JPH0820975A - 建設機械の監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無人作業用の建設機械において、上部旋回体
の旋回時に、必要な旋回方向前方の視野が確実に得られ
るようにする。 【構成】 油圧ショベルには運転室３内のテレビカメラ
１１に加えて、運転室３のルーフの上に第２のテレビカ
メラ２０が上部旋回体２の旋回動作に連動して動作する
第２の雲台２１に装着されるようにして設置されてい
る。遠隔操作装置１０の旋回操作手段１０ａが操作され
ると、旋回操作検出回路２８により旋回方向と旋回量と
が検出され、その信号が第２の雲台制御回路２９に入力
されて、電動モータ２５の作動を制御することによっ
て、第２の雲台２１を駆動する。第２の雲台制御回路２
９では、旋回方向に関する信号に基づいて、第２の雲台
２１の回動方向が決定され、また旋回量に関する信号に
基づいて、必要なパンニング角となるまで第２の雲台２
１が回動する。旋回操作手段１０ａの操作が停止する
と、旋回操作検出回路２８で検出され、この信号が第２
の雲台制御回路２９に取り込まれて、第２のテレビカメ
ラ２０を原点位置に復帰させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠隔操作される建設機
械において、作業現場の周囲を監視する建設機械の監視
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械として、例えば油圧ショベルを
危険地域に運び込んで、土砂の掘削等の作業を行う場合
には、オペレータは車両には搭乗せず、遠隔操作装置に
よって操作可能な無人機械として構成し、この遠隔操作
装置により下部走行体の走行、上部旋回体の旋回及び作
業機構の操作を行うようにする。このような無人の油圧
ショベルを遠隔操作するに当っては、この油圧ショベル
が置かれている作業現場をオペレータが確認しなければ
ならず、このために運転室にテレビカメラを搭載させ、
このテレビカメラで得られる映像を遠隔操作装置に付設
されているモニタ装置に表示させて、オペレータはこの
モニタ装置により得られる映像を視認しながら、遠隔操
作装置の操作を行うことになる。

【０００３】操作の安全性，作業の効率性を向上させる
には、テレビカメラによる視野は、オペレータが油圧シ
ョベルに実際に搭乗した時に得られる視野と実質的に同
じようにする必要がある。このために、テレビカメラを
固定的に設けるのではなく、雲台に装着して、適宜視野
方向を変えることができるように構成したものもある。
この雲台も遠隔操作できるようになっていなければなら
ず、このために遠隔操作装置に雲台制御手段を付設し
て、この雲台制御手段を操作することによって、テレビ
カメラによる視野を水平方向（パン方向）及び上下方向
（チルト方向）に変えることができるように構成したも
のも知られている。

【０００４】このように構成することによって、遠隔操
作装置を操作すると、油圧ショベルの下部走行体による
走行、上部旋回体の旋回及びフロント作業機構の操作を
行う際に、テレビカメラから得られる映像によって、操
作を行うに当って必要な視野が確保される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、オペレータ
は油圧ショベルを作動させるために、遠隔操作装置を操
作するが、これに加えてテレビカメラの視野を調整する
ために、雲台制御手段の操作も行う必要がある。油圧シ
ョベルを走行させる際には、前方視野を確保されておれ
ば良いから、遠隔操作装置と同時に雲台操作手段を操作
する必要はない。また、フロント作業機構の操作を行う
際には、テレビカメラの視野を作業が行われる部位に保
持するために、予め雲台制御手段を操作して、テレビカ
メラの視野を作業が行われる部位に向けなければならな
い場合もあるが、実際にフロント作業機構を作動させる
際には、格別視野を変える必要はなく、このために遠隔
操作装置を操作しながら、雲台制御手段の操作を行わな
ければならないという事態が発生するのは稀である。

