JP6475191B2 - Patrol work robot and alarm system using patrol work robot - Google Patents
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Description
本発明は、作業用ロボットに関し、特に、所定作業領域内における作業を行うための作業用ロボット及び作業用ロボットを用いた警報システムに関する。 The present invention relates to a work robot, and more particularly to a work robot for performing work in a predetermined work area and an alarm system using the work robot.
従来、製鉄所や発電所等のプラントの改修・解体等は、プラントの現場で重機を操縦して行われていたが、ロボットによりこの作業を代替することも提案されていた。例えば、出願人は、従来、磁力で球形ガスタンクの外周面に接着しつつ外周面上を移動して球形ガスタンクを溶断することができる溶断ロボットを開発した。この溶断ロボットによれば、作業者は、プラントの解体作業の現場において、溶断ロボットを離れた位置から視認しつつ操縦して安全に球形ガスタンクの解体作業を行うことが可能となる。 Conventionally, refurbishment and dismantling of plants such as steelworks and power plants have been carried out by manipulating heavy machinery at the plant site, but it has also been proposed to replace this work with a robot. For example, the applicant has conventionally developed a fusing robot capable of fusing a spherical gas tank by moving on the outer circumferential surface while adhering to the outer circumferential surface of the spherical gas tank by magnetic force. According to this fusing robot, the operator can safely dismantle the spherical gas tank by manipulating the fusing robot while visually recognizing the fusing robot from a remote position at the site of the plant dismantling work.
球形ガスタンクの溶断作業に限らず、まだまだ様々な作業をロボットで行うことのニーズはある。さらに、プラントの作業用ロボットとは技術分野が異なるものの、自動車の分野において、車両を自動運転する装置が特許文献1に開示されている。具体的には、特許文献1には、機械が見るための三次元機械マップと、車両周囲の映像を取得する車載カメラとを備え、車載カメラが出力するリアルタイム映像と車載された三次元機械マップとを比較して自車両及び自車両以外の物体との位置、姿勢、速度、加速度及び方向等の情報を取得し、これらに基づき自車の走行速度と走行方向を決定して走行する車両の自動運転装置が開示されている。
There is still a need to perform various operations with a robot, not just the fusing operation of a spherical gas tank. Furthermore, although a technical field is different from that of a plant working robot,
特許文献1の自動運転装置によれば、三次元マップ及びリアルタイム映像に基づき車両の自動運転を行うことが可能となる。
According to the automatic driving device of
しかしながら、球形ガスタンクの溶断ロボットによれば、作業者による操縦が必要であるから、その間作業者は他の作業を行うことができない。また、作業時には離れた位置で操縦可能であるものの、作業現場において球形ガスタンクの溶断作業を監視しつつ行う必要がある。 However, according to the fusing robot of the spherical gas tank, since the operator needs to control it, the worker cannot perform other operations during that time. Moreover, although it can be steered at a distant position at the time of work, it is necessary to perform it while monitoring the fusing work of the spherical gas tank at the work site.
したがって、作業現場が高温である場合や有害な物質が発生している場所である場合、あるいは足場が不安定な場所である場合には、作業者が作業現場に近づくことができず、溶断ロボットを用いた作業を行うことができなかった。 Therefore, when the work site is at a high temperature, where harmful substances are generated, or where the scaffold is unstable, the worker cannot access the work site and the fusing robot I couldn't work with it.
さらに、特許文献1の三次元機械マップを備えた自動運転装置によれば、三次元機械マップの範囲内において自動車を自動運転させることが可能となるが、それ以上の作業を行うことを意図したものではない。
Furthermore, according to the automatic driving apparatus provided with the three-dimensional machine map of
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラント等の危険な場所における作業をより安全に、且つ効率的に行うことができる作業用ロボットを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a working robot that can perform work in a dangerous place such as a plant more safely and efficiently.
上記目的を達成するための請求項1に記載のパトロール作業用ロボットは、プラント設備領域を含む領域の三次元マップと、周囲の立体的形状データを取得可能な周囲データ取得センサと、該周囲データ取得センサにより得られた前記立体的形状データと前記三次元マップのデータとを対比して両データの一致点を見出し、前記三次元マップ上における現在位置を決定する現在位置決定手段と、予め設定された移動経路と決定された前記現在位置とに基づき、前記プラント設備領域内の移動を制御する制御部と、を有し、前記三次元マップが、三次元の位置情報のプロットの集合体からなる点群マップであり、前記プラント設備領域内において前後左右及び高さ方向に移動しつつ該プラント設備領域のパトロール作業を行うパトロール作業用ロボットであって、前記移動中に前記周囲の雰囲気の各種物理量を検知する検知手段と、前記周囲の雰囲気の各種物理量が所定基準値範囲を外れた場合に前記三次元マップ上に前記物理量の情報を前記現在位置決定手段により決定された現在位置とともに記録する記録手段と、を有することを特徴とする。以下、本明細書において、「現在地周囲」というときは「周囲」のことをいうものとし、「現在地の雰囲気」又は「現在地雰囲気」というときは、「周囲の雰囲気」又は「周囲雰囲気」のことをいうものとする。
Patrol working robot according to
この構成によれば、作業用ロボットは、周囲データ取得センサにより得られた現在地周囲の立体的形状データと三次元マップのデータとを対比して自己の現在位置を決定し、予め設定された経路にしたがって自律的に移動して作業を行うことが可能となる。 According to this configuration, the working robot determines its current position by comparing the three-dimensional shape data around the current location obtained by the surrounding data acquisition sensor and the data of the three-dimensional map, and sets a predetermined route. It is possible to move autonomously and work.
したがって、作業領域内に危険な箇所があった場合に、その危険な場所まで人が直接出向くことなく安全に作業を行うことができる。 Therefore, when there is a dangerous place in the work area, it is possible to work safely without a person going directly to the dangerous place.
さらに、作業中は作業者による操縦は不要となるから、作業効率が向上している。 In addition, the work efficiency is improved because the operator does not need to perform the operation during the work.
また、この構成によれば、作業領域の場全体が三次元の点群により表現されることから、例えば、レーザスキャナにより計測された点群データをそのまま三次元マップとして用いることができる。また、点群データをそのまま三次元マップとして用いることで、複数の三次元マップ同士をそれらの縮尺及び基準点を合わせて積層及び/又は連結させることが可能となり、利便性が高いものとなっている。さらに、二次元マップ上に障害物等の情報を貼りつけた従来型の車両の自動運転マップとは異なり高さ方向に十分な点群を有するので、車両に限らず様々な移動体のマップとして活用することができる。Further, according to this configuration, since the entire field of the work area is expressed by a three-dimensional point group, for example, point group data measured by a laser scanner can be used as it is as a three-dimensional map. Further, by using the point cloud data as it is as a three-dimensional map, it becomes possible to stack and / or connect a plurality of three-dimensional maps together with their scales and reference points, which is highly convenient. Yes. Furthermore, unlike a conventional automatic driving map of a vehicle with information such as obstacles pasted on a two-dimensional map, it has sufficient point clouds in the height direction, so it is not limited to vehicles but as a map of various moving objects Can be used.
この構成によれば、作業領域において、作業用ロボットが通過した経路が安全か否かを、作業用ロボットが通過した後の三次元マップを確認することにより把握することができる。これにより、その後に作業を行う者は、ロボットによる作業後の三次元マップを確認することで危険を回避し、安全にその後の作業を行うことが可能となる。 According to this configuration, whether or not the route through which the work robot has passed is safe in the work area can be grasped by checking the three-dimensional map after the work robot has passed. Thereby, a person who performs the work after that can avoid danger by confirming the three-dimensional map after the work by the robot, and can safely perform the subsequent work.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のパトロール作業用ロボットにおいて、前記現在地雰囲気の物理量が、温度、放射線、有害物質及び可燃性ガスの物理量から選択される少なくとも一種以上であることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、温度等が基準値を外れた場所を回避しつつ、その後に作業を行う作業者は安全に作業を行うことが可能となる。 According to this configuration, it is possible for a worker who performs the work thereafter to work safely while avoiding a place where the temperature or the like deviates from the reference value.
請求項3に記載の発明は、前記三次元マップデータを無線で発信する発信手段を有する請求項1又は2に記載のパトロール作業用ロボットと、前記発信手段により発信された情報を受信する受信手段と、該受信手段が受信した前記三次元マップデータに記録された前記物理量の情報に基づき警報を発する警報手段と、を備える警報装置と、を有することを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the patrol work robot according to the first or second aspect , wherein the three-dimensional map data is transmitted wirelessly, and the receiving means for receiving the information transmitted by the transmitting means. And an alarm device that issues an alarm based on the physical quantity information recorded in the three-dimensional map data received by the receiving means.
この構成によれば、作業用ロボットが検知した物理量の情報を記録した三次元マップデータが無線で発信され、警報装置はそのデータを受信し、警報を発する。 According to this configuration, the three-dimensional map data in which the physical quantity information detected by the work robot is recorded is transmitted wirelessly, and the alarm device receives the data and issues an alarm.
