JP2020088766A - 解体システム - Google Patents

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玲央奈 高村
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共史 岡田
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Abstract

【課題】オペレーターへの解体手段の見えかたを改善できる解体システムを提供する。【解決手段】被解体物を解体する解体システムは、被解体物に対して移動可能である解体手段と、解体手段に対して相対的に移動可能な撮像手段と、解体手段及び撮像手段の移動を制御する制御手段と、を有する。制御部は、解体手段が撮像手段の撮像範囲に含まれるように解体手段の移動を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、被解体物を解体する解体システムに関する。
特許文献1に示されるように、構造物の被破砕部を容易かつ確実に捉え得る構造物破砕装置であって、構造物破砕用の圧砕機をアーム部の先端に備え、当該圧砕機に、この圧砕機の指向方向を撮像する第1のテレビカメラを取り付けた解体システムが提案されている。
特許文献2は、追尾被写体の位置が追尾の所定位置と異なっていても大きな映像変化をさせないで所定の位置に追尾制御する自動追尾カメラシステムを開示している。当該自動追尾カメラシステムは、レンズ装置と撮像装置を含む撮影部をパン・チルト回動させる回動手段と、撮影映像から追尾対象を検出する追尾対象検出手段と、追尾対象の移動ベクトルを検出する移動ベクトル検出手段と、撮影映像内での追尾対象の捕捉位置を設定する捕捉位置設定手段と、を備え、制御手段が、追尾対象検出手段の追尾対象検出後、検出された追尾対象の移動ベクトルに基づき追尾対象を捕捉し、その後、追尾対象を捕捉位置に捕捉し続けるように回動手段を制御する技術である。
特開2002−70333号公報 特開2013−106266号公報
特許文献1のシステムにおいては、テレビカメラを動かしたとき、または構造物破砕用圧砕機を動かしたとき、該圧砕機が画面内に映らなくなってしまうと、どこに該圧砕機が存在するかがオペレーターには分からず、オペレーターの思い通りの操作が難しくなる場合があるという問題が一例として挙げられる。
特許文献2のシステムにおいては、単に撮影部のみを動かした場合、複数の追尾被写体の画面内における位置が変化することで、安定した追尾効果が失われてしまう場合があるという問題が一例として挙げられる。
本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、オペレーターへの解体手段の見えかたを改善できる解体システムを提供することを目的とする。
本発明の解体システムは被解体物を解体する解体システムであって、
前記被解体物に対して移動可能でありかつ前記被解体物に対する作業を行うための解体手段と、
前記解体手段に対して相対的に移動可能な撮像手段と、
前記解体手段及び前記撮像手段の移動を制御する制御手段と、を有し、
前記制御部は、前記解体手段が前記撮像手段の撮像範囲に含まれるように前記解体手段の移動を制御することを特徴とする。
本発明の解体システムによれば、前記制御部は、前記解体手段が前記撮像手段の撮像範囲に含まれるように前記解体手段の移動を制御する故に、解体手段を、常に撮像範囲に保つことができ、オペレーターへの解体手段の見えかたを改善できる。
本発明による実施例の解体システムを説明する概略線図である。 実施例の解体システムおける廃棄自動車の作業部位と解体機の先端アタッチメントとを映すモニターの画像を示す概略線図である。 実施例の解体システムにおけるターンテーブル上の廃棄自動車の周り全周囲に亘ってこれを撮影できる単一のビデオカメラを含む撮影装置の構成を示す概略斜視図である。 実施例の解体システムにおける廃棄自動車を担うターンテーブルの動きを説明する概略斜視図である。 本発明による実施例の解体システムを示すブロック図である。 実施例の解体システムにおける廃棄自動車を撮影するビデオカメラの画角と解体機の先端アタッチメントとの関係を説明する概略上面図である。 実施例の解体システムおける廃棄自動車の作業部位と解体機の先端アタッチメントとを映すモニターの画像を示す概略線図である。 実施例の解体システムにおける廃棄自動車を撮影するビデオカメラの画角に対する解体機の先端アタッチメントと操作を説明するフロー図である。 実施例の解体システムにおける廃棄自動車を撮影するビデオカメラの画角に対しての解体機の先端アタッチメントの修正操作を説明するフロー図である。
