(57)【要約】【課題】一つのＧＰＳの移動で車体の向きに係る情報を取得する場合に同情報の中から正確な情報を選別して取得できる自走式の作業機械を提供する。【解決手段】遠隔操作器２５で遠隔操縦されＧＰＳアンテナ１４及びＧＰＳレシーバ１５を有するＧＰＳを車体１に設置し、ＧＰＳでのＧＰＳアンテナ１４の位置の検出結果を工事事務所２０側へ逐次送信しながら移動する自走式の作業機械において、ＧＰＳアンテナ１４を第１の位置から第２の位置へ水平移動させる水平移動装置１７と、走行停止を検出する走行状態検出手段と、走行状態検出手段での検出結果に基づいて走行停止が判別されたときに水平移動装置１７でＧＰＳアンテナ１４を第１の位置から第２の位置へ移動させる制御用コントローラ１２とを設け、走行停止が判別されたときにＧＰＳアンテナ１４の第１の位置及び第２の位置に係る各水平位置のデータを取得するように構成した。【選択図】        図１
2007002429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔の場所から遠隔操縦されて走行することができ、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳレシーバを有するＧＰＳを車体に設置して、このＧＰＳでのＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータを送信手段で遠隔の場所へ逐次送信しながら移動して所定の作業を行う自走式の作業機械において、ＧＰＳアンテナを第１の位置からこれとは水平位置が異なる第２の位置へ移動させることができるＧＰＳ移動手段と、走行の停止を検出するための走行状態検出手段と、この走行状態検出手段での検出結果に基づいて走行の停止を判別してこの走行の停止が判別されたときにＧＰＳ移動手段を駆動してＧＰＳアンテナを第１の位置から第２の位置へ移動させるＧＰＳ移動制御手段とを設けて、このＧＰＳ移動制御手段で走行の停止が判別されたときに、ＧＰＳアンテナの第１の位置及び第２の位置に関するＧＰＳでの各水平位置の検出結果に係るデータを取得することができるように構成したことを特徴とする自走式の作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の自走式の作業機械と、遠隔の場所に設置されてこの作業機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置とを備えた自走式の作業機械の遠隔操縦システムであって、地図情報に係る映像上に作業機械の車体の位置の推移に係る映像を表示する表示装置と、ＧＰＳアンテナの第１の位置及び第２の位置に関するＧＰＳでの各水平位置の検出結果に係るデータに基づいて得られる車体の向きに係るデータを処理して車体の向きに係る映像を表示装置に表示させるデータ処理手段とを設け、ＧＰＳアンテナをＧＰＳ移動手段で第１の位置から第２の位置へ移動させるＧＰＳアンテナの移動速度を定めておくとともに、この定められたＧＰＳアンテナの移動速度の近辺にしきい値を設けてＧＰＳアンテナ移動速度の設定値を設定して、作業機械の送信手段から逐次送信されるＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータとＧＰＳの計測周期に基づいて得られるＧＰＳアンテナの移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあるか否かを判定するＧＰＳアンテナの移動速度の判定手段を設け、この判定手段により、前記ＧＰＳアンテナの移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあると判定されたときに車体の向きに係る映像を表示装置に表示させるように構成したことを特徴とする自走式の作業機械の遠隔操縦システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操縦されて走行することができ、車体に設置のＧＰＳでのＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータを送信手段で遠隔の場所へ逐次送信しながら移動して、地勢や地質の調査、土のうの設置等の所定の作業を行う建設作業用等の自走式の作業機械と、この自走式の作業機械及びこれを遠隔操縦する遠隔操縦装置により構成された自走式の作業機械の遠隔操縦システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自走式の作業機械とこれを遠隔操縦する遠隔操縦装置とにより構成された自走式の作業機械の遠隔操縦システムが開発されている。こうした遠隔操縦システムにおいて、遠隔操縦装置は、作業現場から離れた工事事務所等の遠隔の場所に設置されており、オペレータにより操作されて作業機械を駆動するための操作信号を作業機械へ送信する遠隔操作器と、作業機械の位置やその周辺の地勢を表示するための表示装置とを備えている。一方、自走式の作業機械は、遠隔操作器での遠隔操作により走行して作業現場へ移動し、遠隔操作器で遠隔操作されて所期の作業を行う。
【０００３】
