特開 2025-97131 遠隔作業システム、作業装置、及び、制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025097131

(43)【公開日】2025-06-30

(54)【発明の名称】遠隔作業システム、作業装置、及び、制御装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/14 20060101AFI20250623BHJP

【ＦＩ】

B25J9/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023213248

(22)【出願日】2023-12-18

(71)【出願人】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】山川 寛晶

(72)【発明者】

【氏名】一藁 秀行

(72)【発明者】

【氏名】吉村 祐哉

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS09

3C707CY13

3C707HS12

3C707JU12

3C707LV22

(57)【要約】

【課題】作業装置の移動性を向上させる。
【解決手段】遠隔作業システム１は、作業装置１００と、作業装置１００の動作を制御する制御装置２００と、作業装置１００と制御装置２００を接続するケーブル３００と、を備える。作業装置１００は、流体５００の圧力で駆動する流体圧駆動機構１１０と、電力６００で駆動して流体圧駆動機構１１０の駆動量を調整する電動機構１２０と、電動機構１２０の動作を制御する機構制御部１３０と、を有する。制御装置２００は、ケーブル３００を介して、電力６００と、流体圧駆動機構１１０の駆動に用いる流体５００と、機構制御部１３０の制御に用いる流体信号５０２が付加された流体５０１と、を作業装置１００に送る。流体信号５０２は、圧力を流体５０１に印加することで形成された任意のパターンの信号になっている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業装置と、
前記作業装置の動作を制御する制御装置と、
前記作業装置と前記制御装置を接続するケーブルと、を備え、
前記作業装置は、
流体の圧力で駆動する流体圧駆動機構と、
電力で駆動して前記流体圧駆動機構の駆動量を調整する電動機構と、
前記電動機構の動作を制御する機構制御部と、を有し、
前記制御装置は、前記ケーブルを介して、前記電力と、前記流体圧駆動機構の駆動に用いる流体と、前記機構制御部の制御に用いる流体信号が付加された流体と、を前記作業装置に送り、
前記流体信号は、圧力を流体に印加することで形成された任意のパターンの信号である、
ことを特徴とする遠隔作業システム。

【請求項2】

請求項１に記載の遠隔作業システムにおいて、
前記制御装置は、
前記圧力を前記流体に印加する流体圧力源と、
前記電力を前記作業装置に供給する電源と、
前記流体信号を生成して前記作業装置に発信する流体信号発信手段と、を有し、
前記ケーブルは、
前記電力を前記作業装置に送る電力伝達経路と、
前記駆動に用いる流体及び前記流体信号が付加された流体を、同一の流体として又は別々の流体として前記作業装置に送る流体伝達経路と、を有する、
ことを特徴とする遠隔作業システム。

【請求項3】

請求項２に記載の遠隔作業システムにおいて、
前記流体伝達経路は、前記作業装置の内部で複数の系統に分岐して設けられており、
前記流体圧駆動機構は、前記流体の圧力で駆動する複数のアクチュエータを有し、
前記電動機構は、前記流体伝達経路の各系統で前記流体の流れを切り替える弁を有する、
ことを特徴とする遠隔作業システム。

【請求項4】

請求項３に記載の遠隔作業システムにおいて、
前記流体圧駆動機構は、複数の系統を有し、
前記電動機構は、
１つの流路から複数の流路に流体を分配する流体分配部を有し、
前記流体伝達経路で供給される流体を前記流体分配部で前記流体圧駆動機構の系統ごとに分配する、
ことを特徴とする遠隔作業システム。

【請求項5】

請求項４に記載の遠隔作業システムにおいて、
前記作業装置は、
前記流体を流す流路を開閉する複数の電磁弁と、
関節部の駆動に用いる複数のアクチュエータと、を有し、
前記電磁弁を開放して前記アクチュエータの駆動を開始した後に、前記電磁弁の閉止と開放を繰り返し行い、さらに、前記電磁弁の閉止中に前記アクチュエータの駆動の停止を行う、
ことを特徴とする遠隔作業システム。

【請求項6】

請求項４に記載の遠隔作業システムにおいて、
前記流体を流す流路を開閉する複数の電磁弁を有し、
前記制御装置の前記流体信号発信手段は、前記流体信号の圧力を増やす加圧手段と、前記流体信号の圧力を減らす減圧手段と、を有し、前記加圧手段と前記減圧手段により、前記流体伝達経路内の前記流体信号に用いる流体の圧力を変更することで、前記流体信号の印可圧を制御し、
前記作業装置の前記機構制御部は、前記印可圧が任意の設定値以下の場合に自動的に閉止する背圧弁と、前記流体信号の印可圧を検知する圧力検知手段と、を有し、前記背圧弁が閉止することで、前記設定値以下の圧力領域で前記電動機構への前記電磁弁の閉止信号の送信が可能になる、
ことを特徴とする遠隔作業システム。

【請求項7】

請求項６に記載の遠隔作業システムにおいて、
前記機構制御部は、前記流体信号の圧力に応じて前記電力伝達経路で供給される電力を調整して前記電動機構へ出力する出力調整部を有し、
前記背圧弁は、前記圧力検知手段と前記流体分配部との間に配置される、
ことを特徴とする遠隔作業システム。

【請求項8】

請求項６に記載の遠隔作業システムにおいて、
前記電磁弁の閉止信号の値は、前記背圧弁の閉止用の設定値以下の圧力値に割り当てられており、
前記作業装置の前記機構制御部は、前記電磁弁の開放中であっても、前記設定値以下の圧力領域で前記電動機構への前記電磁弁の閉止信号の送信が可能になる、
ことを特徴とする遠隔作業システム。

【請求項9】

流体の圧力で駆動する流体圧駆動機構と、
電力で駆動して前記流体圧駆動機構の駆動量を調整する電動機構と、
前記電動機構の動作を制御する機構制御部と、を有し、
外部から、ケーブルを介して、前記電力と、前記流体圧駆動機構の駆動に用いる流体と、前記機構制御部の制御に用いる流体信号が付加された流体と、を受け付け、
前記流体信号は、圧力を流体に印加することで形成された任意のパターンの信号である、
ことを特徴とする作業装置。

【請求項10】

作業装置の動作を制御する制御装置であって、
圧力を流体に印加する流体圧力源と、
電力を前記作業装置に供給する電源と、
流体信号を生成して前記作業装置に発信する流体信号発信手段と、を有し、
前記流体信号は、圧力を流体に印加することで形成された任意のパターンの信号である、
ことを特徴とする制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠隔作業システム、作業装置、及び、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発電所や、プラント、災害現場等の比較的過酷な労働環境における作業では、作業員の代わりとして作業装置（ロボット）を用いた遠隔作業システムが活用される。作業装置は、狭窄部を通過することがあるため、小型化が求められる。その一方で、作業装置は、ガレキの把持や不整地の移動等の高出力が要求される。また、比較的過酷な労働環境として放射線量が高い場所がある。しかしながら、作業装置の駆動に用いるステップモータや制御に用いる半導体センサ等の精密なエレクトロニクス機器は放射線に弱い。そのため、作業装置は、放射線量が高い場所で長時間使用することが困難である。そのため、作業装置では、モータやセンサ等のエレクトロニクス機器を極力使用しないことが望まれている。

【0003】

これらのことから、作業装置は、エネルギー密度が高い流体圧で駆動することが好ましい。そこで、作業環境から離れた整備環境に制御装置を設置し、ケーブルで制御装置と作業装置とを接続して、流体圧で作業装置を駆動する構成の遠隔作業システムが提供されている。この構成の遠隔作業システムは、遠隔地から作業地に動力を供給することによって、作業装置の小型化や、防塵性、防水性、耐放射線性等の耐環境性の向上を図ることが可能である。

【0004】

この構成の遠隔作業システムに関連して、ケーブルが意図せぬ障害物に引っ掛かることを低減するために、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献1には、ケーブルを浮上させることで、流体圧で駆動する作業装置のケーブルの移動性への影響を軽減する技術が記載されている。このような特許文献１に記載された従来技術は、ケーブルを浮上させることにより、床面とケーブルの摩擦による移動性への影響を解消することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１６４０６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術は、作業装置の到達可能範囲を増やすために、ケーブルを長くすると、ケーブルを浮上／移動させるための中間ノズルを多数設けなければならなくなる。これにより、中間ノズルを制御するための電気信号線が増え、ケーブルの重量と太さが増加する。つまり、特許文献１に記載された従来技術は、制御装置と作業装置とを接続する制御信号用の電気信号線を複数設けなければならないため、ケーブルの重量と太さが増加する。これにより、ケーブルの慣性や床面との摩擦が増加したり、ケーブルの可撓性（柔軟性）が低下したりする。そのため、ケーブルを牽引する作業装置の移動性を低下させている。

