JP4829592B2 - 作業車の遠隔操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、基台に取り付けられ複数のアクチュエータの作動によりその制御対象部位の基台に対する相対的な三次元位置を任意に制御可能な作業機の遠隔操作装置に関するものである。

基台に取り付けられ複数のアクチュエータの作動によりその制御対象部位の基台に対する相対的な三次元位置を任意に制御可能な作業機としては、クレーン、高所作業機等がある。この場合、前記基台が走行可能な車両で構成したものは、移動式クレーン、高所作業車として知られている。
移動式クレーンの場合、車両（基台）上に作業機としてのクレーンが取り付けられており、このクレーンは、その制御対象部位たるブーム先端部または当該ブーム先端部から巻き上げ巻き下げ自在に吊下したフックの車両（基台）に対する相対的な三次元位置を、複数のアクチュエータの作動により任意に制御可能となっている。

また、高所作業車の場合、車両（基台）上に作業機としての高所作業機が取り付けられており、この作業機は、その制御対象部位たる作業車搭乗用の作業台の車両（基台）に対する三次元位置を、複数のアクチュエータの作動により任意に制御可能となっている。

このような作業機の遠隔操作装置として、持ち運び自在な携帯操作部に取り付けられ制御対象部位の到達目標の絶対座標位置を到達目標絶対座標位置として指示する到達目標位置指示手段、基台に配置され当該基台の絶対姿勢に係る情報を発生する基台絶対姿勢情報発生手段、制御対象部位の基台に対する相対的な三次元位置を決定するのに必要な動作パラメータの現在値を検出する動作パラメータ値検出手段、作業機に取り付けられ前記制御対象部位の現在の絶対座標位置を現在絶対座標位置として検出する現在位置検出手段、これら各手段からの信号を適宜の通信手段を介して受け取り前記制御対象部位を前記目標位置指示手段の指示する到達目標絶対座標位置へ移動させるための移動経路を設定しこの設定した移動経路に沿って前記制御対象部位を移動させるのに必要な前記各アクチュエータの駆動制御信号を生成出力するコントローラ、とで構成した遠隔操作装置が公知である。

図３、および、図４は、車両（基台）上に高所作業機を取り付けてなる高所作業車に適用した上記公知の遠隔操作装置の説明図である。

図３において、高所作業車は、基台たる車両１と、この車両１上に搭載した高所作業機２で構成されている。高所作業機２は、車両１上に旋回駆動自在に取り付けた旋回台３と、旋回台３に起伏駆動自在に取り付けた伸縮駆動自在なブーム４と、ブーム４の先端部に取り付けた作業者搭乗用の作業台（制御対象部位）５とから構成されている。前記旋回台３の旋回駆動、ブーム４の起伏駆動、および、ブーム４の伸縮駆動は、それぞれ旋回アクチュエータ３ａ、起伏アクチュエータ３ｂ、および、伸縮アクチュエータ３ｃで行われるようになっており、これらのアクチュエータ３ａ〜４ｃの駆動を適宜制御することで、作業台（制御対象部位）５の車両（基台）１に対する相対的な三次元位置を任意に制御できるようになっている。

