JP7521359B2 - 遠隔操作支援装置及び遠隔操作支援システム - Google Patents
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Description
また、作業の進捗状況を管理したりするために、無人飛行機に搭載されたカメラを用いることが知られている(例えば、特許文献2参照)。
オペレータによる遠隔操作装置を用いた作業機械(例えば、油圧ショベル等)の遠隔操作を支援するための遠隔操作支援装置であって、
前記遠隔操作支援装置は、
第1支援処理要素と、
第2支援処理要素と、を有し、
前記第1支援処理要素は、前記遠隔操作装置に備えられた遠隔入力インターフェースにおける指定操作に応じて、カメラが搭載された無人飛行機(例えば、ドローン等)に対して、前記作業機械における所定位置(例えば、キャブの天頂面における所定位置)及び作業現場における所定位置(例えば、地面における所定位置、作業現場に設置されたポールにおける所定位置、解体作業の対象となっている解体中の建物等)のうち一方に着床させるための着床指令を送信し、
前記第2支援処理要素は、前記無人飛行機が、前記所定位置に着床した状態で
前記無人飛行機に搭載された前記カメラが撮像した当該作業機械の周囲の様子を表す環境画像を取得し、前記遠隔操作装置が有する画像出力装置に当該環境画像を出力させるために当該環境画像を前記遠隔操作装置に送信する、
ことを特徴とする。
これにより、カメラを搭載した無人飛行機が、前記作業機械における所定位置及び前記作業現場における所定位置のうち一方に着床するので、オペレータは、前記無人飛行機におけるバッテリーの残量を気にせずに作業機械の遠隔操作を続けることができる。
本発明によれば、前記第1支援処理要素は、前記作業機械の動作速度を認識し、前記作業機械の動作速度が所定値以下である場合、前記作業機械における前記所定位置に前記無人飛行機を着床させるための着床指令を送信する。
これにより、作業機械が低速で動いている場合に、オペレータは、当該作業機械の所定位置に前記無人飛行機を着床させることができるので、オペレータは、確実に無人飛行機を作業機械に着床させることができる。
これにより、作業機械の動作が停止している場合に、オペレータは、当該作業機械の所定位置に前記無人飛行機を着床させることができるので、オペレータは、無人飛行機を所定位置に確実且つ迅速に着床させることができる。
本発明によれば、前記第1支援処理要素は、前記遠隔操作装置との通信に基づき、前記オペレータが前記遠隔入力インターフェースにより前記作業機械における複数の着床位置の中から指定した一の着床位置を指定着床位置として認識し、前記無人飛行機を前記指定着床位置に着床させるための着床指令を前記無人飛行機に対して送信する。
これにより、オペレータは自身が指定した着床位置に無人飛行機を着床させることができるので、オペレータは、作業機械を遠隔操作するにあたり、自身が確認したい任意の方向を視認することができる。
これにより、前記無人飛行機は、前記指定着床位置に応じて定まる所定の撮像方向を撮像するように着床するので、オペレータは、前記指定着床位置に応じて定まる所定の撮像方向を視認することができる。
ところが、本発明によれば、例えば、前記無人飛行機がキャブの天頂面における左端に着床するように、オペレータが、前記遠隔操作装置を操作すると、前記無人飛行機は、前記作業機械の左方向を撮像するように着床する。
そうすると、オペレータは、前記キャブ天頂面の前記左端部分を除く天頂面部分(キャブ天頂面の前方部分、右端部分、後方部分、中央部分等)に視界を遮られることなく視認することができる。
オペレータの視界を遮る部分として、キャブの天頂面を挙げたが、オペレータの視界を遮る部分の例はこの例に限られない。
オペレータの視界を遮る部分の他の例として、アタッチメント(ブーム、アーム、バケット)、上部旋回体の天面部、排気装置等が挙げられる。
これにより、前記カメラを搭載した前記無人飛行機が、前記オペレータが前記遠隔入力インターフェースにより指定した指定作業機械における前記所定位置及び前記作業現場における前記所定位置のうち一方に着床するので、オペレータは、前記作業現場に存在する複数の前記作業機械のうち前記指定作業機械を一の前記作業機械から別の前記作業機械に切り替えた場合でも前記無人飛行機に対して着床指令を送信することができる。
