JP2018142123A

JP2018142123A - 遠隔操縦システム

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Publication number: JP2018142123A
Application number: JP2017035194A
Authority: JP
Inventors: 文哉渋川; Fumiya Shibukawa; 高橋　毅; Takeshi Takahashi; 高橋　　毅; 宗彦前田; Munehiko Maeda; 将旭渡辺; Masaaki Watanabe
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: JP7119285B2

Abstract

【課題】無人移動体の傾きの変化をオペレータが好適に検知することを可能とする。【解決手段】遠隔操縦システム１は、無人移動体２と、オペレータにより操作され当該無人移動体２との間で無線通信を行い当該無人移動体２の動作を制御する遠隔操縦装置３と、を含み、無人移動体２の傾斜角を検出する傾斜角検出部１９と、傾斜角検出部１９からの無人移動体の傾斜角に係る情報に基づいて、出力量を算出する出力量算出部３３と、オペレータに対して、出力量算出部３３により算出された前記出力量に対応する力触覚を提示する力触覚提示部としての操作部３１と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、遠隔操縦システムに関する。

従来から、無人の作業機械等の無人移動体を遠隔で操縦する技術が検討されている。従来の無人移動体を遠隔操縦するシステムでは、例えば特許文献１に示すように、オペレータが操作盤等を操作することで、無人移動体に対して指令信号を送信する。また、例えば特許文献２に示すように、オペレータがより臨場感をもてるように、無人移動体側で計測された各種情報やカメラで撮影された画像をオペレータに提示する検討も進められている。

特開２０１５−１９１２４９号公報特許第３００００６８号公報

無人移動体は、動作中に傾きが変化して転倒する可能性がある。しかしながら、オペレータは遠隔操縦に集中しがちであり、無人移動体の傾きの変化を見落とす可能性が考えられる。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、無人移動体の傾きの変化をオペレータが好適に検知することが可能な遠隔操縦システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る遠隔操縦システムは、無人移動体と、オペレータにより操作され当該無人移動体との間で無線通信を行い当該無人移動体の動作を制御する遠隔操縦装置と、を含む遠隔操縦システムであって、前記無人移動体の傾斜角を検出する傾斜角検出部と、前記傾斜角検出部からの前記無人移動体の傾斜角に係る情報に基づいて、出力量を算出する出力量算出部と、前記オペレータに対して、前記出力量算出部により算出された前記出力量に対応する力触覚を提示する力触覚提示部と、を有する。

上記の遠隔操縦システムによれば、無人移動体の傾斜角に係る情報から出力量が算出され、当該出力量に対応する力触覚がオペレータに対して提示される。このように、力触覚により無人移動体の傾斜に係る情報がオペレータに対して通知されるため、無人移動体の傾きの変化をオペレータが好適に検知することができる。

ここで、前記力触覚提示部は、前記遠隔操縦装置の一部を振動させることで、前記オペレータに対して力触覚を提示する態様としてもよい。

オペレータが遠隔操縦を行う装置では、通常振動を発生させるような機構を有していない。したがって、振動によりオペレータに対して力触覚を提示する構成とすることで、オペレータは無人移動体の傾斜を直感的に把握することができる。

また、前記力触覚提示部は、前記遠隔操縦装置の振動させる位置を変化させることで、前記オペレータに対して力触覚により前記無人移動体の傾斜方向に係る情報を提示する態様としてもよい。

上記のように、振動させる位置を変化させることで無人移動体の傾斜方向に係る情報を提示する構成とした場合、オペレータは、無人移動体の傾斜方向に係る情報も把握できることになるため、無人移動体の傾きの変化をオペレータがより詳細に検知することができる。

また、前記遠隔操縦装置は、前記オペレータが保持する操作盤と、前記操作盤に対して、ウエイトの移動が可能なウエイト移動機構と、をさらに有し、前記力触覚提示部は、前記ウエイト移動機構により前記操作盤の重心を変化させることで、前記オペレータに対して力触覚を提示する態様としてもよい。

上記のように、操作盤の重心をウエイト移動機構により変化させる構成とすることで、オペレータは無人移動体の傾斜角に係る情報を直感的に把握することができるため、無人移動体の傾きの変化をオペレータが好適に検知することができる。

前記遠隔操縦装置は、前記傾斜角検出部が検出した前記無人移動体の傾斜角が所定値を超えている場合に、前記無人移動体の動作を強制停止させる制御を行う態様としてもよい。

上記のように、無人移動体の傾斜角が所定値を超えている場合に、無人移動体の動作を強制停止させる制御を行う構成とする。これにより、例えば、無人移動体の転倒の危険性が高まるような傾斜角となっている場合に、オペレータによる制御よりも早く無人移動体の動作を停止させることができる。したがって、無人移動体の転倒等を好適に防ぐことができる。

また、前記無人移動体の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに有し、前記出力量算出部は、前記傾斜角検出部からの前記無人移動体の傾斜角に係る情報と、前記姿勢検出部からの前記無人移動体の姿勢に係る情報と、に基づいて、前記出力量を算出する態様としてもよい。

