(57)【要約】【課題】従来の技術よりも無線中継車の配備を減らすことができ、無線中継車の配置位置に係る選択の自由度を大きくすることができて、災害の復旧作業等の緊急の建設作業にタイムリーに対応することができる建設機械の無人施工システムを提供する。【解決手段】掘削エリア１０に配置される油圧ショベル７と、この油圧ショベル７を遠隔操縦する遠隔操作室６内の遠隔操縦装置と、この遠隔操縦装置から油圧ショベル７へ伝送される無線信号を中継する無線中継装置３を備え無線操縦により走行して遠隔操縦装置と油圧ショベル７の間に配置される無線中継車１とを配備して構成される建設機械の無人施工システムにおいて、バルーン２をワイヤ４により無線中継車１に係留し、無線中継装置３をこのバルーン２の浮力で支持し得るように取り付けて構成した。【選択図】        図１
2007013319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業現場に配置される建設機械と、この建設機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置と、この遠隔操縦装置から建設機械へ伝送される無線信号を中継する無線中継装置を備え無線操縦により走行して遠隔操縦装置と建設機械の間に配置される無線中継車とを配備して構成される建設機械の無人施工システムにおいて、バルーンをワイヤにより無線中継車に係留し、無線中継装置をこのバルーンの浮力で支持し得るように取り付けて構成したことを特徴とする建設機械の無人施工システム。
【請求項２】
作業現場に配置される建設機械と、この建設機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置と、この遠隔操縦装置から建設機械へ伝送される無線信号を中継する無線中継装置を備え無線操縦により走行して遠隔操縦装置と建設機械の間に配置される無線中継車とを配備して構成され、無線中継車が走行する路上を無線操縦により走行させる運搬用車両を必要とする建設機械の無人施工システムにおいて、少なくとも二台の無線中継車にそれそれ荷台を付設して各無線中継車を運搬用車両に兼用可能にするとともに、各無線中継車にそれぞれバルーンをワイヤにより係留し、無線中継装置をこのバルーンの浮力で支持し得るように取り付けて、この無線中継装置を経由して伝送される無線信号により建設機械及び各無線中継車をそれぞれ遠隔操縦することができるように構成したことを特徴とする建設機械の無人施工システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の建設機械の無人施工システムにおいて、無線操縦により走行する車両に設置して無線中継車を構成するために使用する無線中継車用の用具であって、バルーンと、このバルーンを車両に係留するためのワイヤと、バルーンの浮力で支持され得るように取り付けられる無線中継装置とを設けて構成したことを特徴とする無線中継車用の用具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、作業現場に配置される建設機械と、この建設機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置と、無線操縦により走行して遠隔操縦装置と建設機械の間に配置される無線中継車とを配備して構成される建設機械の無人施工システムと、この無人施工システムの無線中継車を構成するために使用する無線中継車用の用具に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の無人施工システムは、作業現場に配置され無人運転される油圧ショベルやブルドーザ等の建設機械と、作業現場から離れた操作室等に設置され建設機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置とを配備して構成され、建設機械により建設作業を行うシステムである。こうした建設機械の無人施工システムは、土砂崩れの生じやすい作業現場や災害地等の危険な作業現場で建設作業を行うときに通常採用される。
【０００３】
この建設機械の無人施工システムについて従来知られている一般的な形態を述べると、第１の一般的な形態として、作業現場に配置される建設機械と作業現場から離れた場所に配置される遠隔操縦装置との間に、遠隔操縦装置から建設機械へ伝送される無線信号を中継するための無線中継装置を備えた無線中継車を配置して、無線中継装置で中継される遠隔操縦装置からの無線信号により作業現場の建設機械を遠隔操縦できるように構成したシステムの形態を挙げることができる。
【０００４】
この第１の形態に係る建設機械の無人施工システムにおいて、無線中継車は、遠隔操縦装置と建設機械の双方から見通しの良い場所に配置する必要がある。そのため、無線中継車は、前記遠隔操縦装置乃至これとは別個の遠隔操作手段を操作して行う無線操縦により走行させて好適な場所へ移動させることができる移動式の車両として構成されている。こうした無人施工システムでは、無線中継車を好適な場所へ移動させ得るようにするため、遠隔操縦装置と無線中継車の双方から見通しの良い場所に、無線中継車を無線操縦するための無線信号を中継する固定式の中継局を配置することも知られている。この種の建設機械の無人施工システムは、特許文献１に記載されている。
【０００５】
