JP7380302B2 - 操作支援サーバ、操作支援システムおよび操作支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械の暖機運転技術に関する。

作業機械または建設機械の油圧系の温度に応じて暖機運転を実行するための技術が提案されている（例えば、特許文献１～２参照）。

再表２０１９／０５３８３３号公報 特開２０１８－０４８４７２号公報

しかし、オペレータが作業機械を遠隔操作する場合、当該作業機械の状況を認識しにくい。例えば、作業機械が気温の低い場所に位置している場合、当該作業機械による作業を始める前に暖機運転をする必要があるが、オペレータは当該作業機械と離れた場所にいるので暖機運転の必要性に気づかず、いざオペレータが当該作業機械による作業を始めようとしてもすぐには作業に取り掛かることができない。

そこで、本発明は、作業機械の利用予定および当該作業機械の外部状態変数に鑑みて、当該作業機械の暖機運転を開始させることができる技術を提供することを目的とする。

本発明の操作支援サーバは、外部情報源との通信に基づき、現在時刻から前記作業機械による作業開始予定時刻である指定時刻までの期間にわたる前記作業機械の環境を表わす外部状態変数の予測値の時系列を認識する第１支援処理要素と、前記第１支援処理要素により認識された前記外部状態変数の予測値の時系列に基づき、前記作業機械の暖機運転態様に影響される前記作業機械の構成要素の状態を表す内部状態変数の前記指定時刻における予測値を認識し、前記指定時刻における前記内部状態変数の予測値が指定条件を満たすように、前記作業機械との通信に基づき、前記指定時刻よりも前の時刻において前記作業機械に暖機運転を開始させるための処理を実行する第２支援処理要素と、を備えている。

当該構成の操作支援サーバによれば、指定時刻までの期間にわたる外部状態変数の予測値の時系列に基づき、当該指定時刻における作業機械の構成要素の状態を表す内部状態変数の予測値が推定される。「外部状態変数」は、作業機械の内部状態変数に影響を及ぼす、当該作業機械の環境を表わす変数である。「内部状態変数」は、作業機械の暖機運転によって値が変化する、当該作業機械の構成要素のうち指定構成要素の状態を表わす変数である。「指定時刻」は、作業機械のオペレータまたは作業機械の運転状態を監督するディレクタなどのユーザによって指定される時刻、または、当該ユーザによって指定される期間に含まれる任意の時刻などを包含する概念である。

そして、指定時刻における作業機械の内部状態変数の予測値が指定条件を満たすように、作業機械との通信に基づき、指定時刻よりも前の時刻から作業機械の暖機運転が開始される。よって、オペレータは内部状態変数が指定条件を満たしている作業機械を用いて、指定時刻から作業を開始することが可能になる。

本発明の操作支援サーバにおいて、前記第１支援処理要素が、前記作業機械が前記暖機運転をするときの暖機能力を認識し、前記第２支援処理要素が、前記第１支援処理要素により認識された前記作業機械の暖機能力に基づいて前記内部状態変数の予測値が前記指定条件を満たす暖機完了時刻を予測し、前記暖機完了時刻を前記指定時刻に一致させるように、前記作業機械との通信に基づき、前記作業機械に暖機運転を開始させるための処理を実行することが好ましい。

当該構成の操作支援サーバによれば、作業機械の暖機能力に鑑みて暖機完了時刻が予測される。そして、暖機完了時刻を指定時刻に一致させるように作業機械に暖機運転を開始させるための処理を実行する。ただし、暖機完了時刻が指定時刻と完全に同一にならず、指定時刻よりも若干前の時刻になってもよい。暖機完了時刻と指定時刻との時間間隔が短縮された分だけ、内部状態変数の値が指定条件を満たすようになるまでの暖機運転期間の短縮、ひいては当該短縮分だけ暖機運転に要するエネルギー消費量（または燃料消費量）の低減が図られる。

本発明の操作支援サーバにおいて、前記第２支援処理要素が、現在時刻から前記作業機械の暖機運転を開始させた場合に予測される前記暖機完了時刻が前記指定時刻よりも後になる場合、クライアントとの通信に基づき、暖機遅延通知を前記クライアントの出力インターフェースに出力させることが好ましい。

当該構成の操作支援サーバによれば、現在時刻から作業機械の暖機運転を開始させたとしても暖機完了時刻が指定時刻よりも後になる場合、クライアントの出力インターフェースに暖機遅延通知を出力させることができる。これにより、現在時刻から作業機械の暖機運転が開始されたとしても、当該作業機械の暖機能力等に鑑みて、内部状態変数の予測値が指定条件を満たすようになる暖機運転の完了時刻が、不可避的に遅延する旨の通知をオペレータ等に伝えることができる。

本発明の操作支援システムは、本発明の操作支援サーバおよび作業機械により構成されている操作支援システムであって、前記作業機械が、実機制御装置と、内部状態取得部と、を備え、前記実機制御装置が、前記内部状態取得部により取得された前記内部状態変数の計測値に基づき、前記暖機完了時刻を予測し、予測した前記暖機完了時刻を前記指定時刻に一致させるように前記作業機械の暖機運転を開始させることを特徴とする。