無人移動体の姿勢を検出する姿勢検出部を有している場合、姿勢に係る情報にも基づいて出力量を算出する構成とすることで、オペレータが無人移動体の傾斜に係る情報をより好適に検知することができる。

本発明によれば、無人移動体の傾きの変化をオペレータが好適に検知することが可能な遠隔操縦システムが提供される。

本発明の実施形態に係る遠隔操縦システムの概略構成図である。傾斜角について説明する図である。傾斜角と出力量との対応関係に係る情報の例である。第１実施形態に係る遠隔操縦方法を説明するフロー図である。傾斜角と出力量との対応関係に係る情報の例である。第２実施形態に係る遠隔操縦方法を説明するフロー図である。第１の変形例について説明する図である。第２の変形例について説明する図である。第３の変形例について説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る遠隔操縦システムの概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る遠隔操縦システム１は、無人移動体２と、無人移動体２をオペレータが遠隔から操作する遠隔操縦装置３と、を含む。無人移動体２と遠隔操縦装置３との間は、無線通信により情報の送受信を行う。遠隔操縦システム１は、無人移動体２の傾斜に係る情報をオペレータに対して力触覚として提示することを特徴とする。

図１では、無人移動体２が建設機械の一種である油圧ショベルである場合を示している。したがって、無人移動体２は、自身を走行させるための走行体１１と、走行体１１上の旋回可能な旋回体１２と、旋回体１２の前方に取り付けられるブーム１３、アーム１４及びバケット１５からなる作業部１６と、を有している。ブーム１３、アーム１４及びバケット１５は、それぞれ互いに回動可能に連結されている。ただし、無人移動体２は、遠隔操縦により移動及び動作を行う機械であれば特に限定されない。

無人移動体２は、遠隔操縦装置３との間で情報の送受信を行うための通信部１７と、通信部１７が受信した遠隔操縦装置３からの制御信号に基づいて無人移動体２の動作を制御する制御部１８と、自身の傾斜角を検出する傾斜角検出部１９と、自身の姿勢を検出する姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃと、可動部の質量の変化に由来する重心の変化を検出する重量検出部２０Ｄと、を有する。

通信部１７は、後述の傾斜角検出部１９で検出された傾斜角に係る情報、後述の姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃで検出された自身の姿勢に係る情報、及び重量検出部で検出された重心に係る情報を遠隔操縦装置３に対して送信する。そして、通信部１７は、遠隔操縦装置３から送信される制御信号を受信する。

制御部１８は、遠隔操縦装置３から送信され、通信部１７において受信された制御信号に基づいて無人移動体２の各部を動作させる機能を有する。

傾斜角検出部１９は、例えば、走行体１１上の旋回体１２に取り付けられ、自身の傾斜角を検出する機能を有する。傾斜角検出部１９としては、傾斜センサ等を用いることができる。傾斜角検出部１９は、無人移動体２がどちらの方向に傾いているかについても傾斜角と同時に検出する。そして、傾斜方向及び傾斜角が傾斜角に係る情報として、通信部１７から遠隔操縦装置３に対して送信される。

姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃは、無人移動体２の姿勢を検出する機能を有する。姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃとしては、ジャイロセンサ等を用いることができる。無人移動体２においては、姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃは、自身の姿勢の変化に関係すると考えられる可動部分に取り付けられている。具体的には、旋回体１２の後部に姿勢検出部２０Ａが取り付けられ、ブーム１３に姿勢検出部２０Ｂが取り付けられ、バケット１５に姿勢検出部２０Ｃが取り付けられている例を示している。姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃの取り付け位置は、無人移動体２の形状や動作に応じて適宜変更される。姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃで検出される姿勢に係る情報には、姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃが取り付けられている部材の移動方向、移動速度等に係る情報が含まれる。重量検出部２０Ｄは、作業中の積載等で可動部の質量が変化する場合に、これを計測する機能を有する。重量検出部２０Ｄとしては、ロードセル等を用いることができる。重量検出部２０Ｄにおいて検出される情報は、無人移動体２の重心の変化に係る情報となる。これらの情報が、無人移動体２の姿勢及び重心に係る情報として、通信部１７から遠隔操縦装置３に対して送信される。

遠隔操縦装置３は、無人移動体２のオペレータにより操作される装置であり、オペレータに対して無人移動体２に係る各種情報を通知すると共に、オペレータにより入力された制御信号を無人移動体２に対して送信する機能を有する。また、遠隔操縦装置３は、無人移動体２からの情報に基づいて、オペレータに対して無人移動体２の傾斜に係る情報を出力する機能を有する。

遠隔操縦装置３は、オペレータが操作する操作部３１と、無人移動体２との間で情報の送受信を行うための通信部３２と、出力量算出部３３と、傾斜情報出力部３４と、制御指示部３５と、を有する。

