JP7052557B2 - 遠隔操作システム - Google Patents

Description

本発明は、主操作装置と従操作装置とを備える遠隔操作システムに関するものである。

近年、オペレータの操作を受け付けるマスターと称される主操作装置と、マスターに対して通信可能に接続されたスレーブと称される従操作装置とを用いて建設機械を遠隔操作する遠隔操作システムが知られている（例えば、特許文献１）。このような遠隔操作システムにおいては、マスターはオペレータからの操作を受け付ける遠隔操作レバーを備えており、遠隔操作レバーが受け付けた操作量を通信路を介してスレーブに送信する。一方、スレーブは、マスターから送信された操作量にしたがって建設機械の操作レバーを直接操作する。

特開平１０－２５２１０１号公報 特開平８－２１７３７９号公報

ここで、スレーブは、マスターから送信された操作量に応じた操作力を建設機械の操作レバーに付与するモーターを備えているが、このモーターが焼き付け等を起こして故障することがある。この場合、オペレータがマスターの遠隔操作レバーに入力した操作量とスレーブが建設機械の操作レバーに入力した操作量とに差異が発生し、オペレータが入力した操作量通りに建設機械が動作しなくなる可能性がある。

また、マスターとスレーブとは通信路を介して接続されているため、通信途絶又は通信ノイズが発生することがある。この場合も、上記と同様、オペレータが入力した操作量通りに建設機械が動作しなくなる可能性がある。このような事態の発生は、建設機械と建設機械の周囲の物体との干渉を招来するため、迅速に検出する必要がある。

特許文献２には、作業車両の作業機レバー操作方向検出器の異常を判定するために、作業車両のアクチュエータの作動方向を示す作動方向信号と、作業機レバー操作方向を示す操作方向信号とを比較し、一致していないことを示す不一致信号が所定時間以上継続したときは、オペレータに異常を報知する技術が開示されている。

しかし、特許文献２は、作動方向信号と操作方向信号とが比較されているため、実際にアクチュエータが動き出さなければ異常を検出することができず、異常を検出した時点では作業車両と周囲物体との干渉を回避できない状況になっており、迅速性に欠けるという課題がある。

本発明は、主操作装置に入力された操作量通りに建設機械が動作していないことを迅速に検出する遠隔操作システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、操作部材を備える建設機械を遠隔操作する遠隔操作システムであって、
前記建設機械を遠隔操作するための主操作装置と、前記建設機械に搭載され、前記主操作装置が受け付けた操作に基づいて前記建設機械を操作する従操作装置とを備え、
前記主操作装置は、
オペレータの操作を受け付ける遠隔操作部材と、
前記遠隔操作部材の操作量を検出する第１センサと、
前記第１センサにより検出された操作量を前記従操作装置に送信する第１通信部と、
アラームを発報する警報装置とを備え、
前記従操作装置は、
前記主操作装置から送信された操作量を受信する第２通信部と、
前記建設機械の前記操作部材を直接操作する操作機構と、
前記建設機械の前記操作部材の操作量を検出する第２センサと、
前記第２通信部が受信した操作量で前記建設機械の前記操作部材を操作するために前記操作機構を制御するスレーブ側コントローラとを備え、
前記スレーブ側コントローラは、前記第２センサが検出した操作量と、前記第２通信部が受信した操作量との差異を検出した場合、前記建設機械を自動停止させる停止制御及び前記警報装置にアラームを発報をさせるアラーム制御の少なくとも一方を実行する。

本構成によれば、建設機械の実際の動作量ではなく、従操作装置の操作機構が建設機械の操作部材に入力した操作量（第２センサで検出された操作量）が、主操作装置の遠隔操作部材にオペレータが入力した操作量（第２通信部で受信された操作量）と比較され、両操作量の差異が検出されている。そのため、オペレータが入力した操作量通りに建設機械が動作しているか否かを迅速に検出することができる。

また、本構成によれば、建設機械に搭載されたスレーブ側コントローラが両操作量の差異を検出しているので、従操作装置の故障等によって建設機械の操作部材が操作不能になって前記差異が発生した場合に、この差異を迅速に検出できる。更に、スレーブ側コントローラが前記差異を検出することにより、建設機械を自動停止させる停止制御を迅速に行うことができる。

上記構成において、前記第１通信部は、前記第２センサが検出した操作量を受信し、
前記主操作装置は、前記第１センサが検出した操作量と、前記第１通信部が受信した操作量との差異を検出した場合、前記停止制御及び前記アラーム制御を実行するマスター側コントローラを更に備えることが好ましい。

本構成によれば、主操作装置に設けられたマスター側コントローラが、主操作装置の遠隔操作部材にオペレータが入力した操作量（第１センサで検出された操作量）と、従操作装置の操作機構が建設機械の操作部材に入力した操作量（第１通信部で受信された操作量）との差異を検出している。そのため、主操作装置に設けられた警報装置に対して迅速にアラームを発報させることができる。

