JP2001025990A - 遠隔操作機器の衝突防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペレータが誤った操作を行った場合でも構
造体と遠隔操作機器との干渉・衝突を未然に防止するこ
とができる遠隔操作機器の衝突防止方法の提供。 【解決手段】 所定の空間Ｓ内にその空間Ｓ内を移動し
ながら監視するＩＴＶカメラ１を少なくとも１台以上設
置し、そのＩＴＶカメラ１の位置データとそのＩＴＶカ
メラ１で得られた映像データを逐次データ処理してその
空間内の構造体の現在の配置データを得た後、この配置
データを初期の配置データを元に差分修正し、修正後の
マッピングデータと上記遠隔操作機器の位置データとか
ら衝突防止演算を行ってその遠隔操作機器と構造体との
干渉・衝突を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核燃料再処理施設
の固化セル等といった作業員が直接立ち入れない空間で
遠隔操作される遠隔操作機器とその空間内の構造体との
衝突を未然に防止する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、核燃料再処理施設の固化セル等といった作業員が直
接立ち入れない作業空間での機器の保守や各種作業は、
予めその空間内に設置されたパワーマニュピュレータ等
の遠隔操作機器を用いて遠隔操作によって行われる。

【０００３】この遠隔操作機器の操作は、オペレータが
その空間内に設置された複数台のＩＴＶカメラによって
その内部の状況と遠隔操作機器の動作を確認しながら遠
隔で行う場合が多い。しかしながら、この操作を誤って
しまうと遠隔操作機器が空間内の構造物等と干渉したり
衝突してその構造体やマニピュレータを破損してしまう
ことが考えられ、その操作には高度な注意力と操作技術
を要する。

【０００４】すなわち、一般に従来のマニピュレータ
は、複数の関節を有し、各関節の動きを組み合わせるこ
とで複雑な動きをなすようになっている。そのため、周
囲に多数の構造体が配置された空間での移動や細かい作
業を行うような場合、オペレータが移動先やマニピュレ
ータの先端等に注意が集中し、他の関節部分や構造体等
への注意が緩慢になったりすると、そのマニピュレータ
の関節部分が他の構造体に干渉してその動きが規制され
たり、最悪の場合にはその衝突によってマニュピュレー
タや構造体が破損してしまうといったことが考えられ
る。

【０００５】また、その空間に配置されるガラス固化体
等の可動構造体の配置が初期の段階から変化した場合に
は、この遠隔操作機器を操作する際に、その可動構造体
と遠隔操作機器との衝突を回避するために常にその配置
を念頭において操作を行わなければならず、その操作は
困難を極めるといった問題がある。

【０００６】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、オ
ペレータが誤った操作を行った場合でも構造体と遠隔操
作機器との干渉・衝突を未然に防止することができる新
規な遠隔操作機器の衝突防止方法を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、所定の空間内での保守・作業を遠隔操作機
器によって行うに際してその空間内の構造体と遠隔操作
機器との干渉・衝突を防止するための方法において、上
記空間内にその空間内を移動しながら監視するＩＴＶカ
メラを少なくとも１台以上設置し、そのＩＴＶカメラの
位置データとそのＩＴＶカメラで得られた映像データを
逐次データ処理してその空間内の構造体の現在の配置デ
ータを得た後、この配置データを初期の配置データを元
に差分修正し、修正後のマッピングデータと上記遠隔操
作機器の位置データとから衝突防止演算を行ってその遠
隔操作機器と構造体との干渉・衝突を防止するようにし
たものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。

【０００９】本発明を実施するにあたっては、先ず、図
１に示すように対象となる空間Ｓ内に、その空間Ｓ内を
監視するためのＩＴＶカメラ（工業用カメラ）１をその
空間Ｓ内を３次元方向に自由に移動可能に設置する。

【００１０】例えば、核燃料再処理施設の固化セル等の
空間Ｓは、周囲が厚いコンクリートの壁で仕切られた矩
体状の空間となっていることからその対向する側壁の上
端部に平行に延びるレールＬ，Ｌを設置し、このレール
Ｌ，Ｌ間に天井クレーン２を走行自在に架け渡し、この
天井クレーン２に昇降自在にＩＴＶカメラ１を吊り下げ
るように取り付けることでＩＴＶカメラ１をその空間Ｓ
内を３次元方向に移動自在とすることができる。

【００１１】すなわち、この天井クレーン１は、レール
Ｌ，Ｌ間に架け渡されたビーム３と、このビーム３に沿
って走行する走行車４とからなるものであり、このビー
ム３がその一端あるいは両端に設けられた駆動モータ
（図示せず）によってレールＬ，Ｌに沿ってその空間Ｓ
の天井付近を走行することによってＩＴＶカメラ１が空
間Ｓ内をＸ方向へ自在に移動し、また、その走行車４が
そのビーム３に沿って走行することによってＩＴＶカメ
ラ１が空間Ｓ内をＹ方向へ自在に移動し、さらに、この
走行車４から延びるワイヤＷを巻き上げ、繰り出しする
ことでＩＴＶカメラ１がその空間Ｓ内を３次元方向に自
由に移動可能となる。

【００１２】また、このＩＴＶカメラ１には、図２に示
すように、カメラ俯仰機構５が取り付けられており、こ
のカメラ俯仰機構５から延びる図示しない連結軸を軸と
してＩＴＶカメラ１が俯仰自在となっている。

