JP7357820B1 - Remote control device, mobile remote control system, mobile control device, image display device, mobile object and remote control method - Google Patents

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Abstract

本開示は、操縦者からの操縦情報に基づいて遠隔で移動体を操縦する遠隔操縦装置であって、移動体を制御するための移動体制御量を出力する移動体制御装置から出力される、移動体の状態量を波変数変換した第1の波変数を伝送路を介して受信する第1の受信部と、第1の波変数および操縦情報に基づく操縦量を波変数変換し、それぞれ変換後状態量および第2の波変数として出力する第1の波変数変換部と、第2の波変数を移動体制御装置へ伝送路を介して送信する第1の送信部と、を有している。The present disclosure relates to a remote control device that remotely controls a moving body based on control information from an operator, and which includes output from a moving body control device that outputs a moving body control amount for controlling the moving body. a first receiving unit that receives a first wave variable obtained by converting the state quantity of the moving object into a wave variable via a transmission path; and a first receiving unit that converts a control amount based on the first wave variable and the control information into a wave variable, and converts each of them. It has a first wave variable converting section that outputs the post-state quantity and the second wave variable, and a first transmitting section that transmits the second wave variable to the mobile object control device via the transmission path. There is.

Description

本開示は、操縦者が遠隔地にある移動体を、ネットワークを介して遠隔操縦することが可能な移動体遠隔操縦システムに関する。 The present disclosure relates to a mobile object remote control system that allows an operator to remotely control a mobile object located in a remote location via a network.

近年、通信技術の発展に伴って、自動車およびモビリティロボットなどの移動体を遠隔操縦するシステムの開発が進んでいる。これにより、自動車の自動運転システムのバックアップおよび補助を行う遠隔型自動運転システムが開発されている。また、モビリティロボット分野においては、遠隔地からの施設案内業務および遠隔地にいてもあたかもその場に存在するような体験が可能な、テレプレゼンスシステムなどの実現が期待されている。 In recent years, with the development of communication technology, the development of systems for remotely controlling moving objects such as automobiles and mobility robots has progressed. As a result, remote autonomous driving systems are being developed that provide backup and assistance to automobile autonomous driving systems. Furthermore, in the field of mobility robots, there are high expectations for the realization of telepresence systems that allow facility guidance services from remote locations and the experience of being in a remote location as if you were there.

国際公開第2019/225118号International Publication No. 2019/225118

G. Niemeyer and J. E. Slotine, "Stable Adaptive Teleoperation,"in IEEE Journal of Oceanic Engineering,vol.16,no.1,pp.152-162,Jan.1991,doi:10.1109/48.64895.G. Niemeyer and J. E. Slotine, "Stable Adaptive Teleoperation," in IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 16, no. 1, pp. 152-162, Jan. 1991, doi:10.1109/48.64895. Y. Yokokohji, T. Tsujioka and T. Yoshikawa, "Bilateral control with time-varying delay including communication blackout," Proceedings 10th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems. HAPTICS 2002,2002,pp.285-292,doi:10.1109/HAPTIC.2002.998970.Y. Yokokohji, T. Tsujioka and T. Yoshikawa, "Bilateral control with time-varying delay including communication blackout," Proceedings 10th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems. HAPTICS 2002,2002,pp.285-292,doi :10.1109/HAPTIC.2002.998970.

操縦者が遠隔地から移動体を操縦する移動体遠隔操縦システムでは、移動体と操縦者間で、画像および操縦データの送受信が行われる。その際、無線通信を含んだネットワークが使用される。一般に、ネットワークによるデータ送受信には、通信遅延が生じる。これにより、操縦者のもとには、画像および操縦データが遅れて到着し、操縦者の臨場感の低下による操縦性の悪化および状況判断の遅れにより、移動体の挙動が不安定となる可能性があった。 In a mobile remote control system in which an operator controls a mobile object from a remote location, images and operation data are transmitted and received between the mobile object and the operator. In this case, a network including wireless communication is used. Generally, communication delays occur when transmitting and receiving data over a network. As a result, images and maneuvering data arrive at the pilot with a delay, which can lead to deterioration in maneuverability due to a decrease in the pilot's sense of presence, and a delay in situational judgment, making the behavior of the moving object unstable. There was sex.

特許文献1に開示される先行例では、遠隔地から作業機械を遠隔操作するシステムにおいて、通信遅延が大きい場合に、作業機械の動作速度を小さくすることで、不安定化を抑制する方法が提案されている。これにより、作業機械を高精度にかつ、効率よく遠隔操作できる遠隔操作装置を提供できるとしている。しかしながら、先行例の方法では、通信遅延が大きい時間帯が継続して生じると、作業に時間がかかり、非効率となる問題があった。 A prior example disclosed in Patent Document 1 proposes a method of suppressing instability by reducing the operating speed of the working machine when communication delay is large in a system for remotely controlling a working machine from a remote location. has been done. This makes it possible to provide a remote control device that can remotely control working machines with high precision and efficiency. However, in the method of the prior example, if a period of time with a large communication delay occurs continuously, there is a problem that the work becomes time consuming and inefficient.

本開示は上記のような問題を解決するためになされたものであり、ネットワークに通信遅延が生じている場合でも、操縦の不安定化を抑制することで作業効率を向上可能な、移動体遠隔操縦システムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and is a mobile remote control system that can improve work efficiency by suppressing unstable operation even when communication delays occur in the network. The purpose is to provide a maneuvering system.

本開示に係る遠隔操縦装置は、操縦者からの操縦情報に基づいて遠隔で移動体を操縦する遠隔操縦装置であって、前記移動体を制御するための移動体制御量を出力する移動体制御装置から出力される、前記移動体の状態量を波変数変換した第1の波変数と、前記移動体の周辺の画像情報とを伝送路を介して受信する第1の受信部と、
前記第1の波変数および前記操縦情報に基づく操縦量を波変数変換し、それぞれ変換後状態量および第2の波変数として出力する第1の波変数変換部と、
前記第2の波変数を前記移動体制御装置へ前記伝送路を介して送信する第1の送信部と、前記画像情報と、前記第1の波変数変換部から出力される前記変換後状態量と、に基づいて、画像表示装置に表示するための画像を生成する画像生成部と、を有する。
A remote control device according to the present disclosure is a remote control device that remotely controls a moving body based on control information from an operator, and is a mobile body control device that outputs a moving body control amount for controlling the moving body. a first receiving unit that receives, via a transmission path , a first wave variable obtained by wave variable conversion of the state quantity of the moving body and image information around the moving body, which is output from the device;
a first wave variable conversion unit that converts the first wave variable and the control amount based on the control information into wave variables, and outputs the converted state quantity and second wave variable, respectively;
a first transmitter that transmits the second wave variable to the mobile body control device via the transmission path; the image information; and the converted state quantity output from the first wave variable converter. and an image generation unit that generates an image to be displayed on an image display device based on the above .

本開示に係る遠隔操縦装置によれば、移動体の状態量と操縦量で定義される受動性に対する波変数変換を行うことで、操縦の不安定化を抑制し、伝送路に通信遅延が生じる場合においても作業効率の良い移動体遠隔操縦システムを実現できる。 According to the remote control device according to the present disclosure, by performing wave variable conversion on the passivity defined by the state quantity and the control amount of the moving body, instability of the control is suppressed and communication delay occurs in the transmission path. A mobile remote control system with high work efficiency can be realized even in the case of a remote control system.

実施の形態1の移動体遠隔操縦システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a mobile remote control system according to a first embodiment; FIG. 実施の形態1の遠隔操縦装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a remote control device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の緯度制御装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a latitude control device according to a first embodiment; FIG. 移動体が自動車の場合の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure when a moving object is a car. 操縦者が遠隔地にある作業アームを遠隔操縦するバイラテラル制御システムを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a bilateral control system in which an operator remotely controls a work arm located at a remote location. バイラテラル制御システムを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a bilateral control system. 実施の形態1の移動体遠隔操縦システムを示すブロック図である。1 is a block diagram showing a mobile remote control system according to a first embodiment; FIG. 移動体が自動車の場合の動特性を説明する図である。It is a figure explaining the dynamic characteristic when a moving object is a car. 画像情報を回転させる方法を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a method of rotating image information. 実施の形態2の移動体遠隔操縦システムを示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a mobile remote control system according to a second embodiment. 通信遅延が一定でない場合の、波変数の歪を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing distortion of wave variables when communication delay is not constant. 実施の形態2の遠隔操縦装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a remote control device according to a second embodiment. 実施の形態2の緯度制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a latitude control device according to a second embodiment. 実施の形態3の遠隔操縦装置の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a remote control device according to a third embodiment. 移動体が自動車の場合に、左右前輪の移動予測を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating movement prediction of left and right front wheels when the moving object is a car. 実施の形態3の遠隔操縦装置の画像生成部で生成される画像の一例を示す図である。7 is a diagram illustrating an example of an image generated by an image generation unit of a remote control device according to a third embodiment. FIG. 実施の形態1~3の遠隔操縦装置および動体制御装置を実現するハードウェア構成を示す図である。1 is a diagram showing a hardware configuration for realizing a remote control device and a moving object control device according to Embodiments 1 to 3. FIG. 実施の形態1~3の遠隔操縦装置および動体制御装置を実現するハードウェア構成を示す図である。1 is a diagram showing a hardware configuration for realizing a remote control device and a moving object control device according to Embodiments 1 to 3. FIG.

<実施の形態1>
<移動体遠隔操縦システム>
図1は本開示に係る実施の形態1の移動体遠隔操縦システム1000の構成を示す図である。図1に示すように移動体遠隔操縦システム1000は、遠隔地から操縦者OPが移動体MVを遠隔操縦するシステムであり、操縦システムSS、移動体システムMSおよびネットワークNWで構成される。なお、図1は、本開示に係る実施の形態2の移動体遠隔操縦システム2000としても兼用される。
<Embodiment 1>
<Mobile remote control system>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a mobile object remote control system 1000 according to Embodiment 1 of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the mobile object remote control system 1000 is a system in which an operator OP remotely controls a mobile object MV from a remote location, and is composed of a control system SS, a mobile system MS, and a network NW. Note that FIG. 1 is also used as a mobile object remote control system 2000 according to Embodiment 2 of the present disclosure.

ネットワークNWは、複数の構成要素をケーブルおよび電波などで相互に接続し、データを送受信することができる。ネットワークには、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、インターネット、電話回線、無線通信など様々な方式がある。本開示では、ネットワークはこれらに限定されず、操縦システムSSと移動体システムMSとの間で情報の送受信が可能な媒体であれば何でもよい。 The network NW connects a plurality of components to each other using cables, radio waves, etc., and is capable of transmitting and receiving data. There are various types of networks, such as LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), the Internet, telephone lines, and wireless communication. In the present disclosure, the network is not limited to these, and may be any medium that can transmit and receive information between the maneuvering system SS and the mobile system MS.

移動体システムMSは、移動体MVと、移動体MVに搭載されたカメラCM、センサSN、移動体制御部MDおよび移動体制御装置FDを有している。なお、図1では、便宜的に移動体制御装置FDは移動体MVの外部に設けられるように記載されているが、実際には移動体MVに搭載されている。 The mobile system MS includes a mobile body MV, a camera CM mounted on the mobile body MV, a sensor SN, a mobile body control unit MD, and a mobile body control device FD. Note that although in FIG. 1, the mobile body control device FD is shown as being provided outside the mobile body MV for convenience, it is actually mounted on the mobile body MV.

移動体MVは、例えば自動車、飛行体、ドローン、探査機、車輪または脚で移動するモビリティロボット、農作機械などであり、移動する人工物であれば、遠隔操縦の対象となる。 The mobile object MV is, for example, a car, a flying object, a drone, a probe, a mobility robot that moves on wheels or legs, an agricultural machine, etc., and if it is a moving artificial object, it is a target of remote control.

カメラCMは、移動体MVの遠隔操縦に必要な画像データを取得し、移動体制御装置FDに送信する機能を有する。カメラCMは、移動体の前方に加え、側方、後方の何れか、または全ての方向を撮影できる位置に取り付けられている。通常は、レンズおよび撮像素子、シャッター等で構成されたディジタルカメラが使用され、移動体MVの周辺の画像を取得することができる。なお、ディジタルカメラに加えて、赤外画像を検出する赤外カメラを設置することで、夜間においても遠隔操縦可能となる。また、LiDAR(Light Detection and Ranging)を設置することで、深度データも同時に取得することができる。このように、移動体の遠隔操縦に必要な画像データを取得できるのであれば、ディジタルカメラに限定されない。 The camera CM has a function of acquiring image data necessary for remote control of the mobile object MV and transmitting it to the mobile object control device FD. The camera CM is installed at a position where it can photograph not only the front but also the sides, rear, or all directions of the moving object. Usually, a digital camera composed of a lens, an image sensor, a shutter, etc. is used, and can capture images of the surroundings of the mobile object MV. Additionally, by installing an infrared camera that detects infrared images in addition to the digital camera, remote control will be possible even at night. Furthermore, by installing LiDAR (Light Detection and Ranging), depth data can also be acquired at the same time. In this way, the camera is not limited to digital cameras as long as it can acquire image data necessary for remote control of a moving body.

