JP3398009B2

JP3398009B2 - 遠隔操作システム

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Publication number: JP3398009B2
Application number: JP10517497A
Authority: JP
Inventors: 雅彦源
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2017-04-07
Also published as: JPH10277976A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、作業者が入り込め
ない災害復旧現場等において、車両及び建設機械を遠隔
操作するのに好適な遠隔操作システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、作業者が入り込めない災害復旧現
場等において、クローラダンプ等の車両及びバックフォ
ー等の建設機械を遠隔操作する場合は、車両及び建設機
械を操作するハンドルやレバー類自体を機種やメーカ別
に遠隔操作可能な対応機に改造し、この対応機の制御装
置と監視センターの制御装置間を無線回線で接続し、監
視センターの遠隔操作用ジョイテックなどを操作するこ
とにより、スレーブ側の対応機を制御して車両及び建設
機械を遠隔操作するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の遠隔操作システムでは、車両及び建設機械
自体を遠隔操作対応機に改造しなければならないため、
車両及び建設機械の改造コストが上昇し、そのメンテナ
ンスも面倒であるほか、作業者等が入り込めない災害復
旧現場で緊急に土砂等を掘削したり運搬しようとして
も、既存の車両及び建設機械では対応できず、遠隔操作
対応機に改造した車両及び建設機械がないと災害復旧作
業が不可能となり、緊急性に欠ける問題があった。

【０００４】本発明は、上記のような事情に鑑みなされ
たもので、作業車の改造を不要にするとともに、機種に
関係なく既存の作業車を容易に遠隔操作できる遠隔操作
システムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、運搬車両及び建設機械に相当する作業車を
該作業車の作業域から離れた位置にある監視センターか
らの操作指令によって遠隔操作する遠隔操作システムで
あって、前記作業車の運転席に設置され、該作業車の運
転室内に配設された走行・作業レバー等の各種の被操作
部を操作する少なくとも１つの操作手段を有する作業ロ
ボットと、前記操作手段に装着され、該操作手段を駆動
する駆動手段と、前記作業ロボットに設置され俯仰方向
および水平方向に動作可能に構成された第１の雲台およ
び第２の雲台と、前記第１の雲台に設置され望遠および
広角撮像が可能に構成された第１のビデオカメラと、前
記第２の雲台に設置され望遠および広角撮像が可能に構
成された第２および第３のビデオカメラと、前記操作手
段に対する操作指令信号と、前記第１、第２の雲台に対
する操作指令信号と、前記第１、第２、第３のビデオカ
メラに対する操作指令信号とを作業車に送信するととも
に前記撮像手段で撮像した映像情報を前記監視センター
に送信する通信手段と、前記監視センターに設置され、
前記第１、第２および第３のビデオカメラから通信手段
を介して送信されてくる撮影画像を表示する表示手段
と、前記監視センターに設置され、前記表示手段に表示
された画像を見ながら操作することにより前記操作手段
を操作する遠隔操作手段と、前記遠隔操作手段の動き量
を検出して前記操作手段の駆動手段に操作指令信号とし
て送出するセンサーとを備え、前記第１のビデオカメラ
は、前記作業車の運転室内及び作業車の作業状況を含む
作業車外の情景を撮像するように構成され、前記第２お
よび第３のビデオカメラは、前記運転室内の作業車被操
作部を局部的に立体視可能に撮像するとともに作業車の
作業状況を局部的に立体視可能に撮像するように構成さ
れ、前記遠隔操作手段は、前記第１、第２の雲台を独立
して操作し、かつ、前記第１、第２および第３のビデオ
カメラのズーミング動作を独立して制御するように構成
されていることを特徴とする。

【０００６】本発明はまた、前記作業ロボットは、作業
車の運転席に固定されるロボット本体を備え、前記操作
手段は、一端が前記ロボット本体に水平方向に旋回可能
に支持され、他端に把持部を有する多関節アームから構
成され、前記多関節アームの各関節部分、前記ロボット
本体への旋回支持部及び把持部に、前記遠隔操作手段か
らの操作指令信号により制御される駆動モータをそれぞ
れ設けたものである。本発明はまた、前記遠隔操作手段
は、一端が監視センターの固定部に水平方向に旋回可能
に支持され、他端に把持部を有する多関節操作アームを
備え、前記センサーは前記多関節操作アームの各関節部
分、前記固定部への旋回支持部及び把持部にそれぞれ設
けられ、これらの動き角度を検出して前記多関節アーム
の各駆動モータへの操作指令信号として送出するもので
ある。本発明はまた、前記監視センターに前記作業車の
運転室内に配設された走行・作業レバー等の被操作部に
対応する疑似被操作部を配設し、この疑似被操作部の前
記多関節操作アームに対する位置及び高さを前記作業車
の被操作部に対応して調整可能に構成したものである。
本発明はまた、前記多関節アームの把持部を構成する把
持片の相対向する面に、被操作部を滑りなく安定に把持
する凹凸付きのパット部材を把持片の長手方向に移動可
能に設けたものである。本発明はまた、前記多関節操作
アームの把持部を構成する把持片の相対向する面に、疑
似被操作部を滑りなく安定に把持する凹凸付きのパット
部材を把持片の長手方向に移動可能に設けたものであ
る。本発明はまた、前記操作手段は、前記運転席に固定
されたアームの先端に設けた枠体と、前記枠体にＸ軸方
向に移動可能に設けたＸ軸移動体と、前記Ｘ軸移動体に
Ｙ軸方向に移動可能に設けられ、前記被操作部が連結さ
れるＹ軸移動体と、前記枠体に設けられ、前記Ｘ軸移動
体及びＹ軸移動体をそれぞれ駆動する駆動手段とから構
成されるものである

