JP7820082B2 - Information Presentation System - Google Patents
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Description
本発明は、作業時に対象物との距離を情報として提示する情報提示システムに関する。 The present invention relates to an information presentation system that presents information about the distance to an object during work.
近年、作業現場等にある建設機械を遠隔地から操作する技術が多く提供されている。このような遠隔操作を実施する際は、建設機械に取り付けたカメラで撮影した画像を遠隔地に送信し、そこで表示された画像を頼りに操作者が建設機械を遠隔で操作することになる。 In recent years, many technologies have been developed that allow construction machinery at work sites and other locations to be operated remotely. When performing such remote operation, images taken by a camera attached to the construction machinery are transmitted to a remote location, and the operator remotely controls the construction machinery based on the images displayed there.
一般に建設機械は、現場内での移動(走行)とは別に、可動式の作業体(例えばバックホウのバケット)を用いた物の積み込みや運搬、土ならしといった様々な作業を行う。このような作業中、操作者が実際の現場で運転席に着座しているのであれば、作業の対象となる物(運搬・積み込み作業では運搬・積み込みの対象となる土、ならす作業ではならす対象となる土)との距離感を自身の視覚によって掴むことができるものの、遠隔操作ではカメラ映像を通して現場の様子を視認するため、作業者が実際の距離感を掴みにくいというのが現状である。 In general, construction machinery, apart from moving (driving) around the site, also performs a variety of tasks such as loading and transporting objects using a movable work body (for example, a backhoe bucket) and leveling soil. During such operations, if the operator is sitting in the driver's seat at the actual site, they can visually grasp the distance to the object being worked on (the soil to be transported/loaded in the case of transporting/loading operations, or the soil to be leveled in the case of leveling operations). However, with remote control, the operator sees the site through camera footage, making it difficult for the operator to grasp the actual distance.
ここで従来、ショベルのような建設機械にステレオカメラを取り付け、ステレオカメラにより対象物との距離を検出し、所定の距離より近いときに対象物を囲う枠を表示する先行技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この先行技術はさらに、検出した距離に応じて枠の色を変えることが可能となっており、距離感の伝達という意味ではある程度の関連性がある。 Here, there is known prior art in which a stereo camera is attached to construction machinery such as a shovel, the stereo camera detects the distance to an object, and a frame is displayed surrounding the object when the object is closer than a predetermined distance (see, for example, Patent Document 1). This prior art also makes it possible to change the color of the frame depending on the detected distance, so it is somewhat relevant in terms of conveying a sense of distance.
この他にも、クレーンのような建設機械にブーム(ジブ)先端を撮影するカメラを取り付け、オートフォーカス撮影時の合焦点位置と検出したブームの長さにより、ブームと衝突しうる障害物を検出する先行技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。この先行技術はさらに、障害物の存在する位置を特定し得る情報も取得することが可能となっている。 Other prior art techniques are known that attach a camera to a construction machine such as a crane to capture images of the end of the boom (jib), and use the focal point during autofocus photography and the detected length of the boom to detect obstacles that may collide with the boom (see, for example, Patent Document 2). This prior art technique also makes it possible to obtain information that can identify the location of obstacles.
前者の先行技術(特許文献1)は、ショベル車体との距離が所定の距離未満であるか否かにより表示を切り替えるため、ショベル車体に比較的近い地物、すなわち、接触の可能性が比較的高い地物をより認識し易くさせることができる。この技術を遠隔操作に応用すれば、遠隔地点にいる操作者にも周囲の地物との距離感をある程度伝えることができると考えられる。しかしながら、この技術はあくまで、ショベル車体と周囲地物との距離に応じた表示制御をしているのみであり、運搬・積み込み作業を行うバケットのような作業体とその対象物との距離感までを操作者に伝えることはできない。 The former prior art (Patent Document 1) switches the display depending on whether the distance from the excavator body is less than a predetermined distance, making it easier to recognize features that are relatively close to the excavator body, i.e., features with a relatively high possibility of contact. If this technology were applied to remote operation, it would be possible to convey to a remote operator, to some extent, a sense of distance to surrounding features. However, this technology only controls the display according to the distance between the excavator body and surrounding features, and is unable to convey to the operator a sense of distance between a work vehicle, such as a bucket used for transporting and loading work, and the target object.
また、後者の先行技術(特許文献2)は、現状のブーム長で衝突し得る物体の存在を知らせるだけであり、操作中(ブーム、アーム、バケットを動かして、近づいている最中)に対象物との距離感を操作者に伝えるものではない。 Furthermore, the latter prior art (Patent Document 2) only notifies the operator of the presence of an object that may be hit with the current boom length, and does not provide the operator with a sense of distance to the object during operation (while moving the boom, arm, or bucket to approach).
そこで本発明は、遠隔地点においても、対象物を運搬等する作業において、操作者に距離感が掴みやすい情報を提示することを目的とする。 The present invention aims to provide information that allows operators to easily grasp distances when transporting objects, even in remote locations.
本発明は、情報提示システムを提供する。このシステムは、設定した対象物と作業体との距離を測定し、その距離に応じた態様で情報を提示する。したがって、遠隔地点にいる操作者は、提示された情報の態様から作業体と対象物との距離感を容易に掴むことができる。 The present invention provides an information presentation system. This system measures the distance between a set object and a work unit, and presents information in a format that corresponds to that distance. Therefore, an operator at a remote location can easily grasp the sense of the distance between the work unit and the object from the format of the presented information.
また本発明のシステムは、作業の過程で対象物との距離が動的に変化することにも着目する。例えば、土砂の運搬や積み込み、土ならしといった作業の過程では、作業体であるバケットの操作に応じて土砂などの対象物との距離が動的に変化する。このため、例えば作業体と対象物との距離が近くなる(あるいは遠くなる)に連れて、距離等の情報を提示する態様を変化させるものとする。これにより、遠隔地点にいる操作者は、システムから提示される情報の態様の変化から、動的に変化していく対象物との距離感を掴みやすくなる。 The system of the present invention also takes into account that the distance to an object changes dynamically during the course of work. For example, during work such as transporting, loading, or leveling soil, the distance to an object such as soil changes dynamically depending on the operation of the bucket, which is the work object. For this reason, the manner in which information such as distance is presented changes as the distance between the work object and the object gets closer (or farther). This makes it easier for an operator at a remote location to get a sense of the dynamically changing distance to the object from the changes in the manner of the information presented by the system.
本発明のシステムによる距離の測定には、以下の手法を用いることができる。
すなわち、所定の基準位置から対象物までの距離(1)を測定し、所定の基準位置から作業体までの距離(2)を測定し、これら測定した距離(1),(2)に基づいて、作業体と対象物との距離を測定する。これにより、高精度な距離の測定及び情報の提示が実現される。
The following techniques can be used to measure distance using the system of the present invention.
That is, the distance (1) from a predetermined reference position to the object is measured, the distance (2) from the predetermined reference position to the working body is measured, and the distance between the working body and the object is measured based on these measured distances (1) and (2). This allows for highly accurate distance measurement and information presentation.
好ましくは、本発明のシステムはステレオカメラを含むことができる。ステレオカメラは、可動する作業体とは異なり対象物に対して一定(不動)である所定の基準位置から作業体を撮像する。そして、ステレオカメラにより撮像した作業体の画像(画像データから抽出可能な輪郭、エッジ等の画像特徴量)に基づいて、基準位置から作業体までの距離を測定する。これにより、汎用(既存)の技術を用いたシステムの実現が可能となる。 Preferably, the system of the present invention can include a stereo camera. Unlike a movable workpiece, the stereo camera captures images of the workpiece from a predetermined reference position that is constant (unmoving) relative to the target object. The distance from the reference position to the workpiece is then measured based on the image of the workpiece captured by the stereo camera (image features such as contours and edges that can be extracted from the image data). This makes it possible to realize a system using general-purpose (existing) technology.
あるいは、本発明のシステムには、作業体が有する水平方向の実長(実寸法)が設定されており、対象物に対して一定(不動)である所定の基準位置から作業体を撮像するカメラが含まれる。そして、カメラにより撮像した画像内での水平方向の長さと、設定した実長とに基づいて基準位置から作業体までの距離を算出(測定)する。これにより、上記と同様に汎用(既存)の技術を用いたシステムの実現が可能となる。 Alternatively, the system of the present invention includes a camera that captures an image of the work object from a predetermined reference position that is fixed (unmoving) relative to the object, with the actual horizontal length (actual dimension) of the work object set. The distance from the reference position to the work object is then calculated (measured) based on the horizontal length in the image captured by the camera and the set actual length. This makes it possible to realize a system using general-purpose (existing) technology, similar to the above.
本発明のシステムでは、対象物を以下のように設定することができる。
すなわち、システムが対象物を撮像するカメラを含むものとし、カメラにより撮像した画像を画面上でのタッチ操作が可能デバイス(タッチスクリーン等)に表示する。システムから情報提示を受ける操作者は、画面上でタッチ操作を行うことにより、作業の対象とする物を容易に指定することができる。システムは、タッチ操作で指定された画像領域から対象物を設定することができる。
In the system of the present invention, the target can be set as follows.
That is, the system includes a camera that captures an image of an object, and the image captured by the camera is displayed on a device that allows touch operation on the screen (such as a touch screen). An operator receiving information from the system can easily specify the object to be worked on by performing a touch operation on the screen. The system can set the object from the image area specified by the touch operation.
本発明のシステムは、距離センサを含むものでもよい。距離センサは、所定の基準位置からの距離を測定可能であり、距離センサにより測定した対象物までの距離を用いて、作業体と対象物との距離を測定することもできる。これにより、上記と同様に汎用(既存)の技術を用いたシステムの実現が可能となる。 The system of the present invention may also include a distance sensor. The distance sensor can measure the distance from a predetermined reference position, and the distance to the object measured by the distance sensor can also be used to measure the distance between the work body and the object. This makes it possible to realize a system using general-purpose (existing) technology, as described above.
本発明のシステムは、モード切り替えが可能であってもよい。システムのモードには、例えば情報を提示するモード(提示モード)と、提示しないモード(非提示モード)とが少なくとも存在する。例えば、システムが情報を提示していないモード(非提示モード)にあるとき、作業体による作業として対象物の運搬を指定する操作がなされたとすると、これをトリガとしてシステムは提示モードに切り替える。また、情報を提示しているモード(提示モード)中に作業体による作業以外の操作がなされると、これをトリガとしてシステムは提示モードを終了して非提示モードに切り替える。これにより、例えば遠隔地点での操作において、距離感が関係しない状況ではシステムが情報の提示を敢えて行わず、距離感を掴む必要が生じた状況ではシステムが適時に情報の提示を行うことができる。 The system of the present invention may be capable of switching modes. The system may have at least one mode in which information is presented (presentation mode) and one in which information is not presented (non-presentation mode). For example, when the system is in a mode in which information is not presented (non-presentation mode), if an operation is performed to specify transporting an object as work to be performed by the work object, this triggers the system to switch to the presentation mode. Furthermore, if an operation other than work is performed by the work object while in a mode in which information is presented (presentation mode), this triggers the system to end the presentation mode and switch to the non-presentation mode. This allows the system to refrain from presenting information in situations where a sense of distance is not relevant, for example, when operating at a remote location, and to present information in a timely manner when a need arises to grasp a sense of distance.
