(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業現場に投入される作業機械や運搬機械等の無人運転される複数の無人作業車を無線通信により基地局から遠隔制御する、無人作業車の遠隔制御方法において、
前記基地局に前記複数の無人作業車及び前記無人通信中継車の夫々を制御する複数の操作盤を装備し、
前記作業現場を見通せる前記作業現場外の任意箇所に１つの中継局を設置し、
前記作業現場に、テレビカメラを搭載した無人運転される無人通信中継車を投入し、
前記基地局と前記中継局との間を第１のミリ波通信回線を介して接続し、前記中継局と前記複数の無人作業車及び前記無人通信中継車との間を１チャンネルの多重通信回線であるスプレッドスペクトラム（ＳＳ）無線通信回線を介して接続することにより、前記第１のミリ波通信回線と前記ＳＳ無線通信回線とを介して、前記基地局の前記複数の操作盤から前記複数の無人作業車と前記無人通信中継車とを遠隔制御できるようにし、
前記基地局と前記無人通信中継車との間を第２のミリ波通信回線を介して接続することにより、前記無人通信中継車の前記テレビカメラで撮像した映像を前記第２のミリ波通信回線を介して前記基地局へ送信できるようにし、
前記基地局から前記無人通信中継車を遠隔制御して前記無人作業車を撮像させるとともに、前記基地局の前記複数の操作盤から前記複数の無人作業車を遠隔制御する、
ことを特徴とする無人作業車の遠隔制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、人間が立入れない危険な作業現場において用いられる複数の運搬機械や複数の作業機械等の無人作業車を、基地局から中継局を介して無線通信により遠隔制御する場合等に好適な、無人作業車の遠隔制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、人間が立入れない危険な作業現場、例えば、火山の噴出に伴う土砂を集めて運搬するような作業現場では、遠隔制御により無人運転されるクローラダンプ、ブルドーザ、パワーショベル等の作業機械が用いられ、各種の作業が行なわれる。
さらに、そのような作業現場の土砂は、遠隔制御により無人運転されるホイールダンプやクローラダンプ等の運搬機械により作業現場の所定箇所まで運搬される。
【０００３】
また、近年、運搬機械等を遠隔制御する際にスプレッドスペクトラム（ＳＳ）無線機を用いて遠隔制御することが知られている。
このようなＳＳ無線機は、見透しのよい地点間での通信が可能で、送受信間の距離に限度を有する特徴を有している。
このため、従来においては、１チャンネルのＳＳ無線機を用い、運搬機械側と遠隔制御側との１対１の単独で用いた遠隔制御が行われ、建物内等の限られた空間内で利用するように構成されているのが現状であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来におけるＳＳ無線を用いた遠隔制御によれば、運搬機械側と遠隔制御側とは１対１の関係にあるため、遠隔制御される運搬機械が複数あると、これに応じた数のＳＳ無線機が必要になり、１つの遠隔制御側から複数の運搬機械側を遠隔操作することができない不具合があり、通信設備が大型化し遠隔操作性も劣るという問題があった。
また、ＳＳ無線においては、電波の送受信間の距離が限られているため、従来においては、例えば、建物内等の狭い空間内で利用するものとして、精々４００〜５００ｍ程度の範囲内で用いるように構成されており、例えば、広いエリヤでの作業現場では適用できないという問題があった。
因みに、本発明者が試験した結果、ＳＳ無線の送受信間距離としては５００ｍ〜２ｋｍ程度までは可能であることが確認でき、また、識別符号を付加したパケットにより交互に送出することにより、複数の運搬機械等との間で用いる同報通信が可能である。