(57)【要約】【課題】被制御体とその周辺にある障害物とが接近していることを操作者に伝えて遠隔制御に係る操作性を向上させる。【解決手段】ロボット１０は、ロボットハンド先端部とその周辺にある障害物との距離Ｌと、ロボットハンド先端部の移動速度Ｖを特定し（Ｓ１，Ｓ２）、ロボットハンド先端部が障害物に接触するまでの推定接触時間を算出する（Ｓ３）。ロボット１０は、ロボットハンド先端部が障害物に接近している旨を通知する接触情報を操作制御装置２０宛てに送信した時から、通信路を経由して接触情報が操作制御装置２０に到達するまでの伝送所要時間の予測値Ｔｄを取得する（Ｓ４）。ロボット１０は、推定所要時間が予測値Ｔｄと規定時間Ｔｒとの和以下になると（Ｓ５；ＹＥＳ）、接触情報を送信する（Ｓ６，Ｓ７）。これにより通信遅延の程度に関わらず、操作制御装置２０は、現に接触がある前に接触情報に基づき両者の接近を報知する（Ｓ８，Ｓ９）。【選択図】図４
2010248703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と、
前記作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置とを備え、
前記作業装置は、
前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定手段と、
前記被制御体の位置が前記障害物に接近している旨の通知を前記操作制御装置宛てに送信した時から、前記通信路を経由して当該通知が前記操作制御装置に到達するまでの伝送所要時間の予測値を取得する取得手段と、
前記距離特定手段により特定された前記距離と、前記取得手段が取得した前記伝送所要時間の予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に前記通知が前記通信路を経由して前記操作制御装置に到達するような時期に、当該通知を送信する送信手段と
を備え、
前記操作制御装置は、
前記送信手段により送信された前記通知を受信する受信手段と、
前記受信手段により前記通知が受信されると、前記被制御体が前記障害物に接近している旨を報知する報知手段と
を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記作業装置は、
前記被制御体が移動する速度を特定する速度特定手段を備え、
前記送信手段は、前記距離特定手段により特定された距離を前記速度特定手段により特定された速度で除して前記被制御体が前記障害物に接触するまでの推定時間を算出し、当該推定時間と前記伝送所要時間とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に前記通知が前記操作制御装置に到達するような時期に、当該通知を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記作業装置は、
前記被制御体が移動する速度を特定する速度特定手段を備え、
前記送信手段は、前記速度特定手段より特定された速度と前記取得手段が取得した前記伝送所要時間とを乗算して、前記作業装置が前記通知を送信した時から当該通知が前記操作制御装置に到達するまでに前記被制御体が移動すると推定される移動距離を算出し、当該移動距離と前記距離特定手段により特定された距離とに基づいて、当該距離が予め決められた距離となったときに前記通知が前記遠隔制御装置に到達するような時期に当該通知を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
前記作業装置は、
前記被制御体の位置を特定する位置特定手段と、
前記位置特定手段により特定された前記位置と、当該位置が特定されたときの前記距離との対応関係を記憶する記憶手段と
を備え、
前記送信手段は、所定の間隔を空けて前記通知を送信し、前記位置特定手段により特定された位置と前記記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、前記被制御体の位置と前記障害物との距離が第１の距離と推定される場合には、前記第１の距離よりも小さい第２の距離と推定される場合に比べて前記間隔を長くすることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項５】
被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と、
前記作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置とを備え、
前記作業装置は、
前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定手段と、
前記距離特定手段により特定された距離を表す距離情報を、前記通信路を経由して前記操作制御装置に送信する送信手段と
を備え、
前記操作制御装置は、
前記送信手段により送信された前記距離情報を受信する受信手段と、
前記送信手段が自装置宛てに前記距離情報を送信した時から、前記通信路を経由して当該距離情報が自装置に到達するまでの伝送所要時間又はその予測値を取得する取得手段と、
前記受信手段により受信された前記距離情報が表す距離と、前記取得手段が取得した前記伝送所要時間又はその予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に当該被制御体が当該障害物に接近している旨を報知する報知手段と
を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項６】
被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と、
前記作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置とを備える制御システムの制御方法であって、
前記作業装置が、前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定ステップと、
前記作業装置が、前記被制御体の位置が前記障害物に接近している旨の通知を前記操作制御装置宛てに送信した時から、前記通信路を経由して当該通知が前記操作制御装置に到達するまでの伝送所要時間の予測値を取得する取得ステップと、
前記作業装置が、前記距離特定ステップにおいて特定した前記距離と、前記取得ステップにおいて取得した前記伝送所要時間の予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に前記通知が前記通信路を経由して前記操作制御装置に到達するような時期に、当該通知を送信する送信ステップと、
前記操作制御装置が、前記送信ステップにおいて送信された前記通知を受信する受信ステップと、
前記操作制御装置が、前記受信ステップにおいて前記通知を受信すると、前記被制御体が前記障害物に接近している旨を報知する報知ステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項７】
被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と、
前記作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置とを備える制御システムの制御方法であって、
前記作業装置が、前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定ステップと、
前記作業装置が、前記距離特定ステップにおいて特定した距離を表す距離情報を、前記通信路を経由して前記操作制御装置に送信する送信ステップと、
前記操作制御装置が、前記送信ステップにおいて送信された前記距離情報を受信する受信ステップと、
前記操作制御装置が、前記送信ステップにおいて自装置宛てに前記距離情報を送信した時から、前記通信路を経由して当該距離情報が自装置に到達するまでの伝送所要時間又はその予測値を取得する取得ステップと、
前記操作制御装置が、前記受信ステップにおいて受信した前記距離情報が表す距離と、前記取得ステップにおいて取得した前記伝送所要時間又はその予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に当該被制御体が当該障害物に接近している旨を報知する報知ステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項８】