当該構成の操作支援システムによれば、作業機械において内部状態変数が計測され、当該計測値に基づいて暖機完了時刻が予測される。そして、暖機完了時刻を指定時刻に一致させるように作業機械が暖機運転を開始する。ただし、暖機完了時刻が指定時刻と完全に同一にならず、指定時刻よりも若干前の時刻になってもよい。暖機完了時刻と指定時刻との時間間隔がより高精度で短縮された分だけ、内部状態変数の値が指定条件を満たすようになるまでの暖機運転期間の短縮、ひいては当該短縮分だけ暖機運転に要するエネルギー消費量（または燃料消費量）の低減が図られる。

本発明の一実施形態としての操作支援システムの構成に関する説明図。 遠隔操作装置の構成に関する説明図。 作業機械の構成に関する説明図。 操作支援システムの機能に関する説明図。 操作支援システムの機能に関する説明図。 作業機械の外気温と指定構成要素の推定温度変化を示す図。 作業機械の暖機に伴う指定構成要素の温度変化を示す図。 作業機械の暖機に伴う指定構成要素の温度変化を示す図。 作業環境画像に関する説明図

（操作支援システムの構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としての操作支援システムは、操作支援サーバ１０と、遠隔操作装置２０（クライアント）による遠隔操作対象となる作業機械４０と、により構成されている。操作支援サーバ１０、遠隔操作装置２０、作業機械４０およびクライアント６０は相互にネットワーク通信可能に構成されている。操作支援サーバ１０および遠隔操作装置２０の相互通信ネットワークと、操作支援サーバ１０および作業機械４０の相互通信ネットワークと、は同一であってもよく相違していてもよい。

（操作支援サーバの構成）
操作支援サーバ１０は、データベース１０２と、第１支援処理要素１２１と、第２支援処理要素１２２と、を備えている。データベース１０２は、作業機械４０の稼働スケジュールを記憶保持する。データベース１０２は、稼働スケジュールのほかに、例えば撮像画像データ等を記憶保持してもよい。データベース１０２は、操作支援サーバ１０とは別個のデータベースサーバにより構成されていてもよい。各支援処理要素は、演算処理装置（シングルコアプロセッサまたはマルチコアプロセッサもしくはこれを構成するプロセッサコア）により構成され、メモリなどの記憶装置から必要なデータおよびソフトウェアを読み取り、当該データを対象として当該ソフトウェアにしたがった後述の演算処理を実行する。

（遠隔操作装置の構成）
遠隔操作装置２０は、遠隔制御装置２００と、遠隔入力インターフェース２１０と、遠隔出力インターフェース２２０と、を備えている。遠隔操作装置２０は、「第１クライアント」および「第２クライアント」のうち少なくとも一方として機能する。遠隔制御装置２００は、演算処理装置（シングルコアプロセッサまたはマルチコアプロセッサもしくはこれを構成するプロセッサコア）により構成され、メモリなどの記憶装置から必要なデータおよびソフトウェアを読み取り、当該データを対象として当該ソフトウェアにしたがった演算処理を実行する。遠隔入力インターフェース２１０は、遠隔操作機構２１１を備えている。遠隔出力インターフェース２２０は、画像出力装置２２１と、遠隔無線通信機器２２２と、を備えている。

遠隔操作機構２１１には、走行用操作装置と、旋回用操作装置と、ブーム用操作装置と、アーム用操作装置と、バケット用操作装置と、が含まれている。各操作装置は、回動操作を受ける操作レバーを有している。走行用操作装置の操作レバー（走行レバー）は、作業機械４０の下部走行体４１０を動かすために操作される。走行レバーは、走行ペダルを兼ねていてもよい。例えば、走行レバーの基部または下端部に固定されている走行ペダルが設けられていてもよい。旋回用操作装置の操作レバー（旋回レバー）は、作業機械４０の旋回機構４３０を動かすために操作される。ブーム用操作装置の操作レバー（ブームレバー）は、作業機械４０のブームシリンダ４４２を動かすために操作される。アーム用操作装置の操作レバー（アームレバー）は作業機械４０のアームシリンダ４４４を動かすために操作される。バケット用操作装置の操作レバー（バケットレバー）は作業機械４０のバケットシリンダ４４６を動かすために操作される。

遠隔操作機構２１１を構成する各操作レバーは、例えば、図２に示されているように、オペレータが着座するためのシートＳｔの周囲に配置されている。シートＳｔは、アームレスト付きのハイバックチェアのような形態であるが、ヘッドレストがないローバックチェアのような形態、または、背もたれがないチェアのような形態など、オペレータが着座できる任意の形態の着座部であってもよい。

シートＳｔの前方に左右のクローラに応じた左右一対の走行レバー２１１０が左右横並びに配置されている。一つの操作レバーが複数の操作レバーを兼ねていてもよい。例えば、図２に示されているシートＳｔの左側フレームの前方に設けられている左側操作レバー２１１１が、前後方向に操作された場合アームレバーとして機能し、かつ、左右方向に操作された場合旋回レバーとして機能してもよい。同様に、図２に示されているシートＳｔの右側フレームの前方に設けられている右側操作レバー２１１２が、前後方向に操作された場合ブームレバーとして機能し、かつ、左右方向に操作された場合バケットレバーとして機能してもよい。レバーパターンは、オペレータの操作指示によって任意に変更されてもよい。

