JP6727701B2 - Autonomous work integrated management system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の作業装置による自律的な一連の作業を管理する自律作業統合管理システムに関する。 The present invention relates to an autonomous work integrated management system that manages an autonomous series of works by a plurality of work devices.
複数の作業装置による自律作業を管理する技術として、例えば、特許文献1(特表2012−529104号公報)には、任意の数のロボットマシングループと、任意の数のロボットマシングループのミッションを設定することができるミッションプランナーと、任意の数のロボットマシングループを使用してミッションを実行することができるミッション制御部とを備えた装置に関する技術が開示されている。 As a technique for managing autonomous work by a plurality of work devices, for example, in Patent Document 1 (JP 2012-529104 A), an arbitrary number of robot machine groups and a mission of an arbitrary number of robot machine groups are set. There is disclosed a technology relating to an apparatus including a mission planner capable of performing a mission and a mission control unit capable of executing a mission using an arbitrary number of robot machine groups.
しかしながら、上記従来技術においては、一つのミッションを複数の装置で実行する場合の自律作業を制御対象としており、異なるミッションを実行する装置間の連携については考慮されていない。つまり、異なる複数のミッションのそれぞれの作業状況によって互いの作業に影響がでる場合については考慮されないため、複数のミッションを並行して実行するような現場においては、他のミッションによって生じる作業環境の変化によって作業効率が低下してしまうおそれがあった。 However, in the above-mentioned related art, the autonomous work when one mission is executed by a plurality of devices is a control target, and cooperation between devices that execute different missions is not considered. In other words, it does not take into consideration the case where the work situations of different missions affect each other's work, so in a field where multiple missions are executed in parallel, changes in the work environment caused by other missions may occur. There was a risk that the work efficiency would decrease.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、他のミッションなどによって生じる作業環境の変化に柔軟に対応することができる自律作業統合管理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an autonomous work integrated management system capable of flexibly responding to changes in the work environment caused by other missions.
上記目的を達成するために、本発明は、複数の作業装置による自律作業を制御する自律作業統合管理システムにおいて、前記作業装置の作業に関する情報が格納された作業データベースと、前記作業装置の状態および前記作業装置の配置された作業エリアの状態を検出する複数の検出装置からの検出結果と前記作業データベースに格納された情報とに基づいて、前記作業装置の作業状態を推定する作業状態推定部と、前記作業装置の動作パターンに関する情報が格納された動作データベースと、前記作業状態推定部における前記作業装置の作業状態の推定結果と前記動作データベースに格納された情報とに基づいて、前記作業装置の動作状態を推定する装置状態推定部と、オペレータにより入力された作業指令を装置指令まで分解する指令入力部と、前記装置状態推定部における作業装置の動作状態の推定結果と前記指令入力部からの装置指令とに基づいて、前記複数の作業装置のそれぞれの制御量を生成する指令生成部とを備え、前記指令生成部は、前記複数の作業装置の一部で構成された第1の作業グループの自律作業により第1のミッションを実行するための制御量を生成する場合に、前記第1の作業グループと異なる他の複数の作業装置で構成された第2の作業グループの自律作業により実行される第2のミッションの制御量に基づいて、前記第1のミッションに関する前記作業装置の制御量を生成するものとする。 In order to achieve the above object, the present invention is, in an autonomous work integrated management system for controlling autonomous work by a plurality of work devices, a work database in which information regarding work of the work devices is stored, and a state of the work devices and A work state estimating unit that estimates a work state of the work device based on detection results from a plurality of detection devices that detect a state of a work area in which the work device is arranged and information stored in the work database; A motion database that stores information related to the motion pattern of the work device; and a work state estimation result of the work device in the work state estimation unit, and information stored in the motion database based on the work device. An apparatus state estimating unit that estimates an operating state, a command input unit that decomposes a work instruction input by an operator into an apparatus instruction, an estimation result of the operating state of the work device in the apparatus state estimating unit, and the instruction input unit A command generation unit that generates respective control amounts of the plurality of work devices based on a device command, and the command generation unit includes a first work group configured by a part of the plurality of work devices. When the control amount for executing the first mission is generated by the autonomous work of the second work group, it is performed by the autonomous work of the second work group including a plurality of other work devices different from the first work group. Based on the control amount of the second mission, the control amount of the work device relating to the first mission is generated.
他のミッションなどによって生じる作業環境の変化に柔軟に対応することができる。 It is possible to flexibly respond to changes in the work environment caused by other missions.
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施の形態では、運搬対象の建屋間での搬送及びその周辺における作業を行う複数の作業装置による自律作業を管理対象とする場合を例示して説明する。 In the present embodiment, a case will be described as an example in which an autonomous work performed by a plurality of work devices that perform transportation between buildings to be transported and work in the vicinity thereof is a management target.
