JP2002144266A - 作業システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭隘な作業環境内で確実に遠隔制御により作
業を行うことができる作業システムを提供する。 【解決手段】 作業環境外に設けられた駆動機構１２を
制御するコントローラ３４に、作業装置１０に設けられ
た状態検出器４により取り込まれた情報に基づいて、駆
動機構１２の状態を表すデータおよび駆動機構１２とそ
の周囲にある物との位置関係を表すデータのうちの少な
くともいずれか一方を含む駆動状態データを求める状態
検出処理ユニット３８と、所定の駆動計画に基づいて駆
動機構１２が正常に動作している場合に状態検出処理ユ
ニット３８により検出されるべき駆動状態データの時間
的変化をシミュレーションにより求めるシミュレーショ
ンユニット３９と、駆動計画に基づいて駆動機構１２を
動作させた場合に状態検出処理ユニット３８により求め
られた駆動状態データを、シミュレーションユニット３
９により求められた駆動状態データとを比較する状態比
較処理ユニット４０とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔操作により構
造物の補修・点検等の作業を行う作業システムにに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】大型、複雑、かつ狭隘なプラント設備内
部において補修・点検等の作業を正確に行うことは非常
に困難である。特に、原子炉圧力容器の補修・点検作業
は、作業場所に人間が入ることができず、また作業が水
中環境下で行われることもあり、運転員が直接、装置の
状態を監視すること、テレビカメラなどを用いた装置周
辺からの監視を行うことが困難である。

【０００３】このため、作業装置およびその周辺構造物
の状態の監視および作業装置の制御を行うために、駆動
装置自身や駆動装置周囲に状態検出器を設けている。し
かし、多くの状態検出器を備えることは、作業装置の大
型化および複雑化につながり、狭隘部の作業に適さない
ものとなってしまう。また、信頼性の低下にもつなが
る。

【０００４】従来、作業装置周囲の状態を検出する方法
としては、作業装置にテレビカメラを搭載してその映像
を監視する方法や、超音波センサ、磁気式または光電式
の近接センサ、タッチセンサ等を用いて周囲構造物まで
の距離を検出する方法が主流である。

【０００５】テレビカメラ映像を監視する方法は、情報
量が多くて非常に有効であるが、映像を監視しながら、
駆動装置を運転することは、運転員の技量が必要であ
り、また運転員が疲労して集中力が衰えた際に人的ミス
が発生しやすいという問題がある。画像処理技術により
運転員の負担を軽減する試みが長年に渡って進められて
いるが、複雑かつ狭隘な環境下では、画像処理が容易と
なる照明条件や視点位置からの撮影がままならないこと
から、処理速度、信頼性に問題がある。

【０００６】超音波センサ、磁気式や光電式の近接セン
サ、タッチセンサを用いて周囲構造物までの距離を検出
する方法は、検出範囲が狭く、ビームが広がるため、任
意箇所を正しくピンポイントで距離計測することが難し
く、十分な測定精度を得ることは困難である。よって複
雑かつ狭隘な環境下において、これらの距離センサから
の距離データを機械的に駆動機構の制御に用いるには問
題がある。検出範囲を広くするには検出範囲の異なる距
離センサを複数用いることも考えられるが、装置の小型
化のニーズに反してしまう。

【０００７】一方、駆動機構の位置・姿勢の制御および
検出は、従来、モータに直結したロータリーエンコー
ダ、レゾルバ、もしくはポテンショ・メータなどの内界
センサのデータを基に位置・速度データを算出する方法
を用いている。

【０００８】駆動機構を位置・姿勢に制御するには、指
令された位置・姿勢データをもとに、現在の位置・姿勢
から到達する位置・姿勢までの時刻（または位置）を分
割し、分割した各時間（または位置）ごとに目標の位置
・速度データ（指令データ）を生成し、指令データと内
界センサによる位置・速度データが常に一致させる制御
方法を用いている。

【０００９】駆動機構は狭隘部に挿入できるように小型
化を図っていることから、駆動機構の構造物、伝送機構
部、センサが丈夫で高精度なもの（大きくなる）を採用
できない場合が発生する。よって、機構のタワミや、伝
達機構部にバックラッシュやガタが生じたり、内界セン
サに不具合（接触不良や外部電界によるノイズ、信号線
ケーブルの断線または短絡、コネクタの接触不良）が発
生する恐れがある。万一、これらの不具合が発生する
と、駆動機構の位置・姿勢の制御は正常にしても、指令
された位置・姿勢と実際の駆動機構の位置・姿勢とに、
ズレが生じて、作業対象物および装置を破損させる事態
が発生してしまう。

【００１０】この問題を解決するために、機構のタワミ
や、伝達機構部のバックラッシュやガタを無くなる構成
・機構にするには、装置が大型化するため、実現性が薄
い。また、内界センサを冗長化することも、ケーブル本
数が倍増し、制御系が複雑化を招くこととなる。

【００１１】以上述べたように、従来の内界センサのみ
による駆動機構の位置・姿勢の制御および検出方法で
は、駆動機構部に不具合がある場合、駆動機構先端部で
は大きい位置ズレを起こし、作業対象物と駆動装置が干
渉する恐れがあり、問題である。また、ＣＡＤを用いて
内界センサによる位置・姿勢データで構造物との干渉チ
ェックを行う方法が開発されてきているが、内界センサ
や伝達機構に不具合があれば、結局は役にたたない。

【００１２】以上のことに加えて、装置周囲（作業対象
物）の変化や制御装置の不具合が生じた場合に、作業対
象物および装置を破損させることのなく未然に防ぐイン
ターロック機能が、装置の小型化や費用等の要因で乏し
いのが実状である。特に、駆動制御に係わるセンサの異
常、伝達機構の異常、コントローラの異常（計算機の暴
走やプログラムのムシ）、運転員の操作ミスに、確実か
つ簡素に対応できるものは皆無に近い状況である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実状に鑑
みてなされたものであり、作業ツールや作業ツール周囲
の状態を正確に広範囲にかつ高速に検出できること、作
業対象物の変化や装置の不具合が生じても、異常を検出
し、補正を行う機能や作業対象物および装置を破損させ
ることのなく未然に防ぐことができる作業システムを提
供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、作業環境内に配置され、作業対象物に対
して点検または補修等の作業を行う作業ツールと、前記
作業ツールを支持するとともに前記作業ツールの位置お
よび姿勢を変化させる駆動機構と、を有するとともに、
状態検出器が設けられた作業装置と、前記作業環境外に
設置され、前記駆動機構を制御するコントローラと、を
備え、前記コントローラが、予め決定された駆動計画に
基づいて、前記駆動機構を駆動するドライバユニット
と、前記作業装置に設けられた前記状態検出器により取
り込まれた情報に基づいて、前記駆動機構の状態を表す
データおよび前記駆動機構とその周囲にある物との位置
関係を表すデータのうちの少なくともいずれか一方を含
む駆動状態データを求める状態検出処理ユニットと、前
記駆動計画に基づいて前記駆動機構が正常に動作してい
る場合に前記状態検出処理ユニットにより検出されるべ
き前記駆動状態データの時間的変化をシミュレーション
により求めるシミュレーションユニットと、前記駆動計
画に基づいて前記駆動機構を動作させた場合に前記状態
検出処理ユニットにより求められた前記駆動状態データ
を、前記シミュレーションユニットにより求められた前
記駆動状態データとを比較する状態比較処理ユニット
と、を有していることを特徴とする作業システムを提供
する。