これにより、前記無人飛行機の着床位置が、前記作業機械における前記所定位置ではない場合(例えば、無人飛行機の着床位置が、作業現場に設置されたポールである場合)、前記無人飛行機が搭載する前記カメラは、前記作業機械が存在する方向を撮像し、その撮像画像には前記作業機械とその周囲の環境画像が含まれるようになる。
例えば、前記第1支援処理要素は、前記作業機械の位置情報として、世界座標系における前記作業機械の位置情報と、前記作業機械が存在する標高に関する情報と、を認識する。
また、無人飛行機の着床位置が、作業現場に設置されたポールである場合、前記第1支援処理要素は、前記無人飛行機の着床位置を認識する。
この場合、前記第1支援処理要素は、前記無人飛行機の着床位置に関する情報として、前記無人飛行機の高度に関する情報も取得する。
そして、前記第1支援処理要素は、前記無人飛行機の着床位置を認識すると、前記無人飛行機が搭載する前記カメラから見て、前記作業機械が位置する方向を撮像する指令を含む着床指令を前記無人飛行機に対して送信する。
これにより、前記無人飛行機の着床位置と、前記作業機械の存在位置に、高さの差がある場合であっても、オペレータは、自身が遠隔操作する作業機械のと、その周囲の様子を含む環境画像を視認することができるので、素早く前記作業機械の周囲の様子を認識することができる。
さらに、前記第1支援処理要素は、前記無人飛行機の高度に関する情報を含む着床位置情報を取得するので、前記無人飛行機の着床位置に窪みや傾斜がある場合であっても、これらの地形に関する情報を加味して、オペレータは、素早く前記作業機械の周囲の様子を認識することができる。
また、前記作業機械の位置情報には、前記作業機械が存在する標高に関する情報も含まれているので、前記作業機械の存在位置に窪みや傾斜がある場合であっても、これらの地形に関する情報を加味して、オペレータは、素早く前記作業機械の周囲の様子を認識することができる。
従って、本発明によれば、オペレータは、自身が遠隔操作する作業機械と、その周囲の様子を含む環境画像を視認することができるので、素早く前記作業機械の周囲の様子を認識することができる。
これにより、無人飛行機のバッテリー残量が少なくなってきた場合、オペレータは、充電装置を有する着床位置に無人飛行機を着床させることができるので、
オペレータは、無人飛行機を充電しながら、より長時間、無人飛行機が有するカメラが撮像した環境画像を見ながら作業機械を遠隔操作することができる。
これにより、オペレータは、無人飛行機を作業機械に着床させる場合に、位置決め機構の有無を認識した上で着床位置に無人飛行機を着床させることが可能となり、必要に応じた無人飛行機の固定具合を選べるようになる。例えば、オペレータが、より素早く無人飛行機を作業機械に着床させたい場合であり、且つ、無人飛行機が位置決め機構にしっかりと固定される必要がない場合、オペレータは、より素早く無人飛行機を作業機械に着床させることができる。
図1に示されている本発明に係る構成の遠隔操作支援装置100の一実施形態としての遠隔操作支援システムは、オペレータによる遠隔操作装置を用いた作業機械の遠隔操作を援するための遠隔操作支援装置100を有する遠隔操作支援サーバ10と、オペレータが遠隔操作する作業機械40を遠隔操作するための遠隔操作装置20と、作業現場の様子を表す環境画像を撮像するUAV撮像装置512(例えば、カメラ)を有する無人飛行機50と、により構成されている。遠隔操作支援サーバ10、遠隔操作装置20、作業機械40及び無人飛行機50は相互にネットワーク通信可能に構成されている。遠隔操作支援サーバ10及び遠隔操作装置20の相互通信ネットワークと、遠隔操作支援サーバ10、作業機械40の相互通信ネットワークと、遠隔操作支援サーバ10、無人飛行機50と、の相互通信ネットワークと、は同一であってもよく相違していてもよい。
遠隔操作支援サーバ10は、遠隔操作支援装置100と、データベース110及びサーバ無線通信機器122と、を備えている。遠隔操作支援装置100は、第1支援処理要素101と、第2支援処理要素102と、を備えている。各支援処理要素は、演算処理装置(シングルコアプロセッサまたはマルチコアプロセッサもしくはこれを構成するプロセッサコア)により構成され、メモリなどの記憶装置から必要なデータ及びソフトウェアを読み取り、当該データを対象として当該ソフトウェアにしたがった後述の演算処理を実行する。