図1は、本実施の形態に係る自律作業統合管理システムの全体構成を示す機能ブロック図である。 FIG. 1 is a functional block diagram showing the overall configuration of the autonomous work integrated management system according to the present embodiment.
図1において、自律作業統合管理システム54は、複数の作業グループ56〜59に属する複数の作業装置23〜29(後に詳述)による自律作業を制御するものであり、作業装置23〜29の作業に関する情報が格納された作業データベース37と、作業装置23〜29の状態を検出する複数の検出装置(装置状態検出装置群62)および作業装置23〜29の配置された作業エリア55の環境を検出する複数の検出装置(作業環境検出装置群63)を含む検出装置群60からの検出結果と作業データベース37に格納された情報とに基づいて、作業装置23〜29の作業状態を推定する作業状態推定部34と、作業装置23〜29の動作パターンに関する情報が格納された動作データベース38と、作業状態推定部34における作業装置23〜29の作業状態の推定結果、検出装置群60の検出結果、及び動作データベース38に格納された情報に基づいて、作業装置23〜29の動作状態を推定する装置状態推定部35と、オペレータ39により入力された作業指令を装置指令まで分解する指令入力部40と、装置状態推定部35における作業装置23〜29の動作状態の推定結果と指令入力部40からの装置指令とに基づいて、複数の作業装置23〜29のそれぞれの制御量を生成する指令生成部41と、検出装置群60等からのデータを受信するデータ受信部31及び指令生成部41で生成された制御量を作業装置23〜29に送信するデータ送信部32を含むインタフェースとしてのデータ送受信部30とから概略構成されている。
In FIG. 1, an autonomous work integrated
検出装置群60の装置状態検出装置群62は、作業装置23〜29の状態を検出するために作業装置23〜29に搭載されたものである。作業装置23〜29に搭載された検出装置としては、駆動部の移動量や回転量を検出するセンサ(レーザ距離計、エンコーダ、ポテンショメータ、傾斜計、地磁気センサ、ジャイロセンサ等)、対象物との相互作用を検出するセンサ(カメラ、超音波距離計、レーザ距離計、力・トルクセンサ、温度計、感圧センサ等)、駆動部の動作を検出センサ(電流センサ等)、対象物の位置を検出するセンサ(作業員に携帯されるGPSセンサ等)などがある。
The device state detection device group 62 of the
検出装置群60の作業環境検出装置群63は、作業装置23〜29の配置された作業エリア55の環境を検出するために作業エリア55に配置されたものである。作業エリア55に配置された検出装置としては、作業環境の変化を検出するセンサ(圧力計、漏水検知器、温度計、放射線量計等)などがある。
The work environment
検出装置群60からのデータはデータ受信部31で受信され、作業状態推定部34へ入力される。作業状態推定部34では、事前トレーニングやシミュレーションで取得した各作業の作業手順や作業内容等が格納された作業データベース37を参照して、受信データをもとに類似事象を抽出し、各作業装置23〜29の現在の作業状態を推定して行動を決定する。装置状態推定部35は、作業状態推定部34での推定結果と、各作業装置23〜27の動作パターンが格納された動作データベース38とを参照して装置状態を推定し、予め決められたミッションを実現するために必要な各作業装置23〜27の動作を決定する。一方、オペレータ39により、統合管理システムへの指令の入力が行われる。指令の入力時期は、作業開始時のみ実施することを基本とするが、作業進行中に計画変更や状況変化があった場合は、都度入力可能である。オペレータ39は指令入力部40を介して指令生成部41へ指令を入力する。指令入力部40では、オペレータ39から入力された指令(例えば、「建屋1から保管庫5まで、収納管3を作業員の被曝が最小となるように運搬すること」=作業:建屋1から保管庫5までの収納管3の運搬、制約:作業員29の被曝量最小)を受けて、各作業装置23〜29の各種制約条件や作業目的・動作パターンなどに指令を分解して指令生成部41へ入力する。指令生成部41では、装置状態推定部35で推定された各作業装置23〜29の状態と指令入力部40で分解された指令(作業装置23〜29の目標動作に相等する)に基づいて、各作業装置23〜29の駆動部の制御量を算出する。指令生成部41で生成された各作業装置23〜29の制御量は、データ送信部32から作業装置群(作業装置23〜29)へ送信・展開される。
The data from the
図2は、作業データベースのデータ構成を示す図である。また、図3は、動作データベースのデータ構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing the data structure of the work database. Further, FIG. 3 is a diagram showing a data structure of the operation database.
