JP6466669B2

JP6466669B2 - Work robot system and control method of work robot system

Info

Publication number: JP6466669B2
Application number: JP2014175938A
Authority: JP
Inventors: 大西　献; 献大西; 藤田　淳; 藤田　　淳; 資子山岸; 知之森; 寛之橋本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: JP2016049864A

Description

本発明は、各種のプラント設備などでの災害発生時に、災害の抑制及び復旧作業や人命救助作業を支援するために使用される作業ロボットシステム及び作業ロボットシステムの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a work robot system used to support disaster suppression and recovery work and lifesaving work when a disaster occurs in various plant facilities and the like, and a control method for the work robot system.

例えば、原子力発電プラントで災害が発生したとき、作業者がこの災害現場に近づけない場合に、各種の作業ロボットシステムが使用される。この作業ロボットシステムは、遠隔操作により走行し、搭載したマニピュレータなどにより各種の作業を実行する必要があることから、なるべく死角の少ない視野を確保する必要がある。この場合、例えば、ロボット本体に多数のカメラを搭載することが考えられるが、カメラ操作が煩雑となって作業性が不十分であると共に、障害物の先の視野を確保することが困難となる。また、ロボット本体から延ばしたアームの先端部にカメラを取付けることで、障害物の先の視野を得ることが考えられるが、機構が複雑となり、また、障害物をよけるための操作が困難となる。 For example, when a disaster occurs in a nuclear power plant, various work robot systems are used when an operator cannot keep close to the disaster site. Since this work robot system needs to run by remote control and perform various work with an installed manipulator or the like, it is necessary to secure a field of view with as few blind spots as possible. In this case, for example, it is conceivable to mount a large number of cameras on the robot body, but the camera operation becomes complicated and the workability is insufficient, and it is difficult to secure a field of view ahead of the obstacle. . In addition, it may be possible to obtain a field of view ahead of the obstacle by attaching a camera to the tip of the arm that extends from the robot body, but the mechanism is complicated and the operation to avoid the obstacle is difficult. Become.

このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された事故対応ロボットシステムは、環境情報を収集するセンサ等のモニタ手段を搭載して事故地点、その周辺、事故地点までの移動経路などの状態を調査するモニタ用と、マニピュレータを搭載して所定の作業を行う作業用ロボットとからなるものである。 As what solves such a problem, there exists a thing described in the following patent document 1, for example. The accident response robot system described in Patent Document 1 is equipped with a monitor means such as a sensor for collecting environmental information, and is used for a monitor for investigating the state of an accident point, its surroundings, a movement route to the accident point, etc., and a manipulator And a working robot that performs a predetermined work.

特開２００１−１７９６６８号公報JP 2001-179668 A

上述した従来の事故対応ロボットシステムは、事故発生時、まず、モニタリングロボットを事故発生個所の建屋周辺に移動させ、搭載したセンサにより事故発生箇所の状態をモニタして指令車に送信し、次に、作業用ロボットを事故発生個所の建屋周辺に移動させ、各種の作業を行うものである。ところが、この場合、指令車は、複数のロボットを制御する必要から、事前準備や各ロボットの操作が複雑となってしまう。また、指令車は、複数のロボットを通信により遠隔で操作していることから、ロボットが通信操作不能となったとき、回収が困難となる。 In the conventional accident response robot system described above, when an accident occurs, the monitoring robot is first moved to the vicinity of the building where the accident occurred, and the state of the accident is monitored by the mounted sensor and transmitted to the command vehicle. The work robot is moved around the building where the accident occurred to perform various operations. However, in this case, since the command vehicle needs to control a plurality of robots, advance preparation and operation of each robot become complicated. In addition, since the command vehicle remotely operates a plurality of robots by communication, it is difficult to collect when the robot becomes unable to perform communication operations.

本発明は上述した課題を解決するものであり、視野の死角を減少させると共に構造の簡素化及び操作の信頼性の向上を図る作業ロボットシステム及び作業ロボットシステムの制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a work robot system and a control method for the work robot system that can reduce the blind spot of the visual field and simplify the structure and improve the operation reliability. To do.

上記の目的を達成するための本発明の作業ロボットシステムは、走行装置と第１カメラを有する第１ロボットと、飛行装置と第２カメラを有する第２ロボットと、前記第１ロボットと前記第２ロボットとの間で電力の供給が可能なケーブルと、前記ケーブルを巻き取る巻取ドラムと、前記第１ロボットに対する前記第２ロボットの高さに応じて前記巻取ドラムからの前記ケーブルの繰り出し量を制御する制御装置と、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a work robot system of the present invention includes a first robot having a traveling device and a first camera, a second robot having a flying device and a second camera, the first robot, and the second robot. A cable capable of supplying electric power to the robot, a winding drum for winding the cable, and a feeding amount of the cable from the winding drum according to the height of the second robot with respect to the first robot And a control device for controlling.

従って、第１ロボットは、第１カメラにより前方の視野を確保しながら走行装置により地上を走行し、第２ロボットは、第２カメラにより第１ロボットの前方の視野を確保しながら飛行装置により空中を飛行する。このとき、制御装置は、第１ロボットに対する第２ロボットの高さに応じて巻取ドラムからのケーブルの繰り出し量を制御する。そのため、第１ロボットは、地上からの前方の視野と空中からの前方の視野を確保しながら走行することとなり、視野の死角を減少させることができる。また、第１ロボットと第２ロボットがケーブルにより連結されていることから、各ロボットの操作や制御が容易となり、構造を簡素化することができる。また、第２ロボットの高さに応じて巻取ドラムからのケーブルの繰り出し量を調整するため、ケーブルを弛んだ状態に維持することができ、ケーブルを通して第２ロボットに不要な力が作用することはなく、第２ロボットを安定して飛行させることができ、操作の信頼性を向上することができる。 Accordingly, the first robot travels on the ground with the traveling device while securing the forward visual field with the first camera, and the second robot is in the air with the flying device while securing the visual field in front of the first robot with the second camera. To fly. At this time, the control device controls the feeding amount of the cable from the winding drum according to the height of the second robot with respect to the first robot. Therefore, the first robot travels while ensuring a forward visual field from the ground and a forward visual field from the air, and the blind spot of the visual field can be reduced. In addition, since the first robot and the second robot are connected by the cable, the operation and control of each robot is facilitated, and the structure can be simplified. In addition, since the amount of the cable fed from the winding drum is adjusted according to the height of the second robot, the cable can be maintained in a slack state, and unnecessary force acts on the second robot through the cable. No, the second robot can fly stably, and the operation reliability can be improved.