【０００６】一方、上部旋回体を旋回させる際には、周
囲に障害物等がないことを確認しなければならないが、
視野を旋回方向の前方に向ける必要があり、しかもどの
程度旋回方向前方に視野を向けるべきかは旋回の大きさ
及び旋回速度によって変わってくる。従って、遠隔操作
装置による旋回操作を行いながら、適切な旋回方向前方
の視野が得られるように雲台制御手段を操作するのが理
想的である。しかしながら、遠隔操作装置と雲台制御装
置とを同時に操作する複合操作を行うのは極めて困難で
ある。特に、旋回とフロント作業機構との複合動作等を
行わせながら、さらに雲台制御装置を同時に操作するこ
とは、実質的に不可能である。このために、オペレータ
はまず雲台制御手段を操作して、テレビカメラを旋回方
向前方に向けるようになし、この位置にテレビカメラを
固定した状態で、遠隔操作装置を操作して、上部旋回体
を旋回させるようにしなければならず、旋回時に必ずし
も適切な視野が得られないという問題点があった。ま
た、そもそも運転室内に設置したテレビカメラによって
は、側方の視野を有効に確保できるとは言えず、このた
めに旋回時に確保できる視野には限界がある。以上のこ
とから、障害物の多い作業現場で油圧ショベル等の建設
機械を無人で上部旋回体の旋回操作の安全を確保するの
は極めて困難であった。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、上部旋回体の旋回時
に、必要な旋回方向前方の視野が自動的に取得できるよ
うにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、下部走行体の上に上部旋回体を旋回可
能に装着し、この上部旋回体に作業機構を装着し、遠隔
操作によって下部走行体の走行、上部旋回体の旋回及び
作業機構の操作を行うようにした無人作業用の建設機械
において、旋回監視用のテレビカメラと、前記上部旋回
体に設置され、このテレビカメラを水平方向に回動可能
ならしめる雲台と、遠隔操作装置を構成する旋回操作手
段からの信号に基づいて、上部旋回体を旋回させる操作
に連動して雲台を作動させて、このテレビカメラを上部
旋回体の旋回方向前方の視野を確保するように回動させ
る雲台制御手段とを備える構成としたことをその特徴と
するものである。

【０００９】

【作用】旋回操作手段を作動させて、上部旋回体を旋回
させると、旋回監視用のテレビカメラが旋回方向の前方
に回動することになり、旋回方向前方の視野が確保され
る。上部旋回体の旋回が小さく、ゆっくり旋回する際に
は、テレビカメラによる視野はあまり前方の視野は必要
ではなく、むしろ比較的近い位置の視野を得る方が好ま
しい。一方、上部旋回体を大きく、高速で旋回させる場
合には、テレビカメラによりかなり前方の視野を取得す
る必要がある。雲台制御手段を操作した時に、その操作
量が小さい場合（即ち、上部旋回体を僅かに旋回させる
場合）はテレビカメラの旋回角度が小さく、比較的近い
位置の視野が得られる。一方、操作量が大きい場合（即
ち、上部旋回体を大きく旋回させる場合）はテレビカメ
ラの旋回速度が大きくなる。これによって、旋回操作を
行った時に、その操作量に応じて必要な旋回方向前方の
視野が得られるように、テレビカメラの方向が自動的に
変化・調整される。これによって、旋回方向前方を有効
に監視でき、障害物等があれば、その回避を行うことが
できるようになる。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。まず、図１及び図２に建設機械の代表的なものと
して油圧ショベルの全体構成を示す。同図において、１
は下部走行体、２は上部旋回体であって、上部旋回体２
には、通常の油圧ショベルと同様の運転室３が設けら
れ、またフロント作業機構４が装着されている。フロン
ト作業機構４は、周知の如く、ブーム，アーム及びバケ
ット等のフロントアタッチメント（いずれも図示せず）
から構成される。下部走行体１の走行は、走行用油圧モ
ータを作動させることにより、また上部旋回体２の旋回
は、旋回用油圧モータを作動させることにより、さらに
はフロント作業機構４は油圧シリンダによりそれぞれ駆
動されるようになっている。

