(57)【要約】    【課題】  手作業が必要なときは手をフリーにでき、遠隔操作が必要なときはすぐに手に取り込めるようにする。    【解決手段】  グリップコントローラ１は、手袋３により手首へ取付けられる本体部２と、本体部２内の回転駆動部４と、回転駆動部４に連結され、手首の小指側の側方にて手の甲と直交する面内を回動可能な回動アーム５と、回動アーム５の先端に回動アーム５と交差する方向に取付けられ、回動アーム５の回動に伴って、手の平に相対する位置と前腕の内側に相対する位置とに移動可能な円柱状のグリップ６とを含んで構成される。手袋３には、回転駆動部４を介して回動アーム５を回動するスイッチ７が設けられる。グリップ６には、指による入力操作が可能な第１〜第３の押釦スイッチ８〜１０などが設けられる。本体部２には、入力操作に応じた信号を発信する発信部１２が設けられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の手首への取付部を有する本体部と、
前記本体部に設けられ、操作者のスイッチ操作により動作する回転駆動部と、
前記回転駆動部に連結され、手首の小指側の側方にて手の甲と直交する面内を回動可能な回動アームと、
前記回動アームの先端に前記回動アームと交差する方向に取付けられ、前記回動アームの回動に伴って、手の平に相対する位置と前腕の内側に相対する位置とに移動可能な円柱状のグリップと、
前記グリップに配置され、指による入力操作が可能な入力操作部と、
前記入力操作部での入力操作に応じた信号を発信する発信部と、
を含んで構成されることを特徴とする、ウェアラブル入力操作装置。
【請求項２】
前記取付部は、手袋であることを特徴とする、請求項１記載のウェアラブル入力操作装置。
【請求項３】
前記手袋の人差し指の側部に対応する部位に配置されて、親指により操作可能なスイッチを備え、
このスイッチが、前記回動アーム駆動用の前記回転駆動部の動作を指示するスイッチとなることを特徴とする、請求項２記載のウェアラブル入力操作装置。
【請求項４】
前記入力操作部は、前記グリップの端面に配置されて親指により入力操作が可能な第１の押釦スイッチと、前記グリップの周面に配置されて人差し指及び中指によりそれぞれ入力操作が可能な第２及び第３の押釦スイッチと、を含んで構成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のウェアラブル入力操作装置。
【請求項５】
前記グリップは、その中心軸周りに回動可能に構成され、
前記入力操作部は、前記グリップを回動することにより入力操作が可能なロータリースイッチを更に含んで構成されることを特徴とする、請求項４記載のウェアラブル入力操作装置。
【請求項６】
音声入力装置を更に含んで構成され、
前記発信部は、前記入力操作部からの操作入力と前記音声入力装置からの音声入力とに応じた信号を発信することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のウェアラブル入力操作装置。
【請求項７】
前記発信部は、建設機械、荷役機械を含む産業機械に対し操作信号を発信することを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のウェアラブル入力操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械、荷役機械を含む産業機械の遠隔操作に用いることができるウェアラブル（身体着装式）入力操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設業界では、クレーンや台車を含む各種機械の遠隔操作用に、ペンダントスイッチやジョイスティック型コントローラなどが使用されている。
【０００３】
特許文献１には、乗り物の運転操作時に操作され、運転者の手及び前腕を用いて各種操作を行う入力操作装置として、コ字状のグリップを把持する方式の入力操作装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ペンダントスイッチやジョイスティック型コントローラは、次のような問題点がある。