【０００７】本発明においては、作業車の走行・作業レ
バー等の被操作部を操作する少なくとも１つの多関節ア
ーム等からなる操作手段を有する作業ロボットを作業車
の運転席に設置し、この作業ロボットの操作手段を多関
節操作アーム等からなる遠隔操作手段からの操作指令信
号により駆動制御して作業車を遠隔操作するから、作業
車の改造が不要になり、作業車の機種やメーカに関係な
く既存の作業車を利用できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明方法の実施の形態に
ついて、図面を参照して説明する。図１は本発明方式を
適用した遠隔操作システムの全体の構成図、図２は遠隔
操作システムを構成する作業ロボットを作業車の運転席
にセットした状態を示す平面図、図３は遠隔操作システ
ムにおける作業ロボット側の機能ブロック図、図４は遠
隔操作システムにおける遠隔操作側の機能ブロック図で
ある。図１及び図２において、１０は作業者が入り込め
ない災害復旧現場等において土砂の掘削、運搬などの作
業に従事するクローラダンプ等の運搬車両及びバックフ
ォー等の建設機械に相当する作業車であり、この作業車
１０の運転室１０１内の運転席１０２には、運転室１０
１内に配設された一対の作業用レバー１０３、一対の走
行用レバー１０４、エンジンキー１０５、ワイパーボタ
ン等のキーボード１０６などの各種の作業車被操作部を
操作する作業ロボット２０が設置されている。また、上
記各走行用レバー１０４の上端には、運転席１０２側へ
平行に延在するアタッチメント１０７の一端が固着さ
れ、この各アタッチメント１０７の他端は各作業用レバ
ー１０３間の中間に位置されている。これにより、作業
ロボット２０による各走行用レバー１０４の操作を容易
にする。

【０００９】作業ロボット２０は、図１及び図２に示す
ように、ロボット本体２０１と一対の多関節アーム２０
２を備える。ロボット本体２０１は、運転席１０２の左
右の肘掛け１０２Ａ上に差し渡し状態に固定される基板
２０１Ａと、この基板２０１Ａの中間部から運転席１０
２の背もたれ１０２Ｂ側へ水平に延長した後背もたれ１
０２Ｂに沿って上方へ立ち上げた板状の支持部２０１Ｂ
から構成され、基板２０１Ａの左右両端部には上記一対
の多関節アーム２０２が旋回基部２０３を介して水平方
向に旋回可能に取り付けられている。支持部２０１Ｂの
上端部上には、俯仰方向及び水平方向に動作される第１
カメラ雲台３０Ａと第２カメラ雲台３０Ｂが設置され、
この第１カメラ雲台３０Ａ上には、作業車の運転室内及
び作業車の作業状況を含む作業車外の情景を望遠及び広
角で撮像できる固体撮像素子等からなる第１のビデオカ
メラ３１が設置され、第２カメラ雲台３０Ｂ上には、運
転室１０１内の作業車被操作部及び作業車の作業状況等
を局部的に立体視可能にする望遠及び広角撮像可能な固
体撮像素子等からなる第２、第３のビデオカメラ３２、
３３が設置されている。

【００１０】多関節アーム２０２は作業用レバー１０３
や走行用レバー１０４を操作するもので、人間の腕に相
当する上腕部２０２Ａ、下腕部２０２Ｂ及び把持部２０
２Ｃを有し、上腕部２０２Ａと旋回基部２０３間は屈曲
可能に連結され、この屈曲部分には上腕部２０２Ａを旋
回基部２０３に対して上下方向に駆動するステップモー
タ等の駆動モータ２０２Ｄが装着されている。また、旋
回基部２０３は、基板２０１Ａに設けたステップモータ
等の駆動モータ２０４により水平方向に旋回可能に駆動
される構成になっている。上腕部２０２Ａと下腕部２０
２Ｂ間は屈曲可能に連結され、この屈曲部分には下腕部
２０２Ｂを上腕部２０２Ａに対して上下方向に駆動する
ステップモータ等の駆動モータ２０２Ｅが装着されてい
る。また、下腕部２０２Ｂと把持部２０２Ｃの基部間は
屈曲可能に連結され、この屈曲部分には、図５に示すよ
うに、把持部２０２Ｃを屈曲動作させるステップモータ
等の駆動モータ２０２Ｆが装着されているとともに、把
持部２０２Ｃの基部には、把持部２０２Ｃを軸線回りに
回転させるステップモータ等の駆動モータ２０２Ｇが装
着されている。更に、把持部２０２Ｃには、これを開閉
操作するアクチュエータ等の駆動部２０２Ｈが装着され
ている。

