JP4127607B2 - 軌道敷設装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は作業用マニピュレータなどの作業用機械が走行する軌道を敷設する軌道敷設装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の作業現場において、例えば地下に危険物があり自重をかけられないため土木車両が入り込めない場合や、山の斜面、傾斜地を含んだ作業現場の場合、さらには前記の危険物を扱う危険な作業の場合などは、その作業を直接人でなく作業用マニピュレータなどの作業用機械よって行う場合がある。
【０００３】
このような作業用マニピュレータを移動させる場合には一般にマニピュレータを搭載した車両を動かしたり、あるいはブームやクレーンの先端に取り付けたマニピュレータの場合にはブームやクレーンの旋回、伸縮などにより行っている。また、作業用マニピュレータの設置場所が工場内などの場合は工場の建設段階から計画的に敷設されたレールなどの架空軌道上を作業用マニピュレータが移動して作業する場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者は車両や、ブームやクレーンを搭載したクレーン車などの移動体が移動するためのスペースが必要であったり、ブームの転倒防止のため水平方向の広範囲の作業が困難であったりした。また後者は架空のレール上を移動するため比較的移動の許容範囲は広がるものの、レールの強度によっては可搬重量が少なかったり、あるいは作業用マニピュレータの作業領域が広く、作業領域形状が複雑な場合には軌道敷設、軌道敷設後の経路変更のためのレールの移動などの作業が困難で多くの時間と人手を費やしていた。
【０００５】
本発明は以上の点に鑑みて、複雑な地形や広範囲な作業領域全域を作業用マニピュレータなどの作業用機械の動作範囲でカバーするための軌道を容易に、短時間に敷設することのできる軌道敷設装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１の発明は、作業用機械の作業領域の周囲に複数の単位軌道敷設装置を設け、前記複数の単位軌道敷設装置は、作業領域の形状情報を検出するとともに自他の単位軌道敷設装置が格納している軌道要素の形状および数などの情報を用いて軌道形状を計画し、他の単位軌道敷設装置と情報を共有しながら接続された軌道を作業領域に送出するようにしたことを特徴とする。
これにより短時間の内に容易に軌道の敷設が行える。
【０００７】
請求項２の発明は、複数個に分割された軌道要素と、前記軌道要素を接続する軌道接続装置と、軌道接続装置により接続された軌道を作業領域に送出する軌道展開装置と、軌道接続装置および軌道展開装置を制御する軌道展開制御装置と、作業領域を観測してその形状情報を計測する環境検出装置と、環境検出装置のデータと作業用機械の動作範囲などより軌道形状を計画し軌道展開制御装置に計画結果を通知する軌道敷設計画装置と、により単位となる軌道敷設装置を構成し、作業用機械の作業領域を取り囲むように複数の軌道敷設装置を設け、複数の軌道敷設装置相互間においてそれぞれの軌道展開制御装置の有する情報を共有するための制御装置間通信装置と、他の軌道敷設装置から送出された軌道の先端部と自装置が送出した軌道の後端部とを接続する軌道相互連結装置とを設けて軌道を敷設することを特徴とする。
これにより短時間の内に容易に軌道の敷設が行える。
【０００８】
請求項３の発明は請求項２記載の軌道敷設装置において、３本以上の軌道要素を３次元的に接続することが可能な複数軌道相互連結手段を持つことを特徴とする。
これにより作業領域に斜面や傾斜地があったり、複雑な作業領域であっても三次元的に軌道を敷設することができる。
【０００９】
請求項４の発明は請求項２記載の軌道敷設装置において、軌道接続装置と軌道展開装置を可逆的に動作させることにより軌道の収納分割を行うことを特徴とする。
これにより軌道の敷設、展開だけでなく,軌道の収納分割も行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１において、作業用マニピュレータなどのような作業用機械の作業領域を取り囲むように複数の単位軌道敷設装置１ａ〜１ｄがほぼ等間隔に設けられている。その内の一つの軌道敷設装置１ａについて説明する。