建設機械の無人施工システムの第２の一般的な形態としては、第１の形態と同様に作業現場の建設機械を遠隔操縦できるように構成することに加え、崩落した土石等の作業現場の搬送物を運搬する運搬用車両を遠隔操縦により走行させ得るように構成したシステムの形態を挙げることができる。すなわち、この第２の形態に係る建設機械の無人施工システムは、建設機械と遠隔操縦装置との間に、無線中継装置を備えた移動式の無線中継車を間隔を置いて複数台配置し、これにより、無線中継車の無線中継装置を経由して伝送される無線信号によって建設機械だけではなく各運搬用車両もそれぞれ遠隔操縦することができるように構成したものである。この種の建設機械の無人施工システムは、特許文献２に記載されている。
【０００６】
そこで、従来採用されていた第１の形態及び第２の形態に係る建設機械の無人施工システムの一例を図４及び図５に基づいて説明する。
【０００７】
図４は、従来の第１の形態に係る建設機械の無人施工システムの一例を説明するための斜視図、図５は、従来の第２の形態に係る建設機械の無人施工システムの一例を説明するための斜視図である。
【０００８】
まず、図４に基づき、従来の第１の形態に係る建設機械の無人施工システムについて説明する。
【０００９】
同図において、６は掘削エリア１０から離れた遠隔の場所に配置され内部に遠隔操縦装置を設置した遠隔操作室、７は掘削エリア１０に配備されフロント作業機により土砂の掘削作業や積載作業等を行う建設機械としての油圧ショベル、１０は油圧ショベル７で掘削作業を行う作業現場としての掘削エリア、１１ａは無線中継装置１２ａを備え無線操縦により走行して遠隔操作室６内の遠隔操縦装置と油圧ショベル７の間に配置される第１の移動式の無線中継車、１１ｂは無線中継装置１２ｂを備え第１の無線中継車１１ａの前方に配置された第１の無線中継車１１ａと同様の第２の移動式の無線中継車、１１ｃは無線中継装置１２ｃを備え第２の無線中継車１１ｂの前方に配置された第１の無線中継車１１ａと同様の第３の移動式の無線中継車、１２ａは遠隔操作室６内の隔操縦装置から油圧ショベル７へ伝送される無線信号を中継する第１の無線中継車１１ａの無線中継装置、１２ｂは同様の第２の無線中継車１１ｂの無線中継装置、１２ｃは同様の第３の無線中継車１１ｃの無線中継装置、２０は油圧ショベル７や各無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃを所定の位置に配置する際にこれらが走行する走行路である。
【００１０】
各無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び油圧ショベル７を図４に示すように配置する場合には、これらを、走行路２０上を走行させて移動させるが、まず、遠隔操作室６内のオペレータが第１の無線中継車１１ａを遠隔操縦して図の位置に移動させる。すなわち、遠隔操作室６内の遠隔操縦装置の操作により無線信号を発信し、同無線信号により第１の無線中継車１１ａを遠隔操縦して図の位置に移動させる。次に、第１の無線中継車１１ａの無線中継装置１２ａを経由して伝送される遠隔操縦装置からの無線信号により第２の無線中継車１１ｂを第１の無線中継車１１ａよりも前方の図の位置に移動させる。次いで、第１の無線中継車１１ａの無線中継装置１２ａ及び第２の無線中継車１１ｂの無線中継装置１２ｂを順次経由して伝送される遠隔操縦装置からの無線信号により第３の無線中継車１１ｃを第２の無線中継車１１ｂよりも前方の図の位置に移動させる。
【００１１】
しかる後、今度は、油圧ショベル７を遠隔操縦装置の操作により遠隔操縦して移動させる。すなわち、第１の無線中継車１１ａの無線中継装置１２ａ、第２の無線中継車１１ｂの無線中継装置１２ｂ及び第３の無線中継車１１ｃの無線中継装置１２ｃを順次経由して伝送される遠隔操縦装置からの無線信号により油圧ショベル７を掘削エリア１０まで走行させる。以上のようにして油圧ショベル７を図４の各位置に配置することから、第１の無線中継車１１ａの無線中継装置１２ａは、少なくとも遠隔操縦装置から見通しの良い場所に配置し、第２の無線中継車１１ｂの無線中継装置１２ｂは、少なくとも第１の無線中継車１１ａの無線中継装置１２ａから見通しの良い場所に配置する必要がある。また、第３の無線中継車１１ｃの無線中継装置１２ｃは、第２の無線中継車１１ｂの無線中継装置１２ｂ及び掘削エリア１０の双方から見通しの良い場所に配置する必要がある。
【００１２】
こうしたことを適切に実施できるようにするためには、遠隔操縦装置及び各無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃを配置する付近や掘削エリア１０の付近の地理（例えば路面のカーブや勾配）や植生（例えば周辺の樹木の高さや本数）、更には建物等の建造物の存在を地図等で事前に検討してから、遠隔操縦装置や各無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃの配置位置を決定する必要がある。こうしたことを決定するために行う事前の検討を見通し設計と称し、この見通し設計を適確に行うためには、十分な検討時間が必要となる。
【００１３】
次に、図５に基づき、従来の第２の形態に係る建設機械の無人施工システムについて説明する。
【００１４】
この第２の形態に係る建設機械の無人施工システムは、掘削エリア１０に配置される油圧ショベル７と、遠隔操作室６内の遠隔操縦装置と、無線中継装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃをそれぞれ備え、遠隔操縦装置と油圧ショベル７の間に配置される無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃとを配備して構成される点では、前記第１の形態のシステムと変わらないが、建設作業の内容上、無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃが走行する走行路２０上を無線操縦により走行させる運搬車両８ａ，８ｂ，８ｃを必要としている点で第１の形態のシステムと異なる。これらの運搬車両８ａ，８ｂ，８ｃは、掘削エリア１０の土砂を遠隔操作室６の付近の放土エリア９へ運搬して廃棄する作業を行う。こうした運搬作業は、掘削エリア１０の周辺が樹木や建造物等種々のものの密集した密集地や谷間である場合のように、掘削エリア１０の周辺に適当な土砂の廃棄場所がない場合に必要とする。