画像出力装置２２１は、例えば図２に示されているように、シートＳｔの前方、左斜め前方および右斜め前方のそれぞれに配置された略矩形状の画面を有する中央画像出力装置２２１０、左側画像出力装置２２１１および右側画像出力装置２２１２により構成されている。中央画像出力装置２２１０、左側画像出力装置２２１１および右側画像出力装置２２１２のそれぞれの画面（画像表示領域）の形状およびサイズは同じであってもよく相違していてもよい。

図２に示されているように、中央画像出力装置２２１０の画面および左側画像出力装置２２１１の画面が傾斜角度θ１（例えば、１２０°≦θ１≦１５０°）をなすように、左側画像出力装置２２１１の右縁が、中央画像出力装置２２１０の左縁に隣接している。図２に示されているように、中央画像出力装置２２１０の画面および右側画像出力装置２２１２の画面が傾斜角度θ２（例えば、１２０°≦θ２≦１５０°）をなすように、右側画像出力装置２２１２の左縁が、中央画像出力装置２２１０の右縁に隣接している。当該傾斜角度θ１およびθ２は同じであっても相違していてもよい。

中央画像出力装置２２１０、左側画像出力装置２２１１および右側画像出力装置２２１２のそれぞれの画面は、鉛直方向に対して平行であってもよく、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。中央画像出力装置２２１０、左側画像出力装置２２１１および右側画像出力装置２２１２のうち少なくとも１つの画像出力装置が、複数に分割された画像出力装置により構成されていてもよい。例えば、中央画像出力装置２２１０が、略矩形状の画面を有する上下に隣接する一対の画像出力装置により構成されていてもよい。画像出力装置２２１０～２２１２は、スピーカ（音声出力装置）をさらに備えていてもよい。

（作業機械の構成）
図１に示されているように、作業機械４０は、実機制御装置４００と、実機入力インターフェース４１と、実機出力インターフェース４２と、作動機構４４０と、を備えている。実機制御装置４００は、演算処理装置（シングルコアプロセッサまたはマルチコアプロセッサもしくはこれを構成するプロセッサコア）により構成され、メモリなどの記憶装置から必要なデータおよびソフトウェアを読み取り、当該データを対象として当該ソフトウェアにしたがった演算処理を実行する。

作業機械４０は、例えばクローラショベル（建設機械）であり、図３に示されているように、クローラ式の下部走行体４１０と、下部走行体４１０に旋回機構４３０を介して旋回可能に搭載されている上部旋回体４２０と、を備えている。上部旋回体４２０の前方左側部にはキャブ４２４（運転室）が設けられている。上部旋回体４２０の前方中央部には作業アタッチメント４４０が設けられている。

実機入力インターフェース４１は、実機操作機構４１１と、実機撮像装置４１２と、測位装置４１４と、を備えている。実機操作機構４１１は、キャブ４２４の内部に配置されたシートの周囲に遠隔操作機構２１１と同様に配置された複数の実機操作レバーを備えている。遠隔操作機構２１１の操作態様に応じた信号を受信し、当該受信信号に基づいて当該実機操作レバーを動かす駆動機構またはロボットがキャブ４２４に設けられている。実機撮像装置４１２は、例えばキャブ４２４の内部に設置され、フロントウィンドウおよび左右一対のサイドウィンドウ越しに作動機構４４０の少なくとも一部を含む環境を撮像する。フロントウィンドウおよびサイドウィンドウのうち一部または全部が省略されていてもよい。測位装置４１４は、作業機械４０の存在位置を検出するためのＧＮＳＳ受信機（ＧＮＮＳ：Ｇｒｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）により構成されている。

実機出力インターフェース４２は、操作支援サーバ１０、遠隔操作装置２０およびクライアント６０とネットワーク通信をするための実機無線通信機器４２２を備えている。

作動機構としての作業アタッチメント４４０は、上部旋回体４２０に起伏可能に装着されているブーム４４１と、ブーム４４１の先端に回動可能に連結されているアーム４４３と、アーム４４３の先端に回動可能に連結されているバケット４４５と、を備えている。作業アタッチメント４４０には、伸縮可能な油圧シリンダにより構成されているブームシリンダ４４２、アームシリンダ４４４およびバケットシリンダ４４６が装着されている。

ブームシリンダ４４２は、作動油の供給を受けることにより伸縮してブーム４４１を起伏方向に回動させるように当該ブーム４４１と上部旋回体４２０との間に介在する。アームシリンダ４４４は、作動油の供給を受けることにより伸縮してアーム４４３をブーム４４１に対して水平軸回りに回動させるように当該アーム４４３と当該ブーム４４１との間に介在する。バケットシリンダ４４６は、作動油の供給を受けることにより伸縮してバケット４４５をアーム４４３に対して水平軸回りに回動させるように当該バケット４４５と当該アーム４４３との間に介在する。