上記構成において、前記マスター側コントローラ及び前記スレーブ側コントローラは、ぞれぞれ、一定時間以上継続して前記差異を検出した場合、前記停止制御及び前記アラーム制御の少なくとも一方を実行することが好ましい。

本構成によれば、主操作装置の遠隔操作部材にオペレータが入力した操作量と、従操作装置の操作機構が建設機械の操作部材に入力した操作量との差異の検出が一定時間以上継続した場合に停止制御及びアラーム制御が実行される。そのため、本当に必要な場合に両制御を実行できる。

上記構成において、前記マスター側コントローラは、前記主操作装置及び前記従操作装置間の通信途絶を検出した場合、前記建設機械を自動停止させる停止制御コマンドを前記第１通信部を用いて前記従操作装置に送信することで前記停止制御を実行すると共に、前記アラーム制御を実行し、
前記スレーブ側コントローラは、前記主操作装置及び前記従操作装置間の通信途絶を検出した場合、前記停止制御を実行すると共に、前記警報装置に前記アラームを発報させるアラームコマンドを前記第２通信部を用いて前記主操作装置に送信することで前記アラーム制御を実行することが好ましい。

通信途絶が発生した場合、マスター側コントローラは、通信途絶を検出できたとしても、建設機械を自動停止させる停止コマンドを従操作装置に送信できないので、建設機械を自動停止させることができなくなる。本構成によれば、スレーブ側コントローラでも通信途絶を検出し、停止制御を実行しているので、通信途絶が発生した場合に建設機械を自動停止できなくなることを防止できる。

また、通信途絶が発生した場合、スレーブ側コントローラは、通信途絶を検出できたとしても、主操作装置に設けられた警報装置にアラームを発報させるアラームコマンドを主操作装置に送信できないので、アラームを発報させることができなくなる。本構成によれば、マスター側コントローラでも通信途絶を検出し、アラームを発報させているので、通信途絶が発生した場合にアラームの発報ができなくなることを防止できる。

上記構成において、前記建設機械を自動停止させる制御は、前記建設機械のエンジンの回転数をアイドル状態まで次第に低下させた後、前記エンジンを停止させる制御であることが好ましい。

本構成によれば、エンジンが急停止されて、建設機械にショックが与えられることを防止できる。

本発明の別の一態様は、操作部材を備える建設機械を遠隔操作する遠隔操作システムであって、
前記建設機械を遠隔操作するための主操作装置と、前記建設機械に搭載され、前記主操作装置が受け付けた操作に基づいて前記建設機械を操作する従操作装置とを備え、
前記主操作装置は、
オペレータの操作を受け付ける遠隔操作部材と、
前記遠隔操作部材の操作量を検出する第１センサと、
前記第１センサが検出した操作量を前記従操作装置に送信する第１通信部と、
アラームを発報する警報装置とを備え、
前記従操作装置は、
前記主操作装置から送信された操作量を受信する第２通信部と、
前記建設機械の前記操作部材を直接操作する操作機構と、
前記建設機械の前記操作部材の操作量を検出する第２センサと、
前記第２通信部が受信した操作量で前記建設機械の前記操作部材を操作するために前記操作機構を制御するスレーブ側コントローラとを備え、
前記主操作装置は、前記第１センサが検出した操作量と、前記第１通信部が受信した操作量との差異を検出した場合、前記建設機械を自動停止させる停止制御及び前記警報装置にアラームを発報をさせるアラーム制御の少なくとも一方を実行するマスター側コントローラを更に備える。

本構成によれば、建設機械の実際の動作量ではなく、従操作装置の操作機構が建設機械の操作部材に入力した操作量（第１通信部が受信した操作量）が、主操作装置の遠隔操作部材にオペレータが入力した操作量（第１センサが検出した操作量）と比較され、両操作量の差異が検出されているので、オペレータが入力した操作量通りに建設機械が動作しているか否かを検出することができる。その結果、この検出を迅速に行うことができる。

また、本構成によれば、主操作装置に設けられたマスター側コントローラが、主操作装置の遠隔操作部材にオペレータが入力した操作量（第１センサで検出された操作量）と、従操作装置の操作機構が建設機械の操作部材に入力した操作量（第１通信部で受信された操作量）との差異を検出している。そのため、主操作装置に設けられた警報装置に対して迅速にアラームを発報させることができる。

本発明によれば、主操作装置に入力された操作量通りに建設機械が動作していないことを迅速に検出することができる。

本発明の実施の形態に係る遠隔操作システムの全体構成を示すブロック図である。 図１に示す建設機械の外観を示す図である。 本発明の実施の形態に係る遠隔操作システムの処理の一例を示すフローチャートである。 本発明において、操作機構がセンサを備える場合のセンサの取り付け例を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作システムの全体構成を示すブロック図である。遠隔操作システムは、マスター１０及びスレーブ２０を備える。マスター１０は、オペレータの操作を直接受け付けて建設機械３０を遠隔操作するための主操作装置である。本実施の形態では、マスター１０は建設機械３０の操縦席を模擬した操作装置で構成されており、建設機械３０の操作レバー３１と同様の操作レバー１３が建設機械３０と同様のポジションで配置されている。また、マスター１０は、オペレータが着座するシートと、シートの前方に配置され、建設機械３０の周囲画像を表示する表示装置とを備え、オペレータは表示装置に表示された周囲画像を見ながら、操作レバー１３を操作して建設機械を遠隔操作する。