図４に示すように、遠隔操作装置は、
持ち運び自在な携帯操作部６に取り付けられ制御対象部位（作業台）５の到達目標の絶対座標位置を到達目標絶対座標位置Ｂ（図３参照）として指示する到達目標位置指示手段７、基台１に配置され当該基台１の絶対姿勢に係る情報を発生する基台絶対姿勢情報発生手段８−１、制御対象部位（作業台）５の基台（車両）１に対する相対的な三次元位置を決定するのに必要な動作パラメータの現在値を検出する動作パラメータ値検出手段８−２、作業機２に取り付けられ前記制御対象部位（作業台）５の現在の絶対座標位置を現在絶対座標位置Ａ（図３参照）として検出する現在位置検出手段９、これら各手段７，８−１，８−２，９からの信号を適宜の通信手段を介して受け取り前記制御対象部位５を前記目標位置指示手段７の指示する到達目標絶対座標位置Ｂへ移動させるための移動経路Ｓ（図３参照）を設定しこの設定した移動経路Ｓに沿って前記制御対象部位（作業台）５を移動させるのに必要な前記各アクチュエータ３ａ〜３ｃの駆動制御信号を生成出力するコントローラ１０、とで構成している。
遠隔操作装置における前記動作パラメータ値検出手段８−２は、この例では、基台（車両）１に対する旋回台３の旋回角度を検出する旋回角度センサー８−２ａ、ブーム４の起伏角度を検出するブーム起伏角度センサー８−２ｂ、ブーム４の伸縮長さを検出するブーム長さセンサー８−２ｃで構成している。
遠隔操作装置における前記現在位置検出手段９は、制御対象部位（作業台）５の現在の絶対座標位置を現在絶対座標位置Ａとして検出するものである。この現在位置検出手段９は、制御対象部位（作業台）５に配置したＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）受信手段を介して制御対象部位（作業台）５の現在絶対座標位置Ａを直接検出するようにしたもの、あるいは、基台（車両）１に配置され当該基台（車両）１の現在位置を絶対座標位置として検出するＧＰＳ受信手段、基台（車両）１に配置され当該基台（車両）１の方向（水平面内での磁北に対する偏角、鉛直線に対する偏角）を検出する基台方向検出手段、および、基台（車両）１に対する作業台（制御対象部位）５の相対位置を検出する前記動作パラメータ値検出手段８−２の検出情報を用いて制御対象部位（作業台）５の現在位置を絶対座標位置とてして算出することで、制御対象部位（作業台）５の現在絶対座標位置Ａを間接的に検出するようにしたものが用いられている。

前記基台絶対姿勢情報発生手段は８−１は、基台１の姿勢を絶対座標と関連つけて定義する情報、即ち、基台１の絶対座標上での傾き角と傾き方向に関する情報を発生するものである。

絶対座標を表す３つの座標軸をｘ，ｙ，ｚとした場合、基台絶対姿勢情報発生手段８−１の発生する前者の情報（基台１の絶対座標上での傾き角に関する情報）は、基台１の基準線（基台１に任意に設定）の座標軸ｘ，ｙ画定平面（座標軸ｘ，ｙで画定される二次元平面）に対する偏角（座標軸ｚに対する偏角と同じ）であり、後者の情報（基台１の絶対座標上での傾き方向角に関する情報）は、座標軸ｘ，ｙ画定平面（座標軸ｘ，ｙで画定される二次元平面）に投影した基台１の前記基準線の座標軸ｘ（またはｙ）に対する偏角である。

基台１が固定されたものである場合には、基台１の絶対座標上での傾き角と傾き方向は
変動しない一定値であるので、基台絶対姿勢情報発生手段８−１は、所要の一定値を記憶しこれを発生する記憶手段（メモリー）で構成する。

また、基台１が車両で構成されたものである場合には、基台（車両）１の絶対座標上での傾き角と傾き方向は変動するので、基台絶対姿勢情報発生手段８−１は、変動する傾き角を検出して出力する傾き角検出手段と、変動する傾き方向を検出して出力する傾き方向検出手段とで構成する。この場合、傾き角検出手段は、基台（車両）１の基準線が対比されるべき座標軸ｘ，ｙ画定平面または座標軸ｚを求めるための水準器または重力方向検出器（振り子式等）を具備して構成されている。

また、基台絶対姿勢情報発生手段８−１における傾き方向検出手段は、基台（車両）１の基準線が対比されるべき座標軸ｘ（またはｙ）を求めるための磁北検出器（方位磁石）を具備して構成されている。

なお、基台１が車両で構成されたものである場合であっても、基台（車両）に配置した作業機が、基台（車両）１が略水平な状態で使用されることが保証されている場合には、基台絶対姿勢情報発生手段８−１は、上記した傾き方向検出手段のみで構成している。
遠隔操作装置における前記コントローラ１０は、先ず、到達目標位置指示手段７からの信号（到達目標絶対座標位置Ｂを示す信号）と、現在位置検出手段９からの信号（制御対象部位５の現在絶対座標位置Ａを示す信号）とを用いて、制御対象部位（作業台）５を現在位置から到達目標位置へ移動させるための所要の移動経路Ｓを算出設定する。次いで、この算出設定した移動経路Ｓ情報、基台絶対姿勢情報発生手段８−１からの信号、および、動作パラメータ値検出手段８−２からの信号（制御対象部位５の基台１に対する相対的な三次元位置を決定するのに要する信号）を用いて、制御対象部位（作業台）５を、設定した移動経路Ｓに沿って到達目標位置（到達目標絶対座標位置Ｂ）まで移動させるのに必要な各アクチュエータ３ａ〜３ｃの駆動制御信号を生成出力するようになっている。