荷物の玉掛けなどの介助（手作業）も操作者が行う場合、ペンダントスイッチ等を一旦どこかに置いたりしなければならず、また、操作時には、そのスイッチ位置を確認してから操作しなければならない。また、肩や首から下げる場合もあるが、大きく重いので、扱いにくい。
【０００６】
また、特許文献１に記載の入力操作装置は、車両の運転用であって、車両に装備されるものであるので、フィールドでの作業用には不向きである。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑み、手作業が必要な時（遠隔操作時以外）は手をフリーにでき、遠隔操作が必要なときはすぐに手の中に取り込むことができるウェアラブル入力操作装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るウェアラブル入力操作装置は、
操作者の手首への取付部を有する本体部と、
前記本体部に設けられ、操作者のスイッチ操作により動作する回転駆動部と、
前記回転駆動部に連結され、手首の小指側の側方にて手の甲と直交する面内を回動可能な回動アームと、
前記回動アームの先端に前記回動アームと交差する方向に取付けられ、前記回動アームの回動に伴って、手の平に相対する位置と前腕の内側に相対する位置とに移動可能な円柱状のグリップと、
前記グリップに配置され、指による入力操作が可能な入力操作部と、
前記入力操作部での入力操作に応じた信号を発信する発信部と、
を含んで構成される。
また、音声入力装置を更に含んで構成され、前記発信部が、前記入力操作部からの操作入力と前記音声入力装置からの音声入力とに応じた信号を発信するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、手作業が必要なときは、グリップを前腕の内側に待機させて、両手をフリーにすることができ、両手で介助することが可能となる。また、遠隔操作時は、グリップを手の平に相対する位置に移動させて、把持することができ、入力操作部を指で操作することによって、遠隔操作可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示すウェアラブル入力操作装置（グリップコントローラ）の平面図及び側面図
【図２】グリップの断面図
【図３】第１の押釦スイッチの拡大断面図
【図４】システム構成例を示す図
【図５】使用例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明に係るウェアラブル入力操作装置（グリップコントローラ）の一実施形態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。尚、図示のグリップコントローラは右手用である。
【００１２】
グリップコントローラ１は、その本体部２を操作者の手首に取付けて使用する。
従って、本体部２は操作者の手首への取付部を有し、本実施形態では、操作者の手首への取付部として、指先無しタイプの手袋（グローブ）３が用いられる。そして、この手袋３の手首内側の部位に、ケース状の本体部２が一体的に装着される。これにより、操作者が手袋３をはめることで、手首の内側に本体部２が配置される。
【００１３】
本体部２は、ケース状で、その中に、回転駆動部４と発信部１２とを収納する。この他、電池等も収納する。
【００１４】
回転駆動部４としては、モータ及び減速機構が設けられ、その出力軸は、本体部２の小指側のケース側部から突出する方向に配置されている。この出力軸に回動アーム５（その回転中心軸部５ａ）が連結される。
【００１５】
回動アーム５は、その両端部が同じ方向に直角に折り曲げられて、一方（基端側）が回転中心軸部５ａ、他方（先端側）がグリップ取付軸部５ｂをなす。
回動アーム５の回転中心軸部５ａは、回転駆動部４の出力軸に連結されている。従って、回動アーム５は、回転中心軸部５ａにて回転駆動部４の出力軸に連結され、手首の小指側の側方にて手の甲と直交する面内を回動可能である。
【００１６】
回動アーム５のグリップ取付軸部５ｂには、円柱状（円筒状）のグリップ６が取付けられる。