被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置において、
自装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を表す距離情報を前記作業装置から受信する受信手段と、
前記作業装置が自装置宛てに前記距離情報を送信した時から、前記通信路を経由して当該距離情報が自装置に到達するまでの伝送所要時間又はその予測値を取得する取得手段と、
前記受信手段により受信された前記距離情報が表す距離と、前記取得手段が取得した前記所要時間又はその予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に当該被制御体が当該障害物に接近している旨を報知する報知手段と
を備えることを特徴とする操作制御装置。
【請求項９】
通信路を介して接続される操作制御装置に対して行われる操作に従って当該操作制御装置により制御されて前記被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置において、
前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定手段と、
前記被制御体の位置が前記障害物に接近している旨の通知を前記操作制御装置宛てに送信した時から、前記通信路を経由して当該通知が前記操作制御装置に到達するまでの伝送所要時間の予測値を取得する取得手段と、
前記距離特定手段により特定された前記距離と、前記取得手段が取得した前記伝送所要時間の予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に前記通知が前記通信路を経由して前記操作制御装置に到達するような時期に、当該通知を送信する送信手段と
を備えることを特徴とする作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置の遠隔制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットを遠隔制御する技術にマスタ・スレーブ方式と呼ばれるものがある。この方式の遠隔制御では、操作者（オペレータ）が操作するマスタの情報を基に遠隔側のスレーブを制御する。特許文献１には、スレーブマニピュレータに取り付けられた測定装置の情報を基に周辺の障害物との接触やその接触により発生する力を計算して、その衝突により生じる衝撃を緩和するための技術が開示されている。非特許文献１には、バイラテラル制御を建設機械の操作に応用し、作業により生じる接触力を、マスタ側の装置に触覚によりフィードバックすることが開示されている。特許文献２には、スレーブマニピュレータと障害物との距離が所定値以下の危険領域になると、その距離に応じて、マスタマニピュレータに反力を与えることが開示されている。また、非特許文献２には、ＧＵＩ（Graphical User Interface）でのポインティング動作において、ポインティングのターゲットへの接近或いは接触をマウスを介して力と触覚により操作者に伝えることで、ポインティングタスクの操作性が向上するという報告がなされている。
【０００３】
また、遠隔制御に係る通信遅れを考慮した技術として、特許文献３には、スレーブ側の移動ロボットとマスタ側の監視センタとの間で通信遅延が発生しても、移動ロボットが接触を回避するために自律的に速度制御を行うことが開示されている。特許文献４には、ロボットマニピュレータと対象物との接触・離脱動作の状態を操作者に力感覚で伝達する場合に、通信遅れを考慮してその力の大きさを決めることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６４８０７号公報
【特許文献２】特開平８−３００２７７号公報
【特許文献３】特開２００６−２８５５４８号公報
【特許文献４】特開２００４−８２２９３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】内村裕、大西公平、「リアルタイム性の高いネットワークの開発とロボット制御への応用」、鹿島技術研究所年報５１号、２００３年９月３０日
【非特許文献２】M.Akamatsu, S. I. MacKenzie, “Movement characteristics using a mouse with tactile and force feedback”, International Journal of Human-Computer Studies, 45, 483-493, 1996
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、スレーブ側のロボットを遠隔制御する場合に、ロボット周辺の画像情報を基に操作者が遠隔操作を行う方法を採用すると、遠隔制御システムにおいてマスタ及びスレーブ間の通信遅延を無視することはできない。この通信遅延の程度が大きいと、操作者を混乱させるなどの問題があり制御系を不安定にする原因となる。このようなことから、遠隔制御システムにおける操作性の向上が従来から望まれている。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被制御体とその周辺にある障害物とが接近していることを操作者に伝えて遠隔制御に係る操作性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に係る制御システムは、被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と、前記作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置とを備え、前記作業装置は、前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定手段と、前記被制御体の位置が前記障害物に接近している旨の通知を前記操作制御装置宛てに送信した時から、前記通信路を経由して当該通知が前記操作制御装置に到達するまでの伝送所要時間の予測値を取得する取得手段と、前記距離特定手段により特定された前記距離と、前記取得手段が取得した前記伝送所要時間の予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に前記通知が前記通信路を経由して前記操作制御装置に到達するような時期に、当該通知を送信する送信手段とを備え、前記操作制御装置は、前記送信手段により送信された前記通知を受信する受信手段と、前記受信手段により前記通知が受信されると、前記被制御体が前記障害物に接近している旨を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る制御システムは、請求項１の構成において、前記作業装置は、前記被制御体が移動する速度を特定する速度特定手段を備え、前記送信手段は、前記距離特定手段により特定された距離を前記速度特定手段により特定された速度で除して前記被制御体が前記障害物に接触するまでの推定時間を算出し、当該推定時間と前記伝送所要時間とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に前記通知が前記操作制御装置に到達するような時期に、当該通知を送信することを特徴とする。
本発明の請求項３に係る制御システムは、請求項１の構成において、前記作業装置は、前記被制御体が移動する速度を特定する速度特定手段を備え、前記送信手段は、前記速度特定手段より特定された速度と前記取得手段が取得した前記伝送所要時間とを乗算して、前記作業装置が前記通知を送信した時から当該通知が前記操作制御装置に到達するまでに前記被制御体が移動すると推定される移動距離を算出し、当該移動距離と前記距離特定手段により特定された距離とに基づいて、当該距離が予め決められた距離よりも小さくなる前に前記通知が前記遠隔制御装置に到達するような時期に当該通知を送信することを特徴とする。