以下、本発明の実施例の解体システムを、図面を参照しながら説明する。
[解体機]
図1は、実施例の解体システムにおける被解体物である廃棄自動車SCVを担って動かす対象移動部としての自転可能なターンテーブル11と、廃棄自動車SCVを解体する先端アタッチメントを含む解体機12とを示す。なお、以下の説明における前後、左右及び上下の方向の記載は、図面における双方向矢印に示すように、左右方向、前面背面方向、上下方向とする。
解体機12は下部の履帯装置等からなる走行基部12aと、当該走行基部12a上に設けられ当該走行基部12aと相対的に回転可能な旋回体12bを備えている。すなわち、解体機12において、走行基部12aは旋回体12bを旋回可能に支持するとともに、履帯装置等により自走可能である。
旋回体12bには、解体機12の操作を行うオペレーターための操作室12cが設けられている。また、旋回体12bの上には、油圧駆動され作動を行うブーム、アーム及びバケットからなるアタッチメント12d(作業腕)が各支持軸周りに回動自在に取り付けられている。解体機12は、ターンテーブル11上の廃棄自動車SCVがオペレーターに正対視(オペレーターの視線方向と対象の廃棄自動車の略中心を通る線方向が同一線上)されるようにアタッチメント12d(作業腕)が廃棄自動車SCVへ延び届くように配置される。
また、アタッチメント12dの先端には、可動歯対を有する先端アタッチメント12e(解体手段であって、ニブラとも称される)が揺動自在かつ旋回自在に取り付けられている。アタッチメント12d(作業腕)は、オペレーターの操作に従う先端アタッチメント12eの可動歯対が、3次元的に任意の方向から廃棄自動車SCVの一部を挟持し、引っ張ったり、破断したり、折り曲げたりして、廃棄自動車SCVを解体することができるように構成されている。
アタッチメント12dの下方の走行体12aの前側には押さえ腕部材12fが設けられている。押さえ腕部材12fはアーム状部の先端に押さえ部が設けられ、該アーム状部は解体機側にて支持軸周りに回動自在となっている。押さえ腕部材12fは、オペレーターの操作に従い、先端の押さえ部で被解体物である廃棄自動車SCVの一部を押さえて固定して、先端アタッチメント12eによる作業を容易化させる。
[撮像装置]
図1に示すように、実施例の解体システムは、ターンテーブル11上の廃棄自動車SCVと解体機12との間に配置されたビデオカメラ13を含む撮像装置をも有する。ビデオカメラ13は、カメラの焦点を自身の制御系の下のセンサー及びモーターを利用して自動的に合わせるオートフォーカスシステムを備え、対象画像とともに焦点位置を検出してフォーカス位置信号等の撮像信号を、制御部(図示せず)へ送信する。
ビデオカメラ13は、廃棄自動車SCVの作業部位と解体機12の先端アタッチメント12e(ニブラ)とを撮影すると同時にこれらを視認するための視点である視点位置(フォーカス位置)を検出する視点検出部として機能する。例えば、オペレーターは、作業中、モニター(図示せず)を介して図2に示すような廃棄自動車SCVの作業部位と解体機12の先端アタッチメント12e(ニブラ)とを視認することができる。
ビデオカメラ13は、さらに、先端アタッチメント認識システムを備えている。先端アタッチメント認識システムは、撮影された画像の中から解体機の先端アタッチメント12eを検出し、その先端アタッチメントの固有形状等を識別するシステムである。先端アタッチメント認識システムでは、先端アタッチメントの輪郭やビス配置といった先端アタッチメントのパーツの位置関係から先端アタッチメント形状を識別する。