本発明の作業ロボットシステムでは、前記巻取ドラムは、前記第１ロボットに設けられることを特徴としている。 In the work robot system of the present invention, the winding drum is provided in the first robot.

従って、巻取ドラムを第１ロボットに設けることで、第２ロボットを軽量化することができ、飛行装置が消費する電力量を低減することができる。 Therefore, by providing the take-up drum in the first robot, the second robot can be reduced in weight, and the amount of power consumed by the flying device can be reduced.

本発明の作業ロボットシステムでは、前記第２ロボットは、前記第１ロボットの位置を検出する検出器を有し、前記制御装置は、前記検出器からの検出信号に基づいて前記飛行装置を制御することを特徴としている。 In the work robot system of the present invention, the second robot has a detector that detects the position of the first robot, and the control device controls the flying device based on a detection signal from the detector. It is characterized by that.

従って、制御装置は、第２ロボットの検出器が検出した第１ロボットの位置に基づいて飛行装置を制御することで、第２ロボットを常時第１ロボットの上方で飛行させることが可能となり、第２カメラにより第１ロボットの前方の視野を適正に確保することができる。 Accordingly, the control device can control the flying device based on the position of the first robot detected by the detector of the second robot, so that the second robot can always fly above the first robot. The field of view in front of the first robot can be appropriately secured by the two cameras.

本発明の作業ロボットシステムでは、前記第１ロボットは、前記第２ロボットの離発着用ポートを有することを特徴としている。 In the work robot system of the present invention, the first robot has a release / wear port of the second robot.

従って、第２ロボットが第１ロボットの離発着用ポートに対して離発着可能であることから、第２ロボットが不要なときは、第２ロボットを離発着用ポートに回収することができる。 Accordingly, since the second robot can be detached from and attached to the separation / wearing port of the first robot, when the second robot is unnecessary, the second robot can be collected in the separation / wearing port.

本発明の作業ロボットシステムでは、前記第２ロボットは、ヘリコプターであることを特徴としている。 In the work robot system of the present invention, the second robot is a helicopter.

従って、第２ロボットをヘリコプターとすることで、第２ロボットの飛行制御が容易となり、第２カメラにより第１ロボットの前方の視野を適正に確保することができる。 Therefore, by using the second robot as a helicopter, the flight control of the second robot is facilitated, and the front view of the first robot can be appropriately secured by the second camera.

また、本発明の作業ロボットシステムの制御方法は、第１カメラを有する第１ロボットと第２カメラを有する第２ロボットとが電力の供給及び信号の送受信が可能なケーブルにより連結され、前記ケーブルを巻き取る巻取ドラムが設けられる作業ロボットシステムにおいて、前記第１ロボットが地上を走行する一方、前記第２ロボットが空中を飛行するとき、前記巻取ドラムにより前記ケーブルを弛ませる、ことを特徴とするものである。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a work robot system in which a first robot having a first camera and a second robot having a second camera are connected by a cable capable of supplying power and transmitting / receiving signals. In the working robot system provided with the winding drum, the cable is loosened by the winding drum when the first robot travels on the ground and the second robot flies in the air. To do.

従って、地上を走行する第１ロボットと空中を飛行する第２ロボットとの間で、ケーブルが弛んでいることで、ケーブルを通して第２ロボットに不要な力が作用することはなく、第２ロボットを安定して飛行させることができ、操作の信頼性を向上することができる。 Therefore, since the cable is slack between the first robot traveling on the ground and the second robot flying in the air, unnecessary force does not act on the second robot through the cable. It can fly stably and can improve the reliability of operation.

本発明の作業ロボットシステムの制御方法では、前記第１ロボットが地上を走行する一方、前記第２ロボットが空中を飛行するとき、前記第２ロボットを前記第１ロボットの上方で飛行させることを特徴としている。 In the method for controlling a work robot system according to the present invention, when the first robot travels on the ground, the second robot flies above the first robot when the second robot flies in the air. It is said.

従って、第２ロボットを常時第１ロボットの上方で飛行させることで、第２カメラにより第１ロボットの前方の視野を適正に確保することができる。 Therefore, the visual field in front of the first robot can be appropriately secured by the second camera by always flying the second robot above the first robot.

本発明の作業ロボットシステム及び作業ロボットシステムの制御方法によれば、走行可能な第１ロボットと飛行可能な第２ロボットとの間で第２ロボットの高さに応じてケーブルの繰り出し量を制御するので、視野の死角を減少させることができると共に、構造の簡素化及び操作の信頼性の向上を図ることができる。 According to the work robot system and the control method of the work robot system of the present invention, the cable feed amount is controlled between the first robot capable of traveling and the second robot capable of flying according to the height of the second robot. Therefore, the blind spot of the visual field can be reduced, the structure can be simplified, and the operation reliability can be improved.

