JP6729991B2 - Remote control communication system, relay method and program therefor - Google Patents

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Description

本発明は、通信路を介して信号を送受信する遠隔操作装置及び通信システムに関する。 The present invention relates to a remote control device and a communication system that transmit and receive signals via a communication path.

近年のインターネットや光通信ネットワーク、モバイルネットワーク等の急速な普及と進歩にあわせて、モノのインターネット(IoT:Internet of Things)の技術が注目を浴びつつある。IoTサービスの普及によって、ネットワークに接続されるデバイスの数は今後ますます増加していくと考えられる。通信事業者やサービスプロバイダのネットワーク装置には、接続端末数やネットワーク帯域需要の爆発的な増加に備えた設備増強と機能拡張が今後ますます求められる。 With the rapid spread and progress of the Internet, optical communication networks, mobile networks, etc. in recent years, the technology of the Internet of Things (IoT) is drawing attention. With the spread of IoT services, the number of devices connected to the network is expected to increase further in the future. In the network equipment of telecommunications carriers and service providers, equipment expansion and functional expansion are required more and more in the future in preparation for the explosive increase in the number of connection terminals and network bandwidth demand.

ところで、IoTサービス普及時代においては、移動物体(ロボット・ドローン・自動車など)やロボットアーム等のIoTデバイスを通信ネットワーク経由で遠隔操作するニーズが高まっていくと予測される。特に、飛行物体や自動車、手術用アーム等の遠隔操作においては通信品質の悪化が人命に関わる場合もあるので、ネットワークに接続されるIoTデバイスが爆発的に増加した場合においても通信品質の劣化を防ぐ方法または通信品質劣化を補償する技術が重要となる。 By the way, in the era of IoT service popularization, it is expected that there is an increasing need for remote control of IoT devices such as moving objects (robots, drones, automobiles, etc.) and robot arms via a communication network. In particular, in remote control of flying objects, automobiles, surgical arms, etc., deterioration of communication quality may affect human life. Therefore, even when the number of IoT devices connected to the network explosively increases, the deterioration of communication quality may occur. A method of preventing or compensating for deterioration of communication quality is important.

IoTデバイスの遠隔操作において、操作の正確性や快適性に大きく影響する要因の一つとして、遅延が挙げられる。一例として、遠隔地の状況をカメラで目視確認しながらロボットアームを遠隔操作しようとする際の流れについて考えてみる。カメラで撮像された映像情報が操作者に伝えられ、映像情報を目視した操作者がリモートコントローラ(操縦桿やハンドル、ボタン等)に操作指令を入力し、リモートコントローラからロボットアームへ操作指令情報が伝えられ、受け取った操作指令情報に従ってロボットアームの可動部(モータ等)が動作し、その結果生じたカメラ視界の変化が映像情報としてまた操作者に伝えられる、という一連の動作において、リモートコントローラと操作対象装置との間に大きな通信遅延があった場合、操作者が見ている映像と遠隔地で実際に起こっている現象との間にずれが生じてしまい、適切なタイミングで適切な操作指令を操作者からロボットアームへ伝えることができないため、正確な操縦が困難となり、また、操作者に著しい違和感を与える結果となる。 In the remote control of the IoT device, delay is one of the factors that greatly affect the accuracy and comfort of the operation. As an example, consider the flow when trying to remotely control the robot arm while visually confirming the situation at a remote location with a camera. The video information captured by the camera is transmitted to the operator, and the operator viewing the video information inputs an operation command to the remote controller (control stick, handle, button, etc.), and the operation command information is sent from the remote controller to the robot arm. In the series of operations in which the movable part (motor, etc.) of the robot arm operates according to the received operation command information and the resulting change in the camera field of view is also transmitted to the operator as image information, the remote controller If there is a large communication delay with the operation target device, there will be a gap between the image viewed by the operator and the phenomenon that is actually occurring at a remote location, and an appropriate operation command will be issued at the appropriate timing. Since it cannot be transmitted from the operator to the robot arm, it is difficult to perform accurate control, and the operator feels awkward.

ロボット等の遠隔操作における遅延の補償方法として、非特許文献1及び2に開示されている研究が挙げられる。非特許文献1及び2は、遠隔地にある被操作側マニピュレータの力覚情報を操作者の手元に体感しながら、操作側マニピュレータの動きを被操作側マニピュレータに同期させることのできる、遠隔手術等に用いられることが想定された遠隔制御システムにおいて、通信外乱オブザーバを備えた通信遅延補償部をリモートコントローラ内部に持たせ、また、外乱および反作用力推定オブザーバをロボット内部に持たせ、計算によって補正された力覚情報を操作者へ伝えることにより通信遅延を補償する技術である。 The methods disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2 are examples of methods for compensating for delays in remote operation of robots and the like. Non-Patent Documents 1 and 2 are capable of synchronizing the movement of the manipulator on the operating side with the manipulator on the operating side while experiencing the haptic information of the manipulator on the operated side in a remote place at the operator's hand. In a remote control system, which is supposed to be used for, a communication delay compensator equipped with a communication disturbance observer is provided inside the remote controller, and a disturbance and reaction force estimation observer is provided inside the robot and is corrected by calculation. It is a technology that compensates for communication delay by transmitting force information to the operator.

また、非特許文献3は、リモートコントローラまたはロボットに遅延計測部・予測部・画像生成部等を持たせ、ロボットの移動情報に基づき、被写体画像を撮像した第1時点における撮像装置の撮像視点と、第1時点と異なる第2時点における撮像装置の撮像視点との間の視点のずれを予測することにより、画像を撮像してから表示するまでの間に遅延が含まれる場合であっても、現在の位置のロボットから撮像される画像との乖離の小さい画像を表示する技術である。 Further, in Non-Patent Document 3, a remote controller or a robot is provided with a delay measuring unit, a predicting unit, an image generating unit, and the like, and based on movement information of the robot, an imaging viewpoint of an imaging device at a first time point when a subject image is captured By predicting the viewpoint shift between the imaging viewpoint of the imaging device at the second time point different from the first time point, even if a delay is included between the time when the image is captured and the time when the image is displayed, This is a technique for displaying an image with a small deviation from the image captured by the robot at the current position.

Hayata Sakai, 他2名, "A Method of Scaling Bilateral Control System with Time Delay in Terms of Modal Space", Industrial Technology (ICIT), 2016 IEEE International Conference, 2016Hayata Sakai, 2 others, "A Method of Scaling Bilateral Control System with Time Delay in Terms of Modal Space", Industrial Technology (ICIT), 2016 IEEE International Conference, 2016 兵頭翔洋、他1名, 「不安定な通信ネットワークを考慮した通信外乱オブザーバ内の制御対象モデルの配置方法」、電気学会論文誌D、IEEJ Transactions on Industry Application, Vol.135, No.3, pp.192-198, 2015Shohei Hyodo, et al., “A method of arranging controlled object model in communication disturbance observer considering unstable communication network”, IEEJ Transactions on IEEJ Transactions on Industry Application, Vol.135, No.3, pp.192-198, 2015 神徳徹雄、「環境モデルを用いた遠隔マニピュレーションシステム」、1991年機械研ニュース、ISSN 0286-2271、工業技術院 機械技術研究所Tetsuo Shintoku, “Remote Manipulation System Using Environmental Model”, 1991 Mechanical Research News, ISSN 0286-2271, Institute of Mechanical Engineering, Institute of Mechanical Engineering

前述の非特許文献1〜3の技術はいずれも、操作側または被操作側デバイスの内部またはその近傍に高性能なシミュレータを備える必要があり、IoTデバイスとして小型化や経済化、省電力化への課題があった。 All of the above-mentioned Non-Patent Documents 1 to 3 need to have a high-performance simulator inside or in the vicinity of the device on the operating side or the device on the operated side, which leads to downsizing, economy, and power saving as an IoT device There was a problem.