軌道敷設装置１ａは所定の長さ、形に複数個に分割された例えば直線状、円弧状のレールなどの軌道要素２と、この軌道要素２を格納する軌道要素格納装置３と、その軌道要素格納装置３に格納された軌道要素２を接続する軌道接続装置４と、軌道接続装置４により接続された軌道を作業領域７の周辺に送出する軌道展開装置５と、軌道接続装置４および軌道展開装置５を制御する軌道展開制御装置６と、作業領域７を観測してその形、大きさなどの形状情報を計測する環境検出装置８と、環境検出装置８の計測データを必要に応じて修正または追加するためのオペレータによる入力を受け付ける環境入力装置９と、環境検出装置８または環境入力装置９、またはその両方のデータと軌道上を移動して作業を行う作業用マニピュレータ１０の動作範囲などより軌道形状を計画し軌道展開制御装置６およびオペレータに計画結果を通知する軌道敷設計画装置１１と、複数の軌道敷設装置１ａ〜１ｄ相互間においてそれぞれの軌道展開制御装置６の有する情報を共有するための制御装置間通信装置１２と、他の軌道敷設装置から送出された軌道の先端部と自装置が送出した軌道の後端部とを接続する軌道相互連結装置１３とから構成されている。
【００１１】
図２は軌道展開制御装置６を説明するための機能ブロック図である。環境検出装置８により検出された作業領域７の形状情報は、オペレータが入力した環境入力装置９からの情報とともに軌道敷設計画装置１１と軌道展開制御装置６内の情報共用部１８に送られる。
【００１２】
軌道敷設計画装置１１は情報共用部１８から制御装置間通信装置１２により共有された自他の軌道敷設装置１ａ〜１ｄが格納している軌道要素２の形状、長さおよび個数情報などを考慮して展開完了時の軌道１４の形状を所定の演算を実行し、計画する。演算結果は情報共用部１８に送られ保持される。保持された演算結果は制御装置間通信装置１２により自他の軌道敷設装置１ａ〜１ｄで共有される。
【００１３】
演算部１６は軌道敷設計画装置１１の演算結果を情報共用部１８より受け取り制御部１７に対し、軌道の展開指令を出す。指令を受けた制御部１７は軌道接続装置４を制御し、軌道要素２が接続されるたびに軌道展開装置５に送出指令を出す。これにより作業領域７の周辺に軌道１４を敷設するための作業が実施される。
【００１４】
図３は軌道展開制御装置６内の情報共用部１８を詳細に説明するための機能ブロック図である。情報共用部１８内には、作業領域データ保持手段１９、軌道敷設計画結果データ保持手段２０、自機格納軌道要素データ保持手段２１、自機作業用マニピュレータ動作範囲データ保持手段２２、他機格納軌道要素データ保持手段２３、他機作業用マニピュレータ動作範囲データ保持手段２４の情報を保持する手段があり、制御装置間通信装置１２により常に情報の共有が行われる。 これにより軌道敷設装置１ａ〜１ｄが構成する敷設軌道形状は同一計画に基づくものとなることから、軌道敷設計画の精度をあげることが可能となる。
【００１５】
次に軌道の敷設の具体的なやり方について説明する。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、初めに軌道敷設装置１ａ〜１ｄを作業用マニピュレータ１０の作業領域７の周囲に例えば等間隔に設置する。次に環境検出装置８、例えば測距センサ、レーダーなどにより作業領域７の例えば形、大きさなどの形状を検出する。この検出データに基づいて、あらかじめ決定している作業用マニピュレータ１０の動作範囲と、必要に応じてオペレータが入力した環境入力装置９からの入力データと、制御装置間通信装置１２により共有された自他の軌道敷設装置１ａ〜１ｄが有している軌道要素２の形状、長さおよび個数等のデータを考慮して展開完了時の軌道１４の形状を軌道敷設計画装置１１が計画する。
【００１６】
軌道敷設計画装置１１により計画された軌道１４の形状情報は軌道展開制御装置６へ通知される。軌道展開制御装置６は制御装置間通信装置１２により、他の軌道敷設装置１ｂ〜１ｄとも情報を共有し、軌道展開の指示を軌道接続装置４および軌道展開装置５に送る。
【００１７】
軌道展開制御装置６からの指示を受けた軌道接続装置４は指示通りの軌道要素２を軌道要素格納装置３から取り出し接続組立する。接続組立が完了した軌道は軌道展開装置５により軌道敷設装置１の外部へ送出される。
【００１８】
次に図４（ａ）では軌道敷設装置１ａは軌道敷設装置１ｂへ、軌道敷設装置１ｂは軌道敷設装置１ｃへ、軌道敷設装置１ｃは軌道敷設装置１ｄへ、軌道敷設装置１ｄは軌道敷設装置１ａへ向かって軌道１４を送出する。
【００１９】
図中矢印の方向へ送出された軌道１４はそれぞれ隣の軌道敷設装置の軌道相互連結装置１３により接続され最終的には、軌道敷設計画装置１１が計画した図４（ｂ）に示される形状（本実施の形態では円形）となる。
【００２０】
このように本実施の形態によれば、軌道敷設装置を複数に分割し、それぞれの情報を共有化し、軌道敷設計画を立てるようにしたので、軌道敷設装置を小型化でき地上の必要空間を小さくできる。また任意の場所より複数の軌道敷設装置による軌道展開が可能であるため広範囲で、複雑な形状の作業領域の形状にも対応可能である。さらに作業領域の自動認識およびその修正が可能なため、より効率的に短時間で複雑な形状の作業領域を作業用機械の動作範囲でカバーするための軌道を敷設可能することができる。