【００１１】図１中、３５は作業車１０に搭載された遠
隔操作に必要なデータの送受信処理及び作業ロボット制
御用のボードコンピュータであり、このボードコンピュ
ータ３５には、上記各駆動モータ２０２Ｄ、２０４、２
０２Ｅ、２０２Ｆ、２０２Ｇ及び駆動部２０２Ｈ、上記
第１のビデオカメラ３１及び第２、第３のビデオカメラ
３２、３３、及び送受信用の通信手段を構成する無線機
３６がそれぞれ接続される構成になっている。

【００１２】図１において、４０は作業車１０の作業域
から離れた位置にある監視センター５０に設置された遠
隔操作装置（遠隔操作手段）であり、この遠隔操作装置
４０は、オペレータ６０が腰掛ける操作席７０を備え
る。この操作席７０の左右両側には、操作席７０から前
方へ平行に延在する一対の支持板４０１が伸縮可能に設
けられており、この各支持板４０１の前方への突出長さ
は、上記作業車１０の運転席１０２から作業レバー１０
３までの間隔に合わせて調整できる構成になっている。
各支持板４０１の先端部上には、上記作業車１０の作業
用レバー１０３に類似する疑似的なレストレバー４０２
が前後左右方向に傾動可能に設けられている。このレス
トレバー４０２の高さは、作業用レバー１０３の高さに
合わせて調整できる構成になっている。操作席７０の左
右の肘掛け部７０１上には、上記作業ロボット２０の多
関節アーム２０２と相似な多関節操作アーム４０３が旋
回基部４０４を介して水平方向に旋回可能に取り付けら
れている。また、上記一対のレストレバー４０２間に位
置する床面上には、上記作業車１０の一対の走行用レバ
ー１０４に対応する一対の疑似走行レバー４０７が前後
方向に傾動可能に支持されている。

【００１３】多関節操作アーム４０３は、作業ロボット
２０の多関節アーム２０２を遠隔操作するための操作指
令信号を生成するもので、人間の腕に相当する上腕部４
０３Ａ、下腕部４０３Ｂ及び把持部４０３Ｃを有し、上
腕部４０３Ａと旋回基部４０４間は屈曲可能に連結さ
れ、この屈曲部分には、旋回基部４０４に対する上腕部
４０３Ａの上下方向の動き角度を検出する角度センサー
４０３Ｄが装着されている。また、肘掛け部７０１には
旋回基部４０４の旋回角度を検出する角度センサー４０
５設けられている。上腕部４０３Ａと下腕部４０３Ｂ間
は屈曲可能に連結され、この屈曲部分には上腕部４０３
Ａに対する下腕部４０３Ｂの上下方向の動き角度を検出
する角度センサー４０３Ｅが装着されている。また、下
腕部４０３Ｂと把持部４０３Ｃの基部間は屈曲可能に連
結され、この屈曲部分には、図６に示すように、把持部
４０３Ｃの屈曲角度を検出する角度センサー４０３Ｆが
装着されているとともに、把持部４０３Ｃの基部には、
把持部４０３Ｃを軸線回りに回転させた時の回転角度を
検出する角度センサー４０３Ｇが装着されている。更
に、把持部４０３Ｃには、その開閉角度を検出する角度
センサー４０３Ｈが装着されている。

【００１４】図１中、８１は監視センター５０に設置さ
れた、遠隔操作に必要なデータの送受信処理及び表示処
理用のボードコンピュータであり、このボードコンピュ
ータ８１には、上記各角度センサー４０３Ｄ、４０５、
４０３Ｅ、４０３Ｆ、４０３Ｇ及び検出センサー４０３
Ｈ、送受信用の通信手段を構成する無線機８２及び第１
のビデオカメラ３１及び第２、第３のビデオカメラ３
２、３３で撮像された映像を表示するモニタ表示装置８
３がそれぞれ接続される構成になっている。

【００１５】次に、図３及び図４の構成について説明す
る。図３において、作業車１０側のボードコンピュータ
３５は、作業ロボット２０全体を制御し管理する中央制
御装置３５１を備える。この中央制御装置３５１には、
監視センター５０の遠隔操作装置４０から無線機８２、
３６を通して送信されてくる操作指令信号を基に動作さ
れる多関節アーム用モータ制御回路３５２、雲台用モー
タ制御回路３５３及びカメラ用モータ制御回路３５４が
接続されている。多関節用モータ制御回路３５２には、
上記多関節アーム２０２の各駆動モータ２０２Ｄ、２０
４、２０２Ｅ、２０２Ｆ、２０２Ｇ及び駆動部２０２Ｈ
が接続され、雲台用モータ制御回路３５３には、カメラ
雲台３０Ａ、３０Ｂを俯仰方向及び水平方向に駆動する
それぞれの駆動手段３０１及び３０２が接続され、更
に、カメラ用モータ制御回路３５４には、第１のビデオ
カメラ３１及び第２、第３のビデオカメラ３２、３３を
ズーミングするそれぞれの駆動モータ３１Ａ、３２Ａ、
３３Ａが接続されている。

【００１６】また、中央制御装置３５１には、Ａ−Ｄ変
換回路３５５及び画像処理回路３５６を介して第１のビ
デオカメラ３１及び第２、第３のビデオカメラ３２、３
３が接続されている。Ａ−Ｄ変換回路３５５は第１のビ
デオカメラ３１及び第２、第３のビデオカメラ３２、３
３から出力される映像信号をディジタル信号に変換する
ものであり、このＡ−Ｄ変換回路３５５から出力される
それぞれのディジタル信号は画像処理回路３５６に入力
され、それぞれを離散コサイン変換などすることにより
データ量の圧縮された画像データに変換されて中央制御
装置３５１に取り込まれる構成になっている。さらに、
中央制御装置３５１には通信制御回路３５７を介して無
線機３６が接続されている。