センサSNは、移動体MVを遠隔操縦する際に必要なセンサデータ、主に角速度および並進速度を取得し、移動体制御装置FDに送信する機能を有する。移動体MVが自動車の場合、センサSNは、例えば車速センサ、IMU(Inertial Measurement Unit)センサ、操舵角センサなどを含む。 The sensor SN has a function of acquiring sensor data, mainly angular velocity and translational velocity, required when remotely controlling the mobile body MV, and transmitting it to the mobile body control device FD. When the mobile object MV is a car, the sensor SN includes, for example, a vehicle speed sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit) sensor, a steering angle sensor, and the like.

移動体制御部MDは、移動体制御装置FDから入力される移動体制御量を参照することで、移動体MVに設置された図示しないアクチュエータへの指令値を生成し、実際にアクチュエータを制御する機能を有する。 The mobile body control unit MD generates a command value for an actuator (not shown) installed in the mobile body MV by referring to the mobile body control amount input from the mobile body control device FD, and actually controls the actuator. Has a function.

操縦システムSSは、操縦者OPが遠隔地にある移動体MVの操縦を行うシステムであり、画像表示装置ID、操縦装置STおよび遠隔操縦装置RDを有している。 The control system SS is a system in which an operator OP controls a mobile object MV located at a remote location, and includes an image display device ID, a control device ST, and a remote control device RD.

操縦者OPは、遠隔地から移動体MVを操縦する人であり、画像表示装置IDに表示された画像を見て移動体MVの動作を決定し、実際に操縦を行うことで、移動体MVに決定した動作を実現させる。 The operator OP is a person who operates the mobile MV from a remote location, determines the operation of the mobile MV by looking at the image displayed on the image display device ID, and actually controls the mobile MV. Achieve the determined action.

操縦者OPの操縦は、操縦装置STを介して遠隔操縦装置RDに検出される。なお、本開示における操縦とは、移動体MVの角速度および並進速度を、操縦装置STを介して制御することとする。 The operation by the operator OP is detected by the remote control device RD via the control device ST. Note that maneuvering in the present disclosure refers to controlling the angular velocity and translational velocity of the mobile body MV via the maneuvering device ST.

操縦者OPの操縦により操縦量が得られるが、操縦量は、移動体MVの角速度および並進速度を制御する際の参照値または直接の制御量となる値であり、例えば、移動体MVが自動車の場合、角速度の制御には操縦量としてステアリングホイールの操舵角が参照され、並進速度の制御には操縦量としてアクセルペダルおよびブレーキペダルによる踏み込み量が参照される。操縦量が操舵角であり、ステアリング軸を回転させる電動モータへの入力が直接操舵角指令に対応している場合は「直接の制御量」であり、電動モータへの入力が操舵角指令に対応していない場合は操舵角は「制御の参照値」として使用される。本開示では、角速度に関する操縦を操舵という言葉に統一する。 A control amount is obtained by the operation of the operator OP, and the control amount is a value that is a reference value or a direct control amount when controlling the angular velocity and translational velocity of the mobile object MV. For example, if the mobile object MV is a car In this case, the steering angle of the steering wheel is referenced as the control amount for controlling the angular velocity, and the amount of depression of the accelerator pedal and the brake pedal is referenced as the control amount for controlling the translational speed. If the amount of control is the steering angle, and the input to the electric motor that rotates the steering shaft directly corresponds to the steering angle command, it is a "direct control amount" and the input to the electric motor corresponds to the steering angle command. If not, the steering angle is used as a "control reference value." In this disclosure, maneuvers related to angular velocity are unified under the term "steering."

なお、操縦装置STは、ステアリングホイールおよびペダルおよびブレーキペダルに限定されない。すなわち、ジョイスティックおよびゲーミング用コントローラで採用されている十字キーおよびその他、キーボード、マウス等とすることもでき、移動体MVの特性および操縦のしやすさなどを考慮して選定される。 Note that the steering device ST is not limited to a steering wheel, a pedal, and a brake pedal. In other words, it may be a joystick, a cross key used in a gaming controller, a keyboard, a mouse, etc., and is selected in consideration of the characteristics of the mobile object MV, ease of operation, etc.

画像表示装置IDは、遠隔操縦装置RDで生成された画像を表示し、操縦者OPに提示する機能を有する。画像表示装置IDにおいては、通常は単体のディスプレイが使用されるが、複数のディスプレイを使用して広い範囲の画像を表示することも可能である。また、ヘッドマウントディスプレイを用いて、操縦者OPの頭部の動きに合わせて画像の視点を変更することもできる。このように、操縦者OPが移動体MVの周囲を認識できる画像表示装置であれば特に限定されない。なお、ここでの画像とは、風景を撮影した静止画のみではなく、時間的に変化する動画像も含んでいる。 The image display device ID has a function of displaying an image generated by the remote control device RD and presenting it to the operator OP. Although a single display is normally used in the image display device ID, it is also possible to display a wide range of images using multiple displays. Furthermore, using a head-mounted display, the viewpoint of the image can be changed in accordance with the movement of the operator OP's head. In this way, the image display device is not particularly limited as long as it allows the operator OP to recognize the surroundings of the mobile object MV. Note that images here include not only still images of landscapes but also moving images that change over time.

<遠隔操縦装置>
図2は実施の形態1の遠隔操縦装置RDの構成を示すブロック図である。遠隔操縦装置RDは、波変数変換部R1、受信部R2(第1の受信部)、送信部R3(第1の送信部)、画像生成部R4および操縦検出部R5を有しており、画像表示装置IDおよび操縦装置STに接続され、ネットワークNWとの間でデータの送受信を行うことができる。
<Remote control device>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of remote control device RD according to the first embodiment. The remote control device RD has a wave variable conversion section R1, a reception section R2 (first reception section), a transmission section R3 (first transmission section), an image generation section R4, and a maneuver detection section R5. It is connected to the display device ID and the control device ST, and can send and receive data to and from the network NW.

受信部R2は、移動体制御装置FD(図1)からネットワークNWを介して送信された画像情報、波変数vおよびセンサ情報を受信し、画像情報およびセンサ情報を画像生成部R4に出力し、波変数vを波変数変換部R1に出力する機能を有する。The receiving unit R2 receives the image information, wave variable vm , and sensor information transmitted from the mobile object control device FD (FIG. 1) via the network NW, and outputs the image information and sensor information to the image generating unit R4. , has a function of outputting the wave variable v m to the wave variable converter R1.

送信部R3は、波変数変換部R1で生成された波変数uを、ネットワークNWを介して移動体制御装置FDに送信する機能を有する。The transmitter R3 has a function of transmitting the wave variable um generated by the wave variable converter R1 to the mobile object control device FD via the network NW.

波変数変換部R1は、受信部R2から入力される波変数v、操縦検出部R5から入力される操縦量に基づいて、速度情報(変換後状態量)および波変数uを生成し、それぞれ画像生成部R4および送信部R3に出力する機能を有する。なお、波変数変換およびその効果については後述する。また、本開示では速度情報は、角速度および並進速度の何れか、またはその両方であるとする。The wave variable conversion unit R1 generates speed information (post-conversion state quantity) and wave variable u m based on the wave variable v m input from the reception unit R2 and the maneuver amount input from the maneuver detection unit R5, Each has a function of outputting to the image generation section R4 and the transmission section R3. Note that wave variable conversion and its effects will be described later. Further, in this disclosure, it is assumed that the velocity information is either angular velocity or translational velocity, or both.

画像生成部R4は、受信部R2から入力される画像情報と、波変数変換部R1から入力される速度情報を用いて、操縦者OP(図1)に提示する提示画像を生成し、画像表示装置IDに提示画像を出力する機能を有する。また、センサ情報に含まれる遠隔操縦を補助する情報を画像に重畳する機能を有する。画像生成部R4の詳細については後述する。 The image generation unit R4 uses the image information input from the reception unit R2 and the speed information input from the wave variable conversion unit R1 to generate a presentation image to be presented to the operator OP (FIG. 1), and displays the image. It has a function to output a presentation image to the device ID. It also has a function to superimpose information included in the sensor information to assist remote control on the image. Details of the image generation unit R4 will be described later.

操縦検出部R5は、操縦装置ST(図1)から入力される操縦データをデコードし、操縦量として波変数変換部R1に出力する機能を有する。 The maneuver detection section R5 has a function of decoding the maneuver data input from the maneuver device ST (FIG. 1) and outputting it as a maneuver amount to the wave variable converting section R1.

<移動体制御装置>
図3は実施の形態1の移動体制御装置FDの構成を示すブロック図である。移動体制御装置FDは、波変数変換部F1(第2の波変数変換部)、受信部F2(第2の受信部)、送信部F3(第2の送信部)、画像取得部F4およびセンサ取得部F5を有しており、カメラCM、センサSNおよび移動体制御部MDに接続され、ネットワークNWとの間でデータの送受信を行うことができる。
<Mobile object control device>
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the mobile object control device FD according to the first embodiment. The mobile object control device FD includes a wave variable conversion section F1 (second wave variable conversion section), a reception section F2 (second reception section), a transmission section F3 (second transmission section), an image acquisition section F4, and a sensor. It has an acquisition section F5, is connected to the camera CM, sensor SN, and mobile object control section MD, and can transmit and receive data with the network NW.

受信部F2は、遠隔操縦装置RD(図1)からネットワークNWを介して送信された波変数uを受信し、波変数変換部F1に出力する機能を有する。The receiving unit F2 has a function of receiving the wave variable us transmitted from the remote control device RD (FIG. 1) via the network NW, and outputting it to the wave variable converting unit F1.

送信部F3は、波変数変換部F1で生成された波変数vおよび画像取得部から入力された画像情報、センサ取得部F5で取得したセンサ情報を、ネットワークNWを介して遠隔操縦装置RDに送信する機能を有する。The transmitting unit F3 transmits the wave variable vs generated by the wave variable converting unit F1, the image information input from the image acquiring unit, and the sensor information acquired by the sensor acquiring unit F5 to the remote control device RD via the network NW. It has the ability to send.

画像取得部F4は、カメラCMから画像データを取得し、画像情報として送信部F3に出力する機能を有する。なお、画像データは通常、データサイズが大きいため、圧縮のためのエンコードが施される。一般的なエンコード形式としては、jpeg、png、H.264およびH.265など各種の方法がある。画像取得部F4は、必要な場合には画像データをエンコードする機能も有する。なお、近年ではカメラ自体にエンコード機能を有しているものもあり、その場合には画像取得部F4でエンコードする必要はない。 The image acquisition unit F4 has a function of acquiring image data from the camera CM and outputting it as image information to the transmission unit F3. Note that since image data is usually large in data size, it is encoded for compression. Common encoding formats include jpeg, png, H. 264 and H. There are various methods such as H.265. The image acquisition unit F4 also has a function of encoding image data if necessary. Note that in recent years, some cameras have an encoding function themselves, and in that case, there is no need to encode in the image acquisition unit F4.

センサ取得部F5は、センサSNからのセンサデータをデコードし、速度情報、すなわち角速度および並進速度を抽出し、波変数変換部F1に出力する機能を有する。また、センサデータをセンサ情報として、送信部F3に出力する機能を有する。 The sensor acquisition unit F5 has a function of decoding sensor data from the sensor SN, extracting velocity information, that is, angular velocity and translational velocity, and outputting it to the wave variable conversion unit F1. It also has a function of outputting sensor data to the transmitter F3 as sensor information.

波変数変換部F1は、受信部F2から入力される波変数u、センサ取得部F5から入力される速度情報を用いて、移動体制御量および波変数vを生成し、それぞれ移動体制御部MDおよび送信部F3に出力する機能を有する。なお、波変数変換およびその効果については後述する。The wave variable conversion unit F1 generates a moving body control amount and a wave variable v s using the wave variable us inputted from the receiving unit F2 and the speed information inputted from the sensor acquisition unit F5, and performs mobile body control, respectively. It has a function of outputting to the section MD and the transmitting section F3. Note that wave variable conversion and its effects will be described later.

<移動体>
図4は、移動体MVの構成を詳細に示す図である。なお、図4は移動体MVが自動車である場合の構成の一例を示す図である。
<Mobile object>
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the mobile object MV in detail. Note that FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration when the mobile object MV is a car.

操縦者が移動体MVを操作するために設置されているステアリングホイール1は、ステアリング軸2に係合されている。ステアリング軸2は、ラックアンドピニオン機構4のピニオン軸13に係合されている。ラックアンドピニオン機構4のラック軸14は、ピニオン軸13の回転に応じて往復移動自在であり、その左右両端にはタイロッド5を介してフロントナックル6が接続されている。フロントナックル6は、操舵輪としての前輪15を回転自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。 A steering wheel 1 installed for a driver to operate the mobile body MV is engaged with a steering shaft 2. The steering shaft 2 is engaged with a pinion shaft 13 of a rack and pinion mechanism 4. The rack shaft 14 of the rack and pinion mechanism 4 is capable of reciprocating in accordance with the rotation of the pinion shaft 13, and a front knuckle 6 is connected to both left and right ends of the rack shaft 14 via tie rods 5. The front knuckle 6 rotatably supports a front wheel 15 as a steered wheel, and is rotatably supported by the vehicle body frame.

