JPH0665949A - 建設ロボットにおける遠隔臨場制御方法 - Google Patents
建設ロボットにおける遠隔臨場制御方法Info
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- JPH0665949A JPH0665949A JP27667091A JP27667091A JPH0665949A JP H0665949 A JPH0665949 A JP H0665949A JP 27667091 A JP27667091 A JP 27667091A JP 27667091 A JP27667091 A JP 27667091A JP H0665949 A JPH0665949 A JP H0665949A
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 危険あるいは過酷な現場には建設ロボットの
みを配置し、直接目視できない作業現場を遠隔の安全な
場所でもあたかも現場に居合わせているような、臨場感
をもって、高精度に作業をすることができる建設ロボッ
トにおける遠隔臨場制御方法を提供する。 【構成】 Ａは掘削ロボットで、走行自在な下部走行体
１の上にロボット本体２が搭載されている。該ロボット
本体２に装備された立体カメラ９からの現場の視覚情報
や、ブーム３、アーム５、バケット７の姿勢位置や作業
中にこれらの機器にかかる力の情報が、操縦室Ｂにおけ
るモニター１１や操作盤１１上の縮小モデルに臨場情報
をもって伝えられ、この情報にもとづいてオペレーター
Ｈが遠隔現場の掘削ロボットＡを正確かつ迅速に制御操
作する。
みを配置し、直接目視できない作業現場を遠隔の安全な
場所でもあたかも現場に居合わせているような、臨場感
をもって、高精度に作業をすることができる建設ロボッ
トにおける遠隔臨場制御方法を提供する。 【構成】 Ａは掘削ロボットで、走行自在な下部走行体
１の上にロボット本体２が搭載されている。該ロボット
本体２に装備された立体カメラ９からの現場の視覚情報
や、ブーム３、アーム５、バケット７の姿勢位置や作業
中にこれらの機器にかかる力の情報が、操縦室Ｂにおけ
るモニター１１や操作盤１１上の縮小モデルに臨場情報
をもって伝えられ、この情報にもとづいてオペレーター
Ｈが遠隔現場の掘削ロボットＡを正確かつ迅速に制御操
作する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建設ロボットにおける
遠隔臨場制御方法に関する。
遠隔臨場制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の建設ロボットにおける遠隔制御と
しては、建設ロボットによる作業現場を直接目視しなが
ら、手元の操縦レバー等を操作しながら建設ロボットに
制御信号を送って遠隔操作し、同時に作業状態を確認す
るものがあった。
しては、建設ロボットによる作業現場を直接目視しなが
ら、手元の操縦レバー等を操作しながら建設ロボットに
制御信号を送って遠隔操作し、同時に作業状態を確認す
るものがあった。
【０００３】しかしながら、上記従来の遠隔制御方法で
は、作業現場を直接目視していなければならないため、
大深度地下や海底のような高圧あるいは高温等の厳しい
環境での掘削作業や運搬作業をはじめ、将来予想される
宇宙のような過酷な環境での建設作業や、あるいは原子
炉の解体作業のような危険な条件下での作業など、人間
が臨場することが極めて困難あるいは不可能な建設現場
での作業は、全く不可能であった。
は、作業現場を直接目視していなければならないため、
大深度地下や海底のような高圧あるいは高温等の厳しい
環境での掘削作業や運搬作業をはじめ、将来予想される
宇宙のような過酷な環境での建設作業や、あるいは原子
炉の解体作業のような危険な条件下での作業など、人間
が臨場することが極めて困難あるいは不可能な建設現場
での作業は、全く不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、その目的とす
るところは、危険あるいは過酷な現場には建設ロボット
のみを配置し、直接目視できない上記作業現場を遠隔の
安全な場所でもあたかも現場に居合わせているような、
いわゆる臨場感をもって、高精度に作業をすることがで
きる建設ロボットにおける遠隔臨場制御方法を提供する
ことにある。
問題点を解決するためになされたもので、その目的とす
るところは、危険あるいは過酷な現場には建設ロボット
のみを配置し、直接目視できない上記作業現場を遠隔の
安全な場所でもあたかも現場に居合わせているような、
いわゆる臨場感をもって、高精度に作業をすることがで
きる建設ロボットにおける遠隔臨場制御方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の建設ロボットに
おける遠隔臨場制御方法は、危険で過酷な環境で無人で
作業する建設ロボットと、該作業現場から遠く離れた安
全な場所でオペレターにより上記建設ロボットを遠隔操
縦する制御方法において、上記作業現場での作業状況の
視覚情報と建設ロボットの作業機器の位置情報や力情報
を、オペレーターの視覚や手足の触覚に伝達し、これら
の臨場情報に基づくオペレターからの作業指令を制御信
号として上記建設ロボットの作業機器に伝えることを特
徴とする。上記視覚情報は、上記建設ロボットに備えた
立体カメラと、該立体カメラからの画像信号を各々受信
する２つのＣＲＴと、これらのＣＲＴの画像を相互に異
なる方向の偏光画像としてオーバーラップさせた状態で
映す手段と、２つの偏光画像をオペレーターの左右の目
に各々分離した状態で入れる偏光眼鏡により、オペレー