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、１チャンネルのＳＳ無線機を用いて１つの遠隔制御側から複数の無人作業車を遠隔制御できるとともに、広い作業現場で無人作業車の遠隔制御ができるようにした、無人作業車の遠隔制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無人作業車の遠隔制御方法は、作業現場に投入される作業機械や運搬機械等の無人運転される複数の無人作業車を無線通信により基地局から遠隔制御する、無人作業車の遠隔制御方法において、前記基地局に前記複数の無人作業車及び前記無人通信中継車の夫々を制御する複数の操作盤を装備し、前記作業現場を見通せる前記作業現場外の任意箇所に１つの中継局を設置し、前記作業現場に、テレビカメラを搭載した無人運転される無人通信中継車を投入し、前記基地局と前記中継局との間を第１のミリ波通信回線を介して接続し、前記中継局と前記複数の無人作業車及び前記無人通信中継車との間を１チャンネルの多重通信回線であるスプレッドスペクトラム（ＳＳ）無線通信回線を介して接続することにより、前記第１のミリ波通信回線と前記ＳＳ無線通信回線とを介して、前記基地局の前記複数の操作盤から前記複数の無人作業車と前記無人通信中継車とを遠隔制御できるようにし、前記基地局と前記無人通信中継車との間を第２のミリ波通信回線を介して接続することにより、前記無人通信中継車の前記テレビカメラで撮像した映像を前記第２のミリ波通信回線を介して前記基地局へ送信できるようにし、前記基地局から前記無人通信中継車を遠隔制御して前記無人作業車を撮像させるとともに、前記基地局の前記複数の操作盤から前記複数の無人作業車を遠隔制御することを特徴とする。
【０００７】
【作用】
無人作業車や無人通信中継車の遠隔制御を行うには、基地局に設けられた複数の操作盤のうち、遠隔制御しようとする無人作業車ないし無人通信中継車に対応した操作盤の切換えスイッチを切換えて操作すると、基地局内に設けられたミリ波通信用通信機から中継局のミリ波通信用通信機に制御データが送信される。
【０００８】
中継局では、ミリ波通信用通信機により受信された制御データがＳＳ無線機により制御信号としてアンテナを通じて前記操作盤に対応した無人作業車ないし無人通信中継車に送信され、これによりその無人作業車ないし無人通信中継車が遠隔制御される。
例えば、クローラダンプやホイールダンプの運搬機械に対応した操作盤を操作することにより、クローラダンプやホイールダンプを所定の待機場所から土砂を積み込む場所まで走行させたり、土砂を積み終わってから所定の廃棄場所まで走行させたり、さらに、廃棄場所で荷台を駆動して土砂を積み下ろすなどの遠隔制御が行なわれる。
また、無人通信中継車の場合には、無人通信中継車を所定方向に走行させたり、ビデオカメラを駆動してクローラダンプやホイールダンプなどの無人作業機械を撮像させたり、無人通信中継車に搭載したミリ波通信用通信機を所定の向きに駆動させたり、さらに、撮像した無人作業車の画像を、そのミリ波通信用通信機により基地局に送信させることが、前記操作盤の操作により行なわれる。
【０００９】
このような遠隔制御方法においては、特に、移動範囲の大きなクローラダンプやホイールダンプ等の無人作業車の場合でも、ＳＳ無線機を用いて遠隔制御が行なわれるので、中継局から５００ｍ〜２ｋｍ程度離れた広い範囲内での遠隔制御が可能となり、その結果、所定の広い範囲を有し人が立ち入れない危険な作業現場でも安全地帯に設置した基地局から充分にかつ確実に無人作業車の遠隔制御が可能になる。
また、無人作業車の遠隔制御を１チャンネルのＳＳ無線機を使用して行なう場合でも、それぞれの通信コマンドフォーマットに従ったパケットにして交互に制御命令を中継局のＳＳ無線機から送出する多重通信、あるいは時分割による多重通信が行われるので、中継局の１つのＳＳ無線機で複数の無人作業車を遠隔制御することが可能となる。
【００１０】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の方法を実施するための無人作業車の遠隔制御システムを示す概略構成図である。尚、本実施例では複数の運搬機械を遠隔制御する場合を例に採って説明する。
【００１１】
図１において、１は基地局、３は中継局、５は人間が立入れない危険な作業現場のエリヤを示しており、作業現場５内には、図示しない無人のパワーショベルやバックフォーやブルドーザ等の作業機械が投入され、さらに、クローラダンプ７やホイールダンプ９の無人の運搬機械や、無人の通信中継車１１が投入される。
尚、無人のクローラダンプ７やホイールダンプ９などの無人の運搬機械、および、無人のパワーショベルやバックフォーやブルドーザ等の無人の作業機械を、以下、無人作業車と呼称する。