また、データベース110は、着床位置情報として、作業現場に設置された着床構造物60(例えば、ポール)の高さ(例えば、標高等)に関する情報を記憶保持してもよい。
作業機械40とは、作業現場において稼働可能な作業車両をいう。作業機械40は、例えば、バケットを有する油圧ショベルである。
例えば、複数のARマーカーは、高精度の着床を実現するために、大小のARマーカーを組み合わせて配置されている。
実機測位装置414が、作業機械40が存在する標高に関する情報を取得する他の例として、GNSSにおける地図データに含まれる標高データから、作業機械40が存在する位置の標高に関する情報を取得する例が挙げられる。
無人飛行機50は、作業機械40と協働する飛行機である。例えば、無人飛行機50は、UAV撮像装置512(例えば、カメラ)を備えた公知のドローンである。無人飛行機50は、UAV制御装置500、UAV入力インターフェース510、UAV撮像装置512、UAV出力インターフェース520、UAV無線通信機器522、着床機構580(例えば、着床用脚)、高度センサ(不示図)を有する。
着床機構580が磁石を有している場合、無人飛行機50は、鉄製の着床面に着床可能となる。
着床構造物60は、無人飛行機50が着床するために用いられる構造物である。着床構造物60の例として、作業現場に設置されたポールが挙げられる。
前記構成の遠隔操作支援システムの機能について図8~図11に示されているフローチャートを用いて説明する。当該フローチャートにおいて「C●」というブロックは、記載の簡略のために用いられ、データの送信及び/または受信を意味し、当該データの送信及び/または受信を条件として分岐方向の処理が実行される条件分岐を意味している。
第1支援処理要素101が、無人飛行機50の位置における標高に関する高さ情報を取得する例として、気圧センサが検知した気圧に関する情報を用いる例を示したが、無人飛行機50の位置における標高に関する高さ情報(すなわち、作業現場において、無人飛行機50が位置するZ座標に関する情報)を取得する例はこの例に限られない。無人飛行機50の位置における標高に関する高さ情報を取得する他の例として、データベース110に予め記憶保持されていた地図情報に基づいて、無人飛行機50が着床した着床構造物60の位置における標高に関する高さ情報(例えば、作業現場に設置されたポールの高さに関する情報、無人飛行機50が着床した建物の高さに関する情報、無人飛行機50が着床した他の作業機械40の高さに関する情報等)を取得する例が挙げられる。
例えば、カメラの向きを変える動作としては、パン、チルト、ロールの例が挙げられる。
サーバ無線通信機器122を通じて、環境画像データを遠隔操作装置20に対して送信する(図11/STEP135)。
本発明の第2支援処理要素は、位置決め機構480に固定した無人飛行機50に搭載されたUAV撮像装置512の撮像方向を、オペレータが操作した遠隔入力インターフェース210の操作態様に応じた方向に向けるための処理を実行することが好ましい。
本発明によれば、第2支援処理要素102は、無人飛行機50が、位置決め機構480に固定された後、オペレータが操作した遠隔入力インターフェース210の操作態様に応じた方向にUAV撮像装置512を向けるための処理を実行する。
これにより、無人飛行機50が位置決め機構480に固定された場合において、UAV撮像装置512の撮像方向が、オペレータの所望しない方向であったとしても、無人飛行機50が位置決め機構480に固定された時点よりも後からUAV撮像装置512の撮像方向を調整することができる。
よって、オペレータは、無人飛行機50を位置決め機構480に固定した後、自身が見たい方向にUAV撮像装置512の撮像方向を向けることができる。
Claims (10)
- オペレータによる遠隔操作装置を用いた作業機械の操作を支援するための遠隔操作支援システムであって、
カメラが搭載された無人飛行機を前記作業機械に着床させる位置である前記作業機械における指定着床位置を指定する指定操作が行われた場合に、前記指定操作において指定された前記指定着床位置に着床させるための着床指令を前記無人飛行機に対して送信する処理要素と、
前記着床指令に応じて前記指定着床位置に着床した前記無人飛行機に搭載された前記カメラが撮像した環境画像を出力する画像出力装置と、を備え、
前記着床指令は、前記指定着床位置に応じて定まる所定の撮像方向を撮像する指令を含み、
