JPH0486906A - 遠隔操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、テレビ（ＴＶ）カメラ等の遠隔操作を行う装
置に関し、特に操作者の注視点の移動に応じてＴＶカメ
ラの撮像方向の制御を行う遠隔操作装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

無人車両に搭載された作業機械等を遠隔操作する場合に
、その無人車両上に搭載されたＴＶカメラから無線信号
によって送られてくる映像を、離れた場所に設置された
ＴＶモニタの画面上で観察しながら、遠隔操作用の信号
を無線信号によって送って、無人車両の走行方向の制御
を行ったり、あるいは無人車両に装備されたマジックハ
ンドを操作して所望の作業を行わせる方法がある。

この場合、無人車両上に搭載されるＴＶカメラの画角に
は限度があって、通常、最大６０°程度である。そこで
操作者がＴＶモニタ画面の範囲外の映像を見ようとする
場合には、ＴＶカメラの向き（撮像方向）を変える必要
がある。

このような場合の、ＴＶカメラの変向方法としては、従
来は、操作者が別に設けられたスイッチやレバーを操作
することによって、ＴＶカメラを変向させるための信号
を無線信号によって送って制御を行う、マニュアル制御
方式が一般的であった。

また、スイッチやレバーを操作するかわりに、操作者の
頭部に取りつけられたジャイロセンサ。

磁気センサ、赤外線センサ等によって、操作者の頭の動
きを感知することによって、操作者の視線方向の変化を
検出し、視線の向いている方向にＴＶカメラを変向する
信号を発生して、この信号を送ることによって所望の制
御を行う頭部制御方式％式％ 〔発明が解決しようとする課題〕 カメラの変向をスイッチやレバーの手動操作によって行
うマニュアル制御方式では、操作者は手の操作を車両の
制御等の目的とする操作に集中出来ないという問題があ
る。

また、操作者の頭部に取りつけたセンサを利用して、頭
の動きによって操作者の視線方向を検出する頭部制御方
式では、常に頭部をＴＶモニタの正面に向けていなけれ
ばならないと言う問題がある。

［発明の目的］ 本発明は、このような従来技術の課題を解決しようとす
るものであって、操作者の眼球の動きに連動して車載カ
メラの方向制御を行うようにすることによって、マニュ
アル制御方式のように手の自由な操作を妨げられること
がなく、また頭部制御方式のように頭部の自由な動きを
妨げられることなしに、車載カメラの制御を行うことが
できる、遠隔操作装置を提供することを目的としている
。

（課題を解決するための手段〕 本発明は、ＴＶカメラの映像を表示するＴＶモニタと、
該ＴＶカメラの撮像方向を制御する変向手段とを備えて
いる。更に、ＴＶモニタ上の注視点と該ＴＶモニタの画
面中心とのずれを検出する手段と、該ずれに対応して変
向手段における変向方向と変向速度とを制御する手段と
を備えている。

そして、ＴＶモニタ上の注視点を該ＴＶモニタの画面中
心に移動させる追従制御を行う、という構成をとってい
る。これによって前述した目的を達成しようとするもの
である。

〔作　用〕

ＴＶモニタ上の注視点とＴＶモニタの画面中心とのずれ
を検出して、このずれに対応してＴＶカメラの変向手段
における変向方向と変向速度とを制御することによって
、ＴＶモニタ上の注視点をＴＶモニタの画面中心に移動
させるように、ＴＶカメラの撮像方向を制御する追従制
御を行うので、ＴＶカメラの映像を表示するＴＶモニタ
において、注視点が常にＴＶモニタの画面中心になるよ
うにすることができ、従って、遠隔操作装置における操
作が容易になる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて
説明する。第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す
図である。

無人車両１は、走行装置と動力装置とを備えていて自刃
で走行可能なものであり、無線信号の受信機を備えてい
て、操作者からの無線信号による指令を受けて、これに
従って走行し、またマジックハンド２による作業を行う
ことができるものである。

この際、無人車両１にはＴＶカメラ３が設けられていて
、その撮像画面を無線信号によって離れた場所にあるコ
ントロール装置４に送り、ＴＶモニタ５の画面上におい
てこれを表示することができるようになっている。

従って、操作者はＴＶモニタ５において、画面上におけ
るＴＶカメラ３からの映像によって、例えば無人車両１
の走行場所の状況や、マジックハンド２の動作状況等を
観察することができるので、コントロール装置４に設け
られた左手スティック６Ａによって、無人車両１の走行
制御を行い、右手スティック６Ｂによってマジックハン
ド２の操作制御を行うことによって、無線操縦による無
人車両の遠隔操作を行うことができるようになっている
。