【００１５】前記コントローラは、前記駆動機構を動作
させた場合に前記状態検出処理ユニットにより求められ
た前記駆動状態データが、前記シミュレーションユニッ
トにより求められた前記駆動状態データに対して許容限
度以上の差がある場合に、前記ドライバユニットを介し
て前記駆動機構を停止または減速させるインターロック
処理ユニットを更に有して構成することができる。

【００１６】この作業システムを、前記駆動機構を手動
操作する手段を更に備えて構成するとともに、前記シミ
ュレーションユニットが、前記作業対象物のＣＡＤデー
タを生成または修正する機能を有しており、前記駆動機
構を手動で動作させた際に前記状態検出処理ユニットに
より求められた前記駆動状態データに基づいて前記作業
対象物のＣＡＤデータを作成、または作業対象物の設計
時若しくは製造時に用いられたＣＡＤデータを修正する
機能を有して構成することもできる。

【００１７】前記状態検出器は、前記作業装置に取り付
けられたレーザマーカおよび撮像素子と、前記作業装置
の前記駆動機構の少なくとも可動部分に取り付けられた
リフレクタと、を有して構成することが可能であり、こ
の場合、前記状態検出処理ユニットは、前記レーザマー
カから出射されて前記リフレクタにより反射され、前記
撮像素子により受光されたレーザ光に基づいて前記駆動
状態データのうちの前記駆動機構の状態を表すデータを
求めるように構成することが可能である。なお、この場
合、前記状態検出処理ユニットは、前記撮像素子により
取得された前記駆動機構の周辺の物体の映像とに基づい
て、前記駆動状態データのうちの前記駆動機構とその周
囲にある物との位置関係を表すデータを更に求めるよう
に構成してもよい。

【００１８】また、前記状態検出器を、前記作業装置に
アレイ状に取り付けられた複数の受光素子と、前記作業
装置の前記駆動機構の少なくとも可動部分に取り付けら
れた発光素子と、を有して構成することができ、この場
合、前記状態検出処理ユニットは、前記発光素子からの
出射光が前記複数の受光素子のうちのいずれに入射した
かに基づいて、前記駆動状態データのうちの前記駆動機
構の状態を表すデータを求めるように構成することがで
きる。

【００１９】この作業システムは、前記作業装置の前記
駆動機構の少なくとも可動部分に取り付けられ、前記状
態検出器として作用する先端と、前記作業環境外に配置
された基端とを有し、前記基端および前記先端に集光レ
ンズがそれぞれ設けられた光ファイバと、変調したレー
ザ光を発光するレーザ装置と、前記レーザ装置と前記光
ファイバの基端との間に設けられたハーフミラーと、前
記レーザ装置から出射され、前記ハーフミラーおよび前
記光ファイバを経て前記光ファイバの先端の集光レンズ
により平行光として前記駆動機構の周囲の物体に向けて
出射され、更に前記物体から反射して再度前記光ファイ
バに取り込まれて戻ってきて前記ハーフミラーにより反
射されたレーザ光を受光する受光素子と、前記受光素子
に入射するレーザ光を位相検波し、位相差から前記光フ
ァイバ先端から前記物体までの距離を求めるレーザ距離
計と、を更に備えて構成することができ、この場合、前
記状態検出処理ユニットは、前記レーザ距離計の測定結
果に基づいて、前記駆動状態データのうちの前記駆動機
構とその周囲にある物との位置関係を表すデータを求め
るように構成される。

【００２０】また、前記状態検出器は、前記作業装置の
前記駆動機構の少なくとも可動部分に取り付けられた一
方向のみに変位可能な接触プローブと、前記接触プロー
ブの根元側に設けられ、前記接触プローブを変位なしの
状態に戻すように付勢するバネと、前記接触プローブの
変位量を測定するセンサと、を有して構成することがで
き、前記センサにより測定された前記接触プローブの変
位量に基づいて、前記状態検出処理ユニットは、前記駆
動状態データのうちの前記駆動機構とその周囲にある物
との位置関係を表すデータを求めるように構成すること
ができる。この場合、前記状態検出器は、前記接触プロ
ーブの根元部に設けられ、前記接触プローブが所定の変
位量をこえて変位した場合に状態が変化する電気接点を
有して構成することができ、この場合、インターロック
処理ユニットは、電気接点の状態が変化した場合に作用
するように構成される。更にこの場合、前記作業装置の
前記駆動機構の少なくとも可動部分に取り付けられ、前
記状態検出器を移動可能に支持する取付けベースと、前
記取付ベースを、流体圧力によりまたは電気的に駆動し
て、前記接触プローブをその長手方向に移動させる移動
機構とを更に備えて構成することが好適である。

【００２１】また、前記駆動機構は、ガイドバーと、前
記ガイドバーにそって移動可能な可動子とを有し、前記
可動子を移動させることにより前記作業ツールの位置ま
たは姿勢を変化させるように構成することができ、この
場合、前記状態検出器は、前記ガイドバーと平行に設け
られ、磁石のＮ極とＳ極とを交互に積み重ねた筒状体
と、前記筒状体の外周に設けられるととともに励磁コイ
ルと検出コイルとを有し、前記可動子と連動して移動す
る磁気式位置検出センサと、を有して構成することがで
きる。この場合、前記コントローラは、磁気式位置検出
センサの励磁コイルに励磁信号を供給するとともに、検
出コイルからの誘導起電力を収集して前記磁気式位置検
出センサの前記筒状体に対する相対位置を連続的に検出
する信号処理回路と、前記磁気式位置検出センサの位置
検出データをシミュレーションにより求め、駆動可能エ
リアとなる位置検出データを算出し、そのシミュレーシ
ョンデータと前記磁気式位置検出センサの実側位置検出
データの大小を判定する比較回路と、前記駆動機構が駆
動可能エリアを越えた場合に、停止または、減速・停止
させるインターロック処理ユニットと、を有して構成す
ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明による作業システム
の全体構成を示す図である。

【００２３】図１に示すように、作業システムは、原子
炉圧力容器内等の作業環境Ａ内に配置されて所定の作業
（点検、補修等）を行う作業装置１０と、作業環境Ａ外
の環境Ｂに設置されて作業装置１０を遠隔制御する制御
盤３０とを有している。

【００２４】作業装置１０は、作業対象物２に対して点
検または補修等の作業を行う作業ツール３と、作業ツー
ル３を支持して作業ツール３の位置および姿勢を変化さ
せることが可能な駆動機構１２を有している。