また、前記作業現場５外に設置された基地局１と中継局３とは互いに見通せる箇所に設置され、さらに前記中継局３は上述した各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１を見通せる箇所に設置されている。
そして、作業現場５内の各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１は、作業現場５外の中継局３を介して遠隔制御され、無人のパワーショベルやバックフォーやブルドーザ等の作業機械により掘削された土砂が前記クローラダンプ７やホイールダンプ９等の運搬機械により所定の箇所まで運搬される。
【００１２】
前記基地局１は、図１に示すように、上述したような人間が立入れない危険な作業現場５のエリヤから離れた安全な箇所に設けられ、且つ、前記中継局３を見通せる箇所に設置されている。
前記基地局１には、図１に示すように、パソコン１０１が設置され、このパソコン１０１には所定のケーブル（例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル）１０３に整合器（例えば、ＣーＢｏｘ）１０５を介して、送受信可能な５０Ｇｚ帯域の簡易無線機（別称、ミリ波通信用通信機）１０７が接続されており、この簡易無線機１０７と、後述する中継局３に設けられた同様な送受信可能な５０Ｇｚ帯の簡易無線機３０７とによって、第１のミリ波通信回線が基地局１と前記中継局３との間に確立される。
したがって、５０Ｇｚ帯域の簡易無線機１０７、３０７を用いて、第１のミリ波通信回線を介して基地局１と中継局３間で通信が行なわれるので、基地局１から無人作業車ないし無人通信中継車までの間の距離としては、３ｋｍ程度の範囲で通信が可能となる。
【００１３】
また、前記パソコン１０１には複数の操作盤１１１、１１３、１１５が接続され、本実施例では、２台の無人作業車及び１台の無人通信中継車７、９、１１を別々に遠隔制御するために、３台の操作盤１１１、１１３、１１５がパソコン１０１に接続されている。
本実施例では、各々の操作盤１１１、１１３、１１５に設けられた切換えスイッチ（図示省略）により切換えることにより、それぞれの無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１に対応して一対一方式で操作盤１１１、１１３、１１５を操作して各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１の遠隔制御が行なえるようになっている。
さらに、前記簡易無線機１０７の前端部にはアンテナ１０９が設けられており、この簡易無線機１０７は各々の雲台上に３次元方向に指向方向変位可能に設置されており、雲台の駆動源により簡易無線機１０７のアンテナ１０９を任意の向きに向けることができ、これにより基地局１の簡易無線機１０７のアンテナ１０９と、中継局３の簡易無線機３０７のアンテナ３０９とを向い合せ、これにより、極めて指向性が大きい５０Ｇｚ帯域のミリ波通信における基地局１と中継局３との間で双方向通信が可能となる。
【００１４】
前記中継局３は、作業現場５の外にあって作業現場５の近傍の箇所に各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１が見通せる場所に設置されている。
また、中継局３には、パソコン３０１が設置され、このパソコン３０１には所定のケーブル（例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル）３０３に整合器（例えば、ＣーＢｏｘ）３０５を介して、前記基地局１と同様な送受信可能な５０Ｇｚ帯域の簡易無線機（別称、ミリ波通信用通信機）３０７が接続されている。
この簡易無線機３０７は、前記基地局側と同様にアンテナ３０９を備え、雲台上に３次元方向に指向方向変位可能に設置され、駆動源により任意の向きにアンテナ３０９を向けることができる。