【0007】

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、作業装置の移動性を向上させる遠隔作業システム、作業装置、及び、制御装置を提供することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明は、遠隔作業システムであって、作業装置と、前記作業装置の動作を制御する制御装置と、前記作業装置と前記制御装置を接続するケーブルと、を備え、前記作業装置は、流体の圧力で駆動する流体圧駆動機構と、電力で駆動して前記流体圧駆動機構の駆動量を調整する電動機構と、前記電動機構の動作を制御する機構制御部と、を有し、前記制御装置は、前記ケーブルを介して、前記電力と、前記流体圧駆動機構の駆動に用いる流体と、前記機構制御部の制御に用いる流体信号が付加された流体と、を前記作業装置に送り、前記流体信号は、圧力を流体に印加することで形成された任意のパターンの信号である、構成とする。
その他の手段は、後記する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、制御装置と作業装置とを接続する制御信号用の電気信号線を不要化して、ケーブルの重量と太さを減らすことで、作業装置の移動性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係る遠隔作業システム全体の概略構成図である。

【図2】実施形態１に係る遠隔作業システムの内部ブロック図である。

【図3】実施形態１に係る遠隔作業システムの内部の概略構成図である。

【図4】実施形態１に係る遠隔作業システムの動作説明図である。

【図5A】作業装置に用いるアクチュエータの概略構成図（１）である。

【図5B】作業装置に用いるアクチュエータの概略構成図（２）である。

【図6】流体信号に含まれる電磁弁の開閉信号成分の説明図である。

【図7】実施形態１に係る遠隔作業システムの動作説明図である。

【図8】実施形態１に係る遠隔作業システムの動作説明図である。

【図9】アクチュエータの駆動開始後の課題の説明図である。

【図10】課題を解決する作業装置の動作説明図である。

【図11】実施形態２に係る遠隔作業システムの内部ブロック図である。

【図12】実施形態２に係る遠隔作業システムの内部の概略構成図である。

【図13A】流体分配部の動作説明図（１）である。

【図13B】流体分配部の動作説明図（２）である。

【図14】実施形態３に係る遠隔作業システムの内部の概略構成図である。

【図15A】加圧手段の概略構成図である。

【図15B】加圧手段の動作説明図である。

【図16A】減圧手段の概略構成図である。

【図16B】減圧手段の動作説明図である。

【図17】実施形態３に係る遠隔作業システムの動作説明図である。

【図18】電磁弁と背圧弁の動作説明図である。

【図19A】背圧弁を設けていない場合の流体信号の説明図である。

【図19B】背圧弁を設けている場合の流体信号の説明図である。

【図20A】背圧弁を設けていない場合の作業装置の動作説明図である。

【図20B】背圧弁を設けている場合の作業装置の動作説明図である。

【図21】比較例の遠隔作業システムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）について詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示しているに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

【0012】

［実施形態１］
＜遠隔作業システムの構成＞
以下、図１～図４を参照して、本実施形態１に係る遠隔作業システム１の構成について説明する。図１は、本実施形態１に係る遠隔作業システム１全体の概略構成図である。図２は、遠隔作業システム１の内部ブロック図である。図３は、遠隔作業システム１の内部の概略構成図である。図４は、遠隔作業システム１の動作説明図である。

【0013】

図１に示すように、遠隔作業システム１は、作業対象に対して遠隔で所定の作業を行うために、操作装置１０と、作業装置１００と、制御装置２００と、ケーブル３００と、を備える。

【0014】

操作装置１０は、操縦者２が操作する装置である。操作装置１０は、操縦者２による操作入力を受け取るとともに、作業情報を操縦者２に提示する。

【0015】

作業装置１００は、作業対象の近傍に移動して作業を行うロボット等の装置である。作業装置１００は、複数の関節部１０１を有している。各関節部１０１は、流体５００（図３）の圧力（流体圧）と電力６００（図３）で駆動する。

【0016】

制御装置２００は、操作装置１０の操作入力に応じて作業装置１００の動作を制御する装置である。制御装置２００は、操縦者２による操作装置１０への操作入力に基づいて流体と電気を調整して作業装置１００に出力する。

【0017】

ケーブル３００は、制御装置２００と作業装置１００とを接続する（繋ぐ）部材である。ケーブル３００は、制御装置２００から作業装置１００に流体と電気を伝達する。

【0018】

図２に示すように、制御装置２００は、作業装置１００を駆動制御するために、流体圧力源２１０と、電源２２０と、流体信号発信手段２３０とを有している。

【0019】

流体圧力源２１０は、流体５００，５０１（図３）を流体伝達経路３１０に出力する構成要素である。流体圧力源２１０は、例えば、ポンプ、アキュムレータ、流体貯蔵用のタンク等によって構成される。なお、流体５００，５０１（図３）には圧力が付加される。流体５００には、流体５０１よりも高い圧力が付加される。そのため、流体伝達経路３１０内において、流体５００を流動させるチューブには、流体５０１を流動させるチューブよりも太いものが用いられる。換言すると、流体５０１を流動させるチューブには、流体５００を流動させるチューブよりも細いものが用いられる。

【0020】

電源２２０は、電力６００（図３）を電力伝達経路３２０に出力する構成要素である。電源２２０は、例えば、電池、発電装置等によって構成される。電力６００は、定格消費電力（つまり、指定された条件下で機器類が安全に達成できる最大の出力電力）になっている。

【0021】

流体信号発信手段２３０は、流体信号５０２（図３）を生成して作業装置１００に発信する構成要素である。流体信号発信手段２３０は、生成した流体信号５０２を流体伝達経路３１０の内部の流体５０１に付加（重畳）することで、流体５０１を介して流体信号５０２を作業装置１００に発信する。

【0022】

流体信号５０２（図３）は、流体伝達経路３１０の内部の流体５０１を伝搬して（通って）制御装置２００から作業装置１００に到達する信号である。遠隔作業システム１は、圧力、振動、音、光、その他を、流体信号５０２として用いることができる。ここでは、遠隔作業システム１が圧力を流体信号５０２として用いる場合を想定して説明する。

【0023】

なお、外部から圧力や電源の供給を受ける場合に、制御装置２００は、内部に流体圧力源２１０や電源２２０を備えない構成にすることができる。

【0024】

作業装置１００は、作業対象の近傍に移動して作業を行うために、関節部１０１と、流体圧駆動機構１１０と、電動機構１２０と、機構制御部１３０とを有している。

【0025】

流体圧駆動機構１１０は、流体５００（図３）の圧力（流体圧）で駆動する構成要素である。流体圧駆動機構１１０は、１つ以上の流路の系統をもち、系統ごとに制御装置２００から流体５００の供給を受ける。流体圧駆動機構１１０は、１つ以上のアクチュエータ１１０ａ（図４）を有している。アクチュエータ１１０ａは、例えば、流体圧シリンダ（図５Ａ）や流体圧モータ（図５Ｂ）によって構成される。各アクチュエータ１１０ａは、それぞれに対応する関節部１０１の動作に関連しており、アクチュエータ１１０ａが動くことで関節部１０１が動く。関節部１０１は、作業装置１００の腕や、脚、或いはクローラ（無限軌道）等である。

【0026】

電動機構１２０は、出力電力６１０（図３）により駆動する構成要素である。電動機構１２０は、制御装置２００から入力される電力６００と流体信号５０２に応じて動作を切り替える。電動機構１２０は、１つ以上の系統をもち、系統ごとに機構制御部１３０の出力調整部１３２から出力電力６１０の供給を受ける。電動機構１２０は、系統ごとに、出力電力６１０により駆動して、流体信号５０２によって指定された系統（該当系統）の電磁弁１２０ａを指示された開閉量分だけ開閉する。これにより、電動機構１２０は、流体圧駆動機構１１０に設けられた該当系統のアクチュエータ１１０ａ（図４）の駆動量（作動量）を調整して、該当系統のアクチュエータ１１０ａを調整された駆動量分だけ駆動可能にする。電動機構１２０は、例えば、電気で運動する部品や演算する部品で構成される。電動機構１２０は、例えば、腕や脚、クローラ等の１つ以上の関節部１０１を駆動するアクチュエータや、電磁弁、ＰＴＺカメラ等である。アクチュエータや電磁弁は、応答性に優れているため、作業装置１００は、アクチュエータや電磁弁を電動機構１２０に用いるとよい。

【0027】

機構制御部１３０は、流体信号５０２（図３）に応じて電動機構１２０の動作を切り替える構成要素である。機構制御部１３０は、流体信号検知部１３１と、出力調整部１３２とを有している。流体信号検知部１３１は、流体信号５０２を電気信号として検知する構成要素である。流体信号検知部１３１は、例えば、圧力、振動、音、光、その他を検知する機械式検出器や半導体センサで構成される。出力調整部１３２は、電気信号として検知された流体信号５０２に基づいて電力６００の電圧や電流を調整して出力電力６１０（図３）として系統ごとに電動機構１２０に出力する構成要素である。出力調整部１３２は、例えば、電気出力を調整するリレーや半導体素子で構成される。