操縦者がステアリングホイール1を操作して発生したトルクはステアリング軸2を回転させ、ラックアンドピニオン機構4が、ステアリング軸2の回転に応じてラック軸14を左右方向へ移動させる。ラック軸14の移動により、フロントナックル6が図示しないキングピン軸を中心に回動し、それにより前輪15が左右方向へ転舵する。よって、操縦者は、車両が前進および後進する際にステアリングホイール1を操作することで、移動体MVの横移動量を変化させることができる。 The torque generated by the operator's operation of the steering wheel 1 rotates the steering shaft 2, and the rack and pinion mechanism 4 moves the rack shaft 14 in the left-right direction in accordance with the rotation of the steering shaft 2. The movement of the rack shaft 14 causes the front knuckle 6 to rotate around a kingpin shaft (not shown), thereby steering the front wheels 15 in the left-right direction. Therefore, the operator can change the amount of lateral movement of the mobile body MV by operating the steering wheel 1 when the vehicle moves forward and backward.

なお、ここでは移動体MVの説明のために操縦者という単語を用いたが、遠隔操縦システムにおいては、操縦者は遠隔地にいるため、直接は移動体MVのステアリングホイール1を操作しない。また、完全自動運転自動車およびドローンなど、非搭乗型の移動体の場合は、ステアリングホイール1のような操縦者の操縦のための構成要素は不要となる。 Although the word "pilot" is used here to explain the mobile body MV, in a remote control system, the pilot is located in a remote location and therefore does not directly operate the steering wheel 1 of the mobile body MV. Furthermore, in the case of a non-boarded moving object such as a fully self-driving car or a drone, a component such as the steering wheel 1 for operator control is not required.

移動体MVには、移動体MVの走行状態を認識するためのセンサSNとして、車速センサ20、IMUセンサ21、操舵角センサ22および操舵トルクセンサ23などが設置される。 A vehicle speed sensor 20, an IMU sensor 21, a steering angle sensor 22, a steering torque sensor 23, and the like are installed in the mobile body MV as sensors SN for recognizing the running state of the mobile body MV.

移動体MVには、移動体MVの横方向の運動を実現するための電動モータ3、移動体MVの前後方向の運動を制御するための車両駆動装置7およびブレーキ制御装置10などのアクチュエータが設置されている。 The movable body MV is equipped with actuators such as an electric motor 3 for realizing lateral movement of the movable body MV, a vehicle drive device 7 and a brake control device 10 for controlling the longitudinal movement of the movable body MV. has been done.

加減速制御装置9は、車両駆動装置7およびブレーキ制御装置10を制御し、操舵制御装置12は電動モータ3を制御する。 Acceleration/deceleration control device 9 controls vehicle drive device 7 and brake control device 10 , and steering control device 12 controls electric motor 3 .

電動モータ3は、一般的にはモータとギアとで構成され、ステアリング軸2にトルクを与えることで、ステアリング軸2を自在に回転させることができる。つまり、電動モータ3は、操縦者のステアリングホイール1の操作と独立して、前輪15を自在に転舵させることができる。 The electric motor 3 is generally composed of a motor and a gear, and can freely rotate the steering shaft 2 by applying torque to the steering shaft 2. That is, the electric motor 3 can freely steer the front wheels 15 independently of the operator's operation of the steering wheel 1.

車両駆動装置7は、移動体MVを前後方向に駆動するためのアクチュエータである。車両駆動装置7は、例えばエンジンまたはモータなどの駆動源で得られた駆動力を、図示しないトランスミッションとシャフトとを介して、前輪15および後輪16を回転させる。これにより、車両駆動装置7は、移動体MVの駆動力を自在に制御することが可能である。 The vehicle drive device 7 is an actuator for driving the moving body MV in the front-back direction. The vehicle drive device 7 rotates the front wheels 15 and the rear wheels 16 using driving force obtained from a drive source such as an engine or a motor via a transmission and a shaft (not shown). Thereby, the vehicle drive device 7 can freely control the driving force of the mobile body MV.

一方、ブレーキ制御装置10は、移動体MVを制動するためのアクチュエータであり、移動体MVの前輪15および後輪16のそれぞれに設置されたブレーキ11のブレーキ量を制御する。一般的なブレーキは、前輪15および後輪16と共に回転するディスクロータに、油圧を用いてパッドを押し付けることによって、制動力を発生させる。 On the other hand, the brake control device 10 is an actuator for braking the moving body MV, and controls the amount of braking of the brakes 11 installed on each of the front wheels 15 and rear wheels 16 of the moving body MV. A typical brake generates braking force by using hydraulic pressure to press a pad against a disc rotor that rotates together with the front wheels 15 and rear wheels 16 .

カメラCMは、前述のように移動体MVの前方に加え、側方、後方の何れか、または全ての方向を撮影できる位置に設置されている。 As described above, the camera CM is installed at a position where it can photograph not only the front but also the sides, rear, or all directions of the mobile body MV.

移動体制御部MDは、センサSNからの情報と、移動体制御装置FDから入力される移動体制御量とに基づいて、制御量を電流値などに変換し、アクチュエータに出力する。 The mobile body control unit MD converts the control amount into a current value or the like based on the information from the sensor SN and the mobile body control amount input from the mobile body control device FD, and outputs it to the actuator.

この場合、移動体制御部MDは、移動体MVのステアリングを目標操舵量に追従させるために、電動モータ3へ供給すべき電流値を演算し、演算結果を電動モータ3に出力する。また、移動体制御部MDは、移動体MVの加速度を目標加減速量に追従させるために必要な駆動力および制動力を演算し、演算結果を車両駆動装置7およびブレーキ制御装置10に出力する。 In this case, the moving body control unit MD calculates the current value to be supplied to the electric motor 3 in order to cause the steering of the moving body MV to follow the target steering amount, and outputs the calculation result to the electric motor 3. In addition, the moving object control unit MD calculates the driving force and braking force necessary to make the acceleration of the moving object MV follow the target acceleration/deceleration amount, and outputs the calculation results to the vehicle drive device 7 and the brake control device 10. .

上述したセンサおよび移動体制御装置FDを含むその他の複数の装置は、移動体MV内のCAN(Controller Area Network)またはLAN(Local Area Network)などを用いて車内ネットワークを構成している。図4に示した移動体MV内の各装置は、当該ネットワークを介してそれぞれの情報を取得することが可能である。また、センサSNは、当該ネットワークを介して相互にデータの送受信が可能である。 The above-mentioned sensor and a plurality of other devices including the mobile object control device FD constitute an in-vehicle network using a CAN (Controller Area Network) or a LAN (Local Area Network) in the mobile object MV. Each device in the mobile MV shown in FIG. 4 can obtain its own information via the network. Moreover, the sensors SN can mutually transmit and receive data via the network.

以上、移動体MVが自動車の場合の構成について説明したが、移動体MVが自動車以外の場合についても、センサおよびアクチュエータなどは同様の構成とすることができる。 The configuration in which the mobile body MV is a car has been described above, but the sensor, actuator, etc. can have a similar configuration even if the mobile body MV is other than a car.

<バイラテラル制御>
以下、本開示において重要となる波変数変換について説明する。まず、バイラテラル制御の一般的な使用方法である力と速度の通信を伴う力帰還型バイラテラル制御システムについて、図5および図6を用いて説明する。
<Bilateral control>
Wave variable transformation, which is important in the present disclosure, will be described below. First, a force feedback bilateral control system involving communication of force and velocity, which is a general method of using bilateral control, will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図5は、操縦者が遠隔地にある作業アームを遠隔操縦するバイラテラル制御システムを示している。このシステムでは、操縦者OPが、作業アームWAを模した操縦アームOAに力Fopを加えることで、操縦アームOAに速度Vを生じさせる。操縦アーム制御装置OADは、速度Vを検出し、伝送路TLを介して作業アーム制御装置WADに送信する。作業アーム制御装置WADは、操縦アーム制御装置OADから得た速度Vに基づいて、速度Vで作業アームWAを位置制御する。このとき、作業アームWAにかかる力Fが検出される。力Fには、作業アームWAの慣性力および、作業アームWAが壁などの環境EVに接触している場合には、その反力などが含まれる。作業アーム制御装置WADは、検出した力Fを伝送路TLを介して操縦アーム制御装置OADに送信する。操縦アーム制御装置OADは、この情報に基づいて、操縦アームOAを力制御し、力Fを生じさせる。このように、操縦側、作業側の情報を双方向に伝送して制御するシステムがバイラテラル制御システムである。特に、図5のシステムは、操縦者OPに力の情報をフィードバックするため、力帰還型バイラテラル制御システムと呼ばれる。なお、ここでは慣習的に伝送路TLと表現しているが、本開示ではネットワークと同じ意味として使用している。FIG. 5 shows a bilateral control system in which an operator remotely controls a work arm located at a remote location. In this system, the operator OP applies a force F op to the control arm OA, which imitates the work arm WA, thereby causing the control arm OA to generate a velocity V o . The steering arm control device OAD detects the speed Vo and transmits it to the work arm control device WAD via the transmission path TL. The work arm control device WAD controls the position of the work arm WA at a speed V a based on the speed V o obtained from the control arm control device OAD. At this time, the force Fa applied to the work arm WA is detected. The force F a includes the inertial force of the work arm WA, and the reaction force when the work arm WA is in contact with the environment EV such as a wall. The work arm control device WAD transmits the detected force Fa to the control arm control device OAD via the transmission path TL. Based on this information, the steering arm control device OAD performs force control on the steering arm OA to generate a force F o . In this way, a bilateral control system is a system that transmits information from the operator side and the work side in both directions for control. In particular, the system shown in FIG. 5 is called a force feedback bilateral control system because it feeds back force information to the operator OP. Note that although it is conventionally expressed as a transmission path TL here, in this disclosure, it is used to have the same meaning as a network.

しかし、バイラテラル制御システムは、伝送路に存在する通信遅延により、制御系が不安定化することが知られている。その理由について図6を用いて説明する。図6は図5のシステムをブロック図として記載した図である。図6では、バイラテラル制御システムは、操縦者OP、操縦アームシステムOAS、伝送路TL、作業アームシステムWASおよび環境EVで構成されている。なお、ここでの説明では、煩雑さを避けるため、操縦アームと操縦アーム制御装置を含めて操縦アームシステムOASとし、作業アームと作業アーム制御装置を合わせて作業アームシステムWASとしている。また、伝送路TLには、一定時間Tだけ信号を遅らせる通信遅延要素DL1および通信遅延要素DL2が含まれている。 However, it is known that in bilateral control systems, the control system becomes unstable due to communication delays that exist in the transmission path. The reason for this will be explained using FIG. 6. FIG. 6 is a diagram depicting the system of FIG. 5 as a block diagram. In FIG. 6, the bilateral control system is composed of an operator OP, a control arm system OAS, a transmission line TL, a work arm system WAS, and an environment EV. In this description, in order to avoid complexity, the control arm and the control arm control device will be referred to as the control arm system OAS, and the work arm and the work arm control device will be referred to as the work arm system WAS. The transmission path TL also includes a communication delay element DL1 and a communication delay element DL2 that delay the signal by a certain period of time T.

図6に示すように、バイラテラル制御システムでは、操縦者OPと環境EVという、数理的なモデル化および状態の予測が困難な要素が含まれており、古典制御理論および現在制御理論で使用する内部安定性の解析が困難である。そこで、このようなシステムでは受動性と呼ばれる安定性指標が利用される。 As shown in Figure 6, the bilateral control system includes elements such as operator OP and environment EV that are difficult to mathematically model and predict. Internal stability analysis is difficult. Therefore, such systems utilize a stability index called passivity.

受動性とは入出力安定性の1つの指標であり、システムが受動性を持つ場合、ある種の安定性を持つと言える。なお、受動性を持つシステムのことを受動的システムと言う。 Passivity is one indicator of input/output stability, and if a system has passivity, it can be said to have some kind of stability. Note that a system with passivity is called a passive system.

より具体的には、あるシステムへの入力および出力をベクトルx、yで表し、入力と出力の積を、ある種の仕事率として定義する。エネルギー関数をE、仕事率をPとする。エネルギーを消散させる消散率を表す非負の関数Pdissが存在するものとし、以下の数式(1)を満たす場合、システムは受動的であると言う。ここで、上付き文字のTは行列の転置を表す。More specifically, the input and output to a certain system are represented by vectors x and y, and the product of the input and output is defined as a kind of power. Let E be the energy function and P be the power rate. Assume that there exists a non-negative function P diss representing the dissipation rate for dissipating energy, and a system is said to be passive if it satisfies the following equation (1). Here, the superscript T represents the transposition of the matrix.

Figure 0007357820000001
Figure 0007357820000001

上記数式(1)は、以下の数式(2)のように書き換えることができる。 The above formula (1) can be rewritten as the following formula (2).