【００２５】点検用の作業ツール３としてはＶＴ用テレ
ビカメラ、超音波探触子等が、補修用の作業ツール３と
しては電解研磨装置、ピーニング装置等がある。

【００２６】作業装置１０はケーシング１１を有してお
り、このケーシング１１内には駆動機構１２が格納され
る。図１および図２は駆動機構１２を展開してケーシン
グ１１外に出した状態が示されている。

【００２７】駆動機構１２は、ケーシング１１に固着さ
れ鉛直方向に延びるガイドバー１３を有する。ガイドバ
ー１３には、図示しない駆動機構によりガイドバー１３
に沿って互いに独立して移動可能な一対の可動子１４が
取り付けられている。各可動子１４には関節１５を介し
てアーム１６が取り付けられている。各アーム１６は関
節の回転軸を中心として揺動することができる。両アー
ム１６の先端は、両アーム１６が任意の角度をなすこと
ができるように、関節１７に固定されている。関節１７
には、モータ等の回転駆動機構（図示せず）を介してア
ーム１９が取り付けられている。前記回転駆動機構によ
りアーム１９を揺動させることができる。アーム１９先
端には、作業ツール３が固定されている。

【００２８】従って、可動子１４を同じ方向に同じ量移
動させることにより作業ツール３を上下方向に移動させ
ることができ（図２矢印Ｃ参照）、可動子１４同士の間
隔を変化させるように可動子１４を移動させることによ
り作業ツール３を水平方向に移動させることができ（図
２矢印Ｄ参照）、また、関節１７に取り付けられた回転
駆動機構を動作させることにより作業ツール３の向きを
変化させることができる（図２矢印Ｅ参照）。

【００２９】なお、作業装置１０は、ケーシング１１を
回転駆動する機構（詳細は図示せず）も備えており、ケ
ーシング１１を鉛直方向軸線を中心として回動させるこ
とができ（図２の矢印Ｆ参照）、これにより作業ツール
３を水平面内で旋回させることもできる。

【００３０】ケーシング１１には、状態検出器４（図２
では符号１００で示す）が取り付けられている。この状
態検出器４の具体例は後で詳述する。

【００３１】また、図１に示すように、作業環境外（環
境Ｂ）に配置された制御盤３０には、駆動機構コントロ
ーラ３４と、操作盤３６と、作業ツールコントローラ３
５が設けられている。操作盤３６には、状態表示器４５
と、運転員からの駆動指令を入力するための操作器４６
とが設けられている。

【００３２】作業ツールコントローラ３５は、操作器４
６に入力された運転員からの作業指令に基づいて、作業
ツール３を動作させる（例えば作業ツールがピーニング
装置の場合は、ピーニングの開始・終了および処理条件
等の指令を行う）ものである。

【００３３】駆動機構コントローラ３４には操作器４６
に入力された運転員からの駆動指令が入力され、駆動機
構コントローラ３４はこの駆動指令に基づいて駆動機構
１２の状態（位置・姿勢等）を制御する。駆動機構コン
トローラ３４は、駆動計画生成ユニット３７、状態検出
処理ユニット３８、シミュレーションユニット３９、状
態比較処理ユニット４０、異常検出処理ユニット４１、
異常補正処理ユニット４２、インターロック処理ユニッ
ト４３、および駆動機構ドライバユニット４４を有す
る。

【００３４】作業ツールコントローラ３５と作業ツール
３、状態検出処理ユニット３８と状態検出器４、並びに
駆動機構ドライバユニット４４と駆動機構は、複合ケー
ブル４７を介して接続されている。

【００３５】駆動機構コントローラ３４の基本的な作用
は以下の通りである。まず、運転員からの駆動指令が操
作盤３６の操作器４６を介して入力されると、駆動計画
生成ユニット３７は、前記駆動指令に基づいた駆動制御
データを生成する。この駆動制御データは、駆動機構ド
ライバユニット４４に送られる。

【００３６】駆動機構ドライバユニット４４では、駆動
機構１２から複合ケーブル４７を介して位置・姿勢デー
タを取り込み、駆動計画生成ユニット３７で生成した駆
動制御データに基づいて位置・姿勢を制御する信号、電
力、動力を生成し、複合ケーブル４７を介して駆動機構
１２に送信することで駆動機構１２の位置・姿勢制御を
行う。

【００３７】状態検出処理ユニット３８は、駆動機構１
２に設けられた状態検出器４から複合ケーブル４７を介
して、状態検出データを収集し、駆動機構１２の位置・
姿勢、駆動機構１２と駆動機構１２の周囲の構造物との
相対的な位置関係を求める。

【００３８】シミュレーションユニット３９には、駆動
計画生成ユニット３７で生成した駆動制御データが入力
される。シミュレーションユニット３９は、入力された
データに基づいて、駆動機構１２の各軸の時間的な変
移、駆動速度、プラントＣＡＤデータ（ここでは原子炉
圧力容器内の構造物の配置、形状等を示すデータを意味
する）を用いて、駆動機構１２とその周囲の構造物との
位置関係を求め、運転員の指令、駆動計画生成ユニット
３７で生成した駆動制御データが正しいかのチェック、
例えば駆動機構１２および作業ツール３がその駆動過程
において周囲の構造物との間で干渉が生じないかチェッ
クを行う。

【００３９】特に、シミュレーションユニット３９は、
状態検出器４および状態検出処理ユニット３８による検
出データが、駆動計画生成ユニット３７で生成した駆動
制御データに基づいてどう時間的に変移するかシミュレ
ーションを行い求める。シミュレーションユニット３９
で得られた結果は、操作盤３６の状態表示器４５に送信
されるとともに、生成した駆動制御データが正常な場合
は、駆動機構の時間的な変移データを状態比較処理ユニ
ット４０へ送信し、異常であれば、駆動計画生成ユニッ
ト３７、インターロック処理ユニット４３に異常信号を
送信する。

【００４０】状態比較処理ユニット４０には、駆動機構
ドライバユニット４４からの駆動機構の位置・姿勢デー
タ、駆動速度データ、トルクデータと、状態検出処理ユ
ニット３８からの駆動機構の位置・姿勢データおよび周
囲との相対的位置関係データと、シミュレーションユニ
ット３９で生成した駆動機構の時間的な駆動変移データ
（シミュレーションデータ）とが入力される。状態比較
処理ユニット４０は、駆動中の状態検出処理ユニット３
８で求めた状態データとシミュレーションデータとの比
較データ（ズレ）を求め、異常検出処理ユニット４１に
送信する。

【００４１】異常検出処理ユニット４１には、状態比較
処理ユニット４０で生成した比較データが入力される。
異常検出処理ユニット４１は、入力された比較データ
と、予め設定された判定基準に基づいて、この判定基準
から外れている場合には、その結果を異常補正処理ユニ
ット４２、インターロック処理ユニット４３に送信す
る。

