JP6473648B2 - Remote control robot - Google Patents

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Description

本発明は、送信機から送信された制御信号を受信して作業車等の作業機械を操作する遠隔操作ロボットに関する。   The present invention relates to a remote control robot that receives a control signal transmitted from a transmitter and operates a work machine such as a work vehicle.

悪天候や地震、火山活動による地盤崩壊やトンネル崩落、あるいは、原子力発電所における放射能漏れ等の災害が生じた場合に、災害現場では二次災害の危険から作業者が復旧作業を行えないことがあり、このような場合に好適なロボットとして、特許文献1には、既存の作業車に設置して作業車を遠隔操作することができる遠隔操作システムが記載されている。   When disasters such as ground collapse or tunnel collapse due to bad weather, earthquake, volcanic activity, or radioactive leaks at nuclear power plants occur, workers may not be able to perform recovery work due to the risk of secondary disasters at the disaster site There is a remote operation system that can be installed in an existing work vehicle and remotely operate the work vehicle as a suitable robot in such a case.

特開2005−186218公報JP 2005-186218 A

上記遠隔操作システムでは、作業者が遠隔操作ユニットを操作してロボットアームを動作させ、作業車を遠隔的に運転することになるが、例えば作業車が急斜面で転倒し、損傷を受けたり動作が停止したりするおそれがあるとか、作業車の旋回動作等により作業車の一部が何かにぶつかって、損傷を受けたり動作が停止したりするおそれがあるとか、作業車が泥濘や窪地に差し掛かり、そこに進入すると脱出不能となって動作が停止するおそれがあるといった危険な状況を確かめるには、作業者が作業車に近づいて目視しなければならなかった。   In the above remote control system, the operator operates the remote control unit to operate the robot arm and remotely operates the work vehicle. For example, the work vehicle falls on a steep slope and is damaged or operated. There is a possibility that the work vehicle may stop, a part of the work vehicle hitting something due to the turning movement of the work vehicle, etc., and there is a risk that the work vehicle may be damaged or stopped. In order to ascertain a dangerous situation in which there was a risk that the operation could be stopped due to the inability to escape when approaching there, the worker had to approach the work vehicle and look at it.

したがって、作業車がそのような危険な状況にあると考えられる場合、又は、現に危険が実現し、作業車が損傷したり動作停止したりして復旧作業の継続が困難になった場合には、作業者が結局二次災害の危険を負わざるを得ず、これを回避するには、作業車が安全を維持することができると遠隔の作業者が考える範囲内でのみ作業を行うしかなく、迅速な災害復旧の妨げとなっていた。   Therefore, when it is considered that the work vehicle is in such a dangerous situation, or when the danger is actually realized and the work vehicle is damaged or stopped, it becomes difficult to continue the restoration work. In the end, workers are forced to take the risk of a secondary disaster, and the only way to avoid this is to work only to the extent that the remote operator thinks the work vehicle can remain safe. Was hindering rapid disaster recovery.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、作業者の目視によらずに作業車等の作業機械を損傷や動作停止の危険から保護することができる遠隔操作ロボットを提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a remote control robot that can protect a work machine such as a work vehicle from the risk of damage or stoppage of operation without relying on an operator's visual observation. It is an issue.

上記課題を解決するために、本発明は、作業機械に設置され、送信機から送信された制御信号を受信して前記作業機械をロボットアームにより操作する遠隔操作ロボットであって、前記作業機械の位置を検出する位置検出手段と、前記作業機械の傾斜を検出する傾斜検出手段と、前記位置検出手段の検出結果及び前記傾斜検出手段の検出結果に基づいて、前記作業機械に損傷又は動作停止の危険があるか否かを判断する危険判断手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is installed in a work machine, the work machine a remote control robot operated by a robot arm receives the control signal transmitted from the transmitter, of the working machine Based on the position detection means for detecting the position, the inclination detection means for detecting the inclination of the work machine, the detection result of the position detection means and the detection result of the inclination detection means, the work machine is damaged or stopped. And a risk judging means for judging whether or not there is a risk.

作業機械には、例えば、油圧ショベル等の掘削機械、木材伐採機械、ブルドーザ、スクレーパ等の種々の建設機械のほか、水中作業を行う機械等も含まれる。遠隔操作ロボットと送信機との送受信は、無線、有線のいずれで行われても、それらを併用して行われてもよい。位置検出手段及び傾斜検出手段は、遠隔操作ロボットが作業機械に取り付けられて、遠隔操作ロボット自体の位置や傾斜を検出することにより作業機械の位置や傾斜を検出するものでも、遠隔操作ロボットが作業機械に近づいて、作業機械の位置や傾斜を外部的に検出するものでもかまわない。   The work machines include, for example, excavating machines such as hydraulic excavators, various construction machines such as timber cutting machines, bulldozers, and scrapers, as well as machines that perform underwater work. Transmission / reception between the remote operation robot and the transmitter may be performed wirelessly or by wire, or may be performed in combination. The position detection means and the inclination detection means are those in which the remote operation robot is attached to the work machine and detects the position and inclination of the work machine by detecting the position and inclination of the remote operation robot itself. It is also possible to detect the position and inclination of the work machine externally by approaching the machine.