図１は、本実施形態の作業ロボットシステムを表す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a work robot system according to the present embodiment. 図２は、走行車両を表す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a traveling vehicle. 図３は、ヘリコプターを表す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a helicopter. 図４は、操作制御装置を表す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating the operation control device.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る作業ロボットシステム及び作業ロボットシステムの制御方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a work robot system and a control method for the work robot system according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, and when there are two or more embodiments, what comprises combining each embodiment is also included.

図１は、本実施形態の作業ロボットシステムを表す概略図、図２は、走行車両を表す概略構成図、図３は、ヘリコプターを表す概略構成図、図４は、操作制御装置を表す概略構成図である。 1 is a schematic diagram illustrating a work robot system according to the present embodiment, FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a traveling vehicle, FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a helicopter, and FIG. 4 is a schematic configuration illustrating an operation control device. FIG.

本実施形態において、図１に示すように、作業ロボットシステム１０は、地上を走行可能な走行車両（第１ロボット）１１と、空中を飛行可能なヘリコプター（第２ロボット）１２と、走行車両１１とヘリコプター１２を操作制御する操作制御装置１３とを有している。そして、走行車両１１とヘリコプター１２は、両者の間で電力の供給及び信号の送受信が可能なケーブル１４により連結されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, the work robot system 10 includes a traveling vehicle (first robot) 11 capable of traveling on the ground, a helicopter (second robot) 12 capable of flying in the air, and a traveling vehicle 11. And an operation control device 13 for operating and controlling the helicopter 12. The traveling vehicle 11 and the helicopter 12 are connected by a cable 14 capable of supplying power and transmitting / receiving signals.

走行車両１１は、図１及び図２に示すように、中空形状をなすフレーム２１の下部に走行装置２２が設けられることで、地上を走行可能となっている。この走行装置２２は、フレーム２１の下部に設けられた４個の走行車輪としての前輪２３及び後輪２４を有しており、前輪２３及び後輪２４は、フレーム２１の内部に配置された電動モータを有する駆動装置２５により駆動回転可能となっている。なお、走行装置２２は、前輪２３及び後輪２４に限らず、例えば、クローラであってもよい。また、前輪２３は、操舵装置２６が連結されており、操舵装置２６により前輪２３を操舵することで、走行車両１１の走行方向を変更することができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the traveling vehicle 11 is capable of traveling on the ground by being provided with a traveling device 22 below a hollow frame 21. This traveling device 22 has front wheels 23 and rear wheels 24 as four traveling wheels provided at the lower part of the frame 21, and the front wheels 23 and the rear wheels 24 are electrically operated disposed inside the frame 21. The drive device 25 having a motor can be driven and rotated. The traveling device 22 is not limited to the front wheel 23 and the rear wheel 24, and may be a crawler, for example. Further, the front wheel 23 is connected to a steering device 26, and the traveling direction of the traveling vehicle 11 can be changed by steering the front wheel 23 by the steering device 26.

フレーム２１は、内部に制御装置２７が設けられている。制御装置２７は、駆動装置２５と操舵装置２６を制御可能である。また、フレーム２１は、内部にバッテリ（二次電池）２８が設けられている。バッテリ２８は、駆動装置２５と制御装置２７に接続され、電力を供給している。 The frame 21 is provided with a control device 27 inside. The control device 27 can control the drive device 25 and the steering device 26. The frame 21 is provided with a battery (secondary battery) 28 therein. The battery 28 is connected to the drive device 25 and the control device 27 and supplies power.

フレーム２１は、上部にはしご装置２９が設けられている。はしご装置２９は、フレーム２１に固定されるはしご台３０と、はしご台３０に支持されるはしご３１と、ウインチ３２とを有しており、制御装置２７により駆動制御可能となっている。即ち、制御装置２７は、はしご装置２９のウインチ３２を駆動制御することで、はしご３１を伸縮することができる。 The frame 21 is provided with a ladder device 29 at the top. The ladder device 29 includes a ladder base 30 fixed to the frame 21, a ladder 31 supported by the ladder base 30, and a winch 32, and can be driven and controlled by the control device 27. That is, the control device 27 can expand and contract the ladder 31 by driving and controlling the winch 32 of the ladder device 29.

走行車両１１は、フレーム２１に無線装置３３が設けられており、無線装置３３は、アンテナ３４を有し、制御装置２７に接続されている。また、走行車両１１は、フレーム２１の前部に第１カメラ３５が設けられており、制御装置２７に接続されている。 In the traveling vehicle 11, a wireless device 33 is provided on the frame 21, and the wireless device 33 has an antenna 34 and is connected to a control device 27. Further, the traveling vehicle 11 is provided with a first camera 35 at the front portion of the frame 21 and is connected to the control device 27.

また、フレーム２１は、ケーブル１４を巻き取るケーブル巻取装置３６が設けられている。ケーブル巻取装置３６は、取付台３７に回転自在に支持される巻取ドラム３８と、この巻取ドラム３８を正転及び逆転可能なドラム駆動装置３９とを有している。ケーブル１４は、一端部がこの巻取ドラム３８に連結されており、ドラム駆動装置３９により巻取ドラム３８を正転すると、ケーブル１４を巻き取ることができ、巻取ドラム３８を逆転すると、ケーブル１４を繰り出すことができる。また、ケーブル１４は、電力線と信号線を兼ねており、一端部がバッテリ２８に接続されると共に、制御装置２７に接続されている。 The frame 21 is provided with a cable winding device 36 that winds the cable 14. The cable take-up device 36 includes a take-up drum 38 that is rotatably supported by a mounting base 37, and a drum drive device 39 that can forward and reverse the take-up drum 38. One end of the cable 14 is connected to the take-up drum 38. When the take-up drum 38 is rotated forward by the drum driving device 39, the cable 14 can be taken up. 14 can be paid out. The cable 14 also serves as a power line and a signal line. One end of the cable 14 is connected to the battery 28 and to the control device 27.