本発明の請求項４に係る制御システムは、請求項１の構成において、前記作業装置は、前記被制御体の位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段により特定された前記位置と、当該位置が特定されたときの前記距離との対応関係を記憶する記憶手段とを備え、前記送信手段は、所定の間隔を空けて前記通知を送信し、前記位置特定手段により特定された位置と前記記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、前記被制御体の位置と前記障害物との距離が第１の距離と推定される場合には、前記第１の距離よりも小さい第２の距離と推定される場合に比べて前記間隔を長くすることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５に係る制御システムは、被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と、前記作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置とを備え、前記作業装置は、前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定手段と、前記距離特定手段により特定された距離を表す距離情報を、前記通信路を経由して前記操作制御装置に送信する送信手段とを備え、前記操作制御装置は、前記送信手段により送信された前記距離情報を受信する受信手段と、前記送信手段が自装置宛てに前記距離情報を送信した時から、前記通信路を経由して当該距離情報が自装置に到達するまでの伝送所要時間又はその予測値を取得する取得手段と、前記受信手段により受信された前記距離情報が表す距離と、前記取得手段が取得した前記伝送所要時間又はその予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に当該被制御体が当該障害物に接近している旨を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項６に係る制御方法は、被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と、前記作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置とを備える制御システムの制御方法であって、前記作業装置が、前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定ステップと、前記作業装置が、前記被制御体の位置が前記障害物に接近している旨の通知を前記操作制御装置宛てに送信した時から、前記通信路を経由して当該通知が前記操作制御装置に到達するまでの伝送所要時間の予測値を取得する取得ステップと、前記作業装置が、前記距離特定ステップにおいて特定した前記距離と、前記取得ステップにおいて取得した前記伝送所要時間の予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に前記通知が前記通信路を経由して前記操作制御装置に到達するような時期に、当該通知を送信する送信ステップと、前記操作制御装置が、前記送信ステップにおいて送信された前記通知を受信する受信ステップと、前記操作制御装置が、前記受信ステップにおいて前記通知を受信すると、前記被制御体が前記障害物に接近している旨を報知する報知ステップとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項７に係る制御方法は、被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と、前記作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置とを備える制御システムの制御方法であって、前記作業装置が、前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定ステップと、前記作業装置が、前記距離特定ステップにおいて特定した距離を表す距離情報を、前記通信路を経由して前記操作制御装置に送信する送信ステップと、前記操作制御装置が、前記送信ステップにおいて送信された前記距離情報を受信する受信ステップと、前記操作制御装置が、前記送信ステップにおいて自装置宛てに前記距離情報を送信した時から、前記通信路を経由して当該距離情報が自装置に到達するまでの伝送所要時間又はその予測値を取得する取得ステップと、前記操作制御装置が、前記受信ステップにおいて受信した前記距離情報が表す距離と、前記取得ステップにおいて取得した前記伝送所要時間又はその予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に当該被制御体が当該障害物に接近している旨を報知する報知ステップとを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項８に係る操作制御装置は、被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って前記作業装置を制御する操作制御装置において、自装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を表す距離情報を前記作業装置から受信する受信手段と、前記作業装置が自装置宛てに前記距離情報を送信した時から、前記通信路を経由して当該距離情報が自装置に到達するまでの伝送所要時間又はその予測値を取得する取得手段と、前記受信手段により受信された前記距離情報が表す距離と、前記取得手段が取得した前記所要時間又はその予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に当該被制御体が当該障害物に接近している旨を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項９に係る作業装置は、通信路を介して接続される操作制御装置に対して行われる操作に従って当該操作制御装置により制御されて前記被制御体の位置を移動させ、当該被制御体を用いて作業を行う作業装置において、前記操作制御装置の制御に応じて移動させられる前記被制御体の位置と、当該被制御体の周辺にある障害物との距離を特定する距離特定手段と、前記被制御体の位置が前記障害物に接近している旨の通知を前記操作制御装置宛てに送信した時から、前記通信路を経由して当該通知が前記操作制御装置に到達するまでの伝送所要時間の予測値を取得する取得手段と、前記距離特定手段により特定された前記距離と、前記取得手段が取得した前記伝送所要時間の予測値とに基づいて、前記被制御体が前記障害物に接触するよりも前に前記通知が前記通信路を経由して前記操作制御装置に到達するような時期に、当該通知を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被制御体とその周辺にある障害物とが接近していることを操作者に伝えて遠隔制御に係る操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態である遠隔制御システムの概念を示す図。
【図２】操作者から見た遠隔制御システムの様子を模式的に表した図。
【図３】遠隔制御システムのハードウェア構成を示すブロック図。
【図４】遠隔制御システムにおいて実行される処理の手順を示すシーケンス図。
【図５】時刻と距離Ｌとの関係の一例を示すグラフ。
【図６】遠隔制御システムにおいて実行される処理の手順を示すシーケンス図。
【図７】遠隔制御システムの動作を説明するグラフ。
【図８】本発明の第２実施形態である遠隔制御システムのハードウェア構成を示す図。
【図９】ロボットの外観の構成を模式的に表した図。
【図１０】先端位置測定装置によって特定される位置を説明する図
【図１１】ロボットが実行する処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。この実施形態では、本発明の制御システムを、作業装置としてのロボットと、操作者が操作する操作制御装置とを備える遠隔制御システムに適用した場合について説明する。作業装置であるロボットには例えば、建設機器のひとつである油圧ショベルや、ビル内や街中を警備する警備ロボット、レスキューロボットがあるが、以下ではロボットの一例として油圧ショベルを適用した場合について説明する。
【００１７】
（Ａ）第１実施形態
（Ａ−１）遠隔制御システムの構成
図１は、本発明の第１実施形態である遠隔制御システムの概念を示す図である。図２は、操作制御装置を扱う操作者Ｃから見た遠隔制御システムの様子を模式的に表した図である。