Figure 0007357820000002
Figure 0007357820000002

数式(2)より、時刻tまでにシステムが外部へ出力するエネルギーは、初期エネルギーを超えることはないことが理解できる。すなわち、消散率Pdissの存在によりエネルギーが消費される。なお、Pdiss=0の場合、無損失であると言う。なお、ここでの仕事率Pおよびエネルギー関数Eは、必ずしも物理的な意味を持ったものではなく、人工的な仕事率、エネルギーとすることもできる。受動性を主張したい入出力の積を仮想的な仕事率および仮想エネルギーとして定義し、システムが仮想エネルギーについて受動的であることを示せれば、そのシステムは仮想エネルギーの意味で安定であると言える。力帰還型のバイラテラル制御の場合は、入力が力、出力が速度であり、その積が仕事率として定義される。From equation (2), it can be understood that the energy output by the system to the outside by time t does not exceed the initial energy. That is, energy is consumed due to the existence of the dissipation rate P diss . Note that when P diss =0, it is said that there is no loss. Note that the power P and energy function E here do not necessarily have physical meaning, and may be artificial power or energy. If we can define the product of input and output for which we want to claim passivity as virtual power and virtual energy, and show that the system is passive with respect to virtual energy, we can say that the system is stable in the sense of virtual energy. In the case of force feedback type bilateral control, the input is force, the output is velocity, and the product of these is defined as the power.

受動性の特徴として、受動的なシステムの直列結合は、また受動的であるという点であり、図6においては、操縦者OP、操縦アームシステムOAS、伝送路TL、作業アームシステムWASおよび環境EVが受動的であれば、安定であると言える。 Passivity is characterized by the fact that the series combination of passive systems is also passive, and in FIG. If it is passive, it can be said to be stable.

通常、操縦者OPおよび環境EVは受動的とみなすことができる。また、操縦アームシステムOASおよび作業アームシステムWASもエネルギーを消費するような制御を行うことで受動性が保たれる。しかしながら、力帰還型バイラテラル制御システムのように、力と速度をそのまま送受信する場合には、伝送路TLは必ずしも受動的にならず、場合によっては不安定になることが知られている。 Typically, the operator OP and environment EV can be considered passive. Furthermore, the control arm system OAS and the work arm system WAS are also kept passive by performing control that consumes energy. However, it is known that when force and velocity are directly transmitted and received as in a force feedback bilateral control system, the transmission line TL is not necessarily passive and may become unstable in some cases.

そこで、伝送路の受動性を確保するため、波変数変換(wave variable)と言う変換が用いられる。波変数変換は伝送路を受動的にする変換であり、伝送路の受動性が保証される。以下では、非特許文献1に基づいて波変数変換の概要について述べる。波変数変換では、以下の数式(3)および数式(4)に示すような変換が行われる。 Therefore, in order to ensure the passivity of the transmission path, a transformation called wave variable transformation is used. Wave variable conversion is a conversion that makes the transmission path passive, and the passivity of the transmission path is guaranteed. Below, an outline of wave variable conversion will be described based on Non-Patent Document 1. In the wave variable conversion, conversions as shown in the following equations (3) and (4) are performed.

Figure 0007357820000003
Figure 0007357820000003

上記数式(3)は、操縦アームシステムOASから作業アームシステムWASに情報を送る場合の波変数umoおよび波変数usaを表している。The above equation (3) represents the wave variable u mo and the wave variable u sa when information is sent from the control arm system OAS to the work arm system WAS.

Figure 0007357820000004
Figure 0007357820000004

上記数式(4)は、作業アームシステムWASから操縦アームシステムOASに情報を送る場合の波変数vmoおよび波変数vsaを表している。The above equation (4) represents the wave variable v mo and the wave variable v sa when information is sent from the work arm system WAS to the control arm system OAS.

また、数式(3)および数式(4)において、bは特性インピーダンスと呼ばれるパラメータであり、正の実数として設定する。また、F、V、F、Vは多自由度のアームの場合を想定し、ベクトルであるとする。Furthermore, in Equations (3) and (4), b is a parameter called characteristic impedance, and is set as a positive real number. Furthermore, it is assumed that F o , V o , F a , and V a are vectors, assuming the case of arms having multiple degrees of freedom.

ここで、遅延時間Tの通信遅延により、波変数vmoと波変数vsa、波変数umaと波変数usoには以下の数式(5)で表される関係がある。Here, due to the communication delay of the delay time T, the wave variable v mo and the wave variable v sa , and the wave variable u ma and the wave variable u so have a relationship expressed by the following equation (5).

Figure 0007357820000005
Figure 0007357820000005

波変数変換を施した場合、伝送路での時刻tにおけるエネルギーの流出入は、以下の数式(6)で表され、受動的(P≧0)でかつ無損失となる。 When wave variable conversion is performed, the inflow and outflow of energy at time t in the transmission path is expressed by the following equation (6), and is passive (P≧0) and lossless.

Figure 0007357820000006
Figure 0007357820000006

なお、上記数式(6)の2行目の積分は、時刻t-Tから時刻tまでτを時間変数として積分することを表している。 Note that the integration in the second line of Equation (6) above represents integration from time tT to time t with τ as a time variable.

このように波変数変換を用いることで、伝送路を受動的にすることができ、図6のシステムが安定化できる。また、数式(6)より、波変数を用いた場合、伝送路の受動性は通信遅延の遅延時間Tに依存しないことが判る。すなわち、この特性を活かせば、通信遅延が大きい場合においても、遠隔操縦システムの不安定化を抑制することができる。しかしながら、ここで示した例は、力と速度を用いたバイラテラル制御システムの例である。これを移動体の遠隔操縦システムに適用するため、次に説明するような処理を施す。 By using wave variable conversion in this way, the transmission path can be made passive, and the system shown in FIG. 6 can be stabilized. Furthermore, from equation (6), it can be seen that when wave variables are used, the passivity of the transmission path does not depend on the delay time T of communication delay. That is, by making use of this characteristic, it is possible to suppress instability of the remote control system even when communication delay is large. However, the example presented here is of a bilateral control system using force and velocity. In order to apply this to a remote control system for a mobile object, the following processing is performed.

<波変数変換部>
以下、本開示の波変数変換部での処理内容および効果について説明する。前述のように、移動体遠隔操縦システムの場合、通信遅延の環境下では、画像および操縦データが遅れて到着し、遠隔操縦者の臨場感の低下による操縦性の低下および判断の遅れが生じ、移動体の挙動が不安定となる可能性があった。このように不安定となる現象を、バイラテラル制御システムの例のように、受動性を用いた安定性評価によって説明する。なお、バイラテラル制御システムでは、力と速度の積で定義された仕事率を導入したが、本開示では、操舵と角速度の積で定義された仮想的な仕事率および、仮想的なエネルギーを導入する。以下では、仮想的な仕事率、仮想的なエネルギーをそれぞれ仮想仕事率、仮想エネルギーと呼称する。
<Wave variable conversion section>
The processing contents and effects of the wave variable conversion section of the present disclosure will be described below. As mentioned above, in the case of a mobile remote control system, in an environment with communication delays, images and control data arrive late, resulting in a decrease in maneuverability and a delay in judgment due to a decrease in the remote operator's sense of presence. There was a possibility that the behavior of the moving object would become unstable. Such an unstable phenomenon will be explained by stability evaluation using passivity, as in the case of a bilateral control system. Note that in the bilateral control system, power defined as the product of force and velocity was introduced, but in this disclosure, virtual power and virtual energy defined as the product of steering and angular velocity are introduced. do. In the following, virtual power and virtual energy will be referred to as virtual power and virtual energy, respectively.

このような仮想エネルギーを導入する背景としては、操縦者に対して、通信遅延による移動体の移動の遅れおよび周囲状況の認知の遅れが、不安定化の要因の1つと考えられるためである。すなわち、移動体の回転運動を示す角速度および並進運動を示す速度、その操縦量である操舵、加速度および減速度を入出力とした受動性を保証することができれば、システムの不安定化を回避できると考えられる。 The reason for introducing such virtual energy is that delays in the movement of a mobile object and delays in recognizing the surrounding situation due to communication delays are considered to be one of the factors that cause instability. In other words, if it is possible to guarantee passivity with the input and output of the angular velocity indicating the rotational motion and the velocity indicating the translational motion of the moving object, as well as its control amount, steering, acceleration, and deceleration, it is possible to avoid system instability. it is conceivable that.

以下では、仮想仕事率を操舵と角速度の積として定義して説明を行うが、並進運動についても同様の仮想仕事率を定義することが可能である。すなわち、移動体の並進運動を示す並進速度と、その操縦量である加速操作および減速操作の積を仮想仕事率として定義すればよい。よって並進運動についても同じ結果となるため、以下では、角速度と操舵による受動性についてのみ説明を行う。 In the following explanation, virtual power will be defined as the product of steering and angular velocity, but it is also possible to define similar virtual power for translational motion. In other words, the product of the translational velocity indicating the translational motion of the moving body and the acceleration operation and deceleration operation that are the amount of control thereof may be defined as the virtual power. Therefore, since the same result is obtained for translational motion, only the angular velocity and the passivity due to steering will be explained below.

図7は図1に示した移動体遠隔操縦システム1000をブロック図で表した図である。図7では、操縦者OPの操舵をδ、角速度をω、波変数をu、v、u、v、移動体制御量をδ、移動体MVの角速度をωとしている。また、伝送路TLには一定の遅延時間Tだけ信号を遅らせる通信遅延要素DL1およびDL2が含まれているものとする。なお、図7では移動体MVと移動体MVの置かれた環境を移動体+環境としてブロックMEVで表している。FIG. 7 is a block diagram showing the mobile object remote control system 1000 shown in FIG. In FIG. 7, the steering of the operator OP is δ m , the angular velocity is ω m , the wave variables are um , v m , us , vs , the moving body control amount is δ s , and the angular velocity of the moving body MV is ω s There is. It is also assumed that the transmission path TL includes communication delay elements DL1 and DL2 that delay the signal by a certain delay time T. In addition, in FIG. 7, the mobile body MV and the environment in which the mobile body MV is placed are represented by a block MEV as a mobile body+environment.

バイラテラルシステムの場合と同様に、操縦者OPは常識的な操舵、例えば角速度が大きくなるように操舵をすることはない操舵を行っている範囲においては、仮想エネルギーは増大することはないと考えられる。すなわち、受動的であるとみなすことができる。 As in the case of a bilateral system, the operator OP believes that the virtual energy will not increase as long as he performs common-sense steering, such as steering that does not increase the angular velocity. It will be done. In other words, it can be considered passive.

また、移動体MVにおいては、通常は操舵の入力に対して、角速度が出力となるような特性を持つものとする。 Furthermore, it is assumed that the moving body MV normally has a characteristic in which the angular velocity is the output in response to the steering input.

図8は移動体MVが自動車の場合の動特性に関する説明図である。図8では自動車の左右前輪および左右後輪をそれぞれ1つの車輪15および車輪16に置き換えることで、モデルを簡易化しており、2輪モデルと呼ばれる。この場合、自動車の動特性は、以下の数式(7)で表すことができる。 FIG. 8 is an explanatory diagram regarding dynamic characteristics when the mobile object MV is a car. In FIG. 8, the model is simplified by replacing the left and right front wheels and the left and right rear wheels of the automobile with one wheel 15 and one wheel 16, respectively, and is called a two-wheel model. In this case, the dynamic characteristics of the vehicle can be expressed by the following equation (7).

Figure 0007357820000007
Figure 0007357820000007

上記数式(7)において、δは操舵角、Vは移動体の重心の速度、ωは角速度、βは移動体の重心周りの横滑り角、mは質量、Iは重心周りの慣性モーメント、lおよびlは、それぞれ重心から前輪15および後輪16までの距離、C、Cはコーナリングスティフネスである。また、図8では、慣性座標系をXYで表し、移動体に固定された移動体座標系をxyで表している。ψは慣性座標系のX軸を基準とした、移動体座標系の方位である。In the above formula (7), δ is the steering angle, V is the speed of the center of gravity of the moving body, ω is the angular velocity, β is the side slip angle around the center of gravity of the moving body, m is the mass, I is the moment of inertia around the center of gravity, l f and l r are distances from the center of gravity to the front wheels 15 and rear wheels 16, respectively, and C f and C r are cornering stiffnesses. Furthermore, in FIG. 8, the inertial coordinate system is represented by XY, and the moving object coordinate system fixed to the moving object is represented by xy. ψ is the orientation of the moving body coordinate system with respect to the X-axis of the inertial coordinate system.

コーナリングスティフネスは、タイヤと接触面間の状態で決まる値であり、環境に依存する。このように移動体は、環境からの影響を常に受けているため、図7では、移動体+環境としてブロックMEVで表している。 Cornering stiffness is a value determined by the condition between the tire and the contact surface, and is dependent on the environment. In this way, the moving object is always influenced by the environment, so in FIG. 7, the moving object + environment is represented by a block MEV.

