュニケーション・インターフェース）１１６とからなる。また、稼働状況信号送信回路１１７は、ＳＣＩ１１６を介して送信された稼働状況信号を、例えばＦＭ変調等する発振変調器１１８と、変調信号を増幅するパワーアンプ１１９と、送信アンテナ１２０とからなる。なお、前記ＲＯＭ１１３には、油圧ショベル１０に備えられた各種のセンサ（図２では、荷重センサとエンジン回転数検出センサ）から出力される検出値を所定の手順でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換プログラム、各センサからの各検出値を所定の手順で合成して稼働状況信号を生成する稼働状況信号生成プログラム、それに生成された稼働状況信号を所定の手順でＳＣＩ１１６から出力する送信プログラム等が格納される。
【００２０】
以下、前記のように構成された稼働状況信号発生回路１１１の動作について説明する。油圧ショベル１０が起動され、遠隔運転室２０からの遠隔操縦によって作業を開始すると、その作業状況に応じて、図示しないセンサから出力される検出信号が連続的に変動する。ＣＰＵ１１４は、ＲＯＭ１１３に格納されたＡ／Ｄ変換プログラムにしたがって、Ａ／Ｄ変換器１１２にてアナログ信号である検出信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換された検出信号は、一時ＲＡＭ１１５に格納される。次いで、ＣＰＵ１１４は、ＲＯＭ１１３に格納された稼働状況信号生成プログラムにしたがってＲＡＭ１１５から検出信号を取り出し、荷重センサから出力される荷重信号とエンジン回転数検出センサから出力されるエンジン回転数信号とを所定の配列で合成して、稼働状況信号を生成する。この稼働状況信号も、一時ＲＡＭ１１５に格納される。さらに、ＣＰＵ１１４は、ＲＯＭ１１３に格納された送信プログラムにしたがってＲＡＭ１１５から稼働状況信号を取り出し、ＳＣＩ１１６及び稼働状況信号送信回路１１７を介して、運転室側無線通信装置２１に無線送信する。
【００２１】
図３に、作業機側無線通信装置１１から運転室側無線通信装置２１に無線送信されるデータの構成例を示す。図３（ａ）に示すように、同期ビットを３バイト、稼働状況信号を６バイトで構成し、信号の１バイトを図３（ｂ）に示す構成にすると、電波法の規制外の通信速度が２４００ｂｐｓのデジタル無線通信装置を用いた場合、無線データの転送周期が６８．７５ｍｓとなる。このような周期の長いデータとなり、近距離の信号を十分に送信できる環境にないのが、作業機における無線遠隔操縦の特徴である。
【００２２】
次いで、運転室側無線通信装置２１の構成を、図４に基づいて説明する。 図４に示すように、運転室側無線通信装置２１は、受信アンテナ２１１と、無線受信器２１２と、ＳＣＩ２１３と、所要の処理及び演算プログラムが格納されたＲＯＭ２１４と、ＲＯＭ２１４に格納されたプログラムにしたがって所要の演算及び処理を行うＣＰＵ２１５と、演算データ等を一時格納するＲＡＭ２１６と、所要数（図４では、３つ）のデータ出力部（Ｄ／Ｏ）２１７〜２１９とからなる。なお、前記ＲＯＭ２１５には、前記作業機側無線通信装置１１から無線送信された稼働状況信号の受信動作を制御する受信プログラム、無線送信された稼働状況信号より、所望の音色選択信号を生成する音色選択信号生成プログラム、及び生成された音色選択信号を所定の手順でＳＣＩ２１３から出力する送信プログラム等が格納されている。
【００２３】
以下、この運転室側無線通信装置２１の動作について説明すると、作業機側無線通信装置１１から無線送信された稼働状況信号（図３参照）は、受信アンテナ２１１、無線受信器２１２、ＳＣＩ２１３を介して制御部に取り込まれる。ＲＯＭ２１４の受信プログラムは、常時起動されており、送信信号が入力されると、これをＲＡＭ２１６に一時格納してＣＰＵ２１５に割込みを行ない、送信信号の入力を報せる。これにより、ＣＰＵ２１５は、ＲＯＭ２１４に格納された受信プログラムにしたがって送信された稼働状況信号を受信する。前記したように、前記作業機側無線通信装置１１から無線送信される稼働状況信号には、油圧ショベル１０に取り付けられた各種のセンサによって検出された各種の信号が合成されている。ＣＰＵ２１５は、ＲＯＭ２１４に格納された音色選択信号生成プログラムにしたがって、ＳＣＩ２１３より出力される稼働状況信号を所要の音色選択信号に変換し、変換された音色選択信号を一時ＲＡＭ２１６に格納する。次いで、ＣＰＵ２１５は、ＲＯＭ２１４に格納された送信プログラムにしたがってＲＡＭ２１６から音色選択信号を取り出し、ＳＣＩ２１３及びＤ／Ｏ２１７〜２１９を介して、仮想音生成装置２２にパラレルに出力する。なお、音色選択信号は、後に説明する仮想音生成装置２２に備えられたＲＯＭ２２１（図５参照）に記憶された仮想音信号を選択するものであって、仮想音信号に付された通しの番号又は仮想音信号が記憶されたＲＯＭ２２１のアドレスに対応する信号が出力される。音色選択信号を８ビット構成にすれば２５６種類の仮想音信号を選択でき、１２ビット構成にすれば４０９６種類の仮想音信号を選択できる。
【００２４】
次に、遠隔運転室２０に備えられる仮想音生成装置２２の構成を、図５〜図７に基づいて説明する。
図５に示すように、仮想音生成装置２２は、所定の仮想音信号が予め記憶されたＲＯＭ（読出し専用の半導体メモリ）２２１と、Ｄ／Ｏ２１７から出力された音色選択信号をラッチし、当該ラッチされた音色選択信号によりＲＯＭ２２１の上位アドレスを選択するラッチ回路２２２と、発振器２２３と分周回路２２４とカウンタ２２５とからなり、カウンタ２２５からの出力信号によってＲＯＭ２２１の下位アドレスを選択する信号発生器２２６と、ＲＯＭ２２１から読み出されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２２７と、アナログ変換された仮想音信号を増幅して出力するオーディオアンプ２２８とから構成されている。なお、図５においては、１つのＤ／Ｏ２１７に対応する１つの仮想音生成装置２２のみ示されているが、運転室側無線通信装置２１に備えられたＤ／Ｏの数量に応じた数の仮想音生成装置２２を備えることもできる。また、図５においては、信号発生器２２６に、出力信号の周波数を変更する手段が何ら設けられていないが、これに適宜の周波数変更手段を設け、信号発生器２２６からの出力信号の周波数を可変にすることも可能である。
【００２５】
ＲＯＭ２２１は、図６に示すように、複数のブロック２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，・・・・に区分されており、各ブロックごとに異なる仮想音信号（１）〜（Ｎ）が記憶されている。なお、ＲＯＭ２２１は、任意の記憶容量ごとに、また任意の区分数に区分することができるが、記憶容量の無駄を防止するためには、各ブロックの記憶容量を一定の値にすることが好ましい。また、区分された各ブロックには、任意の配列で任意の仮想音信号を記憶することができるが、操縦装置２５の操作に応じて仮想音がより自然な感じで変化するように、アドレスの若いブロックの順に、音色、音の高低、音の大小又はこれらの組合せ等の音質が互いに近似した仮想音信号を順番に記憶することが好ましい。例えば、バケット６を操作しての掘削作業を表現する仮想音については、図７に示すように、アドレスの若いブロックの順に、静音から重掘削音までの各仮想音信号を順番に記憶することが好ましい。
【００２６】
以下、この仮想音生成装置２２の動作について説明する。運転室側無線通信装置２１のＤ／Ｏ２１７（図４参照）からパラレル信号である音色選択信号が出力されると、ラッチ回路２２２は、予め設定されたサンプリング周期で音色選択信号をラッチし、ＲＯＭ２２１の上位アドレス、すなわちブロックを選択する。一方、信号発生器２２６は、発振器２２３の出力信号を分周回路２２４にて分周して得られる信号をカウンタ２２５にてカウントし、カウント値が予め定められた値になるごとにカウンタ２２５から信号を発生して、ＲＯＭ２２１の下位アドレス、すなわちブロックの先頭アドレスから最終アドレスまでのアドレスを選択する。これによって、Ｄ／Ｏ２１７から出力された音色選択信号に対応する仮想音信号が、カウンタ２２５の設定値に対応する周期で連続的に読み出される。ＲＯＭ２２１の読出し信号は、Ｄ／Ａ変換器２２７でアナログ信号に変換された後、オーディオアンプ２２８を介してスピーカ装置２３に入力し、可聴音である仮想音に変換される。
【００２７】
仮想音は、作業機の稼働状況に応じた音色と高さと大きさになる。例えば、バケット６を駆動しての高負荷掘削作業時には、バケット６を駆動したときの音色であって、高音かつ大音量の仮想音となり、低負荷作業時には、同様の音色で、低音かつ小音量の仮想音となる。遠隔操縦装置２５のオペレータは、この仮想音により油圧ショベルの作業状態を感覚的に把握する。そして、これに応じて遠隔操縦装置２５に備えられた操作レバー等を選択的に操作し、適切に油圧ショベルを駆動して、掘削等の所望の作業を行なう。