遠隔制御システム１は、ロボット１０と、操作制御装置２０と、通信路３０とにより構成され、マスタ側の操作制御装置２０とスレーブ側のロボット１０とにより、いわゆるバイラテラルシステムが実現される。作業装置としてのロボット１０は、工事や建築などの作業現場において、被制御体としてのロボットハンド先端部１７の位置を移動させ、このロボットハンド先端部１７を用いて運搬、積込、掘削、破砕などの作業を行う。ここでのロボットハンド先端部１７はいわゆるバケット（エンドエフェクタ）により実現され、ロボット１０が行う作業は、ロボットハンド先端部１７をその作業に応じたものに付け替えることにより変更させられる。図１に示す制御ボックスＢには、ロボット１０の制御に関わる構成である後述する通信装置１１及び制御装置１２が収容されている。操作制御装置２０は、例えば工場や作業現場に設置されたプレハブなどの建造物の内部に設置され、作業現場とは異なる場所でロボット１０の動作を制御する装置である。図２に示すように、操作者Ｃは、操作機２２に設けられたレバーやボタン等からなる操作入力部２２２の操作を行い、操作制御装置２０は、その操作に従ってロボット１０の動作を制御する。通信路３０は、ここでは通信ケーブルを用いた有線接続により実現される。遠隔制御システム１では、この通信路３０を経由して、ロボット１０と操作制御装置２０との間で制御に関わる情報の遣り取りが行われる。
【００１８】
遠隔制御システム１により実際に作業が行われるときには、カメラ１３によって作業現場の様子が撮影され、ロボット１０は、カメラ１３により撮影された映像を表す映像情報を操作制御装置２０に送信する。操作制御装置２０は、通信路３０を経由して到来する映像情報を受信すると、受信した映像情報が表す映像を映像表示装置２３に映し出す。操作者Ｃはこの映像を見ながら操作入力部２２２を操作し、操作制御装置２０は、操作者Ｃが行った操作を表す操作情報をロボット１０に送信する。ロボット１０は、通信路３０を経由して到来する操作情報を受信すると、その操作情報に従ってロボットハンド１４やロボット移動機構１５を動作させて作業を行う。
【００１９】
続いて、遠隔制御システム１の構成についてより詳細に説明する。図３は、遠隔制御システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
（Ａ−２）ロボット１０の構成
同図に示すように、ロボット１０は、通信装置１１と、制御装置１２と、カメラ１３と、ロボットハンド１４と、ロボット移動機構１５と、距離測定装置１６とを備える。
通信装置１１は、操作制御装置２０との間で情報を送受信するためのインタフェースを備え、映像情報や接触情報を操作制御装置２０宛てに送信する送信手段として機能したり、操作制御装置２０によって送信されて通信路３０を経由して到来する操作情報を受信する。映像情報は、カメラ１３によって撮影された映像を表す。接触情報は、ロボットハンド先端部１７とその周辺にある障害物とが接近している旨を操作制御装置２０に通知するための情報である。制御装置１２は、ロボット制御装置１２１、接触情報変換装置１２２及び遅延測定装置１２３を備え、それぞれがＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む演算装置やメモリを有しており、これらはロボット１０の各部を制御する。カメラ１３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラであり、ロボット１０の周辺の様子を撮影し、その撮影した映像を表す映像情報を生成して通信装置１１に出力する。図１に示すように、カメラ１３は、例えばロボット１０に運転席上部の屋根に設けられ、操作者Ｃが操作をしやすいように、運転席から見た様子に近い内容を撮影するようにしている。
【００２０】
ロボットハンド１４は、いわゆるスレーブマニピュレータ（スレーブアーム）により実現される腕状の部材であり、複数のリンクを関節で結合した構造を有している。このロボットハンド１４の先端部分にロボットハンド先端部１７が設けられている。ロボットハンド１４は、油圧ショベルにおけるアームやブームと呼ばれる構成を含んでおり、作業の実行に伴い移動させられる。ロボットハンド１４は、各関節の関節角が制御されて自身の姿勢が変化させられることにより、ロボットハンド先端部１７の位置を移動させる。ロボット移動機構１５は、ここでは無限軌道と呼ばれる履板の環を有し、ロボット１０の移動を可能にする。ロボット移動機構１５は、ロボット１０を前進させたり後進させたりするための動作を行い、この動作によってもロボットハンド先端部１７の位置は移動させられる。距離測定装置１６は、例えばレーザ距離計や赤外線距離センサ、超音波距離センサにより実現され、ロボットハンド先端部１７に取り付けられている。距離測定装置１６は、所定の周期毎に、ロボットハンド１４の先端位置であるロボットハンド先端部１７とその周辺にある障害物との距離を測定し、その測定結果を制御装置１２に出力する。例えばロボットハンド先端部１７が障害物に接触した場合には、距離測定装置１６により測定される距離はゼロとなる。また、距離測定装置１６による測定の周期は、ロボットハンド１４の動作速度などに基づいて決められるとよいが、１００Ｈｚ（１秒間に１００回）以上とすることが望ましく、ここでは１０００Ｈｚ（１秒間に１０００回）とする。なお、ここでの障害物は、例えば、地表面や樹木、岩石、材木、瓦礫などであり、作業現場に存在し、ロボットハンド先端部１７と接触し得るあらゆる物を指す。
【００２１】
次に、制御装置１２の構成についてより詳細に説明する。
ロボット制御装置１２１は、操作制御装置２０から与えられる操作情報に従って、ロボットハンド１４やロボット移動機構１５の動作を制御して、ロボットハンド先端部１７を用いて作業を行わせる。接触情報変換装置１２２は、距離測定装置１６による測定結果に基づいてロボットハンド先端部１７と障害物との距離を特定する距離特定手段として機能するとともに、特定した距離に基づく所定の条件を満たす場合には、その距離を表す距離情報を、ロボットハンド先端部１７と障害物とが接近している旨を表す接触情報に変換して通信装置１１に出力する。接触情報変換装置１２２は、距離測定装置１６の測定結果を周期的に取得して、距離情報の接触情報への変換に係る制御を行う。
【００２２】
遅延測定装置１２３は、ロボット１０が操作制御装置２０宛てにロボットハンド先端部１７が接触情報を送信した時から、その接触情報が通信路３０を経由して操作制御装置２０に到達するまでに要する伝送所要時間（つまり、通信遅延）を測定する。ここでは、遅延測定装置１２３は、自装置の通信装置１１と操作制御装置２０の通信装置２１との間で、通信遅延測定用データを送受信し合うことで往復通信遅延時間を測定する。具体的には、遅延測定装置１２３は、通信装置１１によって遅延測定用データを送信し、操作制御装置２０側の通信装置２１はその遅延測定用データを受け取ると直ちにロボット１０に対して遅延測定用データを送信する。送信時刻と受信時刻との差が往復遅延時間となるので、通信装置２１が遅延測定用データを受信すると、遅延測定装置１２３は、測定した往復得遅延時間を２で除して、これを伝送所要時間の予測値として算出する。遅延測定装置１２３は、取得した伝送所要時間の予測値を、接触情報変換装置１２２に出力する。
【００２３】
（Ａ−３）操作制御装置２０の構成
図３に示すように、操作制御装置２０は、通信装置２１と、操作機２２と、映像表示装置２３とを備える。通信装置２１は、ロボット１０との間で情報を送受信するためのインタフェースを備え、ロボット１０によって送信されて通信路３０を経由して到来する映像情報や接触情報を受信する受信手段として機能したり、ロボット１０に操作者Ｃが行った操作の内容を表す操作情報を送信したりする。映像表示装置２３は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタを備え、カメラ１３により撮影された映像を表す映像情報を通信装置２１により受信すると、受信した映像情報が表す映像をモニタに表示する。
【００２４】