【0028】

図３に示すように、ケーブル３００は、制御装置２００から作業装置１００に流体と電気を伝達する。そのための構成要素として、ケーブル３００は、内部に、流体を伝達する流体伝達経路３１０と、電気を伝達する電力伝達経路３２０とを有している。

【0029】

流体伝達経路３１０は、流体５００，５０１を伝達する構成要素である。流体５００は、作業装置１００の流体圧駆動機構１１０の駆動に用いる流体である。流体５０１は、作業装置１００の機構制御部１３０の制御信号として用いる流体信号５０２が付加された流体である。流体５００と流体５０１は、同一の流体として又は別々の流体として構成することができる。したがって、流体伝達経路３１０は、流体５００と流体５０１を、同一の流体として又は別々の流体として作業装置１００に送ることができる。

【0030】

流体圧駆動機構１１０は、１つ以上の、独立して駆動する系統を備えている。そのため、流体伝達経路３１０は、流体圧駆動機構１１０の系統と同じ数だけ分離された流路を持ち、系統ごとに制御装置２００から作業装置１００に流体５００を供給する。流体伝達経路３１０は、柔軟性、耐圧性、耐水性等の特徴を有する水圧チューブで構成されている。流体伝達経路３１０は、例えば樹脂や金属によって筒状に形成されている。なお、流体伝達経路３１０の外側をカバーするケーブル３００も、水がある作業環境で使用される可能性があるため、好ましくは、水圧チューブで構成されているとよい。また、流体伝達経路３１０と流体伝達経路３１０の外側をカバーするケーブル３００は、好ましくは、耐放射線性樹脂で構成されるとよい。

【0031】

遠隔作業システム１は、制御装置２００から作業装置１００に、流体伝達経路３１０の１つの流路を使用して単一の流体信号５０２を送信してもよいし、複数の流路を使用して複数の流体信号５０２を同時に又は任意に送信してもよい。

【0032】

電力伝達経路３２０は、作業装置１００の機構制御部１３０に電力６００を供給する構成要素である。電力伝達経路３２０は、例えば銅等の金属線で構成されている。電力伝達経路３２０の表面は、樹脂製の保護材で被覆されているとよい。電力６００は、電動機構１２０の駆動に用いられる。電動機構１２０は、流体圧駆動機構１１０と同様に、１つ以上の、独立して駆動する系統を備えている。しかしながら、電力伝達経路３２０は、電動機構１２０の系統の数によらずに単一の経路のみとなっている。

【0033】

図４に示すように、制御装置２００は、流体圧力源２１０に、流体５００，５０１を貯蔵するタンク２１１と、流体５００，５０１に圧力を印加するポンプ２１２とを有している。また、作業装置１００は、流体圧駆動機構１１０の駆動量を調整する電磁弁１２０ａと、流体５００の圧力（流体圧）により駆動するアクチュエータ１１０ａとを有している。また、制御装置２００は、流体信号５０２を流体５０１に付加する流体信号発信手段２３０を有している。制御装置２００は、流体信号５０２を流体５０１に付加することで、作業装置１００で駆動させる電磁弁１２０ａの系統と電磁弁１２０ａの開閉量を指示する。作業装置１００では、流体信号５０２によって指示された系統の電磁弁１２０ａが指示された開閉量分だけ開閉することで、指示された系統における流体圧駆動機構１１０のアクチュエータ１１０ａの駆動量が変化する。このような遠隔作業システム１は、制御装置２００と作業装置１００との間から、作業装置１００の動作を制御する制御信号用の電気信号線（専用の電気信号線）を不要化する（省略する）ことができる。

【0034】

図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、作業装置１００に用いるアクチュエータ１１０ａの概略構成図である。図５Ａに示す例では、アクチュエータ１１０ａが流体圧シリンダ１１１として構成されている。図５Ａに示す例では、流体圧シリンダ１１１の一方の空間１１１ａに流体５００が供給され、他方の空間１１１ｂから流体５００が排出されることで、ピストン１１１ｃが押し出される。また、逆に、流体圧シリンダ１１１の一方の空間１１１ａから流体５００が排出され、他方の空間１１１ｂに流体５００が供給されることで、ピストン１１１ｃが引き出される。作業装置１００の関節部１０１は、ピストン１１１ｃの押出量又は引出量に応じて駆動する。また、図５Ｂに示す例では、アクチュエータ１１０ａが流体圧モータ１１２として構成されている。図５Ｂに示す例では、流体圧モータ１１２の一方の空間１１２ａに流体５００が供給され、他方の空間１１２ｂから流体５００が排出されることで、回転軸１１２ｃが正方向（白抜き矢印の方向）に回転する。また、逆に、流体圧モータ１１２の一方の空間１１２ａから流体５００が排出され、他方の空間１１２ｂに流体５００が供給されることで、回転軸１１２ｃが逆方向に回転する。作業装置１００の関節部１０１は、回転軸１１２ｃの正回転量又は逆回転量に応じて駆動する。

【0035】

＜流体信号の構成＞
以下、図６を参照して流体信号５０２の構成について説明する。図６は、流体信号５０２に含まれる電磁弁１２０ａの開閉信号成分の説明図である。ここでは、アクチュエータ１１０ａが流体圧シリンダ１１１（図５Ａ）として構成されている場合を想定して説明する。

【0036】

図６に示すように、流体信号５０２は、作業装置１００に指示する動作内容に合わせて、多段階の印加圧値に対応する信号成分を有する構成になっている。図６に示す例では、流体信号５０２は、信号成分Ｐｃ１ａ，Ｐｃ１ｂ，…，Ｐｎｂを含む構成になっている。信号成分Ｐｃ１ａは、第１シリンダを伸長する動作に対応している。信号成分Ｐｃ１ａは、第１シリンダを収縮する動作に対応している。信号成分Ｐｃｎｂは、第ｎシリンダを収縮する動作に対応している。第１シリンダ及び第ｎシリンダは、アクチュエータ１１０ａとしての流体圧シリンダ１１１（図５Ａ）である。

【0037】

＜遠隔作業システムの動作＞
以下、図３と図７を参照して、遠隔作業システム１の動作について説明する。以下に説明される動作は、一例であって、遠隔作業システム１の動作は、以下に説明される動作に限定されない。図７は、遠隔作業システム１の動作説明図である。

【0038】

まず、操縦者は、操作装置１０（図１）を操作して作業装置１００の動作内容を入力する。すると、制御装置２００が動作を開始する。制御装置２００は、入力された動作内容に基づいて、流体圧駆動機構１１０を駆動させる必要があるか否かを判断する。流体圧駆動機構１１０を駆動させる必要がある場合に、制御装置２００は、流体圧力源２１０により、流体伝達経路３１０に流体５００を供給する。また、制御装置２００は、流体圧力源２１０により、流体伝達経路３１０の複数の流路のうち、流体圧駆動機構１１０の駆動させる系統に対応した流路に流体５０１を供給する。このとき、流体圧力源２１０は、タンク２１１に貯蔵された流体をポンプ２１２で流体５００，５０１を加圧して流路に送り込む。流路に送り込まれた流体５００，５０１は、作業装置１００に注入（注水）される。作業装置１００の流体圧駆動機構１１０は、流体伝達経路３１０で供給される流体５００に応じて駆動する。なお、作業装置１００で不要になった流体５００，５０１は、作業装置１００から制御装置２００に排出（排水）される。

【0039】

また、制御装置２００は、入力された動作内容に基づいて、電動機構１２０を駆動させる必要があるか否かを判断する。電動機構１２０を駆動させる必要がある場合に、制御装置２００は、電源２２０から電力６００を電力伝達経路３２０に供給する。また、制御装置２００は、流体信号発信手段２３０により、電動機構１２０の駆動させる系統と駆動量に対応した流体信号５０２を、流体伝達経路３１０の内部の流体５０１に付加する。図７に示すように、流体信号発信手段２３０は、流体５０１に付加する印加圧を制御する印加圧制御部２３０ａを有している。印加圧制御部２３０ａは、印加圧切替手段２３０ｂにより流体５０１に付加する印加圧を切り替える。印加圧切替手段２３０ｂは、印加圧を切り替える構成要素であり、例えば流体５０１を加圧しながら一時的に出し入れする流体圧シリンダによって構成されている。

【0040】

作業装置１００の流体信号検知部１３１は、流体伝達経路３１０の内部の流体５０１から流体信号５０２を電気信号として検知する。流体信号検知部１３１は、例えば、放射線に対する耐性が高い機械的な圧力スイッチで構成される。流体信号検知部１３１は、流体信号５０２に含まれる印加圧の信号成分（圧力信号）を電気信号として検知する。そして作業装置１００の出力調整部１３２は、検知した圧力信号の内容に応じて、電力伝達経路３２０で供給される電力６００の大きさを調整した上で、電動機構１２０の駆動させる系統に対して出力電力６１０（図３）を供給する。作業装置１００の電動機構１２０は、供給される出力電力６１０に応じて電磁弁１２０ａを駆動する。