【００１１】この油圧ショベルは運転室３が設けられて
はいるものの、オペレータは搭乗せず、遠隔操作される
ようになっている。このために、走行用油圧モータ，旋
回用油圧モータ及びフロント作業機構４用の油圧シリン
ダ（以下、これらを総称する場合には油圧アクチュエー
タという）の作動を制御するために、遠隔操作装置１０
が設けられている。この遠隔操作装置１０は安全な位置
に設置されて、無線により油圧アクチュエータを作動さ
せるものである。そして、オペレータによる遠隔操作装
置１０の操作を可能ならしめるために、運転室３内には
テレビカメラ１１が設置されており、このテレビカメラ
１１によって作業現場の視野を得ることができるように
なっている。テレビカメラ１１は雲台１２に水平方向に
回動するパンニング及び垂直方向に回動するチルティン
グ動作可能に装着されており、この雲台１２を遠隔操作
するための雲台制御装置１３が、テレビカメラ１１から
の映像を表示するモニタ装置１４と共に遠隔操作装置１
０に付設されている。

【００１２】油圧ショベルにはテレビカメラ１１に加え
て、運転室３のルーフの上に旋回監視用として用いられ
る第２のテレビカメラ２０が第２の雲台２１に装着され
るようにして設置されている。この第２のテレビカメラ
２０は、図１から明らかなように、通常の状態では、フ
ロント作業機構４を視野に収める状態となっており、こ
れが第２のテレビカメラ２０の原点位置である。そし
て、上部旋回体２の旋回時には、第２の雲台２１を作動
させて、第２のテレビカメラ２０を原点位置から、図中
に矢印で示したように、パンニング動作させることによ
って、旋回方向における前方を監視するためのものであ
る。そして、この第２のテレビカメラ２０により撮影さ
れた映像は、モニタ装置１４と共に遠隔操作装置１０に
付設された第２のモニタ装置２２に表示されることにな
る。

【００１３】この第２の雲台２１は、図３に示したよう
に、第２のテレビカメラ２０を固定したパンニング台２
１ａを有し、このパンニング台２１ａには回動軸２３が
連結されている。回動軸２３にはギア２４が連設されて
おり、このギア２４はパンニング用の正逆回転可能な電
動モータ２５に連設した駆動ギア２６と噛合している。
従って、電動モータ２５を作動させると、回動軸２３が
回動して、パンニング台２１ａが水平方向に回動するこ
とになって、第２のテレビカメラ２０の視野が変化す
る。そして、この第２のテレビカメラ２０のパンニング
角は、回動軸２３の回動角を検出するエンコーダ２７に
より検出できるようになっている。

【００１４】而して、この第２の雲台２１は上部旋回体
２の旋回動作に連動して動作するようになされている。
このために、雲台制御手段を備えているが、この雲台制
御手段は、図４に示したように構成される。即ち、遠隔
操作装置１０を構成する油圧アクチュエータの操作手段
のうちの旋回操作手段１０ａには、その操作を検出する
ための旋回操作検出回路２８が接続されており、旋回操
作手段１０ａが操作されると、この旋回操作検出回路２
８によって、旋回方向と旋回量とが検出される。そし
て、この旋回方向に関する信号と、旋回量に関する信号
とは、第２の雲台制御回路２９に入力される。そして、
第２の雲台制御回路２９からの信号に基づいて電動モー
タ２５の作動を制御することによって、第２の雲台２１
を駆動するようになっている。ここで、第２の雲台制御
回路２９においては、旋回操作検出回路２８により検出
した旋回方向に関する信号に基づいて、電動モータ２５
を正転させるか、逆転させるかを決定すると共に、旋回
量に関する信号に基づいて、必要なパンニング角を設定
して、エンコーダ２７からの出力信号と比較器３０で比
較して、第２の雲台２１が設定されたパンニング角とな
ったことを検出するまで電動モータ２５を作動させるよ
うになっている。また、旋回操作手段１０ａの操作が停
止すると、旋回操作検出回路２８で検出され、この信号
が第２の雲台制御回路２９に取り込まれて、第２のテレ
ビカメラ２０を原点位置に復帰させるようになってい
る。

