JP4266501B2 - 無人作業システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種作業機械の自律制御によって各種の作業を行う無人作業システムに関し、特に多数の作業機械による無人作業を遠隔地から統合的に管理して作業を行うことができる無人作業システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば人間が立入れない危険な作業現場において、バックホー、ブルドーザ、パワーショベル、ホイールダンプ、クローラダンプ等の各種作業機械を、それぞれ特定小電力無線を用いたラジコン装置による遠隔操作によって無人運転することにより、無人作業を行うようにした無人作業システムが提供されている。
また、特定小電力無線を用いたラジコン装置では、遠隔操作できる距離が１５０ｍ程度と短いため、例えば火山の噴火後における復旧作業等のように、広い危険地域で作業を行うためには十分に安全な地帯から遠隔操作を行うことが困難である。そこで、このような無人運転用のラジコン装置を、さらに無人通信中継車に搭載し、この通信中継車に搭載したラジコン装置を、ＳＳ（スペクトラム拡散）通信等の無線通信を用いて制御するようにしたシステムが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無人作業システムでは、個々の作業機械を特定小電力無線によるラジコン操作で個別に制御するものであるため、多数の作業機械による無人作業を総合的に制御したり、各作業状態を総合的に管理することが困難であることから、個々の作業機械による作業状態の管理に、それぞれ人員を配置することが必要となり、省人化が困難である。
また、個々の作業機械を特定小電力無線で制御するため、使用可能な無線信号に限りがあり、作業機械の数が多くなった場合に、新たな作業機械の追加や作業機械の組み替えを行うことが困難となる場合があり、システムの拡張性が乏しいという問題がある。
さらに、専用の無線通信を用いて遠隔制御を行うことから、汎用ネットワークとの互換性が乏しく、例えば任意の研究機関等で開発した作業プランを利用する場合に、この作業ブランを汎用ネットワーク等を通して適宜にシステム内に組み込むようにすることは困難である。
【０００４】
本発明は、前記実情に鑑みて案出されたものであり、その目的は、多数の作業機械による無人作業を総合的に管理、制御することができ、作業者の省人化を図ることができるとともに、各作業機械の追加や組み替えを自在に行うことができ、さらに任意の場所から任意のネットワークを用いてシステムの設計や変更、あるいは監視等を行うことができる拡張性や汎用性に優れた無人作業システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、複数の作業機械に対するモニタ用情報及び作業用情報を蓄積したメインデータベースを含み、インターネットとの接続手段、及び無線ＬＡＮを含むＬＡＮとの接続手段を有する第１のサーバ装置と、前記無線ＬＡＮとの接続手段を有するとともに、前記無線ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄積された作業用情報を読み取り、前記作業用情報に対応する作業を自律制御によって行う機能を有する作業機械とを有し、前記第１のサーバ装置は、前記メインデータベースのモニタ用情報をインターネットを介してクライアント装置に提供するとともに、クライアント装置からのインターネットを介した指示に応じて前記メインデータベースの作業用情報を更新するものであり、前記作業機械は、作業機械の各部に対して無人作業を行うための各種制御を行うシーケンサと、自律制御プログラムに基づいて前記シーケンサを制御し、自律制御を実行するとともに、作業機械の状態を管理し、そのモニタ用情報を前記ＬＡＮを介して第１のサーバ装置に通知する第２のサーバ装置とを搭載し、前記第１のサーバ装置は、前記データベースを参照するとともに、前記データベースに蓄積された作業用情報を、ＬＡＮで伝送する所定のオブジェクト間通信規約に対応する関数情報に変換する変換用サーバ装置を有し、前記第２のサーバ装置は、前記第１のサーバ装置の変換用サーバ装置に蓄積された前記関数情報を参照することにより、当該作業機械に対応する関数情報を読み出し、この関数情報に基づいて、前記自律制御プログラムを実行し、自律制御による作業を行うことを特徴とする。
【０００６】
本発明の無人作業システムにおいて、メインデータベースを含む第１のサーバ装置と、作業機械に搭載された第２のサーバ装置とが、無線ＬＡＮを含むＬＡＮに接続され、所定のＬＡＮプロトコルに基づいて各種データをやり取りする。
メインデータベースには、複数の作業機械に対するモニタ用情報及び作業用情報が蓄積されており、各作業機械の第２のサーバ装置では、ＬＡＮを通してメインデータベースの自機の作業用情報を読み取り、自律制御によって各種の作業を行う。
また、各作業機械の第２のサーバ装置では、自機の作業状況を検出し、これを作業用情報としてＬＡＮを通してメインデータベースに伝送する。
一方、メインデータベースに蓄積されたモニタ用情報は、インターネットを介してクライアント装置によって読み出され、各作業機械の状況がクライアント装置でモニタされる。また、メインデータベースの作業用情報は、クライアント装置からのインターネットを介した指示に応じて更新され、クライアント装置で設計された作業プラン等がインターネットを通じて設定される。
【０００７】
以上のように本発明の無人作業システムでは、各種の作業機械をＬＡＮを通じて総合的に管理、制御することができ、個々の作業機械をラジコン操作するシステムに比べて、省人化を図ることが可能となる。
また、各作業機械をＬＡＮによって接続するため、作業機械の数が多くなった場合でも、新たな作業機械の追加や組み替えを容易に行うことができ、拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。
さらに、メインデータベースにインターネットを通してアクセスすることにより、各種のクライアント装置から各作業機械の作業プランの登録、変更や、作業状況のモニタを行うことが可能であり、汎用ネットワークを用いた作業計画や作業管理を行うことができ、汎用性と利便性に優れたシステムを提供できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による無人作業システムの実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無人作業システムの構成例を示す説明図である。
この無人作業システムにおいて、図示しない作業現場には複数の作業機械が配置され、各作業機械が、所定の作業プランに基づいて自律制御による無人作業を行うものであるが、説明を簡単にするため、図１に示す例では、作業機械１０として１つの振動ローラを配置した例を示している。
なお、本システムにおいて、作業機械の種類や数については、作業の内容に応じて自在に選択可能であり、１つの作業機械によって作業する場合にももちろん適用し得るものであるが、特に多数の作業機械によって作業を行う場合に有効なものである。
【０００９】
図１に示すように、本例の無人作業システムにおいて、作業機械１０には、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・シーケンサ）２０と、ＧＰＳ装置３０と、カメラ装置４０と、ＮＴサーバ装置（第２のサーバ装置）５０とが設けられている。
また、ＮＴサーバ装置５０を搭載したコンピュータ（ＰＳまたはＷＳ）には、自律走行処理機能６０と、ＤＣＯＭサーバ装置（変換用サーバ装置）７０、８０、９０が設けられている。
また、作業機械１０を制御するコントロールルーム１００には、ＮＴサーバ装置（第１のサーバ装置）１２０と、遠隔制御装置１５０とが設置されている。
また、ＮＴサーバ装置１２０を搭載したコンピュータ（ＰＳまたはＷＳ）には、メインデータベース１１０と、ＤＣＯＭサーバ装置（変換用サーバ装置）１３０と、全体監視処理機能１４０が設けられている。
また、遠隔制御装置１５０は、ＮＴサーバ装置１２０とは別のコンピュータ（ＰＳまたはＷＳ）によって構成され、モニタを視ながらキーボードを操作して作業機械１０の遠隔制御を行う機能を有している。この遠隔制御装置１５０は、作業機械１０のＮＴサーバ装置５０に対してクライアント装置として機能するものである。
【００１０】
また、図１に示す例では、インターネットを介してルート計画のパスプランニング機能を実行するクライアント装置２００と、遠隔モニタ機能を実行するクライアント装置２１０が接続されている状態を示している。なお、本例では、作業機械として振動ローラを例にしているため、作業計画は、振動ローラの走行ルートを計画するパスプランニング作業となるが、他の作業機械についても、その作業内容に応じた各種の計画をプランニングすることが可能である。
各クライアント装置２００、２１０は、それぞれインターネットに接続されるコンピュータ（ＰＳまたはＷＳ等）によって実現されるものであり、図示の例では、別々のコンピュータによって実現されているが、同一のコンピュータ上に構成されていてもよい。
なお、各クライアント装置２００、２１０は、公衆回線網などを含む通信回線網を介してインターネットに接続される。
【００１１】
本例の無人作業システムでは、コントロールルーム１００のＮＴサーバ装置１２０、遠隔制御装置１５０、各作業機械１０のＮＴサーバ装置５０の間をＬＡＮによって接続し、各種のデータをやり取りするとともに、ＮＴサーバ装置１２０のメインデータベース１１０をインターネットを介して各クライアント装置２００、２１０からアクセス可能とし、メインデータベース１１０の参照やデータの書き換えを可能としたものである。
本例で用いるＬＡＮとしては、各作業機械１０のＮＴサーバ装置５０の間、及びＮＴサーバ装置５０とコントロールルーム１００内のＮＴサーバ装置１２０や遠隔制御装置１５０との間等では無線ＬＡＮを用いる。
また、コントロールルーム１００内のＮＴサーバ装置１２０と遠隔制御装置１５０との間等では、有線のＬＡＮを用いる。
また、各作業機械のＮＴサーバ装置５０にインターネットプロトコル（ＴＣＰ−ＩＰ）のＩＰアドレスを割り付けることにより、ＬＡＮ上で伝送するアドレスを識別するようにする。
【００１２】
ＮＴサーバ装置５０、１２０は、ＯＳにＷｉｎｄｏｗｓＮＴを用いたものであり、ＬＡＮプロトコルとしては、イーサネット等の標準的なものを用いることができるが、このＬＡＮ内のデータ伝送には、ミドルウエアとしてオブジェクト間通信規約であるＤＣＯＭを用いるものとし、各ＤＣＯＭサーバ装置７０、８０、９０、１３０によって各種制御情報等をＤＣＯＭに対応する関数情報（コマンドやデータを含む）に変換し、これを伝送するものとする。
また、コントロールルーム１００の遠隔制御装置１５０の制御プログラムにはＶＢ言語を用い、全体監視処理機能１４０の制御プログラムにはＣ＋＋言語を用いる。また、作業機械１０の自律走行処理機能６０による自律制御プログラムにもＣ＋＋言語を用いる。
【００１３】
一方、クライアント装置２００、２１０における制御プログラムには、ＪＡＶＡ言語を用い、クライアント装置２００、２１０からメインデータベース１１０にアクセスするためのＡＰＩ（アプリケーションプログラミングインタフェース仕様）には、ＪＤＢＣまたはＯＤＢＣを用いる。
また、有線ＬＡＮの通信媒体としては、伝送データ量や伝送速度等に応じて、例えば１０ｂａｓｅ系の各種ケーブルを用いるものとし、無線ＬＡＮの通信媒体としては、１チャネルのＳＳ（スペクトラム拡散）通信を用いるものとする。
なお、図１では省略しているが、作業機械１０とコントロールルーム１００には、無線ＬＡＮのための無線伝送を行うためのＳＳ通信機等の無線設備が搭載されているものとする。
【００１４】
以下、本システムを構成する各要素について説明する。
まず、作業機械１０のＰＬＣ２０は、作業機械１０の各部に対して無人作業を行うための各種制御を行うものである。
従来の無人作業を行う作業機械１０では、予め制御プログラムを格納した専用コンピュータ（通常はボード型マイコン）を搭載して各部の制御を行うものが主流であったが、このような専用コンピュータでは、動作や仕様の変更作業が煩雑である。
そこで、本例では、ＰＬＣ２０を採用して各部を制御することにより、作業機械１０における動作や仕様の変更を、ＰＬＣ２０に対する簡易なプログラムの変更によって容易に行えるようにし、汎用性や柔軟性を向上したものである。
【００１５】
このＰＬＣ２０は、例えばＲＳ２３２Ｃ等によるインタフェースを介してＤＣＯＭサーバ装置８０に接続されている。
このＰＬＣ２０の制御は、自律走行処理機能６０またはＬＡＮを通して送られてきたＤＣＯＭの関数情報をＤＣＯＭサーバ装置８０によってＰＬＣ用の制御信号に変換し、この制御信号をＰＬＣ２０に伝送することにより実行する。
また、ＰＬＣ２０からの制御結果等を示す応答信号は、ＤＣＯＭサーバ装置８０に入力され、このＤＣＯＭサーバ装置８０によってＤＣＯＭの関数情報に変換され、ＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送される。
【００１６】
また、作業機械１０のＧＰＳ装置３０は、ＧＰＳを用いて作業機械１０の現在位置を検出するものである。また、カメラ装置４０は、この作業機械１０の作業対象を撮像するものであり、撮像情報の画像処理機能を有している。
また、ＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０は、例えばＲＳ２３２Ｃ等によるインタフェースを介してＤＣＯＭサーバ装置７０、８０に接続されている。
そして、ＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０で検出された現在位置の情報や撮像情報は、ＤＣＯＭサーバ装置７０、９０によってＤＣＯＭの関数情報に変換され、ＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送される。
また、ＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０に対する制御信号は、ＮＴサーバ装置５０やＬＡＮを通して送られてきたＤＣＯＭの関数情報をＤＣＯＭサーバ装置７０、９０によってＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０用の制御信号に変換し、この制御信号をＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０に伝送することにより実行する。
【００１７】
また、作業機械１０には、図示しないジャイロセンサが設けられており、走行方向の検出等を行うようになっている。このような検出情報もＤＣＯＭの関数情報に適宜変換されてＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送される。
さらに、作業機械１０には、図示しない各部の状態センサが設けられており、各部の動作状態を検出するようになっている。このような検出情報もＤＣＯＭの関数情報に適宜変換されてＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送される。
なお、本説明では省略するが、作業機械において検出すべき動作状態としては、その作業機械の作業内容や機能等に対応して様々なものがあり、必要なセンサを適宜設け、その検出信号をＤＣＯＭの関数情報に適宜変換してＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送するものとする。
【００１８】