【0041】

係る構成において、制御装置２００は、電力伝達経路３２０を介して電力６００を作業装置１００に送る。また、制御装置２００は、流体伝達経路３１０を介して流体５００と、流体信号５０２が付加された流体５０１とを作業装置１００に送る。

【0042】

電力６００は、作業装置１００に供給されて、機構制御部１３０や電動機構１２０の駆動に用いられる。流体５００は、作業装置１００の流体圧駆動機構１１０に供給される。また、流体５０１は、作業装置１００の機構制御部１３０に供給される。機構制御部１３０は、流体信号検知部１３１により、流体５０１に付加された流体信号５０２を検知する。この後、機構制御部１３０は、出力調整部１３２により、検知された流体信号５０２に基づいて電力６００の電圧や電流を調整して出力電力６１０として系統ごとに電動機構１２０に出力する。

【0043】

電動機構１２０は、系統ごとに、出力電力６１０により駆動して、流体信号５０２によって指定された系統（該当系統）の電磁弁１２０ａを指示された開閉量分だけ開閉する。これにより、電動機構１２０は、流体圧駆動機構１１０に設けられた該当系統のアクチュエータ１１０ａ（図４）の駆動量を調整して、該当系統のアクチュエータ１１０ａを調整された駆動量分だけ駆動可能にする。この後、流体５００が、流体圧（流体５００の圧力）により、流体圧駆動機構１１０に設けられた該当系統のアクチュエータ１１０ａ（図４）を調整された駆動量分だけ駆動させる。これにより、関節部１０１が駆動する。

【0044】

なお、本実施形態１に係る遠隔作業システム１（図４）は、図２１に示す比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄを改良した構成になっている。ここで、図２１に示す比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄの構成について説明する。比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄは、本実施形態１に係る遠隔作業システム１と同様に、制御装置２００ｏｌｄと作業装置１００ｏｌｄとの間から、作業装置１００の動作を制御する制御信号用の電気信号線（専用の電気信号線）を省略したものである。図２１に示すように、比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄは、作業装置１００ｏｌｄと、制御装置２００ｏｌｄと、ケーブル３００ｏｌｄとを備えている。作業装置１００ｏｌｄは、複数の系統に対応して複数のアクチュエータ１１０ａを有している。また、制御装置２００ｏｌｄは、タンク２１１とポンプ２１２とを有するとともに、複数の系統に対応して複数の電磁弁２１３ａを有している。ここでは、アクチュエータ１１０ａが流体圧シリンダ１１１（図５Ａ）として構成されている場合を想定して説明する。

【0045】

制御装置２００ｏｌｄは、ポンプ２１２で流路を複数の系統に分岐させている。各系統では、１つのアクチュエータ１１０ａ（流体圧シリンダ１１１）につき２つの水圧チューブが設けられている。各水圧チューブには、ポンプ２１２で高い圧力が付加された液体が供給されている。制御装置２００ｏｌｄは、系統ごとに電磁弁２１３ａで２つの水圧チューブの開閉を行う。これにより、制御装置２００ｏｌｄは、系統ごとに作業装置１００ｏｌｄのアクチュエータ１１０ａに注入させる液体の流れの方向を切り替える。これにより、作業装置１００ｏｌｄは、アクチュエータ１１０ａが駆動して、関節部１０１（図１）を駆動させる。

【0046】

このような比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄは、１つのアクチュエータ１１０ａにつき２つの水圧チューブを設け、各水圧チューブに供給された液体で作業装置１００ｏｌｄのアクチュエータ１１０ａを駆動する。各水圧チューブにはポンプ２１２で高い圧力が付加された液体が供給されている。そのため、各水圧チューブは、クリープ変形が発生する可能性がある。クリープ変形は、付加された圧力により、内径が拡幅するように変形してしまい、付加された圧力を解除した後もその変形が残ってしまう現象である。クリープ変形が発生すると、作業装置１００ｏｌｄのアクチュエータ１１０ａの駆動量が変化してしまい、作業装置１００ｏｌｄの関節部１０１（図１）を正確に駆動制御できなくなってしまう。

【0047】

そのため、比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄは、クリープ変形が発生しないように、各水圧チューブを太く頑丈にすることが望まれる。しかしながら、各水圧チューブを太く頑丈にすると、ケーブル３００ｏｌｄが重くなり、また、ケーブル３００ｏｌｄの可撓性（柔軟性）が低下する。そのため、ケーブル３００ｏｌｄを牽引する作業装置１００ｏｌｄの移動性を低下させてしまう。しかも、水圧チューブは１つのアクチュエータ１１０ａにつき２つ設けられている。そのため、その分だけ、作業装置１００ｏｌｄの移動性をさらに低下させてしまう。また、ケーブル３００ｏｌｄが意図せぬ障害物に引っ掛かり易くなる。

【0048】

これに対して、本実施形態１に係る遠隔作業システム１（図４）は、高い圧力が付加される流体５００の水圧チューブのみを太く頑丈にすればよい。そのため、本実施形態１に係る遠隔作業システム１は、比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄよりもケーブル３００を軽くすることができるとともに、可撓性（柔軟性）を向上させることができる。そのため、本実施形態に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００の移動性を向上させることができる。また、ケーブル３００が意図せぬ障害物に引っ掛かる可能性を低減することができる。

【0049】

また、比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄ（図２１）は、２つの水圧チューブの開閉を電磁弁２１３ａで切り替えることで、アクチュエータ１１０ａを駆動させる流体の流動方向を切り替える構成になっている。しかしながら、流体の流動方向の切替には、タイムラグが発生し易い。そのため、比較例の遠隔作業システム１ｏｌｄは、作業装置１００ｏｌｄの応答性を低下させてしまう。

【0050】

これに対して、本実施形態１に係る遠隔作業システム１（図４）は、応答性に優れた電磁弁１２０ａでアクチュエータ１１０ａの駆動量を調整する構成になっている。そのため、本実施形態１に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００ｏｌｄの応答性を向上させることができる。

【0051】

なお、図８に示すように、制御装置２００の流体信号発信手段２３０は、圧力の目標値Ｐ０に沿って流体信号５０２を流体５０１に付加する。図８は、遠隔作業システム１の動作説明図である。作業装置１００の機構制御部１３０は、圧力検知手段１３１ａにより、流体５０１の圧力の実測値Ｐを計測して流体信号５０２に含まれる電磁弁１２０ａの開閉信号成分を検知する。圧力検知手段１３１ａは、制御装置２００から作業装置１００に供給される流体５０１の圧力を検知する構成要素である。機構制御部１３０は、検知された電磁弁１２０ａの開閉信号成分を電動機構１２０に出力する。電動機構１２０は、電磁弁１２０ａの開閉信号成分に応じて、系統ごとに電磁弁１２０ａの開閉量を制御する。電磁弁１２０ａの開閉量に応じて、アクチュエータ１１０ａが駆動する。なお、アクチュエータ１１０ａには、負荷Ｆがかかっている。

【0052】

このような動作を実行する過程で、電磁弁１２０ａが閉止しており、アクチュエータ１１０ａが静止している場合に、制御装置２００は、流体５０１に付加する印加圧を制御できる。そのため、この場合に、制御装置２００は、電磁弁１２０ａの開放を指示する流体信号５０２を作業装置１００に送信することができる。しかしながら、電磁弁１２０ａが開放しており、アクチュエータ１１０ａが駆動している場合に、アクチュエータ１１０ａにかかる負荷Ｆにより、流体５０１に付加する印加圧が変動する可能性がある。これにより、制御装置２００で、流体５０１に付加する印加圧の制御を阻害する現象が発生する可能性がある。そのため、この場合に、制御装置２００は、電磁弁１２０ａの閉止を指示する流体信号５０２を作業装置１００に送信することができない可能性がある。この場合に、制御装置２００は、作業装置１００の動作を適正に制御することができない可能性がある。

【0053】

図９は、アクチュエータ１１０ａの駆動開始後の課題の説明図である。図９に示す例では、破線で示す圧力の目標値Ｐ０と実線で示す圧力の実測値Ｐとの関係を示している。電磁弁１２０ａが閉止しており、アクチュエータ１１０ａが静止している場合に、作業装置１００に制御装置２００は、電磁弁１２０ａの開放を指示する流体信号５０２を作業装置１００に送信することができる。そのため、作業装置１００は、流体信号５０２に応じて電磁弁１２０ａを開放する。これに対し、電磁弁１２０ａが開放しており、アクチュエータ１１０ａが駆動している場合に、アクチュエータ１１０ａにかかる負荷Ｆにより、制御装置２００で、流体５０１に付加する印加圧の制御を阻害する現象が発生している。そのため、この場合に、制御装置２００は、電磁弁１２０ａの閉止を指示する流体信号５０２を作業装置１００に送信することができない。

