JPH03239488A - 宇宙ロボット用視覚装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概　要］ 宇宙ロボット用視覚装置に関し、 作業マニピュレータの作業を妨げることなく自由に移動
出来、非拘束であらゆる角度から対象物を視覚すること
が出来る宇宙ロボット用視覚装置の提供を目的とし、 撮影したものを画像データとするカメラと、位置や姿勢
を制御する信号を入力すると、位置や姿勢を変化出来る
推進ユニットと、 遠隔地より位置や姿勢を制御する信号を受信すると、該
推進ユニットに、該受信信号に対応した位置や姿勢を制
御する信号を送出すると共に、該カメラにて撮影した画
像データを該遠隔地に送信する制御部とを備えた構成と
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、宇宙ロボットが、無重力である宇宙ステーシ
ゴンや宇宙プラットホーム等にて作業する場合、作業を
支援する為に、作業状況等を視覚する宇宙ロボット用視
覚装置に関する。

宇宙ロボットが自律的あるいは遠隔操作により動作する
場合、作業状況等を視覚するカメラを搭載した視覚装置
は必要不可欠である。

この視覚装置としては、マニピュレータの作業を妨げる
ことなく、自由に移動出来、あらゆる角度から、対象物
を視覚することが出来るものであることが望ましい。

〔従来の技術］ 第７図は従来例の視覚装置を示す図である。

宇宙ロボットを遠隔操作する場合、対象物をあらゆる角
度、あらゆるポイントから見たいという要求が生ずる。

従って、視覚装置としては、撮影したものを画像データ
とするカメラを固定して、撮影した画像データを遠隔操
作側に送信するものでは不完全であり、移動機構が必要
である。

そこで、従来は、例えば第７図に示す如く、作業マニピ
ュレータ３１以外に視覚用マニピュレータ３０を備え、
視覚装置としては、カメラ３２を視覚用マニピュレータ
３０に取りつけ、カメラ３２を移動するようにしていた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の視覚装置では、カメラ３２を視覚
用マニピュレータ３０に取りつけである為に可動範囲が
狭く、又作業の為にテーブルとか測定器等の物がある場
合は更に可動範囲が狭くなり、且つ、遠隔操作する場合
は、カメラ３２の座標を指示して視覚用マニピュレータ
３０を動作させる為に、視覚用マニピュレータ３０の腕
が、作業マニピュレータ３１に当たることがあり、可動
範囲が狭く限定され、廻り込んで視覚する廻り込みも限
定される問題点がある。

本発明は、作業マニピュレータの作業を妨げることなく
自由に移動出来、非拘束であらゆる角度から対象物を視
覚することが出来る宇宙ロボット用視覚装置の提供を目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図である。

第１図に示す如く、撮影したものを画像データとするカ
メラＩと、 位置や姿勢を制御する信号を入力すると、位置や姿勢を
変化出来る推進ユニット２と、 遠隔地より位置や姿勢を制御する信号を受信すると、該
推進ユニット２に、該受信信号に対応した位置や姿勢を
制御する信号を送出すると共に、該カメラｌにて撮影し
た画像データを該遠隔地に送信する制御部３とを備える
。

〔作　用） 本発明によれば、遠隔地より、位置や姿勢を制御する信
号を送信すると、視覚装置の制御部３はこれを受信し、
推進ユニット２に、受信信号に対応した位置や姿勢を制
御する信号を送信し、推進ユニット２は、この信号によ
り、所望の位置で、所望の姿勢になるので、遠隔操作に
て、視覚装置を作業マニピュレータの作業を妨げること
なく自由に移動し、非拘束であらゆる角度から対象物を
カメラｌにて視覚することが出来るようになる。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例の視覚装置の斜視図及びガス推
進ユニットを示す図、第３図は本発明の他の実施例の視
覚装置の斜視図及びファン推進ユニットを示す図、第４
図は本発明の実施例の視覚装置の制御部を中心としたブ
ロック図、第５図は１例のプラットフォームにおける視
覚装置運用のイメージ図、第６図は１例の宇宙ステーシ
ョンの与圧モジュール内における視覚装置運用のイメー
ジ図である。

第２図（Ａ）に示す本発明の視覚装置では、正面に、右
目用、左目用の２台のカメラよりなるステレオカメラ１
″を持ち、（Ｂ）に示す如き、推進ガスタンク６のガス
を、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に噴射口を有するガスジェット５よ
り、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に噴射でき、又噴射する時間を制御
出来るガス推進ユニットを、２−１〜２−４と４角に装
備し、又該視覚装置を大きく移動させる場合は、作業マ
ニピュレータで把握し移動させる為に、グラップルフィ
クスチャ−４を４個備えている。

又制御部３は内部に持っている。

視覚装置の位置及び姿勢の制御は、宇宙プラントフオー
ムの場合は、宇宙ステーションより行い、宇宙ステーシ
ゴンの場合は地上局より行うのが主であり、視覚装置の
位置及び姿勢の制御につき第４図を用いて説明する。

例えば、宇宙ステーションより操作者の手操作により、
位置（Ｘ、Ｙ、Ｚの座標）、姿勢（Ｘ方向の回転度を示
すロール、Ｙ方向の回転度を示すピンチ、Ｘ方向の回転
度を示すヨー）の指令データを、３軸ジヨイステイツク
を位置用、姿勢用として２個有するジョイスティック１
１にて指令する。