また、前記パソコン３０１には、所定のケーブル（例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル）３０３を通じて、例えば、２．４ＧＨｚ帯域のＳＳ無線機（別称、小電力データ通信機）の送信部３１１が接続され、これに接続されたアンテナ３１３を通じて、各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１に制御信号が送信される。
【００１５】
前記作業現場５に投入される無人通信中継車１１及びクローラダンプ７やホイールダンプ９などの無人作業車には、それぞれ、アンテナ１１０１、７０１、９０１、および、これらアンテナに各々接続されたＳＳ無線機の受信部（図示省略）が搭載されており、各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１のＳＳ無線機の受信部に、前記中継局３のＳＳ無線機の送信部３１１からの制御信号が受信される。
前記中継局３のＳＳ無線機の送信部３１１から各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１のＳＳ無線機の受信部に送信される制御命令は、それら無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１のＳＳ無線機の受信部に対して一斉に制御命令を行なう一斉同報方式や、それら無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１のＳＳ無線機の受信部に対して一対一で制御命令を行なう一対一方式等が採用可能である。
本実施例では、一対一方式により通信を行なう構成とされており、この場合には、それぞれの通信コマンドフォーマットに従ったパケットにして交互に制御命令を中継局３のＳＳ無線機の送信部３１１から送出し、所謂、多重通信により各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１との間で通信が行える構成となっている。
また、この一対一方式の場合には、相手側の返送を待たなければならないので、若干の操作上での時間差、例えば、０．１ｓｅｃ以下の時間差が生ずるが特に問題はない。
【００１６】
このようにして、１チャンネルのＳＳ無線機であっても、１つの中継局３からクローラダンプ７やホイールダンプ９などの無人の運搬機械や、無人の通信中継車１１を確実に遠隔制御することが可能となる。
また、この場合、ＳＳ無線機が上述した第１のミリ波通信回線よりも指向性は大きくないが、所定の指向性を有していることから、中継局３を中心に各無人作業車ないし無人通信中継車の遠隔操作を５００ｍ〜２ｋｍ程度の範囲内で行うことができる。
【００１７】
前記各無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１には、クローラや車輪を駆動する走行用駆動源、操舵する操舵用駆動源、荷台を駆動する荷台用駆動源、および、これらを制御する制御回路等が搭載されている。
さらに、無人通信中継車１１にはテレビカメラ１１０３が搭載され、このテレビカメラ１１０３により、前記クローラダンプ７やホイールダンプ９などの無人作業車の運搬状況が撮像できる構造となっている。
尚、テレビカメラ１１０３により撮像された撮像画像は無人通信中継車１１に搭載された簡易無線機１１０５により第２のミリ波通信回線を通じて基地局１に送信される。
【００１８】
次に上記構成の遠隔制御システムにより各々の無人作業車を遠隔制御する場合について説明する。
クローラダンプ７、ホイールダンプ９、および無人通信中継車１１の遠隔制御は、基地局１に設けられた操作盤１１１〜１１５のうち、遠隔制御しようとする無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１に対応した操作盤１１１〜１１５の切換えスイッチを切換えて操作することにより行なわれる。
そして、これらの操作盤１１１〜１１５を操作すると、基地局１内に設けられたパソコン１０１から整合器１０５を介して簡易無線機１０７に制御命令が出力され、簡易無線機１０７のアンテナ１０９から中継局３の簡易無線機３０７のアンテナ３０９に第１のミリ波通信回線を介して制御データが送信される。
中継局３では、簡易無線機３０７により受信された制御データが整合器３０５を通じてパソコン３０１に入力され、パソコン３０１からＳＳ無線機の送信部３１１に制御信号が送出され、送信部３１１からアンテナ３１３を通じて前記操作盤１１１〜１１５に対応した無人作業車ないし無人通信中継車７、９、１１が遠隔制御される。
