WO2020235679A1 - 遠隔操作端末および遠隔操作端末を備える移動式クレーン - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a remote control terminal and a mobile crane including a remote control terminal.
- the remote control device (remote control terminal) described in Patent Document 1 is provided with a signal transmission unit that transmits a laser beam or the like having high straightness as a reference signal. Further, the control device on the crane (working device) side is provided with a reference signal receiving unit. The remote control device is configured so that the reference coordinate system of the operating tool and the transmission direction of the reference signal coincide with each other. The control device on the crane side identifies the direction of the remote control device by receiving the reference signal from the remote control device at the receiving unit, and matches the coordinate system of the crane with the coordinate system of the remote control device. As a result, the operating direction of the operating tool of the remote control device and the operating direction of the crane match, so that the crane can be easily and easily operated by the remote control device regardless of the relative positional relationship between the crane and the remote control device. Can be done.
- the receiving unit receives the reference signal to specify the relative direction of the remote control device with respect to the working machine, and the reference coordinate system of the operating tool and the coordinate system of the working machine. Is matched with. For this reason, at sites where the crane cannot be seen from the remote control device or where there are many obstacles, the receiving unit cannot receive the reference signal and the coordinate system of the mobile crane matches the coordinate system of the remote control device. In some cases it could not be done.
- An object of the present invention is to provide a mobile crane provided with a remote control terminal and a remote control terminal capable of preventing erroneous operation during remote control of the mobile crane and easily and easily performing remote control of the mobile crane. And.
- the first invention is A remote control terminal for a mobile crane equipped with a position detector that detects the current position of the boom tip.
- a three-dimensional information acquisition unit that acquires three-dimensional information of the mobile crane and features within the movable range of the mobile crane, and
- a display unit that displays three-dimensional images of the mobile crane and features within the movable range of the mobile crane in the virtual space.
- a crane operation unit that accepts the crane operation of the operator and remotely controls the mobile crane so as to correspond to the crane operation.
- An image operation unit that accepts the image display change operation of the pilot and operates the position and direction of the viewpoint in the three-dimensional image displayed on the display unit so as to correspond to the image display change operation.
- the control unit From the control device of the mobile crane, the attitude information of the mobile crane, the movable range information of the mobile crane, and the current position information of the boom tip are acquired. Based on the information acquired from the control device of the mobile crane and the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition unit, the three-dimensional image of the current mobile crane and the current mobile crane. Generate the three-dimensional image of the feature within the movable range of The generated three-dimensional image is displayed in the virtual space of the display unit at the position of the viewpoint and the direction of the viewpoint input to the image operation unit.
- the horizontal plane coordinate system of the three-dimensional image displayed on the display unit and the crane operation based on the position of the viewpoint and the direction of the viewpoint are used.
- a control signal for remotely operating the mobile crane is generated so that the boom tip displayed on the display unit moves horizontally in association with the operating direction and toward the operating direction of the crane operation. To do, It is a remote control terminal.
- the second invention is In the above remote control terminal
- the crane operating unit is configured to be able to operate the three-dimensional image of the mobile crane displayed on the display unit.
- the control unit generates a control signal for remotely controlling the mobile crane based on the operation information of the three-dimensional image by the crane operation unit.
- the third invention is In the above remote control terminal
- the control unit acquires an image taken by the suspended load camera of the mobile crane, and displays the acquired image on the display unit together with the three-dimensional image.
- the fourth invention is A remote control terminal for a mobile crane equipped with a position detector that detects the current position of the boom tip.
- An aerial camera that photographs the mobile crane and features within the movable range of the mobile crane, and An image taken by the aerial camera, a shooting information acquisition unit that acquires the position coordinates and a shooting direction of the aerial camera, and a shooting information acquisition unit.
- a display unit that displays the image and
- a crane operation unit that accepts the crane operation of the operator and remotely controls the mobile crane so as to correspond to the crane operation. It is configured to be communicable with the control device of the mobile crane, and includes a control unit that controls each part of the remote control terminal.
- the control unit The attitude information of the mobile crane and the current position information of the boom tip of the mobile crane are acquired from the control device of the mobile crane.
- the image acquired by the shooting information acquisition unit is displayed on the display unit, and the image is displayed on the display unit.
- the crane operation is input to the crane operation unit, the horizontal coordinate system of the image displayed on the display unit and the crane operation based on the position coordinates and the shooting direction of the aerial camera.
- a control signal for remotely operating the mobile crane is generated so that the boom tip displayed on the display unit moves horizontally in association with the operating direction and toward the operating direction of the crane operation. To do, It is a remote control terminal.
- the fifth invention is In the above remote control terminal An unmanned aerial vehicle with the aerial camera and A flying object operation unit for operating the unmanned aerial vehicle is provided.
- the shooting information acquisition unit acquires the position coordinates of the unmanned aerial vehicle and the direction of the aerial camera as the position coordinates and the shooting direction of the aerial camera.
- the image captured by the aerial camera of the unmanned aerial vehicle operated by the flight body operation unit is displayed on the display unit.
- the sixth invention is Equipped with the above remote control terminal
- the boom is activated based on the control signal received from the remote control terminal. It is a mobile crane.
- the present invention has the following effects.
- the tip of the boom in the three-dimensional image of the mobile crane in the virtual space displayed in an arbitrary direction from an arbitrary viewpoint is the operating direction of the crane operating unit in the displayed state. Since the remote control terminal generates a control signal so as to move to, the mobile crane can be intuitively remotely operated without being aware of the positional relationship of the viewpoint with respect to the mobile crane. As a result, erroneous operation during remote control of the mobile crane can be prevented, and remote control of the mobile crane can be easily and easily performed.
- the mobile crane since the control signal of the mobile crane is generated based on the movement of the mobile crane using the three-dimensional image in the virtual space, the mobile crane is mobile after considering the surrounding conditions and operating conditions. The crane is operated. As a result, erroneous operation during remote control of the mobile crane can be prevented, and remote control of the mobile crane can be easily and easily performed.
- the third invention information such as features that are not reproduced in the three-dimensional image in the virtual space is displayed. As a result, erroneous operation during remote control of the mobile crane can be prevented, and remote control of the mobile crane can be easily and easily performed.
- the operation direction reference of the remote operation terminal is such that the boom tip of the mobile crane photographed from an arbitrary camera coordinate in an arbitrary shooting direction moves in the operation direction of the crane operation unit in the displayed state. Is set, so it can be done intuitively without being aware of the positional relationship of the viewpoint with respect to the mobile crane. As a result, erroneous operation during remote control of the mobile crane can be prevented, and remote control of the mobile crane can be easily and easily performed.
- the tip of the boom in the mobile crane photographed from an arbitrary camera coordinate in an arbitrary shooting direction is remotely moved in the operating direction of the crane operating unit in the displayed state. Since the operation terminal generates a control signal, it can be intuitively performed without being aware of the positional relationship of the camera coordinates with respect to the mobile crane. As a result, erroneous operation during remote control of the mobile crane can be prevented, and remote control of the mobile crane can be easily and easily performed.
- FIG. 5 shows a first embodiment of the remote control terminal.
- A) shows a state in which a three-dimensional image seen from the side of the crane is displayed on the remote control terminal
- (B) shows a state in which a three-dimensional image seen from above the front side of the crane is displayed on the remote control terminal.
- FIG. 6 shows a first embodiment of the remote control terminal.
- FIG. 7 is a plan view showing a crane controlled by the remote control terminal operated in FIG. 7. The plan view which shows the schematic structure in the 2nd Embodiment of a remote control terminal.
- FIG. 10 shows a second embodiment of the remote control terminal.
- the crane 1 which is the mobile crane according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
- the rough terrain crane will be described, but an all-terrain crane, a truck crane, a loaded truck crane, or the like may be used.
- the crane 1 is a mobile crane that can move to an unspecified place.
- the crane 1 has a vehicle 2, a crane device 6 which is a working device, a control device 31, and a remote control terminal 32 (see FIG. 2) capable of remotely controlling the crane device 6.
- the vehicle 2 is a moving body that conveys the crane device 6.
- the vehicle 2 has a plurality of wheels 3 and runs on the engine 4 as a power source.
- the vehicle 2 is provided with an outrigger 5.
- the outrigger 5 is composed of an overhang beam that can be extended by flood control on both sides of the vehicle 2 in the width direction and a hydraulic jack cylinder that can be extended in a direction perpendicular to the ground.
- the vehicle 2 can expand the workable range of the crane 1 by extending the outrigger 5 in the width direction of the vehicle 2 and grounding the jack cylinder.
- the crane device 6 is a device for lifting the luggage W with a wire rope.
- the crane device 6 includes a swivel 7, a boom 9, a jib 9a, a main hook block 10, a sub hook block 11, an undulating hydraulic cylinder 12, a main winch 13, a main wire rope 14, a sub winch 15, a sub wire rope 16, and a cabin. It is equipped with 17 and the like.
- the swivel base 7 is a device that swivels the crane device 6.
- the swivel base 7 is rotatably configured with the center of the annular bearing as the center of rotation.
- the swivel base 7 is provided with a hydraulic swivel hydraulic motor 8 which is an actuator.
- the swivel base 7 is configured to be swivelable in one direction and the other direction by a swivel hydraulic motor 8.
- the swivel hydraulic motor 8 which is an actuator is rotated by a swivel valve 23 (see FIG. 2) which is an electromagnetic proportional switching valve.
- the swivel valve 23 can control the flow rate of the hydraulic oil supplied to the swivel hydraulic motor 8 to an arbitrary flow rate.
- the swivel 7 is provided with a swivel sensor 27 (see FIG. 2) that detects the swivel position (angle) and swivel speed of the swivel 7.
- the boom 9 is a beam member that supports the wire rope so that the luggage W can be lifted.
- the boom 9 is provided so that the base end of the base boom member can swing at substantially the center of the swivel base 7.
- the boom 9 is configured to be able to expand and contract in the axial direction by moving each boom member by an expansion / contraction hydraulic cylinder (not shown) which is an actuator. Further, the boom 9 is provided with a jib 9a.
- the expansion / contraction hydraulic cylinder (not shown), which is an actuator, is expanded / contracted by the expansion / contraction valve 24 (see FIG. 2), which is an electromagnetic proportional switching valve.
- the boom 9 is provided with a telescopic sensor 28 for detecting the length of the boom 9, a weight sensor for detecting the weight of the luggage W, and the like.
- the suspended load camera 9b (see FIG. 2) is a photographing device that photographs the luggage W and the features around the luggage W.
- the suspended load camera 9b is provided at the tip of the boom 9.
- the suspended load camera 9b is configured to be capable of photographing the features and terrain around the luggage W and the crane 1 from vertically above the luggage W.
- the main hook block 10 and the sub hook block 11 are members for hanging the luggage W.
- the main hook block 10 is provided with a plurality of hook sheaves around which the main wire rope 14 is wound and a main hook 10a for suspending the luggage W.
- the sub-hook block 11 is provided with a sub-hook 11a for suspending the luggage W.
- the undulating hydraulic cylinder 12 is an actuator that raises and lays down the boom 9 and holds the posture of the boom 9.
- the undulating hydraulic cylinder 12 is expanded and contracted by the undulating valve 25 (see FIG. 2), which is an electromagnetic proportional switching valve.
- the boom 9 is provided with an undulation sensor 29 (see FIG. 2) that detects the undulation angle of the boom 9.
- the main winch 13 and the sub winch 15 carry out (winding up) and unwinding (winding down) the main wire rope 14 and the sub wire rope 16.
- the main winch 13 is rotated by a main hydraulic motor (not shown) in which the main drum around which the main wire rope 14 is wound is an actuator
- the sub winch 15 is a sub (not shown) in which the sub drum around which the sub wire rope 16 is wound is an actuator. It is configured to be rotated by a hydraulic motor.
- the main hydraulic motor is rotated by the main valve 26m (see FIG. 2), which is an electromagnetic proportional switching valve.
