(57)【要約】【課題】作業機械とコントローラとの通信距離が長く、大規模な災害現場への適用が可能な遠隔操作システムを提供することである。【解決手段】コントロールルーム１３に配置したコントローラ１６と作業現場に配置した作業機械１２とにそれぞれモバイルルータ２３，２４を設け、これらのモバイルルータ２３，２４を無線でＨＳＰＡ回線網２２に接続することにより、コントローラ１６の操作信号をＨＳＰＡ回線網２２を介して作業機械１２に伝送する。また、作業機械１２に設けたカメラ３１とコントロールルーム１３のモニタ１７とをそれぞれモバイルルータ２３，２４に接続し、これらのモバイルルータ２３，２４を無線でＨＳＰＡ回線網２２に接続することにより、カメラ３１の映像信号をＨＳＰＡ回線網２２を介してモニタ１７に伝送する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械をコントローラにより無線で遠隔操作する遠隔操作システムであって、
前記コントローラに設けられ、ＨＳＰＡ回線網に接続される第１の通信端末と、
前記作業機械に設けられ、前記ＨＳＰＡ回線網に接続される第２の通信端末とを有し、
前記第１の通信端末と前記第２の通信端末とが前記ＨＳＰＡ回線網を介して通信を行うことにより、前記作業機械の遠隔操作が行われることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項２】
請求項１記載の遠隔操作システムにおいて、
前記ＨＳＰＡ回線網は第３．５世代移動通信システムの電話回線網であることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の遠隔操作システムにおいて、
前記第１と第２の通信端末は電話系無線通信端末であることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項４】
請求項３記載の遠隔操作システムにおいて、
前記電話系無線通信端末はモバイルルータであることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の遠隔操作システムにおいて、
前記作業機械に設けられ、作業現場を撮影するカメラと、
前記カメラに設けられ、前記ＨＳＰＡ回線網に接続される第３の通信端末と、
前記コントローラに隣接配置されるモニタと、
前記モニタに設けられ、前記ＨＳＰＡ回線網に接続される第４の通信端末とを有し、
前記第３の通信端末と前記第４の通信端末とが前記ＨＳＰＡ回線網を介して通信を行うことにより、前記カメラの映像が前記モニタに表示されることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項６】
請求項５記載の遠隔操作システムにおいて、
前記カメラの映像信号データは、画面解像度が３５０×２４０、フレームレートが１５ｆｐｓに設定されていることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項７】
請求項５または６記載の遠隔操作システムにおいて、
前記第３と第４の通信端末は電話系無線通信端末であることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項８】
請求項７記載の遠隔操作システムにおいて、
前記電話系無線通信端末はモバイルルータであることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項９】
請求項５または６記載の遠隔操作システムにおいて、
前記第３の通信端末は電話系無線通信端末であり、前記第４の通信端末は電話系有線通信端末であることを特徴とする遠隔操作システム。
【請求項１０】
請求項９記載の遠隔操作システムにおいて、
前記電話系無線通信端末はモバイルルータであり、前記電話系有線通信端末は有線で前記ＨＳＰＡ回線網に接続されるブロードバンドルータであることを特徴とする遠隔操作システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械、軍用車両、消防用車両、原子力発電所の災害復旧車両などの作業機械をコントローラにより無線で遠隔操作して無人で作業を行わせる遠隔操作システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震や自然災害の災害復旧現場、原子力発電所の事故発生現場などでは、２次災害発生のおそれがあるため、作業者を現場に派遣して作業させることは困難である。そのため、従来から、このような現場での作業には建設機械等の作業機械をコントローラにより無線で遠隔操作するようにした遠隔操作システムが用いられている。作業現場に配置した作業機械をコントローラで遠隔操作することにより、作業者を現場に派遣することなく無人で復旧作業等を行うことができる。
