JPH10329070A - 遠隔無線操縦方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧ショベル側からオペレータ側へ伝送した
画像を見ながら油圧ショベルを遠隔無線操作するときの
操作性を向上させる。 【解決手段】 油圧ショベルに搭載したテレビジョンカ
メラ１から出力した画像信号を画像処理器２によりデジ
タル化するとともに圧縮し、オペレータ側へ伝送してテ
レビジョンモニタ10に映し出した画像に基づいて複数の
アクチュエータを遠隔無線操作する。画像処理器２中
に、遅い画像変化を生じさせるアクチュエータに対応し
た画像処理速度を有する低速用の画像圧縮器18a と、速
い画像変化を生じさせるアクチュエータに対応した画像
処理速度を有する高速用の画像圧縮器18b とを設ける。
これらの画像圧縮器18a ，18b は画像圧縮切換器19に接
続し、速い画像変化を生じさせるアクチュエータを操作
したときは、画像圧縮切換器19がその操作信号を検出し
て高速用の画像圧縮器18b を自動的に選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建設機械な
どを遠隔無線操縦する遠隔無線操縦方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の油圧ショベルを遠隔操縦
するための、画像信号および制御信号を伝送する遠隔無
線操縦装置の構成を示し、図３にその遠隔無線操縦装置
を搭載した油圧ショベルを示す。

【０００３】これらの図２および図３において、油圧シ
ョベルＳのキャブ上面にはテレビジョンカメラ（以下、
ＴＶカメラという）１が搭載され、このＴＶカメラ１に
は画像処理器２が接続されている。

【０００４】この画像処理器２は、ＴＶカメラ１から出
力された画像信号をデジタル化する画像入力処理器３
と、この画像入力処理器３のデータを圧縮する画像圧縮
処理器４とを有する。

【０００５】この画像圧縮処理器４には、画像圧縮処理
器４の出力データをアンテナ5aより電波で送信する無線
機５が接続されている。

【０００６】操作室Ｒには、油圧ショベルＳに搭載され
た無線機５から送られる電波をアンテナ6aにて受信する
無線機６が設けられている。この無線機６には画像処理
器７が接続されている。

【０００７】この画像処理器７は、無線機６から送られ
る画像データを伸張する画像伸張器８と、この画像伸張
器８の出力をモニタ画像信号に変換する画像出力器９と
を有している。この画像出力器９に、画像出力器９の出
力で画像を映すテレビジョンモニタ（以下、ＴＶモニタ
という）10が接続されている。

【０００８】また、操作室Ｒには、オペレータにより操
作される操作器11が設けられ、この操作器11には、操作
器11の出力信号に基づいて制御信号の送信データを作成
する信号処理器12が接続され、この信号処理器12には、
送信データをアンテナ13a より電波で発信する送信機13
が接続されている。

【０００９】油圧ショベルＳには、送信機13からの送信
データをアンテナ14a にて受信する受信機14が搭載さ
れ、この受信機14に、受信機14の出力信号に基づいて電
気機器を制御する制御器15が接続されている。この制御
器15の出力端子には、制御器15にて制御される電油変換
弁16a ，16b ，16c ，16d ，16e ，16f がそれぞれ接続
されている。

【００１０】これらの各電油変換弁16a 〜16f は、制御
器15から出力された電気信号に応じて比例動作するスプ
ールによりパイロット圧を制御し、このパイロット圧に
より油圧回路中に設けられた多数のコントロール弁（図
示せず）をパイロット制御し、これらの各コントロール
弁により油圧ショベルの各油圧アクチュエータをそれぞ
れ操作する。

【００１１】図３は遠隔無線操縦される油圧ショベルを
示し、クローラ式走行装置を有する下部走行体20に上部
旋回体21が旋回装置22により旋回可能に取付けられ、上
部旋回体21にフロント作業機23が揺動可能に取付けられ
ている。