スレーブ２０は、建設機械３０の操縦席に配置され、マスター１０が受け付けた操作量に基づいて建設機械３０の操作レバー３１を直接操作する従操作装置である。スレーブ２０は、いわばオペレータのダミーとなって建設機械３０を操作する機械である。

マスター１０及びスレーブ２０は通信路１００を介して相互に通信可能に接続されている。通信路１００としては、特定省電力無線、及びブルーツース（登録商標）といったスレーブ２０及びマスター１０を数十ｍ～数百ｍ程度の距離で無線通信させる通信路が採用される。但し、これは一例であり、通信路１００としては、携帯電話通信網及びインターネット通信網等を含む公衆通信回線が採用されてもよい。この場合、マスター１０及びスレーブ２０は長距離通信が可能となる。或いは、通信路１００としては、有線が採用されてもよい。

図２は、図１に示す建設機械３０の外観を示す図である。図２に示す建設機械３０は、油圧ショベルで構成されている。建設機械３０は、クローラ式の下部走行体３１０と、下部走行体３１０上に旋回可能に設けられた上部旋回体３２０と、上部旋回体３２０に取り付けられた作業装置３３０とを備えている。

作業装置３３０は、上部旋回体３２０に対して起伏可能に取り付けられたブーム３３１と、ブーム３３１の先端部に対して揺動可能に取り付けられたアーム３３２と、アーム３３２の先端部に対して揺動可能に取り付けられたアタッチメント３３３とを備えている。

また、作業装置３３０は、上部旋回体３２０に対してブーム３３１を起伏させるブームシリンダ３３４と、ブーム３３１に対してアーム３３２を揺動させるアームシリンダ３３５と、アーム３３２に対してアタッチメント３３３を揺動させるアタッチメントシリンダ３３６とを備えている。上部旋回体３２０は、オペレータが搭乗する操縦席３Ｃを備えている。

図１に参照を戻す。マスター１０は、通信部１１（第１通信部の一例）、コントローラ１２（マスター側コントローラの一例）、操作レバー１３（遠隔操作部材の一例）、警報装置１４、及びセンサＳ１（第１センサの一例）を備える。

通信部１１は、通信路１００が採用する通信方式に対応する通信装置で構成され、センサＳ１が検出した操作レバー１３の操作量をスレーブ２０に送信すると共に、スレーブ２０から送信されたセンサＳ２が検出した操作レバー３１の操作量を受信する。ここで、通信部１１は、コントローラ１２の制御の下、所定のサンプリング周期で、センサＳ１が検出した操作量をスレーブ２０に送信する。なお、通信部１１は、センサＳ１が検出した操作量が０の場合であっても、所定のサンプリング周期で、センサＳ１が検出した操作量をスレーブ２０に送信すればよい。

コントローラ１２は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ等のプロセッサとＲＯＭ及びＲＡＭといった記憶装置とを含むコンピュータで構成されている。コントローラ１２は、センサＳ１が検出した操作量と、通信部１１がスレーブ２０から受信した操作量との差異を検出した場合、建設機械３０を自動停止させる停止制御及び警報装置１４にアラームを発報をさせるアラーム制御の少なくとも一方を実行する。

ここで、コントローラ１２は、センサＳ１が検出した操作量と通信部１１が受信した操作量とが完全に一致する場合に差異があると判定してもよいし、両操作量の差分が所定の許容値以上の場合、差異があると判定してもよい。許容値としては、両操作量が実質的に同一とみなせる値の最大値が採用できる。これにより、本来的には停止制御及びアラーム制御を実行する必要がないケースにおいて、これらの制御が実行されることを防止できる。

また、コントローラ１２は、両操作量に差異があることを一定時間以上、連続して検出した場合に差異があると判定してもよい。一定時間としては、例えば、通信路１００において何かしらの障害が発生しているとみなせる時間、及び、操作機構２３の故障等に起因して操作レバー３１が中立位置に復帰不能な状態になったとみなせる時間が採用できる。これにより、何らかの要因によって一時的に両操作量に差異が発生して停止制御及びアラーム制御が実行されることを防止することができ、これらの制御が頻発される事態を回避できる。

また、コントローラ１２は、スレーブ２０から所定のサンプリング周期で送信される操作量の通信部１１による受信が途切れた場合、通信途絶を検出し、停止制御及びアラーム制御の少なくとも一方を実行する。

