JP2573735B2 - Simulator for operator training of small-diameter tunnel robot - Google Patents

Simulator for operator training of small-diameter tunnel robot

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JP2573735B2
JP2573735B2 JP24257990A JP24257990A JP2573735B2 JP 2573735 B2 JP2573735 B2 JP 2573735B2 JP 24257990 A JP24257990 A JP 24257990A JP 24257990 A JP24257990 A JP 24257990A JP 2573735 B2 JP2573735 B2 JP 2573735B2
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賢一 羽成
慶一郎 寺門
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無排土式で押し込み推進させながらロボッ
ト先端のヘッド角を制御し、方向修正を行なう小口径ト
ンネルロボットのオペレータ訓練用シミュレータに関す
るものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simulator for training an operator of a small-diameter tunnel robot, which controls the head angle of a robot tip while pushing and propelling it with no earth removal and corrects the direction. Things.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

無排土式で押し込み推進させながらロボット先端のヘ
ッド角を制御し、方向修正を行なう小口径トンネルロボ
ットのオペレータの訓練は専門家によるテキストを用い
た授業と実際のシステムによる実習により行なわれてお
り、訓練期間は数カ月と非常に長かった。
Training of operators of small-diameter tunnel robots, which control the head angle of the robot tip while pushing and propelling with no earth removal and correct the direction, is conducted by specialists using textbooks and practical training with actual systems. The training period was very long, several months.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、従来の
専門家によるテキストを用いた授業と実習により行なわ
れていた長期間の訓練を、短縮化できる小口径トンネル
ロボットのオペレータ訓練用シミュレータを提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a simulator for operator training of a small-diameter tunnel robot capable of shortening the long-term training that has been performed by classes and practical training using texts by conventional experts. The purpose is to provide.

〔課題を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving the problem]

本発明は上記課題を解決するために、無排土式で押し
込み推進させながらロボット先端のヘッド角を制御し、
方向修正を行なう小口径トンネルロボットのオペレータ
訓練用シミュレータにおいて、小口径トンネルロボット
の構造、トンネルロボットの方向修正方法、トンネルロ
ボットの入力ヘッド角と方向修正量の関係を表わすダイ
ナミックモデルの説明をパーソナルコンピュータのディ
スプレー上に表示する手段と、該ダイナミックモデルの
パラメータ推定をパーソナルコンピュータのディスプレ
ー上で行なう手段と、トンネルロボットの方向制御の制
御則をパーソナルコンピュータのディスプレー上で説明
する手段と、上記方向制御の制御則をダイナミックモデ
ルに適用してトンネルロボットの方向修正量を算出し、
トンネルロボットの軌跡をパーソナルコンピュータのデ
ィスプレー上に表示する手段と、オペレータがトンネル
ロボットの軌跡や計画線からの偏差、偏角から考えた次
のトンネルロボットのヘッド角を入力する入力部と、ト
ンネルロボットの現在、過去の位置、姿勢角、計画線に
対する偏差、偏角、そして、オペレータの入力したダイ
ナミックモデルにより算出された一時刻後の推定位置、
推定姿勢角、推定偏差、推定偏角をパーソナルコンピュ
ータのディスプレー上にデータ表示する手段と、方向制
御の制御則により算出されたヘッド角及びオペレータの
入力したヘッド角とダイナミックモデルにより算出され
たトンネルロボットの軌跡を、パーソナルコンピュータ
のディスプレー上に、横軸を水平距離、縦軸を位置とし
たグラフ上に軌跡表示する手段と、パーソナルコンピュ
ータのディスプレー上に、横軸を偏差、縦軸を偏角とし
たグラフ上に、偏差−偏角特性を表示する手段とを具備
したことを特徴とするもので、小口径トンネルロボット
の構造、ロボットの方向修正法、ダイナミックモデル、
ダイナミックモデルのパラメータ推定法、方向制御の制
御則等をパソコンのディスプレー上で学習でき、また、
オペレータ方向修正訓練用シミュレータによりパソコン
のディスプレー上で、さも、実際のトンネルロボットの
システムで方向修正を行なっているような感覚で方向修
正の方法を学べるという特徴を持つ。
In order to solve the above problems, the present invention controls the head angle of the tip of the robot while pushing and propelling with no earth removal type,
In a simulator for operator training of a small-diameter tunnel robot that performs direction correction, a personal computer explains the structure of the small-diameter tunnel robot, the direction correction method of the tunnel robot, and a dynamic model representing the relationship between the input head angle of the tunnel robot and the direction correction amount. Means for displaying the parameters of the dynamic model on the display of the personal computer; means for explaining the control rules of the directional control of the tunnel robot on the display of the personal computer; Apply the control law to the dynamic model to calculate the direction correction amount of the tunnel robot,
Means for displaying the trajectory of the tunnel robot on the display of the personal computer, an input unit for the operator to input the head angle of the next tunnel robot based on the trajectory of the tunnel robot, deviation from the plan line, and declination; Current, past position, attitude angle, deviation from the plan line, declination, and the estimated position one hour after calculated by the dynamic model input by the operator,
Means for displaying the estimated attitude angle, the estimated deviation, and the estimated argument on a display of a personal computer; a head angle calculated by a control law of a direction control; a head angle input by an operator; and a tunnel robot calculated by a dynamic model. Means for displaying the trajectory on a graph with the horizontal axis as the horizontal distance and the vertical axis as the position on the display of the personal computer, and the horizontal axis as the deviation and the vertical axis as the declination on the personal computer display. Means for displaying deviation-declination characteristics on the resulting graph, the structure of a small-diameter tunnel robot, a method of correcting the direction of the robot, a dynamic model,
You can learn the parameter estimation method of the dynamic model, the control law of the direction control, etc. on the display of the personal computer.
It has the feature that the operator can learn the direction correction method on the display of the personal computer by the simulator for the direction correction training as if the direction correction was performed by the actual tunnel robot system.