また、作業機械４０は、内部状態認識部４６０を備えている。内部状態認識部４６０は、例えば、作業機械４０のエンジン冷却水の配管内に配置された温度センサ、旋回機構４３０および作業アタッチメント４４０を作動させるための油圧系における油圧配管やタンク等に配置された温度センダ、および、作業機械４０のその他の構成要素に配置された温度センサを含む。

（クライアントの構成）
クライアント６０は、スマートフォン、タブレット端末またはパーソナルコンピュータなどの端末装置であり、制御装置６００と、入力インターフェース６１０と、出力インターフェース６２０と、を備えている。クライアント６０は、「第１クライアント」および「第２クライアント」のうち少なくとも一方として機能する。制御装置６００は、演算処理装置（シングルコアプロセッサまたはマルチコアプロセッサもしくはこれを構成するプロセッサコア）により構成され、メモリなどの記憶装置から必要なデータおよびソフトウェアを読み取り、当該データを対象として当該ソフトウェアにしたがった演算処理を実行する。

入力インターフェース６１０は、タッチパネル方式のボタンおよびスイッチなどにより構成されている。出力インターフェース６２０は、画像出力装置と、無線通信機器と、を備えている。
（第１機能）
遠隔操作装置２０（またはクライアント６０）において、オペレータにより遠隔入力インターフェース２１０を通じた第１指定操作の有無が判定される（図４／ＳＴＥＰ２１０）。「第１指定操作」は、遠隔操作装置２０と連携する作業機械４０を選択する操作である。第１指定操作の有無は、例えば、次のように判定される。まず、遠隔操作装置２０と連携可能な作業機械４０のそれぞれの存在位置を示すマップおよび／または一覧表等が遠隔出力インターフェース２２０に出力される。次いで、オペレータにより遠隔操作装置２０と連携させる一の作業機械４０を指定するための遠隔入力インターフェース２１０におけるタップ、スワイプまたはピンチングなどの操作が行われたかを判定する。

当該判定結果が否定的である場合（図４／ＳＴＥＰ２１０‥ＮＯ）、第１指定操作の有無の判定以降の処理が繰り返される。その一方、当該判定結果が肯定的である場合（図４／ＳＴＥＰ２１０‥ＹＥＳ）、オペレータにより遠隔操作装置２０と連携される作業機械４０の指定時刻ｔが設定される（図４／ＳＴＥＰ２１１）。指定時刻ｔは、遠隔操作装置２０による作業機械４０による作業を開始させる予定時刻である。設定された指定時刻ｔは、データベース１０２に記憶保存される。

次いで、遠隔無線通信機器２２２を通じて、操作支援サーバ１０に対して運転要求が送信される（図４／ＳＴＥＰ２１２）。当該要求には、遠隔操作装置２０との通信が確立している作業機械４０または遠隔入力インターフェース２１０を通じて指定された作業機械４０を識別するための作業機械識別子および設定された指定時刻ｔが含まれている。

操作支援サーバ１０において、運転要求が受信された場合（図４／Ｃ１０）、第１支援処理要素１２１により当該作業機械識別子により識別される作業機械４０に対して状態確認要求が送信される（図４／ＳＴＥＰ１１０）。

作業機械４０において、実機無線通信機器４２２を通じて状態確認要求が受信された場合（図４／Ｃ４０）、実機制御装置４００は、測位装置４１４を通じて当該作業機械４０の位置情報（緯度および経度）を認識する（図４／ＳＴＥＰ４１０）。

実機制御装置４００により、実機無線通信機器４２２を通じて、当該位置情報またはこれを表わす位置データが遠隔操作装置２０に対して送信される（図４／ＳＴＥＰ４１１）。

そして、操作支援サーバ１０において、第１支援処理要素１２１により位置情報が認識される（図４／Ｃ１１）。

なお、作業機械４０の位置情報が予め認識できている（例えば、データベース１０２に作業機械４０の前回稼働時の位置情報が記憶保存されている）場合、操作支援サーバ１０による作業機械４０に対する状態確認要求（図４／ＳＴＥＰ１１０）と位置情報の認識（図４／Ｃ１１）を省略してもよい。操作支援サーバ１０において、第１支援処理要素１２１により位置情報が認識された場合（図４／Ｃ１１）、当該位置情報に基づいて外部状態変数の計測値が認識される（図４／ＳＴＥＰ１１１）。「外部状態変数」は、作業機械４０の内部状態変数に影響を及ぼす、当該作業機械４０の環境を表わす変数である。例えば、作業機械４０の周囲の気温が外部状態変数に該当する。「内部状態変数」は、当該作業機械の構成要素の状態を表わす変数である。例えば、指定構成要素の温度が内部状態変数に相当する。「指定構成要素の温度」は、例えば、内部状態認識部４６０により計測される作業機械４０のエンジン冷却水の配管内の水温Ｔ１、旋回機構４３０および作業アタッチメント４４０を作動させるための油圧系における油圧配管やタンク等の温度Ｔ２、および、作業機械４０のその他の構成要素の温度等であり、作業機械４０の動力源であるエンジンが稼働されない状態において、作業機械４０の外気温によって変化する、当該作業機械４０の構成要素の温度である。