【００１５】
各無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び油圧ショベル７を所定位置に配置する場合には、第１の形態のシステムと同様、これらを、走行路２０上を走行させて配置する。その場合、各運搬車両８ａ，８ｂ，８ｃも走行路２０上を走行する関係上、各無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、運搬車両８ａ，８ｂ，８ｃの走行の障害にならない位置に配置する。また、無線中継装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃを経由して伝送される遠隔操縦装置からの無線信号は、油圧ショベル７へ伝送できるようにするほか、各運搬車両８ａ，８ｂ，８ｃが走行路２０上のどの位置にあっても伝送できるようにする必要があるため、無線中継車を配置する場合には、これらの要求に適うように配置の位置や台数を定める。したがって、この第２の形態に係る無人施工システムでは、走行経路のカーブ及び勾配等の走行路２０の事情やその周辺の植生等の状態によって、第１の形態の無人施工システムよりも多くの無線中継装置を配備することが必要となる。
【特許文献１】特許第３５０８８７８号公報（第４−８頁、第１−２図）
【特許文献２】特開２００３ー３３３０４１号公報（第７−１０頁、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上述べた従来の第１の形態及び第２の形態に係る建設機械の無人施工システムでは、何れも、各無線中継装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃを、それぞれ遠隔操縦装置、無線中継装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び掘削エリア１０のうちの隣接するものから見通しの良い場所に配置する必要がある。そのため、走行路２０に数多くのカーブがある場合、走行路２０の勾配のアップダウンが激しい場合、走行路２０の周辺に高い樹木や建造物等が多数ある場合等、施工地域の地理的条件が無人施工システムに不都合な場合には、多数の無線中継車を配備することが必要となる。その結果、施工コストが増加し、特に、第２の形態に係る無人施工システムにおいて走行路２０が長い場合には、建設作業に直接参加しない車両である無線中継車が著しく増加して、施工コストが著しく増加することとなる。
【００１７】
一方、施工地域の地理的条件が前記のように無人施工システムに不都合な場合には、各無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃの配置位置を決定する必ための前述の見通し設計に多大の時間を要することとなり、災害の復旧作業等、緊急の建設作業に適時に着手することができなくなる恐れがある。また、見通し設計により、無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃの配置位置を地図上決定することができたとしても、実際の現場で、これを設置する場所を地形的に確保することができない場合もある。こうした場合、無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃの配置位置を変更するほかないが、従来の無人施工システムでは、その配置位置の選択の自由度が小さいため、こうした事態に臨機に対応できないだけではなく、このシステムによる施工自体が不可能となる恐れもある。特に、第２の形態に係る無人施工システムでは、無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃの配置位置を、単に遠隔操縦が可能になるように選定するだけではなく、運搬車両８ａ，８ｂ，８ｃの走行の障害にならないように選定することが必要であるため、こうした事態の発生する可能性が大きい。
【００１８】
この出願の建設機械の無人施工システムに係る発明は、こうした問題を解決するために創作されたものであって、その目的は、従来の技術よりも無線中継車の台数を減らすことができ、無線中継車の配置位置に係る選択の自由度を大きくすることができて、災害の復旧作業等の緊急の建設作業にタイムリーに対応することができる建設機械の無人施工システムを提供することにある。また、この出願の無線中継車用の用具に係る発明の目的は、前記の目的の達成に不可欠の建設機械の無人施工システムに使用する無線中継車用の用具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の目的を達成するため、この出願の建設機械の無人施工システムに係る第１番目の発明は、次の１）のように構成し、この出願の建設機械の無人施工システムに係る第２番目の発明は、次の２）のように構成し、この出願の無線中継車用の用具に係る発明は、次の３）のように構成した。
【００２０】
１）作業現場に配置される建設機械と、この建設機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置と、この遠隔操縦装置から建設機械へ伝送される無線信号を中継する無線中継装置を備え無線操縦により走行して遠隔操縦装置と建設機械の間に配置される無線中継車とを配備して構成される建設機械の無人施工システムにおいて、バルーンをワイヤにより無線中継車に係留し、無線中継装置をこのバルーンの浮力で支持し得るように取り付けて構成した。
