JPH0971386A - 遠隔操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 作業体の方向の把握と方向の変換とを自動化
することにより、遠隔指令装置における操作方向と作業
体の動作方向とを一致させる。 【解決手段】 特定な指向方向と遠隔指令装置１の操作
方向とのなす操作方向角度θを検出する操作方向検出手
段１１と、指向方向と基準方向とのなす第１基準方向角
度φを検出する第１基準方向検出手段１２と、操作方向
角度θおよび第１基準方向角度φから偏差角度δを演算
する偏差角度演算手段１３と、偏差角度δを送信する送
信器１４とを備える。また作業体８に、送信器１４から
の偏差角度δを受信する受信器１５と、特定な指向方向
と基準方向とのなす第２基準方向角度φ′を検出する第
２基準方向検出手段１６と、第２基準方向角度φ′と偏
差角度δとから動作方向を演算する動作方向演算手段１
７と、作業体８の動作制御を行う制御手段１８とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、遠隔指令装置か
らの指令により作業体を動作させる遠隔操作装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、各種の作業機械（例えば、クレ
ーン等）の動作制御を行う操作装置は、作業機械側に固
定されているのが通例であり、その場合、操作者が意図
する動作を操作装置に提示することにより、作業機械側
に内蔵されているコントローラで各アクチュエータ毎の
操作指令に分解して作業機械を操作者の意図通りに駆動
させることができる。

【０００３】ところで、送信器を内蔵する遠隔指令装置
（例えば、ラジコン装置等）からの操作信号を作業機械
側に内蔵された受信器で受信し、該受信信号に基づいて
作業機械を遠隔操作するようにしたものが既に開発され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、遠隔指令装
置による遠隔操作では、例えば水平方向に自由な作業機
械の場合、遠隔指令装置上で提示した操作方向は一律に
作業機械の前方を基準とした操作信号となるが、遠隔指
令装置と作業機械とが必ずしも同一方向を向いていると
は限らないため、操作者が作業機械の方向を常に把握し
つつ、意図する方向を作業機械の方向を基準に変換する
必要が生ずる。つまり、操作者は、作業機械の方向が変
わる度に意図する方向を作業機械の方向を基準に変換す
るという面倒な作業を頭の中で行わなければならないの
である。

【０００５】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、作業機械の方向の把握と方向の変換とを自動化す
ることにより、遠隔指令装置における操作方向と作業機
械の動作方向とを一致させ得るようにすることを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明の基本構成で
は、上記課題を解決するための手段として、遠隔指令装
置と、該遠隔指令装置からの指令信号により作業方向を
指示される作業体とを備えた遠隔操作装置において、前
記遠隔指令装置に、該遠隔指令装置が指向する特定な指
向方向と遠隔指令装置の操作方向とのなす操作方向角度
を検出する操作方向検出手段と、前記指向方向と遠隔指
令装置の基準方向とのなす第１基準方向角度を検出する
第１基準方向検出手段と、前記操作方向検出手段および
第１基準方向検出手段により検出された操作方向角度お
よび第１基準方向角度から両者の偏差角度を演算する偏
差角度演算手段と、該偏差角度演算手段により求められ
た偏差角度を送信する送信器とを具備せしめる一方、前
記作業体に、前記送信器からの偏差角度を受信する受信
器と、該作業体が指向する特定な指向方向と作業体の基
準方向とのなす第２基準方向角度を検出する第２基準方
向検出手段と、該第２基準方向検出手段により検出され
た第２基準方向角度と前記受信器により受信された偏差
角度とから作業体の動作方向を演算する動作方向演算手
段と、該動作方向演算手段により求められた動作方向に
基づいて作業体の動作制御を行う制御手段とを具備せし
めて、作業体の方向の把握と方向の変換とを自動化する
ようにしている。

【０００７】本願発明の基本構成において、前記基準方
向を、共に遠隔指令装置と作業体との距離に対して無限
遠にある点の方向とするのが作業体の動作方向演算を簡
易に行い得る点で好ましい。

【０００８】また、前記基準方向を、遠隔指令装置にお
いては作業体の方向とし、作業体においては遠隔指令装
置の方向とするのが遠隔指令装置と作業体との相互の方
向関係のみにより遠隔操作を行い得る点で好ましく、そ
の場合において、前記遠隔指令装置に、前記作業体の方
向を指示する方向調整手段を付設するのが遠隔指令装置
と作業体との相互の方向関係を容易に設定できる点でよ
り好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。

【００１０】第１の実施の形態 図１ないし図３には、本願発明の第１の実施の形態にか
かる遠隔操作装置が示されている。

【００１１】この遠隔操作装置は、遠隔指令装置１と、
該遠隔指令装置１（図２参照）からの操作指令信号によ
り動作方向を指示される作業体であるクレーン８（図１
参照）とを備えて構成されている。