したがって、作業者は、作業領域から離れた安全な場所において、警報装置により物理量が基準値範囲を外れたか否かを把握することができる。そして、警報により作業領域における作業用ロボットの現在地雰囲気の物理量が基準値範囲を外れたと分かった時点で、迅速にその状況に対応することが可能となる。 Therefore, the worker can grasp whether or not the physical quantity is out of the reference value range by the alarm device at a safe place away from the work area. When the physical quantity of the current location atmosphere of the work robot in the work area is determined to be out of the reference value range by the warning, it is possible to quickly respond to the situation.
本発明の作業用ロボットによれば、周囲データ取得センサにより得られた現在地周囲の立体的形状データと三次元マップのデータとを対比して自己の現在位置を決定し、予め設定された経路にしたがって自律的に移動して作業を行うことが可能となるから、作業領域内の危険な場所においても人が直接出向くことなく安全に作業を行うことができる。同時に、操縦者も不要となるから、作業効率も向上する。そのうえ、取得した現在地周囲の立体的形状データと三次元マップのデータとを対比して自己の現在位置を決定可能であるから、電波の届かない場所や強電場が発生している場所のようにGPS(グローバル・ポジショニング・システム)が使用不能な環境(例えば、原子力発電所内等)においても自律的に移動して作業を行うことが可能となる。 According to the working robot of the present invention, the current position around the current location obtained by the surrounding data acquisition sensor is compared with the data of the three-dimensional map to determine the current position of the self, and the route is set in advance. Therefore, since it is possible to work by moving autonomously, it is possible to safely work without a person going directly to a dangerous place in the work area. At the same time, the operator is not required, so work efficiency is improved. In addition, it is possible to determine the current position of the self by comparing the acquired three-dimensional shape data around the current location and the data of the 3D map, so that the place where radio waves do not reach or where a strong electric field is generated Even in an environment where GPS (Global Positioning System) cannot be used (for example, in a nuclear power plant), it is possible to move and work autonomously.
また、本発明の作業用ロボットを用いた警報システムによれば、作業用ロボットが検知した物理量の情報を記録した三次元マップデータが無線で発信され、警報装置はそのデータを受信し、警報を発する。 Further, according to the alarm system using the work robot of the present invention, the three-dimensional map data recording the physical quantity information detected by the work robot is transmitted wirelessly, and the alarm device receives the data and issues an alarm. To emit.
したがって、作業者は、作業領域から離れた安全な場所において、警報装置により物理量が基準値範囲を外れたか否かを把握することができる。そして、警報により作業領域における作業量ロボットの現在地雰囲気の物理量が基準値範囲を外れたと分かった時点で、迅速にその状況に対応することが可能となる。 Therefore, the worker can grasp whether or not the physical quantity is out of the reference value range by the alarm device at a safe place away from the work area. When the physical quantity of the current location atmosphere of the work amount robot in the work area is determined to be out of the reference value range due to the alarm, it is possible to quickly respond to the situation.
<作業用ロボット>
本発明の実施の形態に係る作業用ロボット10を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。図1は本実施の形態に係る作業用ロボット10を示すブロック図であり、図2は作業用ロボット10の動作を説明するためのフローチャートであり、図3は所定作業領域内における作業用ロボット10の動作を説明するための斜視図である。
<Working robot>
A working robot 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a work robot 10 according to the present embodiment, FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the work robot 10, and FIG. 3 shows a work robot 10 in a predetermined work area. It is a perspective view for demonstrating operation | movement.
本発明の作業用ロボット10は、所定作業領域内における作業を行うロボットである。所定作業領域とは、作業用ロボット10が作業を行うための領域であればよく、例えば、製鉄所、発電所、石油化学コンビナート、造船所、自動車工場等、各種プラント設備が挙げられるが、これに限られるものではない。 The working robot 10 of the present invention is a robot that performs work in a predetermined work area. The predetermined work area may be an area for the work robot 10 to perform work. Examples of the predetermined work area include various plant facilities such as an ironworks, a power plant, a petrochemical complex, a shipyard, and an automobile factory. It is not limited to.
なお、プラント設備は、設備を構成する複数の構造物が多種の大型装置や多数の配管を有する複合的な設備である。 The plant facility is a complex facility in which a plurality of structures constituting the facility have various large-sized devices and a large number of pipes.
作業用ロボット10が行う作業は、上記所定作業領域内における作業であればどのような作業であってもよいが、例えば、プラントの改修・解体作業、所定作業領域のパトロール、所定作業領域の清掃、所定作業領域内における荷物の運搬等、種々の作業を挙げることができる。 The work performed by the work robot 10 may be any work as long as the work is performed within the predetermined work area. For example, plant repair / dismantling work, patrol of the predetermined work area, and cleaning of the predetermined work area. Various operations such as transportation of luggage within a predetermined work area can be given.
本実施の形態においては、所定作業領域として危険箇所を含むと想定されるプラント設備領域において、プラントのパトロール作業を行う場合を例に本発明に係る作業用ロボット10を説明する。 In the present embodiment, the working robot 10 according to the present invention will be described by taking as an example a case where a plant patrol work is performed in a plant facility area that is assumed to include a dangerous place as a predetermined work area.
図1に示すように、作業用ロボット10は、現在地周囲の立体的形状データを取得可能な周囲データ取得センサ12と、現在地雰囲気の物理量を検知する検知手段14と、移動のための移動手段18と、移動手段18による移動を制御する制御部20と、を有する。
As shown in FIG. 1, the work robot 10 includes an ambient
周囲データ取得センサ12は、レーザスキャナ、カメラ等が挙げられる。周囲データ取得センサ12が自己の現在地周囲の立体的形状データを取得することで、現在地周囲の立体物までの距離を把握することが可能となる。本実施の形態において、現在地周囲とは、作業用ロボット10を中心として前後左右上下のあらゆる方向にわたる周囲を意味する。これにより、作業用ロボット10は、後述する現在位置決定手段21により、後述する三次元マップ22上における現在位置を決定することができるからである。なお、作業用ロボット10が水中作業用である場合には、周囲データ取得センサ12として音響測深機を用いることができる。
Examples of the ambient
検知手段14は、現在地雰囲気の物理量を検知する手段である。現在地雰囲気の物理量とは、温度、放射線、有害物質及び可燃性ガスの情報から選択される少なくとも一種以上である。一般にこれらの情報は不可視情報である。不可視情報であるがゆえに、作業者が作業現場に立ち入った際に気付かずにこれらの温度等の影響による害を被るおそれがあるからであり、その害を未然に防ぐ観点から、これらの情報は不可視情報であることが好ましい。 The detection means 14 is a means for detecting a physical quantity of the current location atmosphere. The physical quantity of the current location atmosphere is at least one selected from information on temperature, radiation, toxic substances, and combustible gases. In general, these pieces of information are invisible information. Because it is invisible information, it is possible that the worker may be harmed by the effects of temperature, etc. without noticing it when entering the work site. Invisible information is preferred.
ここで、放射線とは、放射性元素が崩壊する時に放射される粒子線および電磁波をいい、例えば、α線、β線、γ線が挙げられる。 Here, the radiation refers to a particle beam and an electromagnetic wave emitted when the radioactive element decays, and examples thereof include α rays, β rays, and γ rays.
有害物質とは、人体にとって危険な物質であれば全て含む。例えば、一酸化炭素、硫黄酸化物、窒素酸化物、塩化水素、酸性ガス、ダイオキシン、ジクロロエタン、四塩化炭素等が挙げられる。 Toxic substances include all substances that are dangerous to the human body. For example, carbon monoxide, sulfur oxide, nitrogen oxide, hydrogen chloride, acid gas, dioxin, dichloroethane, carbon tetrachloride and the like can be mentioned.
可燃性ガスは、エタン、メタン、アセチレン、プロパン、ブタン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン等の可燃性ガスが挙げられる。 Examples of the combustible gas include combustible gases such as ethane, methane, acetylene, propane, butane, propylene, butylene, and butadiene.
また、作業用ロボット10は、現在地雰囲気の物理量が所定基準値範囲を超えた場合に三次元マップ22上にその物理量の情報を現在位置決定手段21により決定された現在位置とともに記録する記録手段16を有する。記録手段16は、後述する制御部20のROM又はNVRAM等の不揮発性メモリに記憶されたプログラムである。
The work robot 10 also records information on the physical quantity on the three-
所定基準値範囲とは、現在地雰囲気の物理量として選択される項目に基づいて任意に定めることができる。例えば、温度が検知手段14により検知される場合、所定の基準値範囲を、人が触れても害の無い範囲(すなわち、低温やけどややけどを生じない範囲)と設定することができる。より具体的には、所定基準値範囲を、所定作業領域内の大気温度として−10℃以上150℃未満などと定めることができる。 The predetermined reference value range can be arbitrarily determined based on an item selected as a physical quantity of the current atmosphere. For example, when the temperature is detected by the detection means 14, the predetermined reference value range can be set to a range that is harmless even if touched by a person (that is, a range that does not cause low temperature burns or burns). More specifically, the predetermined reference value range can be defined as -10 ° C or higher and lower than 150 ° C as the atmospheric temperature in the predetermined work area.