【００２１】
２）作業現場に配置される建設機械と、この建設機械を遠隔操縦する遠隔操縦装置と、この遠隔操縦装置から建設機械へ伝送される無線信号を中継する無線中継装置を備え無線操縦により走行して遠隔操縦装置と建設機械の間に配置される無線中継車とを配備して構成され、無線中継車が走行する路上を無線操縦により走行させる運搬用車両を必要とする建設機械の無人施工システムにおいて、少なくとも二台の無線中継車にそれそれ荷台を付設して各無線中継車を運搬用車両に兼用可能にするとともに、各無線中継車にそれぞれバルーンをワイヤにより係留し、無線中継装置をこのバルーンの浮力で支持し得るように取り付けて、この無線中継装置を経由して伝送される無線信号により建設機械及び各無線中継車をそれぞれ遠隔操縦することができるように構成した。
【００２２】
３）前記の１）又は２）の建設機械の無人施工システムにおいて、無線操縦により走行する車両に設置して無線中継車を構成するために使用する無線中継車用の用具を、バルーンと、このバルーンを車両に係留するためのワイヤと、バルーンの浮力で支持され得るように取り付けられる無線中継装置とを設けて構成した。
【００２３】
無線中継車を備えた建設機械の無人施工システムにあっては、無線中継車が一つの場合には、無線中継装置を遠隔操縦装置及び作業現場の双方から見通しの良い場所に配置し、無線中継車が複数の場合には、各無線中継装置を、遠隔操縦装置、各無線中継装置及び作業現場のうちの両側の隣接するものの双方から見通しの良い場所にそれぞれ配置して、遠隔操縦装置から建設機械へ伝送される無線信号を無線中継装置で中継することができるようにする必要がある。この出願の第１番目の発明及び第２番目の発明に係る建設機械の無人施工システムは、前記の１）及び２）のように構成しているので、走行路に数多くのカーブや勾配のアップダウンがある場合や走行路の周辺に高い樹木等が多数ある場合等、施工地域の地理的条件が無人施工システムに不都合な場合でも、その地理的条件に応じて、単にワイヤの長さを調節してバルーンの高さを適宜調節することにより、このバルーンの浮力で支持されている無線中継装置の高さを必要な限度で高くして、無線中継車の数に関係なく遠隔操縦装置からの無線信号を無線中継装置で中継することが可能となる。
【００２４】
このように、両発明に係る建設機械の無人施工システムでは、ワイヤの長さを調節して無線中継装置の高さを適宜高くすることにより無人施工システムに不都合な地理的条件を克服することができるので、施工地域に配備する無線中継車の台数を従来の技術よりも減らすことができるとともに、無線中継車の配置位置を決定する場合に従来の技術のようには制約を受けず、無線中継車の配置位置に係る選択の自由度を大きくすることができる。そのため、無線中継車の配置位置を決定するための前述の見通し設計を迅速に行うことができ、仮に、見通し設計で決定した無線中継車の配置位置に現場の地形上問題があった場合でも、臨機応変に対応することができる。したがって、両発明に係る建設機械の無人施工システムによれば、従来の技術よりも無線中継車の台数を減らすことができ、無線中継車の配置位置に係る選択の自由度を大きくすることができて、災害の復旧作業等の緊急の建設作業にタイムリーに対応することができる。
【００２５】
この出願の発明に係る無線中継車用の用具は、前記３）のように構成しているので、バルーンを係留するためのワイヤを、無線操縦により走行することが可能な所望の車両に取り付けるだけで、同車両を無線中継車に簡単に改造することができ、これを建設機械の無人施工システムに使用して前記の目的を達成することができる。したがって、この無線中継車用の用具を事前に用意しておけば、無人施工システムによる施工を実施する必要が生じたときに、当該施工地域の地理的状況をみながら、この用具を取り付ける車両を、例えば、クローラ式走行体のものにするかホイール式走行体のものにするか等、その地理的状況に適した車両を選択して当該建設工事に好適な無線中継車を迅速に配備し、当該建設工事を効率的に実施することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以下の説明から明らかなように、この出願の建設機械の無人施工システムに係る第１番目の発明及び第２番目の発明は、それぞれ、前記の「課題を解決するための手段」の項の１）及び２）に示したように構成しているので、両発明に係る建設機械の無人施工システムによれば、従来の技術よりも無線中継車の台数を減らすことができ、無線中継車の配置位置に係る選択の自由度を大きくすることができて、災害の復旧作業等の緊急の建設作業にタイムリーに対応することができる。
【００２７】
また、両発明に係る建設機械の無人施工システムでは、このように無線中継車の台数を減らすことができるので、施工コストを低減することができ、特に、第２番目の発明に係る無人施工システムでは、無線中継車を運搬用車両に兼用することができるので、建設作業に直接参加しない車両を減らすことができ、このことによっても、施工コストを低減することができる。さらに、両発明に係る無人施工システムでは、バルーンの浮力がワイヤを介して無線中継車に作用するので、無線中継車が転倒しにくくなり、そのため、無線中継車を小型化することができ、このことによっても、施工コストの低減を図ることができる。特に、第２番目の発明に係る無人施工システムでは、無線中継車を運搬用車両に使用して、走行路の随所に配置することなく走行させることができるので、従来の技術のように無線中継車が運搬用車両の走行の障害になるようなことはなく、狭い走行路しかない施工地域でも、無人施工システムによる施工を円滑に実施することができる。
