遠隔操作装置及び方法
【課題】無線品質の悪化に対処可能な遠隔操作装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一特徴は、コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作装置であって、前記コントローラとの無線通信の無線品質を測定する無線品質測定部と、当該遠隔操作装置の位置を測定する位置測定部と、前記測定された無線品質と当該遠隔操作装置の位置とを関連付け、各位置における測定された無線品質を示す無線品質マップを生成する無線品質マップ生成部と、前記コントローラとの無線通信の無線品質の良否を示す所定の条件を判定することによって、前記無線通信の無線品質が悪化したことを検出する無線品質悪化検出部と、前記無線品質が悪化したことが検出されると、前記無線品質マップを参照して所定の無線品質以上の移動先を特定し、前記移動先に当該遠隔操作装置を移動させるよう制御する走行制御部とを有する遠隔操作装置に関する。
【解決手段】本発明の一特徴は、コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作装置であって、前記コントローラとの無線通信の無線品質を測定する無線品質測定部と、当該遠隔操作装置の位置を測定する位置測定部と、前記測定された無線品質と当該遠隔操作装置の位置とを関連付け、各位置における測定された無線品質を示す無線品質マップを生成する無線品質マップ生成部と、前記コントローラとの無線通信の無線品質の良否を示す所定の条件を判定することによって、前記無線通信の無線品質が悪化したことを検出する無線品質悪化検出部と、前記無線品質が悪化したことが検出されると、前記無線品質マップを参照して所定の無線品質以上の移動先を特定し、前記移動先に当該遠隔操作装置を移動させるよう制御する走行制御部とを有する遠隔操作装置に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線制御される自走可能な遠隔操作装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信により遠隔的に操作可能なロボットなどの遠隔操作装置が、様々な用途で利用されている。このような遠隔操作ロボットは、特に人間が直接作業するには危険な環境などにおいて効果的に利用されている。
【０００３】
このような無線制御される自走可能な遠隔操作ロボットでは、遠隔操作ロボットが移動するとき、各地点における無線環境の変動により無線品質が良好でない地点に移動してしまうと、遠隔操作ロボットが制御不能になるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した問題点に鑑み、本発明の課題は、無線品質の悪化に対処可能な遠隔操作装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の一特徴は、コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作装置であって、前記コントローラとの無線通信の無線品質を測定する無線品質測定部と、当該遠隔操作装置の位置を測定する位置測定部と、前記測定された無線品質と当該遠隔操作装置の位置とを関連付け、各位置における測定された無線品質を示す無線品質マップを生成する無線品質マップ生成部と、前記コントローラとの無線通信の無線品質の良否を示す所定の条件を判定することによって、前記無線通信の無線品質が悪化したことを検出する無線品質悪化検出部と、前記無線品質が悪化したことが検出されると、前記無線品質マップを参照して所定の無線品質以上の移動先を特定し、前記移動先に当該遠隔操作装置を移動させるよう制御する走行制御部とを有する遠隔操作装置に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、無線品質の悪化に対処可能な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】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの制御システムを示す。
【図２】図２は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットとコントローラとの構成を示す。
【図３】図３は、本発明の一実施例による無線品質マップの一例を示す。
【図４】図４は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの一例となる動作を示す。
【図５】図５は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの処理を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
以下の実施例では、コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作ロボットを説明する。以下の実施例に開示される遠隔操作ロボットは、移動中に定期的に現在位置と当該位置における無線品質とを測定し、測定された各位置と当該位置における測定された無線品質とを関連付けた無線品質マップを作成する。遠隔操作ロボットは、コントローラからの無線信号が正常に受信できなくなるなど無線品質の悪化を検出すると、作成した無線品質マップを参照して、無線品質が良好な位置に自律的に移動する。これにより、移動に伴って無線環境が不良な地点に移動してしまい、コントローラによる無線制御が不能になったとしても、遠隔操作ロボットは、移動中に作成した無線品質マップに基づき無線品質が良好な移動先に自律的に移動することによって、コントローラとの無線通信を自律的に再開させることが可能になる。
【００１０】
まず、図１を参照して、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットを制御するシステムを説明する。図１は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの制御システムを示す。
【００１１】