例えば、第１支援処理要素１２１が、作業機械４０の位置情報に基づき、当該位置情報により表わされる位置または当該位置を含むエリアの気象情報を、外部情報源である気象情報データベースに照会することにより、外部状態変数の計測値を認識する（図４／ＳＴＥＰ１１１）。当該気象情報データベースには、予報業務許可事業者により提供されるものであり、全国の任意の地点における気象の過去データおよび予測データが含まれる。

第１支援処理要素１２１は、作業機械４０の位置に対応する気象情報を、例えば、現在時刻ｔ１より数時間前（例えば６時間前）から指定時刻ｔまでにわたって認識する。外部状態変数が気温である場合、数時間前から現在時刻ｔ１までにわたる気温の計測値の時系列および現在時刻ｔ１から指定時刻ｔまでにわたる気温の予測値の時系列が認識される。

続いて、第２支援処理要素１２２は、暖機運転開始時刻ｔ２の演算を行う（図４／ＳＴＥＰ１１２）。

外部状態変数が気温である場合、第２支援処理要素１２２により、作業機械４０が使用されていない状態における指定構成要素の温度の予測値（予測温度）が認識される。

例えば、作業機械４０が使用されていない場合であって、当該作業機械４０の周囲の外気温が一定である場合、指定構成要素の温度は外気温とほぼ同じである。しかし、作業機械４０が使用されていない場合であって、外気温が変動する場合、指定構成要素の温度が変動する。図６に示されているように、外気温が低下する場合には指定構成要素の温度も低下するが、外気温が緩やかに低下する（または上昇する）場合には外気温と指定構成要素の温度とはほぼ同じ温度である。その一方、外気温が急激に低下する（または上昇する）場合には外気温と指定構成要素の温度とに差が生じる。

第２支援処理要素１２２は、指定構成要素の単位時間当たりの気温の変化率Ｆ１（℃／ｍｉｎ）には閾値があり、この閾値を超えるような単位時間当たりの外気温の変化率Ｆ２（℃／ｍｉｎ）がある場合、図６に示されているように外気温と指定構成要素の温度とに温度差が生じるものとして、この温度差が演算される。変化率Ｆ１は、指定構成要素と外気温との間に温度差があるときの熱伝達率に相当するものであり、変化率Ｆ１の閾値は作業機械４０の過去の実績やシミュレーション等により予め認識乃至推定することが可能である。

第１支援処理要素１２１は、気象情報データベースから認識した外気温と、当該演算した温度差とから、現在時刻ｔ１から少なくとも指定時刻ｔまでにわたる作業機械４０のエンジンが稼働されない状態における指定構成要素の温度変化を認識する。

また、第２支援処理要素１２２は、作業機械４０の暖機能力を過去の実績やシミュレーション等により予め認識または推定する。作業機械４０の暖機能力は、例えば、指定構成要素の単位時間当たりの温度上昇率Ｆ３（℃／ｍｉｎ）として認識される。

そして、第２支援処理要素１２２は、現在時刻ｔ１から指定時刻ｔまでにわたる指定構成要素の温度の予測値の時系列と、作業機械４０の暖機能力と、指定時刻ｔとから、暖機運転開始時刻ｔ２を演算する。この演算は、暖機運転が開始されるまでの間は外気により指定構成要素の熱が奪われる作用を考慮するとともに、暖機運転が開始されエンジンが稼働するとエンジンの熱により指定構成要素を温める作用が外気により指定構成要素の熱が奪われる作用より圧倒的に大きいことを考慮する。

具体的に、第２支援処理要素１２２は、前述したように現在時刻ｔ１から指定時刻ｔまでの期間における指定構成要素の温度の予測値の時系列を認識している。そして、各時点における当該推定の温度である指定構成要素を当該機械の暖機能力Ｆ３（℃／ｍｉｎ）にて暖機運転するときに、指定時刻ｔに暖機が完了する時点が暖機開始時刻ｔ２として特定される。図６では、暖機能力Ｆ３（℃／ｍｉｎ）の傾きを有する直線が暖機完了時刻ｔ３にて所定温度となる点を通るように示すことができる。指定構成要素の推定温度は暖機運転開始時刻ｔ２になるまでは下がり続けるが、暖機運転開始時刻ｔ２以降ではＦ３（℃／ｍｉｎ）で上がり続け暖機完了時刻ｔ３にて所定の温度まで上昇する。

なお、第２支援処理要素１２２は、指定時刻ｔに確実に暖機を完了させるために指定時刻ｔの直前（例えば１～５分前に設定される）に暖機が完了する時点を暖機開始時刻ｔ２として特定してもよい。

