JPH09158259A

JPH09158259A - 作業機の操作用仮想音生成装置

Info

Publication number: JPH09158259A
Application number: JP31804095A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tanaka; 康雄田中; Ryuji Takada; 龍二高田; Yutaka Watanabe; 豊渡辺
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】作業個所が見えなくても、作業状態を確実に
把握し、臨場感をもって適切な操作を行なうことができ
る作業機の操作用仮想音生成装置の提供。【解決手段】遠隔操縦装置１０の操作レバー１１Ｌ_a
〜１１Ｌ_c の操作信号は作業機側の制御装置２３へ無線
送信され、これに応じて作業機が駆動される。作業機の
負荷は負荷検出装置２６で検出され遠隔操縦装置１０の
制御装置１３へ無線送信される。制御装置１３の変換器
１３８は予め録音した作業音データを有し、このデータ
を負荷信号に応じた周波数の間欠信号として出力し、こ
れを乗算器で操作レバーの操作量に応じた増幅率で増幅
し、この増幅された間欠信号はスピーカ１７から断続す
る実際の作業音として出力される。この間欠的作業音を
聞くことで作業状態が把握できかつ臨場感をもって作業
機を適切に操作できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル、油
圧クレーン、ブルドーザ等の各種作業機の作業時に使用
される作業機の操作用仮想音生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業機は、オペレータが１つ又は複数の
操作レバーを操作して対応するアクチュエータを駆動す
ることにより所望の作業を行なう。このような作業機と
して、油圧ショベルを例示してその概略構成を図により
説明する。図９は油圧ショベルの側面図である。この図
で、１は下部走行体、２は下部走行体１上に旋回可能に
設けられた上部旋回体である。３はフロント機構を示
し、上部旋回体２に可回動に取り付けられたブーム４、
ブーム４に可回動に取り付けられたアーム５、アーム５
に可回動に取り付けられたバケット６より成る。４Ｓは
ブーム４を駆動する油圧シリンダ、５Ｓはアーム５を駆
動する油圧シリンダ、６Ｓはバケット６を駆動する油圧
シリンダである。７は運転室であり、内部に操作レバー
を備えている。オペレータが運転室７内の操作レバーの
うちの所要の操作レバーを操作することにより図示しな
いコントロールバルブを作動させ、これに対応する油圧
シリンダ等（アクチュエータ）をその操作量に応じた速
度で駆動し、地面Ｇの掘削個所Ｇ₁ を掘削し、又はその
他の所要の作業を行なう。

【０００３】このような油圧ショベルによる作業は、通
常、オペレータが運転室７に搭乗し、操作レバーを操作
して行なわれるが、危険な個所での作業、例えば、崖の
近辺、崩壊のおそれのある建造物の近辺、河川等におけ
る作業、火山の土石流の除去作業等の作業を行なう場合
には、オペレータが搭乗して作業をするのは危険である
ので、遠隔操縦手段が用いられる。

【０００４】遠隔操縦手段は、受信信号に応じて各コン
トロールバルブを作動させる作業機側の制御装置と、こ
の制御装置に有線又は無線で信号を送信する遠隔操縦装
置とで構成される。遠隔操縦装置には、作業機の操作レ
バーに対応する操作レバーが備えられ、オペレータは遠
隔個所に設けられた遠隔操縦装置の各操作レバーを、作
業機の操作レバーと同じように操作することにより、そ
の操作量に応じた信号を作業機側の制御装置に送信し、
作業機を操縦する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】オペレータが運転室７
に搭乗して作業機を操作する場合、オペレータは、作業
個所（例えば掘削作業の場合バケット６の先端）を見な
がら、かつ、油圧回路のリリーフ音やエンジン音を聞き
ながら、それらに基づいて経験的に適切な操作を行な
う。しかし、遠隔操縦手段による作業機の操縦では、遠
隔操縦する個所と作業機とが遠く離れている場合がしば
しばあり、この場合、遠隔操縦装置を操作しているオペ
レータは作業個所を見ることができず、又、運転室や作
業個所で発生する作業音もほとんど聞こえないので（聞
こえたとしても何の音か判らないので）、作業機に所望
の作業を行なわせるように操縦することは困難になり、
操縦不可能となる。