遠隔操縦される自走式の作業機械では、通常、その周囲を撮像するカメラが設置されているが、作業機械が遠隔操縦装置から遠く離れると、カメラではその作業機械の位置を把握することが困難になることから、この種の作業機械の中には、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳレシーバを有するＧＰＳを車体に設置し、このＧＰＳでのＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータを送信手段で遠隔操縦装置へ逐次送信しながら移動して所定の作業を行うものがある。こうした作業機械を備えた遠隔操縦システムでは、ＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータにより得られる作業機械の車体の位置情報を地図情報と共に映像化して遠隔操縦装置の表示装置に表示し、オペレータは、この表示装置を見ることにより作業機械の位置を把握することができる。この種の自走式の作業機械の遠隔操縦システムは、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
こうした自走式の作業機械の遠隔操縦システムでは、ＧＰＳアンテナの位置の検出結果に基づく車体の位置の推移すなわち車体の移動軌跡を表示装置に表示することにより、車体の進行方向を概略的に把握することができる。しかしながら、車体の向きがスリップ等外的要因により変動をする場合には、そのときの車体の移動軌跡の方向が車体の向きとは一致せず、車体の移動軌跡によっては車体の向きを正しく把握することができなくなるので、走行面が滑りやすかったり走行面に凹凸があったりして、車体の向きが偶発的に変化しやすい条件の下では、遠隔操作による車体の走行進路の決定をスムーズに行うことができなくなる。こうしたことから、自走式の作業機械を特に遠隔操作により走行させるときには、車体の向きをオペレータの要求に応じて正確に確認し得るようにすることが必要である。
【０００５】
自走式の作業機械を遠隔操作するとき、車体の向きは、こうした場合のほか、作業機械で行う作業の種類によっても把握することが必要になる。例えば、カメラや指向性のマイク等の調査機器を搭載した調査車両のような自走式の作業機械では、車体を移動させながら随時一時停止させて車体の傍らの地勢や地質を調査機器で調査するが、その場合、車体の向きを調節することにより調査対象を決定することがある。また、土のうの設置作業をを行う建設機械では、車体を移動させながら随時一時停止させて車体の傍らに土のうを逐次積んでゆくが、その場合にも、車体の向きを調節する必要があり、何れの場合にも、車体の向きを正しく計測して把握することが必要になる。
【０００６】
自走式の作業機械の遠隔操縦システムでは、こうした方位を計測する方法として、地磁気センサを車体に設置してその計測値を無線等で遠隔操縦装置側に送信する方法が一般的に採用されていた。しかしながら、このように地磁気センサを車体に設置した場合、車体それ自体の帯磁や移動時における車体周辺の地質の帯磁により地磁気センサの計測値に誤差が生じるため、こうした方法で精度のよい計測を行うことは困難であった。
【０００７】
もっとも、特許文献１に記載の技術ように作業機の車体にＧＰＳを設置する場合、ＧＰＳを２台設置すれば、これらのＧＰＳのＧＰＳアンテナに関する地球上の座標点の二つの計測値から車体の向きを高精度で計測することができるが、一つの作業機械に高価なＧＰＳを２台設置することは、製作コストの著しい増加を招き、経済的ではない。こうしたことから、ＧＰＳを一つの作業機械に１台しか設けなくとも、ＧＰＳにより車体の向きを計測できるようにした技術が従来開発されている。この種の技術が開示されている特許文献としては、例えば、特許文献２を挙げることができる。
【０００８】
この特許文献２に記載の従来の技術は、地盤改良装置や既製杭の嵌入装置等の地盤改良用の作業機を走行可能な車両に設置した自走式の作業機械としての地盤改良施工機に適用されるものである。この従来の技術においては、地盤改良用の作業機の頂部に設置したエアシリンダのロッドの先端部にＧＰＳのＧＰＳアンテナを取り付けており、エアシリンダを伸縮することにより、ＧＰＳアンテナを車両の前後方向に水平に１ｍ程度の行程往復動させることができるようにしたものである。従来の技術では、こうした手段を採用しているので、エアシリンダでＧＰＳアンテナを移動させることにより、移動前のＧＰＳアンテナの位置と移動後のＧＰＳアンテナの位置の二つのＧＰＳアンテナの水平位置（水平面上の座標位置）を計測することが可能となり、これらの計測結果から地盤改良施工機の向き（水平面上の向き）を算出することができる。
【特許文献１】特開平７ー２３０５９７号公報（第３−５頁、第１−５図）
【特許文献２】特開２００１ー４０６４８号公報（第２−４頁、第１−４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この特許文献２に記載の従来の技術を自走式の作業機械にそのまま適用すると、作業機械を遠隔操作するときに問題が生じる。すなわち、この従来の技術は、車体の停止時には、前記の手法により車体の向きを精度よく計測することができるが、車体の走行時には、エアシリンダでのＧＰＳアンテナの移動操作の間、ＧＰＳアンテナが地球に対してエアシリンダにより変位させられるだけではなく、車体の走行によっても変位させられて、移動後のＧＰＳアンテナに関する地球上の座標位置が車体の走行による影響を受けるので、車体の向きを精度よく計測することができなきなる。
【００１０】
そのため、例えば、前述した地勢及び地質の調査や土のうの設置作業のように車体を移動させながら随時一時停止させて行う作業を実施したり、要所要所で車体の向きを確認しながら走行進路の決定をしたりする場合、車体の向きに係る計測値の中には、車体停止時の正確な計測値と車体走行時の不正確な計測値とが混交することとなって正確な計測値を簡単に判別することができなくなる。その結果、オペレータは、作業機械の遠隔操作時に車体の向きに係る正確な情報をリアルタイムにキャッチすることができず、遠隔操作を円滑に実施することができない。こうしたことから、特許文献２に記載のような技術を自走式の作業機械に適用してこれを遠隔操作する場合には、車体の向きに係る計測値の中から正確な計測値に係るデータを選別して取得できるようにすることが必要である。