【０００３】
このような遠隔操作システムでは、コントローラは現場から離れたコントロールルームに設けられ、コントローラからの操作信号は無線通信手段を介して作業機械の駆動制御装置に伝送される。また、作業機械には現場を映すカメラが搭載され、カメラの映像信号は無線通信手段を介してコントルームのモニタに伝送される。これにより、操作者はモニタに表示された作業現場の映像を見ながらコントローラを用いて作業機械を遠隔操作することができる。
【０００４】
従来、遠隔操作システムに用いる無線通信手段としては、例えば特許文献１に示されるように、特定小電力無線通信など、作業機械側とコントローラ側とに設けた無線機の間で直接無線信号をやり取りして通信を行う方式（以下、通常無線と総称する）が用いられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の通常無線を用いた遠隔操作システムでは、作業機械側の無線機とコントローラ側の無線機とを直接無線通信させる必要があるため、その通信距離には限界があり、１５００ｍを超える距離での遠隔操作は困難であった。そのため、大規模災害において広範囲に警戒区域（立ち入り禁止区域）が設定された場合には、コントローラと作業機械との通信距離の制約により、作業機械を警戒区域内の所望の現場に配置して作業を行わせることができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、コントローラと作業機械との通信距離が長く、大規模な災害現場への適用が可能な遠隔操作システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の遠隔操作システムは、作業機械をコントローラにより無線で遠隔操作する遠隔操作システムであって、前記コントローラに設けられ、ＨＳＰＡ回線網に接続される第１の通信端末と、前記作業機械に設けられ、前記ＨＳＰＡ回線網に接続される第２の通信端末とを有し、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末とが前記ＨＳＰＡ回線網を介して通信を行うことにより、前記作業機械の遠隔操作が行われることを特徴とする。
【０００９】
本発明の遠隔操作システムは、前記ＨＳＰＡ回線網は第３．５世代移動通信システムの電話回線網であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の遠隔操作システムは、前記第１と第２の通信端末は電話系無線通信端末であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の遠隔操作システムは、前記電話系無線通信端末はモバイルルータであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の遠隔操作システムは、前記作業機械に設けられ、作業現場を撮影するカメラと、前記カメラに設けられ、前記ＨＳＰＡ回線網に接続される第３の通信端末と、前記コントローラに隣接配置されるモニタと、前記モニタに設けられ、前記ＨＳＰＡ回線網に接続される第４の通信端末とを有し、前記第３の通信端末と前記第４の通信端末とが前記ＨＳＰＡ回線網を介して通信を行うことにより、前記カメラの映像が前記モニタに表示されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の遠隔操作システムは、前記カメラの映像信号データは、画面解像度が３５０×２４０、フレームレートが１５ｆｐｓに設定されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の遠隔操作システムは、前記第３と第４の通信端末は電話系無線通信端末であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の遠隔操作システムは、前記電話系無線通信端末はモバイルルータであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の遠隔操作システムは、前記第３の通信端末は電話系無線通信端末であり、前記第４の通信端末は電話系有線通信端末であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の遠隔操作システムは、前記電話系無線通信端末はモバイルルータであり、前記電話系有線通信端末は有線で前記ＨＳＰＡ回線網に接続されるブロードバンドルータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コントローラに設けた第１の通信端末と作業機械に設けた第２の通信端末とをＨＳＰＡ回線網を介して通信させることにより作業機械の遠隔操作を行うようにしたので、第１と第２の通信端末がＨＳＰＡ回線網に接続できる場所にあれば、コントローラと作業機械とを、その距離に拘わらず互いに無線通信させることができる。これにより、通常の無線通信に対してコントローラと作業機械との通信距離を大幅に長くすることができるので、通信距離の制約を受けることなく作業機械を所望の作業現場に配置することを可能として、この遠隔操作システムを大規模な災害現場へ適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態である遠隔操作システムにより作業現場に配置した作業機械を遠隔操作する様子を示す図である。
【図２】本発明の遠隔操作システムの構成を示す模式図である。
【図３】コントロールルームに配置された操作席を示す図である。
【図４】動作実験における作業機械の走行、作業パターンを示す図である。
【図５】表１に示す移動工程の実験結果をグラフで示す図である。
【図６】表２に示す作業工程の実験結果をグラフで示す図である。
【図７】表３に示す実験結果から得られた掘削の施工効率をグラフで示す図である。
【図８】図２に示す遠隔操作システムの変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
本発明の遠隔操作システムは、例えば、地震や自然災害の災害復旧現場、原子力発電所の事故発生現場など、２次災害発生のおそれがあるために作業者を派遣することが困難な作業現場での作業に適用される。
【００２２】
図１に示すように、本発明の一実施の形態である遠隔操作システム１１は、作業機械１２とコントロールルーム１３とを有している。作業機械１２は作業現場１４に配置され、コントロールルーム１３は作業現場１４から離れた遠隔地に設けられる。本実施の形態では、コントロールルーム１３は作業現場１４から約９５０ｋｍ離れた場所に設けられている。
【００２３】
コントロールルーム１３には操作席１５が設けられ、図２、図３に示すように、操作席１５にはコントローラ１６とモニタ１７とが設けられている。コントローラ１６は操作者に操作される複数の操作レバー１６ａを備えており、操作者はこれらの操作レバー１６ａを操作することにより、作業機械１２を無線で遠隔操作することができる。
【００２４】
図１に示す場合では、作業現場１４に配置される作業機械１２としてバックホー型の油圧ショベル（建設機械）が用いられている。この作業機械１２は作業現場１４を走行することができるとともに、可動アーム１２ａの先端に設けられたショベル１２ｂを用いて土壌の掘削、横撥ね作業を行うことができる。
【００２５】
本実施の形態においては、作業現場１４に１つの作業機械１２のみを配置するようにしているが、これに限らず、複数の作業機械１２を同一の作業現場１４に配置し、これらの作業機械１２を対応するコントローラ１６により遠隔操作して複数の作業機械１２を並行に作業させるようにしてもよい。また、作業機械１２としてはバックホー型の油圧ショベルに限らず、例えばブルドーザやホイルローダ等の他の建設機械を用いるようにしてもよい。
【００２６】
図２に示すように、作業機械１２には遠隔操作用の駆動制御装置（受信コントロールユニット）２１が設けられ、コントローラ１６からの操作信号が駆動制御装置２１に入力されると作業機械１２が駆動制御装置２１により駆動制御されてコントローラ１６からの操作信号に応じた動作を行うようになっている。
【００２７】