【０００６】この問題を解決するため、作業機にカメラ
又はマイクロフォン或いはその両者を搭載し、カメラの
映像やマイクロフォンの音声を遠隔操縦装置側で受信
し、掘削個所の映像を見たり、音を聞いたりしながら作
業機を遠隔操縦する手段が用いられる。しかし、カメラ
ではその視野は限定され、常時作業個所を視野に収める
ことはできず、又、マイクロフォンが介在すると、直接
聞く場合とは異なった音に聞こえるばかりでなく、同一
個所で複数の作業機が作業を行なっている場合には自己
の作業機の音を聞き分けるのは困難である。さらに、音
に関しては、運転室７での油圧回路のリリーフ音やエン
ジンの回転音がマイクロフォンにより聞こえたとして
も、作業個所における音は岩石を破砕する場合等の特殊
な作業以外の作業においてはほとんど聞こえないのが実
状である。このため、作業機にカメラやマイクロフォン
を備えても、遠く離れた地点での臨場感のある適切な操
縦は困難となるという問題があった。

【０００７】このような問題は、必ずしも遠隔操縦を行
なう場合だけに生じるものではなく、オペレータが運転
室７に搭乗して作業を行なう場合にも生じる問題であ
る。例えば、油圧ショベルで図９に破線で示すように、
地面より低い足元の掘削を行なう場合、オペレータは掘
削個所Ｇ₂ を運転室７から見ることができず、又、そこ
で発生している音も聞き取り難く、油圧ショベルの適切
な操作は困難となる。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、遠隔操縦の場合や運転室から作業個所が見
えない場合でも、実際の作業音を発して作業者に臨場感
を与えるとともに、作業状態を感覚的に把握させ、これ
により作業機をより適切に操作させることができる作業
機の操作用仮想音生成装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、操作手段によりアクチュエータを駆動し
て所望の作業を行なう作業機において、前記操作手段の
操作量を検出する操作量検出手段と、前記作業機の作業
機構に作用する負荷を検出する負荷検出器と、予め作業
に関連する音声信号が記録された記憶部と、前記負荷検
出手段（又は前記操作量検出手段）の検出値に応じた周
波数のパルスを出力する変換器と、この変換器からのパ
ルス出力期間に前記記憶部から前記音声信号を取り出す
音声信号抽出手段と、この音声信号抽出手段で取り出さ
れた音声信号を前記操作量検出手段（又は前記負荷検出
手段）の検出値に応じて増幅する増幅器と、この増幅器
の出力信号に応じて可聴音を発生する可聴音発生手段と
を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】作業中、作業機の操作手段又は遠隔操縦装置の
操作手段を操作するとアクチュエータが駆動され、作業
機の作業機構には負荷が作用する。操作量検出手段は操
作手段の操作量を検出し、又、負荷検出器は作業機構に
作用した負荷の大きさを検出する。変換器は、検出され
た負荷の大きさ（又は操作量）に応じた周波数のパルス
信号を出力するとともに、このパルス信号の出力期間に
記憶部から音声信号を取り出し、これを操作量（又は負
荷の大きさ）に応じて増幅し、この増幅した信号により
間欠的な実際の作業関連音を発生させる。オペレータは
発生した間欠音を聞くことにより作業現場で作業音を聞
いているような感覚を持ち、作業状態を感覚的に把握す
ることができ、臨場感のなかで作業機の適切な操作を行
なうことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
油圧ショベルの操作用仮想音生成装置のブロック図であ
る。この図で、１０は遠隔操縦装置、２０は作業機に備
えられている装置を示す。まず、遠隔操縦装置１０にお
いて、１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１１Ｌ_cは操作レバー、１
２Ｌ_a 、１２Ｌ_b 、１２Ｌ_c は各操作レバー１１Ｌ_a 、
１１Ｌ_b 、１１Ｌ_c の操作量に比例した電気信号を発生
する操作信号発生装置を示す。なお、操作レバーの数は
作業機により定まるものであり、図示のように３つに限
ることはない。１３は制御装置、１４は無線送信装置、
１４ａは送信用アンテナ、１５は無線受信装置、１５ａ
は受信用アンテナ、１６は音響増幅器、１７はスピーカ
である。

【００１２】制御装置１３は以下の構成を有する。１３
１は操作信号発生装置１２Ｌ_a 、１２Ｌ_b 、１２Ｌ_c の
出力信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、１３
２は所要の演算、制御を行なうＣＰＵ、１３３はデータ
を一旦蓄積するＲＡＭ、１３４はＣＰＵ１３２の動作の
手順が格納されたＲＯＭである。１３５は出力インタフ
ェース、１３６は入力インタフェース、１３７は所定の
データをアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、１３８は
Ｄ／Ａ変換器１３７の出力信号に基づいて仮想音信号を
生成する変換装置である。上記の構成中、ＲＯＭ１３４
は、Ａ／Ｄ変換プログラム１３４ａ、送信プログラム１
３４ｂ、受信プログラム１３４ｃ、変換プログラム１３
４ｄ、変換プログラム１３４ｅ、およびＤ／Ａ変換プロ
グラム１３４ｆの各プログラムで構成されている。又、
変換装置１３８については、図２を参照して後述する。