なお、コントローラ１２は、停止制御を実行する場合、建設機械３０を自動停止させる停止制御コマンドを通信部１１を用いてスレーブ２０に送信すればよい。

操作レバー１３は、建設機械３０が備える操作レバー３１に対応しており、建設機械３０を遠隔操作するオペレータからの操作を受け付ける。本実施の形態では、操作レバー１３は、建設機械３０の作業装置３３０を操作するためのオペレータの操作を受け付ける操作レバーとして説明する。例えば、操作レバー１３は、前方に傾倒されるとブーム３３１を倒伏させ、後方に傾倒されるとブーム３３１を起伏させ、左方に傾倒されるとアタッチメント３３３を運転席側に揺動させ、右方に傾倒されるとアタッチメント３３３を運転席から反対側に揺動させる前後左右の４方向に傾倒可能なＡＴＴ（アタッチメント）レバーで構成されていもよい。或いは、操作レバー１３は、建設機械３０を前進又は後進させる走行レバーで構成されてもよい。或いは、操作レバー１３は、アーム３３２を揺動させ、且つ、上部旋回体３２０を旋回させる前後左右の４方向に傾倒可能な旋回レバーで構成されてもよい。或いは、操作レバー１３は、ＡＴＴレバー、走行レバー、及び旋回レバーの３つの操作レバーで構成されていてもよい。いずれにせよ、操作レバー１３は、建設機械３０の操作レバー３１が備える各種の操作レバーに対応するように各種の操作レバーを備えている。

センサＳ１は、例えば、ポテンショ式のセンサで構成され、操作レバー１３の操作量を検知してコントローラ２２に出力する。ここで、センサＳ１は、操作レバー１３の前後左右のそれぞれの操作量を個別に検知し、コントローラ１２に出力する。なお、センサＳ１は、前後左右のそれぞれの方向において操作レバー１３の傾倒量が増大するにつれて検知する操作量を増大させる。なお、操作レバー１３が複数の操作レバーで構成されている場合、センサＳ１は、各操作レバーに対応して複数のセンサで構成される。

スレーブ２０は、通信部２１（第２通信部の一例）、コントローラ２２（スレーブ側コントローラの一例）、操作機構２３、及びセンサＳ２（第２センサの一例）を備える。

通信部２１は、通信路１００が採用する通信方式に対応する通信装置で構成され、マスター１０から送信された操作量を受信すると共に、センサＳ２が検出した操作レバー３１の操作量をマスター１０に送信する。ここで、通信部２１は、コントローラ２２の制御の下、センサＳ２が検出した操作量を所定のサンプリング周期でマスター１０に送信する。なお、通信部２１は、センサＳ２が検出した操作量が０の場合であっても、所定のサンプリング周期で、センサＳ２が検出した操作量をマスター１０に送信すればよい。

コントローラ２２は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ等のプロセッサとＲＯＭ及びＲＡＭといった記憶装置とを含むコンピュータで構成されている。コントローラ２２は通信部２１がマスター１０から受信した操作量に応じた操作力を発生させるための制御信号を操作機構２３に出力する。これにより、オペレータが入力した操作量に応じた操作力が建設機械３０の操作レバー３１に付与され、建設機械３０が遠隔操作される。

コントローラ２２は、センサＳ２が検出した操作量と、通信部２１がマスター１０から受信した操作量との差異を検出した場合、建設機械３０を自動停止させる停止制御及び警報装置１４にアラームを発報をさせるアラーム制御の少なくとも一方を実行する。

ここで、コントローラ２２は、コントローラ１２と同様、センサＳ２が検出した操作量と通信部２１が受信した操作量とが完全に一致する場合に差異があると判定してもよいし、両操作量の差分が所定の許容値以上の場合、差異があると判定してもよい。また、コントローラ２２は、コントローラ１２と同様、両操作量に差異があることを一定時間以上、連続して検出した場合に差異があると判定してもよい。

また、コントローラ２２は、マスター１０から所定のサンプリング周期で送信される操作量の通信部２１による受信が途切れた場合、通信途絶を検出し、停止制御及びアラーム制御の少なくとも一方を実行する。

なお、コントローラ２２は、アラーム制御を実行する場合、アラーム制御コマンドを通信部２１を用いてマスター１０に送信すればよい。

操作機構２３は、モータ等のアクチュエータで構成され、通信部２１により受信された操作量に応じた操作力を発生させるための制御信号がコントローラ２２より入力され、操作量に応じた操作力を発生させ、建設機械３０の操作レバー３１に付与する。例えば、操作レバー３１が、ＡＴＴレバー、走行レバー、及び旋回レバーで構成されているとすると、操作機構２３は、各操作レバーに対応する３つの操作機構で構成される。また、この例において、ＡＴＴレバーが前後左右の４方向に傾倒可能な操作レバーで構成されている場合、操作機構２３は、前後方向にＡＴＴレバーを傾倒させるアクチュエータと、左右方向にＡＴＴレバーを傾倒させるアクチュエータとを備える。

センサＳ２は、操作レバー３１に取り付けられたポテンショ式のセンサで構成され、操作レバー３１の傾倒量を検出し、傾倒量に応じた操作量をコントローラ２２に出力する。ここで、センサＳ２は、操作レバー３１の前後左右のそれぞれの傾倒量を個別に検知し、コントローラ２２に出力する。なお、センサＳ２は、前後左右のそれぞれの方向において操作レバー３１の傾倒量が増大するにつれて出力する操作量を増大させる。なお、操作レバー３１が複数の操作レバーで構成されている場合、センサＳ２は、各操作レバーに対応して複数のセンサで構成される。