図3に示すように、ビデオカメラ13は、オペレーターの操作(例えばカメラ操作用リモコン(図示せず))又は制御部(図示せず)で実行される所定プログラムに従い、ターンテーブル11の上の撮影対象となる廃棄自動車SCVの周りで移動可能であり、パン、チルト及びズーム可能であり、かつ、全体がロール回転可能となるように構成されている全周囲画像撮影装置としてもよい。
図3は、単一のビデオカメラ13を含み廃棄自動車SCVの周り全周囲に亘ってこれを撮影できる全周囲画像撮影装置の構成を示す概略斜視図である。
図3の全周囲画像撮影装置における単一のビデオカメラ13は、カメラ用マニピュレータ(図示せず)のアーム先端に固定され、所定の軌道(撮影対象となる廃棄自動車SCV(ターンテーブル11)を中心とした円周軌道)上で移動するように制御される。
カメラ用マニピュレータ(図示せず)は、例えば多関節及び多軸制御のマニピュレータであって、ビデオカメラ13と共に制御部(図示せず)により制御されている。そして、全周囲画像撮影装置では、カメラ用マニピュレータによって、廃棄自動車SCVを中心とした円周上に所定の空間位置(ビデオカメラ13a〜13g)に連続的に位置できる先端のビデオカメラ13により、廃棄自動車SCVを撮影する。
また、ビデオカメラ13によって撮影された画像信号及びそのフォーカス位置信号の撮像信号は、撮影毎に逐次、制御部(図示せず)に送信される。これにより、廃棄自動車SCVの全周囲からこれを撮影することが可能となる。
また、全周囲画像撮影装置においては、撮影の対象となる廃棄自動車SCVに対するビデオカメラ13の位置の制限はなく、図1に示すようにターンテーブル11上の廃棄自動車SCVと解体機12との間でもよいし、図示しないが廃棄自動車SCVとの間で解体機12を挟んでビデオカメラ13を配置してもよい。
なお、他の変形例として、複数のビデオカメラを上記所定の空間位置(ビデオカメラ13、13a〜13g)にそれぞれ配置して、全周囲の廃棄自動車SCVの自由視座映像を得ることもできる。この場合、複数のビデオカメラ13、13a〜13gは、円周状又は半球状の支持枠(図示せず)の所定の空間位置、撮影対象となる廃棄自動車SCV(ターンテーブル11)を中心とした円周上に所定の間隔をおいて固定される。複数のビデオカメラ13、13a〜13gは、制御部(図示せず)に接続されて、制御されるように構成してもよい。この場合、複数のビデオカメラの数は制限されない。
[ターンテーブル]
図4は、ターンテーブル11の動きを説明する概略斜視図である。図示のように、廃棄自動車SCVを担うターンテーブル11は、その回転軸(−Z+Z)を中心に自転可能となるように構成されている。ターンテーブル11は、オペレーターの操作に従う制御部(図示せず)により制御されている。例えば、図4に示すターンテーブル11は、担持する廃棄自動車SCVを−C+C方向にヨー回転させることができる。オペレーターは、モニター(図示せず)を見ながら、ターンテーブル操作用リモコン(図示せず)でターンテーブル11を操作して、廃棄自動車SCVをヨー回転させることができる。
また、オペレーターは、解体機から作業現場を直接見て、ターンテーブル11を操作してもよい。この場合、視座位置は、操作室からオペレーターが、解体現場を目視するときの視座位置である。視座位置は操作室においてオペレーターがニブラにより廃棄自動車SCVを解体する解体現場を目視するときの視座位置である。当該視座位置の検出は、例えば、オペレーターが装着するメガネ型ウェアラブルデバイスにより、視線移動や頭部の動きを基に検出できる。
[解体システムの全体構成]
図5に実施例の解体システムのブロック図を示す。解体システムは、対象移動部TB(図1のターンテーブル11を含む)と解体部NB(図1の先端アタッチメント12e(ニブラ)を含む)と撮像装置PH(図1のビデオカメラ13を含む)とモニターMOT(上述のモニター)とメイン制御部CL(上述の制御部)とを有している。
解体システムは、さらに、対象移動部操作部TBC(ターンテーブル操作用リモコン)と解体部操作部NBC(ニブラ操作用リモコン)と撮像部操作部CAC(カメラ操作用リモコン)とを有している。これらは、オペレーターがメイン制御部CLを介して、対象移動部TB(ターンテーブル11)と解体部NB(先端アタッチメント12e)と撮像装置PH(ビデオカメラ13)をそれぞれ遠隔操作するために使用される。