また、非特許文献1〜3の技術はいずれも、通信ネットワークにおける遅延そのものは制御不能な外乱要因として取り扱われており、遅延補償の精度は操作側または被操作側デバイスの内部またはその近傍に備えられたシミュレータの性能に依るところが大きいという課題があった。 Further, in all of the technologies of Non-Patent Documents 1 to 3, the delay itself in the communication network is treated as an uncontrollable disturbance factor, and the accuracy of delay compensation is provided inside or near the operating side or operated side device. There is a problem that it depends largely on the performance of the simulator.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、経済的なIoTデバイス遠隔操作サービスを提供すること、および、遠隔操作の正確性や快適性の品質向上を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an economical IoT device remote control service and to improve the accuracy of remote control and the quality of comfort. Especially.

上記目的を達成するために、本願発明は、遠隔操作を行うためのマスタ装置と遠隔操作の操作対象であるスレーブ装置とをネットワークを介して接続し、前記スレーブ装置は前記マスタ装置から受信した操作指令情報に基づき動作するとともに前記マスタ装置は前記スレーブ装置から受信したセンサ情報を操作者に対して出力する遠隔操作通信システムにおいて、前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間を結ぶ通信経路上に前記操作指令情報及び前記センサ情報を中継する中継ノードを配置し、前記中継ノードは、自身と前記マスタ装置との間の通信遅延を計測又は推定する第1遅延取得手段と、自身と前記スレーブ装置との間の通信遅延を計測又は推定する第2遅延取得手段と、前記マスタ装置から前記スレーブ装置へ送信される操作指令情報を傍受する第1傍受手段と、前記スレーブ装置から前記マスタ装置へ送信されるセンサ情報を傍受する第2傍受手段と、前記第1遅延取得手段及び前記第2遅延取得手段で取得した各遅延情報と、前記第1傍受手段で取得した操作指令情報と、前記第2傍受手段で取得したセンサ情報とに基づき、前記スレーブ装置の直近の未来における状態を予測するシミュレータと、前記シミュレータによって算出された予測情報を前記マスタ装置に通知する通知手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention of the present application connects a master device for remote operation and a slave device that is an operation target of remote operation via a network, and the slave device receives an operation received from the master device. in remote control communication system the master device that outputs the sensor information received from the slave device to the operator while operating on the basis of the command information, the on communication path connecting between said master device and said slave device A relay node that relays the operation command information and the sensor information is arranged, and the relay node includes a first delay acquisition unit that measures or estimates a communication delay between itself and the master device; Second delay acquisition means for measuring or estimating the communication delay between the two, first interception means for intercepting the operation command information transmitted from the master device to the slave device, and the second interception means transmitted from the slave device to the master device. Second interception means for intercepting sensor information, the delay information obtained by the first delay acquisition means and the second delay acquisition means, the operation command information obtained by the first interception means, and the second interception information. A simulator for predicting a state in the immediate future of the slave device based on the sensor information acquired by the means; and a notification means for notifying the master device of the prediction information calculated by the simulator, To do.

また、本願発明は、遠隔操作を行うためのマスタ装置と遠隔操作の操作対象であるスレーブ装置とをネットワークを介して接続し、前記スレーブ装置は前記マスタ装置から受信した操作指令情報に基づき動作するとともに前記マスタ装置は前記スレーブ装置から受信したセンサ情報を操作者に対して出力する遠隔操作通信システムにおいて、前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間を結ぶ通信経路上に前記操作指令情報及び前記センサ情報を中継する中継ノードを配置し、前記中継ノードは、自身と前記マスタ装置との間の通信遅延を計測又は推定する第1遅延取得手段と、自身と前記スレーブ装置との間の通信遅延を計測又は推定する第2遅延取得手段と、前記マスタ装置から前記スレーブ装置へ送信される操作指令情報を傍受する第1傍受手段と、前記スレーブ装置から前記マスタ装置へ送信されるセンサ情報を傍受する第2傍受手段と、前記第1遅延取得手段及び前記第2遅延取得手段で取得した各遅延情報と、前記第1傍受手段で取得した操作指令情報と、前記第2傍受手段で取得したセンサ情報とに基づき、前記スレーブ装置の直近の未来における状態を予測するシミュレータと、前記シミュレータ結果により補正した制御指令情報を前記スレーブ装置に送信する通知手段とを備えたことを特徴とする。 Further, according to the present invention, a master device for performing a remote operation and a slave device that is an operation target of the remote operation are connected via a network, and the slave device operates based on operation command information received from the master device. Along with the remote control communication system in which the master device outputs the sensor information received from the slave device to the operator, the operation command information and the sensor are provided on a communication path connecting the master device and the slave device. A relay node for relaying information is arranged, and the relay node measures a communication delay between itself and the master device and a first delay acquisition means for measuring or estimating a communication delay between itself and the slave device. Second delay acquisition means for measuring or estimating, first interception means for intercepting operation command information transmitted from the master device to the slave device, and intercepting sensor information transmitted from the slave device to the master device. Second interception means, each delay information obtained by the first delay obtaining means and the second delay obtaining means, operation command information obtained by the first intercepting means, and sensor information obtained by the second intercepting means Based on the above, a simulator for predicting a state of the slave device in the immediate future and a notification means for transmitting control command information corrected by the simulator result to the slave device are provided.

本発明によれば、中継ノードに具備されたシミュレータの計算リソースが多数のユーザで共用可能となるため、IoTデバイスやリモートコントローラに高価なシミュレータを搭載する必要がなくなり、経済的なIoTデバイス遠隔操作サービスが実現可能となる。 According to the present invention, since the computational resources of the simulator provided in the relay node can be shared by a large number of users, it is not necessary to mount an expensive simulator on the IoT device or remote controller, and economical IoT device remote operation is possible. Service becomes feasible.

また、中継ノードは、スレーブ装置との間の通信路長が、マスタ装置とスレーブ装置との間の通信路長よりも必然的に短くなり、マスタ装置よりもリアルタイムに近いスレーブ装置側のセンサ情報を取得することができ、実質的な遅延時間短縮を図ることができる。これにより、操作者に対して現在表示されているセンサ情報と現実とのギャップをより正確に操作者へ示すことができるので、遠隔操作の精度向上および体感品質向上が期待できる。 In addition, the relay node has a communication path length between the slave device and the slave device inevitably becomes shorter than the communication path length between the master device and the slave device. Can be obtained, and the delay time can be substantially shortened. As a result, the gap between the sensor information currently displayed to the operator and the reality can be shown to the operator more accurately, so that improvement in accuracy of remote operation and improvement in quality of experience can be expected.

第1の実施の形態に係る遠隔操作通信システムの全体構成図Overall configuration diagram of a remote control communication system according to the first embodiment 第1の実施の形態に係る遠隔操作通信システムの機能ブロック図Functional block diagram of the remote control communication system according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係る中継ノードの動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation|movement of the relay node which concerns on 1st Embodiment. 従来の遠隔操作通信システムのシーケンス図Sequence diagram of conventional remote control communication system 第1の実施の形態に係る遠隔操作通信システムのシーケンス図Sequence diagram of the remote control communication system according to the first embodiment 補正されたセンサ情報の表示例Display example of corrected sensor information 補正されたセンサ情報の他の表示例Another display example of corrected sensor information 第2の実施の形態に係る遠隔操作通信システムの全体構成図Overall configuration diagram of a remote control communication system according to a second embodiment 第3の実施の形態に係る遠隔操作通信システムの機能ブロック図Functional block diagram of a remote control communication system according to a third embodiment 第3の実施の形態に係る中継ノードの動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation|movement of the relay node which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る遠隔操作通信システムのシーケンス図Sequence diagram of the remote control communication system according to the third embodiment

[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態に係る遠隔操作通信システムについて図面を参照して説明する。図1は遠隔操作通信システムの全体構成図である。
[First Embodiment]
A remote control communication system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a remote control communication system.

本実施の形態に係る遠隔操作通信システムは、図1に示すように、操作装置であるマスタ装置10と被操作装置であるスレーブ装置20とをネットワークを介して接続したものである。本願発明では、マスタ装置10とスレーブ装置20とを結ぶ通信経路上には、遅延補償機構を有する中継ノード100が配置されている。 As shown in FIG. 1, the remote control communication system according to the present embodiment is configured by connecting a master device 10 as an operating device and a slave device 20 as an operated device via a network. In the present invention, a relay node 100 having a delay compensation mechanism is arranged on the communication path connecting the master device 10 and the slave device 20.