操作部３１は、オペレータにより操作される部分であり、オペレータによる無人移動体２の制御に係る入力を取得する機能を有する。図１では、操作部３１としてジョイスティックを示しているが、操作部３１の構成及び形状は適宜変更することができる。また、操作部３１は、オペレータに対して、無人移動体２の傾斜に係る情報を出力する機能を有する。具体的には、操作部３１は振動機能を有していて、無人移動体２の傾斜に基づいてジョイスティックを振動させることで、オペレータに対して傾斜に係る情報を通知する。また、傾斜角に応じて振動量を変化させることで無人移動体２の傾斜角についてもオペレータに提示することができる。すなわち、遠隔操縦装置３では、傾斜に係る情報をオペレータに対して力触覚により提示する方法として、操作部３１の振動が採用されている。すなわち、操作部３１は、遠隔操縦装置３における力触覚提示部として機能する。

通信部３２は、オペレータによる操作部３１の操作により入力される制御信号を無人移動体２に対して送信する。また、通信部３２は、無人移動体２から送信される傾斜角に係る情報、姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃで検出された自身の姿勢に係る情報、及び、重量検出部２０Ｄで検出された重心に係る情報を受信する。

出力量算出部３３は、無人移動体２から送信される傾斜角に係る情報、姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃで検出された自身の姿勢に係る情報、及び、重量検出部２０Ｄで検出された重心に係る情報に基づいて、操作部３１でオペレータに対して出力する力触覚の大きさ（出力量）を算出する機能を有する。

ここで、図２及び図３を参照しながら、オペレータに対して力触覚により提示する無人移動体２の傾斜に係る情報について説明する。ここでは、姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃで検出される自身の姿勢に係る情報及び重量検出部２０Ｄで検出される重心に係る情報は用いず、傾斜角検出部１９で検出される傾斜角に係る情報のみを用いて説明する。

無人移動体２が油圧ショベルのような作業機械の場合、無人移動体２の傾斜にはロール方向の傾斜とピッチ方向の傾斜とが含まれる。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、ロール方向及びピッチ方向での無人移動体２の傾斜に関して、正常域Ｒ１、警告域Ｒ２、及び危険域Ｒ３が存在することを模式的に示している。正常域Ｒ１は、無人移動体２の動作として全く問題ない範囲と想定されている傾斜の範囲である。また、危険域Ｒ３は、無人移動体２が転倒する可能性がある、もしくは転倒する傾斜の範囲である。警告域Ｒ２は、正常域Ｒ１と危険域Ｒ３との間に設けられ、これ以上傾斜が進むと無人移動体２が転倒する可能性のある危険域Ｒ３に到達する可能性がある、又は、その状態を維持していると無人移動体２の使用状況によっては無人移動体２が転倒する可能性があるという傾斜の範囲である。

図２に示すように、無人移動体２では、ロール方向及びピッチ方向のそれぞれについて、正常域Ｒ１、警告域Ｒ２、及び危険域Ｒ３が規定されている。遠隔操縦システム１では、無人移動体２の傾きが警告域Ｒ２又は危険域Ｒ３となった場合に、オペレータに対して傾斜に係る情報を力触覚で提示する。ここで、正常域Ｒ１、警告域Ｒ２、及び危険域Ｒ３の範囲は、姿勢及び各部の重量による重心位置の正常な重心位置からのずれ量や方向により変化する構成としてもよい。

そのために、遠隔操縦装置３の出力量算出部３３では、図３に示すように、傾斜角と出力量との対応関係に係る情報を予め保持しておく。図３における出力量とは、力触覚として提示する際の出力の大きさである。上述のように、無人移動体２の傾きが警告域Ｒ２又は危険域Ｒ３となった場合に、オペレータに対して力触覚で提示をする場合には、図３に示す傾斜角θ_ｓを正常域Ｒ１と警告域Ｒ２との境界とする。そして、傾斜角検出部１９により検出された傾斜角が正常域Ｒ１に含まれる間は出力量を０とし、傾斜角が警告域Ｒ２又は危険域Ｒ３に到達した際には、傾斜角に応じて出力量を大きくする構成とする。この構成により、オペレータに対して、無人移動体２の傾斜が警告域Ｒ２又は危険域Ｒ３となっていることを好適に提示することができる。このように、出力量算出部３３は、無人移動体２からの傾斜角に係る情報から、力触覚提示部として機能する操作部３１で提示する力触覚の出力量を算出する機能を有する。

なお、上述のように、無人移動体２の傾斜方向が、例えば、ロール方向とピッチ方向というように区別される場合には、出力量算出部３３において、傾斜方向毎に図３に示すグラフに対応する情報を保持しておいてもよい。そして、出力量算出部３３において、区別された傾斜方向のうちの少なくとも一つの傾斜方向における無人移動体２の傾斜角が警告域Ｒ２又は危険域Ｒ３に到達した際には、当該方向における傾斜角から出力量を算出する構成とすることができる。