- the main winch 13 is configured to control a main hydraulic motor by a main valve 26 m so that it can be operated at an arbitrary feeding and feeding speed.
- the sub winch 15 is configured to control the sub hydraulic motor by the sub valve 26s (see FIG. 2), which is an electromagnetic proportional switching valve, so that the sub winch 15 can be operated at an arbitrary feeding and feeding speed.
- the cabin 17 is mounted on the swivel table 7.
- a cockpit (not shown) is provided.
- an operation tool for operating the vehicle 2 and a turning operation tool 18 for operating the crane device 6, an undulation operation tool 19, a telescopic operation tool 20, a main drum operation tool 21m, a sub-drum operation tool 21s, etc. Is provided (see FIG. 2).
- the communication device 22 (see FIG. 2) is a device that receives a control signal from the remote control terminal 32 via a wide area information communication network or the like, and transmits control information or the like from the crane device 6 via the wide area information communication network or the like. Is.
- the communication device 22 is provided in the cabin 17. When the communication device 22 receives a control signal or the like from the remote control terminal 32, the communication device 22 is configured to transfer the control signal or the like to the control device 31 of the crane 1. Further, the communication device 22 is configured to transfer the control information from the control device 31 and the suspended load image i1 from the suspended load camera 9b to the remote control terminal 32.
- the GNSS receiver 30 (see FIG. 2), which is a position detection unit, is a receiver that constitutes a global positioning satellite system, receives ranging radio waves from the satellite, and uses the position coordinates of the receiver. It is a device that detects a certain latitude, longitude, and altitude.
- the GNSS receiver 30 is provided at the tip of the boom 9 and the cabin 17 (hereinafter, the GNSS receivers provided at the tip of the boom 9 and the cabin 17 are collectively referred to as "GNSS receiver 30". That is, the crane 1 can acquire the position coordinates of the tip of the boom 9 and the position coordinates of the cabin 17 by the GNSS receiver 30.
- the crane 1 can detect the arrangement of the boom 9 with respect to the tip of the boom 9 (the position of the luggage W) by the GNSS receiver 30.
- the crane 1 detects the tip position of the boom 9 by using the GNSS receiver 30, but the boom 9 is detected by using a known position detecting means such as a fixed point camera or short-range wireless communication. It may be configured to detect the tip position of the crane.
- the control device 31 is a device that controls the actuator of the crane 1 via each operation valve.
- the control device 31 is provided in the cabin 17.
- the control device 31 may actually have a configuration in which a CPU, ROM, RAM, HDD, etc. are connected by a bus, or may have a configuration including a one-chip LSI or the like.
- the control device 31 stores various programs and data for controlling the operation of each actuator, switching valve, sensor, and the like.
- the control device 31 is connected to the suspension camera 9b, the swivel operation tool 18, the undulation operation tool 19, the expansion / contraction operation tool 20, the main drum operation tool 21m, and the sub-drum operation tool 21s, and acquires the suspension image i1 of the suspension camera 9b. Then, the operating amounts of the swivel operating tool 18, the undulating operating tool 19, the main drum operating tool 21m, and the sub-drum operating tool 21s can be acquired.
- the control device 31 is connected to the communication device 22 and can acquire a control signal from the remote control terminal 32 and transmit control information from the crane device 6 and a suspended load image i1 from the suspended load camera 9b.
- the control device 31 is connected to the swivel valve 23, the telescopic valve 24, the undulation valve 25, the main valve 26m and the sub valve 26s, and is connected to the swivel valve 23, the undulation valve 25, the main valve 26m and the sub valve.
- a control signal can be transmitted to the valve 26s.
- the control device 31 is connected to the swivel sensor 27, the telescopic sensor 28, and the undulation sensor 29, and can acquire posture information such as the swivel position, boom length, and undulation angle of the swivel base 7 and the weight of the luggage W. it can.
- the control device 31 is connected to the GNSS receiver 30 and can acquire the position coordinates of the tip of the boom 9 and the position coordinates of the cabin 17. Further, the control device 31 can calculate the arrangement of the boom 9 with respect to the tip (luggage W) of the boom 9 from the acquired position coordinates of the tip of the boom 9 and the position coordinates of the cabin 17.
- the control device 31 generates a control signal corresponding to each operation tool based on the operation amounts of the turning operation tool 18, the undulation operation tool 19, the main drum operation tool 21m, and the sub drum operation tool 21s.
- the crane 1 configured in this way can move the crane device 6 to an arbitrary position by traveling the vehicle 2. Further, in the crane 1, the boom 9 is erected at an arbitrary undulating angle by the undulating hydraulic cylinder 12 by operating the undulating operating tool 19, and the boom 9 is extended to an arbitrary boom length by operating the telescopic operating tool 20. By doing so, the lift and working radius of the crane device 6 can be expanded. Further, the crane 1 can convey the luggage W by lifting the luggage W by the sub-drum operating tool 21s or the like and turning the swivel base 7 by operating the swivel operating tool 18.
- the remote control terminal 32 is a device used when remotely controlling the crane 1.
- the remote operation terminal 32 is a housing 33, a viewpoint changing operation tool 34 which is an image operation unit provided on the operation surface of the housing 33, and a suspended load moving operation tool 35 which is a crane operation unit provided on the operation surface of the housing 33.
- a terminal-side control device 43 (see FIG. 4) and the like.
- the remote control terminal 32 transmits a control signal of an operation valve of each actuator that moves the load W by operating the suspended load moving operation tool 35 or various operating tools to the crane device 6 via a wide area information communication network (Internet or the like). ..
- the housing 33 is a main component of the remote control terminal 32.
- the housing 33 is configured to have a size that can be held by the operator by hand.
- the housing 33 has a viewpoint changing operation tool 34, a suspended load moving operation tool 35, a terminal side turning operation tool 36, a terminal side expansion / contraction operation tool 37, a terminal side main drum operation tool 38m, and a terminal side sub drum operation tool 38s.
- a terminal-side undulating operation tool 39, a display device 40, and a terminal-side communication device 41 are provided.
- the viewpoint changing operation tool 34 is an operation tool for inputting an instruction to change the position of the viewpoint and the direction of the viewpoint of the three-dimensional image G displayed on the display device 40.
- the viewpoint changing operation tool 34 is composed of a rotatable operation stick protruding from the operation surface of the housing 33, and a sensor (not shown) that detects the rotation direction and the amount of rotation and the tilt direction and the tilt amount of the operation stick.
- the viewpoint changing operation tool 34 sends a signal about the position of the viewpoint and the direction of the viewpoint of the three-dimensional image G in the virtual space displayed on the display device 40 to the terminal side control device 43. It is configured to communicate. That is, the viewpoint changing operation tool 34 transmits an operation signal regarding the displacement amount of the three-dimensional image G in the virtual space displayed on the display device 40 to the terminal side control device 43 by operating the operation stick. It is configured as follows.
- the suspended load moving operation tool 35 which is the first operation unit, is an operation tool to which an instruction to move the load W in an arbitrary direction at an arbitrary speed is input in an arbitrary horizontal plane.
- the suspended load moving operation tool 35 includes an operation stick that stands substantially vertically from the operation surface of the housing 33, and a sensor (not shown) that detects the tilt direction and tilt amount of the operation stick.
- the suspended load moving operating tool 35 is configured so that the operating stick can be tilted in any direction.
- the suspended load moving operation tool 35 is configured to transmit a signal about the angle between the upper direction of the remote control terminal 32 and the tilt direction of the operation stick detected by the sensor and the tilt amount thereof to the terminal side control device 43. ing.
- the remote control terminal 32 has an arrow Aa indicating an upward direction toward the operation surface of the housing 33, an arrow Ab indicating a right direction toward the operation surface, an arrow Ac indicating a downward direction toward the operation surface, and the operation surface.
- the arrow Ad indicating the left side direction is displayed as a guideline for the tilting operation of the suspended load moving operation tool 35.
- the terminal-side turning operation tool 36 is an operation tool to which an instruction for turning the crane device 6 in an arbitrary moving direction at an arbitrary moving speed is input.
- the terminal-side turning operation tool 36 is composed of an operation stick that stands substantially vertically from the operation surface of the housing 33, and a sensor (not shown) that detects the tilt direction and tilt amount of the operation stick.
- the terminal-side expansion / contraction operation tool 37 is an operation tool to which an instruction to expand / contract the boom 9 at an arbitrary speed is input.
- the terminal-side telescopic operation tool 37 includes an operation stick that stands up from the operation surface of the housing 33, and a sensor (not shown) that detects the tilt direction and tilt amount thereof.
- the terminal-side main drum operating tool 38m is an operating tool to which an instruction to rotate the main winch 13 in an arbitrary direction at an arbitrary speed is input.
- the terminal-side main drum operating tool 38m is composed of an operation stick that stands up from the operating surface of the housing 33 and a sensor (not shown) that detects the tilting direction and tilting amount thereof.
- the terminal-side sub-drum operating tool 38s is similarly configured.
- the terminal-side undulation operation tool 39 is an operation tool to which an instruction to undulate the boom 9 at an arbitrary speed is input.
- the terminal-side undulating operation tool 39 is composed of an operation stick that stands up from the operation surface of the housing 33 and a sensor (not shown) that detects the inclination direction and the inclination amount thereof.
- the display device 40 is a display device 40 that displays various information such as the attitude information of the crane 1 and the information of the luggage W.
- the display device 40 is composed of an image display device such as a liquid crystal screen.
- the display device 40 is provided on the operation surface of the housing 33.
- the display device 40 has a three-dimensional image G of the crane 1 arranged in the virtual space and a three-dimensional image G of the ground surface, features, etc. within the movable range of the crane 1 (hereinafter, collectively referred to as "three-dimensional image G"). Is written) and is displayed.
- the display device 40 is provided in the remote control terminal 32 in the present embodiment, it may be a monitor separated from the remote control terminal 32.
- the display device 40 includes an arrow Aa indicating an upward direction toward the operation surface of the housing 33, an arrow Ab indicating a right direction toward the operation surface, an arrow Ac indicating a downward direction toward the operation surface, and an operation surface.
- the arrow Ad indicating the left side direction toward is displayed as a guide for the tilting direction of the suspended load moving operation tool 35.
- the terminal-side communication device 41 receives control information and the like of the crane device 6 via a wide area information communication network and the like, and transmits control information and the like from the remote control terminal 32 to the crane device 6. Is.
- the terminal-side communication device 41 is provided inside the housing 33.
- the terminal-side communication device 41 is configured to transmit to the terminal-side control device 43 when it receives a suspended load image i1 (see FIG. 7), a control signal, or the like from the crane device 6. Further, the terminal-side communication device 41 is configured to transmit control information from the terminal-side control device 43 from the wide area information communication network or the like to the crane device 6 via the communication device 22 of the crane 1.
- the terminal side control device 43 which is a control unit, is a device that controls the remote control terminal 32.
- the terminal side control device 43 is provided inside the housing 33 of the remote control terminal 32.
- the terminal-side control device 43 may substantially have a configuration in which a CPU, ROM, RAM, HDD, etc. are connected by a bus, or may have a configuration including a one-chip LSI or the like.
- the terminal-side control device 43 includes a three-dimensional information acquisition unit 42.
- the terminal side control device 43 includes a suspended load moving operation tool 35, a viewpoint changing operation tool 34, a terminal side turning operation tool 36, a terminal side expansion / contraction operation tool 37, a terminal side main drum operation tool 38m, a terminal side sub drum operation tool 38s, and a terminal.
- Various programs and data are stored for controlling the operation of the side undulation operation tool 39, the display device 40, the terminal side communication device 41, and the like.