マスタ装置10としては、例えば、汎用のコンピュータや専用の装置として実装された装置が挙げられる。スレーブ装置20としては、例えば、IoT、ロボット、ドローン、自動車、ロボットアーム、遠隔手術用アームなどが挙げられる。 Examples of the master device 10 include a general-purpose computer and a device mounted as a dedicated device. Examples of the slave device 20 include an IoT, a robot, a drone, an automobile, a robot arm, and a remote surgery arm.

マスタ装置10は、操作者1による操作指令を入力するとともに操作指令情報をスレーブ装置20に送信する指令入力部11を備えている一方、スレーブ装置20は、マスタ装置10から受信した操作指令情報に基づき動作する動作部21を備えている。 The master device 10 includes a command input unit 11 that inputs an operation command from the operator 1 and transmits the operation command information to the slave device 20, while the slave device 20 uses the operation command information received from the master device 10. An operation unit 21 that operates based on the above is provided.

指令入力部11は、操作者1がスレーブ装置20の操作に必要な操作指令を入力するための装置であり、例えばキーボード、マウス、ジョイスティック、操縦桿、ハンドル、ボタン、タッチパネル、フットスイッチなどの操作者1が直接操作を行うものであってもよいし、操作者1の体の一部又は全部の動作・状態等をカメラや赤外線等で検出して検出結果を操作者1の操作指令とするものであってもよいし、これらの任意の組み合わせであってもよい。 The command input unit 11 is a device for the operator 1 to input an operation command necessary for operating the slave device 20, and for example, operates a keyboard, a mouse, a joystick, a control stick, a handle, a button, a touch panel, a foot switch, and the like. The person 1 may directly perform the operation, or a part or all of the body or the like of the operator 1 is detected by a camera, infrared rays, or the like, and the detection result is used as the operation instruction of the operator 1. It may be one, or any combination thereof.

動作部21は、例えばアクチュエータ、モータ、ソレノイドなどの機械的な動作を行う装置だけでなく、例えばLEDやLCDなど光学的な動作を行う装置、例えばスピーカーブザーなどの音響的な動作を行う装置など、マスタ装置10からの操作指令情報に基づき動作する装置である。 The operation unit 21 is not only a device that performs a mechanical operation such as an actuator, a motor, or a solenoid, but also a device that performs an optical operation such as an LED or an LCD, or a device that performs an acoustic operation such as a speaker buzzer. , Which operates based on operation command information from the master device 10.

また、スレーブ装置20は、周囲環境や自身の動作状態など各種状態を検出してマスタ装置10に送信するセンサ22を備えている一方、マスタ装置10はスレーブ装置20から受信したセンサ情報を操作者1に提示するための出力部12を備えている。 Further, the slave device 20 includes a sensor 22 that detects various states such as the surrounding environment and the operating state of the slave device 20 and transmits them to the master device 10, while the master device 10 receives the sensor information received from the slave device 20 from the operator. 1 is provided with an output unit 12 for presentation.

センサ22は、スレーブ装置20自身の動作状態やスレーブ装置20の周囲環境などの各種状態情報を検出するものであり、例えば、カメラなどの光学的な情報を取得するもの(視覚センサ)、マイクなどの音響的な情報を取得するもの(聴覚センサ)、マイクロスイッチ、ポテンションメータ、圧力センサなど機械的な情報を取得するもの(触覚センサや、力覚センサ)、これらを任意に組み合わせたものなど種々のものを用いることができる。また、センサ22は、前記動作部21と一体であってもよいし、両者を別々に配置してもよい。 The sensor 22 detects various kinds of state information such as the operating state of the slave device 20 itself and the surrounding environment of the slave device 20. For example, the sensor 22 acquires optical information of a camera (visual sensor), a microphone, etc. For acquiring acoustic information of the device (hearing sensor), those for acquiring mechanical information such as micro switch, potentiometer, pressure sensor (tactile sensor or force sensor), any combination of these, etc. Various ones can be used. Further, the sensor 22 may be integrated with the operation unit 21, or both may be arranged separately.

出力部12は、センサ22からのセンサ情報を操作者1に提示するための装置であり、センサ情報に対応した装置により構成される。例えば、センサ情報が画像情報の場合にはLCDなどの表示装置が用いられる。また例えば、センサ情報が音声情報の場合にはスピーカなどの音響装置が用いられる。また例えば、センサ情報が機械的な情報の場合、当該機械的な情報を視覚や音の情報に変換して、これらの情報を表示装置や音響装置で出力するものが考えられる。また、センサ情報が機械的な情報の場合、機械的な動作を再現するための機械的な駆動装置であってもよい。また、出力部12は、センサ情報に応じて、上記各種出力装置を任意に組み合わせてもよい。なお、出力部12は、前記指令入力部11と一体であってもよいし、両者を別々に配置してもよい。 The output unit 12 is a device for presenting the sensor information from the sensor 22 to the operator 1, and is configured by a device corresponding to the sensor information. For example, when the sensor information is image information, a display device such as an LCD is used. Further, for example, when the sensor information is voice information, an acoustic device such as a speaker is used. Further, for example, when the sensor information is mechanical information, it is conceivable that the mechanical information is converted into visual or sound information and the information is output by a display device or an acoustic device. Further, when the sensor information is mechanical information, it may be a mechanical drive device for reproducing a mechanical operation. The output unit 12 may arbitrarily combine the various output devices described above according to the sensor information. The output unit 12 may be integrated with the command input unit 11 or may be arranged separately.

図1は、スレーブ装置20がロボットである場合を例示しており、ロボットの各種アクチュエータ等が動作部21に相当し、ロボットに設けられたカメラがセンサ22に相当する。また、図1は、マスタ装置10がコンピュータである場合を例示しており、コンピュータに接続されたジョイスティック等のコントローラが指令入力部11に相当し、コンピュータに接続されたLCDが出力部12に相当する。 FIG. 1 illustrates a case where the slave device 20 is a robot. Various actuators of the robot correspond to the operation unit 21, and a camera provided in the robot corresponds to the sensor 22. 1 illustrates a case where the master device 10 is a computer, a controller such as a joystick connected to the computer corresponds to the command input unit 11, and an LCD connected to the computer corresponds to the output unit 12. To do.

マスタ装置10とスレーブ装置20とはネットワークを介して通信可能となっている。ネットワークの伝送媒体・トポロジなどそのアーキテクチャは不問であり、有線のネットワーク、無線のネットワーク、又はこれらの任意の組み合わせたものなど任意のものを用いることができる。マスタ装置10及びスレーブ装置20は、それぞれ、ネットワークにアクセスするための通信インタフェイス(図示省略)を備えている。 The master device 10 and the slave device 20 can communicate with each other via a network. The architecture of the transmission medium/topology of the network is not limited, and any wired network, wireless network, or any combination thereof can be used. The master device 10 and the slave device 20 each include a communication interface (not shown) for accessing the network.

マスタ装置10とスレーブ装置20との間を結ぶ通信経路上には、マスタ装置10からスレーブ装置20に操作指令情報を伝送するための通信回線である通信ベアラ1と、スレーブ装置20からマスタ装置10にセンサ情報を伝送するための通信回線である通信ベアラ2が形成されている。ネットワークは、通信ベアラ1と通信ベアラ2に対して互いに異なるQoSのサービスを提供することができる。 On the communication path connecting the master device 10 and the slave device 20, a communication bearer 1, which is a communication line for transmitting operation command information from the master device 10 to the slave device 20, and the slave device 20 to the master device 10. A communication bearer 2, which is a communication line for transmitting sensor information, is formed in the. The network can provide different QoS services to the communication bearer 1 and the communication bearer 2.

