JPH07314360A - Camera operating robot - Google Patents

Camera operating robot

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Publication number
JPH07314360A
JPH07314360A JP11883194A JP11883194A JPH07314360A JP H07314360 A JPH07314360 A JP H07314360A JP 11883194 A JP11883194 A JP 11883194A JP 11883194 A JP11883194 A JP 11883194A JP H07314360 A JPH07314360 A JP H07314360A
Authority
JP
Japan
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camera
flexible arm
flexible
arm
angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP11883194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Murakami
弘記 村上
Shusaku Yamazaki
秀作 山崎
Hitoshi Kitayama
仁志 北山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP11883194A priority Critical patent/JPH07314360A/en
Publication of JPH07314360A publication Critical patent/JPH07314360A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To move a view point, and enlarge a field of view by providing a rod of a second flexible arm of light weight which can be freely bent in an elevation direction at a forward end of a rod of a first flexible arm of light weight, and providing a camera at a forward end of it to be attitude-controlled freely. CONSTITUTION:A first flexible arm (arm) 13 comprising a rod member of light weight is provided on a head part 12 which is freely rotatable about a rotation shaft 101 through an articulation shaft 2 to elevate freely. An angle sensor body type motor 102a is installed on the articulation shaft 2. A second flexible arm (arm) 14 comprising a rod member which can be bent freely in an elevation direction is installed on a forward end of the arm 13. A CCD camera 15 is provided on a forward end 14a of this arm 14 to be freely attitude-controlled. An acceleration sensor 104 to detect acceleration in the elevation direction, and an acceleration sensor 19 to detect acceleration in a horizontal direction are provided at forward end parts of both arms 13, 14 respectively. The camera 15 is moved to a visually desired position, an attitude of the camera 15 is controlled, and motion of the arms 13, 14 are controlled while vibration by resiliency of the arms 13, 14 is restricted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、対象物を撮影するカメ
ラを視覚目標位置まで移動するためのカメラ操作ロボッ
トに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a camera operating robot for moving a camera for photographing an object to a visual target position.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、わが国において電力消費量の増加
に伴い、原子力発電所の役割が重要なものとなってい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, the role of nuclear power plants has become important with the increase in power consumption in Japan.

【0003】原子力発電所を安全かつ安定的に運転する
ために、電気事業法に定められた定期点検を主要な機器
や配管等に対し毎年1回ずつ実施しており、運転中にも
巡視点検が行われている。これらの検査、点検を実施す
るにあたり、ロボットを利用してカメラを操作すること
が行われている。
In order to operate a nuclear power plant safely and stably, regular inspections stipulated by the Electricity Business Law are carried out once a year for major equipment and pipes, etc. Is being done. In conducting these inspections and inspections, robots are used to operate cameras.

【0004】このような検査、点検用のカメラ操作ロボ
ットには例えば図8に示すように原子力発電所の天井に
予めレール1を設け、そのレール1に吊り下げられ、パ
ン、チルト台2を有する台車3で走行するロボット本体
に、対象物を撮影するテレビカメラ4を搭載したもの
(タンデム走行形)や、図9に示すように原子力発電所
の床上に配置された台座5にロボット本体6を搭載し、
ロボット本体6のアーム7の先端にテレビカメラ8を取
り付けたもの(極座標形、円筒座標形等)がある。
In such a camera operating robot for inspection and inspection, as shown in FIG. 8, for example, a rail 1 is provided in advance on the ceiling of a nuclear power plant, and it is hung on the rail 1 and has a pan and tilt table 2. A robot main body running on a trolley 3 equipped with a TV camera 4 for photographing an object (tandem traveling type), or a robot main body 6 mounted on a pedestal 5 placed on the floor of a nuclear power plant as shown in FIG. Equipped with,
There is a robot body 6 having a television camera 8 attached to the end of an arm 7 (polar coordinate type, cylindrical coordinate type, etc.).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のカメラ操作ロボットは、図8に示したタンデム
走行形の場合は限られた軌道を走行するロボット本体が
対象物に接近し、対称物にカメラ4のレンズを向けるだ
けであり、対象物の裏側を撮影することができず、対象
物が物陰にある場合には撮影できない。しかもカメラ4
の角度を変えるだけで視野を確保するので画面が傾きゆ
がんでしまう。
However, in the above-mentioned conventional camera-operated robot, in the case of the tandem traveling type shown in FIG. 8, the robot body traveling on a limited trajectory approaches the object and becomes a symmetrical object. Only the lens of the camera 4 is pointed, the back side of the object cannot be photographed, and when the object is in the shadow, it cannot be photographed. Moreover, camera 4
The screen is tilted and distorted because the field of view is secured simply by changing the angle.

【0006】また、図9に示した極座標形、円筒座標形
等のカメラ操作ロボット場合にはカメラ7の撮影範囲は
ある程度得られるが、撮影範囲を広くしたり高い位置を
撮影したい場合にはアーム7を長くしなければならな
い。しかしこの場合アーム7の剛性を高くする必要があ
るため、重量が非常に重くなり台車等への搭載が難しく
なってしまう。
In the case of the robot operating robot of polar coordinate type, cylindrical coordinate type, etc. shown in FIG. 9, the photographing range of the camera 7 can be obtained to some extent, but when it is desired to widen the photographing range or photograph a high position, the arm is used. 7 must be lengthened. However, in this case, since it is necessary to increase the rigidity of the arm 7, the weight becomes very heavy and it becomes difficult to mount the arm 7 on a dolly or the like.

【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、視点の移動が可能で広い視野を持つ軽量なカメラ操
作ロボットを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and to provide a lightweight camera operation robot having a wide field of view, capable of moving the viewpoint.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、対象物を撮影するカメラを視覚目標位置ま
で移動するためのカメラ操作ロボットにおいて、台座上
に軽量な棒状部材からなる第1のフレキシブルアームを
水平旋回自在にかつ伏仰自在に設けると共にその第1の
フレキシブルアームの先端に伏仰方向で屈曲自在な第2
のフレキシブルアームを設け、かつその第2のフレキシ
ブルアームの先端に姿勢制御自在にカメラを設けた操作
ロボット本体と、両フレキシブルアームに設けられその
水平旋回角・伏仰角・屈曲角を検出する角度センサと、
第1及び第2のフレキシブルアームの先端にそれぞれ設
けられ、伏仰方向と水平旋回方向の加速度を検出する加
速度センサと、角度センサと加速度センサの検出値が入
力されると共にカメラの視覚目標位置が入力され、角度
センサからカメラ位置を求めてカメラを視覚目標位置に
移動させると共にそのカメラの姿勢を制御し、かつその
移動中カメラ等の重量と加速度センサの加速度値より第
1及び第2のフレキシブルアームの弾性による振動を抑
制しながら第1及び第2のフレキシブルアームの旋回・
伏仰・屈曲をそれぞれ制御するカメラ位置制御手段とを
備えたものである。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a camera operation robot for moving a camera for photographing an object to a visual target position, which comprises a lightweight rod-shaped member on a pedestal. The first flexible arm is provided so as to be horizontally rotatable and to be tilted up and down, and at the tip of the first flexible arm, the second flexible arm is bendable in the tilting direction.
Of the operation robot, which has a flexible arm and a camera at the tip of the second flexible arm to control the attitude, and an angle sensor provided on both flexible arms to detect the horizontal turning angle, dip angle, and bending angle. When,
Accelerometers provided at the tips of the first and second flexible arms, respectively, for detecting accelerations in the prone direction and the horizontal turning direction, and the detected values of the angle sensor and the accelerometer are input, and the visual target position of the camera is set. The first and second flexible modes are inputted, the camera position is obtained from the angle sensor, the camera is moved to the visual target position, the posture of the camera is controlled, and the weight of the camera and the acceleration value of the acceleration sensor are used during the movement. Rotation of the first and second flexible arms while suppressing vibration due to elasticity of the arms
And a camera position control means for controlling each of prone and flexion.

