JP7537131B2 - 操作システム、前記操作システムで操作される作業装置を備える高所作業車および作業車 - Google Patents

Description

本発明は、操作システム、前記操作システムで操作される作業装置を備える高所作業車および作業車に関する。

従来、高所作業装置を備える高所作業車は、自走可能な下部走行体に上部旋回台が設けられ、この旋回台に伸縮するブームが起伏自在に設けられている。ブームの先端には、作業者が搭乗するバケットが設けられている。高所作業車は、バケット内の操作具によって作業者の所望する位置にバケットを移動することができる。このような高所作業車において、操作具の操作方向にバケットが移動するように構成されたものが知られている。例えば、特許文献１の如くである。

特許文献１に記載の高所作業車（作業車両）は、走行体に設けられた旋回台に伸縮自在なブームが設けられている。ブームの先端には、バケット（作業床）が設けられている。バケットには、任意の方向に傾倒操作可能な１本の入力操作レバーが設けられている。また入力操作レバーには、軸回りに回転可能な可動グリップが設けられている。バケットは、入力操作レバーの傾倒方向に移動し、可動グリップの回転方向に揺動するように構成されている。このように構成することで、入力操作レバーの操作に対するバケットの移動方向の不一致が解消され、作業者の操作感を向上させることができる。

特許文献１に記載の高所作業車は、バケットの操作端末に入力操作レバーが設けられている。作業者は、操作端末の位置から周囲の状況を確認しつつ、入力操作レバーでバケットを移動させる。このため、複数の作業者、荷物を積載することができる程度の大きさのバケットでは、作業者が操作端末の位置からバケットの周囲の状況を確認し難い場合がある。また、壁面に沿ってバケットを移動させる場合、傾斜した壁面、トンネルの内壁等の湾曲した壁面における傾斜、湾曲の度合いの把握が難しいため、直感的に作業車両を操作できない場合があった。

特開平９－２０２５９９号公報

本発明の目的は、作業装置の操作端末の利便性を向上させ、直感的に作業装置を制御することができる操作システム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、旋回台を介して起伏可能なブームが設けられた作業装置の操作システムである。

前記操作システムは、対象物に図形、印または文字のうち少なくとも一つを投影する投影装置と、前記対象物の壁面に投影された前記図形、前記印および前記文字を撮影する撮影装置と、前記作業装置の位置および方向と、前記撮影装置に対する前記投影装置の位置および方向とを検出する位置検出装置と、前記撮影装置に対する前記投影装置の位置と方向、および前記投影装置から基準距離だけ離隔した投影面に投影された前記図形、前記印および前記文字に対する前記対象物の壁面に投影された前記図形、前記印および前記文字の形状の差異から、前記投影装置から前記対象物の投影面までの距離および投影面の形状を算出する端末制御装置と、前記作業装置のブームを移動させるための操作信号を前記端末制御装置に送信する操作具と、を備える。前記端末制御装置は、算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいて、前記作業装置の操作対象が前記壁面から所定の距離だけ離隔した状態で前記壁面に沿って任意の方向に移動させる制御信号を生成し、前記操作具の操作によって前記作業装置の制御装置に送信する。

第２の発明において、前記端末制御装置は、算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいて前記作業装置の操作対象が前記壁面から所定の距離だけ離隔した位置に移動させる制御信号を生成し、前記操作具の操作によって前記作業装置の制御装置に送信する。

第４の発明において、前記投影装置と前記操作具とが一体に構成され、対象物に図形、印または文字を投影した状態で前記操作具を操作可能な携帯操作端末を備える。

第５の発明において、前記撮影装置がさらに一体に構成され、対象物に投影した前記図形、前記印または前記文字を撮影可能な携帯操作端末を備える。

第６の発明において、上述した発明に記載の操作システムで操作される高所作業装置を備える高所作業車であって、前記操作システムは、前記投影装置と前記操作具とが一体に構成され、前記対象物の壁面に図形、印または文字を投影した状態で前記操作具を操作可能な携帯操作端末を有し、前記高所作業装置の作業床に前記撮影装置が設けられ、前記撮影装置によって前記撮影装置によって前記携帯操作端末の前記投影装置から前記対象物に投影された前記図形、前記印または前記文字を撮影するとともに前記携帯操作端末を撮影し、前記位置検出装置として前記投影装置の位置および方向を検出し、前記端末制御装置が算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいた制御信号を前記操作具の操作によって前記高所作業装置の制御装置に送信する。

第７の発明において、上述した発明に記載の操作システムで操作される高所作業装置を備える高所作業車であって、前記操作システムは、前記投影装置と前記操作具とが一体に構成され、前記対象物に図形、印または文字を投影した状態で前記操作具を操作可能な携帯操作端末を有し、前記高所作業装置の作業床に前記撮影装置が設けられ、前記高所作業装置と前記携帯操作端末とに前記位置検出装置が設けられ、前記端末制御装置が算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいた制御信号を前記操作具の操作によって前記高所作業装置の制御装置に送信する。

第８の発明は、操作システムで操作される作業装置を備える作業車である。

前記操作システムは、対象物に図形、印または文字の少なくとも一つを投影する投影装置と、前記対象物に投影された前記図形、前記印または前記文字を撮影する撮影装置と、前記作業装置の位置および方向を検出する位置検出装置と、前記撮影装置に対する前記投影装置の位置と方向、および前記投影装置から基準距離だけ離隔した仮想の投影面に投影された前記図形、前記印および前記文字に対する前記対象物の壁面に投影された前記図形、前記印および前記文字の形状の差異から、前記投影装置から前記対象物の壁面までの距離および前記壁面の形状を算出する端末制御装置と、前記作業装置のブームを移動させるための操作信号を前記端末制御装置に送信する操作具と、を備える。前記端末制御装置は、算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいて、前記作業装置の操作対象が前記壁面から所定の距離だけ離隔した状態で前記壁面に沿って任意の方向に移動させる制御信号を生成し、前記操作具の操作によって前記作業装置の制御装置に送信する。

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８の発明において、操作システムは、基準となる図形等と対象物に投影された図形等とを比較することで、作業者の視覚による把握が難しい壁面の形状を操作システムの端末制御装置が算出する。従って、作業者は、所定の図形等を壁面に投影するだけで、壁面の形状を基準として作業装置を操作することができる。これにより、操作システムは、作業装置の操作端末の利便性を向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

第２の発明および第３の発明において、操作システムは、作業者の視覚による把握が難しい壁面の形状を基準として一定の距離を保つように作業装置を操作することができる。これにより、操作システムは、作業装置の操作端末の利便性を向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

第４の発明において、操作システムは、作業者が任意の位置から任意の方向の対象物の壁面に図形等を投影し、且つ作業装置を操作することができる。これにより、操作システムは、作業装置の操作端末の利便性を向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

第５の発明および第６の発明において、作業者は、高所作業装置の作業床から携帯操作端末によって対象物の壁面に図形等を投影するだけで、作業床を対象物の壁面にそって移動させることができる。これにより、高所作業車は、操作システムによって高所作業装置の操作端末の利便性を向上させ、直感的に高所作業装置を制御することができる。