【００１７】図４において、監視センター５０側のボー
ドコンピュータ８１は、遠隔操作装置４０全体を制御し
管理する中央制御装置８１１を備える。この中央制御装
置８１１には、Ａ−Ｄ変換回路８１２を介して上記多関
節操作アーム４０３の各角度センサー４０３Ｄ、４０
５、４０３Ｅ、４０３Ｆ、４０３Ｇ及び４０３Ｈがそれ
ぞれ接続されている。更に、中央制御装置８１１、入力
インタフェース８１３を介して雲台操作スイッチ８１
４、第１のビデオカメラ３１又は第２及び第３のビデオ
カメラ３２、３３のいずれか一方を選択するカメラ選択
スイッチ８１５、選択されたビデオカメラをズーミング
操作するズーミング操作スイッチ８１６及び雲台操作ス
イッチ８１９等がそれぞれ接続されている。これらの各
操作スイッチは、図１に示すように操作席７０の近傍の
設けた操作パネル７００に配列されている。また、中央
制御装置８１１には通信制御回路８１７を介して無線機
８２が接続され、更に、受信した画像データを中央制御
装置８１１で逆離散コサイン変換した後、該画像データ
をＮＴＳＣ信号に変換したり画像合成を行う表示制御回
路８１８が接続され、この表示制御回路８１８にはモニ
タ表示装置８３が接続されている。

【００１８】次に、上記のように構成された本実施の形
態における遠隔操作システムの動作について説明する。
作業者が入り込めない災害復旧現場内において、例えば
バックフォー等の作業車１０を遠隔操作する場合は、ま
ず、作業車１０の運転室１０１内の運転席１０２に作業
ロボット２０を図２に示すように固定し、図示省略した
電源を投入することにより、作業ロボット２０、各ビデ
オカメラ３１〜３３及び無線機３６を含めたボードコン
ピュータ３５を初期状態に設定する。同様にして、監視
センター５０側の図示省略した電源を投入して遠隔操作
装置４０及びモニタ表示装置８３等を含むボードコンピ
ュータ８１を初期状態に設定する。かかる状態では、各
ビデオカメラ３１〜３３で撮像されたそれぞれの映像信
号はＡーＤ変換回路３５５によりディジタル信号に変換
された後、画像処理回路３５６により１フレームごとに
送信用の画像データに圧縮され中央制御装置３５１内の
フレームメモリ等に取り込まれる。中央制御装置３５１
では、圧縮された各ビデオカメラ３１〜３３の画像デー
タを多重化して通信制御回路３５７から無線機３６に伝
送し、この無線機３６から監視センター５９に無線送信
する。

【００１９】監視センター５０では、作業車１０から送
信されてくる画像データを無線機８２により受信し復調
した後、通信制御回路８１７を通して中央制御装置８１
１に取り込んで逆離散コサイン変換により元の画像デー
タに伸長し、更に、この伸長された画像データをＮＴＳ
Ｃ信号に変換してモニタ表示装置８３に表示する。ここ
で、ビデオカメラ３１で撮像された映像が広角の場合
は、その画像をモニタ表示装置８３の画面全体に表示す
る。また、ビデオカメラ３２、３３で撮像された映像が
望遠の場合は、その画像を合成してモニタ表示装置８３
の中央部８３Ａに表示する。従って、操作席７０に着座
するオペレータ６０は、モニタ表示装置８３の表示画面
を見ながら、多関節操作アーム４０３をハンド操作する
ことにより作業車１０の作業ロボット２０に作業車１０
の運転に必要な遠隔操作指令を与える。

【００２０】例えば、作業車１０のエンジンキー１０５
を操作する場合は、モニタ表示装置８３の表示画面を見
ながら、カメラ選択スイッチ８１５を操作してビデオカ
メラ３２、３３がズーミング操作できるように選択し、
かつ雲台操作スイッチ８１９を手操作することによりカ
メラ雲台３０を俯仰方向及び水平方向に動作されるため
の指令信号を中央制御装置８１１、通信制御回路８１７
を介して無線機８２から作業車１０に送信する。作業車
１０側では、上記指令信号を無線機３６で受信し、この
受信指令信号を通信制御回路３６７及び中央制御装置３
５１を通して雲台制御回路３５３に伝送し、カメラ雲台
３０Ｂの駆動手段３０２を制御してカメラ雲台３０Ｂを
俯仰方向及び水平方向に動作させることにより、ビデオ
カメラ３２、３３をオペレータ６０が希望する撮影方
向、即ちエンジンキー１０５が映し出される方向に向け
る。そして、ズーミング操作スイッチ８１６を操作して
ズーミング指令信号を無線機８２から作業車１０に送信
し、その無線機３６で受信したズーミング指令信号をカ
メラ制御回路３５４に供給することにより、ビデオカメ
ラ３２、３３を望遠方向にズーミングしてエンジンキー
１０５の部分を撮影する。このビデオカメラ３２、３３
で撮像された映像はモニタ表示装置８３の中央部８３Ａ
に拡大表示される。ここで、モニタ表示装置８３の表示
画面を見ながら、一方の多関節操作アーム４０３をオペ
レータ６０が操作すると、この操作に伴い該多関節操作
アーム４０３の各角度センサー４０３Ｄ、４０５、４０
３Ｅ、４０３Ｆ、４０３Ｇがそれぞれの動き角度を検出
するとともに、これらの角度信号はＡ−Ｄ変換回路８１
２によりディジタル信号に変換された後、中央制御装置
８１１及び通信制御回路８１７を通して無線機８２から
作業車１０の無線機３６に送信される。この無線機３６
で受信した角度信号を中央制御装置３５１を通してモー
タ制御回路３５２に供給することにより、上記一方の多
関節操作アーム４０３に対応する作業ロボット２０の多
関節アーム２０２の各駆動モータ２０２Ｄ、２０４、２
０２Ｅ、２０２Ｆ、２０２Ｇを駆動し、該多関節アーム
２０２によりエンジンキー１０５が操作できるように遠
隔操作する。これにより、エンジンキー１０５が操作さ
れれば作業車１０のエンジンが起動されることになる。