建設機械３０は、操作レバー３１（操作部材の一例）コントローラ３２、エンジン３３、及びコントロールバルブ３４を備える。

操作レバー３１は、建設機械３０の操縦席３Ｃに設けられており、スレーブ２０の操作機構２３から操作力が付与されることで傾倒される。操作レバー３１は、マスター１０の操作レバー２４と同様、ＡＴＴレバー、走行レバー、及び旋回レバーの少なくとも１又は複数で構成されている。この場合、操作レバー３１を構成するＡＴＴレバー及び旋回レバーの少なくとも１又は複数は、マスター１０の操作レバー２４を構成するＡＴＴレバー及び旋回レバーと同様に、前後左右の４方向に傾倒可能な操作レバーで構成される。また、操作レバー３１を構成する走行レバーは、マスター１０の操作レバー２４を構成する走行レバーと同様、前後の２方向に傾倒可能な操作レバーで構成される。

コントローラ３２は、ＣＰＵ及びＡＳＩＣといったプロセッサとＲＯＭ等の記憶装置とで構成され、建設機械３０の全体制御を司る。コントローラ３２は、スレーブ２０のコントローラ２２から停止制御コマンドを受信すると、建設機械３０を自動停止させる停止制御を実行する。停止制御には、エンジン３３を自動停止させる制御と、コントロールバルブ３４を閉じる制御とが含まれる。エンジン３３を自動停止させる制御を実行する場合、コントローラ３２は、エンジン３３の回転数をアイドル状態の回転数にまで徐々に低下させた後、エンジンを停止させる。また、コントロールバルブ３４を閉じる制御を実行する場合、コントローラ３２は、コントロールバルブ３４の弁開度が徐々に閉じられるようにコントロールバルブ３４を制御すればよい。これにより、ショックを与えずに建設機械３０を自動停止できる。

エンジン３３は、建設機械３０の駆動源であり、油圧ポンプを駆動する。コントロールバルブ３４は、例えば、ブームシリンダ３３４、アームシリンダ３３５、及びアタッチメントシリンダ３３６等で構成され、油圧ポンプから吐出される作動油にしたがって作動し、作業装置３３０の姿勢を変更させる。

図３は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作システムの処理の一例を示すフローチャートである。Ｓ１１では、マスター１０のセンサＳ１は操作レバー１３の操作量を検出する。Ｓ１２では、コントローラ１２はセンサＳ１で検出された操作量を通信部１１に渡し、通信部１１は、スレーブ２０にセンサＳ１で検出された操作量を送信する。

Ｓ２１では、スレーブ２０の通信部２１はマスター１０から送信された操作量を受信する。Ｓ２２では、スレーブ２０のコントローラ２２は、Ｓ２１で受信された操作量で建設機械３０の操作レバー３１を傾倒させる操作力を生成する制御信号を操作機構２３に出力し、操作機構２３はその制御信号にしたがって操作力を生成し、操作レバー３１を傾倒させる。

Ｓ２３では、スレーブ２０のセンサＳ２は、操作レバー３１の操作量を検出する。Ｓ２４では、スレーブ２０のコントローラ２２は、センサＳ２が検出した操作量を通信部２１に渡し、通信部２１は受け取った操作量をマスター１０に送信する。

Ｓ１３では、マスター１０の通信部１１は、スレーブ２０から送信された操作量を受信する。Ｓ１４では、コントローラ１２は、Ｓ１１で検出した操作レバー１３の操作量とＳ１３で受信した操作量との差異の有無を検出する。そして、コントローラ１２は、差異を検出した場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、警報装置１４にアラームを発報させる（Ｓ１５）。ここで、アラームとしては、マスター１０に物理的に設けられた警報用の点灯ランプを点灯させる態様、マスター１０の表示装置に点灯ランプの画像を表示させる態様、及びマスター１０に設けられたスピーカから警報音を出力する態様の少なくとも１つが採用できる。

Ｓ１７では、コントローラ１２は、建設機械を自動停止させる停止制御コマンドを通信部１１に渡し、通信部１１は停止制御コマンドをスレーブ２０に送信する。Ｓ１７の処理が終了すると、処理はＳ１１に戻る。

一方、コントローラ１２は、差異を検出しなかった場合（Ｓ１４でＮＯ）、通信部１１がスレーブ２０からのアラームコマンドを受信しているか否かを判定する（Ｓ１６）。スレーブ２０からのアラームコマンドを通信部１１が受信している場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、警報装置１４にアラームを発報させる。