従来技術との差異は、本発明のオペレータ訓練用シミ
ュレータを使うことにより、従来、専門家によるテキス
トを用いた授業と学習により行なわれていた長期間の訓
練を、短縮化、簡便化することができる点である。
The difference from the prior art is that by using the operator training simulator of the present invention, it is possible to shorten and simplify long-term training, which has been conventionally performed by textbooks and learning by experts using textbooks. It is possible.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明のオペレータ訓練用シミュレータが対
象としているトンネルロボットのシステム構成を示す。
本システムはヘッド角修正機能を持つトンネルロボット
本体1、埋設管2、埋設管を押し込む押管装置3、油圧
装置4、操作盤5よりなる。6はオペレータ、7は地表
である。埋設管2を押管装置3により油圧で1本ずつ押
し込まれる。このとき、オペレータ6はヘッド角を逐次
修正し、計画線に沿うように方向制御を行なう。この方
向制御は現状ではオペレータの経験と知識に頼ってい
る。
FIG. 1 shows a system configuration of a tunnel robot to which an operator training simulator according to the present invention is applied.
This system comprises a tunnel robot main body 1 having a head angle correcting function, a buried pipe 2, a push pipe device 3 for pushing the buried pipe, a hydraulic device 4, and an operation panel 5. 6 is an operator and 7 is a ground surface. The buried pipes 2 are pushed one by one by a hydraulic pressure by a push pipe device 3. At this time, the operator 6 sequentially corrects the head angle and controls the direction so as to follow the plan line. This directional control currently relies on the experience and knowledge of the operator.

以下に本発明にオペレータ訓練用シミュレータの概要
を説明する。
The outline of the simulator for operator training according to the present invention will be described below.

ここでは、NTTで開発されている小口径トンネルロボ
ットである“エースモール”について述べる。
This section describes "Ace Small," a small-diameter tunnel robot developed by NTT.

第2図にシミュレータのサブルーチンプログラムメニ
ューを示す。このメニューは本シミュレータのプログラ
ムを走らせた時、最初にディスプレー上に現われる。矢
印キーで項目を選択し、リターンキーを押せばその項目
のプログラムが走るようになっている。訓練者は自由に
項目を選んで訓練を受けられる。以下順番に各項目につ
いて説明する。
FIG. 2 shows a subroutine program menu of the simulator. This menu first appears on the display when you run the simulator program. Select an item with the arrow keys and press the return key to run the program for that item. Trainees are free to select items and receive training. Hereinafter, each item will be described in order.