一方、ヘリコプター１２は、図１及び図３に示すように、中空形状をなすフレーム５１の上部に飛行装置５２が設けられることで、空中を飛行可能となっている。この飛行装置５２は、フレーム５１の上部に設けられたメインロータ５３と、フレーム５１の後部に設けられたテールロータ５４とを有しており、メインロータ５３とテールロータ５４は、フレーム５１の内部に配置された電動モータを有する駆動装置５５，５６により駆動回転可能となっている。なお、このヘリコプター１２は、具体的な構成の一例であり、これに限定するものではない。 On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 3, the helicopter 12 is capable of flying in the air by providing a flight device 52 on the upper part of a frame 51 having a hollow shape. The flying device 52 includes a main rotor 53 provided on the upper portion of the frame 51 and a tail rotor 54 provided on the rear portion of the frame 51. The main rotor 53 and the tail rotor 54 are arranged inside the frame 51. It can be driven and rotated by driving devices 55 and 56 having electric motors arranged in the motor. In addition, this helicopter 12 is an example of a concrete structure, It does not limit to this.

フレーム５１は、内部に制御装置５７が設けられている。制御装置５７は、駆動装置５５，５６を制御可能である。また、フレーム５１は、ケーブル１４の他端部が接続される接続部５８が設けられている。接続部５８は、制御装置５７に接続されると共に、各駆動装置５５，５６に接続されている。このケーブル１４は、電力線と信号線を兼ねており、電力を制御装置５７と各駆動装置５５，５６に供給している。 The frame 51 is provided with a control device 57 inside. The control device 57 can control the drive devices 55 and 56. Further, the frame 51 is provided with a connection portion 58 to which the other end portion of the cable 14 is connected. The connection unit 58 is connected to the control device 57 and also connected to the drive devices 55 and 56. The cable 14 serves as both a power line and a signal line, and supplies power to the control device 57 and the drive devices 55 and 56.

ヘリコプター１２は、フレーム５１の前部に第２カメラ５９が設けられており、制御装置５７に接続されている。なお、この第２カメラ５９は、魚眼レンズを有している。 The helicopter 12 is provided with a second camera 59 at the front portion of the frame 51 and is connected to the control device 57. The second camera 59 has a fisheye lens.

また、走行台車１１の制御装置２７は、走行車両１１に対するヘリコプター１２の飛行高さに応じてケーブル巻取装置３６を駆動制御し、巻取ドラム３８からのケーブル１４の繰り出し量を制御する。また、ヘリコプター１２の制御装置５７は、走行台車１１の位置に基づいて飛行装置５２を制御する。 Further, the control device 27 of the traveling carriage 11 drives and controls the cable winding device 36 according to the flying height of the helicopter 12 with respect to the traveling vehicle 11 and controls the feeding amount of the cable 14 from the winding drum 38. The control device 57 of the helicopter 12 controls the flying device 52 based on the position of the traveling carriage 11.

即ち、図１から図３に示すように、走行台車１１は、上部に複数のマーカ４１が設けられている。ヘリコプター１２は、複数のマーカ４１の位置を検出する検出器として第２カメラ５９が設けられている。制御装置５７は、第２カメラ５９からの検出信号に基づいて飛行装置５２を制御する。また、ケーブル１４は、信号線を兼ねていることから、走行台車１１の制御装置２７とヘリコプター１２の制御装置５７との間で各種の信号の送受信が行われる。走行台車１１の制御装置２７は、第２カメラ５９からの検出信号に基づいてケーブル巻取装置３６を駆動制御する。 That is, as shown in FIGS. 1 to 3, the traveling carriage 11 is provided with a plurality of markers 41 on the top. The helicopter 12 is provided with a second camera 59 as a detector that detects the positions of the plurality of markers 41. The control device 57 controls the flying device 52 based on the detection signal from the second camera 59. Since the cable 14 also serves as a signal line, various signals are transmitted and received between the control device 27 of the traveling carriage 11 and the control device 57 of the helicopter 12. The control device 27 of the traveling carriage 11 drives and controls the cable winding device 36 based on the detection signal from the second camera 59.

具体的に説明すると、ヘリコプター１２の第２カメラ５９が複数（３個）のマーカ４１を撮影すると、制御装置５７は、第２カメラ５９が撮影した俯瞰画像と予め計測しておいた３個のマーカ４１の距離に基づいて第２カメラ５９からマーカ４１までの距離、つまり、ヘリコプター１２の飛行高さを求める。この場合、マーカ４１は、突起物、ランプの点灯や点滅、２次元バーコードなどを用いればよい。なお、走行車両１１に対するヘリコプター１２の飛行高さの検出手法は、この方法に限定されるものではない。例えば、ヘリコプター１２に超音波センサやレーザセンサ（レーザーレンジファインダ）などを装着して走行車両１１に対するヘリコプター１２の飛行高さを検出してもよい。また、高度計や圧力計などを用いてヘリコプター１２の飛行高さを検出してもよい。 More specifically, when the second camera 59 of the helicopter 12 captures a plurality (three) of the markers 41, the control device 57 and the overhead image captured by the second camera 59 and the three previously measured images. Based on the distance of the marker 41, the distance from the second camera 59 to the marker 41, that is, the flight height of the helicopter 12 is obtained. In this case, the marker 41 may be a projection, lighting or blinking of a lamp, a two-dimensional barcode, or the like. The method for detecting the flight height of the helicopter 12 relative to the traveling vehicle 11 is not limited to this method. For example, an ultrasonic sensor or a laser sensor (laser range finder) may be attached to the helicopter 12 to detect the flight height of the helicopter 12 relative to the traveling vehicle 11. Further, the flight height of the helicopter 12 may be detected using an altimeter, a pressure gauge, or the like.