一方、スレーブ２０からのアラームコマンドを通信部１１が受信していない場合（Ｓ１６でＮＯ）、処理はＳ１１に戻る。

Ｓ２５では、スレーブ２０のコントローラ２２は、Ｓ２１で受信された操作レバー１３の操作量と、Ｓ２３で検出された操作レバー３１の操作量との差異の有無を検出する。そして、コントローラ２２は、差異を検出した場合（Ｓ２５でＹＥＳ）、マスター１０の警報装置１４にアラームを発報させるアラームコマンドを通信部２１に渡し、通信部２１はそのアラームコマンドをマスター１０に送信する（Ｓ２６）。

Ｓ２７では、コントローラ２２は停止制御を実行する。これにより建設機械３０の運転が自動停止される。Ｓ２７の処理が終了すると、処理はＳ２１に戻る。

一方、コントローラ２２は、差異を検出しなかった場合（Ｓ２５でＮＯ）、マスター１０からの停止制御コマンドを通信部２１が受信しているか否かを判定する（Ｓ２８）。通信部２１がマスター１０からの停止制御コマンドを受信している場合（Ｓ２８でＹＥＳ）、停止制御を実行する（Ｓ２７）。一方、マスター１０からの停止制御コマンドを通信部２１が受信していない場合（Ｓ２８でＮＯ）、処理はＳ２１に戻る。

次に、本実施の形態の具体例について説明する。

（１）建設機械３０の操作レバー３１の故障
操作機構２３を構成するモータが焼き付け等を引き起こして故障する、又は操作レバー３１に何らかの異物が入り込むと、操作機構２３は、操作レバー３１を傾倒姿勢から中立位置に戻すことができなくなったり、操作レバー３１を中立位置から傾倒姿勢に傾倒できなくなったりする。特に、操作レバー３１が傾倒姿勢から中立位置に戻ることができなくなった場合、オペレータは建設機械３０を意図通りに操作することができなくなる。

例えば、操作レバー３１が故障により操作量「１５」に対応する傾倒姿勢を維持した状態から中立位置に復帰できなくなると、オペレータがマスター１０の操作レバー１３に対して操作量「１０」を入力したとしても、建設機械３０には操作量「１５」が入力されたままになる。そのため、操作レバー１３に入力された操作量と操作レバー３１に入力された操作量とに差異が発生する。この場合、マスター１０のコントローラ１２は、センサＳ１により操作量「１０」が検出されているが、スレーブ２０からは操作量「１５」が送信されるため、両操作量の差異を検出する。また、スレーブ２０のコントローラ２２は、センサＳ２により操作量「１５」が検出されているが、マスター１０からは操作量「１０」が送信されるため、両操作量の差異を検出する。

ここで、スレーブ２０のコントローラ２２がこの差異を検出せず、マスター１０のコントローラ１２のみがこの差異を検出する態様を採用すると、建設機械３０を自動停止させるには、マスター１０のコントローラ１２が両操作量の差異の検出後に停止制御コマンドを通信路１００を介してスレーブ２０に送信する必要があるため、その分、タイムラグが発生する。

これに対して、本実施の形態では、マスター１０のみならずスレーブ２０のコントローラ２２も両操作量の差異を検出しているため、建設機械３０の自動停止を迅速に行うことができる。

逆に、マスター１０のコントローラ１２がこの差異を検出せず、スレーブ２０のコントローラ２２のみがこの差異を検出する構成を採用すると、警報装置１４にアラームを発報させるには、スレーブ２０のコントローラ２２が両操作量の差異の検出後にアラームコマンドを通信路１００を介してマスター１０に送信する必要があるため、その分、タイムラグが発生する。

これに対して、本実施の形態では、スレーブ２０のみならずマスター１０のコントローラ１２も両操作量の差異を検出しているため、アラームの発報を迅速に行うことができる。

（２）通信途絶
例えば、操作レバー３１が傾倒している状態で、通信路１００に何らかの障害が発生してマスター１０とスレーブ２０との通信が途絶える通信途絶が発生すると、オペレータは意思通りに建設機械３０を操作することができなくなる。

この場合、スレーブ２０のコントローラ２２が両操作量の差異を検出せず、マスター１０のコントローラ１２のみが両操作量の差異を検出する態様を採用した場合について考察する。通信途絶が発生した場合、マスター１０の通信部１１は、スレーブ２０から所定のサンプリング周期で操作量を受信できなくなるので、通信途絶を検出できる。しかし、通信途絶が発生すると、マスター１０は、スレーブ２０に対して停止制御コマンドの送信ができなくなるので、建設機械３０を自動停止できなくなる。

これに対して、本実施の形態では、マスター１０のみならずスレーブ２０のコントローラ２２も両操作量の差異を検出している。ここで、通信途絶が発生すると、スレーブ２０の通信部２１はマスター１０から送信される操作量を所定のサンプリング周期で受信できなくなるので、スレーブ２０のコントローラ２２は通信途絶を検出できる。この場合、スレーブ２０のコントローラ２２は、建設機械３０を自動停止すればよい。その結果、オペレータの意思通りに建設機械３０が動作しないことを回避できる。

逆に、マスター１０のコントローラ１２がこの通信途絶を検出せず、スレーブ２０のコントローラ２２のみが通信途絶を検出する構成を採用すると、スレーブ２０のコントローラ２２はアラームコマンドをマスター１０に送信できないので、アラームの発報ができなくなる。