操作機２２は、操作者Ｃによる操作を受け付け、その操作に関わる制御を実行する。この操作機２２は、制御装置２２１と、操作入力部２２２と、触覚提示部２２３とを備える。制御装置２２１は、ＣＰＵ等を含む演算装置やメモリを備え、操作機２２の各部を制御する。この制御装置２２１は、操作者Ｃにより操作入力部２２２に入力された操作を、ロボット移動機構１５及びロボットハンド１４の動作を制御するための操作情報に変換する。操作入力部２２２は、ロボット移動機構１５及びロボットハンド１４の動作を制御するための操作が操作者Ｃにより入力されるもので、例えばジョイスティックやボタン、ＧＵＩにより実現される。触覚提示部２２３は、ロボットハンド先端部１７とその周辺にある障害物とが接近している旨を操作者に報知する報知手段として機能し、操作入力部２２２の先端部に取り付けられたソレノイドやボイスコイルモータを備える。制御装置２２１は、ロボット１０から接触情報を受信すると、これを契機として触覚提示部２２３を振動させることにより、ロボットハンド先端部１７が周辺の障害物に接近している旨を、触覚により操作者Ｃに報知する。
【００２５】
（Ａ−４）遠隔制御システムの動作
次に、遠隔制御システム１の動作について説明する。
遠隔制御システム１においては、ロボット１０は、所定の周期毎に以下に説明する動作を繰り返し実行する。図４は、遠隔制御システム１において実行される処理の手順を示すシーケンス図である。図５は、時刻と、ロボットハンド先端部１７と障害物との距離Ｌとの関係の一例を示すグラフである。同図において、横軸は時刻ｔ［ｓ］を表し、縦軸は距離Ｌ［ｍ］を表す。
【００２６】
まず、ロボット１０の接触情報変換装置１２２は、距離測定装置１６による距離の測定結果を取得して、この測定結果に基づいて、ロボットハンド先端部１７と周辺の障害物との距離Ｌを特定する（ステップＳ１）。次に、速度特定手段としての接触情報変換装置１２２は、ロボットハンド先端部１７の移動速度Ｖを特定する（ステップＳ２）。距離測定装置１６により１０００Ｈｚという一定の周期で距離Ｌが測定されるから、接触情報変換装置１２２は、この測定周期を利用して、ステップＳ１で特定した距離Ｌによって特定される移動距離をその移動に要した時間で除算することにより、その時刻でのロボットハンド先端部１７の移動速度Ｖを算出する。図５を用いるグラフを用いると、このグラフを表した関数を一階微分した値が移動速度Ｖとなる。
【００２７】
次に、接触情報変換装置１２２は、推定接触時間を算出する（ステップＳ３）。推定接触時間は、ロボットハンド先端部１７が障害物に接触するまでの推定時間であり、距離Ｌを移動速度Ｖで除することにより算出される。ここで、現時点の時刻が図５に示すｔ＝Ｔ０であり、ステップＳ１で特定された距離Ｌ＝Ｌ０で、ステップＳ２で特定された移動速度Ｖ＝Ｖ０であったとすると、ロボットハンド先端部１７が障害物に接触すると推定される（つまり、Ｌ＝０となる）時刻Ｔ１は、式（１）の演算により算出される。
Ｔ１＝Ｔ０＋Ｌ０／Ｖ０  ・・・（１）
【００２８】
式（１）によると、ロボットハンド先端部１７が時刻ｔ＝Ｔ０から、移動速度Ｖ０で移動させられると、Ｔ１−Ｔ０秒後にロボットハンド先端部１７が障害物に接触すると推定することができる。つまり、Ｔ１−Ｔ０＝Ｌ０／Ｖ０が推定接触時間である。
【００２９】
その一方で、遅延測定装置１２３は往復通信遅延時間を測定して、伝送所要時間の予測値Ｔｄを接触情報変換装置１２２に出力する。取得手段としての接触情報変換装置１２２は、遅延測定装置１２３から伝送所要時間の予測値Ｔｄを取得する（ステップＳ４）。なお、往復通信遅延時間は、遅延測定装置１２３により所定の周期で測定されることになるが、その周期は距離測定装置１６による距離の測定の周期よりも小さくてよい。この場合、接触情報変換装置１２２は、最新の測定結果の伝送所要時間の予測値Ｔｄとして取得するとよい。
【００３０】
そして、接触情報変換装置１２２は、推定接触時間（ここでは、Ｔ１−Ｔ０＝Ｌ０／Ｖ０）が、伝送所要時間の予測値Ｔｄに予め決められた規定時間Ｔｒを加算した時間（Ｔｄ＋Ｔｒ）以下であるか否かを判断する（ステップＳ５）。規定時間Ｔｒは、触覚提示部２２３に使われているアクチュエータの応答性能や、ロボットハンド１４を用いて行う作業の種類、ロボットハンド先端部１７が障害物に接触するどの程度前にその旨を報知するかに応じて予め規定されている。例えば、ロボット１０を含む遠隔制御システム１で、触覚提示部２２３にソレノイドの振動子を使用するものとした場合、規定時間Ｔｒ＝１５０ｍｓ程度とすることが好ましい。
【００３１】
接触情報変換装置１２２は、ステップＳ５で「ＮＯ」と判断すると、ステップＳ１に戻る。この場合、伝送所要時間の予測値Ｔｄに規定時間Ｔｒを加算した時間に対して推定接触時間が十分に長く、ロボットハンド先端部１７が障害物に接触する虞が当面はないと言うことができる。この場合、接触情報変換装置１２２は、ロボットハンド先端部１７の障害物への接近を通知することなく、ステップＳ１に戻る。
【００３２】
一方、接触情報変換装置１２２は、推定接触時間（Ｔ１−Ｔ０＝Ｌ０／Ｖ０）が伝送所要時間の予測値Ｔｄに規定時間Ｔｒを加算した時間以下であると判断すると（ステップＳ５；ＹＥＳ）、ステップＳ６の処理に進む。そして、接触情報変換装置１２２は、ステップＳ１で取得した距離情報を接触情報に変換する（ステップＳ６）。そして、接触情報変換装置１２２は、変換した接触情報を通信装置１１に出力し、通信装置１１はこの接触情報を操作制御装置２０に送信する（ステップＳ７）。このようにして、ロボット１０は、ロボットハンド先端部１７が障害物に接近していることを操作制御装置２０に通知する。
【００３３】
操作制御装置２０の通信装置２１は、ロボット１０により送信され、通信路３０を経由して到来した接触情報を受信すると、これを操作機２２の制御装置２２１に出力する。操作機２２の制御装置２２１は、通信装置２１から接触情報を取得する（ステップＳ８）。制御装置２２１は、接触情報を取得したことを契機として、接触情報を駆動情報に変換して触覚提示部２２３に供給し、この駆動情報に応じて触覚提示部２２３を振動させ、ロボットハンド先端部１７が障害物に接近していることを操作者Ｃに報知する（ステップＳ９）。なお、かかる報知の態様については、制御装置２２１は、ステップＳ５の条件を満たす期間には断続的に振動させて報知してもよいし、或る間隔を空けながら振動させて報知してもよい。
【００３４】
この構成によれば、Ｔｄ＋Ｔｒ＝Ｔ１−Ｔ０の関係を満たす時刻Ｔ０に、ロボット１０は操作制御装置２０宛てに接触情報を送信する。ここでの現実の伝送所要時間は、その予測値Ｔｄとほぼ同じはずであるから、操作制御装置２０の通信装置２１が接触情報を受信するのは、およそ時刻Ｔ０＋Ｔｄ＝Ｔ１−Ｔｒである。つまり、ロボットハンド先端部１７が障害物に接触すると推定される時刻Ｔ１のおよそ規定時間Ｔｒ秒前には、接触情報が操作制御装置２０に到達する。このようにして、ロボット１０は、ロボットハンド先端部１７が障害物に接触するよりも前に接触情報が操作制御装置２０に到達するような時期に、接触情報を送信する。図５の点線で示すように、時刻Ｔ＝Ｔ０における移動速度Ｖでロボットハンド先端部１７が移動させられ続け、且つ伝送所要時間としておよそＴｄを要したとしても、接触推定時間のおよそＴｒ秒前には接触情報が操作制御装置２０に到達するので、操作者Ｃは触覚提示部２２３の振動により、ロボットハンド先端部１７が障害物に接触しそうなことを事前に認識することができる。
操作者Ｃは、ロボットハンド先端部１７が障害物に接触しそうなことを認識すると、それを回避するための操作入力部２２２の操作を行ったり、接触の際の衝撃が小さくなるような操作の配慮を行う。これにより、ロボット１０の周辺にある物の（障害物）破損、損壊などを回避することができる。このような第１実施形態の遠隔制御システム１によれば、通信路３０の状態に左右されることなく、ロボットハンド先端部１７とその周辺にある障害物とが接近していることを操作者に伝えて、ロボットの遠隔制御に係る操作性を向上させることができる。
【００３５】
（Ａ―５）第１実施形態の変形例
上述した第１実施形態の構成を以下のように変形しても良い。
図６は、この変形例の遠隔制御システム１において実行される処理の手順を示すシーケンス図である。なお、同図において、第１実施形態と同じ処理については同じ符号のステップで表し、その説明を省略する。図７は、この変形例における遠隔制御システム１の動作を説明するグラフである。同図において、横軸は時刻ｔ［ｓ］を表し、縦軸は距離Ｌ［ｍ］を表す。この変形例では、ロボットハンド先端部１７と障害物との距離Ｌが予め決められた距離Ｌｒよりも小さくなる前に、操作制御装置２０が、ロボットハンド先端部１７が障害物に接近していることを報知するよう、ロボット１０は制御を行う。