そして、制御装置２７は、走行車両１１に対するヘリコプター１２の飛行高さが求められると、走行車両１１からケーブル１４を通してヘリコプター１２に重力以外の力が作用しないようにケーブル巻取装置３６を駆動制御し、巻取ドラム３８からのケーブル１４の繰り出し量を制御する。つまり、走行車両１１とヘリコプター１２との間でケーブル１４に大きな張力が作用しないようにケーブル１４撓ませる。ヘリコプター１２は、一方向に張力が作用すると、その姿勢を立て直すことが困難となる。そのため、ヘリコプター１２に対してケーブル１４から大きな張力が作用しないように、巻取ドラム３８からのケーブル１４の繰り出し量を調整することで、ケーブル１４を撓ませる。 When the flying height of the helicopter 12 with respect to the traveling vehicle 11 is obtained, the control device 27 drives and controls the cable winding device 36 so that no force other than gravity acts on the helicopter 12 from the traveling vehicle 11 through the cable 14. The amount by which the cable 14 is fed from the winding drum 38 is controlled. That is, the cable 14 is bent so that a large tension does not act on the cable 14 between the traveling vehicle 11 and the helicopter 12. When tension is applied in one direction, it becomes difficult for the helicopter 12 to reestablish its posture. Therefore, the cable 14 is bent by adjusting the feed amount of the cable 14 from the winding drum 38 so that a large tension does not act on the helicopter 12 from the cable 14.

また、ヘリコプター１２の第２カメラ５９が複数のマーカ４１を撮影すると、制御装置５７は、第２カメラ５９が撮影した俯瞰画像と予め計測しておいた３個のマーカ４１の距離に基づいてマーカ４１に対する第２カメラ５９の水平位置、つまり、走行車両１１に対するヘリコプター１２の水平位置を求める。制御装置５７は、走行車両１１に対するヘリコプター１２の水平位置が求められると、走行車両１１の上方にヘリコプター１２が位置するように飛行装置５２を制御する。そのため、第２カメラ５９は、常時、走行車両１１の前方の画像を撮影することができる。 Further, when the second camera 59 of the helicopter 12 captures the plurality of markers 41, the control device 57 determines the marker based on the distance between the overhead image captured by the second camera 59 and the three markers 41 measured in advance. The horizontal position of the second camera 59 with respect to 41, that is, the horizontal position of the helicopter 12 with respect to the traveling vehicle 11 is obtained. When the horizontal position of the helicopter 12 with respect to the traveling vehicle 11 is obtained, the control device 57 controls the flying device 52 so that the helicopter 12 is positioned above the traveling vehicle 11. Therefore, the second camera 59 can always capture an image in front of the traveling vehicle 11.

また、図１に示すように、走行車両１１は、ヘリコプター１２が離陸または着陸できるような離発着用ポート４２が設けられている。 Further, as shown in FIG. 1, the traveling vehicle 11 is provided with a departure / wearing port 42 that allows the helicopter 12 to take off or land.

図４に示すように、操作制御装置１３は、操作装置６１と、制御装置６２と、表示装置（ディスプレイ）６３を有している。操作装置６１は、作業者により操作可能であり、制御装置６２に接続されている。この制御装置６２は、表示装置６３が接続されると共に、無線装置６４が設けられており、無線装置６４は、アンテナ６５を有している。操作装置６１は、制御装置６２に操作指令を送ることで、その操作指令を無線装置６４，３３により走行車両１１の制御装置２７に出力可能であり、この操作指令は、ケーブル１４を介してヘリコプター１２の制御装置５７に出力可能である。即ち、作業者は、操作装置６１により走行車両１１とヘリコプター１２を遠隔操作可能となっている。また、作業者は、表示装置６３により各カメラ３５，５９が撮影した画像を見ることができる。 As shown in FIG. 4, the operation control device 13 includes an operation device 61, a control device 62, and a display device (display) 63. The operation device 61 can be operated by an operator and is connected to the control device 62. The control device 62 is connected to a display device 63 and is provided with a wireless device 64, and the wireless device 64 has an antenna 65. The operation device 61 can output the operation command to the control device 27 of the traveling vehicle 11 by the wireless devices 64 and 33 by sending an operation command to the control device 62, and this operation command is transmitted via the cable 14 to the helicopter. It is possible to output to 12 control devices 57. That is, the operator can remotely operate the traveling vehicle 11 and the helicopter 12 by the operation device 61. In addition, the operator can view images captured by the cameras 35 and 59 by the display device 63.

ここで、本実施形態の作業ロボットシステムによる各種の作業方法について説明する。図１に示すように、操作制御装置１３は、管理棟などに配置されており、作業者は、この管理棟で操作制御装置１３を用いて、遠隔操作により走行車両１１を走行させ、作業現場に向けて移動させる。このとき、ヘリコプター１２は、走行車両１１の離発着用ポート４２に載置しており、作業者は、走行車両１１の第１カメラ３５からの映像を見て走行車両１１を走行させる。 Here, various working methods by the working robot system of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the operation control device 13 is disposed in a management building or the like, and an operator uses the operation control device 13 in this management building to travel the traveling vehicle 11 by remote operation, thereby operating the work site. Move towards. At this time, the helicopter 12 is placed on the departure / wearing port 42 of the traveling vehicle 11, and the worker causes the traveling vehicle 11 to travel by looking at the image from the first camera 35 of the traveling vehicle 11.