図2において、作業データベース37には、作業装置23〜29の作業に関する各種情報が格納されており、事前トレーニングデータ42、シミュレーションデータ43、想定不具合事象データ44、手動入力データ45、オンライン蓄積データ46、及び類似事象データ47により構成されている。
In FIG. 2, the
図3において、動作データベース38には、作業装置23〜29の動作パターンに関する各種情報が格納されており、事前トレーニングデータ48、シミュレーションデータ49、想定不具合事象データ50、手動入力データ51、オンライン蓄積データ52、及び類似事象データ53により構成されている。
In FIG. 3, the
図4及び図5は、本実施の形態の自律作業統合管理システムの管理対象となる作業エリアの一例を模式的に示す図である。図4は運搬台車により収納管を搬送していない状態での作業エリアの様子を示す図であり、図5は運搬台車により収納管を搬送している状態での作業エリアの様子を示す図である。 4 and 5 are diagrams schematically showing an example of a work area to be managed by the autonomous work integrated management system according to the present embodiment. FIG. 4 is a diagram showing a state of the work area in a state where the storage pipes are not being conveyed by the carrier, and FIG. 5 is a diagram showing a state of the work area in a state where the storage pipes are being conveyed by the carrier. is there.
図4及び図5において、本実施の形態に係る作業エリア55には、運搬対象である廃棄物が格納された建屋1での作業グループ56と、廃棄物を建屋1から廃棄物を保管する建屋である保管庫5に搬送する作業グループ57と、搬送されてきた廃棄物を保管庫5内に保管する作業グループ58と、作業グループ57における廃棄物の運搬路に隣接する場所で作業を行う作業グループ59とが配置されている。ここで、作業グループ56〜59のうち、作業グループ56〜58は第2の作業グループを構成し、作業グループ59は第1の作業グループを構成する。
4 and 5, in the
図6〜図9は、運搬対象である廃棄物が格納された建屋の作業の様子を示す図である。図6は取り出し装置による廃棄物を切断・把持する様子を示す図であり、図7は取り出し装置により廃棄物を取り出しクレーンに載置する様子を示す図であり、図8は取り出しクレーンから廃棄物を収納管に収納する様子を示す図であり、図9は収納管を運搬台車に載置する様子を示す図である。 FIG. 6 to FIG. 9 are views showing the working state of the building in which the waste to be transported is stored. FIG. 6 is a diagram showing how waste is cut and gripped by the take-out device, FIG. 7 is a diagram showing how waste is taken out by the take-out device, and placed on a crane, and FIG. 8 is shown from the take-out crane. FIG. 9 is a diagram showing a state in which the storage pipe is stored in the storage pipe, and FIG.
図6〜図9において、建屋1には、作業グループ56に属する作業装置23〜25として、取り出し装置23、取り出しクレーン24、及び収納管運搬クレーン25が配置されている。
6 to 9, in the
取り出し装置23は、例えば容器7の底部に内在する廃棄物8を取り出しクレーン24に積み込む作業を行う作業装置であり、容器7の内部に上下方向に伸縮可能に設けられた伸縮管10と、伸縮管10の上端を接続するように容器7の上方に設けられ、伸縮管10の水平方向への移動を可能とする並進移動ステージ9と、伸縮管10の伸縮によって昇降動作可能なように伸縮管10の下端に配置され、廃棄物8を切断・把持して取り出しクレーン24に積み込む作業ツール11とから構成されている。作業ツール11により切断・把持された廃棄物8は取り出しクレーン24の搬送台14に載置される(図7参照)。
The take-out
取り出しクレーン24は、取り出し装置23により積み込まれた廃棄物8を容器7外の収納作業室15に配置された収納管3に収納する作業を行う作業装置であり、建屋1の内部上方に水平移動可能に設けられた並進移動ステージ12と、並進移動ステージ12の下方に伸縮可能に設けられたワイヤ13と、ワイヤ13の下端に設けられた搬送台14とから構成されている。廃棄物8が取り出し装置23により搬送台14に載置されると、搬送台14はワイヤ13の伸縮および並進移動ステージ12の移動により収納作業室15に移動され、搬送台14の廃棄物8は収納作業室15の収納管3に逐次収納される(図8参照)。
The take-out
収納管運搬クレーン25は、廃棄物8が収納された収納管3を収納作業室15から作業グループ57の運搬台車2に積み込む作業を行う作業装置であり、建屋1の内部上方に水平移動可能に設けられた並進移動ステージ16と、並進移動ステージ16の下方に伸縮可能に設けられたワイヤ17と、ワイヤ17の下端に設けられた収納管吊り下げツール18とから構成されている。収納管3に収納された廃棄物8予めさだめた規定量に達すると、収納管3は収納管運搬クレーン25により吊り下げられ、建屋1の所定の位置まで進入してきて停止した運搬台車2に載置される(図9参照)。
The storage
作業グループ57に属する作業装置26としての運搬台車2は、収納管3の建屋1からの搬出作業、及び保管庫5への搬送作業を行うものである。運搬台車2は、建屋1と保管庫5の間に設けられた道路4を介して建屋1と保管庫5の間を往復することにより収納管3の搬送を行う。
The
図10〜図13は、廃棄物が収納された収納管が保管される保管庫の作業の様子を示す図である。図10は収納管が載置された運搬台車が保管庫に進入する様子を示す図であり、図11は運搬台車が保管庫の所定の位置に停車する様子を示す図であり、図12は収納管運搬クレーンにより収納管が運搬台車から吊り上げられる様子を示す図であり、図13は収納管運搬クレーンにより収納管が保管プールに格納される様子を示す図である。 10 to 13 are diagrams showing the manner of operation of a storage box in which a storage tube storing waste is stored. FIG. 10 is a diagram showing a state in which a carrier truck on which a storage pipe is placed enters a storage cabinet, FIG. 11 is a diagram showing a state in which the carrier truck stops at a predetermined position in the storage cabinet, and FIG. It is a figure which shows a mode that a storage pipe is hoisted from a trolley|bogie by a storage pipe transportation crane, and FIG. 13 is a figure which shows a mode that a storage pipe is stored in a storage pool by a storage pipe transportation crane.
