JP6519463B2 - 指向性音声案内装置 - Google Patents

Description

この発明は、指向性音声案内装置に関する。特に、プラント監視システムの異常対策作業において処置手順等の音声案内を発信する指向性音声案内装置に関する。

従来の監視システムでは、プラントの現場で異常対策を実施する場合、多くのケースで異常時の復旧作業手順を定めた対策マニュアル等を現場に持ち込み、異常対策を実施していた。

また、特開２００５−００１７５７号公報には、画面操作可能な表示機器による案内に関して、入力操作時間が予め決められた所定タイム以内か否か判定し、入力操作時間が所定タイム以内である場合は次の案内画面に遷移し、所定タイムを超える場合は音声案内を行う音声案内装置が開示されている。

特開２００５−００１７５７号公報

しかしながら、上述した従来の監視システムでは、現場で異常対策を実施しようとする場合に、対策マニュアルを持ち込む必要があるとともに、対策マニュアルを設置する空間の確保が必要である。同様に、上述した特許文献１の音声出力装置では、タッチパネル等の入力装置による作業者の確認操作が必要であるため、入力装置を現場に持ち込む必要があるとともに、入力装置を設置する空間の確保が必要である。その結果、異常対策の作業が遅れる恐れがあった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現場での異常対策作業時に、作業者に良好な現場作業環境を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、指向性音声案内装置であって、
特定方向に指向性のある音声を出力する指向性スピーカと、
前記指向性スピーカに取り付けられ前記指向性スピーカの音声出力方向と同方向を撮影する撮影装置と、
作業者に所持され、前記作業者の識別子を付した位置情報を周期的に送信する位置情報送信装置と、
前記位置情報に基づいて、前記位置情報送信装置の位置および移動速度を演算し、前記位置が前記作業者の識別子に関連付いた作業エリア内、かつ前記移動速度が設定速度以下である場合に、音声案内可能信号を送信する位置情報演算手段と、
前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記位置に基づいて、前記指向性スピーカおよび前記撮影装置を前記位置情報送信装置に向ける方向操作手段と、
前記撮影装置から取得した画像情報から前記作業者のジェスチャーを検出する画像情報演算手段と、
前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記検出されたジェスチャーに応じて音声案内信号を決定する音声案内信号編集手段と、
前記決定された音声案内信号を前記指向性スピーカへ送信する音声案内信号送信手段と、
を備えることを特徴とする。

好ましくは、画像情報演算手段は、前記撮影装置が撮影した画像の変化状態に基づいて前記作業者の第１のジェスチャーと第２のジェスチャーとを判別して検出し、
前記音声案内信号編集手段は、
複数の音声案内信号の送信順を定めた作業手順リストを予め記憶し、
前記音声案内可能信号を受信した場合において、前記第１のジェスチャーが検出された場合に前記作業手順リストから次回送信順の音声案内信号を決定し、前記第２のジェスチャーが検出された場合に前記作業手順リストから前回送信された音声案内信号を再度決定すること、を特徴とする。

本発明によれば、対象の作業者が音声案内を受信できる状態にある場合に、作業者に向けて、作業者のジェスチャーに応じた音声案内を発信することができる。また、対策マニュアルや入力装置の現場に持参する必要がないため、マニュアル等を設置する空間の確保も必要なく、速やかに作業者に向けて作業手順を音声案内することができる。そのため、本発明によれば、現場での異常対策作業時に、作業者に良好な現場作業環境を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る指向性音声案内装置の概略構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る指向性音声案内装置の構成およびその動作を説明するためのブロック図である。 作業者のジェスチャーによる画像の変化について説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る指向性音声案内装置の概略構成を示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る指向性音声案内装置の構成およびその動作を説明するためのブロック図である。

図１に示す指向性音声案内装置は、位置情報送信装置１０、位置情報受信装置２０、音声案内制御装置３０、音声案内発信装置４０を備える。

位置情報送信装置１０は、各作業者が身に付けて持ち歩ける端末である。位置情報送信装置１０は、作業者に所持され、作業者毎に異なる識別子が割り当てられる。位置情報送信装置１０は、周期的に複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から受信した信号に、作業者の識別子を付した位置情報信号を、位置情報受信装置２０へ無線通信で送信する。