【0009】また、本発明のカメラ操作ロボットのカメ
ラ位置制御手段は、視覚目標位置角度センサと加速度セ
ンサとフレキシブルアームの弾性及びカメラ等の質量に
基づいて第1及び第2のフレキシブルアームの旋回・伏
仰・屈曲させるアクチュエータを制御する視覚位置フィ
ードバックゲイン回路と、その視覚位置フィードバック
ゲイン回路の最適状態フィードバックゲインを決定すべ
く、フレキシブルアームの弾性とカメラ等の質量に基づ
く振動抑制モデルをフレキシブルアームの関節角をパラ
メータとしてモデル化して求めたフィードバックゲイン
のゲインテーブルとを備え、ゲインテーブルから、フレ
キシブルアームの関節角毎のゲインを線形補間して求め
たゲインで視覚位置フィードバックゲイン回路を動作し
て振動制御を行ってもよい。
Further, the camera position control means of the camera operating robot according to the present invention is capable of rotating the first and second flexible arms based on the elasticity of the visual target position angle sensor, the acceleration sensor, the flexible arm and the mass of the camera or the like. In order to determine the visual position feedback gain circuit that controls the actuator that tilts and bends and the optimum state feedback gain of the visual position feedback gain circuit, a vibration suppression model based on the elasticity of the flexible arm and the mass of the camera is used for the flexible arm. It is equipped with a gain table of feedback gain obtained by modeling the joint angle as a parameter, and the visual position feedback gain circuit is operated with the gain obtained by linearly interpolating the gain for each joint angle of the flexible arm from the gain table. Control It may be.

【0010】[0010]

【作用】上記構成によれば、軽量な棒状部材からなる第
1のフレキシブルアームの先端に、伏仰方向で屈曲自在
で軽量な棒状部材からなる第2のフレキシブルアームを
設け、その第2のフレキシブルアームの先端に姿勢制御
自在にカメラを設けたので、第1及び第2のフレキシブ
ルアームを屈曲させることにより、カメラを高所や障害
物の裏側へ自由に移動させることができ、しかも操作ロ
ボット本体が軽量化されるため台車への搭載が容易とな
る。
According to the above construction, the second flexible arm made of a light weight rod-shaped member is provided at the tip of the first flexible arm made of the light weight rod-shaped member, and the second flexible arm is made of a light weight rod-shaped member that is bendable in the up and down direction. Since the camera is provided at the tip of the arm so that the attitude can be freely controlled, by bending the first and second flexible arms, the camera can be freely moved to a high place or the back of an obstacle, and the operation robot body Since it is lightweight, it can be easily mounted on a trolley.

【0011】両フレキシブルアームが軽量な棒状部材か
らなるため、カメラが視覚目標位置まで移動する際に第
1及び第2のフレキシブルアームが重力で歪むと共に移
動によって振動するが、カメラ位置制御手段がセンサか
らの水平旋回角・伏仰角・屈曲角及び伏仰方向と水平旋
回方向の加速度に基づいてカメラ位置を求めてカメラを
視覚目標位置に移動させると共に、ゲインテーブルか
ら、フレキシブルアームの関節角毎のゲインを線形補間
して求めたゲインで視覚位置フィードバックゲイン回路
を動作してカメラの姿勢を制御し、両フレキシブルアー
ムの弾性による振動を抑制しながら両アームの旋回・伏
仰・屈曲を制御するので、カメラが視覚目標位置に到達
するときには第1及び第2のフレキシブルアームが振動
することがなく、安定した画像を得ることができる。
Since both flexible arms are made of lightweight rod-shaped members, when the camera moves to the visual target position, the first and second flexible arms are distorted by gravity and vibrate due to the movement. The camera position is calculated based on the horizontal turning angle, elevation angle, flexion angle, and acceleration in the elevation direction and the horizontal turning direction, and the camera is moved to the visual target position. The position of the camera is controlled by operating the visual position feedback gain circuit with the gain obtained by linearly interpolating the gain, and while controlling the vibration due to the elasticity of both flexible arms, it controls the swinging, tilting and bending of both arms. The first and second flexible arms do not vibrate when the camera reaches the visual target position, Image can be obtained.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0013】図1は本発明のカメラ操作ロボットの一実
施例の外観図である。
FIG. 1 is an external view of an embodiment of a camera operating robot of the present invention.

【0014】同図において、10は台座であり、台座1
0の上には胴体部11が設けられている。胴体部11は
旋回機構を有しており、頭部12が水平面で旋回できる
ようになっている。101は旋回軸(関節軸1)であ
り、101aの角度センサ(エンコーダ)一体型のモー
タにより駆動される。頭部12には軽量な棒状部材から
なる第1のフレキシブルアーム13が関節軸2を介して
伏仰自在に設けられている。関節軸2には角度センサ
(エンコーダ)一体型のモータ102aが紙面裏側に取
り付けられている。第1のフレキシブルアーム13の先
端には伏仰方向で屈曲自在な第2のフレキシブルアーム
14が関節軸3を介して設けられている。関節軸3には
角度センサ(エンコーダ)一体型のモータ103aが取
り付けられている。第2のフレキシブルアーム14の先
端部14aには姿勢制御自在にCCDカメラ15が設け
られている。これら台座10、胴体部11、頭部12、
第1のフレキシブルアーム13及び第2のフレキシブル
アーム14で操作ロボット本体16が構成されている。
両フレキシブルアーム13,14の先端部には伏仰方向
の加速度を検出する加速度センサ104と、水平方向の
加速度を検出する加速度センサ19とがそれぞれ設けら
れている。
In the figure, 10 is a pedestal, and pedestal 1
A body portion 11 is provided on the 0. The body 11 has a turning mechanism, and the head 12 can turn in a horizontal plane. Reference numeral 101 denotes a turning shaft (joint shaft 1), which is driven by a motor integrated with an angle sensor (encoder) 101a. A first flexible arm 13 formed of a lightweight rod-shaped member is provided on the head 12 so as to be able to rise and fall via the joint shaft 2. An angle sensor (encoder) integrated motor 102a is attached to the joint shaft 2 on the back side of the drawing. A second flexible arm 14 is provided at the tip of the first flexible arm 13 via the joint shaft 3 and is bendable in the up and down direction. An angle sensor (encoder) integrated motor 103a is attached to the joint shaft 3. A CCD camera 15 is provided at the tip portion 14a of the second flexible arm 14 so that the attitude can be freely controlled. These pedestal 10, body 11, head 12,
The first flexible arm 13 and the second flexible arm 14 form an operation robot body 16.
An acceleration sensor 104 that detects acceleration in the prone and downward directions and an acceleration sensor 19 that detects acceleration in the horizontal direction are provided at the tip ends of the flexible arms 13 and 14, respectively.