【００４２】異常補正処理ユニット４２は、状態検出処
理ユニット３８により得られた状態データとシミュレー
ションユニット３９により得られたシミュレーションデ
ータのズレから、駆動機構１２の各軸の回転ズレを求め
る。異常補正処理ユニット４２は、運転員が操作器４６
を介して補正指令を入力した場合に、駆動機構ドライバ
ユニット４４に対しで角度補正データを送信する。駆動
機構ドライバユニット４４はそれに基づいて駆動機構１
２の状態を修正する。

【００４３】インターロック処理ユニット４３は、シミ
ュレーションユニット３９及び異常検出処理ユニット４
１で異常を検出した場合に、駆動機構ドライバユニット
４４が駆動機構１２の駆動を一時停止するように、イン
ターロック信号を駆動機構ドライバユニット４４に向け
て出力する。

【００４４】なお、前述した状態表示器４５は、操作器
４６の駆動指令入力データや、駆動計画生成ユニット３
７、状態検出処理ユニット３８、シミュレーションユニ
ット３９、状態比較処理ユニット４０、異常検出処理ユ
ニット４１などで処理した結果を表示する機能を有する
ものであり、例えばＣＲＴ等のディスプレイにより構成
することができる。

【００４５】上記の作業システムによれば、以下の有利
な効果を得ることができる。

【００４６】（１）状態表示器４５により運転員が事前
に動作内容を状態表示画像等のかたちで確認できるた
め、実際の駆動の際に、駆動装置が正常に動作している
ことを容易に確認することができ、運転の信頼性向上が
図れる。また、運転異常を早期に発見できるため、作業
対象物や装置の破損を削減できる。 （２）シミュレーションユニット３９により、シミュレ
ーションで状態データの時間的な変移を求めておき、実
際の駆動の際の状態データとのズレがリアルタイムにか
つ自動的に得ることが可能となることから、駆動機構１
２が正常に動作していることが確認でき、運転の信頼性
向上が図れる。また、運転異常を早期に発見できるた
め、作業対象物や装置の破損を削減できる。特に駆動機
構１２を構成する伝達機構（図示せず）に不具合（ギア
の破損、タイミングベルトのスリップ、止めネジ（軸）
のゆるみ等）が発生し、駆動機構ドライバユニット４４
が正常に動作しているにも関わらず駆動機構１２の各軸
が正常に動作していない場合、従来の駆動機構コントロ
ーラでは、異常検出が非常に困難となるが、本実施形態
の駆動機構コントローラ３４によれば、シンプルな構成
で正確にかつ高速に異常を発見し、駆動を停止させて、
作業対象物や装置の破損を防ぐことが可能となる。

【００４７】なお、シミュレーションユニット３９によ
りシミュレーションを行う際に、駆動可能エリアを設定
してもよい。駆動可能エリアは、作業ツール３および駆
動機構１２の周辺構造物との衝突の危険を防止する観点
から定められ、例えば周辺構造物と作業ツール３および
駆動機構１２との間の距離が所定値以上となっている領
域である。

【００４８】この場合、実際の駆動の際に状態検出処理
ユニット３８により求められる作業ツールおよび駆動機
構１２の位置が、駆動可能エリア内にあるか否かが自動
的かつリアルタイムに判定される。シミュレーションユ
ニット３９により設定された駆動可能エリアのデータ
は、異常検出ユニット４１に記憶され、実際の駆動時に
状態検出処理ユニット３８が検出するデータは、異常検
出ユニット４１により駆動可能エリア内に作業ツール３
および駆動機構１２がある場合に得られるものであるか
否かが判断される。作業ツール３および駆動機構１２が
駆動可能エリアを外れていると判断された場合は、イン
ターロック処理ユニット４３が駆動機構ドライバユニッ
ト４４により駆動機構１２の駆動を一時的に停止させ
る。

【００４９】以上のようにすることにより、駆動機構１
２が正常に動作しているか否かをより容易かつ確実に確
認することができ、運転の信頼性向上が図れる。また、
このようなインターロック機能により、駆動機構ドライ
バユニット４４に用いるコントローラやサーボドライバ
の不具合に対応でき、作業システムの信頼性をより向上
させることができる。

【００５０】なお、シミュレーションおよび実際の駆動
を行うに先立ち、操作器４６により駆動機構を手動操作
で駆動し、その時に状態検出器４および状態検出処理ユ
ニット３８を用いて、駆動装置とその周囲と相対的な位
置関係を検出し、新たにプラントＣＡＤデータを作成、
または設計時または製作時に用いられたプラントＣＡＤ
データの修正を行うようにしてもよい。この機能は、例
えばシミュレーションユニット３９に持たせればよい。
このようにすることにより、製作時の製造誤差若しくは
作業対象物の経年変化等の理由により、設計時または製
作時に用いられたプラントＣＡＤデータと実際の作業対
象物の形状、寸法および位置等にずれがあったとして
も、そのずれを修正してより安全、確実な作業を行うこ
とができる。なお、ＣＡＤデータの新規作成または修正
が終了した後は、先に説明したのと同様の手順により、
作業システムを動作させればよい。

【００５１】次に、状態検出器４の具体的構成例につい
て図２乃至図１３を参照して説明する。

【００５２】［第１の構成例］まず、図２及び図３を参
照して第１の構成例について説明する。

【００５３】図２及び図３（ａ）に示すように、駆動機
構１２を収容するケーシング１１の上部（下部でもよ
い）に、撮像素子１０１とライン状のレーザ光を照射す
るレーザマーカ１０２とを具備した状態検出器１００
（図１における状態検出器４に相当）が設けられてい
る。駆動機構１２のアーム１９の先端部（アーム１９の
先端部にある作業ツール３でも可）、関節１７、関節１
５にはコーナーリフレクタ１０３が取り付けられてい
る。各コーナーリフレクタ１０３は、状態検出器１００
に付設されたレーザマーカ１０２から照射されるライン
状のレーザ光と、同じライン上に常に位置するように設
置されている。

【００５４】従って、図３（ｂ）に示すように撮像素子
１０１により得られる映像において、３つのコーナーリ
フレクタ１０３からの反射光は、駆動機構１２の駆動状
態に関わらず、常に同一直線上に位置する。

【００５５】撮像素子１０１から状態検出処理ユニット
３８に映像信号が送られ、状態検出処理ユニット３８は
その信号に基づいて、各コーナーリフレクタ１０３の位
置を検出し、これに基づいて駆動機構１２の駆動状態、
すなわち各アームの傾き、関節の回転角等を算出する。
各コーナーリフレクタ１０３の取付け位置は既知である
ため、簡単な画像処理（コーナリフテクタ１０３からの
反射光の抽出および中心座標検出）により上記の演算を
行うことができ、従って、ほぼリアリタイム（ビデオレ
イト）に駆動機構１２の状態検出が可能となる。

【００５６】なお、撮像素子１０１は、駆動機構１２近
傍の構造物も撮像するため、駆動機構１２および作業ツ
ール３と周辺構造物との相対的位置関係も把握すること
も可能である。

【００５７】状態検出手段を上記のように構成すること
により、駆動機構１２の関節やアーム１９の先端部にセ
ンサやケーブルを備える必要がなくなるため、駆動機構
の構成を簡素化することができ、信頼性も向上させるこ
とができる。また、拡張性も高い。