【００１３】次に、作業機側の装置２０において、２１
ａ、２１ｂ、２１ｃは油圧ショベルのコントロールバル
ブを駆動する比例ソレノイドであり、遠隔操縦装置１０
の操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１１Ｌ_c に対応す
る。２２は各比例ソレノイド２１ａ、２１ｂ、２１ｃに
駆動電流を供給するドライバ、２３は制御装置、２４は
無線受信装置、２４ａは受信アンテナ、２５は無線送信
装置、２５ａは送信アンテナ、２６は負荷検出装置であ
る。

【００１４】制御装置２３は以下の構成を有する。２３
１は負荷検出装置２６の検出値をディジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換器、２３２は所要の演算、制御を行なうＣ
ＰＵ、２３３はデータを一旦蓄積するＲＡＭ、２３４は
ＣＰＵ２３２の動作の手順が格納されたＲＯＭである。
２３５は出力インタフェース、２３６は入力インタフェ
ース、２３７は操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１１Ｌ
_c の操作量に応じたデータをアナログ値に変換するＤ／
Ａ変換器である。ＲＯＭ２３４は、受信プログラム２３
４ａ、Ｄ／Ａ変換プログラム２３４ｂ、Ａ／Ｄ変換プロ
グラム２３４ｃ、および送信プログラム２３４ｄの各プ
ログラムで構成されている。

【００１５】上記負荷検出器２６としては、例えば特公
平３−５００４７号公報に提示されている掘削力測定装
置が挙げられる。この装置は、角度検出器で検出された
バケット６の角度と圧力検出器で検出されたバケットシ
リンダ６Ｓの圧力とから得られる力、およびアーム５と
バケット６とを連結するピンに貼着されたひずみゲージ
により検出されるバケットに作用する力の２つの力を演
算器で合成して掘削力を測定する装置である。負荷検出
装置としては、掘削力を測定する上記装置以外にも、例
えばアーム５の側壁に貼着したひずみゲージにより掘削
時に発生する応力を検出する装置を用いてもよいし、同
じくアーム５の側壁に装着した伸びを検出する変形セン
サ（特開平３−９６８０６号公報参照）によりバケット
６にかかる負荷によるアーム５の伸縮を検出する装置を
用いてもよい。

【００１６】図２は図１に示す変換装置１３８のブロッ
ク図である。この図で、図１に示す部分と同一部分には
同一符号が付してある。１３８ａは例えば電圧制御発振
器（ＶＣＯ）を用いた周波数変換器であり、負荷信号Ｓ
₁ に応じた周波数のパルスを出力する。１３８ｂは単安
定マルチバイブレータであり、周波数変換器１３８ａか
らのパルスの立上りで作動して一定パルス幅のパルスを
出力する。１３８ｃは比較器であり、設定器１３８ｄに
設定された設定値と操作量信号Ｓ₂ とを比較し操作量信
号Ｓ₂ が設定値以上のとき高レベル信号を出力する。１
３８ｅはＡＮＤ回路、１３８はクロック、１３８ｇはア
ドレスカウンタ、１３８ｈはディジタル比較器、１３８
ｉは設定器を示す。

【００１７】１３８ｊは多数のアドレスおよびこれらア
ドレスに対応するデータ格納部を有する音源メモリであ
る。この音源メモリ１３８ｊには、予め、作業機による
作業実施時に発生する音響、例えばブレーカによる岩石
の破砕音、衝突音、エンジンの爆発音等の自然音をマイ
クロフォンで収録し、これをサンプリングしてディジタ
ルデータ化した音声データが順に上記データ格納部に格
納されている。なお、音源メモリ１３８ｊに格納する音
声データは、上記自然音に限らず、これら自然音に似せ
て作成したデータであってもよい。さらに、サンプリン
グ周期は任意に選定することができる。１３８ｋはＤ／
Ａ変換器、１３８ｍはＤ／Ａ変換器１３８ｋの出力信号
と信号Ｓ₂ とを乗算する乗算器である。