具体的には、位置情報送信装置１０は、ＧＰＳ信号受信部１１と位置情報送信部１２を備える。ＧＰＳ信号受信部１１は、時間毎に複数のＧＰＳ衛星から受信した信号（衛星に搭載された時計の時刻データ、衛星の天体暦（軌道）の情報などを含む）を位置情報送信部１２に送信する。

位置情報送信部１２は、ＧＰＳ信号受信部１１から送信された信号に作業者の識別子を付した位置情報信号を、位置情報受信装置２０へ無線通信で送信する。

位置情報受信装置２０は、位置情報送信装置１０から送信された位置情報信号を受信する位置情報受信部２１を備える。位置情報受信装置２０は、位置情報信号を音声案内制御装置３０へ有線通信で送信する。

図２を参照して、音声案内制御装置３０の動作について説明する。音声案内制御装置３０は、周期的に受信する位置情報信号に応じて、特定方向に指向性のある音声を出力する指向性スピーカ４２の方向を操作し、指向性スピーカ４２に音声案内を出力させる制御装置である。

音声案内制御装置３０は、位置情報演算部３１、方向操作信号演算部３２、音声案内信号編集部３３、画像情報演算部３４、音声案内信号送信部３５を備える。

位置情報演算部３１は、まず、位置情報受信装置２０から送信された位置情報信号を周期的に受信する。次に、位置情報演算部３１は、位置情報信号に基づいて、位置情報送信装置１０の位置および移動速度を演算する。

次に、位置情報演算部３１は、演算された位置情報送信装置１０の位置および移動速度を用いて、音声案内の発信が可能か否か判断する。

具体的には、位置情報演算部３１は、位置情報送信装置１０の位置が作業者の識別子に関連付いた作業エリア内、かつ位置情報送信装置１０の移動速度が設定速度以下である場合に、音声案内の発信が可能と判断する。ここで、作業者には、担当する作業エリアが割り当てられており、作業者の識別子は担当する作業エリアと関連付けられている。

位置情報演算部３１は、音声案内の発信が可能であると判断した場合に、方向操作信号演算部３２および音声案内信号編集部３３へ音声案内可能信号を送信する。なお、音声案内可能信号は作業者の識別子を含む。

次に、位置情報演算部３１は、音声案内の発信が可能であると判断した場合に、方向操作信号演算部３２へ位置情報送信装置１０の位置および移動速度に関する信号を送信する。

方向操作信号演算部３２は、位置情報演算部３１から音声案内可能信号と、位置情報送信装置１０の位置および移動速度に関する信号を受信した場合に、受信した信号に基づいて音声案内発信装置４０の音声発信方向を決定する。

具体的には、方向操作信号演算部３２は、音声案内発信装置４０が備える指向性スピーカ４２を位置情報送信装置１０に向けるように音声発信方向を決定し、音声発信方向に応じた方向操作信号を音声案内発信装置４０へ送信する。

なお、ここでは、位置情報演算部３１は、位置情報送信装置１０の位置および移動速度に関する信号を送信しているが、位置情報送信装置１０の位置に関する信号のみ送信してもよい。この場合、方向操作信号演算部３２は、位置情報送信装置１０の位置に関する信号に基づいて音声案内発信装置４０の音声発信方向を決定する。

音声案内発信装置４０は、方向操作器４１、指向性スピーカ４２、撮影装置４３を備える。撮影装置４３は、指向性スピーカ４２に取り付けられ指向性スピーカ４２の音声出力方向と同方向を撮影する。

まず、方向操作器４１は、方向操作信号演算部３２から方向操作信号を受信する。方向操作器４１は、受信した方向操作信号に応じて指向性スピーカ４２に接続された駆動部（モータおよび駆動装置）を制御し、指向性スピーカ４２の向きを変更する。撮影装置４３は、指向性スピーカ４２に固定されており、指向性スピーカ４２と連動して同方向を向く。方向操作器４１は、指向性スピーカ４２および撮影装置４３を位置情報送信装置１０に向けた後、設定完了信号を方向操作信号演算部３２へ送信する。