ターに立体像として認識させることを特徴とする。ま
た、上記位置制御と力制御は、例えば、バイラテラル制
御方式により行うことを特徴とする。
おける遠隔臨場制御方法は、危険で過酷な環境で無人で
作業する建設ロボットと、該作業現場から遠く離れた安
全な場所でオペレターにより上記建設ロボットを遠隔操
縦する制御方法において、上記作業現場での作業状況の
視覚情報と建設ロボットの作業機器の位置情報や力情報
を、オペレーターの視覚や手足の触覚に伝達し、これら
の臨場情報に基づくオペレターからの作業指令を制御信
号として上記建設ロボットの作業機器に伝えることを特
徴とする。上記視覚情報は、上記建設ロボットに備えた
立体カメラと、該立体カメラからの画像信号を各々受信
する２つのＣＲＴと、これらのＣＲＴの画像を相互に異
なる方向の偏光画像としてオーバーラップさせた状態で
映す手段と、２つの偏光画像をオペレーターの左右の目
に各々分離した状態で入れる偏光眼鏡により、オペレー
ターに立体像として認識させることを特徴とする。ま
た、上記位置制御と力制御は、例えば、バイラテラル制
御方式により行うことを特徴とする。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１において、Ａは掘削ロボットで
あって、下部走行体１により前進・後進・左右に旋回移
動する。該下部走行体１上にはロボット本体２が旋回自
在に搭載されている。該ロボット本体２内には、各種の
動力源および制御装置（図示せず）が収容されている。
しながら説明する。図１において、Ａは掘削ロボットで
あって、下部走行体１により前進・後進・左右に旋回移
動する。該下部走行体１上にはロボット本体２が旋回自
在に搭載されている。該ロボット本体２内には、各種の
動力源および制御装置（図示せず）が収容されている。
【０００７】３はブームであって、支軸３ａにより上記
下部走行体１のフレームあるいは上記ロボット本体２に
回動自在に取り付けられている。尚、ブーム３が特に下
部走行体１に取り付けられている場合には、ロボット本
体２は必ずしも旋回させる必要はない。該ブーム３は油
圧シリンダー４により前後に回動する。５はアームであ
って、支軸５ａにより上記ブーム３の先端部に回動自在
に取り付けられている。該アーム５は油圧シリンダー６
により上下に回動する。７はバケットであって、上記ア
ーム５の先端部に枢着されている。該バケット７は油圧
シリンダー８により首振り自在に回動する。
下部走行体１のフレームあるいは上記ロボット本体２に
回動自在に取り付けられている。尚、ブーム３が特に下
部走行体１に取り付けられている場合には、ロボット本
体２は必ずしも旋回させる必要はない。該ブーム３は油
圧シリンダー４により前後に回動する。５はアームであ
って、支軸５ａにより上記ブーム３の先端部に回動自在
に取り付けられている。該アーム５は油圧シリンダー６
により上下に回動する。７はバケットであって、上記ア
ーム５の先端部に枢着されている。該バケット７は油圧
シリンダー８により首振り自在に回動する。
【０００８】上記ロボット本体２の頂部には立体カメラ
９がセットされている。該立体カメラ９は上下左右のい
ずれの方向にも向くことができる。
９がセットされている。該立体カメラ９は上下左右のい
ずれの方向にも向くことができる。
【０００９】Ｂは操縦室であって、オペレーターＨがモ
ニター１０を見ながら操作盤１１を操作するようになっ
ている。モニター１０に表示される現場の作業状況は、
必要に応じて、プリントアウトされたり他の適宜記憶装
置に記録される。
ニター１０を見ながら操作盤１１を操作するようになっ
ている。モニター１０に表示される現場の作業状況は、
必要に応じて、プリントアウトされたり他の適宜記憶装
置に記録される。
【００１０】図２は本発明の遠隔臨場制御の概念を示す
ものであって、上記掘削ロボットＡから視覚情報、位置
情報および力情報を各々のインタフェイスである画像提
示装置、位置計測装置および運動制御装置を介してオペ
レーターＨの目や手に伝え、オペレーターＨはこれらの
臨場情報により、あたかも作業現場に居て掘削ロボット
Ａを実際に運転しているような感覚で操縦し、その制御
情報（位置情報および力情報）を、上記インタフェイス
を介して掘削ロボットＡに送る。
ものであって、上記掘削ロボットＡから視覚情報、位置
情報および力情報を各々のインタフェイスである画像提
示装置、位置計測装置および運動制御装置を介してオペ
レーターＨの目や手に伝え、オペレーターＨはこれらの
臨場情報により、あたかも作業現場に居て掘削ロボット
Ａを実際に運転しているような感覚で操縦し、その制御
情報（位置情報および力情報）を、上記インタフェイス
を介して掘削ロボットＡに送る。
【００１１】図３は、上記視覚情報をオペレーターＨに
送るためのシステムを示すものであって、２台の立体カ
メラ９と雲台コントローラ１２とモニター１０から構成
されている。上記２台の立体カメラ９は、人間の２つの
目の間隔にほぼ対応させて雲台上に取り付けられてい
る。雲台コントローラ１２は上記立体カメラ９の向きや
フォーカスあるいはズーム等を自動あるいはオペレータ
ーＨからの指令により制御するための装置である。
送るためのシステムを示すものであって、２台の立体カ
メラ９と雲台コントローラ１２とモニター１０から構成
されている。上記２台の立体カメラ９は、人間の２つの
目の間隔にほぼ対応させて雲台上に取り付けられてい
る。雲台コントローラ１２は上記立体カメラ９の向きや
フォーカスあるいはズーム等を自動あるいはオペレータ
ーＨからの指令により制御するための装置である。
【００１２】上記モニター１０は、２つのＣＲＴ１０
ａ、１０ｂを相互に直角に配置すると共に、その間に４