移動手段18は、作業用ロボット10の作業領域内での移動を可能とする手段であり、エンジン、モータ等の駆動機構により動力が伝達される車輪、クローラ、プロペラ、スクリュー等が挙げられる。移動手段18は、制御部20により制御される。本実施の形態においては、モータにより駆動されるクローラである。
The moving
制御部20は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を備えたコンピュータである。制御部20は、ROMに記憶させたプログラムをRAM上に展開して対応する処理をCPUに実行させる。 The control unit 20 is a computer that includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like. The control unit 20 develops the program stored in the ROM on the RAM and causes the CPU to execute a corresponding process.
なお、上記プログラムはROMに記憶されている場合に限らず、NVRAM(Non−Volatile Randam Access Memory)に記憶されていればよい。 The program is not limited to being stored in the ROM, but may be stored in an NVRAM (Non-Volatile Random Access Memory).
制御部20は、移動手段18を制御するほか、ROM又はNVRAMに格納された現在位置決定手段21及び記録手段16等のプログラムに基づき、自己位置の決定を行い、検知手段14が検知した現在地雰囲気の物理量の情報を三次元マップ上に記録する。
The control unit 20 controls the moving
制御部20には、三次元マップ22を格納するための三次元マップデータベース24が接続されている。本実施の形態においては、三次元マップデータベース24としては記憶媒体としての内蔵型のハードディスクを用いているが、外付けのハードディスクを用いてもよく、メモリーカードを用いてもよい。
A three-dimensional map database 24 for storing a three-
三次元マップ22は、x、y及びz軸の三次元の位置情報により表現されるマップである。三次元マップ22としては、例えば、立体物を計測した三次元の位置情報のプロットの集合体からなる点群データのマップ、これらの点群を結ぶ多角形により表されるポリゴンデータのマップ、CADデータのマップ及びこれらの合成物を挙げることができる。中でも、点群データのマップであることが好ましい。
The three-
点群データマップは、作業領域の場全体が三次元の点群により表現されることから、例えば、レーザスキャナにより計測された点群データをそのまま三次元マップとして用いることができ、また、点群データをそのまま三次元マップとして用いることで、複数の三次元マップ同士をそれらの縮尺及び基準点を合わせて積層及び/又は連結させることが可能となり、利便性が高いからである。 In the point cloud data map, since the entire field of the work area is represented by a three-dimensional point cloud, for example, the point cloud data measured by the laser scanner can be used as it is as a three-dimensional map. By using the data as a three-dimensional map as it is, a plurality of three-dimensional maps can be stacked and / or linked together with their scales and reference points, which is highly convenient.
さらに、点群データマップは、二次元マップ上に障害物等の情報を貼りつけた従来型の車両の自動運転マップとは異なり高さ方向に十分な点群を有するので、車両に限らず様々な移動体のマップとして活用することができる。 Furthermore, the point cloud data map has sufficient point clouds in the height direction, unlike a conventional vehicle automatic driving map in which information such as obstacles is pasted on a two-dimensional map. It can be used as a map for various mobile objects.
現在位置決定手段21は、ROMに記憶されたプログラムである。具体的には、現在位置決定手段21は、周囲データ取得センサ12により得られた現在地周囲の立体的形状データと、三次元マップのデータとを対比して両データの一致点を見出し、三次元マップ22上における現在位置を決定するプログラムである。
The current position determining means 21 is a program stored in the ROM. Specifically, the current
すなわち、周囲データ取得センサ12により得られた現在地周囲の立体的形状データが三次元マップ22のデータの中のある部位の立体的形状データと一致した場合、現在位置決定手段21は、作業用ロボット10が、三次元マップ中のこのある部位(=現在位置)にいると決定する。
That is, when the three-dimensional shape data around the current location obtained by the surrounding
次に、本実施の形態に係る作業用ロボット10を用いたプラントのパトロール作業について、図2を参照しつつ説明する。 Next, plant patrol work using the work robot 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、作業領域内のスタート位置Sに作業用ロボット10が配置され、電源が投入され、制御部20のROMに記憶されているプログラムがRAM上に展開されると、ステップS101では、周囲データ取得センサ12による現在地周囲の立体的形状データの取得が行われる。得られた現在地周囲の立体的形状データは、制御部20に伝達される。
First, when the work robot 10 is arranged at the start position S in the work area, the power is turned on, and the program stored in the ROM of the control unit 20 is expanded on the RAM, in step S101, ambient data acquisition is performed. The three-dimensional shape data around the current location is acquired by the
次に、ステップS102において、制御部20は、三次元マップデータベース24に格納された三次元マップ22にアクセスする。そして、三次元マップ22のデータと周囲データ取得センサ12により得られた現在地周囲の立体的形状データとを対比し、三次元マップ22上における現在位置を決定する。
Next, in step S102, the control unit 20 accesses the
ステップS103では、現在地雰囲気の物理量の検知を行う。検知手段14は、現在地雰囲気の物理量を検知し、その情報を制御部20に伝達する。
In step S103, the physical quantity of the current location atmosphere is detected. The
ステップS104では、制御部20は、検知手段14により検知された現在地雰囲気の物理量が、予め設定された所定基準値範囲から外れているか否かを判定する。現在地雰囲気の物理量が所定基準値範囲から外れている場合(YES判定)、ステップS105に移行する。所定基準値範囲内である場合(NO判定)、ステップS106に移行する。
In step S104, the control unit 20 determines whether or not the physical quantity of the current location atmosphere detected by the
ステップS105では、記録手段16は、現在地雰囲気の物理量をステップSS102で決定された現在位置とともに三次元マップ22上に記録し、その情報を更新する。更新された三次元マップ22Uは、三次元マップデータベース24に格納される。なお、原則として当初の三次元マップ22は上書きされずにそのまま保存される。
In step S105, the
ステップS106では、図3に示すように、作業領域A内において、作業用ロボット10は、予め設定された経路R上で、位置Pnから位置Pn+1までの所定距離を移動する。なお、経路Rは、予め三次元マップ22上に書き込まれていてもよく、作業用ロボット10が入力手段を備える場合には、この入力手段を介して三次元マップ上に書き込まれても良い。その後、ステップS107に移行する。
In step S106, as shown in FIG. 3, in the work area A, the work robot 10 moves a predetermined distance from the position P n to the position P n + 1 on the preset route R. The route R may be written on the three-
ステップS107では、作業用ロボット10が目的地D(図3参照)に到着したか否かが判定される。作業用ロボット10が目的地Dに到着した場合には(YES判定)、フローが終了する。作業用ロボット10が目的地Dに到着していない場合には(NO判定)、ステップS101に移行し、作業ロボット10が目的地Dに到着するまでステップS101〜S107までを繰り返す。 In step S107, it is determined whether the working robot 10 has arrived at the destination D (see FIG. 3). When the working robot 10 arrives at the destination D (YES determination), the flow ends. If the work robot 10 has not arrived at the destination D (NO determination), the process proceeds to step S101, and steps S101 to S107 are repeated until the work robot 10 arrives at the destination D.
したがって、本実施の形態に係る作業用ロボット10によれば、作業用ロボット10は、周囲データ取得センサ12により得られた現在地周囲の立体的形状データと三次元マップ22のデータとを対比して自己の現在位置を決定し、予め設定された経路Rにしたがって自律的に移動して作業を行うことが可能となる。
Therefore, according to the working robot 10 according to the present embodiment, the working robot 10 compares the three-dimensional shape data around the current location obtained by the surrounding
したがって、作業領域A内に危険な箇所があった場合に、その危険な場所まで人が直接出向くことなく安全に作業を行うことができる。 Therefore, when there is a dangerous place in the work area A, it is possible to work safely without a person going directly to the dangerous place.
さらに、作業中は作業者による操縦は不要となるから、作業効率が向上している。 In addition, the work efficiency is improved because the operator does not need to perform the operation during the work.
また、作業領域Aにおいて、作業用ロボット10が通過した経路Rが安全か否かを、作業用ロボット10が通過した後の三次元マップ22Uを確認することにより把握することができる。これにより、その後に作業を行う者は、ロボットによる作業後の三次元マップ22Uを確認することで、危険を回避し、安全にその後の作業を行うことが可能となる。 Further, in the work area A, it is possible to grasp whether or not the route R through which the work robot 10 has passed is safe by checking the three-dimensional map 22U after the work robot 10 has passed through. Thereby, a person who performs the work after that can check the three-dimensional map 22U after the work by the robot, thereby avoiding the danger and performing the subsequent work safely.