前記所定の撮像方向は、前記指定着床位置に着床した前記無人飛行機に搭載された前記カメラが前記作業機械の周囲の様子を表す前記環境画像を撮像するための方向であり、
前記撮像方向を撮像する前記指令に応じて前記無人飛行機に搭載された前記カメラが前記撮像方向を撮像するように、前記着床指令に応じて前記無人飛行機を前記指定着床位置に着床させるための処理が実行される、
遠隔操作支援システム。 - 請求項1に記載の遠隔操作支援システムであって、
前記指定着床位置に着床した前記無人飛行機に搭載された前記カメラが、前記作業機械の周囲の様子を表し、かつ前記作業機械の一部を含む前記環境画像を取得するための処理が実行される、
遠隔操作支援システム。 - 請求項1又は2に記載の遠隔操作支援システムであって、
前記指定着床位置として前記作業機械の前側の着床位置が指定された場合に、前記カメラが前記作業機械の前方向を撮像するように前記着床指令に応じて前記無人飛行機を指定された前記指定着床位置に着床させるための処理が実行される、
遠隔操作支援システム。 - 請求項1又は2に記載の遠隔操作支援システムであって、
前記指定着床位置として前記作業機械の左側の着床位置が指定された場合に、前記カメラが前記作業機械の左方向を撮像するように前記着床指令に応じて前記無人飛行機を指定された前記指定着床位置に着床させるための処理が実行される、
遠隔操作支援システム。 - 請求項1又は2に記載の遠隔操作支援システムであって、
前記指定着床位置として前記作業機械の後側の着床位置が指定された場合に、前記カメラが前記作業機械の後方向を撮像するように前記着床指令に応じて前記無人飛行機を指定された前記指定着床位置に着床させるための処理が実行される、
遠隔操作支援システム。 - 請求項1~5いずれか1項に記載の遠隔操作支援システムであって、
前記作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載されている上部旋回体と、を備えており、
前記指定操作に応じて指定可能な前記指定着床位置は、前記上部旋回体の天面部における着床位置である、
遠隔操作支援システム。 - 請求項1又は2に記載の遠隔操作支援システムであって、
前記作業機械は、前方左側部に搭載されたキャブを備えており、
前記指定着床位置として前記キャブの天頂面における前方部分の着床位置が指定された場合に、前記カメラが前記作業機械の前方向を撮像するように前記着床指令に応じて前記無人飛行機を指定された前記指定着床位置に着床させるための処理が実行される、
遠隔操作支援システム。 - 請求項1又は2に記載の遠隔操作支援システムであって、
前記作業機械は、前方左側部に搭載されたキャブを備えており、
前記指定着床位置として前記キャブの天頂面における左側の着床位置が指定された場合に、前記カメラが前記作業機械の左方向を撮像するように前記着床指令に応じて前記無人飛行機を指定された前記指定着床位置に着床させるための処理が実行される、
遠隔操作支援システム。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の遠隔操作支援システムであって、
前記オペレータが前記作業機械における複数の着床位置の中から指定した一の着床位置を指定着床位置として認識し、
前記複数の着床位置は、前記作業機械の前側の着床位置、前記作業機械の左側の着床位置、前記作業機械の右側の着床位置、および前記作業機械の後側の着床位置である、
遠隔操作支援システム。 - オペレータによる遠隔操作装置を用いた作業機械の遠隔操作を支援するための遠隔操作支援システムであって、
前記遠隔操作装置は、
前記オペレータの指定操作に応じて前記作業機械における所定位置に着床させるための着床指令をカメラが搭載された無人飛行機に対して送信する通信機器と、
前記作業機械における前記所定位置に着床した前記無人飛行機に搭載された前記カメラが撮像した環境画像を出力する画像出力装置と、
前記作業機械における着床位置に前記無人飛行機を固定させる位置決め機構があるか否かを認識し、前記作業機械における着床位置に前記無人飛行機を固定させる位置決め機構があるか否かに関する判定が肯定的な場合、前記位置決め機構を有する着床位置及び前記位置決め機構を有しない着床位置もしくはこれらのうち一方に関する位置情報を前記遠隔操作装置に対して送信する処理要素と、を備えている、
遠隔操作支援システム。
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