図１に示されるように、制御システム１０は、遠隔操作ロボット１００とコントローラ２００とを有する。遠隔操作ロボット１００は、コントローラ２００から無線通信により操作信号を受信し、受信した操作信号に従って移動や実装に応じた作業などの各種動作を実行する。典型的には、遠隔操作ロボット１００は、図示されるようなパワーショベルなどの作業用機械、監視機能を備えた監視ロボットなどであってもよく、自律走行機能を備えた何れか適切な遠隔制御可能な装置である。コントローラ２００は、ユーザ又はオペレータによって操作され、ユーザから入力された遠隔操作ロボット１００に対する操作信号や制御信号などの各種無線信号を遠隔操作ロボット１００に送信する。
【００１２】
次に、図２〜４を参照して、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの構成を説明する。図２は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットとコントローラとの構成を示す。
【００１３】
図２に示されるように、遠隔操作ロボット１００は、無線通信部１１０と、データ送受信部１１５と、モータ制御部１２０と、モータ１２５と、無線品質取得部１３０と、位置情報取得部１３５と、無線品質マップ生成部１４０と、無線品質悪化検出部１４５と、自律走行制御部１５０とを有する。また、コントローラ２００は、操作情報入力部２１０と、データ送受信部２１５と、無線通信部２２０と、データ表示部２２５とを有する。図示されるように、遠隔操作ロボット１００とコントローラ２００とは、無線通信部１１０，２２０とを介し通信接続される。
【００１４】
まず、遠隔操作ロボット１００の構成を説明する。無線通信部１１０は、コントローラ２００から操作信号や制御信号を含む各種無線信号を受信すると共に、遠隔操作ロボット１００により取得された情報などを示すデータ信号や制御信号を含む各種無線信号をコントローラ２００に送信する。典型的には、無線通信部１１０は、アンテナ、送受信回路、変調復調回路、符号化復号化回路などの無線通信を実行するための何れか既知のハードウェア構成により実現されてもよい。本実施例では、無線通信部１１０は、受信した無線信号から遠隔操作ロボット１００に対する操作信号を抽出し、抽出した操作信号をデータ送受信部１１５に提供する。また、無線通信部１１０は、受信した無線信号の電波強度や受信電力レベルなどの無線信号の無線品質を示す無線品質情報を無線品質取得部１３０に提供する。
【００１５】
データ送受信部１１５は、無線通信部１１０から受信した操作信号をモータ制御部１２０に提供する。さらに、データ送受信部１１５は、無線通信部１１０を介しコントローラ２００から操作信号を含む各種信号を適切に受信すると、コントローラ２００からの無線信号を適切に受信したことを示す受信成功通知を無線品質悪化検出部１４５に送信する。
【００１６】
モータ制御部１２０は、データ送受信部１１５から受信した操作信号に従って、駆動手段であるモータ１２５から提供される動力を用いて、遠隔操作ロボット１００が実行可能な各種動作を制御する。遠隔操作ロボット１００は、自律走行可能に構成されており、例えば、図示されたパワーシャベルの実施例では、モータ制御部１２０は、モータ１２５からキャタピラ駆動部に提供される動力を制御して、受信した操作信号により指示される方向及び速度により遠隔操作ロボット１００を移動させる。また、典型的には、遠隔操作ロボット１００は、各種作業を実行するよう構成されており、例えば、図示されたパワーシャベルの実施例では、モータ制御部１２０は、シャベル駆動部に提供される動力を制御して、受信した操作信号による指示に従ってシャベルを動作させる。このようにして、モータ制御部１２０は、遠隔操作ロボット１００に実装される各種駆動部を制御する。
【００１７】
モータ１２５は、遠隔操作ロボット１００の動力生成手段として備えられ、モータ制御部１２０による制御の下、生成した動力を遠隔操作ロボット１００に実装される各種駆動部に提供する。本実施例では、遠隔操作ロボット１００の動力生成手段として蓄電池等（図示せず）を電源とするモータ１２５が使用されるが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、遠隔操作ロボット１００の動力生成手段は、適当な燃料等をエネルギー源とするエンジンや他の適切な動力生成手段により実現されてもよい。
【００１８】
無線品質取得部１３０は、無線通信部１１０から無線信号の無線品質情報を取得し、無線品質マップ生成部１４０に提供する。典型的には、無線品質取得部１３０は、一定の間隔などにより無線通信部１１０から定期的に無線品質情報を取得する。あるいは、無線品質取得部１３０は、無線通信部１１０の電波強度測定回路などにより測定が実行される毎にその測定結果を受信し、一定の期間において受信した測定結果の平均値を算出し、これを無線品質情報として無線品質マップ生成部１４０に提供してもよい。
【００１９】
位置情報取得部１３５は、遠隔操作ロボット１００の現在位置を測定し、測定結果を位置情報として無線品質マップ生成部１４０に提供する。典型的には、位置情報取得部１３５は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）回路などにより実現されてもよい。また、位置情報取得部１３５は、ＧＰＳ回路に加えて、自律航法機能を実現するための加速度センサやジャイロセンサなどの各種センサ回路を有してもよい。これにより、通信環境の悪化によりコントローラ２００との通信だけでなくＧＰＳ信号も受信できなくなった場合でも、自律航法機能を利用して遠隔操作ロボット１００の現在位置を推定することが可能となる。
【００２０】
無線品質マップ生成部１４０は、無線品質取得部１３０と位置情報取得部１３５とからそれぞれ受信した無線品質情報と位置情報とに基づき、位置情報に示される各位置と無線品質情報に示される当該位置における無線品質とを関連付けた無線品質マップを生成する。図３に示されるように、無線品質マップは、無線品質が測定された各位置と当該位置における無線品質の測定結果とを関連付け、予め提供されている地図データ上にマッピングすることにより作成されてもよい。例えば、無線品質の測定結果をマッピングする地図データは、緯度経度情報だけでなく、遠隔操作ロボット１００が走行可能な経路を有していてもよい。この場合、後述されるように、無線品質の悪化が検出され、無線品質が良好な位置に移動する際に、現在位置と移動先との直線的な経路だけでなく、遠隔操作ロボット１００は、何れか適切なルーティング機能を利用して、実際に走行可能な移動先への移動経路を決定することが可能になる。