このようにしてコントローラ１０が生成出力する駆動制御信号は、対応するアクチュエータ３ａ〜３ｃの駆動制御手段（図示省略）に入力されるようになっている。

このように構成した作業機の遠隔操作装置は、携帯操作部６の到達目標位置指示手段７により、制御対象部位５の到達目標位置を絶対座標位置として入力することで、制御対象部位５を到達目標位置まで自動的に移動させることができる。

このような遠隔操作装置は、特許第２８５０３０５号公報に示唆されている。
特許第２８５０３０５号

ところで、上記の如き遠隔操作装置おいては、携帯操作部６に取り付けられ制御対象部位（作業台）５の到達目標絶対座標位置Ｂを指示する到達目標位置指示手段７は、到達目標絶対座標位置Ｂを、キーボードまたはマウス等のポインティングデバイスで入力するようになっていた。上記特許文献たる特許第２８５０３０５号では、その文番「００６８」にそのことが示されている。

しかしながら、キーボードによる場合には、当該キーボードで制御対象部位５の到達目標絶対座標位置Ｂを指示するのに、３個の数値（三次元空間位置を確定のために必要）を入力しなければならず、マウスによる場合には、制御対象部位５の現在絶対座標位置Ａとの到達目標絶対座標位置Ｂの相関関係を把握可能に表示したディスプレイを参照ながら到達目標位置を入力しなければならず、その入力が極めて煩雑且つ困難であるという問題があった。
本発明の目的は、制御対象部位５の到達目標位置の入力を簡単且つ容易に行うことのできる遠隔操作装置を提供しようとするものである。

本発明に係る作業機の遠隔操作装置は、上記の目的を達成するため、以下の如く構成する。

基台１に取り付けられ複数のアクチュエータ３ａ〜３ｃの作動によりその制御対象部位５の基台１に対する相対的な三次元位置を任意に制御可能な作業機２の遠隔操作装置であって、持ち運び自在な携帯操作部６に取り付けられ制御対象部位５の到達目標の絶対座標位置を到達目標絶対座標位置Ｂとして指示する到達目標位置指示手段７、基台１に配置され当該基台１の絶対姿勢に係る情報を発生する基台絶対姿勢情報発生手段８−１、制御対象部位５の基台１に対する相対的な三次元位置を決定するのに必要な動作パラメータの現在値を検出する動作パラメータ値検出手段８−２、作業機２に取り付けられ前記制御対象部位５の現在の絶対座標位置を現在絶対座標位置Ａとして検出する現在位置検出手段９、これら各手段７，８−１，８−２，９からの信号を適宜の通信手段を介して受け取り前記制御対象部位５を前記目標位置指示手段７の指示する到達目標絶対座標位置Ｂへ移動させるための移動経路を設定しこの設定した移動経路に沿って前記制御対象部位５を移動させるのに必要な前記各アクチュエータ３ａ〜３ｃの駆動制御信号を生成出力するコントローラ１０、とで構成したものにおいて、
前記携帯操作部６に、当該携帯操作部６の現在の絶対座標位置を操作部絶対座標位置Ｃとして検出して前記コントローラ１０に入力する操作部絶対座標位置検出手段１１を取り付けると共に、携帯操作部６における前記目標位置指示手段７を、携帯操作部６を到達目標位置方向に指向させることで操作部絶対座標位置Ｃを基点とする到達目標位置の方位を指示する方位指示手段１２と、携帯操作部６の現在位置から到達目標位置までの離隔距離を指示する距離指示手段１３とで構成し、
前記コントローラ１０は、前記駆動制御信号を生成出力するに際して使用する到達目標絶対座標位置Ｂを、操作部絶対座標位置検出手段１１から入力された携帯操作部６の操作部絶対座標位置Ｃ、目標位置指示手段７における前記方位指示手段１２からの方位、および、目標位置指示手段７における距離指示手段１３からの離隔距離から算出するよう構成してあることを特徴とする作業車の遠隔操作装置。

このように構成した本発明に係る作業機の遠隔制御装置によれば、制御対象部位５の到達目標絶対座標位置Ｂを、携帯操作部６を到達目標位置方向に指向操作すると共に、距離指示手段１３で、携帯操作部６の現在位置から到達目標位置までの離隔距離を指示（入力）することで容易に指示することができる。

