JPH0772930A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２つの物体の相対的位置関係を、１台の画像
入力装置のモニタ画像を用いて調整する位置決め装置に
関し、姿勢を含めた対象物体の位置決めの操作性および
信頼性の向上を図ることを目的とする。 【構成】 操作者は、画像表示装置４の表示画面４ａを
観察しながらマニピュレータを操作して、マーク画像Ｍ
１ａの各点がマーク画像Ｍ２ａの各線の上に重なるよう
にする。この重なったとき、人工衛星と対象物体１との
相対的位置関係は、両者の所定の移動経路上に位置決め
されたことになる。また、表示画面４ａを観察しながら
マニピュレータを操作して、マーク画像Ｍ２ａとマーク
画像Ｍ３ａとが直線上に並ぶようにする。このとき、人
工衛星と対象物体１との相対的姿勢が一定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの物体の相対的位
置関係を、１台の画像入力装置のモニタ画像を用いて調
整する位置決め装置に関し、特にロボットを遠隔から操
作して２つの物体を所定の相対的位置に合わせるための
位置決め装置に関する。

【０００２】近年、原子力発電装置内や宇宙空間等の人
間の行けないような極限環境で作業を行うために、遠隔
操作のロボットを使用することが提案されている。例え
ば、宇宙空間で人工衛星の電池を交換する作業等が、そ
れに相当する。本発明の位置決め装置は、こうしたロボ
ットによる作業に必要となる２つの物体、例えば電池と
人工衛星本体、の相対的位置合わせに使用される装置に
関する。

【０００３】

【従来の技術】図１２に、宇宙空間の作業装置および地
上の遠隔操作装置の概略を示す。作業側の作業装置に
は、人工衛星１００に搭載され、電池等の対象物体１０
１を把持し移動するロボットのマニピュレータ１０２、
マニピュレータ１０２の一部に固定されたカメラ１０
３、マニピュレータ１０２の駆動制御を行うコントロー
ラ１０４等があり、操作側の遠隔操作装置には、カメラ
１０３から送られた対象物体１０１および人工衛星１０
０の画像を表示する画像モニタ１０５、マニピュレータ
１０２の操作を指令するジョイスティック１０６、ジョ
イスティック１０６の指令信号をマニピュレータ１０２
の動作量に変換してコントローラ１０４へ伝送するコン
ピュータ１０７等がある。

【０００４】操作側では、画像モニタ１０５に表示され
た対象物体１０１および人工衛星１００の画像から両者
の相対的位置関係を判断し、所望の位置関係になるよう
にジョイスティック１０６を操作して、作業側のマニピ
ュレータ１０２を動かす。

【０００５】ところで、画像モニタ１０５の画像に基づ
き対象物体１０１と人工衛星１００との現状の相対的位
置関係を判断し易くするために、両者に図１３に示すよ
うな位置決めマークをそれぞれ設けることが考えられて
いる。

【０００６】図１３は図１２の対象物体１０１付近の斜
視図であり、この図では、説明を簡略化するために、マ
ニピュレータ１０２の把持部の図示を省略するととも
に、カメラ１０３が対象物体１０１上に固定されている
ものとして図示してある。符号１００ａは、人工衛星１
００の表面状の一部であり、対象物体１０１が位置合わ
せされるべき面を示し、また、１０５ａは、画像モニタ
１０５の表示画面を示す。

【０００７】対象物体１０１の表面のうち、人工衛星表
面部１００ａに対向しＸＹ面上にある面（以下「対象物
体１０１の底面」という）とＹＺ面上にある面との交差
エッジ部に、直線状のマーク１２１を設け、そのマーク
１２１の中央付近に突起状のマーク１２２を設ける。ま
た、人工衛星表面部１００ａの所定位置に、直角に交差
する２つの直線からなるマーク１２３，１２４を設け
る。こうしたマーク１２１〜１２４がカメラ１０３によ
って撮影されて画像モニタ１０５に表示される。表示画
面１０５ａ上のマーク画像１２１ａ〜１２４ａはそれぞ
れ、マーク１２１〜１２４に対応する。

【０００８】ここで、上述した対象物体１０１と人工衛
星１００との所望の位置関係とは、対象物体１０１の底
面と人工衛星表面部１００ａとが同一面上に位置し、か
つ、マーク１２１とマーク１２３とが同一直線上に位置
し、さらに、マーク１２２がマーク１２４上に位置する
ときの位置関係であるとする。遠隔操作によりそうした
所望の位置関係にするためには、まず、表示画面１０５
ａ上においてマーク画像１２１ａとマーク画像１２３ａ
とが平行になるように、ジョイスティック１０６を操作
して、作業側のマニピュレータ１０２を動かす。つぎ
に、その平行を維持したまま、マーク画像１２２ａがマ
ーク画像１２４ａ上に重なるように操作する。そして、
マーク画像１２２ａをマーク画像１２４ａに沿って移動
して、マーク画像１２１ａとマーク画像１２３ａとが重
なるようにする。この時に、位置決めが完了して所望の
位置関係になる。

【０００９】なお、対象物体１０１と人工衛星１００と
の相対的位置関係を判断し易くするために、複数のカメ
ラで異なる位置から両者の画像を得るようにする装置も
あるが、この装置では、複数のカメラの設置やそれらの
画像データの送信という宇宙空間に設けられる装置とし
ては好ましくない負担を求められることになるので、カ
メラは１台であることが望ましい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、対象物体１
０１の底面と人工衛星表面部１００ａとが平行でなく、
人工衛星表面部１００ａが、Ｙ方向を軸にして少し回転
していた場合でも、画像モニタ１０５の表示画面１０５
ａに表示される各マーク画像は、両者が平行であるとき
に比べ、ほとんど変化がない。そのため、画像モニタ１
０５の表示画面１０５ａだけを頼りにする操作者は、両
者が平行でないことを認識することはできず、それに気
付かずに上述のジョイスティック１０６の操作をしてし
まうことになる。