【００１３】一方、本発明の対象となる空間Ｓ内には、
その配置が変更できない装置や配管系等の固定構造体
と、その配置が各工程等によって変化するガラス固化体
等の可動構造体が収容されており、空間Ｓ自体の大きさ
は勿論、これらすべての構造体の大きさや形状、及びそ
れらの初期の配置データは予め詳細に把握することがで
きる。

【００１４】次に、このように設置されたＩＴＶカメラ
１を用いて本発明の実施の一形態を説明する。

【００１５】先ず、ＩＴＶカメラ１を空間Ｓ内の任意の
位置に停止させた状態でその空間Ｓ内の任意の構造体を
映し出し、そのＩＴＶカメラ１の位置データと映し出さ
れた構造体の映像データをデータ処理装置に送り、デー
タ処理してそのＩＴＶカメラ１とその任意の構造体との
距離を計測した後、再度ＩＴＶカメラ１を任意の位置ま
で移動して同様に他の構造体との距離を計測するといっ
た作業を繰り返してその空間内の全ての構造体の配置デ
ータ（マップ）を作成する。

【００１６】すなわち、図３に示すようにＩＴＶカメラ
１の位置データは、天井クレーン２に設けられた各種モ
ータの回転数等を検出することによってＸ，Ｙ，Ｚ方向
の移動量がそれぞれ求められることから、これらの計測
信号を演算することによって容易に得ることができる。
一方、映像データは映し出された構造体の画像と、ＩＴ
Ｖカメラ１を俯仰するカメラ俯仰機構５内のモータの回
転数等から得られる俯仰角信号θと、映し出された映像
の倍率信号ｆであり、これらの映像データと位置データ
とを演算することによってＩＴＶカメラ１とその構造体
との距離を求めることができる。尚、この映像データと
位置データとから距離を演算するソフトウェアは、本発
明のために新たに開発しても良いが、例えば船舶等に搭
載されている距離計測装置等に組み込まれているもの
や、既に市販されているものをそのまま流用することが
可能である。

【００１７】次に、このようにして得られた現在の配置
データ（マップ）は、実測値に対してある程度の誤差が
生じている場合が多いことから、予めその配置が分かっ
ている初期の配置データ（初期マップ）を元に差分修正
して正確なマッピングデータを作成する。例えば、この
空間Ｓ内には、上述したように配置転換不可能な固定構
造体があることから、この固定構造体や壁面等を基準と
して得られた配置データを差分修正することで正確なマ
ッピングデータが得られる。

【００１８】そして、このようにして得られたマッピン
グデータを元にマニュピュレータの位置を逐次検出し、
その位置データと配置データを照合して衝突防止演算を
行ってマニピュレータと構造体との干渉・衝突防止制御
を行う。

【００１９】具体的には、そのマニピュレータの移動経
路に構造体のいずれかが存在している場合には、そのマ
ニピュレータの移動を停止したり、その構造体を避ける
ようにマニピュレータの移動経路を変更する等の制御信
号をマニピュレータのコントロールラインに割り込ませ
る。また、マニピュレータのコントロールラインにその
駆動信号を遮断するインターロック機能を組み込んでお
き、オペレータのマニュアル操作によってマニピュレー
タが構造体のいずれかに接近した場合には、このインタ
ーロック機能が発動されるような制御を行う。

【００２０】この結果、オペレータが誤った操作を行っ
た場合であっても、マニピュレータと構造体との衝突を
未然に防止することが可能となり、保守・作業の信頼性
が飛躍的に向上する上に、マニピュレータ制御の自動化
にも寄与することができる。

【００２１】尚、本発明は理論的には一台のＩＴＶカメ
ラ１で目的を達成することが可能であるが、構造体の形
状が複雑であったり、大きな構造体の陰に小さな構造体
が隠れていてその全ての構造体を一台のＩＴＶカメラで
認識することができない場合には、このＩＴＶカメラ１
に加えてさらに壁側等に一台以上のＩＴＶカメラを設置
し、両者のカメラからそれぞれ得られたデータを同時に
複合処理すれば、より詳細で正確なマッピングデータを
得ることが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、オペレー
タが誤った操作を行った場合でも構造体と遠隔操作機器
との干渉・衝突を未然に防止することができるため、遠
隔操作による保守・作業の信頼性が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空間及びＩＴＶカメラの配置例を
示す概念図である。

【図２】本発明に係るＩＴＶカメラの一例を示す斜視図
である。

【図３】本発明方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ＩＴＶカメラ ２ 天井クレーン ３ ビーム ４ 走行車 ５ カメラ俯仰機構 Ｓ 空間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の空間内での保守・作業を遠隔操作
   機器によって行うに際してその空間内の構造体と遠隔操
   作機器との干渉・衝突を防止するための方法において、
   上記空間内にその空間内を移動しながら監視するＩＴＶ
   カメラを少なくとも１台以上設置し、そのＩＴＶカメラ
   の位置データとそのＩＴＶカメラで得られた映像データ
   を逐次データ処理してその空間内の構造体の現在の配置
   データを得た後、この配置データを初期の配置データを
   元に差分修正し、修正後のマッピングデータと上記遠隔
   操作機器の位置データとから衝突防止演算を行ってその
   遠隔操作機器と構造体との干渉・衝突を防止するように
   したことを特徴とする遠隔操作機器の衝突防止方法。