ＮＴサーバ装置５０は、この作業機械１０の状態を管理し、作業動作を制御するものである。
このＮＴサーバ装置５０は、ＬＡＮを介してコントロールルーム１００側のＤＣＯＭサーバ装置１３０にアクセスし、自装置に対する作業内容をＤＣＯＭによる関数情報の形態でＬＡＮを介して取り込み、この作業内容を自律走行処理機能６０の起動によって自律制御で実行し、自律制御による無人作業を行うものである。
この自律制御による無人作業では、自律走行処理機能６０から必要な制御信号を各ＤＣＯＭサーバ装置７０、８０、９０等を介してＧＰＳ装置３０、ＰＬＣ２０、カメラ装置４０等に送るとともに、ＧＰＳ装置３０、ＰＬＣ２０、カメラ装置４０等からの信号を各ＤＣＯＭサーバ装置７０、８０、９０等を介して自律走行処理機能６０で受信することにより、各受信信号を解読しながら順次制御を実行していく。
また、ＮＴサーバ装置５０は、上述のような各種の検出信号や撮像信号を含むモニタ用情報をＬＡＮを介してコントロールルーム１００側に通知する。
【００１９】
作業機械１０のＮＴサーバ装置５０とコントロールルーム１００のＮＴサーバ装置１２０との交信は、このような自律制御による無人作業の実行中にも時分割動作等によって継続され、ＮＴサーバ装置１２０からの作業用情報が適宜ＮＴサーバ装置５０側に読み取られる。これにより、ＮＴサーバ装置５０では、無人作業中の作業変更や作業停止の命令を検知することが可能となる。
一方、ＮＴサーバ装置５０からのモニタ用情報がＮＴサーバ装置１２０によって取り込まれる。これにより、ＮＴサーバ装置１２０の全体監視処理機能１４０による監視が可能となり、また、ＮＴサーバ装置１２０からクライアント装置に対してインターネットによるモニタ用情報の提供が可能となる。
【００２０】
次に、コントロールルーム１００において、メインデータベース１１０には、各作業機械毎の作業用情報やモニタ用情報が格納されている。このメインデータベース１１０の作業用情報は、インターネットを介してクライアント装置２００で参照でき、このクライアント装置２００から書き換えることが可能であり、また、メインデータベース１１０のモニタ用情報も、インターネットを介してクライアント装置２１０で適宜に読み出すことが可能である。
【００２１】
また、ＮＴサーバ装置５０からのモニタ用情報は、ＤＣＯＭサーバ装置１３０によってメインデータベース１１０の形式に対応したデータに変換され、該当する領域に書き込まれる。
また、ＮＴサーバ装置５０からのモニタ用情報は、全体監視処理機能１４０によって監視される。この全体監視処理機能１４０は、各作業機械１０のＮＴサーバ装置５０から伝送されるモニタ用情報に基づいて、各作業機械１０における自動制御エリアからの逸脱、自律制御プログラムの暴走等を監視するものであり、このシステムに投入された全ての作業機械１０の作業状況を全体的に監視する機能を有する。
例えば、自律制御中に一定時間間隔で送られてくるはずの正常なモニタ用情報が送られてこない場合や、各作業機械１０が正規の動作から逸脱（走行ルートから外れる等）する場合等を検出し、各作業機械１０における作業の異常を判定する。
【００２２】
そして、作業機械１０の異常を検出した場合に、全体監視処理機能１４０は、ＤＣＯＭサーバ装置１３０における当該作業機械１０の関数情報エリアに、当該作業機械１０の動作を停止させるための関数情報を設定するように動作する。
上述したように、ＮＴサーバ装置５０のアクセス動作は、自律制御中も周期的に行われるものであり、全体監視処理機能１４０の指示によってＤＣＯＭサーバ装置１３０に動作を停止させる関数情報が設定されると、この情報をＮＴサーバ装置５０が読み取り、自律走行処理機能６０による自律制御を強制停止する。
このようにして、システム内で稼働する複数の作業機械１０に対する異常監視と、異常発生時の動作停止処理を総合的に行うことにより、個々の作業機械１０に配備する人員を削減でき、省人化を達成できる。
【００２３】
また、遠隔制御装置１５０は、ＮＴサーバ装置５０の自律走行処理機能６０を介在させることなく、ＤＣＯＭサーバ装置８０を介してＰＬＣ２０を直接制御し、作業機械１０の遠隔制御を行うものである。
この遠隔制御装置１５０には、ＤＣＯＭサーバ装置７０、９０及びＬＡＮを介してモニタ用情報が送信され、これを遠隔制御装置１５０のモニタで視認しながら、遠隔制御操作を行うことができる。
このような遠隔制御装置１５０を設けることにより、例えば自律制御で実現できない細かい作業等を行うことが可能となり、また、新たな作業機械の投入時や不要となった作業機械の退去時等のように、作業計画の範囲外の動作を簡易に行うことが可能となる。
なお、このような遠隔制御装置１５０による遠隔操作は、ＮＴサーバ装置５０に対し、例えばＬＡＮを通した関数情報によるモードの切り換えや、ＮＴサーバ装置５０の操作パネルの直接操作によるモードの切り換えを行うことにより、作業機械１０の動作モードを自律制御モードから遠隔操作モードに切り換えることで行うものとする。
【００２４】
また、クライアント装置２００によって作業計画（本例ではルート計画）を行った場合、これをインターネットを介してメインデータベース１１０に登録することが可能である。
この作業は、例えばクライアント装置２００でブラウザを起動し、または、直接ＵＲＬを指定するなどの作業により、通常のホームページを呼び出す手順と同様にして、インターネットを接続してアプリケーションをダウンロードする事で作業計画用画面を呼び出す。
そして、この画面上で、該当する作業機械の作業用情報をメインデータベースから呼び出し、適宜書き換えることにより、作業計画の変更を行う。
このようにしてクライアント装置２００で変更された作業用情報は、インターネットを介してメインデータベース１１０に転送され、該当する作業機械の作業用情報として更新される。
【００２５】
また、クライアント装置２１０によって作業機械の作業状況をモニタする場合にも同様に、通常のホームページを呼び出す手順と同様にして、インターネットを接続してモニタ用情報のアプリケーションをダウンロードし、該当する作業機械のモニタ用情報を呼び出すことにより、該当する作業情報の作業状況を示すモニタ画面が表示される。
【００２６】
以上のように本例の無人作業システムでは、各種の作業機械をＬＡＮを通じて総合的に管理、制御することができ、個々の作業機械をラジコン操作するシステムに比べて、省人化を図ることが可能となる。
また、各作業機械をＬＡＮによって接続するため、作業機械の数が多くなった場合でも、ＩＰアドレスの設定と無線設備を搭載した作業機械を投入することにより、新たな作業機械の追加や組み替えを容易に行うことができ、拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。
さらに、メインデータベース１１０にインターネットを通してアクセスすることにより、各種のクライアント装置２００、２１０から各作業機械の作業プランの登録、変更や、作業状況のモニタを行うことが可能であり、汎用ネットワークを用いた作業計画や作業管理を行うことができ、汎用性と利便性に優れたシステムを提供できる。
また、本例では、無線ＬＡＮで伝送する情報をＤＣＯＭによる関数情報に統一したことから、特に作業機械１０のＮＴサーバ装置５０からコントロールルーム１００のＮＴサーバ装置１２０から作業内容を読み取る場合に、メインデータベース１１０側の形式を考慮することなく、容易に読み取ることが可能となり、制御の煩雑化を防止することが可能となる。
【００２７】
なお、図１に示す構成では、作業機械１０を自律制御と遠隔制御の２通りの制御で作業を行う構成について示しているが、本例のシステムでは、このような制御方法に加えて、従来のラジコン操作による制御と、作業機械１０に設けた操作パネルを直接入力による制御とを処理モードの切り換えによって実行できるように構成しており、１つの作業機械１０を各種の作業形態で用いることを可能とし、実用性の高い構成としている。