第７の発明において、作業者は、作業装置の投影装置を対象物の壁面に向けて、図形等を投影することで、対象物の壁面に沿って作業装置を移動させることができる。これにより、作業車は、操作システムによって作業装置の操作端末の利便性を向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

操作システムの制御構成を示すブロック図。 投影図形等に基づく制御方法のフローチャート図。 基準投影図形および基準投影矢印を示す概念図。 基準投影図形等の投影画像を取得する状態を示す概念図。 基準投影図形等の投影位置画像を取得し、基準位置座標を算出する状態を示す概念図。 基準投影図形等の正投影画像を取得し、正投影位置座標を算出する状態を示す概念図。 投影装置と撮影装置が一体に構成されている操作システムの制御構成を示すブロック図。 投影装置と操作具が一体に構成されている操作システムの制御構成を示すブロック図。 操作システムによって操作される作業車両の第１実施形態である高所作業車の全体構成を示す上面図と側面図。 高所作業車と操作システムの制御構成を示すブロック図。 図１１は本発明の操作システムに含まれる携帯操作端末を示す。（Ａ）は携帯操作端末の全体を示す斜視図を示し、（Ｂ）は携帯操作端末の側面図を示す。 携帯操作端末によって基準投影図形等が投影されている状態を示す模式図。 図１３は基準投影図形等に基づいたバケットの移動状態を示す。（Ａ）は、壁面に近接するバケットの移動状態を示し、（Ｂ）は壁面に沿って移動するバケットの移動状態を示す。 操作システムによって操作される作業車両の第２実施形態である高所作業車のバケットを示す上面図。

以下で、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同一部分には同一の符号を付して、その同一部分の説明は繰り返さない。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

図１から図６を用いて本発明の実施形態１に係る作業装置の操作端末である操作システム１の全体構成について説明する。

図１に示すように、操作システム１は、旋回、且つ起伏可能なブームが設けられた作業装置の操作を行うシステムである。操作システム１は、作業装置のブームの旋回、ブームの起伏およびブームの伸縮の少なくとも一つの制御を行う。

操作システム１は、投影装置２、撮影装置３、位置検出装置４、操作具および端末制御装置７を備える。操作システム１は、投影装置２、撮影装置３、位置検出装置４、計測操作具５、移動操作具６および端末制御装置７から操作端末を構成する。

投影装置２は、構造物等の対象物の壁面Ｗ等に図形、印または文字の少なくとも一つを投影する装置である。投影装置２は、例えば、レーザーポインタから構成されている。投影装置２は、対象物の壁面Ｗに、円形または四角形等の図形、矢印等の印および文字を投影可能に構成される。投影装置２は、端末制御装置７からの制御信号を取得可能に構成されている。

撮影装置３は、投影装置２が投影した図形等を撮影する装置である。撮影装置３は、任意の位置に投影される図形等を撮影するために撮影装置３を中心として３６０度の範囲を撮影可能に構成されている。撮影装置３は、例えば、３６０度の視野角を有する３６０度カメラから構成されている。なお、撮影装置３は、回転機構を有し、３６０度の範囲をスキャン可能なカメラでもよい。また、撮影装置３は、投影装置２が投影している方向を撮影するように、投影装置２と連動するように構成されていてもよい。撮影装置３は、端末制御装置７からの制御信号を取得可能に構成されている。また、撮影装置３は、撮影した画像を端末制御装置７に送信可能に構成されている。

位置検出装置４は、撮影装置３と投影装置２との絶対座標と方向を検出する装置である。位置検出装置４は、投影位置検出装置４ａと撮影位置検出装置４ｂとから構成されている。位置検出装置４は、例えば、投影装置２と撮影装置３とにそれぞれ設けられた複数のＧＮＳＳ受信機から構成されている。ＧＮＳＳ受信機は、全球測位衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を構成する受信機である。ＧＮＳＳ受信機は、衛星から測距電波を受信し、受信機のグローバル座標系の絶対座標である緯度、経度、標高を算出する装置である。位置検出装置４は、端末制御装置７からの制御信号を取得可能に構成されている。位置検出装置４は、撮影装置３に設けられた撮影位置検出装置４ｂのＧＮＳＳ受信機のグローバル座標系における位置座標（以下、単に「位置座標」と記す）と投影装置２に設けられた投影位置検出装置４ａのＧＮＳＳ受信機の位置座標とを端末制御装置７に送信可能に構成されている。

なお、本実施形態で、位置検出装置４は、撮影装置３と投影装置２とに複数もうけられたＧＮＳＳ受信機から構成されているが、これに限定するものではない。位置検出装置４は、ＧＮＳＳ受信機とジャイロセンサまたは方位センサの組み合わせでもよい。また、位置検出装置４は、複数のビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）でもよい。

操作具である計測操作具５は、投影装置２、撮影装置３の操作信号を端末制御装置７に送信する。計測操作具５は、作業者が携帯可能な携帯型操作具でも作業装置に設けられた据え付け型操作具でもよい。計測操作具５は、例えば、押しボタン、ジョイスティック等から構成されている。計測操作具５は、作業者の操作により、投影装置２に図形等を投影させるための操作信号と、撮影装置３に投影された図形等を撮影させるための操作信号を端末制御装置７に送信する。また、操作具である移動操作具６は、作業者の操作により、端末制御装置７が算出した対象物の壁面Ｗを基準として設定した位置に作業装置のブームを移動させるための操作信号を端末制御装置７に送信する。

端末制御装置７は、計測操作具５および移動操作具６からの操作信号に基づいて、投影装置２、撮影装置３および位置検出装置４を制御するとともに、作業装置のアクチュエータを制御する装置である。端末制御装置７は、作業者が携帯可能な携帯型操作具と一体に構成されていてもよい。また、端末制御装置７は、作業装置に設けられていてもよい。端末制御装置７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。端末制御装置７は、投影装置２、撮影装置３、位置検出装置４および各アクチュエータ、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、データが格納されている。

端末制御装置７は、投影装置２に接続され、投影装置２に制御信号を送信することができる。また、端末制御装置７は、投影装置２から制御信号を取得することができる。

端末制御装置７は、撮影装置３に接続され、撮影装置３に制御信号を送信することができる。また、端末制御装置７は、撮影装置３から制御信号および画像を取得することができる。

端末制御装置７は、位置検出装置４に接続され、位置検出装置４に制御信号を送信することができる。また、端末制御装置７は、位置検出装置４から位置検出装置４が算出した位置情報を取得することができる。端末制御装置７は、撮影位置検出装置４ｂから取得した撮影装置３における複数の部分の位置座標から、撮影装置３の位置座標と方向とを算出することができる。同様に、端末制御装置７は、投影位置検出装置４ａから取得した投影装置２における複数の部分の位置座標から、撮影装置３の位置座標と方向とを算出することができる。すなわち、制御装置は、撮影装置３に対する投影装置２の相対座標と方向とを算出することができる。

端末制御装置７は、計測操作具５および移動操作具６から操作信号を取得することができる。

端末制御装置７は、取得した図形等の画像と、算出した撮影装置３に対する投影装置２の位置と方向とから図形等が投影された対象物の壁面Ｗに基づく制御信号を生成することができる。