なお、上記実施の形態においては、もとの三次元マップ22には物理量の情報及び物理量が存在する位置の情報は記録されていないが、予め三次元マップ22にそれらの情報が記録されていてもよい。
In the above embodiment, the information on the physical quantity and the information on the position where the physical quantity exists are not recorded in the original three-
これにより、予め三次元マップ22に記録された物理量の情報及びその物理量が存在する位置の情報とその後に三次元マップ22に記録された、検知手段14により検知した物理量の情報およびその物理量が存在する位置の情報とを対比することで、作業領域A内における作業用ロボット10が通過した経路Rの雰囲気の物理量の変化を把握することが可能となる。
As a result, information on the physical quantity recorded in advance in the three-
さらに、上記実施の形態においては、作業領域A内のスタート位置Sに作業用ロボット10を配置したが、作業領域A外の位置をスタート位置Sとし、及び/又は作業領域A外の位置を目的地Dの位置としてもよい。これによれば、例えば、作業領域A内のどの部位に有害な物質が発生しているか予想がつかない場合に、作業領域A内に作業用ロボット10の配置のために立ち入ることによって有害な物質による害をこうむる危険を回避することができる。 Further, in the above embodiment, the work robot 10 is arranged at the start position S in the work area A, but the position outside the work area A is set as the start position S and / or the position outside the work area A is the purpose. It may be the position of the ground D. According to this, for example, when it is not possible to predict in which part in the work area A the harmful substance is generated, the harmful substance by entering the work area A for placement of the work robot 10 The risk of suffering from harm can be avoided.
また本発明は、作業用ロボットだけでなく、作業用ロボットを用いた警報システムを提供する。以下に、本実施の形態にかかる作業用ロボット50を用いた警報システム60を説明する。 The present invention also provides an alarm system using not only a working robot but also a working robot. Below, the alarm system 60 using the working robot 50 concerning this Embodiment is demonstrated.
<作業用ロボットを用いた警報システム>
図4に示すように、本実施の形態にかかる作業用ロボット50を用いた警報システム80は、作業用ロボット50と、警報装置70と、を有する。
<Alarm system using work robot>
As shown in FIG. 4, the alarm system 80 using the work robot 50 according to the present embodiment includes the work robot 50 and an alarm device 70.
作業用ロボット50は、制御部20に発信手段52が接続されていることを除き、上記実施の形態に係る作業用ロボット10と同様の構成を有する。
The working robot 50 has the same configuration as that of the working robot 10 according to the above-described embodiment, except that the
発信手段52は、検知手段14が検知した所定基準値範囲を外れる物理量の情報を記録した三次元マップ22Uのデータを無線で発信する手段である。発信の頻度は、例えば、作業用ロボット50の現在位置及び現在地雰囲気の物理量の情報が更新されたタイミング(すなわち、図2におけるステップS105後であって、ステップS106の前)とすることができる。
The transmitting
警報装置70は、受信手段72と、表示手段74と、を有する。
The alarm device 70 includes a receiving
受信手段72は、発信手段52から発信された上記情報を受信する手段である。
The receiving
表示手段74は、受信した三次元マップ22(更新された場合は、更新された三次元マップ22U)内における作業用ロボット50の現在位置及び検知手段14が検知した現在地雰囲気の物理量の情報を表示する表示手段である。表示手段74は、例えば、コンピュータの出力表示装置である。
The display means 74 displays information on the current position of the work robot 50 in the received three-dimensional map 22 (or the updated three-dimensional map 22U if updated) and information on the physical quantity of the current location atmosphere detected by the detection means 14. Display means. The
なお、表示手段74において、検知手段14が検知した現在地雰囲気の物理量の情報は、当該現在地雰囲気の物理量の情報がその位置情報とともに点滅表示されることで警報として発せられる。例えば、温度が所定基準値範囲から外れていることが検知された場合、表示手段74(出力表示装置)は、その温度が検知された三次元マップ上の位置のプロットを点滅させ、且つ、当該プロットの横に温度を数値表示させてそのプロットと同時に点滅させる、といった警報を発する。すなわち、表示手段74は、受信手段72が受信した危険箇所の情報に基づき警報を発する警報手段と言うことができる。
In the display means 74, the information on the physical quantity of the current location atmosphere detected by the detection means 14 is issued as an alarm when the information on the physical quantity of the current location atmosphere is blinked together with the position information. For example, when it is detected that the temperature is out of a predetermined reference value range, the display means 74 (output display device) blinks the plot of the position on the three-dimensional map where the temperature is detected, and An alarm is issued such that the temperature is displayed numerically next to the plot and flashes simultaneously with the plot. That is, the
したがって、本実施の形態にかかる作業用ロボット50を用いた警報システム80によれば、作業用ロボット50が検知した現在地雰囲気の物理量の情報を記録した三次元マップデータが無線で発信され、警報装置70はそのデータを受信し、警報を発する。 Therefore, according to the alarm system 80 using the work robot 50 according to the present embodiment, the three-dimensional map data recording the physical quantity information of the current location atmosphere detected by the work robot 50 is transmitted wirelessly, and the alarm device 70 receives the data and issues an alarm.
したがって、作業者は、作業領域から離れた安全な場所において、警報装置70により物理量が基準値範囲を外れたか否かを把握することができる。そして、警報により作業領域における作業用ロボット50の現在地雰囲気の物理量が基準値範囲を外れたと分かった時点で、迅速にその状況に対応することが可能となる。 Therefore, the worker can grasp whether or not the physical quantity is out of the reference value range by the alarm device 70 in a safe place away from the work area. When the physical quantity of the current location atmosphere of the work robot 50 in the work area is determined to be out of the reference value range by the warning, it is possible to quickly cope with the situation.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでは無く、種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態において、警報手段として表示手段74を用いているが、これに限られるものではない。警報手段として、音により警報するブザーや、点滅や回転により警報するランプを用いてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, in the above embodiment, the
また、本発明に用いられる三次元マップ22は、以下の三次元画像表示システムにより表示される三次元マップ画像を用いることができる。
The three-
<三次元画像表示システム>
図5は、プラント設備の三次元画像表示システム100の一実施形態を示す概略構成図である。
<3D image display system>
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of a three-dimensional
本実施形態のプラント設備の三次元画像表示システム(コンピュータシステム)100は、少なくとも、所定の製鉄プラント(プラント設備)150と、その周辺領域の三次元マップ画像を表示するものであり、サーバ102と、ネットワーク104を介してサーバ102に接続された一以上の端末装置103とを含む。なお、本実施形態では、プラント設備の一例として、製鉄プラント150(図7参照)を採用しているが、プラント設備はこれに限られず、例えば、原子力発電や火力発電等の発電プラント、化学プラント、環境プラント等、様々なプラント設備を対象とすることができる。
A plant facility three-dimensional image display system (computer system) 100 according to the present embodiment displays at least a predetermined steelmaking plant (plant facility) 150 and a three-dimensional map image of its peripheral area, And one or more terminal devices 103 connected to the
サーバ102は、三次元データを記憶する記憶部110と、制御部120と、通信部127とを有する。端末装置103は、入力手段131と、表示部132と、端末記憶部133と、端末制御部134と、通信部140とを有する。
The
サーバ102の通信部127は、ネットワーク104を介して端末装置103と情報の送受信を行う通信インタフェースにより構成される。
The
サーバ102の記憶部110は、三次元データを格納する複数の格納手段111,112,113,114を有しており、これらの格納手段に格納された三次元データを関連付けて記憶している。記憶部110に含まれる格納手段は、第1格納手段111と、第2格納手段112と、第3格納手段113と、第4格納手段114とを含む。ここで、各格納手段111,112,113,114にける第1〜第4の表記は、格納の順番を表すものではなく、単なる格納手段の識別を表すものである。また、以下の説明に記載された、第1の格納工程、第2の格納工程、第3の格納工程及び第4の格納工程における第1〜第4の表記は、格納の順番を表すものではなく、単なる格納手段の識別を表すものである。
The storage unit 110 of the
各格納手段111,112,113,114に格納される三次元データは、三次元の位置情報のプロットの集合体(三次元座標)から構成される点群データであり、記憶部110において、それぞれの格納手段111,112,113,114における三次元データは、この点群データに基づいて互いに関連付けられている。具体的には、各格納手段111,112,113,114における三次元データ、つまり点群データが、各格納手段111,112,113,114において共通する複数の点群データによって互いに関連付けられている。 The three-dimensional data stored in each storage means 111, 112, 113, 114 is point cloud data composed of a set of three-dimensional position information plots (three-dimensional coordinates). The three-dimensional data in the storage means 111, 112, 113, 114 are associated with each other based on the point cloud data. Specifically, the three-dimensional data in each storage means 111, 112, 113, 114, that is, point cloud data, is associated with each other by a plurality of point group data common to each storage means 111, 112, 113, 114. .