本発明は、遠隔地点においても、対象物を運搬等する作業において、操作者に距離感が掴みやすい情報を提示することができる。 The present invention can present information that makes it easier for operators to grasp distances when transporting objects, even in remote locations.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、情報提示システムの一例として、機器側と遠隔側とで構成が分かれた形態を挙げているが、本発明はこれに限られるものではなく、物理的に近接あるいは一体となった構成のシステムであってもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, an example of an information presentation system is given in which the device side and the remote side are configured separately, but the present invention is not limited to this and may also be a system in which the devices are physically close to each other or integrated.
図1は、情報提示システム100の構成を示すブロック図である。なお、図1にはシステム100のブロック構成とともに、システム100が適用された建設機械(例えばバックホウBH)を配置した現場と、その遠隔操作を行うオペレーションルームRの様子も示されている。なお、建設機械の例としては、バックホウBHが挙げられるが、ブルドーザのような、他の機械にも本実施形態のシステム100は適用可能である。 Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the information presentation system 100. In addition to the block configuration of the system 100, Figure 1 also shows a construction site where construction machinery (e.g., a backhoe BH) to which the system 100 is applied is located, and an operation room R where the machinery is remotely operated. Note that while a backhoe BH is an example of construction machinery, the system 100 of this embodiment can also be applied to other machinery, such as bulldozers.
上記のように本実施形態では、現場に配置したバックホウBHを遠隔地点にあるオペレーションルームRで操作するため、システム100の構成が〔機器側〕と〔遠隔側〕とに大きく分かれている。そこで、先ず〔機器側〕の構成から説明する。 As described above, in this embodiment, the backhoe BH deployed on-site is operated from an operation room R located in a remote location, so the configuration of the system 100 is broadly divided into an "equipment side" and a "remote side." Therefore, the configuration of the "equipment side" will be explained first.
〔機器側〕
システム100の機器側の構成は、バックホウBHに搭載されている。具体的な配置はさらに別の図面を用いて後述するが、バックホウBHには、その車体に距離センサ102が取り付けられている他、例えば4つの魚眼カメラ104,106,108,110が取り付けられている。距離センサ102には、例えば既存のレーザセンサや超音波センサといった三次元領域センサを用いることができ、この距離センサ102は、センシング領域内にある各種の物体までの距離を検出することができる。また、魚眼カメラ104~110についても同様に、既存の製品を用いることができる。魚眼カメラ104~110で撮像された画像は、合成処理(ステレオ処理及び俯瞰画像化処理を含む)されて遠隔側に随時送信される。なお、合成画像についてはさらに後述する。
[Equipment side]
The equipment configuration of the system 100 is mounted on a backhoe BH. While the specific layout will be described later using another drawing, the backhoe BH is equipped with a distance sensor 102 mounted on its body, as well as four fisheye cameras 104, 106, 108, and 110. The distance sensor 102 can be a three-dimensional area sensor, such as an existing laser sensor or ultrasonic sensor, and can detect the distance to various objects within the sensing area. Similarly, existing products can be used for the fisheye cameras 104-110. Images captured by the fisheye cameras 104-110 are synthesized (including stereo processing and bird's-eye image processing) and transmitted to a remote location as needed. The synthesized images will be described further below.
システム100は、機器制御部120を備える。機器制御部120には、上記した距離センサ102からの検出信号や、魚眼カメラ104~110からの撮像信号が図示しないインタフェースを通じて入力されている。機器制御部120は、例えば図示しないCPU(中央処理装置)及びその周辺機器を含むコンピュータ機器であり、既存のラップトップPC等でも実現可能なものである。機器制御部120には、例えば検出処理部122やバケット間距離測定部124、対象物設定部126、対象物間距離測定部128、バケット-対象物間距離測定部130、提示情報処理部132といった各種の機能ブロックが含まれている。これらの機能ブロックは、例えばアプリケーションソフトウェア等を用いて行うソフトウェア処理によって実現することができるので、個別のハードウェアを用意する必要はない。以下に、これら機能ブロックによる処理の概要を説明するが、具体的な処理の詳細については、さらに別途フローチャートを用いて後述する。 The system 100 includes an equipment control unit 120. Detection signals from the distance sensor 102 and image capture signals from the fisheye cameras 104-110 are input to the equipment control unit 120 via an interface (not shown). The equipment control unit 120 is a computer device including, for example, a central processing unit (CPU) (not shown) and its peripheral devices, and can be implemented using an existing laptop PC or the like. The equipment control unit 120 includes various functional blocks, such as a detection processing unit 122, a bucket-to-bucket distance measurement unit 124, an object setting unit 126, an object-to-object distance measurement unit 128, a bucket-to-object distance measurement unit 130, and a presentation information processing unit 132. These functional blocks can be implemented by software processing using, for example, application software, and therefore do not require separate hardware. An overview of the processing performed by these functional blocks is provided below, but specific processing details will be described later using separate flowcharts.
検出処理部122は、例えば魚眼カメラ104,106で撮像された画像からバケットBKを検出(画素抽出)する処理を行う。画像からバケットBKを検出する処理は、例えばバケットBKの画像特徴量を用いた画像認識により行うことができる。 The detection processing unit 122 performs processing to detect (extract pixels from) buckets BK from images captured by, for example, the fisheye cameras 104 and 106. The processing to detect buckets BK from images can be performed, for example, by image recognition using image features of the buckets BK.
バケット間距離測定部124は、検出処理部122の検出結果に基づき、ステレオ処理により所定の基準位置からバケットBKまでの距離を検出する処理を行う。バケットBKを撮像する魚眼カメラ104,106は、バックホウBHの前方側に取り付けられており、これらの撮像範囲がバケットBKの作業範囲をカバーしている。なお、バックホウBHにおける基準位置や魚眼カメラ104~110との位置関係は、事前に初期設定(キャリブレーション調整)されているものとする。 The bucket distance measurement unit 124 uses stereo processing to detect the distance from a predetermined reference position to the bucket BK based on the detection results of the detection processing unit 122. The fisheye cameras 104 and 106 that capture images of the bucket BK are attached to the front side of the backhoe BH, and their imaging range covers the working range of the bucket BK. Note that the reference position on the backhoe BH and the positional relationship with the fisheye cameras 104-110 are assumed to have been initially set (calibrated) in advance.
対象物設定部126は、バケットBKで運搬作業を行う対象物(例えば盛り土)の設定を行う。対象物は、遠隔側との通信を介して設定することができ、例えば遠隔地点(オペレーションルームR)にいる操作者がタッチスクリーンTS2の画面上で対象物を指定すると、その指定された画素領域が機器制御部120に伝達される。なお、遠隔側での対象物の指定や対象物の設定についてはさらに後述する。 The object setting unit 126 sets the object (e.g., earthwork) to be transported by the bucket BK. The object can be set via communication with a remote site; for example, when an operator at a remote location (operation room R) specifies the object on the screen of the touch screen TS2, the specified pixel area is transmitted to the equipment control unit 120. Note that the specification of the object and the setting of the object on the remote site will be discussed in more detail below.
対象物間距離測定部128は、対象物までの距離を検出する処理を行う。対象物設定部126により対象物が設定されると、対象物間距離測定部128は、例えば魚眼カメラ104,106で撮像された画像を用いたステレオ処理により、所定の基準位置から対象物までの距離を測定する処理を行う。あるいは、対象物間距離測定部128は、距離センサ102からの検出信号を用いて所定の基準位置から対象物までの距離を測定することもできる。なお、バックホウBHにおける基準位置や距離センサ102との位置関係についても、事前に初期設定(キャリブレーション調整)されているものとする。 The object distance measurement unit 128 performs processing to detect the distance to the object. Once the object is set by the object setting unit 126, the object distance measurement unit 128 performs processing to measure the distance from a predetermined reference position to the object, for example, by stereo processing using images captured by the fisheye cameras 104, 106. Alternatively, the object distance measurement unit 128 can measure the distance from a predetermined reference position to the object using a detection signal from the distance sensor 102. Note that the reference position on the backhoe BH and its positional relationship with the distance sensor 102 are also assumed to have been initially set (calibrated) in advance.
バケット-対象物間距離測定部130は、バケットBKと対象物との距離を測定する処理を行う。この処理では、バケット間距離測定部124により測定されたバケットBKまでの距離Dbと、対象物間距離測定部128により測定された対象物までの距離Doに基づいて、三次元処理等によりバケットBKと対象物との距離Db-oを算出する。 The bucket-to-object distance measurement unit 130 performs processing to measure the distance between the bucket BK and the object. In this processing, the distance Db-o between the bucket BK and the object is calculated using three-dimensional processing or the like based on the distance Db to the bucket BK measured by the bucket distance measurement unit 124 and the distance Do to the object measured by the object distance measurement unit 128.
提示情報処理部132は、上記のように魚眼カメラ104~110の撮影画像を合成し、俯瞰画像を生成する処理を行う。また、提示情報処理部132は、俯瞰画像の他にバケットBK及び対象物を含む前方ステレオ画像を生成する処理も行う。 The presentation information processing unit 132 performs processing to synthesize the images captured by the fisheye cameras 104-110 as described above and generate an overhead image. In addition to the overhead image, the presentation information processing unit 132 also performs processing to generate a forward stereo image that includes the bucket BK and the object.
また、提示情報処理部132は、本実施形態のシステム100に特徴的な以下の処理を行う。すなわち、提示情報処理部132は、バケット-対象物間距離測定部130で算出(測定)された距離に応じて、遠隔側にて提示する情報を生成する。生成された情報は、遠隔地点にいる操作者にバケットBKと対象物との距離感が伝わる態様で提示される。距離感を伝える提示態様としては、例えば以下のものが挙げられる(ただし、以下の例示に限らない。)。
(1)バケットBKと対象物との距離を音声で伝達する(「1.5メートルです」等)。
(2)距離に応じて画面上での描画色を変える(距離が近づくほど濃色に描画される等)。
(3)距離に応じてアラーム音の出力を変える(距離が近づくほど高音で出力される等)。
(4)距離に応じてアラーム音の周期を変える(距離が近づくほど短周期で出力される等)。
The presentation information processing unit 132 also performs the following processing, which is characteristic of the system 100 of this embodiment. That is, the presentation information processing unit 132 generates information to be presented at the remote location according to the distance calculated (measured) by the bucket-object distance measurement unit 130. The generated information is presented in a manner that conveys a sense of the distance between the bucket BK and the object to the operator at the remote location. Examples of presentation modes that convey a sense of distance include the following (however, they are not limited to the following examples):
(1) The distance between the bucket BK and the object is communicated by voice (e.g., "It's 1.5 meters").
(2) The drawing color on the screen changes depending on the distance (for example, the closer the object, the darker the color).
(3) The output of the alarm sound is changed depending on the distance (for example, the closer the distance, the higher the sound is output).
(4) The alarm sound cycle is changed depending on the distance (for example, the closer the distance, the shorter the cycle of the sound).