図10〜図13において、保管庫5には、作業グループ58に属する作業装置27としての収納管運搬クレーン27が配置されている。
10 to 13, a storage
収納管運搬クレーン27は、運搬台車2により搬送された収納管3を保管庫5の内部に設置された保管プール19に格納する作業を行う作業装置であり、保管庫5の内部上方に水平移動可能に設けられた並進移動ステージ20と、並進移動ステージ20の下方に伸縮可能に設けられたワイヤ21と、和やの下端に設けられた収納管吊り下げツール22とから構成されている。廃棄物8が収納された収納管3を載置した運搬台車2が保管庫5の所定の位置まで進入して停止すると(図11参照)、収納管3が運搬台車2から収納管運搬クレーン27により吊り下げられ(図12参照)、保管庫5の内部に設置された保管プール19に格納される(図13参照)。
The storage
作業グループ59は、作業グループ57における廃棄物の運搬路に隣接する場所で作業を行う作業グループであり、任意の作業を設定することが可能であるが、本実施の形態では、作業装置28としての作業機械28及び作業員29により環境整備(例えば瓦礫撤去、機器の据付等)に関わる作業を行うものである場合を例示して示す。作業員29の作業についても、自律作業統合管理システムにより設定された作業スケジュール・作業手順等に基づいて管理されるため、自律作業統合管理システムにより制御される作業装置と同様に作業グループ59に属する自律作業の制御対象と見なすことが可能である。
The
ここで、収納管3に収納される廃棄物8が例えば放射性廃棄物のような廃棄物の場合は作業員等の安全管理の考慮が必要であり、運搬台車2による収納管3の搬送の場合には、その搬送路(道路4)の近隣からの作業員29の退避が行われる必要がある。本実施の形態に係る自律作業統合管理システムでは、複数の作業装置28,29(作業機械28および作業員29)で構成された第1の作業グループの自律作業により第1のミッション(瓦礫撤去や機器の据付等を行うミッション)を実行するための制御量を生成する場合に、第1の作業グループと異なる他の複数の作業装置23〜27で構成された第2の作業グループの自律作業により実行される第2のミッション(例えば、建屋1の廃棄物を収納管3に収納して搬送し、保管庫5の保管プール19に格納するミッション)の制御量に基づいて、第1のミッションに関する作業装置28,29の制御量を生成する。このため、収納管3に収納されている廃棄物が放射性廃棄物のように作業員29の退避を必要とするものである場合にも、運搬台車2による収納管3の搬送の場合には、第2の作業グループのミッションとは直接関係の無い第1の作業グループのミッションへの影響を考慮することができ、道路4の近隣の作業区画6から安全の確保された作業区画61への作業員29の退避が行われるように自律作業を制御することができる(図5参照)。
Here, when the
ここで、本実施の形態に係る自律作業統合管理システムにおける自律作業制御処理について説明する。 Here, the autonomous work control process in the autonomous work integrated management system according to the present embodiment will be described.
図14は、自律作業統合管理システムによる自律作業制御処理の処理内容を概略的に示すPAD図である。 FIG. 14 is a PAD diagram schematically showing the processing contents of the autonomous work control processing by the autonomous work integrated management system.