【0054】

そこで、遠隔作業システム１は、図１０に示す制御を行うことによって、図９に示す課題（流体５０１に付加する印加圧の制御を阻害する現象が発生こと）を解決する。図１０は、課題を解決する作業装置１００の動作説明図である。図１０に示す例では、電磁弁１２０ａが開放しており、アクチュエータ１１０ａが駆動している場合に、作業装置１００が既定の時間（時刻）で電磁弁１２０ａを自動的に閉止している。そして、作業装置１００は、閉止信号の待機中や、閉止信号の受信時、電磁弁１２０ａの開放後に、任意の時間間隔で電磁弁１２０ａの閉止と開放とを繰り返し行い、アクチュエータ１１０ａをパルス状に駆動する。これにより、遠隔作業システム１は、アクチュエータ１１０ａにかかる負荷Ｆにより、流体５０１に付加する印加圧の制御を阻害する現象が発生することを回避することができる。そのため、遠隔作業システム１は、作業装置１００の動作を適正に制御することができる。

【0055】

＜遠隔作業システムの主な特徴＞
本実施形態に係る遠隔作業システム１は、以下のような特徴を有する構成にすることができる。
（１）図３に示すように、本実施形態に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００と、作業装置１００の動作を制御する制御装置２００と、作業装置１００と制御装置２００を接続するケーブル３００と、を備える。作業装置１００は、流体５００の圧力で駆動する流体圧駆動機構１１０と、電力６００で駆動して流体圧駆動機構１１０の駆動量を調整する電動機構１２０と、電動機構１２０の動作を制御する機構制御部１３０と、を有する。制御装置２００は、ケーブル３００を介して、電力６００と、流体圧駆動機構１１０の駆動に用いる流体５００と、機構制御部１３０の制御に用いる流体信号５０２が付加された流体５０１と、を作業装置１００に送る。流体信号５０２は、圧力を流体に印加することで形成された任意のパターンの信号になっている。

【0056】

本実施形態に係る遠隔作業システム１は、ケーブル３００を介して、電力６００と流体５００と流体信号５０２が付加された流体５０１とを制御装置２００から作業装置１００に送る。そして、本実施形態に係る遠隔作業システム１は、流体信号５０２を作業装置１００の制御信号として用いる構成になっている。このような本実施形態に係る遠隔作業システム１は、制御装置２００と作業装置１００との間から制御信号用の電気信号線（専用の電気信号線）を不要化する（省略する）ことができる。そのため、比較例に対して、ケーブル３００の重量と太さを減らす一方で可撓性を増すことができる。これにより、本実施形態に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００の移動性を向上させることができる。また、ケーブル３００が意図せぬ障害物に引っ掛かる可能性を低減することができる。

【0057】

（２）図３に示すように、本実施形態に係る遠隔作業システム１において、流体圧力源２１０と、電源２２０と、流体信号発信手段２３０と、を有する。流体圧力源２１０は、圧力を流体５００，５０１に印加する構成要素である。電源２２０は、電力を作業装置１００に供給する構成要素である。流体信号発信手段２３０は、流体信号５０２を生成して作業装置１００に発信する構成要素である。ケーブル３００は、電力を作業装置１００に送る電力伝達経路３２０と、駆動に用いる流体５００及び流体信号５０２が付加された流体５０１を、同一の流体として又は別々の流体として作業装置１００に送る流体伝達経路３１０と、を有する。

【0058】

本実施形態に係る遠隔作業システム１は、流体伝達経路３１０を介して、作業装置１００の電動機構１２０の動作を制御する制御信号として機能する流体信号５０２の伝達を実現する。このような本実施形態に係る遠隔作業システム１は、制御装置２００と作業装置１００との間から制御信号用の電気信号線（専用の電気信号線）を不要化する（省略する）ことができる。そのため、ケーブル３００の重量と太さを減らす一方で可撓性を増すことができる。これにより、本実施形態に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００の移動性を向上させることができる。また、ケーブル３００が意図せぬ障害物に引っ掛かる可能性を低減することができる。

【0059】

（３）図３に示すように、前記（２）の構成の遠隔作業システム１において、流体伝達経路３１０は、作業装置１００の内部で複数の系統に分岐して設けられている。流体圧駆動機構１１０は、流体５００の圧力で駆動する複数のアクチュエータ１１０ａ（図４）を有する。電動機構１２０は、流体伝達経路３１０の各系統で流体５００の流れを切り替える電磁弁１２０ａ（図４）を有する。

【0060】

本実施形態に係る遠隔作業システム１は、複数の系統に分岐して設けられた流体伝達経路３１０で流体信号５０２が付加された流体５０１を制御装置２００から作業装置１００に送信する。これにより、本実施形態に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００の電動機構１２０を系統ごとに細かく制御することができる。しかも、本実施形態に係る遠隔作業システム１は、制御信号用の電気信号線を設けることなく、作業装置１００の電動機構１２０を制御できる。これにより、遠隔作業システム１は、制御装置２００と作業装置１００との間から制御信号用の電気信号線（専用の電気信号線）を不要化する（省略する）ことができる。そのため、ケーブル３００の重量と太さを減らす一方で可撓性を増すことができる。これにより、本実施形態に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００の移動性を向上させることができる。また、ケーブル３００が意図せぬ障害物に引っ掛かる可能性を低減することができる。

【0061】

（４）図３に示すように、本実施形態に係る作業装置１００は、流体５００の圧力で駆動する流体圧駆動機構１１０と、電力６００で駆動して流体圧駆動機構１１０の駆動量を調整する電動機構１２０と、電動機構１２０の動作を制御する機構制御部１３０と、を有する。本実施形態に係る作業装置１００は、外部から、ケーブル３００を介して、電力６００と、流体圧駆動機構１１０の駆動に用いる流体５００と、機構制御部１３０の制御に用いる流体信号５０２が付加された流体５０１と、を受け付ける。流体信号５０２は、圧力を流体に印加することで形成された任意のパターンの信号になっている。

【0062】

本実施形態に係る作業装置１００は、外部（制御装置２００）から、ケーブル３００を介して、電力６００と流体５００と流体信号５０２が付加された流体５０１と、を受け付ける構成になっている。流体信号５０２は、作業装置１００の制御信号として用いられる。このような本実施形態に係る作業装置１００は、制御装置２００と作業装置１００との間から制御信号用の電気信号線（専用の電気信号線）を不要化する（省略する）ことができる。そのため、ケーブル３００の重量と太さを減らす一方で可撓性を増すことができる。これにより、本実施形態に係る作業装置１００は、移動性を向上させることができる。

【0063】

（５）図３に示すように、本実施形態に係る制御装置２００は、作業装置１００の動作を制御する制御装置２００である。本実施形態に係る制御装置２００は、圧力を流体５００に印加する流体圧力源２１０と、電力６００を作業装置１００に供給する電源２２０と、流体信号５０２を生成して作業装置１００に発信する流体信号発信手段２３０と、を有する。流体信号５０２は、圧力を流体に印加することで形成された任意のパターンの信号になっている。

【0064】

このような本実施形態に係る制御装置２００は、流体信号５０２を生成して作業装置１００に発信する流体信号発信手段２３０を有する。流体信号５０２は、作業装置１００の制御信号として用いられる。このような本実施形態に係る制御装置２００は、制御装置２００と作業装置１００との間から制御信号用の電気信号線（専用の電気信号線）を不要化する（省略する）ことができる。そのため、ケーブル３００の重量と太さを減らす一方で可撓性を増すことができる。これにより、本実施形態に係る制御装置２００は、作業装置１００の移動性を向上させることができる。

【0065】

（６）図３に示すように、本実施形態に係る遠隔作業システム１において、機構制御部１３０は、流体信号５０２の圧力に応じて電力伝達経路３２０で供給される電力を調整して電動機構１２０へ出力する出力調整部１３２を有する。

【0066】

本実施形態に係る遠隔作業システム１は、流体信号５０２の圧力に応じて電力伝達経路３２０で供給される電力を調整して電動機構１２０へ出力することができる。このような本実施形態に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００の電動機構１２０を細かく制御することができる。

【0067】

以上の通り、本実施形態１に係る遠隔作業システム１によれば、作業装置１００の移動性を向上させることができる。

【0068】

［実施形態２］
前記した実施形態１に係る遠隔作業システム１（図２及び図３）は、流体伝達経路３１０は流体圧駆動機構１１０の系統と同じ数だけ複数の流体５０１用の流路（図４）を持ち、系統ごとに流体５０１を作業装置１００に供給する構成になっている。そのため、複数の流体５０１用の流路（図４）の分だけ、ケーブル３００の重量と太さが増加する。このような実施形態１に係る遠隔作業システム１は、作業装置１００の移動性を向上させる余地がある。