その他に機器制御部120には、記憶部136及び通信処理部134が含まれる。記憶部136は、例えばROMやRAM、HDDといった記憶媒体を用いて実現されている。また、通信処理部134は、無線又は有線によるデータ通信を行う機能ブロックであり、システム100が使用する通信プロトコルに適合したユニットを用いて実現されている。なお、通信処理部134は機器制御部120と物理的に分離された別構成であってもよい。 The device control unit 120 also includes a memory unit 136 and a communication processing unit 134. The memory unit 136 is implemented using a storage medium such as a ROM, RAM, or HDD. The communication processing unit 134 is a functional block that performs wireless or wired data communication, and is implemented using a unit that is compatible with the communication protocol used by the system 100. The communication processing unit 134 may be a separate component that is physically separated from the device control unit 120.
また、機器制御部120は、駆動部138に対する制御処理を実行する。駆動部138は、バックホウBHが有する各種のアクチュエータ(油圧アクチュエータ、内燃機関及びこれらの制御ユニット等)を含む構成である。機器制御部120が駆動部138に対する制御処理を実行することにより、バックホウBHの遠隔操作が可能となる。 The equipment control unit 120 also executes control processing for the drive unit 138. The drive unit 138 is configured to include various actuators (hydraulic actuators, internal combustion engines, and their control units, etc.) possessed by the backhoe BH. The equipment control unit 120 executes control processing for the drive unit 138, enabling remote operation of the backhoe BH.
〔遠隔側〕
次に、遠隔側の構成について説明する。
システム100の遠隔側の構成は、オペレーションルームRに設置されている。すなわち、オペレーションルームRには、操作部140や音出力部142、表示部144、タッチ入力部146といった各種デバイスが設置されている。操作部140は、操作者による操作入力を受け付ける物理インタフェースであり、例えば遠隔操作用のコントローラCNにより実現することができる。音出力部142は、例えば図示しないスピーカやヘッドセット等の音響機器である。表示部144及びタッチ入力部146は、例えばタッチ操作式の表示デバイスにより実現されている。本実施形態では、表示部144及びタッチ入力部146の例として2つのタッチスクリーンTS1,TS2がオペレーションルームR内に設置されている。操作者は、タッチスクリーンTS1,TS2の画面に触れることで、タッチ操作(タッチ入力)が可能である。
[Remote side]
Next, the configuration on the remote side will be described.
The remote side of the system 100 is installed in an operation room R. That is, various devices such as an operation unit 140, a sound output unit 142, a display unit 144, and a touch input unit 146 are installed in the operation room R. The operation unit 140 is a physical interface that accepts operation inputs from an operator and can be realized, for example, by a remote control controller CN. The sound output unit 142 is, for example, an audio device such as a speaker or a headset (not shown). The display unit 144 and the touch input unit 146 are realized, for example, by a touch-operated display device. In this embodiment, two touch screens TS1 and TS2 are installed in the operation room R as examples of the display unit 144 and the touch input unit 146. The operator can perform touch operations (touch inputs) by touching the screens of the touch screens TS1 and TS2.
システム100は、遠隔制御部150を備える。遠隔制御部150には、上記した操作部140からの操作信号や、タッチ入力部146からのタッチ操作信号が図示しないインタフェースを通じて入力されている。また、遠隔制御部150は、上記の音出力部142に対する音響信号や、表示部144に対する画像信号の出力を行う。これら音響信号や画像信号は、図示しない外部出力インタフェースを通じて出力されている。遠隔制御部150もまた、例えば図示しないCPU(中央処理装置)及びその周辺機器を含むコンピュータ機器であり、既存のラップトップPC等でも実現可能なものである。遠隔制御部150には、例えば遠隔情報処理部152といった機能ブロックが含まれており、このような機能ブロックは、例えばアプリケーションソフトウェア等を用いて行うソフトウェア処理によって実現することができる。 The system 100 includes a remote control unit 150. Operation signals from the operation unit 140 and touch operation signals from the touch input unit 146 are input to the remote control unit 150 via an interface (not shown). The remote control unit 150 also outputs audio signals to the sound output unit 142 and image signals to the display unit 144. These audio signals and image signals are output via an external output interface (not shown). The remote control unit 150 is also a computer device including, for example, a CPU (central processing unit) (not shown) and its peripheral devices, and can be implemented using an existing laptop PC or the like. The remote control unit 150 includes functional blocks such as a remote information processing unit 152, and such functional blocks can be implemented by software processing using, for example, application software.
遠隔情報処理部152は、操作部140から入力される操作信号や、タッチ入力部146から入力されるタッチ操作信号に基づいて、システム100の遠隔側に伝達する遠隔操作情報、領域指定情報等を生成する処理を実行する。遠隔制御部150にも通信処理部154が搭載されている。通信処理部154は、同じく無線又は有線によるデータ通信を行う機能ブロックであり、システム100が使用する通信プロトコルに適合したユニットを用いて実現されている。なお、通信処理部154が遠隔制御部150と物理的に分離されていてもよい。 The remote information processing unit 152 executes processing to generate remote operation information, area designation information, etc. to be transmitted to the remote side of the system 100 based on operation signals input from the operation unit 140 and touch operation signals input from the touch input unit 146. The remote control unit 150 also includes a communication processing unit 154. The communication processing unit 154 is also a functional block that performs wireless or wired data communication, and is realized using a unit that is compatible with the communication protocol used by the system 100. Note that the communication processing unit 154 may be physically separated from the remote control unit 150.
システム100において、機器制御部120と遠隔制御部150とは、通信網160を介して相互にデータ通信可能である。通信網160には、各種の通信方式に準拠した既存のものを適用することができ、有線又は無線のいずれの通信方式でもよい。これにより、オペレーションルームRからバックホウBHの遠隔操作が可能となる。また、機器制御部120で測定した機器側での距離の情報を遠隔制御部150に伝送し、遠隔側で音出力部142や表示部144において距離感を掴みやすい態様により提示することが可能となる。 In the system 100, the equipment control unit 120 and the remote control unit 150 can communicate data with each other via the communication network 160. The communication network 160 can be an existing network compliant with various communication methods, and can be either a wired or wireless communication method. This makes it possible to remotely control the backhoe BH from the operation room R. Furthermore, information on the distance on the equipment side measured by the equipment control unit 120 can be transmitted to the remote control unit 150, and can be presented remotely on the sound output unit 142 and display unit 144 in a manner that makes it easy to grasp the sense of distance.
システム100が適用されるバックホウBHの構成は、以下の通りである。
図2は、バックホウBHの側面図であり、図3は、バックホウBHの平面図である。バックホウBHは、主に走行体MV、旋回体TR及びフロント作業機構FRから構成されている。
The backhoe BH to which the system 100 is applied has the following configuration.
Fig. 2 is a side view of the backhoe BH, and Fig. 3 is a plan view of the backhoe BH. The backhoe BH is mainly composed of a traveling body MV, a revolving body TR, and a front working mechanism FR.
走行体MVは、例えば一対のクローラCWを回転させてバックホウBHを現場内で所望の方向に走行させる。
旋回体TRは、旋回装置GRを介して走行体MVの上部に支持されており、旋回装置GRは、走行体MVに対して旋回体TRを鉛直軸線回りに旋回させる。旋回体TRの前方には運転室CBが備えられており、この運転室CB内には、図示しない座席とともに操作レバーや操作ペダル等が設置されているが、本実施形態ではシステム100の適用により、運転室CB内は基本的に無人である。
The traveling body MV rotates, for example, a pair of crawlers CW to move the backhoe BH in a desired direction within the work site.
The rotating unit TR is supported on the upper part of the running unit MV via a rotating device GR, and the rotating device GR rotates the rotating unit TR about a vertical axis relative to the running unit MV. A driver's cab CB is provided in front of the rotating unit TR, and in this driver's cab CB, a seat (not shown) as well as operation levers, operation pedals, etc. are installed. However, in this embodiment, application of system 100 leaves the driver's cab CB basically unmanned.
フロント作業機構FRは、ブームBMやアームAM、バケットBKの他、これらを作動させる複数の油圧アクチュエータHDを備えている。また、フロント作業機構FRは旋回体TRに対して前後方向へ揺動可能に支持されており、フロント作業機構FR全体が旋回体TRの旋回に伴って方向変換する。なお、バックホウBHの動作やその操作については周知であるため、その詳細についての説明は省略する。 The front working mechanism FR is equipped with a boom BM, arm AM, bucket BK, and multiple hydraulic actuators HD that operate these. The front working mechanism FR is supported on the rotating unit TR so that it can swing back and forth, and the entire front working mechanism FR changes direction as the rotating unit TR rotates. The operation and movement of the backhoe BH are well known, so a detailed description will be omitted.
次に、図2及び図3を参照しつつ、バックホウBHに対する各種デバイスの配置について説明する。 Next, we will explain the placement of various devices on the backhoe BH with reference to Figures 2 and 3.
上記の距離センサ102は、例えば旋回体TRの前方上部(運転室CBのルーフ上)に取り付けられている。この取付位置において、距離センサ102は、主に旋回体TRの前方空間内にある物体までの距離を検出する。所定の基準位置は、例えば旋回体TR上に設定することができる。 The distance sensor 102 is mounted, for example, at the upper front of the rotating unit TR (on the roof of the driver's cab CB). In this mounting position, the distance sensor 102 mainly detects the distance to objects in the space in front of the rotating unit TR. The predetermined reference position can be set, for example, on the rotating unit TR.
また、上記の魚眼カメラ104~110の配置は以下の通りである。
旋回体TRの前側には、左右のコーナ位置に2つの魚眼カメラ104,106が取り付けられている。このうち前側左コーナ位置にある魚眼カメラ104は、旋回体TRの左前方及び左側方を含む範囲を広角(例えば画角270°程度)に撮像する。また、前側右コーナ位置にある魚眼カメラ106は、旋回体TRの右前方及び右側方を含む範囲を広角に撮像する。これら魚眼カメラ104,106の撮像範囲は、バケットBKの作業範囲をカバーしている。このため、バケットBKを用いた作業時には、バケットBKが魚眼カメラ104,106によってステレオ撮像される。
The fish-eye cameras 104 to 110 are arranged as follows:
Two fisheye cameras 104, 106 are attached to the front of the rotating unit TR, at the left and right corners. Of these, the fisheye camera 104 at the front left corner captures wide-angle images (e.g., a field of view of approximately 270°) of an area including the left front and left lateral sides of the rotating unit TR. The fisheye camera 106 at the front right corner captures wide-angle images of an area including the right front and right lateral sides of the rotating unit TR. The imaging ranges of these fisheye cameras 104, 106 cover the working range of the bucket BK. Therefore, when work is performed using the bucket BK, the bucket BK is stereo-imaged by the fisheye cameras 104, 106.
また、旋回体TRの後側(カウンタウエイトWT)には、左右のコーナ位置に2つの魚眼カメラ108,110が取り付けられている。このうち後側左コーナ位置にある魚眼カメラ108は、旋回体TRの左後方及び左側方を含む範囲を広角に撮像する。また、後側右コーナ位置にある魚眼カメラ110は、旋回体TRの右後方及び右側方を含む範囲を広角に撮像する。 Two fisheye cameras 108, 110 are attached to the rear of the rotating unit TR (counterweight WT), at the left and right corners. Of these, the fisheye camera 108 at the rear left corner captures wide-angle images of the area including the left rear and left lateral sides of the rotating unit TR. The fisheye camera 110 at the rear right corner captures wide-angle images of the area including the right rear and right lateral sides of the rotating unit TR.