５゜の角度でハーフミラー１０ｃを配置したものであっ
て、各々のＣＲＴ１０ａ、１０ｂを上記２台の立体カメ
ラ９に対応させてある。各ＣＲＴ１０ａ、１０ｂの画面
には各々直交する縦方向および横方向の偏光フィルター
が貼着されている。
ａ、１０ｂを相互に直角に配置すると共に、その間に４
５゜の角度でハーフミラー１０ｃを配置したものであっ
て、各々のＣＲＴ１０ａ、１０ｂを上記２台の立体カメ
ラ９に対応させてある。各ＣＲＴ１０ａ、１０ｂの画面
には各々直交する縦方向および横方向の偏光フィルター
が貼着されている。
【００１３】従って、左右の立体カメラ９で撮った画像
は、各ＣＲＴ１０ａ、１０ｂに映し出され、各偏光フィ
ルターを通った左右の画像の光がハーフミラー１０ｃを
通過し、あるいは反射してオペレーターＨ側にくる。オ
ペレーターＨは偏光フィルター付き眼鏡１３を掛けてい
る。該眼鏡１３の偏光フィルターは上記ＣＲＴ１０ａ、
１０ｂの偏光フィルターに対応しているので、左右の画
像が各々左右の目に別々に入ることになり、その結果、
オペレーターＨには立体像が認識される。
は、各ＣＲＴ１０ａ、１０ｂに映し出され、各偏光フィ
ルターを通った左右の画像の光がハーフミラー１０ｃを
通過し、あるいは反射してオペレーターＨ側にくる。オ
ペレーターＨは偏光フィルター付き眼鏡１３を掛けてい
る。該眼鏡１３の偏光フィルターは上記ＣＲＴ１０ａ、
１０ｂの偏光フィルターに対応しているので、左右の画
像が各々左右の目に別々に入ることになり、その結果、
オペレーターＨには立体像が認識される。
【００１４】図４は、上述の位置情報および力情報によ
る制御システムを示すもので、主としてマスター側、す
なわちオペレーターＨ側の制御用マルチレバーＣとスレ
ーブ側、すなわち掘削ロボットＡ側の作業機器部Ｄとコ
ントローラ部Ｅから構成されている。
る制御システムを示すもので、主としてマスター側、す
なわちオペレーターＨ側の制御用マルチレバーＣとスレ
ーブ側、すなわち掘削ロボットＡ側の作業機器部Ｄとコ
ントローラ部Ｅから構成されている。
【００１５】上記制御用マルチレバーＣは、前記操作盤
１１上に備えられていて、掘削ロボットＡのブーム３、
アーム５およびバケット７に各々対応して所定の縮尺
（例えば、１／５）に形成されたブーム部材３′とアー
ム部材５′とバケット部材７′を多関節に構成したもの
である。各部材３′、５′、７′にはポテンショメータ
ー１４、１５、１６が取り付けられていて、その姿勢位
置を計測するようになっている。また、各関節にはサー
ボモータ１７、１８、１９が各々取り付けられている。
なお、位置計測手段およびサーボモータは、これらのも
のに限定するものではなく、要するに、各部材の位置お
よびそれに働く力を再現できるものであればいずれでも
よい。
１１上に備えられていて、掘削ロボットＡのブーム３、
アーム５およびバケット７に各々対応して所定の縮尺
（例えば、１／５）に形成されたブーム部材３′とアー
ム部材５′とバケット部材７′を多関節に構成したもの
である。各部材３′、５′、７′にはポテンショメータ
ー１４、１５、１６が取り付けられていて、その姿勢位
置を計測するようになっている。また、各関節にはサー
ボモータ１７、１８、１９が各々取り付けられている。
なお、位置計測手段およびサーボモータは、これらのも
のに限定するものではなく、要するに、各部材の位置お
よびそれに働く力を再現できるものであればいずれでも
よい。
【００１６】上記作業機器部Ｄは、各油圧シリンダー
４、６、８に取り付けられたデジタルパルス距離計から
成る位置センサー２０、２１、２２と、油圧シリンダー
４のピストンの両側の作動油の圧力を計測する圧力セン
サー２３、２４と、該油圧シリンダー４を作動させる油
圧サーボ弁２５から構成されている。なお、他の油圧シ
リンダー６および８の圧力センサーおよび油圧サーボ弁
は、上記圧力センサー２３、２４および油圧サーボ弁２
５と同じ機能を有するので、その図解および説明は省略
する。上記位置センサーおよび油圧サーボ弁等も、これ
に限定するものではなく、要するに作業機器の位置およ
びそれに作用する力を計測できるものであればいずれで
もよい。
４、６、８に取り付けられたデジタルパルス距離計から
成る位置センサー２０、２１、２２と、油圧シリンダー
４のピストンの両側の作動油の圧力を計測する圧力セン
サー２３、２４と、該油圧シリンダー４を作動させる油
圧サーボ弁２５から構成されている。なお、他の油圧シ
リンダー６および８の圧力センサーおよび油圧サーボ弁
は、上記圧力センサー２３、２４および油圧サーボ弁２
５と同じ機能を有するので、その図解および説明は省略
する。上記位置センサーおよび油圧サーボ弁等も、これ
に限定するものではなく、要するに作業機器の位置およ
びそれに作用する力を計測できるものであればいずれで
もよい。
【００１７】上記コントローラ部Ｅは、上記ポテンショ
メータ１４と位置センサー２０からの位置信号の偏差値
をアンプ２６を介して上記油圧サーボ弁２５に送る制御
部と、上記圧力センサー２３と２４の力信号の偏差値を
アンプ２７を介して上記サーボモータ１７にフィードバ
ックする制御部からなる。なお、上記ポテンショメータ
１５、１６およびサーボモータ１８、１９における制御
部についても同様に図解および説明を省略する。
メータ１４と位置センサー２０からの位置信号の偏差値
をアンプ２６を介して上記油圧サーボ弁２５に送る制御
部と、上記圧力センサー２３と２４の力信号の偏差値を
アンプ２７を介して上記サーボモータ１７にフィードバ
ックする制御部からなる。なお、上記ポテンショメータ
１５、１６およびサーボモータ１８、１９における制御
部についても同様に図解および説明を省略する。