なお、距離指示手段１３の入力は、離隔距離を、キーボードまたはダイヤルにより入力するものであるが、入力値は離隔距離に係る１個の数値でよい。

本発明を実施するめの最良の形態を、以下の実施例の説明の中で説明する。

以下本発明に係る作業機の遠隔操作装置の実施例を、図１および図２に基づいて説明する。

本発明の目的は、上述したように、制御対象部位５の到達目標位置の入力を簡単且つ容易に行うことのできる遠隔操作装置を提供することにあり、この目的達成のため、本発明の遠隔操作装置は、上記した従来の遠隔操作装置の構成を下記（１）および（２）の如く変更したものである。
（１）携帯操作部６に、当該携帯操作部６の現在の絶対座標位置を操作部絶対座標位置Ｃとして検出して前記コントローラ１０に入力する操作部絶対座標位置検出手段１１を取り付けると共に、携帯操作部６における前記目標位置指示手段７を、携帯操作部６を到達目標位置方向に指向させることで操作部絶対座標位置Ｃを基点とする到達目標位置の方位を指示する方位指示手段１２と、携帯操作部６の現在位置から到達目標位置までの離隔距離を指示する距離指示手段１３とで構成したこと。
（２）前記コントローラ１０は、前記駆動制御信号を生成出力するに際して使用する到達目標絶対座標位置Ｂを、操作部絶対座標位置検出手段１１から入力された携帯操作部６の操作部絶対座標位置Ｃ、目標位置指示手段７における前記方位指示手段１２からの方位、および、目標位置指示手段７における距離指示手段１３からの離隔距離から算出するよう構成したこと。

従って、以下の説明では、この変更個所について説明に留め、それ以外の構成および作用については、上記した従来の遠隔操作装置の説明を援用することとする。

図１は、作業機としての高所作業車１の説明図であり、図２は、本発明に係る遠隔操作装置の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、本発明の遠隔操作装置の携帯操作部６には、当該携帯操作部の現在の絶対座標位置を操作部絶対座標位置Ｃとして検出し、コントローラ１０に適宜の通信回線を介して入力する操作部絶対座標位置検出手段１１が取り付けられている。この操作部絶対座標位置検出手段１１は、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）受信手段で構成している。
また、携帯操作部６における目標位置指示手段７は、携帯操作部６を到達目標位置方向に指向させることで当該携帯操作部６の現在の絶対座標位置（操作部絶対座標位置Ｃ）を基点とする到達目標位置（到達目標絶対座標位置Ｂ）の方位を指示する方位指示手段１２と、携帯操作部６の現在位置から到達目標位置（到達目標絶対座標位置Ｂ）までの離隔距離を指示する距離指示手段１３とで構成している。
前記方位指示手段１２は、携帯操作部６を、到達目標位置（到達目標絶対座標位置Ｂ）方向に向けた時の携帯操作部６の姿勢（例えば、携帯操作部６の前端を到達目標位置側に位置するようにして当該携帯操作部６の前後中心線が到達目標位置を指すようにした時の姿勢であり、以下この姿勢を単に「指向姿勢」という）
方位検出手段１２は、「指向姿勢」にある携帯操作部６の、水平面内での磁北に対する偏角（傾斜角）を検出する水平偏角検出手段１２ａと、鉛直線に対する偏角（傾斜角）を検出する鉛直偏角検出手段１２ｂとで構成している。水平偏角検出手段１２ａには基準となる方位を検出する方位磁石が内臓されており、また、鉛直偏角検出手段１２ｂには、基準となる鉛直を検出する鉛直検出器（水準器等）が内蔵されている。

携帯操作部６の現在位置（操作部絶対座標位置Ｃ）から到達目標位置（到達目標絶対座標位置Ｂ）までの離隔距離Ｌを指示する前記距離指示手段１３は、キーボードまたはダイヤルで上記した離隔距離を数値入力するものである。

作業機の制御対象部を駆動する各アクチュエータ３ａ〜５ａの駆動制御部（図示省略）に対して制御信号を出力するコントローラ１０は、操作部絶対座標位置検出手段１１から入力された操作部６の絶対座標位置Ｃ、目標位置指示手段７における前記方位指示手段１２からの方位（「指向姿勢」）、および、目標位置指示手段７における距離指示手段１３からの離隔距離Ｌの３つの情報から、制御対象部位５の到達目標絶対座標位置Ｂを算出するようにしている。