- the terminal side control device 43 includes a suspended load moving operation tool 35, a terminal side turning operation tool 36, a terminal side expansion / contraction operation tool 37, a terminal side main drum operation tool 38m, a terminal side sub drum operation tool 38s, and a terminal side undulation operation tool 39. It is connected, and it is possible to acquire an operation signal consisting of an inclination direction and an inclination amount of the operation stick of each operation tool. Further, the terminal side control device 43 is connected to the viewpoint changing operation tool 34, and can acquire an operation signal composed of the rotation direction and the rotation amount and the tilt direction and the tilt amount input to the viewpoint change operation tool 34.
- the terminal-side control device 43 is connected to the terminal-side communication device 41, and can transmit and receive various information to and from the control device 31 through the communication device 22 of the crane device 6 connected via the wide area information communication network. .. Specifically, the terminal-side control device 43 acquires the attitude information of the crane 1 from the control device 31, the suspended load image i1 captured by the suspended load camera 9b, the movable range of the crane 1, and the current position of the tip of the boom 9. be able to.
- the three-dimensional information acquisition unit 42 of the terminal-side control device 43 receives three-dimensional information (for example, for example) of the crane 1 from the control device 31 of the crane 1 or BIM (Building Information Modeling) of a management server or the like (not shown) via a wide area information communication network.
- Three-dimensional information for example, for example
- BIM Building Information Modeling
- Information on the three-dimensional shape of the crane 1 and three-dimensional information on the feature within the movable range of the crane 1 for example, information on the three-dimensional shape of the feature
- the like can be acquired.
- the terminal-side control device 43 is an operation acquired from each sensor of the terminal-side turning operation tool 36, the terminal-side expansion / contraction operation tool 37, the terminal-side main drum operation tool 38m, the terminal-side sub-drum operation tool 38s, and the terminal-side undulation operation tool 39. From the stick operation signal, control signals for the corresponding swivel valve 23, expansion / contraction valve 24, undulation valve 25, main valve 26m and sub valve 26s can be generated.
- the terminal side control device 43 includes the attitude information of the crane 1 acquired from the control device 31 of the crane 1, the movable range of the crane 1, the current position of the tip of the boom 9, the three-dimensional information of the crane 1, and the movable range of the crane 1. It is possible to generate a three-dimensional image G of the crane 1 in the current attitude of the crane 1 and the feature within the movable range of the current crane 1 based on the three-dimensional information of the feature.
- the terminal side control device 43 is connected to the display device 40, and the display device 40 is connected to the display device 40 from the three-dimensional image G of the crane 1 in the current posture of the crane 1 and the feature within the movable range of the current crane 1, and the suspended load camera 9b.
- Various information acquired from the suspended load image i1 and the crane 1 can be displayed.
- the terminal-side control device 43 displays the three-dimensional image G displayed on the display device 40 at the position of an arbitrary viewpoint linked to the rotation direction and the rotation amount and the tilt direction and the tilt amount input to the viewpoint change operation tool 34. It can be displayed as a three-dimensional image G from the direction of the viewpoint.
- the suspended load moving operation tool 35 is tilted based on the display state of the three-dimensional image G of the crane 1 in the virtual space displayed on the display device 40 on the screen.
- a control signal for the crane 1 is generated when the crane 1 is used.
- the suspended load moving operation tool 35 is tilted in the vertical direction of the remote control terminal 32, that is, the direction of the arrow Aa or the direction of the arrow Ac (hereinafter, simply referred to as "the vertical direction of the remote control terminal 32").
- the terminal-side control device 43 generates a control signal for the crane 1 in which the tip of the boom 9 is moved horizontally in the virtual space and in a direction perpendicular to the operation surface of the housing 33.
- the suspended load moving operation tool 35 is tilted in the direction of the arrow Ab or the direction of the arrow Ad (hereinafter, simply referred to as "the left-right direction of the remote control terminal 32") which is the left-right direction toward the operation surface of the housing 33.
- the terminal-side control device 43 generates a control signal for the crane 1 in which the tip of the boom 9 is moved horizontally in the virtual space and in the left-right direction toward the operation surface of the housing 33.
- the terminal side control device 43 is displayed in the virtual space in the display state of the three-dimensional image G of the crane 1 displayed in the virtual space. It generates a control signal for the crane 1 in which the tip of the boom 9 is moved horizontally and in the tilting direction of the suspended load moving operation tool 35.
- the terminal-side control device 43 generates a control signal for the crane 1 and causes the tip of the boom 9 in the three-dimensional image G of the crane 1 displayed on the display device 40 to be tilted in the tilting direction of the suspended load moving operation tool 35. Move. That is, the remote control terminal 32 can confirm the operating state of the crane 1 in advance by the movement of the three-dimensional image G of the crane 1 in the virtual space displayed on the display device 40.
- the terminal-side control device 43 transmits the control signal to the control device 31 of the crane 1 when the generated control signal is transmitted and a predetermined condition (for example, a predetermined time has elapsed from the generation of the control signal) is satisfied.
- the terminal-side control device 43 (see FIG. 4) is based on the rotation direction and the amount of rotation and the operation signals related to the tilt direction and the tilt amount acquired from the viewpoint changing operation tool 34 that has been rotated and tilted.
- the rotated and moved three-dimensional image G is displayed on the display screen.
- the forward direction of the crane 1 is defined as the X-axis direction
- the direction perpendicular to the forward direction of the crane 1 is defined as the Y direction
- the vertical direction of the crane 1 which is the direction perpendicular to the ground surface in the virtual space is defined as the Z direction.
- the terminal side control device 43 acquires the attitude information of the crane 1 acquired from the control device 31 of the crane 1, the movable range of the crane 1, the current position of the tip of the boom 9, and the BIM. Based on the three-dimensional information of the crane 1 and the three-dimensional information of the feature within the movable range of the crane 1, the display device 40 displays the three-dimensional image G in the virtual space. In the present embodiment, the display device 40 displays a three-dimensional image G of the crane 1 having the direction of the line of sight along the Y axis at the position of the viewpoint from the left side in the forward direction of the crane 1.
- the terminal side control device 43 changes the rotation direction and the amount of rotation and the tilting direction and the tilting amount of the viewpoint changing operation tool 34. Based on this, the three-dimensional image G of the crane 1 displayed on the display device 40 is rotated and moved.
- the terminal side control device 43 displays the display on the display device 40 in the state of FIG. 5 (A).
- the display device 40 displays the state of FIG. 5B in which the three-dimensional image G of the crane 1 is rotated counterclockwise with the Z axis as the rotation center and counterclockwise with the X axis as the rotation center.
- the terminal side control device 43 (see FIG. 4) generates a control signal for the crane 1 based on an operation signal related to the tilt direction and the tilt amount acquired from the tilt-operated suspended load moving operation tool 35. At the same time, the tip of the boom 9 in the three-dimensional image G of the crane 1 is moved in the tilting direction of the suspended load moving operation tool 35.
- the terminal-side control device 43 displays on the display device 40 when the suspended load moving operation tool 35 is tilted in the direction of the arrow Aa, which is the upward direction of the remote control terminal 32 (see FIG. 6A).
- the tip of the boom 9 in the three-dimensional image G of the crane 1 is moved horizontally in the virtual space and in the direction perpendicular to the operation surface of the remote operation terminal 32 from the display state (see FIG. 6B). That is, the terminal side control device 43 is a remote control terminal in which the tip of the boom 9 in the display state of the three-dimensional image G of the crane 1 is in the same direction as the tilting direction of the suspended load moving operation tool 35 on the screen of the display device 40. Move 32 upward (see white arrow). The crane 1 in the virtual space moves toward the Y-axis in which the tip of the boom 9 is in the reverse direction-X-axis direction and in the forward direction to the left.
- the control of the crane 1 by the remote control terminal 32 will be described below with reference to FIGS. 7 and 8.
- the crane 1 is arranged at a position so far away that the operator who operates the remote control terminal 32 cannot see it.
- the crane 1 and the remote control terminal 32 are in a state where they can communicate with each other via the wide area information communication network.
- the crane 1 can be operated by the remote control terminal 32 regardless of domestic or overseas as long as it can be connected to the wide area information and communication network.
- the remote control terminal 32 acquires the attitude information of the crane 1, the movable range of the crane 1, and the current position of the tip of the boom 9 of the crane 1 from the control device 31 of the crane 1.
- the remote control terminal 32 acquires the three-dimensional information of the crane 1 and the three-dimensional information of the features of the work site from the BIM of a server or the like (not shown).
- the display device 40 of the remote control terminal 32 displays a three-dimensional image G of the crane 1 and the feature within the movable range of the crane 1.
- the three-dimensional image G displayed on the display device 40 is rotated and moved in the position and direction of an arbitrary viewpoint by the viewpoint changing operation tool 34.
- the terminal side control device 43 (see FIG. 4) is displayed on the display device 40.
- a control signal for moving the tip of the boom 9 horizontally in the virtual space and in a direction perpendicular to the operation surface of the housing 33 is generated.
- the terminal-side control device 43 moves the tip of the boom 9 in the three-dimensional image G of the crane 1 in a horizontal direction in the virtual space and in a direction perpendicular to the operation surface of the housing 33 (see the white-painted arrow). ..
- the terminal side control device 43 transmits the generated control signal
- the terminal side control device 43 transmits the control signal to the control device 31 (see FIG. 2) of the crane 1.
- the terminal-side control device 43 winds up or unwinds the main wire rope 14 or the sub-wire rope 16 when the terminal-side main drum operating tool 38m or the terminal-side sub-drum operating tool 38s is operated in the vertical direction of the remote control terminal 32. That is, in the terminal side control device 43, regardless of the display state of the three-dimensional image G of the crane 1 displayed on the display device 40, the terminal side main drum operation tool 38m or the terminal side sub drum operation tool 38s is the remote control terminal 32. When operated upward, a control signal is generated so that the luggage W moves away from the ground.
- the terminal-side control device 43 has a control signal so that when the terminal-side main drum operating tool 38m or the terminal-side sub-drum operating tool 38s is operated downward of the remote control terminal 32, the luggage W moves in a direction approaching the ground. To generate.
- the control device 31 of the crane 1 acquires a control signal from the terminal side control device 43 (see FIG. 4) of the remote control terminal 32 using a wide area information communication network or the like.
- the control device 31 controls each valve of each actuator based on the acquired control signal.
- the crane 1 moves the tip of the boom 9 so as to correspond to the movement of the tip of the boom 9 in the display state of the three-dimensional image G of the crane 1 of the display device 40 shown in FIG. 7 (see the white-painted arrow).
- the remote control terminal 32 (see FIG. 4) is in the display state of the three-dimensional image G (see FIG. 7) of the crane 1 in the virtual space displayed in the direction of an arbitrary viewpoint and line of sight. Since the control signal is generated so that the tip of the boom 9 moves in the tilting direction of the suspended load moving operating tool 35 (that is, the operating direction of the crane operation), the crane 1 is unaware of the positional relationship of the viewpoint with respect to the crane 1. Remote control is performed intuitively. Further, since the control signal of the crane 1 is generated based on the movement of the crane 1 using the three-dimensional image G in the virtual space, the crane 1 is operated in consideration of the surrounding conditions and operating conditions. As a result, erroneous operation during remote control of the crane 1 can be prevented, and remote control of the crane 1 can be easily and easily performed.
- the display device 40 of the remote control terminal 32 may be configured to display the suspended load image i1 captured by the suspended load camera 9b (see FIG. 2) of the crane 1.
- the terminal-side control device 43 causes the display device 40 to display the suspended load image i1 acquired from the control device 31 of the crane 1 in a state of being rotated by the rotation angle around the Z axis of the three-dimensional image G of the crane 1.
- the remote control terminal 32 which is the second embodiment of the crane 1 and the remote control terminal of the crane 1 according to the present invention, will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
- the crane 1 and the remote control terminal 32 according to the following embodiments are applied to the crane 1 and the remote control terminal 32 shown in FIGS. 1 to 8 in place of the crane 1 and the remote control terminal 32.