操舵角δは、移動体制御部MD(図3)において、移動体制御装置FD(図3)の波変数変換部F1(図3)から入力される移動体制御量δを実現するように移動体MVを制御する制御量である。通常、移動体制御部MDでは、角速度ωが不安定とならないような制御が行われる。また、環境との相互作用を考えた場合にも、通常は仮想エネルギーが受動的となる範囲で制御されると考えられる。例えば、移動体MVが自動車の場合に、環境として凍結路および雪道などを移動することが考えられ、このような場合には、横滑り防止制御などが働くため、仮想エネルギーが増大することはないと考えられる。よって、移動体MVと環境は仮想エネルギーに対して受動的とみなすことができる。同様に、遠隔操縦装置RDおよび移動体制御装置FDも仮想エネルギーの受動性が満たされる範囲で制御される。The steering angle δ is set in the moving body control unit MD (FIG. 3) so as to realize the moving body control amount δ s input from the wave variable conversion unit F1 (FIG. 3) of the moving body control device FD (FIG. 3). This is a control amount for controlling the mobile object MV. Normally, the moving body control unit MD performs control so that the angular velocity ω s does not become unstable. Furthermore, when considering interaction with the environment, it is thought that virtual energy is usually controlled within a range where it becomes passive. For example, if the mobile object MV is a car, it may be moving on an icy road or snowy road, and in such a case, the virtual energy will not increase because skid prevention control etc. will be activated. it is conceivable that. Therefore, the mobile MV and the environment can be considered passive with respect to virtual energy. Similarly, the remote control device RD and the mobile object control device FD are also controlled within a range that satisfies the passivity of virtual energy.

これらより、仮想エネルギーに対する受動性が満たされない要素は伝送路TLのみであるが、これはバイラテラルシステムの場合と同様に、以下の数式(8)および数式(9)に示すような波変数変換により受動化が可能である。 From these, the only element for which passivity to virtual energy is not satisfied is the transmission line TL, but as in the case of bilateral systems, this is caused by wave variable transformation as shown in equations (8) and (9) below. Passivation is possible by

Figure 0007357820000008
Figure 0007357820000008

上記数式(8)は、遠隔操縦装置RDから移動体制御装置FDに情報を送る場合の波変数uおよび波変数uを表している。The above equation (8) represents the wave variable u m and the wave variable us when information is sent from the remote control device RD to the mobile object control device FD.

Figure 0007357820000009
Figure 0007357820000009

上記数式(9)は、遠隔操縦装置RDから移動体制御装置FDに情報を送る場合の波変数vおよび波変数vを表している。The above equation (9) represents the wave variable v m and the wave variable v s when information is sent from the remote control device RD to the mobile object control device FD.

この場合も、数式(6)と同様の計算により仕事率Pは、以下の数式(10)で表すことができ、伝送路TLが受動的となることが示される。 In this case as well, the power P can be expressed by the following equation (10) by calculation similar to equation (6), which indicates that the transmission path TL is passive.

Figure 0007357820000010
Figure 0007357820000010

以上説明した波変数変換を、遠隔操縦装置RDの波変数変換部R1および移動体制御装置FDの波変数変換部F1で実行することで、伝送路TLの受動化が可能となる。このように、図7の移動体遠隔操縦システムは、波変数変換部R1およびF1により全てのブロックで受動的となるため、安定性を保つことができる。特に、伝送路TLの受動性に関しては、遅延時間Tに依存しないため、大きな通信遅延が生じたとしても、常に受動的であり、安定性を保証できるという効果が得られる。 By executing the wave variable conversion described above in the wave variable converter R1 of the remote control device RD and the wave variable converter F1 of the mobile object control device FD, the transmission path TL can be made passive. In this manner, the mobile remote control system of FIG. 7 can maintain stability because all blocks are passive due to the wave variable conversion units R1 and F1. In particular, the passivity of the transmission line TL does not depend on the delay time T, so even if a large communication delay occurs, it is always passive and stability can be guaranteed.

波変数変換部R1およびF1での処理をより具体的に説明する。まず、遠隔操縦装置RDの波変数変換部R1での処理について説明する。波変数変換部R1は、まず、移動体制御装置FDから伝送路TLを介して波変数vを受け取る。波変数vは、移動体制御装置FDが出力する波変数vが遅延時間Tだけ遅れた信号であり、時刻tでの波変数v(t)は、以下の数式(11)で表すことができる。The processing in the wave variable converters R1 and F1 will be explained in more detail. First, the processing in the wave variable conversion unit R1 of the remote control device RD will be explained. The wave variable conversion unit R1 first receives the wave variable v m from the mobile object control device FD via the transmission path TL. The wave variable v m is a signal obtained by delaying the wave variable v s output by the mobile object control device FD by the delay time T, and the wave variable v m (t) at time t is expressed by the following formula (11). be able to.

Figure 0007357820000011
Figure 0007357820000011

次に、操縦者OPの操舵角δと波変数vから操縦者OPに提示する画像の角速度ωを決定する。時刻tでの角速度ω(t)は、以下の数式(12)で表すことができる。Next, the angular velocity ω m of the image to be presented to the operator OP is determined from the steering angle δ m of the operator OP and the wave variable v m . The angular velocity ω m (t) at time t can be expressed by the following equation (12).

Figure 0007357820000012
Figure 0007357820000012

数式(11)および数式(12)から、時刻tでの波変数u(t)は、以下の数式(13)で表すことができる。From Equations (11) and (12), the wave variable u m (t) at time t can be expressed by Equation (13) below.

Figure 0007357820000013
Figure 0007357820000013

波変数uは、遠隔操縦装置RDから伝送路TLを介して移動体制御装置FDに送信される。The wave variable u m is transmitted from the remote control device RD to the mobile object control device FD via the transmission path TL.

次に、移動体制御装置FDの波変数変換部F1での処理について説明する。波変数変換部F1は、まず、遠隔操縦装置RDから伝送路TLを介して波変数uを受け取る。波変数uは、遠隔操縦装置RDが出力する波変数uが遅延時間Tだけ遅れた信号であり、時刻tでの波変数u(t)は、以下の数式(14)で表すことができる。Next, the processing in the wave variable conversion unit F1 of the mobile object control device FD will be explained. The wave variable converter F1 first receives the wave variable us from the remote control device RD via the transmission line TL. The wave variable u s is a signal that is delayed by the delay time T from the wave variable u m output by the remote control device RD, and the wave variable u m (t) at time t is expressed by the following equation (14). I can do it.

Figure 0007357820000014
Figure 0007357820000014

次に、波変数変換部F1は、移動体制御装置FDのセンサ取得部F5から得られる移動体MVの角速度ωを用いて、操舵角δを更新する。時刻tでの角速度ω(t)は、以下の数式(15)で表すことができる。Next, the wave variable conversion unit F1 updates the steering angle δ s using the angular velocity ω s of the mobile body MV obtained from the sensor acquisition unit F5 of the mobile body control device FD. The angular velocity ω s (t) at time t can be expressed by the following equation (15).

Figure 0007357820000015
Figure 0007357820000015

数式(14)および数式(15)から、時刻tでの波変数v(t)は、以下の数式(16)で表すことができる。From Equations (14) and (15), the wave variable v s (t) at time t can be expressed by Equation (16) below.

Figure 0007357820000016
Figure 0007357820000016

波変数vsは、移動体制御装置FDから伝送路TLを介して遠隔操縦装置RDに送信される。The wave variable vs is transmitted from the mobile control device FD to the remote control device RD via the transmission path TL.

遠隔操縦装置RDの波変数変換部R1および移動体制御装置FDの波変数変換部F1では、上記のような処理をすることで、波変数変換を行い、伝送路TLを受動化することができる。 The wave variable conversion unit R1 of the remote control device RD and the wave variable conversion unit F1 of the mobile object control device FD can perform wave variable conversion and make the transmission path TL passive by performing the above processing. .

<画像生成部>
次に、図2の説明に戻り、画像生成部R4について説明する。図7に示したように、操縦者OPには角速度ωが入力されるが、これは、波変数変換によって得られた角速度ωを、操縦者OPに提示する画像の回転角θに変換することを意味している。すなわち、画像生成部R4から画像表示装置IDに入力される画像情報を角度θだけ回転させることを意味している。
<Image generation section>
Next, returning to the explanation of FIG. 2, the image generation section R4 will be explained. As shown in FIG. 7, the angular velocity ω m is input to the operator OP, which means that the angular velocity ω m obtained by wave variable conversion is converted into the rotation angle θ m of the image presented to the operator OP. It means to convert. In other words, this means that the image information input from the image generation unit R4 to the image display device ID is rotated by an angle θ m .

ここで、時刻tでの回転角θ(t)は、以下の数式(17)で表すことができる。Here, the rotation angle θ m (t) at time t can be expressed by the following equation (17).

Figure 0007357820000017
Figure 0007357820000017

受信部R2から入力される通信遅延を含んだ画像情報、すなわち過去の画像情報を回転角θだけ回転させる。ここでは、画像情報を受信した時刻を0として、同じ画像情報を使用している時間をtとしている。このように操縦者OPに角速度ωに対応した回転角θだけ回転させた画像を提示し、操縦者OPはその画像を見て操舵を行うため、操舵角δが操縦者OPからの出力であるとみなすことができる。また、実際の効果としては、操縦者OPは、自分の操舵がリアルタイムで映像を変化させているように感じることができ、安定した操縦を行うことができるようになる。Image information including communication delay inputted from the receiving unit R2, that is, past image information, is rotated by a rotation angle θ m . Here, the time when image information is received is set to 0, and the time during which the same image information is used is set to t. In this way, the image rotated by the rotation angle θ m corresponding to the angular velocity ω m is presented to the operator OP, and the operator OP performs steering by looking at the image, so that the steering angle δ m is determined by the rotation angle θ m corresponding to the angular velocity ω m. It can be considered as an output. Moreover, as an actual effect, the operator OP can feel as if his/her own steering is changing the image in real time, and can perform stable operation.

次に、画像情報を回転角θ回転させる方法の一例について、図9を用いて説明する。図9は、XYZの3次元仮想空間上に、仮想的なカメラを配置し、この仮想カメラ位置VCPでの可視範囲に、受信部R2から取得した画像情報を貼り付ける。図9の例では、路面の左右のLNと水平線HLを含む画像情報IIが示されている。Next, an example of a method for rotating image information by a rotation angle θm will be described using FIG. 9. In FIG. 9, a virtual camera is placed on the XYZ three-dimensional virtual space, and image information acquired from the receiving unit R2 is pasted in the visible range at the virtual camera position VCP. In the example of FIG. 9, image information II including left and right LN of the road surface and a horizontal line HL is shown.

この画像情報は、ネットワークNWを介して得られた画像情報であり、遅延時間を含んだ移動体MVの周辺の過去の画像情報である。仮想カメラ位置VCPにおけるカメラの姿勢を回転角θだけ回転させることで、操縦者OPに提示する画像を、時刻0での過去の画像から、時刻tでの現在の画像にすることができる。This image information is image information obtained via the network NW, and is past image information around the mobile object MV including delay time. By rotating the posture of the camera at the virtual camera position VCP by the rotation angle θ m , the image presented to the operator OP can be changed from the past image at time 0 to the current image at time t.

このような画像の生成方法は一例であり、回転角θ分だけ回転させる方法は各種ある。例えば、LiDARで取得できる深度データにおいては、点群を座標変換するだけで視点を変更することと同じ効果が得られる。This method of generating an image is just one example, and there are various methods of rotating the image by the rotation angle θ m . For example, with depth data that can be acquired by LiDAR, the same effect as changing the viewpoint can be obtained by simply transforming the coordinates of a point group.

なお、並進速度と加速操作または減速操作との積を仮想仕事率とした場合、並進速度を用いて画像の拡大および縮小、または画像を並進移動させることで、同様の効果が得られる。 Note that when the product of the translational speed and the acceleration or deceleration operation is defined as the virtual power, the same effect can be obtained by enlarging and reducing the image or translating the image using the translational speed.

また、画像生成部R4の処理として、波変数を用いて変換された画像に対して、受信部R2からのセンサ情報を数値またはオブジェクトとして重畳し、操縦者に提示することで、操縦性を向上させることができる。例えば、移動体MVが自動車の場合には、センサ情報として、操舵角が得られる場合、ステアリングホイールを模したオブジェクトを、操舵角分だけ回転させて描画する方法などが考えられる。この場合、操縦者OPは、実際の移動体MVがどのような操舵角となっているかを認識でき、その情報を操縦に反映することができる。その他の例として、移動体MVの速度がセンサ情報として取得できる場合は、速度を数字で表し、画像に重畳することが考えられる。この場合、操縦者OPは移動体MVが現在どの速度で移動しているかを認識することができ、その情報を操縦に反映することができる。また、その他の例として、センサ情報に、路面のレーンによる区画線の情報が含まれている場合、画像に区画線を線として描画すれば、操縦者がレーンを認識することが容易となる。 In addition, as a process of the image generation unit R4, the sensor information from the reception unit R2 is superimposed on the image converted using the wave variable as a numerical value or an object, and is presented to the operator, thereby improving maneuverability. can be done. For example, when the moving body MV is a car, if a steering angle is obtained as the sensor information, a method of drawing an object imitating a steering wheel by rotating it by the steering angle may be considered. In this case, the operator OP can recognize what kind of steering angle the mobile object MV actually has, and can reflect this information in the operation. As another example, if the speed of the moving object MV can be acquired as sensor information, it is possible to express the speed numerically and superimpose it on the image. In this case, the operator OP can recognize at what speed the mobile object MV is currently moving, and can reflect this information in the operation. As another example, if the sensor information includes information on lane markings on the road surface, if the marking lines are drawn as lines in the image, the driver can easily recognize the lanes.