本発明に係る中継ノード100は、マスタ装置10とスレーブ装置20とを結ぶ通信経路上に配置されている。中継ノード100は、1つのマスタ装置10・スレーブ装置20の組だけでなく、複数のマスタ装置10・スレーブ装置20の組で共用することができる。中継ノード100は、ネットワークの形態によって種々の実装が考えられる。中継ノード100は、例えば、通信経路途中のルータ、エッジコンピューティングサーバ、モバイルエッジコンピューティングプラットフォーム、アクセスネットワークにおけるPON(Passive Optical Network)の局側装置(OLT:Optical Line Terminal)、アクセスネットワークにおける集線スイッチ、モバイルネットワークにおける基地局、コア・メトロネットワークにおける集約局内設備、インターネット上のサーバなどが挙げられる。 The relay node 100 according to the present invention is arranged on the communication path connecting the master device 10 and the slave device 20. The relay node 100 can be shared by not only one master device 10/slave device 20 set but also a plurality of master device 10/slave device 20 sets. Various implementations can be considered for the relay node 100 depending on the form of the network. The relay node 100 is, for example, a router in the middle of a communication path, an edge computing server, a mobile edge computing platform, a PON (Passive Optical Network) station side device (OLT: Optical Line Terminal) in an access network, or a concentrating switch in an access network. , Base stations in mobile networks, facilities in central stations in core metro networks, servers on the Internet, etc.

次に、本実施の形態に係る遠隔操作通信システムの構成について図2を参照して説明する。図2は遠隔操作通信システムの機能ブロック図である。 Next, the configuration of the remote control communication system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a functional block diagram of the remote control communication system.

マスタ装置10は、図2に示すように、前述した指令入力部11及び出力部12と、指令入力部11で入力された操作指令情報をスレーブ装置20に送信する送信部13と、スレーブ装置20からセンサ情報を受信して出力部12に渡す受信部14を備えている。 As shown in FIG. 2, the master device 10 includes the command input unit 11 and the output unit 12 described above, the transmission unit 13 that transmits the operation command information input by the command input unit 11 to the slave device 20, and the slave device 20. The receiving unit 14 receives the sensor information from the sensor unit and passes the sensor information to the output unit 12.

スレーブ装置20は、前述した動作部21とセンサ22と、センサ22で取得されたセンサ情報をマスタ装置10に送信する送信部23と、マスタ装置10から操作指令情報を受信して動作部21に渡す受信部24を備えている。 The slave device 20 receives the operation command information from the master device 10 and the transmission unit 23 that transmits the sensor information acquired by the sensor 22 to the master device 10 to the operation unit 21. The receiver 24 is provided.

中継ノード100は、マスタ装置10から受信した操作指令情報をスレーブ装置20に中継する受信部101・送信部102と、操作指令情報を傍受するために当該操作指令情報をミラーリングするミラーリング部103と、中継ノード100とマスタ装置10との間の通信遅延(上り/下りの双方を含む)を計測又は推定する遅延測定部104と、スレーブ装置20から受信したセンサ情報をマスタ装置10に中継する受信部111・送信部112と、センサ情報を傍受するために当該センサ情報をミラーリングするミラーリング部113と、中継ノード100とスレーブ装置20との間の通信遅延(上り/下りの双方を含む)を計測又は推定する遅延測定部104とを備えている。なお、ここで「上り」とはスレーブ装置20からマスタ装置10の方向を示し、「下り」とはマスタ装置10からスレーブ装置20の方向を示す。 The relay node 100 relays the operation command information received from the master device 10 to the slave device 20, a receiving unit 101/transmitting unit 102, a mirroring unit 103 that mirrors the operation command information to intercept the operation command information, A delay measuring unit 104 that measures or estimates a communication delay (including both uplink and downlink) between the relay node 100 and the master device 10, and a receiver that relays the sensor information received from the slave device 20 to the master device 10. 111/transmitting unit 112, a mirroring unit 113 for mirroring the sensor information in order to intercept the sensor information, and a communication delay (including both up and down) between the relay node 100 and the slave device 20 or And a delay measuring unit 104 for estimating. It should be noted that "up" means the direction from the slave device 20 to the master device 10, and "down" means the direction from the master device 10 to the slave device 20.

遅延測定部104及び114による遅延測定方法について説明する。マスタ装置10・スレーブ装置20・中継ノード100はそれぞれ時刻同期する手段(図示省略)を備えており、互いに時刻同期されていることを前提とする。そして、マスタ装置10の送信部13及びスレーブ装置20の送信部23は、送信する情報にタイムスタンプを付す。時刻同期の方法は従来周知の種々の方法を用いることができる。 The delay measuring method by the delay measuring units 104 and 114 will be described. The master device 10, the slave device 20, and the relay node 100 each include means (not shown) for time synchronization, and it is premised that they are time synchronized with each other. Then, the transmission unit 13 of the master device 10 and the transmission unit 23 of the slave device 20 add a time stamp to the information to be transmitted. Various conventionally known methods can be used for the time synchronization method.

遅延測定部104は、操作指令情報に付されたタイムスタンプと現在時刻との差により、マスタ装置10から中継ノード100への通信にかかる遅延時間(下り)を算出する。また、遅延測定部104は、中継ノード100とマスタ装置10との間の通信にかかるラウンドトリップタイムを計測し、このラウンドトリップタイムから前述した遅延時間(下り)を差し引くことにより、中継ノード100からマスタ装置10への通信にかかる遅延時間(上り)を算出する。 The delay measuring unit 104 calculates the delay time (downlink) required for communication from the master device 10 to the relay node 100 based on the difference between the time stamp attached to the operation command information and the current time. In addition, the delay measuring unit 104 measures the round trip time required for communication between the relay node 100 and the master device 10, and subtracts the delay time (downstream) described above from this round trip time, so that The delay time (uplink) required for communication to the master device 10 is calculated.

同様に、遅延測定部114は、センサ情報に付されたタイムスタンプと現在時刻との差により、スレーブ装置20から中継ノード100への通信にかかる遅延時間(上り)を算出する。また、遅延測定部114は、中継ノード100とスレーブ装置20との間の通信にかかるラウンドトリップタイムを計測し、このラウンドトリップタイムから前述した遅延時間(上り)を差し引くことにより、中継ノード100からスレーブ装置20への通信にかかる遅延時間(下り)を算出する。 Similarly, the delay measuring unit 114 calculates the delay time (uplink) required for communication from the slave device 20 to the relay node 100 based on the difference between the time stamp attached to the sensor information and the current time. Further, the delay measuring unit 114 measures the round trip time required for communication between the relay node 100 and the slave device 20 and subtracts the above-mentioned delay time (upstream) from this round trip time, so that the delay node The delay time (downlink) required for communication with the slave device 20 is calculated.

中継ノード100は、図2に示すように、さらに、遅延測定部104及び114で計測した各遅延情報と、ミラーリング部103で取得した操作指令情報と、ミラーリング部113で取得したセンサ情報とに基づき、スレーブ装置20における直近の未来における状態を予測するシミュレータ部120と、シミュレータ部120でのシミュレート結果をセンサ情報に合成してマスタ装置10に送信する合成部131とを備えている。 As shown in FIG. 2, the relay node 100 is further based on the delay information measured by the delay measuring units 104 and 114, the operation command information acquired by the mirroring unit 103, and the sensor information acquired by the mirroring unit 113. The slave unit 20 includes a simulator unit 120 that predicts a state in the immediate future, and a combining unit 131 that combines the simulation result of the simulator unit 120 with the sensor information and sends the sensor information to the master device 10.

シミュレータ部120は、以下の情報に基づき、直近に中継ノード100に届いたセンサ情報が操作者1に届く頃におけるスレーブ装置20の状態を計算する。(a)スレーブ装置20・中継ノード100間の通信遅延(上り/下りどちらも)、(b)中継ノード100・マスタ装置10間の通信遅延(上り/下りどちらも)、蓄積された直近のスレーブ装置20からのセンサ情報、(d)直前に傍受したマスタ装置10からスレーブ装置20への制御指令情報。 The simulator unit 120 calculates the state of the slave device 20 around the time when the sensor information that has recently arrived at the relay node 100 reaches the operator 1 based on the following information. (A) Communication delay between the slave device 20 and the relay node 100 (both upstream/downstream), (b) Communication delay between the relay node 100 and the master device 10 (both upstream/downstream), accumulated slave Sensor information from the device 20, (d) Control command information from the master device 10 to the slave device 20 that was intercepted immediately before.