本発明に係る遠隔操作ロボットによれば、作業機械の位置を検出する位置検出手段と、作業機械の傾斜を検出する傾斜検出手段と、位置検出手段の検出結果及び傾斜手段の検出結果に基づいて、作業機械に損傷又は動作停止の危険があるか否かを判断する危険判断手段とを備えるので、作業者の目視によらずに作業機械に損傷又は動作停止の危険があるか否かを判断することが可能となり、作業機械をその危険から保護することができる。   According to the remote control robot of the present invention, based on the position detection means for detecting the position of the work machine, the inclination detection means for detecting the inclination of the work machine, the detection result of the position detection means, and the detection result of the inclination means. And a risk judgment means for judging whether or not there is a risk of damage or operation stop of the work machine. Therefore, it is determined whether or not there is a risk of damage or operation stop of the work machine without visual inspection by the operator. And the work machine can be protected from the danger.

また、遠隔操作ロボットが、前記危険判断手段が前記作業機械に前記危険があると判断した場合に、前記制御信号によることなく前記危険がなくなるように前記ロボットアームを動作させる危険回避手段を備えれば、いわば自動的に危険を回避することができ、具体的には、例えば、遠隔操作ロボットが、前記ロボットアームによる前記作業機械の操作の履歴を記憶する操作履歴記憶手段を備え、前記危険回避手段が、前記操作履歴記憶手段の記憶結果に基づいて、前記操作手段を動作させることによって、危険な状況になる前の状況に自動的に復帰することができる。 The remote operation robot may further include a danger avoiding means for operating the robot arm so that the danger is eliminated without using the control signal when the danger judging means judges that the work machine has the danger. In other words, the danger can be automatically avoided. Specifically, for example, the remote operation robot includes an operation history storage means for storing an operation history of the work machine by the robot arm , and the danger avoidance is performed. By the means operating the operation means based on the storage result of the operation history storage means, it is possible to automatically return to the situation before the dangerous situation.

一方、遠隔操作ロボットが、前記危険に関する情報を前記送信機に送信する危険情報送信手段を備えれば、送信機側で遠隔的に危険を認識し、送信機により遠隔操作ロボットを制御することにより、その危険を回避することができる。   On the other hand, if the remote operation robot is provided with danger information transmission means for transmitting the information on the danger to the transmitter, the transmitter recognizes the danger remotely and controls the remote operation robot by the transmitter. , That danger can be avoided.

さらに、遠隔操作ロボットが、作業機械の周囲を撮影する撮影手段と、前記撮影手段の撮影画像を前記送信機に送信する画像送信手段とを備えれば、送信機側で作業機械の周囲を確認しながら危険を回避することができ、遠隔操作ロボットが、前記送信機から送信された前記送信機の位置に関する情報を受信する位置情報受信手段と、前記位置検出手段の検出結果及び前記位置情報受信手段の受信結果に基づいて、前記作業機械と前記送信機との距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段が算出した距離に関する情報を前記送信機に送信する距離情報送信手段とを備えれば、送信機側で作業機械までの距離を確認しながら(遠隔操作ロボットが通信可能な距離から逸脱しないように確認しながら)危険を回避することができる。   Further, if the remote control robot includes an imaging unit for imaging the surroundings of the work machine and an image transmission unit for transmitting the captured image of the imaging unit to the transmitter, the transmitter side confirms the surroundings of the work machine. The remote operation robot can receive information on the position of the transmitter transmitted from the transmitter, the position information receiving means for receiving the position information received from the transmitter, the detection result of the position detecting means, and the reception of the position information. Distance calculating means for calculating a distance between the work machine and the transmitter based on a reception result of the means, and distance information transmitting means for transmitting information on the distance calculated by the distance calculating means to the transmitter. Then, it is possible to avoid danger while confirming the distance to the work machine on the transmitter side (confirming that the remote control robot does not deviate from the communicable distance).

本発明によれば、遠隔操作ロボットが、作業者の目視によらずに作業機械を損傷や動作停止の危険から保護することができるという効果を奏する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that a remote control robot can protect a working machine from the danger of damage or a stop of operation | movement, without relying on an operator's visual observation.

発明を実施するための形態に係る遠隔操作ロボットが操作する油圧ショベルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the hydraulic shovel which the remote control robot which concerns on the form for inventing operates. 発明を実施するための形態に係る遠隔操作ロボットの外観を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the external appearance of the remote control robot which concerns on the form for inventing. 図2の遠隔操作ロボットを遠隔操作するためのマスター送信機の外観を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the external appearance of the master transmitter for remotely operating the remote control robot of FIG. (a)は図2の遠隔操作ロボットの構成を示すブロック図、(b)は図3のマスター送信機の構成を示すブロック図である。(A) is a block diagram showing the configuration of the remote control robot of FIG. 2, (b) is a block diagram showing the configuration of the master transmitter of FIG. 図4(a)のコントローラの処理の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a process of the controller of Fig.4 (a). 図4(a)のコントローラの処理の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of a process of the controller of Fig.4 (a). 図3のマスター送信機におけるモニタ表示例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a monitor display in the master transmitter of FIG. 図4(a)のコントローラの処理のさらに他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the further another example of the process of the controller of Fig.4 (a). 送信機にモニタが外付けされている例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example by which the monitor is externally attached to the transmitter.