対象移動部操作部TBCのターンテーブル操作用リモコンは、ターンテーブル移動操作部TBMと入力信号変換部TBS及び送信部TBTとを備えている。ターンテーブル移動操作部TBMは、オペレーターの手指にて操作できるレバー等(図示せず)を含み、ターンテーブル11の回転、傾動及びスライド等のそれぞれの操作によりそれぞれの制御信号を生成する。
対象移動部操作部TBCの入力信号変換部TBSは、ターンテーブル移動操作部TBMからの入力信号を、それぞれ送信信号に変換し、対象移動部操作部TBCの送信部TBT介してメイン制御部CLの受信部CTBRへ送信する。
解体部操作部NBC(ニブラ操作用リモコン)は、ニブラ操作部NBMと入力信号変換部NBS及び送信部NBTとを備えている。ニブラ操作部NBMは、オペレーターの手指にて操作できるレバー等(図示せず)を含み、先端アタッチメント12e(ニブラ)の移動、把持及び解放それぞれの操作によりそれぞれの制御信号を生成する。
解体部操作部NBCの入力信号変換部NBSは、ニブラ操作部NBMからの入力信号を、それぞれ送信信号に変換し、解体部操作部NBCの送信部NBTを介してメイン制御部CLの受信部CTBRへ送信する。
撮像部操作部CAC(カメラ操作用リモコン)は、カメラ操作部CAM(パン・チルト・ズーム・ロール操作部CAM1、カメラ移動操作部CAM2)と入力信号変換部CAS及び送信部CATとを備えている。パン・チルト・ズーム・ロール操作部CAM1及びカメラ移動操作部CAM2は、オペレーターの手指にて操作できるレバー等(図示せず)を含み、それぞれの操作によりそれぞれの制御信号を生成する。
撮像部操作部CACの入力信号変換部CASは、パン・チルト・ズーム・ロール操作部CAM1及びカメラ移動操作部CAM2からの入力信号を、それぞれ送信信号に変換し、撮像部操作部CACの送信部CAT介してメイン制御部CLの受信部CCARへ送信する。
メイン制御部CLは、対象移動部操作部TBCと解体部操作部NBCと撮像部操作部CACとからのそれぞれの送信信号を受信する受信部CTBRと受信部CNBRと受信部CCARとを備え、それぞれの送信信号を処理するターンテーブル制御部TBCLとニブラ制御部NBCLとカメラ制御部CACLとを備えている。メイン制御部CLは、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置、ROM(Read Only Memory),RAM(Random Access Memory)等のメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置及びI/O(Input/Output)デバイス等により構成されている。メイン制御部CLは、所定のプログラムを読み込んで実行することにより、ターンテーブル制御部TBCL、ニブラ制御部NBCL、カメラ制御部CACLとして機能する。
ターンテーブル制御部TBCLは、対象移動部操作部TBCからの信号に基づいてターンテーブル11の回転、傾動、スライド及び昇降を制御する制御信号を生成して、該ターンテーブル制御信号を、送信部TBCLTを介して対象移動部TBへ送信する。
ニブラ制御部NBCLは、解体部操作部NBCからの信号に基づいて先端アタッチメント12e(ニブラ)を制御するニブラ制御信号、又は、カメラ制御部CACLからの位置信号に基づく撮像範囲に含まれるように先端アタッチメント12e(ニブラ)を移動させるように制御するニブラ制御信号を生成して、該ニブラ制御信号を、送信部NBCLTを介して解体部NBへ送信する。
カメラ制御部CACLは、撮像部操作部CACからの信号に基づいて撮像装置PHの動作や移動等を制御するカメラ制御信号を生成して、該カメラ制御信号を、送信部CACLTを介して撮像装置PHへ送信する。また、カメラ制御部CACLは、撮像範囲を示すカメラ制御信号を生成して、該カメラ制御信号を、ニブラ制御部NBCLへ供給する。