このように波変数変換、画像生成を行うことで、移動体遠隔操縦システムの安定性を保証しつつ、操縦者OPは、あたかも通信遅延による遅れがない状態での移動体MVの遠隔操縦が可能となる。この効果は、遅延時間Tの大きさに依存しないため、大きな通信遅延がある場合においても遠隔操縦の不安定化を抑制することができる。 By performing wave variable conversion and image generation in this way, the stability of the mobile remote control system is guaranteed, and the operator OP can remotely control the mobile MV as if there were no delays due to communication delays. becomes. Since this effect does not depend on the magnitude of the delay time T, it is possible to suppress instability of remote control even when there is a large communication delay.

なお、上述した説明では、波変数変換部では速度情報を波変数変換しているが、これに限定されない。例えば、加速度情報(角加速度、並進加速度)および位置情報(角度情報、並進情報)を波変数変換することもできる。これらを「移動体の状態量」として一般化する。これらを用いる場合も遠隔操縦の不安定化を抑制することができる。 Note that in the above description, the wave variable converter converts the speed information into wave variables, but the present invention is not limited to this. For example, acceleration information (angular acceleration, translational acceleration) and position information (angular information, translational information) can also be converted into wave variables. These are generalized as "state quantities of a moving body." When these are used, instability of remote control can also be suppressed.

<実施の形態2>
以上説明した実施の形態1の移動体遠隔操縦システム1000では、通信遅延の遅延時間Tが一定であるものとして説明した。一方で、インターネットなどのネットワークを介した遠隔操縦の場合には、通信遅延が一定であることはほとんどなく、変動する。このようなシステムを図示すると、図10のように表される。
<Embodiment 2>
In the mobile remote control system 1000 of the first embodiment described above, the delay time T of the communication delay is assumed to be constant. On the other hand, in the case of remote control via a network such as the Internet, communication delays are rarely constant and vary. Such a system is illustrated as shown in FIG.

図10は、実施の形態2の移動体遠隔操縦システム2000をブロック図で表した図である。図10は、遠隔操縦装置RDから移動体制御装置FDへの通信遅延の遅延時間がT(t)であり、移動体制御装置FDから遠隔操縦装置RDへの通信遅延の遅延時間がT(t)であるシステムである。これは、遠隔操縦装置RDと移動体制御装置FDとの間の伝送路TLの通信遅延が一定遅延ではなく、時間tに依存し、かつ通信の方向によって異なることを意味している。このような場合、波変数の積分が送信側と受信側で異なった値になることにより、ドリフトが生じ、移動体MVの遠隔操縦の際には、操縦性が低下する。また、伝送路TLの受動性が満たされない場合が生じる。FIG. 10 is a block diagram of a mobile remote control system 2000 according to the second embodiment. FIG. 10 shows that the delay time of the communication delay from the remote control device RD to the mobile control device FD is T 1 (t), and the delay time of the communication delay from the mobile control device FD to the remote control device RD is T 2 (t). This means that the communication delay on the transmission path TL between the remote control device RD and the mobile object control device FD is not a constant delay, but depends on time t and varies depending on the direction of communication. In such a case, the integral of the wave variable becomes a different value on the transmitting side and the receiving side, causing a drift, and when remotely controlling the mobile object MV, the maneuverability decreases. Furthermore, there may be cases where the passivity of the transmission path TL is not satisfied.

本実施の形態2では、非特許文献2を参考に、これらの問題を解決する移動体遠隔操縦システム2000について示す。なお、本開示と非特許文献2との違いは、非特許文献2は力と速度で定義される受動性に対する波変数変換であるのに対して、本開示では、速度情報と操縦量で定義される受動性に対する波変数変換であり、受動性の定義が異なる点にある。 In the second embodiment, a mobile remote control system 2000 that solves these problems will be described with reference to Non-Patent Document 2. The difference between the present disclosure and Non-Patent Document 2 is that Non-Patent Document 2 is a wave variable conversion for passivity defined by force and speed, whereas in the present disclosure, it is defined by speed information and the amount of maneuver. The difference is that the definition of passivity is different.

図11は通信遅延が一定でない場合の、波変数の通信遅延通過後の歪の様子を模式的に示している。すなわち、図11の左図は、遠隔操縦装置RDが出力する波変数uの時間変化を示す波形であり、図11の右図は、遠隔操縦装置RDが出力する波変数uが通信遅延要素DL1の遅延時間T(t)で遅れた波変数uの時間変化を示す波形である。FIG. 11 schematically shows how the wave variable is distorted after passing through the communication delay when the communication delay is not constant. That is, the left diagram in FIG . 11 is a waveform showing the time change of the wave variable u m output by the remote control device RD, and the right diagram in FIG. This is a waveform showing a temporal change in the wave variable u s delayed by the delay time T 1 (t) of the element DL1.

図11より、通信遅延が変動すると、送信側である左図の入力信号波の積分値と、受信側である右図の出力信号波の積分値とが一致せず、ドリフトの要因となることが判る。このような場合、波変数の補償情報を波変数と同時に送信または受信することで、補償が可能となる。 From Figure 11, when the communication delay fluctuates, the integral value of the input signal wave on the transmitting side, shown in the left diagram, does not match the integral value of the output signal wave, shown on the right diagram, on the receiving side, which causes drift. I understand. In such a case, compensation can be achieved by transmitting or receiving compensation information for the wave variables at the same time as the wave variables.

図12は、実施の形態2の移動体遠隔操縦システム2000(図1)の遠隔操縦装置RD1の構成を示すブロック図であり、図13は、移動体制御装置FD1の構成を示すブロック図である。 FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the remote control device RD1 of the mobile object remote control system 2000 (FIG. 1) of the second embodiment, and FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the mobile object control device FD1. .

<遠隔操縦装置>
図12に示す遠隔操縦装置RD1においては、図2に示した遠隔操縦装置RD1の各構成に加えて、波変数補償部R6(第1の波変数補償部)を有している。また、波変数変換部R1は、波変数uに加えて、移動体制御装置FD1側で波変数の歪を補償するためのリーダ補償情報を出力する機能を有している。
<Remote control device>
The remote control device RD1 shown in FIG. 12 includes a wave variable compensator R6 (first wave variable compensator) in addition to the components of the remote control device RD1 shown in FIG. 2. Furthermore, the wave variable converter R1 has a function of outputting, in addition to the wave variable um , leader compensation information for compensating for distortion of the wave variable on the mobile object control device FD1 side.

送信部R3は、波変数変換部R1からの波変数uおよびリーダ補償情報をネットワークNWに送信する機能を有している。The transmitter R3 has a function of transmitting the wave variable um and the leader compensation information from the wave variable converter R1 to the network NW.

受信部R2は、ネットワークNWから波変数vおよび波変数vを補償するためのフォロワ補償情報を受信し、波変数補償部R6に出力する機能を有している。The receiving unit R2 has a function of receiving a wave variable v m and follower compensation information for compensating the wave variable v m from the network NW, and outputting it to the wave variable compensating unit R6.

波変数補償部R6は、受信部R2からの波変数vおよびフォロワ補償情報を用いて、波変数を補償し、補償波変数vmc(第1の補償波変数)として出力する機能を有している。The wave variable compensation unit R6 has a function of compensating the wave variable using the wave variable v m from the receiving unit R2 and the follower compensation information, and outputting it as a compensation wave variable v mc (first compensation wave variable). ing.

なお、その他、図2を用いて説明した遠隔操縦装置RDと同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 In addition, the same components as those of the remote control device RD explained using FIG. 2 are given the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted.

<移動体制御装置>
図13に示す移動体制御装置FD1においては、図3に示した移動体制御装置FD1の各構成に加えて、波変数補償部F6(第2の波変数補償部)を有している。また、波変数変換部F1は、波変数vに加えて、遠隔操縦装置RD1側で波変数の歪を補償するための、フォロワ補償情報を出力する機能を有している。
<Mobile object control device>
The mobile body control device FD1 shown in FIG. 13 includes a wave variable compensator F6 (second wave variable compensator) in addition to the components of the mobile body control device FD1 shown in FIG. In addition to the wave variable vs , the wave variable converter F1 has a function of outputting follower compensation information for compensating for distortion of the wave variable on the remote control device RD1 side.

送信部F3は、波変数変換部F1からの波変数vおよびフォロワ補償情報をネットワークNWに送信する機能を有している。The transmitter F3 has a function of transmitting the wave variable vs and follower compensation information from the wave variable converter F1 to the network NW.

受信部F2は、遠隔操縦装置RD1からネットワークを介して送信された波変数uおよび、波変数uを補償するためのリーダ補償情報を受信し、波変数補償部F6に出力する機能を有している。The receiving unit F2 has a function of receiving the wave variable us transmitted from the remote control device RD1 via the network and the leader compensation information for compensating the wave variable us , and outputting it to the wave variable compensating unit F6. are doing.

波変数補償部F6は、受信部F2からの波変数uおよびリーダ補償情報を用いて、波変数を補償し、補償波変数usc(第2の補償波変数)として出力する機能を有している。The wave variable compensation unit F6 has a function of compensating the wave variable using the wave variable us and the reader compensation information from the receiving unit F2, and outputting it as a compensation wave variable usc (second compensation wave variable). ing.

なお、その他、図3を用いて説明した移動体制御装置FDと同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Note that other components that are the same as those of the mobile object control device FD explained using FIG. 3 are given the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted.

<波変数補償部の動作>
次に、波変数補償部の動作について説明する。波変数補償部は、通信遅延が変動する場合であったとしても、システムの受動性の保証、およびドリフトの影響を低減するために、波変数を補償する。
<Operation of wave variable compensation section>
Next, the operation of the wave variable compensator will be explained. The wave variable compensator compensates the wave variables in order to guarantee the passivity of the system and reduce the effects of drift even if the communication delay varies.

移動体制御装置FD1の波変数補償部F6および遠隔操縦装置RD1の波変数補償部R6は、同様の動作を行うため、以下では移動体制御装置FD1における波変数補償部F6の動作について説明する。 Since the wave variable compensator F6 of the mobile body control device FD1 and the wave variable compensator R6 of the remote control device RD1 perform similar operations, the operation of the wave variable compensator F6 in the mobile body control device FD1 will be described below.

遠隔操縦装置RD1から送信され、移動体制御装置FD1で受信した波変数uを歪みのない波変数ustに復元することを考える。すなわち、以下の数式(18)が成り立つ波変数ustを考える。Consider restoring the wave variable us transmitted from the remote control device RD1 and received by the mobile object control device FD1 to a wave variable ust without distortion. That is, consider a wave variable u st that satisfies the following equation (18).

Figure 0007357820000018
Figure 0007357820000018

移動体制御装置FD1の波変数補償部F6では、受信した波変数uが波変数ustにできる限りが近づくように、受信部F2から取得したリーダ補償情報を用いて波変数uを補償する。補償方法は複数あるが、遠隔操縦装置RD1で波変数uの送信時間tm,lastをリーダ補償情報として送信し、時刻tに受信した波変数u(t)に対して、以下の数式(19)を用いて補償することで、時刻tでの補償波変数usc(t)を得ることができる。The wave variable compensator F6 of the mobile object control device FD1 compensates the wave variable u s using the leader compensation information acquired from the receiver F2 so that the received wave variable u s approaches the wave variable u st as much as possible. do. There are multiple compensation methods, but when the remote control device RD1 transmits the transmission time t m,last of the wave variable u m as leader compensation information, and the wave variable u s (t) received at time t, the following formula is used. By performing compensation using (19), the compensation wave variable u sc (t) at time t can be obtained.

Figure 0007357820000019
Figure 0007357820000019

上記数式(19)において、Kは正の値を持つゲインである。これにより、通信遅延が変動する場合においても歪みのない波変数を得ることができ、結果としてドリフトの影響を低減することができる。In the above equation (19), K m is a gain having a positive value. This makes it possible to obtain distortion-free wave variables even when the communication delay varies, and as a result, the influence of drift can be reduced.

また、上述したタイムスタンプ以外の補償方法としては、予め遠隔操縦装置RD1で波変数uを積分した、以下の数式(20)で示される値を計算し、その値をリーダ補償情報として送信する。In addition, as a compensation method other than the above-mentioned time stamp, the value expressed by the following formula (20) is calculated by integrating the wave variable u m in advance with the remote control device RD1, and the value is transmitted as the leader compensation information. .

Figure 0007357820000020
Figure 0007357820000020

移動体制御装置FD1では、数式(19)と同様の数式を用いて補償する。このように、リーダ補償情報を用いることで、ドリフトの影響を補償することができ、通信遅延が変動する場合においてもシステムの不安定化を回避することができる。 The mobile object control device FD1 performs compensation using a formula similar to formula (19). In this way, by using the reader compensation information, it is possible to compensate for the influence of drift, and even when communication delay fluctuates, it is possible to avoid system instability.