【００１１】
この出願の第１番目の発明は、こうした要求に応えるために創作されたものであって、その目的は、一つのＧＰＳの移動により車体の向きに係る情報を取得して遠隔操作する場合に、その車体の向きに係る情報のうちから正確な情報を選別して取得することが可能な自走式の作業機械を提供することにある。この出願の第２番目の発明は、こうした自走式の作業機械とこれを遠隔操縦する遠隔操縦装置により同様の目的を達成する自走式の作業機械の遠隔操縦システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この出願の第１番目の発明は、こうした目的を達成するため、「遠隔の場所から遠隔操縦されて走行することができ、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳレシーバを有するＧＰＳを車体に設置して、このＧＰＳでのＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータを送信手段で遠隔の場所へ逐次送信しながら移動して所定の作業を行う自走式の作業機械」を構成する場合に、次の１）のように構成した。
【００１３】
１）ＧＰＳアンテナを第１の位置からこれとは水平位置が異なる第２の位置へ移動させることができるＧＰＳ移動手段と、走行の停止を検出するための走行状態検出手段と、この走行状態検出手段での検出結果に基づいて走行の停止を判別してこの走行の停止が判別されたときにＧＰＳ移動手段を駆動してＧＰＳアンテナを第１の位置から第２の位置へ移動させるＧＰＳ移動制御手段とを設けて、このＧＰＳ移動制御手段で走行の停止が判別されたときに、ＧＰＳアンテナの第１の位置及び第２の位置に関するＧＰＳでの各水平位置の検出結果に係るデータを取得することができるように構成した。
【００１４】
この出願の第１番目の発明に係る自走式の作業機械は、前記１）のように構成しているので、ＧＰＳアンテナをＧＰＳ移動手段で第１の位置から第２の位置へ移動させて、これら両位置に関する各水平位置の検出結果に係るデータをＧＰＳで取得することができ、こうした二つの位置に関するデータを取得すれば、両データに基づいて車体の向きに係るデータを取得することができる。こうして車体の向きに係るデータを取得する場合、本自走式の作業機械では、走行状態検出手段での検出結果に基づいて走行の停止がＧＰＳ移動制御手段で判別されたときに、ＧＰＳ移動手段を駆動してデータを取得するようにしているので、車体の向きに係るデータについて、従来の技術のように車体走行時における不正確なデータが取得されるようなことはない。したがって、本自走式の作業機械によれば、一つのＧＰＳの移動により車体の向きに係る情報を取得する場合に、その車体の向きに係る情報のうちから正確な情報を選別して取得することができる。
【００１５】
この出願の第２番目の発明は、前記の目的を達成するため、「この出願の第１番目の発明に係る自走式の作業機械と、遠隔の場所に設置されてこの作業機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置とを備えた自走式の作業機械の遠隔操縦システム」を構成する場合に、次の２）のように構成した。
【００１６】
２）地図情報に係る映像上に作業機械の車体の位置の推移に係る映像を表示する表示装置と、ＧＰＳアンテナの第１の位置及び第２の位置に関するＧＰＳでの各水平位置の検出結果に係るデータに基づいて得られる車体の向きに係るデータを処理して車体の向きに係る映像を表示装置に表示させるデータ処理手段とを設け、ＧＰＳアンテナをＧＰＳ移動手段で第１の位置から第２の位置へ移動させるＧＰＳアンテナの移動速度を定めておくとともに、この定められたＧＰＳアンテナの移動速度の近辺にしきい値を設けてＧＰＳアンテナ移動速度の設定値を設定して、作業機械の送信手段から逐次送信されるＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータとＧＰＳの計測周期に基づいて得られるＧＰＳアンテナの移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあるか否かを判定するＧＰＳアンテナの移動速度の判定手段を設け、この判定手段により、前記ＧＰＳアンテナの移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあると判定されたときに車体の向きに係る映像を表示装置に表示させるように構成した。
【００１７】
作業機械の送信手段から遠隔操縦装置側へ逐次送信されるデータが途切れたり、ＧＰＳでの計測が不能となったりすると、遠隔操縦装置側やＧＰＳアンテナが正規のデータの代わりにノイズを受信して、ＧＰＳアンテナの位置が誤ったデータに基づいて計測され、車体の向きに係る不適正な映像が表示装置に表示される危惧がある。この出願の第２番目の発明に係る自走式の作業機械の遠隔操縦システムでは、前記２）のように構成しているので、前記の第１番目の発明に係る自走式の作業機械の作用効果と同様の作用効果を奏することに加え、こうした車体の向きに係る不適正な映像が排除される。
【００１８】