(1) ロボットの構造 この項目を選ぶと第3図のロボットの構造を示す図が
ディスプレー上に現われる。訓練者はこの図を見てトン
ネルロボットの各部の名称、形状、機能などを学ぶこと
ができる。第3図は白黒であるが実際のディスプレー上
ではカラーで表示され非常にきれいで見やすくなってい
る。以下に示す画面もカラーで表示される。
(1) Robot structure When this item is selected, a diagram showing the robot structure of FIG. 3 appears on the display. The trainee can learn the names, shapes, functions, and the like of each part of the tunnel robot by looking at this diagram. FIG. 3 is black and white, but is displayed in color on an actual display and is very clear and easy to see. The screens shown below are also displayed in color.

(2) ロボットの方向修正方法 この項目ではロボットの直進と方向修正の挙動をアニ
メーションにより学ぶことができる。
(2) Robot direction correction method In this item, the behavior of the robot going straight and correcting the direction can be learned by animation.

第4図は直進の場合のアニメーションの一画面を示
す。
FIG. 4 shows one screen of an animation in the case of going straight.

第5図は方向修正の場合のアニメーションの一画面を
示す。
FIG. 5 shows one screen of the animation in the case of the direction correction.

(3) モデルのパラメータ推定 トンネルロボットの入力ヘッド角と方向修正量の関係
を表わすダイナミックモデルの説明をディスプレー上に
示すサブルーチン、及び、このダイナミックモデルのパ
ラメータ推定をディスプレー上で行なうサブルーチン、
により構成されている。
(3) Model parameter estimation A subroutine for explaining a dynamic model representing the relationship between the input head angle of the tunnel robot and the direction correction amount on the display, and a subroutine for estimating the dynamic model parameters on the display.
It consists of.

以下に、ダイナミックモデルの説明を行なう。モデル
の説明の前にダイナミックモデルに使われる本トンネル
ロボットのヘッド角とピッチング角について第6図に定
義する。ストロークk−1におけるヘッド角をθ
(k)、ピッチング角をθ(k−1)とおく。また
ストロークk−1からkのピッチング角変化量Δθ
(k)はΔθ(k)=θ(k)−θ(k−1)
と定義される。トンネルロボットのダイナミックモデル
は方向修正角がヘッド角とロボットの姿勢を近似的に表
わすピッチング角変化量の時系列項および確率分布項e
(k)の和で表わせる確率モデル式(1)で表せる。
Hereinafter, the dynamic model will be described. Before describing the model, the head angle and pitching angle of the present tunnel robot used in the dynamic model are defined in FIG. Let the head angle at stroke k-1 be θ
h (k) and the pitching angle are θ p (k−1). Also, the pitching angle change amount Δθ from the stroke k-1 to the stroke k
p (k) is Δθ p (k) = θ p (k) −θ p (k−1)
Is defined as The dynamic model of the tunnel robot has a time series term and a probability distribution term e of the pitching angle change amount in which the direction correction angle approximately represents the head angle and the attitude of the robot.
It can be expressed by the probability model equation (1) that can be expressed by the sum of (k).

つぎにパラメータ推定であるが、前記モデル式(1)
のパラメータan,bnは最小2乗法によって推定される。
(このモデル同定は特願平1−277200に詳述してあ
る。)この推定の状況は第7図のモデルのパラメータ推
定で表示される。第7図(a)はストローク推定パラメ
ータ特性であり、250ストロークまでのデータを使えば
十分パラメータ値は収束していることがわかる。第7図
(b)は第7図(a)の収束パラメータを式(1)のモ
デルに代入して推定ピッチング角を求めたもので実際の
ピッチング角とほぼ一致していることがわかる。
Next, regarding the parameter estimation, the model equation (1)
Parameters a n, b n are estimated by the least squares method.
(This model identification is described in detail in Japanese Patent Application No. 1-277200.) The state of this estimation is indicated by the parameter estimation of the model in FIG. FIG. 7 (a) shows the stroke estimation parameter characteristics, and it can be seen that the parameter values are sufficiently converged by using data up to 250 strokes. FIG. 7 (b) is obtained by substituting the convergence parameter of FIG. 7 (a) into the model of equation (1) to obtain an estimated pitching angle, and it can be seen that the pitching angle substantially matches the actual pitching angle.