合成部131は、シミュレータ部120によって算出された予測情報をマスタ装置10に通知する通知手段の1つの実装形態であり、シミュレータ部120での計算結果に基づき、操作者1へ届く時刻において推定されるスレーブ装置20の状態情報を最新のセンサ情報に対して加工・補正してマスタ装置10へ送信する。例えば、センサ情報が画像情報の場合、合成部131は、シミュレータ部120によって算出された予測情報に基づき画像情報の一部を加工・補正する。 The synthesizing unit 131 is one implementation of a notifying unit that notifies the master device 10 of the prediction information calculated by the simulator unit 120, and is estimated at the time when it reaches the operator 1 based on the calculation result of the simulator unit 120. The state information of the slave device 20 is processed/corrected with respect to the latest sensor information and transmitted to the master device 10. For example, when the sensor information is image information, the composition unit 131 processes/corrects a part of the image information based on the prediction information calculated by the simulator unit 120.

シミュレータ部120及び合成部131の動作について図3のフローチャートを参照して説明する。図3に示すように、シミュレータ部120は、シミュレートに必要なセンサ情報・遅延情報・操作指令情報が揃うと(ステップS1)、操作者1へ届く予定の時刻(未来)の時点において推定されるスレーブ装置20の状態情報を計算する(ステップS2)。なお、この処理の間にも、センサ情報を受信することもある。次に、シミュレータ部120は、直近に傍受したセンサ情報に対して、計算結果を踏まえた補正を加えるための計算を実施する(ステップS3)。合成部131は、ステップS3での計算結果に基づきセンサ情報に補正を加えて差し替え版センサ情報を作成し、この差し替え版センサ情報をマスタ装置10向けの送信部102に渡す(ステップS4)。 The operations of the simulator unit 120 and the synthesizing unit 131 will be described with reference to the flowchart of FIG. As shown in FIG. 3, when the sensor information, delay information, and operation command information necessary for the simulation are gathered (step S1), the simulator unit 120 is estimated at the time (future) scheduled to reach the operator 1. The status information of the slave device 20 is calculated (step S2). Note that sensor information may be received during this process. Next, the simulator unit 120 performs a calculation for adding a correction based on the calculation result to the sensor information that was most recently intercepted (step S3). The combining unit 131 corrects the sensor information based on the calculation result in step S3 to create replacement sensor information, and passes the replacement sensor information to the transmitting unit 102 for the master device 10 (step S4).

次に、本実施の形態に係る遠隔操作通信システムによる遠隔操作のシーケンスについて図4及び図5を参照して説明する。ここでは、スレーブ装置20は、センサとして周囲環境を撮像して画像情報を取得するカメラ22を備え、動作部としてロボットアームなどの可動部21を備えたものを例示する。また、マスタ装置10は、操作入力部として操縦桿11を備え、出力部として画像情報を表示するモニタ12を備えたものを例示する。 Next, a remote operation sequence by the remote operation communication system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Here, the slave device 20 exemplifies a device including a camera 22 that captures image information of a surrounding environment as a sensor to acquire image information, and a movable unit 21 such as a robot arm as an operation unit. Further, the master device 10 exemplifies a device including a control stick 11 as an operation input unit and a monitor 12 for displaying image information as an output unit.

まず、比較対象として、本発明の遅延補償機構を有さない従来の遠隔操作通信システムにおけるシーケンスについて図4を参照して説明する。なお図4では、本願発明の説明に必要なシーケンスのみを記載している点に留意されたい。 First, as a comparison target, a sequence in a conventional remote control communication system having no delay compensation mechanism of the present invention will be described with reference to FIG. It should be noted that FIG. 4 shows only the sequence necessary for explaining the present invention.

図4に示すように、カメラ22で撮像された画像情報は中継ノード100を介してマスタ装置10に送られモニタ12に表示され、視覚を通じて操作者1に知覚される(ステップS11〜S12)。操作者1は、スレーブ装置20に加えるべき次の動作を決定し、脳から手への指令をもって操縦桿11を操作する(ステップS13〜S14)。これにより操作指令情報が中継ノード100を介して操縦桿11からスレーブ装置20に送信される(ステップS15)。スレーブ装置20は、操作指令情報を受けて可動部21の動作両・方向・回転角・距離・力量などを決定・実行する(ステップS16)。可動部21が動作することによりカメラ視界に変化が生じ(ステップS17)、この変化後の画像情報が中継ノード100を介してカメラ22からマスタ装置10に送られる(ステップS18〜S19)。 As shown in FIG. 4, the image information captured by the camera 22 is sent to the master device 10 via the relay node 100, displayed on the monitor 12, and visually perceived by the operator 1 (steps S11 to S12). The operator 1 determines the next operation to be applied to the slave device 20, and operates the control stick 11 with a command from the brain to the hand (steps S13 to S14). As a result, the operation command information is transmitted from the control stick 11 to the slave device 20 via the relay node 100 (step S15). The slave device 20 receives the operation command information and determines/executes the operation direction/direction/rotation angle/distance/power of the movable part 21 (step S16). The movable part 21 operates to change the field of view of the camera (step S17), and the changed image information is sent from the camera 22 to the master device 10 via the relay node 100 (steps S18 to S19).

ここで、マスタ装置10とスレーブ装置20との間の通信遅延のため、フィードバックを確認するのに時間がかかる。したがって、操作者1は、画像情報を見ても実際のスレーブ装置20の状態を知ることができないため、操作の正確性や快適性が保たれない、という問題がある。 Here, it takes time to confirm the feedback due to a communication delay between the master device 10 and the slave device 20. Therefore, since the operator 1 cannot know the actual state of the slave device 20 even by looking at the image information, there is a problem that the accuracy and comfort of the operation cannot be maintained.

次に、本実施の形態に係る遠隔操作通信システムにおけるシーケンスについて図5を参照して説明する。なお図5では、本願発明の説明に必要なシーケンスのみを記載している点に留意されたい。 Next, a sequence in the remote control communication system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that FIG. 5 shows only the sequence necessary for explaining the present invention.

図5に示すように、カメラ22で撮像された画像情報は中継ノード100を介してマスタ装置10に送られモニタ12に表示され、視覚を通じて操作者1に知覚される(ステップS21〜S22)。操作者1は、スレーブ装置20に加えるべき次の動作を決定し、脳から手への指令をもって操縦桿11を操作する(ステップS23〜S24)。これにより操作指令情報が中継ノード100を介して操縦桿11からスレーブ装置20に送信される(ステップS25)。以上までは従来と同様である。 As shown in FIG. 5, the image information captured by the camera 22 is sent to the master device 10 via the relay node 100, displayed on the monitor 12, and visually perceived by the operator 1 (steps S21 to S22). The operator 1 determines the next operation to be applied to the slave device 20, and operates the control stick 11 with a command from the brain to the hand (steps S23 to S24). As a result, the operation command information is transmitted from the control stick 11 to the slave device 20 via the relay node 100 (step S25). The above is the same as the conventional one.

ここで、中継ノード100には、操作指令情報の受信までの間にも随時スレーブ装置20から画像情報を受信している(ステップS26,S27)。中継ノード100は、前述したように、直近に受信した画像情報が操作者へ届く頃におけるスレーブ装置20の状態を計算し、計算結果に基づき、操作者1へ届く時刻において推定されるスレーブ装置20の状態情報を最新の画像情報に対して合成してマスタ装置10へ送信する(ステップS28〜S30)。当該画像情報はマスタ装置10のモニタ12に表示され、視覚を通じで操作者1に知覚される(ステップS31)。 Here, the relay node 100 receives the image information from the slave device 20 as needed until the operation command information is received (steps S26 and S27). As described above, the relay node 100 calculates the state of the slave device 20 when the image information most recently received reaches the operator, and the slave device 20 estimated at the time when it reaches the operator 1 based on the calculation result. The state information of is combined with the latest image information and transmitted to the master device 10 (steps S28 to S30). The image information is displayed on the monitor 12 of the master device 10 and visually perceived by the operator 1 (step S31).