本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。   Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施の形態に係る遠隔操作ロボット100が取り付けられて操作する油圧ショベル200を示す。この油圧ショベル200は、クローラ201と、運転室202と、ブーム203と、アーム204と、バケット205とを有する。   FIG. 1 shows a hydraulic excavator 200 to which a remote operation robot 100 according to the present embodiment is attached and operated. The excavator 200 includes a crawler 201, a cab 202, a boom 203, an arm 204, and a bucket 205.

運転室202の内部には、運転席206と、運転席の前方に左右に並んで位置する一対の走行レバー207,207と、この一対の走行レバー207,207を挟んで左右外側に位置する一対の作業レバー208,208とが設けられている(図1においては、左側の走行レバー207及び左側の作業レバー208のみ図示している。)。油圧ショベル200は、一対の走行レバー207,207の操作により前進、後退を行い、一対の作業レバー208,208の操作によりブーム203、アーム204及びバケット205の掘削動作や旋回動作を行う。   Inside the driver's cab 202, a driver's seat 206, a pair of traveling levers 207, 207 positioned side by side in front of the driver's seat, and a pair positioned on the left and right outside across the pair of traveling levers 207, 207 Working levers 208 and 208 are provided (in FIG. 1, only the left traveling lever 207 and the left working lever 208 are shown). The excavator 200 moves forward and backward by operating the pair of travel levers 207 and 207, and performs excavation and turning operations of the boom 203, the arm 204, and the bucket 205 by operating the pair of work levers 208 and 208.

運転席206には、図2に詳細を示す遠隔操作ロボット100が着脱自在に取り付けられる。遠隔操作ロボット100は分割可能で、分割部分ごとに運転席206に固定されることによって、その着脱が1〜2名の作業者でも容易に行えるようになっている。   A remote control robot 100 whose details are shown in FIG. 2 is detachably attached to the driver seat 206. The remote operation robot 100 can be divided and fixed to the driver's seat 206 for each divided portion, so that it can be easily attached or detached by one or two workers.

遠隔操作ロボット100は、運転席206に固定されるマウントフレーム101と、油圧ショベル200に関する固有の情報(メーカー、型式等)の入力や各種の設定(遠隔操作ロボット100の初期取付位置等の設定)が可能で、遠隔操作ロボット100を制御するコントローラボックス102と、走行レバー207,207を操作するためのロボットアーム103,103と、作業レバー208,208を操作するためのロボットアーム104,104と、運転室206の前部に取り付けられて油圧ショベル200の周囲の状況を撮影するカメラ105と、運転室206の後壁に取り付けられて油圧ショベル200の周囲の状況を撮影するカメラ106とを有する(図1参照)。   The remote control robot 100 is used to input information specific to the mount frame 101 fixed to the driver's seat 206 and the excavator 200 (manufacturer, model, etc.) and various settings (setting of the initial mounting position of the remote control robot 100). A controller box 102 for controlling the remote control robot 100, robot arms 103 and 103 for operating the travel levers 207 and 207, robot arms 104 and 104 for operating the work levers 208 and 208, A camera 105 that is attached to the front part of the cab 206 and photographs the situation around the excavator 200, and a camera 106 that is attached to the rear wall of the cab 206 and photographs the situation around the excavator 200 ( (See FIG. 1).

コントローラボックス102には、図4(a)に示すように、CPU等からなるコントローラ107と、メモリ等からなる記憶モジュール108と、後述するマスター送信機300との無線通信を行うための無線通信モジュール109と、遠隔操作ロボット100の位置(緯度、経度、向き(方位)、高度)を検出するためのGPSモジュール110と、遠隔操作ロボット100の傾き(XYZ、ピッチ、ロー、ヨー)を検出するためのジャイロモジュール111とが内蔵されている。記憶モジュール108には、油圧ショベル200に関する固有の情報や各種の設定、遠隔操作ロボット100による油圧ショベル200の操作履歴、作業現場周辺の土地形状に関する情報(マッピングデータ)等が記憶されている。   As shown in FIG. 4A, the controller box 102 includes a wireless communication module for performing wireless communication with a controller 107 including a CPU, a storage module 108 including a memory, and a master transmitter 300 described later. 109, a GPS module 110 for detecting the position (latitude, longitude, direction (orientation), altitude) of the remote control robot 100, and an inclination (XYZ, pitch, low, yaw) of the remote control robot 100. The gyro module 111 is built in. The storage module 108 stores unique information and various settings regarding the excavator 200, operation history of the excavator 200 by the remote operation robot 100, information (mapping data) on land shape around the work site, and the like.