【００５８】［第２の構成例］次に、図４を参照して第
２の構成例について説明する。

【００５９】この構成例は、周囲構造物の寸法・形状が
ＣＡＤや図面で既知で有る場合に適用可能ものである。

【００６０】駆動機構１２のアーム１９の先端部（アー
ム１９の先端部にある作業ツール３でも可）にアーム１
９の軸方向に向けて発光する発光素子１０６が取り付け
られている。駆動機構の１２の関節１７には振り下げ１
０９を介して発光素子１０７がおよび超音波距離計１１
０が取り付けられている。振り下げ１０９の作用により
発光素子１０７および超音波距離計１１０の向きは常時
一定に保たれ、発光素子１０７は常に水平方向に向けて
発光し、超音波距離計１１０は超音波を常に水平方向に
向けて発射するようになっている。

【００６１】ガイドバー１３をケーシング１１に固定す
る部材（上部の部材でも下部の部材でもよい）には、発
光素子１０６により投射された光の周辺構造物上への投
射位置を検出する撮像素子１０１Ａが設けられている。

【００６２】アーム１９先端部の発光素子１０６から特
徴箇所にビームを当て、駆動機構の回転軸から対象物ま
での距離（Ｌｍ）を超音波距離計１１０で求めること
で、容易に、駆動機構先端部（アーム１９）の角度が確
認できる。周囲構造物の寸法・形状がＣＡＤ化されてい
れば、シミュレーションで予め駆動機構の位置・姿勢を
確認して駆動計画を生成することができ、自動的に駆動
機構の位置・姿勢の確認を行うことも可能となる。

【００６３】［第３の構成例］次に、図５を参照して第
３の構成例について説明する。

【００６４】ケーシング１１の側面には、複数の受光素
子１０８がアレイ状に配置されている。駆動機構１２の
アーム１９の先端部には、アーム１９の軸方向と直交す
る方向にレーザ光を照射する発光素子１０６Ａが設けら
れている。また、駆動機構の１２の関節１７には振り下
げ１０９を介して発光素子１０７Ａが取り付けられてい
る。振り下げ１０９の作用により発光素子１０７Ａの向
きは常時一定に保たれ、発光素子１０７Ａは常に水平方
向に受光素子１０８のアレイに向けてレーザ光を発光す
るようになっている。

【００６５】従って、発光素子１０６Ａおよび１０７Ａ
からのレーザ光をアレイ状に配置された複数の受光素子
のうちのいずれの受光素子１０８が検出したかにより、
アーム１９の傾きや各関節の位置を検出することが可能
となる。

【００６６】［第４の構成例］次に、図６及び図７を参
照して第４の構成例について説明する。

【００６７】制御盤３０内またはその近傍にレーザ距離
計１２０が設けられる。レーザ距離計１２０から駆動機
構１２のアーム１９の先端部までシングルモード光ファ
イバ１２１が敷設されている。

【００６８】レーザ距離計１２０は、レーザ装置１２２
と、ハーフミラー１２３と、光ファイバ１２１の基端側
に設けられた集光レンズ１２４と、レーザ装置１２２で
レーザ光を変調させる信号を供給する変調用発振器１２
６と、ハーフミラー１２３により反射されたレーザ光１
３０を受光する受光器１２７と、受光器１２７で受光し
た信号を位相検波する位相検波回路１２８と、位相検波
回路１２８で検出した位相差時間から光ファイバ先端か
ら反射体（駆動機構１２の周辺構造物）までの距離を算
出する時間・距離変換器１２９とを備えて構成される。
光ファイバ１２１の先端には、レーザ光を平行光として
出射させる集光レンズ１２５が設けられている。

【００６９】光ファイバ１２１の先端は、駆動機構１２
のアーム１９の先端部に固定されている。駆動機構１２
を動作させることによりその周囲の構造物表面を走査す
る。そのときに光ファイバ１２１を通って戻る周辺構造
物からの反射光に基づいて、光ファイバ先端から反射物
までの距離を算出することで、駆動機構とその周囲との
相対的な位置関係を求めることが可能となる。

【００７０】なお、図７に示すように、複数の光ファイ
バを用いた構成とすることにより、測定対象箇所が平面
でれば、駆動機構１２を走査させなくても、駆動機構１
２と対象箇所との相対的な位置関係（位置・姿勢）を、
容易にかつ簡素な演算により求めることが可能となる。
なお、図７では、駆動機構１２のアーム１９の先端部側
面に、アーム１９の軸線を中心とした円周を３等分した
位置に３つの光ファイバ１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ
の先端をそれぞれ配置した構成を示している。

【００７１】レーザ距離計は超音波距離計や磁気式距離
計などに比べて分解能が高くかつ測距レンジが広いこ
と、更に、レーザ距離計を用いた場合には、駆動機構１
２に、光ファイバ１２１と集光レンズ１２５のみを備え
るのみでよいため、複雑かつ狭隘なプラント内での最適
な検出器となる。

【００７２】なお、本構成例では、位相検波式のレーザ
距離計を用いているが、レーザ装置よりパルス波を放射
し、反射波の到達時間を計測することで距離を求める時
間計測式のレーザ距離計を用いてもよい。

【００７３】［第５の構成例］次に、第５の構成例につ
いて説明するが、それに先立ちこの第５の構成例の前提
となる従来技術について図８を参照して説明する。

【００７４】図８は、従来の作業装置により、作業（点
検・補修）対象部である原子炉圧力容器内のシュラウド
に対して作業、ここではレーザ処理を行う際に、ノズル
の位置合わせを行っている状態を示している。

【００７５】シュラウドの側面部２０１と下面部２０２
に対して作業を行うために、作業装置は、展開動作を行
うリンク機構２０３の結合部に施工用ノズル２０４が取
付けられており、リンク機構２０３を駆動して施工部と
ノズル２０４との距離を調整する。ここに図示されたリ
ンク機構２０３は、例えば、図１における駆動機構１２
からアーム１９を取り除いた構成とすることができ、こ
の場合には、関節１７に回転駆動機構を介してノズル２
０４を取り付けた構成とすることができる。また、リン
ク機構２０３は平行四辺形リンクであってもよい。

【００７６】ここでは、作業対象部とノズル２０４との
間の距離は、ノズル２０４に設置された距離センサ２０
５等により計測され、その結果に基づいてノズル２０４
と作業対象物との位置合わせが行われる。そして、ノズ
ル２０４からレーザ光を照射することにより作業対象物
に対して施工を行う。

【００７７】しかし、ノズル２０４を回転して、シュラ
ウド側面部２０１と下面部２０２との結合部に対して作
業を行う場合には、ノズル２０４が回転してしまうの
で、施工対象面に対して距離センサ２０５が傾いて信号
が戻らなくなり位置測定ができなくなる。このため図８
の下部に示すように、一旦ノズル２０４を施工対象面と
平行にして位置計測を行ない、その位置から施工装置の
各軸を動かして本来の施工位置に移動することが必要で
ある。よって、位置計測と位置合わせに余計な時間を要
する。また、周辺には複雑な形状の構造物があるのでテ
レビカメラなどを用いた装置周辺の監視がままならな箇
所があったり、カメラ監視が可能であってもそのアング
ルにより正確な距離がつかめず、位置決めが困難であっ
たり、さらには操作ミスにより作業対象物および作業装
置を破損させる可能性がある。