本実施例で、ＴＶカメラ３の映像を表示するＴ■モニタ
５と、ＴＶカメラ３の撮像方向を制御する変向手段２６
．２７とを備えた遠隔操作装置において、ＴＶモニタ５
上の注視点とＴＶモニタ５の画面中心とのずれを検出す
る手段と、このずれに対応して変向手段２６．２７にお
ける変向方向と変向速度とを制御する手段とを備えて、
ＴＶモニタ５上の注視点をＴＶモニタ５の画面中心に移
動させる追従制御を行うものである。

ＴＶカメラ３の撮像レンズには、前述の広角レンズを含
めて、任意の画角のものを使用することができる。ＴＶ
カメラ３の視野外の状況を知りたい場合等、撮像方向が
適切でない場合には、ＴＶカメラ３の撮像方向を変える
必要があるが、この場合、操作者が見たいと思う方向に
ＴＶカメラ３の方向制御を行うために、眼球運動検出器
７を使用する。

第２図は、本発明におけるＴＶカメラの方向制御系のシ
ステム構成を示したものである。

第２図に示すように、眼球運動検出器７は、通常、ハン
ド８によって頭部に固定して使用される。

眼球運動検出器７は、例えば眼球表面における赤外線の
反射を利用して、眼球の運動を上下方向と左右方向とに
分解して検出することができるものであり、これによっ
て注視点方向を検出して、眼球運動検出器７の視野の中
心からの移動量に対応する、上下方向と左右方向のそれ
ぞれの出力信号を発生する。

眼球運動検出器７の出力信号は、ケーブル９を介してコ
ントロール装置４内の送信部に導かれる。

送信部においては、上下方向の信号に対応する上下出カ
ニニット１１と、左右方向の信号に対応する左右比カニ
ニット１２とを有し、それぞれ眼球運動検出器７の上下
方向と左右方向の出力信号を、所定の電圧信号に変換し
た信号を発生する。

これらの信号は、それぞれフィルタ１３．１４を通すこ
とによって、所定時間（例えば０．５〜１゜０秒）内の
平均値を求められる。求めれた信号に応じて、演算部１
５においてＴＶカメラ３に対する制御量を演算し、演算
結果によって送信機１６を介して変調された無線信号を
発生し、送信アンテナ１７を経て送出する。

無人車両１側においては、受信アンテナ２１を経て入力
されたコントロール装置４からの無線信号を、受信機２
２によって受信し復調する。受信された信号は、上下方
向の信号と、左右方向の信号とに分離され、それぞれ上
下方向のカメラマウント駆動モータアンプ２３．左右方
向のカメラマウント駆動モータアンプ２４を経て所定の
増幅を行われたのち、ケーブル２５を経てカメラ部へ送
られる。

カメラ部においては、左右方向のカメラマウント駆動モ
ータアンプ２４の出力によってパン用モータ２６を駆動
し、上下方向のカメラマウント駆動モータアンプ２３の
出力によってチルト用モータ２７を駆動することによっ
て、ＴＶカメラ３をコントロール装置４からの信号に応
じて変向させる。

本実施例における、操作者の注視点方向の検出は次のよ
うにして行われる。

すなわち、眼球運動検出器７における検出信号は、その
構造上、頭の方向を基準とする眼球の運動方向を検出す
るものであるため、頭の方向が一定でないと、眼球運動
検出器７の出力によって、操作者が実際に注視している
方向の変化を正しく検出することができない。

そこで、本発明においては、眼球運動検出器７の検出信
号、すなわち眼球の運動方向の信号に比例して、ＴＶカ
メラ３の方向位置を制御するのではなく、眼球運動検出
器７の検出信号に応じてＴＶカメラ３の方向変更速度を
制御するようにしている。

具体的には、頭が正面を向き、眼球も正面を向いている
場合をニュートラルの位置として、ＴＶカメラ３の方向
制御速度を“０′”　（静止状態）とする。そして眼球
が上下、左右に動くと、ニュートラルの位置からのそれ
ぞれの移動方向、移動量に比例して、ＴＶカメラ３の方
向操作速度を変化させる。なおニュートラルの位置は、
眼球運動検出器７の検出信号の、過去における長時間の
平均値として演算部１５において求めるようにしてもよ
い。