【００２１】
さらに、図３に示されるように、無線品質マップには、遠隔操作ロボット１００の走行軌跡がマッピングされてもよい。図３に示される無線品質マップによると、遠隔操作ロボット１００は、無線品質の良好な位置に現在あることが確認できる。なお、図示された無線品質マップでは、遠隔操作ロボット１００の走行軌跡以外の位置における無線品質も測定済みとされているが、初期的には走行軌跡以外の位置における無線品質は未測定のため不明であると考えられる。図示された無線品質マップでは、これら走行軌跡以外の位置における無線品質は、以前の測定などにより取得された測定結果又は何れか適切な推定方法により既知の測定結果から推定された無線品質が利用されている。この場合、無線品質マップ生成部１４０は、遠隔操作ロボット１００により無線品質が実際に測定されると、この最新の測定結果を用いて現在の無線品質マップを更新する。
【００２２】
無線品質悪化検出部１４５は、遠隔操作ロボット１００とコントローラ２００との間の無線通信の無線品質の悪化を検出する。具体的には、無線品質悪化検出部１４５は、コントローラ２００からの無線信号が適切に受信されたことを示す受信成功通知がデータ送受信部１１５から所定の期間以上受信できなかった場合、コントローラ２００との無線品質が悪化したと判断し、無線品質が悪化した旨を自律走行制御部１５０に通知する。この所定の期間は、実装に依存して何れか適切な期間に設定される。例えば、コントローラ２００からの無線信号が１０ｍｓなど所定の送信間隔で送信される場合、この所定の期間は、１秒間など所定の送信間隔よりも長い何れか適当な期間に設定されてもよい。
【００２３】
また、無線品質悪化検出部１４５は、無線品質取得部１３０から無線品質情報を取得し、取得した無線品質情報に基づき無線品質の悪化を検出するようにしてもよい。例えば、無線品質悪化検出部１４５は、取得した無線品質情報に示される電波強度や受信電力レベルなどが所定の閾値以下になると、コントローラ２００との無線品質が悪化したと判断し、無線品質が悪化した旨を自律走行制御部１５０に通知するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、無線品質悪化検出部１４５は、データ送受信部１１５と無線品質取得部１３０との双方から提供される情報を用いて無線品質の悪化を検出するようにしてもよい。例えば、データ送受信部１１５から所定の期間以上受信成功通知が受信できなかった場合、及び／又は無線品質取得部１３０から取得した電波強度や受信電力レベルなどが所定の閾値以下になった場合、無線品質悪化検出部１４５は、無線品質が悪化した旨を自律走行制御部１５０に通知するようにしてもよい。このように、無線品質悪化検出部１４５は、コントローラ２００との無線通信の無線品質の良否を示す上述したような各種条件を判定することによって、無線通信の無線品質が悪化したことを検出する。
【００２５】
自律走行制御部１５０は、無線品質悪化検出部１４５から無線品質悪化の検出結果を受信すると、無線品質マップ生成部１４０により生成された無線品質マップを参照して、無線品質が良好な位置に遠隔操作ロボット１００を自律的に移動させる。
【００２６】
この移動先は、何れか適切な方法により決定されてもよい。例えば、図４に示されるように、自律走行制御部１５０は、無線品質マップを参照して、無線品質マップに重畳されている遠隔操作ロボット１００の走行軌跡を確認し、走行経路を戻る方向に移動方向を決定してもよい。この方法によると、遠隔操作ロボット１００は、通信可能であった地点に戻ることになるため、確実にコントローラ２００との無線通信を再開できる位置に移動することが可能となる。
【００２７】
あるいは、自律走行制御部１５０は、無線品質マップを参照して、無線品質悪化検出部１４５から検出結果が通知された時点における遠隔操作ロボット１００の位置から最も近い所定の閾値以上の無線品質を有する位置を特定し、この特定された位置に遠隔操作ロボット１００を移動させるようモータ制御部１２０に指示してもよい。この方法によると、無線品質の良好なより近い位置に移動することによって、上述した走行経路を戻る方法よりも迅速に通信を再開させることが可能になる。
【００２８】
さらに、自律走行制御部１５０は、無線品質マップを参照して、コントローラ２００からすでに指示された移動方向に無線品質が良好な位置があることを検出した場合、当該位置を移動先として決定してもよい。この場合、一時的にコントローラ２００との間の無線通信が途絶しても、コントローラ２００からの当初の指示に従って遠隔操作ロボット１００を移動させながら、決定された移動先で無線通信を再開することが可能である。すなわち、ユーザの指示を充足させながら、無線通信を再開させることが可能となる。
【００２９】
ここで、遠隔操作ロボット１００が施設内などに配置され、現在位置と移動先との間に壁などの障害物があることが無線品質マップから予め分かっている場合、自律走行制御部１５０は、何れか適切なナビゲーション技術を利用して無線品質マップの地図データから移動先への適切な移動経路を決定するようにしてもよい。この場合、遠隔操作ロボット１００は、通信環境の悪化によりＧＰＳによる位置情報が取得できなくなっても、上述したような自律航法機能を利用することにより現在位置を推定しながら、決定された移動経路を走行して移動先に移動することが可能となる。
【００３０】
自律走行制御部１５０は、上述したような何れか適切な方法により移動先を決定し、決定した移動先に遠隔操作ロボット１００を移動させるようモータ制御部１２０に指示する。
【００３１】
次に、コントローラ２００の構成を説明する。操作情報入力部２１０は、ハンドル、レバー、ボタンなどの何れか適切な入力手段により実現され、ユーザ又はオペレータから遠隔操作ロボット１００に対する操作指示などの操作情報を受信し、受信した操作情報をデータ送受信部２１５に送信する。
【００３２】
データ送受信部２１５は、操作情報入力部２１０から受信したユーザによる操作指示を遠隔操作ロボット１００に無線送信するため、受信した操作情報を無線通信部２２０に送信する。また、データ送受信部２１５は、無線通信部２２０を介し遠隔操作ロボット１００から受信した各種情報をデータ表示部２２５に転送する。遠隔操作ロボット１００から受信する情報として、例えば、遠隔操作ロボット１００がキャプチャ手段などにより取得した遠隔操作ロボット１００の周囲の画像、センサ手段などにより測定された各種測定結果などがあげられる。