【００１８】次に、本実施の形態の動作を説明する。オ
ペレータは遠隔操縦装置１０の各操作レバー１１Ｌ_a 、
１１Ｌ_b 、１１Ｌ_c を選択的に操作することにより遠隔
個所の油圧ショベルを駆動して所要の作業を行なうもの
である。オペレータが操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、
１１Ｌ_c を選択的に操作すると、これに応じて操作信号
発生装置１２Ｌ_a 、１２Ｌ_b 、１２Ｌ_c から電気信号が
出力される。制御装置１３ではＡ／Ｄ変換プログラム１
３４ａが起動され、ＣＰＵ１３２はＡ／Ｄ変換プログラ
ム１３４ａに従って操作信号発生装置１２Ｌ_a 、１２Ｌ
_b 、１２Ｌ_c から出力された操作信号をディジタル値に
変換し、これらを一時ＲＡＭ１３３に格納し、次いで、
送信プログラム１３４ｂに従って当該操作信号をＲＡＭ
１３３から取り出し、出力インタフェース１３５、無線
送信機１４、送信アンテナ１４ａを介して油圧ショベル
に無線で送信する。

【００１９】送信された操作信号は油圧ショベル側の装
置２０の受信アンテナ２４ａ、無線受信機２４、入力イ
ンタフェース２３６を介して制御装置２３に入力され
る。制御装置２３の受信プログラム２３４ａは常時起動
されており、送信信号が入力されるとこれをＲＡＭ２３
３に一時格納してＣＰＵ２３２に割込みを行ない、送信
信号の入力を報せる。これにより、ＣＰＵ２３２は受信
プログラム２３４ａに従って送信された操作信号を受信
し、この操作信号をＤ／Ａ変換プログラム２３４ｂに従
ってアナログ信号に変換し、ドライバ２２に出力する。
ドライバ２２は入力した操作信号に応じて比例ソレノイ
ド２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうちの対応するものに対し
て当該操作信号に応じた電流を供給する。これにより、
対応するコントロールバルブが操作され、その油圧アク
チュエータを駆動して所要の作業が行なわれる。

【００２０】この作業の実行により生じる負荷の大きさ
は負荷検出装置２６で検出され、その検出値は制御装置
２３に出力される。制御装置２３のＣＰＵ２３２は、既
に起動されているＡ／Ｄ変換プログラム２３４ｃに従い
Ａ／Ｄ変換器２３１を動作させて負荷検出装置２６の検
出値をディジタル値に変換し、この負荷信号を送信プロ
グラム２３４ｄに従い、出力インタフェース２３５、無
線送信機２５、送信アンテナ２５ａを介して遠隔操縦装
置１０へ無線で送信する。

【００２１】送信された負荷信号は、遠隔操縦装置１０
の受信アンテナ１５ａ、無線受信機１５、入力インタフ
ェース１３６を介して制御装置１３に入力される。制御
装置１３のＣＰＵ１３２は受信プログラム１３４ｃに従
って負荷信号を受信し、これをＲＡＭ１３３に一時格納
する。次に、変換プログラム１３４ｄが起動される。Ｃ
ＰＵ１３２は、当該プログラム１３４ｄに従って、さき
に入力されている各操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１
１Ｌ_c の操作信号から各操作量の最大値を取り出し、こ
の最大値に対応する変換装置１３８の増幅器１３８Ａの
増幅率を求める。この増幅率の変換マップを図３に示
す。

【００２２】図３は操作レバーの操作量に対する増幅率
の変換マップを示す図であり、横軸にはレバー操作量
が、縦軸には増幅率がとってある。本実施の形態におけ
る増幅率は、図示のように操作レバーの操作量の増加に
比例して増加する特性を有する。しかし、これと異なる
特性の変換マップを使用することもできるのは明らかで
ある。この変換マップは変換プログラム１３４ｄに格納
されており、これにより求められた増幅率はＲＡＭ１３
３に格納される。

【００２３】次いで、変換プログラム１３４ｅが起動さ
れ、ＣＰＵ１３２はこの変換プログラム１３４ｅに従っ
て受信した負荷信号をＲＡＭ１３３から読み出し、この
負荷信号に対する周波数変換器１３８ａの周波数指令デ
ータを求める。これら周波数の変換マップを図４に示
す。