これに対して、本実施の形態では、スレーブ２０のみならずマスター１０のコントローラ１２も通信途絶を検出しているため、アラームの発報を迅速に行うことができる。

（３）通信ノイズ
マスター１０及びスレーブ２０は通信路１００を介して接続されているので、通信部１１及び通信部２１が受信する操作量に通信ノイズが混入し、受信した操作量が元の操作量と異なる値になることがある。この場合も、（１）の場合と同様、両操作量に差異が生じるため、オペレータは意思通りに建設機械３０を操作することができなくなる。本実施の形態では、上述したように両操作量の差異を検出すると、停止制御及びアラーム制御を実行するので、このような事態を回避できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、建設機械３０の実際の動作量ではなく、スレーブ２０の操作機構２３が建設機械３０の操作レバー３１に入力した操作量が、マスター１０の操作レバー１３にオペレータが入力した操作量と比較され、両操作量の差異が検出されている。そのため、オペレータが入力した操作量通りに建設機械３０が動作しているか否かを迅速に検出することができる。

なお、本発明は以下の変形例が採用できる。

（１）マスター１０のコントローラ１２は、通信途絶を検出した場合、通信途絶の発生期間が一定期間以下であれば、一定期間において受信することができなかった操作量を補間し、補間した操作量とセンサＳ１が検出した操作量とを比較することで差異を検出すればよい。また、スレーブ２０のコントローラ２２は、通信途絶を検出した場合、通信途絶の発生期間が一定期間以下であれば、一定期間において受信することができなかった操作量を補間し、補間した操作量とセンサＳ２が検出した操作量とを比較することで差異を検出すればよい。

ここで、コントローラ１２及びコントローラ２２は、それぞれ、通信途絶直前の１サンプル点の操作量を用いて操作量を補間してもよいし、通信途絶直前の数サンプル点の操作量の平均値を用いて操作量を補間してもよいし、通信途絶直前の数サンプルの操作量の変動パターンから補間区間の各サンプル点の操作量を推測することで、操作量を補間してもよい。

（２）（１）に示す補間する態様を採用する場合、コントローラ１２及びコントローラ２２は、それぞれ、通信途絶の発生期間が一定期間を超えた場合、停止制御及びアラーム制御を実行すればよい。

（３）上記実施の形態では、センサＳ２は、建設機械３０の操作レバー３１に取り付けられたポテンショ式のセンサで構成されるとして説明したが、本発明はこれに限定されない。センサＳ２は、図４に示すように操作機構２３が備えていてもよい。

図４は、本発明において、操作機構２３がセンサＳ２を備える場合のセンサＳ２の取り付け例を示す図である。

操作レバー３１は、オペレータが把持可能に構成された上下方向に延びる把持部１３１１と、把持部１３１１を回転軸Ｚ１回りに傾倒可能に保持する保持部１３１２と、保持部１３１２の側面に設けら、操作レバー３１の傾倒量を検出するためのエンコーダ１３１４とを備える。エンコーダ１３１４は、操作レバー３１の操作量を検出するために建設機械３０が本来的に備えるセンサである。

操作機構２３は、操作レバー３１に操作力を与える操作用部材２３１と、操作用部材２３１を回転軸Ｚ１回りに傾倒させるモータ２３２と、操作用部材２３１の側壁２３１ａに設けられたエンコーダ２３３とを備えている。図４では、エンコーダ２３３がセンサＳ２の一例に相当する。

操作用部材２３１は、上下方向に立設する一対の側壁２３１ａと、一対の側壁２３１ａの上端を繋ぐ左右方向に延びる平板状の上壁２３１ｂとを備える。上壁２３１ｂは、外枠以外の箇所が開放された孔２３１ｃを備えている。孔２３１ｃは左右方向に延びる短冊形状を有しており、操作レバー１３１が通されている。孔２３１ｃの前後方向の幅は把持部１３１１の上下方向の中間部分の箇所の前後方向の幅に多少のマージンを設けた大きさに設定されている。

モータ２３２は、回転軸２３２ａが側壁２３１ａに接続されている。そして、モータ２３２は、コントローラ２２からマスター１０のオペレータの操作量に応じた操作力を発生させるための制御信号を受信すると、その操作量に応じた傾倒角度で操作用部材２３１を傾倒させる。この操作用部材２３１の傾倒によって、操作レバー１３１はオペレータの操作量に応じた傾倒角度で回転軸Ｚ１回りに傾倒することになる。

操作用部材２３１が傾倒すると、エンコーダ２３１ａは、操作用部材２３１の傾倒角度を操作レバー１３１の操作量として検出し、コントローラ２２に出力する。

このようにエンコーダ２３３をセンサＳ２として採用することで、建設機械３０が本来的に備える既存のエンコーダ１３１４をスレーブ２０のコントローラ２２に電気的に接続させることなく、操作レバー１３１の操作量を検出することができる。その結果、建設機械３０の既存の構成を変更せずにスレーブ２０は操作レバー１３１の操作量を検出することができる。