ロボットアーム103は、圧縮空気等の加圧流体により伸縮する人工筋肉が用いられた上腕部112と、上腕部112の下端の関節部113から前方に延伸する前腕部114と、前腕部114の前端の関節部115に設けられた把持部116とを有する。上腕部112は、コントローラ107が図示を略すソレノイドバルブをPID制御して加圧流体の人工筋肉に対する流入、排出を制御することにより、鉛直軸を中心とする一定領域内で前後自由に可動する。前腕部114は、関節部113を通る略水平の軸を中心に矢印α1方向に回動可能となっている。把持部116は、関節部115を通る略水平の軸を中心に矢印β1方向に回動可能であるとともに、前腕部114に沿う軸を中心に矢印γ1方向に回動可能であり、その先端に走行レバー207を把持する指部117を有する。   The robot arm 103 includes an upper arm part 112 using an artificial muscle that expands and contracts by a pressurized fluid such as compressed air, a forearm part 114 extending forward from a joint part 113 at the lower end of the upper arm part 112, and a front end of the forearm part 114. And a grip portion 116 provided on the joint portion 115. The upper arm portion 112 is freely movable back and forth within a certain region centered on the vertical axis by the controller 107 controlling the solenoid valve (not shown) by PID to control the flow of pressurized fluid into and out of the artificial muscle. The forearm portion 114 is rotatable in the direction of the arrow α1 about a substantially horizontal axis passing through the joint portion 113. The grip 116 is rotatable in the direction of arrow β1 about a substantially horizontal axis passing through the joint 115, and is rotatable in the direction of arrow γ1 about the axis along the forearm 114, and at the tip thereof. It has a finger part 117 for gripping the traveling lever 207.

同様に、ロボットアーム104は、圧縮空気等の加圧流体により伸縮する人工筋肉が用いられた上腕部118と、上腕部118の下端の関節部119から前方に延伸する前腕部120と、前腕部120の前端の関節部121に設けられた把持部122とを有する。上腕部118は、コントローラ107が図示を略すソレノイドバルブをPID制御して加圧流体の人工筋肉に対する流入、排出を制御することにより、鉛直軸を中心とする一定領域内で前後左右に自由に可動する。前腕部120は、関節部119を通る略水平の軸を中心に矢印α2方向に回動可能となっている。把持部122は、関節部121を通る略水平の軸を中心に矢印β2方向に回動可能であるとともに、前腕部120に沿う軸を中心に矢印γ2方向に回動可能であり、その先端に作業レバー208を把持する指部123を有する。   Similarly, the robot arm 104 includes an upper arm part 118 using an artificial muscle that expands and contracts by a pressurized fluid such as compressed air, a forearm part 120 extending forward from a joint part 119 at the lower end of the upper arm part 118, and a forearm part. 120 and a grip portion 122 provided at the joint portion 121 at the front end. The upper arm 118 can be freely moved back and forth and left and right within a fixed region centered on the vertical axis by controlling the solenoid valve (not shown) by the controller 107 to control the flow of pressurized fluid into and out of the artificial muscle. To do. The forearm portion 120 is rotatable in the direction of the arrow α2 about a substantially horizontal axis passing through the joint portion 119. The grip portion 122 can rotate in the direction of the arrow β2 about the substantially horizontal axis passing through the joint portion 121, and can rotate in the direction of the arrow γ2 about the axis along the forearm portion 120. A finger portion 123 that grips the work lever 208 is provided.

遠隔操作ロボット100は、図3に示すマスター送信機300からの制御信号を受信することによって、遠隔操作される。マスター送信機300には、走行レバー207,207を遠隔操作するためのジョイスティック301,301と、作業レバー208,208を遠隔操作するためのレバー302,302と、コントローラボックス102と同様に油圧ショベル200に関する固有の情報の入力や各種の設定を行うためのスイッチ303と、遠隔操作ロボット100から送信されるカメラ105,106の撮影画像等が表示されるモニタ304とが設けられ、さらに、図4(b)に示すように、CPU等からなるコントローラ305と、遠隔操作ロボット100との無線通信を行うための無線通信モジュール306と、マスター送信機300の位置(緯度、経度、向き(方位)、高度)を検出するためのGPSモジュール307とが設けられている。   The remote operation robot 100 is remotely operated by receiving a control signal from the master transmitter 300 shown in FIG. The master transmitter 300 includes joysticks 301 and 301 for remotely operating the travel levers 207 and 207, levers 302 and 302 for remotely operating the operation levers 208 and 208, and the hydraulic excavator 200 as with the controller box 102. 4 includes a switch 303 for inputting unique information and various settings, and a monitor 304 for displaying captured images of the cameras 105 and 106 transmitted from the remote operation robot 100. As shown in b), the position (latitude, longitude, direction (azimuth), altitude, and position of the master transmitter 300, the wireless communication module 306 for performing wireless communication with the controller 305 including the CPU and the like, and the remote control robot 100. ) Is detected.

遠隔操作ロボット100により油圧ショベル200を遠隔操作する作業者が、マスター送信機300のジョイスティック301,301を操作すると、マスター送信機300のコントローラ305は、無線通信モジュール306,109を介して遠隔操作ロボット100のコントローラ107に走行用の制御信号を送信し、この制御信号を受信したコントローラ107が、ロボットアーム103,103により走行レバー207,207を操作することによって、油圧ショベル200が作業現場まで走行移動する。   When an operator who remotely operates the hydraulic excavator 200 with the remote operation robot 100 operates the joysticks 301 and 301 of the master transmitter 300, the controller 305 of the master transmitter 300 is connected to the remote operation robot via the wireless communication modules 306 and 109. The controller 107 transmits a travel control signal to the controller 107 of 100, and the controller 107 that receives the control signal operates the travel levers 207 and 207 by the robot arms 103 and 103, whereby the excavator 200 travels to the work site. To do.