作業機械１２としては、作業機械１２に遠隔操作用の駆動制御装置２１が一体に組み込まれた遠隔操作専用の作業機械１２を用いてもよく、または、作業者が操作のために搭乗する運転台を備えた作業機械１２にこの作業機械１２とは別ユニットとして設けられた駆動制御装置２１を搭載することにより遠隔操作可能に構成された作業機械１２を用いるようにしてもよい。
【００２８】
コントローラ１６と駆動制御装置２１は特定小電力無線通信を用いたラジオコントロール装置として構成されているが、本発明では、コントローラ１６と駆動制御装置２１とを特定小電力無線通信を用いて直接無線通信させるのではなく、コントローラ１６と駆動制御装置２１との間にＨＳＰＡ回線網２２を介した通信システムを設けて、ＨＳＰＡ回線網２２を介してコントローラ１６と駆動制御装置２１を無線通信させるようにしている。
【００２９】
図２に示すように、コントローラ１６と駆動制御装置２１とをＨＳＰＡ回線網２２を介して無線通信させるために、コントローラ１６には第１の通信端末（電話系無線通信端末）としてのモバイルルータ２３が設けられ、作業機械１２には第２の通信端末（電話系無線通信端末）としてのモバイルルータ２４が設けられている。
【００３０】
コントローラ１６とモバイルルータ２３との間にはメディアコンバータ２５が設けられ、コントローラ１６のインターフェイスから出力された操作信号はメディアコンバータ２５によりモバイルルータ２３に適合した伝送データに変換されてモバイルルータ２３のインターフェイスに入力される。本実施の形態では、コントローラ１６のＲＳ４２２インターフェイスから操作信号が出力され、その操作信号はメディアコンバータ２５によりＲＳ２３２ｃに変換されてモバイルルータ２３のＲＳ２３２ｃインターフェイスに入力される。
【００３１】
駆動制御装置２１とモバイルルータ２４との間にもメディアコンバータ２６が設けられ、モバイルルータ２４のインターフェイスから出力された操作信号はメディアコンバータ２６により駆動制御装置２１に適合した伝送データに戻されて駆動制御装置２１のインターフェイスに入力される。本実施の形態では、操作信号はモバイルルータ２４のＲＳ２３２ｃのインターフェイスから出力され、メディアコンバータ２６によりＲＳ４２２に変換されて駆動制御装置２１のＲＳ４２２インターフェイスに入力される。
【００３２】
各モバイルルータ２３，２４は、それぞれ無線によりＨＳＰＡ回線網２２に接続可能となっている。これにより、操作席１５つまりコントローラ１６の側のモバイルルータ２３と作業機械１２の側のモバイルルータ２４はＨＳＰＡ回線網２２を介して互いにデータ通信を行うことができる。コントローラ１６が操作されると、その操作信号はコントローラ１６の側のモバイルルータ２３から出力され、ＨＳＰＡ回線網２２を介して作業機械１２の側のモバイルルータ２４に伝送されて駆動制御装置２１に入力される。
【００３３】
ここで、ＨＳＰＡ（High
Speed Packet Access）回線網２２とは、３ＧＰＰ（Third Generation
Partnership Project）により規定されたＨＳＰＡ規格に準拠した高速無線パケット通信を行う第３．５世代移動通信システムの電話回線網である。高速無線パケット通信はＨＳＤＰＡ（高速ダウンリンクパケットアクセス）とＨＳＵＰＡ（高速アップリンクパケットアクセス）を含む。このようなＨＳＰＡ回線網２２としては、例えば株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモが提供する「ＦＯＭＡ（登録商標）ハイスピードサービス」、ソフトバンクモバイル株式会社が提供する「３Ｇ  ハイスピード（登録商標）」、イー・モバイル株式会社の提供する「ＥＭモバイル（登録商標）ブロードバンドサービス」などがある。
【００３４】
図２に示すように、作業機械１２には作業現場１４を撮影するカメラ３１が設けられている。このカメラ３１は動画を撮影するビデオカメラとなっており、このカメラ３１の撮影した映像信号は操作席１５のモニタ１７に無線で伝送される。つまり、操作席１５のモニタ１７にはカメラ３１が撮影した作業現場の様子が表示される。これにより、操作者はモニタ１７に表示された作業現場１４の様子を確認しながらコントローラ１６を操作して作業機械１２を遠隔操作することができる。
【００３５】
なお、このカメラ３１は、作業現場１４における作業機械１２の作業の状態を撮影することができるように、例えば作業機械１２の運転台等に固定され、または無線でその撮影方向を変更できるように設けられる。
【００３６】
