【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高所の配電作業を行う配電作業ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の配電作業ロボットとしては、バケット上に双腕マニピュレータとロボットコントローラを設置しているものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の配電作業ロボットを示す模式図である。図５において、１は配電作業車のブームであり、２は配電作業車のバケットであり、３はバケット上に設置されたロボットコントローラであり、４はバケット上に設置された双腕マニピュレータであり、５は遠隔操作用のカメラであり、６は配電作業を行う電線であり、７は電柱である。
【０００４】
作業者は地上のコックピット内から遠隔操作用のカメラ５で状況を確認しながら、双腕マニピュレータ４を操作し、電線６に対して配電作業を行う。
【０００５】
このように、従来の配電作業ロボットでは、バケット上に双腕マニピュレータとロボットコントローラを設置し、作業者が地上のコックピットから遠隔操作することで、双腕マニピュレータに配電作業を行わせている。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｔｏｍｏｙｕｋｉ Ｉｗａｓｈｉｔａ， Ｋｅｎｔａｒｏ Ｋａｗａｍｕｒａ ａｎｄ Ｍｏｒｉｙｕｋｉ Ｎａｋａｓｈｉｍａ， ”Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｏ ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｆｕｌｌｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｗｏｒｋ Ｒｏｂｏｔ”， ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｔｈｅ ６ｔｈ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ｌｉｖｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ（ＩＣＯＬＩＭ２００２， Ｊｕｎｅ ５−７， ２００２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の配電作業ロボットでは、配電作業で何か問題が起きた時、作業者が高所の配電作業現場に行けないために作業続行が不可能になるという問題があった。また、この問題点を解決するために、作業者をバケット上に搭乗させるようにすると、マニピュレータが作業者に衝突するおそれがあり、作業者の安全が確保されないという新たな問題が生じていた。
【０００８】
さらに、双腕マニピュレータの重量と外形が大きいためにバケットの動作範囲が狭くなり、また、バケット上に作業者を搭乗させようとしても、そのためのスペースの確保が困難であるという問題も抱えていた。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、マニピュレータと作業者との協調作業による配電作業の遂行を可能とし、且つ、作業者の安全を確保することができる配電作業ロボットを提供することを目的とする。
【００１０】
【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、次のように構成したものである。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、高所の配電作業を行う作業者が搭乗可能なバケットと、前記バケットに設置されたマニピュレータと、ロボットコントローラと、前記バケット上の作業者の位置を検出するエリアセンサとを備えた配電作業ロボットであって、前記ロボットコントローラは前記エリアセンサが検出する前記作業者の位置情報を利用して前記マニピュレータと前記作業者とが衝突しないように前記マニピュレータを制御することを特徴とするものである。
【００１２】
これによって、作業者とマニピュレータが協調作業する時、作業者の安全を確保することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、マニピュレータを単腕マニピュレータとしたものである。これによって、バケット上の配電作業ロボットの重量を軽減することができるとともに、バケット上の作業者の搭乗スペースが確保しやすくなる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、エリアセンサを、並列に配置された複数の超音波センサによって構成したものである。このような構成にすることにより、レーザ式エリアセンサに比べ、太陽光の影響回避による検出確度の向上やメカニカル機構の排除による耐久性向上を実現すことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施例）
図１は、本発明の配電作業ロボットのブロック図であり、請求項１及び２の内容に相当するものである。なお、本実施例の構成要素のうち、図５に示した従来技術の構成要素と同じものについては同一符号を付して説明を省略し、異なる点のみ説明する。
【００１７】
図１において、８は作業者位置を検出するための２次元のエリアセンサであり、９は単腕マニピュレータである。エリアセンサ８で検出した作業者位置を利用してロボットコントローラ３は作業者と単腕マニピュレータ９が干渉しないように単腕マニピュレータ９を制御する。
【００１８】
図２はバケット２上での使用例である。図２において、１０は単腕マニピュレータ９と協調作業しながら配電作業を行う作業者であり、１１は作業者１０が配電作業を行うために利用する絶縁棒であり、１２はエリアセンサ８の検出位置から作成される作業者領域である。
【００１９】
エリアセンサ８は作業者位置を検出し、ロボットコントローラ３に作業者位置を出力する。ロボットコントローラ３は作業者位置に円筒形の作業者領域１２を設定し、単腕マニピュレータ９の干渉有無をチェックする。もし、作業者領域１２と単腕マニピュレータ９が干渉しているなら単腕マニピュレータ９の動作を停止させ、干渉してないなら単腕マニピュレータ９が動作可能なように制御する。
【００２０】
２次元のエリアセンサ８としてはレーザを機構的に振らせることでスキャンし、対象物の反射光を受光することで対象物を検出するタイプを使用している。
【００２１】
このように従来の双腕マニピュレータを協調作業用の単腕マニピュレータとすることで配電作業ロボットの重量を軽減することができる。また、エリアセンサで作業者位置を検出し、作業者と単腕マニピュレータの干渉チェックをすることで作業者の安全を確保することができる。
【００２２】
（第２実施例）
図３は、本発明の配電作業ロボットのブロック図であり、請求項３の内容に相当するものである。なお、本実施例の構成要素のうち、先の第１実施例の構成要素と同じものについては同一符号を付して説明を省略し、異なる点のみ説明する。
【００２３】
図３において、１３は１次元の超音波センサである。作業者位置を検出する２次元エリアセンサとして利用するため超音波センサ１３を複数個並列に配置して利用している。ロボットコントローラ３は複数の超音波センサ１３を利用することで作業者位置を検出し、作業者と単腕マニピュレータ９が干渉しないように単腕マニピュレータ９を制御する。
【００２４】
図４は２次元のエリアセンサとして超音波センサ１３を利用した場合の説明図である。１４は超音波センサ１３を２次元のエリアセンサとして利用した時のセンサ座標である。図４（ａ）において作業者１０はバケット２に入って配電作業するのでバケット２の上面に胴体がある。バケット２の側面に複数の超音波センサ１３を並列に並べることで、センサ座標１４のＹ軸方向の分解能を決定している。センサ座標１４のＸ軸方向の分解能は任意の値を設定できる。図４（ｂ）ではＸ軸分解能を５とし、Ｙ軸分解能を３としている。バケット２内の作業者１０の位置が図４（ａ）のような場合、作業者の検出位置は図４（ｂ）に示すような結果となる。
【００２５】
このように第１実施例で説明しているレーザ式エリアセンサに比べ、太陽光の影響回避による検出確度の向上やメカニカル機構の排除による耐久性向上を実現すことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の配電作業ロボットによればエリアセンサで作業者位置を検出し、作業者とマニピュレータの干渉チェックをすることで作業者の安全を確保することができる。