【0069】

これに対して、本実施形態２では、単一の流体５０１用の流路を持ち、作業装置１００Ａで流体５０１を系統ごとに分配する構成の遠隔作業システム１Ａを提供する。

【0070】

以下、図１１及び図１２を参照して、本実施形態２に係る遠隔作業システム１Ａの構成について説明する。図１１は、本実施形態２に係る遠隔作業システム１Ａの内部ブロック図である。図１２は、遠隔作業システム１Ａの内部の概略構成図である。

【0071】

図１１及び図１２に示すように、本実施形態２に係る遠隔作業システム１Ａは、実施形態１に係る遠隔作業システム１（図２及び図３）と比較すると、以下の点で相違する。
（１）作業装置１００Ａの流体圧駆動機構１１０が複数の系統を持つ点。
（２）流体伝達経路３１０が単一の流体５０１用の流路のみを持つ点。
（３）作業装置１００Ａの電動機構１２０が流体分配部１２１を有する点。なお、流体分配部１２１は、電動機構１２０の内部で単一の流体５０１用の流路から複数の流路に流体５０１を分配する構成要素である。
（４）作業装置１００Ａが流体分配部１２１で分配された流体５０１を流体圧駆動機構１１０の各系統に供給する点。

【0072】

図１２に示すように、作業装置１００Ａの機構制御部１３０は、流体信号検知部１３１により流体信号５０２を電気信号として検知する。また、機構制御部１３０は、出力調整部１３２により、電気信号として検知された流体信号５０２に基づいて電力６００の電圧や電流を調整して出力電力６１０として系統ごとに電動機構１２０に出力する。

【0073】

作業装置１００Ａの電動機構１２０は、出力電力６１０と流体信号５０２に応じて動作を切り替える。このとき、電動機構１２０の流体分配部１２１は、系統ごとに、出力電力６１０により駆動して、流体信号５０２によって指定された系統（該当系統）の電磁弁１２０ａを指示された開閉量分だけ開閉する。図１３Ａ及び図１３Ｂは、それぞれ、流体分配部１２１の動作説明図である。図１３Ａ及び図１３Ｂは、開閉される電磁弁１２０ａの状態を示している。流体分配部１２１は、例えば、系統ごとに分かれた流路と流体の流動方向の切替手段とを備えた構成になっている。流体分配部１２１の切替手段は、例えば、電磁弁、リレー、半導体素子等である。流体分配部１２１は、系統ごとに出力流体５１０の供給開始と供給停止を切り替えることができる。流体分配部１２１は、系統ごとに、任意の電磁弁１２０ａを開閉することで、流体５００を注入するアクチュエータ１１０ａの空間を切り替える。これにより、流体分配部１２１は、流体圧駆動機構１１０に設けられた該当系統のアクチュエータ１１０ａの駆動量（作動量）を調整して、該当系統のアクチュエータ１１０ａを調整された駆動量分だけ駆動させる。そして、流体分配部１２１は、作業装置１００に供給される流体５００を系統ごとに分配して出力流体５１０として流体圧駆動機構１１０に供給する。流体圧駆動機構１１０は、供給された出力流体５１０に応じて駆動する。

【0074】

このような遠隔作業システム１Ａは、流体信号５０２に基づいて出力調整部１３２から流体分配部１２１に出力電力６１０を出力することで、流体分配部１２１を制御する。そして、遠隔作業システム１Ａは、作業装置１００の複数の系統を持つ流体圧駆動機構１１０の動作を制御する。つまり、遠隔作業システム１Ａは、単一の流路しか持たない流体伝達経路３１０で、流体５０１を作業装置１００Ａに一括して供給した上で、複数の系統を持つ流体圧駆動機構１１０の動作を系統ごとに制御する。このような遠隔作業システム１Ａは、単一の流路しか持たない流体伝達経路３１０で、複数の系統を備えた流体圧駆動機構１１０を良好に制御することができる。そのため、遠隔作業システム１Ａは、ケーブル３００の重量と太さをさらに減らして、作業装置１００Ａの移動性をさらに向上させることができる。

【0075】

本実施形態に係る遠隔作業システム１Ａは、以下のような特徴を有する構成にすることができる。
（１）図１１に示すように、本実施形態に係る遠隔作業システム１Ａにおいて、流体圧駆動機構１１０は、複数の系統を有する。電動機構１２０は、１つの流路から複数の流路に流体５００を分配する流体分配部１２１を有する。電動機構１２０は、流体伝達経路３１０で供給される流体５００を流体分配部１２１で流体圧駆動機構１１０の系統ごとに分配する。

【0076】

本実施形態に係る遠隔作業システム１Ａは、単一の流路しか持たない流体伝達経路３１０で、複数の系統を備えた流体圧駆動機構１１０を制御することができる。そのため、遠隔作業システム１Ａは、ケーブル３００の重量と太さをさらに減らして、作業装置１００Ａの移動性をさらに向上させることができる。

【0077】

（２）図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、本実施形態に係る遠隔作業システム１Ａにおいて、作業装置１００は、流体５００を流す流路を開閉する複数の電磁弁１２０ａと、関節部の駆動に用いる複数のアクチュエータ１１０ａと、を有する。本実施形態に係る遠隔作業システム１Ａは、実施形態１に係る遠隔作業システム１（図１０）と同様に、電磁弁１２０ａを開放してアクチュエータ１１０ａの駆動を開始する。その後に、遠隔作業システム１Ａは、任意の時間間隔で電磁弁１２０ａの閉止と開放を繰り返し行い、さらに、電磁弁１２０ａの閉止中にアクチュエータ１１０ａの駆動の停止を行う。

【0078】

このような本実施形態に係る遠隔作業システム１Ａは、実施形態１に係る遠隔作業システム１と同様に、アクチュエータ１１０ａにかかる負荷Ｆにより、流体５０１に付加する印加圧の制御が阻害されることを回避することができる。そのため、本実施形態２に係る遠隔作業システム１Ａは、作業装置１００Ａの動作を適正に制御することができる。このような本実施形態に係る遠隔作業システム１Ａは、アクチュエータ１１０ａの駆動開始後に、アクチュエータ１１０ａを停止できなくなることを回避することができる。

【0079】

以上の通り、本実施形態２に係る遠隔作業システム１Ａによれば、実施形態１に係る遠隔作業システム１と同様に、作業装置１００の移動性を向上させることができる。しかも、本実施形態２に係る遠隔作業システム１Ａによれば、実施形態１に係る遠隔作業システム１に比べて、単一の流路しか持たない流体伝達経路３１０で、複数の系統を備えた流体圧駆動機構１１０を制御することができる。そのため、遠隔作業システム１Ａは、ケーブル３００の重量と太さをさらに減らす一方で可撓性を増して、作業装置１００Ａの移動性をさらに向上させることができる。

【0080】

［実施形態３］
流体信号５０２としては、例えば、圧力、振動、音、光、その他を用いることができる。そのうち、流体信号５０２として圧力を用いた場合に、アクチュエータ１１０ａにかかる負荷Ｆにより、流体５０１に付加する印加圧の制御を阻害する現象が発生する可能性がある。前記した実施形態２に係る遠隔作業システム１Ａ（図１２）は、電磁弁１２０ａの開放後に、電磁弁１２０ａの閉止と開放とを繰り返し行い、アクチュエータ１１０ａをパルス状に駆動することで、このような現象の発生を回避している。

【0081】

これに対して、本実施形態３では、作業装置１００Ｂの機構制御部１３０に背圧弁１３１ｂを設け、背圧弁１３１ｂを利用することで、このような現象の発生を回避する遠隔作業システム１Ｂを提供する。

【0082】

以下、図１４を参照して、本実施形態３に係る遠隔作業システム１Ｂの構成について説明する。図１４は、本実施形態３に係る遠隔作業システム１Ｂの内部の概略構成図である。

【0083】

図１４に示すように、本実施形態３に係る遠隔作業システム１Ｂは、実施形態２に係る遠隔作業システム１Ａ（図１２）と比較すると、以下の点で相違する。
（１）制御装置２００Ｂは、流体信号発信手段２３０に加圧手段２３１と減圧手段２３２とを有する点。
（２）作業装置１００Ｂは、機構制御部１３０に圧力検知手段１３１ａと背圧弁１３１ｂを有する点。
（３）ケーブル３００は、流体伝達経路３１０に、後記する流体５０１ａを伝達する経路と後記する流体５０１ｂを伝達する経路とを有する点。

【0084】

加圧手段２３１は、目標値に達するまで流体伝達経路３１０に流体５０１を注入することで、流体５０１の印可圧を増やす構成要素である。

【0085】

図１５Ａは、加圧手段２３１の概略構成図である。図１５Ａに示すように、加圧手段２３１は、流体５００を加圧して、流体圧力源２１０からケーブル３００に流体５００を送る。図１５Ｂは、加圧手段２３１の動作説明図である。図１５Ｂは、加圧手段２３１が設定値まで流体５００を加圧していることを示している。ここで、「設定値」は、背圧弁１３１ｂを自動的に閉止させるために設定されたものである。背圧弁１３１ｂは、自動閉止用に、運用に応じて任意の値の設定値が設定される。以下、「設定値」を「閉止用設定値」と称する場合がある。