【００２１】また、作業車（バックフォー）１０により
掘削作業などを行う場合は、モニタ表示装置８３の表示
画面を見ながら、左右の多関節操作アーム４０３の把持
部４０３Ｃにオペレータ６０の左右の手を添えた状態で
左右の多関節操作アーム４０３を動かし、その把持部４
０３Ｃにより左右のレストレバー４０２を把持する。こ
の時、各多関節操作アーム４０３の各角度センサー４０
３Ｄ、４０５、４０３Ｅ、４０３Ｆ、４０３Ｇ及び４０
３Ｈはそれぞれの動き角度を検出し、これらの角度信号
はＡ−Ｄ変換回路８１２によりディジタル信号に変換さ
れた後、中央制御装置８１１及び通信制御回路８１７を
通して無線機８２から作業車１０の無線機３６に送信さ
れる。この無線機３６で受信した角度信号を中央制御装
置３５１を通してモータ制御回路３５２に供給すること
により、作業ロボット２０の多関節アーム２０２の各駆
動モータ２０２Ｄ、２０４、２０２Ｅ、２０２Ｆ、２０
２Ｇ及び駆動部２０２Ｈを駆動制御し、多関節アーム２
０２を多関節操作アーム４０３に倣って作業用レバー１
０３側へ移動させるとともに、把持部２０２Ｃにより作
業用レバー１０３を把持する。そして、モニタ表示装置
８３に表示される作業画面を見ながら、多関節操作アー
ム４０３でレストレバー４０２を前後左右に操作すれ
ば、この操作につれて動作する多関節操作アーム４０３
の各角度センサー４０３Ｄ、４０５、４０３Ｅ、４０３
Ｆ、４０３Ｇがそれぞれの動き角度を検出し、これらの
角度信号はＡ−Ｄ変換回路８１２によりディジタル信号
に変換された後、中央制御装置８１１及び通信制御回路
８１７を通して無線機８２から作業車１０の無線機３６
に送信され、さらに無線機３６で受信した角度信号を中
央制御装置３５１を通してモータ制御回路３５２に供給
することにより、作業ロボット２０の多関節アーム２０
２の各駆動モータ２０２Ｄ、２０４、２０２Ｅ、２０２
Ｆ、２０２Ｇを駆動制御する。その結果、多関節アーム
２０２は多関節操作アーム４０３の操作に倣って作業用
レバー１０３を操作することにより、作業車１０の作業
を遠隔操作することができる。

【００２２】また、作業車１０を走行する場合は、上記
と同様にモニタ表示装置８３の表示画面を見ながら、左
右の多関節操作アーム４０３の把持部４０３Ｃにオペレ
ータ６０の左右の手を添えた状態で左右の多関節操作ア
ーム４０３を動かし、その把持部４０３Ｃにより左右の
疑似走行レバー４０７を把持する。この時、各多関節操
作アーム４０３の各角度センサー４０３Ｄ、４０５、４
０３Ｅ、４０３Ｆ、４０３Ｇ及び４０３Ｈはそれぞれの
動き角度を検出し、これらの角度信号はＡ−Ｄ変換回路
８１２によりディジタル信号に変換された後、中央制御
装置８１１及び通信制御回路８１７を通して無線機８２
から作業車１０の無線機３６に送信され、更に無線機３
６で受信した角度信号を中央制御装置３５１を通してモ
ータ制御回路３５２に供給することにより、作業ロボッ
ト２０の多関節アーム２０２の各駆動モータ２０２Ｄ、
２０４、２０２Ｅ、２０２Ｆ、２０２Ｇ及び駆動部２０
２Ｈを駆動制御し、多関節アーム２０２を多関節操作ア
ーム４０３に倣って走行用レバー１０４のアタッチメン
ト１０７側へ移動させるとともに、把持部２０２Ｃによ
りアタッチメント１０７を把持する。そして、モニタ表
示装置８３に表示される車外の画面を見ながら、多関節
操作アーム４０３で疑似走行レバー４０７を前方に操作
すれば、この操作につれて動作する多関節操作アーム４
０３の各角度センサー４０３Ｄ、４０５、４０３Ｅ、４
０３Ｆ、４０３Ｇがそれぞれの動き角度を検出し、これ
らの角度信号はＡ−Ｄ変換回路８１２によりディジタル
信号に変換された後、中央制御装置８１１及び通信制御
回路８１７を通して無線機８２から作業車１０の無線機
３６に送信され、この無線機３６で受信した角度信号を
中央制御装置３５１を通してモータ制御回路３５２に供
給することにより、作業ロボット２０の多関節アーム２
０２の各駆動モータ２０２Ｄ、２０４、２０２Ｅ、２０
２Ｆ、２０２Ｇを駆動制御し、多関節アーム２０２は多
関節操作アーム４０３の操作に倣って走行用レバー１０
４を前方へ傾倒させることにより作業車１０を前進させ
ることができる。また、疑似走行レバー４０７を多関節
操作アーム４０３によりオペレータ６０の手前側に傾倒
操作すれば、この操作に倣って多関節アーム２０２が走
行用レバー１０４を手前に傾倒して作業車１０を後進さ
せることができる。また、多関節操作アーム４０３によ
り左側の疑似走行レバー４０７を前方に、右側の疑似走
行レバー４０７を手前に傾倒操作すれば作業車１０は右
旋回され、また、多関節操作アーム４０３により左側の
疑似走行レバー４０７を手前に、右側の疑似走行レバー
４０７を前方に傾倒操作すれば作業車１０は左旋回され
ることになる。