【００２８】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る無人作業システムの構成例を示す説明図である。
なお、図２において、第１の実施の形態を示す図１と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態の無人作業システムが第１の実施の形態と異なる点は、クライアント装置２００、２１０が通信回線網３００を経由してインターネットに接続された携帯電話機２００Ａ、２１０Ａによって実現されている点である。
この際、通信回線網は、例えば公衆回線網３１０と、携帯電話機を運用している通信事業者の基地局３２０などから構成される無線通信回線網３３０を含んで構成されている。
【００２９】
上述したインターネットに接続可能な携帯電話機は、表示装置としての液晶表示器および入力装置としてのキーボードを具備しており、専用サーバを経由してＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）サーバに設定されたホームページの閲覧やホームページに対する情報の入力を行なう機能を有するものである。このようなインターネットに対する携帯電話機の接続サービスは、例えばＮＴＴドコモ株式会社から提供されているｉモードとして提供されている。
このような携帯電話機２００Ａ、２１０Ａをクライアント装置２００、２１０として使用することによって第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。また、可搬性に優れた携帯電話機２００Ａ、２１０Ａをクライアント装置２００、２１０として使用すれば、操作者が所在している場所がどこであろうとメインデータベース１１０に対してアクセスすることが第１の実施の形態の場合と同様にでき、メインデータベース１００に対する書き替えや監視を行なうことができる利点がある。
【００３０】
また、上述した例は、本発明の一例を説明するものであり、システムの具体的な構成要素や使用する通信規約やプログラム言語等は、無人作業システムの規模や目的等に応じて適宜変更が可能なものである。
また、ＮＴサーバ装置５０、１２０としては、より低位のＯＳを用いるような形態であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の無人作業システムでは、複数の作業機械に対するモニタ用情報及び作業用情報を蓄積したメインデータベースを含み、インターネットとの接続手段、及び無線ＬＡＮを含むＬＡＮとの接続手段を有する第１のサーバ装置と、前記無線ＬＡＮとの接続手段を有するとともに、前記無線ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄積された作業用情報を読み取り、前記作業用情報に対応する作業を自律制御によって行う機能を有する作業機械とを有し、前記第１のサーバ装置は、前記メインデータベースのモニタ用情報をインターネットを介してクライアント装置に提供するとともに、クライアント装置からのインターネットを介した指示に応じて前記メインデータベースの作業用情報を更新するものであり、前記作業機械は、作業機械の各部に対して無人作業を行うための各種制御を行うシーケンサと、自律制御プログラムに基づいて前記シーケンサを制御し、自律制御を実行するとともに、作業機械の状態を管理し、そのモニタ用情報を前記ＬＡＮを介して第１のサーバ装置に通知する第２のサーバ装置とを搭載し、前記第１のサーバ装置は、前記データベースを参照するとともに、前記データベースに蓄積された作業用情報を、ＬＡＮで伝送する所定のオブジェクト間通信規約に対応する関数情報に変換する変換用サーバ装置を有し、前記第２のサーバ装置は、前記第１のサーバ装置の変換用サーバ装置に蓄積された前記関数情報を参照することにより、当該作業機械に対応する関数情報を読み出し、この関数情報に基づいて、前記自律制御プログラムを実行し、自律制御による作業を行うようにした。
【００３２】
このため、本発明の無人作業システムでは、各種の作業機械をＬＡＮを通じて総合的に管理、制御することができ、個々の作業機械をラジコン操作するシステムに比べて、省人化を図ることが可能となる。
また、各作業機械をＬＡＮによって接続するため、作業機械の数が多くなった場合でも、新たな作業機械の追加や組み替えを容易に行うことができ、拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。
さらに、メインデータベースにインターネットを通してアクセスすることにより、各種のクライアント装置から各作業機械の作業プランの登録、変更や、作業状況のモニタを行うことが可能であり、汎用ネットワークを用いた作業計画や作業管理を行うことができ、汎用性と利便性に優れたシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無人作業システムの構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る無人作業システムの構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 作業機械
２０ ＰＬＣ
３０ ＧＰＳ装置
４０ カメラ装置
５０、１２０ ＮＴサーバ装置
６０ 自律走行処理機能
７０、８０、９０、１３０ ＤＣＯＭサーバ装置
１００ コントロールルーム
１１０ メインデータベース
１４０ 全体監視処理機能
１５０ 遠隔制御装置
２００、２１０ クライアント装置
２００Ａ、２１０Ａ 携帯電話機
３００ 通信回線網
３１０ 公衆回線網
３３０ 無線通信回線網
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種作業機械の自律制御によって各種の作業を行う無人作業システムに関し、特に多数の作業機械による無人作業を遠隔地から統合的に管理して作業を行うことができる無人作業システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば人間が立入れない危険な作業現場において、バックホー、ブルドーザ、パワーショベル、ホイールダンプ、クローラダンプ等の各種作業機械を、それぞれ特定小電力無線を用いたラジコン装置による遠隔操作によって無人運転することにより、無人作業を行うようにした無人作業システムが提供されている。
また、特定小電力無線を用いたラジコン装置では、遠隔操作できる距離が１５０ｍ程度と短いため、例えば火山の噴火後における復旧作業等のように、広い危険地域で作業を行うためには十分に安全な地帯から遠隔操作を行うことが困難である。そこで、このような無人運転用のラジコン装置を、さらに無人通信中継車に搭載し、この通信中継車に搭載したラジコン装置を、ＳＳ（スペクトラム拡散）通信等の無線通信を用いて制御するようにしたシステムが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無人作業システムでは、個々の作業機械を特定小電力無線によるラジコン操作で個別に制御するものであるため、多数の作業機械による無人作業を総合的に制御したり、各作業状態を総合的に管理することが困難であることから、個々の作業機械による作業状態の管理に、それぞれ人員を配置することが必要となり、省人化が困難である。
また、個々の作業機械を特定小電力無線で制御するため、使用可能な無線信号に限りがあり、作業機械の数が多くなった場合に、新たな作業機械の追加や作業機械の組み替えを行うことが困難となる場合があり、システムの拡張性が乏しいという問題がある。
さらに、専用の無線通信を用いて遠隔制御を行うことから、汎用ネットワークとの互換性が乏しく、例えば任意の研究機関等で開発した作業プランを利用する場合に、この作業ブランを汎用ネットワーク等を通して適宜にシステム内に組み込むようにすることは困難である。