〔俯瞰画像の例〕
図4は、システム100において生成される俯瞰画像の例を示す図である。俯瞰画像は、バックホウBHの上方に設定した仮想視点からの撮影画像として生成されている。この例では、あたかもバックホウBHの真上にカメラ視点があるかのように見えているが、実際には魚眼カメラ104~110で撮像した画像を合成処理したものであり、バックホウBH自体はアイコン画像である。
[Example of an overhead image]
4 is a diagram showing an example of an overhead image generated by the system 100. The overhead image is generated as an image taken from a virtual viewpoint set above the backhoe BH. In this example, it appears as if the camera viewpoint is directly above the backhoe BH, but in reality, it is a composite image of images taken by the fisheye cameras 104 to 110, and the backhoe BH itself is an icon image.
このような俯瞰画像は、システム100において機器制御部120から遠隔制御部150に送信され、遠隔地点で表示部144(タッチスクリーンTS1)に表示される。これにより、オペレーションルームRにいる操作者は、バックホウBHの周囲の状況を俯瞰画像から看取することができる。なお、俯瞰画像は斜め上方の仮想視点(いわゆる鳥瞰視点)から撮像されたものとして生成してもよい。また、このような俯瞰画像の生成手法については公知であるため、ここではその詳細な説明を省略する。 Such an overhead image is transmitted from the equipment control unit 120 to the remote control unit 150 in the system 100 and displayed on the display unit 144 (touch screen TS1) at a remote location. This allows the operator in the operation room R to view the situation around the backhoe BH from the overhead image. Note that the overhead image may also be generated as if it were captured from a virtual viewpoint diagonally above (a so-called bird's-eye view). Furthermore, since the method for generating such overhead images is publicly known, a detailed explanation thereof will be omitted here.
〔前方画像の例〕
図5は、システム100において生成される前方画像の例を示す図である。前方画像は、例えば運転室CB内の仮想視点から前方視した撮影画像として生成されている。この例では、あたかもバックホウBHの運転室CB内にカメラ視点があるかのように見えているが、実際には、魚眼カメラ104,106で撮像した画像を合成処理したものである。
[Example of forward image]
5 is a diagram showing an example of a forward image generated by the system 100. The forward image is generated as an image captured from a virtual viewpoint in the cab CB, for example. In this example, it appears as if the camera viewpoint is located inside the cab CB of the backhoe BH, but in reality, it is a composite image of images captured by the fisheye cameras 104 and 106.
このような前方画像もまた、システム100において機器制御部120から遠隔制御部150に送信され、遠隔地点で表示部144(タッチスクリーンTS2)に表示される。これにより、オペレーションルームRにいる操作者は、バケットBKの作業範囲を含むバックホウBHの前方の状況を画像から看取することができる。なお、前方画像は運転室CBとは別の前方位置から撮像されたものとして生成してもよい。また、このような前方画像の生成手法については公知であるため、ここではその詳細な説明を省略する。 Such a forward image is also transmitted from the equipment control unit 120 to the remote control unit 150 in the system 100 and displayed on the display unit 144 (touch screen TS2) at a remote location. This allows the operator in the operation room R to view the situation in front of the backhoe BH, including the working range of the bucket BK, from the image. Note that the forward image may also be generated as an image taken from a forward position other than the driver's cab CB. Furthermore, since the method of generating such a forward image is publicly known, a detailed description thereof will be omitted here.
〔情報提示の概要〕
次に、システム100により情報提示の概要(概略的な流れ)について説明する。
例えば、バックホウBHが現場内を移動している場合、システム100は、バケットBKと対象物との距離に関する情報の提示を行わないモード(非提示モード)となっている。この非提示モードにおいても、システム100は図4に示される俯瞰画像や、図5に示される前方画像等の情報を随時(リアルタイムで)遠隔側に送信する。
[Information presentation overview]
Next, an overview (general flow) of information presentation by the system 100 will be described.
For example, when the backhoe BH is moving within a work site, the system 100 is in a mode (non-presentation mode) in which information regarding the distance between the bucket BK and the object is not presented. Even in this non-presentation mode, the system 100 transmits information such as the overhead image shown in Fig. 4 and the forward image shown in Fig. 5 to the remote side as needed (in real time).
〔移動時〕
ここで例えば、操作者が表示部144に表示される前方画像(図5)から、そこに映し出された盛り土FLを運搬作業の対象物にすると決定したとする。なお、前方画像には盛り土FLの他にも、前方の地面に続く遠景や構内に存在するトラックTK等の車両、縦屋BD等も映し出されている。これらの映像(前方画像)情報を頼りに、操作者はバックホウBH全体(車体)を盛り土FLまで接近移動させる操作を行う。
[When traveling]
For example, suppose the operator decides to make the mound FL displayed on the forward image (FIG. 5) displayed on the display unit 144 the object of the transport work. In addition to the mound FL, the forward image also shows a distant view of the ground ahead, vehicles such as trucks TK present on the premises, and vertical structures BD. Relying on this image (forward image) information, the operator performs an operation to move the entire backhoe BH (vehicle body) closer to the mound FL.
〔移動終了時〕
図6は、バックホウBHの移動終了時の前方画像を示す図である。操作者は、表示部144に表示される前方画像(図6)から、バックホウBH全体(バケットBKの作業可能範囲)が運搬対象の盛り土FLまで充分に近接したと判断し、バックホウBHの移動操作を停止する。このとき、画像内では盛り土FLが手前に大きく映し出され、バケットBKによる作業範囲内にあることが操作者に認識可能である。ただし、バケットBKの作業範囲内にあるとしても、バケットBKと盛り土FLとの具体的な距離感が画像の情報だけからは操作者に伝わりにくい。
[At the end of movement]
Figure 6 shows a front image when the backhoe BH has finished moving. The operator determines from the front image (Figure 6) displayed on the display unit 144 that the entire backhoe BH (the workable range of the bucket BK) has come close enough to the mound of earth FL to be transported, and stops moving the backhoe BH. At this time, the mound of earth FL is displayed large in the foreground in the image, allowing the operator to recognize that it is within the workable range of the bucket BK. However, even if it is within the workable range of the bucket BK, it is difficult for the operator to get a sense of the specific distance between the bucket BK and the mound of earth FL from the image information alone.
〔運搬作業開始時〕
図7は、バケットBKによる運搬作業開始時の前方画像を示す図である。例えば、操作者が操作部140(コントローラCN)で運搬作業に移行する操作を行うと、システム100において遠隔制御部150から機器制御部120に運搬作業の開始が伝達される。
具体的には、操作者がバケットBKを盛り土FLに向けて下ろしていく操作を操作部140で行うことで、システム100の遠隔制御部150が自動的に判断し、機器制御部120に対して運搬作業の開始を伝達する。合わせて、実際にバケットBKを下ろす操作信号が遠隔制御部150から機器制御部120に送信される。あるいは、操作者が操作部140を操作することで、遠隔制御部150から機器制御部120に対して明示的に、運搬作業の開始信号を与えることとしてもよい。
[At the start of transportation work]
7 is a diagram showing a front image at the start of transport work using the bucket BK. For example, when the operator performs an operation to transition to transport work using the operation unit 140 (controller CN), the start of transport work is transmitted from the remote control unit 150 to the equipment control unit 120 in the system 100.
Specifically, when the operator operates the operation unit 140 to lower the bucket BK toward the mound FL, the remote control unit 150 of the system 100 automatically determines this and notifies the equipment control unit 120 of the start of the transport work. At the same time, an operation signal to actually lower the bucket BK is sent from the remote control unit 150 to the equipment control unit 120. Alternatively, the operator may operate the operation unit 140, causing the remote control unit 150 to explicitly send a transport work start signal to the equipment control unit 120.
操作信号を受け取った機器制御部120は、駆動部138に対する制御信号を出力し、各種アクチュエータの駆動を制御する。これにより、図7中に二点鎖線で示されるように、バケットBKが盛り土FLに向かって近づいていく動作が行われる。このとき前方画像の中では、移動中のバケットBK及びアームAMの他に、遠方のトラックTKが走って行く様子も映し出されている。また、図示されていないが、遠景中には歩いている作業者の姿や飛行機、鳥といった飛行物も映し出されていることがある。 The equipment control unit 120, which receives the operation signal, outputs a control signal to the drive unit 138 and controls the operation of various actuators. As a result, the bucket BK moves closer to the mound FL, as shown by the two-dot chain line in Figure 7. At this time, the forward image shows not only the moving bucket BK and arm AM, but also a truck TK passing by in the distance. Also, although not shown, in the distance, workers walking or flying objects such as airplanes and birds may be seen.
〔機器側の処理〕
機器制御部120では、遠隔制御部150から運搬作業の開始が伝達されたことをトリガにして、概要以下の処理を実行する。
[Processing on the device side]
The device control unit 120 executes the following process as a trigger when the remote control unit 150 notifies the start of the transport work.
(1)バケットまでの距離を測定
先ず、バケット間距離測定部124が基準位置からバケットBKまでの距離を測定する。距離の測定には公知技術を用いることができるが、本実施形態では以下のように処理するものとする。
第1ステップ:前方左側の魚眼カメラ104で撮像した画像の数フレームを利用して、画像内に存在する移動体を検出する。
第2ステップ:前方右側の魚眼カメラ106においても同様に移動体を検出する。
第3ステップ:バケットBKを下す動作をしているため、ここまでに検出した移動体には、バケットBKが含まれているはずである。ただし、バケットBK以外にも、画面内で移動している物があれば移動体として検出される。図7の例では、遠方のトラックTKが移動体として検出されることになる。
そこで、移動体の画像(画像特徴量)からバケットBKらしさを判定し、その中からバケットBKである移動体を検出する。具体的には、アームAMと垂直方向にあるバケットBKの下縁辺は通常、水平であることから、画像内で水平方向のエッジEGを含む移動体をバケットBKであると判断する。ここでは、図7中に二点鎖線で示すエッジEGが用いられる。なお、画像内の水平方向以外のエッジ、輪郭その他の画像特徴量に基づいてバケットBKを判断してもよい。
第4ステップ:バケットBKと判断した移動体のエッジEGから、バケットBKの左右両端を検出する。
第5ステップ:ステレオ処理によって、基準位置からバケットBKまでの距離Dbを算出する。この算出は、2台の魚眼カメラ104,106にバケットBKが撮像されていることで実施可能である。なお、上述のように基準位置と魚眼カメラ104~110との位置関係は事前に初期設定(キャリブレーション調整)済である。
(1) Measuring the Distance to the Bucket First, the inter-bucket distance measurement unit 124 measures the distance from the reference position to the bucket BK. Although known techniques can be used to measure the distance, the following processing is performed in this embodiment.
First step: Using several frames of images captured by the fish-eye camera 104 on the front left side, moving objects present in the images are detected.
Second step: The fish-eye camera 106 on the front right side also detects moving objects in the same way.
Third step: Because the bucket BK is being lowered, the moving objects detected up to this point should include the bucket BK. However, if there is anything other than the bucket BK moving within the screen, it will also be detected as a moving object. In the example of Figure 7, the truck TK in the distance would be detected as a moving object.