【００２３】上記のように本実施の形態によれば、人間
の両腕に相当する多関節アーム２０２を有する作業ロボ
ット２０を作業車１０の運転席１０２に固定し、監視セ
ンター５０の操作席７０の両肘掛け７０１に人間の両腕
に相当する多関節操作アーム４０３を設置し、そして、
ビデオカメラ３１〜３３で撮像された映像をモニタ表示
装置８３の表示画面に表示しながら、多関節操作アーム
４０３でレストレバー４０２、疑似走行用レバー４０７
等を操作することにより、多関節操作アーム４０３の各
角度センサー４０３Ｄ、４０５、４０３Ｅ、４０３Ｆ、
４０３Ｇ及び４０３Ｈで検出される角度データを無線機
８２、３６を通してリアルタイムに送信し、この角度デ
ータに基づき作業ロボット２０の多関節アーム２０２の
各駆動モータ２０２Ｄ、２０４、２０２Ｅ、２０２Ｆ、
２０２Ｇ及び駆動部２０２Ｈを駆動制御して多関節アー
ム２０２を動作させることにより、作業車１０の作業用
レバー１０３あるいは走行用レバー１０４等を操作して
作業車１０を遠隔操作する構成にしたので、従来のよう
に作業車の改造が不要になるとともに作業車の機種やメ
ーカに関係なく既存の作業車を利用して容易に遠隔操作
することができる。このため、作業者等が入り込めない
災害復旧現場で緊急に土砂等を掘削したり運搬しようと
する場合でも、既存の車両及び建設機械で即対応するこ
とができできるほか、車両及び建設機械等の作業車のメ
ンテナンスが容易になり、作業車の遠隔操作システムを
低コスト化できる。

【００２４】また、本実施の形態においては、作業用レ
バー１０３に類似のレストレバー４０２が支持される支
持板４０１の前方への突出長さを作業車１０の運転席１
０２から作業レバー１０３までの間隔に合わせて調整で
きる構成にし、かつこのレストレバー４０２の高さを作
業用レバー１０３の高さに合わせて調整できる構成にな
っているから、作業車１０の機種やメーカが異なって
も、これらの作業車に合わせてレストレバーの位置及び
高さを最適に調整することができる。

【００２５】図７は、作業ロボット２０の多関節アーム
２０２における把持部２０２Ｃの他の実施の形態を示す
平面図である。この図７において、把持部２０２Ｃの基
部２１０に開閉可能に取り付けた一対の把持片２１１の
相対向する面に波状の凹凸２１２Ａを形成した硬質ゴム
等からなるパット部材２１２を把持片２１１の長手方向
に位置調整可能に設け、このパット部材２１２を介して
作業用レバー１０３を把持片２１１で把持するように構
成したものである。この実施の形態においては、作業用
レバー１０３等を凹凸２１２Ａの凹部で滑りなく安定し
て把持できるとともに、パット部材２１２を把持片２１
１の長手方向に位置調整可能に設けることにより、作業
用レバー１０３等に対するパット部材２１２の把持位置
が凹部と対向するように調節できる。なお、図示しない
が、多関節操作アーム４０３の把持部４０３Ｃも上記多
関節アーム２０２の把持部２０２Ｃと同様に構成されて
いる。