Δθ(k)=a1Δθ(k−1)+・・・+anΔ
(k−n) +b0θ(k)+b1θ(k−1)+・・・+bnθ
(k−n)+e(k) (1) (4) 方向制御の制御則 制御則はいろいろ考えられるが、本実施例では、ロボ
ット本体の位置偏差とピッチング角偏差に、それぞれ、
比例ゲインka,kpをかけたものを次の入力ヘッド角とす
るフィードバック制御則を用いたので、この項目ではこ
の制御則について説明してある。
Δθ p (k) = a 1 Δθ p (k-1) +... + An Δ
p (k-n) + b 0 θ h (k) + b 1 θ h (k-1) + ··· + b n θ
h (kn) + e (k) (1) (4) Control Law of Direction Control Various control laws can be considered. In the present embodiment, the position deviation of the robot body and the pitching angle deviation are respectively expressed as
Since a feedback control law that uses the product of the proportional gains ka and kp as the next input head angle is used, this control law is described in this section.

(5) 方向制御シミュレーション 方向修正に関するシミュレーションはダイナミックモ
デル〔式(1)〕とロボットのピッチング角と位置の算
出式〔式(2),(3)〕によって構成される。方向制
御のシミュレーションは以下のように行なう。まず、式
(4)の制御則によりヘッド角を求める。次にそのヘッ
ド角を式(1)のダイナミックモデルに代入し、方向修
正量を計算する。そして、式(2),(3)も用い、ロ
ボットのピッチング角と位置を計算する。
(5) Direction control simulation The simulation related to the direction correction is composed of a dynamic model [Equation (1)] and a formula for calculating the pitching angle and position of the robot [Equations (2) and (3)]. The simulation of the direction control is performed as follows. First, the head angle is obtained according to the control rule of equation (4). Next, the head angle is substituted into the dynamic model of equation (1), and the direction correction amount is calculated. Then, the pitching angle and the position of the robot are calculated using the equations (2) and (3).

シミュレータ Δθ(k)=a1Δθ(k−1)+・・・+anΔ
(k−n) +b0θ(k)+b1θ(k−1)+・・・+bnθ
(k−n)+e(k) (1) θ(k)=θ(k−1)+Δθ(k) (2) Y(k)=Y(k−1)+Lsin(θ(k)) (3) 制御則 θ(k)=kp(Yd(k)−Y(k−1))+ka(θ
(k)−θ(k−1)) (4) 第8図でシミュレータで用いる各パラメータを定義す
る。下方の軌道が計画線であり、上方の軌道がロボット
の軌道である。ストロークkにおける計画線の位置をYd
(k)、計画線の傾きをθ(k)、ロボットの位置を
Y(k)、ロボットのピッチング角をθ(k)、ピッ
チング角変化量をΔθ(k)、1ストロークの長さを
Lとおく。また、式(2)のダイナミックモデルにおい
て、e(k)は残差、nはモデルの次数である。方向制
御のブロック線図を第9図に示す。第10図に方向制御シ
ミュレーションの一例を示す。横軸は水平距離、縦軸は
トンネルロボットの位置である。
Simulator Δθ p (k) = a 1 Δθ p (k-1) +... + An Δ
p (k-n) + b 0 θ h (k) + b 1 θ h (k-1) + ··· + b n θ
h (k-n) + e (k) (1) θ p (k) = θ p (k-1) + Δθ p (k) (2) Y (k) = Y (k-1) + Lsin (θ p ( k)) (3) control law θ h (k) = k p (Y d (k) -Y (k-1)) + k a (θ d
(K) −θ p (k−1)) (4) Each parameter used in the simulator is defined in FIG. The lower trajectory is the planning line, and the upper trajectory is the robot trajectory. Let Y d be the position of the planning line at stroke k.
(K), the inclination of the planning line is θ d (k), the position of the robot is Y (k), the pitching angle of the robot is θ p (k), and the pitching angle change is Δθ p (k), the length of one stroke. Let L be L. In the dynamic model of the equation (2), e (k) is a residual, and n is an order of the model. A block diagram of the direction control is shown in FIG. FIG. 10 shows an example of the direction control simulation. The horizontal axis is the horizontal distance, and the vertical axis is the position of the tunnel robot.