続いて、作業者がマスター送信機300のレバー302,302を操作すると、マスター送信機300のコントローラ305は、無線通信モジュール306,109を介して遠隔操作ロボット100のコントローラ107に作業用の制御信号を送信し、この制御信号を受信したコントローラ107が、ロボットアーム104,104により作業レバー208,208を操作することによって、油圧ショベル200が掘削作業を行う。   Subsequently, when the operator operates the levers 302 and 302 of the master transmitter 300, the controller 305 of the master transmitter 300 sends a control signal for work to the controller 107 of the remote control robot 100 via the wireless communication modules 306 and 109. When the controller 107 receives the control signal and operates the operation levers 208 and 208 by the robot arms 104 and 104, the excavator 200 performs excavation work.

ところで、油圧ショベル200の走行移動時や掘削作業時には、油圧ショベル200が急斜面で転倒するおそれや、油圧ショベル200の旋回動作、掘削動作によりバケット205等の一部が何かにぶつかるおそれや、油圧ショベル200が泥濘や窪地に差し掛かってそこに進入すると脱出することができなくなるおそれ等の危険がある。   By the way, when the excavator 200 travels or excavates, there is a risk that the excavator 200 may fall on a steep slope, a swinging operation of the excavator 200, a part of the bucket 205 or the like may collide with something, There is a risk that the excavator 200 may not be able to escape if it reaches a muddy or depressed area and enters there.

そこで、記憶モジュール108には、油圧ショベル200が危険に晒される条件が予め記憶され、コントローラ107は、図5に示すように、GPSモジュール110の検出結果及びジャイロモジュール111の検出結果をリアルタイムでその条件と対比し、油圧ショベル200が危険な状況にあるか否かを判断する。   Therefore, the storage module 108 stores in advance the conditions under which the excavator 200 is exposed to danger. As shown in FIG. 5, the controller 107 stores the detection result of the GPS module 110 and the detection result of the gyro module 111 in real time. In contrast to the conditions, it is determined whether or not the excavator 200 is in a dangerous situation.

ここで、「危険に晒される条件」としては、作業現場周辺の土地形状に関する情報(マッピングデータ)に基づいて決定される油圧ショベル200の進入禁止領域・旋回禁止領域・掘削禁止領域の条件(GPSモジュール110が検出する緯度、経度等に関する条件)や、油圧ショベル200に固有な情報に基づいて決定される油圧ショベル200の危険姿勢(転倒等のおそれがある姿勢)の条件(GPSモジュール110が検出する位置ごとに定められた、ジャイロモジュール111が検出する傾斜に関する条件)等があり、コントローラ107は、油圧ショベル200が「危険に晒される条件」を具備する場合、油圧ショベル200が危険な状況にあると判断する。   Here, as the “condition to be exposed to danger”, the conditions of the entry prohibition area, the turn prohibition area, the excavation prohibition area of the excavator 200 determined based on the information (mapping data) on the land shape around the work site (GPS The conditions regarding latitude, longitude, etc. detected by the module 110) and the conditions of the dangerous posture of the hydraulic excavator 200 (attitude that may fall over) determined based on information unique to the hydraulic excavator 200 (detected by the GPS module 110) The controller 107 determines that the excavator 200 is in a dangerous situation when the excavator 200 has a “condition to be exposed to danger”. Judge that there is.

そして、コントローラ107は、油圧ショベル200が危険な状況にあると判断すると、マスター送信機300からの制御信号の受信によらずに、記憶モジュール108に記憶されている過去数分間(例えば1分間程度)の油圧ショベル200の動作を逆に辿るように(いわば逆再生するように)ロボットアーム103,104を動作させ、ロボットアーム104により作業レバー208を、ロボットアーム103により走行レバー207を操作することによって、油圧ショベル200を危険な状況になる前の状態(数分前の状態)に自動的に復帰させる。   When the controller 107 determines that the excavator 200 is in a dangerous situation, the controller 107 does not receive the control signal from the master transmitter 300, and the past several minutes (for example, about one minute) stored in the storage module 108. The robot arms 103 and 104 are operated so that the operation of the hydraulic excavator 200 is reversed (in other words, reverse playback), and the operation lever 208 is operated by the robot arm 104 and the travel lever 207 is operated by the robot arm 103. Thus, the excavator 200 is automatically returned to the state before the dangerous situation (a state several minutes ago).