上記では、移動体制御装置FD1の波変数補償部F6での処理について説明したが、遠隔操縦装置RD1の波変数補償部R6でも同様にして、移動体制御装置FD1からの波変数を補償し、遠隔操縦装置RD1側のドリフトの影響を低減することができる。 In the above, the processing in the wave variable compensator F6 of the mobile object control device FD1 has been explained, but the wave variable compensator R6 of the remote control device RD1 similarly compensates the wave variable from the mobile object control device FD1, The influence of drift on the remote control device RD1 side can be reduced.

なお、通信遅延が変動する場合、波変数変換を用いた場合にも伝送路で受動性が保証されない場合が生じる。例えば、通信が途絶した場合には、最後に受信した波変数が出力され続けるため、エネルギーが無限に生じ、不安定となる。 Note that if the communication delay fluctuates, passivity may not be guaranteed in the transmission path even when wave variable conversion is used. For example, if communication is interrupted, the last received wave variable continues to be output, resulting in infinite energy generation and instability.

波変数補償部では、システムの受動性を監視し、システムの受動性が保たれない場合には、波変数を0として出力するような処理が行われる。受動性が保たれているかの判断は、非特許文献2を参考に仮想エネルギーの収支をモニタすることで行う。以下では、仮想エネルギーの収支モニタに基づいて、波変数補償部での動作について説明する。 The wave variable compensator monitors the passivity of the system, and if the passivity of the system is not maintained, processing is performed to output the wave variable as 0. A determination as to whether passivity is maintained is made by monitoring the balance of virtual energy with reference to Non-Patent Document 2. Below, the operation of the wave variable compensator will be explained based on the virtual energy balance monitor.

図10に示したシステムが受動的であるには、数式(10)より、システムに蓄えられる仮想エネルギーが以下の数式(21)を満たす必要がある。 In order for the system shown in FIG. 10 to be passive, according to equation (10), the virtual energy stored in the system must satisfy the following equation (21).

Figure 0007357820000021
Figure 0007357820000021

上記数式(21)において、Etotal(0)は初期状態でシステムに蓄積されている仮想エネルギーである。波変数を用いた場合は、移動体制御装置FD1の波変数補償部F6に蓄積された時刻tでの仮想エネルギーE(t)、および遠隔操縦装置RD1の波変数補償部R6に蓄積された時刻tでの仮想エネルギーE(t)は、それぞれ以下の数式(22)および数式(23)で計算することができる。In the above formula (21), E total (0) is the virtual energy stored in the system in the initial state. When wave variables are used, the virtual energy E s (t) at time t accumulated in the wave variable compensation unit F6 of the mobile object control device FD1, and the virtual energy E s (t) accumulated in the wave variable compensation unit R6 of the remote control device RD1. The virtual energy E m (t) at time t can be calculated using the following equations (22) and (23), respectively.

Figure 0007357820000022
Figure 0007357820000022

Figure 0007357820000023
Figure 0007357820000023

数式(23)において、ts,lastは、移動体制御装置FD1での波変数vの送信時間である。波変数補償部F6および波変数補償部R6では、それぞれ仮想エネルギーE(t)および仮想エネルギーE(t)をモニタし、それぞれ仮想エネルギーの上限Es,lim、仮想エネルギーの上限Em,limを超える場合、補償波変数uscおよび補償波変数vmcを0として出力することで、無限にエネルギーが蓄積されることを防ぐ。In Equation (23), t s,last is the transmission time of the wave variable vs s in the mobile object control device FD1. The wave variable compensator F6 and the wave variable compensator R6 monitor the virtual energy E s (t) and the virtual energy E m (t), respectively, and set the upper limit of the virtual energy E s,lim and the upper limit E m of the virtual energy, respectively. If the value exceeds lim , the compensation wave variable u sc and the compensation wave variable v mc are output as 0 to prevent energy from being accumulated indefinitely.

すなわち、波変数補償部F6および波変数補償部R6では、それぞれ以下の数式(24)および数式(25)で表される計算が行われる。 That is, the wave variable compensator F6 and the wave variable compensator R6 perform calculations expressed by the following equations (24) and (25), respectively.

Figure 0007357820000024
Figure 0007357820000024

Figure 0007357820000025
Figure 0007357820000025

なお、仮想エネルギーの上限Es,limおよびEm,limはシステムが受動性を満たす範囲で設定されている必要がある。Note that the upper limits of virtual energy E s,lim and E m,lim need to be set within a range where the system satisfies passivity.

このとき、システムに蓄積されている仮想エネルギーEtotalは、以下の数式(26)で表されることになるので、システムの受動性は満たされ、安定となる。At this time, the virtual energy E total accumulated in the system is expressed by the following equation (26), so the passivity of the system is satisfied and stable.

Figure 0007357820000026
Figure 0007357820000026

本実施の形態で示したような波変数補償部を用いることで、通信遅延が変動する場合においても、不安定とならず効率的な移動体の遠隔操縦システムの実現が可能である。 By using the wave variable compensator as shown in this embodiment, it is possible to realize an efficient remote control system for a mobile object that does not become unstable even when communication delay fluctuates.

なお、受信部にバッファを導入し、擬似的に通信遅延を一定にすることで、実施の形態1の遠隔操縦装置RDおよび移動体制御装置FDでも通信遅延が変動する場合に比較的容易に対応することも可能である。すなわち、遠隔操縦装置RDの受信部R2にバッファを設け、移動体制御装置FDからの画像情報および波変数を、予め定めた時間Tだけ保持しておきT秒後に出力する。同様に、移動体制御装置FDの受信部F2にもバッファを設ける。 Note that by introducing a buffer into the receiving section and making the communication delay pseudo-constant, it is relatively easy to cope with the case where the communication delay fluctuates even in the remote control device RD and mobile control device FD of the first embodiment. It is also possible to do so. That is, a buffer is provided in the receiving section R2 of the remote control device RD, and the image information and wave variables from the mobile object control device FD are held for a predetermined time T and output after T seconds. Similarly, a buffer is also provided in the receiving section F2 of the mobile object control device FD.

このような方法は、簡単に通信遅延の変動に対処することが可能であるが、最長の時間遅れに合わせて性能が低下する可能性がある。なお、受信部にバッファを導入した場合においても、通信が途絶することがあるので、仮想エネルギーをモニタ可能な波変数補償部を設ける必要がある。 Although such a method can easily cope with variations in communication delay, performance may degrade with the longest time delay. Note that even if a buffer is introduced in the receiving section, communication may be interrupted, so it is necessary to provide a wave variable compensation section that can monitor virtual energy.

<実施の形態3>
以上説明した実施の形態1および実施の形態2の移動体遠隔操縦システム1000および2000では、波変数変換および波変数補償を行うことで、操縦者OPは、あたかも通信遅延による遅れがないような移動体MVの遠隔操縦が可能となる。しかし、移動体MVの移動に関する補助的な情報を、さらに操縦者OPに提示することで、より高精度な移動体遠隔操縦システムを提供することが可能となる。以下では、実施の形態3の移動体遠隔操縦システムとして、移動体MVの移動予測を行い、提示画像にその情報を重畳する構成について説明する。
<Embodiment 3>
In the mobile object remote control systems 1000 and 2000 of the first and second embodiments described above, by performing wave variable conversion and wave variable compensation, the operator OP can move as if there were no delays due to communication delays. It becomes possible to remotely control the body MV. However, by further presenting auxiliary information regarding the movement of the mobile object MV to the operator OP, it becomes possible to provide a more accurate mobile object remote control system. Below, as a mobile object remote control system of Embodiment 3, a configuration will be described in which movement prediction of a mobile object MV is performed and the information is superimposed on a presented image.

図14は、実施の形態3の移動体遠隔操縦システム3000(図1)における遠隔操縦装置RD2の構成を示すブロック図である。図2に示した遠隔操縦装置RDと比較して、移動予測部R7が追加されている。その他、図2を用いて説明した遠隔操縦装置RDと同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、移動体制御装置FDの構成については、実施の形態1の移動体遠隔操縦システム1000(図1)と同じである。 FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of remote control device RD2 in mobile remote control system 3000 (FIG. 1) according to the third embodiment. Compared to the remote control device RD shown in FIG. 2, a movement prediction unit R7 is added. Other components that are the same as those of the remote control device RD explained using FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted. Note that the configuration of the mobile object control device FD is the same as the mobile object remote control system 1000 (FIG. 1) of the first embodiment.

<遠隔操縦装置>
移動予測部R7は、受信部R2からのセンサ情報および移動体MVの将来の状態を予測する予測モデルを用いて、移動体MVの移動予測を行い、その結果を画像生成部R4に出力する機能を有する。
<Remote control device>
The movement prediction unit R7 has a function of predicting the movement of the mobile body MV using the sensor information from the reception unit R2 and a prediction model that predicts the future state of the mobile body MV, and outputting the result to the image generation unit R4. has.

画像生成部R4は、受信部R2からの画像情報と、波変数変換部R1からの速度情報および、移動予測部R7からの移動予測を用いて、操縦者OPに提示する提示画像を生成し、画像表示装置IDに提示画像を出力する機能を有する。 The image generation unit R4 uses the image information from the reception unit R2, the speed information from the wave variable conversion unit R1, and the movement prediction from the movement prediction unit R7 to generate a presentation image to be presented to the operator OP, It has a function of outputting the presented image to the image display device ID.

<移動予測部の動作>
以下、移動予測部R7の動作について、より詳細に説明する。移動体MVが自動車の場合、前輪および後輪が将来どのような位置を通るかを操縦者OPに示すことで、操縦者OPは、より高精度な操縦をすることが可能となる。
<Operation of movement prediction unit>
The operation of the movement prediction unit R7 will be explained in more detail below. When the mobile object MV is a car, by indicating to the operator OP what positions the front wheels and rear wheels will pass in the future, the operator OP can perform more precise maneuvering.

図15は移動体MVが自動車の場合に、左右前輪の移動予測を説明する図である。移動予測部R7は、移動体MVの将来の状態を予測する予測モデルを用いることで、移動予測を行う。自動車の場合、2輪モデルによる自動車の動特性を表す数式(7)を用いて移動予測を行うこともできるが、以下ではより簡単な、運動学モデルを用いて予測する方法について説明する。 FIG. 15 is a diagram illustrating movement prediction of the left and right front wheels when the mobile object MV is a car. The movement prediction unit R7 performs movement prediction by using a prediction model that predicts the future state of the mobile object MV. In the case of a car, movement prediction can also be made using Equation (7) representing the dynamic characteristics of a car based on a two-wheel model, but a simpler prediction method using a kinematics model will be described below.

以下では、図8に示した2輪モデルを用いた運動学モデルについて説明する。自動車の運動学モデルは、以下の数式(27)で表される。 Below, a kinematic model using the two-wheel model shown in FIG. 8 will be explained. The kinematics model of a car is expressed by the following equation (27).

Figure 0007357820000027
Figure 0007357820000027

上記数式(27)において、X,Yは慣性座標系における自動車の重心位置である。その他の記号の意味については、数式(7)において説明しているので説明は省略する。また、数式(27)の左辺はX,Y,ψ,βの時間微分を表す。In the above equation (27), X v and Y v are the positions of the center of gravity of the vehicle in the inertial coordinate system. The meanings of other symbols are explained in Equation (7), so the explanation will be omitted. Further, the left side of Equation (27) represents the time differentiation of X v , Y v , ψ, and β.

数式(27)を予め定めた予測時間Tだけ積分することで、重心の位置と姿勢の予測が可能である。重心に対する左右の前輪の位置は固定されているため、重心の将来に渡る位置と姿勢が得られれば、適当な座標変換によって左右の前輪の位置を予測することができる。By integrating Equation (27) for a predetermined prediction time Tf , it is possible to predict the position and orientation of the center of gravity. Since the positions of the left and right front wheels relative to the center of gravity are fixed, if the future position and orientation of the center of gravity are obtained, the positions of the left and right front wheels can be predicted by appropriate coordinate transformation.

図16は、実施の形態3の遠隔操縦装置RD2における画像生成部R4で生成される画像の一例を示す図である。図16は、XYZの3次元仮想空間上に、仮想的なカメラを配置し、この仮想カメラ位置VCPでの可視範囲に、受信部R2から取得した画像情報を貼り付ける。図16の例では、路面の左右のレーンLNと水平線HLを含む画像情報IIに移動予測部R7で得られた左右の前輪の予測軌道LPTおよびRPTが重畳されている。 FIG. 16 is a diagram showing an example of an image generated by the image generation unit R4 in the remote control device RD2 of the third embodiment. In FIG. 16, a virtual camera is placed on the XYZ three-dimensional virtual space, and image information acquired from the receiving unit R2 is pasted in the visible range at the virtual camera position VCP. In the example of FIG. 16, the predicted trajectories LPT and RPT of the left and right front wheels obtained by the movement prediction unit R7 are superimposed on the image information II including the left and right lanes LN and the horizontal line HL of the road surface.

仮想カメラ位置VCPにおけるカメラの姿勢を回転角θだけ回転させることで、操縦者OPに提示する画像を、時刻0での過去の画像から、時刻tでの現在の画像にすることができる効果は、図10を用いて説明した実施の形態1と同じであり、それに予測軌道LPTおよびRPTの情報を加えることで、操縦者OPは、より高精度な遠隔操縦が可能となる。By rotating the posture of the camera at the virtual camera position VCP by the rotation angle θ m , the image presented to the operator OP can be changed from the past image at time 0 to the current image at time t. is the same as in Embodiment 1 described using FIG. 10, and by adding information on the predicted trajectories LPT and RPT to this, the operator OP can perform remote control with higher accuracy.