【０００４】
本発明は、前記実情に鑑みて案出されたものであり、その目的は、多数の作業機械による無人作業を総合的に管理、制御することができ、作業者の省人化を図ることができるとともに、各作業機械の追加や組み替えを自在に行うことができ、さらに任意の場所から任意のネットワークを用いてシステムの設計や変更、あるいは監視等を行うことができる拡張性や汎用性に優れた無人作業システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、複数の作業機械に対するモニタ用情報及び作業用情報を蓄積したメインデータベースを含み、インターネットとの接続手段、及び無線ＬＡＮを含むＬＡＮとの接続手段を有する第１のサーバ装置と、前記無線ＬＡＮとの接続手段を有するとともに、前記無線ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄積された作業用情報を読み取り、前記作業用情報に対応する作業を自律制御によって行う機能を有する作業機械とを有し、前記第１のサーバ装置は、前記メインデータベースのモニタ用情報をインターネットを介してクライアント装置に提供するとともに、クライアント装置からのインターネットを介した指示に応じて前記メインデータベースの作業用情報を更新するものであり、前記作業機械は、作業機械の各部に対して無人作業を行うための各種制御を行うシーケンサと、自律制御プログラムに基づいて前記シーケンサを制御し、自律制御を実行するとともに、作業機械の状態を管理し、そのモニタ用情報を前記ＬＡＮを介して第１のサーバ装置に通知する第２のサーバ装置とを搭載し、前記第１のサーバ装置は、前記データベースを参照するとともに、前記データベースに蓄積された作業用情報を、ＬＡＮで伝送する所定のオブジェクト間通信規約に対応する関数情報に変換する変換用サーバ装置を有し、前記第２のサーバ装置は、前記第１のサーバ装置の変換用サーバ装置に蓄積された前記関数情報を参照することにより、当該作業機械に対応する関数情報を読み出し、この関数情報に基づいて、前記自律制御プログラムを実行し、自律制御による作業を行うことを特徴とする。
【０００６】
本発明の無人作業システムにおいて、メインデータベースを含む第１のサーバ装置と、作業機械に搭載された第２のサーバ装置とが、無線ＬＡＮを含むＬＡＮに接続され、所定のＬＡＮプロトコルに基づいて各種データをやり取りする。
メインデータベースには、複数の作業機械に対するモニタ用情報及び作業用情報が蓄積されており、各作業機械の第２のサーバ装置では、ＬＡＮを通してメインデータベースの自機の作業用情報を読み取り、自律制御によって各種の作業を行う。
また、各作業機械の第２のサーバ装置では、自機の作業状況を検出し、これを作業用情報としてＬＡＮを通してメインデータベースに伝送する。
一方、メインデータベースに蓄積されたモニタ用情報は、インターネットを介してクライアント装置によって読み出され、各作業機械の状況がクライアント装置でモニタされる。また、メインデータベースの作業用情報は、クライアント装置からのインターネットを介した指示に応じて更新され、クライアント装置で設計された作業プラン等がインターネットを通じて設定される。
【０００７】
以上のように本発明の無人作業システムでは、各種の作業機械をＬＡＮを通じて総合的に管理、制御することができ、個々の作業機械をラジコン操作するシステムに比べて、省人化を図ることが可能となる。
また、各作業機械をＬＡＮによって接続するため、作業機械の数が多くなった場合でも、新たな作業機械の追加や組み替えを容易に行うことができ、拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。
さらに、メインデータベースにインターネットを通してアクセスすることにより、各種のクライアント装置から各作業機械の作業プランの登録、変更や、作業状況のモニタを行うことが可能であり、汎用ネットワークを用いた作業計画や作業管理を行うことができ、汎用性と利便性に優れたシステムを提供できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による無人作業システムの実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無人作業システムの構成例を示す説明図である。
この無人作業システムにおいて、図示しない作業現場には複数の作業機械が配置され、各作業機械が、所定の作業プランに基づいて自律制御による無人作業を行うものであるが、説明を簡単にするため、図１に示す例では、作業機械１０として１つの振動ローラを配置した例を示している。
なお、本システムにおいて、作業機械の種類や数については、作業の内容に応じて自在に選択可能であり、１つの作業機械によって作業する場合にももちろん適用し得るものであるが、特に多数の作業機械によって作業を行う場合に有効なものである。
【０００９】
図１に示すように、本例の無人作業システムにおいて、作業機械１０には、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・シーケンサ）２０と、ＧＰＳ装置３０と、カメラ装置４０と、ＮＴサーバ装置（第２のサーバ装置）５０とが設けられている。
また、ＮＴサーバ装置５０を搭載したコンピュータ（ＰＳまたはＷＳ）には、自律走行処理機能６０と、ＤＣＯＭサーバ装置（変換用サーバ装置）７０、８０、９０が設けられている。
また、作業機械１０を制御するコントロールルーム１００には、ＮＴサーバ装置（第１のサーバ装置）１２０と、遠隔制御装置１５０とが設置されている。
また、ＮＴサーバ装置１２０を搭載したコンピュータ（ＰＳまたはＷＳ）には、メインデータベース１１０と、ＤＣＯＭサーバ装置（変換用サーバ装置）１３０と、全体監視処理機能１４０が設けられている。
また、遠隔制御装置１５０は、ＮＴサーバ装置１２０とは別のコンピュータ（ＰＳまたはＷＳ）によって構成され、モニタを視ながらキーボードを操作して作業機械１０の遠隔制御を行う機能を有している。この遠隔制御装置１５０は、作業機械１０のＮＴサーバ装置５０に対してクライアント装置として機能するものである。
【００１０】
また、図１に示す例では、インターネットを介してルート計画のパスプランニング機能を実行するクライアント装置２００と、遠隔モニタ機能を実行するクライアント装置２１０が接続されている状態を示している。なお、本例では、作業機械として振動ローラを例にしているため、作業計画は、振動ローラの走行ルートを計画するパスプランニング作業となるが、他の作業機械についても、その作業内容に応じた各種の計画をプランニングすることが可能である。
各クライアント装置２００、２１０は、それぞれインターネットに接続されるコンピュータ（ＰＳまたはＷＳ等）によって実現されるものであり、図示の例では、別々のコンピュータによって実現されているが、同一のコンピュータ上に構成されていてもよい。
なお、各クライアント装置２００、２１０は、公衆回線網などを含む通信回線網を介してインターネットに接続される。
【００１１】
本例の無人作業システムでは、コントロールルーム１００のＮＴサーバ装置１２０、遠隔制御装置１５０、各作業機械１０のＮＴサーバ装置５０の間をＬＡＮによって接続し、各種のデータをやり取りするとともに、ＮＴサーバ装置１２０のメインデータベース１１０をインターネットを介して各クライアント装置２００、２１０からアクセス可能とし、メインデータベース１１０の参照やデータの書き換えを可能としたものである。
本例で用いるＬＡＮとしては、各作業機械１０のＮＴサーバ装置５０の間、及びＮＴサーバ装置５０とコントロールルーム１００内のＮＴサーバ装置１２０や遠隔制御装置１５０との間等では無線ＬＡＮを用いる。
また、コントロールルーム１００内のＮＴサーバ装置１２０と遠隔制御装置１５０との間等では、有線のＬＡＮを用いる。