【0015】操作ロボット本体16とカメラ位置制御手
段35(図3参照)とでカメラ操作ロボットが構成され
る。
The operation robot body 16 and the camera position control means 35 (see FIG. 3) constitute a camera operation robot.

【0016】図2は図1に示したカメラ操作ロボットの
カメラの拡大図であり、図2(a)はカメラの側面図、
図2(b)は図2(a)を矢印A方向から見た図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged view of the camera of the camera operating robot shown in FIG. 1. FIG. 2A is a side view of the camera.
FIG. 2B is a view of FIG. 2A viewed from the arrow A direction.

【0017】図2(a)において、第2のフレキシブル
アーム14の先端部14aには断面が略L字形状の金具
17を介してギヤボックス18と加速度センサ19とが
取り付けられており、ギヤボックス18にはモータ2
0,21が接続されている。ギヤボックス18は第2の
フレキシブルアーム14と直交する(紙面に垂直な)回
動軸22を有しており、例えばモータ20で回動するよ
うになっている。この回動軸22には中空のアーム23
が設けられており、このアーム23は回動軸22の回り
に回動自在になっている。さらにアーム23内にはアー
ム23の中心軸の回りに回動自在なアーム24が設けら
れており、モータ21で回動するようになっている。ア
ーム24の先端には雲台25を介してCCDカメラ15
が取り付けられている。
In FIG. 2 (a), a gear box 18 and an acceleration sensor 19 are attached to the tip end portion 14a of the second flexible arm 14 via a metal fitting 17 having a substantially L-shaped cross section. 18 is a motor 2
0 and 21 are connected. The gear box 18 has a rotation shaft 22 orthogonal to the second flexible arm 14 (perpendicular to the paper surface), and is rotated by, for example, a motor 20. The rotating shaft 22 has a hollow arm 23.
Is provided, and the arm 23 is rotatable about the rotation shaft 22. Further, an arm 24 is provided inside the arm 23 so as to be rotatable around the central axis of the arm 23, and is rotated by the motor 21. A CCD camera 15 is attached to the tip of the arm 24 via a platform 25.
Is attached.

【0018】モータ20が回転するとアーム23が回動
してCCDカメラ15が伏仰方向で第2のフレキシブル
アーム14に対して例えば±65度程度回動できるよう
になっている。モータ21が回転するとアーム24が回
動し100度程度旋回できるようになっている(図2
(b))。
When the motor 20 rotates, the arm 23 rotates so that the CCD camera 15 can rotate about ± 65 degrees with respect to the second flexible arm 14 in the up and down direction. When the motor 21 rotates, the arm 24 rotates so that it can rotate about 100 degrees (FIG. 2).
(B)).

【0019】これらのモータ20,21で姿勢補償機構
26のアクチュエータ26aが形成され、CCDカメラ
15の姿勢が制御されるようになっている。従ってCC
Dカメラ15を操作する機構は、自由度が3のフレキシ
ブルアーム13,14と、自由度が2の姿勢補償機構2
6とで都合5自由度となっている。フレキシブルアーム
13,14の機械的な制約上、姿勢補償機構は1Kg以
下で制作したことからCCDカメラ15の光軸回りの方
向を制御する自由度に相当する機構がないが、CCDカ
メラ15の光軸回りの方向を制御する制御機構を設けて
もよい。
An actuator 26a of the posture compensation mechanism 26 is formed by these motors 20 and 21, and the posture of the CCD camera 15 is controlled. Therefore CC
The mechanism for operating the D camera 15 includes flexible arms 13 and 14 having three degrees of freedom and a posture compensation mechanism 2 having two degrees of freedom.
With 6 there are a total of 5 degrees of freedom. Due to the mechanical restrictions of the flexible arms 13 and 14, the posture compensation mechanism was manufactured at 1 kg or less, so there is no mechanism corresponding to the degree of freedom for controlling the direction around the optical axis of the CCD camera 15, but A control mechanism for controlling the direction around the axis may be provided.

【0020】CCDカメラ15のコード(映像信号等
用)27と、モータ駆動用コード(図にはない)とが加
速度センサ信号コード28とが第1及び第2のフレキシ
ブルアーム13,14に巻付けられてカメラ位置制御手
段35に接続されている。
A code 27 (for video signals, etc.) of the CCD camera 15, a motor drive code (not shown), and an acceleration sensor signal code 28 are wound around the first and second flexible arms 13, 14. It is connected to the camera position control means 35.

【0021】図3は図1に示したカメラ操作ロボットを
制御するための制御システムの構成図である。
FIG. 3 is a block diagram of a control system for controlling the camera operating robot shown in FIG.

【0022】図3に示すシステムは、CCDカメラ1
5、ジョイステック29、コントローラ30、駆動ユニ
ット31,32、モニタ15M及びフレキシブルアーム
系34から構成されている。
The system shown in FIG. 3 has a CCD camera 1
5, a joystick 29, a controller 30, drive units 31, 32, a monitor 15M, and a flexible arm system 34.