【００１８】本制御システムは、以上のように構成され
ているので、ブーム部材３′、アーム部材５′、バケッ
ト部材７′に与えられる位置制御信号は、掘削ロボット
Ａのブーム３、アーム５、バケット７に迅速かつ正確に
再現されると共に、掘削ロボットＡのこれらの機器に作
用する反力は、サーボモータ１７等により各部材３′、
５′、７′等に直ちに伝えられ、オペレーターＨの手ご
たえとして臨場的に把握される。
ているので、ブーム部材３′、アーム部材５′、バケッ
ト部材７′に与えられる位置制御信号は、掘削ロボット
Ａのブーム３、アーム５、バケット７に迅速かつ正確に
再現されると共に、掘削ロボットＡのこれらの機器に作
用する反力は、サーボモータ１７等により各部材３′、
５′、７′等に直ちに伝えられ、オペレーターＨの手ご
たえとして臨場的に把握される。
【００１９】上記実施例では、掘削ロボットＡについて
説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、従
来から知られているあらゆる建設機械に応用しうる。
説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、従
来から知られているあらゆる建設機械に応用しうる。
【００２０】
１）危険あるいは過酷な現場には建設ロボットのみを置
き、オペレーターは安全な場所で操縦することができ
る。 ２）オペレーターには建設現場の状況を立体的に認識さ
れるので、熟練を要することなく極めて容易かつ正確に
操縦することができる。 ３）建設ロボットの作業機器にかかる力がそのままオペ
レーターに伝えられるので、上記立体視覚と併せて臨場
感が高まり、あたかも現場に居合わせるかの感覚で高精
度の作業が可能となり、機器を破損する恐れもない。
き、オペレーターは安全な場所で操縦することができ
る。 ２）オペレーターには建設現場の状況を立体的に認識さ
れるので、熟練を要することなく極めて容易かつ正確に
操縦することができる。 ３）建設ロボットの作業機器にかかる力がそのままオペ
レーターに伝えられるので、上記立体視覚と併せて臨場
感が高まり、あたかも現場に居合わせるかの感覚で高精
度の作業が可能となり、機器を破損する恐れもない。
【図１】本発明の遠隔臨場制御方法を実施する装置の説
明図である。
明図である。
【図２】遠隔臨場制御の概念図である。
【図３】視覚システムの説明図である。
【図４】位置および力制御の説明図である。
１ 下部走行体 ２ ロボット本体 ３ ブーム ３ａ 支軸 ４ 油圧シリンダー ５ アーム ５ａ 支軸 ６ 油圧シリンダー ７ バケット ８ 油圧シリンダー ９ 立体カメラ １０ モニター １０ａ ＣＲＴ １０ｂ ＣＲＴ １０ｃ ハーフミラー １１ 操作盤 １２ 雲台コントローラ １３ 眼鏡 １４ ポテンショメータ １５ ポテンショメータ １６ ポテンショメータ １７ サーボモータ １８ サーボモータ １９ サーボモータ ２０ 位置センサー ２１ 位置センサー ２２ 位置センサー ２３ 圧力サンサー ２４ 圧力センサー ２５ 油圧サーボ弁 ２６ アンプ ２７ アンプ Ａ 掘削ロボット Ｂ 操縦室 Ｃ 制御用マルチレバー Ｄ 機器部 Ｅ コントローラ部 Ｈ オペレーター
【手続補正書】
【提出日】平成５年８月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建設ロボットにおける
遠隔臨場制御方法に関する。
遠隔臨場制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の建設ロボットにおける遠隔制御と
しては、建設ロボットによる作業現場を直接目視しなが
ら、手元の操縦レバー等を操作しながら建設ロボットに
制御信号を送って遠隔操作し、同時に作業状態を確認す
るものがあった。
しては、建設ロボットによる作業現場を直接目視しなが
ら、手元の操縦レバー等を操作しながら建設ロボットに
制御信号を送って遠隔操作し、同時に作業状態を確認す
るものがあった。
【０００３】しかしながら、上記従来の遠隔制御方法で
は、作業現場を直接目視していなければならないため、
大深度地下や海底のような高圧あるいは高温等の厳しい
環境での掘削作業や運搬作業をはじめ、将来予想される
宇宙のような過酷な環境での建設作業や、あるいは原子
炉の解体作業のような危険な条件下での作業など、人間
が臨場することが極めて困難あるいは不可能な建設現場
での作業は、全く不可能であった。
は、作業現場を直接目視していなければならないため、
大深度地下や海底のような高圧あるいは高温等の厳しい
環境での掘削作業や運搬作業をはじめ、将来予想される
宇宙のような過酷な環境での建設作業や、あるいは原子
炉の解体作業のような危険な条件下での作業など、人間
が臨場することが極めて困難あるいは不可能な建設現場
での作業は、全く不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、その目的とす
るところは、危険あるいは過酷な現場には建設ロボット
のみを配置し、直接目視できない上記作業現場を遠隔の
安全な場所でもあたかも現場に居合わせているような、
いわゆる臨場感をもって、高精度に作業をすることがで
きる建設ロボットにおける遠隔臨場制御方法を提供する
ことにある。
問題点を解決するためになされたもので、その目的とす
るところは、危険あるいは過酷な現場には建設ロボット
のみを配置し、直接目視できない上記作業現場を遠隔の
安全な場所でもあたかも現場に居合わせているような、
いわゆる臨場感をもって、高精度に作業をすることがで
きる建設ロボットにおける遠隔臨場制御方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の建設ロボットに