そして、走行車両１１が作業現場に近づいて第１カメラ３５からの映像だけでは、十分な視界を確保できないと感じたら、離発着用ポート４２のヘリコプター１２を離陸させ、走行車両１１の上方を飛行させる。作業者は、第２カメラ５９により走行車両１１の走行を操作できるのに十分な画像が確保されるように、ヘリコプター１２の高度を制御する。このとき、制御装置５７は、第２カメラ５９が撮影した俯瞰画像と予め計測しておいた３個のマーカ４１の距離に基づいてヘリコプター１２の飛行高さを求め、ケーブル１４を介して走行車両１１の制御装置２７に出力する。制御装置２７は、走行車両１１に対するヘリコプター１２の飛行高さに応じてケーブル巻取装置３６の巻取ドラム３８からのケーブル１４の繰り出し量を制御する。つまり、走行車両１１とヘリコプター１２との間でケーブル１４に大きな張力が作用しないようにケーブル１４を撓ませる。 Then, when the traveling vehicle 11 approaches the work site and feels that a sufficient field of view cannot be ensured only by the image from the first camera 35, the helicopter 12 of the take-off wearing port 42 is taken off and the traveling vehicle 11 is allowed to fly above. . The operator controls the altitude of the helicopter 12 so that the second camera 59 secures an image sufficient to operate the traveling vehicle 11. At this time, the control device 57 obtains the flying height of the helicopter 12 based on the bird's-eye view image taken by the second camera 59 and the distances of the three markers 41 measured in advance, and the traveling vehicle via the cable 14. 11 to the control device 27. The control device 27 controls the feeding amount of the cable 14 from the winding drum 38 of the cable winding device 36 according to the flying height of the helicopter 12 with respect to the traveling vehicle 11. That is, the cable 14 is bent so that a large tension does not act on the cable 14 between the traveling vehicle 11 and the helicopter 12.

即ち、走行車両１１に対するヘリコプター１２の飛行高さと、巻取ドラム３８の水平位置及び高さとに基づいて巻取ドラム３８からヘリコプター１２までの距離を推定し、巻取ドラム３８からのケーブル１４の繰り出し長さが、巻取ドラム３８からヘリコプター１２までの距離よりも大きくなるように巻取ドラム３８を回転する。 That is, the distance from the winding drum 38 to the helicopter 12 is estimated based on the flying height of the helicopter 12 with respect to the traveling vehicle 11 and the horizontal position and height of the winding drum 38, and the cable 14 is fed out from the winding drum 38. The take-up drum 38 is rotated so that the length is longer than the distance from the take-up drum 38 to the helicopter 12.

また、制御装置５７は、第２カメラ５９が撮影した俯瞰画像と予め計測しておいた３個のマーカ４１の距離に基づいて走行車両１１に対するヘリコプター１２の水平方向における位置を求める。制御装置５７は、走行車両１１の上方にヘリコプター１２が位置するように飛行装置５２を制御する。すると、第２カメラ５９は、常時、走行車両１１の前方の画像を撮影することができる。 Further, the control device 57 obtains the position of the helicopter 12 in the horizontal direction with respect to the traveling vehicle 11 based on the bird's-eye view image captured by the second camera 59 and the distances of the three markers 41 measured in advance. The control device 57 controls the flying device 52 so that the helicopter 12 is positioned above the traveling vehicle 11. Then, the second camera 59 can always capture an image in front of the traveling vehicle 11.

作業者は、走行車両１１の第１カメラ３５からの前方映像と、ヘリコプター１２の第２カメラ３５からの上方映像とを見て走行車両１１を走行させる。そのため、作業者は、走行車両１１を安全に走行操作することができる。即ち、作業者は、走行車両１１から前方を見る視界と、走行車両１１の前方をヘリコプター１２からの画像により上方から見る視界とを確保することができ、走行車両１１を作業現場の近傍まで安全に移動させることができる。 The operator causes the traveling vehicle 11 to travel by looking at the front image from the first camera 35 of the traveling vehicle 11 and the upper image from the second camera 35 of the helicopter 12. Therefore, the operator can safely travel the traveling vehicle 11. That is, the worker can secure a field of view in front of the traveling vehicle 11 and a field of view in front of the traveling vehicle 11 from above with an image from the helicopter 12, so that the traveling vehicle 11 can be safely near the work site. Can be moved to.

このように本実施形態の作業ロボットシステムにあっては、走行装置２２と第１カメラ３５を有する走行車両１１と、飛行装置５２と第２カメラ５９を有するヘリコプター１２と、走行車両１１とヘリコプター１２との間で電力の供給及び信号の送受信が可能なケーブル１４と、ケーブル１４を巻き取る巻取ドラム３８と、走行車両１１に対するヘリコプター１２の高さに応じて巻取ドラム３８からのケーブル１４の繰り出し量を制御する制御装置２７とを設けている。 As described above, in the work robot system of the present embodiment, the traveling vehicle 11 having the traveling device 22 and the first camera 35, the helicopter 12 having the flying device 52 and the second camera 59, the traveling vehicle 11 and the helicopter 12. Of the cable 14 capable of supplying electric power and transmitting / receiving signals to and from the winding drum 38, the winding drum 38 that winds the cable 14, and the cable 14 from the winding drum 38 according to the height of the helicopter 12 relative to the traveling vehicle 11. A control device 27 for controlling the feed amount is provided.

従って、走行車両１１は、第１カメラ３５により前方の視野を確保しながら走行装置２２により地上を走行し、ヘリコプター１２は、第２カメラ５９により走行車両１１の前方の視野を確保しながら飛行装置５２により空中を飛行する。このとき、制御装置２７は、走行車両１１に対するヘリコプター１２の高さに応じて巻取ドラム３８からのケーブル１４の繰り出し量を制御する。そのため、走行車両１１は、地上からの前方の視野と空中からの前方の視野を確保しながら走行することとなり、視野の死角を減少させることができる。 Accordingly, the traveling vehicle 11 travels on the ground with the traveling device 22 while ensuring the front view with the first camera 35, and the helicopter 12 has the flying device with the second camera 59 while ensuring the front view with respect to the traveling vehicle 11. Fly through the air with 52. At this time, the control device 27 controls the feeding amount of the cable 14 from the winding drum 38 according to the height of the helicopter 12 with respect to the traveling vehicle 11. Therefore, the traveling vehicle 11 travels while ensuring a forward visual field from the ground and a forward visual field from the air, and the blind spot of the visual field can be reduced.