Therefore, the likelihood of a moving object being a bucket BK is determined from the image (image feature amount) of the moving object, and a moving object that is a bucket BK is detected from among the images. Specifically, since the lower edge of the bucket BK, which is perpendicular to the arm AM, is usually horizontal, a moving object that includes a horizontal edge EG in the image is determined to be a bucket BK. Here, the edge EG indicated by the two-dot chain line in FIG. 7 is used. Note that a bucket BK may also be determined based on edges, contours, or other image feature amounts other than the horizontal direction in the image.
Fourth step: The left and right ends of the bucket BK are detected from the edge EG of the moving object that has been determined to be the bucket BK.
Fifth step: Calculate the distance Db from the reference position to the bucket BK by stereo processing. This calculation can be performed because the bucket BK is captured by the two fisheye cameras 104 and 106. As described above, the positional relationship between the reference position and the fisheye cameras 104 to 110 has been initially set (calibrated) in advance.
(2)対象物までの距離を測定
図8は、オペレーションルームR内に設置されたタッチスクリーンTS2の前方画像を示す図である。遠隔地点にいる操作者は、タッチスクリーンTS2の画面上で盛り土FLの領域をタッチ操作することにより、対象物の領域を指定することができる。また、タッチ操作が行われると、画面上には対象物を囲む枠画像(一点鎖線で示す)が表示される。なお、タッチ操作に対するデバイスの感度には、ある程度の冗長性を持たせることで、操作者が意図する対象物と画面上でのタッチ位置の微妙なずれ等を吸収することができる。
(2) Measuring the Distance to the Object Figure 8 shows the forward image of the touch screen TS2 installed in the operation room R. An operator at a remote location can specify the area of the object by touching the area of the mound FL on the screen of the touch screen TS2. When a touch operation is performed, a frame image (shown by a dashed line) surrounding the object is displayed on the screen. Note that by providing a certain degree of redundancy in the device's sensitivity to touch operations, it is possible to absorb slight deviations between the operator's intended object and the touch position on the screen.
操作者がタッチ操作を行うと、遠隔制御部150から機器制御部120に対し、対象物の画像上での領域(画素領域)が伝えられる。これを受けて、対象物設定部126がステレオ画像内の指定された領域を対象物に設定し、対象物間距離測定部128が基準位置から対象物までの距離Doを測定する。通常、領域内には、複数の異なる点(画素)が含まれているため、ステレオ画像から測定した結果にも、複数の異なる点までの距離が含まれている。このため、ここでは最も近い点までの距離を対象物までの距離Doとして測定するものとする。なお、便宜的に最も近い点の距離を対象物までの距離としたが、これに限るものではない。また、上記のように距離センサ102を用いて対象物までの距離Doを測定してもよい。 When the operator performs a touch operation, the remote control unit 150 transmits the area (pixel area) of the object on the image to the device control unit 120. In response, the object setting unit 126 sets the specified area in the stereo image as the object, and the object distance measurement unit 128 measures the distance Do from the reference position to the object. Typically, an area contains multiple different points (pixels), so the results measured from the stereo image also contain distances to multiple different points. For this reason, the distance to the nearest point is measured here as the distance Do to the object. Note that for convenience, the distance to the nearest point is referred to as the distance to the object, but this is not limited to this. The distance Do to the object may also be measured using the distance sensor 102 as described above.
(3)バケットと対象物間の距離算出
上記(1)及び(2)で測定した距離Db,Doを用いて、バケット-対象物間距離測定部130が三次元処理によりバケットBKと対象物との距離Db-oを算出する。
(3) Calculation of the distance between the bucket and the object Using the distances Db and Do measured in (1) and (2) above, the bucket-object distance measurement unit 130 calculates the distance Db-o between the bucket BK and the object by three-dimensional processing.
(4)提示処理
上記(3)で算出した距離Db-oに応じて、遠隔地点にいる操作者に距離感が伝わる画像や音声等の情報を生成して出力する。情報を提示する態様の具体例は、既に述べた通りであるが、以下にその一例を示す。
(4) Presentation process: Information such as images and sounds that convey a sense of distance to the operator at a remote location is generated and output according to the distance Db-o calculated in (3) above. Specific examples of how information is presented have already been described, but one example is shown below.
〔遠距離時〕
図9は、バケットBKと対象物の距離がある程度遠い場合にタッチスクリーンTS2に提示される情報の態様を示す図である。この態様では、画面内にポップアップウィンドウが表示され、その中に「対象物-バケット間距離」の文字情報表示とともに、「1.25M」の距離情報が表示されている。この距離情報は、遠隔制御部150(バケット-対象物間距離測定部130)で測定した距離Db-oに対応している。また、ポップアップウィンドウの枠は、距離b-oに応じて例えば淡色、青色等で表示されている。合わせて、音出力部142から「1.25メートルです」等の音声ガイダンスが出力されたり、アラーム音(「ピーピーピーピー」等)が出力されたりしてもよい。
[At long distance]
FIG. 9 is a diagram showing information presented on the touch screen TS2 when the distance between the bucket BK and the object is relatively far. In this example, a pop-up window is displayed on the screen, displaying the text information "object-bucket distance" along with distance information of "1.25 M." This distance information corresponds to the distance Db-o measured by the remote control unit 150 (bucket-object distance measuring unit 130). The frame of the pop-up window is displayed in a light color, blue, or the like, depending on the distance b-o. Additionally, the sound output unit 142 may output audio guidance such as "It's 1.25 meters," or an alarm sound (such as "beep beep beep").
〔中距離時〕
特に図示していないが、バケットBKを下ろしていく過程で、対象物との距離が中程度まで縮まってくると、タッチスクリーンTS2に提示される情報の態様が変化する。例えば、引き続き画面内にポップアップウィンドウが表示され、その中に「対象物-バケット間距離」の文字情報表示とともに、「0.95M」の距離情報が表示される。また、ポップアップウィンドウの枠は、その時点での距離Db-oに応じて例えば中濃色、黄色等で表示される。また、音出力部142からは「0.95メートルです」等の音声ガイダンスが出力されたり、アラーム音(中周期の「ピッピッピッピッ」等)が出力されたりしてもよい。
[Mid-distance]
Although not specifically illustrated, when the distance to the object decreases to a moderate level during the process of lowering the bucket BK, the type of information presented on the touch screen TS2 changes. For example, a pop-up window continues to be displayed on the screen, displaying the distance information "0.95 m" along with the text information "object-bucket distance." The frame of the pop-up window is displayed in a medium-dark color, yellow, or the like depending on the distance Db-o at that time. The sound output unit 142 may also output audio guidance such as "0.95 meters" or an alarm sound (such as a medium-frequency "beep beep beep").
〔近距離時〕
図10は、バケットBKと対象物の距離がより近接してきた場合にタッチスクリーンTS2に提示される情報の態様を示す図である。この態様においても、画面内にポップアップウィンドウが表示され、その中に「対象物-バケット間距離」の文字情報表示とともに、「0.63M」の距離情報が表示されている。このとき、ポップアップウィンドウの枠は、距離Db-oに応じて例えば濃色、赤色等で表示されている。ここでも同様に、音出力部142から「0.63メートルです」等の音声ガイダンスが出力されたり、アラーム音(短周期の「ピピピピピ・・・!」等)が出力されたりしてもよい。
[At close range]
10 is a diagram showing information presented on the touch screen TS2 when the distance between the bucket BK and the object becomes closer. In this example, a pop-up window is displayed on the screen, displaying the text information "object-bucket distance" along with the distance information "0.63 M." The frame of the pop-up window is displayed in a color such as dark or red depending on the distance Db-o. Similarly, the sound output unit 142 may output audio guidance such as "It's 0.63 meters" or an alarm sound (such as a short-cycle "beep beep beep...!").
なお、このような態様での情報の提示が有用となるのは、バケットBKを対象物に向かって下す操作時や、対象物をバケットBKに積み込む操作時であり、バケットBKを上げる操作時や、旋回体TRを旋回させる操作時には有用でない。このため本実施形態のシステム100は、対象物の運搬や積み込み操作を行わない場合、距離感を伝える情報を提示しない通常表示(非提示モード)にすることができる。 Note that presenting information in this manner is useful when lowering the bucket BK toward an object or loading an object into the bucket BK, but is not useful when raising the bucket BK or rotating the rotating unit TR. For this reason, the system 100 of this embodiment can be set to a normal display (non-presentation mode) that does not present information conveying distance when not transporting or loading an object.
〔遠隔側の処理〕
先にある程度述べたように、遠隔制御部150では、以下の処理を行っている。
通常時においては、機器制御部120から送信されてきた画像データを再生処理し、表示部144(タッチスクリーンTS1,TS2)に俯瞰画像及び前方画像を表示する。操作者は、これらの画像を見ながら操作部140を用いてバックホウBHを遠隔操作する。
[Remote processing]
As previously mentioned, the remote control unit 150 performs the following processes.
Under normal circumstances, the image data transmitted from the equipment control unit 120 is reproduced and processed, and an overhead image and a forward image are displayed on the display unit 144 (touch screens TS1 and TS2). The operator remotely controls the backhoe BH using the operation unit 140 while viewing these images.
〔運搬操作時〕
運搬作業の操作を行う場合、操作者が対象物にバケットBKを下す操作を開始する。このとき、操作部140に対する操作から遠隔制御部150が自動的に運搬モードと判断し、機器制御部120に運搬作業の開始を伝達する。また、機器制御部120に対してバケットBKを下す操作が開始されることを送信する。
操作者は、タッチスクリーンTS2の画面上で、これから運搬しようとする対象物の箇所をタッチ操作で指定する(図8参照)。遠隔制御部150は、指定された領域を機器制御部120に伝える。
[During transport operations]
When carrying out a transport operation, the operator starts the operation of lowering the bucket BK onto the object. At this time, the remote control unit 150 automatically determines that the mode is transport mode based on the operation on the operation unit 140, and notifies the equipment control unit 120 that the transport operation has started. In addition, it sends a signal to the equipment control unit 120 that the operation of lowering the bucket BK has started.
The operator designates the location of the object to be transported by touching the screen of the touch screen TS2 (see FIG. 8). The remote control unit 150 notifies the equipment control unit 120 of the designated area.
上記の例では、遠隔地点で操作者が指定した画像上の領域を機器制御部120に送信し、機器制御部120で距離に変換しているが、遠隔制御部150で距離に変換した上で機器制御部120に送信してもよい。 In the above example, the area on the image specified by the operator at the remote location is transmitted to the device control unit 120, which then converts it to distance, but it may also be converted to distance by the remote control unit 150 before transmitting it to the device control unit 120.
〔処理プログラム例〕
以上の説明で処理の概要は明らかとなっているが、以下では、フローチャートを用いて具体的な処理の手順を説明する。
[Example of processing program]
The outline of the process has been made clear from the above explanation, but the specific process steps will be explained below using a flowchart.
〔情報提示管理処理〕
図11は、機器制御部120で実行されるプログラムの一部として情報提示管理処理の手順例を示すフローチャートである。この情報提示管理処理は、例えば機器制御部120のCPUによるタイマ割込処理の1スレッドとして実行することができる。以下、手順例に沿って説明する。
[Information presentation management processing]
11 is a flowchart showing an example of the procedure for information presentation management processing as part of a program executed by the device control unit 120. This information presentation management processing can be executed, for example, as one thread of timer interrupt processing by the CPU of the device control unit 120. The example procedure will be described below.