【００１２】このフロント作業機23は、上部旋回体21に
回動自在に軸支されたブーム24と、ブーム24を駆動する
ブーム用油圧シリンダ24a と、ブーム24に回動自在に軸
支されたアーム25と、アーム25を駆動するアーム用油圧
シリンダ25a と、アーム25に回動自在に軸支されたバケ
ット26と、バケット26を駆動するバケット用油圧シリン
ダ26a とにより形成されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＴＶカメ
ラ１から出力された画像信号をデジタル処理して伝送す
る画像伝送装置では、データの伝送速度が一定であり、
伝送効率を上げるために画像圧縮伸張処理が行われる。
この画像圧縮伸張処理では、画質を良くすれば画像処理
速度が低下して画像の応答が遅くなる。反対に、画像処
理速度を速くすれば画質が低下する。

【００１４】そのため、従来の画像伝送装置を用いて油
圧ショベルＳから操作室Ｒに画像信号を送り、その画像
を見ながら油圧ショベルＳを遠隔操縦するシステムで
は、画像処理速度が一定であるため、油圧ショベルＳの
下部走行体20やフロント作業機23を操作したときは、画
像の変化が少ないので、画像処理速度を下げて画質を優
先するように設定することができるが、このように走行
系や作業機23の作動に対応した画像処理速度に設定した
状態で、上部旋回体21が高速で旋回作動したときは、画
面の変化が著しいため、画像の応答が悪くなり、ＴＶモ
ニタ10の画像を見ながら油圧ショベルを遠隔操作するこ
とが困難となる問題を生じている。一方、上部旋回体21
が低速で旋回するように操作すると、作業能率が低下す
る。

【００１５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、操縦対象物側からオペレータ側へ伝送された画像
を見ながら操縦対象物を遠隔無線操作するときの、操作
性および作業能率の向上を図ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、操縦対象物側で得られた画像信号を画像処理して
圧縮し、操縦対象物側からオペレータ側へ伝送された画
像に基づいて操縦対象物を遠隔無線操作する遠隔無線操
縦方法において、操縦対象物の動きによって生ずる画像
変化の速度が遅いときは画像処理にて画質を優先させ、
前記画像変化の速度が速いときは画像処理の切換により
画像処理速度を優先させることを特徴とする遠隔無線操
縦方法である。

【００１７】そして、画像変化の速度が遅い動きでは画
質を優先させ、画像変化の速度が速い動きでは画像処理
速度を優先させるように画像処理を切換える。

【００１８】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の遠隔無線操縦方法にて、背景に関する画像変化の速
度が速いときに画像処理速度を優先させる方法である。

【００１９】そして、操縦対象物が旋回動作したときな
どの、背景に関する画像変化の速度が速いときは画像処
理速度を優先させるように画像処理を切換える。

【００２０】請求項３に記載された発明は、操縦対象物
側で得られた画像信号を画像処理器により圧縮し、操縦
対象物側からオペレータ側へ伝送された画像に基づいて
操縦対象物の複数のアクチュエータを遠隔無線操作する
遠隔無線操縦装置において、画像処理器中に設けられア
クチュエータの動きによって生ずる画像変化の速度の相
違に対応した画像処理速度を有する複数の画像圧縮手段
と、操作されるアクチュエータに対応した画像処理速度
を有する画像圧縮手段を選択する画像圧縮切換手段とを
具備したことを特徴とする遠隔無線操縦装置である。

【００２１】そして、画像圧縮切換手段により、操作さ
れるアクチュエータに対応した画像処理速度を有する画
像圧縮手段を選択し、アクチュエータの動きによって生
ずる画像変化の速度が速い場合は画質よりも画像処理速
度を優先させる。

【００２２】請求項４に記載された発明は、操縦対象物
側で得られた画像信号を画像処理器により圧縮し、操縦
対象物側からオペレータ側へ伝送された画像に基づいて
操縦対象物の複数のアクチュエータを遠隔無線操作する
遠隔無線操縦装置において、画像処理器中に設けられ速
い画像変化を生じさせるアクチュエータに対応した画像
処理速度を有する高速用の画像圧縮手段と、画像処理器
中に設けられ遅い画像変化を生じさせるアクチュエータ
に対応した画像処理速度を有する低速用の画像圧縮手段
と、速い画像変化を生じさせるアクチュエータを操作す
る操作信号を検出して高速用の画像圧縮手段を選択する
画像圧縮切換手段とを具備したことを特徴とする遠隔無
線操縦装置である。