また、走行車両１１とヘリコプター１２がケーブル１４により連結されていることから、走行車両１１及びヘリコプター１２の操作や制御が容易となり、構造を簡素化することができる。更に。ヘリコプター１２の飛行制御に支障を来した場合、巻取ドラム３８によりケーブル１４を巻き取ることで、容易にヘリコプター１２を回収することができる。 Further, since the traveling vehicle 11 and the helicopter 12 are connected by the cable 14, the operation and control of the traveling vehicle 11 and the helicopter 12 are facilitated, and the structure can be simplified. Furthermore. When the flight control of the helicopter 12 is hindered, the helicopter 12 can be easily recovered by winding the cable 14 with the winding drum 38.

また、ヘリコプター１２の高さに応じて巻取ドラム３８からのケーブル１４の繰り出し量を調整するため、ケーブル１４を弛んだ状態に維持することができ、ケーブル１４を通してヘリコプター１２に不要な張力が作用することはなく、ヘリコプター１２を安定して飛行させることができ、操作の信頼性を向上することができる。 In addition, since the feeding amount of the cable 14 from the winding drum 38 is adjusted according to the height of the helicopter 12, the cable 14 can be maintained in a slack state, and unnecessary tension acts on the helicopter 12 through the cable 14. The helicopter 12 can be made to fly stably, and the reliability of operation can be improved.

本実施形態の作業ロボットシステムでは、巻取ドラム３８を走行車両１１に設けている。従って、ヘリコプター１２を軽量化することができ、飛行装置５２が消費する電力量を低減することができる。 In the working robot system of this embodiment, the winding drum 38 is provided in the traveling vehicle 11. Therefore, the helicopter 12 can be reduced in weight, and the amount of power consumed by the flying device 52 can be reduced.

本実施形態の作業ロボットシステムでは、ヘリコプター１２は、走行車両１１を撮影する第２カメラ５９を有しており、制御装置５７は、第２カメラ５９からの俯瞰画像に基づいて飛行装置５２を制御する。従って、制御装置５７は、第２カメラ５９からの俯瞰画像に基づいて走行車両１１の位置を把握し、走行車両１１の位置に基づいて飛行装置５２を制御することで、ヘリコプター１２を常時走行車両１１の上方で飛行させることが可能となり、第２カメラ５９により走行車両１１の前方の視野を適正に確保することができる。 In the work robot system of the present embodiment, the helicopter 12 has a second camera 59 that captures the traveling vehicle 11, and the control device 57 controls the flying device 52 based on an overhead view image from the second camera 59. To do. Therefore, the control device 57 grasps the position of the traveling vehicle 11 based on the bird's-eye view image from the second camera 59 and controls the flying device 52 based on the position of the traveling vehicle 11 so that the helicopter 12 is always traveling. 11, and the second camera 59 can appropriately ensure a visual field in front of the traveling vehicle 11.

本実施形態の作業ロボットシステムでは、走行車両１１にヘリコプター１２の離発着用ポート４２を設けている。従って、ヘリコプター１２が走行車両１１の離発着用ポート４２に対して離発着可能であることから、ヘリコプター１２が不要なときは、このヘリコプター１２を離発着用ポート４２に着陸して回収することができる。 In the working robot system of this embodiment, the traveling vehicle 11 is provided with a departure / wearing port 42 of the helicopter 12. Accordingly, since the helicopter 12 can be detached from and attached to the separation / wearing port 42 of the traveling vehicle 11, when the helicopter 12 is unnecessary, the helicopter 12 can land on the separation / wearing port 42 and be collected.

本実施形態の作業ロボットシステムでは、本発明の第２ロボットをヘリコプター１２としている。従って、ヘリコプター１２の飛行制御が容易となり、第２カメラ５９により走行車両１１の前方の視野を適正に確保することができる。 In the work robot system of this embodiment, the second robot of the present invention is the helicopter 12. Accordingly, the flight control of the helicopter 12 is facilitated, and the second camera 59 can appropriately ensure the visual field in front of the traveling vehicle 11.

また、本実施形態の作業ロボットシステムの制御方法にあっては、走行車両１１が地上を走行する一方、ヘリコプター１２が空中を飛行するとき、巻取ドラム３８によりケーブル１４を弛ませるようにしている。従って、地上を走行する走行車両１１と空中を飛行するヘリコプター１２との間でケーブル１４が弛んでいることで、ケーブル１４を通してヘリコプター１２に不要な張力が作用することはなく、ヘリコプター１２を安定して飛行させることができ、操作の信頼性を向上することができる。 In the control method of the working robot system according to the present embodiment, the cable 14 is slackened by the winding drum 38 when the traveling vehicle 11 travels on the ground and the helicopter 12 flies in the air. . Therefore, since the cable 14 is slack between the traveling vehicle 11 traveling on the ground and the helicopter 12 flying in the air, unnecessary tension does not act on the helicopter 12 through the cable 14, and the helicopter 12 is stabilized. The operation reliability can be improved.

本実施形態の作業ロボットシステムの制御方法では、走行車両１１が地上を走行する一方、ヘリコプター１２が空中を飛行するとき、ヘリコプター１２を走行車両１１の上方で飛行させるようにしている。従って、ヘリコプター１２を常時走行車両１１の上方で飛行させることで、第２カメラ５９により走行車両１１の前方の視野を適正に確保することができる。 In the control method of the working robot system of this embodiment, the traveling vehicle 11 travels on the ground, while the helicopter 12 flies above the traveling vehicle 11 when the helicopter 12 flies in the air. Therefore, by allowing the helicopter 12 to always fly above the traveling vehicle 11, it is possible to appropriately ensure a visual field in front of the traveling vehicle 11 by the second camera 59.

