JP7060093B2 - 遠隔操作装置、遠隔操作方法、遠隔操作プログラム、及び、遠隔操作システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る遠隔操作装置100の一例を示すブロック図である。図1に示すように、遠隔操作装置100は、操作入力部101、操作算出部108、操作変化量算出部109、通信遅延時間測定部110、速度算出部111を備える。
また、遠隔操作装置100は、通信ネットワークNを介して作業機械200と通信可能に接続されている。遠隔操作装置100は、通信ネットワークN、作業機械200とともに遠隔操作システム10を構成する。そして、遠隔操作装置100は、操作者によって操作されることにより、当該作業機械200を遠隔操作する。
操作算出部108は、操作入力部101から入力された操作信号から操作入力部101への操作の大きさを求める。
操作変化量算出部109は、操作入力部101から入力された操作信号から操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を求める。
通信遅延時間測定部110は、遠隔操作装置100が作業機械200に測定用信号(所定の信号)を送信した時間から、遠隔操作装置100が作業機械200から返信用信号を受信した時間までの経過時間を通信遅延時間として測定する。ここで、当該測定用信号は、当該通信遅延時間を測定に利用する信号である。そして、当該返信用信号は、例えば、作業機械200が当該測定用信号を受信したことを表す信号である。当該測定用信号の送信時刻は、遠隔操作装置100に保持しておいても、或いは、当該測定用信号に含めてもよい。当該測定用信号に送信時刻を含める場合は、当該返信用信号に当該送信時刻を含める必要がある。即ち、通信遅延時間測定部110は、当該測定用信号の送信時刻と、当該返信用信号の到着時刻との差分を算出することにより、通信遅延時間を求める。
但し、当該測定用信号は、当該通信遅延時間を測定するための専用の信号であっても、他の用途に利用される所定の信号であってもよい。例えば、他の用途に利用される所定の信号を当該測定用信号とする例としては、速度算出部111で算出した作業機械200の動作速度情報を含む信号を利用するシステム構成を想定することができる。この場合、この信号に作業機械200への送信時刻を含めるのであれば、作業機械200は、その信号を受信するのに応じて、遠隔操作装置100に対して当該送信時刻を含む返信用信号を送信すれば、通信遅延時間を求めることができる。
速度算出部111は、操作の大きさと、操作変化量と、通信遅延時間とに基づいて、作業機械200を駆動する際の動作速度を算出する。速度算出部111による動作速度の算出の詳細については、後述する。
本発明の実施の形態1に係る遠隔操作装置100について説明する。図2は、実施の形態1に係る遠隔操作装置100の一例を示すブロック図である。実施の形態1に係る遠隔操作装置100は、例えば、土木工事現場にある建設機械等の作業機械200を遠隔操作室等から遠隔操作するための通信・制御装置である。
まずは、レバーの操舵角度(操作の大きさ)と作業機械200の動作速度との関係を表す式を定義する。レバーのある軸方向に対する操舵角度をθとし、当該操舵角度θに対応する作業機械200の駆動部203の動作速度をVとする。作業機械200が、油圧駆動型、電気駆動型等の一般的な駆動方法によって駆動される駆動部203を備える場合、作業機械200の動作速度Vは、レバー操舵角度θに単調増加比例する。そのため、レバーの操舵角度(操作の大きさ)と作業機械200の動作速度との関係を表す式は、以下の式(1)及び式(2)によって表される。
V = F(θ) ・・・・・(1)
∂F/∂θ > 0 ・・・・・(2)
なお、式(2)の記号「/」は除算を表し、左辺は変数θの関数F(θ)の微文値を表す。また、レバーの操舵角度と、駆動部203の動作速度の関係を表す関数F(θ)は、作業機械200に搭載される油圧駆動装置や電気駆動装置の特性により決定される。また、当該式(1)及び式(2)は、通信ネットワークNを介さず、作業機械200を例えば作業機械200に備えられた運転席の操作レバーで作業機械200を手動操縦する場合のレバーの操舵角度(操作の大きさ)と作業機械200の動作速度との関係を表す式に相当する。すなわち、当該式(1)及び式(2)では、通信ネットワークNにおける通信遅延時間が考慮されていない。すなわち、当該式(1)及び式(2)は、遠隔操作装置100の操作入力部101における操作の大きさに従って動作する作業機械200の駆動部203の所望する動作速度と、作業機械200の駆動部203の実際の動作速度とが一致する場合における関係式である。