ステップS100:機器制御部120は、通信処理部134において通信実行処理を行う。この処理は、通信網160を通じて遠隔制御部150との相互通信を行うためのものである。
ステップS102:機器制御部120は、現在距離の測定が実行中か否かを確認する。未だ距離の測定を実行していなければ(No)、次にステップS104を実行する。既に距離の測定を実行中である場合(Yes)、ステップS104をスキップしてステップS106に移行する。
Step S100: The device control unit 120 performs a communication execution process in the communication processing unit 134. This process is for performing mutual communication with the remote control unit 150 via the communication network 160.
Step S102: The device control unit 120 checks whether distance measurement is currently being performed. If distance measurement is not currently being performed (No), the device control unit 120 proceeds to step S104. If distance measurement is already being performed (Yes), the device control unit 120 skips step S104 and proceeds to step S106.
ステップS104:未だ距離の測定中でない場合、機器制御部120は開始条件が満たされるか否かを判断する。ここでの判断では、例えば遠隔制御部150から運搬操作の開始が伝達されたことをトリガとし、開始条件が満たされたとすることができる。特に開始条件が満たされなければ(No)、機器制御部120はここで一旦、本処理から離脱する(リターン)。一方、開始条件が満たされれば(Yes)、機器制御部120は次にステップS106に進む。 Step S104: If distance measurement is not yet in progress, the device control unit 120 determines whether the start condition is met. For example, the determination here can be triggered by the remote control unit 150 informing the user of the start of a carrying operation, and the start condition being considered to be met. If the start condition is not met (No), the device control unit 120 temporarily exits from this processing (Return). On the other hand, if the start condition is met (Yes), the device control unit 120 proceeds to step S106.
ステップS106:機器制御部120は、バケット間距離測定部124においてバケット間距離測定処理を実行する。この処理では、上記のように魚眼カメラ104,106で撮像した画像の数フレームを用いてバケットBKの検出及び距離の測定を行う。なお、具体的な処理の内容については、さらに別のフローチャートを用いて後述する。 Step S106: The equipment control unit 120 executes inter-bucket distance measurement processing in the inter-bucket distance measurement unit 124. In this processing, bucket BK is detected and the distance is measured using several frames of images captured by the fisheye cameras 104, 106 as described above. The specific processing content will be described later using another flowchart.
ステップS108:機器制御部120は、バケット間距離Dbの測定が完了したか否かを確認する。未だ測定処理の途中であれば(No)、機器制御部120はここで一旦、本処理から離脱する(リターン)。一方、測定が完了したと判断した場合(Yes)、次にステップS110を実行する。 Step S108: The equipment control unit 120 checks whether measurement of the inter-bucket distance Db has been completed. If the measurement process is still in progress (No), the equipment control unit 120 temporarily exits this process (Return). On the other hand, if it determines that measurement has been completed (Yes), step S110 is executed next.
ステップS110:機器制御部120は、対象物間距離測定部128において対象物間距離測定処理を実行する。この処理では、上記のように魚眼カメラ104,106で撮像した画像の数フレームを用いて、指定された対象物までの距離の測定を行うか、もしくは距離センサ102を用いて測定を行う。なお、具体的な処理の内容については、さらに別のフローチャートを用いて後述する。 Step S110: The device control unit 120 executes object distance measurement processing in the object distance measurement unit 128. In this processing, the distance to the specified object is measured using several frames of images captured by the fisheye cameras 104 and 106 as described above, or the measurement is performed using the distance sensor 102. The specific processing content will be described later using another flowchart.
ステップS112:機器制御部120は、対象物間距離Doの測定が完了したか否かを確認する。未だ測定処理の途中であれば(No)、機器制御部120はここで一旦、本処理から離脱する(リターン)。一方、測定が完了したと判断した場合(Yes)、次にステップS114を実行する。 Step S112: The device control unit 120 checks whether measurement of the object-to-object distance Do has been completed. If the measurement process is still in progress (No), the device control unit 120 temporarily exits this process (Return). On the other hand, if it determines that measurement has been completed (Yes), step S114 is executed next.
ステップS114:機器制御部120は、バケット-対象物間距離測定部130によりバケット-対象物間距離測定処理を実行する。この処理では、上記のように距離Db-oを算出する。 Step S114: The equipment control unit 120 executes the bucket-object distance measurement process using the bucket-object distance measurement unit 130. In this process, the distance Db-o is calculated as described above.
ステップS116:機器制御部120は、提示情報処理部132において提示情報生成処理を実行する。この処理では、算出した距離Db-oに応じた態様で提示する情報を生成する。 Step S116: The device control unit 120 executes a presentation information generation process in the presentation information processing unit 132. In this process, information to be presented is generated in a format corresponding to the calculated distance Db-o.
ステップS118:機器制御部120は、終了条件が満たされたか否かを判断する。ここでの判断では、例えば遠隔制御部150から運搬操作の終了が伝達されたことをトリガとし、終了条件が満たされたとすることができる。運搬操作の終了は、操作者が操作部140の操作によって明示的に伝達することとしてもよいし、操作者が運搬作業以外の操作、例えば旋回体TRを旋回させたり、走行体MVを駆動したりする操作を行うと、遠隔制御部150が自動的に判断し、機器制御部120に運搬操作の終了を伝達することとしてもよい。終了条件が満たされなければ(No)、機器制御部120はここで本処理から離脱する(リターン)。一方、終了条件が満たされれば(Yes)、機器制御部120は次にステップS120に進む。 Step S118: The equipment control unit 120 determines whether the termination condition has been met. For example, the determination here can be triggered by the remote control unit 150 notifying the end of the transport operation. The end of the transport operation may be explicitly notified by the operator operating the operation unit 140, or the remote control unit 150 may automatically determine and notify the equipment control unit 120 of the end of the transport operation when the operator performs an operation other than the transport work, such as rotating the revolving unit TR or driving the running unit MV. If the termination condition is not met (No), the equipment control unit 120 exits this process (Return). On the other hand, if the termination condition is met (Yes), the equipment control unit 120 proceeds to step S120.
ステップS120:機器制御部120は、提示モードを終了するため情報提示終了処理を実行する。この処理では、これまでに測定及び算出した各種の距離Db,Do,Db-oの記憶をリセットし、各種の条件フラグをクリアする。また、機器制御部120は、プログラム上で提示モードから非提示モードに切り替える。そして、機器制御部120は本処理から離脱する(リターン)。 Step S120: The device control unit 120 executes information presentation termination processing to end presentation mode. In this processing, the device control unit 120 resets the memory of the various distances Db, Do, and Db-o that have been measured and calculated up to that point, and clears various condition flags. The device control unit 120 also switches from presentation mode to non-presentation mode in the program. The device control unit 120 then exits this processing (returns).
〔バケット間距離測定処理〕
図12は、バケット間距離測定処理の手順例を示すフローチャートである。この処理は、先の情報提示管理処理(図11)中で呼び出され、バケット間距離測定部124においてサブルーチンとして実行されるものである。以下、手順例に沿って説明する。
[Bucket distance measurement process]
12 is a flowchart showing an example of the procedure for the inter-bucket distance measurement process. This process is called during the information presentation management process (FIG. 11) and is executed as a subroutine in the inter-bucket distance measurement unit 124. The procedure will be described below along with the example procedure.
ステップS200:呼び出し当初において、前回までの実行中ステップへ移行する処理が行われる。この処理では、前回の呼び出し時に保存したステップ番号に基づいて、今回の呼び出しで着手すべきステップ番号を決定する。初回の呼び出しであれば、未だ実行中のステップ番号は保存されていないので、バケット間距離測定部124はそのままステップS202から着手する。一方、2回目以降の呼び出しであれば、前回の呼び出し時に保存していたステップ番号を参照し、今回の呼び出しで着手すべきステップ番号を決定する。 Step S200: When a call is first made, a process is performed to transition to the step that was being executed up until the previous time. In this process, the step number to be started in this call is determined based on the step number saved in the previous call. If this is the first call, the step number being executed has not yet been saved, so the bucket distance measurement unit 124 starts directly from step S202. On the other hand, if this is the second or subsequent call, the step number saved in the previous call is referenced to determine the step number to be started in this call.
ステップS202:左前方の魚眼カメラ104で撮像された画像フレームを取得する。取得したフレームは、例えばフレームバッファ等の一時記憶領域に保存される。 Step S202: An image frame captured by the left front fisheye camera 104 is acquired. The acquired frame is stored in a temporary storage area, such as a frame buffer.
ステップS204:これまでに取得済のフレーム数を確認し、差分演算に充分なサンプル数に達しているかを判断する。取得フレーム数が充分でなければ(No)、ステップS224に進む。
ステップS224:この場合、現在までの実行中ステップ番号を保存して一旦、本処理を抜け、呼び出し元の情報提示管理処理に復帰する(リターン)。したがって、次回の呼び出しでは、ステップS200においてステップS202から着手することが決定される。
Step S204: The number of frames acquired so far is checked to determine whether the number of samples has reached a sufficient number for the difference calculation. If the number of acquired frames is not sufficient (No), the process proceeds to step S224.
Step S224: In this case, the step number currently being executed is saved, and the process temporarily exits the process and returns to the information presentation management process that called it (RETURN). Therefore, at the next call, it is determined in step S200 that the process will start from step S202.
次回以降の呼び出しにおいて、取得済のフレーム数が充分であると判断すると(ステップS204=Yes)、次にステップS206以降が実行される。
ステップS206:取得済の数フレームを用いて移動体を検出する。ここでは上記のように、左前方の魚眼カメラ104で撮像された画像の数フレーム間の差分から、移動体に該当するオブジェクトを抽出する。
If it is determined that the number of frames already acquired is sufficient in the next call or thereafter (step S204 = Yes), step S206 and subsequent steps are executed.
Step S206: Detect a moving object using the several frames already acquired. Here, as described above, an object corresponding to a moving object is extracted from the difference between several frames of images captured by the left front fish-eye camera 104.
ステップS208~ステップS212は、右前方の魚眼カメラ106について上記と同様の処理を行うものであり、その詳細は省略する。
ステップS214:左前方及び右前方の魚眼カメラ104,106を用いた移動体の検出が完了したかを確認する。移動体の検出が完了していない場合(No)、ステップS224でステップ番号を保存し、本処理から呼び出し元に復帰する。この場合、次回の呼び出しでは、ステップS200においてステップS202から改めて着手することが決定される。一方、移動体の検出が完了していれば(Yes)、次にステップS216に進む。
Steps S208 to S212 are the same as those described above for the right front fish-eye camera 106, and the details thereof will be omitted.
Step S214: It is confirmed whether detection of moving objects using the left front and right front fisheye cameras 104, 106 has been completed. If detection of moving objects has not been completed (No), the step number is saved in step S224, and the process returns to the caller. In this case, the next time the process is called, it is determined in step S200 that the process will start again from step S202. On the other hand, if detection of moving objects has been completed (Yes), the process proceeds to step S216.
ステップS216:移動体の中からバケットBKを検出する。具体的には、検出された全ての移動体の画像特徴量からバケットBKに該当するものを検出する。
ステップS218:次に、バケットBKの検出に成功したか否かを確認する。数フレームの画像から移動体が検出されても、画像特徴量からバケットBKに該当するものが検出されなかった場合(No)、ステップS224でステップ番号を保存し、本処理から呼び出し元に復帰する。この場合、次回の呼び出しでは、ステップS200においてステップS202から改めて着手することが決定される。一方、バケットBKの検出に成功していれば(Yes)、次にステップS220に進む。
Step S216: Detect buckets BK from among the moving objects. Specifically, detect buckets BK from the image feature amounts of all the detected moving objects.