【００２８】
この出願の無線中継車用の用具に係る発明は、前記の「課題を解決するための手段」の項の３）に示したように構成しているので、本発明に係る無線中継車用の用具によれば、バルーンを係留するためのワイヤを無線操縦用の所望の車両に取り付けるだけで、同車両を無線中継車に簡単に改造することができ、これを建設機械の無人施工システムに使用してこうした効果を発揮することができる。そのため、無人施工システムによる施工を実施する必要が生じたときに、当該施工地域の地理的状況に適した無線中継車を迅速に配備して当該建設工事を効率的に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この出願の建設機械の無人施工システムに係る第１番目の発明及び第２番目の発明並びにこの出願の無線中継車用の用具に係る発明が実際上どのように具体化されるのかを図１乃至図３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。
【００３０】
図１は、この出願の建設機械の無人施工システムに係る第１番目の発明を具体化して構成した建設機械の無人施工システムの一例を説明するための斜視図、図２は、図１の建設機械の無人施工システムに配備される無線中継車の一例を示す側面図、図３は、この出願の建設機械の無人施工システムに係る第２番目の発明を具体化して構成した建設機械の無人施工システムの一例を説明するための斜視図である。なお、これらの図において既述の図４及び図５と同一の符号を付けた部分は、両図と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００３１】
この出願の建設機械の無人施工システムに係る第１番目の発明及び第２番目の発明を具体化して構成した建設機械の無人施工システムは、何れも、従来の第１の形態及び第２の形態に係る無人施工システムと同様、掘削エリア１０に配備される建設機械としての油圧ショベル７と、遠隔操作室６の内部に設置されこの油圧ショベル７を遠隔操縦する遠隔操縦装置と、この遠隔操縦装置から油圧ショベル７へ伝送される無線信号を中継する無線中継装置を備え無線操縦により走行して遠隔操縦装置と油圧ショベル７の間に配置される無線中継車とを配備して構成されている。特に、第２番目の発明を具体化して構成した無人施工システムは、従来の第２の形態に係る無人施工システムと同様、建設作業の内容上、無線中継車が走行する走行路２０上を無線操縦により走行させる運搬用車両を必要としていおり、第１番目の発明を具体化して構成したものとはこの点で異なる。
【００３２】
ここで述べるこの出願の発明に係る無線中継車用の用具は、こうした建設機械の無人施工システムにおいて、無線操縦により走行する車両に設置して無線中継車を構成するために直接使用する用具であり、この出願の発明の本質に関係する手段である。
【００３３】
最初に、この出願の建設機械の無人施工システムに係る第１番目の発明を具体化して構成した建設機械の無人施工システムと、この無人施工システムの無線中継車を構成するために使用するこの出願の発明に係る無線中継車用の用具について、図１及び図２を用いて説明する。
【００３４】
本建設機械の無人施工システムは、図２に図示の移動式の無線中継車１に最大の特徴があるので、まず、その構造について述べる。図２において、１は無線中継装置３を備え無線操縦によりクローラで走行して遠隔操作室６内の遠隔操縦装置と油圧ショベル７の間に配置される本発明に係る移動式の無線中継車、２は水素、ヘリウム等の空気よりも軽い気体が充填されこれにより発生する浮力により空中で浮上するバルーン、３は遠隔操作室６内の隔操縦装置から油圧ショベル７へ伝送される無線信号を受信するアンテナ３ａを備え同無線信号を中継する無線中継装置、４はバルーン２を無線中継車１の車体に係留するためのワイヤ、５は中継される無線信号としての電波を増幅するための電流を無線中継装置３に送る電源、１５は無線中継車１を遠隔操縦するための遠隔操縦装置からの無線信号を受信する無線中継車のアンテナ、１６はこのアンテナ１５を通じて遠隔操縦装置からの無線信号が入力されこの無線信号に従って無線中継車１を制御する車体制御部である。
【００３５】
無線中継装置３は、ここではワイヤ４の上部に取り付けてバルーン２の底部付近に取り付けているが、バルーン２に直接取り付けてもよく、要は、バルーン２の浮力で支持され得るようにバルーン２の近辺の適当な個所に取り付ければよい。ワイヤ４は、上端部にバルーン２を取り付けた後、下方側を無線中継車１の車体の適所に取り付けて係留するが、その際、使用長さ（ワイヤ４のバルーン２への取付部と車体への取付部との間の長さ）を調節してバルーンの高さを適宜調節する。こうしたワイヤ４の使用長さの調節を簡便に行えるようにするため、例えば、ワイヤ４を巻き取り装置を介して車体に取り付けることにより、ワイヤ４の下方側をこの巻き取り装置で繰り出したり巻き取ったりしてワイヤ４の使用長さを調節できるようにする等、ワイヤ４の下方側をワイヤの使用長さの調節手段を介して車体に取り付けるとよい。
【００３６】
本無人施工システムの無線中継車１を構成するために使用する前記の無線中継車用の用具は、バルーン２と、このバルーン２を無線操縦用の車両に係留するためのワイヤ４と、バルーン２の浮力で支持される無線中継装置３とを設けて構成されたものを指称する。この無線中継車用の用具は、図２のようなクローラ式の走行体を備えた無線操縦用の車両に限らず、ホイール式等他の走行体を備えた無線操縦用の車両に設置することもでき、無線操縦用の車両であれば、施工者が選択する種々の規格の車両の所望の個所に設置して無線中継車１を構成することができる。