従って、グリップ６は、回動アーム５の先端に回動アーム５と交差する方向に取付けられ、回動アーム５の回動に伴って、手の平に相対する位置（グリップ位置）と、前腕（手首から肘までの間）の内側に相対する位置（待避位置）とに移動可能である。
尚、グリップ６は基本的には円柱状（円筒状）であるが、単純な形状ではなく、図２に示されるように、人差し指を置く部位と中指を置く部位はそれぞれ凹ませ、これらの間に境界をなす稜線部６ｃを設けるなど、握りやすく、手になじむ形状にしてある。
【００１７】
回転駆動部４は、操作者のスイッチ操作により動作する。このため、回転駆動部４の動作を指示するスイッチとして、手袋３の人差し指の側部に対応する部位に、スイッチ７（ＥＳ）が配置される。このスイッチ７は親指により操作可能である。
このスイッチ７からの配線は手袋３内に引き通されて本体部２内の回転駆動部（モータ）４につながっている。従って、スイッチ７は回転駆動部４の動作を指示することでグリップ６を移動させるスイッチ（グリップ移動用スイッチ）となる。尚、このスイッチ７は誤操作を防止するために２秒程度の長押しでＯＮとなるようにするとよい。
【００１８】
例えば、グリップ移動用スイッチ７を長押しすると、回転駆動部（モータ）４が正転し、回動アーム５及びグリップ６が回転中心軸部５ａの周りに図１（Ｂ）で時計方向に回動し、グリップ６が手の平に相対するグリップ位置に移動して、停止する。このとき、グリップ６に設けられる後述の各スイッチが操作可能となる。
グリップ移動用スイッチ７をもう一度長押しすると、回転駆動部（モータ）４が逆転し、回動アーム５及びグリップ６が回転中心軸部５ａの周りに図１（Ｂ）で反時計方向に回動し、グリップ６が前腕の内側に相対する待避位置に移動して、停止する。このとき、グリップ６に設けられる後述の各スイッチは操作不能となる。
尚、正転用のスイッチと逆転用のスイッチとを別々に設けてもよい。また、グリップ位置への移動をモータにより行い、待避位置への移動は復帰用のスプリングにより行うようにしてもよい。
【００１９】
グリップ６には、図２にも示されるように、指による入力操作が可能な入力操作部として、第１〜第３の押釦スイッチ８〜１０が配置される。
第１の押釦スイッチ８（ＡＳ）は、グリップ６の親指側の端面に配置されて、親指により押込み操作可能である。
第２の押釦スイッチ９（ＢＳ）は、グリップ６の周面に配置されて、人差し指により押込み操作可能である。
第３の押釦スイッチ１０（ＣＳ）は、グリップ６の周面に配置されて、中指により押込み操作可能である。
【００２０】
第１の押釦スイッチ８は、一定量の押込みで、準備位置となり、準備位置から更に押込むと、押込み量に応じた信号を出力するアナログスイッチである。
第２及び第３の押釦スイッチ９、１０は、押込み量に応じた信号を出力するアナログスイッチである。
ここにおいて、第１の押釦スイッチ８の準備位置以上で、第２及び第３の押釦スイッチ９、１０の実際の出力（及び、後述する音声入力装置からの音声認識）が可能となるように構成される。
また、これらの押釦スイッチ８〜１０は、全て自動復帰式で、指等を離した際には瞬時に（数十ミリ秒で）戻り、全ての操作内容がキャンセルされる。
【００２１】
第１の押釦スイッチ８の具体的構成を図３により説明する。
第１の押釦スイッチ８は、有底円筒状の本体ケース２１と、基端部が本体ケース２１内に摺動自在に挿入され先端部が本体ケース２１の開口部より突出する可動部（押釦部）２２と、本体ケース２１内に収納されて可動部２２を突出方向に付勢するスプリング２３とを含んで構成される。
【００２２】
ここにおいて、可動部２２の外周面には、円周方向の一位置にて摺動方向に延びる凹溝（ガイド溝）２４が設けられ、また、他の位置にて同じく摺動方向に延びる凸条２５が設けられる。
【００２３】
凹溝２４に対しては、本体ケース２１の開口部内周に、スプリング２６により半径方向に突出付勢されたロックボール２７が設けられる。このロックボール２７はガイド溝としての凹溝２４に嵌合し、可動部２２の摺動方向を規制する。
また、凹溝２４の途中には、それより深い半球状の係合凹部２８が形成され、図３に示してあるように、可動部２２を一定量押込むと、ロックボール２７が係合凹部２８に係合して、ロックされるようになっている。この位置が準備位置である。