Step S218: Next, it is confirmed whether or not the detection of the bucket BK was successful. If a moving object is detected from several frames of images, but nothing corresponding to the bucket BK is detected from the image features (No), the step number is saved in step S224, and the process returns to the caller. In this case, at the next call, it is determined in step S200 that the process will start again from step S202. On the other hand, if the detection of the bucket BK was successful (Yes), the process proceeds to step S220.
ステップS220:抽出したバケットBKの画像から、その左右両端を検出する。ここでは、上記の例(図8)に示したように、水平方向のエッジEGの左右両端を検出する。なお、画像の水平方向以外のエッジ、全体の輪郭その他の画像特徴量からバケットBKの左右両端を検出してもよい。
ステップS222:そして、ステレオ処理によりバケットBKまでの距離Dbを算出する。ここで算出した距離Dbは、以後の情報提示管理処理において使用される。
以上の手順を実行すると、本処理から呼び出し元の情報提示管理処理に復帰する(リターン)。
Step S220: The left and right ends of the extracted bucket BK are detected from the image. Here, as shown in the example above (FIG. 8), the left and right ends of the horizontal edge EG are detected. Note that the left and right ends of the bucket BK may also be detected from edges other than the horizontal direction of the image, the overall contour, or other image feature quantities.
Step S222: Then, a distance Db to the bucket BK is calculated by stereo processing. The calculated distance Db is used in the subsequent information presentation management processing.
After the above steps are executed, the process returns to the information presentation management process that called the process (return).
〔対象物間距離測定処理〕
図13は、対象物間距離測定処理の手順例を示すフローチャートである。この処理は、先の情報提示管理処理(図11)中で呼び出され、対象物間距離測定部128においてサブルーチンとして実行されるものである。以下、手順例に沿って説明する。
[Object distance measurement process]
13 is a flowchart showing an example of the procedure for object distance measurement processing. This process is called during the information presentation management process (FIG. 11) and is executed as a subroutine in the object distance measurement unit 128. The example procedure will be described below.
ステップS300:先ず、遠隔制御部150から対象物の領域が指定されたか否かを確認する。未だ対象物の領域が指定されていなければ(No)、本処理を抜けて呼び出し元の情報提示管理処理に復帰する。一方、対象物の領域が指定されていた場合(Yes)、次にステップS302を実行する。 Step S300: First, it is confirmed whether an object area has been specified from the remote control unit 150. If an object area has not yet been specified (No), the process exits and returns to the information presentation management process that called it. On the other hand, if an object area has been specified (Yes), step S302 is executed next.
ステップS302:遠隔制御部150から指定された対象物の設定を行う。ここでは、上記の例(図8)に示したように、タッチ操作で指定された画像領域を機器制御部120側で対象物に設定する。
ステップS304:そして、設定した対象物までの距離Doを測定する。測定方法については、既に述べたように魚眼カメラ104,106の撮影画像を用いたステレオ処理によるもの、あるいは、距離センサ102を用いた測定によるもののいずれであってもよい。ここで測定した距離Doもまた、以後の情報提示管理処理において使用される。
以上の手順を実行すると、本処理から呼び出し元の情報提示管理処理に復帰する(リターン)。
Step S302: Set the object designated by the remote control unit 150. Here, as shown in the example above (FIG. 8), the image area designated by the touch operation is set as the object on the device control unit 120 side.
Step S304: Then, the distance Do to the set object is measured. As for the measurement method, as already mentioned, it may be either stereo processing using images captured by the fisheye cameras 104 and 106, or measurement using the distance sensor 102. The distance Do measured here is also used in the subsequent information presentation management process.
After the above steps are executed, the process returns to the information presentation management process that called the process (return).
〔遠隔操作管理処理〕
図14は、遠隔制御部150で実行されるプログラムの一部として遠隔操作管理処理の手順例を示すフローチャートである。この遠隔操作管理処理は、例えば遠隔制御部150のCPUによるタイマ割込処理の1スレッドとして実行することができる。また、遠隔操作管理処理は、メインスレッド内に条件分岐を有しておらず、複数のサブルーチン群で構成されている。以下、サブルーチンについて説明する。
[Remote operation management processing]
14 is a flowchart showing an example of the procedure for remote operation management processing as part of a program executed by the remote control unit 150. This remote operation management processing can be executed, for example, as one thread of timer interrupt processing by the CPU of the remote control unit 150. Furthermore, the remote operation management processing does not have a conditional branch within the main thread, and is composed of a group of multiple subroutines. The subroutines will be described below.
ステップS400:遠隔制御部150は、サブルーチンとして操作入力処理を実行する。ここでは、主にバックホウBHに対する操作者の操作に基づく処理が行われる。なお、具体的な処理の内容は、別途フローチャートを用いて後述する。 Step S400: The remote control unit 150 executes operation input processing as a subroutine. Here, processing is mainly based on the operator's operations on the backhoe BH. The specific content of the processing will be described later using a separate flowchart.
ステップS500:遠隔制御部150は、サブルーチンとして通信実行処理を実行する。ここでは、機器制御部120に伝達する各種の情報を送信する処理が行われる。
ステップS600:また、遠隔制御部150は、サブルーチンとして表示出力処理を実行する。ここでは、表示部144(タッチスクリーンTS1,TS2)で表示する画像信号の出力処理が行われる。
ステップS700:さらに遠隔制御部150は、サブルーチンとして音出力処理を実行する。ここでは、音出力部142(図示しないスピーカ、ヘッドセット等)から出力する音や音声の出力処理が行われる。
Step S500: The remote control unit 150 executes a communication execution process as a subroutine, in which various pieces of information to be transmitted to the device control unit 120 are transmitted.
Step S600: The remote control unit 150 also executes a display output process as a subroutine, in which an image signal to be displayed on the display unit 144 (touch screens TS1 and TS2) is output.
Step S700: The remote control unit 150 then executes a sound output process as a subroutine, in which sound or voice is output from the sound output unit 142 (a speaker, a headset, etc., not shown).
遠隔制御部150が以上のサブルーチン群を定常的に実行することで、オペレーションルームR内での俯瞰画像の表示や前方画像の表示、音出力等が随時行われるとともに、バックホウBHの遠隔操作が実現されている。また、作業モードが運搬モードに移行した場合は、機器制御部120からの情報に基づいて、操作者に距離感が伝わる態様で情報の提示が行われることになる。 By the remote control unit 150 constantly executing the above subroutines, overhead images, forward images, sound output, etc. are displayed in the operation room R at any time, and remote operation of the backhoe BH is realized. Furthermore, when the work mode switches to transport mode, information is presented to the operator based on information from the equipment control unit 120 in a manner that conveys a sense of distance.
〔操作入力処理〕
図15は、サブルーチンとして実行される操作入力処理の手順例を示すフローチャートである。この処理は、上記のように遠隔操作管理処理(図14)において定常的に呼び出し実行されている。
[Operation input processing]
15 is a flowchart showing an example of the procedure of the operation input process executed as a subroutine. This process is routinely called and executed in the remote operation management process (FIG. 14) as described above.
ステップS402:遠隔制御部150は、バックホウBHの操作に関する作業モードを選択する。作業モードには、例えば大きく分けて「運搬作業モード」及び「その他の作業モード」がある。作業モードの選択は、操作者が行っている操作部140(コントローラCN)への操作に基づく。上記のように、操作者がバケットBKを下ろす操作を開始すると、遠隔制御部150は「運搬作業モード」を選択する。一方、操作者が走行体MVを駆動したり、旋回体TRを旋回させたりする操作を行うと、遠隔制御部150は「その他の作業モード」を選択する。なお、「その他の作業モード」をさらに細分したモードを有していてもよい。 Step S402: The remote control unit 150 selects a work mode for operating the backhoe BH. Work modes can be broadly divided into, for example, a "transport work mode" and an "other work mode." The selection of the work mode is based on the operation performed by the operator on the operation unit 140 (controller CN). As described above, when the operator begins the operation to lower the bucket BK, the remote control unit 150 selects the "transport work mode." On the other hand, when the operator performs an operation to drive the traveling body MV or rotate the rotating body TR, the remote control unit 150 selects the "other work mode." Note that the "other work mode" may have further subdivided modes.
ステップS404:遠隔制御部150は、先のステップS402で「運搬作業モード」を選択したか否かを確認する。実際に「運搬作業モード」を選択した場合(Yes)、次にステップS406を実行する。一方、「その他の作業モード」を選択していれば(No)、ステップS406をスキップしてステップS408に進む。 Step S404: The remote control unit 150 checks whether the "Transportation Work Mode" was selected in the previous step S402. If the "Transportation Work Mode" was actually selected (Yes), step S406 is then executed. On the other hand, if the "Other Work Mode" was selected (No), step S406 is skipped and the process proceeds to step S408.
ステップS406:遠隔制御部150は、運搬対象物の領域指定入力を実行する。ここでは、上記のように、タッチ入力部146(タッチスクリーンTS2)に対する操作者のタッチ操作に応じて、対象物の領域を指定する。 Step S406: The remote control unit 150 executes an input to designate the area of the transported object. Here, as described above, the area of the object is designated in response to the operator's touch operation on the touch input unit 146 (touch screen TS2).
ステップS408:遠隔制御部150は、選択モード中の操作入力を実行する。ここでは、例えば現在の選択モードが「その他の作業モード」であれば、走行体MVに対する操作入力や旋回体TRに対する操作入力が行われる。一方、「運搬作業モード」であれば、バケットBKを含むフロント作業機構FRに対する操作入力が行われる。 Step S408: The remote control unit 150 executes the operation input during the selected mode. Here, for example, if the currently selected mode is "other work mode," operation input is performed for the traveling unit MV and operation input is performed for the revolving unit TR. On the other hand, if the currently selected mode is "transport work mode," operation input is performed for the front working mechanism FR, including the bucket BK.
ステップS410:そして、遠隔制御部150は、機器側(機器制御部120)への伝達情報を生成する。ここでは、先のステップS408で行われた各種の操作入力に基づいて、機器制御部120に対する操作信号が生成される。また、「運搬作業モード」が選択された場合は、合わせて「運搬作業の開始」を伝達する情報も生成される。
以上の手順を実行すると、遠隔制御部150は呼び出し元の遠隔操作管理処理に復帰する。
Step S410: The remote control unit 150 then generates transmission information for the device (device control unit 120). Here, an operation signal for the device control unit 120 is generated based on the various operation inputs performed in the previous step S408. Furthermore, if the "transportation work mode" is selected, information for transmitting "start of transportation work" is also generated.
After the above procedure is executed, the remote control unit 150 returns to the remote operation management process of the caller.
ここまでをシステム100の第1実施形態とすると、システム100には以下の第2実施形態も適用可能である。 While the above is considered to be the first embodiment of system 100, the following second embodiment can also be applied to system 100.