【００２６】図８は、作業ロボット２０の多関節アーム
２０２における把持部２０２Ｃの更に他の実施の形態を
示す平面図である。この図８において、把持部２０２Ｃ
の基部２１０に開閉可能に取り付けた一対の把持片２１
１を互いに内方へ屈曲可能に構成し、この把持片２１１
の屈曲部分には把持片２１１を内方へ屈曲駆動する小型
モータ２１５を設け、更に把持片２１１の相対向する面
及び基部内面に硬質ゴム等からなるパット部材２１６設
け、把持片２１１の開閉動作と小型モータ２１５による
屈曲動作でパット部材２１６を介して作業用レバー１０
３等を把持するように構成したものである。この実施の
形態においては、作業用レバー１０３等を更に安定して
確実に把持することができる。なお、図示しないが、多
関節操作アーム４０３の把持部４０３Ｃも上記多関節ア
ーム２０２の把持部２０２Ｃとほぼ同様に構成され、上
記把持部２０２Ｃと異なる点は、把持片の屈曲部にその
屈曲角度を検出する角度センサーが設けられるところに
ある。この角度センサーで検出された角度データは、上
記把持片２１１の小型モータ２１５を駆動制御する遠隔
指令となる。

【００２７】なお、上記の実施の形態では、作業車１０
の走行用レバー１０３等の各被操作部を操作する操作手
段として、各関節部及び旋回支持部等にモータを装着し
た人間の腕に相当する多関節アーム２０２を用いた場合
について説明したが、本発明はこれに限定されない。例
えば、図９に示すように、ロボット本体に固定されたア
ーム８９の先端に設けた四角状の枠体９０にＸ軸方向に
移動するＸ軸移動体９１を設け、このＸ軸移動体９１に
Ｙ軸方向に移動するＹ軸移動体９２を設け、さらに、枠
体９０及びＸ軸移動体９１には、Ｘ軸移動体９１及びＹ
軸移動体９２を駆動するモータ９３、９４を設け、この
各モータ９３、９４の回転軸とこれに対応するプーリ９
５、９６間にそれぞれ巻き掛けたループ状のワイヤ９
７、９８をＸ軸移動体９１、Ｙ軸移動体９２に連結し、
モータ９３、９４を遠隔操作指令により駆動制御してワ
イヤ９７、９８を走行させることにより、Ｘ軸移動体９
１及びＹ軸移動体９２を移動させて、Ｙ軸移動体９２に
連結した走行用レバー１０３等を遠隔操作する構成にし
てもよい。この場合、監視センター５０側の遠隔操作手
段は、作業車１０側の操作手段と同様な枠体及びＸ軸移
動体、Ｙ軸移動体を備えるほか、このＸ軸移動体及びＹ
軸移動体の移動量を検出するエンコーダ等の検出器を備
える構成になっている。また、本発明における操作手段
及び遠隔操作手段を上記の実施の形態に示す人間の腕に
相当する多関節アームで構成するものに限らず、人間の
脚に相当する多関節体であってもよく、その数も一対以
上設けてもよい。また、図１に示す走行用レバー１０４
を操作する操作手段には、多関節アームに限らず、流体
圧シリンダを利用することができる。また、本発明にお
ける作業車１０と監視センター５０間の通信手段は、無
線機３６、８２に無線方式に限らず、光通信または衛星
通信を利用することも可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、作業車の
走行・作業レバー等の被操作部を操作する少なくとも１
つの多関節アーム等からなる操作手段を有する作業ロボ
ットを作業車の運転席に設置し、この作業ロボットの操
作手段を多関節操作アーム等からなる遠隔操作手段から
の操作指令信号により駆動制御して作業車を遠隔操作す
るから、作業車の改造が不要になり、作業車の機種やメ
ーカに関係なく既存の作業車を利用して容易に遠隔操作
することができる。これにより、作業者等が入り込めな
い災害復旧現場で緊急に土砂等を掘削したり運搬しよう
とする場合でも、既存の作業車を即対応させることがで
きるほか、作業車のメンテナンスが容易になり、作業車
の遠隔操作システムを低コスト化できるという効果があ
る。

【００２９】また、本発明によれば、監視センターに作
業車の運転室内に配設された走行・作業レバー等の被操
作部に対応する疑似被操作部を配設し、この疑似被操作
部の多関節操作アームに対する位置及び高さを作業車の
被操作部の位置に対応して調整可能に構成することによ
り、作業車１０の機種やメーカが異なっても、これらの
作業車の被操作部に合わせて疑似被操作部の位置及び高
さを最適に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方式を適用した遠隔操作システムの全体
の構成図である。

【図２】本発明の実施の形態における遠隔操作システム
を構成する作業ロボットを作業車の運転席にセットした
状態を示す平面図である。

【図３】本発明の実施の形態における作業ロボット側の
機能ブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態における遠隔操作側の機能
ブロック図である。

【図５】本発明の実施の形態における多関節アームの把
持部の斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態における多関節操作アーム
の把持部の斜視図である。