すなわち、第２番目の発明に係る自走式の作業機械の遠隔操縦システムでは、作業機械の送信手段から逐次送信されるＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータとＧＰＳの計測周期に基づいて得られるＧＰＳアンテナの移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあるか否かを判定するＧＰＳアンテナの移動速度の判定手段を設けているので、前記の誤ったデータに基づいてＧＰＳアンテナの移動速度が得られたときには、このＧＰＳアンテナの移動速度の判定手段の働きにより、ＧＰＳアンテナの移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあるとは判定されず、車体の向きに係る不適正な映像は排除される。そして、この判定手段により、ＧＰＳアンテナの移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあると判定されたとき、すなわち、ＧＰＳアンテナの移動速度が正規のデータに基づいて得られたものであると判定されたときに、車体の向きに係る映像を表示装置に表示させるように構成しているので、本自走式の作業機械の遠隔操縦システムによれば、車体の向きに係るきわめて正確な映像情報が表示装置を通じてオペレータに伝達されることとなる。
【発明の効果】
【００１９】
以下の説明から明らかなように、この出願の第１番目の発明では、「遠隔の場所から遠隔操縦されて走行することができ、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳレシーバを有するＧＰＳを車体に設置して、このＧＰＳでのＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータを送信手段で遠隔の場所へ逐次送信しながら移動して所定の作業を行う自走式の作業機械」を構成する場合に、前記の「課題を解決するための手段」の項の１）に示したように構成しているので、本発明に係る自走式の作業機械によれば、一つのＧＰＳの移動により車体の向きに係る情報を取得して遠隔操作する場合に、その車体の向きに係る情報のうちから正確な情報を選別して取得することができる。
【００２０】
また、この出願の第２番目の発明では、「この出願の第１番目の発明に係る自走式の作業機械と、遠隔の場所に設置されてこの作業機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置とを備えた自走式の作業機械の遠隔操縦システム」を構成する場合に、前記の「課題を解決するための手段」の項の２）に示したように構成しているので、本発明に係る自走式の作業機械の遠隔操縦システムによれば、第１番目の発明に係る自走式の作業機械の効果と同様の効果を奏することに加えて、車体の向きに係るきわめて正確な映像情報を表示装置に表示してオペレータに伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この出願の第１番目の発明及び第２番目の発明が実際上どのように具体化されるのかを図１及び図２に基づいて説明することにより、この出願の各発明を実施するための望ましい形態を明らかにする。
【００２２】
図１は、この出願の第２番目の発明を具体化して構成した自走式の作業機械の遠隔操縦システムの一例を示す側面図、図２は、図１の自走式の作業機械の遠隔操縦システムにおける表示装置に表示される画面の一例を示す図である。
【００２３】
本発明を具体化して構成した以下に述べる自走式の作業機械の遠隔操縦システムは、すでに述べた特許文献１に記載の自走式の作業機械の遠隔操縦システムと同様、作業現場から離れた工事事務所等の遠隔の場所から遠隔操縦されて走行することができ、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳレシーバを有するＧＰＳを車体に設置して、このＧＰＳでのＧＰＳアンテナの位置の検出結果に係るデータを送信手段で遠隔の場所へ逐次送信しながら移動して所定の作業を行う自走式の作業機械を備えている。また、前記特許文献１に記載の遠隔操縦システムと同様、操作信号を作業機械へ送信する遠隔操作器と、作業機械の位置やその周辺の地勢を表示する表示装置とを設けて遠隔の場所に設置され、作業機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置を備えている。ここでは、こうした遠隔操縦システムを構成する作業機械がアタッチメントとしてバケットの代わりに把持装置９をアーム８に取り付けて地質等の調査を行う自走式の油圧ショベルである場合を例にして、以下の説明を行う。
【００２４】
最初に、図１に基づき、この調査車両としての自走式の油圧ショベルの基本的な構造について説明する。
【００２５】
図１において、１は油圧ショベル（作業機械）の本体をなす車体、２は上部旋回体３を設置して作業現場を走行するクローラ式の下部走行体、３は旋回フレーム３ａとこの旋回フレーム３ａの上部に設置された運転室５や建屋カバー６等の諸装置とからなる上部旋回体、３ａは下部走行体２上に旋回可能に設置されて上部旋回体３の基盤となる旋回フレーム、４はこの旋回フレーム３ａを支持しながら旋回させる旋回軸受、５は油圧ショベルの操縦を行うための運転室、６は油圧ポンプ、これを駆動するエンジン、制御機器等を収納する建屋カバー、７は後端部が上部旋回体３の前部に垂直方向に回動（傾動）可能に軸着されて設置されたブーム、８は後端部がこのブーム７の前端部に垂直方向に回動（揺動）可能に軸着されたアーム、９はこのアーム８の前端部に着脱可能にバケットと交換して取り付けられたアタッチメントとしての把持装置、１０は各種アタッチメントを装着して種々の作業を行う油圧ショベルのフロント作業機である。
【００２６】