端末制御装置７は、作業装置の制御装置に接続され、生成したアクチュエータの制御信号を作業装置の制御装置に送信することができる。

このように構成される操作システム１は、計測操作具５が操作されると、撮影装置３によって投影装置２が対象物の壁面Ｗに投影した図形等の画像を撮影する。さらに、操作システム１は、端末制御装置７によって投影装置２と撮影装置３との位置情報から撮影装置３に対する投影装置２の位置と方向とを算出する。操作システム１は、撮影した画像と算出した位置情報とから、後述する壁面Ｗを示す式（１）を算出する。次に、操作システム１は、移動操作具６が操作されると、端末制御装置７によって式（１）に基づいて生成した制御信号を作業装置のアクチュエータに送信する。

なお、他の実施形態として、操作システム１は、撮影装置３が位置検出装置４を兼ねる構成でもよい。撮影装置３が、２台の３６０度カメラによって構成されている場合、撮影装置３は、ステレオ計測によって撮影対象物の位置計測が可能である。撮影装置３は、投影装置２が投影した図形等を撮影するとともに、２台の３６０度カメラによって投影装置２を撮影する。撮影装置３は、撮影した図形等の画像と投影装置２の画像とを端末制御装置７に送信する。

端末制御装置７は、撮影装置３が撮影した投影装置２のステレオ画像から、撮影装置３に対する投影装置２の位置と方向とを算出することができる。

次に、投影装置２から投影された投影図形等に基づく制御方法について詳細に説明する。

図３に示すように、投影装置２は、基準形状の一つである正方形の図形（以下、単に「基準投影図形Ｆｓ」と記す）を対象物の壁面Ｗに投影する。合わせて、投影装置２は、基準形状の一つである方向を示す矢印（以下、単に「基準投影矢印Ａｓ」と記す）を対象物の壁面Ｗに投影する。また、端末制御装置７（図１参照）は、撮影位置検出装置４ｂ（図１参照）から撮影装置３の位置座標と、投影位置検出装置４ａ（図１参照）から投影装置２の位置座標および投影方向Ｓを取得しているものとする。

端末制御装置７（図１参照）は、撮影装置３が撮影した画像内において、基準投影図形Ｆｓの頂点位置を画像上の画素で表した座標（以下、単に「画像座標」と記す）と投影距離Ｄｒとの関係についてのデータを保持しているものとする。具体的には、端末制御装置７は、投影装置２から投影方向Ｓに基準距離Ｄｓだけ離隔した仮想の投影面Ｖに正投影された基準投影図形Ｆｓ（薄墨部分）の実辺長である基準辺長Ｌｓおよび基準投影図形Ｆｓの画像座標である基準画像座標Ｃｐｓ（不図示）を保持している。

基準投影図形取得行程Ｓ１
図２と図４に示すように、基準投影図形取得行程Ｓ１として、端末制御装置７（図１参照）は、計測操作具５（図１参照）の操作信号を取得すると、投影装置２によって対象物の壁面Ｗに基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを投影するとともに、撮影装置３によって基準投影図形Ｆｓ（薄墨部分）と基準投影矢印Ａｓとを含む投影画像Ｐを撮影する。端末制御装置７は、撮影装置３から、投影画像Ｐを取得する。

視点位置変換行程Ｓ２
図２と図５とに示すように、視点位置変換行程Ｓ２として、端末制御装置７（図１参照）は、投影位置検出装置４ａ（（図１参照））から取得した投影装置２の位置座標および投影方向Ｓと、撮影位置検出装置４ｂ（（図１参照））から取得した撮影装置３の位置座標および撮影装置３の撮影方向とに基づいて、取得した投影画像Ｐを既知の回転行列（ビュー変換行列）によって投影位置からの視点画像である投影位置画像Ｐｖに変換する。

正投影画像取得行程Ｓ３
図２と図６とに示すように、正投影画像取得行程Ｓ３として、端末制御装置７は、投影位置画像Ｐｖの基準投影図形Ｆｓ（二点鎖線図）の図心Ｇを基準として、投影方向Ｓから見て基準投影図形Ｆｓの左辺の長さと右辺の長さとが等しく、上辺の長さと下辺の長さとが等しくなるように投影位置画像Ｐｖを変換する。すなわち、端末制御装置７は、投影位置画像Ｐｖの基準投影図形Ｆｓを投影装置２と基準投影図形Ｆｓの図心Ｇを結ぶ直線に垂直な平面上に投影した状態の正投影画像Ｐｏの基準投影図形Ｆｓ（薄墨部分）に射影変換する。この際、端末制御装置７は、投影方向Ｓから見て、投影位置画像Ｐｖの基準投影図形Ｆｓと正投影画像Ｐｏの基準投影図形Ｆｓとの間の左右方向（ヨー方向）の傾きθｙと上下方向（ピッチ方向）の傾きθｐとを算出する。さらに、端末制御装置７は、正投影画像Ｐｏにおいて基準投影矢印Ａｓが指している方向を既知の画像処理方法によって算出する。

位置座標算出行程Ｓ４
位置座標算出行程Ｓ４として、端末制御装置７は、基準投影図形Ｆｓ（図６の二点鎖線図参照）の基準画像座標Ｃｐｓ（不図示）と、正投影画像Ｐｏにおける基準投影図形Ｆｓ（図６の薄墨部分参照）の正投影画像座標Ｃｐｏ（不図示）とを算出する。端末制御装置７は、算出した基準画像座標Ｃｐｓと正投影画像座標Ｃｐｏとを比較し、投影装置２の位置座標（不図示）、基準辺長Ｌｓ（図３参照）、基準距離Ｄｓ（図３参照）、傾きθｙおよび傾きθｐに基づいて、投影装置２から基準投影図形Ｆｓの図心Ｇまでの投影距離Ｄｒを算出する。

さらに、端末制御装置７は、投影位置画像Ｐｖの基準投影図形Ｆｓ（図５の薄墨部分参照）における基準画像座標Ｃｐｓの位置座標である第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、第２基準位置座標Ｃｓ２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、第３基準位置座標Ｃｓ３（ｘ３、ｙ３、ｚ３）および第４基準位置座標Ｃｓ４（ｘ４、ｙ４、ｚ４）と、正投影画像Ｐｏの基準投影図形Ｆｓ（図６の薄墨部分参照）おける正投影画像座標Ｃｐｏの位置座標である第１正投影位置座標Ｃｏ１（ｘ´１、ｙ´１、ｚ´１）、第２正投影位置座標Ｃｏ２（ｘ´２、ｙ´２、ｚ´２）、第３正投影位置座標Ｃｏ３（ｘ´３、ｙ´３、ｚ´３）および第４正投影位置座標Ｃｏ４（ｘ´４、ｙ´４、ｚ´４）と、を算出する。正投影位置座標Ｃｏのうち第１正投影位置座標Ｃｏ１（ｘ´１、ｙ´１、ｚ´１）は、基準位置座標Ｃｓのうち第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）を正投影した座標である。同様に、第２正投影位置座標Ｃｏ２（ｘ´２、ｙ´２、ｚ´２）は、第２基準位置座標Ｃｓ２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を正投影した座標である。第３正投影位置座標Ｃｏ３（ｘ´３、ｙ´３、ｚ´３）は、第３基準位置座標Ｃｓ３（ｘ３、ｙ３、ｚ３）を正投影した座標である。第４正投影位置座標Ｃｏ４（ｘ４、ｙ４、ｚ４）は、第４基準位置座標Ｃｓ４（ｘ´４、ｙ´４、ｚ´４）を投影した座標である。