【0023】ジョイスティック29は操作者がカメラ操
作ロボットに視覚目標位置を指示するための指令信号を
発生するためのものである。コントローラ(例えばマイ
クロコンピュータ)30は、ジョイスティック29から
の指令信号を受けると、両フレキシブルアーム13,1
4、角度センサおよび加速度センサからなるフレキシブ
ルアーム系34を駆動する駆動ユニット31と、カメラ
15の姿勢補償機構26の駆動ユニット32とを駆動す
ると共に監視するようになっている。フレキシブルアー
ム系34、姿勢補償機構26及びCCDカメラ15でC
CDカメラ操作系33が構成されている。CCDカメラ
15にはモニタ15Mが接続されており、操作者が対象
物のモニタ画面を見ながらジョイステック29でCCD
カメラ15の位置及び方向を操作できるようになってい
る。
The joystick 29 is used by the operator to generate a command signal for instructing the camera-operated robot about the visual target position. When the controller (eg, microcomputer) 30 receives a command signal from the joystick 29, both flexible arms 13, 1
4. A drive unit 31 that drives a flexible arm system 34 including an angle sensor and an acceleration sensor and a drive unit 32 of the attitude compensation mechanism 26 of the camera 15 are driven and monitored. C with the flexible arm system 34, the posture compensation mechanism 26 and the CCD camera 15.
A CD camera operation system 33 is configured. A monitor 15M is connected to the CCD camera 15, and the operator can use the joystick 29 to monitor the CCD while looking at the monitor screen of the object.
The position and direction of the camera 15 can be operated.

【0024】ジョイスティックの指令方向は、CCDカ
メラ(モニタ画面)に固定した座標系を基準としてい
る。ジョイスティック29には位置制御用と姿勢制御用
の2本の3自由度指令ができるものが用いられている。
ジョイスティック29による指令値は、モニタ15Mの
画面に固定した座標系に基づきそれぞれの軸に対する速
度指令としている。但し、上述したようにフレキシブル
アーム側は5自由度しかないが画面に垂直な軸回りの姿
勢について制御するようにしてもよい。尚、マイクロコ
ンピュータ30の中にカメラ位置制御手段35が構成さ
れている。
The command direction of the joystick is based on the coordinate system fixed to the CCD camera (monitor screen). As the joystick 29, a joystick that can issue two three-degree-of-freedom commands for position control and attitude control is used.
The command value from the joystick 29 is a speed command for each axis based on the coordinate system fixed on the screen of the monitor 15M. However, as described above, although the flexible arm side has only five degrees of freedom, the attitude around the axis perpendicular to the screen may be controlled. A camera position control means 35 is formed in the microcomputer 30.

【0025】ここで、図1に示したカメラ操作ロボット
本体の両フレキシブルアーム13,14の運動学につい
て図4を参照して説明する。図4は図1に示したカメラ
操作ロボット本体のフレキシブルアームの運動学を説明
するための説明図である。尚、説明を簡単にするため姿
勢補償機構は省略されている。
The kinematics of both flexible arms 13 and 14 of the camera-operated robot body shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the kinematics of the flexible arm of the camera operation robot body shown in FIG. The posture compensation mechanism is omitted for the sake of simplicity.

【0026】まず関節変数をθ(θ1 〜θ5 )、両フレ
キシブルアーム13,14からなるリンクl2 ,l3
並進弾性変位をδ2 ,δ3 、回転弾性変位をφ2 ,φ3
というベクトルで定義する。ここで、iリンク座標系か
ら基準座標系への座標変換行列を、θ,φ2 を変数にも
つ行列Tj と定義するとiリンク先端の位置ベクトルr
i は数1式で表される。
First, a joint variable is θ (θ 1 to θ 5 ), translational elastic displacements of links l 2 and l 3 composed of both flexible arms 13 and 14 are δ 2 and δ 3 , rotational elastic displacements are φ 2 and φ 3, respectively.
It is defined by the vector. Here, when the coordinate conversion matrix from the i-link coordinate system to the reference coordinate system is defined as a matrix T j having θ and φ 2 as variables, the position vector r of the i-link tip is defined.
i is represented by Formula 1.

【0027】[0027]

【数1】 [Equation 1]

【0028】但し、di は数2式に示す各リンクl2
3 に固定した座標系でのリンク先端の位置ベクトルで
ある。
However, d i is each link l 2 ,
This is the position vector of the link tip in the coordinate system fixed to l 3 .

【0029】[0029]

【数2】di =[li +δxii +δyiδziT 但し、li :リンク長さ、di :関節オフセット また、CCDカメラ15の姿勢行列をT5 と定義する。
尚、姿勢補償機構26とカメラの光軸のオフセットは微
小とみなし、姿勢制御軸は1点で交差しているものと考
えることとする。
## EQU00002 ## d i = [l i + δ xi d i + δ yi δ zi ] T where l i is the link length, d i is the joint offset, and the attitude matrix of the CCD camera 15 is defined as T 5 .
The offset between the posture compensation mechanism 26 and the optical axis of the camera is considered to be minute, and the posture control axes are considered to intersect at one point.

【0030】次に導出された運動学から第2のフレキシ
ブルアーム14の先端部14aの位置の誤差を補正する
ためのヤコビ行列を導出する。数1式のiを3とするこ
とで第2のフレキシブルアーム14の先端(CCDカメ
ラ15)の位置ベクトルrが得られる。このrを関節変
数θ、弾性変位ベクトルe(=[δ2 T ,δ3 T ,δ2
T T )で偏微分することにより、以下の数3式が得ら
れる。
Next, a Jacobian matrix for correcting an error in the position of the tip portion 14a of the second flexible arm 14 is derived from the derived kinematics. The position vector r of the tip of the second flexible arm 14 (CCD camera 15) can be obtained by setting i in Equation 1 to 3. This r is a joint variable θ, an elastic displacement vector e (= [δ 2 T , δ 3 T , δ 2
Partial differentiation with T ] T ) gives the following expression (3).

【0031】[0031]

【数3】△r=Jθ △θ+Je △e 但し、Jθ ,Je は数4、5式によって定義される。## EQU3 ## Δr = J θ Δθ + J e Δe where J θ and J e are defined by the equations (4) and (5).

【0032】[0032]

【数4】Jθ =∂r/∂θ[Equation 4] J θ = ∂r / ∂θ

【0033】[0033]

【数5】Je =∂r/∂e 他方ジョイスティック操作による指令に基づくCCDカ
メラ15の位置制御のアルゴリズムについては近似的な
ヤコビ行列を用いることで導出される。但し、導出にあ
たり、以下の仮定を設けた。
[Equation 5] J e = ∂r / ∂e On the other hand, the algorithm for position control of the CCD camera 15 based on the command by the joystick operation is derived by using an approximate Jacobian matrix. However, the following assumptions were made in the derivation.

【0034】仮定1:ヤコビ行列では弾性変位項は微小
項として無視できる。
Assumption 1: In the Jacobian matrix, the elastic displacement term can be ignored as a minute term.

【0035】仮定2:目標点まわりでは弾性変位は変化
しない。
Assumption 2: Elastic displacement does not change around the target point.

【0036】仮定3:初期状態では目標位置と先端位置
/姿勢は一致している。
Assumption 3: In the initial state, the target position and the tip position / posture match.