【００２８】
すなわち、バケット６を地面に食い込ませて掘削を行う場合を例にとって説明すると、スピーカ装置２３から出力される仮想音が高音かつ大音量である場合には、バケット６に過大な負荷がかかっており、それ以上操作レバーを継続して操作しても掘削力は増加せず、無駄に動力を消費するだけであることがオペレータに判り、オペレータは、一旦掘削動作を中止してバケット６を戻し、少し姿勢を変えて再度掘削を行なう方が良いことに気付く。逆に、スピーカ１７の音が低音であれば、オペレータは、さらに深くバケット６を地面に食い込ませて、より多くの量を掘削できることを知り、これに沿った操作を行なうことができる。結局、オペレータは、掘削個所が遠隔地点にあって見えない場合でも、掘削状態を確実に把握することができ、油圧ショベルの適切な操作を行なうことができる。
【００２９】
このように、本実施例では、バケットに作用する荷重信号、エンジンの回転数信号、作業機各部に発生する振動信号、油圧回路の圧力信号などの稼働状況信号より音色選択信号を生成し、当該音色選択信号によりＲＯＭ２２１に予め記憶された仮想音信号を選択的に読み出すようにしたので、少ない信号量の音色選択信号で、スピーカ装置より豊富なバリエーションの仮想音を発生させることができる。よって、作業個所が見えない遠隔地点にあっても油圧ショベルの作業状態を確実に把握することができ、油圧ショベルを適切に操作することができる。
【００３０】
また、従来のカメラやマイクロフォンを用いる装置では、これらの映像信号や音声信号に広い周波数帯域を占有されるために、操縦に必要なデータの送信が大きく制限される事態が生じていたが、本実施例では負荷信号をデジタル信号で送信するだけであるので、上記事態の発生を完全に避けることができる。
【００３１】
〈第２実施例〉
本発明に係る仮想音生成装置の第２例を、図８に基づいて説明する。図８は、第２実施例に係る仮想音生成回路の回路図である。
【００３２】
この図から明らかなように、本例の仮想音生成回路は、仮想音の記憶手段である２つのＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂと、運転室側無線通信装置２１に備えられたＤ／Ｏ２１７，２１８から出力された２種類の音色選択信号を別個にラッチする２つのラッチ回路２２２ａ，２２２ｂと、２つの信号発生器２２６ａ，２２６ｂと、各ＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂから読み出されたデジタル信号を別個にアナログ信号に変換する２つのＤ／Ａ変換器２２７ａ，２２７ｂと、アナログ変換された仮想音信号をミキシングするミキシング回路２２９と、ミキシングされた仮想音信号を増幅して出力するオーディオアンプ２２８とから構成されている。
【００３３】
前記２つのＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂのそれぞれには、例えば掘削音に対応する仮想音とエンジンの排気音に対応する仮想音など、音質が異なる仮想音が別個に記憶される。また、前記２つのラッチ回路２２２ａ，２２２ｂのそれぞれには、運転室側無線通信装置２１（図４参照）に備えられた３つのＤ／Ｏ２１７から出力される３種類の音色選択信号より選択される所定の音色選択信号が、選択的に入力される。また、前記２つの信号発生器２２６ａ，２２６ｂのうち、第１の信号発生器２２６ａは、ラッチ回路２２２ａの出力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器２２３ａと、当該Ｄ／Ａ変換器２２３ａの出力電圧によって発振信号の周波数を変更する電圧制御可変周波数発振器（ＶＣＯ）２２４ａと、ＶＣＯ２２４ａからの出力信号をカウントし、カウント数が予め定められた設定値になったときに信号を発生して第１のＲＯＭ２２１ａの下位アドレスを選択するカウンタ２２５ａとからなる。一方、第２の信号発生器２２６ｂは、前記第１実施例に係る信号発生器２２６と同様の発振器２２３と分周器２２４とカウンタ２２５とから構成されている。
【００３４】
なお、図８においては、２つのＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂとそれに付属する２組の電子部品群を備えた仮想音生成装置が表示されているが、ＲＯＭ及びその付属部品の数量はこれに限定されるものではなく、３つ以上のＲＯＭとそれに付属する３組以上の電子部品群を備えることも勿論可能である。また、図８の仮想音生成装置においては、一方のＲＯＭ２２１ａの下位アドレスをＤ／Ａ変換器２２３ａとＶＣＯ２２４ａとカウンタ２２５ａとからなる第１の信号発生器２２６ａにて選択し、他方のＲＯＭ２２１ｂの下位アドレスを発振器２２３と分周器２２４とカウンタ２２５とから第２の信号発生器２２６ｂにて選択する構成としたが、２つのＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂのそれぞれの下位アドレスを、共に前記第１の信号発生器２２６ａ又は第２の信号発生器２２６ｂにて選択する構成とすることも勿論可能である。
【００３５】
本例の仮想音生成装置は、複数のＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂと、複数のラッチ回路２２２ａ，２２２ｂと、複数の信号発生器２２６ａ，２２６ｂと、複数のＤ／Ａ変換器２２７ａ，２２７ｂと、複数のＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂから読み出された仮想音信号をミキシングするミキシング回路２２９とを備えたので、例えば掘削作業によって発生する音に対応する仮想音とエンジンの排気音に対応する仮想音など、音質が異なる複数種の仮想音を合成して出力することができ、スピーカ装置２３から出力される仮想音を、より実際の作業に即した音にすることができる。また、本例の仮想音生成装置は、第１の信号発生器２２６ａにＶＣＯ２２４ａを備え、音色選択信号の変化に応じてカウンタ２２５ａから出力される信号の周期を変更するようにしたので、音色選択信号の変化に応じてＲＯＭ２２１ａから読み出される仮想音信号の音色と周波数とを同時に変更することができ、スピーカ装置２３から出力される仮想音を、より実際の作業に即した音にすることができる。これらのことから、オペレータは、作業状況をより確実に把握することができ、作業の確実性及び安全性をより向上できる。
【００３６】
〈第３実施例〉
本発明に係る仮想音生成装置の第３例を、図９及び図１０に基づいて説明する。図９は仮想音記憶手段に記憶される仮想音の波形調整方法の第１例を示す説明図であり、図１０はその第２例を示す説明図である。
【００３７】
本例の仮想音生成装置は、図５に示した仮想音記憶用のＲＯＭ２２１又は図８に示した仮想音記憶用のＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂに、図９又は図１０の方法で波形が調整された仮想音信号を記録したことを特徴とする。
【００３８】
すなわち、第１実施例及び第２実施例の説明欄で説明したように、仮想音記憶用のＲＯＭ２２１又はＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂは、複数のブロックに区分され、各ブロックごとに異なる音色の仮想音信号が記憶されている。そして、仮想音信号の読み出しは、作業機の稼働状況の変化に応じて変化する音色選択信号によってＲＯＭの上位アドレス、すなわちブロックを選択すると共に、信号発生器２２６又は信号発生器２２６ａ，２２６ｂの出力信号によってＲＯＭの下位アドレス、すなわちブロックの先頭アドレスから最終アドレスまでのアドレスを選択することによって行われる。したがって、音色選択信号が一定に保持されている場合には、当該音色選択信号によって選択される１のブロックに記憶された仮想音信号が繰り返し出力される。
【００３９】
この場合、１のブロックの先頭アドレスに記憶された仮想音信号の信号レベルと当該ブロックの最終アドレスに記憶された仮想音信号の信号レベルとが著しくかけ離れたものであると、スピーカ装置２３より出力される音が不自然な音になり、オペレータが作業機の稼働状況を正確に把握しにくくなる。そこで、本実施例においては、かかる不都合を解消するため、図９（ｃ）又は図１０に示すように、１のブロックの先頭アドレスに記憶された仮想音信号の信号レベルと、当該ブロックの最終アドレスに記憶された仮想音信号の信号レベルとを、同一又はこれに近似したレベルに調整している。
【００４０】