壁面算出行程Ｓ５
壁面算出行程Ｓ５として、端末制御装置７は、算出した第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）・・第４基準位置座標Ｃｓ４（ｘ４、ｙ４、ｚ４）および第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ´１、ｙ´１、ｚ´１）・・および第４正投影位置座標Ｃｏ４（ｘ´４、ｙ´４、ｚ´４）を用いて、基準投影図形Ｆｓが投影されている対象物の壁面Ｗの形状を示す式を算出する。投影方向Ｓの対象物の壁面Ｗ上のｚ座標を式（１）で規定した場合、各正投影位置座標Ｃｏのｘ´座標は、式（２）に示すように、対応する基準位置座標Ｃｓのｘ座標とｙ座標とによって表せる。同様に、各正投影位置座標Ｃｏのｙ´座標は、式（３）に示すように、対応する基準位置座標Ｃｓのｘ座標とｙ座標とによって表せる。なお、添え字のφは、第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）から第４基準位置座標Ｃｓ４（ｘ４、ｙ４、ｚ４）、および第１正投影位置座標Ｃｏ１（ｘ´１、ｙ´１、ｚ´１）から第４正投影位置座標Ｃｏ４（ｘ´４、ｙ´４、ｚ´４）のいずれかを表すものである。また、Ａ０、Ｂ０、Ｃ０、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２は係数である。

端末制御装置７は、第１正投影位置座標Ｃｏ１（ｘ´１、ｙ´１、ｚ´１）のｘ座標を式（２）の左辺に代入し、第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）のｘ座標およびｙ座標を式（２）の右辺に代入する。さらに、端末制御装置７は、第１正投影位置座標Ｃｏ１（ｘ´１、ｙ´１、ｚ´１）のｙ座標を式（３）の左辺に代入し、第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）のｘ座標およびｙ座標を式（３）の右辺に代入する。

同様に、端末制御装置７は、第２正投影位置座標Ｃｏ２（ｘ´２、ｙ´２、ｚ´２）、第３正投影位置座標Ｃｏ３（ｘ´３、ｙ´３、ｚ´３）および第４正投影位置座標Ｃｏ４（ｘ´４、ｙ´４、ｚ´４）のｘ座標を式（２）の左辺にそれぞれ代入し、各ｘ座標に対応するように第２基準位置座標Ｃｓ２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、第３基準位置座標Ｃｓ３（ｘ３、ｙ３、ｚ３）および第４基準位置座標Ｃｓ４（ｘ４、ｙ４、ｚ４）のｘ座標およびｙ座標を式（２）の右辺にそれぞれ代入する。さらに、端末制御装置７は、第２正投影位置座標Ｃｏ２（ｘ´２、ｙ´２、ｚ´２）、第３正投影位置座標Ｃｏ３（ｘ´３、ｙ´３、ｚ´３）および第４正投影位置座標Ｃｏ４（ｘ´４、ｙ´４、ｚ´４）のｙ座標を式（３）の左辺にそれぞれ代入し、各ｙ座標に対応するように第２基準位置座標Ｃｓ２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、第３基準位置座標Ｃｓ３（ｘ３、ｙ３、ｚ３）および第４基準位置座標Ｃｓ４（ｘ４、ｙ４、ｚ４）のｘ座標およびｙ座標を式（３）の右辺にそれぞれ代入する。

端末制御装置７は、各正投影位置座標Ｃｏと各基準位置座標Ｃｓとをそれぞれ代入した各式（２）各、式（３）から、係数Ａ０、Ｂ０、Ｃ０、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２を算出する。さらに、端末制御装置７は、算出した係数Ａ０、Ｂ０、Ｃ０を式（１）に代入することで、対象物の壁面Ｗを式（１）で表す。

このように、端末制御装置７は、撮影装置３に対する投影装置２の位置座標と方向、および投影装置２から基準距離Ｄｓだけ離隔した仮想の投影面Ｖに投影された基準投影図形Ｆｓに対する対象物の壁面Ｗに投影された基準投影図形Ｆｓの形状の差異から、投影装置２から対象物の壁面Ｗまでの投影距離Ｄｒおよび壁面Ｗの形状として壁面Ｗの表面の三次元座標を表す式（１）を算出する。

制御信号生成行程Ｓ６
制御信号生成行程Ｓ６として、端末制御装置７は、移動操作具６の操作信号を取得すると、撮影装置３の位置座標および係数Ａ０、Ｂ０、Ｃ０が代入された式（１）に基づいて、作業装置のブームの制御信号を生成する。端末制御装置７は、例えば、投影装置２と、対象物の壁面Ｗに投影された基準投影図形Ｆｓの図心Ｇとを結ぶ投影方向Ｓに沿って、照射された壁面から所定距離Ｄｐだけ離れた位置まで作業装置のブーム先端を移動させる制御信号を生成する。また、端末制御装置７は、照射された部分から所定距離Ｄｐだけ離れた状態で、対象物の壁面Ｗに投影された基準投影矢印Ａｓの方向に移動させる制御信号を生成する。端末制御装置７は、生成した制御信号を作業装置のアクチュエータに送信する。

このように構成される操作システム１は、投影装置２から対象物に基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを投影することで、作業者の視覚による把握が難しい壁面Ｗの形状を基準投影図形Ｆｓの形状から算出することができる。また、操作システム１は、投影装置２と撮影装置３とがそれぞれ独立して構成されていても、ビュー変換、射影変換によって対象物の壁面Ｗを算出することができる。従って、作業者は、任意の位置から任意の方向の壁面Ｗに基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを投影するだけで、壁面Ｗの形状を基準として作業装置を操作することができる。また、操作システム１は、基準位置座標Ｃｓと正投影位置座標Ｃｏとから算出する壁面Ｗを表す式（１）を連続して算出することで、壁面Ｗが湾曲していても壁面Ｗに沿って一定の距離を保ってブームの先端を移動させることができる。これにより、操作システム１は、作業装置の操作端末の利便性を向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

また、本実施形態において、操作システム１は、投影装置２と撮影装置３とはそれぞれ独立した別個の装置として構成されているが、投影装置２と撮影装置３とを一体に構成してもよい。

図７に示すように、撮影装置３は、作業者が携帯した状態で基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを投影可能な投影装置２と一体に構成されている。撮影装置３の撮影方向は、投影装置２の投影方向Ｓと一致するように構成されている。操作システム１は、計測操作具５が操作されると、投影装置２から基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとが投影されるとともに、撮影装置３が対象物の壁面Ｗに投影された基準投影図形Ｆｓを撮影するように構成されている。