また、上記では、無人移動体２から送信される傾斜角に係る情報から、出力量を算出する場合について説明したが、傾斜角に係る情報に加えて、姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃで検出された自身の姿勢に係る情報又は重量検出部２０Ｄで検出された積載物の重量に係る情報（重心に係る情報）を利用して、力触覚の出力量を算出する構成としてもよい。姿勢に係る情報及び重心に係る情報には、無人移動体２の傾斜角を変化させる要素のある情報が含まれる。したがって、姿勢に係る情報又は重心に係る情報を傾斜角に係る情報と組み合わせることで、出力量算出部３３において出力量を算出する構成としてもよい。その場合、出力量算出部３３は、姿勢に係る情報又は重心に係る情報と、傾斜角に係る情報と、から出力量を算出するための情報（例えば、算出式等）を予め保持しておき、当該情報に基づいて出力量を算出する構成とすることができる。なお、姿勢に係る情報及び重心に係る情報の両方を使用してもよい。

図１に戻り、傾斜情報出力部３４は、力触覚を提示する操作部３１に対して、出力量算出部３３において算出された出力量の力触覚を提示するように指示する機能を有する。操作部３１のように振動の大きさを変化させることで、無人移動体２に係る傾斜角の大きさを提示する場合には、傾斜情報出力部３４は、出力量に対応した振動を行うように操作部３１に対して指示する。

制御指示部３５は、操作部３１におけるオペレータの入力に基づく制御の指示を、無人移動体２に対して送信する制御信号に変換する機能を有する。また、オペレータの入力とは関係なく無人移動体２に対して制御信号を送信する場合にも、制御指示部３５において制御信号が準備される。制御指示部３５において作成された制御信号は、通信部３２から無人移動体２に対して送信される。

上記の遠隔操縦装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、他の機器との間の通信を行う通信モジュール、並びにハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。そして、これらの構成要素が動作することにより、遠隔操縦装置３における各部の機能が発揮される。

次に、上記の遠隔操縦システム１による遠隔操縦方法のうち、特に、無人移動体２の傾斜に係る情報をオペレータに通知する方法について、図４を参照しながら説明する。なお、図４においても、無人移動体２から送信される傾斜角に係る情報のみを用いて、力触覚として提示する振動の出力量を算出する場合について説明する。

まず、運転を開始すると、傾斜角計測部２９は無人移動体２の傾斜角を計測し、通信部１７から遠隔操縦装置３に対して傾斜角に係る情報を送信する。傾斜角の計測タイミング及び傾斜角に係る情報の送信タイミングは、所定の間隔（例えば、１〜十数秒おき）毎としてもよいし、画像情報等と同様に常時計測してリアルタイム送信する構成としてもよい。遠隔操縦装置３では、通信部３２において無人移動体２から送信される傾斜角に係る情報を受信する（Ｓ０１）。傾斜角に係る情報のほかに、無人移動体２から姿勢に係る情報及び／又は重心に係る情報を取得する場合には、傾斜角に係る情報と同時に取得する構成とすることができる。次に、傾斜角に係る情報等に基づいて、正常域Ｒ１、警告域Ｒ２、及び、危険域Ｒ３を設定する（Ｓ０２）。上述したように、姿勢や重心位置等に基づいて正常域Ｒ１、警告域Ｒ２及び危険域Ｒ３の範囲を変化させる場合には、無人移動体２から取得した情報に基づいて、それぞれの範囲を設定する。なお、正常域Ｒ１、警告域Ｒ２、及び、危険域Ｒ３の範囲を変化させない場合には、この処理は省略することができる。

次に、上記の情報に基づいて、出力量算出部３３において、出力量への変換が必要かを判断する。すなわち、傾斜角に係る情報に含まれる無人移動体２の傾斜角が、閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ０３）。ここでの閾値とは、図３に示す傾斜角θ_ｓのように、力触覚を提示する必要があるかという点で取り扱いが変わる値である。つまり、本実施形態では、正常域Ｒ１と警告域Ｒ２との境界を閾値とする。

ここで、傾斜角に係る情報に含まれる無人移動体２の傾斜角が、閾値よりも小さい（Ｓ０３−ＮＯ）場合、出力量算出部３３において、出力量は０としてよいと判断し（Ｓ０４）、オペレータへの力触覚の提示に係る処理は終了する。一方、傾斜角に係る情報に含まれる無人移動体２の傾斜角が、閾値以上である（Ｓ０３−ＹＥＳ）場合、出力量算出部３３において、傾斜角に応じた出力量を算出する（Ｓ０５）。その後、傾斜情報出力部３４から操作部３１に対して出力量に応じた力触覚の提示が指示され、操作部３１において、振動により力触覚の提示が行われる（Ｓ０６）。操作部３１は、出力量に応じた大きさで振動するため、オペレータは操作部３１の振動の大きさから無人移動体２の傾斜に係る情報を知ることができる。なお、力触覚の提示に加えて、例えば、モニタへの警告メッセージの表示又はアラーム音の出力等、他の方法と組み合わせてオペレータに傾斜に係る情報を通知する構成としてもよい。