また、外部状態変数として、気温以外の要素（気圧、風速、湿度、降雨、降雪等）を加えることで、指定構成要素の温度の予測精度を高めることができる。

第２支援処理要素１２２は、暖機運転開始時刻ｔ２の演算を行い（図４／ＳＴＥＰ１１２）、暖機完了時刻ｔ３が指定時刻ｔよりも後になる場合（図４／ＳＴＥＰ１１３‥ＮＯ）には、暖機遅延通知が送信される（図４／ＳＴＥＰ１１４）。遠隔操作装置２０/クライアント６０は、当該暖機遅延通知を受信した場合（図４／Ｃ２２）、当該暖機遅延通知を遠隔出力インターフェース２２０に出力し、オペレータに対して指定時刻ｔの時点では暖機が完了しない旨を通知する（図４／ＳＴＥＰ２１３）。現在時刻ｔ１と指定時刻ｔとの間に十分な暖機時間を確保できない場合この処理が行われる。また、このとき、推定される暖機完了時刻ｔ３を遠隔出力インターフェース２２０に出力してもよい。

第２支援処理要素１２２は、暖機運転開始時刻ｔ２になると、暖機運転指令を作業機械４０に対して送信する（図４／ＳＴＥＰ１１６）。当該暖機運転指令は、作業機械４０に暖気を指示する指令を含み、付加的に指定時刻ｔを含んでもよい。なお、暖機が完了する時点が指定時刻ｔよりも後になる場合（図４／ＳＴＥＰ１１３‥ＮＯ）であった場合、現在時刻ｔ１を暖機運転開始時刻ｔ２と設定し、直ちに暖機運転指令を作業機械４０に対して送信する。

作業機械４０において、暖機運転指令が受信された場合（図４／Ｃ４１）、実機制御装置４００により、内部状態認識部４６０を用いて指定構成要素の温度の計測値が認識される（図４／ＳＴＥＰ４１４）。そして、実機制御装置４００により、指定構成要素の温度の当該計測値に応じて暖機運転が開始される（図４／ＳＴＥＰ４１６）。

具体的には、実機制御装置４００は、指定構成要素の温度の計測値と、当該作業機械４０の暖機能力とに基づき、指定構成要素の温度が指定条件を満たすように暖機運転が完了する暖機完了時刻ｔ３が予測され、暖機完了時刻ｔ３が指定時刻ｔよりも早い場合、図７に示されているように暖機開始時刻ｔ２から暖機開始時刻ｔ２’にずらすことで暖機運転の開始を遅延させ、あるいは、図８に示されているように暖機を穏やかに行う（暖機能力を抑える）ようにして、暖機運転完了後から指定時刻ｔまでの間の燃料消費を発生させないようにする。

そして、当該内部状態変数の計測値が指定条件を満たすか否かが判定される（図４／ＳＴＥＰ４１８）。具体的に、内部係数対象の温度が所定の温度まで上昇したか否かが判定される。

当該判定結果が否定的である場合（図４／ＳＴＥＰ４１８‥ＮＯ）、当該判定処理が繰り返される。その一方、当該判定結果が肯定的である場合（図４／ＳＴＥＰ４１８‥ＹＥＳ）、暖気完了通知が操作支援サーバ１０に対して送信される（図４／ＳＴＥＰ４２０）。

当該内部状態変数の計測値が指定条件を満たすか否かの判定は、作業機械４０のエンジン回転数および／またはエンジン音の周波数により行ってもよい。

具体的に、暖機が不十分な状態では、当該回転数および／もしくは当該周波数は所定範囲に収まらないが、暖機が進んでくると当該回転数および／もしくは当該周波数が所定範囲に収まるようになるので、この変化をとらえることにより暖気完了を判定することができる。

なお、内部状態認識部４６０に相当するものがない場合、暖機運転指令が受信された時点から暖機を開始させ、指定時刻ｔまで暖機を継続できた時に暖機完了と判定することができる。

第２支援処理要素１２２は、暖機完了通知を受信した場合（図４／Ｃ１２）に、暖機完了通知を遠隔操作装置２０に対して送信する（図４／ＳＴＥＰ１１９）。

遠隔操作装置２０において、遠隔制御装置２００により暖機完了通知が受信された場合（図４／Ｃ２２）、遠隔出力インターフェース２２０および／またはクライアント６０を構成する画像出力装置２２１に当該暖機完了通知が出力される（図４／ＳＴＥＰ２１４）。これにより、指定時刻ｔの直前に暖機完了通知が出力され、オペレータは作業機械４０の暖機が完了したことを認識することができる。

（第２機能）
前記構成の操作支援システムのさらなる機能について図５に示されているフローチャートを用いて説明する。

遠隔操作装置２０において、オペレータにより遠隔入力インターフェース２１０を通じた第２指定操作の有無が判定される（図５／ＳＴＥＰ２２０）。「第２指定操作」は、例えば、オペレータが遠隔操作を意図する作業機械４０を指定するための遠隔入力インターフェース２１０におけるタップなどの操作である。当該判定結果が否定的である場合（図５／ＳＴＥＰ２２０‥ＮＯ）、指定操作の有無の判定以降の処理が繰り返される。その一方、当該判定結果が肯定的である場合（図５／ＳＴＥＰ２２０‥ＹＥＳ）、遠隔無線通信機器２２２を通じて、操作支援サーバ１０に対して環境確認要求が送信される（図５／ＳＴＥＰ２２２）。