方向操作信号演算部３２は、音声案内発信装置４０から設定完了信号を受信し、音声案内信号編集部３３へ設定完了信号を送信する。

音声案内信号編集部３３は、位置情報演算部３１から音声案内可能信号を、方向操作信号演算部３２から設定完了信号を受信する。また、音声案内信号編集部３３は、プラント監視システムに接続されており、プラント監視システムから送信される音声案内信号発信要求を蓄積する機能を有する。音声案内信号発信要求は、プラントの現場で障害が発生した設備の異常内容を含む。

音声案内信号編集部３３は、複数の音声案内信号の送信順を定めた作業手順リストを異常内容ごとに予め記憶している。作業手順リストは、例えば、ある設備の異常に対して設備復旧のために必要な複数の作業指示を個別に音声ファイル化したものを、作業手順通りに並べてリスト化したデータである。なお、異常内容と作業者の識別子は関連付けられている。

音声案内信号編集部３３は、最初に音声案内可能信号および設定完了信号を受信した場合に、異常内容に応じて作業手順リストを１つ選択し、作業手順リストの先頭の信号を出力すべき音声案内信号として決定する。音声案内信号編集部３３は、決定した音声案内信号を音声案内信号送信部３５へ送信する。

音声案内信号送信部３５は、音声案内信号編集部３３から受信した音声案内に基づいて、指向性スピーカ４２へ音声案内信号を送信する。指向性スピーカ４２は、音声案内を発する。現場にいる作業者は、音声案内に従って作業を行う。

また、撮影装置４３は、作業者を撮影した画像情報を継続的に画像情報演算部３４へ送信する。画像情報演算部３４は、前記撮影装置から取得した画像情報から作業者のジェスチャーを検出する。

具体的には、画像情報演算部３４は、撮影装置４３が撮影した画像の一定時間内における変化状態に基づいて作業者のジェスチャーを判別する。判別するジェスチャー数に限定は無い。

本実施形態に示す例では、画像情報演算部３４は、現作業の音声案内を聞いた作業者が作業を完了して次作業の音声案内を要求する第１のジェスチャーと、現作業の音声案内を再度要求する第２のジェスチャーとを判別することとする。

第１のジェスチャーと第２のジェスチャーとの判別は、作業者の位置から定まる所定範囲内の画像の変化状態に基づいてなされる。例えば、図３の左図は、作業者の右手が円を描く第１のジェスチャーを意味し、一定時間内に画像の所定範囲が円状に変化する。図３の右図は、作業者の右手がアルファベットのＸやギリシア文字のαの形を描く第２のジェスチャーを意味し、一定時間内に画像の所定範囲が図のように（左右が変化し、上下は変化しない）変化する。いずれのジェスチャーも判別できなければ、次の画像情報を待ってジェスチャーの検出を継続する。

ジェスチャーが検出されると、画像情報演算部３４は、検出したジェスチャーに対応した検出信号を音声案内信号編集部３３へ送信する。

音声案内信号編集部３３は、各周期において位置情報に応じた音声案内可能信号／音声案内不可信号、設定完了信号を受信可能である。音声案内信号編集部３３は、音声案内可能信号および設定完了信号を受信した場合に、検出されたジェスチャー（画像情報演算部３４から受信した検出信号）に応じて作業手順リストに定めた送信順に従って音声案内信号を決定する。

具体的には、音声案内信号編集部３３は、音声案内可能信号および設定完了信号を受信した場合において、第１のジェスチャーが検出された場合には、作業手順リストから次回送信順の音声案内信号（次作業の音声案内信号）を決定する。一方、第２のジェスチャーが検出された場合には、作業手順リストから前回送信された音声案内信号（現作業の音声案内信号）を再度決定する。

音声案内信号編集部３３は、決定した音声案内信号を音声案内信号送信部３５へ送信する。音声案内信号送信部３５は、音声案内信号編集部３３から受信した音声案内に基づいて、指向性スピーカ４２へ音声案内信号を送信する。指向性スピーカ４２は、音声案内を発する。