可動部２２を準備位置から更に強い力で押込むと、ロックが外れ、可動部２２を更にストロークさせることができる。
【００２４】
凸条２５に対しては、本体ケース２１内に検知スイッチ２９が設けられる。この検知スイッチ２９は、可動部２２を一定量押込んで、準備位置となると、凸条２５が接触してＯＮとなり、可動部２２を更に押込んでいる状態でも、凸条２５が接触しつづけてＯＮ状態を維持する。
【００２５】
本体ケース２１にはまたスライド式の可変抵抗３０が設けられる。そして、可動部２２側に接触子３１が設けられ、可動部２２の移動に伴って接触子３１は可変抵抗３０上を摺動しつつ移動する。
従って、可動部２２を準備位置から更に押込むと、押込み量に応じて、可変抵抗３０上の接触子３１の位置が変化し、抵抗値の変化によって、接触子３１から取り出される電圧（ポテンショメータ出力）が変化する。
【００２６】
従って、第１の押釦スイッチ８は、一定量以上押込まれることによりＯＮ信号を出力する第１の機能と、押込み量に応じてリニアに変化する信号を出力する第２の機能とを有している。第１の機能は、本入力操作装置のメインスイッチとして機能させ、これにより本入力操作装置の更なる操作を可能とする準備位置の確定に用いることができる。第２の機能は、操作対象機械について予め定めた動作、あるいは後述する音声入力装置により選択した動作の制御に用いることができる。
【００２７】
第２及び第３の押釦スイッチ９、１０については、具体例の開示は省略するが、図３中の可変抵抗３０及び接触子３１と同様の構成を備えるようにして、押込み量に応じてリニアに変化する信号を出力する機能を持たせればよい。
【００２８】
グリップ６は、その中心軸周りに回動可能に構成される。
グリップ６には、また、入力操作部として、図２に示されるように、グリップ６自体をその中心軸（グリップ取付軸部５ｂ）周りに回動することにより入力操作が可能なロータリースイッチ（回動操作スイッチ）１１が設けられる。
ロータリースイッチ１１（ＤＳ）は、グリップ６の回動操作（及び回動操作量）に応じた信号を出力するアナログスイッチである。
【００２９】
ロータリースイッチ１１の具体的構成を図２により説明する。
グリップ６（グリップ６を構成する枠部材６ａ、６ｂ）は、回動アーム５のグリップ取付軸部５ｂに、回動可能に支持されていて、グリップ取付軸部５ｂに固定の固定具４１と枠部材６ａとの間に介装したねじりスプリング４２で初期位置（中立位置）に付勢されている。従って、グリップ６は、これを手で把持して、ねじりスプリング４２の付勢力に抗して前回転と後回転との両方の回動操作が可能となっている。
【００３０】
グリップ取付軸部５ｂにはまた、高部及び低部を有するカム形状の被検知部材４３が設けられる。そして、枠部材６ｂに固定して、被検知部材４３に相対するグリップ回転方向検知スイッチ４４が設けられる。この検知スイッチ４４により、グリップ６の前回転と後回転とを検知可能である。
また、グリップ取付軸部５ｂの相対回転は歯車４５により可変抵抗４６に伝達される。グリップ６を回動すると、回動量に応じて、可変抵抗４６の抵抗値が変化し、可変抵抗４６から出力される電圧（ポテンショメータ出力）が変化する。従って、これがロータリースイッチ１１として機能する。
【００３１】
グリップ６に設けられた第１〜第３の押釦スイッチ８〜１０及びロータリースイッチ１１からの配線は、グリップ６から回動アーム５の中空部に引き通されて本体部２に至り、発信部１２に接続される。但し、グリップ６側から本体部２側へ、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信を用いてもよい。
【００３２】
発信部１２は、グリップ６の入力操作部（第１〜第３の押釦スイッチ８〜１０及び回動操作スイッチ１１）での入力操作に応じた信号を発信し、クレーンや台車を含む各種機械を操作する。あるいは、後述するメインユニット２００に対し、入力操作に応じた信号を発信し、メインユニット２００を介して、間接的に各種機械を操作する。
【００３３】
次に上記実施形態のグリップコントローラ１の使用方法について説明する。