カメラ３１の映像をモニタ１７に無線で伝送するために、カメラ３１はイーサネット（登録商標）により第３の通信端末としてのモバイルルータ２４に接続されている。カメラ３１とモバイルルータ２４との間にはエンコーダ３２が接続され、カメラ３１の映像信号（ビデオカメラ信号：ＮＴＳＣ）はエンコーダ３２によりＨ．２６４（ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ）の圧縮符号化が行われてモバイルルータ２４に入力される。
【００３７】
一方、操作席１５に設けられたモニタ１７はイーサネット（登録商標）を介して第４の通信端末としてのモバイルルータ２３に接続されている。モバイルルータ２３とモニタ１７との間にはデコーダ３３が接続され、エンコーダ３２により圧縮符号化されたカメラ３１からの伝送データはデコーダ３３により元の映像信号に復元されてモニタ１７に入力される。
【００３８】
カメラ３１の側のモバイルルータ２４とモニタ１７の側のモバイルルータ２３は、それぞれ無線によりＨＳＰＡ回線網２２に接続可能であるので、カメラ３１の側のモバイルルータ２４とモニタ１７の側のモバイルルータ２３はＨＳＰＡ回線網２２を介して互いにデータ通信を行うことができる。したがって、カメラ３１からの映像信号は、モバイルルータ２４、ＨＳＰＡ回線網２２およびモバイルルータ２３を介して伝送されてモニタ１７に入力される。このように、作業現場１４を撮影したカメラ３１の映像信号も、コントローラ１６の操作信号と同様に、ＨＳＰＡ回線網２２を介した無線通信により伝送されてモニタ１７に入力される。これにより、モニタ１７にはカメラ３１により撮影された作業現場１４が表示される。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、カメラ３１に設ける第３の通信端末として駆動制御装置２１に接続されるモバイルルータ２４を用いているが、これに限らず、カメラ３１に設ける第３の通信端末として駆動制御装置２１に接続されるモバイルルータ２３とは別のモバイルルータを用いるようにしてもよい。また、本実施の形態においては、モニタ１７に設ける第４の通信端末としてコントローラ１６に接続されるモバイルルータ２３を用いているが、これに限らず、モニタ１７に設ける第４の通信端末としてコントローラ１６に接続されるモバイルルータ２３とは別のモバイルルータを用いるようにしてもよい。
【００４０】
図１に示すように、作業現場１４には、作業機械１２に設けられたカメラ３１とは別に２台のカメラ４１，４２が配置されている。これらのカメラ４１，４２はそれぞれ支持台４３，４４により支持されて作業現場１４に配置されており、作業現場１４に配置された作業機械１２の作業の様子を外方から撮影するようになっている。
【００４１】
支持台４３，４４に支持された各カメラ４１，４２には、作業機械１２に設けられたカメラ３１と同様に、それぞれモバイルルータ４５，４６がイーサネットにより接続されている。また、各カメラ４１，４２とモバイルルータ４５，４６の間にはそれぞれエンコーダ４７，４８が接続され、カメラ４１，４２の映像信号（ビデオカメラ信号：ＮＴＳＣ）はエンコーダ４７，４８によりＨ．２６４（ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ）の圧縮符号化が行われてからモバイルルータモバイルルータ４５，４６に入力されるようになっている。
【００４２】
図２、図３に示すように、これらのカメラ４１，４２に対応したサブモニタ５１，５２がモニタ１７の両脇に位置して操作席１５に配置されている。これらのサブモニタ５１，５２にはそれぞれイーサネットを介してモバイルルータ５３，５４が接続され、モバイルルータ５３，５４とサブモニタ５１，５２との間にはそれぞれデコーダ５５，５６が接続されている。これにより、カメラ４１，４２が撮影した映像信号は、モバイルルータ４５，４６、ＨＳＰＡ回線網２２およびモバイルルータ５３，５４を介して対応するサブモニタ５１，５２に入力され、各サブモニタ５１，５２にはそれぞれカメラ４１，４２により撮影された作業機械１２の外方から見た作業の様子が表示される。
【００４３】