【００２３】そして、遅い画像変化を生じさせるアクチ
ュエータが操作されたときは、それに対応した画像処理
速度を有する低速用の画像圧縮手段を選択し、速い画像
変化を生じさせるアクチュエータが操作されたときは、
そのアクチュエータの操作信号を検出して画像圧縮切換
手段により速い画像変化を生じさせるアクチュエータに
対応した画像処理速度を有する高速用の画像圧縮手段に
切換える。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
および図３を参照しながら説明する。なお、図３は、従
来例と本発明に共通の操縦対象物としての油圧ショベル
Ｓを示す。

【００２５】図１において、操作室Ｒには、オペレータ
により操作される操作器11が設けられ、この操作器11に
は、操作器11の出力信号に基づいて制御信号の送信デー
タを作成する信号処理器12が接続され、この信号処理器
12には、送信データをアンテナ13a より電波で発信する
送信機13が接続されている。

【００２６】油圧ショベルＳには、送信機13からの送信
データをアンテナ14a にて受信する受信機14が搭載さ
れ、この受信機14に、受信機14の出力信号に基づいて電
気機器を制御する制御器15が接続されている。この制御
器15の出力端子には、制御器15にて制御される電油変換
弁16a ，16b ，16c ，16d ，16e ，16f がそれぞれ接続
されている。

【００２７】これらの各電油変換弁16a 〜16f は、制御
器15から出力された電気信号に応じてソレノイドで比例
動作するスプールによりパイロット圧を制御し、このパ
イロット圧により油圧回路中に設けられた多数のコント
ロール弁（図示せず）をそれぞれパイロット制御し、こ
れらの各コントロール弁により油圧ショベルＳの各油圧
アクチュエータをそれぞれ動作制御する。

【００２８】電油変換弁16a は、図３にて上部旋回体21
を旋回させるための旋回装置22を駆動するアクチュエー
タとしての旋回用油圧モータ22a を動作制御する旋回用
コントロール弁のパイロット操作弁であり、また、電油
変換弁16b ，16c は、下部走行体20を駆動するアクチュ
エータとしての左右の走行用油圧モータ20a ，20a を動
作制御する走行用コントロール弁のパイロット操作弁で
あり、また、電油変換弁16d ，16e ，16f は、フロント
作業機23を駆動するアクチュエータとしての作業機用油
圧シリンダ24a ，25a ，26a を動作制御する作業機用コ
ントロール弁のパイロット操作弁である。

【００２９】また、油圧ショベルＳのキャブ上面には、
フロント作業機23を撮像できる方向にセットされたテレ
ビジョンカメラ（以下、ＴＶカメラという）１が搭載さ
れ、このＴＶカメラ１には画像処理器２が接続されてい
る。

【００３０】この画像処理器２は、ＴＶカメラ１から出
力された画像信号をデジタル化する画像入力処理器３
と、この画像入力処理器３の出力データを圧縮する画像
圧縮処理器18とを有する。

【００３１】この画像圧縮処理器18は、下部走行体20お
よびフロント作業機23の動きによって生ずる低速の画像
変化、すなわち遅い画像変化を生じさせるアクチュエー
タに対応した画像処理速度を有する低速用の画像圧縮手
段としての画像圧縮器18a と、上部旋回体21の旋回動作
によって生ずる高速の画像変化、すなわち速い画像変化
を生じさせるアクチュエータに対応した画像処理速度を
有する高速用の画像圧縮手段としての画像圧縮器18b と
を有する。

【００３２】これらの画像圧縮器18a ，18b は、画像圧
縮切換手段としての画像圧縮切換器19に接続されてい
る。この画像圧縮切換器19は、速い画像変化を生じさせ
るアクチュエータを操作する操作信号、すなわち上部旋
回体21の旋回用操作信号を検出して、低速用の画像圧縮
器18a を高速用の画像圧縮器18b に自動的に切換えるも
のである。

【００３３】すなわち、画像圧縮切換器19は、画像圧縮
器切換用の接点19a を有し、制御器15から旋回用の電油
変換弁16a への出力ラインより分岐された旋回操作検出
ライン19b に、接点19a を作動するための電磁コイル
（図示せず）が接続され、この電磁コイルが励磁される
と、接点19a がオフ側からオン側へ切換えられる。

【００３４】この画像圧縮切換器19の出力部には、画像
圧縮切換器19で選択された画像圧縮器18a または画像圧
縮器18b の出力データをアンテナ5aより電波で送信する
無線機５が接続されている。