【００７８】このような従来技術の問題を解決するため
の状態検出器について図９を参照して説明する。図９に
示すように、本構成例では、接触プローブを用いた状態
検出器を用いることとした。

【００７９】図９（ａ）に示すように、状態検出器は、
棒状の接触プローブ２０６を有している。接触プローブ
２０６の根元にはＵ字型の可動バネ２０７が設けられて
おり、このバネ２０７は接触プローブ２０６の上下方向
の首振り運動のみ許容する。バネ２０７は、絶縁部材２
１４を介して、ベースプレート２０８に固定される。接
触プローブ２０６の途中には反射プレート２０９が設置
されており、その反対側には、ベースプレート２０８に
取り付けられた位置検出センサ２１０（磁気、超音波、
レーザ式のいずれの形式でもよい）が配置されている。

【００８０】接触プローブ２０６の根元には接点２１１
が設置されており、その反対側に設けられたもう一つの
接点２１２と接触するようになっている。接点２１２は
板状のバネ２１３に結合され、その付け根は可動バネ２
０７の付け根共々絶縁部材２１４を介してベースプレー
ト２０８に結合されている。

【００８１】可動バネ２０７と板状のバネ２１３の端部
にはそれぞれ絶縁部材２１４を貫通する電極２１５が取
付けらている。また、接触プローブ２０６付け根の開閉
接点２１１，２１２の近傍には、弾性材料（ゴム等）を
用いたシール部材２１６が設置されており、接触プロー
ブ２０６の上下首振りを可能としながら開閉接点部２１
１，２１２を気密かつ水密に保つことが可能となってい
る。

【００８２】ノズル２０４は、リンク機構２０３のアー
ム同士を結合する関節部に取り付けられた回転ベース２
１７に取り付けられている。回転ベース２１７の後側
（ノズル２０４の反対側）には、ピストン２１８とシリ
ンダー２１９と軸２２０により構成されたエアーシリン
ダ２２１が設置されており、軸２２０は接続治具２２２
を介してベースプレート２０８に結合されている。ま
た、接続治具２２２の途中には、エアーシリンダ２２１
の駆動量を検出するための位置検出センサ２２３が設置
される。

【００８３】図９（ｂ）に示すように、エアーシリンダ
２２１を駆動することにより、ベースプレート２０８が
図中の矢印に示す方向に移動し、ベースプレート２０８
に取付けられる接触プローブ２０９も同様に同じ方向に
移動するようになっている。

【００８４】次に、本構成例の作用を図１０により説明
する。図１０は、シュラウド側面部２０１と下面部２０
２との間のコーナー部に対する位置決め手順を示す図で
ある。

【００８５】まず、図１０（ａ）に示すように駆動機構
を動作させてノズル２０４を作業対象位置近くに移動す
る。ノズル２０４の回転角度を決める場合、下面部２０
２を基準としてノズル２０４中心位置を合わせることに
なるが、このとき図１０（ｂ）に示すようにノズル２０
４を回転させてゆくと、接触プローブ２０６が下面部２
０２に触れて、接触プローブ２０６はその根元を中心に
ノズル２０６側に傾くことになる。この時、接触プロー
ブ２０６に設けられた反射プレート２０９の位置（反射
プレート２０９とセンサ２１０との距離）を位置検出セ
ンサ２１０で検出することができる。位置検出センサ２
１０による検出値に基づいて、作業対象物に対するノズ
ル２０４の位置がわかるため、その位置情報に基づいて
ノズル２０４を施工位置に移動することができる。

【００８６】また、接触プローブ２０６の根元に設置さ
れた開閉接点２１１，２１２の信号は、状態検出処理ユ
ニットに送られている。接触プローブ２０６の変位量が
通常の範囲内である場合には、接点２１１，２１２が接
している状態であるが、図１０（ｃ）に示すようにノズ
ル２０４を必要以上に回転させた場合は接点２１１，２
１２が離れて、ノズル２０４が作業対象物に衝突する前
に、インターロック処理ユニットにより駆動機構を停止
させることにより、作業装置の破損を防止することがで
きる。

【００８７】次に、図１１を参照してシュラウド側面部
２０１に対して作業を行う場合の位置決め手順について
説明する。

【００８８】まず、図１１の上段に示すように、駆動機
構を動作させてノズル２０４を作業対象位置の近くに移
動させる。ノズル２０４が側面部２０１に対して正対す
るようにして（ノズル軸線を側面部２０１に対して垂直
とする）、ノズル先端と側面部２０１の距離を施工条件
に合わせる。エアーシリンダー２２１にガスを供給し
て、ノズル２０４先端部より接触プローブ２０６を出し
た状態にして、ノズル２０４を側面部２０１に向けて前
進させる。

【００８９】すると図１１の中段に示すように接触プロ
ーブ２０６が側面部２０１に接触するが、このときエア
ーシリンダー２２１に供給するガス圧力を調整すること
により、接触プローブ２０６を曲げないように、接触プ
ローブ２０６と側面部２０１との接触を維持したまま、
接触プローブ２０６を後退させる。

【００９０】このとき、接続治具２２２に取付けられた
位置検出センサ２２３により、センサ２２３と回転ベー
ス２１７との距離を測定することにより、側面部２０１
とノズル２０４との間の距離を求めることができ、この
測定を行いながらノズル２０４を位置合わせすることが
可能となる。

【００９１】また、図１１の下段に示すように、施工中
は邪魔にならないようにエアーシリンダ２２１を反対方
向に駆動することにより、接触プローブ２０６を収納す
ることができる。

【００９２】［第６の構成例］次に、図１２及び図１３
を参照して第６の構成例について説明する。本例では、
駆動機構１２側に磁気式の位置検出センサ３００を取り
付け、駆動機構１を駆動制御する駆動機構コントローラ
３４に磁気式位置検出センサ３００の信号処理を行う磁
気式位置検出センサ用状態検出処理ユニット３０３を設
けている。

【００９３】磁気式位置検出センサ３００は、磁石のＮ
極とＳ極とを交互に積み重ねた筒状磁石アレイ３０１
と、筒状磁石アレイ３０１の外周に設けられた励磁コイ
ル３０６と検出コイル３０７からなる磁気式位置検出セ
ンサ３００と、磁気式位置検出センサ３００を可動子１
４とともに移動させるための取り付け治具３０２を具備
している。磁石アレイ３０１は、駆動機構１２用のケー
シング１１に、ガイドバー１３と平行に取り付けられて
いる。