このように構成することで、撮影装置３は、投影装置２が基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを投影している位置から基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを撮影する。つまり、撮影装置３は、投影位置画像Ｐｖを撮影している。従って、操作システム１の端末制御装置７は、撮影装置３から取得した基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを既知の回転行列（ビュー変換行列）によって投影位置からの画像である投影位置画像Ｐｖに変換する視点位置変換行程Ｓ２を実施する必要が。これにより、操作システム１は、座標変換時の誤差の発生を防止するとともに、端末制御装置７の計算負荷を低減することができる。また、作業者は、対象物の壁面Ｗに基準投影図形Ｆｓを投影するだけで基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとの撮影を同時におこなうことができる。操作システム１は、投影装置２、撮影装置３および位置検出装置４を一体に構成することで、作業装置の操作端末の利便性をさらに向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

また、本実施形態において、操作システム１は、投影装置２と計測操作具５および移動操作具６とはそれぞれ独立した別個の装置として構成されているが、投影装置２と計測操作具５および移動操作具６とを一体に構成してもよい。

図８に示すように、計測操作具５と移動操作具６とは、作業者が携帯した状態で基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを投影可能な投影装置２と一体に構成されている。操作システム１は、投影装置２が対象物の壁面Ｗに向けられた状態で計測操作具５が操作されると、投影装置２から基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとが投影されるとともに、別個に設けられた撮影装置３が対象物の壁面Ｗに投影された基準投影図形Ｆｓを撮影するように構成されている。さらに、操作システム１は、移動操作具６が操作されると、投影装置２によって基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとが投影されている壁面Ｗの方向に作業装置を移動させる制御信号を生成するように構成されている。

このように構成することで、操作システム１は、投影装置２の操作と計測操作具５および移動操作具６の操作を一連の操作として行うことができる。これにより、操作システム１は、投影装置２、計測操作具５、移動操作具６および位置検出装置４を一体に構成することで、作業装置の操作端末の利便性をさらに向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

さらに、操作システム１は、撮影装置３、投影装置２、位置検出装置４、計測操作具５および移動操作具６を一体に構成してもよい。このように構成することで、操作システム１は、視点位置変換行程Ｓ２を削減し、座標変換時の誤差を抑制するとともに、端末制御装置７の計算負荷を低減する、さらに、操作システム１は、投影装置２の操作と計測操作具５および移動操作具６の操作を一連の操作として行うことができる。これにより、操作システム１は、作業装置の操作端末の利便性をさらに向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

次に、図９と図１０とを用いて、本発明の操作システム１によって操作される作業車両の第１実施形態である高所作業車１１について説明する。以下の実施形態において、作業車両として高所作業車１１を用いて説明するが、トラッククレーン等の旋回台とブームを備える作業車両であればよい。なお、以下の各実施形態に係る操作システム１は、図１から図８に示す操作システム１において、操作システム１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、高所作業車１１は、高所に作業者を配置するための作業車である。高所作業車１１は、車両１２、作業装置である高所作業装置１５を有する。高所作業車１１は、携帯操作端末３４によって操作可能に構成されている。

車両１２は、高所作業装置１５を搬送する走行体である。車両１２は、フレーム１２ａに運転室１２ｂ、複数の車輪１３が設けられ、動力源である図示しないエンジンが搭載されている。車両１２は、エンジンの駆動力を複数の車輪１３に伝達して走行するように構成されている。車両１２には、アウトリガ１４が設けられている。アウトリガ１４は、車両１２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１２は、アウトリガ１４を車両１２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、高所作業車１１の作業可能範囲を広げることができる。

高所作業装置１５は、作業者が搭乗するバケット１９を高所まで持ち上げる装置である。高所作業装置１５は、旋回台１６、ブーム１８、バケット１９、車両制御装置２４（図１０参照）を具備する。

旋回台１６は、高所作業装置１５を旋回させる装置である。旋回台１６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。また、旋回台１６は、アクチュエータである旋回用油圧モータ１７が設けられている。旋回台１６は、旋回用油圧モータ１７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。

旋回用油圧モータ１７は、電磁比例切換弁である旋回用バルブ２５（図１０参照）によって回転操作される。旋回用バルブ２５は、旋回用油圧モータ１７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１６には、旋回台１６の基準位置からの旋回角度を検出する旋回用センサ３０（図１０参照）が設けられている。

ブーム１８は、バケット１９を支持する梁部材である。ブーム１８は、複数のブーム部材から構成されている。ブーム１８は、各ブーム部材を図示しない伸縮用油圧シリンダで移動させることで伸縮自在に構成されている。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２６（図１０参照）によって伸縮操作される。ブーム１８は、ブーム部材の基端が旋回台１６上に揺動可能に設けられている。ブーム１８には、ブーム長さを検出する伸縮用センサ３１（図１０参照）が設けられている。

作業床であるバケット１９は、作業者の作業空間を確保する箱状部材である。バケット１９は、内部に作業者が乗り込むように構成されている。バケット１９は、支持機構１９ａを介してブーム１８の先端に支持されている。支持機構１９ａは、図示しないバケット用油圧モータで回転させることでバケット１９を水平方向に揺動（スイング）自在に構成している。バケット用油圧モータは、電磁比例切換弁である揺動用バルブ２８（図１０参照）によって回転操作される。バケット１９には、バケット１９の基準位置からのバケット角度を検出する揺動用センサ３３（図１０参照）が設けられている。

バケット１９には、旋回台１６の旋回操作、ブーム１８の伸縮操作を行う旋回伸縮操作具２０、ブーム１８の起伏操作を行う起伏操作具２１等が設けられている。

起伏用油圧シリンダ２２は、ブーム１８を起立および倒伏させ、ブーム１８の姿勢を保持する油圧アクチュエータである。起伏用油圧シリンダ２２は、電磁比例切換弁である起伏用バルブ２７（図１０参照）によって伸縮操作される。起伏用油圧シリンダ２２は、基部が旋回台１６に揺動自在に連結され、ロッド先端がブーム１８に揺動自在に連結されている。起伏用油圧シリンダ２２には、ブーム１８の起伏角度を検出する起伏用センサ３２（図１０参照）が設けられている。

図１０に示すように、車両通信装置２３は、携帯操作端末３４からの制御信号等を受信する装置である。車両通信装置２３は、携帯操作端末３４からの制御信号を受信すると車両制御装置２４に転送するように構成されている。

高所作業車１１の位置情報とは、高所作業車１１におけるブーム１８の先端の位置座標、旋回台１６の回転中心における位置座標およびバケット１９の旋回伸縮操作具２０、起伏操作具２１等が設けられている側面が向いている一端部を含む情報とする。高所作業車１１の姿勢情報とは、高所作業車１１における旋回台１６の旋回角度、ブーム１８の起伏角度およびブーム１８の長さおよびバケット１９の揺動角度を言う。

高所作業車１１の制御装置である車両制御装置２４は、各操作弁を介して高所作業車１１や高所作業装置１５のアクチュエータを制御する装置である。つまり、車両制御装置２４は、高所作業装置１５の制御装置である。車両制御装置２４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。車両制御装置２４は、各アクチュエータ、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。車両制御装置２４は、高所作業装置１５（図９参照）に設けられている。

車両制御装置２４は、旋回伸縮操作具２０、起伏操作具２１に接続され、旋回伸縮操作具２０、起伏操作具２１のそれぞれの操作信号を取得することができる。

車両制御装置２４は、車両通信装置２３に接続され、携帯操作端末３４からの制御信号を取得することができる。そして、車両制御装置２４は、高所作業車１１の位置情報と姿勢情報を携帯操作端末３４に送信することができる。