おける遠隔臨場制御方法は、危険で過酷な環境で無人で
作業する建設ロボットと、該作業現場から遠く離れた安
全な場所でオペレターにより上記建設ロボットを遠隔操
縦する制御方法において、上記作業現場での作業状況の
視覚情報と建設ロボットの作業機器の位置情報や力情報
を、オペレーターの視覚や手足の触覚に伝達し、これら
の臨場情報に基づくオペレターからの作業指令を制御信
号として上記建設ロボットの作業機器に伝えることを特
徴とする。上記視覚情報は、上記建設ロボットに備えた
立体カメラと、該立体カメラからの画像信号を各々受信
する２つのＣＲＴと、これらのＣＲＴの画像を相互に異
なる方向の偏光画像としてオーバーラップさせた状態で
映す手段と、２つの偏光画像をオペレーターの左右の目
に各々分離した状態で入れる偏光眼鏡により、オペレー
ターに立体像として認識させることを特徴とする。ま
た、上記位置制御と力制御は、例えば、バイラテラル制
御方式により行うことを特徴とする。
おける遠隔臨場制御方法は、危険で過酷な環境で無人で
作業する建設ロボットと、該作業現場から遠く離れた安
全な場所でオペレターにより上記建設ロボットを遠隔操
縦する制御方法において、上記作業現場での作業状況の
視覚情報と建設ロボットの作業機器の位置情報や力情報
を、オペレーターの視覚や手足の触覚に伝達し、これら
の臨場情報に基づくオペレターからの作業指令を制御信
号として上記建設ロボットの作業機器に伝えることを特
徴とする。上記視覚情報は、上記建設ロボットに備えた
立体カメラと、該立体カメラからの画像信号を各々受信
する２つのＣＲＴと、これらのＣＲＴの画像を相互に異
なる方向の偏光画像としてオーバーラップさせた状態で
映す手段と、２つの偏光画像をオペレーターの左右の目
に各々分離した状態で入れる偏光眼鏡により、オペレー
ターに立体像として認識させることを特徴とする。ま
た、上記位置制御と力制御は、例えば、バイラテラル制
御方式により行うことを特徴とする。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１において、Ａは掘削ロボットで
あって、下部走行体１により前進・後進・左右に旋回移
動する。該下部走行体１上にはロボット本体２が旋回自
在に搭載されている。該ロボット本体２内には、各種の
動力源および制御装置（図示せず）が収容されている。
しながら説明する。図１において、Ａは掘削ロボットで
あって、下部走行体１により前進・後進・左右に旋回移
動する。該下部走行体１上にはロボット本体２が旋回自
在に搭載されている。該ロボット本体２内には、各種の
動力源および制御装置（図示せず）が収容されている。
【０００７】３はブームであって、支軸３ａにより上記
下部走行体１のフレームあるいは上記ロボット本体２に
回動自在に取り付けられている。尚、ブーム３が特に下
部走行体１に取り付けられている場合には、ロボット本
体２は必ずしも旋回させる必要はない。該ブーム３は油
圧シリンダー４により前後に回動する。５はアームであ
って、支軸５ａにより上記ブーム３の先端部に回動自在
に取り付けられている。該アーム５は油圧シリンダー６
により上下に回動する。７はバケットであって、上記ア
ーム５の先端部に枢着されている。該バケット７は油圧
シリンダー８により首振り自在に回動する。
下部走行体１のフレームあるいは上記ロボット本体２に
回動自在に取り付けられている。尚、ブーム３が特に下
部走行体１に取り付けられている場合には、ロボット本
体２は必ずしも旋回させる必要はない。該ブーム３は油
圧シリンダー４により前後に回動する。５はアームであ
って、支軸５ａにより上記ブーム３の先端部に回動自在
に取り付けられている。該アーム５は油圧シリンダー６
により上下に回動する。７はバケットであって、上記ア
ーム５の先端部に枢着されている。該バケット７は油圧
シリンダー８により首振り自在に回動する。
【０００８】上記ロボット本体２の頂部には立体カメラ
９がセットされている。該立体カメラ９は上下左右のい
ずれの方向にも向くことができる。
９がセットされている。該立体カメラ９は上下左右のい
ずれの方向にも向くことができる。
【０００９】Ｂは操縦室であって、オペレーターＨがモ
ニター１０を見ながら操作盤１１を操作するようになっ
ている。モニター１０に表示される現場の作業状況は、
必要に応じて、プリントアウトされたり他の適宜記憶装
置に記録される。
ニター１０を見ながら操作盤１１を操作するようになっ
ている。モニター１０に表示される現場の作業状況は、
必要に応じて、プリントアウトされたり他の適宜記憶装
置に記録される。
【００１０】図２は本発明の遠隔臨場制御の概念を示す
ものであって、上記掘削ロボットＡから視覚情報、位置
情報および力情報を各々のインタフェイスである画像提
示装置、位置計測装置および運動制御装置を介してオペ
レーターＨの目や手に伝え、オペレーターＨはこれらの
臨場情報により、あたかも作業現場に居て掘削ロボット
Ａを実際に運転しているような感覚で操縦し、その制御
情報（位置情報および力情報）を、上記インタフェイス
を介して掘削ロボットＡに送る。
ものであって、上記掘削ロボットＡから視覚情報、位置
情報および力情報を各々のインタフェイスである画像提
示装置、位置計測装置および運動制御装置を介してオペ
レーターＨの目や手に伝え、オペレーターＨはこれらの
臨場情報により、あたかも作業現場に居て掘削ロボット
Ａを実際に運転しているような感覚で操縦し、その制御
情報（位置情報および力情報）を、上記インタフェイス
を介して掘削ロボットＡに送る。
【００１１】図３は、上記視覚情報をオペレーターＨに