自走式の油圧ショベルは、大別すると、走行可能な車体１と、この車体１に設置され、把持装置９等のアタッチメントや図示しないバケットのような種々の作業具をアーム８に取り付けて所定の作業を行うフロント作業機１０とで構成され、遠隔操縦されて種々の作業現場に移動して所定の作業を行う。このうち、車体１は、図示しない走行モータで駆動されるエンドレスチェーン状のクローラにより走行する下部走行体２と、下部走行体２上に旋回軸受４で旋回可能に支持され図示しない旋回モータで旋回駆動される上部旋回体３とで構成されている。
【００２７】
一方、フロント作業機１０は、ブーム７、アーム８及びバケットや把持装置９等の種々のアタッチメントと、これらをそれぞれ駆動するための油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダやアタッチメント駆動用の予備の油圧アクチュエータとを設けて構成される。アーム８の前端部には、通常時はバケットが取り付けられて土砂の掘削作業や積載作業等を行うが、図１では、地質調査用の作業具としての把持装置９が取り付けられており、この把持装置９により、車体１周辺の法面等の土砂等を把持してサンプリングすることにより地質の調査を行う。
【００２８】
次に、図１及び図２に基づき、この自走式の油圧ショベルを遠隔制御するための制御機構及びその関連事項について説明する。まず、油圧ショベル側について説明する。
【００２９】
１１は前記の走行モータ及び旋回モータやフロント作業機１０の各種油圧アクチュエータ等、油圧ショベルの種々の油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れや流量を切り換えてこれらの油圧アクチュエータの運動をそれぞれ制御する種々の油圧バルブの集合体としてのバルブユニット、１２はこのバルブユニット１１における所望の油圧バルブに切換信号を送って同油圧バルブを切り換える制御用コントローラ、１３は遠隔操作器２５の操作により発せられる指令信号を受信して制御用コントローラ１２に送る操作指令受信機、１４は図示しないＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナ、１５はこのＧＰＳアンテナが受信したＧＰＳ衛星からの信号に基づいてＧＰＳアンテナ１４の三次元位置をリアルタイムに計測するＧＰＳレシーバ、１６は無線アンテナ１６ａが付設されＧＰＳレシーバ１５で得られたＧＰＳアンテナ１４の三次元位置に係るデータを工事事務所２０へ送信する作業機械側の送信用無線機、１７はＧＰＳアンテナ１４を略水平方向に移動させるためのＧＰＳ移動手段としての水平移動装置である。
【００３０】
制御用コントローラ１２は、操作指令受信機１３で受信した遠隔操作器２５からの指令信号に従ってバルブユニット１１中の所定の油圧バルブの信号受け部に油圧パイロット圧等の切換信号を送って同油圧バルブを切換操作し、これにより、種々の油圧アクチュエータ中の所望のものを所望の方向及び速度で駆動したり、その駆動を停止させたりする。この制御用コントローラ１２は、作業機械の走行の停止を検出するための走行状態検出手段と、この走行状態検出手段での検出結果に基づいて走行の停止を判別してこの走行の停止が判別されたときにＧＰＳ移動装置１７を駆動してＧＰＳアンテナ１４を略水平方向に移動させるＧＰＳ移動制御手段とを備えている。これらの走行状態検出手段及びＧＰＳ移動制御手段は、制御用コントローラ１２内に設けないで、これとは別体に構成してもよい。
【００３１】
作業機械の走行の停止を走行状態検出手段で検出する方法としては、遠隔操作器２５から作業機械側に対して発せられる走行停止の指令信号、走行モータ用の油圧バルブを中立位置に切り換えるときのパイロット信号、走行モータに供給される油圧を検出する等、種々の方法が考えられる。ＧＰＳアンテナ１４は、ＧＰＳレシーバ１５に電気的に接続されており、これらのＧＰＳアンテナ１４とＧＰＳレシーバ１５とがセットになって一個のＧＰＳを構成している。このＧＰＳでのＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測値は、そのまま利用することもできるが、その計測値には、若干の誤差が不可避的に生じるため、ここでは、後述するようにその誤差を修正して高精度の計測を行い得るようにしている。したがって、このＧＰＳでの計測値に係るデータは、後述するように、遠隔操縦装置側で補正を加えるための補正データとして扱われる。
【００３２】
水平移動装置１７は、円筒状の孔を有し上部旋回体３上に略水平に前後方向に向けて設置されたシリンダチューブ部１７ａと、このシリンダチューブ部１７ａの円筒状の孔に往復動できるように摺動可能に嵌入されたピストンを有するシリンダロッド部１７ｂとを設けて、油圧シリンダのように構成されており、シリンダロッド部１７ｂの後端部には、ＧＰＳアンテナ１４を取り付けている。したがって、この水平移動装置１７は、油圧駆動することにより伸縮させてシリンダチューブ部１７ａを往復動させることができ、これに伴って、ＧＰＳアンテナ１４を前方の第１の位置から後方の第２の位置へと略水平方向に移動させることができる。
【００３３】
ここでは、ＧＰＳ移動手段として、ＧＰＳアンテナ１４を略水平方向に移動させる水平移動装置１７を設けているが、ＧＰＳ移動手段は、必ずしもＧＰＳアンテナ１４を略水平方向に移動させることを要するものではなく、要は、ＧＰＳアンテナ１４を第１の位置からこれとは水平位置が異なる第２の位置へ移動させることができるものであればよい。なお、図１に示す例では、ＧＰＳレシーバ１５及び送信用無線機１６を水平移動装置１７のシリンダチューブ部１７ａに取り付けている。
【００３４】