また、各作業機械のＮＴサーバ装置５０にインターネットプロトコル（ＴＣＰ−ＩＰ）のＩＰアドレスを割り付けることにより、ＬＡＮ上で伝送するアドレスを識別するようにする。
【００１２】
ＮＴサーバ装置５０、１２０は、ＯＳにＷｉｎｄｏｗｓＮＴを用いたものであり、ＬＡＮプロトコルとしては、イーサネット等の標準的なものを用いることができるが、このＬＡＮ内のデータ伝送には、ミドルウエアとしてオブジェクト間通信規約であるＤＣＯＭを用いるものとし、各ＤＣＯＭサーバ装置７０、８０、９０、１３０によって各種制御情報等をＤＣＯＭに対応する関数情報（コマンドやデータを含む）に変換し、これを伝送するものとする。
また、コントロールルーム１００の遠隔制御装置１５０の制御プログラムにはＶＢ言語を用い、全体監視処理機能１４０の制御プログラムにはＣ＋＋言語を用いる。また、作業機械１０の自律走行処理機能６０による自律制御プログラムにもＣ＋＋言語を用いる。
【００１３】
一方、クライアント装置２００、２１０における制御プログラムには、ＪＡＶＡ言語を用い、クライアント装置２００、２１０からメインデータベース１１０にアクセスするためのＡＰＩ（アプリケーションプログラミングインタフェース仕様）には、ＪＤＢＣまたはＯＤＢＣを用いる。
また、有線ＬＡＮの通信媒体としては、伝送データ量や伝送速度等に応じて、例えば１０ｂａｓｅ系の各種ケーブルを用いるものとし、無線ＬＡＮの通信媒体としては、１チャネルのＳＳ（スペクトラム拡散）通信を用いるものとする。
なお、図１では省略しているが、作業機械１０とコントロールルーム１００には、無線ＬＡＮのための無線伝送を行うためのＳＳ通信機等の無線設備が搭載されているものとする。
【００１４】
以下、本システムを構成する各要素について説明する。
まず、作業機械１０のＰＬＣ２０は、作業機械１０の各部に対して無人作業を行うための各種制御を行うものである。
従来の無人作業を行う作業機械１０では、予め制御プログラムを格納した専用コンピュータ（通常はボード型マイコン）を搭載して各部の制御を行うものが主流であったが、このような専用コンピュータでは、動作や仕様の変更作業が煩雑である。
そこで、本例では、ＰＬＣ２０を採用して各部を制御することにより、作業機械１０における動作や仕様の変更を、ＰＬＣ２０に対する簡易なプログラムの変更によって容易に行えるようにし、汎用性や柔軟性を向上したものである。
【００１５】
このＰＬＣ２０は、例えばＲＳ２３２Ｃ等によるインタフェースを介してＤＣＯＭサーバ装置８０に接続されている。
このＰＬＣ２０の制御は、自律走行処理機能６０またはＬＡＮを通して送られてきたＤＣＯＭの関数情報をＤＣＯＭサーバ装置８０によってＰＬＣ用の制御信号に変換し、この制御信号をＰＬＣ２０に伝送することにより実行する。
また、ＰＬＣ２０からの制御結果等を示す応答信号は、ＤＣＯＭサーバ装置８０に入力され、このＤＣＯＭサーバ装置８０によってＤＣＯＭの関数情報に変換され、ＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送される。
【００１６】
また、作業機械１０のＧＰＳ装置３０は、ＧＰＳを用いて作業機械１０の現在位置を検出するものである。また、カメラ装置４０は、この作業機械１０の作業対象を撮像するものであり、撮像情報の画像処理機能を有している。
また、ＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０は、例えばＲＳ２３２Ｃ等によるインタフェースを介してＤＣＯＭサーバ装置７０、８０に接続されている。
そして、ＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０で検出された現在位置の情報や撮像情報は、ＤＣＯＭサーバ装置７０、９０によってＤＣＯＭの関数情報に変換され、ＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送される。
また、ＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０に対する制御信号は、ＮＴサーバ装置５０やＬＡＮを通して送られてきたＤＣＯＭの関数情報をＤＣＯＭサーバ装置７０、９０によってＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０用の制御信号に変換し、この制御信号をＧＰＳ装置３０やカメラ装置４０に伝送することにより実行する。
【００１７】
また、作業機械１０には、図示しないジャイロセンサが設けられており、走行方向の検出等を行うようになっている。このような検出情報もＤＣＯＭの関数情報に適宜変換されてＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送される。
さらに、作業機械１０には、図示しない各部の状態センサが設けられており、各部の動作状態を検出するようになっている。このような検出情報もＤＣＯＭの関数情報に適宜変換されてＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送される。
なお、本説明では省略するが、作業機械において検出すべき動作状態としては、その作業機械の作業内容や機能等に対応して様々なものがあり、必要なセンサを適宜設け、その検出信号をＤＣＯＭの関数情報に適宜変換してＮＴサーバ装置５０やＬＡＮに伝送するものとする。
【００１８】
ＮＴサーバ装置５０は、この作業機械１０の状態を管理し、作業動作を制御するものである。
このＮＴサーバ装置５０は、ＬＡＮを介してコントロールルーム１００側のＤＣＯＭサーバ装置１３０にアクセスし、自装置に対する作業内容をＤＣＯＭによる関数情報の形態でＬＡＮを介して取り込み、この作業内容を自律走行処理機能６０の起動によって自律制御で実行し、自律制御による無人作業を行うものである。
この自律制御による無人作業では、自律走行処理機能６０から必要な制御信号を各ＤＣＯＭサーバ装置７０、８０、９０等を介してＧＰＳ装置３０、ＰＬＣ２０、カメラ装置４０等に送るとともに、ＧＰＳ装置３０、ＰＬＣ２０、カメラ装置４０等からの信号を各ＤＣＯＭサーバ装置７０、８０、９０等を介して自律走行処理機能６０で受信することにより、各受信信号を解読しながら順次制御を実行していく。
また、ＮＴサーバ装置５０は、上述のような各種の検出信号や撮像信号を含むモニタ用情報をＬＡＮを介してコントロールルーム１００側に通知する。
【００１９】
作業機械１０のＮＴサーバ装置５０とコントロールルーム１００のＮＴサーバ装置１２０との交信は、このような自律制御による無人作業の実行中にも時分割動作等によって継続され、ＮＴサーバ装置１２０からの作業用情報が適宜ＮＴサーバ装置５０側に読み取られる。これにより、ＮＴサーバ装置５０では、無人作業中の作業変更や作業停止の命令を検知することが可能となる。
一方、ＮＴサーバ装置５０からのモニタ用情報がＮＴサーバ装置１２０によって取り込まれる。これにより、ＮＴサーバ装置１２０の全体監視処理機能１４０による監視が可能となり、また、ＮＴサーバ装置１２０からクライアント装置に対してインターネットによるモニタ用情報の提供が可能となる。
【００２０】
次に、コントロールルーム１００において、メインデータベース１１０には、各作業機械毎の作業用情報やモニタ用情報が格納されている。このメインデータベース１１０の作業用情報は、インターネットを介してクライアント装置２００で参照でき、このクライアント装置２００から書き換えることが可能であり、また、メインデータベース１１０のモニタ用情報も、インターネットを介してクライアント装置２１０で適宜に読み出すことが可能である。
【００２１】
また、ＮＴサーバ装置５０からのモニタ用情報は、ＤＣＯＭサーバ装置１３０によってメインデータベース１１０の形式に対応したデータに変換され、該当する領域に書き込まれる。