ジョイスティック１１にて指令された操作量は、ホスト
計算機１５にて、直列信号にしたり、符号化したりする
等のデータ整形を行い通信制御装置１６を介して視覚装
置側の制御部３へ無線で送信する。

視覚装置側の制御部３では、受信した信号を通信制御装
置１７を介して中央制御計算機１８に送る。

中央制御計算機１８では、送られてきた指令データに基
づき、各ガス推進ユニット２−１〜２−４の制御量を計
算し、推進機制御装置２ｏを起動して４基のガス推進ユ
ニット２−１〜２−４を制御して位置及び姿勢を指令さ
れた通りにする。

尚、視覚装置はジャイロ等の姿勢計測センサ１９を持ち
、自ら姿勢を計測し、中央制御計算機１８、推進機制御
装置２０．ガス推進ユニット２−１〜２−４．姿勢計測
センサ１９よりなるローカルフィードハックループによ
り、視覚装置の姿勢を一定に保つことが出来る。

つまり、操作者がジョイスティック１１にて視覚装置を
操作中、姿勢を固定したくなると、キーボード１２から
コマンドを発行することにより姿勢を固定することが出
来る。こうすると、操作者は位置だけの操作を行うだけ
でよく負担が軽減される。

又姿勢固定を解除する場合は、キーボード１２からコマ
ンドを発行することにより行うことが出来る。

ステレオカメラ１゛のカメラ２１．２８からの画像デー
タは、カメラコントローラ２５．２６及び通信制御装置
１７を介して宇宙ステーションに送られ、宇宙ステーシ
ョンでは通信制御装置１６にて受信され、立体デイスプ
レィ１３に表示され、作業マニピュレータを操作する操
作者や視覚装置を操作する操作者に提示される。又必要
により画像処理装置１４により画像データを解析するこ
とも出来る。

尚、カメラ２７．２８のズーミングや、フォーカスや絞
りの調節等もキーボード１２からのコマンド発行により
、中央制御計算機１８を介し、カメラコントローラ２５
．２６を用いて行うことが出来る。

この視覚装置５０を宇宙プラットホームにて運用するイ
メージを示すと第５図に示す如くで、作業マニピュレー
タの作業を妨げることなく自由に移動し、非拘束であら
ゆる角度から対象物をカメラ１“にて視覚することが出
来る。

尚、宇宙ステーションの空気が入っている与圧モジュル
内での視覚装置としては、第３図（Ｂ）に示す如き、フ
ァン７にて図上の右又は左に空気を噴射することが出来
るファン推進ユニットを、第３図（Ａ）に示す如く、２
−５〜２−１０と、４角及び垂直方向に合計６個備える
ことで、第２図の視覚装置と等価な視覚装置とすること
が出来る。

この視覚装置４０を宇宙ステーシゴンの与圧モジュル内
で運用するイメージを示すと第６図に示す如くで、作業
マニピュレータの作業を妨げることなく自由に移動し、
非拘束であらゆる角度から対象物をカメラ１′にて視覚
することが出来る。

〔発明の効果］ 以上詳細に説明せる如く本発明によれば、作業マニピュ
レータの作業を妨げることなく自由に移動し、非拘束で
あらゆる角度から対象物をカメラにて視覚することが出
来る視覚装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例の視覚装置の斜視図及びガス推
進ユニットを示す図、 第３図は本発明の他の実施例の視覚装置の斜視図及びフ
ァン推進ユニットを示す図、 第４図は本発明の実施例の視覚装置の制御部を中心とし
たブロック図、 第５図は１例のプラントフオームにおける視覚装置運用
のイメージ図、 第６図は１例の宇宙ステーシゴンの与圧モジュール内に
おける視覚装置運用のイメージ図、第７図は従来例の視
覚装置を示す図である。 図において、 １．２７．２８．３２はカメラ、 １′はステレオカメラ、 ２は推進ユニット、 ２−１〜２−４はガス推進ユニット、 ２−５〜２−１０はファン推進ユニツ ３は制御部、 ４はグランプルフィクスチャー ５はガスジェット、 ６は推進ガスタンク、 ７はファン、 １１はジョイスティック、 １２はキーボード、 １３は立体デイスプレィ、 １４は画像処理装置、 １５はホスト計算機、 １６．１７は通信制御装置、 １８は中央制御計算機、 １９は姿勢計測センサ、 ２０は推進機制御装置、 ２５．２６はカメラコントローラ、 ３０は視覚用マニピュレータ、 ｆＡ） （Ｂ） 本発明の原工里図 第　１　閏 視嘗表直 力１ズｎ進ｌ二ｌト 第 図 （Ａ） 現Ｙ装置 （Ｂ） １わＬユニ・、ト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 宇宙ロボットで作業するための視覚映像を得る宇宙ロボ
   ット用視覚装置において、 撮影したものを画像データとするカメラ（１）と、位置
   や姿勢を制御する信号を入力すると、該視覚装置の位置
   や姿勢を自在に変化出来る推進ユニット（２）と、 遠隔地より位置や姿勢を制御する信号を受信すると、該
   推進ユニット（２）に、該受信信号に対応した位置や姿
   勢を制御する信号を送出すると共に、該カメラ（１）に
   て得られた画像データを該遠隔地に送信する制御部（３
   ）とを備えたことを特徴とする宇宙ロボット用視覚装置
   。