前記のＧＰＳ移動制御手段は、走行状態検出手段での検出結果に基づいて車体１の走行を判別しているときには、水平移動装置１７を縮めて、ＧＰＳアンテナ１４を図１に実線で示すようにシリンダチューブ部１７ａの後端部付近の第１の位置に位置固定するように制御する。また、車体１の走行停止を判別したときには、図１に点線で示すように水平移動装置１７を伸ばしてＧＰＳアンテナ１４を後方の第２の位置に移動させた後、水平移動装置１７を縮めて再び第１の位置に復帰させるように制御する。こうした水平移動装置１７の伸縮動作は、車体１の走行停止を判別しているときに設定回数又は設定時間繰り返すようにする。したがって、車体１の走行時には、ＧＰＳアンテナ１４の第１の位置の三次元位置に係るデータが送信用無線機１６から工事事務所２０側に微小な周期で逐次送信され、車体１の停止時には、こうしたデータと共にＧＰＳアンテナ１４の第２の位置の三次元位置に係るデータが送信用無線機１６から逐次送信される。
【００３５】
自走式の油圧ショベルを遠隔制御するための制御機構及びその関連事項につき、遠隔操縦装置側について説明する。
【００３６】
２０は作業現場から離れた遠隔の場所に設けられ遠隔操縦装置の機器が設置された工事事務所、２１は油圧ショベル側のＧＰＳレシーバ１５でのＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測結果に係る補正データを受信する補正データ受信機、２２は工事事務所２０の既知の位置に設置され図示しないＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳアンテナ、２３は補正データ受信機２１で受信したＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測結果に係る補正データとＧＰＳアンテナ２２の三次元位置の計測結果に基づいてＧＰＳアンテナ１４の正確な位置を算出するＧＰＳレシーバ、２４はこのＧＰＳレシーバ２３で補正されたＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測結果に係るデータが入力されそのデータを処理するデータ処理手段としてのパソコン、２４ａはこのパソコン２４に付設され作業機械の位置やその周辺の地勢等、オペレータの遠隔操縦に役立つ資料を表示する表示装置、２５はオペレータが油圧ショベルを遠隔操縦するための操作手段としての遠隔操作器である。
【００３７】
補正データ受信機２１は、油圧ショベル側から受信したＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測結果に係る補正データをＧＰＳレシーバ２３へ出力する。ＧＰＳレシーバ２３では、ＧＰＳアンテナ２２の三次元位置の受信データとＧＰＳアンテナ２２の実際の地球上の三次元位置（緯度、経度、高度）と補正データとに基づいて、ＧＰＳアンテナ１４の三次元位置を高精度でリアルタイムに計測するＲＴＫ（リアルタイム・キネマティック）計測を行う。
【００３８】
ＧＰＳレシーバ２３は、こうして補正されたＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測結果に係るデータを逐次パソコン２４に出力する。パソコン２４では、制御用コントローラ１２のＧＰＳ移動制御手段で車体１の走行が判別されているときに、そのＧＰＳアンテナ１４の三次元位置のデータに基づいて車体１の位置の推移を求め、表示装置２４ａに表示される図２の表示画面３０に示すように、この車体１の位置の推移に係るオペレータが識別可能な映像（例えば点線）を、縮尺された地図情報（例えば等高線、道路の情報）に係る映像上に車体１の移動軌跡３１として表示する。同時に、車体１の現在位置に係る映像（例えば黒点）も現在位置３２として表示装置２４ａに表示する。
【００３９】
一方、ＧＰＳ移動制御手段で車体１の走行停止が判別されたときには、パソコン２４では、ＧＰＳレシーバ２３で補正されたＧＰＳアンテナ１４の第１の位置での水平位置に係る計測結果とＧＰＳアンテナ１４の第２の位置での水平位置に係る計測結果の二つのＧＰＳアンテナ１４の座標位置により水平面上での車体１の向きを算出する。そして、この車体１の向きに係るデータを処理して車体１の向きに係るオペレータが識別可能な映像を表示装置２４ａに表示し、図２の例では、この車体１の向きを車体１の現在位置３２の個所に矢印３３で表示している。こうした手段を講じることにより、車体１の向きに係る計測値について車体１の走行時の不正確な計測値を排除して従来よりも正確な情報を取得することができる。しかしながら、ＲＴＫ計測では、送信用無線機１６から補正データ受信機２１への補正データの無線通信が途切れたり、ＧＰＳ衛星からの電波が微弱なことに起因してＧＰＳでの計測が不能となったりすると、補正データ受信機２１やＧＰＳアンテナ１４が正規のデータの代わりにノイズを受信して、ＧＰＳアンテナ１４の位置が誤ったデータに基づいて算出される危惧がある。本遠隔操縦システムでは、こうした不測の事態の発生に対応して、車体１の向きについて、不適正な情報を排除して一層正確な情報を取得するため、次の支援手段を併せて講じている。
【００４０】