仮想音信号の波形調整方法の第１例を図９に基づいて説明する。図９（ａ）は仮想音記憶用のＲＯＭ２２１又はＲＯＭ２２１ａ，２２１ｂに記憶しようとする仮想音信号の原波形図であり、図９（ｂ）は原波形に乗算される係数マップである。本例においては、ブロックの先頭アドレス及び最終アドレスに対応する係数が“０”で、中間部のアドレスに対応する係数が“１”に設定され、それらの間が滑らかに増加又は減少する係数マップになっている。図９（ａ）の原波形と図９（ｂ）の係数マップを乗算すると、原波形は図９（ｃ）に示すように、先頭アドレスの信号レベルと最終アドレスの信号レベルが共に“０”になる。仮想音記憶用ＲＯＭの各ブロックには、この図９（ｃ）の信号が記憶される。
【００４１】
このようにすると、ブロックの最終アドレスから読み出される信号に基づいて生成される仮想音とブロックの先頭アドレスから読み出される信号に基づいて生成される仮想音とが滑らかに連続するので、オペレータに違和感を与えることがない。
【００４２】
次いで、仮想音信号の波形調整方法の第２例を図１０に基づいて説明する。図１０（ａ）は仮想音調整用の係数図であって、ブロックの先頭アドレス及び最終アドレスに対応する係数が“０．５”で、中間部のアドレスに対応する係数が“１”に設定されている。いま、図１０（ａ）に示すように、区分されたブロックのメモリ容量をＭワードとし、先頭アドレスからｍワードの区間と、最終アドレスまでのｍワードの区間とを共に直線で重み付けすると、図１０（ｂ）に示す第１式〜第３式によって、原信号ａｉ （ｉ＝０〜Ｍ）の各区間における記憶信号ｂｉ （ｉ＝０〜Ｍ）を求めることができる。仮想音記憶用ＲＯＭの各ブロックには、このｂｉ （ｉ＝０〜Ｍ）で示される記憶信号が記憶される。
【００４３】
本例の場合には、ブロックの先頭アドレス及び最終アドレスに記憶される信号の信号レベルが、原信号の信号振幅の中間値となる。本例の波形調整方法を採用した場合も、ブロックの最終アドレスから読み出される信号に基づいて生成される仮想音とブロックの先頭アドレスから読み出される信号に基づいて生成される仮想音とが滑らかに連続するので、オペレータに違和感を与えることがない。
【００４４】
ブロックの先頭アドレス及び最終アドレスに記憶される信号の信号レベルは、必ずしも同一である必要はなく、スピーカ装置２３から出力される仮想音が、自然な連続音となる程度に近似していれば足りる。また、必ずしも、区分された全てのブロックについて波形が調整された信号を記憶する必要はなく、一部のブロックについてのみ波形が調整された信号を記憶することもできる。
【００４５】
なお、上記の各実施例においては、作業機として油圧ショベルを用いた場合を例にとって説明したが、他の作業機にも適用できるのは当然である。例えば、ブルドーザの排土板にかかる負荷を検出することによりブルドーザに適用でき、クレーンのブームにかかる負荷を検出することによりクレーンに適用できる。
【００４６】
また、上記の各実施例においては、作業機を遠隔操縦する場合を例にとって説明したが、本発明の要旨は遠隔操縦に限られるものではなく、運転室にオペレータが搭乗して作業機を操作する場合にも応用できる。例えば地面より低い足元の掘削を行なう場合等、オペレータから作業個所が見えない作業をする場合、本発明の仮想音生成装置が備えられていると、オペレータが稼働状況を感覚的に把握することができるので、作業を効率的にかつ安全に行うことができる。
【００４７】
さらに、上記の各実施例においては、作業機と遠隔運転室間の通信を無線によって行なう場合について説明したが、本発明の要旨は無線通信に限られるものではなく、有線による通信方式を採用する場合にも適用できる。有線通信方式によると、無線通信方式による場合よりも回路構成を簡略化できるので、装置の小型化及び低コスト化により有利である。なお、装置の大型化及び高コスト化が許容される場合には、有線通信回路と無線通信回路の２系統を備えることも勿論可能である。有線通信回路を備えた仮想音生成装置は、運転室にオペレータが搭乗して作業機を操作する場合に有利である。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によると、バケットに作用する荷重信号、エンジンの回転数信号、作業機各部に発生する振動信号、油圧回路の圧力信号などの稼働状況信号より音色選択信号を生成し、当該音色選択信号により仮想音記憶手段に予め記憶された仮想音信号を選択的に読み出すようにしたので、少ない信号量の音色選択信号で、スピーカ装置より豊富なバリエーションの仮想音を発生させることができる。よって、作業個所が見えない遠隔地点にあっても油圧ショベルの作業状態を確実に把握することができ、油圧ショベルを適切に操作することができる。また、稼働状況信号をデジタル信号で送信するので、その送信のための使用周波数帯域が狭く、他のデータの送受信に何等の支障も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベル遠隔操縦システムの構成図である。
【図２】作業機側無線通信装置の回路図である。
【図３】作業機側無線通信装置から無線送信されるデータの構成図である。
【図４】運転室側無線通信装置の回路図である。
【図５】仮想音生成装置の第１例を示す回路図である。
【図６】仮想音記憶手段のブロック構成説明図である。
【図７】仮想音記憶手段からの信号読出し方法を模式的に示す説明図である。
【図８】仮想音生成装置の第２例を示す回路図である。
【図９】仮想音記憶手段に記憶される仮想音の波形調整方法の第１例を示す説明図である。
【図１０】仮想音記憶手段に記憶される仮想音の波形調整方法の第２例を示す説明図である。
【図１１】油圧ショベルの側面図である。
【符号の説明】
１０ 油圧ショベル
１１ 作業機側無線通信装置
１１１ 稼働状況信号発生回路
１１２ Ａ／Ｄ変換器
１１３ ＲＯＭ
１１４ ＣＰＵ
１１５ ＲＡＭ
１１６ ＳＣＩ
１１７ 稼働状況信号送信回路
２０ 遠隔運転室
２１ 運転室側無線通信装置
２２ 仮想音生成装置
２２１ ＲＯＭ
２２２ ラッチ回路
２２６ 信号発生器
２２７ Ｄ／Ａ変換器
２３ スピーカ装置
２４ 映像表示装置
２５ 遠隔操縦装置
２６ 操作レバー[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a virtual sound generation device used for operating various working machines such as a hydraulic shovel, a hydraulic crane, and a bulldozer.
[0002]
[Prior art]
The work machine performs a desired work by an operator operating one or a plurality of operation levers and selectively driving corresponding actuators. FIG. 11 illustrates a hydraulic shovel as an example of such a working machine, and a schematic configuration thereof will be described.
[0003]
FIG. 11 is a side view of the hydraulic excavator. In this figure, reference numeral 1 denotes a lower traveling body, and 2 denotes an upper revolving body provided on the lower traveling body 1 so as to be capable of turning. Reference numeral 3 denotes a front mechanism, which comprises a boom 4 rotatably attached to the upper swing body 2, an arm 5 rotatably attached to the boom 4, and a bucket 6 rotatably attached to the arm 5. . 4S is a hydraulic cylinder that drives the boom 4, 5S is a hydraulic cylinder that drives the arm 5, and 6S is a hydraulic cylinder that drives the bucket 6. Reference numeral 7 denotes a driver's cab provided on the upper revolving superstructure 2, and has an operation lever inside. When an operator operates a required operation lever among the operation levers in the cab 7, a control valve (not shown) is operated, and a corresponding hydraulic cylinder or the like (these are collectively referred to as "actuators" in this specification). ) At a speed corresponding to the operation amount, and excavation points G on the ground G 1 Excavation and other necessary work.