操作席１５のモニタ１７にはＨＳＰＡ回線網２２を介してカメラ３１から伝送された作業現場１２の映像が表示され、サブモニタ５１，５２にはＨＳＰＡ回線網２２を介してカメラ４１，４２から伝送された作業機械１２を外方から見た映像が表示されるので、操作席１５の座席５７に座った操作者は、これらのモニタ１７，５１，５２の映像を見ながらコントローラ１６を操作して作業機械１２を遠隔操作することができる。そして、コントローラ１６が操作されると、その操作信号がＨＳＰＡ回線網２２を介して作業機械１２に伝送され、作業機械１２が遠隔操作されて無人で作業が行なわれる。
【００４４】
このように、本発明の遠隔操作システム１１では、コントローラ１６に設けたモバイルルータ２３と作業機械１２に設けたモバイルルータ２４とをＨＳＰＡ回線網２２を介して無線で通信させることにより、作業機械１２をコントローラ１６により無線で遠隔操作するようにしているので、各モバイルルータ２３，２４がそれぞれＨＳＰＡ回線網２２に接続できる場所にあれば、コントローラ１６と作業機械１２とを、ＨＳＰＡ回線網２２を介して、その距離に拘わらず互いに無線通信させることができる。これにより、通常の無線通信に対して、本発明の遠隔操作システム１１では、コントローラ１６と作業機械１２との通信距離を大幅に長くすることができる。つまり、通信距離の制約を受けることなく作業機械１２を所望の作業現場１４に配置することができる。したがって、大規模災害において広範囲に警戒区域（立ち入り禁止区域）が設定された場合であっても、コントローラ１６と作業機械１２とがＨＳＰＡ回線網２２に接続可能であれば、作業機械１２を警戒区域内の所望の現場に配置して遠隔操作により無人で作業を行わせることができる。
【００４５】
また、本発明の遠隔操作システム１１では、特定小電力無線通信を用いたラジオコントロール装置として構成されたコントローラ１６と駆動制御装置２１とにそれぞれモバイルルータ２３，２４を設け、これらのモバイルルータ２３，２４によりコントローラ１６と駆動制御装置２１とをＨＳＰＡ回線網２２を介して通信させるようにしたので、既存のラジオコントロール装置にモバイルルータ２３，２４を追加した簡単な構成で、作業機械１２とコントローラ１６との通信距離を大幅に長くすることができる。
【００４６】
さらに、本発明の遠隔操作システム１１では、電波が広範囲に届く出力の大きな無線機のように公的な使用許可手続きが不要であるので、緊急時により迅速に施工を開始することができる。例えば、ヘリコプター等の輸送手段により作業機械１２を現場に運搬し、その作業機械１２に搭載された駆動制御装置２１の電源をオンにすれば、直ぐにコントローラ１６による遠隔地からの遠隔操作が可能となる。
【００４７】
さらに、本発明の遠隔操作システム１１では、各作業機械１２やコントローラ１６に設けられるモバイルルータ２３，２４は、それぞれ個別にＨＳＰＡ回線網２２に接続される構成であるので、特定小電力無線通信等のようにチャネル数の制限がない。したがって、同一の作業現場１４に同時に多数の作業機械１２を配置して作業を行わせることができる。
【００４８】
次に、カメラ３１からモニタ１７に伝送される映像信号について説明する。
【００４９】
本発明の発明者らは、カメラ３１からの映像が伝送されるモニタ１７の表示、つまりカメラ３１の映像信号のデータつまり映像信号データが遠隔操作システム１１の遠隔操作性に与える影響を検証するために、以下の動作実験を行った。その結果、カメラ３１からモニタ１７に伝送される映像信号データを、画面解像度を３５０×２４０（ピクセル）、フレームレートを１５ｆｐｓ（１秒毎に１５フレーム）に設定することにより、遠隔操作システム１１による無人施工の施工効率を高めることができることを見出した。つまり、映像信号データの上記設定が、モニタ１７の画像遅れを抑制しつつ作業者によるモニタ１７の視認性を高めて遠隔操作による施工効率を高めることができる。
【００５０】
図４は動作実験における作業機械１２の走行、作業パターンを示す図である。
【００５１】
動作実験では、遠隔操作システム１１を用いた作業機械１２の無人施工を、カメラ３１の映像信号データを画面解像度７２０×４８０（ピクセル）、フレームレート１８ｆｐｓとした無人施工１、カメラ３１の映像信号データを画面解像度３５０×２４０（ピクセル）、フレームレート２８ｆｐｓとした無人施工２、カメラ３１の映像信号データを画面解像度３５０×２４０（ピクセル）、フレームレート１５ｆｐｓとした無人施工３、の３つの施工パターンで行った。
【００５２】
また、操作者が作業機械１２の運転台に搭乗して直接、作業機械１２を操作する有人施工を行い、無人施工１〜３の実験結果を有人施工の実験結果と比較した。