【００１９】
例えば、無人通信中継車１１の遠隔制御を行なうには、例えば、無人通信中継車１１を所定方向に走行させたり、ビデオカメラ１１０３を駆動してクローラダンプ７やホイールダンプ９などの無人作業車を撮像させたり、搭載した簡易無線機１１０５を所定の向きに駆動させたり、さらに、撮像した無人作業車７、９の画像を無人通信中継車１１の簡易無線機１１０５から第２のミリ波通信回線により基地局１に送信させるような遠隔制御が例えば操作盤１１１の操作により行なわれる。
【００２０】
また、クローラダンプ７やホイールダンプ９の遠隔制御を行なうには、基地局１においてクローラダンプ７やホイールダンプ９にそれぞれ対応した操作盤１１３、１１５を操作することにより、クローラダンプ７やホイールダンプ９を所定の待機場所から土砂を積み込む場所まで走行させたり、土砂を積み終わってから所定の廃棄場所まで走行させたり、さらに、廃棄場所で荷台を駆動して土砂を積み下ろすなどの遠隔制御が行なわれる。
この場合、遠隔制御する無人作業車が、上述したような移動範囲の大きなクローラダンプ７やホイールダンプ９等の無人作業車７、９であっても、これらの遠隔制御がＳＳ無線機を用いて行なわれることにより、中継局３から５００ｍ〜２ｋｍ程度離れた範囲内であれば遠隔制御が可能となるため、従来に比べて広い範囲での遠隔制御を行なうことが可能となり、その結果、人が立ち入れない広い範囲の危険な作業現場でも充分に無人作業車の遠隔制御が可能となる。
【００２１】
また、本実施例においては、１チャンネルのＳＳ無線を使用した場合でも、それぞれの通信コマンドフォーマットに従ったパケットにして交互に制御命令を中継局３のＳＳ無線機の送信部３１１から送出する多重通信による通信が行われるので、中継局３の１つのＳＳ無線機で複数の無人作業車及び無人通信中継車７、９、１１を遠隔制御することが可能となる。
さらに、本実施例においては、基地局１と中継局３間をミリ波通信回線で結合することにより、中継局３を各無人作業車ないし無人通信中継車がよく見通せる位置に設置できるとともに、基地局１と無人作業車間の通信距離を拡大することができる。
【００２２】
尚、本実施例では、無人作業車としてクローラダンプ７やホイールダンプ９等の運搬機械を例に採って説明したが、これに限らず、例えば、作業現場５で各種の作業を行なう無人のパワーショベルやバックフォーやブルドーザ等の作業機械にも同様にして適用することが可能である。
また、本発明は、パケット伝送方式に限らず、時分割多重方式であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、特に、移動範囲の大きなクローラダンプやホイールダンプ等の無人作業車を制御する場合でも、ＳＳ無線機を用いて遠隔制御が行なわれるので、中継局から５００ｍ〜２ｋｍ程度離れた広い範囲内での遠隔制御が可能となり、その結果、所定の広い範囲を有し人が立ち入れない危険な工事現場でも充分に無人作業車の遠隔制御を行うことができる。
さらに、中継局と基地局との間でミリ波通信回線を通じてデータの授受を行なうことにより、基地局を危険な作業現場からできるだけ離れた地点に設置して各無人作業車の遠隔制御を行なうことが可能となる。
また、複数の無人作業車を遠隔制御する際に、１チャンネルのＳＳ無線機を使用した場合でも、それぞれの通信コマンドフォーマットに従ったパケットにして交互に制御命令を中継局のＳＳ無線機の送信部から送出するなどの多重通信が行われるので、中継局の１つのＳＳ無線機で複数の無人作業車を遠隔制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を実施する無人運搬機械を遠隔制御する概略構成図である。
【符号の説明】
１  基地局
３  中継局
５  作業現場
７  無人作業車
９  無人作業車
１１  無人通信中継車
１０７  ミリ波通信用通信機（簡易無線機）
１１１  操作盤
１１３  操作盤
１１５  操作盤
３０７  ミリ波通信用通信機（簡易無線機）
３１１  ＳＳ無線機の送信部
【図１】
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