δ = v × d ・・・・・(3)
すなわち、オーバーシュート量をある所定値δr以下に抑制したい場合、動作速度は、以下の式(4)を満たせばよい。
v ≦ δr/d ・・・・・(4)
V = G(θ,d) = F(θ)/(βd+1) ・・・・・(5)
β > 0 ・・・・・(6)
なお、係数βは正の定数であり、オーバーシュートの許容量に応じて決定される。
V = G(θ,d)×γ(d,ω) ・・・・・(7)
γ(d,ω) = 1 (ω ≦ ωr) ・・・・・(8)
1 < γ(d,ω) ≦ βd+1 (ω > ωr) ・・・・・(9)
まず、操作入力部101は、操作者による当該操作入力部101のレバーの操作を操作入力情報として取得する(ステップS101)。
なお、速度算出部111は、ステップS109において算出した最新の動作速度Vと、記憶部105に保存した過去の動作速度Vとを用い、当該最新の動作速度値Vを平滑化処理してもよい。
まず、通信部201は、遠隔操作装置100から通信ネットワークNを介して送信される作業機械200の動作速度に関する情報を取得する(ステップS201)。
(付記1)
通信ネットワークを介して作業機械を遠隔操作する遠隔操作装置であって、
操作者による操作に応じた操作信号であって、前記作業機械を遠隔操作する操作信号を前記遠隔操作装置に入力する操作入力部と、
前記操作信号から、前記操作入力部への操作の大きさを求める操作算出部と、
前記操作信号から、前記操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を求める操作変化量算出部と、
前記遠隔操作装置が前記作業機械に所定の信号を送信した時間から、前記遠隔操作装置が前記作業機械から前記所定の信号を受信したことを表す返信用信号を受信した時間までの経過時間を通信遅延時間として測定する通信遅延時間測定部と、
前記操作の大きさと、前記操作変化量と、前記通信遅延時間とに基づいて、前記作業機械を駆動する際の動作速度を算出する速度算出部と、
を備える遠隔操作装置。
(付記2)
前記速度算出部は、
前記通信遅延時間が長くなるにつれて前記動作速度が抑制され、前記操作変化量が所定の値より大きくなると前記動作速度の抑制が緩和されるように、前記動作速度を算出する、付記1に記載の遠隔操作装置。
(付記3)
前記速度算出部が算出した前記動作速度を格納する記憶部を備え、
前記速度算出部は、
算出した最新の前記動作速度を、前記記憶部に格納済みの前記動作速度を用いて平滑化処理する、付記1又は2に記載の遠隔操作装置。
(付記4)
遠隔操作装置が通信ネットワークを介して作業機械を遠隔操作する遠隔操作方法であって、
前記遠隔操作装置は、
前記遠隔操作装置の操作入力部から入力される前記作業機械を操作する操作信号であって、操作者による前記操作入力部の操作に応じた操作信号から前記操作入力部への操作の大きさを算出し、
前記操作信号から、前記操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を算出し、
前記遠隔操作装置が前記作業機械に所定の信号を送信した時間から、前記遠隔操作装置が前記作業機械から前記所定の信号を受信したことを表す返信用信号を受信した時間までの経過時間を通信遅延時間として測定し、
前記操作の大きさと、前記操作変化量と、前記通信遅延時間とに基づいて、前記作業機械を駆動する際の動作速度を算出する、
遠隔操作方法。
(付記5)
前記遠隔操作装置は、
前記通信遅延時間が長くなるにつれて前記動作速度が抑制され、前記操作変化量が所定の値より大きくなると前記動作速度の抑制が緩和されるように、前記動作速度を算出する、付記4に記載の遠隔操作方法。
(付記6)
前記遠隔操作装置は、
算出した前記動作速度を格納し、
算出した最新の前記動作速度を、格納済みの前記動作速度を用いて平滑化処理する、付記4又は5に記載の遠隔操作方法。
(付記7)
前記遠隔操作装置は、前記通信ネットワークを介して、前記動作速度に関する情報を前記作業機械に送信し、
前記作業機械は、受信した前記動作速度に関する情報を前記作業機械の駆動部を駆動するための駆動信号に変換し、
前記駆動部は、前記駆動信号に基づいた速度で前記作業機械の駆動機構を駆動する、付記4乃至6の何れか1つに記載の遠隔操作方法。
(付記8)
遠隔操作装置に通信ネットワークを介して作業機械を遠隔操作させる遠隔操作プログラムであって、
前記遠隔操作装置に、
前記遠隔操作装置の操作入力部から入力される前記作業機械を操作する操作信号であって、操作者による前記操作入力部の操作に応じた操作信号から前記操作入力部への操作の大きさを求める処理と、
前記操作信号から、前記操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を求める処理と、