上記の処理の後、遠隔操縦装置３の運転を終了するか否かを判断し（Ｓ０７）、運転を終了しない場合（Ｓ０７−ＮＯ）には、傾斜角に係る情報の受信を継続する（Ｓ０１）。

以上の結果、傾斜角に係る情報を無人移動体２から取得し、出力量算出部３３において傾斜角に応じた出力量を算出し、力触覚としてオペレータに対して提示することができる。

なお、傾斜角に係る情報のほかに、無人移動体２から取得した姿勢に係る情報及び／又は重心に係る情報に基づいて、出力量を算出する場合には、遠隔操縦装置３において、傾斜角に係る情報、姿勢に係る情報、及び、重心に係る情報のいずれかが閾値以上であるか否か等の予め設定された基準に基づいて出力量を０とするかが判定される（Ｓ０３）。また、出力量は、傾斜角に係る情報、姿勢に係る情報及び重心に係る情報のいずれかに基づいて算出される（Ｓ０５）。

このように、本実施形態に係る遠隔操縦システム１によれば、無人移動体２の傾斜に係る情報が力触覚の提示としてオペレータに対して通知される。遠隔操縦システム１のオペレータが無人移動体２の操縦する際、一般的に、無人移動体２のバケット１５等の作業部１６の制御に集中しがちである。そのため、無人移動体２自体が傾斜していること等についての情報の把握が遅れる可能性があり、無人移動体２の姿勢の保持に対する対応が遅れることが考えられる。これに対して、無人移動体２の傾斜角等をモニタ等に表示することが考えられる。しかしながら、作業部１６を制御するオペレータは、作業部１６に関する情報の確認に集中すると考えられる。したがって、オペレータが依然として傾斜角等を認識しない可能性がある。これに対して、本実施形態に係る遠隔操縦システム１では、無人移動体２の傾斜に係る情報を力触覚としてオペレータに対して提示するため、オペレータが傾斜に係る情報を認識しやすくなると考えられる。

また、通常の遠隔操縦システムにおいては、振動によりオペレータに対して何らかの情報を通知する構成は採用されていないと考える。したがって、遠隔操縦システム１の操作部３１を振動させる構成のように、遠隔操縦装置３の一部を振動させてオペレータに対して力触覚を提示する構成とすることで、オペレータは無人移動体の傾斜を直感的に把握することができる。

また、所定の条件を満たした場合（本実施形態では、傾斜角が正常域Ｒ１から警告域Ｒ２又は危険域Ｒ３になった場合）にのみオペレータに対して通知し、所定の条件を満たしていない場合（傾斜角が正常域Ｒ１の場合）には出力量を０としてオペレータに対しては通知しない構成としている。この場合には、オペレータは力触覚として傾斜に係る情報が通知された段階で、無人移動体２の傾斜が正常域Ｒ１ではない状態であることを直感的に把握することができる。したがって、オペレータは、無人移動体２の傾斜の制御をより速やかに行うことができると考えられる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る遠隔操縦システムについて説明する。第２実施形態の遠隔操縦システムの装置構成は、第１実施形態に係る遠隔操縦システム１と同じであるが、無人移動体２の傾斜をオペレータに対して通知する際の具体的な処理が第１実施形態とは異なる。

第２実施形態では、無人移動体２の傾斜に係る情報を、傾斜の大きさに関わらずオペレータに対して常時通知する、すなわち、正常域Ｒ１である場合もオペレータに対して通知する場合について説明する。また、第２実施形態では、無人移動体２の傾斜角が危険域Ｒ３である場合には、無人移動体２の動作を強制停止する場合についても説明する。

図５は、遠隔操縦装置３の出力量算出部３３が保持する、傾斜角と出力量との対応関係に係る情報の一例である。第２実施形態では、無人移動体２の傾きが正常域Ｒ１である場合にもオペレータに対して力触覚で提示をするため、図５に示すように、無人移動体２の傾斜角に応じて出力量を徐々に大きくすることが示されている。また、図５では、傾斜角θ_ｓを正常域Ｒ１と警告域Ｒ２との境界としておき、無人移動体２の傾きが警告域Ｒ２になった場合には、オペレータに対して力触覚で提示をする大きさの変化を、正常域Ｒ１と比較して大きくすることが示されている。さらに、図５では、傾斜角θ_ｄを警告域Ｒ２と危険域Ｒ３との境界としておき、無人移動体２の傾きが危険域Ｒ３になった場合には、強制停止することが示されている。第２実施形態では、出力量算出部３３は、図５に示す情報に基づいて、無人移動体２からの傾斜角に係る情報から、力触覚提示部として機能する操作部３１で提示する力触覚の出力量を算出する。

無人移動体２の強制停止をする場合には、出力量算出部３３における算出結果に基づいて、制御指示部３５が無人移動体２の強制停止を指示するための制御信号を作成し、通信部３２から無人移動体２に対して送信する。

なお、傾斜角に係る情報に加えて、姿勢検出部２０Ａ〜２０Ｃで検出された自身の姿勢に係る情報又は重量検出部２０Ｄで検出された積載物の重量に係る情報（重心に係る情報）を利用して、力触覚の出力量を算出する場合には、第１実施形態と同様に、出力量算出部３３において傾斜角に係る情報と、姿勢に係る情報又は重心に係る情報と、から出力量を算出するための情報が保持される。