この危険回避のための自動復帰制御は、ここでは、コントローラボックス102又はマスター送信機300における設定でオフとすることも可能で、その場合には、図6に示すように、コントローラ107が、無線通信モジュール109,306を介してマスター送信機300のコントローラ305にカメラ105,106の撮影画像とともに危険に関する情報を合成して送信する。これにより、モニタ304には、例えば図7に示すように、カメラ105,106の撮影画像と、危険に関する情報としての傾斜情報400、マッピング情報401とが同時に表示される。   In this case, the automatic return control for avoiding the danger can be turned off by setting in the controller box 102 or the master transmitter 300. In this case, as shown in FIG. Information related to danger is combined with the captured images of the cameras 105 and 106 and transmitted to the controller 305 of the master transmitter 300 via the communication modules 109 and 306. As a result, for example, as shown in FIG. 7, the captured images of the cameras 105 and 106, the tilt information 400 as the danger-related information, and the mapping information 401 are simultaneously displayed on the monitor 304.

ここで、傾斜情報400は、油圧ショベル200を示すアイコン402と、油圧ショベル200の現在位置を示すポジションマーク403と、その現在位置における地面の傾斜(油圧ショベル200のクローラ201の前後方向についての傾斜)を示す傾斜軸404と、その現在位置における油圧ショベル200の限界傾斜(この傾斜を超えて油圧ショベル200が傾くと、転倒のおそれがある。)を示す危険傾斜軸405とを含み、マッピング情報401は、方位を示す方位軸406と、油圧ショベル200の現在位置を示すポジションマーク407と、その現在位置における油圧ショベル200の向き(クローラ201の向き又はブーム203及びアーム204の向き)を示す方向軸408と、その現在位置の周囲で作業を安全に行うことができる領域を示す安全地帯マーク409と、作業を注意して行わなければならない領域を示す注意地帯マーク410と、作業を行うことが危険な領域を示す危険地帯マーク411とを含む。   Here, the inclination information 400 includes an icon 402 indicating the excavator 200, a position mark 403 indicating the current position of the excavator 200, and an inclination of the ground at the current position (an inclination in the front-rear direction of the crawler 201 of the excavator 200). ) And a critical inclination axis 405 indicating a limit inclination of the excavator 200 at the current position (if the excavator 200 tilts beyond this inclination, there is a risk of falling), mapping information Reference numeral 401 denotes an azimuth axis 406 indicating the azimuth, a position mark 407 indicating the current position of the excavator 200, and a direction indicating the direction of the excavator 200 at the current position (the direction of the crawler 201 or the direction of the boom 203 and the arm 204). Work safely around the shaft 408 and its current position. Including a safety zone mark 409 indicating a region capable, and attention area mark 410 indicating an area that must be done with care work, and a danger zone mark 411 indicating a dangerous area to perform the work.

カメラ105,106の撮影画像と傾斜情報400、マッピング情報401とを見た作業者は、作業現場の状況を視認することができるとともに、油圧ショベル200の傾斜姿勢が転倒危険性のある域に達するまでどの程度余裕があるか、油圧ショベル200の位置が注意地帯、危険地帯に達するまでどの程度余裕があるかを直感的に把握することができ、これにより、作業者が、油圧ショベル200が危険から遠ざかるようにマスター送信機300のジョイスティック301及びレバー302を操作することができるようになっている。   An operator who sees the captured images of the cameras 105 and 106, the tilt information 400, and the mapping information 401 can visually check the situation at the work site, and the tilt posture of the excavator 200 reaches an area where there is a risk of falling. It is possible to intuitively grasp how much time is left until the position of the excavator 200 reaches the caution zone and the danger zone, so that the operator can make the excavator 200 dangerous. The joystick 301 and the lever 302 of the master transmitter 300 can be operated so as to move away from the remote controller.

また、ここでは、コントローラボックス102における設定により、マスター送信機300のモニタ304に遠隔操作ロボット100(油圧ショベル200)までの距離が表示されるようにすることもできる。この場合には、図8に示すように、マスター送信機300のコントローラ305が、GPSモジュール307の検出結果に基づいて、マスター送信機300の位置に関する情報を遠隔操作ロボット100のコントローラ107に送信し、それを受信したコントローラ107は、GPSモジュール110の検出結果に基づいて、自身とマスター送信機300との距離を算出し、この距離に関する情報をマスター送信機300のコントローラ305に返送する。コントローラ305は、その距離をモニタ304に表示させ、これにより、作業者は、無線通信が途切れない距離に油圧ショベル200がいることを確認することができ、あるいは、無線通信が途切れそうな距離に油圧ショベル200がいるときは、ジョイスティック301を操作して油圧ショベル200を呼び戻すことができる。   In addition, here, the distance to the remote control robot 100 (hydraulic excavator 200) may be displayed on the monitor 304 of the master transmitter 300 by setting in the controller box 102. In this case, as shown in FIG. 8, the controller 305 of the master transmitter 300 transmits information regarding the position of the master transmitter 300 to the controller 107 of the remote control robot 100 based on the detection result of the GPS module 307. The controller 107 that has received it calculates the distance between itself and the master transmitter 300 based on the detection result of the GPS module 110, and returns information related to this distance to the controller 305 of the master transmitter 300. The controller 305 displays the distance on the monitor 304, so that the operator can confirm that the excavator 200 is at a distance at which wireless communication is not interrupted, or the distance at which wireless communication is likely to be interrupted. When the excavator 200 is present, the excavator 200 can be recalled by operating the joystick 301.