【００３６】
接触情報変換装置１２２は、ステップＳ１，Ｓ２を実行して距離Ｌ及び移動速度Ｖを特定すると、遅延測定装置１２３から伝送所要時間の予測値Ｔｄを取得する（ステップＳ３ａ）。そして、接触情報変換装置１２２は、ステップＳ２で特定した移動速度Ｖと、ステップＳ３ａで取得した伝送所要時間の予測値Ｔｄとを乗算して、推定移動距離Ｌｄを算出する（ステップＳ４ａ）。この推定移動距離Ｌｄは、ロボット１０が接触情報を送信した時から、その接触情報が操作制御装置２０に到達するまでにロボットハンド先端部１７が移動すると推定される移動距離のことである。図７に示すように現時点の時刻ｔ＝Ｔ０である場合、ステップＳ１で取得した距離Ｌから、伝送所要時間Ｔｄの間に移動し得る推定移動距離Ｌｄを差し引いた距離が規定距離Ｌｒ以下となることを契機として、ロボット１０は接触情報を送信する。このようにすれば、現に距離Ｌがおよそ規定距離Ｌｒになったときに接触情報が操作制御装置２０に到達することになる。ここで、距離Ｌ＝Ｌ０で、ロボットハンド先端部１７の移動速度ＶがＶ０で、伝送所要時間の予測値がＴｄであるとすると、操作制御装置２０に接触情報が到達したときにロボットハンド先端部１７と障害物との距離Ｌが規定距離Ｌｒよりも短くなるのは、式（２）の条件を満たすときである。
Ｌ０≦Ｖ０×Ｔｄ＋Ｌｒ＝Ｌｄ＋Ｌｒ  ・・・（２）
【００３７】
接触情報変換装置１２２は、式（２）の条件を満たすと判断すると（ステップＳ５ａ；ＹＥＳ）、距離情報を接触情報に変換して（ステップＳ６）、これを操作制御装置２０に送信する（ステップＳ７）。そして、操作制御装置２０は、接触情報を受信すると、上述した第１実施形態と同じ手順でステップＳ８，Ｓ９の処理を実行する。
この構成によれば、通信路３０の状態とは無関係に、ロボット１０は、距離Ｌが規定距離Ｌｒになったときに操作制御装置２０に接触情報が到達するような時期に、接触情報を送信することになる。これにより、接触情報の伝送に要する期間にロボットハンド先端部１７が移動させられても、それを考慮した早い時刻にロボット１０は接触情報を送信するから、操作制御装置２０は事前にロボットハンド先端部１７が障害物に接触しそうなことを報知することができ、操作者Ｃの操作性の向上に寄与する。
【００３８】
（Ｂ）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
（Ｂ−１）遠隔制御システムの構成
図８は、この実施形態の遠隔制御システム１ａの構成を示すブロック図である。図９は、遠隔制御システム１ａのロボット１０ａの外観の構成を模式的に表した図である。図９（ａ）は、ロボットハンド先端部１７が障害物である地表面から或る程度遠い位置にある場合を例示したものであり、図９（ｂ）は、ロボット１０ａが掘削作業を行っているときのように、ロボットハンド先端部１７が障害物である地表面に近い位置にある場合を例示したものである。なお、この第２実施形態の説明では、上述した第１実施形態の遠隔制御システム１と同じ構成については同じ符号を付して表して、その説明を省略する。
【００３９】
図８に示すように、ロボット１０ａは、上述した第１実施形態のロボット１０が備える構成に加え、先端位置測定装置１８及び記憶装置１９を備え、制御装置１２が送信間隔制御部１２４を有している。
先端位置測定装置１８は、図９（ａ），（ｂ）に示すように複数の関節角測定装置１８１を備えており、ロボットハンド１４の先端にあるロボットハンド先端部１７の位置を測定する。ここでは、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ロボットハンド１４におけるリンクどうしを連結する各関節に１ずつ関節角測定装置１８１が取り付けられており、それぞれが関節角の角度を検出する。各関節角が特定されることにより、ロボットハンド１４の姿勢が決定付けられるので、先端位置測定装置１８は、関節角測定装置１８１によって測定される関節角に基づいてロボットハンド先端部１７の位置を特定する。
【００４０】
図１０は、先端位置測定装置１８によって特定される位置を説明する図である。図１０（ａ）は、図９（ａ）と同じ位置にロボットハンド先端部１７がある場合を示し、図１０（ｂ）は、図９（ｂ）と同じ位置にロボットハンド先端部１７がある場合を示す。図１０（ａ），（ｂ）に示すように、任意の位置を原点とし、水平方向をｘ軸とし、鉛直方向をｙ軸としたｘｙ直交座標系を定め、位置特定手段としての先端位置測定装置１８は、ｘ、ｙの各パラメータによりロボットハンド先端部１７の水平方向に対する位置と、鉛直方向に対する位置とを表す位置情報を特定する。
【００４１】
記憶手段としての記憶装置１９は、例えばＨＤ（Hard Disk）であり、先端位置測定装置１８によって測定された位置情報（ｘ、ｙ）と、その時刻における距離Ｌとの対応関係を記憶（蓄積）する。接触情報変換装置１２２は、記憶装置１９に記憶された位置情報（ｘ、ｙ）と距離Ｌとの各組の対応関係と、距離測定装置１６により測定された距離Ｌとに基づいて距離情報を接触情報に変換する。
制御装置１２の送信間隔制御部１２４は、操作制御装置２０に対して接触情報を送信する送信間隔（周期）を決定する制御を行う。上述した第１実施形態では、接触情報変換装置１２２は、所定の周期で接触情報の送信の有無を判断しており、その送信間隔は固定であったが、この実施形態では送信間隔制御部１２４の制御により送信間隔が変更させられる。
【００４２】
（Ｂ−２）遠隔制御システムの動作
次に、遠隔制御システム１ａの動作について説明する。
遠隔制御システム１ａにおいては、上述した第１実施形態で説明した動作と並行して、ロボット１０ａが決められた周期で以下に説明する動作を繰り返し実行する。図１１は、ロボット１０ａが実行する処理の手順を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、接触情報変換装置１２２は、距離測定装置１６による測定結果に基づいて、ロボットハンド先端部１７と障害物との距離Ｌを取得する（ステップＳ１１）。この距離Ｌの取得については、接触情報変換装置１２２は、上述の第１実施形態のステップＳ１で特定したものを取得すればよい。ここでは、図１０（ａ）に示す位置にロボットハンド先端部１７があり、接触情報変換装置１２２が取得した距離Ｌは比較的小さいとする。次に、接触情報変換装置１２２は、先端位置測定装置１８の関節角測定装置１８１によりロボットハンド１４の各関節角を測定して、ロボットハンド先端部１７の位置を表す位置情報（ｘ、ｙ）を特定する（ステップＳ１２）。ここでは、図１０（ａ）に示すように、接触情報変換装置１２２は位置情報（ｘ１、ｙ１）を特定したものとする。次に、接触情報変換装置１２２は、ステップＳ１１で取得した距離Ｌと、ステップＳ１２で取得した位置情報（ｘ１、ｙ１）との対応関係を記憶装置１９に記憶させる（ステップＳ１３）。
【００４４】
次に、接触情報変換装置１２２は、ステップＳ１１で取得した距離Ｌ及びステップＳ１２で特定した位置情報（ｘ，ｙ）と、記憶装置１９に記憶された対応関係とを送信間隔制御部１２４に出力し、送信間隔制御部１２４はこれらの情報に基づいて接触情報の送信間隔を決定する（ステップＳ１４）。図１０（ａ）に示す位置にロボットハンド先端部１７がある場合、ロボットハンド先端部１７が地表面に対してかなり上方にあり、障害物とロボットハンド先端部１７との距離はかなり大きいから、ロボットハンド先端部１７が直ちに障害物に接触する可能性は極めて低い。このように、障害物の位置からロボットハンド先端部１７の位置が遠いと推定される場合には、送信間隔制御部１２４は接触情報の送信間隔を長くするよう決定する。接触情報は、ロボットハンド先端部１７と障害物との接触を事前に通知するために用いられるものであるから、その虞が小さいときには接触情報を送信する間隔を短くする必要がないので、送信間隔制御部１２４はこのような制御を行っている。
【００４５】
ここで、接触情報変換装置１２２がステップＳ１１で取得した距離をＬとし、ロボットハンド先端部１７の最高の移動速度がＶｍａｘであるとする。なお、Ｖｍａｘは、ロボットハンド１４の最高速度であり、予め決められたものが例えば接触情報変換装置１２２のメモリに記憶されている。この場合、Ｌ／Ｖｍａｘが、障害物とロボットハンド先端部１７とが接触すると推定される最小時間であり、この最小時間をＴｍｉｎと表す。このようにして表される最小時間Ｔｍｉｎが例えば５００ｍｓ以上である場合、送信間隔制御部１２４は、送信間隔を１００ｍｓという具合に比較的長い送信間隔に決定する。