【0086】

図１４に戻り、減圧手段２３２は、流体伝達経路３１０から流体５０１を排出することで、流体５０１の印可圧を減らす構成要素である。

【0087】

図１６Ａは、減圧手段２３２の概略構成図である。図１６Ａに示すように、減圧手段２３２は、流体５００を減圧して、流体圧力源２１０からケーブル３００に流体５００を送る。図１６Ｂは、減圧手段２３２の動作説明図である。図１６Ｂは、減圧手段２３２が任意の値まで流体５００を減圧していることを示している。

【0088】

図１４に戻り、加圧手段２３１と減圧手段２３２は、例えば、減圧弁、背圧弁、電磁弁等で構成される。以下、加圧手段２３１によって印可圧が増やされた流体５０１を「流体５０１ａ」と称し、流体５０１ａに付加された流体信号５０２を「流体信号５０２ａ」と称する。また、減圧手段２３２によって印可圧が減らされた流体５０１を「流体５０１ｂ」と称し、流体５０１ｂに付加された流体信号５０２を「流体信号５０２ｂ」と称する。

【0089】

圧力検知手段１３１ａは、流体伝達経路３１０の流体５００，５０１の圧力を検知する構成要素である。圧力検知手段１３１ａは、例えば、圧力スイッチ等の機械式圧力検出器や半導体センサ等の電子式圧力検出器で構成される。

【0090】

背圧弁１３１ｂは、流体５０１の圧力維持用の弁である。背圧弁１３１ｂは、圧力検知手段１３１ａ側の一次側流路（図示せず）と流体分配部１２１側の二次側流路（図示せず）との間に配置される。背圧弁１３１ｂは、一次側流路内の流体５０１の圧力を事前に設定した値以上に保つ圧力維持用の構成要素である。背圧弁１３１ｂは、一次側流路内の流体５０１の圧力が設定値より大きい場合に開放して、一次側流路から二次側流路に流体５０１を通過させる。また、背圧弁１３１ｂは、一次側流路内の流体５０１の圧力が設定値以下である場合に閉止して、一次側流路から二次側流路への流体５０１の流動を遮断する。

【0091】

流体５０１ａを伝達する経路と流体５０１ｂを伝達する経路は、例えば、水圧チューブで構成され、系統ごとに複数設けられている。

【0092】

図１７は、遠隔作業システム１Ｂの動作説明図である。図１７に示すように、作業装置１００Ｂは、圧力検知手段１３１ａと電磁弁１２０ａとの間に背圧弁１３１ｂを有する。遠隔作業システム１Ｂは、図８に示す遠隔作業システム１と同様に動作する。このとき、遠隔作業システム１Ｂでは、電動機構１２０は、圧力検知手段１３１ａにより流体信号５０２から検知された電磁弁１２０ａの開閉信号成分に応じて、系統ごとに電磁弁１２０ａの開閉量を制御する。その際に、制御装置２００は、電磁弁１２０ａと背圧弁１３１ｂのいずれか一方が閉止していれば、アクチュエータ１１０ａにかかる負荷Ｆにより、流体５０１に付加する印加圧が変動することを抑制することができる。そのため、遠隔作業システム１Ｂは、アクチュエータ１１０ａにかかる負荷Ｆにより、流体５０１に付加する印加圧の制御を阻害する現象が発生することを回避することができる。

【0093】

図１８は、電磁弁１２０ａと背圧弁１３１ｂの動作説明図である。図１８の左側の例は、背圧弁１３１ｂを設けていない場合において、制御装置２００Ｂの流体信号発信手段２３０が印加圧制御を行うことが可能であるか否かの状態を示している。一方、図１８の右側の例は、背圧弁１３１ｂを設けている場合において、制御装置２００Ｂの流体信号発信手段２３０が印加圧制御を行うことが可能であるか否かの状態を示している。

【0094】

図１８の左側の例と図１８の右側の例では、ともに、電磁弁１２０ａが閉止している場合に、流体信号発信手段２３０が印加圧制御を行うことができる。しかしながら、図１８の左側の例では、電磁弁１２０ａが開放している場合に、流体信号発信手段２３０が印加圧制御を行うことができない。そのため、この場合に、制御装置２００Ｂは、流体信号発信手段２３０で電磁弁１２０ａを開放させる信号成分を含む流体信号５０２を生成することができない。これに対して、図１８の右側の例では、電磁弁１２０ａが開放している場合であっても、背圧弁１３１ｂが閉止していれば、流体信号発信手段２３０が印加圧制御を行うことができる。そのため、この場合に、制御装置２００Ｂは、流体信号発信手段２３０で電磁弁１２０ａを開放させる信号成分を含む流体信号５０２を生成することができる。つまり、遠隔作業システム１Ｂは、流体５０１の圧力が閉止用設定値以下になると、背圧弁１３１ｂが自動的に閉止する。これにより、遠隔作業システム１Ｂは、アクチュエータ１１０ａにかかる負荷Ｆにより、流体５０１に付加する印加圧の制御を阻害する現象が発生することを回避する。このような遠隔作業システム１Ｂは、閉止用設定値以下の圧力領域を活用することで、電動機構１２０への電磁弁１２０ａの閉止信号の送信が可能になる。

【0095】

ここで、図１７に示すように、作業装置１００Ｂは、流体信号検知部１３１の圧力検知手段１３１ａで検知される圧力の実測値Ｐを計測して流体信号５０２に含まれる電磁弁１２０ａの開閉信号成分を検知する。そして、作業装置１００Ｂは、検知された電磁弁１２０ａの開閉信号成分に基づいて電磁弁１２０ａを開閉する。

【0096】

その際に、電磁弁１２０ａが開放されて流体５００が制御装置２００Ｂから作業装置１００Ｂに供給されると、背圧弁１３１ｂを設けていない場合と背圧弁１３１ｂを設けている場合とで、圧力の実測値が図１９Ａに示す例又は図１９Ｂに示す例のように変化する。また、背圧弁１３１ｂを設けていない場合と背圧弁１３１ｂを設けている場合とで、作業装置１００の動作が図２０Ａに示す例又は図２０Ｂに示す例のように変化する。

【0097】

図１９Ａは、背圧弁１３１ｂを設けていない場合の流体信号５０２の説明図である。図１９Ｂは、背圧弁１３１ｂを設けている場合の流体信号５０２の説明図である。図１９Ａ及び図１９Ｂは、加圧手段２３１又は減圧手段２３２で設定される圧力の目標値Ｐ０を実線で示し、圧力検知手段１３１ａで検知される圧力の実測値Ｐを二点鎖線で示している。また、図２０Ａは、背圧弁１３１ｂを設けていない場合の作業装置１００Ｂの動作説明図である。図２０Ｂは、背圧弁１３１ｂを設けている場合の作業装置１００Ｂの動作説明図である。図２０Ａ及び図２０Ｂは、加圧手段２３１又は減圧手段２３２で設定される圧力の目標値Ｐ０を実線で示し、圧力検知手段１３１ａで検知される圧力の実測値Ｐを破線で示している。

【0098】

図１９Ａに示すように、背圧弁１３１ｂを設けていない場合に、流体５００が作業装置１００Ｂに供給されると、圧力検知手段１３１ａで検知される圧力の実測値Ｐがアクチュエータ１１０ａにかかる負荷と釣り合う値に低下する。図２０Ａは、この場合の作業装置１００の動作を示している。図２０Ａに示す例では、電磁弁１２０ａを開放したときに、圧力の実測値Ｐが低下している。この場合に、流体信号５０２の中に電磁弁１２０ａの閉止信号成分が含まれていても、作業装置１００Ｂは閉止信号成分を検知できない。そのため、背圧弁１３１ｂを設けていない場合に、作業装置１００Ｂは、電磁弁１２０ａの開閉制御を適切に行うことができない。

【0099】

これに対して、図１９Ｂに示すように、背圧弁１３１ｂを設けている場合に、流体５００が作業装置１００Ｂに供給されると、圧力検知手段１３１ａで検知される圧力の実測値Ｐが背圧弁１３１ｂの設定値付近で多段階に変化する。図２０Ｂは、この場合の作業装置１００の動作を示している。図２０Ｂに示す例では、電磁弁１２０ａを開放したときに、圧力の実測値Ｐが、背圧弁１３１ｂの閉止用設定値で維持されるように推移する。その後に、圧力の実測値Ｐが、流体信号５０２に含まれる電磁弁１２０ａの閉止信号成分に追従して任意の値まで低下している。このように、流体信号５０２の中に電磁弁１２０ａの閉止信号成分が含まれている場合に、作業装置１００Ｂは閉止信号成分を検知できる。そのため、背圧弁１３１ｂを設けている場合に、作業装置１００Ｂは、電磁弁１２０ａの開閉制御を適切に行うことができる。