この実施の形態に係る遠隔操作ロボット100によれば、油圧ショベル200の位置を検出するGPSモジュール110と、油圧ショベル200の傾斜を検出するジャイロモジュール111と、GPSモジュール110の検出結果及びジャイロモジュール111の検出結果に基づいて、油圧ショベル200に損傷又は動作停止の危険があるか否かを判断するコントローラ107とを備えるので、作業者の目視によらずに油圧ショベル200に損傷又は動作停止の危険があるか否かを判断することが可能となり、油圧ショベル200をその危険から保護することができる。   According to the remote control robot 100 according to this embodiment, the GPS module 110 that detects the position of the excavator 200, the gyro module 111 that detects the inclination of the excavator 200, the detection result of the GPS module 110, and the gyro module 111 And the controller 107 that determines whether or not there is a risk of damage or operation stop on the excavator 200 based on the detection result of the above. Therefore, it is possible to determine whether or not there is a hydraulic excavator 200 from the danger.

また、遠隔操作ロボット100は、ロボットアーム103,104による油圧ショベル200の操作の履歴を記憶する記憶モジュール108を備え、上述したように自動復帰制御がオンに設定されていると、コントローラ107が油圧ショベル200に危険があると判断した場合に、マスター送信機300からの制御信号によることなく、記憶モジュール108の記憶結果に基づいてロボットアーム103,104を動作させることによって、油圧ショベル200を危険な状況になる前の状況に自動的に復帰させることができる。一方、自動復帰制御がオフに設定されていても、コントローラ107は、危険に関する情報をマスター送信機300に送信するので、マスター送信機300の側で遠隔的に危険を認識し、マスター送信機300により遠隔操作ロボット100を制御することによって、その危険を回避することができる。   Further, the remote operation robot 100 includes a storage module 108 that stores the history of operations of the hydraulic excavator 200 by the robot arms 103 and 104. When the automatic return control is set to ON as described above, the controller 107 performs the hydraulic operation. When it is determined that the excavator 200 is dangerous, the excavator 200 is made dangerous by operating the robot arms 103 and 104 based on the storage result of the storage module 108 without using the control signal from the master transmitter 300. It is possible to automatically return to the situation before the situation. On the other hand, even if the automatic return control is set to OFF, the controller 107 transmits information about the danger to the master transmitter 300, so the master transmitter 300 recognizes the danger remotely, and the master transmitter 300 The danger can be avoided by controlling the remote control robot 100 by the above.

さらに、遠隔操作ロボット100は、油圧ショベル200の周囲を撮影するカメラ105,106を備え、コントローラ107がカメラ105,106の撮影画像をマスター送信機300に送信するので、マスター送信機300の側で油圧ショベル200の周囲を確認しながら危険を回避することができる。   Further, the remote control robot 100 includes cameras 105 and 106 that capture the periphery of the excavator 200, and the controller 107 transmits the captured images of the cameras 105 and 106 to the master transmitter 300. While checking the periphery of the excavator 200, danger can be avoided.

加えて、ここでは、コントローラ107がマスター送信機300の位置に関する情報を受信し、その受信結果及びGPSモジュール110の検出結果に基づいて油圧ショベル200とマスター送信機300との距離を算出し、その距離に関する情報をマスター送信機300に送信するので、既述のようにマスター送信機300の側で油圧ショベル200までの距離を確認しながら危険を回避することができる。   In addition, here, the controller 107 receives information on the position of the master transmitter 300, calculates the distance between the excavator 200 and the master transmitter 300 based on the reception result and the detection result of the GPS module 110, and Since the information regarding the distance is transmitted to the master transmitter 300, the danger can be avoided while confirming the distance to the excavator 200 on the master transmitter 300 side as described above.

以上、本発明を実施するための形態について例示したが、本発明の実施形態は上述したものに限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更等してもよい。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was illustrated, embodiment of this invention is not restricted to what was mentioned above, You may change suitably etc. in the range which does not deviate from the meaning of invention.

例えば、作業機械が危険な状況にあるか否かを判断するために、位置情報や傾斜情報のみならず、作業現場の地質や気象状況(風速、風向、降雨、降雪等)、油圧ショベルの旋回位置並びにブーム、アーム及びバケットの上下位置等を参酌してもよい。   For example, in order to determine whether the work machine is in a dangerous situation, not only the position information and inclination information, but also the geology and weather conditions (wind speed, wind direction, rainfall, snowfall, etc.) of the work site, turning of the excavator The position and the vertical position of the boom, arm, and bucket may be taken into consideration.

また、作業機械と送信機との距離は、遠隔操作ロボットの側で算出せず、遠隔操作ロボットが作業機械の位置情報を送信機に送信し、これを受信した送信機が自己の位置情報と対比してその距離を算出するようにしてもよい。これにより、1台の送信機で複数の作業機械を操作する場合に、複数の作業機械との距離が送信機において集約的に算出されるので、近隣の作業機械同士を相互に干渉しない間隔で安全に連携して作業させることもできる。   In addition, the distance between the work machine and the transmitter is not calculated on the side of the remote control robot, the remote control robot transmits the position information of the work machine to the transmitter, and the transmitter that receives this transmits the position information of itself to the remote control robot. The distance may be calculated in comparison. As a result, when a plurality of work machines are operated by one transmitter, the distances to the plurality of work machines are collectively calculated in the transmitter, so that neighboring work machines are not interfering with each other. You can also work safely together.