【００４６】
一方、図１０（ｂ）に示す位置にロボットハンド先端部１７があり、接触情報変換装置１２２がステップＳ１２で特定した位置情報が（ｘ２、ｙ２）であったとする。この場合、接触情報変換装置１２２がステップＳ１１で取得する距離Ｌは比較的小さい。すなわち、ロボットハンド先端部１７が障害物にかなり接近しているから、直ちにロボットハンド先端部１７が障害物に接触する可能性が高い。よって、送信間隔制御部１２４は、接触情報の送信間隔を短くするよう決定する。このように接触の虞が大きいときには、送信間隔制御部１２４は接触情報を送信する頻度を高くして、リアルタイムにその旨が操作者Ｃに報知されるようにする。
具体的には、最小時間Ｔｍｉｎが５００ｍｓ以下である場合、送信間隔制御部１２４は、例えば送信間隔を１０ｍｓという具合に短い送信間隔に決定する（ステップＳ１４）。
【００４７】
また、送信間隔制御部１２４は、上記のように最小時間Ｔｍｉｎが５００ｍｓ以上であるか否かに応じて、送信間隔を１００ｍｓか又は１０ｍｓのいずれかに決定するだけでなく、以下の制御も行う。上記処理ステップを繰り返していくと、ステップＳ１３の処理によって記憶装置１９に蓄えられる位置情報（ｘ、ｙ）と、距離Ｌとの対応関係に係る情報が増大する。これらの位置情報（ｘ、ｙ）を総合的に判断すると、ロボットハンド先端部１７と障害物との距離の予測の精度はさらに向上するといえる。そこで、送信間隔制御部１２４は、上記のように最小時間Ｔｍｉｎが５００ｍｓ以上か否かで送信間隔を特定する一方で、ステップＳ１４において、記憶装置１９に蓄積された対応関係から、接触の危険の度合いに応じてさらに精密な送信間隔の制御を行うようにする。
【００４８】
例えば、送信間隔制御部１２４が、最小時間Ｔｍｉｎが５００ｍｓ以上で、且つ距離Ｌが或る決められた距離（閾値）よりも大きいことを特定した場合には、その位置情報（ｘ、ｙ）によって表される位置、或いはその位置に近い位置にロボットハンド先端部１７があるときには、ロボットハンド先端部１７の付近には障害物がなく、障害物との距離が大きいと推定することができる。この場合、接触の虞が極めて小さいとして、送信間隔制御部１２４は、接触情報を送信しないような送信間隔を決定する。一方、送信間隔制御部１２４は、最小時間Ｔｍｉｎが５００ｍｓよりも小さく、且つ、距離Ｌが或る決められた距離（閾値）よりも小さいことを特定した場合には、その位置情報（ｘ、ｙ）によって表される位置、或いはそれに近い位置にロボットハンド先端部１７があるときには、ロボットハンド先端部１７の近くに障害物があり、ロボットハンド先端部１７と障害物との距離が小さいと推定することができる。この場合、接触の虞が極めて高いとして、送信間隔制御部１２４は、接触情報の送信間隔をさらに短くする。このようにして、送信間隔制御部１２４は、ステップＳ１２で特定した位置情報（ｘ、ｙ）と、記憶装置１９に記憶された対応関係とに基づいて、ロボットハンド先端部１７の位置と障害物との距離が第１の距離と推定される場合には、その第１の距離よりも小さい第２の距離と推定される場合に比べて接触情報の送信の周期を長くするよう制御する。なお、ここでの送信間隔の決定に係る演算アルゴリズムは一例であり、そのアルゴリズムの内容は種々取り得る。
この遠隔制御システム１ａによれば、ロボットハンド先端部１７とその周辺にある障害物との距離Ｌが大きい場合は、ロボット１０ａは接触情報の送信の頻度を下げることになるから、通信路３０に対する通信に係る負荷を軽減させるとともに、それらの接近があった場合にはその送信の頻度を上げて、接触の旨を操作制御装置２０に通知することができる。
【００４９】
（Ｃ）変形例
本発明は、上述した実施形態と異なる形態で実施することが可能である。また、以下に示す変形例は、各々を組み合わせてもよい。
（Ｃ−１）変形例１
上述した第１及び第２実施形態において、通信路３０を経由して映像情報、操作情報、及び接触情報が通信されるが、映像情報、操作情報及び接触情報がそれぞれ別の通信路で伝送されても良い。例えば、映像情報は有線のＢＮＣ（Bayonet Neill Concelman）ケーブルで伝送され、それ以外の操作情報と接触情報は携帯電話無線を用いるなどして伝送されてもよい。また、通信路３０は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＳＳ無線、携帯電話無線等を用いた無線接続の通信路で実現されてもよいし、有線接続と無線接続とが併用された通信路であってもよい。また、通信路として公衆回線が用いられてもよいし、遠隔制御システム１専用の通信路が用いられてもよく、通信路の種類はどのようなものでもよい。
【００５０】
上述した第１及び第２実施形態では、ロボット１０，１０ａは往復伝搬遅延時間を算出して、伝送所要時間を算出していた。これに対し、通信路３０が例えばインターネット回線であり、遠隔制御システム１がＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従って通信を行う場合、ロボット１０，１０ａは、ｐｉｎｇコマンドを使って往復通信遅延を測定して、その半分の時間を伝送所要時間の予測値Ｔｄとしてもよい。また、ロボット１０，１０ａと操作制御装置２０との間で、計時する時刻の同期を取っておき、ロボット１０，１０ａは自身が送信する情報に送信時のタイムスタンプを押し、操作制御装置２０での受信時刻と送信時のタイムスタンプとを比較することで伝送所要時間Ｔｄを測定するようにしてもよい。この場合、操作制御装置２０側で伝送所要時間の予測値Ｔｄを算出し、算出した伝送所要時間の予測値Ｔｄをロボット１０，１０ａに送信する。そして、ロボット１０，１０ａは、この伝送所要時間の予測値Ｔｄを取得して、これに基づいて接触情報の送信に係る制御を行う。
【００５１】
また、ロボット１０，１０ａと操作制御装置２０とで時刻の同期を取って、操作情報、接触情報、距離情報にシーケンス番号を付加して一定間隔で送信し、操作制御装置２０の受信時刻により伝送所要時間Ｔｄを推定しても良い。この場合も、操作制御装置２０が伝送所要時間の予測値Ｔｄをロボット１０，１０ａに送信し、ロボット１０，１０ａは伝送所要時間の予測値Ｔｄを取得する。
要するに、ロボット１０，１０ａが、ロボットハンド先端部１７の位置が障害物に接近している旨を通知する接触情報を操作制御装置２０宛てに送信した時から、通信路３０を経由して接触情報が操作制御装置２０に到達するまでの伝送所要時間の予測値を取得する構成であれば、その実現の手法は他のものでも良い。
【００５２】
（Ｃ−２）変形例２
上述した第１及び第２実施形態では、ロボット１０，１０ａが、距離情報に基づいて、接触が起こる前に接触情報が操作制御装置２０に到達するような時期に接触情報を送信していた。これに代えて、ロボット１０，１０ａは、距離測定装置１６による測定結果に基づいて距離Ｌを特定し、特定した距離Ｌを表す距離情報を所定の周期で操作制御装置２０に送信してもよい。この構成においては、ロボット１０，１０ａが距離情報を送信した時から、その距離情報が通信路３０を経由して操作制御装置２０に到達するのに要する時間が、伝送所要時間の予測値となる。操作制御装置２０の制御装置２２１は、距離情報が表す距離を、その移動に要した時間で除して算出されるロボットハンド先端部１７の移動速度Ｖと、伝送所要時間Ｔｄとに基づいて接触情報への変換を行う。具体的には、制御装置２２１は移動速度Ｖと伝送所要時間Ｔｄとを用いて式（１）の演算を行い、推定接触時間を算出する。そして、制御装置２２１は、算出した推定接触時間が、伝送所要時間Ｔｄと規定時間Ｔｒとの和以下になると判断したことを契機として、ロボットハンド先端部１７が障害物に接近している旨を報知するよう接触情報への変換を行い、ロボットハンド先端部１７が障害物に接近している旨を報知する。また、制御装置２２１は、式（２）の演算を行って、移動速度Ｖと伝送所要時間の予測値Ｔｄとを用いて推定移動距離Ｌｄを算出し、算出した推定移動距離Ｌｄと規定距離Ｌｒとの和が、ロボット１０，１０ａから取得した距離情報が表す距離Ｌ以下となった場合に、接触情報への変換を行って、ロボットハンド先端部１７が障害物に接近している旨を報知してもよい。この構成では、操作制御装置２０は、ロボットハンド先端部１７と障害物との距離Ｌや、ロボットハンド先端部１７の移動速度Ｖ０に基づいて、接触情報に従った報知を行う。