【００２７】
また、請求項２に記載の配電作業ロボットによれば、従来の双腕マニピュレータを協調作業用の単腕マニピュレータとすることで配電作業ロボットの重量を軽減することができ、バケット上の作業者の搭乗スペースも確保しやすくなる。
【００２８】
さらに、請求項３に記載の配電作業ロボットによれば、レーザ式エリアセンサに比べ、太陽光の影響回避による検出確度の向上やメカニカル機構の排除による耐久性向上を実現すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す配電作業ロボットのブロック図である。
【図２】第１実施例の説明図である。
【図３】第２実施例を示す配電作業ロボットのブロック図である。
【図４】第２実施例の説明図である。
【図５】従来の配電作業ロボットを説明する模式図である。
【符号の説明】
１ ・・・・ブーム
２ ・・・・バケット
３ ・・・・ロボットコントローラ
４ ・・・・双腕マニピュレータ
５ ・・・・カメラ
６ ・・・・電線
７ ・・・・電柱
８ ・・・・エリアセンサ
９ ・・・・単腕マニピュレータ
１０ ・・・・作業者
１１ ・・・・絶縁棒
１２ ・・・・作業者領域
１３ ・・・・超音波センサ
１４ ・・・・センサ座標[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power distribution work robot that performs power distribution work in high places.
[0002]
[Prior art]
As a conventional power distribution work robot, a robot in which a double-arm manipulator and a robot controller are installed on a bucket is known (for example, see Non-Patent Document 1).
[0003]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional power distribution work robot. In FIG. 5, 1 is a boom of a power distribution work vehicle, 2 is a bucket of the power distribution work vehicle, 3 is a robot controller installed on the bucket, and 4 is a double-arm manipulator installed on the bucket. 5 is a camera for remote control, 6 is an electric wire for performing power distribution work, and 7 is a utility pole.
[0004]
An operator operates the dual-arm manipulator 4 while confirming the situation with the camera 5 for remote operation from the cockpit on the ground, and performs power distribution work on the electric wires 6.
[0005]
As described above, in the conventional power distribution work robot, the double-arm manipulator and the robot controller are installed on the bucket, and the double-arm manipulator performs the power distribution work by the operator remotely operating from the cockpit on the ground.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
Tomoyuki Iwashita, Kentaro Kawamura and Moriyuki Nakashima, "Research into the Development of a Fully Automatic Distribution Work Robot", proceedings the 6th international conference on live maintenance (ICOLIM2002, June 5-7, 2002)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional power distribution work robot has a problem that when a problem occurs in the power distribution work, the worker cannot go to the power distribution work site at a high place, so that the work cannot be continued. In order to solve this problem, if the worker is placed on the bucket, the manipulator may collide with the worker, and a new problem has arisen that the safety of the worker is not ensured.
[0008]
Furthermore, the double-arm manipulator has a large weight and external shape, so that the range of operation of the bucket is narrowed, and even when trying to get an operator on the bucket, it is difficult to secure a space for it. .
[0009]
The present invention has been made in view of such problems, and a power distribution work robot capable of performing power distribution work by cooperative work between a manipulator and an operator and ensuring the safety of the worker is provided. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a bucket in which a worker performing power distribution work at a high place can board, a manipulator installed in the bucket, a robot controller, and an area for detecting the position of the worker on the bucket. A power distribution work robot including a sensor, wherein the robot controller controls the manipulator so that the manipulator and the worker do not collide using position information of the worker detected by the area sensor. It is characterized by.