音声案内信号編集部３３は、その作業手順リストに定められた音声案内信号を全て出力するまで一連の制御動作を繰り返す。

また、音声案内信号編集部３３は、位置情報演算部３１からの音声案内信号発信可能の情報を受信していない場合は、プラント監視システムからの音声案内信号発信要求をその内部に蓄積する。

また、音声案内制御装置３０は、音声案内発信中に該当作業員の移動を検出した時は、音声案内の発信を取り止め、再び音声案内が発信可能になるまで待機する。

具体的には、位置情報演算部３１は、音声案内可能信号が送信された後、位置情報送信装置１０の位置が作業者の識別子に関連付いた作業エリア外、または位置情報送信装置１０の移動速度が設定速度より速くなった場合に、音声案内信号編集部３３へ音声案内不可信号を送信する。

音声案内信号編集部３３は、音声案内不可信号を受信した場合に、次に音声案内可能信号を受信するまで音声案内の発信を中断する。音声案内信号編集部３３は、再び音声案内可能信号を受信すると、発信を中断された音声案内（未発信音声案内）を再開する。

（効果）
以上説明したように、実施の形態１に係る指向性音声案内装置によれば、作業者の識別子を用いることで、対象の作業者が作業エリアに存在することを確認して、音声案内を発することができる。また、指向性スピーカ４２を対象の作業者に向けてから音声案内を発するため、作業者は音声案内を認識しやすく、作業内容の確認漏れを防止する事ができる。

また、作業者のジェスチャーに応じて音声案内を発信するため、作業者のジェスチャーによる要求に応じたタイミングで適切な音声案内を発信でき、異常対策の作業精度を高めることができる。また、対策マニュアルや入力装置の現場に持参する必要がないため、マニュアル等を設置する空間の確保も必要なく、現場に到着した作業者は速やかに作業を進めることができる。

また、音声案内発信中に作業者が不在になった場合には、次に対象の作業者の存在が確認できるまで音声案内を中断することができるため、対象の作業者は作業手順リストの最初から音声案内を聞き直すことなく、速やかに作業を再開できる。

このように、実施の形態１に係る指向性音声案内装置によれば、作業者に良好な現場作業環境を提供することができる。

（変形例）
上述した実施の形態１においては、作業手順リストの最初の音声案内信号を出力してから、作業者のジェスチャーを検出することとしているが、これは一例に過ぎない。作業者が現場に到着した後にジェスチャーを検出してから、最初の音声案内信号を出力することとしてもよい。

１０ 位置情報送信装置
１１ ＧＰＳ信号受信部
１２ 位置情報送信部
２０ 位置情報受信装置
２１ 位置情報受信部
３０ 音声案内制御装置
３１ 位置情報演算部
３２ 方向操作信号演算部
３３ 音声案内信号編集部
３４ 画像情報演算部
３５ 音声案内信号送信部
４０ 音声案内発信装置
４１ 方向操作器
４２ 指向性スピーカ
４３ 撮影装置

Claims (4)