【００３７】
電源５は、車体上のケース５ａ内に納められている。図には明示していないが、この電源５から無線中継装置３へ電流を送るため、無線中継装置３の電源ケーブルが適宜ワイヤー４に止められながらこれに沿うように敷設されて電源５に接続されている。無線中継車１のアンテナ１５には、無線中継車１を遠隔操縦するための遠隔操縦装置からの無線信号を、障害物がなければ直接送ることができ、また、障害物があっても、無線中継装置３を経由して送ることができるようになっている。
【００３８】
車体制御部１６には、走行モータ等、無線中継車１の油圧アクチュエータを駆動する圧油を発生するための油圧ポンプ、この油圧ポンプを駆動するためのエンジン、前記走行モータ等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その運動を制御するためのコントロールバルブ等の機器が設置されている。この車体制御部１６では、アンテナ１５で受信した遠隔操縦装置からの指令信号としての無線信号に従ってコントロール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コントロールバルブを切換操作し、これにより、所定の油圧アクチュエータを所望の方向や速度で駆動したり、その駆動を停止させたりする。
【００３９】
本建設機械の無人施工システムにおいては、こうした構造を備えた無線中継車１を図１に示すように、遠隔操作室６内の遠隔操縦装置と油圧ショベル７の間の中央部に１台配置している。その場合、図１の例では、無線中継車１として、図２の無線中継車用の用具と同様の用具を設置して構成したホイール式の小形の車両を配置している。従来の建設機械の無人施工システムにおいては、図４及び図５に示す地理的条件の施工地域に３台の無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃを配置する必要があったが、本建設機械の無人施工システムでは、同様の地理的条件の施工地域に前記のように１台の無線中継車１を配置すれば済み、しかも、無線中継車１を小型化することができる。その理由については後述する。
【００４０】
以上述べた建設機械の無人施工システム及びこの無人施工システムの無線中継車１を構成するために使用する無線中継車用の用具の作用効果について説明する。
【００４１】
本建設機械の無人施工システムのように無線中継車を１台配備した無人施工システムにあっては、無線中継車の無線中継装置を遠隔操縦装置及び掘削エリア１０の双方から見通しの良い場所に配置して、遠隔操縦装置から油圧ショベル７へ伝送される無線信号を無線中継装置で中継できるようにする必要がある。本建設機械の無人施工システムでは、バルーン２をワイヤ４により無線中継車１に係留し、無線中継装置３をこのバルーン２の浮力で支持し得るように取り付けているので、走行路２０に数多くのカーブや勾配のアップダウンがある場合や走行路２０の周辺に高い樹木等が多数ある場合等、施工地域の地理的条件が無人施工システムに不都合な場合でも、その地理的条件に応じて、単に、ワイヤ４の使用長さを調節してバルーン２の高さを適宜調節することにより、このバルーン２の浮力で支持されている無線中継装置３の高さを必要な限度で高くして、遠隔操縦装置からの無線信号を無線中継装置３で中継することが可能となる。
【００４２】
このように、本建設機械の無人施工システムでは、ワイヤ４の長さを調節して無線中継装置３の高さを適宜高くすることにより、無人施工システムに不都合な地理的条件を克服することができるので、施工地域に配備する無線中継車１が１台で済み、無線中継車の台数を従来の無人施工システムよりも２台減らすことができるとともに、無線中継車１の配置位置を決定する場合に従来の技術のようには制約を受けず、無線中継車の配置位置に係る選択の自由度を大きくすることができる。そのため、無線中継車１の配置位置を決定するための前述の見通し設計を迅速に行うことができ、仮に、見通し設計で決定した無線中継車１の配置位置に現場の地形上問題があった場合でも、臨機応変に対応することができる。したがって、本建設機械の無人施工システムによれば、従来の技術よりも無線中継車の台数を減らすことができ、無線中継車の配置位置に係る選択の自由度を大きくすることができて、災害の復旧作業等の緊急の建設作業にタイムリーに対応することができる。
【００４３】
本建設機械の無人施工システムでは、同じ地理的条件の施工地域において、無線中継車の台数を従来の無人施工システムよりも２台減らして１台にするというように、無線中継車の台数を従来よりもかなり減らすことができるので、施工コストを少なからず低減することができる。さらに、バルーン２の浮力がワイヤ４を介して無線中継車１に作用するので、無線中継車１が転倒しにくくなり、そのため、無線中継車１を前述したように小型化することができ、このことによっても、施工コストの低減を図ることができる。本建設機械の無人施工システムでは、遠隔操縦装置と掘削エリア１０の間に無線中継車１を１台しか配置していないが、走行路２０が長く無線中継車１を複数台配置する場合には、各無線中継装置３を、遠隔操縦装置、各無線中継装置３及び掘削エリア１０のうちの両側の隣接するものの双方から見通しの良い場所にそれぞれ配置する必要があるが、その場合にも、こうした無線中継車１を配備すれば、以上の作用効果に準じた作用効果を奏する。
【００４４】