さらに、図9に示すように、送信機に外付けのモニタ500を接続してここに撮影画像や危険に関する情報を表示させ、作業者の便宜に供してもかまわない。   Further, as shown in FIG. 9, an external monitor 500 may be connected to the transmitter to display a photographed image and information related to danger for convenience of the operator.

100 遠隔操作ロボット
103 ロボットアーム(操作手段)
104 ロボットアーム(操作手段)
105 カメラ(撮影手段)
106 カメラ(撮影手段)
107 コントローラ(危険判断手段、危険回避手段、危険情報送信手段、画像送信手段、位置情報受信手段、距離算出手段、距離情報送信手段)
108 記憶モジュール(操作履歴記憶手段)
110 GPSモジュール(位置検出手段)
111 ジャイロモジュール(傾斜検出手段)
200 油圧ショベル(作業機械)
300 マスター送信機(送信機)
304 モニタ
400 傾斜情報(危険に関する情報)
401 マッピング情報(危険に関する情報)
500 モニタ
100 Remote operation robot 103 Robot arm (operation means)
104 Robot arm (operating means)
105 Camera (photographing means)
106 Camera (photographing means)
107 controller (danger determination means, danger avoidance means, danger information transmission means, image transmission means, position information reception means, distance calculation means, distance information transmission means)
108 Storage module (operation history storage means)
110 GPS module (position detection means)
111 Gyro module (tilt detection means)
200 Hydraulic excavator (work machine)
300 Master transmitter (transmitter)
304 Monitor 400 Tilt information (Danger information)
401 Mapping information (information about danger)
500 monitors

本発明は、作業機械を操作する遠隔操作ロボットに利用することができ、とりわけ災害復旧現場や水中等の作業者の立入が難しい場所における作業時に好適である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a remote operation robot that operates a work machine, and is particularly suitable for work at a disaster recovery site or a place where it is difficult for an operator such as underwater to enter.

Claims (6)

作業機械に設置され、送信機から送信された制御信号を受信して前記作業機械をロボットアームにより操作する遠隔操作ロボットであって、
前記作業機械の位置を検出する位置検出手段と、
前記作業機械の傾斜を検出する傾斜検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果及び前記傾斜検出手段の検出結果に基づいて、前記作業機械に損傷又は動作停止の危険があるか否かを判断する危険判断手段とを備えることを特徴とする遠隔操作ロボット。
Working machine is installed, the work machine receives the control signal transmitted from the transmitter to a remotely operated robot operated by a robot arm,
Position detecting means for detecting the position of the work machine;
An inclination detecting means for detecting an inclination of the work machine;
A remote control comprising: a risk determination unit that determines whether the work machine is at risk of damage or operation stop based on a detection result of the position detection unit and a detection result of the tilt detection unit. robot.
前記危険判断手段が前記作業機械に前記危険があると判断した場合に、前記制御信号によることなく前記危険がなくなるように前記ロボットアームを動作させる危険回避手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の遠隔操作ロボット。 2. The apparatus according to claim 1, further comprising danger avoiding means for operating the robot arm so that the danger disappears without using the control signal when the danger judging means judges that the work machine has the danger. The remote control robot described in 1. 前記ロボットアームによる前記作業機械の操作の履歴を記憶する操作履歴記憶手段を備え、
前記危険回避手段が、前記操作履歴記憶手段の記憶結果に基づいて、前記ロボットアームを動作させることを特徴とする請求項2に記載の遠隔操作ロボット。
An operation history storage means for storing a history of operations of the work machine by the robot arm ;
The remote operation robot according to claim 2, wherein the danger avoiding unit operates the robot arm based on a result stored in the operation history storage unit.
前記危険に関する情報を前記送信機に送信する危険情報送信手段を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の遠隔操作ロボット。   The remote control robot according to any one of claims 1 to 3, further comprising danger information transmission means for transmitting information related to the danger to the transmitter. 前記作業機械の周囲を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段の撮影画像を前記送信機に送信する画像送信手段とを備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の遠隔操作ロボット。
Photographing means for photographing the periphery of the work machine;
The remote control robot according to claim 1, further comprising: an image transmission unit that transmits a captured image of the imaging unit to the transmitter.
前記送信機から送信された前記送信機の位置に関する情報を受信する位置情報受信手段と、
前記位置検出手段の検出結果及び前記位置情報受信手段の受信結果に基づいて、前記作業機械と前記送信機との距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段が算出した距離に関する情報を前記送信機に送信する距離情報送信手段とを備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の遠隔操作ロボット。
Position information receiving means for receiving information on the position of the transmitter transmitted from the transmitter;
Distance calculating means for calculating the distance between the work machine and the transmitter based on the detection result of the position detecting means and the reception result of the position information receiving means;
The remote control robot according to claim 1, further comprising a distance information transmission unit that transmits information about the distance calculated by the distance calculation unit to the transmitter.
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