- the names, drawing numbers, and symbols used in the explanations the same things will be referred to, and in the following embodiments, the specific explanations will be omitted for the same points as those in the embodiments already described, and the differences will be made. Will be mainly explained.
- the remote control terminal 32 is a device used when remotely controlling the crane 1.
- the remote control terminal 32 includes a housing 33, a camera position changing operation tool 44 which is a flying object operation unit, a suspended load moving operation tool 35 of the housing 33, a terminal side turning operation tool 36, a terminal side expansion / contraction operation tool 37, and a terminal side. It includes a main drum operating tool 38m, a terminal-side sub-drum operating tool 38s, a terminal-side undulating operating tool 39, a display device 40, a terminal-side communication device 41, an unmanned flying object 45, an aerial camera 46, a terminal-side control device 47, and the like.
- the camera position change operation tool 44 is an operation tool for inputting the operation of the unmanned aerial vehicle 45 that is capturing the image displayed on the display device 40. That is, the camera position change operation tool 44 is an operation tool that changes the position coordinates and the shooting direction of the aerial camera 46 by operating the unmanned aerial vehicle 45.
- the camera position changing operation tool 44 is composed of a rotatable operation stick protruding from the operation surface of the housing 33, and a sensor (not shown) that detects the rotation direction and the amount of rotation and the tilt direction and the tilt amount of the operation stick.
- the camera position change operating tool 44 transmits a signal regarding the position coordinates of the unmanned aerial vehicle 45 holding the aerial camera 46 and the direction of the camera to the terminal side control device 47 by operating the operation stick. It is configured. That is, the camera position change operation tool 44 is a signal about the camera coordinates of the control image i2, which is an image from the aerial camera 46 displayed on the display device 40, and the displacement amount in the shooting direction by operating the operation stick. Is configured to be transmitted to the terminal side control device 47.
- the display device 40 is a display device 40 that displays various information such as the attitude information of the crane 1 and the information of the luggage W.
- the display device 40 is composed of an image display device such as a liquid crystal screen.
- the display device 40 is provided on the operation surface of the housing 33.
- the display device 40 displays the crane 1 and the control image i2 of the ground surface, the feature, etc. within the movable range of the crane 1 taken by the aerial camera 46.
- the terminal-side communication device 41 receives the control information of the crane device 6, the unmanned flying object 45 and the aerial camera 46, the control image i2 from the aerial camera 46, etc. via the wide area information communication network or the like, and receives the control image i2 from the aerial camera 46, etc. It is a device that transmits control information and the like to the crane device 6 and the unmanned flying object 45.
- the terminal-side communication device 41 receives the suspended load image i1 from the crane device 6, the control image i2 from the aerial camera 46, the control signals of the crane device 6 and the unmanned aerial vehicle 45, etc., it transmits to the terminal-side control device 47. It is configured in.
- the terminal-side communication device 41 transmits the control information from the terminal-side control device 47 from the wide area information communication network or the like to the crane device 6 via the communication device 22 of the crane 1, or transmits the control information to the unmanned vehicle 45. It is configured to do.
- the unmanned aerial vehicle 45 is a mobile device that conveys the aerial camera 46.
- the unmanned aerial vehicle 45 has a plurality of rotor blades 45a (see FIG. 10A).
- the unmanned aerial vehicle 45 can fly while maintaining an arbitrary posture or stop flight (hovering) by controlling a plurality of rotary wings 45a.
- the unmanned aerial vehicle 45 can move to an arbitrary position and stop by a control signal from the remote control terminal 32.
- the unmanned aerial vehicle 45 is provided with a GNSS receiver 45b (see FIG. 9) on the aircraft side and an aerial camera 46.
- the unmanned aerial vehicle 45 can acquire the position coordinates of the unmanned aerial vehicle 45 by the GNSS receiver 45b on the aircraft side.
- the unmanned aerial vehicle 45 can photograph an object from the camera coordinates and the shooting direction, which are the position coordinates of the unmanned aerial vehicle 45, by stop flight.
- the terminal side control device 47 which is a control unit, is a device that controls the remote control terminal 32.
- the terminal-side control device 47 includes a shooting information acquisition unit 48.
- the terminal side control device 47 includes a suspended load moving operation tool 35, a terminal side turning operation tool 36, a terminal side expansion / contraction operation tool 37, a terminal side main drum operation tool 38m, a terminal side sub drum operation tool 38s, and a terminal side undulation operation tool 39.
- Various programs and data are stored in order to control the operation of the display device 40, the terminal-side communication device 41, the camera position change operation tool 44, and the like.
- the terminal-side control device 47 is connected to the terminal-side communication device 41 and can transmit and receive various information to and from the unmanned aerial vehicle 45 connected via a wide area information communication network or the like. Specifically, the terminal-side control device 47 can acquire the camera coordinates, the shooting direction, and the control image i2 shot by the aerial camera 46 from the unmanned aerial vehicle 45.
- the terminal-side control device 47 is connected to the display device 40, and the aerial camera 46 displays the control image i2 in which the current crane 1 and surrounding features are photographed from an arbitrary shooting direction at arbitrary camera coordinates on the display device 40. Can be made to.
- the terminal-side control device 47 is a crane when the suspended load moving operation tool 35 is tilted based on the display state of the control image i2 of the crane 1 displayed on the display device 40 on the screen. Generates the control signal of 1. Specifically, when the suspended load moving operation tool 35 is tilted in the vertical direction of the remote operation terminal 32, the terminal side control device 47 moves horizontally from the display state of the control image i2 toward the operation surface of the housing 33. A control signal for the crane 1 in which the tip of the boom 9 moves in a direction corresponding to the vertical direction is generated.