[0004]
The operation by the hydraulic excavator is usually performed by the operator getting into the operator's cab 7 and operating the operation lever. However, the operation in a dangerous place, for example, near a cliff, or in a building that may be collapsed. When performing an operation in the vicinity, in a river, or the like, or an operation of removing a debris flow of a volcano, it is dangerous for an operator to board and perform the operation, and the operation is performed by remote control from a safe place.
[0005]
The remote control means includes a control device on the work implement side that operates each control valve in response to a received signal, and a remote control device that transmits a signal to the control device by wire or wirelessly. The remote control device is provided with operation levers corresponding to the operation levers of the work equipment, and the operator operates each operation lever of the remote control device provided at a remote location in the same manner as the operation lever of the work equipment. Then, a signal corresponding to the operation amount is transmitted to the control device on the working machine side to operate the working machine.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the operator gets into the cab 7 and operates the work machine, the operator looks at the work location (for example, the tip of the bucket 6 in the case of excavation work) and listens to the relief sound and engine sound of the hydraulic circuit, Perform empirically appropriate operations based on them. However, in the operation of the work implement by the remote control means, the place where the remote control is to be performed is often far from the work implement, and in this case, the operator operating the remote control can see the work place. In addition, since the operating noise generated in the driver's cab or the working place is hardly heard (even if it is heard, no sound is known), it is necessary to operate the working machine to perform the desired operation. It becomes difficult and, in the worst case, cannot be steered.
[0007]
In order to solve this problem, a camera and / or a microphone have been mounted on the work equipment, and the video of the camera and the sound of the microphone have been received by the remote control device, and the image of the excavation site has been heard and the sound has been heard. Means for remotely controlling the working machine while using the robot is used. However, since the camera has a limited field of view, it is not possible to always keep the working place in the field of view, and if a microphone is interposed, not only the sound will be different from that heard directly, but also a plurality of sounds at the same place. When the working machine is working, it becomes difficult to distinguish the sound of the working machine. Regarding the sound, even when the relief sound of the hydraulic circuit and the rotation sound of the engine in the cab 7 are heard by the microphone, the sound in the work place is hardly found in work other than special work such as crushing rocks. The reality is that you can't hear it. For this reason, there has been a problem that even if the work machine is provided with a camera or a microphone, it is difficult to perform appropriate steering at a distant point.