次に、第２実施形態に係る遠隔操縦方法のうち、特に、無人移動体２の傾斜に係る情報をオペレータに通知する方法について、図６を参照しながら説明する。

まず、運転を開始すると、傾斜角計測部２９は無人移動体２の傾斜角を計測し、通信部１７から遠隔操縦装置３に対して傾斜角に係る情報を送信する。遠隔操縦装置３では、通信部３２において無人移動体２から送信される傾斜角に係る情報を受信する（Ｓ１１）。傾斜角に係る情報のほかに、無人移動体２から姿勢に係る情報及び／又は重心に係る情報を取得する場合には、傾斜角に係る情報と同時に取得する構成とすることができる。次に、傾斜角に係る情報等に基づいて、正常域Ｒ１、警告域Ｒ２、及び、危険域Ｒ３を設定する（Ｓ１２）。なお、正常域Ｒ１、警告域Ｒ２、及び、危険域Ｒ３の範囲を変化させない場合には、この処理は省略することができる。次に、その情報に基づいて、出力量算出部３３において、強制停止が必要かを判断する。すなわち、傾斜角に係る情報に含まれる無人移動体２の傾斜角が、閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１３）。ここでの閾値とは、図５に示す傾斜角θ_ｄのように、強制停止が必要となる値である。つまり、本実施形態では、警告域Ｒ２と危険域Ｒ３の境界を閾値とする。

ここで、傾斜角に係る情報に含まれる無人移動体２の傾斜角が、閾値よりも大きい（Ｓ１３−ＹＥＳ）場合、制御指示部３５が無人移動体２の強制停止を指示するための制御信号を作成し、通信部３２から無人移動体２に対して送信する（Ｓ１４）。これにより、無人移動体２では、制御部１８により無人移動体２の動作が停止され、処理が終了する。なお、強制停止状態からの復帰の手法は特に限定されないが、例えば、オペレータが操作部３１を用いて所定の制御を行った場合に復帰するような構成とすることができる。

一方、傾斜角に係る情報に含まれる無人移動体２の傾斜角が、閾値以下である（Ｓ１３−ＮＯ）場合、出力量算出部３３において、傾斜角に応じた出力量を算出する（Ｓ１５）。その後、傾斜情報出力部３４から操作部３１に対して出力量に応じた力触覚の提示が指示され、操作部３１において、振動により力触覚の提示が行われる（Ｓ１６）。

上記の処理の後、遠隔操縦装置３の運転を終了するか否かを判断し（Ｓ１７）、運転を終了しない場合（Ｓ１７−ＮＯ）には、傾斜角に係る情報の受信を継続する（Ｓ１１）。

このように、第２実施形態に係る遠隔操縦システム１においても、無人移動体２の傾斜に係る情報が力触覚の提示としてオペレータに対して通知される。また、第２実施形態で説明した構成の場合、傾斜角が正常域Ｒ１である場合にもオペレータに対して力触覚が呈示される。そのため、オペレータは、無人移動体２の傾斜に係る情報を常時把握することができ、無人移動体２の傾斜に関係なく無人移動体２の制御をより好適に行うことができる。

また、第２実施形態で説明した構成では、傾斜角が所定の値（閾値）を超えた場合、すなわち、危険域Ｒ３である場合には、遠隔操縦装置３により無人移動体２の動作を強制停止する。そのため、オペレータによる無人移動体２の制御を行う前に無人移動体２の動作を停止することができるため、無人移動体２の転倒等を防ぐことができる。

なお、傾斜角が所定の条件を満たした場合に、無人移動体２の強制停止とは別の制御を行う構成としてもよい。例えば、傾斜角が所定値を超える場合には、傾斜角が小さくなるように、無人移動体２の姿勢を変更するような制御を行ってもよい。

このように、遠隔操縦装置３側で、傾斜角が所定の条件を満たした場合にオペレータからの指示がなくても指示信号を送信し、無人移動体２に対して何らかの制御を行う構成とすることができる。

（変形例）
本発明に係る遠隔操縦システムの変形例について説明する。

まず、第１の変形例として、遠隔操縦装置３におけるオペレータへの力触覚の提示の手法に関する変形例を説明する。第１実施形態及び第２実施形態では、操作部３１が振動することで、オペレータに対して無人移動体２の傾斜に係る情報を通知していた。この際に、出力量として振動の大きさを変化させることで、無人移動体２の傾斜の大きさに関する情報を通知していた。これに対して、第１の変形例では、傾斜の大きさだけでなく、無人移動体２の傾斜する方向についてもオペレータに通知することが可能な構成を説明する。

図７（Ａ）は、遠隔操縦装置３のうちのオペレータの操作盤４０Ａを示している。この操作盤４０Ａは、オペレータが保持し、操作盤４０Ａ上のジョイスティックやボタン等をオペレータ操作することで、無人移動体２の制御を行うことができるものである。上記で説明した操作部３１としてのジョイスティックは操作盤４０Ａ上に搭載されるものであってもよい。