操作者は、手袋３をはめることで、本体部２を手首の内側に装着する。使用しないときは、回動アーム５及びグリップ６を図１（Ｂ）で反時計方向に回動させて、グリップ６を前腕の内側に待機させる。これにより、手作業が可能となる。
使用するときは、グリップ移動用スイッチ７の操作により、回動アーム５及びグリップ６を図１（Ｂ）で時計方向に回動させて、グリップ６を手の平に相対させる。これにより、グリップ６を把持して操作することにより、各種機械の操作が可能となる。
【００３４】
例えば、親指用の第１の押釦スイッチ８は、一定量の押込みで、準備位置となり、これによって、他のスイッチ９、１０、１１の実質的な操作が可能となる。また、準備位置からの押込み量に応じて、操作対象機械について予め定めた動作、あるいは後述する音声入力装置により選択した動作の制御、例えばクレーン等のワイヤの巻上げ動作（又は巻下げ動作）のスピードコンロトールが可能となる。
また、人差し指用の第２の押釦スイッチ９は、例えばクローラの左走行に用いることができ、押込み量に応じた左走行のスピードコントロールが可能となる。
また、中指用の第３の押釦スイッチ１０は、例えばクローラの右走行に用いることができ、押込み量に応じた右走行のスピードコントロールが可能となる。
ロータリースイッチ１１は、例えばクレーン等のブームの起伏操作に用いることができ、前に回す（又は後に回す）ことにより、クレーン等のブームを伏せる（又は起こす）等の操作のスピードコントロールが可能となる。
【００３５】
また、上記実施形態のグリップコントローラ１には、図１に示した右手用の他、左手用があり、両方を装着することで、介助等をしている際、空いている方の手のグリップコントローラを用いて操作することで、より便利となる。
この場合、右手用の装置と左手用の装置は、先にグリップ位置に移動させたものが優先し、同時にグリップ位置になることはない。
尚、左手用の装置は右手用の装置と対称形状であるが、右手用の場合に、人差し指用のスイッチが左走行用、中指用のスイッチが右走行用であるとすると、左手用の場合は、人差し指用のスイッチが右走行用、中指用のスイッチが左走行用となるようにする。より直感的な操作を可能とするためである。
【００３６】
次に、右手用及び左手用のグリップコントローラと音声入力装置及びメインユニットとを組み合わせて使用する場合について、図４及び図５を参照して、説明する。
操作者は、右手用のグリップコントローラ１と左手用のグリップコントローラ１’の両方を装着して使用する。また、音声入力装置として、頬や喉にセットされる骨伝導方式のマイク１０１を有する音声入力用のヘッドセット１００を頭部に装着して使用する。また同時に、ベルト付き、又はベルトに挟む方式のメインユニット２００を腰に装着して使用する。
【００３７】
グリップコントローラ１、１’からの信号（発信部１２から発信されるスイッチ８〜１１の信号）は、メインユニット２００に無線（又は有線）で入力される。
【００３８】
ヘッドセット１００は、音声による操作をも可能とするために設けられる。このため、音声入力として、例えば巻上げ、巻下げを意味する「アップ」、「ダウン」等をティーチングでき、ティーチング後にこれらを認識できるようになる。ヘッドセット１００で認識した情報は、メインユニット２００に無線（又は有線）で入力される。
尚、誤操作を防止するため、第１の押釦スイッチ８が準備位置にある場合のみ、音声入力可能とし、その音声入力により動作が選択される。その際、グリップ６の振動子４７（図２参照）を動作させ、動作が選択されたことを表現するとよい。
【００３９】
メインユニット２００は、発信部２０１を有し、右手用のグリップコントローラ１又は左手用のグリップコントローラ１’からの操作入力、及び、ヘッドセット１００からの音声入力に応じ、クレーンや台車を含む各種機械に対し操作信号を発信する。
【００４０】
上記のように音声入力装置（ヘッドセット１００）を併用することで、親指用の第１の押釦スイッチ８の準備位置で、音声入力による「巻上げ」、「巻下げ」の指示が可能となる。このとき、「巻上げ」又は「巻下げ」の指示が認識されたことを確認させるため、グリップ６の振動子４７（図２参照）を動作させる。建設機械側に「巻上げ」又は「巻下げ」の表示をさせることも有効である。指示後に、第１の押釦スイッチ８を更に押込むと、音声入力で選択された操作（巻上げ、巻下げ）のスピードコントロールが可能となる。