前記遠隔操作装置が前記作業機械に所定の信号を送信した時間から、前記遠隔操作装置が前記作業機械から前記所定の信号を受信したことを表す返信用信号を受信した時間までの経過時間を通信遅延時間として測定する処理と、
前記操作の大きさと、前記操作変化量と、前記通信遅延時間とに基づいて、前記作業機械を駆動する際の動作速度を算出する処理と、
を実行させる、遠隔操作プログラム。
(付記9)
前記遠隔操作装置に、
前記通信遅延時間が長くなるにつれて前記動作速度が抑制され、前記操作変化量が所定の値より大きくなると前記動作速度の抑制が緩和されるように、前記動作速度を算出する処理を実行させる、付記8に記載の遠隔操作プログラム。
(付記10)
前記遠隔操作装置に、
算出した前記動作速度を格納する処理と、
算出した最新の前記動作速度を、格納済みの前記動作速度を用いて平滑化処理する処理と、
を実行させる、付記8又は9に記載の遠隔操作プログラム。
(付記11)
前記遠隔操作装置に、前記通信ネットワークを介して、前記動作速度に関する情報を前記作業機械に送信する処理を実行させ、
前記作業機械に、
受信した前記動作速度に関する情報を前記作業機械の駆動部を駆動するための駆動信号に変換する処理を実行させ、
前記駆動部に、前記駆動信号に基づいた速度で前記作業機械の駆動機構を駆動する処理を実行させる、付記8乃至10の何れか1つに記載の遠隔操作プログラム。
(付記12)
作業機械と、前記作業機械と通信ネットワークを介して接続される遠隔操作装置と、を備える遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置は、
操作者による操作に応じた操作信号であって、前記作業機械を遠隔操作する操作信号を前記遠隔操作装置に入力する操作入力部と、
前記操作信号から、前記操作入力部への操作の大きさを求める操作算出部と、
前記操作信号から、前記操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を求める操作変化量算出部と、
前記遠隔操作装置が前記作業機械に所定の信号を送信した時間から、前記遠隔操作装置が前記作業機械から前記所定の信号を受信したことを表す返信用信号を受信した時間までの経過時間を通信遅延時間として測定する通信遅延時間測定部と、
前記操作の大きさと、前記操作変化量と、前記通信遅延時間とに基づいて、前記作業機械を駆動する際の動作速度を算出する速度算出部と、
を備える遠隔操作システム。
(付記13)
前記速度算出部は、
前記通信遅延時間が長くなるにつれて前記動作速度が抑制され、前記操作変化量が所定の値より大きくなると前記動作速度の抑制が緩和されるように、前記動作速度を算出する、付記12に記載の遠隔操作システム。
(付記14)
前記速度算出部が算出した前記動作速度を格納する記憶部を備え、
前記速度算出部は、
算出した最新の前記動作速度を、前記記憶部に格納済みの前記動作速度を用いて平滑化処理する、付記12又は13に記載の遠隔操作システム。
(付記15)
前記遠隔操作装置は、前記通信ネットワークを介して、前記動作速度に関する情報を前記作業機械に送信し、
前記作業機械は、受信した前記動作速度に関する情報を前記作業機械の駆動部を駆動するための駆動信号に変換し、
前記駆動部は、前記駆動信号に基づいた速度で前記作業機械の駆動機構を駆動する、付記12乃至14の何れか1つに記載の遠隔操作システム。
100 遠隔操作装置
101 操作入力部
102 センサ部
103 制御部
103A CPU
103B 主記憶装置
103C 補助記憶装置
103D 外部インターフェース
104 通信部
105 記憶部
106 表示部
108 操作算出部
109 操作変化量算出部
110 通信遅延時間測定部
111 速度算出部
200 作業機械
201 通信部
202 変換部
203 駆動部
N 通信ネットワーク
Claims (10)
- 通信ネットワークを介して作業機械を遠隔操作する遠隔操作装置であって、
前記作業機械を遠隔操作する操作入力情報の入力を受け付ける操作入力部と、
前記操作入力情報から取得される操作信号から、前記操作入力部への操作の大きさを求める操作算出部と、
前記操作信号から、前記操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を求める操作変化量算出部と、
前記遠隔操作装置が前記作業機械に所定の信号を送信した時間から、前記遠隔操作装置が前記作業機械から前記所定の信号を受信したことを表す返信用信号を受信した時間までの経過時間を測定する経過時間測定部と、