[0012]
Thereby, when the worker and the manipulator perform the cooperative work, the safety of the worker can be ensured.
[0013]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the manipulator is a single-arm manipulator. Thereby, the weight of the power distribution work robot on the bucket can be reduced, and the boarding space for the worker on the bucket can be easily secured.
[0014]
According to a third aspect of the invention, in the invention of the first or second aspect, the area sensor is constituted by a plurality of ultrasonic sensors arranged in parallel. By adopting such a configuration, it is possible to realize an improvement in detection accuracy by avoiding the influence of sunlight and an improvement in durability by eliminating a mechanical mechanism as compared with a laser area sensor.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a power distribution work robot according to the present invention, which corresponds to the contents of claims 1 and 2. Of the constituent elements of the present embodiment, the same constituent elements as those of the prior art shown in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different points will be described.
[0017]
In FIG. 1, 8 is a two-dimensional area sensor for detecting the worker position, and 9 is a single arm manipulator. Using the worker position detected by the area sensor 8, the robot controller 3 controls the single arm manipulator 9 so that the worker and the single arm manipulator 9 do not interfere with each other.
[0018]
FIG. 2 shows an example of use on the bucket 2. In FIG. 2, 10 is an operator who performs power distribution work in cooperation with the single arm manipulator 9, 11 is an insulating rod used by the worker 10 to perform power distribution work, and 12 is a detection of the area sensor 8. This is a worker area created from a position.
[0019]
The area sensor 8 detects the worker position and outputs the worker position to the robot controller 3. The robot controller 3 sets a cylindrical worker area 12 at the worker position, and checks whether the single arm manipulator 9 interferes. If the worker area 12 and the single-arm manipulator 9 interfere with each other, the operation of the single-arm manipulator 9 is stopped, and if not, the single-arm manipulator 9 is controlled so as to be operable.
[0020]
As the two-dimensional area sensor 8, a type that scans by mechanically oscillating a laser and detects an object by receiving reflected light of the object is used.
[0021]
Thus, the weight of the power distribution work robot can be reduced by using the conventional double-arm manipulator as a single-arm manipulator for cooperative work. Further, the worker's safety can be ensured by detecting the worker position with the area sensor and checking the interference between the worker and the single arm manipulator.
[0022]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a block diagram of a power distribution work robot according to the present invention, and corresponds to the content of claim 3. Of the constituent elements of the present embodiment, the same constituent elements as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different points are described.
[0023]
In FIG. 3, 13 is a one-dimensional ultrasonic sensor. A plurality of ultrasonic sensors 13 are arranged in parallel to be used as a two-dimensional area sensor for detecting the worker position. The robot controller 3 detects a worker position by using a plurality of ultrasonic sensors 13 and controls the single arm manipulator 9 so that the worker and the single arm manipulator 9 do not interfere with each other.
[0024]
FIG. 4 is an explanatory diagram when the ultrasonic sensor 13 is used as a two-dimensional area sensor. Reference numeral 14 denotes sensor coordinates when the ultrasonic sensor 13 is used as a two-dimensional area sensor. In FIG. 4A, the worker 10 enters the bucket 2 and performs power distribution work, so the body is on the upper surface of the bucket 2. The resolution of the sensor coordinate 14 in the Y-axis direction is determined by arranging a plurality of ultrasonic sensors 13 in parallel on the side surface of the bucket 2. An arbitrary value can be set for the resolution of the sensor coordinate 14 in the X-axis direction. In FIG. 4B, the X-axis resolution is 5 and the Y-axis resolution is 3. When the position of the worker 10 in the bucket 2 is as shown in FIG. 4A, the detected position of the worker is as shown in FIG. 4B.
[0025]
Thus, compared with the laser type area sensor described in the first embodiment, it is possible to improve the detection accuracy by avoiding the influence of sunlight and improve the durability by eliminating the mechanical mechanism.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the power distribution work robot of the present invention, the worker's safety can be ensured by detecting the worker position by the area sensor and checking the interference between the worker and the manipulator.
[0027]
Further, according to the power distribution work robot according to claim 2, the weight of the power distribution work robot can be reduced by using the conventional double-arm manipulator as a single-arm manipulator for cooperative work. It is easy to secure boarding space.
[0028]
Furthermore, according to the power distribution work robot according to the third aspect, it is possible to realize an improvement in detection accuracy by avoiding the influence of sunlight and an improvement in durability by eliminating the mechanical mechanism as compared with the laser area sensor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a power distribution work robot according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram of a power distribution work robot showing a second embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a second embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a conventional power distribution work robot.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Boom 2 ... Bucket 3 ... Robot controller 4 ... Double arm manipulator 5 ... Camera 6 ... Electric wire 7 ... Electric pole 8 ... Area sensor 9 ··· Single arm manipulator 10 ··· Worker 11 ··· Insulating rod 12 ··· Worker region 13 ··· Ultrasonic sensor 14 ··· Sensor coordinates