- the terminal-side control device 47 is horizontally and horizontally toward the operation surface of the housing 33 from the display state of the control image i2. Generates a control signal for the crane 1 in which the tip of the boom 9 moves in the direction corresponding to. That is, in the terminal side control device 47, the tip of the boom 9 in the display state of the control image i2 of the crane 1 moves in the direction corresponding to the tilting direction of the suspended load moving operation tool 35 on the screen of the display device 40. Generate a control signal.
- the unmanned aerial vehicle 45 makes a stop flight at an arbitrary position by a control signal from the remote control terminal 32.
- the unmanned aerial vehicle 45 transmits the position coordinates and the attitude of the stopped flight to the remote control terminal 32 as the camera coordinates and the shooting direction.
- the unmanned aerial vehicle 45 transmits the control image i2 captured by the aerial camera 46 to the remote control terminal 32.
- the display device 40 of the remote control terminal 32 displays the control image i2 taken by the aerial camera 46.
- the control image i2 displayed on the display device 40 is photographed from an arbitrary shooting direction at arbitrary camera coordinates by the camera position changing operation tool 44.
- the terminal-side control device 47 of the remote control terminal 32 generates a control signal for moving the tip of the boom 9 of the crane 1 in a direction corresponding to the tilting direction of the suspended load moving operation tool 35 on the screen of the display device 40.
- the remote control terminal so that the tip of the boom 9 in the crane 1 displayed on the display device 40 moves in the direction corresponding to the tilting direction of the suspended load moving operation tool 35 in the display state. Since the terminal-side control device 47 of the 32 generates a control signal, the crane 1 can be remotely controlled intuitively without being aware of the positional relationship between the camera coordinates of the aerial camera 46, which is the viewpoint with respect to the crane 1, and the shooting direction. .. As a result, erroneous operation during remote control of the crane 1 can be prevented, and remote control of the crane 1 can be easily and easily performed.
- the remote control terminal 32 acquires the control image i2 from the aerial camera 46 possessed by one unmanned aerial vehicle 45, but from the aerial camera 46 possessed by each of the plurality of unmanned aerial vehicles 45. It may be configured to acquire the control image i2.
- the remote control terminal 32 can be used for controlling the crane 1 by arbitrarily switching a plurality of control images i2 shot from different shooting directions at different camera coordinates. With such a configuration, it is not necessary to move the unmanned aerial vehicle 45 each time, so that the remote control of the crane 1 can be easily and easily performed.
- an image from a surface camera installed at an arbitrary position may be used instead of the aerial camera 46 included in the unmanned aerial vehicle 45.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
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Abstract
ブーム(9)の先端の現在位置を算出するGNSS受信機(30)を備えるクレーン(1)の遠隔操作端末(32)であって、クレーン(1)の制御装置(31)からクレーン(1)の姿勢情報およびブーム(9)の先端の現在位置を取得し、制御装置(31)から取得した情報、三次元情報取得部(42)が取得した三次元情報とに基づいて現在のクレーン(1)と地物の三次元画像(G)を生成し、視点変更操作具(34)に入力された視点の位置および視点の方向で、生成した三次元画像(G)を表示装置(40)に表示し、表示装置(40)に表示されているクレーン(1)の三次元画像(G)において、吊り荷移動操作具(35)に入力された移動方向に三次元画像(G)のブーム(9)の先端が移動するようにクレーン(1)の制御信号を生成する。
Description
本発明は、遠隔操作端末および遠隔操作端末を備える移動式クレーンに関する。
従来、移動式クレーンにおいて、クレーン装置のアクチュエータが遠隔操作される移動式クレーンおよびクレーン装置のアクチュエータを遠隔操作する遠隔操作端末が提案されている。遠隔操作端末を用いた作業では、作業者がクレーン装置の操作装置から離れた荷物近傍または荷物の目標位置において荷物の移動状態を確認しながら作業を行うことができる。
このような移動式クレーンにおいて、クレーン装置と遠隔操作端末との相対的な位置関係は、作業状況に応じて変化する。このため、遠隔操作端末によってクレーン装置を操作する作業者は、作業装置との相対的な位置関係を常に考慮しながら遠隔操作端末の操作具を操作する必要があった。そこで、クレーン装置と遠隔操作端末との相対的な位置関係に関わらず、遠隔操作端末の操作具の操作方向とクレーン装置の作動方向とを一致させて、クレーン装置の操作を容易かつ簡単に行うことができる遠隔操作端末が知られている。例えば、特許文献1の如くである。
特許文献1に記載の遠隔操作装置(遠隔操作端末)には、直進性の高いレーザ光等を基準信号として発信する信号発信部が設けられている。また、クレーン(作業装置)側の制御装置には、基準信号の受信部が設けられている。遠隔操作装置は、操作具の基準座標系と基準信号の発信方向とが一致するように構成されている。クレーン側の制御装置は、遠隔操作装置からの基準信号を受信部で受信することで遠隔操作装置の方向を特定し、クレーンの座標系を遠隔操作装置の座標系に一致させる。これにより、遠隔操作装置の操作具の操作方向とクレーンの作動方向とが一致するので、クレーンと遠隔操作装置との相対的な位置関係に関わらず、遠隔操作装置によるクレーンの操作を容易かつ簡単に行うことができる。
しかし、特許文献1に記載の移動式クレーンは、受信部が基準信号を受信することで遠隔操作装置の作業機に対する相対的な方向を特定し、操作具の基準座標系と作業機の座標系とを一致させている。このため、遠隔操作装置からクレーンが視認できない現場や、障害物が多い現場などでは、受信部が基準信号を受信することができずに移動式クレーンの座標系を遠隔操作装置の座標系に一致させることができない場合があった。
本発明の目的は、移動式クレーンの遠隔操作時における誤操作を防止し、移動式クレーンの遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる遠隔操作端末および遠隔操作端末を備える移動式クレーンの提供を目的とする。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、第1の発明は、
ブーム先端の現在位置を検出する位置検出部を備える移動式クレーンの遠隔操作端末であって、
前記移動式クレーン及び当該移動式クレーンの可動範囲内の地物それぞれの三次元情報を取得する三次元情報取得部と、
仮想空間内に、前記移動式クレーン及び当該移動式クレーンの可動範囲内の地物それぞれの三次元画像を表示する表示部と、
操縦者のクレーン操作を受け付け、前記クレーン操作に対応するように前記移動式クレーンを遠隔操作するクレーン操作部と、
前記操縦者の画像表示変更操作を受け付け、前記画像表示変更操作に対応するように前記表示部に表示された前記三次元画像における視点の位置と視点の方向を操作する画像操作部と、
前記移動式クレーンの制御装置と通信可能に構成され、前記遠隔操作端末の各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記移動式クレーンの制御装置から、前記移動式クレーンの姿勢情報、前記移動式クレーンの可動範囲情報及び前記ブーム先端の現在位置情報を取得し、
前記移動式クレーンの制御装置から取得した情報と、前記三次元情報取得部が取得した前記三次元情報と、に基づいて、現在の前記移動式クレーンの前記三次元画像と現在の前記移動式クレーンの可動範囲内の地物の前記三次元画像を生成し、
前記画像操作部に入力された前記視点の位置及び前記視点の方向で、生成した前記三次元画像を前記表示部の仮想空間内に表示し、
前記クレーン操作部に対して前記クレーン操作が入力された場合、前記視点の位置及び前記視点の方向を基準として前記表示部に表示されている前記三次元画像の水平面の座標系と前記クレーン操作の操作方向とを対応づけ、前記クレーン操作の操作方向に向かって、前記表示部に表示されている前記ブーム先端が水平に移動するように、前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、
遠隔操作端末である。
ブーム先端の現在位置を検出する位置検出部を備える移動式クレーンの遠隔操作端末であって、
前記移動式クレーン及び当該移動式クレーンの可動範囲内の地物それぞれの三次元情報を取得する三次元情報取得部と、
仮想空間内に、前記移動式クレーン及び当該移動式クレーンの可動範囲内の地物それぞれの三次元画像を表示する表示部と、
操縦者のクレーン操作を受け付け、前記クレーン操作に対応するように前記移動式クレーンを遠隔操作するクレーン操作部と、
前記操縦者の画像表示変更操作を受け付け、前記画像表示変更操作に対応するように前記表示部に表示された前記三次元画像における視点の位置と視点の方向を操作する画像操作部と、
前記移動式クレーンの制御装置と通信可能に構成され、前記遠隔操作端末の各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記移動式クレーンの制御装置から、前記移動式クレーンの姿勢情報、前記移動式クレーンの可動範囲情報及び前記ブーム先端の現在位置情報を取得し、
前記移動式クレーンの制御装置から取得した情報と、前記三次元情報取得部が取得した前記三次元情報と、に基づいて、現在の前記移動式クレーンの前記三次元画像と現在の前記移動式クレーンの可動範囲内の地物の前記三次元画像を生成し、
前記画像操作部に入力された前記視点の位置及び前記視点の方向で、生成した前記三次元画像を前記表示部の仮想空間内に表示し、
前記クレーン操作部に対して前記クレーン操作が入力された場合、前記視点の位置及び前記視点の方向を基準として前記表示部に表示されている前記三次元画像の水平面の座標系と前記クレーン操作の操作方向とを対応づけ、前記クレーン操作の操作方向に向かって、前記表示部に表示されている前記ブーム先端が水平に移動するように、前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、
遠隔操作端末である。
第2の発明は、
上記の遠隔操作端末において、
前記クレーン操作部が、前記表示部に表示されている前記移動式クレーンの前記三次元画像を操作可能に構成され、
前記制御部が、前記クレーン操作部による前記三次元画像の操作情報に基づいて前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、ものである。
上記の遠隔操作端末において、
前記クレーン操作部が、前記表示部に表示されている前記移動式クレーンの前記三次元画像を操作可能に構成され、
前記制御部が、前記クレーン操作部による前記三次元画像の操作情報に基づいて前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、ものである。
第3の発明は、
上記の遠隔操作端末において、