図14において、自律作業統合管理システムは、まず、予め定められた作業計画、作業グループに関する情報、作業装置状態を取り込む(ステップS10)。ここでは、各作業グループ56〜59に属する作業装置23〜29を定義する。作業計画には、作業エリア55において実行される作業全体に関わるものと各作業グループ56〜59で行われる作業に関わるものとがあって、作業時間や作業期間、作業条件、作業内容等の情報を含んでおり、オペレータ39等によって予め入力されるとともに指令入力部40に設けられた記憶領域40aに記憶されている。
In FIG. 14, the autonomous work integrated management system first takes in a predetermined work plan, information about a work group, and a work device state (step S10). Here, the
次に、オペレータ39によって作業指令が入力されると(ステップS20)、入力された作業指令を装置指令に分解して作業の制約条件や全体作業フローを抽出し(ステップS21)、その結果に基づいて、各作業グループ56〜59で目的とする作業を実現するために必要な各作業装置23〜29の役割を指令として生成する(ステップS22)。なお、ステップS20の処理は、予め各作業グループの作業内容と各作業装置の動作や役割を詳細に定義できる場合は省略可能である。
Next, when a work command is input by the operator 39 (step S20), the input work command is decomposed into device commands to extract work constraint conditions and overall work flow (step S21), and based on the result. Then, the roles of the
次に、ステップS22で生成された各作業装置23〜29への指令に基づいて作業手順の生成を行う(ステップS30)。ステップS30では、予め作業データベース37及び動作データベース38に格納された情報から作業に必要な要素動作を選択し(ステップS31)、その要素動作を作業フローとして連結して一連の流れを構築し(ステップS32)、各作業グループ56〜59に構築された作業フローをもとに、作業全体のフローを作業手順と時系列順に結合する(ステップS33)。
Next, the work procedure is generated based on the instruction to each of the
次に、作業グループ間において連携動作が必要な作業装置の組み合わせとその動作を決定して作業グループ間の連携処理を行う(ステップS40)。ステップS40では、同じ作業グループ間に属する作業装置間の連携、および異なる作業グループに属する作業装置間の連携部分を抽出して定義する(ステップS41)。そして、連携する作業装置間で必要な動作とその条件(例えば、センサの値の変化、作業時間等)を設定する(ステップS42)。 Next, a combination of work devices that require a cooperative operation between the work groups and the operation thereof are determined, and a cooperation process between the work groups is performed (step S40). In step S40, cooperation between work devices belonging to the same work group and cooperation parts between work devices belonging to different work groups are extracted and defined (step S41). Then, a required operation and its condition (for example, change in sensor value, working time, etc.) are set between the cooperating work devices (step S42).
次に、作業装置群から送信される各種センサ信号をもとに、各作業グループの作業状況、各装置の動作状況を監視するモードへ移行し、作業状況の監視処理を行う(ステップS50)。そして、収集した作業や作業装置に関わるデータ等を全て保存して(ステップS60)、処理を終了する。 Next, based on various sensor signals transmitted from the work device group, the mode is shifted to a mode for monitoring the work status of each work group and the operation status of each device, and the work status monitoring process is performed (step S50). Then, all of the collected work and data relating to the work device are saved (step S60), and the process ends.
図15は、作業状態推定処理を概略的に示すPAD図である。 FIG. 15 is a PAD diagram schematically showing the work state estimation process.
図15において、自律作業統合管理システムは、まず、作業を監視する作業環境検出装置群63等のセンサ及び作業装置に搭載した装置状態検出装置群62等のセンサ情報を読み込む(ステップS100)。
In FIG. 15, the autonomous work integrated management system first reads the sensor information such as the work environment
次に、作業グループ56の作業状態の推定を行う(ステップS110)。ステップS110では、運搬対象物である収納管3の位置を把握し(ステップS111)、作業装置23〜25の位置情報と収納管3の収納量から作業状態としての作業進捗状況を推定する(ステップS112)。
Next, the work state of the
次に、作業グループ57の作業状態の推定を行う(ステップS120)。ステップS120では、収納管3を運搬するための作業装置26(運搬台車2)の位置を把握する(ステップS121)。続いて、ステップS110で得られた作業グループ56の作業進捗状況を取得し(ステップS122)、作業グループ56の作業進捗状況から収納管3の運搬が必要であると判断される場合には、運搬台車2の位置を監視しながら作業装置(収納管運搬クレーン)25を用いて収納管3を運搬台車2に搭載する作業を実施する(ステップS123)。