【００２４】図４は負荷信号に対する周波数変換器１３
８ａの変換マップを示す図であり、横軸には負荷信号
が、縦軸には周波数がとってある。本実施の形態におけ
る各周波数は、図示のように負荷信号の増加に比例して
増加する特性を有する。しかし、これと異なる特性、例
えば図４に破線で示すような特性、その他の適宜な特性
の変換マップを使用することもできるのは明らかであ
る。これらの変換マップは変換プログラム１３４ｅに格
納されており、これらにより求められた周波数はＲＡＭ
１３３に格納される。

【００２５】次に、Ｄ／Ａ変換プログラム１３４ｆが起
動され、ＣＰＵ１３２はこのＤ／Ａ変換プログラム１３
４ｆに従ってＲＡＭ１３３から、さきに求めた増幅率お
よび周波数を読み出し、当該周波数を周波数指令データ
信号Ｓ₁ として変換装置１３８の周波数変換器１３８ａ
へ、又、当該増幅率を乗算値指令データ信号Ｓ₂ として
乗算器１３８ｍへ、それぞれ出力する。

【００２６】ここで、変換装置１３８の動作を、図２お
よび図５を参照して説明する。信号Ｓ₁ が周波数変換器
１３８ａに入力されると、周波数変換器１３８ａからは
これに応じた周波数のパルス信号Ｓ₁₁が出力される。こ
のパルス信号Ｓ₁₁は、図５の（ａ）に示すように、負荷
の大きさに応じた周波数のパルスであり、負荷が小さい
ときは同図に符号Ｆ₁ で示すように周波数が低く、負荷
が大きいときには同図に符号Ｆ₂ で示すように周波数が
高い。この信号Ｓ₁₁はアドレスカウンタ１３８ｇのスタ
ート信号として入力されると同時に、単安定マルチバイ
ブレータ１３８ｂへも入力される。単安定マルチバイブ
レータ１３８ｂは信号Ｓ₁₁の立上り毎に作動して、図５
の（ｂ）に示す一定時間幅ｗのパルス信号Ｓ₁₂を出力す
る。即ち、信号Ｓ₁₂は信号Ｓ₁₁と同一周波数で一定パル
ス幅のパルス信号である。

【００２７】一方、比較器１３８ｃには信号Ｓ₂ が入力
され、設定器１３８ｄの設定値と比較される。設定値以
上のとき高レベル信号が、設定値未満のとき低レベル信
号が出力される。設定器１３８ｄに設定された設定値
は、例えば操作レバーのフルストロークの20％に設定さ
れている。又、設定器１３８ｉにもあるディジタル値が
設定され、ディジタル比較器１３８ｉでアドレスカウン
タ１３８ｇのカウント値と比較される。カウント値が設
定値以下のときディジタル比較器１３８ｉから高レベル
信号が出力され、設定値を超えたとき低レベル信号が出
力される。

【００２８】今、操作レバーの操作量の最大値がフルス
トロークの20％以上であり、アドレスカウンタ１３８ｇ
がカウントをしていない状態であるとする。この状態
で、周波数変換器１３８ａから図５の（ａ）に示すよう
なパルス信号Ｓ₁₁が出力されると、そのパルスの立上り
でアドレスカウンタ１３８ｇがカウント値「０」からの
カウントを開始する。同時に、単安定マルチバイブレー
タ１３８ｂから図５（ｂ）に示すようなパルス信号Ｓ₁₂
が出力され、ＡＮＤ回路１３８ｅの出力信号Ｓ₁₃が高レ
ベルとなり、この信号Ｓ₁₂はアドレスカウンタ１３８ｇ
へのクロック１３８ｆのクロック信号を有効とするの
で、クロック信号が入力される毎にカウント値が増加し
てゆく。そして、単安定マルチバイブレータ１３８ｂの
パルス信号Ｓ₁₂が「０」になると、ＡＮＤ回路１３８ｅ
の出力が低レベルとなり、アドレスカウンタ１３８ｇの
カウント値は「０」にリセットされ、信号Ｓ₁₁の次のパ
ルスの入力を待つ状態となり、次のパルスが入力される
と上記と同様の動作を繰り返す。即ち、アドレスカウン
タ１３８ｇからは、信号Ｓ₁₁のパルスが入力される毎に
「０」からのカウント値が出力されることになる。

【００２９】なお、アドレスカウンタ１３８ｇのカウン
ト値が設定器１３８ｉの設定値以上となったときも、Ａ
ＮＤ回路１３８ｅの入力が低レベルとなってアドレスカ
ウンタ１３８ｇのカウント値を「０」にリセットする。
カウント値のリセットを信号Ｓ₁₂に依存する場合には、
ディジタル比較器１３８ｈおよび設定器１３８ｉは不要
となるが、音声の出力期間、即ちパルス信号Ｓ₁₂のパル
ス幅ｗを短くする場合に、単安定マルチバイブレータ１
３８ｂの時定数を調整する代わりに設定器１３８ｉの設
定値を小さな値に設定することもでき、この方が調整容
易である。