【００５３】
図４に示すように、動作実験における作業機械１２の動作は、スタート地点６１と複数の作業位置６２との間で移動する移動工程と、作業位置６２で作業する作業工程とに分けられる。移動工程は、スタート地点６１から中間点６３に向けて移動する「往路直進」の動作、中間点６３で進行方向を変えて作業場所６２に向けて移動する「往路曲り」の動作、作業位置６２で位置調整する「位置調整」の動作、作業位置６２から中間点６３に向けて移動し、進行方向をスタート地点６１に向ける「復路曲り」の動作、中間点６３からスタート地点６１にまで移動する「復路直進」の動作の合計５つの動作からなる。
【００５４】
また、作業工程は、ショベル１２ｂによる土壌の「掘削」の動作、そこから放土のためにショベル１２ｂを旋回させる「放土旋回」の動作、ショベル１２ｂから掘削した土壌を放出する「放土」の動作、放土した位置から掘削位置にまでショベル１２ｂを旋回させる「掘削旋回」の動作の合計４つの動作からなる。つまり、動作実験では、作業機械１２をスタート地点６１から作業位置６２にまで移動させ、そこで所定エリア６２ａの土壌を掘削するとともに掘削した土壌を横撥ねして所定エリア６２ｂに積み上げる作業を行い、掘削終了後にスタート地点６１に戻る動作を行う。そして、この動作を２〜３回繰り返し、各動作のサイクルタイムと掘削土量とを計測する。
【００５５】
なお、本実験においても、作業機械１２に搭載したカメラ３１とは別のカメラ４１，４２を作業位置６２に配置し、作業機械１２を外方から見た映像をサブモニタ５１，５２に表示するようにしている。
【００５６】
移動工程の実験結果として各動作のサイクルタイムを無人施工１〜３と有人施工に分けて表１に示す。また、図５に表１に示す実験結果をグラフで示す。
【００５７】
【表１】
2013168776.tif 000003
【００５８】
表１、図５から解るように、移動工程における各動作のサイクルタイムは、概ね無人施工１よりも無人施工２、無人施工２よりも無人施工３の方が小さくなっている。このように、遠隔操作システム１１を用いた作業機械１２の無人施工では、画面解像度を３５０×２４０と低解像度とし、フレームレートを１５ｆｐｓと小さくした無人施工３のサイクルタイムが一番小さくなり、その有人施工に対する比率は１．４５であった。無人施工３の対有人施工比率１．４５は、画面解像度を７２０×４８０の高解像度とし、フレームレートを１８ｆｐｓとした無人施工１の対有人施工比率２．０４に対して５９％の減少となっている。
【００５９】
次に、作業工程の実験結果として各動作のサイクルタイムを無人施工１〜３と有人施工に分けて表２に示す。また、図６に表２に示す実験結果をグラフで示す。
【００６０】
【表２】
2013168776.tif 000004
【００６１】
表２、図６から解るように、作業工程においても、各動作のサイクルタイムは、概ね無人施工１よりも無人施工２、無人施工２よりも無人施工３の方が小さくなっている。このように、遠隔操作システム１１を用いた作業機械１２の無人施工による作業工程でも、画面解像度を３５０×２４０と低解像度とし、フレームレートを１５ｆｐｓと小さくした無人施工３のサイクルタイムが一番小さくなり、その有人施工に対する比率は３．８であった。無人施工３の対有人施工比率３．８は、無人施工１の対有人施工比率５．６に対して１８０％の減少となっている。
【００６２】
次に、作業工程の実験結果として、掘削された土量（ｍ３）、作業時間（Ｈ）、作業１時間当たり掘削土量（ｍ３/Ｈ）を無人施工１〜３と有人施工に分けて表３に示す。また、図７に表３の対有人比率をグラフで示す。
【００６３】
【表３】
2013168776.tif 000005
【００６４】
表３、図７から解るように、作業工程における作業において１時間当たりに掘削された土量は、概ね無人施工１よりも無人施工２、無人施工２よりも無人施工３の方が大きくなっている。無人施工１、無人施工２では、有人施工に対する比率が２０％以下となっているが、画面解像度を３５０×２４０と低解像度とし、フレームレートを１５ｆｐｓと小さくした無人施工３では有人施工に対する比率が２０％を超え役２２％となっている。
【００６５】