以下に説明するように、第1〜第4格納手段111,112,113,114には、地形等の立体物の計測方法(すなわち、三次元データの取得方法)の相違によって、精度の異なる三次元データ、つまり、一定の領域における点群の粗密の度合が異なる三次元データが格納されている。ここで、立体物とは、陸域161や水域162を含む地形の形態や、製鉄プラント150を構成する構造物151の形態等、自然的及び人為的な立体物を含む意味である(図7参照)。製鉄プラント150を構成する構造物151の例としては、燃結路、コークス炉、高炉、転炉、鋳造設備、圧延設備等や、これらを構成する機械装置や配管等が含まれる。
As will be described below, the first to fourth storage means 111, 112, 113, 114 have different accuracy depending on the measurement method of solid objects such as terrain (that is, the acquisition method of three-dimensional data). Original data, that is, three-dimensional data having different degrees of density of point clouds in a certain region is stored. Here, the three-dimensional object is meant to include natural and artificial three-dimensional objects such as the shape of the terrain including the
第1格納手段111には、航空レーザ計測によって立体物を計測した航空三次元データが格納される(第1の格納工程)。この航空三次元データは、少なくとも、所定のプラント設備と、該プラント設備の周辺領域との立体物データを含む。製鉄プラント150等のプラント設備は、通常、海路から原料を搬入できるように海岸付近に設置されているので、周辺領域の立体物データ(地形データ)には、プラント設備が設置される陸域と、プラント設備付近の海岸に隣接する海域とのデータが含まれている。本実施形態の第1格納手段111は、製鉄プラント150と、該製鉄プラント150の周辺領域(製鉄プラント150が設置されている陸域161、及び、原料搬入口となる、製鉄プラント150の周辺の海域162)の立体物データを含んでいる。
Aviation three-dimensional data obtained by measuring a three-dimensional object by aviation laser measurement is stored in the first storage means 111 (first storage step). This aerial three-dimensional data includes at least three-dimensional object data of a predetermined plant facility and a peripheral region of the plant facility. Since plant equipment such as the
第2格納手段112には、例えば自動車にカメラ及びレーザスキャナを搭載した、モービルマッピングシステム(MMS)によって立体物を計測した広域地上三次元データが格納される(第2の格納工程)。この広域地上三次元データは、少なくとも、第1格納手段111に格納された航空三次元データに含まれる製鉄プラント150を含む地上領域を計測することによって取得した三次元データを含む。MMSによる計測では、航空レーザ計測よりも精度の高い三次元データを取得することができる。本実施形態の第2格納手段112は、製鉄プラント150(より具体的には、製鉄プラント150の外観)と、該製鉄プラント150の周辺の地上領域(陸域161)との立体物データを含んでいる。
The second storage unit 112 stores, for example, wide-area ground three-dimensional data obtained by measuring a three-dimensional object with a mobile mapping system (MMS) in which a camera and a laser scanner are mounted on an automobile (second storage step). This wide-area ground three-dimensional data includes at least three-dimensional data acquired by measuring a ground region including the
第3格納手段113には、移動式のMMSに対して非移動式となる、地上型レーザ計測によって立体物を計測した狭域地上三次元データが格納される(第3の格納工程)。この狭域地上三次元データは、製鉄プラント150の内部構造の三次元データを含む。この非移動式の地上型レーザ計測は、少なくとも製鉄プラント150の内部構造の立体物データを取得可能なレーザ計測であって、MMSに比して精度の高い三次元データを取得することが可能なものである。このような非移動式の地上型レーザ計測としては、例えば、非移動式の地上固定型レーザスキャナや地上型ハンディスキャナを用いることができる。また、第3格納手段113は、レーザ計測による点群データの精度の違い(すなわち、一定の領域における点群の粗密の度合の違い)によって、さらに、複数の格納手段に分割した構成であってもよい。
The third storage means 113 stores three-dimensional narrow-area ground data obtained by measuring a solid object by ground-type laser measurement, which is non-movable with respect to the mobile MMS (third storage step). The narrow three-dimensional data includes three-dimensional data of the internal structure of the
本実施形態では、第3格納手段113が、第1狭域データ格納手段116と、第2狭域データ格納手段117とを含む。第1狭域データ格納手段116には、非移動式の地上固定型レーザスキャナによって計測した第1狭域地上三次元データが格納され、第2狭域データ格納手段117には、地上型ハンディスキャナによって計測した、第1狭域地上三次元データよりも点群データの精度の高い三次元データである第2狭域地上三次元データが格納される。第2狭域データ格納手段117には、非移動式の地上固定型レーザスキャナによって計測することのできない、構造物151の細部の立体物データが格納されている。
In the present embodiment, the third storage means 113 includes a first narrow area data storage means 116 and a second narrow area data storage means 117. The first narrow area data storage means 116 stores the first narrow area ground three-dimensional data measured by the non-moving fixed ground laser scanner, and the second narrow area data storage means 117 stores the ground type handy scanner. The second narrow-area ground three-dimensional data, which is the three-dimensional data with higher accuracy of the point cloud data than the first narrow-area ground three-dimensional data measured by the above, is stored. The second narrow area data storage means 117 stores detailed three-dimensional object data of the
第4格納手段114には、少なくとも第1格納手段111に格納された航空三次元データに含まれる海域162における水中を測量した、水域測量による水域三次元データが格納される(第4の格納工程)。水域測量としては、例えば、音響測深機や、浅海底観測システム等を用いることができる。第4格納手段114の水域三次元データは、第1格納手段111の三次元データよりも点群データの精度が高く、第2及び第3格納手段112,113の三次元データと点群データの座標が異なっている。本実施形態において、第4格納手段114の水域三次元データは、少なくとも製鉄プラント150の周辺の海域162の地形データを含んでいる。
The fourth storage means 114 stores water area three-dimensional data by water area surveying, which measures the amount of water in the
上述した複数の格納手段111,112,113,114において、製鉄プラント150を構成する構造物151の三次元データは、構造物151の機能によって分類されている。機能分類としては、例えば、内部を流通する蒸気、水、ガス、油等の違いによる配管の分類、ガス系統、電気系統、熱系統等による設備の分類、原料の移動経路による分類、構造物151を構成する設備の機能による分類、危険性の高さによる分類などを単独又は組み合わせて行うことができる。なお、このような構造物151の機能分類は、少なくとも2つの格納手段においてなされていることが好ましく、特に、第2格納手段112と第3格納手段113において、このような機能分類がなされていることが好ましい。さらに第1格納手段111についても第2格納手段112及び第3格納手段113と同様に機能分類がなされていることがより好ましい。記憶部110は、それぞれの格納手段111,112,113,114における同一分類の構造物151の三次元データを互いに関連付けて記憶している。
In the plurality of storage means 111, 112, 113, 114 described above, the three-dimensional data of the
サーバ102の制御部120は、地図表示手段121と、データ更新手段122とを含み、地図表示手段121は、格納部選択手段125と、階層マップ画像表示手段126とを含む。
The control unit 120 of the
地図表示手段121は、端末装置103からの地図表示を指示する信号を受信した場合に、記憶部110に格納された三次元データから、三次元マップ画像を生成し、該三次元マップ画像を端末装置103の表示部132に表示させるように端末装置103へ送信するものである。
When the
格納部選択手段125は、端末装置103からの地図表示の信号を受信した場合に、端末装置103の入力手段131から入力された、記憶部110に格納された三次元データ(すなわち、立体物データ)に関する位置指定と縮尺指定とに基づいて、複数の格納手段111,112,113,114から、端末装置103によって指定された位置に関する三次元データを有する格納手段を抽出するものである。本実施形態の格納部選択手段125は、さらに、抽出された格納手段のうち、端末装置103によって指定された縮尺に最も適合する一つの格納手段を選択する。
When the storage
また、格納部選択手段125は、端末装置103の入力手段131から入力された、記憶部130に格納された立体物データに関する指定が、位置指定のみの場合に、予め設定された所定の格納手段を選択する。本実施形態では、端末装置103からの指定が位置指定のみの場合に、格納部選択手段125は第1格納手段111を選択する。
The storage
また、格納部選択手段125は、端末装置103からの位置指定と縮尺指定とがない場合、すなわち、地図表示の指示のみの場合、予め設定された所定の格納手段を選択する。本実施形態では、位置指定と縮尺指定とがない場合に、第1格納手段111を選択する。
The storage