【００４１】
メインユニット２００を用いることで、右手用のグリップコントローラ１と左手用のグリップコントローラ１’とを干渉させることなく、協調制御することができる。
また、メインユニット２００に予備のスイッチ、例えば後退用のスイッチを装備させておくことで、更に複雑な操作が可能となる。
【００４２】
グリップコントローラ１、１’及び音声入力装置（ヘッドセット１００）はまた、次のように設定して、トラッククレーンやジブクレーン等のクレーン操作を好適に行うことができる。
第１の押釦スイッチ８は、各操作のメインスイッチとして使用すると共に、音声入力での巻上げ・巻下げ操作のスピードコントロールに使用する。すなわち、一定量の押込みによる準備位置で他のスイッチが操作可能となり、それ以降の押込みで、音声入力で選択した操作の速度を可変できる。
第２の押釦スイッチ９は、クレーンの左旋回に用い、深く押すことにより速度を上昇できる。
第３の押釦スイッチ１０は、クレーンの右旋回に用い、深く押すことにより速度を上昇できる。
ロータリースイッチ１１は、クレーンブームの起伏（奥に回すと伏せ、手前に回すと起こす）に用い、また角度でスピードコントロールを行う。
ヘッドセット１００による音声入力は、クレーンの巻上げ、巻下げの選択に使用する。
【００４３】
本実施形態によれば、グリップコントローラ１を容易に手放したり、手に戻すことができるため、手での荷物の介助等が容易となり、機械を使用しての作業が効率的に行える。
また、広範囲の機械に使用が可能で、これにより従来人力に頼っていた場内横移動・小運搬（壁材ボード等の台車による運搬や鉄筋の人力による間配り等）を機械化できるため、現場の生産性向上に寄与できる。
また、現在、現場の繰り返し作業の機械化、生産性向上が求められており、このための重要なツールになると考えられる。このことにより、特に、建設業界の待遇改善、ひいては若年労働者の確保や女性労働者の入場を促進できる。
【００４４】
従って、本発明に係るウェアラブル入力操作装置は、建設業界において建設機械及び荷役機械の遠隔操作に好適に用いることができるが、需要は、建設現場だけでなく、工場や屋外を含むフィールド全てで、産業機械一般の遠隔操作に用いることができる。また、狭義の産業に限らず、娯楽等まで、広範囲の活用が可能である。
【００４５】
尚、上記実施形態では、グリップコントローラ１の本体部２の操作者の手首への取付部として、手袋３を用いたが、時計バンドのように、手首に巻付けて固定するバンドを用いてもよい。
また、回転駆動部４の動作を指示するスイッチは、手袋３に配置するタイプのスイッチ（図１中のスイッチ７）に限らず、各種タイプのスイッチを用いることができる。
【００４６】
以上のように、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１  グリップコントローラ（右手用）
１’グリップコントローラ（左手用）
２  本体部
３  手袋
４  回転駆動部
５  回動アーム
５ａ  回転中心軸部
５ｂ  グリップ取付軸部
６  グリップ
６ａ、６ｂ  枠部材
６ｃ  稜線部
７  グリップ移動用スイッチ（ＥＳ）
８  第１の押釦スイッチ（ＡＳ）
９  第２の押釦スイッチ（ＢＳ）
１０  第３の押釦スイッチ（ＣＳ）
１１  ロータリースイッチ（ＤＳ）
１２  発信部
２１  本体ケース
２２  可動部
２３  スプリング
２４  凹溝（ガイド溝）
２５  凸条
２６  スプリング
２７  ロックボール
２８  係合凹部
２９  検知スイッチ
３０  可変抵抗
３１  接触子
４１  固定具
４２  ねじりスプリング
４３  カム形状の被検知部材
４４  グリップ回転方向検知スイッチ
４５  歯車
４６  可変抵抗
４７  振動子
１００  ヘッドセット
１０１  骨伝導方式のマイク
２００  メインユニット
２０１  発信部
【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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