本無線中継車用の用具は、バルーン２と、このバルーン２を無線操縦用の車両に係留するためのワイヤ４と、バルーン２の浮力で支持され得るように取り付けられる無線中継装置３とを設けて構成しているので、バルーン２を係留するためのワイヤ４を、所望の無線操縦用の車両に取り付けるだけで、同車両を無線中継車１に簡単に改造することができ、これを建設機械の無人施工システムに使用して前記の作用効果を発揮することができる。したがって、この無線中継車用の用具を事前に用意しておけば、無人施工システムによる施工を実施する必要が生じたときに、当該施工地域の地理的状況をみながら、この用具を取り付ける車両を、例えば、クローラ式走行体のものにするかホイール式走行体のものにするか等、その地理的状況に適した所望の規格の車両を選択して当該建設工事に好適な無線中継車１を迅速に配備し、当該建設工事を効率的に実施することができる。
【００４５】
次に、この出願の建設機械の無人施工システムに係る第２番目の発明を具体化して構成した建設機械の無人施工システムについて、図３を用いて説明する。
【００４６】
本建設機械の無人施工システムは、図２に図示の無線中継車用の用具と同様の用具を使用して構成した無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを遠隔操作室６内の遠隔操縦装置と油圧ショベル７の間に配置して構成するが、本無人施工システム実施する作業の内容に適うように既述の第１番目の発明に係る無線中継車１を改良している点に最大の特徴がある。そこで、まず、この無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃについて説明する。
【００４７】
本建設機械の無人施工システムは、既述の第１番目の発明に係る無人施工システムと同様、バルーン２をワイヤ４により無線操縦用の車両に係留し、無線中継装置３をこのバルーン４の浮力で支持し得るように取り付けて構成している。こうした構造にするため、図２の無線中継車用の用具と同様の用具を無線操縦用の車両に設置して無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを構成している。しかしながら、本建設機械の無人施工システムでは、図５の従来の無人施工システムと同様、掘削エリア１０の土砂を遠隔操作室６の付近の放土エリア９へ運搬して廃棄する作業を行うことから、こうした無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを構成する場合に、無線操縦用の車両に荷台１７を付設して、これらの無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを運搬用車両に兼用できるように構成している。その場合に大量の土砂を安定して運搬できるようにするため、この図３の例では、図１の例とは異なり、無線操縦用の車両を図２と同様のクローラ式のものにしている。
【００４８】
無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃは、掘削エリア１０の土砂の運搬、廃棄のために掘削エリア１０と放土エリア９の間を遠隔操縦により往復しながら、その間、遠隔操縦装置から油圧ショベル７や各無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃへ伝送される無線信号を中継する働きをする。その場合、本建設機械の無人施工システムでも、無線中継装置３を第１番目の発明に係る無人施工システムと同様の手段により取り付けているので、無線中継装置３が一つであるか複数であるかを問わず、ワイヤ４の使用長さを調節して無線中継装置３の高さを適切に調節することにより、遠隔操縦装置３の無線信号を、走行路２０の距離に応じた必要最小限の無線中継装置３で支障なく中継することができる。
【００４９】
ここでは、土砂の運搬の便を重視して、図５の無人施工システムに配備した運搬車両８ａ，８ｂ，８ｃの台数に合わせて３台の運搬兼用の無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを配備しているが、こうした無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃは、無線信号の中継機能に着目すれは、走行路２０の距離が過大でない限り２台配備すれば足りる。すなわち、無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃの何れか２台を所定間隔を保って走行させるように遠隔操縦すれば、そのうちの少なくとも一つが無線信号の中継機能を果たすことができる。したがって、本建設機械の無人施工システムも、第１番目の発明に係る無人施工システムと同様、従来の技術よりも無線中継車の台数を減らすことができるという特質を備えており、特に、従来多数の無線中継車を必要とした地理的条件が悪い施工地域では、こうした無線中継車の低減効果を顕著に発揮することができる。
【００５０】
このように、本建設機械の無人施工システムでは、無線中継車の台数を減らすことができ、これにより、従来の技術よりも施工コストを低減することができることに加えて、特に、無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを運搬用車両に兼用することができるので、建設作業に直接参加しない車両を減らすことができ、このことによっても、施工コストを低減することができる。また、無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを運搬用車両に使用して、これらを走行路２０の所定個所に配置することなく走行させるので、従来の技術にみられるような無線中継車１１ａ，１１ｂ，１１ｃが運搬用車両８ａ，８ｂ，８ｃの走行の障害になるという問題も解消され、狭い走行路２０しかない施工地域でも、無人施工システムによる施工を円滑に実施することができる。
【００５１】