なお、図４に示した、前後、上下、及び左右の矢印は図４の説明の便宜上付したものであり、必ずしも建設機械３０の前後、上下、及び左右方向に対応するものではない。

また、図４において操作レバー１３１が回転軸Ｚ１と直行する前後方向の回転軸回りにも傾倒可能であれば、前後方向に対応する操作用部材２３１を更に操作レバー１３１に設ければよい。この場合、前後方向に対応する操作用部材２３１は、例えば孔２３１ｃの長手方向が前後方向を向くように操作レバー１３１に取り付けられればよい。

１０ マスター
１１ 通信部
１２ コントローラ
１３ 操作レバー
１４ 警報装置
１５ 操作機構
２０ スレーブ
２１ 通信部
２２ コントローラ
２３ 操作機構
２４ 操作レバー
３０ 建設機械
３１ 操作レバー
３２ コントローラ
３３ エンジン
３４ コントロールバルブ
１００ 通信路
Ｓ１ センサ
Ｓ２ センサ

Claims (6)

1. 操作部材を備える建設機械を遠隔操作する遠隔操作システムであって、
   前記建設機械を遠隔操作するための主操作装置と、前記建設機械に搭載され、前記主操作装置が受け付けた操作に基づいて前記建設機械を操作する従操作装置とを備え、
   前記主操作装置は、
   オペレータの操作を受け付ける遠隔操作部材と、
   前記遠隔操作部材の操作量を検出する第１センサと、
   前記第１センサにより検出された操作量を前記従操作装置に送信する第１通信部と、
   アラームを発報する警報装置とを備え、
   前記従操作装置は、
   前記主操作装置から送信された操作量を受信する第２通信部と、
   前記建設機械の前記操作部材を直接操作する操作機構と、
   前記建設機械の前記操作部材の操作量を検出する第２センサと、
   前記第２通信部が受信した操作量で前記建設機械の前記操作部材を操作するために前記操作機構を制御するスレーブ側コントローラとを備え、
   前記スレーブ側コントローラは、前記第２センサが検出した操作量と、前記第２通信部が受信した操作量との差異を検出した場合、前記建設機械を自動停止させる停止制御及び前記警報装置にアラームを発報をさせるアラーム制御の少なくとも一方を実行する遠隔操作システム。
2. 前記第１通信部は、前記第２センサが検出した操作量を受信し、
   前記主操作装置は、前記第１センサが検出した操作量と、前記第１通信部が受信した操作量との差異を検出した場合、前記停止制御及び前記アラーム制御を実行するマスター側コントローラを更に備える請求項１記載の遠隔操作システム。
3. 前記マスター側コントローラ及び前記スレーブ側コントローラは、ぞれぞれ、一定時間以上継続して前記差異を検出した場合、前記停止制御及び前記アラーム制御を実行する請求項２記載の遠隔操作システム。
4. 前記マスター側コントローラは、前記主操作装置及び前記従操作装置間の通信途絶を検出した場合、前記建設機械を自動停止させる停止制御コマンドを前記第１通信部を用いて前記従操作装置に送信することで前記停止制御を実行すると共に、前記アラーム制御を実行し、
   前記スレーブ側コントローラは、前記主操作装置及び前記従操作装置間の通信途絶を検出した場合、前記停止制御を実行すると共に、前記警報装置に前記アラームを発報させるアラームコマンドを前記第２通信部を用いて前記主操作装置に送信することで前記アラーム制御を実行する請求項２又は３記載の遠隔操作システム。
5. 前記建設機械を自動停止させる制御は、前記建設機械のエンジンの回転数をアイドル状態まで次第に低下させた後、前記エンジンを停止させる制御である請求項１～４のいずれかに記載の遠隔操作システム。
6. 操作部材を備える建設機械を遠隔操作する遠隔操作システムであって、
   前記建設機械を遠隔操作するための主操作装置と、前記建設機械に搭載され、前記主操作装置が受け付けた操作に基づいて前記建設機械を操作する従操作装置とを備え、
   前記主操作装置は、
   オペレータの操作を受け付ける遠隔操作部材と、
   前記遠隔操作部材の操作量を検出する第１センサと、
   前記第１センサが検出した操作量を前記従操作装置に送信する第１通信部と、
   アラームを発報する警報装置とを備え、
   前記従操作装置は、
   前記主操作装置から送信された操作量を受信する第２通信部と、
   前記建設機械の前記操作部材を直接操作する操作機構と、
   前記建設機械の前記操作部材の操作量を検出する第２センサと、
   前記第２通信部が受信した操作量で前記建設機械の前記操作部材を操作するために前記操作機構を制御するスレーブ側コントローラとを備え、
   前記主操作装置は、前記第１センサが検出した操作量と、前記第１通信部が受信した操作量との差異を検出した場合、前記建設機械を自動停止させる停止制御及び前記警報装置にアラームを発報をさせるアラーム制御の少なくとも一方を実行するマスター側コントローラを更に備える遠隔操作システム。

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