車両制御装置２４は、旋回用バルブ２５、伸縮用バルブ２６、起伏用バルブ２７および揺動用バルブ２８に接続され、旋回用バルブ２５、伸縮用バルブ２６、起伏用バルブ２７および揺動用バルブ２８に制御信号を伝達することができる。

車両制御装置２４は、旋回用センサ３０、伸縮用センサ３１、起伏用センサ３２および揺動用センサ３３に接続され、旋回台１６の旋回角度、ブーム１８の起伏角度、ブーム長さ、バケット１９の揺動角度等の姿勢情報を取得することができる。

車両制御装置２４は、後述する位置検出装置４に接続され、高所作業車１１にけるバケット１９の位置座標を高精度で取得することができる。また、車両制御装置２４は、旋回台１６の旋回操作、ブーム１８の伸縮操作および起伏操作によって複数の位置座標とそれぞれの姿勢情報を取得することで、旋回台１６の回転中心における位置座標を高精度で算出することができる。

車両制御装置２４は、旋回伸縮操作具２０および起伏操作具２１の操作信号に基づいて各操作具に対応した制御信号を生成することができる。

このように構成される高所作業車１１は、車両１２を走行させることで任意の位置に高所作業装置１５を移動させることができる。また、高所作業車１１は、ブーム１８を任意の起伏角度に起立させて、ブーム１８を任意のブーム長さに延伸させて高所作業装置１５のバケット１９の移動範囲を拡大することができる。

以下に、図８から図１１を用いて、携帯操作端末３４を含む操作システム１について説明する。操作システム１は、投影装置２、撮影装置３、位置検出装置４、計測操作具５、移動操作具６、端末制御装置７および携帯操作端末３４を備える。本実施形態において、携帯操作端末３４は、高所作業車１１を遠隔操作するものとして説明するが、旋回台１６とブーム１８を有する作業車両であるトラッククレーン等を遠隔操作する構成であればよい。なお、以下の実施形態での携帯操作端末３４のスイッチ操作等は、一例を示しており、実施形態に記載されている操作以外の操作方法でもよい。

図９に示すように、撮影装置３は、投影装置２が投影した図形等を撮影する装置である。撮影装置３は、高所作業装置１５のバケット１９に設けられている。撮影装置３は、任意の位置に投影される図形等を撮影するために撮影装置３を中心として３６０度の範囲を撮影可能に構成されている。

撮影位置検出装置４ｂは、撮影装置３の位置座標と撮影方向を算出するための位置座標を検出する。撮影位置検出装置４ｂは、複数のＧＮＳＳ受信機から構成されている。撮影位置検出装置４ｂは、撮影装置３の内部に設けられている。撮影位置検出装置４ｂを構成する複数のＧＮＳＳ受信機は、撮影装置３における所定の位置に配置されている。つまり、撮影位置検出装置４ｂは、撮影装置３の位置座標と撮影方向、および高所作業装置１５のバケット１９の位置座標を検出する。なお、撮影装置３は、ＧＮＳＳ受信機と撮影装置３の方位センサ等との組み合わせによって、撮影装置３の位置座標と撮影方向を算出してもよい。

図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、携帯操作端末３４は、バケット１９の移動方向を設定し、バケット１９を移動させる操作具である。携帯操作端末３４には、筐体３５、投影装置２、投影位置検出装置４ａ、計測操作具５、移動操作具６、端末通信装置２９（図１０参照）および端末制御装置７が設けられている。

筐体３５は、携帯操作端末３４の主な構成部品である。筐体３５は、片手で把持可能、且つ投影装置２による投影方向Ｓが認識可能な形状に形成されている。本実施形態において、筐体３５は、片手で把持可能な所定長さの筒形状に形成されている。また、本実施形態において、携帯操作端末３４は、筐体３５の軸線が投影方向Ｓに定められているものとする。

投影装置２は、投影方向Ｓに向けて基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを投影する。投影装置２は、筐体３５の一端部に設けられている。投影装置２は、筐体３５の一端部から投影方向Ｓに沿って筐体３５の外側にレーザー等を照射するように配置されている。投影方向Ｓとは、投影装置２のレーザー等の照射方向であり、筐体３５の軸線に沿って筐体３５の一端部から筐体３５の外側に向かう方向を言う。すなわち、投影方向Ｓとは、筐体３５の一端部が向けられた方向を言う。

投影位置検出装置４ａは、投影装置２の位置座標と投影方向Ｓを算出するための位置座標を検出する。投影位置検出装置４ａは、複数のＧＮＳＳ受信機から構成されている。投影位置検出装置４ａは、筐体３５の内部に設けられている。投影位置検出装置４ａを構成する複数のＧＮＳＳ受信機は、筐体３５における所定の位置に離隔して配置されている。つまり、投影位置検出装置４ａは、筐体３５を基準として投影装置２の位置座標と投影方向Ｓを検出する。なお、投影装置２の位置座標と投影方向Ｓは、２台の３６０度カメラによって構成されている撮影装置３によって携帯操作端末３４を撮影することで算出してもよい。

計測操作具５は、筐体３５の側面に設けられている。計測操作具５は、押圧操作によって投影装置２をレーザー等の照射を行うＯＮ状態に切り替える。また、計測操作具５は、押圧操作を止めるとばね等の力により投影装置２をレーザー等の照射を停止するＯＦＦ状態に切り替える。さらに、計測操作具５は、押圧操作によって撮影装置３による撮影を開始する操作信号を、端末通信装置２９を介して端末制御装置７に送信する。つまり、操作システム１は、計測操作具５の押圧操作によって、基準投影図形取得行程Ｓ１、視点位置変換行程Ｓ２、正投影画像取得行程Ｓ３、位置座標算出行程Ｓ４および壁面算出行程Ｓ５（図２参照）を実施するように構成されている。

移動操作具６は、筐体３５の側面に設けられている。移動操作具６は、第１操作位置Ｐ１における押圧操作によって、基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとが投影されている対象物の壁面Ｗから所定の距離までバケット１９を移動させる操作信号を、端末通信装置２９を介して端末制御装置７に送信する。また、移動操作具６は、第２操作位置Ｐ２における押圧操作によって、対象物の壁面Ｗから所定の距離を保ちながら基準投影矢印Ａｓの方向に移動させる操作信号を、端末通信装置２９を介して端末制御装置７に送信する。また、移動操作具６は、押圧操作を止めるとばね等の力によりバケット１９を移動させる操作信号の端末制御装置７への送信を停止する。つまり、操作システム１は、移動操作具６の操作によって、制御信号生成行程Ｓ６を実施するように構成されている。

図１０と図１１（Ａ）、（Ｂ）とに示すように、端末通信装置２９は、高所作業車１１の車両制御装置２４から高所作業装置１５の姿勢情報を含む位置情報を受信し、車両制御装置２４に御信号等を送信する装置である。端末通信装置２９は、筐体３５の内部に設けられている。端末通信装置２９は、車両制御装置２４からの位置情報を受信すると端末制御装置７に転送するように構成されている。

図１０に示すように、端末制御装置７は、高所作業装置１５の制御信号を生成する装置である。端末制御装置７は、筐体３５内に設けられている。端末制御装置７は、各アクチュエータ、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。