【0037】ジョイスティック操作による指令値は、C
CDカメラの座標系(操作者が画面を見ながら操作す
る)によって定義する。位置に関する指令値を△rjd
し、この指令値を実現するフレキシブルアーム目標関節
角θd を求める式を以下導出する。仮定1、2より運動
関係式は数6式のように簡単になる。
The command value by the joystick operation is C
It is defined by the coordinate system of the CD camera (the operator operates while looking at the screen). A command value relating to the position is set as Δr jd, and an equation for obtaining a flexible arm target joint angle θ d for realizing this command value is derived below. From the assumptions 1 and 2, the motion relational expression is simplified as shown in the equation (6).

【0038】[0038]

【数6】 [Equation 6]

【0039】ジョイスティック操作で指令された位置へ
の第2のフレキシブルアーム14の先端部14aの微小
変位を実現するための関節角△θd は、CCDカメラ1
5の姿勢行列を用いて数7式によって求められる。
The joint angle Δθ d for realizing the minute displacement of the tip portion 14a of the second flexible arm 14 to the position instructed by the joystick operation is the CCD camera 1
It is calculated by the equation 7 using the posture matrix of 5.

【0040】[0040]

【数7】 [Equation 7]

【0041】時刻iでのフレキシブルアーム目標関節角
をθd (i)と定義すると、目標関節角θd (i)は仮
定3の初期条件で数8式によって求めることができる。
When the target joint angle of the flexible arm at time i is defined as θ d (i), the target joint angle θ d (i) can be calculated by the equation 8 under the initial condition of assumption 3.

【0042】[0042]

【数8】θd (i)=θd (i−1)+△θd CCDカメラ15の姿勢について、ジョイスティック2
9からの指令値により操作させるためのアルゴリズムを
説明する。
For [number 8] θ d (i) = θ d (i-1) + △ θ d attitude of the CCD camera 15, joystick 2
An algorithm for operating with the command value from 9 will be described.

【0043】モニタ15Mの画面に固定した座標系によ
るジョイスティック29からの回転指令値をロール・ピ
ッチ・ヨー角で示した△α、△βと定義する。但し、モ
ニタ15Mの画面に垂直な軸(CCDカメラ15の軸)
回りについては制御軸がないので指令しない。位置の目
標値と同様に時刻iでの目標姿勢行列をTd (i)と定
義すると仮定3の初期条件で以下の数9式で求められ
る。
The rotation command values from the joystick 29 based on the coordinate system fixed to the screen of the monitor 15M are defined as Δα and Δβ indicated by roll, pitch and yaw angles. However, the axis perpendicular to the screen of the monitor 15M (axis of the CCD camera 15)
There is no control axis for the surroundings, so no command is given. When the target posture matrix at time i is defined as T d (i) similarly to the target value of the position, it is obtained by the following formula 9 under the initial condition of assumption 3.

【0044】[0044]

【数9】Td (i)=Td (i−1)A6 od 但し、A6 はθ6 軸を仮想的に設定した姿勢変換行列で
自由度が不足している部分を計算上補正するための行列
である。また、Todは以下の数10式に示す行列であ
る。
Equation 9] T d (i) = T d (i-1) A 6 T od However, A 6 is computationally a portion missing degree of freedom in a posture transformation matrix set the theta 6-axis virtually It is a matrix for correction. Further, Tod is a matrix shown in the following Expression 10.

【0045】[0045]

【数10】 Tod=Rot(y6 ,△β)Rot(x6 ,△α) 但し、Rot(i,φ):i軸回りにφ回転する回転行列 姿勢補償機構26の関節角指令値θ4d,θ5dは、第2の
フレキシブルアーム14の先端姿勢行列T3 を用いて以
下の式の数11式を解くことにより得られる。
[ Mathematical formula-see original document ] T od = R ot (y 6 , Δβ ) R ot (x 6 , Δα) where R ot (i, φ) is a rotation matrix that rotates φ around the i axis. The angle command values θ 4d and θ 5d can be obtained by solving the following equation 11 using the tip posture matrix T 3 of the second flexible arm 14.

【0046】[0046]

【数11】Td (i)=T3 4 5 6 但し、A4 ,A5 :θ4d,θ5dで表される回転行列 振動抑制制御は、3次元バネ(両フレキシブルアーム1
3,14の弾性)とCCDカメラ15及び両フレキシブ
ルアーム13,14の質量に基づく振動抑制モデルを両
フレキシブルアーム13,14の関節角をパラメータと
してモデル化して求めたフィードバックゲインを用いて
いる。カメラ操作ロボットの作業(撮影)領域全体の制
御を行うために、予め適当な間隔の関節角に区切ったゲ
インマップを作成した。任意の角度については、ゲイン
を線形補間することで、振動抑制を全作業領域で行うこ
ととした。
## EQU11 ## T d (i) = T 3 A 4 A 5 A 6 However, the rotation matrix represented by A 4 , A 5 : θ 4d , θ 5d Vibration suppression control is a three-dimensional spring (both flexible arms 1
(3, 14 elasticity) and the vibration gain model based on the CCD camera 15 and the masses of the flexible arms 13 and 14 are modeled using the joint angles of the flexible arms 13 and 14 as parameters. In order to control the entire working (imaging) area of the camera-controlled robot, a gain map divided into joint angles at appropriate intervals was created in advance. For any angle, the vibration is suppressed in the entire work area by linearly interpolating the gain.

【0047】図5は図4に示したフレキシブルアーム系
及び姿勢補償機構の動作を制御するカメラ位置制御手段
35を説明するためのブロックダイヤグラムである。
尚、図5では説明を簡単にするためCCDカメラ及びモ
ニタは省略されている。
FIG. 5 is a block diagram for explaining the camera position control means 35 for controlling the operations of the flexible arm system and the attitude compensation mechanism shown in FIG.
Note that the CCD camera and monitor are omitted in FIG. 5 for the sake of simplicity.

【0048】30aはマイクロコンピュータ30に内蔵
された視覚目標位置補償アルゴリズムである。フレキシ
ブルアーム系34は、第1及び第2のフレキシブルアー
ム13,14を回動、旋回させるためのアクチュエータ
37と、旋回角、伏仰角及び屈曲角を検出する角度セン
サとしてのエンコーダ38及び加速度センサ39とから
構成されている。アクチュエータ37は、モータ101
a,102a,103aから構成されている。
Reference numeral 30a is a visual target position compensation algorithm built in the microcomputer 30. The flexible arm system 34 includes an actuator 37 for turning and turning the first and second flexible arms 13, 14, an encoder 38 as an angle sensor for detecting a turning angle, a tilt angle, and a bending angle, and an acceleration sensor 39. It consists of and. The actuator 37 is the motor 101
a, 102a, 103a.

【0049】40は視覚位置フィードバックゲイン回路
であり、第1及び第2のフレキシブルアーム13,14
の旋回・伏仰・屈曲させるアクチュエータ37を制御す
る。
Reference numeral 40 is a visual position feedback gain circuit, which includes first and second flexible arms 13 and 14.
The actuator 37 for controlling the turning, raising and lowering, is controlled.