[0008]
Note that such a problem does not necessarily occur only when remote control is performed, and a similar problem may occur when an operator enters the cab 7 and performs work. For example, as shown by the broken line in FIG. 2 Cannot be seen from the operator's cab 7 and the sound generated there is also difficult to hear, so that it is difficult to properly operate the excavator.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the related art, and to reliably grasp a work state and operate a work machine properly even in a case of remote control or a case where a work place is not visible from a cab. A virtual sound generation device for operating a machine.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a motor, a hydraulic pump driven by the motor, and an actuator driven by hydraulic pressure generated by the hydraulic pump. An operating state detecting means for detecting an operating state of at least one device selected from the prime mover, the hydraulic pump, and the actuator in a working machine controlling a drive of an actuator to perform a desired work; Transmitting means and receiving means for transmitting and receiving the detected operating status signal, storage means in which a storage area is divided into a plurality of blocks, and a virtual sound signal different for each block is stored in advance, and receiving means for the receiving means. A specific block in the storage means is selected according to the operating status signal thus set, and a virtual sound signal stored in the selected block is selected. A virtual sound signal readout means for reading out, characterized in that a audible sound generating means for converting the virtual sound signals read out into audible sound from the storage means.
[0011]
[Action]
When the operating means of the working machine or the operating means of the remote control device is operated in a state where the working machine is activated, the number of rotations of the prime mover (engine) mounted on the working machine and the respective working mechanisms are determined according to the working condition. The acting stress or the pressure of the pressure oil discharged from the hydraulic pump or the pressure oil supplied to the actuator changes. These physical quantities can be detected by using an appropriate sensor. On the other hand, the work machine or the remote control device can be equipped with information storage means such as a semiconductor memory, and these information storage means include timbre (waveform), pitch (frequency), and sound volume (amplitude). ) Can be stored for each of the divided blocks. Therefore, when a specific virtual sound signal is selectively read from the information storage means based on the detection signal (operation state signal) of the sensor, the audible sound generation means such as a speaker can associate the virtual sound signal with the work state of the work machine. The specific virtual sound can be selectively generated. As described above, when the specific audible sound is generated by the audible sound generation unit in association with the work status of the work machine, the operator can intuitively grasp the work status by hearing the generated virtual sound. Accordingly, it is possible to perform an appropriate operation of the working machine based on this.
[0012]
By the way, the operator of the working machine usually does not have a wireless worker license specified by the Radio Law. For this reason, operators who do not have a license for radio workers can only use specific low-power radios that are not regulated by the Radio Law in order to remotely control work equipment using radios. The data amount of the signal transmitted by radio must be limited. However, according to the means, the transmitting side transmits not the audio signal itself, but an operation status signal having a much smaller data amount, and reads the pre-stored virtual sound signal from the storage device provided on the receiving side. Virtual sound is generated by using the specified low-power radio, necessary communication can be performed, and a large variety of virtual sounds can be generated with a small amount of data. Information can be transmitted.
[0013]
【Example】
<First embodiment>
First, a configuration example of a remote control system of a hydraulic excavator to which the virtual sound generation device according to the first embodiment is applied will be described with reference to FIG.
[0014]
FIG. 1 is a block diagram of a remote control system of a hydraulic excavator. As is apparent from FIG. 1, the system includes a hydraulic excavator 10 and a remote operation set in a safe place away from the work site of the hydraulic excavator 10. And a room 20.
[0015]
The hydraulic shovel 10 includes a work implement-side wireless communication device 11 that transmits and receives signals to and from a cab-side wireless communication device 21 provided in a remote cab 20, and an operation status signal of the hydraulic shovel 10, such as a bucket 6. 1 or 2 selected from a load signal acting on the hydraulic shovel 10, a rotational speed signal of an engine mounted on the hydraulic shovel 10, a vibration signal generated in each part of the hydraulic shovel 10, a pressure signal of a hydraulic circuit mounted on the hydraulic shovel 10, and the like. One or more sensors (not shown) for detecting the above signals, a camera (not shown) for photographing the situation of the work site, and a hydraulic excavator 10 based on a transmission signal from the cab side wireless communication device 21. And a driver (not shown) for operating the operation unit. Other parts are the same as those of the conventional hydraulic excavator shown in FIG. 11, and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As a sensor for detecting a load acting on the hydraulic excavator 10, for example, an excavating force measuring device disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-50047, a deformation sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-96806, or the like is used. Can also be used.
[0016]
On the other hand, the remote cab 20 has a cab side wireless communication device 21 for transmitting and receiving signals to and from the working unit side wireless communication device 11 and a transmission signal from the working unit side wireless communication device 11. A virtual sound generation device 22 that generates a virtual sound signal similar to the sound generated at the work site; a speaker device 23 that converts the virtual sound signal generated by the virtual sound generation device 22 into an audible sound; An image display device 24 such as a CRT or a liquid crystal display device that displays an image of a work site transmitted from the communication device 11 and all control devices 25 for an operator to remotely control the excavator 10 are provided. The steering device 25 is provided with operating means 26 required to operate the hydraulic excavator 10, for example, a lever or the like. These operation means can be configured and arranged differently from the operation means arranged in the cab 7 of the excavator 10, but in order to create a more realistic environment and perform more accurate remote control. It is preferable that the operating means provided in the control device 25 be arranged in the same configuration and arrangement as the operating means arranged in the cab 7 of the excavator 10.
[0017]
The operator listens to the virtual sound output from the speaker device 23 to grasp the situation of the work site while monitoring the image of the work site displayed on the image display device 24 so that the hydraulic shovel 10 performs the desired work. The operation means 26 is selectively operated. The operation signal of the operation unit 26 is transmitted to the excavator 10 via the cab side wireless communication device 21 and the work implement side wireless communication device 11, and drives a driver (not shown) to correspond to the operated operation unit 26. Operate the device selectively. Thus, remote control of the excavator 10 is performed.
[0018]
Next, the configuration of the operation status signal generation circuit and the operation status signal transmission circuit provided in the work implement side wireless communication device 11 will be described with reference to FIG.
[0019]
As apparent from FIG. 2, the operating status signal generation circuit 111 is a detection signal of a sensor (not shown) (or a signal obtained by sampling the detection signal at a predetermined sampling period. In this specification, these are collectively referred to. A required number (two in FIG. 2) of A / D converters 112 to which a "detection signal" is input, a ROM 113 storing required processing and operation programs, and a program stored in the ROM 113 CPU 114 that performs required calculations and processes according to the above, a RAM 115 that temporarily stores calculation data and the like, an SCI (serial communication interface) 116 that converts an operation status signal generated by the CPU 114 into serial data and outputs the serial data. Consists of The operation status signal transmission circuit 117 includes an oscillation modulator 118 that performs, for example, FM modulation on the operation status signal transmitted via the SCI 116, a power amplifier 119 that amplifies the modulation signal, and a transmission antenna 120. The ROM 113 stores an A / D that converts the detection values output from various sensors (a load sensor and an engine speed detection sensor in FIG. 2) provided in the hydraulic excavator 10 in a predetermined procedure. A conversion program, an operation status signal generation program for synthesizing each detection value from each sensor in a predetermined procedure to generate an operation status signal, a transmission program for outputting the generated operation status signal from the SCI 116 in a predetermined procedure, and the like. Is stored.