なお、上述した実施形態では、本発明の制御装置として、走行装置１１の制御装置２７とヘリコプター１２の制御装置５７とを設けたが、いずれか一つの制御装置２７，５７が一括して処理してもよく、また、操作制御装置１３の制御装置６２が処理してもよい。 In the above-described embodiment, the control device 27 of the traveling device 11 and the control device 57 of the helicopter 12 are provided as the control device of the present invention. However, any one of the control devices 27 and 57 collectively performs the processing. Alternatively, the control device 62 of the operation control device 13 may perform processing.

また、上述した実施形態では、走行装置１１と操作制御装置１３を無線により通信可能としたが、有線により通信可能としてもよい。また、走行装置１１にバッテリ２８を搭載したが、走行装置１１にバッテリ２８を搭載せずに操作制御装置１３がある管理棟から電源ケーブルを用いて走行装置１１に電力を供給してもよい。また、走行車両１１とヘリコプター１２とを連結するケーブル１４は、電力の供給及び信号の送受信が可能としたが、電力のみ供給可能なケーブルとし、信号の送受信を無線としてもよい。更に、走行装置１１にケーブル巻取装置３６を搭載したが、ヘリコプター１２に搭載してもよい。 In the embodiment described above, the traveling device 11 and the operation control device 13 can be communicated wirelessly, but may be communicated by wire. Moreover, although the battery 28 is mounted on the traveling device 11, the battery 28 may not be mounted on the traveling device 11, and power may be supplied to the traveling device 11 from a management building where the operation control device 13 is located using a power cable. In addition, although the cable 14 that connects the traveling vehicle 11 and the helicopter 12 can supply power and transmit / receive signals, the cable 14 can supply only power and transmit / receive signals wirelessly. Furthermore, although the cable winding device 36 is mounted on the traveling device 11, it may be mounted on the helicopter 12.

また、上述した実施形態では、走行装置１１は、はしご装置２９を搭載したが、作業内容に応じて、例えば、昇降装置、消火装置、マニピュレータなどの装置を搭載することができる。 In the above-described embodiment, the travel device 11 has the ladder device 29 mounted thereon, but devices such as a lifting device, a fire extinguishing device, and a manipulator can be mounted according to the work content.

また、上述した実施形態では、ヘリコプター１２の飛行装置５２として、メインロータ５３とテールロータ５４とを有するものとしたが、この構成に限定されるものではなく、空中を飛行可能であれば、どのような構成であってもよい。即ち、本発明のヘリコプターは、回転翼で飛翔する機体であって、メインロータとテールロータにより構成されている機体や、複数の回転翼を適切に制御することで自由に飛行可能な、所謂、マルチコプターを含むものである。 In the above-described embodiment, the flying device 52 of the helicopter 12 includes the main rotor 53 and the tail rotor 54. However, the present invention is not limited to this configuration. Such a configuration may be adopted. That is, the helicopter of the present invention is a fuselage that flies with rotating wings, and is a so-called so-called, which can fly freely by appropriately controlling a fuselage constituted by a main rotor and a tail rotor and a plurality of rotating wings. Includes a multicopter.

１０作業ロボットシステム
１１走行車両（第１ロボット）
１２ヘリコプター（第２ロボット）
１３操作制御装置
１４ケーブル
２２走行装置
２６操舵装置
２７制御装置
２８バッテリ（二次電池）
３３無線装置
３５第１カメラ
３６ケーブル巻取装置
４１マーカ
４２離発着用ポート
５２飛行装置
５７制御装置
５８接続部
５９第２カメラ（検出器）
６１操作装置
６２制御装置
６３表示装置 10 working robot system 11 traveling vehicle (first robot)
12 Helicopter (second robot)
13 Operation Control Device 14 Cable 22 Traveling Device 26 Steering Device 27 Control Device 28 Battery (Secondary Battery)
33 Wireless Device 35 First Camera 36 Cable Winding Device 41 Marker 42 Separation Wearing Port 52 Flight Device 57 Control Device 58 Connection Portion 59 Second Camera (Detector)
61 Operating device 62 Control device 63 Display device

Claims

A first robot having a travel device and a first camera;
A second robot having a flying device and a second camera;
A cable capable of supplying electric power between the first robot and the second robot;
A winding drum for winding the cable;
Controlling the flying device so that the position of the first robot is grasped based on the image of the second camera during the traveling of the first robot and the second robot flies above the first robot; A control device for controlling a feeding amount of the cable from the winding drum according to a height of the second robot with respect to the first robot;
A working robot system comprising:

The said 2nd camera image | photographs the said 1st robot at the time of the flight of the said 2nd robot, The said control apparatus calculates | requires the position of the said 1st robot based on the image of the said 2nd camera. The work robot system according to 1.

The winding drum is working robot system according to claim 1 or claim 2, characterized in that provided on the first robot.

4. The work robot system according to claim 1, wherein the first robot has a release / wear port for the second robot. 5.

The work robot system according to any one of claims 1 to 4, wherein the second robot is a helicopter.

The operation according to any one of claims 1 to 4, further comprising an operation device that operates the traveling device based on an image from the first camera and an image from the second camera. Robot system.

In a working robot system in which a first robot having a first camera and a second robot having a second camera are connected by a cable capable of supplying power and transmitting and receiving signals, and a winding drum for winding the cable is provided.
When the first robot travels on the ground while the second robot flies in the air,
Grasping the position of the first robot based on the image of the second camera and flying the second robot above the first robot;
Adjusting the feeding amount of the cable from the winding drum according to the height of the second robot relative to the first robot;
A control method for a working robot system.

8. The method of controlling a work robot system according to claim 7 , wherein the cable is loosened by adjusting an amount of feeding of the cable from the winding drum .