Next, the work state of the
次に、作業グループ58の作業状態の推定を行う(ステップS130)。ステップS130では、作業装置(収納管運搬クレーン)27と作業装置26(運搬台車2)の位置情報を取得して収納管3の受入可否を判断し(ステップS131)、受入可能であれば作業装置26(運搬台車2)の状態を把握しながら保管庫5の内部へ入るよう指令を生成する(ステップS132)。
Next, the work state of the
次に、作業グループ59の作業状態の推定を行う(ステップS140)。ステップS140では、作業装置(作業機械)28と作業員29の位置を把握し(ステップS141)、作業装置25(運搬台車2)位置情報及び収納管3の搭載の有無を検出して、収納管3を搭載した運搬台車2が作業グループ59の周辺を通過する場合は、作業グループ59での作業を一次的に停止して作業員29を安全の確保された作業区画61に退避させる信号(指令)を発信する(ステップS142)。その後、推定した作業状態を保存し(ステップS150)、処理を終了する。
Next, the work state of the
図16は、装置状態推定処理の処理内容を概略的に示すPAD図である。本実施の形態では、作業グループ56を構成する作業装置23〜25に関する作業状態推定処理を例示して説明し、作業グループ57〜59については同様の装置状態推定処理を行うものとして説明を省略する。
FIG. 16 is a PAD diagram schematically showing the processing contents of the apparatus state estimation processing. In the present embodiment, the work state estimation process regarding the
図16において、自律作業統合管理システムは、まず、作業状態推定処理での作業状態の推定結果、及び、各作業装置23〜29に搭載している検出装置群60からの検出結果を読み込む(ステップS200)。
In FIG. 16, the autonomous work integrated management system first reads the work state estimation result in the work state estimation process and the detection result from the
次に、作業装置(取り出し装置)23の装置状態の推定を行う(ステップS210)。ステップS210では、駆動部に備えた移動量や回転量を検出するセンサ信号に基づいて、建屋1内での作業装置(取り出し装置)23の3次元的な位置及び姿勢を推定し(ステップS211)、力センサや感圧センサの情報を用いて把持対象物の把持を検出する(ステップS212)。
Next, the device state of the work device (takeout device) 23 is estimated (step S210). In step S210, the three-dimensional position and orientation of the working device (take-out device) 23 in the
次に、作業装置(取り出しクレーン)24の装置状態の推定を行う(ステップS220)。ステップS220では、駆動部に備えた移動量や回転量を検出するセンサ信号をもとに、建屋1内での作業装置(取り出しクレーン)24の3次元的な位置及び姿勢を推定し(ステップS221)、搬送対象である廃棄物8が搬送台14へ積載可能かどうかを形状計測センサで計測した寸法情報や作業装置(取り出し装置)23の先端に搭載した力センサからの情報で判断する(ステップS222)。次に、対象物との相互作用を検出するセンサである力センサや温度計の情報をもとに、搬送台14への廃棄物8の積載可否を判断する(ステップSS223)。
Next, the device state of the work device (take-out crane) 24 is estimated (step S220). In step S220, the three-dimensional position and orientation of the working device (take-out crane) 24 in the
次に、作業装置(収納管運搬クレーン)25の装置状態の推定を行う(ステップS230)。ステップS230では、駆動部に備えた移動量や回転量を検出するセンサ信号をもとに、建屋1内での作業装置(収納管運搬クレーン)25の3次元的な位置及び姿勢を推定し(ステップS231)、廃棄物8を収納する収納管3の設置位置を確認する(ステップS232)。次に、収納管3内の廃棄物量の情報から新規廃棄物の収納または運搬後に新規収納管を準備するか否かを判断する(ステップS233)。そして、各作業装置23〜25の状態を記憶部に保存して処理を終了する(ステップS240)。
Next, the device state of the working device (storage pipe transport crane) 25 is estimated (step S230). In step S230, the three-dimensional position and orientation of the working device (storage pipe transport crane) 25 in the
図17は、自律作業統合管理システムにより生成される結果(出力)の一つである各作業グループの作業装置の稼動スケジュールを示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing an operation schedule of the work devices in each work group, which is one of the results (outputs) generated by the autonomous work integrated management system.
図17では、縦方向に作業項目名(作業グループ名)および各作業グループに属する作業装置名が配置され、横方向に各作業装置の稼動状況が時系列で配置されている。図17においては、斜線で示した部分が各作業グループにおける各作業装置の稼動時間を表している。 In FIG. 17, work item names (work group names) and work device names belonging to each work group are arranged in the vertical direction, and operating states of the respective work devices are arranged in the horizontal direction in chronological order. In FIG. 17, the hatched portion represents the operating time of each work device in each work group.