【００３３】
無線通信部２２０は、データ送受信部２１５から提供される操作情報を含む無線信号を遠隔操作ロボット１００に送信すると共に、遠隔操作ロボット１００から受信した無線信号から各種情報を抽出してデータ送受信部２１５に提供する。典型的には、無線通信部２２０は、アンテナ、送受信回路、変調復調回路、符号化復号化回路などの無線通信を実行するための何れか既知のハードウェアにより実現されてもよい。
【００３４】
データ表示部２２５は、ディスプレイなどの表示手段などにより実現され、データ送受信部２１５から受信した各種情報を表示手段に表示する。例えば、遠隔操作ロボット１００から送信された遠隔操作ロボット１００の前方の画像をディスプレイに表示し、ユーザは、この画像を確認しながら操作指示を与える。
【００３５】
次に、図５を参照して、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの処理を説明する。図５は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの処理を示すフロー図である。
【００３６】
ステップＳ１０１において、コントローラ２００による遠隔操作中、遠隔操作ロボット１００は、コントローラ２００との無線通信の無線品質を測定すると共に、遠隔操作ロボット１００の現在位置を測定する。具体的には、無線品質取得部１３０は、１秒間などの一定の間隔で無線通信部１１０から無線品質情報を取得し、これと同時に、位置情報取得部１３５は、受信したＧＰＳ信号などに基づき遠隔操作ロボット１００の現在位置を測定する。
【００３７】
ステップＳ１０３において、遠隔操作ロボット１００は、取得した無線品質情報と位置情報とを関連付けて、無線品質マップを生成する。具体的には、無線品質マップ生成部１４０は、無線品質取得部１３０と位置情報取得部１３５とからそれぞれ受信した無線品質情報と位置情報とに基づき、位置情報に示される各位置と無線品質情報に示される当該位置における無線品質とを関連付けることによって、無線品質マップを生成又は更新する。
【００３８】
ステップＳ１０５において、遠隔操作ロボット１００は、コントローラ２００との無線品質が悪化したか判断する。具体的には、無線品質悪化検出部１４５は、コントローラ２００からの無線信号が適切に受信されることを示す受信成功通知がデータ送受信部１１５から所定の期間以上受信できなかった場合、コントローラ２００との無線品質が悪化したと判断する。あるいは、無線品質悪化検出部１４５は、無線品質取得部１３０から無線品質情報を取得し、取得した無線品質情報に示される電波強度や受信電力レベルなどが無線信号の適切な受信が困難になる所定の閾値以下になった場合、コントローラ２００との無線品質が悪化したと判断するようにしてもよい。
【００３９】
コントローラ２００との無線品質の悪化が検出されなかった場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０７において、遠隔操作ロボット１００は、コントローラから受信した操作信号に基づきモータ１２５を制御する。その後、当該フローはステップＳ１０１に戻って、遠隔操作ロボット１００の動作中、上述した処理を繰り返す。
【００４０】
他方、コントローラ２００との無線品質の悪化が検出された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０９において、遠隔操作ロボット１００は、無線品質マップを参照して、無線品質が良好な位置を特定し、特定された位置に移動する。具体的には、自律走行制御部１５０は、無線品質マップを参照して無線品質の良好な位置を移動先として決定し、遠隔操作ロボット１００を決定された移動先に移動させるための制御信号をモータ制御部１２０に送信する。移動先において通信が再開した後、当該フローはステップＳ１０１に戻って、遠隔操作ロボット１００の動作中、上述した処理を繰り返す。
【００４１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 制御システム
１００ 遠隔操作ロボット
１１０ 無線通信部
１１５ データ送受信部
１２０ モータ制御部
１２５ モータ
１３０ 無線品質取得部
１３５ 位置情報取得部
１４０ 無線品質マップ生成部
１４５ 無線品質悪化検出部
１５０ 自律走行制御部
２００ コントローラ
２１０ 操作情報入力部
２１５ データ送受信部
２２０ 無線通信部
２２５ データ表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線制御される自走可能な遠隔操作装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信により遠隔的に操作可能なロボットなどの遠隔操作装置が、様々な用途で利用されている。このような遠隔操作ロボットは、特に人間が直接作業するには危険な環境などにおいて効果的に利用されている。
【０００３】
このような無線制御される自走可能な遠隔操作ロボットでは、遠隔操作ロボットが移動するとき、各地点における無線環境の変動により無線品質が良好でない地点に移動してしまうと、遠隔操作ロボットが制御不能になるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した問題点に鑑み、本発明の課題は、無線品質の悪化に対処可能な遠隔操作装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の一特徴は、コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作装置であって、前記コントローラとの無線通信の無線品質を測定する無線品質測定部と、当該遠隔操作装置の位置を測定する位置測定部と、前記測定された無線品質と当該遠隔操作装置の位置とを関連付け、各位置における測定された無線品質を示す無線品質マップを生成する無線品質マップ生成部と、前記コントローラとの無線通信の無線品質の良否を示す所定の条件を判定することによって、前記無線通信の無線品質が悪化したことを検出する無線品質悪化検出部と、前記無線品質が悪化したことが検出されると、前記無線品質マップを参照して所定の無線品質以上の移動先を特定し、前記移動先に当該遠隔操作装置を移動させるよう制御する走行制御部とを有する遠隔操作装置に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、無線品質の悪化に対処可能な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】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの制御システムを示す。