上記の動作実験から、カメラ３１がモニタ１７に伝送する映像信号データとしては、画面解像度を低解像度（３５０×２４０）とし、フレームレートを小さい値（１５ｆｐｓ）とすると、遠隔操作システム１１の遠隔操作性が良くなるとの結果が得られた。また、操作者のアンケートからも、画面解像度が低解像度（３５０×２４０）でも操作が可能なこと、フレームレートが低くても遅延の少ない映像の方が操作性がよいことが判明した。
【００６６】
このように、本発明では、動作実験の結果から、カメラ３１からモニタ１７に伝送される映像信号データを、画面解像度を３５０×２４０（ピクセル）、フレームレートを１５ｆｐｓ（１秒毎に１５フレーム）に設定するようにした。これにより、遠隔操作システム１１による作業機械１２を用いた無人施工の施工効率を高めることができる。
【００６７】
図８は図２に示す遠隔操作システムの変形例を示す模式図である。
【００６８】
図２に示す遠隔操作システム１１では、モニタ１７，５１，５２を、モバイルルータ２３，５３，５４を用いた無線通信によりＨＳＰＡ回線網２２に接続するようにしている。
【００６９】
これに対して、図８に示す変形例では、各モニタ１７，５１，５２を電話系有線通信端末（第４の通信端末）であるブロードバンドルータ７１により有線でＨＳＰＡ回線網２２に接続するようにしている。この場合、各モニタ１７，５１，５２はイーサネットを介してもブロードバンドルータ７１に接続され、各モニタ１７，５１，５２とブロードバンドルータ７１との間にそれぞれデコーダ３３，５５，５６が接続される。
【００７０】
操作席１５が建物として構成されたコントロールルーム１３に配置され、コントローラ１６をコントロールルーム１３の外部などに持ち運ぶ必要がない場合には、図８に示す変形例のように、各モニタ１７，５１，５２を電話系有線通信端末であるブロードバンドルータ７１を用いてＨＳＰＡ回線網２２に接続することにより、カメラ３１，４１，４２から各モニタ１７，５１，５２へ伝送される映像信号の通信速度や通信安定性を高めることができる。
【００７１】
一方、図２に示すように、コントローラ１６と各モニタ１７，５１，５２の通信端末として電話系無線通信端末であるモバイルルータ２３，５３，５４を用いることにより、操作席１５を車両として構成されたコントロールルーム１３に配置したりコントローラ１６と各モニタ１７，５１，５２を持ち運び可能な構成としたりすることができる。
【００７２】
なお、図８においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号を付してある。
【００７３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７４】
例えば、前記実施の形態においては、電話系無線通信端末としてモバイルルータ２３，２４を用いているが、これに限らず、電話系無線通信端末として携帯電話など他の通信端末を用いるようにしてもよい。
【００７５】
また、前記実施の形態においては、災害復旧現場等の作業現場１４における作業に本発明を適用しているが、これに限らず、通常の建設現場、土木作業現場などの他の作業現場１４に本発明の遠隔操作システム１１を用いるようにしてもよい。この場合、作業機械１２としては建設機械に限らず、その作業用途に応じて、消防用車両、原子力発電所の災害復旧用車両、戦車等の軍用車両などを用いることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１１  遠隔操作システム
１２  作業機械
１２ａ  可動アーム
１２ｂ  ショベル
１３  コントロールルーム
１４  作業現場
１５  操作席
１６  コントローラ
１７  モニタ
２１  駆動制御装置
２２  ＨＳＰＡ回線網
２３  モバイルルータ（第１、４の通信端末、電話系無線通信端末）
２４  モバイルルータ（第２、３の通信端末、電話系無線通信端末）
２５，２６  メディアコンバータ
３１  カメラ
３２  エンコーダ
３３  デコーダ
４１，４２  カメラ
４３，４４  支持台
４５，４６  モバイルルータ
４７，４８  エンコーダ
５１，５２  サブモニタ
５３，５４  モバイルルータ
５５，５６  デコーダ
５７  座席
６１  スタート地点
６２  作業位置
６２ａ，６２ｂ  エリア
６３  中間点
７１  ブロードバンドルータ
【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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