階層マップ画像表示手段126は、格納部選択手段125によって抽出された格納手段の三次元データから、指定された位置を含む領域であって、端末装置103によって指定された縮尺に適した三次元マップ画像を生成し、該三次元マップ画像を端末装置103の表示部132に表示させるように端末装置103へ送信するものである。格納部選択手段125によって二以上の格納手段が選択された場合には、選択された複数の格納手段の三次元データに基づいて、指定された縮尺に適した三次元マップ画像を生成する。
The hierarchical map
既述のとおり、本実施形態では、格納部選択手段125によって複数の格納手段から一つの格納手段を選択しており、階層マップ画像表示手段126は、選択された一つの格納手段の三次元データから、三次元マップ画像を生成し、該三次元マップ画像を表示部132に表示させるように端末装置103へ送信する。本実施形態では、格納部選択手段125によって一つの格納手段を選択することで、縮尺の選択(つまり、端末装置によって指定された縮尺に適した縮尺の選択)を行っており、階層マップ画像表示手段126では、それぞれの格納手段111,112,113,114において、予め設定された縮尺の三次元マップ画像を生成するようにしている。なお、階層マップ画像表示手段126による縮尺の選択はこれに限られず、格納部選択手段125によって選択された一つの格納手段において、予め設定された縮尺ではなく、入力手段131によって指定された縮尺に適した詳細な縮尺の選択が可能な構成であってもよい。
As described above, in this embodiment, the storage
また、階層マップ画像表示手段126は、端末装置103からの位置指定と縮尺指定とがない場合、格納部選択手段125によって選択された格納手段(本実施形態では、第1格納手段111)から、予め設定された領域の三次元マップ画像を生成し、端末装置103の表示部132に表示させるように端末装置103へ送信する。
Further, the hierarchical map image display means 126, when there is no position designation and scale designation from the terminal device 103, from the storage means (first storage means 111 in the present embodiment) selected by the storage unit selection means 125, A three-dimensional map image of a preset region is generated and transmitted to the terminal device 103 so as to be displayed on the
データ更新手段122は、端末装置103から送信された立体物に関する三次元データを記憶部110の中の一つの格納手段に格納して、該格納手段の三次元データを更新するとともに、更新した三次元データを他の格納手段の三次元データと関連付けるものである。端末装置103から送信された三次元データを格納する一つの格納手段の選択は、該三次元データの取得方法によって決定される。つまり、航空レーザ計測によって取得された場合には第1格納手段111に、MMSによって取得された場合には第2格納手段112に、非移動式の地上型レーザ計測によって取得された場合には第3格納手段113に、水域測量によって取得された場合には第4格納手段114に格納される。さらに、本実施形態では、非移動式の地上型レーザ計測において、非移動式の地上固定型レーザスキャナによって取得された三次元データは、第1狭域データ格納手段116に格納され、地上型ハンディスキャナによって取得された三次元データは、第2狭域データ格納手段117に格納される。
The
端末装置103は、例えばインターネット等のネットワーク104を介して、サーバ102と通信可能な装置であり、既述のとおり、入力手段131と、表示部132と、端末記憶部133と、端末制御部134と、通信部140とを有する。通信部140は、ネットワーク104を介してサーバ102と情報の送受信を行う通信インタフェースにより構成される。入力手段131は、端末装置103の使用者(ユーザ)からの操作入力を受け付けるものであり、表示部132は、画像を表示するものである。このような端末装置103としては、例えば、キーボードやマウス等の入力装置(入力手段131)、液晶表示装置等の表示装置(表示部132)等を備えるパーソナル・コンピュータ、タッチパネル(入力手段131、表示部132)を備える携帯端末機等を用いることができる。
The terminal device 103 is a device that can communicate with the
端末記憶部133は、端末装置103によって作成したデータや、サーバ102や他の端末機器103やユニバーサルシリアルバス(USB)等の外部機器から入力されたデータを記憶する部位である。
The terminal storage unit 133 is a part that stores data created by the terminal device 103 and data input from an external device such as the
端末制御部134は、寸法算出手段135と、表示選択手段136と、合成画像生成手段137と、機能分類作成手段138と、機能別表示手段139とを含む。
The
寸法算出手段135は、記憶部110に記憶された三次元データ、すなわち点群データに基づいて、製鉄プラント150の構造物151及び/又は地形の寸法を算出するものである。具体的には、端末装置103の入力手段131によって、表示部132に表示された三次元マップ画像における構造物151や地形の中から、寸法を算出したい範囲が選択される(入力される)と、点群データに基づいて寸法を算出し、算出結果を表示部132に表示させる。なお、寸法の算出は、三次元マップ画像として表示部に表示されているものに限られず、記憶部10に格納された三次元データを有する立体物(地形や構造物)に関する寸法を算出することができる。
The dimension calculation means 135 calculates the dimensions of the
表示選択手段136は、表示部132に表示された三次元マップ画像における構造物131の一部又は全部を表示状態又は非表示状態となるように選択可能にするものである。具体的には、端末装置103の入力手段131によって、三次元マップ画像における構造物151の一部又は全部を選択し、入力手段131によって、非表示を入力指示することで、選択した構造物151を表示部132において非表示状態にすることができる。また、入力手段131によって、非表示状態となっている構造物151について表示を入力指示することで、非表示状態の構造物151を再度、表示させることができる。なお、構造物151のみならず、地形の一部又は全部についても表示状態又は非表示状態に選択可能とすることができる。
The
合成画像生成手段137は、端末装置103が有するCADデータやポリゴンデータによる表示画像を、階層マップ画像表示手段126によって表示された三次元マップ画像に重ねあわせて表示部132に表示させるものである。このようなCADデータ及びポリゴンデータとしては、端末記憶部133に記憶された三次元CADデータ等を用いることができる。合成画像生成手段137は、表示選択手段136と組み合わせて使用することができる。具体的には、表示選択手段136によって表示部132における三次元マップ画像の構造物151の一部を非表示状態とし、合成画像生成手段137によって、非表示状態となった部位に、CADデータによる表示画像を重ねあわせて表示させることができる。
The composite
機能分類作成手段138は、入力手段131によって記憶部110の三次元データに含まれる構造物151を機能ごとに分類し、分類した情報をサーバ102の記憶部110に記憶させるものである。機能分類としては、例えば、配管の分類や設備の機能による分類等、ユーザが入力手段131によって任意に設定した分類や、サーバ102の記憶部110に予め登録された分類を行うことができる。
The function
機能別表示手段139は、製鉄プラント150を構成する構造物151をその機能ごとに視覚的に識別できるように表示部132に表示させるものである。具体的には、サーバ102の記憶部110において設定されている機能分類に関して、端末装置103の入力手段131からの機能分け指示を行った場合に、指示された機能を有する構造物151を色彩によって他の構造物151と識別可能となるように表示部132に表示させる。例えば、表示部132に表示された構造物151の三次元マップ画像において、入力手段131により、水(液体)が流通す配管と、蒸気が流通する配管とを機能分け指示した場合に、水の配管を赤色に表示し、蒸気の配管を黄色に表示させる等によって、異なる機能の配管を視覚的に識別できるようにする。
The function-specific display means 139 displays the
また、機能別表示手段139は、異なる縮尺の三次元マップ画像において、同一の機能の構造物151を同一の色彩によって表示させることができる。例えば、地図表示手段121によって、縮尺の異なる2つの三次元マップ画像を表示部132に表示させ、それぞれの三次元マップ画像において、同一機能を有する構造物151を同一色に表示させることで、同一機能を有する構造物151のマクロ的管理とミクロ的管理とを並行して行うことができる。
The function-
なお、機能別表示手段139における視覚的な識別表示は、色彩による識別表示に限られない。例えば、指示された機能を有する構造物151を点滅表示させる等、他の機能を有する構造物151と視覚的に識別可能な方法であればよい。
The visual identification display on the function-specific display means 139 is not limited to color identification display. For example, any method that can visually distinguish the
上述した三次元画像表示システムでは、表示選択手段136によって、構造物151等の表示・非表示を選択し、合成画像生成手段137によって、CADデータやポリゴンデータの表示画像を三次元マップ画像に重ねあわせることで、製鉄プラント150の設計や改修工事のシミュレーションを行うことができる。また、寸法算出手段135によって、地形や構造物151の寸法を簡易に算出することができるので、設計作業の効率化を図ることができる。また、点群データを用いて三次元マップ画像を生成することで、陸域161及び海域162を含む広域の地図情報にCADデータを重ねあわせることができるので、海域162を含む製鉄プラント150全体の地形的な管理にも適している。
In the three-dimensional image display system described above, display / non-display of the
また、機能別表示手段139によって、製鉄プラント150の設備を機能ごとに識別できるように画像表示させることができるので、改修作業を行った場合に、改修の影響が生じる可能性のある部位や関連する領域を改修作業前に視覚的に認識することができる。これにより、改修工事における不具合の発生を回避して、改修作業の効率化を図ることができる。また、構造物151が危険度の高さによって分類されている場合には、機能別表示手段139によって、危険度の高い構造物151を表示させることにより、改修工事における事故の未然防止に活用することができる。また、危険度の低い構造物151を表示させることにより、避難場所の確保等に利用することができる。
Further, since the function-specific display means 139 can display an image so that the facilities of the
なお、サーバ102の制御部120は、端末制御部134における各手段を実行させるユーザインタフェース要素を、端末装置103の表示部132に表示させるように端末装置103に送信する構成とすることができる。例えば、ネットワーク104を介して端末装置103からサーバ102へアクセスがなされた場合に、サーバ102の制御部120は、寸法計測手段135を機能させるユーザインタフェース要素を端末装置103の表示部132に表示させるように端末装置103へ送信し、端末装置103が寸法計測手段135を実行可能となるようにすることができる。表示選択手段136、合成画像生成手段137、機能分類作成手段138及び機能別表示手段139についても、同様な構成とすることができる。
Note that the control unit 120 of the