端末制御装置７は、端末通信装置２９を介して車両制御装置２４に接続され、車両制御装置２４から高所作業装置１５の位置情報および姿勢情報を取得し、車両制御装置２４に制御信号を送信することができる。

端末制御装置７は、端末通信装置２９を介して撮影装置３に接続され、撮影装置３が撮影した画像を取得し、撮影装置３に制御信号を送信するこができる。

以上のように構成される携帯操作端末３４の端末制御装置７は、計測操作具５の操作によって、携帯操作端末３４から基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとが投影されている対象物の壁面Ｗの位置座標を算出する。また、端末制御装置７は、移動操作具６の操作によって、投影方向Ｓに高所作業車１１のバケット１９を移動させる制御信号を車両制御装置２４に送信する。

次に、図２、図６、図１２および図１３を用いて、携帯操作端末３４における高所作業装置１５のバケット１９の制御について説明する。高所作業装置１５を操作する作業者は、操作対象である高所作業装置１５のバケット１９に搭乗しているものとする。また、作業者は、携帯操作端末３４を手で保持しているものとする。

図１２に示すように、作業者は、高所作業車１１のバケット１９を移動させたい方向の対象物である壁面Ｗに携帯操作端末３４の投影方向Ｓを向けた状態で携帯操作端末３４の計測操作具５を操作する。

端末制御装置７は、計測操作具５の操作信号を取得すると、投影装置２による基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとの投影を開始する。同時に、端末制御装置７は、撮影装置３によって対象物の壁面Ｗに投影された基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを撮影する。端末制御装置７は、撮影装置３が撮影した画像を取得する（基準投影図形取得行程Ｓ１（図２参照））。

端末制御装置７は、端末通信装置２９を介して撮影位置検出装置４ｂから撮影装置３の位置座標を取得する。さらに、端末制御装置７は、投影位置検出装置４ａから投影装置２の位置座標を取得する。端末制御装置７は、取得した投影装置２の位置座標から投影装置２の投影方向Ｓを算出する。

図２と図６とに示すように、端末制御装置７は、取得した基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとを投影位置画像Ｐｖに変換する視点位置変換行程Ｓ２、投影位置画像Ｐｖを正投影画像Ｐｏに射影変換する正投影画像取得行程Ｓ３、正投影画像座標Ｃｐｏの第１正投影位置座標Ｃｏ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）・・第４正投影位置座標Ｃｏ４（ｘ４、ｙ４、ｚ４）を算出する位置座標算出行程Ｓ４、対象物の壁面Ｗ上の位置座標である第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）・・第４基準位置座標Ｃｓ４（ｘ４、ｙ４、ｚ４）および第１基準位置座標Ｃｓ１（ｘ´１、ｙ´１、ｚ´１）・・および第４正投影位置座標Ｃｏ４（ｘ´４、ｙ´４、ｚ´４）から上述の式（１）を算出する壁面算出行程Ｓ５を実施する。

端末制御装置７は、移動操作具６の操作信号を取得すると、式（１）に基づいて、移動操作具６の操作状態に応じた高所作業装置１５のブーム１８の制御信号を生成し、端末通信装置２９を介して車両制御装置２４に送信する制御信号生成行程Ｓ６を実施する。

図１３（Ａ）に示すように、高所作業車１１の車両制御装置２４は、携帯操作端末３４の端末制御装置７からの制御信号を取得すると、高所作業装置１５の各アクチュエータを制御する各バルブに制御信号を送信する。移動操作具６が第１操作位置Ｐ１（図１１参照）において押圧操作された場合、車両制御装置２４は、バケット１９を対象物の壁面Ｗから所定の距離まで移動させる。

図１３（Ｂ）に示すように、移動操作具６が第２操作位置Ｐ２（図１１参照）において押圧操作された場合、車両制御装置２４は、バケット１９を対象物の壁面Ｗから所定の距離を保ちながら基準投影矢印Ａｓの方向に移動させる。移動操作具６の押圧操作が中止された場合、車両制御装置２４は、バケット１９の移動を中止させる。

このように構成される携帯操作端末３４は、任意の場所から移動させたい方向の対象物に基準投影図形Ｆｓを投影させるだけでよい。操作システム１は、携帯操作端末３４の計測操作具５と移動操作具６との押圧操作によって投影装置２、撮影装置３、バケット１９の移動態様が定められている。これにより、操作システム１は、様々な制御信号を携帯操作端末３４の単純な動きで生成するので、高所作業装置１５の操作端末の利便性を向上させ、直感的に高所作業装置１５を制御することができる。

また、携帯操作端末３４は、高所作業車１１のバケット１９と一体に移動している場合、バケット１９の移動方向に向けられた携帯操作端末３４の投影方向Ｓの対象物までの距離を算出するので、移動方向に存在する対象物との接触が抑制される。つまり、高所作業車１１は、対象物からの距離を制御条件としてバケット１９の作動態様が制御される。これにより、高所作業装置１５の操作端末の利便性を向上させ、直感的に作業車両を操作することができる。

また、高所作業車１１は、携帯操作端末３４によって対象物に図形等を投影し、計測操作具５、移動操作具６の押圧操作だけで、対象物の壁面Ｗから所定の距離までバケット１９を自動的に移動させたり、所定の距離を保ちながら壁面Ｗに沿って移動させたりすることができる。従って、バケット１９内の作業者は、バケット１９を壁面Ｗに沿わせて移動させるために旋回伸縮操作具２０および起伏操作具２１を連動させてそれぞれ同時に操作する必要がない。これにより、高所作業車１１は、操作システム１によって高所作業装置１５の操作端末の利便性を向上させ、直感的に高所作業装置１５を制御することができる。

なお、本実施形態において、携帯操作端末３４は、バケット１９内の作業者によって操作されているが、地上にいる作業者によって操作されてもよい。また、携帯操作端末３４で操作される作業車両は、旋回台１６と起伏可能なブーム１８を有するトラッククレーン等の作業車両であればよい。

次に、図１、図９および図１４を用いて、本発明の操作システム１によって操作される作業車両である高所作業車の第２実施形態である高所作業車１１Ａについて説明する。高所作業車１１Ａは、図９に記載の高所作業車１１のバケット１９を図１４のバケット３６に置き換えたものである。

図１と図１４とに示す高所作業車１１Ａの操作システム１は、投影装置２、撮影装置３、バケット位置検出装置３７、計測操作具５、移動操作具６および端末制御装置７（図１参照）を備える。操作システム１は、撮影装置３と投影装置２とが高所作業装置１５（図９参照）に設けられている。

投影装置２は、高所作業装置１５（図９参照）におけるバケット３６の所定の位置に設けられている。投影装置２は、バケット３６の一端部から投影方向Ｓに沿ってバケット３６の外側にレーザー等を照射するように配置されている。これにより、投影装置２は、バケット３６の一端部から投影方向Ｓの対象物に基準投影図形Ｆｓ（図３参照）を投影する。