前記制御部が、前記移動式クレーンが有する吊荷カメラが撮影した映像を取得し、取得した前記映像を、前記三次元画像と共に、前記表示部に表示させる、ものである。
上記の遠隔操作端末において、
前記制御部が、前記移動式クレーンが有する吊荷カメラが撮影した映像を取得し、取得した前記映像を、前記三次元画像と共に、前記表示部に表示させる、ものである。
第4の発明は、
ブーム先端の現在位置を検出する位置検出部を備える移動式クレーンの遠隔操作端末であって、
前記移動式クレーンと前記移動式クレーンの可動範囲内の地物とを撮影する空中カメラと、
前記空中カメラが撮影した映像と、前記空中カメラの位置座標及び撮影方向を取得する撮影情報取得部と、
前記映像を表示する表示部と、
操縦者のクレーン操作を受け付け、前記クレーン操作に対応するように前記移動式クレーンを遠隔操作するクレーン操作部と、
前記移動式クレーンの制御装置と通信可能に構成され、前記遠隔操作端末の各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記移動式クレーンの制御装置から前記移動式クレーンの姿勢情報、前記移動式クレーンの前記ブーム先端の現在位置情報を取得し、
前記撮影情報取得部が取得した前記映像を前記表示部に表示し、
前記クレーン操作部に対して前記クレーン操作が入力された場合、前記空中カメラの前記位置座標及び前記撮影方向を基準として前記表示部に表示されている前記映像の水平面の座標系と前記クレーン操作の操作方向とを対応づけ、前記クレーン操作の操作方向に向かって、前記表示部に表示されている前記ブーム先端が水平に移動するように、前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、
遠隔操作端末である。
ブーム先端の現在位置を検出する位置検出部を備える移動式クレーンの遠隔操作端末であって、
前記移動式クレーンと前記移動式クレーンの可動範囲内の地物とを撮影する空中カメラと、
前記空中カメラが撮影した映像と、前記空中カメラの位置座標及び撮影方向を取得する撮影情報取得部と、
前記映像を表示する表示部と、
操縦者のクレーン操作を受け付け、前記クレーン操作に対応するように前記移動式クレーンを遠隔操作するクレーン操作部と、
前記移動式クレーンの制御装置と通信可能に構成され、前記遠隔操作端末の各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記移動式クレーンの制御装置から前記移動式クレーンの姿勢情報、前記移動式クレーンの前記ブーム先端の現在位置情報を取得し、
前記撮影情報取得部が取得した前記映像を前記表示部に表示し、
前記クレーン操作部に対して前記クレーン操作が入力された場合、前記空中カメラの前記位置座標及び前記撮影方向を基準として前記表示部に表示されている前記映像の水平面の座標系と前記クレーン操作の操作方向とを対応づけ、前記クレーン操作の操作方向に向かって、前記表示部に表示されている前記ブーム先端が水平に移動するように、前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、
遠隔操作端末である。
第5の発明は、
上記の遠隔操作端末において、
前記空中カメラを有する無人飛行体と、
前記無人飛行体を操作する飛行体操作部と、を備え、
前記撮影情報取得部が前記無人飛行体の位置座標と前記空中カメラの方向を前記空中カメラの位置座標及び撮影方向として取得し、
前記飛行体操作部によって操作される前記無人飛行体の前記空中カメラが撮影した前記映像を前記表示部に表示する、ものである。
上記の遠隔操作端末において、
前記空中カメラを有する無人飛行体と、
前記無人飛行体を操作する飛行体操作部と、を備え、
前記撮影情報取得部が前記無人飛行体の位置座標と前記空中カメラの方向を前記空中カメラの位置座標及び撮影方向として取得し、
前記飛行体操作部によって操作される前記無人飛行体の前記空中カメラが撮影した前記映像を前記表示部に表示する、ものである。
第6の発明は、
上記の遠隔操作端末を備え、
前記遠隔操作端末から受信した前記制御信号に基づいて、ブームを作動させる、
移動式クレーンである。
上記の遠隔操作端末を備え、
前記遠隔操作端末から受信した前記制御信号に基づいて、ブームを作動させる、
移動式クレーンである。
本発明は、以下に示すような効果を奏する。
第1の発明および第6の発明においては、任意の視点から任意の方向で表示された仮想空間内の移動式クレーンの三次元画像におけるブームの先端が、その表示状態においてクレーン操作部の操作方向に移動するように遠隔操作端末が制御信号を生成するので、移動式クレーンに対する視点の位置関係を意識することなく直感的に移動式クレーンの遠隔操作が行われる。これにより、移動式クレーンの遠隔操作時における誤操作を防止し、移動式クレーンの遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
第2の発明においては、仮想空間内の三次元画像を用いた移動式クレーンの動きに基づいて移動式クレーンの制御信号が生成されるので、周囲の状況や操作条件を考慮した上で移動式クレーンが操作される。これにより、移動式クレーンの遠隔操作時における誤操作を防止し、移動式クレーンの遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
第3の発明においては、仮想空間内の三次元画像で再現されていない地物等の情報が表示される。これにより、移動式クレーンの遠隔操作時における誤操作を防止し、移動式クレーンの遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
第4の発明においては、任意のカメラ座標から任意の撮影方向で撮影された移動式クレーンにおけるブーム先端が、その表示状態においてクレーン操作部の操作方向に移動するように遠隔操作端末の操作方向基準が設定されるので、移動式クレーンに対する視点の位置関係を意識することなく直感的に行える。これにより、移動式クレーンの遠隔操作時における誤操作を防止し、移動式クレーンの遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
第5の発明および第6の発明においては、任意のカメラ座標から任意の撮影方向で撮影された移動式クレーンにおけるブームの先端が、その表示状態においてクレーン操作部の操作方向に移動するように遠隔操作端末が制御信号を生成するので、移動式クレーンに対するカメラ座標の位置関係を意識することなく直感的に行える。これにより、移動式クレーンの遠隔操作時における誤操作を防止し、移動式クレーンの遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
以下に、図1と図2とを用いて、本発明の第一実施形態に係る移動式クレーンであるクレーン1について説明する。なお、本実施形態においては、ラフテレーンクレーンついて説明を行うが、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーン等でもよい。
図1に示すように、クレーン1は、不特定の場所に移動可能な移動式クレーンである。クレーン1は、車両2、作業装置であるクレーン装置6、制御装置31およびクレーン装置6を遠隔操作可能な遠隔操作端末32(図2参照)を有する。
車両2は、クレーン装置6を搬送する移動体である。車両2は、複数の車輪3を有し、エンジン4を動力源として走行する。車両2には、アウトリガ5が設けられている。アウトリガ5は、車両2の幅方向両側に油圧によって延伸可能な張り出しビームと地面に垂直な方向に延伸可能な油圧式のジャッキシリンダとから構成されている。車両2は、アウトリガ5を車両2の幅方向に延伸させるとともにジャッキシリンダを接地させることにより、クレーン1の作業可能範囲を広げることができる。
クレーン装置6は、荷物Wをワイヤロープによって吊り上げる装置である。クレーン装置6は、旋回台7、ブーム9、ジブ9a、メインフックブロック10、サブフックブロック11、起伏用油圧シリンダ12、メインウインチ13、メインワイヤロープ14、サブウインチ15、サブワイヤロープ16およびキャビン17等を具備する。
旋回台7は、クレーン装置6を旋回する装置である。旋回台7は、円環状の軸受の中心を回転中心として回転自在に構成されている。旋回台7には、アクチュエータである油圧式の旋回用油圧モータ8が設けられている。旋回台7は、旋回用油圧モータ8によって一方向と他方向とに旋回可能に構成されている。
アクチュエータである旋回用油圧モータ8は、電磁比例切換弁である旋回用バルブ23(図2参照)によって回転操作される。旋回用バルブ23は、旋回用油圧モータ8に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。旋回台7には、旋回台7の旋回位置(角度)と旋回速度とを検出する旋回用センサ27(図2参照)が設けられている。
ブーム9は、荷物Wを吊り上げ可能な状態にワイヤロープを支持する梁部材である。ブーム9は、ベースブーム部材の基端が旋回台7の略中央に揺動可能に設けられている。ブーム9は、各ブーム部材をアクチュエータである図示しない伸縮用油圧シリンダで移動させることで軸方向に伸縮自在に構成されている。また、ブーム9には、ジブ9aが設けられている。
アクチュエータである図示しない伸縮用油圧シリンダは、電磁比例切換弁である伸縮用バルブ24(図2参照)によって伸縮操作される。ブーム9には、ブーム9の長さを検出する伸縮用センサ28や荷物Wの重量を検出する重量センサ等が設けられている。
吊荷カメラ9b(図2参照)は、荷物Wおよび荷物W周辺の地物を撮影する撮影装置である。吊荷カメラ9bは、ブーム9の先端部に設けられている。吊荷カメラ9bは、荷物Wの鉛直上方から荷物Wおよびクレーン1周辺の地物や地形を撮影可能に構成されている。
メインフックブロック10とサブフックブロック11とは、荷物Wを吊る部材である。メインフックブロック10には、メインワイヤロープ14が巻き掛けられる複数のフックシーブと、荷物Wを吊るメインフック10aとが設けられている。サブフックブロック11には、荷物Wを吊るサブフック11aが設けられている。
起伏用油圧シリンダ12は、ブーム9を起立および倒伏させ、ブーム9の姿勢を保持するアクチュエータである。起伏用油圧シリンダ12は、電磁比例切換弁である起伏用バルブ25(図2参照)によって伸縮操作される。ブーム9には、ブーム9の起伏角度を検出する起伏用センサ29(図2参照)が設けられている。
メインウインチ13とサブウインチ15とは、メインワイヤロープ14とサブワイヤロープ16との繰り入れ(巻き上げ)および繰り出し(巻き下げ)を行う。メインウインチ13は、メインワイヤロープ14が巻きつけられるメインドラムがアクチュエータである図示しないメイン用油圧モータによって回転され、サブウインチ15は、サブワイヤロープ16が巻きつけられるサブドラムがアクチュエータである図示しないサブ用油圧モータによって回転されるように構成されている。
メイン用油圧モータは、電磁比例切換弁であるメイン用バルブ26m(図2参照)によって回転操作される。メインウインチ13は、メイン用バルブ26mによってメイン用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。同様に、サブウインチ15は、電磁比例切換弁であるサブ用バルブ26s(図2参照)によってサブ用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。
キャビン17は、旋回台7に搭載されている。図示しない操縦席が設けられている。操縦席には、車両2を走行操作するための操作具やクレーン装置6を操作するための旋回操作具18、起伏操作具19、伸縮操作具20、メインドラム操作具21m、サブドラム操作具21s等が設けられている(図2参照)。
通信機22(図2参照)は、遠隔操作端末32からの制御信号を広域情報通信網等を介して受信し、クレーン装置6からの制御情報等を広域情報通信網等を介して送信する装置である。通信機22は、キャビン17に設けられている。通信機22は、遠隔操作端末32からの制御信号等を受信するとクレーン1の制御装置31に転送するように構成されている。また、通信機22は、制御装置31からの制御情報や吊荷カメラ9bからの吊荷映像i1を遠隔操作端末32に転送するように構成されている。
位置検出部であるGNSS受信機30(図2参照)は、全球測位衛星システム(Global Navigation Satellite System)を構成する受信機であって、衛星から測距電波を受信し、受信機の位置座標である緯度、経度、標高を検出する装置である。GNSS受信機30は、ブーム9の先端とキャビン17とに設けられている(以下、ブーム9の先端とキャビン17とに設けられているGNSS受信機を総称して、「GNSS受信機30」と記す)。つまり、クレーン1は、GNSS受信機30によって、ブーム9の先端の位置座標とキャビン17の位置座標を取得することができる。また、クレーン1は、GNSS受信機30によってブーム9の先端(荷物Wの位置)に対するブーム9の配置を検出することができる。なお、以下の実施形態において、クレーン1は、GNSS受信機30を用いてブーム9の先端位置を検出しているが、定点カメラや近距離無線通信等の既知の位置検出手段を用いてブーム9の先端位置を検出する構成でもよい。
図2に示すように、制御装置31は、各操作弁を介してクレーン1のアクチュエータを制御する装置である。制御装置31は、キャビン17内に設けられている。制御装置31は、実体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。制御装置31は、各アクチュエータや切換え弁、センサ等の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。
制御装置31は、吊荷カメラ9b、旋回操作具18、起伏操作具19、伸縮操作具20、メインドラム操作具21mおよびサブドラム操作具21sに接続され、吊荷カメラ9bの吊荷映像i1を取得し、旋回操作具18、起伏操作具19、メインドラム操作具21mおよびサブドラム操作具21sのそれぞれの操作量を取得することができる。
制御装置31は、通信機22に接続され、遠隔操作端末32からの制御信号を取得し、クレーン装置6からの制御情報や吊荷カメラ9bからの吊荷映像i1等を送信することができる。
制御装置31は、旋回用バルブ23、伸縮用バルブ24、起伏用バルブ25、メイン用バルブ26mおよびサブ用バルブ26sに接続され、旋回用バルブ23、起伏用バルブ25、メイン用バルブ26mおよびサブ用バルブ26sに制御信号を伝達することができる。
制御装置31は、旋回用センサ27、伸縮用センサ28および起伏用センサ29に接続され、旋回台7の旋回位置、ブーム長さ、起伏角度等の姿勢情報および荷物Wの重量を取得することができる。
制御装置31は、GNSS受信機30に接続され、ブーム9の先端の位置座標とキャビン17の位置座標を取得することができる。また、制御装置31は、取得したブーム9の先端の位置座標とキャビン17の位置座標とから、ブーム9の先端(荷物W)に対するブーム9の配置を算出することができる。
制御装置31は、旋回操作具18、起伏操作具19、メインドラム操作具21mおよびサブドラム操作具21sの操作量に基づいて各操作具に対応した制御信号を生成する。
このように構成されるクレーン1は、車両2を走行させることで任意の位置にクレーン装置6を移動させることができる。また、クレーン1は、起伏操作具19の操作によって起伏用油圧シリンダ12でブーム9を任意の起伏角度に起立させて、伸縮操作具20の操作によってブーム9を任意のブーム長さに延伸させたりすることでクレーン装置6の揚程や作業半径を拡大することができる。また、クレーン1は、サブドラム操作具21s等によって荷物Wを吊り上げて、旋回操作具18の操作によって旋回台7を旋回させることで荷物Wを搬送することができる。