【図７】本発明の作業ロボットの多関節アームにおける
把持部の他の実施の形態を示す平面図である。

【図８】本発明の作業ロボットの多関節アームにおける
把持部の更に他の実施の形態を示す平面図である。

【図９】本発明における操作手段の他の実施の形態を示
す平面図である。

【符号の説明】

１０作業車１０１運転室１０２運転席１０３作業用レバー（被操作部）１０４走行用レバー（被操作部）２０作業ロボット２０１ロボット本体２０２多関節アーム（操作手段）２０２Ｃ把持部２０２Ｄ、２０４、２０２Ｅ、２０２Ｆ、２０２Ｇ駆
動モータ２０２Ｈ駆動部２０３旋回基部３０Ａ、３０Ｂカメラ雲台３０１、３０２雲台駆動手段３１、３２、３３ビデオカメラ（撮像手段）３１Ａ、３２Ａ、３３Ａズーミング用駆動モータ３６無線機（通信手段）４０遠隔操作装置（遠隔操作手段）４０１支持板４０２レストレバー（疑似被操作部）４０３多関節操作アーム４０３Ｃ把持部４０３Ｄ、４０５、４０３Ｅ、４０３Ｆ、４０３Ｇ、４
０３Ｈ角度センサー４０４旋回基部５０監視センター８２無線機（通信手段）８３モニタ表示装置２１１把持片２１３パット部材８９アーム９０枠体９１Ｘ軸移動体９２Ｙ軸移動体９３、９４駆動モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０４Ｑ 9/00 ３１１Ｈ０４Ｑ 9/00 ３１１Ｋ３６１３６１ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 13/00 B25J 3/00 B25J 5/00 E02F 9/20 H04Q 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】運搬車両及び建設機械に相当する作業車
を該作業車の作業域から離れた位置にある監視センター
からの操作指令によって遠隔操作する遠隔操作システム
であって、前記作業車の運転席に設置され、該作業車の運転室内に
配設された走行・作業レバー等の各種の被操作部を操作
する少なくとも１つの操作手段を有する作業ロボット
と、前記操作手段に装着され、該操作手段を駆動する駆動手
段と、前記作業ロボットに設置され俯仰方向および水平
方向に動作可能に構成された第１の雲台および第２の雲
台と、前記第１の雲台に設置され望遠および広角撮像が可能に
構成された第１のビデオカメラと、前記第２の雲台に設置され望遠および広角撮像が可能に
構成された第２および第３のビデオカメラと、前記操作手段に対する操作指令信号と、前記第１、第２
の雲台に対する操作指令信号と、前記第１、第２、第３
のビデオカメラに対する操作指令信号とを作業車に送信
するとともに前記撮像手段で撮像した映像情報を前記監
視センターに送信する通信手段と、前記監視センターに設置され、前記第１、第２および第
３のビデオカメラから通信手段を介して送信されてくる
撮影画像を表示する表示手段と、前記監視センターに設置され、前記表示手段に表示され
た画像を見ながら操作することにより前記操作手段を操
作する遠隔操作手段と、前記遠隔操作手段の動き量を検出して前記操作手段の駆
動手段に操作指令信号として送出するセンサーとを備
え、前記第１のビデオカメラは、前記作業車の運転室内及び
作業車の作業状況を含む作業車外の情景を撮像するよう
に構成され、前記第２および第３のビデオカメラは、前記運転室内の
作業車被操作部を局部的に立体視可能に撮像するととも
に作業車の作業状況を局部的に立体視可能に撮像するよ
うに構成され、前記遠隔操作手段は、前記第１、第２の雲台を独立して
操作し、かつ、前記第１、第２および第３のビデオカメ
ラのズーミング動作を独立して制御するように構成され
ている、ことを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項２】前記作業ロボットは、作業車の運転席に
固定されるロボット本体を備え、前記操作手段は、一端
が前記ロボット本体に水平方向に旋回可能に支持され、
他端に把持部を有する多関節アームから構成され、前記
多関節アームの各関節部分、前記ロボット本体への旋回
支持部及び把持部に、前記遠隔操作手段からの操作指令
信号により制御される駆動モータをそれぞれ設けたこと
を特徴とする請求項１記載の遠隔操作システム。
【請求項３】前記遠隔操作手段は、一端が監視センタ
ーの固定部に水平方向に旋回可能に支持され、他端に把
持部を有する多関節操作アームを備え、前記センサーは
前記多関節操作アームの各関節部分、前記固定部への旋
回支持部及び把持部にそれぞれ設けられ、これらの動き
角度を検出して前記多関節アームの各駆動モータへの操
作指令信号として送出する請求項１または２記載の遠隔
操作システム。
【請求項４】前記監視センターに前記作業車の運転室
内に配設された走行・作業レバー等の被操作部に対応す
る疑似被操作部を配設し、この疑似被操作部の前記多関
節操作アームに対する位置及び高さを前記作業車の被操
作部に対応して調整可能に構成したことを特徴とする請
求項３記載の遠隔操作システム。
【請求項５】前記多関節アームの把持部を構成する把
持片の相対向する面に、被操作部を滑りなく安定に把持
する凹凸付きのパット部材を把持片の長手方向に移動可
能に設けたことを特徴とする請求項２記載の遠隔操作シ
ステム。
【請求項６】前記多関節操作アームの把持部を構成す
る把持片の相対向する面に、疑似被操作部を滑りなく安
定に把持する凹凸付きのパット部材を把持片の長手方向
に移動可能に設けたことを特徴とする請求項３または４
記載の遠隔操作システム。
【請求項７】前記操作手段は、前記運転席に固定され
たアームの先端に設けた枠体と、前記枠体にＸ軸方向に
移動可能に設けたＸ軸移動体と、前記Ｘ軸移動体にＹ軸
方向に移動可能に設けられ、前記被操作部が連結される
Ｙ軸移動体と、前記枠体に設けられ、前記Ｘ軸移動体及
びＹ軸移動体をそれぞれ駆動する駆動手段とから構成さ
れる請求項１記載の遠隔操作システム。