1. 特定方向に指向性のある音声を出力する指向性スピーカと、
   前記指向性スピーカに取り付けられ前記指向性スピーカの音声出力方向と同方向を撮影する撮影装置と、
   作業者に所持され、前記作業者の識別子を付した位置情報を周期的に送信する位置情報送信装置と、
   前記位置情報に基づいて、前記位置情報送信装置の位置および移動速度を演算し、前記位置が前記作業者の識別子に関連付いた作業エリア内、かつ前記移動速度が設定速度以下である場合に、音声案内可能信号を送信する位置情報演算手段と、
   前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記位置に基づいて、前記指向性スピーカおよび前記撮影装置を前記位置情報送信装置に向ける方向操作手段と、
   前記撮影装置から取得した画像情報から前記作業者のジェスチャーを検出する画像情報演算手段と、
   前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記検出されたジェスチャーに応じて音声案内信号を決定する音声案内信号編集手段と、
   前記決定された音声案内信号を前記指向性スピーカへ送信する音声案内信号送信手段と、を備え、
   前記音声案内信号編集手段は、
   複数の音声案内信号の送信順を定めた作業手順リストを予め記憶し、
   前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記検出されたジェスチャーに応じて前記作業手順リストに定めた送信順に従って音声案内信号を決定すること、
   を特徴とする指向性音声案内装置。
2. 特定方向に指向性のある音声を出力する指向性スピーカと、
   前記指向性スピーカに取り付けられ前記指向性スピーカの音声出力方向と同方向を撮影する撮影装置と、
   作業者に所持され、前記作業者の識別子を付した位置情報を周期的に送信する位置情報送信装置と、
   前記位置情報に基づいて、前記位置情報送信装置の位置および移動速度を演算し、前記位置が前記作業者の識別子に関連付いた作業エリア内、かつ前記移動速度が設定速度以下である場合に、音声案内可能信号を送信する位置情報演算手段と、
   前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記位置に基づいて、前記指向性スピーカおよび前記撮影装置を前記位置情報送信装置に向ける方向操作手段と、
   前記撮影装置から取得した画像情報から前記作業者のジェスチャーを検出する画像情報演算手段と、
   前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記検出されたジェスチャーに応じて音声案内信号を決定する音声案内信号編集手段と、
   前記決定された音声案内信号を前記指向性スピーカへ送信する音声案内信号送信手段と、を備え、
   前記音声案内信号編集手段は、
   複数の音声案内信号の送信順を定めた作業手順リストを異常内容ごとに予め記憶し、
   プラント監視システムから取得した異常内容に応じて作業手順リストを１つ選択し、
   前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記検出されたジェスチャーに応じて前記選択した作業手順リストに定めた送信順に従って音声案内信号を決定すること、
   を特徴とする指向性音声案内装置。
3. 特定方向に指向性のある音声を出力する指向性スピーカと、
   前記指向性スピーカに取り付けられ前記指向性スピーカの音声出力方向と同方向を撮影する撮影装置と、
   作業者に所持され、前記作業者の識別子を付した位置情報を周期的に送信する位置情報送信装置と、
   前記位置情報に基づいて、前記位置情報送信装置の位置および移動速度を演算し、前記位置が前記作業者の識別子に関連付いた作業エリア内、かつ前記移動速度が設定速度以下である場合に、音声案内可能信号を送信する位置情報演算手段と、
   前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記位置に基づいて、前記指向性スピーカおよび前記撮影装置を前記位置情報送信装置に向ける方向操作手段と、
   前記撮影装置から取得した画像情報から前記作業者のジェスチャーを検出する画像情報演算手段と、
   前記音声案内可能信号を受信した場合に、前記検出されたジェスチャーに応じて音声案内信号を決定する音声案内信号編集手段と、
   前記決定された音声案内信号を前記指向性スピーカへ送信する音声案内信号送信手段と、を備え、
   前記画像情報演算手段は、前記撮影装置が撮影した画像の変化状態に基づいて前記作業者の第１のジェスチャーと第２のジェスチャーとを判別して検出し、
   前記音声案内信号編集手段は、
   複数の音声案内信号の送信順を定めた作業手順リストを予め記憶し、
   前記音声案内可能信号を受信した場合において、前記第１のジェスチャーが検出された場合に前記作業手順リストから次回送信順の音声案内信号を決定し、前記第２のジェスチャーが検出された場合に前記作業手順リストから前回送信された音声案内信号を再度決定すること、
   を特徴とする指向性音声案内装置。
4. 前記位置情報演算手段は、前記音声案内可能信号が送信された後、前記位置情報送信装置の位置が前記作業者の識別子に関連付いた作業エリア外、または前記位置情報送信装置の移動速度が前記設定速度より速くなった場合に、音声案内不可信号を送信し、
   前記音声案内信号編集手段は、前記音声案内不可信号を受信した場合に、次に音声案内可能信号を受信するまで処理を中断すること、
   を特徴とする請求項１記載の指向性音声案内装置。

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