【００１２】前記遠隔指令装置１は、図２に示すよう
に、動作内容を提示する各種操作ボタン４ａ〜４ｈ、動
作方向を提示する操作レバー５および送信アンテナ６が
設けられている。この遠隔指令装置１には、提示内容を
決定するための制御ユニットが付設されている。符号７
は操作者が把持する把手である。

【００１３】前記クレーン８は、車両２上に搭載されて
おり、旋回ポスト９を中心に旋回するブーム１０を有し
ている。また、前記車両２には、クレーン８の動作を制
御する制御ユニットが付設されている。

【００１４】前記操作ボタン４ａ〜４ｈは、それぞれを
単独に操作することにより前記ブーム１０の旋回動作、
伸縮動作、起伏動作、ウインチの巻き上げ・下げ動作を
提示する。一方、前記操作レバー５は、これを倒す方向
により前記クレーン８（具体的には、ブーム１０）の先
端部の水平面上での動作方向を提示する。

【００１５】次に、前記遠隔指令装置１および車両２に
おける制御ユニットの構成について図３および図４を参
照して説明する。

【００１６】前記遠隔指令装置１側の制御ユニットは、
該遠隔指令装置１が指向する特定な指向方向（例えば、
装置の前方向）Ｆと遠隔指令装置１の操作方向（即ち、
操作レバー５の倒し方向）Ｘとのなす操作方向角度θを
検出する操作方向検出手段１１と、前記指向方向Ｆと遠
隔指令装置１の基準方向（例えば、地磁気の検出により
定まる絶対方位）Ｚとのなす第１基準方向角度φを検出
する第１基準方向検出手段１２と、前記操作方向検出手
段１１および第１基準方向検出手段１２により検出され
た操作方向角度θおよび第１基準方向角度φから両者の
偏差角度δを演算する偏差角度演算手段１３と、該偏差
角度演算手段１３により求められた偏差角度δを送信す
る送信器１４とを具備している。

【００１７】一方、前記車両２側の制御ユニットは、前
記送信器１４からの偏差角度δを受信する受信器１５
と、該クレーン８が指向する特定な指向方向（例えば、
クレーン８の前方向）Ｆ′とクレーン８の基準方向（例
えば、地磁気の検出により定まる絶対方位）Ｚ′とのな
す第２基準方向角度φ′を検出する第２基準方向検出手
段１６と、該第２基準方向検出手段１６により検出され
た第２基準方向角度φ′と前記受信器１４により受信さ
れた偏差角度δとからクレーン８先端部の動作方向Ｘ′
（即ち、指向方向Ｆ′からの動作方向角度θ′）を演算
する動作方向演算手段１７と、該動作方向演算手段１７
により求められた動作方向Ｘ′（即ち、指向方向Ｆ′か
らの動作方向角度θ′）に基づいてクレーン８先端部を
所定の位置や方向に動作させる制御を行う制御手段１８
とを具備している。ここでは、基準方向Ｚ，Ｚ′は、地
磁気の検出により定まる絶対方位とされており、同一方
向となる。

【００１８】ついで、この遠隔操作装置を用いてクレー
ン８先端部の動作方向制御を行う場合について詳述す
る。

【００１９】まず、遠隔指令装置１の操作レバー５が、
操作者が意図する方向に倒されたとすると、遠隔指令装
置１の指向方向（即ち、遠隔指令装置１２の前方向）Ｆ
と操作方向Ｘとのなす操作方向角度θが操作方向検出手
段１１により検出されるとともに、指向方向Ｆと基準方
向Ｚとのなす第１基準方向角度φが第１基準方向検出手
段１２により検出される。上記のようにして検出された
操作方向角度θおよび第１基準方向角度φは、偏差角度
演算手段１３に入力され、該偏差角度演算手段１３によ
り偏差角度δがδ＝θ−φにより演算される。このよう
にして求められた偏差角度δは、操作方向Ｘと基準方向
Ｚとのなす角度となっている。ここで、遠隔指令装置１
の指向方向Ｆを基準として、時計回り方向への角度変化
を正とし、反時計回り方向への角度変化を負とする。上
記偏差角度δは、送信器１４からの指令値として送信さ
れる。