【図２】図２は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットとコントローラとの構成を示す。
【図３】図３は、本発明の一実施例による無線品質マップの一例を示す。
【図４】図４は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの一例となる動作を示す。
【図５】図５は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの処理を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
以下の実施例では、コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作ロボットを説明する。以下の実施例に開示される遠隔操作ロボットは、移動中に定期的に現在位置と当該位置における無線品質とを測定し、測定された各位置と当該位置における測定された無線品質とを関連付けた無線品質マップを作成する。遠隔操作ロボットは、コントローラからの無線信号が正常に受信できなくなるなど無線品質の悪化を検出すると、作成した無線品質マップを参照して、無線品質が良好な位置に自律的に移動する。これにより、移動に伴って無線環境が不良な地点に移動してしまい、コントローラによる無線制御が不能になったとしても、遠隔操作ロボットは、移動中に作成した無線品質マップに基づき無線品質が良好な移動先に自律的に移動することによって、コントローラとの無線通信を自律的に再開させることが可能になる。
【００１０】
まず、図１を参照して、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットを制御するシステムを説明する。図１は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの制御システムを示す。
【００１１】
図１に示されるように、制御システム１０は、遠隔操作ロボット１００とコントローラ２００とを有する。遠隔操作ロボット１００は、コントローラ２００から無線通信により操作信号を受信し、受信した操作信号に従って移動や実装に応じた作業などの各種動作を実行する。典型的には、遠隔操作ロボット１００は、図示されるようなパワーショベルなどの作業用機械、監視機能を備えた監視ロボットなどであってもよく、自律走行機能を備えた何れか適切な遠隔制御可能な装置である。コントローラ２００は、ユーザ又はオペレータによって操作され、ユーザから入力された遠隔操作ロボット１００に対する操作信号や制御信号などの各種無線信号を遠隔操作ロボット１００に送信する。
【００１２】
次に、図２〜４を参照して、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの構成を説明する。図２は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットとコントローラとの構成を示す。
【００１３】
図２に示されるように、遠隔操作ロボット１００は、無線通信部１１０と、データ送受信部１１５と、モータ制御部１２０と、モータ１２５と、無線品質取得部１３０と、位置情報取得部１３５と、無線品質マップ生成部１４０と、無線品質悪化検出部１４５と、自律走行制御部１５０とを有する。また、コントローラ２００は、操作情報入力部２１０と、データ送受信部２１５と、無線通信部２２０と、データ表示部２２５とを有する。図示されるように、遠隔操作ロボット１００とコントローラ２００とは、無線通信部１１０，２２０とを介し通信接続される。
【００１４】
まず、遠隔操作ロボット１００の構成を説明する。無線通信部１１０は、コントローラ２００から操作信号や制御信号を含む各種無線信号を受信すると共に、遠隔操作ロボット１００により取得された情報などを示すデータ信号や制御信号を含む各種無線信号をコントローラ２００に送信する。典型的には、無線通信部１１０は、アンテナ、送受信回路、変調復調回路、符号化復号化回路などの無線通信を実行するための何れか既知のハードウェア構成により実現されてもよい。本実施例では、無線通信部１１０は、受信した無線信号から遠隔操作ロボット１００に対する操作信号を抽出し、抽出した操作信号をデータ送受信部１１５に提供する。また、無線通信部１１０は、受信した無線信号の電波強度や受信電力レベルなどの無線信号の無線品質を示す無線品質情報を無線品質取得部１３０に提供する。
【００１５】
データ送受信部１１５は、無線通信部１１０から受信した操作信号をモータ制御部１２０に提供する。さらに、データ送受信部１１５は、無線通信部１１０を介しコントローラ２００から操作信号を含む各種信号を適切に受信すると、コントローラ２００からの無線信号を適切に受信したことを示す受信成功通知を無線品質悪化検出部１４５に送信する。
【００１６】
モータ制御部１２０は、データ送受信部１１５から受信した操作信号に従って、駆動手段であるモータ１２５から提供される動力を用いて、遠隔操作ロボット１００が実行可能な各種動作を制御する。遠隔操作ロボット１００は、自律走行可能に構成されており、例えば、図示されたパワーシャベルの実施例では、モータ制御部１２０は、モータ１２５からキャタピラ駆動部に提供される動力を制御して、受信した操作信号により指示される方向及び速度により遠隔操作ロボット１００を移動させる。また、典型的には、遠隔操作ロボット１００は、各種作業を実行するよう構成されており、例えば、図示されたパワーシャベルの実施例では、モータ制御部１２０は、シャベル駆動部に提供される動力を制御して、受信した操作信号による指示に従ってシャベルを動作させる。このようにして、モータ制御部１２０は、遠隔操作ロボット１００に実装される各種駆動部を制御する。
【００１７】