第３図は、ニュートラル位置の設定を説明するものであ
る。

第３図はＴＶモニタ５の画面を示し、画面中央部の注視
しやすい部分をＡとした場合、操作者がＴＶモニタ５の
正面を向いてＡ部を注視しているときは、ＴＶカメラ３
に対する制御信号が０になるように、眼球運動検出器７
の視野内において信号レベルを設定し、これをニュート
ラルの状態として、ＴＶカメラ３は上下、左右のいずれ
にも動かないようにする。

次に操作者が画面のＡ部以外の部分を見た場合、その注
視点がＡから離れる角度に比例して、ＴＶカメラ３に対
する上下、左右方向の制御速度を定めるようにする。

第４図は、ＴＶカメラに対する変向方向と変向速度の設
定を説明するものである。

第４図は、眼球運動検出器７の視野を表し、中央部Ａは
ニュートラルの領域を示している。操作者の注視点がこ
の範囲内にあるときは、制御信号はＯであって、ＴＶカ
メラ３の方向は変化しない。

注視点がニュートラル領域Ａがら半径方向に離れるに従
って制御信号が大きくなり、ＴＶカメラ３の変向速度が
増大する。この場合における変向方向は、注視点が■〜
■のどの象限内にあるかによって決定される。

眼球運動検出器７は、ニュートラルの位置からの注視点
位置の変化を、上下方向と左右方向の２方向に分解して
検出することができるようになっている。ＴＶモニタ５
の画面におけるニュートラル領域Ａと、眼球運動検出器
７の視野におけるニュートラル領域Ａとは平均的には一
致すると考えられるので、眼球運動検出器７の視野にお
けるニュートラル領域Ａからのずれに応じてＴＶカメラ
３を変向することによって、操作者の注視点をＴＶモニ
タ５の画面中央のニュートラル領域Ａに移動させるよう
に追従制御することができる。第２図において、演算部
１５はこのような追従制御に必要な演算を行う。

このようにして作成された、眼球運動検出器７のそれぞ
れの分割された視野に対応する信号の大小に応じた、上
下方向と左右方向の操作速度信号を、無線信号として無
人車両１に送る。無人車画工では、この信号を復調して
カメラ部に送る。カメラ部では、これらの信号に応じて
チルト用モータ２７と、パン用モータ２６のそれぞれの
回転方向と回転速度を制御する。

これによって、例えば操作者がＴＶモニタ５の画面の右
上の角を注視したとすれば、眼球運動検出器７から、上
方向の最大信号と、右方向の最大信号が検出されるので
、ＴＶカメラ３も上方向へ最大速度、右方向に最大速度
で旋回しようとして動き出す。従って、ＴＶモニタ５の
画面上に映し出される映像は、第３図に示された画面上
でＡ部に向かって移動してゆく。注視対象物がＡ部に入
ると、眼球運動検出器７の出力は上下、左右方向ともＯ
になるので、ＴＶカメラ３は停止する。このようにして
、操作者は常に注視対象物をＴＶモニタ５の画面中央Ａ
部に自動的に移動させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、操作者の眼球の動
きを検出する眼球運動検出器の信号によってＴＶカメラ
の変向方向と速度を制御するようにしたので、操作者の
注視点がＴＶカメラの映像を表示するＴＶモニタの画面
中心になるように追従制御することができる。従って操
作者によるＴＶカメラを介する無人車両等の遠隔操縦が
容易になり、作業効率を向上させることができるという
従来にない優れた遠隔操作装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す図、第２図
は本発明におけるＴＶカメラの方向制御系のシステム構
成を示す図、第３図はニュートラル位置の設定を説明す
る図、第４図はＴＶカメラに対する変向方向と変向速度
の設定を説明する図である。 ＴＶカメラ、 ＴＶモニタ、２６ 変向手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ＴＶカメラの映像を表示するＴＶモニタと、該
   ＴＶカメラの撮像方向を制御する変向手段とを備えた遠
   隔操作装置において、 前記ＴＶモニタ上の注視点と該ＴＶモニタの画面中心と
   のずれを検出する手段と、 該ずれに対応して前記変向手段における変向方向と変向
   速度とを制御する手段とを備え、 前記ＴＶモニタ上の注視点を該ＴＶモニタの画面中心に
   移動させる追従制御を行うことを特徴とする遠隔操作装
   置。