操作支援サーバ１０において、環境確認要求が受信された場合、第１支援処理要素１２１により当該環境確認要求が該当する作業機械４０に対して送信される（図５／Ｃ１３）。

作業機械４０において、実機無線通信機器４２２を通じて環境確認要求が受信された場合（図５／Ｃ４２）、実機制御装置４００が実機撮像装置４１２を通じて撮像画像を認識する（図５／ＳＴＥＰ４２０）。実機制御装置４００により、実機無線通信機器４２２を通じて、当該撮像画像を表わす撮像画像データが遠隔操作装置２０に対して送信される（図５／ＳＴＥＰ４２２）。

操作支援サーバ１０において、第１支援処理要素１２１により撮像画像データが受信された場合（図５／Ｃ１４）、第２支援処理要素１２２により撮像画像に応じた環境画像データが遠隔操作装置２０に対して送信される（図５／ＳＴＥＰ１０２）。環境画像データは、撮像画像データそのもののほか、撮像画像に基づいて生成された模擬的な環境画像を表わす画像データである。

遠隔操作装置２０において、遠隔無線通信機器２２２を通じて環境画像データが受信された場合（図５／Ｃ２４）、遠隔制御装置２００により、環境画像データに応じた環境画像が画像出力装置２２１に出力される（図５／ＳＴＥＰ２２４）。

これにより、例えば、図９に示されているように、作業アタッチメント４４０の一部であるブーム４４１、アーム４４３およびバケット４４５が映り込んでいる環境画像が画像出力装置２２１に出力される。

遠隔操作装置２０において、遠隔制御装置２００により遠隔操作機構２１１の操作態様が認識され（図５／ＳＴＥＰ２２６）、かつ、遠隔無線通信機器２２２を通じて、当該操作態様に応じた遠隔操作指令が操作支援サーバ１０に対して送信される（図５／ＳＴＥＰ２２８）。

操作支援サーバ１０において、第２支援処理要素１２２により当該遠隔操作指令が受信された場合、第１支援処理要素１２１により、当該遠隔操作指令が作業機械４０に対して送信される（図５／Ｃ１５）。

作業機械４０において、実機制御装置４００により、実機無線通信機器４２２を通じて操作指令が受信された場合（図５／Ｃ４３）、作業アタッチメント４４０等の動作が制御される（図５／ＳＴＥＰ４２４）。これにより、図６に示されているように、時刻ｔ３以降に作業機械４０の遠隔操作が開始される。この際、暖機運転が完了する。例えば、バケット４４５により作業機械４０の前方の土をすくい、上部旋回体４２０を旋回させたうえでバケット４４５から土を落とす作業が実行される。

（効果）
当該構成の操作支援サーバ１０によれば、指定時刻ｔまでの期間にわたる作業機械４０の周囲の外気温（外部状態変数）の予測値の時系列に基づき、当該指定時刻ｔにおける作業機械４０の指定構成要素の温度（内部状態変数）の予測値が認識される。

そして、指定時刻ｔにおける作業機械４０の指定構成要素の温度の予測値が指定条件を満たすように、作業機械４０との通信に基づき、指定時刻ｔよりも前の時刻から作業機械４０の暖機運転が開始される（図４／ＳＴＥＰ１１３‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１１６→‥→ＳＴＥＰ４１６参照）。よって、オペレータは指定構成要素の温度が指定条件を満たしている作業機械４０を用いて、指定時刻ｔまたはこれに近い時刻から作業を開始することが可能になる。

作業機械４０の暖機能力に鑑みて暖機完了時刻ｔ３が予測される。そして、暖機完了時刻ｔ３を指定時刻ｔに一致させるまたは近付けるように作業機械４０に暖機運転を開始させるための処理が実行される。ただし、暖機完了時刻ｔ３が指定時刻３と完全に同一にならず、指定時刻ｔよりも若干前の時刻になってもよい。暖機完了時刻ｔ３と指定時刻ｔとの時間間隔が短縮された分だけ、指定構成要素の温度（内部状態変数）の値が指定条件を満たすようになるまでの暖機運転期間の短縮、ひいては当該短縮分だけ暖機運転に要するエネルギー消費量（または燃料消費量）の低減が図られる。

現在時刻から作業機械の暖機運転を開始させたとしても暖機完了時刻が指定時刻よりも後になる場合、遠隔操作装置２０またはクライアント６０の遠隔出力インターフェース２２０、６２０に暖機遅延通知が出力される（図４／ＳＴＥＰ１１３‥ＮＯ→ＳＴＥＰ１１４→‥→ＳＴＥＰ２１３参照）。これにより、現在時刻から直ちに作業機械４０の暖機運転が開始されたとしても、当該作業機械４０の暖機能力等に鑑みて、指定構成要素の温度（内部状態変数）の予測値が指定条件を満たすようになる暖機完了時刻ｔ３が、不可避的に遅延する旨の通知をオペレータ等に伝えることができる。