モータ１２５は、遠隔操作ロボット１００の動力生成手段として備えられ、モータ制御部１２０による制御の下、生成した動力を遠隔操作ロボット１００に実装される各種駆動部に提供する。本実施例では、遠隔操作ロボット１００の動力生成手段として蓄電池等（図示せず）を電源とするモータ１２５が使用されるが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、遠隔操作ロボット１００の動力生成手段は、適当な燃料等をエネルギー源とするエンジンや他の適切な動力生成手段により実現されてもよい。
【００１８】
無線品質取得部１３０は、無線通信部１１０から無線信号の無線品質情報を取得し、無線品質マップ生成部１４０に提供する。典型的には、無線品質取得部１３０は、一定の間隔などにより無線通信部１１０から定期的に無線品質情報を取得する。あるいは、無線品質取得部１３０は、無線通信部１１０の電波強度測定回路などにより測定が実行される毎にその測定結果を受信し、一定の期間において受信した測定結果の平均値を算出し、これを無線品質情報として無線品質マップ生成部１４０に提供してもよい。
【００１９】
位置情報取得部１３５は、遠隔操作ロボット１００の現在位置を測定し、測定結果を位置情報として無線品質マップ生成部１４０に提供する。典型的には、位置情報取得部１３５は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）回路などにより実現されてもよい。また、位置情報取得部１３５は、ＧＰＳ回路に加えて、自律航法機能を実現するための加速度センサやジャイロセンサなどの各種センサ回路を有してもよい。これにより、通信環境の悪化によりコントローラ２００との通信だけでなくＧＰＳ信号も受信できなくなった場合でも、自律航法機能を利用して遠隔操作ロボット１００の現在位置を推定することが可能となる。
【００２０】
無線品質マップ生成部１４０は、無線品質取得部１３０と位置情報取得部１３５とからそれぞれ受信した無線品質情報と位置情報とに基づき、位置情報に示される各位置と無線品質情報に示される当該位置における無線品質とを関連付けた無線品質マップを生成する。図３に示されるように、無線品質マップは、無線品質が測定された各位置と当該位置における無線品質の測定結果とを関連付け、予め提供されている地図データ上にマッピングすることにより作成されてもよい。例えば、無線品質の測定結果をマッピングする地図データは、緯度経度情報だけでなく、遠隔操作ロボット１００が走行可能な経路を有していてもよい。この場合、後述されるように、無線品質の悪化が検出され、無線品質が良好な位置に移動する際に、現在位置と移動先との直線的な経路だけでなく、遠隔操作ロボット１００は、何れか適切なルーティング機能を利用して、実際に走行可能な移動先への移動経路を決定することが可能になる。
【００２１】
さらに、図３に示されるように、無線品質マップには、遠隔操作ロボット１００の走行軌跡がマッピングされてもよい。図３に示される無線品質マップによると、遠隔操作ロボット１００は、無線品質の良好な位置に現在あることが確認できる。なお、図示された無線品質マップでは、遠隔操作ロボット１００の走行軌跡以外の位置における無線品質も測定済みとされているが、初期的には走行軌跡以外の位置における無線品質は未測定のため不明であると考えられる。図示された無線品質マップでは、これら走行軌跡以外の位置における無線品質は、以前の測定などにより取得された測定結果又は何れか適切な推定方法により既知の測定結果から推定された無線品質が利用されている。この場合、無線品質マップ生成部１４０は、遠隔操作ロボット１００により無線品質が実際に測定されると、この最新の測定結果を用いて現在の無線品質マップを更新する。
【００２２】
無線品質悪化検出部１４５は、遠隔操作ロボット１００とコントローラ２００との間の無線通信の無線品質の悪化を検出する。具体的には、無線品質悪化検出部１４５は、コントローラ２００からの無線信号が適切に受信されたことを示す受信成功通知がデータ送受信部１１５から所定の期間以上受信できなかった場合、コントローラ２００との無線品質が悪化したと判断し、無線品質が悪化した旨を自律走行制御部１５０に通知する。この所定の期間は、実装に依存して何れか適切な期間に設定される。例えば、コントローラ２００からの無線信号が１０ｍｓなど所定の送信間隔で送信される場合、この所定の期間は、１秒間など所定の送信間隔よりも長い何れか適当な期間に設定されてもよい。
【００２３】
また、無線品質悪化検出部１４５は、無線品質取得部１３０から無線品質情報を取得し、取得した無線品質情報に基づき無線品質の悪化を検出するようにしてもよい。例えば、無線品質悪化検出部１４５は、取得した無線品質情報に示される電波強度や受信電力レベルなどが所定の閾値以下になると、コントローラ２００との無線品質が悪化したと判断し、無線品質が悪化した旨を自律走行制御部１５０に通知するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、無線品質悪化検出部１４５は、データ送受信部１１５と無線品質取得部１３０との双方から提供される情報を用いて無線品質の悪化を検出するようにしてもよい。例えば、データ送受信部１１５から所定の期間以上受信成功通知が受信できなかった場合、及び／又は無線品質取得部１３０から取得した電波強度や受信電力レベルなどが所定の閾値以下になった場合、無線品質悪化検出部１４５は、無線品質が悪化した旨を自律走行制御部１５０に通知するようにしてもよい。このように、無線品質悪化検出部１４５は、コントローラ２００との無線通信の無線品質の良否を示す上述したような各種条件を判定することによって、無線通信の無線品質が悪化したことを検出する。
【００２５】
自律走行制御部１５０は、無線品質悪化検出部１４５から無線品質悪化の検出結果を受信すると、無線品質マップ生成部１４０により生成された無線品質マップを参照して、無線品質が良好な位置に遠隔操作ロボット１００を自律的に移動させる。
【００２６】
この移動先は、何れか適切な方法により決定されてもよい。例えば、図４に示されるように、自律走行制御部１５０は、無線品質マップを参照して、無線品質マップに重畳されている遠隔操作ロボット１００の走行軌跡を確認し、走行経路を戻る方向に移動方向を決定してもよい。この方法によると、遠隔操作ロボット１００は、通信可能であった地点に戻ることになるため、確実にコントローラ２００との無線通信を再開できる位置に移動することが可能となる。
【００２７】