操作盤４０Ａには、力触覚提示部として機能する４つの振動部４１が設けられている。図７（Ａ）では、４つの振動部４１に対して、それぞれ、「Ａ」〜「Ｄ」と割り振っている。４つの振動部４１のうち、Ａ，Ｄとして示す振動部４１は、操作盤４０Ａの上下方向に設けられる。また、Ｂ，Ｃとして示す振動部４１は、操作盤４０の左右方向に設けられる。振動部の構成は、電磁石などで鉄等の磁性体を起振することで実現することができる。

上記の操作盤４０Ａでは、無人移動体２の傾斜方向に対応する振動部が振動する。すなわち、操作盤４０Ａを無人移動体２とみなし、操作盤４０Ａの上方が無人移動体２の前方に対応し、操作盤４０Ａの下方が無人移動体２の後方に対応し、操作盤４０Ａの左右方向が無人移動体２の左右方向に対応するとする。そして、無人移動体２が例えば前方に傾斜している場合には、振動部４１のうち「Ａ」が振動する、といったように、無人移動体２の傾斜に対応して振動する構成とする。そして、振動の振幅の大きさは、出力量に対応するものとする。このような構成とすると、例えば振動部４１のうち「Ｂ」が振動すると、オペレータは無人移動体２が左側に傾斜していることを直感的に把握することができる。また、オペレータは、振動の大きさから無人移動体２の傾斜の大きさを把握することができる。このように、振動部を複数設けて、選択的に振動させる構成を採用すると、オペレータに対して無人移動体２の傾斜の方向も提示することが可能となる。

図７（Ｂ）は、振動部の配置の変形例である。図７（Ｂ）において「Ｅ」〜「Ｈ」として示す４つの振動部４１は、操作盤４０Ａの矩形の四隅に配置されている。このような配置にした場合にも、図７（Ａ）に示す例と同様に、無人移動体２が例えば前方に傾斜している場合には、振動部４１のうちの「Ｅ」及び「Ｆ」が振動するといったように、無人移動体２の傾斜に対応して振動する構成とすることができる。なお、振動部の配置は、無人移動体２の形状や傾斜し得る方向等に応じて適宜変更することができる。

第２の変形例は、第１の変形例と同様に、遠隔操縦装置３におけるオペレータへの力触覚の提示の手法に関する変形例である。具体的には、オペレータが保持する操作盤の重力バランスを変化させて、オペレータに対して無人移動体２の傾斜の大きさ及び方向を通知するものである。

図８（Ａ）に示すように、第２の変形例では、操作盤４０Ｂの下方に力触覚提示部として機能するウエイト移動機構４２を有する。ただし、ウエイト移動機構４２の取り付け位置は下方に限定されない。オペレータは、ウエイト移動機構４２が取り付けられた操作盤４０Ｂを保持して操作する。

ウエイト移動機構４２は、図８（Ｂ）に示すように、一定の重量を有するウエイト４３が可動式の支持部材４４により支持されたものであり、ウエイト４３を上下方向及び左右方向に移動可能としたものである。支持部材４４は、傾斜情報出力部３４からの指示に基づいてウエイト４３を操作盤４０Ｂの延在方向に移動させる。移動手段は、既存のＸＹレコーダーのようなワイヤをロールの回転でウエイト４３を動かす機構、又は、アレイ状に配置した電磁石によりリニアモータの構成でウエイト４３を動かす機構等を用いることができる。

ウエイト４３の位置が移動すると、操作盤４０Ｂ（及びウエイト移動機構４２）を保持しているオペレータは、操作盤４０Ｂの重心の変化を感じることができる。つまり、第２の変形例では、力触覚として操作盤４０Ｂの重心の変化をオペレータに対して提示し、オペレータはこの操作盤４０Ｂの重心の変化を無人移動体２の傾斜の変化として把握することができる。例えば、無人移動体２の傾斜角が大きい場合には、ウエイト４３を操作盤４０Ｂの端部近傍まで大きく移動させて重心の偏りを大きくすることで、オペレータに対して傾斜の大きさを通知することができる。このように、重心の偏りの大きさを出力量とした場合、ウエイト移動機構４２によりオペレータに対して無人移動体２の傾斜の方向及び傾斜角の大きさ等の傾斜に係る情報を通知することができる。なお、ウエイト移動機構におけるウエイトの移動方向等は、無人移動体２の形状や傾斜し得る方向等に応じて適宜変更することができる。

また、ウエイト移動機構として、所定の一方向（例えば、上下方向）のみにウエイトを移動させる構成としてもよい。この場合、操作盤４０Ｂの重心の変化も一方向のみとなるため、無人移動体２の傾斜方向をオペレータに対して通知することはできなくなる。しかしながら、重心の変化により無人移動体２の傾斜に係る情報をオペレータに対して提示することが可能である。

第３の変形例として、第１実施形態及び第２実施形態と同様に振動によりオペレータに対して無人移動体２の傾斜に係る情報を通知する際の変形例を説明する。上記実施形態では、出力量を振動の大きさとして、振動の大きさを変更することで、オペレータに対して無人移動体２の傾斜の大きさを通知する構成を説明した。第３の変形例では、出力量を振動パターンとして、振動パターンを変更することで、オペレータに対して無人移動体２の傾斜の大きさを通知する。