[0020]
Hereinafter, the operation of the operation status signal generation circuit 111 configured as described above will be described. When the excavator 10 is started and the work is started by remote control from the remote cab 20, a detection signal output from a sensor (not shown) continuously changes according to the work state. The CPU 114 converts an analog detection signal into a digital signal in the A / D converter 112 according to an A / D conversion program stored in the ROM 113. The A / D converted detection signal is temporarily stored in RAM 115. Next, the CPU 114 takes out the detection signal from the RAM 115 in accordance with the operation status signal generation program stored in the ROM 113, and converts the load signal output from the load sensor and the engine speed signal output from the engine speed detection sensor into a predetermined value. An operation status signal is generated by synthesizing in an array. This operation status signal is also stored in the temporary RAM 115. Further, the CPU 114 extracts the operation status signal from the RAM 115 according to the transmission program stored in the ROM 113, and wirelessly transmits the operation status signal to the cab side wireless communication device 21 via the SCI 116 and the operation status signal transmission circuit 117.
[0021]
FIG. 3 shows a configuration example of data wirelessly transmitted from the work implement side wireless communication device 11 to the cab side wireless communication device 21. As shown in FIG. 3A, when the synchronization bit is composed of 3 bytes, the operation status signal is composed of 6 bytes, and one byte of the signal is composed as shown in FIG. Uses a 2400 bps digital wireless communication device, the wireless data transfer cycle is 68.75 ms. A characteristic of wireless remote control in a work machine is that the data has such a long cycle and is not in an environment in which a short-range signal can be sufficiently transmitted.
[0022]
Next, the configuration of the cab side wireless communication device 21 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the cab side radio communication device 21 includes a reception antenna 211, a radio receiver 212, an SCI 213, a ROM 214 storing required processing and calculation programs, and a program stored in the ROM 214. Therefore, it comprises a CPU 215 for performing required calculations and processes, a RAM 216 for temporarily storing calculation data and the like, and a required number (three in FIG. 4) of data output units (D / O) 217 to 219. The ROM 215 has a receiving program for controlling the operation of receiving the operating status signal wirelessly transmitted from the work implement side wireless communication device 11, and a timbre for generating a desired tone selection signal from the wirelessly transmitted operating status signal. A selection signal generation program, a transmission program for outputting the generated tone color selection signal from the SCI 213 in a predetermined procedure, and the like are stored.
[0023]
Hereinafter, the operation of the cab side wireless communication device 21 will be described. An operation status signal (see FIG. 3) wirelessly transmitted from the work implement side wireless communication device 11 is transmitted via the receiving antenna 211, the wireless receiver 212, and the SCI 213. Is taken into the control unit. The reception program in the ROM 214 is always activated, and when a transmission signal is input, the transmission signal is temporarily stored in the RAM 216 and interrupted to the CPU 215 to notify the input of the transmission signal. As a result, the CPU 215 receives the operating status signal transmitted according to the receiving program stored in the ROM 214. As described above, various signals detected by various sensors attached to the excavator 10 are combined with the operation status signal wirelessly transmitted from the work implement side wireless communication device 11. The CPU 215 converts the operating status signal output from the SCI 213 into a required tone color selection signal according to the tone color selection signal generation program stored in the ROM 214, and stores the converted tone color selection signal in the temporary RAM 216. Next, the CPU 215 takes out the timbre selection signal from the RAM 216 according to the transmission program stored in the ROM 214, and outputs it in parallel to the virtual sound generation device 22 via the SCI 213 and the D / Os 217 to 219. The timbre selection signal selects a virtual sound signal stored in a ROM 221 (see FIG. 5) provided in the virtual sound generation device 22 described later, and is a serial number assigned to the virtual sound signal. Alternatively, a signal corresponding to the address of the ROM 221 in which the virtual sound signal is stored is output. If the tone color selection signal has an 8-bit configuration, 256 types of virtual tone signals can be selected, and if the tone color selection signal has a 12-bit configuration, 4096 types of virtual tone signals can be selected.
[0024]
Next, the configuration of the virtual sound generation device 22 provided in the remote cab 20 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, the virtual sound generation device 22 latches a ROM (read-only semiconductor memory) 221 in which a predetermined virtual sound signal is stored in advance and a timbre selection signal output from the D / O 217, and A signal generator comprising a latch circuit 222 for selecting an upper address of the ROM 221 by the latched tone color selection signal, an oscillator 223, a frequency dividing circuit 224, and a counter 225, and selecting a lower address of the ROM 221 by an output signal from the counter 225. 226, a D / A converter 227 for converting a digital signal read from the ROM 221 into an analog signal, and an audio amplifier 228 for amplifying and outputting the analog-converted virtual sound signal. Although only one virtual sound generation device 22 corresponding to one D / O 217 is shown in FIG. 5, the number of D / Os corresponding to the number of D / Os provided in the cab side wireless communication device 21 is different. A virtual sound generation device 22 may be provided. Also, in FIG. 5, the signal generator 226 is not provided with any means for changing the frequency of the output signal. However, an appropriate frequency changing means is provided for the means for changing the frequency of the output signal from the signal generator 226. It is also possible to make it variable.
[0025]
As shown in FIG. 6, the ROM 221 is divided into a plurality of blocks 221a, 221b, 221c,..., And different virtual sound signals (1) to (N) are stored for each block. The ROM 221 can be divided into arbitrary storage capacities and an arbitrary number of divisions. However, in order to prevent the storage capacity from being wasted, it is preferable to set the storage capacity of each block to a fixed value. . Further, in each of the divided blocks, an arbitrary virtual sound signal can be stored in an arbitrary arrangement, but the address of the address is changed so that the virtual sound changes with a more natural feeling according to the operation of the control device 25. It is preferable to store virtual sound signals whose sound qualities such as timbre, pitch of sound, loudness of sound, or a combination thereof are similar to each other in order of younger blocks. For example, as for the virtual sound expressing the excavation work by operating the bucket 6, as shown in FIG. 7, the virtual sound signals from the silent sound to the heavy excavation sound are stored in order from the block having the smallest address. Is preferred.