【００３０】アドレスカウンタ１３８ｇからカウント値
が順次出力されてゆくと、これらのカウント値はそれら
に対応する音源メモリ１３８ｊのアドレスを指示し、こ
れにより、指示されたアドレスに格納されているデータ
が、クロック信号と同期して音源メモリ１３８ｊから出
力される。この出力されたデータはＤ／Ａ変換器１３８
ｋでアナログ値に変換され、乗算器１３８ｍで信号Ｓ₂
を乗算されて信号Ｓ₁₄となり、この信号Ｓ₁₄は音響増幅
器１６へ出力され、スピーカ１７から増幅器１６で増幅
された信号に応じた音響（仮想音）が外部に発生せしめ
られる。なお、操作レバーの最大操作量が設定器１３８
ｄの設定値未満の場合は、音響は発生しない。

【００３１】スピーカ１７から発生する仮想音は負荷の
大きさに応じた周波数と操作量に応じた大きさの断続的
な音響となる。この音響を表現すると、実際の作業音の
断続となり、負荷が小さいときには低い周波数で例えば
「バッバッバッバ」又は「ドッドッドッド」というよう
な作業音となり、高い負荷では例えば「ババババ」又は
「ドドドド」というような作業音となる。このような実
際の作業音の断続音により、遠隔操縦装置１０のオペレ
ータは臨場感を得るとともに、音響の周波数（高低）と
大きさとにより、オペレータは油圧ショベルの作業状態
を把握し、これに応じて操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ
_b 、１１Ｌ_c を選択的に操作して適切に油圧ショベルを
駆動し、所望の作業を行なう。

【００３２】ここで、図６、図７、図８を参照して変換
装置１３８の動作の概略をさらに説明する。図６は負荷
信号の変化を示す図であり、横軸に時間、縦軸に負荷信
号がとってある。図７はレバー操作量の変化を示す図で
あり、横軸に時間、縦軸にレバー操作量がとってある。
図８は、図６および図７に示すある微小時間を取り出
し、その時間における変換装置１３８からの出力信号Ｓ
₁₄を示す図であり、図８の（ａ）は信号Ｓ₁ 、図８の
（ｂ）は信号Ｓ₁₄の波形を示す。

【００３３】負荷信号は図６に示すように、最初小さ
く、中間で大きくなり、最後に急速に小さくなるものと
する。この場合、信号Ｓ₁ は図４に実線で示す特性によ
り図６に示す変化に従って変化する。ここで、負荷の大
きさを表わす信号Ｓ₁ が、ある時間において図８の
（ａ）に示すように変化したとする。信号Ｓ₁ が小さい
（負荷が小さい）ときには、出力信号Ｓ₁₄は図８の
（ｂ）に示すように、音源メモリ１３８ｊに格納されて
いる作業音の音声信号が低周波の（間隔の長い）断続音
信号として出力され、この信号が音響増幅器１６を介し
てスピーカ１７に入力されると、スピーカ１７からはさ
きに述べたように、作業音が、例えば「バッバッバッ
バ」又は「ドッドッドッド」というような断続音となっ
て発生することになり、その大きさは操作量に応じた大
きさとなる。

【００３４】この状態から、負荷が増加して信号Ｓ₁ が
図８の（ａ）に示すように大きくなると、出力信号Ｓ₁₄
は図８の（ｂ）に示すように、音源メモリ１３８ｊに格
納されている作業音の音声信号が高周波の（間隔の短
い）断続音信号として出力され、この信号が音響増幅器
１６を介してスピーカ１７に入力されると、スピーカ１
７からはさきに述べたように、作業音が、例えば「ババ
ババ」又は「ドドドド」というような断続音が発生する
ことになり、その大きさは操作量に応じた大きさとな
る。

【００３５】一方、操作レバー１１Ｌ_a 、１１Ｌ_b 、１
１Ｌ_c の操作量の最大値は、図７に示すように、最初比
較的ゆるやかに増加して大きな値に達し、しばらくこの
値が維持された後急速に減少するものとする。この場
合、信号Ｓ₂ は図３に示す特性により図７に示す変化に
従って変化し、乗算器１３８ｍは、上述のように、レバ
ー操作量が小さく信号Ｓ₂ が小さいときにはＤ／Ａ変換
器１３８ｋの出力信号を小さな増幅率で増幅して音声レ
ベルを低くし、レバー操作量が大きく信号Ｓ₂ が大きい
ときには信号を大きな増幅率で増幅して音声レベルを高
くすることになる。なお、レバー操作量がフルストロー
クの20％未満の場合はさきに述べたように音声は出力さ
れない。