あるいは、自律走行制御部１５０は、無線品質マップを参照して、無線品質悪化検出部１４５から検出結果が通知された時点における遠隔操作ロボット１００の位置から最も近い所定の閾値以上の無線品質を有する位置を特定し、この特定された位置に遠隔操作ロボット１００を移動させるようモータ制御部１２０に指示してもよい。この方法によると、無線品質の良好なより近い位置に移動することによって、上述した走行経路を戻る方法よりも迅速に通信を再開させることが可能になる。
【００２８】
さらに、自律走行制御部１５０は、無線品質マップを参照して、コントローラ２００からすでに指示された移動方向に無線品質が良好な位置があることを検出した場合、当該位置を移動先として決定してもよい。この場合、一時的にコントローラ２００との間の無線通信が途絶しても、コントローラ２００からの当初の指示に従って遠隔操作ロボット１００を移動させながら、決定された移動先で無線通信を再開することが可能である。すなわち、ユーザの指示を充足させながら、無線通信を再開させることが可能となる。
【００２９】
ここで、遠隔操作ロボット１００が施設内などに配置され、現在位置と移動先との間に壁などの障害物があることが無線品質マップから予め分かっている場合、自律走行制御部１５０は、何れか適切なナビゲーション技術を利用して無線品質マップの地図データから移動先への適切な移動経路を決定するようにしてもよい。この場合、遠隔操作ロボット１００は、通信環境の悪化によりＧＰＳによる位置情報が取得できなくなっても、上述したような自律航法機能を利用することにより現在位置を推定しながら、決定された移動経路を走行して移動先に移動することが可能となる。
【００３０】
自律走行制御部１５０は、上述したような何れか適切な方法により移動先を決定し、決定した移動先に遠隔操作ロボット１００を移動させるようモータ制御部１２０に指示する。
【００３１】
次に、コントローラ２００の構成を説明する。操作情報入力部２１０は、ハンドル、レバー、ボタンなどの何れか適切な入力手段により実現され、ユーザ又はオペレータから遠隔操作ロボット１００に対する操作指示などの操作情報を受信し、受信した操作情報をデータ送受信部２１５に送信する。
【００３２】
データ送受信部２１５は、操作情報入力部２１０から受信したユーザによる操作指示を遠隔操作ロボット１００に無線送信するため、受信した操作情報を無線通信部２２０に送信する。また、データ送受信部２１５は、無線通信部２２０を介し遠隔操作ロボット１００から受信した各種情報をデータ表示部２２５に転送する。遠隔操作ロボット１００から受信する情報として、例えば、遠隔操作ロボット１００がキャプチャ手段などにより取得した遠隔操作ロボット１００の周囲の画像、センサ手段などにより測定された各種測定結果などがあげられる。
【００３３】
無線通信部２２０は、データ送受信部２１５から提供される操作情報を含む無線信号を遠隔操作ロボット１００に送信すると共に、遠隔操作ロボット１００から受信した無線信号から各種情報を抽出してデータ送受信部２１５に提供する。典型的には、無線通信部２２０は、アンテナ、送受信回路、変調復調回路、符号化復号化回路などの無線通信を実行するための何れか既知のハードウェアにより実現されてもよい。
【００３４】
データ表示部２２５は、ディスプレイなどの表示手段などにより実現され、データ送受信部２１５から受信した各種情報を表示手段に表示する。例えば、遠隔操作ロボット１００から送信された遠隔操作ロボット１００の前方の画像をディスプレイに表示し、ユーザは、この画像を確認しながら操作指示を与える。
【００３５】
次に、図５を参照して、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの処理を説明する。図５は、本発明の一実施例による遠隔操作ロボットの処理を示すフロー図である。
【００３６】
ステップＳ１０１において、コントローラ２００による遠隔操作中、遠隔操作ロボット１００は、コントローラ２００との無線通信の無線品質を測定すると共に、遠隔操作ロボット１００の現在位置を測定する。具体的には、無線品質取得部１３０は、１秒間などの一定の間隔で無線通信部１１０から無線品質情報を取得し、これと同時に、位置情報取得部１３５は、受信したＧＰＳ信号などに基づき遠隔操作ロボット１００の現在位置を測定する。
【００３７】
ステップＳ１０３において、遠隔操作ロボット１００は、取得した無線品質情報と位置情報とを関連付けて、無線品質マップを生成する。具体的には、無線品質マップ生成部１４０は、無線品質取得部１３０と位置情報取得部１３５とからそれぞれ受信した無線品質情報と位置情報とに基づき、位置情報に示される各位置と無線品質情報に示される当該位置における無線品質とを関連付けることによって、無線品質マップを生成又は更新する。
【００３８】
ステップＳ１０５において、遠隔操作ロボット１００は、コントローラ２００との無線品質が悪化したか判断する。具体的には、無線品質悪化検出部１４５は、コントローラ２００からの無線信号が適切に受信されることを示す受信成功通知がデータ送受信部１１５から所定の期間以上受信できなかった場合、コントローラ２００との無線品質が悪化したと判断する。あるいは、無線品質悪化検出部１４５は、無線品質取得部１３０から無線品質情報を取得し、取得した無線品質情報に示される電波強度や受信電力レベルなどが無線信号の適切な受信が困難になる所定の閾値以下になった場合、コントローラ２００との無線品質が悪化したと判断するようにしてもよい。
【００３９】
コントローラ２００との無線品質の悪化が検出されなかった場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０７において、遠隔操作ロボット１００は、コントローラから受信した操作信号に基づきモータ１２５を制御する。その後、当該フローはステップＳ１０１に戻って、遠隔操作ロボット１００の動作中、上述した処理を繰り返す。
【００４０】
他方、コントローラ２００との無線品質の悪化が検出された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０９において、遠隔操作ロボット１００は、無線品質マップを参照して、無線品質が良好な位置を特定し、特定された位置に移動する。具体的には、自律走行制御部１５０は、無線品質マップを参照して無線品質の良好な位置を移動先として決定し、遠隔操作ロボット１００を決定された移動先に移動させるための制御信号をモータ制御部１２０に送信する。移動先において通信が再開した後、当該フローはステップＳ１０１に戻って、遠隔操作ロボット１００の動作中、上述した処理を繰り返す。