撮影装置３は、投影装置２が投影した図形等を撮影する装置である。撮影装置３は、バケット３６に設けられている。撮影装置３は、任意の位置に投影される図形等を撮影するために撮影装置３を中心として３６０度の範囲を撮影可能に構成されている。撮影装置３の撮影方向は、投影装置２の投影方向Ｓと一致するように構成されている。操作システム１は、計測操作具５が操作されると、投影装置２から基準投影図形Ｆｓと基準投影矢印Ａｓとが投影されるとともに、撮影装置３が対象物の壁面Ｗに投影された基準投影図形Ｆｓを撮影するように構成されている。このように、投影装置２と撮影装置３とをバケット３６に設けることで、撮影装置３に対する投影装置２の位置が一定に定まる。

バケット位置検出装置３７は、バケット３６の位置座標を検出する。バケット位置検出装置３７は、複数のＧＮＳＳ受信機から構成されている。バケット位置検出装置３７は、バケット３６の所定の位置に設けられている。これにより、バケット位置検出装置３７は、検出したバケット３６の位置座標に基づいて、バケット３６の所定に位置に設けられている投影装置２の位置座標および撮影装置３の位置座標を検出している。

計測操作具５と移動操作具６とは、バケット３６の一端部に設けられている。計測操作具５と移動操作具６とは、作業者がバケット３６内から基準投影図形Ｆｓの投影方向Ｓに向かって操作可能な位置に配置されている。つまり、計測操作具５と移動操作具６とは、投影装置２の投影方向に向いた作業者が操作可能に構成されている。

端末制御装置７（図１参照）は、高所作業装置１５（本実施形態においてバケット３６）に設けられている。端末制御装置７は、各アクチュエータ、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。なお、端末制御装置７は、車両制御装置２４（図１０参照）と一体に構成されていてもよい。

操作システム１は、バケット位置検出装置３７によるバケット３６の位置座標を検出するだけで投影装置２および撮影装置３の位置座標を算出することができる、従って、作業者は、バケット３６の操作によりバケット３６の一端部を対象物の壁面Ｗに向けて基準投影図形Ｆｓを投影するだけで、対象物の壁面Ｗに沿って作業装置を移動させることができる。これにより、高所作業車１１は、操作システム１によって高所作業装置１５の操作端末の利便性を向上させ、直感的に作業装置を制御することができる。

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。

１ 操作システム
２ 投影装置
３ 撮影装置
４ 位置検出装置
５ 計測操作具
６ 移動操作具
７ 端末制御装置
Ｗ 壁面
Ｄｓ 基準距離
Ｐｓ 基準投影画像
Ｆｓ 基準投影図形
Ｌｓ 基準辺長
Ｃｐｓ 基準画像座標
Ｃｓ 基準位置座標
Ｐ 投影画像
Ｐｖ 投影位置画像
Ｐｏ 正投影画像
Ｃｐｏ 正投影画像座標
Ｃｏ 正投影位置座標

Claims (7)

1. 旋回台を介して起伏可能なブームが設けられた作業装置の操作システムであって、
   対象物に図形、印または文字のうち少なくとも一つを投影する投影装置と、
   前記対象物の壁面に投影された前記図形、前記印および前記文字を撮影する撮影装置と、
   前記作業装置の位置および方向と、前記撮影装置に対する前記投影装置の位置および方向とを検出する位置検出装置と、
   前記撮影装置に対する前記投影装置の位置と方向、および前記投影装置から基準距離だけ離隔した仮想の投影面に投影された前記図形、前記印および前記文字に対する前記対象物の壁面に投影された前記図形、前記印および前記文字の形状の差異から、前記投影装置から前記対象物の壁面までの距離および前記壁面の形状を算出する端末制御装置と、
   前記作業装置のブームを移動させるための操作信号を前記端末制御装置に送信する操作具と、
   を備え、
   前記端末制御装置は、
   算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいて、前記作業装置の操作対象が前記壁面から所定の距離だけ離隔した状態で前記壁面に沿って任意の方向に移動させる制御信号を生成し、前記操作具の操作によって前記作業装置の制御装置に送信する、
   操作システム。
2. 前記端末制御装置は、算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいて、前記作業装置の操作対象を前記壁面から所定の距離だけ離隔した位置に移動させる制御信号を生成し、前記操作具の操作によって前記作業装置の制御装置に送信する請求項１に記載の操作システム。
3. 前記投影装置と前記操作具とが一体に構成され、対象物に図形、印または文字を投影した状態で前記操作具を操作可能な携帯操作端末を備える請求項１または請求項２に記載の操作システム。
4. 前記撮影装置がさらに一体に構成され、対象物に投影した前記図形、前記印または前記文字を撮影可能な携帯操作端末を備える請求項３に記載の操作システム。
5. 請求項１または請求項２に記載の操作システムで操作される高所作業装置を備える高所作業車であって、
   前記操作システムは、
   前記投影装置と前記操作具とが一体に構成され、前記対象物の壁面に図形、印または文字を投影した状態で前記操作具を操作可能な携帯操作端末を有し、
   前記高所作業装置の作業床に前記撮影装置が設けられ、
   前記撮影装置によって前記携帯操作端末の前記投影装置から前記対象物に投影された前記図形、前記印または前記文字を撮影するとともに前記携帯操作端末を撮影し、前記位置検出装置として前記投影装置の位置および方向を検出し、
   前記端末制御装置が算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいた制御信号を前記操作具の操作によって前記高所作業装置の制御装置に送信する高所作業車。
6. 請求項１または請求項２に記載の操作システムで操作される高所作業装置を備える高所作業車であって、
   前記操作システムは、
   前記投影装置と前記操作具とが一体に構成され、前記対象物に図形、印または文字を投影した状態で前記操作具を操作可能な携帯操作端末を有し、
   前記高所作業装置の作業床に前記撮影装置が設けられ、
   前記高所作業装置と前記携帯操作端末とに前記位置検出装置が設けられ、
   前記端末制御装置が算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいた制御信号を前記操作具の操作によって前記高所作業装置の制御装置に送信する高所作業車。
7. 操作システムで操作される作業装置を備える作業車であって、
   前記操作システムは、
   対象物に図形、印または文字の少なくとも一つを投影する投影装置と、
   前記対象物に投影された前記図形、前記印または前記文字を撮影する撮影装置と、
   前記作業装置の位置および方向を検出する位置検出装置と、
   前記撮影装置に対する前記投影装置の位置と方向、および前記投影装置から基準距離だけ離隔した仮想の投影面に投影された前記図形、前記印および前記文字に対する前記対象物の壁面に投影された前記図形、前記印および前記文字の形状の差異から、前記投影装置から前記対象物の壁面までの距離および前記壁面の形状を算出する端末制御装置と、
   前記端末制御装置から前記作業装置の制御装置に前記作業装置のブームを移動させるための制御信号を送信させる操作具と、を備え、
   前記作業装置に前記投影装置と前記撮影装置とが設けられ、前記撮影装置に対する前記投影装置の位置および方向が一定に定められ、
   前記端末制御装置は、
   算出した前記壁面までの距離および壁面の形状に基づいて、前記作業装置の操作対象が前記壁面から所定の距離だけ離隔した状態で前記壁面に沿って任意の方向に移動させる制御信号を生成し、前記制御信号を前記操作具の操作によって前記作業装置の制御装置に送信する作業車。
   

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