本実施形態により、合成部131により補正・加工されモニタ12に表示された画像情報の例を図6及び図7に示す。図6の例は、合成部131において補正・加工の対象となる直近の画像情報とシミュレーション画像とを合成したものであり、補正・加工の対象となる直近の画像情報どおりの位置P0に物体(図6では自動車)が表示されており、さらに、シミュレータによって遅延が考慮された結果予測される、現実(リアルタイム)の物体位置P1にも当該物体が表示されている。 6 and 7 show examples of image information corrected and processed by the synthesizing unit 131 and displayed on the monitor 12 according to the present embodiment. In the example of FIG. 6, the latest image information to be corrected/processed by the combining unit 131 and the simulation image are combined, and the object (at the position P0 according to the latest image information to be corrected/processed according to the object ( In FIG. 6, the vehicle is displayed, and the object is also displayed at the actual (real-time) object position P1 predicted as a result of considering the delay by the simulator.

図7の例では、合成部131において補正・加工の対象となる直近の画像情報に、シミュレータによって遅延が考慮された結果予測される現実(リアルタイム)の位置P2に、シミュレート結果を要約した情報、例えば、物体の重心や輪郭、エッジ、頂点など(図7では環状の図形)を合成したものである。 In the example of FIG. 7, information summarizing the simulation result is displayed at the actual (real-time) position P2 predicted as a result of the delay being taken into consideration by the simulator in the latest image information to be corrected/processed in the combining unit 131. For example, it is a combination of the center of gravity, contour, edge, vertex, etc. (annular figure in FIG. 7) of the object.

このように本実施の形態に係る遠隔操作通信システムでは、中継ノード100に具備されたシミュレータの計算リソースが多数のユーザで共用可能となるため、IoTデバイスやリモートコントローラに高価なシミュレータを搭載する必要がなくなり、経済的なIoTデバイス遠隔操作サービスが実現可能となる。 As described above, in the remote control communication system according to the present embodiment, since the calculation resources of the simulator provided in the relay node 100 can be shared by many users, it is necessary to mount an expensive simulator on the IoT device or the remote controller. And the economical IoT device remote control service can be realized.

また、中継ノード100は、スレーブ装置20との間の通信路長が、マスタ装置10とスレーブ装置20との間の通信路長よりも必然的に短くなり、マスタ装置10よりもリアルタイムに近いスレーブ装置20側のセンサ情報を取得することができ、実質的な遅延時間短縮を図ることができる。これにより、操作者に対して現在表示されているセンサ情報と現実とのギャップをより正確に操作者へ示すことができるので、遠隔操作の精度向上および体感品質向上が期待できる。 Further, in the relay node 100, the communication path length between the slave device 20 and the slave device 20 is necessarily shorter than the communication path length between the master device 10 and the slave device 20, and the slave node is closer to the real time than the master device 10. The sensor information on the device 20 side can be acquired, and the delay time can be substantially shortened. As a result, the gap between the sensor information currently displayed to the operator and the reality can be shown to the operator more accurately, so that improvement in accuracy of remote operation and improvement in quality of experience can be expected.

[第2の実施の形態]
本発明の第2の実施の形態に係る遠隔操作通信システムについて図面を参照して説明する。図8は遠隔操作通信システムの全体構成図である。なお、第1の実施の形態と同一の要素については同一の参照符号を付してその説明は省略するものとし、第1の実施の形態との相違点についてのみ説明する。また、図8では、図1と同様にセンサ22としてカメラを用いたものを例示している。
[Second Embodiment]
A remote control communication system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is an overall configuration diagram of the remote control communication system. The same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Only the differences from the first embodiment will be described. Further, FIG. 8 illustrates an example in which a camera is used as the sensor 22 as in FIG. 1.

本実施の形態では、操作者1に届くセンサ情報(カメラ映像)と現実とのギャップに関する要約された情報を、より低遅延/高品質の通信ベアラを経由していち早く操作者に伝える。一般的に、映像ストリーミング用の通信ベアラよりも、制御信号に使われる通信ベアラの方が低遅延・高品質であることが期待されるので、本実施形態では操作指令情報の通信ベアラ1を使って前記要約情報を送信する。 In the present embodiment, the summarized information about the gap between the sensor information (camera image) that reaches the operator 1 and the reality is transmitted to the operator as soon as possible via the communication bearer of lower delay/high quality. Generally, the communication bearer used for the control signal is expected to have lower delay and higher quality than the communication bearer for video streaming. Therefore, the communication bearer 1 of the operation command information is used in this embodiment. And transmits the summary information.

中継ノード100は、センサ情報(カメラ映像)については通信ベアラ2を介してマスタ装置10にストリーミングされるよう中継する。一方、中継ノード100では、シミュレータ部120におい予測情報を算出し、算出した予測情報は通信ベアラ1を介してマスタ装置10に送信する。これにより遅延をより小さくすることができる。 The relay node 100 relays the sensor information (camera image) so as to be streamed to the master device 10 via the communication bearer 2. On the other hand, the relay node 100 calculates the prediction information in the simulator unit 120, and transmits the calculated prediction information to the master device 10 via the communication bearer 1. As a result, the delay can be made smaller.

[第3の実施の形態]
本発明の第3の実施の形態に係る遠隔操作通信システムについて図面を参照して説明する。図9は遠隔操作通信システムの機能ブロック図である。なお、第1の実施の形態と同一の要素については同一の参照符号を付してその説明は省略するものとし、第1の実施の形態との相違点についてのみ説明する。
[Third Embodiment]
A remote control communication system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a functional block diagram of the remote control communication system. The same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Only the differences from the first embodiment will be described.

本実施の形態では、シミュレータ部120による計算結果をセンサ情報に反映させる第1の実施の形態とは異なり、図9に示すように、シミュレータ部120による計算結果を操作指令情報に反映させる合成部132を備える。合成部132は、シミュレータ部120によって算出された予測情報に基づき操作指令情報を補正加工する。 In the present embodiment, unlike the first embodiment in which the calculation result by the simulator unit 120 is reflected in the sensor information, as shown in FIG. 9, the combining unit that reflects the calculation result by the simulator unit 120 in the operation command information. 132 is provided. The combining unit 132 corrects and processes the operation command information based on the prediction information calculated by the simulator unit 120.

シミュレータ部120及び合成部132の動作について図10のフローチャートを参照して説明する。図10に示すように、シミュレータ部120には、シミュレートに必要なセンサ情報・遅延情報・操作指令情報が届いており、操作指令信号を受信すると、直近に傍受した操作指令信号が、過去のどの時刻の時点に発出されたセンサ情報を受けて発出されたものであるかを逆算する(ステップS41,S42)。次に、シミュレータ部120は、スレーブ装置20に対する操作者1の操作意図を推定し(ステップS43)、前記ステップS32で算出された過去の時刻におけるセンサ情報と直近のセンサ情報との差分から、操作指令信号によらない外乱要因(風、外力など)によるスレーブ装置20の状態変化を把握する(ステップS44)。そして、合成部132は、直近に傍受した操作指令情報に対して、操作者1が知りえなかった遅延起因のタイムラグ中に発生した状態変化と前記ステップS43において推定された操作者の意図との齟齬を解消する新たな操作指令信号を生成する(ステップS45)。次に、合成部132は、補正が加えられた、差し替え版操作指令情報をスレーブ装置20に送信する(ステップS46)。 The operations of the simulator unit 120 and the synthesizing unit 132 will be described with reference to the flowchart of FIG. As shown in FIG. 10, the simulator unit 120 has received the sensor information, delay information, and operation command information necessary for the simulation, and when the operation command signal is received, the operation command signal most recently intercepted is the past. At what time, the sensor information issued is received and the time is calculated back (steps S41, S42). Next, the simulator unit 120 estimates the operation intention of the operator 1 for the slave device 20 (step S43), and operates from the difference between the sensor information at the past time calculated in step S32 and the latest sensor information. The state change of the slave device 20 due to a disturbance factor (wind, external force, etc.) not depending on the command signal is grasped (step S44). Then, the synthesizing unit 132, for the operation command information that was most recently intercepted, of the state change that occurred during the time lag due to the delay that the operator 1 could not know and the operator's intention estimated in step S43. A new operation command signal for eliminating the discrepancy is generated (step S45). Next, the combining unit 132 transmits the corrected replacement operation command information to the slave device 20 (step S46).