【００２１】
次に、本発明の他の応用例を説明する。図５（ａ）では作業領域７に斜面がある場合において、軌道１４を水平方向のみでなく軌道敷設装置１ａより軌道敷設装置１ｂに向けて任意の角度で斜め上方へ送出した例を、図５（ｂ）では３本以上の軌道を一カ所で接続可能な複数軌道相互連結装置１５ａ〜１５ｄを用いた場合の軌道敷設計画装置１１による展開完了時の軌道１４の形状例を示す。
【００２２】
このように本実施の形態によれば、３次元的に軌道を展開可能なため作業領域内に傾斜地があっても作業ができ、また、３本以上の軌道を一カ所で接続することにより複雑な軌道を形成できるため、複雑で広範囲な作業領域の全域を作業用マニピュレータの動作範囲でカバーするための軌道を容易に、短時間の内に敷設することが可能となる。
【００２３】
なお、本実施の形態の軌道接続装置４と軌道展開装置５とは可逆的に動作させることにより、軌道の展開だけでなくそれぞれが軌道の分割と収納にも使用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、作業用機械の作業領域の周囲に複数の単位軌道敷設装置を設け、前記複数の単位軌道敷設装置は、作業領域の形状情報を検出するとともに自他の単位軌道敷設装置が格納している軌道要素の形状および数などの情報を用いて軌道形状を計画し、他の単位軌道敷設装置と情報を共有しながら接続された軌道を作業領域に送出するようにしたので、複雑で広範囲な作業領域を効率よく作業用機械の動作範囲で覆うための軌道を容易に、短時間に敷設することを可能とする軌道敷設装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による軌道敷設装置の一実施の形態を示す概略平面図。
【図２】本発明における軌道展開制御装置の機能を示す機能ブロック図。
【図３】本発明における情報共用部の機能を示す機能ブロック図。
【図４】本発明による軌道敷設装置の軌道展開を示す図で、（ａ）は軌道相互接続前の平面図、（ｂ）は軌道相互接続後の平面図。
【図５】本発明による軌道敷設装置の応用例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…単位軌道敷設装置、２…軌道要素、３…軌道要素格納装置、４…軌道接続装置、５…軌道展開装置、６…軌道展開制御装置、７…作業領域、８…環境検出装置、９…環境入力装置、１０…作業用マニピュレータ、１１…軌道敷設計画装置、１２…制御装置間通信装置、１３…軌道相互連結装置、１４…軌道、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ…複数軌道相互連結装置、１６…演算部、１７…制御部、１８…情報共用部。

Claims (4)

1. 作業用機械の作業領域の周囲に複数の単位軌道敷設装置を設け、前記複数の単位軌道敷設装置は、作業領域の形状情報を検出するとともに自他の単位軌道敷設装置が格納している軌道要素の形状および数などの情報を用いて軌道形状を計画し、他の単位軌道敷設装置と情報を共有しながら接続された軌道を作業領域に送出するようにしたことを特徴とする軌道敷設装置。
2. 複数個に分割された軌道要素と、
   前記軌道要素を接続する軌道接続装置と、
   軌道接続装置により接続された軌道を作業領域に送出する軌道展開装置と、
   軌道接続装置および軌道展開装置を制御する軌道展開制御装置と、
   作業領域を観測してその形状情報を計測する環境検出装置と、
   環境検出装置のデータと作業用機械の動作範囲などより軌道形状を計画し軌道展開制御装置に計画結果を通知する軌道敷設計画装置と、
   により単位となる軌道敷設装置を構成し、
   作業用機械の作業領域を取り囲むように複数の軌道敷設装置を設け、複数の軌道敷設装置相互間においてそれぞれの軌道展開制御装置の有する情報を共有するための制御装置間通信装置と、
   他の軌道敷設装置から送出された軌道の先端部と自装置が送出した軌道の後端部とを接続する軌道相互連結装置とを設けて軌道を敷設することを特徴とする軌道敷設装置。
3. ３本以上の軌道単位を３次元的に接続することが可能な複数軌道相互連結手段を持つことを特徴とする請求項２記載の軌道敷設装置。
4. 軌道接続装置と軌道展開装置を可逆的に動作させることにより軌道の収納分割を行うことを特徴とする請求項２記載の軌道敷設装置。

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