送るためのシステムを示すものであって、２台の立体カ
メラ９と雲台コントローラ１２とモニター１０から構成
されている。上記２台の立体カメラ９は、人間の２つの
目の間隔にほぼ対応させて雲台上に取り付けられてい
る。雲台コントローラ１２は上記立体カメラ９の向きや
フォーカスあるいはズーム等を自動あるいはオペレータ
ーＨからの指令により制御するための装置である。
送るためのシステムを示すものであって、２台の立体カ
メラ９と雲台コントローラ１２とモニター１０から構成
されている。上記２台の立体カメラ９は、人間の２つの
目の間隔にほぼ対応させて雲台上に取り付けられてい
る。雲台コントローラ１２は上記立体カメラ９の向きや
フォーカスあるいはズーム等を自動あるいはオペレータ
ーＨからの指令により制御するための装置である。
【００１２】上記モニター１０は、２つのＣＲＴ１０
ａ、１０ｂを相互に直角に配置すると共に、その間に４
５゜の角度でハーフミラー１０ｃを配置したものであっ
て、各々のＣＲＴ１０ａ、１０ｂを上記２台の立体カメ
ラ９に対応させてある。各ＣＲＴ１０ａ、１０ｂの画面
には各々直交する縦方向および横方向の偏光フィルター
が貼着されている。
ａ、１０ｂを相互に直角に配置すると共に、その間に４
５゜の角度でハーフミラー１０ｃを配置したものであっ
て、各々のＣＲＴ１０ａ、１０ｂを上記２台の立体カメ
ラ９に対応させてある。各ＣＲＴ１０ａ、１０ｂの画面
には各々直交する縦方向および横方向の偏光フィルター
が貼着されている。
【００１３】従って、左右の立体カメラ９で撮った画像
は、各ＣＲＴ１０ａ、１０ｂに映し出され、各偏光フィ
ルターを通った左右の画像の光がハーフミラー１０ｃを
通過し、あるいは反射してオペレーターＨ側にくる。オ
ペレーターＨは偏光フィルター付き眼鏡１３を掛けてい
る。該眼鏡１３の偏光フィルターは上記ＣＲＴ１０ａ、
１０ｂの偏光フィルターに対応しているので、左右の画
像が各々左右の目に別々に入ることになり、その結果、
オペレーターＨには立体像が認識される。
は、各ＣＲＴ１０ａ、１０ｂに映し出され、各偏光フィ
ルターを通った左右の画像の光がハーフミラー１０ｃを
通過し、あるいは反射してオペレーターＨ側にくる。オ
ペレーターＨは偏光フィルター付き眼鏡１３を掛けてい
る。該眼鏡１３の偏光フィルターは上記ＣＲＴ１０ａ、
１０ｂの偏光フィルターに対応しているので、左右の画
像が各々左右の目に別々に入ることになり、その結果、
オペレーターＨには立体像が認識される。
【００１４】図４は、上述の位置情報および力情報によ
る制御システムを示すもので、主としてマスター側、す
なわちオペレーターＨ側の制御用マルチレバーＣとスレ
ーブ側、すなわち掘削ロボットＡ側の作業機器部Ｄとコ
ントローラ部Ｅから構成されている。
る制御システムを示すもので、主としてマスター側、す
なわちオペレーターＨ側の制御用マルチレバーＣとスレ
ーブ側、すなわち掘削ロボットＡ側の作業機器部Ｄとコ
ントローラ部Ｅから構成されている。
【００１５】上記制御用マルチレバーＣは、前記操作盤
１１上に備えられていて、掘削ロボットＡのブーム３、
アーム５およびバケット７に各々対応して所定の縮尺
（例えば、１／５）に形成されたブーム部材３′とアー
ム部材５′とバケット部材７′を多関節に構成したもの
である。各部材３′、５′、７′にはポテンショメータ
ー１４、１５、１６が取り付けられていて、その姿勢位
置を計測するようになっている。また、各関節にはサー
ボモータ１７、１８、１９が各々取り付けられている。
なお、位置計測手段およびサーボモータは、これらのも
のに限定するものではなく、要するに、各部材の位置お
よびそれに働く力を再現できるものであればいずれでも
よい。
１１上に備えられていて、掘削ロボットＡのブーム３、
アーム５およびバケット７に各々対応して所定の縮尺
（例えば、１／５）に形成されたブーム部材３′とアー
ム部材５′とバケット部材７′を多関節に構成したもの
である。各部材３′、５′、７′にはポテンショメータ
ー１４、１５、１６が取り付けられていて、その姿勢位
置を計測するようになっている。また、各関節にはサー
ボモータ１７、１８、１９が各々取り付けられている。
なお、位置計測手段およびサーボモータは、これらのも
のに限定するものではなく、要するに、各部材の位置お
よびそれに働く力を再現できるものであればいずれでも
よい。
【００１６】上記作業機器部Ｄは、各油圧シリンダー
４、６、８に取り付けられたデジタルパルス距離計から
成る位置センサー２０、２１、２２と、油圧シリンダー
４のピストンの両側の作動油の圧力を計測する圧力セン
サー２３、２４と、該油圧シリンダー４を作動させる油
圧サーボ弁２５から構成されている。なお、他の油圧シ
リンダー６および８の圧力センサーおよび油圧サーボ弁
は、上記圧力センサー２３、２４および油圧サーボ弁２
５と同じ機能を有するので、その図解および説明は省略
する。上記位置センサーおよび油圧サーボ弁等も、これ
に限定するものではなく、要するに作業機器の位置およ
びそれに作用する力を計測できるものであればいずれで
もよい。
４、６、８に取り付けられたデジタルパルス距離計から
成る位置センサー２０、２１、２２と、油圧シリンダー
４のピストンの両側の作動油の圧力を計測する圧力セン
サー２３、２４と、該油圧シリンダー４を作動させる油
圧サーボ弁２５から構成されている。なお、他の油圧シ
リンダー６および８の圧力センサーおよび油圧サーボ弁
は、上記圧力センサー２３、２４および油圧サーボ弁２
５と同じ機能を有するので、その図解および説明は省略
する。上記位置センサーおよび油圧サーボ弁等も、これ
に限定するものではなく、要するに作業機器の位置およ
びそれに作用する力を計測できるものであればいずれで