次に、本実施の形態に係る遠隔操作通信システムにおけるシーケンスについて図11を参照して説明する。なお図11では、本願発明の説明に必要なシーケンスのみを記載している点に留意されたい。 Next, a sequence in the remote control communication system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that FIG. 11 shows only the sequence necessary for explaining the present invention.

ここでは、スレーブ装置20は、センサとして周囲環境を撮像して画像情報を取得するカメラ22を備え、動作部としてロボットアームなどの可動部21を備えたものを例示する。また、マスタ装置10は、操作入力部として操縦桿11を備え、出力部として画像情報を表示するモニタ12を備えたものを例示する。 Here, the slave device 20 exemplifies a device including a camera 22 that captures image information of a surrounding environment as a sensor to acquire image information, and a movable unit 21 such as a robot arm as an operation unit. Further, the master device 10 exemplifies a device including a control stick 11 as an operation input unit and a monitor 12 for displaying image information as an output unit.

図11に示すように、カメラ22で撮像された画像情報は中継ノード100を介してマスタ装置10に送られモニタ12に表示され、視覚を通じて操作者1に知覚される(ステップS51〜S52)。操作者1は、スレーブ装置20に加えるべき次の動作を決定し、脳から手への指令をもって操縦桿11を操作する(ステップS53〜S54)。これにより操作指令情報が中継ノード100を介して操縦桿11からスレーブ装置20に送信される(ステップS55)。 As shown in FIG. 11, the image information captured by the camera 22 is sent to the master device 10 via the relay node 100, displayed on the monitor 12, and visually perceived by the operator 1 (steps S51 to S52). The operator 1 determines the next operation to be applied to the slave device 20, and operates the control stick 11 with a command from the brain to the hand (steps S53 to S54). As a result, the operation command information is transmitted from the control stick 11 to the slave device 20 via the relay node 100 (step S55).

ここで、中継ノード100には、操作指令情報の受信までの間にも随時スレーブ装置20から画像情報を受信している(ステップS56,S57)。 Here, the relay node 100 receives image information from the slave device 20 as needed until the operation command information is received (steps S56 and S57).

中継ノード100は、操作者1が仮にスレーブ装置20の近傍にいたとした場合、前記ステップS51の時点で本来実行したかったはずである操作指令が前記ステップS53であることと、通信遅延によるギャップと、直近の画像情報(ステップS57)においてステップS51とは状況に変化があったことを勘案して、操作指令情報に補正を加えてスレーブ装置20に対して操作指令信号を送信する(ステップS58,S59)。 If the operator 1 is in the vicinity of the slave device 20, the relay node 100 determines that the operation command that should have been originally executed at the time of the step S51 is the step S53, and that the gap due to the communication delay is generated. In consideration of the fact that the situation is different from that in step S51 in the latest image information (step S57), the operation instruction information is corrected and an operation instruction signal is transmitted to the slave device 20 (step S58). , S59).

これにより、遅延によって生じるステップS51の時点とステップS55の時点との間のタイムラグ中に発生した、操作者1の知りえない外乱要因に起因する操作の乱れを抑止できる。 Accordingly, it is possible to suppress the disturbance of the operation caused by the disturbance factor that the operator 1 cannot know, which occurs during the time lag between the time of step S51 and the time of step S55 caused by the delay.

本シーケンスの具体的な例について説明する。ステップS51の時点で発出された画像をステップ53の時点で操作者が観測して、操作者がスレーブ装置(ドローン)に対して「右へ急旋回しろ」と指令を伝えようとしたとする。 A specific example of this sequence will be described. It is assumed that the operator observes the image emitted at the time of step S51 at the time of step 53, and the operator tries to give a command to the slave device (drone) to “turn rightward”.

中継ノード100は、ステップS55の時点で操作者がドローンに対して右に旋回したかったという意図を知ることができる。それと同時に、直近の画像情報(ステップS56)を取得したときに、ステップS51の時点の画像と差分を比較したところ、右へ急旋回するまでもなく強風などの影響で既にドローンが右向きに動き出していたこともあわせて分かったとする。 The relay node 100 can know the intention that the operator wants to turn right with respect to the drone at the time of step S55. At the same time, when the latest image information (step S56) was acquired, the difference was compared with the image at the time of step S51. The drone had already started to move to the right due to the influence of strong winds, etc. without making a sharp turn to the right. Let's say that you also understand things.

以上の情報に鑑みて、中継ノード100は、ステップS55の時点で傍受した「右へ急旋回しろ」という操作指令情報を、「右へ緩く旋回しろ」と書き換えて送信したり、操作指令情報の送信をキャンセルしたりする。 In view of the above information, the relay node 100 rewrites the operation command information “Turn right swiftly” that is intercepted at the time of step S55 as “Turn right swiftly” and transmits the operation command information. Cancel the transmission.

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態ではセンサ情報として主に画像情報について例示したが、他のセンサ情報であっても本発明を適用できる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the image information is mainly illustrated as the sensor information, but the present invention can be applied to other sensor information.

1…操作者
10…マスタ装置
11…指令入力部
12…出力部
13…送信部
14…受信部
20…スレーブ装置
21…動作部
23…送信部
24…受信部
22…センサ
100…中継ノード
101,111…受信部
102,112…送信部
103,113…ミラーリング部
104,114…遅延測定部
120…シミュレータ部
131,132…合成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Operator 10... Master device 11... Command input part 12... Output part 13... Transmitting part 14... Receiving part 20... Slave device 21... Operating part 23... Transmitting part 24... Receiving part 22... Sensor 100... Relay node 101, 111... Receiving section 102, 112... Transmitting section 103, 113... Mirroring section 104, 114... Delay measuring section 120... Simulator section 131, 132... Combining section

Claims (8)