なお、上記では、左右の前輪の移動予測をする方法を示したが、同様に左右の後輪の移動予測を行い、画像に重畳することも可能である。また、移動予測部R7で予測する状態は、速度、角速度とすることもでき、それら予測された情報を画像に重畳することもできる。その他、操縦性が向上するような予測を行うことで、高精度な遠隔操縦が可能となる。 In addition, although the method of predicting the movement of the left and right front wheels has been described above, it is also possible to similarly predict the movement of the left and right rear wheels and superimpose it on the image. Further, the state predicted by the movement prediction unit R7 can be speed or angular velocity, and the predicted information can also be superimposed on the image. In addition, by making predictions that improve maneuverability, highly accurate remote control becomes possible.

また、移動体が自動車でない場合には、例えば飛行機などの場合は、一例として翼の先端位置などの予測を移動予測部R7で行い、その移動予測結果を画像に重畳することができ、高精度な操縦が可能となる。このように移動体に合わせた移動予測を行うことで、高精度な遠隔操縦が可能となる。 In addition, when the moving object is not a car, for example, in the case of an airplane, the movement prediction unit R7 predicts the position of the tip of the wing, and the movement prediction result can be superimposed on the image with high accuracy. This allows for easy maneuvering. By predicting the movement of a moving object in this way, highly accurate remote control becomes possible.

<ハードウェア構成>
なお、以上説明した実施の形態1~3の遠隔操縦装置RD~RD2、移動体制御装置FD、FD1の各構成要素は、コンピュータを用いて構成することができ、コンピュータがプログラムを実行することで実現される。すなわち、遠隔操縦装置RD~RD2、移動体制御装置FD、FD1は、例えば図17に示す処理回路60により実現される。処理回路60には、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)などのプロセッサが適用され、記憶装置に格納されるプログラムを実行することで各部の機能が実現される。
<Hardware configuration>
The components of the remote control devices RD to RD2 and the mobile object control devices FD and FD1 in the first to third embodiments described above can be configured using a computer, and can be configured by the computer executing a program. Realized. That is, the remote control devices RD to RD2 and the mobile object control devices FD and FD1 are realized by the processing circuit 60 shown in FIG. 17, for example. A processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor) is applied to the processing circuit 60, and the functions of each part are realized by executing a program stored in a storage device.

なお、処理回路60には、専用のハードウェアが適用されてもよい。処理回路60が専用のハードウェアである場合、処理回路60は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合せたもの等が該当する。 Note that dedicated hardware may be applied to the processing circuit 60. When the processing circuit 60 is dedicated hardware, the processing circuit 60 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Circuit). Gate Array), or a combination of these.

遠隔操縦装置RD~RD2、移動体制御装置FD、FD1は、構成要素の各々の機能が個別の処理回路で実現することもでき、それらの機能がまとめて1つの処理回路で実現することもできる。 The functions of each component of the remote control devices RD to RD2 and the mobile object control devices FD and FD1 can be realized by separate processing circuits, or these functions can be realized collectively by a single processing circuit. .

また、図18には、処理回路60がプロセッサを用いて構成されている場合におけるハードウェア構成を示している。この場合、遠隔操縦装置RD~RD2、移動体制御装置FD、FD1の各部の機能は、ソフトウェア等(ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェア)との組み合せにより実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリ62に格納される。処理回路60として機能するプロセッサ61は、メモリ62(記憶装置)に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、このプログラムは、遠隔操縦装置RD~RD2、移動体制御装置FD、FD1の構成要素の動作の手順および方法をコンピュータに実行させるものであると言える。 Further, FIG. 18 shows a hardware configuration in the case where the processing circuit 60 is configured using a processor. In this case, the functions of each part of the remote control devices RD to RD2 and the mobile control devices FD and FD1 are realized by a combination of software and the like (software, firmware, or software and firmware). Software etc. are written as programs and stored in the memory 62. A processor 61 functioning as a processing circuit 60 realizes the functions of each part by reading and executing a program stored in a memory 62 (storage device). That is, it can be said that this program causes the computer to execute the procedures and methods for operating the components of the remote control devices RD to RD2 and the mobile object control devices FD and FD1.

ここで、メモリ62は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、HDD(Hard Disk Drive)、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)およびそのドライブ装置等、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体とすることができる。 Here, the memory 62 includes, for example, nonvolatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), and EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), and HDD (Hard Disk Memory). The storage medium may be a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD (Digital Versatile Disc) and its drive device, or any storage medium that will be used in the future.

以上、遠隔操縦装置RD~RD2、移動体制御装置FD、FD1の各構成要素の機能が、ハードウェアおよびソフトウェア等の何れか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、遠隔操縦装置RD~RD2、移動体制御装置FD、FD1の一部の構成要素を専用のハードウェアで実現し、別の一部の構成要素をソフトウェア等で実現することもできる。例えば、一部の構成要素については専用のハードウェアとしての処理回路60でその機能を実現し、他の一部の構成要素についてはプロセッサ61としての処理回路60がメモリ62に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。 The above describes the configuration in which the functions of each component of the remote control devices RD to RD2 and the mobile object control devices FD and FD1 are realized by either hardware, software, or the like. However, it is not limited to this, and some components of the remote control devices RD to RD2 and mobile object control devices FD and FD1 can be realized with dedicated hardware, and some other components can be realized with software, etc. You can also. For example, for some components, the functions are realized by the processing circuit 60 as dedicated hardware, and for some other components, the processing circuit 60 as the processor 61 executes the program stored in the memory 62. The function can be realized by reading and executing it.

以上のように、遠隔操縦装置RD~RD2、移動体制御装置FD、FD1は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合せによって、上述の各機能を実現することができる。 As described above, the remote control devices RD to RD2 and the mobile control devices FD and FD1 can implement the above-mentioned functions using hardware, software, etc., or a combination thereof.

本開示は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。 Although the present disclosure has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the present disclosure is not limited thereto. It is understood that countless variations not illustrated can be envisioned without departing from the scope of this disclosure.

なお、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合せたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 Note that, within the scope of the disclosure, the embodiments of the present disclosure can be freely combined, and the embodiments can be modified or omitted as appropriate.

Claims (8)

操縦者からの操縦情報に基づいて遠隔で移動体を操縦する遠隔操縦装置であって、
前記移動体を制御するための移動体制御量を出力する移動体制御装置から出力される、前記移動体の状態量を波変数変換した第1の波変数と、前記移動体の周辺の画像情報とを伝送路を介して受信する第1の受信部と、
前記第1の波変数および前記操縦情報に基づく操縦量を波変数変換し、それぞれ変換後状態量および第2の波変数として出力する第1の波変数変換部と、
前記第2の波変数を前記移動体制御装置へ前記伝送路を介して送信する第1の送信部と、
前記画像情報と、前記第1の波変数変換部から出力される前記変換後状態量と、に基づいて、画像表示装置に表示するための画像を生成する画像生成部と、を有する、遠隔操縦装置。
A remote control device that remotely controls a mobile object based on control information from a pilot,
A first wave variable obtained by converting the state quantity of the moving object into a wave variable, which is output from a moving object control device that outputs a moving object control amount for controlling the moving object, and image information around the moving object. a first receiving unit that receives the information via the transmission path;
a first wave variable conversion unit that converts the first wave variable and the control amount based on the control information into wave variables, and outputs the converted state quantity and second wave variable, respectively;
a first transmitter that transmits the second wave variable to the mobile body control device via the transmission path;
and an image generation unit that generates an image to be displayed on an image display device based on the image information and the converted state quantity output from the first wave variable conversion unit. Device.
前記状態量は、
前記移動体の角速度、並進速度、角加速度、並進加速度あるいは位置情報を含む、請求項記載の遠隔操縦装置。
The state quantity is
The remote control device according to claim 1 , comprising angular velocity, translational velocity, angular acceleration, translational acceleration, or position information of the moving body.
前記伝送路での通信遅延のばらつきにより前記伝送路に入力される入力信号波と前記伝送路から出力される出力信号波との間で積分値が異なるドリフトを補償する第1の波変数補償部を有し、
前記第1の波変数補償部は、
前記第1の波変数を補償して第1の補償波変数として出力し、
前記第1の波変数変換部は、
前記第1の補償波変数を波変数変換して前記変換後状態量とする、請求項1または請求項2に記載の遠隔操縦装置。
a first wave variable compensator that compensates for a drift in which an integral value differs between an input signal wave input to the transmission path and an output signal wave output from the transmission path due to variations in communication delay in the transmission path; has
The first wave variable compensator includes:
Compensating the first wave variable and outputting it as a first compensated wave variable;
The first wave variable conversion section is
The remote control device according to claim 1 or 2 , wherein the first compensation wave variable is converted into a wave variable to obtain the converted state quantity.
請求項1載の遠隔操縦装置を備える移動体遠隔操縦システムであって、
前記移動体制御装置は、
前記遠隔操縦装置から出力される前記第2の波変数を前記伝送路を介して受信する第2の受信部と、
前記第2の波変数および前記移動体の前記状態量を波変数変換し、それぞれ前記移動体制御量および前記第1の波変数として出力する第2の波変数変換部と、
前記第1の波変数を前記遠隔操縦装置へ前記伝送路を介して送信する第2の送信部と、を有し、
前記移動体は、
前記第2の波変数変換部から出力される前記移動体制御量を用いて、前記移動体の駆動を制御する移動体制御部を備える、移動体遠隔操縦システム。
A mobile remote control system comprising the remote control device according to claim 1,
The mobile body control device includes:
a second receiving unit that receives the second wave variable output from the remote control device via the transmission path;
a second wave variable conversion unit that converts the second wave variable and the state quantity of the moving object into wave variables, and outputs the converted object as the moving object control amount and the first wave variable, respectively;
a second transmitter that transmits the first wave variable to the remote control device via the transmission path,
The mobile body is
A mobile object remote control system, comprising: a mobile object control section that controls driving of the mobile object using the mobile object control amount output from the second wave variable conversion section.
請求項1記載の遠隔操縦装置と通信する移動体制御装置であって、
前記遠隔操縦装置から出力される前記第2の波変数を前記伝送路を介して受信する第2の受信部と、
前記第2の波変数および前記移動体の前記状態量を波変数変換し、それぞれ前記移動体制御量および前記第1の波変数として出力する第2の波変数変換部と、
前記第1の波変数を前記遠隔操縦装置へ前記伝送路を介して送信する第2の送信部と、を有する、移動体制御装置。
A mobile body control device communicating with the remote control device according to claim 1, comprising:
a second receiving unit that receives the second wave variable output from the remote control device via the transmission path;
a second wave variable conversion unit that converts the second wave variable and the state quantity of the moving object into wave variables, and outputs the converted object as the moving object control amount and the first wave variable, respectively;
A mobile body control device, comprising: a second transmitter that transmits the first wave variable to the remote control device via the transmission path.
請求項記載の遠隔操縦装置内の前記画像生成部によって生成された前記画像を表示する、画像表示装置。 An image display device that displays the image generated by the image generation unit in the remote control device according to claim 1 . 請求項記載の移動体制御装置内の前記第2の波変数変換部から出力される前記移動体制御量を用いて、前記移動体の駆動を制御する移動体制御部を備える、移動体。 A movable body, comprising a movable body control unit that controls driving of the movable body using the movable body control amount output from the second wave variable conversion unit in the movable body control device according to claim 5 . 操縦者からの操縦情報に基づいて遠隔で移動体を操縦する遠隔操縦方法であって、
前記移動体を制御するための移動体制御量を出力する移動体制御装置から出力される、前記移動体の状態量を波変数変換した第1の波変数と、前記移動体の周辺の画像情報とを伝送路を介して受信し、
前記第1の波変数および前記操縦情報に基づく操縦量を波変数変換し、それぞれ変換後状態量および第2の波変数とし、
前記第2の波変数を前記移動体制御装置へ前記伝送路を介して送信し、
前記画像情報と前記変換後状態量と、に基づいて、画像表示装置に表示するための画像を生成する、遠隔操縦方法。
A remote control method for remotely controlling a mobile object based on control information from a pilot, the method comprising:
A first wave variable obtained by converting the state quantity of the moving object into a wave variable, which is output from a moving object control device that outputs a moving object control amount for controlling the moving object, and image information around the moving object. and received via the transmission path,
converting the first wave variable and the control amount based on the control information into wave variables, and using the converted state variables and second wave variables, respectively;
transmitting the second wave variable to the mobile body control device via the transmission path;
A remote control method that generates an image to be displayed on an image display device based on the image information and the converted state quantity.
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市川 陽介 他,視触覚同期通信のための低遅延ライブストリーミング手法,電子情報通信学会技術研究報告 Vol.114 No.317,日本,一般社団法人電子情報通信学会,2014年11月13日,pp.29-34
河田 久之輔 他,時変の通信遅延を有する非線形テレオペレーションのバイラテラル制御,計測自動制御学会論文集 第45巻 第1号,日本,社団法人計測自動制御学会,2009年01月31日,pp.18-26

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