【0100】

以下に、このような作業装置１００Ｂの動作について補足する。なお、流体５００に付加する印加圧がアクチュエータ１１０ａ（図１７）にかかる想定最大負荷よりも小さい場合に、流体５００，５０１の供給開始時に、アクチュエータ１１０ａが本来の駆動方向とは逆向きに駆動する現象が発生する可能性がある。このような現象の発生を回避するために、遠隔作業システム１Ｂは、流体５００，５０１の供給開始前に、アクチュエータ１１０ａにかかる想定最大負荷よりも十分に大きな値に印可圧を設定する。そのため、ここでは、流体５００，５０１の供給開始後に、印可圧が上がる場合については説明せずに、印可圧が下がる場合についてのみ説明する。

【0101】

作業装置１００Ｂの制御装置２００は、背圧弁１３１ｂの有無によらず、流体圧駆動機構１１０のいずれの系統にも出力流体５１０を供給していない状態では、流体５０１を加圧したり減圧したりすることができる。つまり、流体伝達経路３１０の片側が流体分配部１２１で閉止された固定壁面の状態において、制御装置２００は、加圧手段２３１と減圧手段２３２により、流体伝達経路３１０に対して流体５０１を注入したり排出したりすることができる。これにより、制御装置２００は、印可圧制御（任意の値に流体伝達経路３１０の印可圧を調整する制御）を行うことができる。そして、制御装置２００は、印可圧制御された流体信号５０２を作業装置１００に送信する。

【0102】

しかしながら、背圧弁１３１ｂを設けていない場合に、１つ以上の系統に流体５００，５０１の供給を開始すると、流体伝達経路３１０の片側が流体圧駆動機構１１０の流体圧シリンダ等の移動壁面となる。液圧シリンダの移動壁面には、流体伝達経路３１０の印可圧とは別に、流体圧駆動機構１１０に対する外部負荷が加わっている。そのため、印可圧と外部負荷の大小関係によって移動壁面が移動し、釣り合ったところで移動壁面が静止する。この際の印可圧は、外部負荷と釣り合う値になり、事前に指定することはできない。

【0103】

背圧弁１３１ｂを設けていない場合に、加圧手段２３１又は減圧手段２３２が流体伝達経路３１０に対して流体５００を注入したり排出したりすると、流体圧駆動機構１１０の移動壁面が移動する。この場合に、遠隔作業システム１Ｂは、流体５０１の印可圧を変更することができない。そのため、遠隔作業システム１Ｂは、印可圧制御された流体信号５０２を制御装置２００Ｂから作業装置１００Ｂに送信することができない。

【0104】

これに対して、背圧弁１３１ｂを設けている場合に、流体５００，５０１の供給を開始した後に、流体５０１の印可圧が背圧弁１３１ｂの閉止用設定値まで減少すると、背圧弁１３１ｂが閉止する。このとき、流体５０１の印可圧は、事前に設定した背圧弁１３１ｂの閉止用設定値で維持される。この後、さらに、流体５０１の印可圧が背圧弁１３１ｂの設定値以下の圧力領域になると、背圧弁１３１ｂが閉止状態を維持する。このとき、流体５００，５０１の供給開始前と同様に、流体伝達経路３１０の片側は固定壁面となる。この場合に、遠隔作業システム１Ｂは、加圧手段２３１と減圧手段２３２により、流体５０１の印可圧を任意の値に制御することができる。そのため、遠隔作業システム１Ｂは、印可圧制御された流体信号５０２を制御装置２００Ｂから作業装置１００Ｂに送信することができる。

【0105】

このような遠隔作業システム１Ｂでは、例えば、任意に設定された閾値で作業装置１００の背圧弁１３１ｂが自動的に閉止する。その後に、制御装置２００の減圧手段２３２が減圧する。さらにその後に、制御装置２００の加圧手段２３１が増圧する。これにより、流体信号５０２の圧力を元の状態に戻すことができる。

【0106】

本実施形態に係る遠隔作業システム１Ｂは、以下のような特徴を有する構成にすることができる。
（１）図１４に示すように、本実施形態に係る遠隔作業システム１Ｂは、流体５００を流す流路を開閉する複数の電磁弁１２０ａを有する。制御装置２００の流体信号発信手段２３０は、流体信号５０２の圧力を増やす加圧手段２３１と、流体信号５０２の圧力を減らす減圧手段２３２と、を有する。流体信号発信手段２３０は、加圧手段２３１と減圧手段２３２により、流体伝達経路３１０の内部の流体５０１の圧力を変更することで、流体信号５０２の印可圧を制御する。作業装置１００の機構制御部１３０は、印可圧が任意の設定値以下の場合に自動的に閉止する背圧弁１３１ｂと、流体信号５０２の印可圧を検知する圧力検知手段１３１ａと、を有する。機構制御部１３０は、背圧弁１３１ｂが閉止することで、設定値以下の圧力領域で電動機構１２０への電磁弁１２０ａの閉止信号の送信が可能になる。

【0107】

このような本実施形態に係る遠隔作業システム１Ｂは、流体分配部１２１で流体圧駆動機構１１０に流体５００を供給している状態であっても、流体信号５０２を送信することができる。

【0108】

（２）図１４に示すように、本実施形態に係る遠隔作業システム１Ｂにおいて、機構制御部１３０は、流体信号５０２の圧力に応じて電力伝達経路３２０で供給される電力を調整して電動機構１２０へ出力する出力調整部１３２を有する。背圧弁１３１ｂは、圧力検知手段１３１ａと流体分配部１２１との間に配置される。

【0109】

本実施形態に係る遠隔作業システム１Ｂは、流体信号５０２の圧力に応じて電力伝達経路３２０で供給される電力を調整して電動機構１２０へ出力することができる。このような本実施形態に係る遠隔作業システム１Ｂは、作業装置１００の電動機構１２０を細かく制御することができる。

【0110】

（３）図２０Ｂに示すように、本実施形態に係る遠隔作業システム１Ｂにおいて、電磁弁１２０ａの閉止信号の値は、背圧弁１３１ｂの閉止用の設定値以下の圧力値に割り当てられている。作業装置１００の機構制御部１３０は、電磁弁１２０ａの開放中であっても、前記設定値以下の圧力領域で電動機構１２０への電磁弁１２０ａの閉止信号の送信が可能になる。

【0111】

このような本実施形態に係る遠隔作業システム１Ｂは、電磁弁１２０ａの開放中であっても、背圧弁１３１ｂの閉止用の設定値以下の圧力領域で電動機構１２０への電磁弁１２０ａの閉止信号を送信することができる。

【0112】

以上の通り、本実施形態３に係る遠隔作業システム１Ｂによれば、実施形態１に係る遠隔作業システム１と同様に、作業装置１００の移動性を向上させることができる。しかも、本実施形態３に係る遠隔作業システム１Ｂによれば、実施形態１に係る遠隔作業システム１に比べて、背圧弁１３１ｂの設定値未満の圧力領域を使って、加圧手段２３１や減圧手段２３２で印可圧を制御することができる。つまり流体分配部１２１が流体圧駆動機構１１０に対して出力流体５１０を供給している状態でも、加圧手段２３１や減圧手段２３２で印可圧を制御できる。そのため、流体伝達経路３１０の印可圧信号として流体信号５０２を作業装置１００に良好に伝達して、流体圧駆動機構１１０を安定して制御することができる。

【0113】

本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0114】

また、例えば、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路にて設計する等によってハードウェアによって実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによってソフトウェアによって実現してもよい。各機能を実現するプログラム、ファイル等の情報は、半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

【0115】

また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0116】

１，１Ａ，１Ｂ，１ｏｌｄ 遠隔作業システム
２ 操縦者
１０ 操作装置
１００，１００ｏｌｄ 作業装置
１０１ 関節部
１１０ 流体圧駆動機構
１１０ａ アクチュエータ
１１１ 流体圧シリンダ
１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ，１１２ｂ 空間
１１１ｃ ピストン
１１２ 流体圧モータ
１１２ｃ 回転軸
１２０ 電動機構
１２０ａ，２１３ａ 電磁弁（弁）
１２１ 流体分配部
１３０ 機構制御部
１３１ 流体信号検知部
１３１ａ 圧力検知手段
１３１ｂ 背圧弁
１３２ 出力調整部
２００，２００ｏｌｄ 制御装置
２１０ 流体圧力源
２１１ タンク
２１２ ポンプ
２２０ 電源
２３０ 流体信号発信手段
２３０ａ 印加圧制御部
２３０ｂ 印加圧切替手段
２３１ 加圧手段
２３２ 減圧手段
３００，３００ｏｌｄ ケーブル
３１０ 流体伝達経路
３２０ 電力伝達経路
５００，５０１，５０１ａ，５０１ｂ 流体
５０２，５０２ａ，５０２ｂ 流体信号
５１０ 出力流体
６００ 電力
６１０ 出力電力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図20A】

【図20B】

【図21】