【００２０】車両２側では、クレーン８の指向方向（即
ち、クレーン８の前方向）Ｆ′と基準方向Ｚ′とのなす
第２基準方向角度φ′が第２基準方向検出手段１６によ
り検出され、該第２基準方向角度φ′と前記送信器１４
から送信され、受信器１５により受信された偏差角度δ
とが動作方向演算手段１７に入力され、該動作方向演算
手段１７によりクレーン８先端部の動作方向Ｘ′が演算
される。該演算は、作業車２の指向方向Ｆ′と動作方向
Ｘ′とのなす動作方向角度θ′をθ′＝φ′＋δにより
求めることにより行われる。ここで、クレーン８の指向
方向Ｆ′を基準として、時計回り方向への角度変化を正
とし、反時計回り方向への角度変化を負とする。上記動
作方向角度θ′は、制御手段１８に入力され、該制御手
段１８によりクレーン８先端部が動作方向角度θ′によ
り定まる方向に動作制御される。

【００２１】上記のようにすれば、図５に示すように、
操作レバー５の操作方向Ｘとクレーン８先端部の動作方
向Ｘ′とが同一方向を指すこととなり、操作者は、クレ
ーン８の方向等を考慮することなく、操作レバー５を意
図する方向に操作するだけで、自動的にクレーン８先端
部を所望方向に動作させることができる。なお、操作レ
バー５により提示されるクレーン８先端部の動作方向
Ｘ′は、現在位置からの水平移動方向であり、移動速度
は、操作レバー５の傾斜角度により決まり、制御手段１
８では前記傾斜角度をブーム１０の作動制御（例えば、
伸縮・旋回・起伏制御）に置き換え制御する。符号Ｗは
クレーン８により吊り下げられる吊り荷である。

【００２２】なお、基準方向Ｚ，Ｚ′の獲得方法として
は、地磁気の検出による方法の他、遠方の電波発信装置
あるいは光信号源等の無限遠と考えられる地点からの信
号を受信する方法とすることもできる。

【００２３】第２の実施の形態 図６には、本願発明の第２の実施の形態にかかる遠隔操
作装置を構成する遠隔指令装置および作業体における制
御ユニットの内容が示されている。

【００２４】この場合、図７に示すように、基準方向
Ｚ，Ｚ′を、遠隔指令装置１においてはクレーン８の方
向とし、クレーン８においては遠隔指令装置１の方向と
している。従って、基準方向Ｚ，Ｚ′が互いに対向し、
１８０°の角度をもつこととなるので、動作方向演算手
段１７（図６参照）による動作方向角度θ′の演算は、
θ′＝φ′＋（δ＋π）により行われる。ここで、π＝
１８０°とされる。その他の構成および作用は第１の実
施の形態におけると同様なので説明を省略する。

【００２５】上記基準方向Ｚ，Ｚ′の獲得方法として
は、遠隔指令装置１においては作業車２に取り付けられ
たは発信源（例えば、電波発信装置等）の伝播方向を検
出し、作業車２においては遠隔指令装置１からの操作信
号の伝播方向を検出する方法が採用される。

【００２６】なお、遠隔指令装置１における基準方向Ｚ
を、クレーン８に取り付けられた発信源（例えば、電波
発信装置等）の伝播方向を検出することにより決定する
ようにした場合、遠隔指令装置１に発信源からの電波等
を受信して発信源の方向を決定するための受信装置が必
要となり、遠隔指令装置１のサイズが大きくなってしま
うおそれがあるので、図８に示すように、遠隔指令装置
１に、クレーン８の方向を指示する方向調整手段１９を
付設すれば、遠隔指令装置１のサイズを大きくしなくと
もよくなる。

【００２７】また、図９に示すような全周等間隔に多数
の発光体２１，２１・・を有する表示器２０をクレーン
８の頂部に取り付けておけば、遠隔指令装置１からクレ
ーン８の方向（即ち、遠隔指令装置１の指向方向Ｆから
第１基準方向角度φだけ変位した方向）に信号を送信す
ることにより、その方向の発光体２１が発光するか否か
で、操作者は、クレーン８が正しく遠隔指令装置１の方
向を認識しているか否かを確認できる。

【００２８】上記各実施の形態においては、作業体とし
てクレーンを対象としているが、本願発明は、その他の
各種移動体を遠隔操縦するものに適用可能である。

【００２９】また、上記各実施の形態においては、遠隔
指令装置および作業体の指向方向をそれぞれの前方向と
しているが、後方向等とすることもできる。

【００３０】さらに、上記各実施の形態においては、作
業体の水平移動方向についてのみ遠隔操縦することとな
っているが、重力方向を検出することによりもう一つの
基準方向を設定すれば、三次元空間における移動方向に
ついて遠隔操縦することも可能である。