【００９４】磁気式位置検出センサ用状態検出処理ユニ
ット３０３は、磁気式位置検出センサ３００の励磁コイ
ル３０６に励磁信号を供給して検出コイル３０７からの
誘導起電力を収集して駆動軸の位置を連続的に検出する
信号処理回路３０４と、駆動機構コントローラ３４にお
いて磁気式位置検出センサ３００の位置検出データをシ
ミュレーションし、駆動可能エリアとなる位置検出デー
タを算出し、そのシミュレーションデータと上記磁気式
位置検出センサ３００の実側位置検出データの大小を判
定する状態比較回路３０５を具備している。

【００９５】運転員が操作器４６を用いて駆動指令を出
し、駆動機構コントローラ３４において駆動計画生成ユ
ニット３７で駆動計画データを生成し、生成した駆動計
画データから、シミュレーションユニット３９で磁気式
位置検出センサ３００の位置検出データをシミュレーシ
ョンし、駆動可能エリアを求め、求めた駆動可能エリア
のシミュレーションデータを磁気式位置検出センサ用状
態検出処理ユニット３０３の状態比較回路３０５に送
る。状態比較回路３０５は、実測データと上記シミュレ
ーションデータとを比較し、その結果、実測データが上
記シミュレーションデータを超えていたら異常とみな
し、インターロック処理ユニットに、異常検出信号を送
り、駆動機構１２を停止させる。

【００９６】よって、駆動機構１２が、なんらかの不具
合で、駆動指令通り駆動しない場合に、周囲構造物等に
衝突する前に、異常を検出し、事故の防止を図ることが
可能となる。特に駆動機構コントローラ３４の本体部分
（図１に示す部分）の不具合の場合に、駆動機構コント
ローラ３４と独立に磁気式位置検出センサ用状態検出処
理ユニット３０３を機能させる構成にすることで、駆動
機構コントローラ３４の不具合による事故の防止を図れ
る。

【００９７】なお、位置検出センサ３００も、リニア駆
動の位置検出センサや磁気式位置センサに限定されるも
のではなく、ロータリー式の角度センサや、超音波距離
計を用いてもよい。

【００９８】以上説明したように上記の実施形態によれ
ば、大型で複雑かつ狭隘なプラント等において、遠隔制
御で、駆動機構を確実かつ効率的に運用できることが可
能となる。特に、作業装置側にに小型で簡素な状態検出
器を備え、駆動指令に基づいて駆動機構が変移する場合
の状態検出器が得るべきデータをシミュレーションで算
出し、実際の状態データを比較する方法を用いること
で、装置の小型化が保たれ、しかも、装置の周囲（作業
対象物）の変化や装置の不具合が生じても、作業対象物
および装置を破損させることのない作業システムを提供
できる。

【００９９】また、状態検出器のデータを収集すること
で、プラントＣＡＤの修正および確認が可能となる。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、信頼性の高い作業シス
テムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による作業システムの全体構成を示す
図。

【図２】状態検出器の第１の構成例を示す図。

【図３】図３（ａ）は図２に示す状態検出器を説明する
図、図３（ｂ）は撮像素子により得られる映像の一例を
示す図。

【図４】状態検出器の第２の構成例を示す図。

【図５】状態検出器の第３の構成例を示す図である。図
中右側の破線で囲まれている図は、関節周辺部の平面図
および側面図を示している。

【図６】状態検出器の第４の構成例を示す図。

【図７】状態検出器の第４の構成例を示す図。

【図８】従来の状態検出器の構成例を示す図。

【図９】状態検出器の第４の構成例を示す図。

【図１０】第４の構成例の作用を示す図。

【図１１】第４の構成例の作用を示す図。

【図１２】状態検出器の第５の構成例を示す図。

【図１３】図１２の領域XIIIを拡大して示す図。

【符号の説明】

３ 作業ツール ４ 状態検出器 １０ 作業装置 １２ 駆動機構 ３４ 駆動機構コントローラ ３５ 作業ツールコントローラ ３６ 操作盤 ３７ 駆動計画生成ユニット ３８ 状態検出処理ユニット ３９ シミュレーションユニット ４０ 状態比較処理ユニット ４１ 異常検出処理ユニット ４２ 異常補正処理ユニット ４３ インターロック処理ユニット ４４ 駆動機構ドライバユニット ４５ 状態表示器 ４６ 操作器 ４７ 複合ケーブル １００ 状態検出器 １０１ 撮像素子 １０２ レーザマーカ １０３〜１０５ コーナーリフレクタ １０６ 発光素子１ １０７発光素子２ １０８受光素子（ラインセンサ） １０９ 振り下げ １２０ レーザ距離計 １２１ 光ファイバ １２２ レーザ装置 １２３ ハーフミラー １２４ 集光レンズ１ １２５ 集光レンズ２ １２６ 変調用発振器 １２７ 受光器 １２８ 位相検波回路 １２９ 時間・距離変換器 １３０ レーザ光 ２０１ 側面部 ２０２ 下面部 ２０３ リンク機構（駆動機構） ２０４ ノズル ２０５ 距離センサ ２０６ 接触プローブ ２０７ 可動バネ ２０８ ベースプレート ２０９ 反射プレート ２１０ 位置検出センサ ２１１ 開閉接点 ２１２ 接点 ２１３ バネ ２１４ 絶縁部材 ２１５ 電極 ２１６ シール部材 ２１７ 回転ベース ２１８ ピストン ２１９ シリンダ ２２０ 軸 ２２１ エアーシリンダ ２２２ 接続治具 ２２２ 位置検出センサ ３００ 磁気式位置検出センサ ３０１ 筒状磁石アレイ ３０２ 磁気式位置検出センサ用取付け治具 ３０３ 磁気式位置検出センサ用状態検出処理ユニット ３０４ 磁気式位置検出センサ用信号処理回路 ３０５ 磁気式位置検出センサ用状態比較回路 ３０６ 励磁コイル ０７ 検出コイル ０８ 磁石（Ｎ極） ３０９ 磁石（Ｓ極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｃ 19/02 Ｇ２１Ｃ 17/00 Ｈ (72)発明者 猪鹿倉 尋 明 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 湯 口 康 弘 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G075 CA04 DA15 EA09 FA12 FA13 FA14 FA20 FB03 FB07 FC01 FC06 FC11 FD04 GA18 GA35 3F059 AA11 AA18 BA10 BC09 CA05 CA06 DA02 DB04 DC08 FA05 FA07 FC09