[0026]
Hereinafter, the operation of the virtual sound generation device 22 will be described. When the timbre selection signal, which is a parallel signal, is output from the D / O 217 (see FIG. 4) of the cab side radio communication device 21, the latch circuit 222 latches the timbre selection signal at a preset sampling period, and Is selected, that is, a block is selected. On the other hand, the signal generator 226 counts a signal obtained by dividing the output signal of the oscillator 223 by the frequency dividing circuit 224 by the counter 225, and every time the count value reaches a predetermined value, the counter 225 outputs the signal. A signal is generated to select a lower address of the ROM 221, that is, an address from the top address to the last address of the block. As a result, the virtual sound signal corresponding to the tone color selection signal output from the D / O 217 is continuously read at a cycle corresponding to the set value of the counter 225. The read signal from the ROM 221 is converted into an analog signal by the D / A converter 227 and then input to the speaker device 23 via the audio amplifier 228, where it is converted into an audible virtual sound.
[0027]
The virtual sound has a tone color, a pitch, and a loudness according to the operation state of the work machine. For example, at the time of high load excavation work by driving the bucket 6, the tone is the tone at the time of driving the bucket 6, which is a high tone and large volume virtual sound. At the time of low load work, the tone is the same tone, low tone and small volume. Virtual sound. The operator of the remote control device 25 senses the working state of the excavator sensuously from the virtual sound. Then, in response to this, the operation lever or the like provided on the remote control device 25 is selectively operated, and the hydraulic excavator is appropriately driven to perform desired work such as excavation.
[0028]
In other words, taking as an example a case where the bucket 6 is digged into the ground for excavation, when the virtual sound output from the speaker device 23 is high and loud, an excessive load is applied to the bucket 6. The operator knows that the digging force does not increase even if the operation lever is continuously operated any more, and that the operator only wastes power, and the operator stops the digging operation and returns the bucket 6 once. You notice that it is better to change the posture a little and perform the excavation again. Conversely, if the sound of the speaker 17 is low, the operator knows that the bucket 6 can be dug deeper into the ground to excavate a larger amount, and can perform an operation along this. As a result, even when the excavation point is at a remote location and cannot be seen, the operator can surely grasp the excavation state and can appropriately operate the excavator.
[0029]
As described above, in the present embodiment, a tone color selection signal is generated from an operation status signal such as a load signal acting on a bucket, an engine speed signal, a vibration signal generated in each part of a work machine, and a pressure signal of a hydraulic circuit. Since the virtual tone signal previously stored in the ROM 221 is selectively read out by the tone color selection signal, a wider variety of virtual sounds than the speaker device can be generated with the tone color selection signal having a small signal amount. Therefore, the work state of the excavator can be reliably grasped even at a remote location where the work place is not visible, and the excavator can be appropriately operated.
[0030]
In addition, in a device using a conventional camera or microphone, a wide frequency band is occupied by these video signals and audio signals, so that transmission of data necessary for steering has been greatly restricted. In the embodiment, since the load signal is only transmitted as a digital signal, occurrence of the above situation can be completely avoided.
[0031]
<Second embodiment>
A second example of the virtual sound generation device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a circuit diagram of the virtual sound generation circuit according to the second embodiment.
[0032]
As is clear from this figure, the virtual sound generation circuit of this example is output from two ROMs 221a and 221b, which are storage means for virtual sounds, and D / Os 217 and 218 provided in the cab side wireless communication device 21. The two latch circuits 222a and 222b that separately latch the two types of tone color selection signals, the two signal generators 226a and 226b, and the digital signals read from the ROMs 221a and 221b are separately converted into analog signals. It comprises two D / A converters 227a and 227b, a mixing circuit 229 for mixing the analog-converted virtual sound signal, and an audio amplifier 228 for amplifying and outputting the mixed virtual sound signal.
[0033]
Each of the two ROMs 221a and 221b separately stores virtual sounds having different sound qualities, such as a virtual sound corresponding to an excavation sound and a virtual sound corresponding to an engine exhaust sound. Each of the two latch circuits 222a and 222b is selected from three types of tone color selection signals output from three D / Os 217 provided in the cab side wireless communication device 21 (see FIG. 4). A predetermined tone color selection signal is selectively input. Further, of the two signal generators 226a and 226b, the first signal generator 226a is a D / A converter 223a that converts an output signal of the latch circuit 222a into an analog signal, and an output of the D / A converter 223a. A voltage-controlled variable frequency oscillator (VCO) 224a that changes the frequency of an oscillation signal according to a voltage, counts output signals from the VCO 224a, and generates a signal when the count reaches a predetermined set value. And a counter 225a for selecting the lower address of the ROM 221a. On the other hand, the second signal generator 226b includes an oscillator 223, a frequency divider 224, and a counter 225 similar to the signal generator 226 according to the first embodiment.
[0034]
Although FIG. 8 shows a virtual sound generation device including two ROMs 221a and 221b and two sets of electronic parts attached thereto, the number of ROMs and their attached parts is not limited to this. Instead, it is of course possible to provide three or more ROMs and three or more sets of electronic components attached thereto. In the virtual sound generation device of FIG. 8, the lower address of one ROM 221a is selected by a first signal generator 226a including a D / A converter 223a, a VCO 224a, and a counter 225a, and the lower address of the other ROM 221b is selected. The address is selected by the second signal generator 226b from the oscillator 223, the frequency divider 224, and the counter 225, but the lower addresses of the two ROMs 221a and 221b are both stored in the first signal generator. Of course, it is also possible to adopt a configuration in which the selection is made by the 226a or the second signal generator 226b.
[0035]
The virtual sound generation device of this example includes a plurality of ROMs 221a and 221b, a plurality of latch circuits 222a and 222b, a plurality of signal generators 226a and 226b, a plurality of D / A converters 227a and 227b, and a plurality of ROMs 221a. , 221b, and a mixing circuit 229 that mixes the virtual sound signals read from the 221b. Therefore, a plurality of sounds having different sound qualities, such as a virtual sound corresponding to a sound generated by excavation work and a virtual sound corresponding to an exhaust sound of an engine, are provided. Various kinds of virtual sounds can be synthesized and output, and the virtual sounds output from the speaker device 23 can be made more suitable for actual work. In the virtual sound generation device of the present example, the VCO 224a is provided in the first signal generator 226a, and the period of the signal output from the counter 225a is changed according to a change in the timbre selection signal. The timbre and frequency of the virtual sound signal read from the ROM 221a can be changed at the same time in accordance with the change in the signal, and the virtual sound output from the speaker device 23 can be made a sound more suited to the actual work. . From these facts, the operator can more reliably grasp the work situation, and the work reliability and safety can be further improved.
[0036]
<Third embodiment>
A third example of the virtual sound generation device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a first example of a method of adjusting the waveform of a virtual sound stored in the virtual sound storage means, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing a second example thereof.
[0037]
The virtual sound generation device of the present example has a virtual sound storage ROM 221 shown in FIG. 5 or a virtual sound storage ROM 221a, 221b shown in FIG. The sound signal is recorded.