【００４１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 制御システム
１００ 遠隔操作ロボット
１１０ 無線通信部
１１５ データ送受信部
１２０ モータ制御部
１２５ モータ
１３０ 無線品質取得部
１３５ 位置情報取得部
１４０ 無線品質マップ生成部
１４５ 無線品質悪化検出部
１５０ 自律走行制御部
２００ コントローラ
２１０ 操作情報入力部
２１５ データ送受信部
２２０ 無線通信部
２２５ データ表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作装置であって、
前記コントローラとの無線通信の無線品質を測定する無線品質測定部と、
当該遠隔操作装置の位置を測定する位置測定部と、
前記測定された無線品質と当該遠隔操作装置の位置とを関連付け、各位置における測定された無線品質を示す無線品質マップを生成する無線品質マップ生成部と、
前記コントローラとの無線通信の無線品質の良否を示す所定の条件を判定することによって、前記無線通信の無線品質が悪化したことを検出する無線品質悪化検出部と、
前記無線品質が悪化したことが検出されると、前記無線品質マップを参照して所定の無線品質以上の移動先を特定し、前記移動先に当該遠隔操作装置を移動させるよう制御する走行制御部と、
を有する遠隔操作装置。
【請求項２】
前記無線品質悪化検出部は、前記コントローラからの無線信号を所定の間隔で受信できなかった場合、前記コントローラとの無線通信の無線品質が悪化したと判定する、請求項１記載の遠隔操作装置。
【請求項３】
前記無線品質マップ生成部は、前記無線品質マップに当該遠隔操作装置の走行軌跡を重畳し、
前記走行制御部は、前記無線品質が悪化したことが検出されると、前記無線品質マップに重畳された当該遠隔操作装置の走行軌跡を戻る方向に当該遠隔操作装置を移動させるよう制御する、請求項１又は２記載の遠隔操作装置。
【請求項４】
前記無線品質マップ生成部は、当該遠隔操作装置が走行可能な経路を示す地図データに各位置における測定された無線品質をマッピングすることによって、前記無線品質マップを生成し、
前記走行制御部は、前記無線品質マップの走行可能な経路に沿って当該遠隔操作装置を前記移動先に移動させるよう制御する、請求項１又は２記載の遠隔操作装置。
【請求項５】
コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作装置における方法であって、
前記コントローラとの無線通信の無線品質と、前記遠隔操作装置の位置とを測定するステップと、
前記測定された無線品質と前記遠隔操作装置の位置とを関連付け、各位置における測定された無線品質を示す無線品質マップを生成するステップと、
前記コントローラとの無線通信の無線品質の良否を示す所定の条件を判定することによって、前記無線通信の無線品質が悪化したか判断するステップと、
前記無線品質が悪化したと判断されると、前記無線品質マップを参照して所定の無線品質以上の移動先を特定し、前記移動先に前記遠隔操作装置を移動させるよう制御するステップと、
を有する方法。
【請求項１】
コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作装置であって、
前記コントローラとの無線通信の無線品質を測定する無線品質測定部と、
当該遠隔操作装置の位置を測定する位置測定部と、
前記測定された無線品質と当該遠隔操作装置の位置とを関連付け、各位置における測定された無線品質を示す無線品質マップを生成する無線品質マップ生成部と、
前記コントローラとの無線通信の無線品質の良否を示す所定の条件を判定することによって、前記無線通信の無線品質が悪化したことを検出する無線品質悪化検出部と、
前記無線品質が悪化したことが検出されると、前記無線品質マップを参照して所定の無線品質以上の移動先を特定し、前記移動先に当該遠隔操作装置を移動させるよう制御する走行制御部と、
を有する遠隔操作装置。
【請求項２】
前記無線品質悪化検出部は、前記コントローラからの無線信号を所定の間隔で受信できなかった場合、前記コントローラとの無線通信の無線品質が悪化したと判定する、請求項１記載の遠隔操作装置。
【請求項３】
前記無線品質マップ生成部は、前記無線品質マップに当該遠隔操作装置の走行軌跡を重畳し、
前記走行制御部は、前記無線品質が悪化したことが検出されると、前記無線品質マップに重畳された当該遠隔操作装置の走行軌跡を戻る方向に当該遠隔操作装置を移動させるよう制御する、請求項１又は２記載の遠隔操作装置。
【請求項４】
前記無線品質マップ生成部は、当該遠隔操作装置が走行可能な経路を示す地図データに各位置における測定された無線品質をマッピングすることによって、前記無線品質マップを生成し、
前記走行制御部は、前記無線品質マップの走行可能な経路に沿って当該遠隔操作装置を前記移動先に移動させるよう制御する、請求項１又は２記載の遠隔操作装置。
【請求項５】
コントローラにより無線制御される自走可能な遠隔操作装置における方法であって、
前記コントローラとの無線通信の無線品質と、前記遠隔操作装置の位置とを測定するステップと、
前記測定された無線品質と前記遠隔操作装置の位置とを関連付け、各位置における測定された無線品質を示す無線品質マップを生成するステップと、
前記コントローラとの無線通信の無線品質の良否を示す所定の条件を判定することによって、前記無線通信の無線品質が悪化したか判断するステップと、
前記無線品質が悪化したと判断されると、前記無線品質マップを参照して所定の無線品質以上の移動先を特定し、前記移動先に前記遠隔操作装置を移動させるよう制御するステップと、
を有する方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５２４６２（Ｐ２０１３−５２４６２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１１１５（Ｐ２０１１−１９１１１５）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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