【００１５】以上のように構成することによって、油圧
ショベルは遠隔操作装置１０を用いて遠隔操作により作
動させることができる。運転室３にはテレビカメラ１１
が配設されており、このテレビカメラ１１からの映像は
遠隔操作装置１０に付設したモニタ装置１４に表示され
るから、このモニタ装置１４を目視することによって、
作業領域の視野が得られる。油圧ショベルの作動として
は、まず下部走行体１の走行がある。モニタ装置１４に
より前方視野が得られているから、このモニタ装置１４
を目視しながら遠隔操作装置１０を操作することによっ
て、安全かつ円滑に走行を行わせることができる。

【００１６】また、フロント作業機構４による作業を行
う場合にも、作業領域の映像をモニタ装置１４により目
視しながら遠隔操作装置１０におけるフロント作業機構
４の油圧シリンダの駆動を行うことができる。ここで、
走行時には、テレビカメラ１１による視野はほぼ真直ぐ
前方とするが、フロント作業機構４の操作を行う際に
は、多少斜め横方向に向けた方が好ましい場合があり、
また作業部位によっては、視野を下方に向けたり、上方
に向けたりする方が好ましい場合もある。この場合に
は、雲台操作装置１３を操作することによって、テレビ
カメラ１１の視野方向を任意に調整できる。

【００１７】一方、上部旋回体２の旋回時には、障害物
等との衝突を避けるために、旋回方向前方を監視しなけ
ればならない。このために、旋回方向の前方視野を必要
とするが、この視野は、旋回量及び旋回速度に応じて調
整する方が、安全上の観点等から好ましい。ただし、遠
隔操作装置１０を操作しなければならない関係から、旋
回操作を行うと同時にテレビカメラ１１の視野を変更す
る操作を行うのは困難である。

【００１８】然るに、遠隔操作装置１０における旋回操
作手段１０ａを操作した時に、この操作が旋回操作検出
回路２８により旋回方向及び旋回量が検出されて、これ
ら旋回方向及び旋回量に関する信号が第２の雲台制御回
路２９に取り込まれる。そして、この第２の雲台制御回
路２９からの信号に基づいて、第２の雲台２１が作動
し、原点位置にある第２のテレビカメラ２０が水平方向
において、旋回方向前方に向けて回動する。これによっ
て、旋回方向前方の映像が第２のモニタ装置２２に表示
されるから、オペレータはこの第２のモニタ装置２２の
映像を目視することによって、上部旋回体２の旋回軌跡
に障害物等があるか否かの監視を行うことができ、障害
物等が存在する場合には、その回避動作を行うことがで
きる。

【００１９】ここで、第２のテレビカメラ２０による旋
回方向前方の視野は、旋回量及び旋回速度に応じて変化
させる必要がある。即ち、旋回の程度が微小で、ゆっく
り旋回する場合には、第２のテレビカメラ２０の視野は
僅かに旋回方向前方に向けるようになし、あまり前方に
向けないようにしなけれなければならない。しかしなが
ら、上部旋回体２を大きく旋回させる場合には、第２の
テレビカメラ２０はより前方に視野を取る必要がある。
第２の雲台制御回路２９は、旋回操作検出回路２８に基
づいて旋回方向だけでなく、旋回操作の操作量も検出さ
れるようになっているから、この旋回量に関する信号に
基づいて第２の雲台２１のパンニング角が制御される。
従って、図５に示したように、第２の雲台制御回路２９
に入力された旋回量に比例するパンニング角信号を比較
器３０に出力して、このパンニング角信号とエンコーダ
２７から出力される第２の雲台２１の現在位置信号と比
較して、両信号が一致するまで第２の雲台２１のパンニ
ング台２１ａを回動させる。この結果、大きく旋回する
か、微量だけの旋回を行うのかに応じて、必要とする旋
回方向前方視野を確実に確保できる。また、旋回操作が
終了したり、中断したりすると、第２の雲台制御回路２
９に取り込まれるパンニング角信号が０になるので、第
２の雲台２１が作動して、直ちに第２のテレビカメラ２
０は原点位置に復帰する。