遠隔操作を行うためのマスタ装置と遠隔操作の操作対象であるスレーブ装置とをネットワークを介して接続し、前記スレーブ装置は前記マスタ装置から受信した操作指令情報に基づき動作するとともに前記マスタ装置は前記スレーブ装置から受信したセンサ情報を操作者に対して出力する遠隔操作通信システムにおいて、
前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間を結ぶ通信経路上に前記操作指令情報及び前記センサ情報を中継する中継ノードを配置し、
前記中継ノードは、
自身と前記マスタ装置との間の通信遅延を計測又は推定する第1遅延取得手段と、
自身と前記スレーブ装置との間の通信遅延を計測又は推定する第2遅延取得手段と、
前記マスタ装置から前記スレーブ装置へ送信される操作指令情報を傍受する第1傍受手段と、
前記スレーブ装置から前記マスタ装置へ送信されるセンサ情報を傍受する第2傍受手段と、
前記第1遅延取得手段及び前記第2遅延取得手段で取得した各遅延情報と、前記第1傍受手段で取得した操作指令情報と、前記第2傍受手段で取得したセンサ情報とに基づき、前記スレーブ装置の直近の未来における状態を予測するシミュレータと、
前記シミュレータによって算出された予測情報を前記マスタ装置に通知する通知手段とを備えた
ことを特徴とする遠隔操作通信システム。
A master device for performing remote operation and a slave device that is a remote operation target are connected via a network, and the slave device operates based on operation instruction information received from the master device, and the master device is In the remote control communication system that outputs the sensor information received from the slave device to the operator,
A relay node for relaying the operation command information and the sensor information is arranged on a communication path connecting the master device and the slave device,
The relay node is
First delay acquisition means for measuring or estimating a communication delay between itself and the master device;
Second delay acquisition means for measuring or estimating a communication delay between itself and the slave device;
First interception means for intercepting operation command information transmitted from the master device to the slave device,
Second interception means for intercepting sensor information transmitted from the slave device to the master device;
The slave based on the respective delay information acquired by the first delay acquisition means and the second delay acquisition means, the operation command information acquired by the first interception means, and the sensor information acquired by the second interception means. A simulator that predicts the state of the device in the immediate future,
A remote control communication system, comprising: a notification unit that notifies the master device of the prediction information calculated by the simulator.
前記通知手段は、シミュレート結果を前記センサ情報に合成することにより前記マスタ装置に予測情報を通知する
ことを特徴とする請求項1記載の遠隔操作通信システム。
The remote control communication system according to claim 1, wherein the notifying unit notifies the master device of the prediction information by combining a simulation result with the sensor information.
前記通知手段は、シミュレート結果を要約した情報を前記センサ情報に合成することにより前記マスタ装置に予測情報を通知する
ことを特徴とする請求項1記載の遠隔操作通信システム。
The remote control communication system according to claim 1, wherein the notifying unit notifies the master device of the prediction information by synthesizing information summarizing a simulation result with the sensor information.
前記通知手段は、前記センサ情報の送受信において用いられる通信ベアラとは異なる、より低遅延の通信ベアラを経由して前記マスタ装置に前記予測情報を伝達する
ことを特徴とする請求項1記載の遠隔操作通信システム。
The remote controller according to claim 1, wherein the notification unit transmits the prediction information to the master device via a communication bearer having a lower delay different from a communication bearer used for transmitting and receiving the sensor information. Operation communication system.
遠隔操作を行うためのマスタ装置と遠隔操作の操作対象であるスレーブ装置とをネットワークを介して接続し、前記スレーブ装置は前記マスタ装置から受信した操作指令情報に基づき動作するとともに前記マスタ装置は前記スレーブ装置から受信したセンサ情報を操作者に対して出力する遠隔操作通信システムにおいて、
前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間を結ぶ通信経路上に前記操作指令情報及び前記センサ情報を中継する中継ノードを配置し、
前記中継ノードは、
自身と前記マスタ装置との間の通信遅延を計測又は推定する第1遅延取得手段と、
自身と前記スレーブ装置との間の通信遅延を計測又は推定する第2遅延取得手段と、
前記マスタ装置から前記スレーブ装置へ送信される操作指令情報を傍受する第1傍受手段と、
前記スレーブ装置から前記マスタ装置へ送信されるセンサ情報を傍受する第2傍受手段と、
前記第1遅延取得手段及び前記第2遅延取得手段で取得した各遅延情報と、前記第1傍受手段で取得した操作指令情報と、前記第2傍受手段で取得したセンサ情報とに基づき、前記スレーブ装置の直近の未来における状態を予測するシミュレータと、
前記シミュレータ結果により補正した制御指令情報を前記スレーブ装置に送信する通知手段とを備えた
ことを特徴とする遠隔操作通信システム。
A master device for performing remote operation and a slave device that is a remote operation target are connected via a network, and the slave device operates based on operation instruction information received from the master device, and the master device is In the remote control communication system that outputs the sensor information received from the slave device to the operator,
A relay node for relaying the operation command information and the sensor information is arranged on a communication path connecting the master device and the slave device,
The relay node is
First delay acquisition means for measuring or estimating a communication delay between itself and the master device;
Second delay acquisition means for measuring or estimating a communication delay between itself and the slave device;
First interception means for intercepting operation command information transmitted from the master device to the slave device,
Second interception means for intercepting sensor information transmitted from the slave device to the master device;
The slave based on the respective delay information acquired by the first delay acquisition means and the second delay acquisition means, the operation command information acquired by the first interception means, and the sensor information acquired by the second interception means. A simulator that predicts the state of the device in the immediate future,
A remote control communication system comprising: a notification unit that transmits control command information corrected based on the simulator result to the slave device.
遠隔操作を行うためのマスタ装置と遠隔操作の操作対象であるスレーブ装置とをネットワークを介して接続し、前記スレーブ装置は前記マスタ装置から受信した操作指令情報に基づき動作するとともに前記マスタ装置は前記スレーブ装置から受信したセンサ情報を操作者に対して出力する遠隔操作通信システムにおいて、
前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間を結ぶ通信経路上に前記操作指令情報及び前記センサ情報を中継する中継ノードを配置し、
前記中継ノードの第1遅延取得手段が、自身と前記マスタ装置との間の通信遅延を計測又は推定し、
前記中継ノードの第2遅延取得手段が、自身と前記スレーブ装置との間の通信遅延を計測又は推定し、
前記中継ノードの第1傍受手段が、前記マスタ装置から前記スレーブ装置へ送信される操作指令情報を傍受し、
前記中継ノードの第2傍受手段が、前記スレーブ装置から前記マスタ装置へ送信されるセンサ情報を傍受し、
前記中継ノードのシミュレータが、前記第1遅延取得手段及び前記第2遅延取得手段で取得した各遅延情報と、前記第1傍受手段で取得した操作指令情報と、前記第2傍受手段で取得したセンサ情報とに基づき、前記スレーブ装置の直近の未来における状態を予測し、
前記中継ノードの通知手段が、前記シミュレータによって算出された予測情報を前記マスタ装置に通知する
ことを特徴とする遠隔操作通信システムにおける中継方法。
A master device for performing remote operation and a slave device that is a remote operation target are connected via a network, and the slave device operates based on operation instruction information received from the master device, and the master device is In the remote control communication system that outputs the sensor information received from the slave device to the operator,
A relay node for relaying the operation command information and the sensor information is arranged on a communication path connecting the master device and the slave device,
The first delay acquisition means of the relay node measures or estimates the communication delay between itself and the master device,
The second delay acquisition means of the relay node measures or estimates a communication delay between itself and the slave device,
The first interception means of the relay node intercepts operation command information transmitted from the master device to the slave device,
A second interception means of the relay node intercepts sensor information transmitted from the slave device to the master device,
The simulator of the relay node, each delay information acquired by the first delay acquisition means and the second delay acquisition means, operation command information acquired by the first interception means, and the sensor acquired by the second interception means Predicts the state of the slave device in the immediate future based on the information,
The notification method of the relay node notifies the master device of the prediction information calculated by the simulator.
遠隔操作を行うためのマスタ装置と遠隔操作の操作対象であるスレーブ装置とをネットワークを介して接続し、前記スレーブ装置は前記マスタ装置から受信した操作指令情報に基づき動作するとともに前記マスタ装置は前記スレーブ装置から受信したセンサ情報を操作者に対して出力する遠隔操作通信システムにおいて、
前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間を結ぶ通信経路上に前記操作指令情報及び前記センサ情報を中継する中継ノードを配置し、
前記中継ノードの第1遅延取得手段が、自身と前記マスタ装置との間の通信遅延を計測又は推定し、
前記中継ノードの第2遅延取得手段が、自身と前記スレーブ装置との間の通信遅延を計測又は推定し、
前記中継ノードの第1傍受手段が、前記マスタ装置から前記スレーブ装置へ送信される操作指令情報を傍受し、
前記中継ノードの第2傍受手段が、前記スレーブ装置から前記マスタ装置へ送信されるセンサ情報を傍受し、
前記中継ノードのシミュレータが、前記第1遅延取得手段及び前記第2遅延取得手段で取得した各遅延情報と、前記第1傍受手段で取得した操作指令情報と、前記第2傍受手段で取得したセンサ情報とに基づき、前記スレーブ装置の直近の未来における状態を予測し、
前記中継ノードの通知手段が、前記シミュレータ結果により補正した制御指令情報を前記スレーブ装置に送信する
ことを特徴とする遠隔操作通信システムにおける中継方法。
A master device for performing remote operation and a slave device that is a remote operation target are connected via a network, and the slave device operates based on operation instruction information received from the master device, and the master device is In the remote control communication system that outputs the sensor information received from the slave device to the operator,
A relay node for relaying the operation command information and the sensor information is arranged on a communication path connecting the master device and the slave device,
The first delay acquisition means of the relay node measures or estimates the communication delay between itself and the master device,
The second delay acquisition means of the relay node measures or estimates a communication delay between itself and the slave device,
The first interception means of the relay node intercepts operation command information transmitted from the master device to the slave device,
A second interception means of the relay node intercepts sensor information transmitted from the slave device to the master device,
The simulator of the relay node, each delay information acquired by the first delay acquisition means and the second delay acquisition means, operation command information acquired by the first interception means, and the sensor acquired by the second interception means Predicts the state of the slave device in the immediate future based on the information,
A relay method in a remote control communication system, wherein the notification means of the relay node transmits control command information corrected by the simulator result to the slave device.
コンピュータを請求項1乃至5に記載の各部として機能させることを特徴とするプログラム。 A program that causes a computer to function as each unit according to claim 1.
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