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業環境内に配置され、作業対象物に対し
   て点検または補修等の作業を行う作業ツールと、前記作
   業ツールを支持するとともに前記作業ツールの位置およ
   び姿勢を変化させる駆動機構と、を有するとともに、状
   態検出器が設けられた作業装置と、 前記作業環境外に設置され、前記駆動機構を制御するコ
   ントローラと、を備え、 前記コントローラは、 予め決定された駆動計画に基づいて、前記駆動機構を駆
   動するドライバユニットと、 前記作業装置に設けられた前記状態検出器により取り込
   まれた情報に基づいて、前記駆動機構の状態を表すデー
   タおよび前記駆動機構とその周囲にある物との位置関係
   を表すデータのうちの少なくともいずれか一方を含む駆
   動状態データを求める状態検出処理ユニットと、 前記駆動計画に基づいて前記駆動機構が正常に動作して
   いる場合に前記状態検出処理ユニットにより検出される
   べき前記駆動状態データの時間的変化をシミュレーショ
   ンにより求めるシミュレーションユニットと、 前記駆動計画に基づいて前記駆動機構を動作させた場合
   に前記状態検出処理ユニットにより求められた前記駆動
   状態データを、前記シミュレーションユニットにより求
   められた前記駆動状態データとを比較する状態比較処理
   ユニットと、を有していることを特徴とする、作業シス
   テム。
2. 【請求項２】前記コントローラは、 前記駆動機構を動作させた場合に前記状態検出処理ユニ
   ットにより求められた前記駆動状態データが、前記シミ
   ュレーションユニットにより求められた前記駆動状態デ
   ータに対して許容限度以上の差がある場合に、前記ドラ
   イバユニットを介して前記駆動機構を停止または減速さ
   せるインターロック処理ユニットを更に有していること
   を特徴とする、請求項１に記載の作業システム。
3. 【請求項３】前記駆動機構を手動操作する手段を更に備
   え、 前記シミュレーションユニットは、前記作業対象物のＣ
   ＡＤデータを生成または修正する機能を有しており、前
   記駆動機構を手動で動作させた際に前記状態検出処理ユ
   ニットにより求められた前記駆動状態データに基づいて
   前記作業対象物のＣＡＤデータを作成、または作業対象
   物の設計時若しくは製造時に用いられたＣＡＤデータを
   修正する機能を有していることを特徴とする、請求項１
   に記載の作業システム。
4. 【請求項４】前記状態検出器は、前記作業装置に取り付
   けられたレーザマーカおよび撮像素子と、前記作業装置
   の前記駆動機構の少なくとも可動部分に取り付けられた
   リフレクタと、を有しており、 前記状態検出処理ユニットは、前記レーザマーカから出
   射されて前記リフレクタにより反射され、前記撮像素子
   により受光されたレーザ光に基づいて前記駆動状態デー
   タのうちの前記駆動機構の状態を表すデータを求めるこ
   とを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載
   の作業システム。
5. 【請求項５】前記状態検出処理ユニットは、前記撮像素
   子により取得された前記駆動機構の周辺の物体の映像と
   に基づいて、前記駆動状態データのうちの前記駆動機構
   とその周囲にある物との位置関係を表すデータを更に求
   めることを特徴とする、請求項４に記載の作業システ
   ム。
6. 【請求項６】前記状態検出器は、前記作業装置にアレイ
   状に取り付けられた複数の受光素子と、前記作業装置の
   前記駆動機構の少なくとも可動部分に取り付けられた発
   光素子と、を有しており、 前記状態検出処理ユニットは、前記発光素子からの出射
   光が前記複数の受光素子のうちのいずれに入射したかに
   基づいて、前記駆動状態データのうちの前記駆動機構の
   状態を表すデータを求めることを特徴とする、請求項１
   乃至３のいずれか一項に記載の作業システム。
7. 【請求項７】前記作業装置の前記駆動機構の少なくとも
   可動部分に取り付けられ、前記状態検出器として作用す
   る先端と、前記作業環境外に配置された基端とを有し、
   前記基端および前記先端に集光レンズがそれぞれ設けら
   れた光ファイバと、 変調したレーザ光を発光するレーザ装置と、 前記レーザ装置と前記光ファイバの基端との間に設けら
   れたハーフミラーと、 前記レーザ装置から出射され、前記ハーフミラーおよび
   前記光ファイバを経て前記光ファイバの先端の集光レン
   ズにより平行光として前記駆動機構の周囲の物体に向け
   て出射され、更に前記物体から反射して再度前記光ファ
   イバに取り込まれて戻ってきて前記ハーフミラーにより
   反射されたレーザ光を受光する受光素子と、 前記受光素子に入射するレーザ光を位相検波し、位相差
   から前記光ファイバ先端から前記物体までの距離を求め
   るレーザ距離計と、を更に備え、 前記状態検出処理ユニットは、前記レーザ距離計の測定
   結果に基づいて、前記駆動状態データのうちの前記駆動
   機構とその周囲にある物との位置関係を表すデータを求
   めることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項
   に記載の作業システム。
8. 【請求項８】前記状態検出器は、前記作業装置の前記駆
   動機構の少なくとも可動部分に取り付けられた一方向の
   みに変位可能な接触プローブと、前記接触プローブの根
   元側に設けられ、前記接触プローブを変位なしの状態に
   戻すように付勢するバネと、前記接触プローブの変位量
   を測定するセンサと、を有しており、 前記センサにより測定された前記接触プローブの変位量
   に基づいて、前記状態検出処理ユニットは、前記駆動状
   態データのうちの前記駆動機構とその周囲にある物との
   位置関係を表すデータを求めることを特徴とする、請求
   項１乃至３のいずれか一項に記載の作業システム。
9. 【請求項９】前記状態検出器は、前記接触プローブの根
   元部に設けられ、前記接触プローブが所定の変位量をこ
   えて変位した場合に状態が変化する電気接点を有してお
   り、前記インターロック処理ユニットは、電気接点の状
   態が変化した場合に作用することを特徴とする、請求項
   ２に記載の作業システム。
10. 【請求項１０】前記作業装置の前記駆動機構の少なくと
    も可動部分に取り付けられ、前記状態検出器を移動可能
    に支持する取付けベースと、 前記取付ベースを、流体圧力によりまたは電気的に駆動
    して、前記接触プローブをその長手方向に移動させる移
    動機構と、を更に備えたことを特徴とする、請求項８ま
    たは９に記載の作業システム。
11. 【請求項１１】前記駆動機構は、ガイドバーと、前記ガ
    イドバーにそって移動可能な可動子とを有し、前記可動
    子を移動させることにより前記作業ツールの位置または
    姿勢を変化させるように構成されたものであり、 前記状態検出器は、前記ガイドバーと平行に設けられ、
    磁石のＮ極とＳ極とを交互に積み重ねた筒状体と、前記
    筒状体の外周に設けられるととともに励磁コイルと検出
    コイルとを有し、前記可動子と連動して移動する磁気式
    位置検出センサと、を有しており、 前記コントローラは、 磁気式位置検出センサの励磁コイルに励磁信号を供給す
    るとともに、検出コイルからの誘導起電力を収集して前
    記磁気式位置検出センサの前記筒状体に対する相対位置
    を連続的に検出する信号処理回路と、 前記磁気式位置検出センサの位置検出データをシミュレ
    ーションにより求め、駆動可能エリアとなる位置検出デ
    ータを算出し、そのシミュレーションデータと前記磁気
    式位置検出センサの実側位置検出データの大小を判定す
    る比較回路と、 前記駆動機構が駆動可能エリアを越えた場合に、停止ま
    たは、減速・停止させるインターロック処理ユニット
    と、を有していることを特徴とする、請求項１に記載の
    作業システム。