図17では、作業グループ56における、作業装置(取り出し装置)23による廃棄物8の切断・把持作業、作業装置(取り出しクレーン)24による収納管3への廃棄物8の収納作業、作業グループ57の作業装置26(運搬台車2)の建屋1への進入・待機時に並行した、作業装置(収納管運搬クレーン)25による収納管3の搬出準備作業が計画されている。また、作業グループ57の運搬台車2が収納管3を積載して保管庫5まで移動する運搬作業が計画されている。
In FIG. 17, in the
また、運搬台車2による収納管3の運搬期間(すなわち、収納管3が道路4上に位置する可能性がある期間)では、作業グループ59の作業装置(作業機械)28を待機状態とし、作業員29を安全な場所(作業区画61等)へ退避させることが計画されている。この場合、併せて警告を発生する。なお、収納管3が道路4上を運搬する以外の時間では、作業装置(作業機械)28および作業員29の作業区画6での作業が可能であり、作業が計画されている。
Further, during the transportation period of the
また、作業グループ57の運搬台車2が収納管3を積載して保管庫5まで接近したら、作業グループ58の作業装置(収納管運搬クレーン)27が収納管3を受け入れる状態へ移行し、運搬台車2から収納管3を回収し、その後、運搬台車2が建屋1へと再び移動することが計画されている。
Further, when the
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。 The effects of this embodiment configured as described above will be described.
従来技術においては、一つのミッションを複数の装置で実行する場合の自律作業を制御対象としており、異なるミッションを実行する装置間の連携については考慮されていなかった。つまり、異なる複数のミッションのそれぞれの作業状況によって互いの作業に影響がでる場合については考慮されないため、複数のミッションを並行して実行するような現場においては、他のミッションによって生じる作業環境の変化によって作業効率が低下してしまうおそれがあった。 In the prior art, an autonomous work when one mission is executed by a plurality of devices is a control target, and cooperation between devices that execute different missions is not considered. In other words, it does not take into consideration the case where the work situations of different missions affect each other's work, so in a field where multiple missions are executed in parallel, changes in the work environment caused by other missions may occur. There was a risk that the work efficiency would decrease.
これに対して本実施の形態に係る自律作業統合管理システムでは、複数の作業装置28,29(作業機械28および作業員29)で構成された第1の作業グループの自律作業により第1のミッション(瓦礫撤去や機器の据付等を行うミッション)を実行するための制御量を生成する場合に、第1の作業グループと異なる他の複数の作業装置23〜27で構成された第2の作業グループの自律作業により実行される第2のミッション(例えば、建屋1の廃棄物を収納管3に収納して搬送し、保管庫5の保管プール19に格納するミッション)の制御量に基づいて、第1のミッションに関する作業装置28,29の制御量を生成する。このため、他のミッションなどによって生じる作業環境の変化に柔軟に対応することができる。すなわち、収納管3に収納されている廃棄物が放射性廃棄物のように作業員29の退避を必要とするものである場合にも、運搬台車2による収納管3の搬送の場合には、第2の作業グループのミッションとは直接関係の無い第1の作業グループのミッションへの影響を考慮することができ、道路4の近隣の作業区画6から安全の確保された作業区画61への作業員29の退避が行われるように作業装置の稼動スケジュールを計画して自律作業を制御することができる。したがって、作業の遅延回避やリスクの低減が可能となる。
On the other hand, in the autonomous work integrated management system according to the present embodiment, the first mission is performed by the autonomous work of the first work group including the plurality of
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, the above-described respective configurations, functions and the like may be realized by partially or entirely designing, for example, an integrated circuit. Further, each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function.
1 建屋
2 運搬台車
3 収納管
4 道路
5 保管庫
6 作業区画
7 容器
8 廃棄物
9 並進移動ステージ
10 伸縮管
11 作業ツール
12 並進移動ステージ
13 ワイヤ
14 搬送台
15 収納作業室
16,20 並進移動ステージ
17,21 ワイヤ
18,22 収納管吊り下げツール
19 保管プール
23 作業装置(取り出し装置)
24 作業装置(取り出しクレーン)
25,27 作業装置(収納管運搬クレーン)
26 作業装置(運搬台車)
28 作業装置(作業機械)
29 作業装置(作業員)
30 データ送受信部
31 データ受信部
32 データ送信部
34 作業状態推定部
35 装置状態推定部
37 作業データベース
38 動作データベース
39 オペレータ
40 指令入力部
40a 記憶領域
41 指令生成部
42,48 事前トレーニングデータ
43,49 シミュレーションデータ
44,50 想定不具合事象データ
45,51 手動入力データ
46,52 オンライン蓄積データ
47,53 類似事象データ
54 自律作業統合管理システム
55 作業エリア
56〜59 作業グループ
60 検出装置群
61 作業区画
62 装置状態検出装置群
63 作業環境検出装置群
1 building 2
24 Working device (take-out crane)
25,27 Working device (storage pipe transportation crane)
26 Working device (carriage)
28 Working device (working machine)
29 Working device (worker)
30 data transmission/reception unit 31
Claims (5)
前記作業装置の作業に関する情報が格納された作業データベースと、
前記作業装置の状態および前記作業装置の配置された作業エリアの環境を検出する複数の検出装置からの検出結果と前記作業データベースに格納された情報とに基づいて、前記作業装置の作業状態を推定する作業状態推定部と、
前記作業装置の動作パターンに関する情報が格納された動作データベースと、
前記作業状態推定部における前記作業装置の作業状態の推定結果と前記動作データベースに格納された情報とに基づいて、前記作業装置の動作状態を推定する装置状態推定部と、
オペレータにより入力された作業指令を装置指令まで分解する指令入力部と、
前記装置状態推定部における作業装置の動作状態の推定結果と前記指令入力部からの装置指令とに基づいて、前記複数の作業装置のそれぞれの制御量を生成する指令生成部とを備え、
前記指令生成部は、前記複数の作業装置の一部で構成された第1の作業グループの自律作業により第1のミッションを実行するための制御量を生成する場合に、前記第1の作業グループと異なる他の複数の作業装置で構成された第2の作業グループの自律作業により実行される第2のミッションの制御量に基づいて、前記第1のミッションに関する前記作業装置の制御量を生成することを特徴とする自律作業統合管理システム。 In an autonomous work integrated management system that controls autonomous work by multiple work devices,
A work database in which information about work of the work device is stored,