(6) オペレータ訓練用シミュレータ 本オペレータ訓練用シミュレータは、オペレータがト
ンネルロボットの軌跡や計画線からの偏差、偏角から考
えた次のトンネルロボットのヘッド角を入力する入力
部、トンネルロボットの現在、過去の位置、姿勢角、計
画線に対する偏差、偏角、そして、オペレータの入力し
たダイナミクモデルにより算出された一時刻後の推定位
置、推定姿勢角、推定偏差、推定偏角を表示するデータ
表示部、方向制御の制御則により算出されたヘッド角及
びオペレータの入力したヘッド角とダイナミックモデル
により算出されたトンネルロボットの軌跡を、横軸を水
平距離、縦軸を位置としたグラフ上に表示する軌跡表示
部、そして、横軸を偏差、縦軸を偏角としたグラフ上
に、偏差−偏角特性を表示する表示部を持っている。
(6) Simulator for operator training This simulator for operator training is an input unit where the operator inputs the head angle of the next tunnel robot considered from the trajectory of the tunnel robot, deviation from the planning line, and declination. A data display unit that displays the past position, posture angle, deviation from the planning line, declination, and the estimated position, estimated posture angle, estimated deviation, and declination after one hour calculated by the dynamic model input by the operator. A trajectory that displays the head angle calculated by the control law of the direction control, the head angle input by the operator, and the trajectory of the tunnel robot calculated by the dynamic model on a graph with the horizontal axis being the horizontal distance and the vertical axis being the position A display unit, and a display unit that displays the deviation-declination characteristics on a graph in which the horizontal axis is the deviation and the vertical axis is the deviation angle You have me.

第11図にオペレータ訓練用シミュレータの画面の一例
を示す。このシミュレータは以下のように使用する。
FIG. 11 shows an example of the screen of the operator training simulator. This simulator is used as follows.

オペレータ訓練用シミュレータの項目を選択すると第
11図の右下のコメントの部分に〔PID制御〕、〔訓
練〕、〔終了〕のどれを選ぶかきいてくる。このPID制
御とは、ここでは、式(4)の制御則を使った制御を指
す。PID制御を選択した場合は、位置偏差フィードバッ
クゲインと角度偏差フィードバックゲインを聞いてくる
ので数値入力を行なう。そうすると、ストローク値250
までPID制御則(式(4))によって制御を行ない、ト
ンネルロボットの軌跡が第11図の画面左上に表示され
る。ゲインを変えれば軌跡も変わる。これにより式4に
示した制御則を理解してもらう。また、目標軌道に最適
に追従するゲインも提示されるので、このゲインを入力
すれば最適軌道も表示できる。また、同時に偏差−偏角
特性も右上に表示される。
When you select an operator training simulator item,
11 In the comment section at the bottom right of the figure, select [PID control], [Training], or [End]. Here, the PID control refers to control using the control law of Expression (4). When the PID control is selected, the user is asked for a position deviation feedback gain and an angle deviation feedback gain, so input a numerical value. Then, the stroke value 250
The control is performed according to the PID control rule (Equation (4)), and the trajectory of the tunnel robot is displayed at the upper left of the screen in FIG. Changing the gain changes the trajectory. Thereby, the control law shown in Expression 4 is understood. In addition, since a gain that optimally follows the target trajectory is also presented, the optimum trajectory can be displayed by inputting this gain. At the same time, a deviation-deflection characteristic is also displayed on the upper right.

〔終了〕を選択した場合は、メニュー画面に戻る。If [End] is selected, the screen returns to the menu screen.

〔訓練〕を選択した場合は、オペレータが何回めから始
めるかを聞いてくるので、2以上250未満のストローク
値を入力する。すると、入力した数値まではPIDによっ
て最適な数値で制御を行なう。
If [Training] is selected, the operator will be asked how many times to start, so a stroke value of 2 or more and less than 250 is input. Then, up to the input numerical value, control is performed with the optimum numerical value by the PID.