【００５３】
ところで、ロボット１０，１０ａが接触情報を操作制御装置２０に送信する際の、実際の伝送所要時間を正確に予想することは難しい。最新の測定結果よりも急激に通信遅延が増大することもあるからである。よって、特にインターネット回線などの公衆回線を通信路３０に用いる場合、通信遅延が大きく変動し、通信遅延が突如大きくなってしまうことがあるので、操作者に提示するべき時刻に接触情報が到達しない可能性がある。そこで、以下のように構成しても良い。
ロボット１０，１０ａは、測定した距離情報にタイムスタンプを付加して操作制御装置２０に送信する。そして、操作制御装置２０は、距離情報を受信するたびに、タイムスタンプを参照して伝送所要時間を特定する。操作制御装置２０は、特定した伝送所要時間に基づいて接触情報への変換の有無を判断する。この場合、操作制御装置２０は、実際の距離情報の伝送所要時間を取得して、接触情報の変換に係る制御を行う。すなわち、伝送所要時間の予測値でなく、現に距離情報の伝送に要した伝送所要時間を用いることになるので、この構成よれば、操作制御装置２０による報知の時期の精度がさらに向上する。
【００５４】
（Ｃ−３）変形例３
上述した第１及び第２施形態では、ロボット１０，１０ａは、ステップＳ２でロボットハンド先端部１７の移動速度Ｖを特定したが、かかる処理を省略してもよい。この場合、移動速度Ｖに代えてロボットハンド先端部１７の最高速度を用いてもよく、接触が起こる前に、操作制御装置２０が確実に接近の旨を報知し得るような固定値が用いられればよい。また、上述した第１及び第２実施形態において、ロボットハンド先端部１７の移動速度を特定するための構成は、速度を直接的に検出する速度センサなどの他の構成であっても良い。
【００５５】
上述した第１及び第２施形態では、ロボット１０，１０ａはロボットハンド先端部１７と障害物との距離Ｌを特定して、ロボットハンド先端部１７の障害物への接近を通知していた。一方で、ロボットハンド１４も作業に伴い移動するから、ロボットハンド１４についても本発明の被制御体の一例として特定し得る。よって、ロボットハンド１４に距離測定装置１６を設けて、上述した実施形態と同様の手法によりその接近を通知するよう構成してもよい。つまり、被制御体の任意の位置に距離測定装置１６を設ければ、その位置について接近を通知することができる。なお、上述した第１及び第２実施形態の説明では、ロボットハンド１４に取り付けられるロボットハンド先端部１７を、作業の種類に応じて付け替える構成について説明したが、ロボットハンド１４とロボットハンド先端部１７とが一体成形されていてもよい。また、ロボット１０，１０ａ（つまり、作業装置）の任意の位置に距離測定装置１６を設ければ、その部分の障害物への接近を実施形態と同じ手法により通知することができる。また、複数の位置に距離測定装置１６を設けて、これら各々について接近を通知するための制御を行ってもよい。
また、通信路３０として専用の通信路を用いるなど、伝送所要時間の変動が小さい場合には、逐一これを測定せずに、伝送所要時間の予測値として予め決められた固定値を用いてもよい。この場合、ロボット１０，１０ａは、予め記憶装置に記憶された伝送所要時間の予測値を取得すればよい。
【００５６】
（Ｃ−４）変形例４
上述した第２実施形態では、ロボット１０ａは、接触情報の送信間隔のみを制御していたが、さらに、操作制御装置２０が送信する操作情報の送信間隔を変更する構成を備えるようにしてもよい。例えば、最小時間Ｔｍｉｎが５００ｍｓを超えるような場合、周辺に障害物がないから、ロボット１０ａが細かい作業を行っていない可能性が高い。この場合、操作情報の送信間隔が長くなっても、作業自体に与える影響は少ない。一方、最小時間Ｔｍｉｎが５００ｍｓを下回るような場合、近くに障害物があるから、それを用いて細かい作業を行っていることが考えられる。この場合、ロボットハンド先端部１７の精密な動作が要求されるから、操作情報の送信間隔が短いことが好ましい。
【００５７】
そこで、ロボット１０ａは、操作制御装置２０に最小時間Ｔｍｉｎを送信する。そして、操作制御装置２０は、この最小時間Ｔｍｉｎが大きいほど操作情報の送信間隔を大きくするよう制御する。つまり、操作制御装置２０は、最小時間Ｔｍｉｎが第１の時間である場合には、第１の時間よりも短い第２の時間である場合に比べて、操作情報の送信間隔を長くする。また、最小時間Ｔｍｉｎに代えて、ロボット１０ａは距離Ｌを表す距離情報を操作制御装置２０に送信し、操作制御装置２０は、距離情報に基づいて操作情報の送信間隔を制御してもよい。この場合、操作制御装置２０は、距離情報が表す距離Ｌが第１の距離である場合には、第１の距離よりも短い第２の距離である場合に比べて、操作情報の送信間隔を長くする。
【００５８】
（Ｃ−５）変形例５
上述した第１及び第２施形態では、ロボットハンド先端部１７と障害物とが接触する旨を、操作者Ｃに対して触覚を介した提示を行っていたが、操作制御装置２０が放音手段であるスピーカを有し、アラーム音や「接触の危険があります。」などのメッセージを用いて音声により報知してもよい。また、操作制御装置２０は、光源を用いて光源の点灯や点滅で提示しても良いし、映像表示装置２３に危険を示すメッセージや画像を表示させて操作者Ｃに報知してもよい。つまり、操作制御装置２０による報知の態様はどのようなものでもよい。なお、映像表示装置２３の表示を用いずに視覚的に提示する場合には、操作者Ｃは映像表示装置２３を見ながら操作している場合が多いため、映像表示装置２３のすぐ傍に設置することが望ましい。
【００５９】
（Ｃ−６）変形例６
上述した第１及び第２施形態では、本発明の制御システムを、油圧ショベルとしてのロボット１０，１０ａを作業装置として備える遠隔操作システムに適用した場合について説明したが、このような遠隔制御システムの使用場面として、危険で人が立ち入ることのできない現場にて建設機械を遠隔操作して施工を行う様々な無人化施工があるから、これらの用途に本発明の制御システムを適用しても良い。例えば、原子炉や宇宙空間での作業を目的としたロボットの遠隔制御などに用いられてもよく、作業の実行に伴い位置が移動する構成部分は周辺にある障害物に接触する危険性が高いので、その構成部分の障害物への接近を操作者に通知するようなロボットに同様の構成を適用することができる。また、ロボットハンド１４は腕状の部材であったが、作業装置が腕状の部材を有さずに作業を行うものであれば、かかる構成は不要である。すなわち、被制御体の位置を移動させ、その被制御体を用いて作業を行う作業装置と、作業装置と通信路を介して接続され、操作者による操作に従って作業装置を制御する操作制御装置とにより構成された遠隔制御システムに、本発明を適用することができる。この場合の被制御体は、作業装置と一体化された内部構成であってもよいし、例えば着脱自在な外部構成であってもよい。
【００６０】
また、上述した第１、第２実施形態では、ロボット１０，１０ａが距離情報を接触情報に変換する構成としていたが、変換に概念されるものに限らず、距離Ｌに基づく所定の条件を満たしたことを契機として接触情報を生成（発生）するものであればよい。
また、上述した第１、第２実施形態において制御装置１２，１２ａ、２２１により実現される機能は、１又は複数のハードウェア回路により実現されてもよいし、１又は複数のプログラムを演算装置が実行することが可能であればそれにより実現されてよいし、また、これらの組み合わせにより実現されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…遠隔制御システム、１０，１０ａ…ロボット、１１，２１…通信装置、１２，１２ａ，２２１…制御装置、１２１…ロボット制御装置、１２２…接触情報変換装置、１２３…遅延測定装置、１２４…送信間隔制御部、１３…カメラ、１４…ロボットハンド、１５…ロボット移動機構、１６…距離測定装置、１７…ロボットハンド先端部、１８…先端位置測定装置、１８１…関節角測定装置、１９…記憶装置、２０…操作制御装置、２２…操作機、２２２…操作入力部、２２３…触覚提示部、２３…映像表示装置、３０…通信路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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