【００３１】

【発明の効果】本願発明によれば、遠隔操縦において、
遠隔指令装置と作業体とが互いに相対位置関係（例え
ば、基準方向に対するそれぞれの指向方向）を獲得する
ことで、作業位置による変換が自動化されることとなっ
ているので、遠隔指令装置における操作方向と作業体に
おける動作方向とが常に同方向となり、操作者は、作業
体の方向等を考慮することなく、遠隔指令装置を意図す
る方向に操作するだけで、自動的に作業体を所望方向に
動作させることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかる遠隔操作
装置を構成する作業体であるクレーンを搭載した作業車
を示す側面図である。

【図２】本願発明の第１の実施の形態にかかる遠隔操作
装置を構成する遠隔指令装置の平面図である。

【図３】本願発明の第１の実施の形態にかかる遠隔操作
装置を構成する遠隔指令装置および作業体における制御
ユニットの内容を示すブロック図である。

【図４】（イ）は本願発明の第１の実施の形態にかかる
遠隔操作装置を構成する遠隔指令装置の指向方向、基準
方向および操作方向の関係を示す説明図であり、（ロ）
は本願発明の第１の実施の形態にかかる遠隔操作装置を
構成する作業体における指向方向、基準方向および動作
方向の関係を示す説明図である。

【図５】本願発明の第１の実施の形態にかかる遠隔操作
装置における操作レバーの操作方向と作業体であるクレ
ーン先端部の動作方向との関係を示す説明図である。

【図６】本願発明の第２の実施の形態にかかる遠隔操作
装置を構成する遠隔指令装置および作業体における制御
ユニットの内容を示すブロック図である。

【図７】（イ）は本願発明の第２の実施の形態にかかる
遠隔操作装置を構成する遠隔指令装置における指向方
向、基準方向および操作方向の関係を示す説明図であ
り、（ロ）は本願発明の第２の実施の形態にかかる遠隔
操作装置を構成する作業体における指向方向、基準方向
および動作方向の関係を示す説明図である。

【図８】本願発明の第２の実施の形態にかかる遠隔操作
装置における遠隔指令装置の他の例を示す平面図であ
る。

【図９】本願発明の第２の実施の形態にかかる遠隔操作
装置における表示器を示す側面図である。

【符号の説明】

１は遠隔指令装置、５は操作レバー、８は作業体（クレ
ーン）、１１は操作方向検出手段、１２は第１基準方向
検出手段、１３は偏差角度演算手段、１４は送信器、１
５は受信器、１６は第２基準方向検出手段、１７は動作
方向演算手段、１８は制御手段、１９は方向調整手段、
Ｆ，Ｆ′は指向方向、Ｘは操作方向、Ｘ′は動作方向、
Ｚ，Ｚ′は基準方向、θは操作方向角度、θ′は動作方
向角度、φは第１基準方向角度、φ′は第２基準方向角
度、δは偏差角度。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遠隔指令装置と、該遠隔指令装置からの
   指令信号により作業方向を指示される作業体とを備えた
   遠隔操作装置であって、前記遠隔指令装置には、該遠隔
   指令装置が指向する特定な指向方向と遠隔指令装置の操
   作方向とのなす操作方向角度を検出する操作方向検出手
   段と、前記指向方向と遠隔指令装置の基準方向とのなす
   第１基準方向角度を検出する第１基準方向検出手段と、
   前記操作方向検出手段および第１基準方向検出手段によ
   り検出された操作方向角度および第１基準方向角度から
   両者の偏差角度を演算する偏差角度演算手段と、該偏差
   角度演算手段により求められた偏差角度を送信する送信
   器とが具備される一方、前記作業体には、前記送信器か
   らの偏差角度を受信する受信器と、該作業体が指向する
   特定な指向方向と作業体の基準方向とのなす第２基準方
   向角度を検出する第２基準方向検出手段と、該第２基準
   方向検出手段により検出された第２基準方向角度と前記
   受信器により受信された偏差角度とから作業体の動作方
   向を演算する動作方向演算手段と、該動作方向演算手段
   により求められた動作方向に基づいて作業体の動作制御
   を行う制御手段とが具備されていることを特徴とする遠
   隔操作装置。
2. 【請求項２】 前記基準方向が、共に遠隔指令装置と作
   業体との距離に対して無限遠にある点の方向とされてい
   ることを特徴とする前記請求項１記載の遠隔操作装置。
3. 【請求項３】 前記基準方向が、遠隔指令装置において
   は作業体の方向とされ、作業体において遠隔指令装置の
   方向とされていることを特徴とする前記請求項１記載の
   遠隔指令装置。
4. 【請求項４】 前記遠隔指令装置には、前記作業体の方
   向を指示する方向調整手段が付設されていることを特徴
   とする前記請求項３記載の遠隔指令装置。