〔第2実施形態〕
図16は、システム100の第2実施形態における各種デバイスの配置を示す図である。第1実施形態では、旋回体TRの四隅(前方左右コーナ、後方左右コーナ)に4つの魚眼カメラ104~110を配置することで、バケットBKが2つの魚眼カメラ104,106から撮像される構成となっていた。
Second Embodiment
16 is a diagram showing the arrangement of various devices in the second embodiment of the system 100. In the first embodiment, four fisheye cameras 104 to 110 are arranged at the four corners (front left and right corners, rear left and right corners) of the rotating unit TR, so that the bucket BK is imaged by two fisheye cameras 104 and 106.
これに対し、第2実施形態の配置は、旋回体TRの前面(フロント)、左右側面及び背面(リヤ)に4つの魚眼カメラ204~210を配置している。この場合でも、4つの魚眼カメラ204~210で撮像された画像を合成し、オペレーションルームR内で俯瞰画像を表示させることができる。ただし、この配置では、前面に取り付けた1つの魚眼カメラ204でしかバケットBKが撮像されないことになる。 In contrast, the arrangement in the second embodiment places four fisheye cameras 204-210 on the front, left and right sides, and rear of the rotating unit TR. Even in this case, the images captured by the four fisheye cameras 204-210 can be combined to display an overhead image in the operation room R. However, with this arrangement, the bucket BK is only imaged by the single fisheye camera 204 attached to the front.
したがって第2実施形態では、ステレオ処理によりバケットBKまでの距離Dbを測定することはできなくなるものの、初期設定の段階で、バケットBKの水平方向の実際の長さを事前に設定しておくことで距離Dbを測定することができる。
すなわち、第1実施形態と比較すると、第2実施形態では、ステレオ処理を行う代わりに、バケットBKの画像上での長さと、実際の長さを利用して求めることが違うだけであり、その他については第1実施形態と同様に行うことができる。
Therefore, in the second embodiment, although it is no longer possible to measure the distance Db to the bucket BK by stereo processing, the distance Db can be measured by setting the actual horizontal length of the bucket BK in advance at the initial setting stage.
That is, compared to the first embodiment, the only difference in the second embodiment is that instead of performing stereo processing, the length of the bucket BK on the image and its actual length are used to obtain the result, and the rest can be performed in the same way as in the first embodiment.
以上のような実施形態の情報提示システム100によれば、実際の作業現場とは別の遠隔地点においても、対象物を運搬等する作業において、操作者に距離感が掴みやすい情報を提示することができる。 The information presentation system 100 of the above embodiment can present information that allows the operator to easily grasp distances when performing tasks such as transporting an object, even at a remote location separate from the actual work site.
本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することが可能である。
既に述べたように、システム100を適用する建設機械はバックホウBH以外であってもよいし、建設機械以外の自走式遠隔操作ロボット、レスキューロボット、あるいは大気圏外で使用されるマニピュレータ等の各種の作業機器に本システム100を適用してもよい。これらの場合、各種の作業機器が有する作業体(ロボットハンド等)とその対象物との距離を測定し、遠隔地点において距離感が伝わりやすい態様で情報を提示することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modified forms.
As already mentioned, the construction machine to which the system 100 is applied may be other than the backhoe BH, and the system 100 may also be applied to various types of work equipment other than construction machines, such as a self-propelled remote-controlled robot, a rescue robot, or a manipulator used outside the atmosphere. In these cases, the distance between the working body (robot hand, etc.) of the various types of work equipment and the target object can be measured, and information can be presented in a manner that makes it easy to convey the sense of distance at a remote location.
魚眼カメラ104~110の配置や個数、画角や向き等は、第1、第2実施形態に例示したもの以外でもよい。また、対象物までの距離を魚眼カメラ104,106を用いたステレオ処理で測定する場合、距離センサ102を搭載していなくてもよい。 The arrangement, number, angle of view, orientation, etc. of the fisheye cameras 104-110 may be other than those exemplified in the first and second embodiments. Furthermore, if the distance to the target object is measured using stereo processing using the fisheye cameras 104 and 106, the distance sensor 102 does not need to be installed.
距離センサ102は、上記の実施形態では1つだけ配置されているが、複数の距離センサ102を配置してもよい。 In the above embodiment, only one distance sensor 102 is provided, but multiple distance sensors 102 may also be provided.
上記の実施形態では、機器制御部120で提示する情報の生成までを行っているが、機器制御部120では情報の生成を行わず、画像信号と距離Db-oの情報だけを遠隔制御部150に送信し、遠隔制御部150が距離Db-oに応じた態様で提示する情報を生成してもよい。 In the above embodiment, the device control unit 120 generates the information to be presented, but the device control unit 120 may not generate the information, and instead transmit only the image signal and distance Db-o information to the remote control unit 150, which then generates the information to be presented in a format corresponding to the distance Db-o.
あるいは、機器制御部120では距離Db-oの測定を実行せず、必要な画像信号や検出結果等を全て遠隔制御部150に送信し、遠隔制御部150で距離Db,Do,Db-oを測定することとしてもよい。この場合、機器制御部120の機能ブロックが遠隔制御部150側に移設されることになる。あるいは、機器制御部120及び遠隔制御部150が両方とも同等の機能ブロックを備えていて、適宜、いずれの側で距離の測定や情報の生成を行うかをその都度ごとに決定してもよい。 Alternatively, the device control unit 120 may not measure the distance Db-o, but may instead transmit all necessary image signals and detection results to the remote control unit 150, which may then measure the distances Db, Do, and Db-o. In this case, the functional blocks of the device control unit 120 would be relocated to the remote control unit 150. Alternatively, both the device control unit 120 and the remote control unit 150 may have equivalent functional blocks, and it may be decided on a case-by-case basis which side will measure the distances and generate information.
その他、実施形態等において図示とともに挙げた構造はあくまで好ましい一例であり、基本的な構造に各種の要素を付加し、あるいは一部を置換しても本発明を好適に実施可能であることはいうまでもない。 In addition, the structures illustrated in the embodiments are merely preferred examples, and it goes without saying that the present invention can be suitably implemented by adding various elements to the basic structure or by substituting parts.
100 情報提示システム
120 機器制御部
124 バケット間距離測定部
126 対象物設定部
128 対象物間距離測定部
130 バケット-対象物間距離測定部
132 提示情報生成部
142 音出力部
144 表示部
146 タッチ入力部
150 遠隔制御部
REFERENCE SIGNS LIST 100 Information presentation system 120 Equipment control unit 124 Bucket distance measurement unit 126 Object setting unit 128 Object distance measurement unit 130 Bucket-object distance measurement unit 132 Presentation information generation unit 142 Sound output unit 144 Display unit 146 Touch input unit 150 Remote control unit
Claims (8)
前記作業体と前記対象物との距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段により測定した距離に応じた態様で情報を提示する提示手段とを備え、
前記対象物設定手段は、
前記作業体の作業範囲が撮像された画像を表示する画面上でのタッチ操作が可能な表示部を含み、前記表示部の画面上で画像内の前記被運搬積込物が存在する領域を直接タッチする操作が行われることで前記対象物を設定可能である
ことを特徴とする情報提示システム。 an object setting means for setting an object to be specified as an object to be transported and loaded onto the movable working body;
a distance measuring means for measuring the distance between the working body and the object;
a presentation means for presenting information in a manner according to the distance measured by the distance measurement means ,
The object setting means
The work range of the work body includes a display unit that allows touch operation on a screen that displays an image of the work range, and the target object can be set by directly touching an area in the image on the screen of the display unit where the load to be transported is located.
An information presentation system comprising :
前記距離測定手段は、
前記作業体による作業の過程で、動的に変化する前記作業体と前記対象物との距離を測定し、
前記提示手段は、
前記距離測定手段により動的に測定した距離の変化に伴って、情報を提示する態様を変化させることを特徴とする情報提示システム。 The information presentation system according to claim 1,
The distance measuring means
measuring a distance between the working body and the object that changes dynamically during the process of the work performed by the working body;
The presentation means
An information presentation system characterized in that a manner in which information is presented is changed in accordance with a change in the distance dynamically measured by said distance measuring means.
前記距離測定手段は、
所定の基準位置から前記対象物までの距離を測定する対象物間距離測定手段と、
前記基準位置から前記作業体までの距離を測定する作業体間距離測定手段とを含み、
前記対象物間距離測定手段及び前記作業体間距離測定手段により測定した各距離に基づいて前記作業体と前記対象物との距離を測定することを特徴とする情報提示システム。 3. The information presentation system according to claim 1,
The distance measuring means
an object distance measuring means for measuring a distance from a predetermined reference position to the object;
a work body distance measuring means for measuring a distance from the reference position to the work body,
an information presentation system, characterized in that the distance between the working body and the object is measured based on the distances measured by the inter-object distance measuring means and the inter-working body distance measuring means;
前記距離測定手段は、
所定の基準位置から前記作業体を撮像するステレオカメラを含み、
前記ステレオカメラにより撮像した前記作業体の画像に基づいて前記基準位置から前記作業体までの距離を測定することを特徴とする情報提示システム。 4. The information presentation system according to claim 1,
The distance measuring means
a stereo camera that captures an image of the workpiece from a predetermined reference position;
an information presentation system, characterized in that the distance from the reference position to the work object is measured based on an image of the work object captured by the stereo camera;
前記距離測定手段は、
前記作業体が有する下縁辺の部位の水平方向の実長を予め初期設定している実長設定手段と、
所定の基準位置から前記作業体を撮像するカメラとを含み、
前記カメラにより撮像した画像内に現れる前記作業体の前記下縁辺の部位の水平方向の長さと、設定した前記実長とに基づいて前記基準位置から前記作業体までの距離を算出することを特徴とする情報提示システム。 4. The information presentation system according to claim 1,
The distance measuring means
an actual length setting means for initially setting an actual horizontal length of a lower edge portion of the working body;
a camera that captures an image of the workpiece from a predetermined reference position;
An information presentation system characterized by calculating the distance from the reference position to the work body based on the horizontal length of the lower edge portion of the work body that appears in the image captured by the camera and the set actual length.
前記距離測定手段は、
所定の基準位置からの距離を測定可能な距離センサを含み、
前記距離センサにより測定した前記対象物までの距離を用いて前記作業体と前記対象物との距離を測定することを特徴とする情報提示システム。 6. The information presentation system according to claim 1,
The distance measuring means
a distance sensor capable of measuring a distance from a predetermined reference position;
An information presentation system, characterized in that the distance between the working body and the object is measured using the distance to the object measured by the distance sensor.
前記提示手段は、
情報の提示を行う提示モードと、提示を行わない非提示モードとを有しており、
前記作業体による作業として前記対象物の運搬を指定する操作がなされたことをトリガにして、前記提示モードと前記非提示モードとを切り替えることを特徴とする情報提示システム。 7. The information presentation system according to claim 1,
The presentation means
The display device has a presentation mode in which information is presented and a non-presentation mode in which information is not presented,
An information presentation system characterized in that switching between the presentation mode and the non-presentation mode is triggered by an operation specifying the transportation of the object as work to be performed by the work body.
前記提示手段は、
前記提示モード中に前記作業体による作業以外を指定する操作がなされたことをトリガにして、前記非提示モードに切り替えることを特徴とする情報提示システム。 The information presentation system according to claim 7 ,
The presentation means
The information presentation system is characterized in that switching to the non-presentation mode is triggered by an operation specifying an operation other than that performed by the working object during the presentation mode.
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