ビデオカメラ13を含む撮像装置PHは、駆動部PHDと、該カメラ制御信号を受信する受信部PHRと、カメラでの撮像を行う撮像装置PHからの入力信号を変換する入力信号変換部PHSと、入力信号変換部PHSから撮像信号をメイン制御部CLの受信部CPHRへ送信する送信部PHTとを有する。撮像装置PHの駆動部PHDは、該カメラ制御信号に基づいてビデオカメラ13全体の移動、カメラのパン、チルト及びズームを行う。
図5の対象移動部TBは、その受信部TBRを介してメイン制御部CLの送信部TBCLTから受信した信号に基づいて、図2のターンテーブル11の回転・傾動・スライド・昇降の制御を行う駆動部TBDを備える。
図5の解体部NBは、その受信部NBRを介してメイン制御部CLの送信部NBCLTから受信した信号に基づいて、図2の先端アタッチメント12e(ニブラ)の移動・把持・解放を行う駆動部NBDを備える。
図5のモニターMOTは、その受信部NBRを介してメイン制御部CLの送信部CACLTから受信した信号に基づいて、廃棄自動車の作業部位及び解体機の先端アタッチメント等の映像を映す映像表示部DSPを備える。
[解体機の先端アタッチメントの制御]
図6は、解体システムにおける廃棄自動車SCVを撮影するビデオカメラ13の画角と解体機の先端アタッチメント12e(ニブラ)との関係を示す。図7は、解体システムおける廃棄自動車SCVの作業部位と解体機の先端アタッチメント12e(ニブラ)とを映すモニターの画像を示す。図8は、廃棄自動車SCVを撮影するビデオカメラ13の画角に対する解体機の先端アタッチメント12e(ニブラ)と操作を説明するフロー図である。図9は、当該先端アタッチメント操作の修正操作を説明するフロー図である。
図6に示すように、解体機の先端アタッチメント12e(ニブラ)は、メイン制御部CLのニブラ制御部NBCL(図5)により、ビデオカメラ13の撮像範囲(画角AOV内)に含まれるように、先端アタッチメント12e(ニブラ)の動きを制御される。例えば、図6に示すように、ビデオカメラ13が移動した場合、その画角AOVに先端アタッチメント12e(ニブラ)が移動する。この場合、先端アタッチメント12e(ニブラ)の移動量のベクトルがビデオカメラ13の撮像範囲に含まれるように先端アタッチメント12e(ニブラ)を制御する。なお、ビデオカメラ13の移動量のベクトルと先端アタッチメント12e(ニブラ)の移動量のベクトルは、必ずしも一致していなくてもよい。
図7に示すように、先端アタッチメント12e(ニブラ)が常にビデオカメラ13の画角に入るように制御されるので、常に先端アタッチメント12e(ニブラ)先端が、廃棄自動車SCVを掴んでいるいないにかかわらず、画面DSPの片隅に映し出される。
図8を参照して、廃棄自動車SCVを撮影するビデオカメラ13の画角に対する解体機の先端アタッチメント12e(ニブラ)と操作を説明する。
(図8/STEP001):開始では、先端アタッチメント12e(ニブラ)がビデオカメラ13の撮像範囲(画角内)に存在するか否かを、メイン制御部CLのニブラ制御部NBCL(図5)は判別する。
(図8/STEP002):次に、ニブラ12eがビデオカメラ13の画角内に有れば(YES)、解体部操作部NBC(ニブラ操作用リモコン)(図5)からニブラ制御部NBCLに操作入力があるか否かを、ニブラ制御部NBCL(図5)は判別する。当該操作入力があれば、オペレーターによる操作である故に、動作を終了する。
(図8/STEP003):次に、操作入力が無ければ(NO)、ビデオカメラ13の移動の有無を、ニブラ制御部NBCL(図5)は判別する。
(図8/STEP004):次に、ビデオカメラ13の移動が無ければ(NO)、ニブラ制御部NBCL(図5)はニブラ12eを画面内の所定の位置に位置するようにするニブラ12eの移動制御を実行する。これにより、先端アタッチメント12e(ニブラ)の先端が、常に、モニター画面DSPの片隅に映し出されるようになる。
一方、(図8/STEP001)にて、ニブラ12eがビデオカメラ13の画角内に無い場合すなわち、撮像範囲に含まれなくなったとき、(NO)、(図8/STEP005)として、ニブラ制御部NBCL(図5)は、先端アタッチメント12e(ニブラ)の探査動作を実行する。探査動作としては、ビデオカメラ13のパン、チルト、ズームアウトの少なくとも1つの動作、又は、ビデオカメラ13が天頂部へ移動して、廃棄自動車SCVの近傍の俯瞰映像を撮影する。また、最初から天頂ビデオカメラを備える上述の全周囲画像撮影装置としておいてもよい。