【００３６】以上のことから、レバーが操作されてから
それが中立位置に戻されるまでの間の状態をみると、図
７に示す形態で操作レバーが操作され（操作レバーの最
大値が変化し）、この結果、負荷の大きさ（例えば油圧
ショベルの掘削力）が図６に示すように変化した場合、
スピーカ１７からは、最初音響は発生せず、次いで、比
較的間隔の長い低くて小さな作業音が、次いで、その作
業音は徐々に間隔が短くなり、高音でかつ音量が大きく
なり、その状態がしばらく続いた後、再び低く小さく間
隔の長い作業音が聞こえることとなる。

【００３７】これをバケット６を地面に食い込ませて掘
削を行なっている場合についてみると、特に、スピーカ
１７の作業音が高音で音量が大きく間隔が短い（例えば
「ババババ」又は「ドドドド」）ときには、バケット６
に過大な負荷がかかっており、それ以上操作レバーを継
続して操作しても掘削力は増加せず、無駄に動力を消費
するだけであることがオペレータに判り、オペレータ
は、一旦掘削動作を中止してバケット６を戻し、少し姿
勢を変えて再度掘削を行なう方がよいことに気付くこと
となる。逆に、スピーカ１７の作業音が低音、音量小、
間隔長（例えば「バッ、バッ、バッ、バッ」又は「ド
ッ、ドッ、ドッ、ドッ」）であれば、オペレータは、さ
らに深くバケット６を地面に食い込ませて、より多くの
量を掘削できることを知り、これに沿った操作を行なう
こととなる。結局、オペレータは、掘削個所が遠隔地点
にあって見えない場合でも、掘削状態を確実に把握する
ことができ、臨場感の中で油圧ショベルの適切な操作を
行なうことができる。

【００３８】このように、本実施の形態では、予め作業
音を録音した音源メモリを用意しておき、油圧ショベル
のバケットの掘削力やアームに作用する応力等の負荷に
応じた周波数のパルス信号の出力期間のみ間欠的に上記
作業音の信号を出力し、この間欠信号を各操作レバーの
うちの最大操作量に応じて増幅し、この増幅された信号
に基づいて作業音を断続させて成る仮想音を発生するよ
うにしたので、作業個所が見えない遠隔地点にあって
も、油圧ショベルの作業状態を確実に把握することがで
き、臨場感をもって油圧ショベルを適切に操作すること
ができる。

【００３９】又、従来のカメラやマイクロフォンを用い
る装置では、これらの映像信号や音声信号に広い周波数
帯域を占有されることとなり、操縦に必要なデータの送
信が大きく制限される事態が生じていたが、本実施例で
は負荷信号をディジタル信号で送信するだけであるの
で、上記事態の発生を完全に避けることができる。

【００４０】なお、上記実施の形態の説明では、作業機
として油圧ショベルを例示して説明したが、他の作業機
にも適用できるのは当然である。例えば、ブルドーザの
排土板にかかる負荷を検出することによりブルドーザに
適用でき、クレーンのブームにかかる負荷を検出するこ
とによりクレーンに適用できる。又、上記実施の形態の
説明では、遠隔操縦を行なう場合について説明したが、
遠隔操縦に限ることはなく、運転室にオペレータが搭乗
して作業機を操作している場合でも、前述のように地面
より低い足元の掘削を行なう場合等、オペレータからは
作業個所が見えない作業をする場合にも適用することが
できるのは明らかである。さらに、上記実施の形態の説
明では、負荷信号により周波数を変換し、レバー信号に
より増幅率（乗算値）を変化する例について説明した
が、これとは逆に、負荷信号により増幅率を変化させ、
レバー信号により周波数変換を行なわせることもでき
る。又、周波数変換は入力信号が大きいとき低周波に、
入力信号が小さいとき高周波に変換する態様としてもよ
い。又、上記実施の形態の説明では、操作レバーの操作
量が所定の量未満の場合には音声を出力しないようにし
たが、このような手段を用いず、常時音声を出力するよ
うにしてもよいのは明らかである。