この支援手段について説明すると、まず、ＧＰＳアンテナ１４を水平移動装置１７で第１の位置から第２の位置へ移動させる場合に、その移動に要する時間が移動操作の都度変動しないようにＧＰＳアンテナ１４の移動速度を一定にするように定めておく。そして、この定められたＧＰＳアンテナ１４の移動速度の近辺にしきい値を設けてＧＰＳアンテナ移動速度の設定値を設定する。このしきい値としては、水平移動装置１７によるＧＰＳアンテナ１４の移動速度の±１５％程度をめどに設定し、したがって、ここでは、ＧＰＳアンテナ移動速度の設定値を水平移動装置１７によるＧＰＳアンテナ１４の移動速度×０．８５以上から同ＧＰＳアンテナ１４の移動速度×１．１５以内までに設定する。前記しきい値は、水平移動装置１７によるＧＰＳアンテナ１４の移動の速度等によって適正値に多少の差が生じるので、こうしたことを勘案しながら、ＧＰＳアンテナ１４の移動速度の±２５％の範囲の値の中から当該作業機械に適合した値を選択する。
【００４１】
一方、パソコン２４には、油圧ショベルの送信用無線機１６から逐次送信されるＧＰＳアンテナ１４の位置の検出結果に係るデータに基づいてＧＰＳアンテナ１４の移動速度を算出するためのＧＰＳアンテナ移動速度の算出手段を設けており、少なくとも車体１の走行停止を走行状態検出手段で検出したときには、同算出手段でＧＰＳアンテナ１４の移動速度を算出する。このＧＰＳアンテナ移動速度の算出手段は、ＧＰＳレシーバ２３で補正されたＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測結果に係るデータを用いて、今回計測位置（各計測時におけるＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測結果）から前回計測位置（各計測時の直前の計測時におけるＧＰＳアンテナ１４の三次元位置の計測結果）を差し引くことにより、その間のＧＰＳアンテナ１４の移動距離を算出し、この移動距離をＧＰＳでの計測の時間間隔すなわちＧＰＳの計測周期で除算することにより、ＧＰＳアンテナ１４の移動速度を算出する。
【００４２】
パソコン２４には、こうしたＧＰＳアンテナ移動速度の算出手段に加えて、これにより得られるＧＰＳアンテナ１４の移動速度が前記のＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあるか否かを判定するＧＰＳアンテナ移動速度の判定手段を設けている。そして、この判定手段により、そのＧＰＳアンテナ１４の移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあると判定されたときに車体１の向きに係る映像を表示装置２４ａに表示するように構成している。ところで、ＧＰＳアンテナの移動速度の算出の基礎となる今回計測位置、前回計測位置及びＧＰＳの計測周期に係るデータについて、前述した補正データに関する無線通信の途切れやＧＰＳでの測定不能により誤ったデータがパソコン２４に入力されたときには、ＧＰＳアンテナ移動速度の算出手段で算出されたＧＰＳアンテナ１４の移動速度と実際のＧＰＳアンテナ１４の移動速度との間には大きな開きが生じるはずである。本遠隔操縦システムでは、前記のようなＧＰＳアンテナ移動速度の判定手段を設けているので、ＧＰＳアンテナの移動速度の算出の基礎となるデータの何れかについて、万一誤ったデータがパソコン２４に入力されたときには、ＧＰＳアンテナ１４の移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあるとは判定されず、これにより、車体１の向きに係る不適正な映像を排除して表示装置２４ａに表示させないようにしている。
【００４３】
前記のＧＰＳアンテナ移動速度の算出手段は、走行状態検出手段により車体１の走行停止を検出したときに作動させればよいが、車体１の走行を検出しているときにも作動させるようにすれば、車体１の走行速度を計測する速度計にも兼用することができる。ここに示す例では、ＧＰＳアンテナ１４の三次元位置をＲＴＫ計測したり二つのＧＰＳアンテナ１４の座標位置により車体１の向きを算出したりする処理を工事事務所２０側で行っているが、ＧＰＳレシーバ２３で生成した、補正データの計測誤差を修正するための誤差修正用データを油圧ショベル側に送信してこうした処理を油圧ショベル側で行った後、これにより得られたＧＰＳアンテナ１４の三次元位置や車体１の向きに係るデータを工事事務所２０のパソコン２４に送るようにしてもよい。
【００４４】
以上述べた自走式の油圧ショベル及びこの油圧ショベルの遠隔操縦システムの作用効果について説明する。
【００４５】
本自走式の油圧ショベルは、すでに述べた走行状態検出手段及びＧＰＳ移動制御手段を備えた制御用コントローラ１２とＧＰＳ移動手段としての水平移動装置１７とを設けて構成しているので、ＧＰＳアンテナ１４を水平移動装置１７で第１の位置からこれとは水平位置が異なる第２の位置へ移動させて、これら両位置に関する各水平位置の検出結果に係るデータをＧＰＳで取得することができる。そして、こうした二つの位置に関するデータを取得しさえすれば、両データに基づく二つのＧＰＳアンテナ１４の座標位置により、水平面上での車体１の向きに係るデータを油圧ショベル側乃至は工事事務所２０側で取得することができる。こうして車体１の向きに係るデータを取得する場合、本自走式の油圧ショベルでは、走行状態検出手段での検出結果に基づいて走行の停止がＧＰＳ移動制御手段で判別されたときに、初めて水平移動装置１７を駆動してデータを取得するようにしているので、車体１の向きに係るデータについて、従来の技術のように車体１の走行時における不正確なデータが混交した状態で取得されるようなことはない。
【００４６】
したがって、本自走式の油圧ショベルによれば、一つのＧＰＳアンテナ１４の移動により車体１の向きに係る情報を取得する場合に、その車体１の向きに係る情報のうちから正確な情報を選別して取得することができる。その結果、随時一時停止させて行う地勢及び地質の調査や土のうの設置作業等の作業や車体の向きを確認しながら走行進路の決定する運転操作を遠隔操作により行うときに、その遠隔操作を円滑に実施することができる。