次に、図3から図5を用いてクレーン1を遠隔操作する遠隔操作端末32について説明する。
図3に示すように、遠隔操作端末32は、クレーン1を遠隔操作する際に使用する装置である。遠隔操作端末32は、筐体33、筐体33の操作面に設けられる画像操作部である視点変更操作具34、筐体33の操作面に設けられるクレーン操作部である吊り荷移動操作具35、端末側旋回操作具36、端末側伸縮操作具37、端末側メインドラム操作具38m、端末側サブドラム操作具38s、端末側起伏操作具39、表示部である表示装置40、端末側通信機41および端末側制御装置43(図4参照)等を具備する。遠隔操作端末32は、吊り荷移動操作具35または各種操作具の操作により荷物Wを移動させる各アクチュエータの操作バルブの制御信号を広域情報通信網(インターネット等)を介してクレーン装置6に送信する。
筐体33は、遠隔操作端末32の主たる構成部材である。筐体33は、操縦者が手で保持可能な大きさに構成されている。筐体33には、操作面に視点変更操作具34、吊り荷移動操作具35、端末側旋回操作具36、端末側伸縮操作具37、端末側メインドラム操作具38m、端末側サブドラム操作具38s、端末側起伏操作具39、表示装置40および端末側通信機41(図2、図4参照)が設けられている。
視点変更操作具34は、表示装置40に表示される三次元画像Gの視点の位置および視点の方向を変更する指示が入力される操作具である。視点変更操作具34は、筐体33の操作面から突出した回転可能な操作スティック、および操作スティックの回転方向および回転量と傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。視点変更操作具34は、操作スティックが操作されることで、表示装置40に表示されている仮想空間内の三次元画像Gの視点の位置および視点の方向についての信号を端末側制御装置43に伝達するように構成されている。つまり、視点変更操作具34は、操作スティックが操作されることで、表示装置40に表示されている仮想空間内の三次元画像Gの変位量についての操作信号を端末側制御装置43に伝達するように構成されている。
第1の操作部である吊り荷移動操作具35は、任意の水平面において任意の方向に任意の速度で荷物Wを移動させる指示が入力される操作具である。吊り荷移動操作具35は、筐体33の操作面から略垂直に起立した操作スティックおよび操作スティックの傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。吊り荷移動操作具35は、操作スティックが任意の方向に傾倒操作可能に構成されている。吊り荷移動操作具35は、遠隔操作端末32の上方向からセンサで検出した操作スティックの傾倒方向までの間の角度およびその傾倒量についての信号を端末側制御装置43に伝達するように構成されている。遠隔操作端末32には、筐体33の操作面に向かって上方向を示す矢印Aa、操作面に向かって右側方向を示す矢印Ab、操作面に向かって下方向を示す矢印Ac、操作面に向かって左側方向を示す矢印Adが吊り荷移動操作具35の傾倒操作の目安として表示されている。
端末側旋回操作具36は、クレーン装置6を任意の移動方向に任意の移動速度で旋回させる指示が入力される操作具である。端末側旋回操作具36は、筐体33の操作面から略垂直に起立した操作スティックおよび操作スティックの傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。
端末側伸縮操作具37は、ブーム9を任意の速度で伸縮させる指示が入力される操作具である。端末側伸縮操作具37は、筐体33の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。
端末側メインドラム操作具38mは、メインウインチ13を任意の速度で任意の方向に回転させる指示が入力される操作具である。端末側メインドラム操作具38mは、筐体33の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末側サブドラム操作具38sについても同様に構成されている。
端末側起伏操作具39は、ブーム9を任意の速度で起伏させる指示が入力される操作具である。端末側起伏操作具39は、筐体33の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。
表示装置40は、クレーン1の姿勢情報や荷物Wの情報等の様々な情報を表示する表示装置40である。表示装置40は、液晶画面等の画像表示装置から構成されている。表示装置40は筐体33の操作面に設けられている。表示装置40には、仮想空間内に配置されたクレーン1の三次元画像Gとクレーン1の可動範囲内の地表面、地物等の三次元画像G(以下、合わせて「三次元画像G」と記す)とが表示される。なお、本実施形態において、表示装置40は、遠隔操作端末32に設けられているが、遠隔操作端末32と分離したモニターでもよい。
さらに、表示装置40には、筐体33の操作面に向かって上方向を示す矢印Aa、操作面に向かって右側方向を示す矢印Ab、操作面に向かって下方向を示す矢印Ac、操作面に向かって左側方向を示す矢印Adが吊り荷移動操作具35の傾倒方向の目安として表示されている。
図4に示すように、端末側通信機41は、広域情報通信網等を介してクレーン装置6の制御情報等を受信し、遠隔操作端末32からの制御情報等をクレーン装置6に送信する装置である。端末側通信機41は、筐体33の内部に設けられている。端末側通信機41は、クレーン装置6からの吊荷映像i1(図7参照)や制御信号等を受信すると端末側制御装置43に伝達するように構成されている。また、端末側通信機41は、端末側制御装置43からの制御情報を広域情報通信網等からクレーン1の通信機22を介してクレーン装置6に送信するように構成されている。
制御部である端末側制御装置43は、遠隔操作端末32を制御する装置である。端末側制御装置43は、遠隔操作端末32の筐体33の内部に設けられている。端末側制御装置43は、実体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。端末側制御装置43には、三次元情報取得部42が含まれている。端末側制御装置43は、吊り荷移動操作具35、視点変更操作具34、端末側旋回操作具36、端末側伸縮操作具37、端末側メインドラム操作具38m、端末側サブドラム操作具38s、端末側起伏操作具39、表示装置40、端末側通信機41等の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。
端末側制御装置43は、吊り荷移動操作具35、端末側旋回操作具36、端末側伸縮操作具37、端末側メインドラム操作具38m、端末側サブドラム操作具38sおよび端末側起伏操作具39に接続され、各操作具の操作スティックの傾倒方向および傾倒量からなる操作信号を取得することができる。また、端末側制御装置43は、視点変更操作具34に接続され、視点変更操作具34に入力された回転方向および回転量と傾倒方向および傾倒量からなる操作信号を取得することができる。
端末側制御装置43は、端末側通信機41に接続され、広域情報通信網を介して接続されるクレーン装置6の通信機22とを通じて制御装置31との間で各種情報を送受信することができる。具体的には、端末側制御装置43は、制御装置31からクレーン1の姿勢情報、吊荷カメラ9bが撮影した吊荷映像i1、クレーン1の可動範囲およびブーム9の先端の現在位置を取得することができる。
端末側制御装置43の三次元情報取得部42は、広域情報通信網を介してクレーン1の制御装置31、または図示しない管理サーバ等のBIM(Building Information Modeling)からクレーン1の三次元情報(例えば、クレーン1の三次元形状の情報)とクレーン1の可動範囲内の地物の三次元情報(例えば、地物の三次元形状の情報)等とを取得することができる。
端末側制御装置43は、端末側旋回操作具36、端末側伸縮操作具37、端末側メインドラム操作具38m、端末側サブドラム操作具38sおよび端末側起伏操作具39の各センサから取得した各操作スティックの操作信号から、対応する旋回用バルブ23、伸縮用バルブ24、起伏用バルブ25、メイン用バルブ26mおよびサブ用バルブ26sの制御信号を生成することができる。
端末側制御装置43は、クレーン1の制御装置31から取得したクレーン1の姿勢情報、クレーン1の可動範囲およびブーム9の先端の現在位置、クレーン1の三次元情報およびクレーン1の可動範囲内の地物の三次元情報等に基づいて現在のクレーン1の姿勢におけるクレーン1と現在のクレーン1の可動範囲内の地物との三次元画像Gを生成することができる。
端末側制御装置43は、表示装置40に接続され、表示装置40に現在のクレーン1の姿勢におけるクレーン1および現在のクレーン1の可動範囲内の地物の三次元画像G、吊荷カメラ9bからの吊荷映像i1およびクレーン1から取得した各種情報を表示させることができる。また、端末側制御装置43は、表示装置40に表示させた三次元画像Gを視点変更操作具34に入力された回転方向および回転量と傾倒方向および傾倒量に連動した任意の視点の位置および視点の方向からの三次元画像Gとして表示させることができる。
端末側制御装置43は、表示装置40に表示している仮想空間内のクレーン1の三次元画像Gの画面上での位置、向きである表示状態を基準として吊り荷移動操作具35が傾倒操作された際のクレーン1の制御信号を生成する。例えば、吊り荷移動操作具35が遠隔操作端末32の上下方向である矢印Aaの方向または矢印Acの方向(以下、単に「遠隔操作端末32の上下方向」と記す)に傾倒操作された場合、端末側制御装置43は、仮想空間内を水平かつ筐体33の操作面に向かって垂直な方向にブーム9の先端が移動されるクレーン1の制御信号を生成する。また、吊り荷移動操作具35が筐体33の操作面に向かって左右方向である矢印Abの方向または矢印Adの方向(以下、単に「遠隔操作端末32の左右方向」と記す)に傾倒操作された場合、端末側制御装置43は、仮想空間内を水平かつ筐体33の操作面に向かって左右方向にブーム9の先端が移動されるクレーン1の制御信号を生成する。このように、端末側制御装置43は、吊り荷移動操作具35が任意の方向に傾倒操作されると、仮想空間内に表示されているクレーン1の三次元画像Gの表示状態において、仮想空間内を水平かつ吊り荷移動操作具35の傾倒方向にブーム9の先端が移動されるクレーン1の制御信号を生成する。
さらに、端末側制御装置43は、クレーン1の制御信号を生成するとともに、表示装置40に表示しているクレーン1の三次元画像Gにおけるブーム9の先端を吊り荷移動操作具35の傾倒方向に移動させる。つまり、遠隔操作端末32は、表示装置40に表示している仮想空間内のクレーン1の三次元画像Gの動きによってクレーン1の作動状態を事前に確認することができる。端末側制御装置43は、生成した制御信号の送信操作や所定の条件(例えば、制御信号の生成から所定時間経過)を満たした場合、クレーン1の制御装置31に制御信号を送信する。
図5に示すように、端末側制御装置43(図4参照)は、回転および傾倒操作された視点変更操作具34から取得した回転方向および回転量と傾倒方向および傾倒量に関する操作信号に基づいて回転および移動させた三次元画像Gを表示画面に表示させる。本実施形態において、クレーン1の前進方向をX軸方向、クレーン1の前進方向に垂直な方向をY方向、仮想空間内の地表面に垂直な方向であるクレーン1の上下方向をZ方向と規定する。
図5(A)に示すように、端末側制御装置43は、クレーン1の制御装置31から取得したクレーン1の姿勢情報、クレーン1の可動範囲およびブーム9の先端の現在位置と、BIMから取得したクレーン1の三次元情報とクレーン1の可動範囲内の地物の三次元情報等に基づいて、表示装置40に仮想空間内に三次元画像Gを表示させる。本実施形態において、表示装置40には、クレーン1の前進方向の左側からの視点の位置で視線の方向をY軸に沿った方向とするクレーン1の三次元画像Gが表示されている。
図5(B)に示すように、端末側制御装置43は、視点変更操作具34が回転操作および傾倒操作されると、視点変更操作具34の回転方向および回転量と傾倒方向および傾倒量に基づいて、表示装置40に表示しているクレーン1の三次元画像Gを回転、移動する。端末側制御装置43は、視点変更操作具34が反時計回りに回転され、遠隔操作端末32の下方向に傾倒操作された場合、図5(A)の状態で表示装置40に表示させているクレーン1の三次元画像GをZ軸を回転中心として反時計回り回転させ、X軸を回転中心として反時計回りに回転させた図5(B)の状態を表示装置40に表示させる。
図6に示すように、端末側制御装置43(図4参照)は、傾倒操作された吊り荷移動操作具35から取得した傾倒方向および傾倒量に関する操作信号に基づいてクレーン1の制御信号を生成すると同時に、クレーン1の三次元画像Gにおけるブーム9の先端を吊り荷移動操作具35の傾倒方向に移動させる。端末側制御装置43は、吊り荷移動操作具35が遠隔操作端末32の上方向である矢印Aaの方向に傾倒操作された場合(図6(A)参照)、表示装置40に表示しているクレーン1の三次元画像Gにおけるブーム9の先端をその表示状態から仮想空間内で水平かつ遠隔操作端末32の操作面に垂直な方向に移動させる(図6(B)参照)。つまり、端末側制御装置43は、クレーン1の三次元画像Gの表示状態におけるブーム9の先端を、表示装置40の画面上において吊り荷移動操作具35の傾倒方向と同じ方向である遠隔操作端末32の上方向に移動させる(白塗矢印参照)。仮想空間内のクレーン1は、ブーム9の先端が後進方向である-X軸方向かつ前進方向における左方向であるY軸に向かって移動する。
以下に、図7と図8とを用いて、遠隔操作端末32によるクレーン1の制御について説明する。本実施形態において、クレーン1は、遠隔操作端末32を操作する操縦者が視認できない程度に離れた位置に配置されているものとする。クレーン1と遠隔操作端末32とは、広域情報通信網を介して通信可能な状態にあるものとする。これにより、クレーン1は、広域情報通信網に接続できる場所であれば国内外問わず遠隔操作端末32による操作が可能である。また、遠隔操作端末32は、クレーン1の姿勢情報、クレーン1の可動範囲およびクレーン1のブーム9の先端の現在位置をクレーン1の制御装置31から取得しているものとする。さらに、遠隔操作端末32は、クレーン1の三次元情報と、作業現場の地物等の三次元情報とを図示しないサーバー等が有するBIMから取得しているものとする。
図7に示すように、遠隔操作端末32の表示装置40には、クレーン1とクレーン1の可動範囲内の地物の三次元画像Gが表示されている。表示装置40に表示されている三次元画像Gは、視点変更操作具34によって任意の視点の位置および視点の方向に回転および移動されている。
吊り荷移動操作具35が遠隔操作端末32の上方向である矢印Aaの方向に傾倒操作された場合(図6矢印参照)、端末側制御装置43(図4参照)は、表示装置40に表示されているクレーン1の三次元画像Gの表示状態において、仮想空間内を水平かつ筐体33の操作面に向かって垂直な方向にブーム9の先端を移動させる制御信号を生成する。同時に、端末側制御装置43は、クレーン1の三次元画像Gにおけるブーム9の先端を、仮想空間内で水平かつ筐体33の操作面に向かって垂直な方向に移動させる(白塗矢印参照)。端末側制御装置43は、生成した制御信号の送信操作がされると、クレーン1の制御装置31(図2参照)に制御信号を送信する。
端末側制御装置43は、端末側メインドラム操作具38mまたは端末側サブドラム操作具38sが遠隔操作端末32の上下方向に操作されると、メインワイヤロープ14またはサブワイヤロープ16を巻き上げまたは巻き下げる。つまり、端末側制御装置43は、表示装置40に表示されているクレーン1の三次元画像Gの表示状態にかかわらず、端末側メインドラム操作具38mまたは端末側サブドラム操作具38sが遠隔操作端末32の上方向に操作されると荷物Wが地面から遠ざかる方向に移動するように制御信号を生成する。また、端末側制御装置43は、端末側メインドラム操作具38mまたは端末側サブドラム操作具38sが遠隔操作端末32の下方向に操作されると荷物Wが地面に近づく方向に移動するように制御信号を生成する。