【００２０】なお、この第２のテレビカメラ２０は旋回
方向前方の監視を確保するためだけでなく、旋回時以外
は原点位置に保持されて、第２のモニタ装置２２にはフ
ロント作業機構４を撮影しているから、フロント作業機
構４による土砂の掘削等の作業を行う際に、この第２の
モニタ装置２２の映像を参照すれば、作業の効率性，確
実性，安全性等がより改善される。そして、このフロン
ト作業機構４を作動させる際には、運転室３内に設置さ
れているテレビカメラ１１を僅かに下方に向けるように
操作すれば、作業現場において、極めて広い視野の確保
も可能となる。さらに、第２の雲台制御回路に遠隔操作
装置の走行操作手段からの信号をも取り込むようにな
し、この走行操作手段によって、下部走行体１を後進さ
せる際に、第２のテレビカメラ２０を１８０°回動させ
るようにすれば、後進時における後方視野を有効に確保
できるようになり、後進時の安全性の確保も図られる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、建設機
械における上部旋回体に、旋回監視用のテレビカメラを
雲台により水平方向に回動可能に設置して、遠隔操作装
置における旋回操作手段により上部旋回体を旋回させる
操作を行う際に、雲台制御手段によって、この旋回操作
に連動して雲台を作動させて、テレビカメラを上部旋回
体の旋回方向前方の視野を確保するように回動させる構
成としたので、上部旋回体の旋回時に、必要な旋回方向
前方の視野が自動的に取得でき、旋回方向前方の監視を
有効に行えるようになって、安全な旋回動作を行わせる
ことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す建設機械としての油圧
ショベル及びその遠隔操作装置の平面図である。

【図２】遠隔操作装置と共に示す油圧ショベルの側面図
である。

【図３】第２の雲台の構成説明図である。

【図４】第２の雲台の制御手段の回路構成図である。

【図５】第２の雲台制御回路の出力信号特性線図であ
る。

【符号の説明】

１ 下部走行体 ２ 上部旋回体 ３ 運転室 ４ フロント作業機構 １０ 遠隔操作装置 １１ テレビカメラ １４ モニタ装置 ２０ 第２のテレビカメラ ２１ 第２の雲台 ２１ａ パンニング台 ２２ 第２のモニタ装置 ２５ 電動モータ ２７ エンコーダ ２８ 旋回操作検出回路 ２９ 第２の雲台制御回路 ３０ 比較器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能
   に装着し、この上部旋回体に作業機構を装着し、遠隔操
   作によって下部走行体の走行、上部旋回体の旋回及び作
   業機構の操作を行うようにした無人作業用の建設機械に
   おいて、旋回監視用のテレビカメラと、前記上部旋回体
   に設置され、このテレビカメラを水平方向に回動可能な
   らしめる雲台と、遠隔操作装置を構成する旋回操作手段
   からの信号に基づいて、上部旋回体を旋回させる操作に
   連動して雲台を作動させて、このテレビカメラを上部旋
   回体の旋回方向前方の視野を確保するように回動させる
   雲台制御手段とを備える構成としたことを特徴とする建
   設機械の監視装置。
2. 【請求項２】 前記雲台制御手段は、前記旋回操作手段
   の操作量を検出して、この操作量に応じた角度となるよ
   うにテレビカメラを回動させる構成としたことを特徴と
   する請求項１記載の建設機械の監視装置。