本建設機械の無人施工システムでは、第１番目の発明に係る無人施工システムと同様、バルーン２をワイヤ４で無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃに係留し、各無線中継装置３をこのバルーン２の浮力で支持し得るように取り付けているので、以上特記した作用効果を奏するほか、すでに述べた第１番目の発明に係る無人施工システムの作用効果と同様の作用効果も当然奏する。なお、本建設機械の無人施工システムにおいて、無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃの何れかを１台減らし、代わりに、通常の運搬用車両を配備することも可能であり、その場合にも、以上の作用効果に準じた作用効果を奏する。
【００５２】
ところで、本建設機械の無人施工システムのような複数の無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを走行させる無人施工システムでは、無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃが図３に図示のような間隔で位置している場合には、遠隔操縦装置からの無線信号を油圧ショベル７や各無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃへ伝送してその何れを遠隔操縦するときにも、各無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃが全て効果的に無線信号の中継機能を発揮する。したがって、このような場合には、無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃの各無線中継装置３の全てを機能させる必要がある。
【００５３】
しかしながら、各無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃが走行する過程でその何れか２台が接近したときには、その双方の無線中継装置３を機能させる必要はないので、無線信号の中継機能を何れか一方だけで果たせるように、機能させる無線中継装置３を定めておくことが望ましい。一方、各無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃが掘削エリア１０と放土エリア９の間を往復する過程でそれらの位置の前後関係が随時変動するため、こうした事態に対応して、遠隔操縦装置から油圧ショベル７及び各無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃの無線中継装置３へそれぞれ伝送される各無線信号を常に合理的に中継できるように各無線信号の中継経路を定めておくことが望ましい。
【００５４】
こうしたことから、本建設機械の無人施工システムでは、遠隔操縦装置から油圧ショベル７や無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃの各無線中継装置３へ遠隔操縦装置の無線信号をそれぞれ伝送する際に、機能させる無線中継装置３の選択及び無線信号を中継する経路の設定を自動的に行えるようにした「アドホックネットワークを構成する機能」を各無線中継装置３自身が備えている。そのため、掘削エリア１０と放土エリア９の間を複数の無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを走行させる過程でこれらの前後の位置関係が変動しても、遠隔操縦装置の無線信号を常に効率的に中継して油圧ショベル７や各無線中継車１’ａ，１’ｂ，１’ｃを遠隔操縦装置により円滑に無線操縦することができる。
【００５５】
以上、建設機械の無人施工システムを構成する建設機械が自走式の油圧ショベル７である場合を例にして説明したが、こうした建設機械は、ブルドーザ等他の建設機械であってもよい。図には、カーブする走行路２０の両側に樹木が生い茂った施工地域でこの出願の各発明を実施している例しか図示していないが、この出願の各発明は、走行路のアップダウンや建物等の障害物により電波が伝送されにくい施工地域等、種々の施工地域で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この出願の建設機械の無人施工システムに係る第１番目の発明を具体化して構成した建設機械の無人施工システムの一例を説明するための斜視図である。
【図２】図１の建設機械の無人施工システムに配備される無線中継車の一例を示す側面図である。
【図３】この出願の建設機械の無人施工システムに係る第２番目の発明を具体化して構成した建設機械の無人施工システムの一例を説明するための斜視図である。
【図４】従来の第１の形態に係る建設機械の無人施工システムの一例を説明するための斜視図である。
【図５】従来の第２の形態に係る建設機械の無人施工システムの一例を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    （第１番目の発明に係る）無線中継車
１’ａ，１’ｂ，１’ｃ  （第２番目の発明に係る）無線中継車
２    バルーン
３    無線中継装置
４    ワイヤ
５    電源
６    遠隔操作室
７    油圧ショベル
９    放土エリア
１０    掘削エリア
１５    無線中継車のアンテナ
１６    車体制御部
１７    荷台
２０    走行路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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