前記操作変化量に応じて前記作業機械の状況を判定し、前記判定した状況と、前記操作の大きさと、前記操作変化量と、前記経過時間とに基づいて、前記作業機械を駆動する際の動作速度を算出する速度算出部と、
を備える、
遠隔操作装置。 - 前記速度算出部は、
前記経過時間が長くなるにつれて前記動作速度が抑制され、前記操作変化量が所定の値より大きくなると前記動作速度の抑制が緩和されるように、前記動作速度を算出する、請求項1に記載の遠隔操作装置。 - 前記速度算出部が算出した前記動作速度を格納する記憶部を備え、
前記速度算出部は、
算出した最新の前記動作速度を、前記記憶部に格納済みの前記動作速度を用いて平滑化処理する、請求項1又は2に記載の遠隔操作装置。 - 遠隔操作装置が通信ネットワークを介して作業機械を遠隔操作する遠隔操作方法であって、
前記遠隔操作装置は、
前記遠隔操作装置の操作入力部によって受け付けられる操作入力情報であって前記作業機械を遠隔操作する前記操作入力情報から取得される操作信号から前記操作入力部への操作の大きさを算出し、
前記操作信号から、前記操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を算出し、
前記遠隔操作装置が前記作業機械に所定の信号を送信した時間から、前記遠隔操作装置が前記作業機械から前記所定の信号を受信したことを表す返信用信号を受信した時間までの経過時間を測定し、
前記操作変化量に応じて前記作業機械の状況を判定し、前記判定した状況と、前記操作の大きさと、前記操作変化量と、前記経過時間とに基づいて、前記作業機械を駆動する際の動作速度を算出する、
遠隔操作方法。 - 前記遠隔操作装置は、
前記経過時間が長くなるにつれて前記動作速度が抑制され、前記操作変化量が所定の値より大きくなると前記動作速度の抑制が緩和されるように、前記動作速度を算出する、請求項4に記載の遠隔操作方法。 - 前記遠隔操作装置は、
算出した前記動作速度を格納し、
算出した最新の前記動作速度を、格納済みの前記動作速度を用いて平滑化処理する、請求項4又は5に記載の遠隔操作方法。 - 遠隔操作装置に通信ネットワークを介して作業機械を遠隔操作させる遠隔操作プログラムであって、
前記遠隔操作装置に、
前記遠隔操作装置の操作入力部によって受け付けられる操作入力情報であって前記作業機械を遠隔操作する前記操作入力情報から取得される操作信号から前記操作入力部への操作の大きさを求める処理と、
前記操作信号から、前記操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を求める処理と、
前記遠隔操作装置が前記作業機械に所定の信号を送信した時間から、前記遠隔操作装置が前記作業機械から前記所定の信号を受信したことを表す返信用信号を受信した時間までの経過時間を測定する処理と、
前記操作変化量に応じて前記作業機械の状況を判定し、前記判定した状況と、前記操作の大きさと、前記操作変化量と、前記経過時間とに基づいて、前記作業機械を駆動する際の動作速度を算出する処理と、
を実行させる、遠隔操作プログラム。 - 前記遠隔操作装置に、
前記経過時間が長くなるにつれて前記動作速度が抑制され、前記操作変化量が所定の値より大きくなると前記動作速度の抑制が緩和されるように、前記動作速度を算出する処理を実行させる、請求項7に記載の遠隔操作プログラム。 - 作業機械と、前記作業機械と通信ネットワークを介して接続される遠隔操作装置と、を備える遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置は、
前記作業機械を遠隔操作する操作入力情報の入力を受け付ける操作入力部と、
前記操作入力情報から取得される操作信号から、前記操作入力部への操作の大きさを求める操作算出部と、
前記操作信号から、前記操作の大きさの変化の程度を表す操作変化量を求める操作変化量算出部と、
前記遠隔操作装置が前記作業機械に所定の信号を送信した時間から、前記遠隔操作装置が前記作業機械から前記所定の信号を受信したことを表す返信用信号を受信した時間までの経過時間を測定する経過時間測定部と、
前記操作変化量に応じて前記作業機械の状況を判定し、前記判定した状況と、前記操作の大きさと、前記操作変化量と、前記経過時間とに基づいて、前記作業機械を駆動する際の動作速度を算出する速度算出部と、
を備える、
遠隔操作システム。 - 前記速度算出部は、
前記経過時間が長くなるにつれて前記動作速度が抑制され、前記操作変化量が所定の値より大きくなると前記動作速度の抑制が緩和されるように、前記動作速度を算出する、請求項9に記載の遠隔操作システム。
Applications Claiming Priority (3)
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