【００４１】又、上記実施の形態の説明では、操作レバ
ーを備えた遠隔操縦装置について説明したが、押し釦式
の遠隔操縦装置であっても適用可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、検出さ
れた負荷の大きさ（又は操作量）に応じた周波数のパル
ス信号を出力し、このパルス信号の出力期間に記憶部か
ら実際の作業関連音の音声信号を取り出し、これを操作
量（又は負荷の大きさ）に応じて増幅し、この増幅した
信号により間欠的な実際の作業関連音を発生させるよう
にしたので、作業個所が見えなくても、作業機の作業状
態を確実に把握することができ、当該作業機を臨場感を
もって適切に操作することができる。又、負荷信号をデ
ィジタル信号で送信するので、その送信のための使用周
波数帯域が狭く、他のデータの送受信に何等の支障も生
じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る油圧ショベルの仮想音
生成装置のブロック図である。

【図２】図１に示す変換装置のブロック図である。

【図３】レバー操作量と増幅率の変換マップを示す図で
ある。

【図４】負荷信号と周波数の変換マップを示す図であ
る。

【図５】変換装置の内部の信号の変化を示す図である。

【図６】負荷信号の変化を示す図である。

【図７】レバー操作量の変化を示す図である。

【図８】図１に示す変換装置における信号の波形図であ
る。

【図９】油圧ショベルの側面図である。

【符号の説明】

１０遠隔操縦装置１１Ｌ_a 〜１１Ｌ_c 操作レバー１３制御装置１６音響増幅器１７スピーカ２１ａ〜２１ｃ比例ソレノイド２２ドライバ２３制御装置２６負荷検出装置１３８変換装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作手段によりアクチュエータを駆動し
て所望の作業を行なう作業機において、前記操作手段の
操作量を検出する操作量検出手段と、前記作業機の作業
機構に作用する負荷を検出する負荷検出器と、予め作業
に関連する音声信号が記録された記憶部と、前記負荷検
出手段の検出値に応じた周波数のパルスを出力する変換
器と、この変換器からのパルス出力期間に前記記憶部か
ら前記音声信号を取り出す音声信号抽出手段と、この音
声信号抽出手段で取り出された音声信号を前記操作量検
出手段の検出値に応じて増幅する増幅器と、この増幅器
の出力信号に応じて可聴音を発生する可聴音発生手段と
を設けたことを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装
置。
【請求項２】操作手段によりアクチュエータを駆動し
て所望の作業を行なう作業機において、前記操作手段の
操作量を検出する操作量検出手段と、前記作業機の作業
機構に作用する負荷を検出する負荷検出器と、予め作業
に関連する音声信号が記録された記憶部と、前記操作量
検出手段の検出値に応じた周波数のパルスを出力する変
換器と、この変換器からのパルス出力期間に前記記憶部
から前記音声信号を取り出す音声信号抽出手段と、この
音声信号抽出手段で取り出された音声信号を前記負荷検
出手段の検出値に応じて増幅する増幅器と、この増幅器
の出力信号に応じて可聴音を発生する可聴音発生手段と
を設けたことを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装
置。
【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記操
作手段は、前記作業機を遠隔操縦する装置に備えられた
ものであることを特徴とする作業機の操作用仮想音生成
装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２において、前記操
作手段は、前記作業機に備えられたものであることを特
徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項５】請求項１又は請求項２において、前記変
換器は、前記検出値が大きいとき高い周波数を出力し、
前記検出値が小さいとき低い周波数を出力することを特
徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項６】請求項１又は請求項２において、前記変
換器は、前記検出値が小さいとき高い周波数を出力し、
前記検出値が大きいとき低い周波数を出力することを特
徴とする作業機の操作用仮想音生成装置。
【請求項７】請求項１又は請求項２において、前記負
荷検出器は、前記作業機構の変形又は当該作業機構に作
用する応力を検出する手段であることを特徴とする作業
機の操作用仮想音生成装置。
【請求項８】請求項１又は請求項２において、前記操
作量検出器は、前記操作手段が複数存在するとき、それ
ら操作手段の操作量のうちの最大操作量を検出するもの
であることを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装
置。
【請求項９】請求項１又は請求項２において、前記記
憶部は、多数のアドレスおよびこれら各アドレスに格納
された音声データで構成され、かつ、前記音声信号抽出
手段は、前記パルス出力期間にクロック信号に基づいて
前記アドレスを順次指示するアドレスカウンタで構成さ
れていることを特徴とする作業機の操作用仮想音生成装
置。