Estimating the work state of the work device based on the detection results from a plurality of detection devices that detect the state of the work device and the environment of the work area in which the work device is arranged, and the information stored in the work database. And a working state estimation unit,
An operation database in which information about operation patterns of the work device is stored,
An apparatus state estimation unit that estimates an operation state of the work device based on an estimation result of the work state of the work device in the work state estimation unit and information stored in the operation database,
A command input unit that decomposes work commands input by the operator into device commands,
Based on the estimation result of the operating state of the work device in the device state estimation unit and the device command from the command input unit, a command generation unit that generates a control amount of each of the plurality of work devices,
The command generation unit is configured to generate the control amount for executing the first mission by the autonomous work of the first work group including a part of the plurality of work devices, when the first work group is generated. Generate a control amount of the work device for the first mission based on the control amount of the second mission executed by the autonomous work of the second work group including a plurality of other work devices different from An integrated management system for autonomous work.
前記作業状態推定部は、前記作業装置に搭載された前記検出装置または前記作業装置が存在する作業エリアに設置された前記検出装置からの情報に基づいて前記作業装置の動作状況を推定することを特徴とする自律作業統合管理システム。 In the autonomous work integrated management system according to claim 1,
The work state estimating unit estimates the operating condition of the work device based on information from the detection device installed in the work device or the detection device installed in a work area where the work device exists. A featured integrated autonomous work management system.
前記検出装置は、前記作業装置の駆動部の移動量や回転量を検出する検出装置としてのレーザ距離計、エンコーダ、ポテンショメータ、傾斜計、地磁気センサ、ジャイロセンサ、対象物との相互作用を検出する検出装置としてのカメラ、超音波距離計、レーザ距離計、力・トルクセンサ、温度計、感圧センサ、駆動部の動作を検出する検出装置としての電流センサ、作業環境の変化を検出する検出装置として圧力計、漏水検知器、温度計、放射線量計の少なくともいずれか1つを備えることを特徴とする自律作業統合管理システム。 In the autonomous work integrated management system according to claim 1,
The detection device detects a laser rangefinder, an encoder, a potentiometer, an inclinometer, a geomagnetic sensor, a gyro sensor, and an interaction with an object as a detection device that detects a movement amount and a rotation amount of a drive unit of the working device. camera as the detection device, an ultrasonic distance meter, the laser distance meter, the force-torque sensor, a thermometer, pressure sensor, a current sensor as a detection device for detecting the operation of the drive unit, detecting for detecting a change in the working environment An autonomous work integrated management system comprising at least one of a pressure gauge, a water leak detector, a thermometer, and a radiation dose meter as a device.
前記作業データベースは、前記作業装置の作業に関する情報として、事前トレーニングデータ、シミュレーションデータ、想定不具合事象データ、手動入力データ、オンライン蓄積データ、類似事象データの少なくとも何れか1つを格納することを特徴とする自律作業統合管理システム。 In the autonomous work integrated management system according to claim 1,
The work database stores at least one of pre-training data, simulation data, assumed failure event data, manually input data, online accumulated data, and similar event data as information about the work of the work device. autonomous work integrated management system that.
前記動作データベースは、前記作業装置の動作パターンに関する情報として、事前トレーニングデータ、シミュレーションデータ、想定不具合事象データ、手動入力データ、オンライン蓄積データ、類似事象データの少なくとも何れか1つを格納することを特徴とする自律作業統合管理システム。 In the autonomous work integrated management system according to claim 1,
The operation database stores at least one of pre-training data, simulation data, assumed failure event data, manually input data, online accumulated data, and similar event data, as information about an operation pattern of the work device. autonomous work integrated management system shall be the.
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