また、特定の部位を撮影するビデオカメラ13と俯瞰視点を同時に表示することで、ビデオカメラ13に先端アタッチメント12e(ニブラ)が映らなくなってしまったとしても、俯瞰視点を見れば全体の中で先端アタッチメント12e(ニブラ)がどこに存在するのかがオペレーターに分かるようになる。なお、探査動作は、オペレーターの操作を無視して、自動的に先端アタッチメント12e(ニブラ)を探す構成にしてもよい。この探査動作が終われば、(図8/STEP001)に戻り、工程を繰り返す。
また、(図8/STEP003)にて、ビデオカメラ13が移動していれば(YES)、(図8/STEP006)として、ニブラ制御部NBCL(図5)はビデオカメラ13と先端アタッチメント12e(ニブラ)の相対位置を保ったまま、先端アタッチメント12e(ニブラ)を移動させる制御を行う。これにより、先端アタッチメント12e(ニブラ)の先端が、常に、モニター画面DSPの片隅に映し出されるようになる。なお、実機映像を操作者に見せる場合は、先端アタッチメント12e(ニブラ)の位置及び角度をビデオカメラ13の移動に合わせて変化させてもよい。
図9を参照して、上記(図8/STEP004)におけるニブラ12eを画面内の所定の位置に位置するようにするニブラ12eの移動制御を説明する。
(図9/STEP101):開始では、先端アタッチメント12e(ニブラ)がより見やすい位置にあるか否かを、メイン制御部CLのニブラ制御部NBCL(図5)は判別する。ここで、ニブラ12eがビデオカメラ13の画角内のより見やすい位置にあれば(YES)、動作を終了する。
(図9/STEP102):次に、ニブラ12eがビデオカメラ13の画角内のより見やすい位置になければ、メイン制御部CLのニブラ制御部NBCL(図5)は、ニブラ12eを画角内のより見やすい位置に移動する制御を修正操作として実行する。
11…ターンテーブル(対象移動部TB)、12e…先端アタッチメント(解体部NB)、13…ビデオカメラ(撮像装置PH)、MOT…モニター、CL…メイン制御部、TBCL…ターンテーブル制御部、NBCL…ニブラ制御部、CACL…カメラ制御部、SCV…廃棄自動車。

Claims (5)

  1. 被解体物を解体する解体システムであって、
    前記被解体物に対して移動可能でありかつ前記被解体物に対する作業を行うための解体手段と、
    前記解体手段に対して相対的に移動可能な撮像手段と、
    前記解体手段及び前記撮像手段の移動を制御する制御手段と、を有し、
    前記制御部は、前記解体手段が前記撮像手段の撮像範囲に含まれるように前記解体手段の移動を制御することを特徴とする解体システム。
  2. 前記制御部は、前記解体手段が前記撮像手段の撮像範囲に含まれないとき、前記解体手段を探す探査動作を実行するように前記撮像手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の解体装置。
  3. 前記探査動作は、前記撮像手段におけるパン、チルト及びズームアウトの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項2に記載の解体装置。
  4. 前記制御部は、前記制御部に入力される操作入力信号に基づいて前記解体手段を移動する制御を行い、前記撮像手段の移動中に前記操作入力信号が入力されていない場合には、前記撮像手段と前記解体手段の相対位置を保つように前記解体手段を移動させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の解体装置。
  5. 前記探査動作は、前記撮像手段を前記解体手段の上方の天頂部に存在させて俯瞰映像を撮像する動作を含むことを特徴とする請求項2に記載の解体装置。
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