また、ＮＴサーバ装置５０からのモニタ用情報は、全体監視処理機能１４０によって監視される。この全体監視処理機能１４０は、各作業機械１０のＮＴサーバ装置５０から伝送されるモニタ用情報に基づいて、各作業機械１０における自動制御エリアからの逸脱、自律制御プログラムの暴走等を監視するものであり、このシステムに投入された全ての作業機械１０の作業状況を全体的に監視する機能を有する。
例えば、自律制御中に一定時間間隔で送られてくるはずの正常なモニタ用情報が送られてこない場合や、各作業機械１０が正規の動作から逸脱（走行ルートから外れる等）する場合等を検出し、各作業機械１０における作業の異常を判定する。
【００２２】
そして、作業機械１０の異常を検出した場合に、全体監視処理機能１４０は、ＤＣＯＭサーバ装置１３０における当該作業機械１０の関数情報エリアに、当該作業機械１０の動作を停止させるための関数情報を設定するように動作する。
上述したように、ＮＴサーバ装置５０のアクセス動作は、自律制御中も周期的に行われるものであり、全体監視処理機能１４０の指示によってＤＣＯＭサーバ装置１３０に動作を停止させる関数情報が設定されると、この情報をＮＴサーバ装置５０が読み取り、自律走行処理機能６０による自律制御を強制停止する。
このようにして、システム内で稼働する複数の作業機械１０に対する異常監視と、異常発生時の動作停止処理を総合的に行うことにより、個々の作業機械１０に配備する人員を削減でき、省人化を達成できる。
【００２３】
また、遠隔制御装置１５０は、ＮＴサーバ装置５０の自律走行処理機能６０を介在させることなく、ＤＣＯＭサーバ装置８０を介してＰＬＣ２０を直接制御し、作業機械１０の遠隔制御を行うものである。
この遠隔制御装置１５０には、ＤＣＯＭサーバ装置７０、９０及びＬＡＮを介してモニタ用情報が送信され、これを遠隔制御装置１５０のモニタで視認しながら、遠隔制御操作を行うことができる。
このような遠隔制御装置１５０を設けることにより、例えば自律制御で実現できない細かい作業等を行うことが可能となり、また、新たな作業機械の投入時や不要となった作業機械の退去時等のように、作業計画の範囲外の動作を簡易に行うことが可能となる。
なお、このような遠隔制御装置１５０による遠隔操作は、ＮＴサーバ装置５０に対し、例えばＬＡＮを通した関数情報によるモードの切り換えや、ＮＴサーバ装置５０の操作パネルの直接操作によるモードの切り換えを行うことにより、作業機械１０の動作モードを自律制御モードから遠隔操作モードに切り換えることで行うものとする。
【００２４】
また、クライアント装置２００によって作業計画（本例ではルート計画）を行った場合、これをインターネットを介してメインデータベース１１０に登録することが可能である。
この作業は、例えばクライアント装置２００でブラウザを起動し、または、直接ＵＲＬを指定するなどの作業により、通常のホームページを呼び出す手順と同様にして、インターネットを接続してアプリケーションをダウンロードする事で作業計画用画面を呼び出す。
そして、この画面上で、該当する作業機械の作業用情報をメインデータベースから呼び出し、適宜書き換えることにより、作業計画の変更を行う。
このようにしてクライアント装置２００で変更された作業用情報は、インターネットを介してメインデータベース１１０に転送され、該当する作業機械の作業用情報として更新される。
【００２５】
また、クライアント装置２１０によって作業機械の作業状況をモニタする場合にも同様に、通常のホームページを呼び出す手順と同様にして、インターネットを接続してモニタ用情報のアプリケーションをダウンロードし、該当する作業機械のモニタ用情報を呼び出すことにより、該当する作業情報の作業状況を示すモニタ画面が表示される。
【００２６】
以上のように本例の無人作業システムでは、各種の作業機械をＬＡＮを通じて総合的に管理、制御することができ、個々の作業機械をラジコン操作するシステムに比べて、省人化を図ることが可能となる。
また、各作業機械をＬＡＮによって接続するため、作業機械の数が多くなった場合でも、ＩＰアドレスの設定と無線設備を搭載した作業機械を投入することにより、新たな作業機械の追加や組み替えを容易に行うことができ、拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。
さらに、メインデータベース１１０にインターネットを通してアクセスすることにより、各種のクライアント装置２００、２１０から各作業機械の作業プランの登録、変更や、作業状況のモニタを行うことが可能であり、汎用ネットワークを用いた作業計画や作業管理を行うことができ、汎用性と利便性に優れたシステムを提供できる。
また、本例では、無線ＬＡＮで伝送する情報をＤＣＯＭによる関数情報に統一したことから、特に作業機械１０のＮＴサーバ装置５０からコントロールルーム１００のＮＴサーバ装置１２０から作業内容を読み取る場合に、メインデータベース１１０側の形式を考慮することなく、容易に読み取ることが可能となり、制御の煩雑化を防止することが可能となる。
【００２７】
なお、図１に示す構成では、作業機械１０を自律制御と遠隔制御の２通りの制御で作業を行う構成について示しているが、本例のシステムでは、このような制御方法に加えて、従来のラジコン操作による制御と、作業機械１０に設けた操作パネルを直接入力による制御とを処理モードの切り換えによって実行できるように構成しており、１つの作業機械１０を各種の作業形態で用いることを可能とし、実用性の高い構成としている。
【００２８】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る無人作業システムの構成例を示す説明図である。
なお、図２において、第１の実施の形態を示す図１と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態の無人作業システムが第１の実施の形態と異なる点は、クライアント装置２００、２１０が通信回線網３００を経由してインターネットに接続された携帯電話機２００Ａ、２１０Ａによって実現されている点である。
この際、通信回線網は、例えば公衆回線網３１０と、携帯電話機を運用している通信事業者の基地局３２０などから構成される無線通信回線網３３０を含んで構成されている。
【００２９】
上述したインターネットに接続可能な携帯電話機は、表示装置としての液晶表示器および入力装置としてのキーボードを具備しており、専用サーバを経由してＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）サーバに設定されたホームページの閲覧やホームページに対する情報の入力を行なう機能を有するものである。このようなインターネットに対する携帯電話機の接続サービスは、例えばＮＴＴドコモ株式会社から提供されているｉモードとして提供されている。
このような携帯電話機２００Ａ、２１０Ａをクライアント装置２００、２１０として使用することによって第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。また、可搬性に優れた携帯電話機２００Ａ、２１０Ａをクライアント装置２００、２１０として使用すれば、操作者が所在している場所がどこであろうとメインデータベース１１０に対してアクセスすることが第１の実施の形態の場合と同様にでき、メインデータベース１００に対する書き替えや監視を行なうことができる利点がある。
【００３０】
また、上述した例は、本発明の一例を説明するものであり、システムの具体的な構成要素や使用する通信規約やプログラム言語等は、無人作業システムの規模や目的等に応じて適宜変更が可能なものである。