次に、上述した製鉄プラント150の三次元画像表示システム100における三次元マップ画像の表示処理について説明する。図6は、三次元マップ画像の表示処理における制御部120の動作のフローチャートである。
Next, the display process of the three-dimensional map image in the three-dimensional
まず、端末装置103の入力手段131によってユーザからの三次元マップ画像の地図表示指示が受け付けられ、この地図表示指示がネットワーク104を介してサーバ102に受信されると(ステップS200)、サーバ102の地図表示手段121は、地図表示指示の中に、地図表示に関する位置指定が含まれるか否かを判断する(ステップS201)。
First, a map display instruction of a three-dimensional map image from a user is received by the
地図表示指示に位置指定が含まれていない場合(ステップS201:No)、格納部選択手段125は、予め設定された格納手段である第1格納手段111を選択する。階層マップ画像表示手段126は、第1格納手段111の三次元データから予め設定された所定領域の三次元マップ画像を生成し、該三次元マップ画像を端末装置103の表示部132に表示させるように端末装置103へ送信し(ステップS202)、表示処理を終了する。
When the location designation is not included in the map display instruction (step S201: No), the storage
地図表示指示に位置指定が含まれる場合(ステップS201:Yes)、制御部120の格納部選択手段125は、端末装置103からの地図表示指示に縮尺指定が含まれるか否かを判断する(ステップS203)。
When the position designation is included in the map display instruction (step S201: Yes), the storage
地図表示指示に縮尺指定が含まれていない場合(ステップS103:No)、格納部選択手段125は、予め設定された格納手段である第1格納手段111を選択する。階層マップ画像表示手段126は、第1格納手段111の三次元データから、端末装置103によって指定された位置を含む所定範囲領域の三次元マップ画像を生成し、該三次元マップ画像を端末装置103の表示部132に表示させるように端末装置103へ送信し(ステップS204)、表示処理を終了する。
When the map display instruction does not include the scale designation (step S103: No), the storage
地図表示指示に縮尺指定が含まれる場合(ステップS203:Yes)、格納部選択手段125は、指定された位置の三次元データを含む格納手段を抽出し、抽出した格納手段の中から指定された縮尺に適した一つの格納手段を選択する(ステップS205)(格納部選択工程)。選択された格納手段が第3格納手段13である場合には、格納部選択手段25は、さらに、第1狭域データ格納手段116と第2狭域データ格納手段117とのうち、指定された縮尺に適した一つの格納手段をする構成とすることができる。
When the map display instruction includes the scale designation (step S203: Yes), the storage
次に、階層マップ画像表示手段126は、ステップS205において選択された一つの格納手段の三次元データから、端末装置103によって指定された位置を含む所定範囲領域の三次元マップ画像を生成し、該三次元マップ画像を端末装置103の表示部132に表示させるように端末装置103へ送信し(ステップS206)(階層マップ画像表示工程)、表示処理を終了する。
Next, the hierarchical map image display means 126 generates a three-dimensional map image of a predetermined range area including the position specified by the terminal device 103 from the three-dimensional data of one storage means selected in step S205, and The three-dimensional map image is transmitted to the terminal device 103 so as to be displayed on the
図7〜図10は、階層マップ画像表示手段126によって端末装置103の表示部132に表示された三次元マップ画像の例を示す図である。図7は、第1格納手段111の航空三次元データによる三次元マップ画像の例を示し、図8は、第2格納手段112の広域地上三次元データによる三次元マップ画像の例を示す。図9は、第3格納手段113における第1狭域データ格納手段116の狭域地上三次元データによる三次元マップ画像の例を示し、図10は、第3格納手段における第1狭域データ格納手段16及び第2狭域データ格納手段117の狭域地上三次元データによる三次元マップ画像の例を示す。
7 to 10 are diagrams showing examples of three-dimensional map images displayed on the
端末装置103が指定可能な縮尺の範囲において、指定された縮尺が小さい場合(陸海の広域指定の場合)や、端末装置103からの縮尺指定がない場合には、図7に示すように、製鉄プラント150を広域にわたって視認可能な三次元マップ画像が表示される。指定可能な縮尺の範囲において、指定された縮尺が中程度の場合(陸海狭域指定の場合)には、図8に示すように、製鉄プラント150の一部の設備(構造物151)の外観と、製鉄プラント150の敷地内の道路152等を含む、該設備の周辺の景観とを含むような、図7に比して狭い領域の三次元マップ画像が表示される。指定可能な縮尺の範囲において、指定された縮尺が大きい場合(構造物広域指定の場合)には、図9に示すように、製鉄プラント150の設備の外観構造を三次元マップ画像としてより詳細に表示させることができる。指定可能な縮尺の範囲において、指定された縮尺が非常に大きい場合(構造物狭域指定の場合)には、製鉄プラント150の設備の外観だけではなく、図10に示すように、製鉄プラント150を構成する構造物151の内部構造(内部配管154や内部通路155等)を三次元マップ画像として表示させることができる。さらに、第4格納手段114の水域三次元データによる三次元マップ画像では、水中の地形や、水中の構造物の三次元画像を表示させることができる。
In the range of scales that can be specified by the terminal device 103, when the specified scale is small (in the case of land / sea wide area specification) or when there is no scale specification from the terminal device 103, as shown in FIG. A three-dimensional map image that allows the
このように、本実施形態の三次元画像表示システム100は、地形の広域マップ、地形の狭域マップ、構造物151の広域マップ、構造物151の狭域マップ(構造物151の内部構造マップ)及び水中マップを統合して管理することができる。そのため、広大な敷地面積を有するとともに、海岸付近に設置され、さらに、構造物151の詳細な設計図を必要とするプラント設備の管理に適している。特に、水域マップを備えることで、護岸工事に利用することができ、海岸付近に設置されるプラント設備の管理に好適である。また、必要な領域のみ点群データの精度の高い三次元マップ画像を用いることができるので、データ量を抑えながら、プラント設備の統合的な管理を行うことができる。
As described above, the three-dimensional
次に、上述した製鉄プラント150の三次元画像表示システム100における三次元データの更新処理について説明する。
Next, update processing of three-dimensional data in the three-dimensional
更新する立体物の三次元データ(地形の三次元データや構造物の三次元データ)は、端末装置103からネットワーク104を介してサーバ102へ送信される。サーバ102が立体物の三次元データを受信すると、データ更新手段122は、三次元データの取得方法によって、第1〜第4格納手段111,112,113,114から一つの格納手段を選択する。
The three-dimensional data (three-dimensional data of the terrain and three-dimensional data of the structure) to be updated is transmitted from the terminal device 103 to the
この三次元データの取得方法に基づく格納手段の選択は、例えば、端末装置103の使用者が三次元データをサーバ102へ送信する際に、取得方法を指定し、この取得方法の指定に基づいてデータ更新手段122が格納手段を選択する構成とすることができる。また、端末装置103からの三次元データの取得方法の指定によって、格納手段を選択するとともに、データ更新手段122が、選択された格納手段の点群データの精度と、端末装置103から送信された点群データの精度とを比較し、精度が同程度である場合に、選択された格納手段に格納して三次元データを更新し、精度が異なる場合に、エラー表示を端末装置103の表示部132に表示させるようにすることができる。また、端末装置103から送信された三次元データの精度(点群データの精度)の違いによって、データ更新手段122が、同程度の点群データの精度を有する格納手段を選択する構成としてもよい。
For example, when the user of the terminal device 103 transmits the three-dimensional data to the
格納手段が選択されると、データ更新手段122は、端末装置103から受信した三次元データによって、選択された格納手段の三次元データの一部又は全部を更新する。その後、更新された三次元データを他の格納手段の三次元データと関連付けて、記憶部110に記憶させる。
When the storage unit is selected, the
データ更新手段122によって、それぞれの格納手段111,112,113,114ごとにデータの更新ができるので、取得方法の異なる三次元データの更新を容易に行うことができる。そのため、改修工事等によって製鉄プラント150に関する三次元データの変更が生じた場合に、一つの格納手段の三次元データを更新することによって、他の格納手段の三次元データに反映させることができるので、地形の広域マップ、地形の狭域マップ、構造物151の広域マップ、構造物151の狭域マップ及び水中マップを個別に更新する手間を省くことができる。その結果、製鉄プラント150の管理コストを低減し、管理作業の効率を向上させることができる。さらに、データ更新手段122によって、自動的に格納手段を選択させた場合には、端末装置103のユーザの操作がより簡易になる。また、複数のユーザが三次元画像表示システム100を利用する場合、例えば、サーバ102に複数の端末装置103が接続されている場合に、それぞれの端末装置103のユーザが最新の三次元データによる三次元マップ画像を利用することができる。
Since the
上述した三次元画像表示システム100は、複数のユーザが端末装置103及びインターネット(ネットワーク104)を介してサーバ102へアクセス可能なクラウド型のシステムとして好適に利用することができる。
The above-described 3D
次に、三次元画像表示装置105について説明する。図11は、三次元画像表示装置105の一実施形態を示す概略構成図である。図11に示す実施形態において、図5に示す三次元画像表示システム100と同様の機能を有するものには同一の符号を付しており、同様の機能についてはその詳細な説明を省略する。
Next, the three-dimensional
本実施形態の三次元画像表示装置(コンピュータシステム)105は、入力手段131と、表示部132と、三次元データを記憶する記憶部110と、制御部120と、通信部とを有する。通信部は、ネットワークを介して外部機器と情報の送受信を行う通信インタフェースにより構成される。
The three-dimensional image display apparatus (computer system) 105 of this embodiment includes an