図8に示すように、クレーン1の制御装置31(図2参照)は、遠隔操作端末32の端末側制御装置43(図4参照)から広域情報通信網等を用いて制御信号を取得する。制御装置31は、取得した制御信号に基づいて各アクチュエータの各バルブを制御する。クレーン1は、図7に示す表示装置40のクレーン1の三次元画像Gの表示状態におけるブーム9の先端の動きに対応するように、ブーム9の先端を移動させる(白塗矢印参照)。
このように構成することで、遠隔操作端末32(図4参照)は、任意の視点と視線の方向で表示された仮想空間内のクレーン1の三次元画像G(図7参照)の表示状態におけるブーム9の先端が、吊り荷移動操作具35の傾倒方向(即ち、クレーン操作の操作方向)に移動するように制御信号を生成するので、クレーン1に対する視点の位置関係を意識することなくクレーン1の遠隔操作が直感的に行われる。また、仮想空間内の三次元画像Gを用いたクレーン1の動きに基づいてクレーン1の制御信号が生成されるので、周囲の状況や操作条件を考慮した上でクレーン1が操作される。これにより、クレーン1の遠隔操作時における誤操作を防止し、クレーン1の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
なお、図7に示すように、遠隔操作端末32の表示装置40には、クレーン1の吊荷カメラ9b(図2参照)によって撮影された吊荷映像i1が表示される構成でもよい。端末側制御装置43は、クレーン1の制御装置31から取得した吊荷映像i1を、クレーン1の三次元画像GのZ軸まわりの回転角度分だけ回転された状態で表示装置40に表示させる。
このように構成することで、仮想空間内の三次元画像Gで再現されていない地物等の情報が吊荷映像i1によって表示される。これにより、移動式クレーン1の遠隔操作時における誤操作を防止し、移動式クレーン1の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
次に、図9と図10とを用いて、本発明に係るクレーン1およびクレーン1の遠隔操作端末の第二実施形態である遠隔操作端末32について説明する。なお、以下の実施形態に係るクレーン1および遠隔操作端末32は、図1から図8に示すクレーン1および遠隔操作端末32において、クレーン1および遠隔操作端末32に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、符号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
図9に示すように、遠隔操作端末32は、クレーン1を遠隔操作する際に使用する装置である。遠隔操作端末32は、筐体33、飛行体操作部であるカメラ位置変更操作具44、筐体33の吊り荷移動操作具35、端末側旋回操作具36、端末側伸縮操作具37、端末側メインドラム操作具38m、端末側サブドラム操作具38s、端末側起伏操作具39、表示装置40、端末側通信機41、無人飛行体45、空中カメラ46および端末側制御装置47等を具備する。
カメラ位置変更操作具44は、表示装置40に表示される映像を撮影している無人飛行体45の操作が入力される操作具である。つまり、カメラ位置変更操作具44は、無人飛行体45を操作することで空中カメラ46の位置座標および撮影方向を変更する操作具である。カメラ位置変更操作具44は、筐体33の操作面から突出した回転可能な操作スティック、および操作スティックの回転方向および回転量と傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。
カメラ位置変更操作具44は、操作スティックが操作されることで、空中カメラ46を保持している無人飛行体45の位置座標とカメラの方向についての信号を端末側制御装置47に伝達するように構成されている。つまり、カメラ位置変更操作具44は、操作スティックが操作されることで、表示装置40に表示されている空中カメラ46からの映像である制御映像i2のカメラ座標と撮影方向の変位量についての信号を端末側制御装置47に伝達するように構成されている。
表示装置40は、クレーン1の姿勢情報や荷物Wの情報等の様々な情報を表示する表示装置40である。表示装置40は、液晶画面等の画像表示装置から構成されている。表示装置40は筐体33の操作面に設けられている。表示装置40には、空中カメラ46が撮影したクレーン1とクレーン1の可動範囲内の地表面、地物等の制御映像i2が表示される。
端末側通信機41は、広域情報通信網等を介してクレーン装置6、無人飛行体45および空中カメラ46の制御情報、空中カメラ46からの制御映像i2等を受信し、遠隔操作端末32からの制御情報等をクレーン装置6や無人飛行体45に送信する装置である。端末側通信機41は、クレーン装置6からの吊荷映像i1、空中カメラ46からの制御映像i2、クレーン装置6および無人飛行体45の制御信号等を受信すると端末側制御装置47に伝達するように構成されている。また、端末側通信機41は、端末側制御装置47からの制御情報を広域情報通信網等からクレーン1の通信機22を介してクレーン装置6に送信したり、無人飛行体45に送信したりするように構成されている。
無人飛行体45は、空中カメラ46を搬送する移動装置である。無人飛行体45は、複数の回転翼45aを有している(図10(A)参照)。無人飛行体45は、複数の回転翼45aを制御することで任意の姿勢を保ちながら飛行したり、停止飛行(ホバリング)したりすることができる。無人飛行体45は、遠隔操作端末32からの制御信号によって任意の位置に移動し、停止することができる。無人飛行体45には、飛行体側GNSS受信機45b(図9参照)と空中カメラ46とが設けられている。無人飛行体45は、飛行体側GNSS受信機45bによって、無人飛行体45の位置座標を取得することができる。無人飛行体45は、停止飛行によって無人飛行体45の位置座標であるカメラ座標および撮影方向から対象物を撮影することができる。
制御部である端末側制御装置47は、遠隔操作端末32を制御する装置である。端末側制御装置47には、撮影情報取得部48が含まれている。端末側制御装置47は、吊り荷移動操作具35、端末側旋回操作具36、端末側伸縮操作具37、端末側メインドラム操作具38m、端末側サブドラム操作具38s、端末側起伏操作具39、表示装置40、端末側通信機41、カメラ位置変更操作具44等の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。
端末側制御装置47は、端末側通信機41に接続され、広域情報通信網等を介して接続される無人飛行体45との間で各種情報を送受信することができる。具体的には、端末側制御装置47は、無人飛行体45からカメラ座標、撮影方向、空中カメラ46が撮影した制御映像i2を取得することができる。
端末側制御装置47は、表示装置40に接続され、表示装置40に空中カメラ46が任意のカメラ座標で任意の撮影方向から現在のクレーン1と周辺の地物等を撮影した制御映像i2を表示させることができる。
端末側制御装置47は、表示装置40に表示しているクレーン1の制御映像i2の画面上での位置、向きである表示状態を基準として吊り荷移動操作具35が傾倒操作された際のクレーン1の制御信号を生成する。具体的には、吊り荷移動操作具35が遠隔操作端末32の上下方向に傾倒操作された場合、端末側制御装置47は、制御映像i2の表示状態から水平かつ筐体33の操作面に向かって垂直な方向に相当する方向にブーム9の先端が移動するクレーン1の制御信号を生成する。また、吊り荷移動操作具35が遠隔操作端末32の左右方向に傾倒操作された場合、端末側制御装置47は、制御映像i2の表示状態から水平かつ筐体33の操作面に向かって左右方向に相当する方向にブーム9の先端が移動するクレーン1の制御信号を生成する。つまり、端末側制御装置47は、クレーン1の制御映像i2の表示状態におけるブーム9の先端が、表示装置40の画面上において吊り荷移動操作具35の傾倒方向と同じ方向に相当する方向に移動する制御信号を生成する。
図10(A)に示すように、無人飛行体45は、遠隔操作端末32からの制御信号によって任意の位置で停止飛行を行う。無人飛行体45は、停止飛行を行っている位置座標と姿勢をカメラ座標と撮影方向として遠隔操作端末32に送信する。合わせて、無人飛行体45は、空中カメラ46が撮影している制御映像i2を遠隔操作端末32に送信する。
図10(B)に示すように、遠隔操作端末32の表示装置40には、空中カメラ46が撮影した制御映像i2が表示されている。表示装置40に表示されている制御映像i2は、カメラ位置変更操作具44によって任意のカメラ座標において任意の撮影方向から撮影されている。遠隔操作端末32の端末側制御装置47は、クレーン1のブーム9の先端を、表示装置40の画面上において吊り荷移動操作具35の傾倒方向に相当する方向に移動させる制御信号を生成する。
このように構成することで、表示装置40に表示されているクレーン1におけるブーム9の先端が、その表示状態において吊り荷移動操作具35の傾倒方向に相当する方向に移動するように遠隔操作端末32の端末側制御装置47が制御信号を生成するので、クレーン1に対する視点である空中カメラ46のカメラ座標と撮影方向との位置関係を意識することなく直感的にクレーン1の遠隔操作が行われる。これにより、クレーン1の遠隔操作時における誤操作を防止し、クレーン1の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
本実施形態において、遠隔操作端末32は、一台の無人飛行体45が有する空中カメラ46からの制御映像i2を取得しているが、複数台の無人飛行体45がそれぞれ有する空中カメラ46からの制御映像i2を取得する構成でもよい。遠隔操作端末32は、異なるカメラ座標において異なる撮影方向から撮影された複数の制御映像i2を任意に切り替えてクレーン1の制御に用いることができる。このように構成することで、無人飛行体45を都度移動させる必要がないので、クレーン1の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。また、無人飛行体45が有する空中カメラ46にかえて、任意の位置に設置された地表カメラからの映像でもよい。
上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
2019年5月22日出願の特願2019-096382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 クレーン
6 クレーン装置
9 ブーム
30 GNSS受信機
31 制御装置
32 遠隔操作端末
34 視点変更操作具
35 吊り荷移動操作具
40 表示装置
41 端末側通信機
43 端末側制御装置
44 カメラ位置変更操作具
45 無人飛行体
46 空中カメラ
47 端末側制御装置
6 クレーン装置
9 ブーム
30 GNSS受信機
31 制御装置
32 遠隔操作端末
34 視点変更操作具
35 吊り荷移動操作具
40 表示装置
41 端末側通信機
43 端末側制御装置
44 カメラ位置変更操作具
45 無人飛行体
46 空中カメラ
47 端末側制御装置
Claims (6)
- ブーム先端の現在位置を検出する位置検出部を備える移動式クレーンの遠隔操作端末であって、
前記移動式クレーン及び当該移動式クレーンの可動範囲内の地物それぞれの三次元情報を取得する三次元情報取得部と、
仮想空間内に、前記移動式クレーン及び当該移動式クレーンの可動範囲内の地物それぞれの三次元画像を表示する表示部と、
操縦者のクレーン操作を受け付け、前記クレーン操作に対応するように前記移動式クレーンを遠隔操作するクレーン操作部と、
前記操縦者の画像表示変更操作を受け付け、前記画像表示変更操作に対応するように前記表示部に表示された前記三次元画像における視点の位置と視点の方向を操作する画像操作部と、
前記移動式クレーンの制御装置と通信可能に構成され、前記遠隔操作端末の各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記移動式クレーンの制御装置から、前記移動式クレーンの姿勢情報、前記移動式クレーンの可動範囲情報及び前記ブーム先端の現在位置情報を取得し、
前記移動式クレーンの制御装置から取得した情報と、前記三次元情報取得部が取得した前記三次元情報と、に基づいて、現在の前記移動式クレーンの前記三次元画像と現在の前記移動式クレーンの可動範囲内の地物の前記三次元画像を生成し、
前記画像操作部に入力された前記視点の位置及び前記視点の方向で、生成した前記三次元画像を前記表示部の仮想空間内に表示し、
前記クレーン操作部に対して前記クレーン操作が入力された場合、前記視点の位置及び前記視点の方向を基準として、前記表示部に表示されている前記三次元画像の水平面の座標系と前記クレーン操作の操作方向とを対応づけ、前記クレーン操作の操作方向に向かって、前記表示部に表示されている前記ブーム先端が水平に移動するように、前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、
遠隔操作端末。 - 前記クレーン操作部が、前記表示部に表示されている前記移動式クレーンの前記三次元画像を操作可能に構成され、
前記制御部が、前記クレーン操作部による前記三次元画像の操作情報に基づいて前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、
請求項1に記載の遠隔操作端末。 - 前記制御部は、前記移動式クレーンが有する吊荷カメラが撮影した映像を取得し、取得した前記映像を、前記三次元画像と共に、前記表示部に表示させる、
請求項1に記載の遠隔操作端末。 - ブーム先端の現在位置を検出する位置検出部を備える移動式クレーンの遠隔操作端末であって、
前記移動式クレーンと前記移動式クレーンの可動範囲内の地物とを撮影する空中カメラと、
前記空中カメラが撮影した映像と、前記空中カメラの位置座標及び撮影方向を取得する撮影情報取得部と、
前記映像を表示する表示部と、
操縦者のクレーン操作を受け付け、前記クレーン操作に対応するように前記移動式クレーンを遠隔操作するクレーン操作部と、
前記移動式クレーンの制御装置と通信可能に構成され、前記遠隔操作端末の各部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記移動式クレーンの制御装置から前記移動式クレーンの姿勢情報、前記移動式クレーンの前記ブーム先端の現在位置情報を取得し、
前記撮影情報取得部が取得した前記映像を前記表示部に表示し、
前記クレーン操作部に対して前記クレーン操作が入力された場合、前記空中カメラの前記位置座標及び前記撮影方向を基準として、前記表示部に表示されている前記映像の水平面の座標系と前記クレーン操作の操作方向とを対応づけ、前記クレーン操作の操作方向に向かって、前記表示部に表示されている前記ブーム先端が水平に移動するように、前記移動式クレーンを遠隔操作するための制御信号を生成する、
遠隔操作端末。 - 前記空中カメラを有する無人飛行体と、
前記無人飛行体を操作する飛行体操作部と、を備え、
前記撮影情報取得部が前記無人飛行体の位置座標と前記空中カメラの方向を前記空中カメラの位置座標及び撮影方向として取得し、
前記飛行体操作部によって操作される前記無人飛行体の前記空中カメラが撮影した前記映像を前記表示部に表示する、
請求項4に記載の遠隔操作端末。 - 請求項1に記載の遠隔操作端末を備え、
前記遠隔操作端末から受信した前記制御信号に基づいて、ブームを作動させる、
移動式クレーン。
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