また、ＮＴサーバ装置５０、１２０としては、より低位のＯＳを用いるような形態であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の無人作業システムでは、複数の作業機械に対するモニタ用情報及び作業用情報を蓄積したメインデータベースを含み、インターネットとの接続手段、及び無線ＬＡＮを含むＬＡＮとの接続手段を有する第１のサーバ装置と、前記無線ＬＡＮとの接続手段を有するとともに、前記無線ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄積された作業用情報を読み取り、前記作業用情報に対応する作業を自律制御によって行う機能を有する作業機械とを有し、前記第１のサーバ装置は、前記メインデータベースのモニタ用情報をインターネットを介してクライアント装置に提供するとともに、クライアント装置からのインターネットを介した指示に応じて前記メインデータベースの作業用情報を更新するものであり、前記作業機械は、作業機械の各部に対して無人作業を行うための各種制御を行うシーケンサと、自律制御プログラムに基づいて前記シーケンサを制御し、自律制御を実行するとともに、作業機械の状態を管理し、そのモニタ用情報を前記ＬＡＮを介して第１のサーバ装置に通知する第２のサーバ装置とを搭載し、前記第１のサーバ装置は、前記データベースを参照するとともに、前記データベースに蓄積された作業用情報を、ＬＡＮで伝送する所定のオブジェクト間通信規約に対応する関数情報に変換する変換用サーバ装置を有し、前記第２のサーバ装置は、前記第１のサーバ装置の変換用サーバ装置に蓄積された前記関数情報を参照することにより、当該作業機械に対応する関数情報を読み出し、この関数情報に基づいて、前記自律制御プログラムを実行し、自律制御による作業を行うようにした。
【００３２】
このため、本発明の無人作業システムでは、各種の作業機械をＬＡＮを通じて総合的に管理、制御することができ、個々の作業機械をラジコン操作するシステムに比べて、省人化を図ることが可能となる。
また、各作業機械をＬＡＮによって接続するため、作業機械の数が多くなった場合でも、新たな作業機械の追加や組み替えを容易に行うことができ、拡張性や柔軟性に優れたシステムを提供できる。
さらに、メインデータベースにインターネットを通してアクセスすることにより、各種のクライアント装置から各作業機械の作業プランの登録、変更や、作業状況のモニタを行うことが可能であり、汎用ネットワークを用いた作業計画や作業管理を行うことができ、汎用性と利便性に優れたシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無人作業システムの構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る無人作業システムの構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 作業機械
２０ ＰＬＣ
３０ ＧＰＳ装置
４０ カメラ装置
５０、１２０ ＮＴサーバ装置
６０ 自律走行処理機能
７０、８０、９０、１３０ ＤＣＯＭサーバ装置
１００ コントロールルーム
１１０ メインデータベース
１４０ 全体監視処理機能
１５０ 遠隔制御装置
２００、２１０ クライアント装置
２００Ａ、２１０Ａ 携帯電話機
３００ 通信回線網
３１０ 公衆回線網
３３０ 無線通信回線網
Claims (14)
- 複数の作業機械に対するモニタ用情報及び作業用情報を蓄積したメインデータベースを含み、インターネットとの接続手段、及び無線ＬＡＮを含むＬＡＮとの接続手段を有する第１のサーバ装置と、
前記無線ＬＡＮとの接続手段を有するとともに、前記無線ＬＡＮを介してメインデータベースに蓄積された作業用情報を読み取り、前記作業用情報に対応する作業を自律制御によって行う機能を有する作業機械とを有し、
前記第１のサーバ装置は、前記メインデータベースのモニタ用情報をインターネットを介してクライアント装置に提供するとともに、クライアント装置からのインターネットを介した指示に応じて前記メインデータベースの作業用情報を更新するものであり、
前記作業機械は、作業機械の各部に対して無人作業を行うための各種制御を行うシーケンサと、自律制御プログラムに基づいて前記シーケンサを制御し、自律制御を実行するとともに、作業機械の状態を管理し、そのモニタ用情報を前記ＬＡＮを介して第１のサーバ装置に通知する第２のサーバ装置とを搭載し、
前記第１のサーバ装置は、前記データベースを参照するとともに、前記データベースに蓄積された作業用情報を、ＬＡＮで伝送する所定のオブジェクト間通信規約に対応する関数情報に変換する変換用サーバ装置を有し、
前記第２のサーバ装置は、前記第１のサーバ装置の変換用サーバ装置に蓄積された前記関数情報を参照することにより、当該作業機械に対応する関数情報を読み出し、この関数情報に基づいて、前記自律制御プログラムを実行し、自律制御による作業を行う、
ことを特徴とする無人作業システム。 - 前記作業機械の第２のサーバ装置に、インターネットプロトコルのＩＰアドレスを割り付けることにより、複数の作業機械の管理を総合的に行う請求項１記載の無人作業システム。
- 前記作業機械のシーケンサは、プログラマブル・ロジック・シーケンサである請求項１記載の無人作業システム。
- 前記作業機械は、さらに作業状況を検出する状況検出手段と、作業対象の映像を撮像する撮像手段とを搭載しており、前記第２のサーバ装置は、前記状況検出手段によって検出した作業状況情報と前記撮像手段によって撮像した撮像情報とを前記モニタ用情報として前記ＬＡＮを介して第１のサーバ装置に送信する請求項１記載の無人作業システム。
- 前記オブジェクト間通信規約にＤＣＯＭを用いた請求項１記載の無人作業システム。
- 前記作業機械の第２のサーバ装置は、前記関数情報を制御信号に変換して前記シーケンサに出力するとともに、前記シーケンサからの信号を前記関数情報に変換する変換用サーバ装置を有する請求項１記載の無人作業システム。
- 前記作業機械の第２のサーバ装置は、前記関数情報を制御信号に変換して前記作業機械の状況検出手段及び撮像手段に出力するとともに、前記状況検出手段及び撮像手段からの信号を前記関数情報に変換する変換用サーバ装置を有する請求項６記載の無人作業システム。
- 前記作業機械のシーケンサに対し、ＬＡＮを介して制御信号を伝送し、自律制御によることなく遠隔制御を行う遠隔制御装置を有する請求項１記載の無人作業システム。
- 前記遠隔制御装置は、前記ＬＡＮで伝送するオブジェクト間通信規約に対応する関数情報を用いて前記シーケンサを遠隔制御する請求項８記載の無人作業システム。
- 前記第２のサーバ装置は、前記作業機械から前記ＬＡＮを介して伝送されるモニタ用情報を入力し、このモニタ用情報に基づいて前記作業機械の異常を監視し、異常を検出した場合には、当該作業機械の動作を強制的に停止するための指示を行う全体監視機能を有する請求項１記載の無人作業システム。
- 前記全体監視機能は、作業機械の異常を検出した場合、前記第２のサーバ装置の変換用サーバ装置に対して当該作業機械の動作を強制的に停止するための関数情報を設定するように指示する請求項１０記載の無人作業システム。
- 前記クライアント装置は、通信回線網を経由してインターネットに接続され前記該インターネットを介して情報の送受信が可能に構成されたコンピュータから構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１に何れか１項記載の無人作業システム。
- 前記クライアント装置は、無線通信回線網を含む通信回線網を経由してインターネットに接続し、該インターネットを介して情報の送受信が可能に構成された携帯電話機であることを特徴とする請求項１乃至１１に何れか１項記載の無人作業システム。
- 前記携帯電話機はインターネットを介してＷＷＷサーバに設定されたホームページの閲覧と前記ホームページに対する情報の入力を行なう機能を有することを特徴とする請求項１３記載の無人作業システム。
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