入力手段131は、ユーザからの操作入力を受け付けるものであり、表示部132は、画像を表示するものである。
The
記憶部110は、三次元データを格納する複数の格納手段111,112,113,114を有しており、これらの格納手段に格納された三次元データを関連付けて記憶している。記憶部110に含まれる格納手段は、第1格納手段111と、第2格納手段112と、第3格納手段113と、第4格納手段114とを含む。第3格納手段113は、第1狭域データ格納手段116と、第2狭域データ格納手段117とを含む。
The storage unit 110 includes a plurality of
本実施形態における三次元画像表示装置105の記憶部110及び第1〜第4格納手段111,112,113,114のそれぞれは、図5に示すサーバ102の記憶部110及び第1〜第4格納手段111,112,113,114のそれぞれと同様の構成であって、同様の機能を奏する。
The storage unit 110 and the first to
制御部120は、地図表示手段121と、データ更新手段122と、寸法算出手段135と、表示部選択手段136と、合成画像生成手段137と、機能分類作成手段138と、機能別表示手段139とを含む。地図表示手段121は、格納部選択手段125と、階層マップ画像表示手段126とを含む。
The control unit 120 includes a
地図表示手段121は、三次元画像表示装置105の入力手段131からの地図表示指示により、記憶部110に格納された三次元データから、三次元マップ画像を生成し、三次元画像装置105の表示部132に表示させる。
The
格納部選択手段125は、入力手段から地図表示指示を受けた場合に、記憶部110に格納された三次元データ(すなわち、立体物データ)に関する、入力手段131からの位置指定と縮尺指定とに基づいて、複数の格納手段111,112,113,114から、指定された位置に関する三次元データを有する格納手段を抽出するものである。格納部選択手段125は、さらに、抽出された格納手段のうち、入力手段131によって指定された縮尺に最も適合する一つの格納手段を選択する。
When receiving a map display instruction from the input unit, the storage
階層マップ画像表示手段126は、格納部選択手段125によって抽出された格納手段の三次元データから、指定された位置を含む領域であって、入力手段131によって指定された縮尺に適した三次元マップ画像を生成し、該三次元マップ画像を表示部132に表示させるものである。
The hierarchical map
データ更新手段122は、外部機器から入力された三次元データを記憶部110の中の一つの格納手段に格納して、該格納手段の三次元データを更新するとともに、更新した三次元データを他の格納手段の三次元データと関連付けるものである。
The
寸法算出手段135は、記憶部110に記憶された三次元データ、すなわち点群データに基づいて、プラント設備の構造物及び/又は地形の寸法を算出するものである。 The dimension calculation means 135 calculates the dimensions of the plant facility structure and / or topography based on the three-dimensional data stored in the storage unit 110, that is, point cloud data.
表示部選択手段136は、表示部132に表示された三次元マップ画像における構造物の一部又は全部を表示状態又は非表示状態となるように選択可能にするものである。
The display
合成画像生成手段137は、三次元画像表示装置105の記憶部110が有するCADデータやポリゴンデータによる表示画像を、階層マップ画像表示手段126によって表示された三次元マップ画像に重ねあわせて表示部132に表示させるものである。合成画像生成手段137は、また、外部機器から入力されたCADデータやポリゴンデータによる表示画像を三次元マップ画像に重ねあわせて表示させることができる。
The composite
機能分類作成手段138は、入力手段131によって記憶部110の三次元データに含まれる構造物を機能ごとに分類し、分類した情報を記憶部110に記憶させるものである。
The function
機能別表示手段139は、プラント設備を構成する構造物をその機能ごとに視覚的に識別できるように表示部132に表示させるものである。
The function-specific display means 139 displays the structure constituting the plant facility on the
上述した三次元マップ画像装置105は、図5に示す三次元画像表示システム100と同様の効果を奏することができ、プラント設備のマクロ的及びミクロ的な管理を容易に行うことができる。
The above-described three-dimensional
なお、図5に示す三次元画像表示システム1及び図11に示す三次元画像表示装置105において、制御部120及び端末制御部124内の各手段は、制御部120及び端末制御部124内のプロセッサ(演算手段)で、記憶部110及び端末記憶部133に格納されているアプリケーションプログラムの各ソフトウェアモジュールを実行することによって実現させることができる。上記アプリケーションプログラムは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどのコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に格納して頒布することができる。また、上記アプリケーションプログラムは、アプリケーションプログラムを伝送可能な伝送媒体(通信ネットワークまたは放送波等)を介してコンピュータに供給することができる。
In the three-dimensional
なお、上述した三次元画像表示システム1及び三次元画像表示装置105は、プラント設備に限らず、教育施設や公共施設、さらには、より広域の都市施設等の施設管理にも好適に利用することができる。なお、必要に応じて第4格納手段114における水域三次元データは、海中のみならず、河川水中を測量した水域三次元データを含むものとしてもよい。また、河川水中を測量した水域三次元データをさらに別の格納手段(第5格納手段)に格納する構成としてもよい。
Note that the 3D
10,50 作業用ロボット
12 周囲データ取得センサ
14 検知手段
16 記録手段
18 移動手段
20 制御部
21 現在位置決定手段
22 三次元マップ
52 発信手段
70 警報装置
72 受信手段
74 表示手段(警報手段)
80 警報システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,50
80 Alarm system
Claims (3)
周囲の立体的形状データを取得可能な周囲データ取得センサと、
該周囲データ取得センサにより得られた前記立体的形状データと前記三次元マップのデータとを対比して両データの一致点を見出し、前記三次元マップ上における現在位置を決定する現在位置決定手段と、
予め設定された移動経路と決定された前記現在位置とに基づき、前記プラント設備領域内の移動を制御する制御部と、を有し、
前記三次元マップが、三次元の位置情報のプロットの集合体からなる点群マップであり、
前記プラント設備領域内において前後左右及び高さ方向に移動しつつ該プラント設備領域のパトロール作業を行うパトロール作業用ロボットであって、
前記移動中に前記周囲の雰囲気の各種物理量を検知する検知手段と、
前記周囲の雰囲気の各種物理量が所定基準値範囲を外れた場合に前記三次元マップ上に前記物理量の情報を前記現在位置決定手段により決定された現在位置とともに記録する記録手段と、を有することを特徴とするパトロール作業用ロボット。 A three-dimensional map of the area including the plant equipment area;
And ambient data acquisition sensors capable of acquiring three-dimensional shape data of the ambient,
A current position determining means for comparing the three-dimensional shape data obtained by the surrounding data acquisition sensor and the data of the three-dimensional map to find a coincidence point of both data and determining a current position on the three-dimensional map; ,
A control unit for controlling movement in the plant facility area based on the preset movement route and the determined current position,
The three-dimensional map is a point cloud map consisting of a collection of three-dimensional position information plots;
A patrol work robot for performing patrol operations of the plant equipment area while moving left and right and in the height direction back and forth in front Symbol plant facility area,
Detecting means for detecting various physical quantities of the surrounding atmosphere during the movement;
Recording means for recording information on the physical quantity together with the current position determined by the current position determining means on the three-dimensional map when various physical quantities of the surrounding atmosphere are out of a predetermined reference value range. A characteristic patrol robot.
前記発信手段により発信された情報を受信する受信手段と、該受信手段が受信した前記三次元マップデータに記録された前記物理量の情報に基づき警報を発する警報手段と、を備える警報装置と、
を有することを特徴とするパトロール作業用ロボットを用いた警報システム。 The patrol work robot according to claim 1 or 2, further comprising a transmitting means for wirelessly transmitting the three-dimensional map data.
An alarm device comprising: receiving means for receiving information transmitted by the transmitting means; and alarm means for issuing an alarm based on information on the physical quantity recorded in the three-dimensional map data received by the receiving means;
An alarm system using a patrol robot.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016104895A JP6475191B2 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Patrol work robot and alarm system using patrol work robot |
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