【００３５】操作室Ｒには、油圧ショベルに搭載された
無線機５から送られる電波をアンテナ6aにて受信する無
線機６が設けられている。この無線機６には画像処理器
７が接続されている。

【００３６】この画像処理器７は、無線機６から送られ
る画像データを伸張する画像伸張器８と、この画像伸張
器８の出力をモニタ画像信号に変換する画像出力器９と
を有している。この画像出力器９に、画像出力器９の出
力で画像を映すテレビジョンモニタ（以下、ＴＶモニタ
という）10が接続されている。

【００３７】図３において、旋回装置22の旋回用油圧モ
ータ22a は速い画像変化を生じさせるアクチュエータで
あり、下部走行体20の走行用油圧モータ20a は遅い画像
変化を生じさせるアクチュエータであり、フロント作業
機23のブーム用、アーム用およびバケット用の各油圧シ
リンダ24a ，25a ，26a は遅い画像変化を生じさせるア
クチュエータである。

【００３８】すなわち、キャブ上のＴＶカメラ１により
撮像された画像は、フロント作業機23とその背景の画像
であり、旋回用油圧モータ22a が作動されると、上部旋
回体21が旋回動作するため、背景に関する画像も旋回す
るように変化し、その背景の画像変化の速度は速い。

【００３９】一方、走行用油圧モータ20a により下部走
行体20が前後進および旋回走行したときも、背景に関す
る画像は変化するが、その背景の画像変化の速度は上部
旋回体21の旋回動作時に比べると遅い。

【００４０】また、各油圧シリンダ24a ，25a ，26a に
よりフロント作業機23が作動すると、フロント作業機23
の画像も変化するが、上部旋回体21の旋回動作時におけ
る背景の画像変化の速度に比べて、フロント作業機23の
画像変化の速度は遅い。

【００４１】次に、この実施形態の作用を説明する。

【００４２】オペレータがＴＶモニタ10を見ながら操作
器11を操作すると、その操作器11の出力信号は、信号処
理器12で送信データに変換され、送信機13から電波で受
信機14に伝送される。

【００４３】受信機14の出力は制御器15に入力され、制
御演算が行われ、その出力で電油変換弁16a 〜16f が駆
動され、図示されない各コントロール弁がパイロット制
御され、各コントロール弁により油圧ショベルの下部走
行体20、上部旋回体21およびフロント作業機23がそれぞ
れ遠隔操作される。

【００４４】一方、ＴＶカメラ１の画像信号は、画像入
力処理器３でデジタル信号に変換される。デジタル変換
された画像信号は画像圧縮処理器18に入力されて圧縮さ
れ、無線機５から電波で無線機６に伝送される。

【００４５】無線機６の出力は、画像伸張器８に入力さ
れ、圧縮された画像データがもとのデータに伸張され、
画像出力器９でモニタ画像信号に変換され、ＴＶモニタ
10に画像が映し出される。

【００４６】上記作用において、電油変換弁16b 〜16f
により下部走行体20およびフロント作業機23が操作され
ているときは、画像圧縮切換器19は、低速アクチュエー
タ対応の画像圧縮器18a を選択し、細かい位置決めがで
きる画質を優先した画像信号が送られる。

【００４７】一方、上部旋回体21を旋回操作するとき
は、電油変換弁16a への入力信号により、画像圧縮切換
器19がオフ側からオン側へ自動的に切換えられ、画像圧
縮切換器19で高速アクチュエータ対応の画像圧縮器18b
に切換えられ、旋回速度に対応した高速の画像処理速度
に切換えられる。

【００４８】なお、本発明は、油圧ショベル以外の建設
機械、または建設機械以外の遠隔無線操縦される操縦対
象物にも適用できる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、操縦対象
物側からオペレータ側へ伝送された画像を見ながら操縦
対象物を遠隔無線操作するとき、操縦対象物側で得られ
た画像変化の速度が速いときは画像処理の切換により画
質よりも画像処理速度を優先させるようにしたから、応
答性の良い画像を見ながら操作性の向上を図れるととも
に、操縦対象物を高速で操作して作業能率の向上を図れ
る。