次に、入力した回数の後、今後はオペレータが図の左
下に示される過去、現在の位置、角度、偏差、偏角を考
慮してヘッド角の角度を入力する。角度入力後そのデー
タに対する次の位置、角度、偏差、偏角が表に緑の文字
で表わされるので、それに対しイエス(Yes)かノー(N
o)か入力する。Yesの場合そのままデータが入力されて
図の左上の距離−位置特性、図の右上の偏差−偏角特性
のグラフに軌跡が示される。これらのグラフは自動スケ
ール変更機能を持っており位置がある値以下になるとス
ケールを変えて軌跡を見やすくする。Noの場合はもう1
度角度入力を行なう。前記の軌跡はPID制御による軌跡
とオペレータの入力角による軌跡の両方が出るので、両
者を較べることができる。従って、オペレータは過去の
軌跡がどのようなとき、どれくらいのヘッド角にすれば
よいかを、この訓練によって学習することができる。
Next, after the input number, the operator inputs the angle of the head angle in consideration of the past, current position, angle, deviation, and declination shown in the lower left of the figure. After inputting the angle, the next position, angle, deviation, and declination for the data are shown in green letters in the table.
o) or enter In the case of Yes, the data is input as it is, and the locus is shown in the graph of the distance-position characteristic in the upper left of the figure and the deviation-deviation characteristic in the upper right of the figure. These graphs have an automatic scale change function, and when the position falls below a certain value, the scale is changed to make it easier to see the trajectory. If No, another one
Degree angle input is performed. Since the trajectory described above includes both a trajectory based on the PID control and a trajectory based on the input angle of the operator, the two can be compared. Accordingly, the operator can learn when the past trajectory should be and how much the head angle should be, by this training.

その他の機能として、前の位置、角度、偏差、偏角デ
ータを参照する為のバック(Back)機能又は、現在のス
トロークに戻る為のステップ(Step)機能が付いてい
る。
Other functions include a back function for referring to previous position, angle, deviation, and declination data, or a step function for returning to the current stroke.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、小口径トンネル
ロボットの構造、ロボットの方向修正法、ダイナミック
モデル、ダイナミックモデルのパラメータ推定法、方向
制御の制御則等をパソコンのディスプレー上で学習で
き、また、オペレータ方向修正訓練用シミュレータによ
りパソコンのディスプレー上で、さも、実際のトンネル
ロボットのシステムで方向修正を行なっているような感
覚で方向修正の方法を学べるため、従来の専門家による
テキストを用いた授業と学習により行なわれていた長期
間の訓練を、短縮化、簡便化できる効果がある。
As described above, according to the present invention, the structure of a small-diameter tunnel robot, a method of correcting the direction of the robot, a dynamic model, a method of estimating parameters of the dynamic model, a control law of direction control, and the like can be learned on a display of a personal computer. In order to learn how to correct the direction on the display of a personal computer using the simulator for operator direction correction training on a personal computer display, it is possible to learn the direction correction method as if the direction correction was performed by a real tunnel robot system. This has the effect of shortening and simplifying long-term training that has been conducted through lessons and learning.

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

第1図〜第11図は本発明の一実施例を示すもので、 第1図はトンネルロボットのシステム構成を示す説明
図、 第2図はサブルーチンプログラムメニューを示す説明
図、 第3図はロボットの構造を示す説明図、 第4図は直進の場合のアニメーションの一画面を示す説
明図、 第5図は方向修正の場合のアニメーションの一画面を示
す説明図、 第6図はヘッド角とピッチング角の定義を示す説明図、 第7図(a)はストローク−推定パラメータ特性を示す
特性図、 第7図(b)は推定ピッチング角を示す説明図、 第8図はシミュレータで用いる各パラメータの定義を示
す説明図、 第9図は方向制御のブロック線図を示す説明図、 第10図は方向制御シミュレーションの一例を示す説明
図、 第11図はオペレータ訓練用シミュレータの画面の一例を
示す説明図である。 1……ロボット本体、 2……埋設管、 3……押管装置、 4……油圧装置、 5……操作盤、 6……オペレータ、 7……地表。
1 to 11 show one embodiment of the present invention. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system configuration of a tunnel robot, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a subroutine program menu, and FIG. 3 is a robot. FIG. 4 is an explanatory diagram showing one screen of an animation in the case of going straight, FIG. 5 is an explanatory diagram showing one screen of an animation in the case of direction correction, FIG. 6 is a head angle and pitching FIG. 7 (a) is a characteristic diagram showing stroke-estimated parameter characteristics, FIG. 7 (b) is an explanatory diagram showing an estimated pitching angle, and FIG. 8 is a diagram of each parameter used in the simulator. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a block diagram of direction control, FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a direction control simulation, and FIG. 11 is an example of a screen of a simulator for operator training. It is to illustration. 1 ... robot body, 2 ... buried pipe, 3 ... push tube device, 4 ... hydraulic device, 5 ... operation panel, 6 ... operator, 7 ... ground surface.