具体的な振動パターンの変更例を図９に示す。図９に示す例では、振動周期（一周期）をＴ（秒）として、振動周期Ｔにおいて振動部（図１の操作部３１、図７の振動部４１等）が振動する振動時間ｔ（秒）を変化させる例を示している。この構成では、振動時間ｔと用いて無人移動体２の傾斜の大きさをオペレータに通知する。より具体的には、傾斜角が大きくなり、出力量が大きくなると、振動周期Ｔのうち振動時間ｔが占める割合を増加させるようにしている。したがって、オペレータは、振動時間ｔが占める割合により無人移動体２の傾斜の大きさを把握することができる。

このように、力触覚として振動によりオペレータに対して無人移動体２の傾斜に係る情報を変化させる場合に、出力量として振動の大きさではなく振動時間を採用し、振動時間を変化させることで、出力量を変化させる構成とすることができる。なお、上記では出力量に対応させて振動周期Ｔにおいて振動時間ｔが占める割合を変化させているが、例えば、出力量に応じて振動の繰り返しパターン（振動周期等）を変化させる構成としてもよい。

以上、本発明の実施形態に係る遠隔操縦システム１について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。

例えば、上記実施形態では、遠隔操縦装置３が１台の装置により実現されている場合について説明したが、遠隔操縦装置３は複数の装置により構成されていてもよい。

また、ウエイト移動機構４２以外の手段でオペレータに対して力触覚を提示する場合には、遠隔操縦装置３は、オペレータにより保持されるのではなく例えば卓上に載置される装置として実現されていてもよい。その場合、オペレータに対して力触覚を提示する力触覚提示部は、オペレータが力触覚を認識可能となる位置に設けられる。オペレータに提示する力触覚の種類によっては、オペレータと触れない位置に力触覚提示部を設けてもオペレータに対して力触覚を提示することができる。したがって、力触覚提示部を設ける位置は、適宜変更することができる。

また、上記実施形態では２つのフロー図を用いて無人移動体２の傾斜に係る情報をオペレータに通知する方法を説明したが、これらに記載された処理を適宜組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態で説明した処理に対して強制停止の要否を判定する処理を加えた構成としてもよい。

また、上記実施形態では、出力量算出部３３が遠隔操縦装置３に設けられている例について説明したが、出力量算出部は無人移動体２に設けられていてもよい。出力量算出部が無人移動体２に設けられている場合、無人移動体２において出力量の算出までの一連の処理が行われ、出力量に関する情報が無人移動体２から遠隔操縦装置３に対して送信され、遠隔操縦装置３では、この情報に基づいて力触覚を提示する。このように、出力量算出部の配置は適宜変更することができる。

１遠隔操縦システム
２無人移動体
３遠隔操縦装置
１７通信部
１８制御部
１９傾斜角検出部
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ姿勢検出部
２０Ｄ重量検出部
３１操作部
３２通信部
３３出力量算出部
３４傾斜情報出力部
３５制御指示部
４０Ａ，４０Ｂ操作盤
４１振動部
４２ウエイト移動機構

Claims

無人移動体と、オペレータにより操作され当該無人移動体との間で無線通信を行い当該無人移動体の動作を制御する遠隔操縦装置と、を含む遠隔操縦システムであって、
前記無人移動体の傾斜角を検出する傾斜角検出部と、
前記傾斜角検出部からの前記無人移動体の傾斜角に係る情報に基づいて、出力量を算出する出力量算出部と、
前記オペレータに対して、前記出力量算出部により算出された前記出力量に対応する力触覚を提示する力触覚提示部と、
を有する遠隔操縦システム。
前記力触覚提示部は、前記遠隔操縦装置の一部を振動させることで、前記オペレータに対して力触覚を提示する請求項１に記載の遠隔操縦システム。
前記力触覚提示部は、前記遠隔操縦装置の振動させる位置を変化させることで、前記オペレータに対して力触覚により前記無人移動体の傾斜方向に係る情報を提示する請求項２に記載の遠隔操縦システム。
前記遠隔操縦装置は、前記オペレータが保持する操作盤と、
前記操作盤に対して、ウエイトの移動が可能なウエイト移動機構と、をさらに有し、
前記力触覚提示部は、前記ウエイト移動機構により前記操作盤の重心を変化させることで、前記オペレータに対して力触覚を提示する請求項１に記載の遠隔操縦システム。
前記遠隔操縦装置は、前記傾斜角検出部が検出した前記無人移動体の傾斜角が所定値を超えている場合に、前記無人移動体の動作を強制停止させる制御を行う請求項１〜４のいずれか一項に記載の遠隔操縦システム。
前記無人移動体の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに有し、
前記出力量算出部は、前記傾斜角検出部からの前記無人移動体の傾斜角に係る情報と、前記姿勢検出部からの前記無人移動体の姿勢に係る情報と、に基づいて、前記出力量を算出する請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠隔操縦システム。