本発明の遠隔操作装置は、上記「実施例」欄の冒頭に記した如く、従来の遠隔操作装置を（１）および（２）の点で変更したものであるが、この変更点についての具体的構成の説明は以上の通りである。

コントローラ１０は、このようにして算出した到達目標絶対座標位置Ｂと、動作パラメータ値検出手段８からの動作パラメータ値、現在位置検出手段９からの現在絶対座標位置Ａを用いて、制御対象部位５を前記到達目標絶対座標位置Ｂへ移動させるための移動経路を設定しこの設定した移動経路に沿って前記制御対象部位５を移動させるのに必要な前記各アクチュエータ３ａ〜３ｃ５ａの駆動制御信号を生成出力する。これについては、従来の遠隔操作装置と同様であるので、その説明は省略する。

本発明の遠隔操作装置を装備した作業機の説明図である。 本発明に係る作業機の遠隔操作装置の構成を示すブロック図のである。 従来の遠隔操作装置を装備した作業機の説明図である。 従来の作業機の遠隔操作装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 基台（車両） -
２ 作業機
３ 旋回台
３ａ 旋回アクチュエータ
３ｂ 起伏アクチュエータ
３ｃ 伸縮アクチュエータ
４ ブーム
５ 制御対象部位
６ 携帯操作部
７ 目標位置指示手段
８−１ 基台絶対姿勢情報検出手段
８−２ 動作パラメータ検出手段
９ （制御対象部の）現在位置検出手段
１０ コントローラ
１１ 操作部絶対座標位置検出手段
１２ 方位検出手段
１２ａ 水平偏角検出手段
１２ｂ 鉛直偏角検出手段
１３ 距離指示手段
Ａ （制御対象部位の）現在絶対座標位置
Ｂ （制御対象部位の）到達目標絶対座標位置
Ｃ 操作部絶対座標位置
Ｓ 移動経路
Ｌ 離隔距離
以上

Claims (1)

1. 基台１に取り付けられ複数のアクチュエータ３ａ〜３ｃの作動によりその制御対象部位５の基台１に対する相対的な三次元位置を任意に制御可能な作業機２の遠隔操作装置であって、持ち運び自在な携帯操作部６に取り付けられ制御対象部位５の到達目標の絶対座標位置を到達目標絶対座標位置Ｂとして指示する到達目標位置指示手段７、基台１に配置され当該基台１の絶対姿勢に係る情報を発生する基台絶対姿勢情報発生手段８−１、制御対象部位５の基台１に対する相対的な三次元位置を決定するのに必要な動作パラメータの現在値を検出する動作パラメータ値検出手段８−２、作業機２に取り付けられ前記制御対象部位５の現在の絶対座標位置を現在絶対座標位置Ａとして検出する現在位置検出手段９、これら各手段７，８−１，８−２，９からの信号を適宜の通信手段を介して受け取り前記制御対象部位５を前記目標位置指示手段７の指示する到達目標絶対座標位置Ｂへ移動させるための移動経路を設定しこの設定した移動経路に沿って前記制御対象部位５を移動させるのに必要な前記各アクチュエータ３ａ〜３ｃの駆動制御信号を生成出力するコントローラ１０、とで構成したものにおいて、
   前記携帯操作部６に、当該携帯操作部６の現在の絶対座標位置を操作部絶対座標位置Ｃとして検出して前記コントローラ１０に入力する操作部絶対座標位置検出手段１１を取り付けると共に、携帯操作部６における前記目標位置指示手段７を、携帯操作部６を到達目標位置方向に指向させることで操作部絶対座標位置Ｃを基点とする到達目標位置の方位を指示する方位指示手段１２と、携帯操作部６の現在位置から到達目標位置までの離隔距離を指示する距離指示手段１３とで構成し、
   前記コントローラ１０は、前記駆動制御信号を生成出力するに際して使用する到達目標絶対座標位置Ｂを、操作部絶対座標位置検出手段１１から入力された携帯操作部６の操作部絶対座標位置Ｃ、目標位置指示手段７における前記方位指示手段１２からの方位、および、目標位置指示手段７における距離指示手段１３からの離隔距離から算出するよう構成してあることを特徴とする作業車の遠隔操作装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images