もよい。
【００１７】上記コントローラ部Ｅは、上記ポテンショ
メータ１４と位置センサー２０からの位置信号の偏差値
をアンプ２６を介して上記油圧サーボ弁２５に送る制御
部と、上記圧力センサー２３と２４の力信号の偏差値を
アンプ２７を介して上記サーボモータ１７にフィードバ
ックする制御部からなる。なお、上記ポテンショメータ
１５、１６およびサーボモータ１８、１９における制御
部についても同様に図解および説明を省略する。
メータ１４と位置センサー２０からの位置信号の偏差値
をアンプ２６を介して上記油圧サーボ弁２５に送る制御
部と、上記圧力センサー２３と２４の力信号の偏差値を
アンプ２７を介して上記サーボモータ１７にフィードバ
ックする制御部からなる。なお、上記ポテンショメータ
１５、１６およびサーボモータ１８、１９における制御
部についても同様に図解および説明を省略する。
【００１８】本制御システムは、以上のように構成され
ているので、ブーム部材３′、アーム部材５′、バケッ
ト部材７′に与えられる位置制御信号は、掘削ロボット
Ａのブーム３、アーム５、バケット７に迅速かつ正確に
再現されると共に、掘削ロボットＡのこれらの機器に作
用する反力は、サーボモータ１７等により各部材３′、
５′、７′等に直ちに伝えられ、オペレーターＨの手ご
たえとして臨場的に把握される。
ているので、ブーム部材３′、アーム部材５′、バケッ
ト部材７′に与えられる位置制御信号は、掘削ロボット
Ａのブーム３、アーム５、バケット７に迅速かつ正確に
再現されると共に、掘削ロボットＡのこれらの機器に作
用する反力は、サーボモータ１７等により各部材３′、
５′、７′等に直ちに伝えられ、オペレーターＨの手ご
たえとして臨場的に把握される。
【００１９】上記実施例では、掘削ロボットＡについて
説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、従
来から知られているあらゆる建設機械に応用しうる。
説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、従
来から知られているあらゆる建設機械に応用しうる。
【００２０】
【発明の効果】 １）危険あるいは過酷な現場には建設ロボットのみを置
き、オペレーターは安全な場所で操縦することができ
る。 ２）オペレーターには建設現場の状況を立体的に認識さ
れるので、熟練を要することなく極めて容易かつ正確に
操縦することができる。 ３）建設ロボットの作業機器にかかる力がそのままオペ
レーターに伝えられるので、上記立体視覚と併せて臨場
感が高まり、あたかも現場に居合わせるかの感覚で高精
度の作業が可能となり、機器を破損する恐れもない。
き、オペレーターは安全な場所で操縦することができ
る。 ２）オペレーターには建設現場の状況を立体的に認識さ
れるので、熟練を要することなく極めて容易かつ正確に
操縦することができる。 ３）建設ロボットの作業機器にかかる力がそのままオペ
レーターに伝えられるので、上記立体視覚と併せて臨場
感が高まり、あたかも現場に居合わせるかの感覚で高精
度の作業が可能となり、機器を破損する恐れもない。
Claims (3)
- 【請求項１】 危険で過酷な環境で無人で作業する建設
ロボットと、該作業現場から遠く離れた安全な場所でオ
ペレターにより上記建設ロボットを遠隔操縦する制御方
法において、上記作業現場での作業状況の視覚情報と建
設ロボットの作業機器の位置情報や力情報を、オペレー
ターの視覚や手足の触覚に伝達し、これらの臨場情報に
基づくオペレターからの作業指令を制御信号として上記
建設ロボットの作業機器に伝えることを特徴とする建設
ロボットにおける遠隔臨場制御方法。 - 【請求項２】 上記視覚情報を、上記建設ロボットに備
えた立体カメラと、該立体カメラからの画像信号を各々
受信する２つのＣＲＴと、これらのＣＲＴの画像を相互
に異なる方向の偏光画像としてオーバーラップさせた状
態で映す手段と、２つの偏光画像をオペレーターの左右
の目に各々分離した状態で入れる偏光眼鏡により、オペ
レーターに立体像として認識させることを特徴とする請
求項１に記載の建設ロボットにおける遠隔臨場制御方
法。 - 【請求項３】 位置制御と力制御を、バイラテラル制御
方式により行うことを特徴とする請求項１または２に記
載の建設ロボットにおける遠隔臨場制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27667091A JP3000068B2 (ja) | 1991-09-28 | 1991-09-28 | 掘削ロボットにおける遠隔臨場制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27667091A JP3000068B2 (ja) | 1991-09-28 | 1991-09-28 | 掘削ロボットにおける遠隔臨場制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0665949A true JPH0665949A (ja) | 1994-03-08 |
| JP3000068B2 JP3000068B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=17572683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27667091A Expired - Lifetime JP3000068B2 (ja) | 1991-09-28 | 1991-09-28 | 掘削ロボットにおける遠隔臨場制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3000068B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5524368A (en) * | 1994-03-01 | 1996-06-11 | Sno-Way International, Inc. | Wireless snow plow control system |