[0038]
That is, as described in the description of the first embodiment and the second embodiment, the ROM 221 for storing the virtual sound or the ROMs 221a and 221b is divided into a plurality of blocks, and a virtual sound signal of a different timbre is provided for each block. It is remembered. The reading of the virtual sound signal is performed by selecting a higher-order address of the ROM, that is, a block by a tone color selection signal that changes in accordance with a change in the operating state of the work implement, and by outputting the signal generator 226 or the output of the signal generators 226a and 226b. This is performed by selecting a lower address of the ROM, that is, an address from the top address to the last address of the block, by a signal. Therefore, when the tone color selection signal is held constant, the virtual tone signal stored in one block selected by the tone color selection signal is repeatedly output.
[0039]
In this case, if the signal level of the virtual sound signal stored at the start address of one block is significantly different from the signal level of the virtual sound signal stored at the last address of the block, the signal is output from the speaker device 23. The sound to be played becomes an unnatural sound, and it is difficult for the operator to accurately grasp the operation state of the work machine. Therefore, in the present embodiment, in order to solve such inconvenience, as shown in FIG. 9C or FIG. 10, the signal level of the virtual sound signal stored at the start address of one block and the final The signal level of the virtual sound signal stored in the address is adjusted to the same level or a level close thereto.
[0040]
A first example of the method of adjusting the waveform of the virtual sound signal will be described with reference to FIG. FIG. 9A is an original waveform diagram of a virtual sound signal to be stored in the ROM 221 or the ROMs 221a and 221b for storing the virtual sound, and FIG. 9B is a coefficient map by which the original waveform is multiplied. In the present example, the coefficient corresponding to the start address and the end address of the block is set to “0”, the coefficient corresponding to the address of the middle part is set to “1”, and the coefficient map between them smoothly increases or decreases. It has become. When the original waveform of FIG. 9A is multiplied by the coefficient map of FIG. 9B, the signal level of the first address and the signal level of the last address are both “0” as shown in FIG. 9C. become. Each block of the virtual sound storage ROM stores the signal of FIG. 9C.
[0041]
With this configuration, the virtual sound generated based on the signal read from the last address of the block and the virtual sound generated based on the signal read from the first address of the block smoothly continue, so that the operator feels strange. I will not give.
[0042]
Next, a second example of the waveform adjustment method of the virtual sound signal will be described with reference to FIG. FIG. 10A is a coefficient diagram for adjusting the virtual sound, wherein the coefficient corresponding to the start address and the end address of the block is set to “0.5”, and the coefficient corresponding to the address of the middle part is set to “1”. Have been. Now, as shown in FIG. 10A, when the memory capacity of the divided block is M words, and the section of m words from the start address and the section of m words from the last address are both weighted by a straight line, 10 (b), the original signal a i Stored signal b in each section (i = 0 to M) i (I = 0 to M) can be obtained. Each block of the virtual sound storage ROM has this b i A storage signal indicated by (i = 0 to M) is stored.
[0043]
In the case of this example, the signal level of the signal stored at the start address and the end address of the block becomes an intermediate value of the signal amplitude of the original signal. Even when the waveform adjustment method of this example is adopted, the virtual sound generated based on the signal read from the last address of the block and the virtual sound generated based on the signal read from the first address of the block continue smoothly. Therefore, the operator does not feel uncomfortable.
[0044]
The signal levels of the signals stored in the first address and the last address of the block need not always be the same, and it is sufficient that the virtual sound output from the speaker device 23 is close to a natural continuous sound. . Further, it is not always necessary to store the signals whose waveforms have been adjusted for all the divided blocks, and it is also possible to store the signals whose waveforms have been adjusted for only some of the blocks.
[0045]
In each of the above embodiments, the case where a hydraulic shovel is used as a working machine has been described as an example, but it is obvious that the present invention can be applied to other working machines. For example, the present invention can be applied to a bulldozer by detecting a load applied to a discharge plate of a bulldozer, and can be applied to a crane by detecting a load applied to a crane boom.
[0046]
Further, in each of the above embodiments, the case where the work machine is remotely controlled has been described as an example.However, the gist of the present invention is not limited to the remote control, and the operator can operate the work machine while riding in the cab. It can also be applied to For example, in the case where the operator does not see the work location, such as when excavating a foot below the ground, the operator can intuitively grasp the operation status if the virtual sound generation device of the present invention is provided. As a result, work can be performed efficiently and safely.
[0047]
Further, in each of the above embodiments, the case where the communication between the working machine and the remote operator's cab is performed wirelessly has been described. Also applicable to cases. According to the wired communication method, the circuit configuration can be simplified as compared with the case of the wireless communication method, which is advantageous in reducing the size and cost of the device. In addition, if an increase in the size and cost of the device are allowed, it is of course possible to provide two systems of a wired communication circuit and a wireless communication circuit. The virtual sound generation device provided with the wired communication circuit is advantageous when the operator operates the work machine while riding in the cab.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a timbre selection signal is generated from an operation status signal such as a load signal acting on a bucket, an engine speed signal, a vibration signal generated in each part of a work machine, and a hydraulic circuit pressure signal. Since the virtual tone signal previously stored in the virtual tone storage means is selectively read out by the tone color selection signal, it is possible to generate a richer variety of virtual sounds than the speaker device with a small tone amount of the tone color selection signal. Can be. Therefore, the work state of the excavator can be reliably grasped even at a remote location where the work place is not visible, and the excavator can be appropriately operated. Further, since the operation status signal is transmitted as a digital signal, the frequency band used for the transmission is narrow, and there is no problem in transmitting and receiving other data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a hydraulic excavator remote control system.
FIG. 2 is a circuit diagram of a work machine-side wireless communication device.
FIG. 3 is a configuration diagram of data wirelessly transmitted from a work implement side wireless communication device;
FIG. 4 is a circuit diagram of the cab side wireless communication device.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a first example of the virtual sound generation device.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a block configuration of a virtual sound storage unit.
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing a method of reading signals from virtual sound storage means.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a second example of the virtual sound generation device.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a first example of a waveform adjustment method of a virtual sound stored in a virtual sound storage unit.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a second example of the waveform adjustment method of the virtual sound stored in the virtual sound storage means.
FIG. 11 is a side view of the excavator.
[Explanation of symbols]
10 Hydraulic excavator
11 Wireless communication device on the work machine side
111 Operation status signal generation circuit
112 A / D converter
113 ROM
114 CPU
115 RAM
116 SCI
117 Operation status signal transmission circuit
20 Remote cab
21 Driver's cab side wireless communication device
22 Virtual sound generator
221 ROM
222 Latch circuit
226 signal generator
227 D / A converter
23 Speaker device
24 Video display device
25 Remote control device
26 Operation lever