【００４７】
前述したように、送信用無線機１６から補正データ受信機２１へ逐次送信される補正データが途切れたり、ＧＰＳでの計測が不能となったりすると、補正データ受信機２１やＧＰＳアンテナ１４が正規のデータの代わりにノイズを受信して、ＧＰＳアンテナ１４の位置が誤ったデータに基づいて計測され、車体の向きに係る不適正な情報が取得される危惧がある。本油圧ショベルの遠隔操縦システムでは、既述したＧＰＳアンテナ移動速度の算出手段やＧＰＳアンテナ移動速度の判定手段をパソコン２４に設けているので、一つのＧＰＳアンテナ１４の移動により車体１の向きに係る情報を取得する場合に、その車体１の向きに係る情報のうちから不適正な情報を排除して車体１の向きに係るきわめて正確な映像情報を表示装置２４ａに表示してオペレータに伝達することができる。
【００４８】
すなわち、ＧＰＳアンテナ移動速度の判定手段では、ＧＰＳアンテナ移動速度の算出手段で算出されるＧＰＳアンテナ１４の移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあるか否かの判定をするので、前記の誤ったデータに基づいてＧＰＳアンテナ１４の位置が計測されて、ＧＰＳアンテナ１４の移動速度が算出されたときには、このＧＰＳアンテナ移動速度の判定手段の働きにより、ＧＰＳアンテナ１４の移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあるとは判定されず、車体１の向きに係る不適正な情報は排除される。そして、この判定手段により、ＧＰＳアンテナ１４の移動速度がＧＰＳアンテナ移動速度の設定値の範囲内にあると判定されたとき、すなわち、ＧＰＳアンテナ１４の移動速度が正規のデータに基づいて得られたものであると判定されたときに、車体１の向きに係る情報を取得してその向きに係る矢印等の映像を初めて表示装置２４ａに表示させるように構成しているので、本自走式の油圧ショベルの遠隔操縦システムによれば、特に高い精度が要求される車体１の向きに係る情報について、きわめて正確な映像情報が表示装置２４ａを通じてオペレータに伝達されることとなる。
【００４９】
車体１の走行停止時に水平移動装置１７の駆動によりＧＰＳアンテナ１４が移動する移動量は、１ｍ前後と車体１の走行距離に比べてきわめて小さいので、このときのＧＰＳアンテナ１４の移動軌跡を、縮尺された地図を載せた表示画面３０に表示しても、この移動軌跡から走行停止時の車体１の向きを把握することは困難である。本油圧ショベルの遠隔操縦システムでは、オペレータが識別可能な矢印等の車体１の向きに係る映像を表示装置２４ａに表示するようにしているので、オペレータは、表示画面３０の地図上で車体１の向きすなわち方位を容易に把握することができる。
【００５０】
以上のべた自走式の油圧ショベルの遠隔操縦システムでは、下部走行体２が駆動されていないことを条件に、車体１の向きに係るデータを取得してその向きに係る映像を表示装置２４ａに表示するようにしているが、油圧ショベルでは、ＧＰＳアンテナ１４を設置した上部旋回体３を旋回駆動し得るように構成されているため、この上部旋回体３が車体１の走行停止の前後に早まって旋回駆動される危惧がある。こうしたことから、下部走行体２だけではなく上部旋回体３が駆動されていないことをも条件にして車体１の向きに係るデータを取得して、既述の手法により車体１の向きに係る映像を表示装置２４ａに表示するようにすれば、車体１の向きに係る情報のうちから正確な情報を選別して取得するという所期の目的を一層確実に達成することができる。
【００５１】
なお、上部旋回体３は、通常、車体１の停止から間を置いて操作され、また、自走式の作業機械には、上部旋回体３のような旋回部分を備えていないものもあるので、こうしたことは、この出願の発明にとって有用ではあっても、不可欠のことではない。本自走式の油圧ショベルの遠隔操縦システムでは、ＧＰＳアンテナ１４を水平移動装置１７で水平移動させて水平面上での車体１（上部旋回体３）の向きに係るデータを取得することができるので、上部旋回体３の旋回角度を計測するのに通常使用する旋回角度センサを下部走行体２と上部旋回体３との接続部に取り付けることなく、上部旋回体３の旋回角度を簡便に計測することができ、水平移動装置１７やＧＰＳを二重に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この出願の第２番目の発明を具体化して構成した自走式の作業機械の遠隔操縦システムの一例を示す側面図である。
【図２】図１の自走式の作業機械の遠隔操縦システムにおける表示装置に表示される画面の一例を示す図である
【符号の説明】
【００５３】
１    車体
２    下部走行体
３    上部旋回体
５    運転室
７    ブーム
８    アーム
９    バケット
１０    フロント作業機
１１    バルブユニット
１２    制御用コントローラ
１３    操作指令受信機
１４    ＧＰＳアンテナ
１５    ＧＰＳレシーバ
１６    送信用無線機
１７    水平移動装置
２０    工事事務所
２１    補正データ受信機
２２    （誤差修正用データを生成するための）ＧＰＳアンテナ
２３    （誤差修正用データを生成するための）ＧＰＳレシーバ
２４    パソコン
２４ａ  表示装置
２５    遠隔操作器
３０    （表示装置２４ａの）表示画面
３１    （車体１の）移動軌跡
３２    （車体１の）現在位置
３３    （車体１の向きに関する）矢印
【図１】
2007002429.tif 000003
【図２】
2007002429.tif 000004