【0050】41は両フレキシブルアーム13,14の
弾性とCCDカメラ15等の質量に基づく振動抑制モデ
ルを両フレキシブルアーム13,14の関節角(第1の
フレキシブルアーム13の伏仰角と第1のフレキシブル
アーム13と第2のフレキシブルアーム14との間の屈
曲角)をパラメータとしてモデル化して求めたフィード
バックゲインのゲインテーブルである。42は歪計算回
路、43は重力補償回路である。状態フィードバックに
おける歪の目標値は重力歪分を考慮する必要があるの
で、目標関節角θd から重量を計算する重力歪計算回路
44が付加されている。
Reference numeral 41 denotes a vibration suppression model based on the elasticity of both flexible arms 13 and 14 and the mass of the CCD camera 15 and the like, and the joint angles of both flexible arms 13 and 14 (angle of elevation of first flexible arm 13 and first flexible arm 13). 9 is a gain table of feedback gains obtained by modeling with a bending angle between the arm 13 and the second flexible arm 14) as a parameter. 42 is a distortion calculation circuit, and 43 is a gravity compensation circuit. Since it is necessary to consider the gravity strain component in the target value of the strain in the state feedback, a gravity strain calculation circuit 44 for calculating the weight from the target joint angle θ d is added.

【0051】他方、姿勢補償機構26はアクチュエータ
26aと、CCDカメラ15の伏仰角及び旋回角を検出
するためのエンコーダ45とからなっている。46,4
7は微分要素であり、48は比例係数である。尚、本実
施例では両フレキシブルアーム13,14にはトルク指
令(電流制御)型のドライバを使用し、姿勢補償機構2
6には速度指令型のドライバを使用している。
On the other hand, the posture compensation mechanism 26 comprises an actuator 26a and an encoder 45 for detecting the tilt angle and the turning angle of the CCD camera 15. 46,4
Reference numeral 7 is a differential element, and 48 is a proportional coefficient. In this embodiment, a torque command (current control) type driver is used for both the flexible arms 13 and 14, and the attitude compensation mechanism 2 is used.
6 uses a speed command type driver.

【0052】次にカメラ操作ロボットの動作について説
明する。
Next, the operation of the camera operating robot will be described.

【0053】操作者がジョイスティック29を操作して
視覚目標位置を設定すると、マイクロコンピュータ30
が視覚目標位置補償アルゴリズム30aに従って現在位
置から視覚目標位置までCCDカメラ15を移動させる
のに最適な旋回角θ1 、伏仰角θ2 及び屈曲角θ3 で両
フレキシブルアーム13,14のアクチュエータ26
a,37を駆動する。これと共にカメラ位置制御手段3
5が各センサ38,39からの角度や加速度の情報に基
づいてカメラ位置を求めてCCDカメラ15を視覚目標
位置に移動させる。
When the operator operates the joystick 29 to set the visual target position, the microcomputer 30
According to the visual target position compensation algorithm 30a, the actuators 26 of both flexible arms 13 and 14 have the optimum turning angle θ 1 , tilt angle θ 2 and bending angle θ 3 for moving the CCD camera 15 from the current position to the visual target position.
a and 37 are driven. Along with this, the camera position control means 3
5 obtains a camera position based on the information on the angles and accelerations from the sensors 38 and 39, and moves the CCD camera 15 to the visual target position.

【0054】例えば図6に示すように第2のフレキシブ
ルアーム14の先端部14aの位置を撮影対象物として
の床55、壁56及び天井57に沿って平行に移動させ
ると共に、第2のフレキシブルアーム14の先端部14
aを各停止位置(視覚目標位置)S1 〜S10に順次停止
させ、操作者がモニタ15Mの画面を見ながらジョイス
ティック29を操作して各停止位置S1 〜S10でCCD
カメラ15の姿勢を変えて対象物を撮影することができ
る。
For example, as shown in FIG. 6, the position of the tip portion 14a of the second flexible arm 14 is moved in parallel along the floor 55, the wall 56 and the ceiling 57 as the object to be photographed, and the second flexible arm is moved. 14 of the 14
Each stop position a (visual target position) sequentially stopped in S 1 to S 10, the operator CCD operates the joystick 29 while viewing the screen of the monitor 15M at each stop position S 1 to S 10
The object can be photographed by changing the posture of the camera 15.

【0055】また、図7に示すように操作ロボット本体
の前面に障害物58がある場合には、第1のフレキシブ
ルアーム13の先端部13aが障害物58より高い位置
になるような伏仰角θ2 を選択し、第2のフレキシブル
アーム14の先端部14aが障害物58の裏側になるよ
うな角度θ3 を選択することにより、CCDカメラ15
を障害物58の裏側に停止させ、操作者がモニタ15M
の画面を見ながらジョイスティック29を操作すること
により障害物58の裏側を撮影することができる。尚、
図6及び図7は図1に示したカメラ操作ロボットで対象
物を撮影するときの操作状態を示す図である。尚、説明
を簡単にするため図中カメラ操作ロボットはシンボルで
示されている。
Further, as shown in FIG. 7, when there is an obstacle 58 on the front surface of the operation robot main body, the elevation angle θ such that the tip portion 13a of the first flexible arm 13 is located higher than the obstacle 58. The CCD camera 15 is selected by selecting 2 and selecting an angle θ 3 such that the tip end portion 14a of the second flexible arm 14 is on the back side of the obstacle 58.
Stop behind the obstacle 58, and the operator
By operating the joystick 29 while looking at the screen, the back side of the obstacle 58 can be photographed. still,
6 and 7 are diagrams showing an operation state when the object is photographed by the camera operating robot shown in FIG. Note that the camera operating robot is shown by a symbol in the drawing for the sake of simplicity.

【0056】ところで、カメラ操作ロボットの両フレキ
シブルアーム13,14はそれ自体の重量で撓んで歪が
生じ、CCDカメラ15を移動させると慣性力でさらに
歪が生じる。この歪は以下のようにして補正される。
By the way, both flexible arms 13 and 14 of the camera operating robot are bent and distorted by their own weight, and when the CCD camera 15 is moved, further distortion is caused by inertial force. This distortion is corrected as follows.