【００５０】請求項２記載の発明によれば、操縦対象物
が旋回動作したときなどの、背景に関する画像変化の速
度が速いときに画像処理速度を優先させるので、操縦対
象物を旋回操作するときなどに、応答性の良い画像を見
ながら操作性の向上を図れるとともに作業能率の向上を
図れる。

【００５１】請求項３記載の発明によれば、操縦対象物
側からオペレータ側へ伝送された画像を見ながら操縦対
象物の複数のアクチュエータを遠隔無線操作するとき、
画像圧縮切換手段により、操作されるアクチュエータに
対応した画像処理速度を有する画像圧縮手段を選択し、
アクチュエータの動きによって生ずる画像変化の速度が
速い場合は画質よりも画像処理速度を優先させることに
より、応答性の良い画像を見ながら操作性の向上を図れ
るとともに、速い画像変化を生じさせるアクチュエータ
をも十分な速度で作動させて作業能率の向上を図れる。

【００５２】請求項４記載の発明によれば、操縦対象物
側からオペレータ側へ伝送された画像を見ながら操縦対
象物の複数のアクチュエータを遠隔無線操作するとき、
速い画像変化を生じさせるアクチュエータが操作された
ときは、そのアクチュエータの操作信号を検出して画像
圧縮切換手段により低速用の画像圧縮手段から高速用の
画像圧縮手段に切換えるから、応答性の良い画像を見な
がら操作性の向上を図れるとともに、速い画像変化を生
じさせるアクチュエータをも十分な速度で作動させて作
業能率の向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠隔無線操縦装置の一実施形態を
示すブロック図である。

【図２】従来の遠隔無線操縦装置を示すブロック図であ
る。

【図３】同上遠隔無線操縦装置を搭載した本発明および
従来例に共通の油圧ショベルを示す正面図である。

【符号の説明】

Ｓ 操縦対象物としての油圧ショベル ２ 画像処理器 18a 低速用の画像圧縮手段としての画像圧縮器 18b 高速用の画像圧縮手段としての画像圧縮器 19 画像圧縮切換手段としての画像圧縮切換器 20a アクチュエータとしての走行用油圧モータ 22a アクチュエータとしての旋回用油圧モータ 24a ，25a ，26a アクチュエータとしての作業機用油
圧シリンダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操縦対象物側で得られた画像信号を画像
   処理して圧縮し、操縦対象物側からオペレータ側へ伝送
   された画像に基づいて操縦対象物を遠隔無線操作する遠
   隔無線操縦方法において、 操縦対象物の動きによって生ずる画像変化の速度が遅い
   ときは画像処理にて画質を優先させ、 前記画像変化の速度が速いときは画像処理の切換により
   画像処理速度を優先させることを特徴とする遠隔無線操
   縦方法。
2. 【請求項２】 背景に関する画像変化の速度が速いとき
   に画像処理速度を優先させることを特徴とする請求項１
   記載の遠隔無線操縦方法。
3. 【請求項３】 操縦対象物側で得られた画像信号を画像
   処理器により圧縮し、操縦対象物側からオペレータ側へ
   伝送された画像に基づいて操縦対象物の複数のアクチュ
   エータを遠隔無線操作する遠隔無線操縦装置において、 画像処理器中に設けられアクチュエータの動きによって
   生ずる画像変化の速度の相違に対応した画像処理速度を
   有する複数の画像圧縮手段と、 操作されるアクチュエータに対応した画像処理速度を有
   する画像圧縮手段を選択する画像圧縮切換手段とを具備
   したことを特徴とする遠隔無線操縦装置。
4. 【請求項４】 操縦対象物側で得られた画像信号を画像
   処理器により圧縮し、操縦対象物側からオペレータ側へ
   伝送された画像に基づいて操縦対象物の複数のアクチュ
   エータを遠隔無線操作する遠隔無線操縦装置において、 画像処理器中に設けられ速い画像変化を生じさせるアク
   チュエータに対応した画像処理速度を有する高速用の画
   像圧縮手段と、 画像処理器中に設けられ遅い画像変化を生じさせるアク
   チュエータに対応した画像処理速度を有する低速用の画
   像圧縮手段と、 速い画像変化を生じさせるアクチュエータを操作する操
   作信号を検出して高速用の画像圧縮手段を選択する画像
   圧縮切換手段とを具備したことを特徴とする遠隔無線操
   縦装置。