フロントページの続き (72)発明者 寺門 慶一郎 東京都武蔵野市吉祥寺南町1丁目27番1 号 エヌ・ティ・ティ・アドバンステク ノロジ株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−140599(JP,A)Continuation of front page (72) Inventor Keiichiro Teraka 1-27-1, Kichijoji Minamicho, Musashino-shi, Tokyo Inside NTT Advanced Technology Corporation (56) References JP-A-3-140599 (JP, A )

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】無排土式で押し込み推進させながらロボッ
ト先端のヘッド角を制御し、方向修正を行なう小口径ト
ンネルロボットのオペレータ訓練用シミュレータにおい
て、 小口径トンネルロボットの構造、トンネルロボットの方
向修正方法、トンネルロボットの入力ヘッド角と方向修
正量の関係を表わすダイナミックモデルの説明をパーソ
ナルコンピュータのディスプレー上に表示する手段と、 該ダイナミックモデルのパラメータ推定をパーソナルコ
ンピュータのディスプレー上で行なう手段と、 トンネルロボットの方向制御の制御則をパーソナルコン
ピュータのディスプレー上で説明する手段と、 上記方向制御の制御則をダイナミックモデルに適用して
トンネルロボットの方向修正量を算出し、トンネルロボ
ットの軌跡をパーソナルコンピュータのディスプレー上
に表示する手段と、 オペレータがトンネルロボットの軌跡や計画線からの偏
差、偏角から考えた次のトンネルロボットのヘッド角を
入力する入力部と、 トンネルロボットの現在、過去の位置、姿勢角、計画線
に対する偏差、偏角、そして、オペレータの入力したダ
イナミックモデルにより算出された一時刻後の推定位
置、推定姿勢角、推定偏差、推定偏角をパーソナルコン
ピュータのディスプレー上にデータ表示する手段と、 方向制御の制御則により算出されたヘッド角及びオペレ
ータの入力したヘッド角とダイナミックモデルにより算
出されたトンネルロボットの軌跡を、パーソナルコンピ
ュータのディスプレー上に、横軸を水平距離、縦軸を位
置としたグラフ上に軌跡表示する手段と、 パーソナルコンピュータのディスプレー上に、横軸を偏
差、縦軸を偏角としたグラフ上に、偏差−偏角特性を表
示する手段と、 を具備したことを特徴とする小口径トンネルロボットの
オペレータ訓練用シミュレータ。
An operator training simulator for a small-diameter tunnel robot that controls the head angle of the robot tip while pushing and propelling it in a non-discharge type to correct the direction. A method for displaying, on a display of a personal computer, a description of a dynamic model representing a relationship between an input head angle and a direction correction amount of a tunnel robot; a means for performing parameter estimation of the dynamic model on a display of a personal computer; Means for explaining the control law of the directional control of the robot on the display of the personal computer; and applying the control law of the directional control to the dynamic model to calculate the direction correction amount of the tunnel robot, and to trace the trajectory of the tunnel robot to the personal computer. Means for displaying on a computer display, an input unit for the operator to input the head angle of the next tunnel robot considering the trajectory of the tunnel robot, deviation from the planning line, and declination; and the current and past positions of the tunnel robot Display the position, posture angle, estimated deviation, estimated deviation, and estimated deviation after one hour calculated by the dynamic model input by the operator. Means for calculating the head angle calculated by the control law of the direction control, the head angle input by the operator, and the trajectory of the tunnel robot calculated by the dynamic model on a display of a personal computer. Means for displaying a trajectory on a graph having a position as a position, and a personal computer Means for displaying deviation-declination characteristics on a graph in which the horizontal axis is deviated and the vertical axis is declination on a display of the operator, a simulator for training an operator of a small-diameter tunnel robot, comprising: .
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