作業機械において指定構成要素の温度（内部状態変数）が計測され、当該計測値に基づいて暖機完了時刻ｔ３が予測され、暖機完了時刻ｔ３を指定時刻ｔに一致させるように作業機械４０が暖機運転を開始する（図４／ＳＴＥＰ４１４→ＳＴＥＰ４１６参照）。暖機完了時刻ｔ３と指定時刻ｔとの時間間隔がより高精度で短縮される分だけ、内部状態変数の値が指定条件を満たすようになるまでの暖機運転期間の短縮、ひいては当該短縮分だけ暖機運転に要するエネルギー消費量（または燃料消費量）の低減が図られる。
（本発明の他の実施形態）
前記実施形態では、現在時刻が暖機運転開始時刻ｔ２になると、第２支援処理要素１２２により暖機運転指令が作業機械４０に対して送信されるが（図４／ＳＴＥＰ１１６参照）、他の実施形態として第２支援処理要素１２２により暖機運転開始時刻ｔ２を含む暖機運転指令が作業機械４０に対して送信されてもよい。この場合、作業機械４０において、暖機運転指令が受信された場合（図４／Ｃ４１）、実機制御装置４００により暖機運転開始時刻ｔ２において暖機運転が開始される（図４／ＳＴＥＰ４１６）。暖機運転指令が受信された時点で、実機制御装置４００により、作業機械４０の指定構成要素の温度の計測値と、当該作業機械４０の暖機能力とに基づいて暖機完了時刻ｔ３が予測される。暖機完了時刻ｔ３が指定時刻ｔよりも早い場合、暖機運転の開始を遅延させ、あるいは、暖機能力を低下させて暖機運転を行う。暖機完了時刻ｔ３と指定時刻ｔとの時間間隔が短縮された分だけ、指定構成要素の温度（内部状態変数）の値が指定条件を満たすようになるまでの暖機運転期間の短縮、ひいては当該短縮分だけ暖機運転に要するエネルギー消費量（または燃料消費量）の低減が図られる。

１０‥操作支援サーバ、２０‥遠隔操作装置、４０‥作業機械、４１‥実機入力インターフェース、４２‥実機出力インターフェース、１０２‥データベース、１２１‥第１支援処理要素、１２２‥第２支援処理要素、２００‥遠隔制御装置、２１０‥遠隔入力インターフェース、２１１‥遠隔操作機構、２２０‥遠隔出力インターフェース、２２１‥画像出力装置、４００‥実機制御装置、４１０‥下部走行体、４２０‥上部旋回体、４２４‥キャブ（運転室）、４４０‥作業アタッチメント（作動機構）、４４５‥バケット（作業部）。

Claims (5)

1. 外部情報源との通信に基づき、現在時刻から作業機械による作業開始予定時刻である指定時刻までの期間にわたる前記作業機械の環境を表わす外部状態変数の予測値の時系列を認識する第１支援処理要素と、
   前記第１支援処理要素により認識された前記外部状態変数の予測値の時系列に基づき、前記作業機械の暖機運転態様に影響される前記作業機械の構成要素の状態を表す内部状態変数の前記指定時刻における予測値を認識し、前記指定時刻における前記内部状態変数の予測値が指定条件を満たすように、前記作業機械との通信に基づき、前記指定時刻よりも前の時刻において前記作業機械に暖機運転を開始させるための処理を実行する第２支援処理要素と、を備えていることを特徴とする操作支援サーバ。
2. 請求項１記載の操作支援サーバにおいて、
   前記第１支援処理要素が、前記作業機械が前記暖機運転をするときの暖機能力を認識し、
   前記第２支援処理要素が、前記第１支援処理要素により認識された前記作業機械の暖機能力に基づいて前記内部状態変数の予測値が前記指定条件を満たす暖機完了時刻を予測し、前記暖機完了時刻を前記指定時刻に一致させるように、前記作業機械との通信に基づき、前記作業機械に暖機運転を開始させるための処理を実行することを特徴とする操作支援サーバ。
3. 請求項２記載の操作支援サーバにおいて、
   前記第２支援処理要素が、現在時刻から前記作業機械の暖機運転を開始させた場合に予測される前記暖機完了時刻が前記指定時刻よりも後になる場合、クライアントとの通信に基づき、暖機遅延通知を前記クライアントの出力インターフェースに出力させることを特徴とする操作支援サーバ。
4. 請求項２または３に記載の操作支援サーバおよび作業機械により構成されている操作支援システムであって、
   前記作業機械が、実機制御装置と、内部状態取得部と、を備え、
   前記実機制御装置が、前記内部状態取得部により取得された前記内部状態変数の計測値に基づき、前記暖機完了時刻を予測し、予測した前記暖機完了時刻を前記指定時刻に一致させるように前記作業機械の暖機運転を開始させることを特徴とする操作支援システム。
5. 外部情報源との通信に基づき、現在時刻から作業機械による作業開始予定時刻である指定時刻までの期間にわたる前記作業機械の環境を表わす外部状態変数の予測値の時系列を認識する第１支援処理と、
   前記第１支援処理の実行により認識された前記外部状態変数の予測値の時系列に基づき、前記作業機械の暖機運転態様に影響される前記作業機械の構成要素の状態を表す内部状態変数の前記指定時刻における予測値を認識し、前記指定時刻における前記内部状態変数の予測値が指定条件を満たすように、前記作業機械との通信に基づき、前記指定時刻よりも前の時刻において前記作業機械に暖機運転を開始させるための処理を実行する第２支援処理と、を含んでいることを特徴とする操作支援方法。
   
   

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