【0057】まず加速度センサ39は、慣性力によって
生じる加速度aを検出し、この加速度を歪計算回路42
に送出する。歪計算回路42は加速度を歪に換算し、弾
性変位δを算出する。弾性変位δは、加え合わせ点49
に入力されると共に微分要素46で微分され視覚位置フ
ィードバックゲイン回路40に入力される。エンコーダ
38からの角度θ(θ1 〜θ3 )の情報は歪計算回路4
2、重力補償回路43、微分要素47、加え合わせ点5
0及び視覚目標位置補償アルゴリズム30aに入力され
る。重力補償回路43は両フレキシブルアーム13,1
4が重力で撓んだときの歪を補正した補正量τg を加え
合わせ点51に入力する。角度θは微分要素47で微分
されて視覚位置フィードバックゲイン回路40に入力さ
れる。加え合わせ点49で重力歪44と弾性変位δとが
比較され、その誤差が視覚位置フィードバックゲイン回
路40に入力される。視覚位置フィードバックゲイン回
路40は、ゲインテーブル41から両フレキシブルアー
ム13,14の伏仰角θ2及び屈曲角θ3 に対応する歪
に対する補正量を読み出して(あるいは線形補間し
て)、その出力τ0 を加え合わせ点51に入力する。加
え合わせ点51ではτとτとが加算されてアクチ
ュエータ37に入力される。アクチュエータ37はτ
0 とτg との和に応じて両フレキシブルアーム13,1
4を駆動すると共にその振動を抑制するように調整す
る。すなわち両フレキシブルアーム13,14は、その
撓みによる歪と振動とが抑制される方向に調整されるの
で、第2のフレキシブルアーム14の先端部14aの位
置が操作者が所望する位置で安定化され、各停止位置S
1 〜S10においてCCDカメラ15が振動することがな
くなる。
First, the acceleration sensor 39 detects the acceleration a generated by the inertial force, and this acceleration is calculated by the distortion calculation circuit 42.
Send to. The strain calculation circuit 42 converts the acceleration into strain and calculates the elastic displacement δ. The elastic displacement δ is the addition point 49
To the visual position feedback gain circuit 40 after being differentiated by the differentiating element 46. The information of the angle θ (θ 1 to θ 3 ) from the encoder 38 is the distortion calculation circuit 4
2, gravity compensation circuit 43, differentiation element 47, addition point 5
0 and the visual target position compensation algorithm 30a. The gravity compensation circuit 43 includes both flexible arms 13 and 1.
A correction amount τ g in which the distortion when 4 is bent by gravity is corrected is added and input to the combining point 51. The angle θ is differentiated by the differentiation element 47 and input to the visual position feedback gain circuit 40. At the addition point 49, the gravitational strain 44 is compared with the elastic displacement δ, and the error is input to the visual position feedback gain circuit 40. The visual position feedback gain circuit 40 reads (or linearly interpolates) the correction amount for the distortion corresponding to the elevation angle θ 2 and the bending angle θ 3 of the flexible arms 13 and 14 from the gain table 41, and outputs the output τ 0. Is added to the combined point 51. At the addition point 51, τ 0 and τ g are added and input to the actuator 37. The actuator 37 is τ
Both flexible arms 13, 1 depending on the sum of 0 and τ g
4 is driven and adjusted so as to suppress the vibration. That is, since both flexible arms 13 and 14 are adjusted in a direction in which the strain and vibration due to the bending are suppressed, the position of the tip portion 14a of the second flexible arm 14 is stabilized at a position desired by the operator. , Each stop position S
The CCD camera 15 does not vibrate in 1 to S 10 .

【0058】各停止位置S1 〜S10でジョイスティック
29を操作することにより、CCDカメラ15の伏仰角
θ4 及び旋回角θ5 が加え合わせ点52に入力される。
これと共にエンコーダ45の出力が加え合わせ点52に
入力される。加え合わせ点52の出力は比例係数48に
入力され、その出力Vd がアクチュエータ26aに入力
されCCDカメラ15の姿勢が操作者の所望する方向に
制御される。
By operating the joystick 29 at each of the stop positions S 1 to S 10 , the elevation angle θ 4 and the turning angle θ 5 of the CCD camera 15 are input to the addition point 52.
At the same time, the output of the encoder 45 is input to the addition point 52. The output of the addition point 52 is input to the proportional coefficient 48, and its output V d is input to the actuator 26a, and the attitude of the CCD camera 15 is controlled in the direction desired by the operator.

【0059】以上において本実施例によれば、軽量な棒
状部材からなる第1のフレキシブルアームの先端に、軽
量な棒状部材からなる第2のフレキシブルアームを設
け、その第2のフレキシブルアームの先端に姿勢制御自
在にカメラを設けたので、両フレキシブルアームを屈曲
させることにより、カメラを高所や障害物の裏側へ自由
に移動させることができ、広い視野を持つことができ
る。しかも操作ロボット本体が軽量化されるため台車へ
の搭載が容易となる。
As described above, according to the present embodiment, the second flexible arm made of the lightweight rod-shaped member is provided at the tip of the first flexible arm made of the lightweight rod-shaped member, and the tip of the second flexible arm is provided at the tip of the second flexible arm. Since the camera is provided so that the attitude can be freely controlled, by bending both flexible arms, the camera can be freely moved to a high place or the back side of an obstacle, and a wide field of view can be obtained. Moreover, the weight of the operation robot body is reduced, so that the operation robot body can be easily mounted on the carriage.

【0060】また両フレキシブルアームが軽量な棒状部
材からなるため、カメラが両フレキシブルアームの重さ
で撓むと共に移動時に振動するが、カメラ位置制御手段
が各センサからの角度や加速度の情報に基づいてカメラ
位置を求めてカメラを視覚目標位置に移動させると共
に、ゲインテーブルから、フレキシブルアームの関節角
毎のゲインを線形補間して求めたゲインで視覚位置フィ
ードバックゲイン回路を動作してカメラの姿勢を制御
し、両フレキシブルアームの弾性による振動を抑制しな
がら両アームの旋回・伏仰・屈曲を制御するので、カメ
ラが視覚目標位置に到達するときには第1及び第2のフ
レキシブルアームが振動することがなく、安定した画像
を得ることができる。
Further, since both flexible arms are made of lightweight rod-shaped members, the camera bends due to the weight of both flexible arms and vibrates when moving, but the camera position control means is based on the information of the angle and acceleration from each sensor. The camera position is obtained by moving the camera to the visual target position, and the visual position feedback gain circuit is operated with the gain obtained by linearly interpolating the gain for each joint angle of the flexible arm from the gain table to determine the camera posture. Since the control is performed to control the swing, recline and bend of both flexible arms while suppressing the vibration due to the elasticity of both flexible arms, the first and second flexible arms may vibrate when the camera reaches the visual target position. Without, stable images can be obtained.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0062】(1) 軽量な棒状部材からなる第1及び第2
のフレキシブルアームを用いたので、カメラを高所や障
害物の裏等に自由に移動させることができ、広い視野を
持つことができる。しかも操作ロボット本体を軽量化す
ることができるので、台車への搭載が可能である。
(1) First and second made of lightweight rod-shaped members
Since the flexible arm is used, the camera can be freely moved to a high place or the back of an obstacle, and a wide field of view can be obtained. Moreover, the weight of the operation robot body can be reduced, so that it can be mounted on a trolley.