| JPH09212081A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Aban Assoc:Kk | 屋内空間のシミュレーション作成方法および装置 |
| JPH09217983A (ja) * | 1997-02-14 | 1997-08-19 | Hitachi Ltd | 原料空気冷却方法及び装置 |
| US6866465B2 (en) * | 2002-08-28 | 2005-03-15 | John M. Jester | Robotic system and method for collecting and dispensing regular and irregular shaped objects |
| KR20160118491A (ko) * | 2015-04-02 | 2016-10-12 | 두산인프라코어 주식회사 | 건설기계의 원격 자동 파킹 시스템 |
| US9982415B2 (en) * | 2014-04-09 | 2018-05-29 | Hitachi, Ltd. | Remote control system for work machines |
| CN113167053A (zh) * | 2018-12-14 | 2021-07-23 | 布鲁克有限公司 | 具有改进的应用领域的遥控拆除机器人及获得该拆除机器人的方法 |
| CN113263497A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-08-17 | 新兴际华科技发展有限公司 | 消防机器人远程智能人机交互方法 |
| CN114011859A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-02-08 | 华中科技大学 | 一种基于bim的污染土壤修复多机遥操作系统及工作方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5393500B2 (ja) * | 2010-01-20 | 2014-01-22 | 株式会社Ｉｈｉエアロスペース | 無人移動体の制御方法及び遠隔操縦装置 |
-
1991
- 1991-09-28 JP JP27667091A patent/JP3000068B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5524368A (en) * | 1994-03-01 | 1996-06-11 | Sno-Way International, Inc. | Wireless snow plow control system |
| USRE38665E1 (en) | 1994-03-01 | 2004-12-07 | Sno-Way International, Inc. | Wireless snow plow control system |
| JPH09212081A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Aban Assoc:Kk | 屋内空間のシミュレーション作成方法および装置 |
| JPH09217983A (ja) * | 1997-02-14 | 1997-08-19 | Hitachi Ltd | 原料空気冷却方法及び装置 |
| US6866465B2 (en) * | 2002-08-28 | 2005-03-15 | John M. Jester | Robotic system and method for collecting and dispensing regular and irregular shaped objects |
| US9982415B2 (en) * | 2014-04-09 | 2018-05-29 | Hitachi, Ltd. | Remote control system for work machines |
| KR20160118491A (ko) * | 2015-04-02 | 2016-10-12 | 두산인프라코어 주식회사 | 건설기계의 원격 자동 파킹 시스템 |
| CN113167053A (zh) * | 2018-12-14 | 2021-07-23 | 布鲁克有限公司 | 具有改进的应用领域的遥控拆除机器人及获得该拆除机器人的方法 |
| CN113263497A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-08-17 | 新兴际华科技发展有限公司 | 消防机器人远程智能人机交互方法 |
| CN114011859A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-02-08 | 华中科技大学 | 一种基于bim的污染土壤修复多机遥操作系统及工作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3000068B2 (ja) | 2000-01-17 |
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