【0063】(2) 第1及び第2のフレキシブルアームが
その重量で歪み、移動する際に振動するが、カメラ位置
制御手段が歪と振動を抑制するように両フレキシブルア
ームを調整するので、振動のない安定した撮影画像を得
ることができる。
(2) The first and second flexible arms are distorted by their weight and vibrate when they move, but since the camera position control means adjusts both flexible arms so as to suppress distortion and vibration, It is possible to obtain a stable photographed image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のカメラ操作ロボットの一実施例の外観
図である。
FIG. 1 is an external view of an embodiment of a camera operating robot of the present invention.

【図2】図1に示したカメラ操作ロボットのカメラの拡
大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a camera of the camera operating robot shown in FIG.

【図3】図1に示したカメラ操作ロボットを制御するた
めの制御システムの構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a control system for controlling the camera operating robot shown in FIG.

【図4】図1に示したカメラ操作ロボット本体のフレキ
シブルアームの運動学を説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the kinematics of the flexible arm of the camera-operated robot body shown in FIG.

【図5】図4に示したフレキシブルアーム系及び姿勢補
償機構の動作を制御するカメラ位置制御手段を説明する
ためのブロックダイヤグラムである。
5 is a block diagram for explaining camera position control means for controlling the operations of the flexible arm system and the posture compensation mechanism shown in FIG.

【図6】図1に示したカメラ操作ロボットで対象物を撮
影するときの操作状態を示す図である。
6 is a diagram showing an operation state when the object is photographed by the camera operating robot shown in FIG.

【図7】図1に示したカメラ操作ロボットで対象物を撮
影するときの操作状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an operation state when the object is photographed by the camera operating robot shown in FIG.

【図8】カメラ操作ロボットの従来例である。FIG. 8 is a conventional example of a camera operating robot.

【図9】カメラ操作ロボットの他の従来例である。FIG. 9 is another conventional example of a camera operating robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 台 座 11 胴体部 12 頭部 13 第1のフレキシブルアーム(アーム) 14 第2のフレキシブルアーム(アーム) 15 カメラ(CCDカメラ) 15M モニタ 19,104 加速度センサ 16 操作ロボット本体 29 ジョイスティック 30 コントローラ(マイクロコンピュータ) 35 カメラ位置制御手段 40 視覚位置フィードバックゲイン回路 41 ゲインテーブル 53 台 車 101a,102a,103a モータ 10 pedestal 11 body part 12 head part 13 first flexible arm (arm) 14 second flexible arm (arm) 15 camera (CCD camera) 15M monitor 19,104 acceleration sensor 16 operation robot body 29 joystick 30 controller (micro) Computer) 35 Camera position control means 40 Visual position feedback gain circuit 41 Gain table 53 Car 101a, 102a, 103a Motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北山 仁志 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Kitayama 3-15-1 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toni Technical Center

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対象物を撮影するカメラを視覚目標位置
まで移動するためのカメラ操作ロボットにおいて、台座
上に軽量な棒状部材からなる第1のフレキシブルアーム
を水平旋回自在にかつ伏仰自在に設けると共にその第1
のフレキシブルアームの先端に伏仰方向で屈曲自在な第
2のフレキシブルアームを設け、かつその第2のフレキ
シブルアームの先端に姿勢制御自在にカメラを設けた操
作ロボット本体と、上記両フレキシブルアームに設けら
れその水平旋回角・伏仰角・屈曲角を検出する角度セン
サと、第1及び第2のフレキシブルアームの先端にそれ
ぞれ設けられ、伏仰方向と水平旋回方向の加速度を検出
する加速度センサと、上記角度センサと加速度センサの
検出値が入力されると共にカメラの視覚目標位置が入力
され、上記角度センサからカメラ位置を求めてカメラを
視覚目標位置に移動させると共にそのカメラの姿勢を制
御し、かつその移動中カメラ等の重量と加速度センサの
加速度値より第1及び第2のフレキシブルアームの弾性
による振動を抑制しながら第1及び第2のフレキシブル
アームの旋回・伏仰・屈曲をそれぞれ制御するカメラ位
置制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ操作ロボ
ット。
1. In a camera operation robot for moving a camera for photographing an object to a visual target position, a first flexible arm made of a lightweight rod-shaped member is provided on a pedestal so as to be horizontally rotatable and lie down. With that first
The flexible robot is provided with a second flexible arm that can be bent in the up and down direction at the tip of the flexible arm, and an operation robot body that has a camera at the tip of the second flexible arm for posture control, and both flexible arms. An angle sensor for detecting the horizontal turning angle, the elevation angle, and the bending angle, and an acceleration sensor provided at each of the tips of the first and second flexible arms for detecting accelerations in the lying direction and the horizontal turning direction. The detected values of the angle sensor and the acceleration sensor are input and the visual target position of the camera is input, the camera position is obtained from the angle sensor, the camera is moved to the visual target position, and the posture of the camera is controlled, and Vibration of the first and second flexible arms is suppressed by the weight of the camera and the acceleration value of the acceleration sensor while moving. While the first and second camera operation robot, characterized in that a camera position control means for controlling each of the swing and Fukuossha-bending of the flexible arm.
【請求項2】 上記カメラ位置制御手段は、視覚目標位
置角度センサと加速度センサとフレキシブルアームの弾
性及びカメラ等の質量に基づいて第1及び第2のフレキ
シブルアームの旋回・伏仰・屈曲させるアクチュエータ
を制御する視覚位置フィードバックゲイン回路と、その
視覚位置フィードバックゲイン回路の最適状態フィード
バックゲインを決定すべく、フレキシブルアームの弾性
とカメラ等の質量に基づく振動抑制モデルをフレキシブ
ルアームの関節角をパラメータとしてモデル化して求め
たフィードバックゲインのゲインテーブルとを備え、ゲ
インテーブルから、フレキシブルアームの関節角毎のゲ
インを線形補間して求めたゲインで視覚位置フィードバ
ックゲイン回路を動作して振動制御を行う請求項1記載
のカメラ操作ロボット。
2. The actuator for causing the first and second flexible arms to swivel, lie down, and bend based on the elasticity of the visual target position angle sensor, the acceleration sensor, the flexible arm, and the mass of the camera or the like, and the camera position control means. In order to determine the visual position feedback gain circuit that controls the optical position feedback gain circuit and the optimal state feedback gain of the visual position feedback gain circuit, a vibration suppression model based on the elasticity of the flexible arm and the mass of the camera is modeled with the joint angle of the flexible arm as a parameter. And a gain table of a feedback gain obtained by converting the gain to a value obtained by linearly interpolating the gain for each joint angle of the flexible arm from the gain table to operate the visual position feedback gain circuit to perform vibration control. The camera control robot described To.
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