【００１１】その結果、両者が平行でないまま、人工衛
星表面部１００ａと対象物体１０１とを接近させてしま
い、人工衛星表面部１００ａと対象物体１０１とが所定
の位置関係に達する前にそれらの一部どうしを衝突させ
てしまう危険性があった。

【００１２】また、作業内容によっては人工衛星１００
に対する対象物体１０１の接近経路に制約がある場合が
あり、そうした制約に対応できる位置決め装置が求めら
れている。

【００１３】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、姿勢を含めた対象物体の位置決めの操作性お
よび信頼性の向上を図った位置決め装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】また、本発明の他の目的は、対象物体の接
近動作を制限する作業に対処できる位置決め装置を提供
することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するために、図１に示すように、２つの物体の相対的
位置関係を、１台の画像入力装置のモニタ画像を用いて
調整する位置決め装置が提供される。この装置は、端部
（１ｂ）に少なくとも２点からなる第１の位置決めマー
ク（Ｍ１）を有した第１の物体（１）と、第１の物体
（１）に対向する面の所定の位置に、第１の位置決めマ
ーク（Ｍ１）の各点に対応する少なくとも２線からなる
第２の位置決めマーク（Ｍ２）を有した第２の物体
（５）と、第１の物体（１）と第２の物体（５）との相
対的位置関係を変化させる移動手段（３）と、第１の物
体（１）および第２の物体（５）のいずれか一方に固定
され、かつ、第１の位置決めマーク（Ｍ１）および第２
の位置決めマーク（Ｍ２）が視野に入るとともに、視野
内（４ａ）において第１の位置決めマーク（Ｍ１ａ）の
背後に第２の位置決めマーク（Ｍ２ａ）が位置するよう
な位置に固定された画像入力手段（２）とから構成され
る。

【００１６】また、第１の物体（１）は、第１の位置決
めマーク（Ｍ１）の各点を起点とし、第１の物体（１）
または第２の物体（５）の所定の移動経路方向（図３の
符号６方向）へ延びた少なくとも２線からなる第３の位
置決めマーク（Ｍ３）を有する。

【００１７】

【作用】以上の構成において、操作者は、画像表示手段
（４）の表示画面（４ａ）を観察しながら移動手段
（３）を操作して、第１の位置決めマークの画像（Ｍ１
ａ）の各点が第２の位置決めマークの画像（Ｍ２ａ）の
各線の上に重なるようにする。この重なったとき、第１
の物体（１）と第２の物体（５）との相対的位置関係
は、両者の所定の移動経路上に位置決めされたことにな
る。

【００１８】しかし、図１３を参照して説明したＹ方向
を軸にした人工衛星表面５の回転ずれ（姿勢ずれ）が生
じているときには、表示画面（４ａ）においてマーク画
像（Ｍ２ａ）と第３の位置決めマークの画像（Ｍ３ａ）
とが直線上に並ばず、折れ線状になる。

【００１９】そこで、表示画面（４ａ）を観察しながら
移動手段（３）を操作して、マーク画像（Ｍ２ａ）とマ
ーク画像（Ｍ３ａ）とが直線上に並ぶようにする。この
とき、第１の物体（１）と第２の物体（５）との相対的
位置関係は、両者の所定の移動経路上に位置決めされ、
かつ、図１３を参照して説明したＸ方向およびＹ方向を
軸にした各回転ずれもなくなり、姿勢が一定する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本発明の位置決め装置を含む作業装置およ
び遠隔操作装置の全体構成は図１２に示す構成と基本的
に同じである。

【００２１】図１は、本発明の第１の実施例の位置決め
装置を示す斜視図である。すなわち、電池等の対象物体
１にカメラ２が固定され、対象物体１はマニピュレータ
３によって把持されている。カメラ２からの画像出力は
地上の画像表示装置４の表示画面４ａに表示される。マ
ニピュレータ３の把持部分の図示は省略する。

【００２２】対象物体１の底面とカメラ２の設けられた
側面１ａとの交差線であるエッジ１ｂ付近の側面１ａ側
に２点の位置決め用のマークＭ１を設ける。また、対象
物体１が位置決めされるべき人工衛星表面５には、２直
線からなるハの字状の位置決め用のマークＭ２を設け
る。図２（Ａ）に、このマークＭ２が設けられた人工衛
星表面５の平面図を示す。これらのマークＭ１，Ｍ２の
配置方法について図３を参照して詳述する。

【００２３】図３は、位置決めマークの配置方法につい
て説明する図である。図中、Ｃはカメラ２の位置を示
し、Ｐ，Ｑは対象物体１の側面１ａ上の２つのマークＭ
１の位置を示す。ここで、点Ｃと点Ｐ，Ｑとを結ぶ２線
が第１の位置にある人工衛星表面５と交わる点をＰａ，
Ｑａとする。つぎに、人工衛星表面５を矢印６方向に少
し移動して第２の位置に置き、このとき上記２線に人工
衛星表面５が交差する点をＰｂ，Ｑｂとし、この第２の
位置で、第１の位置での点Ｐａ，Ｑａに対応する点をＰ
ａｂ，Ｑａｂとする。人工衛星表面５上の２点Ｐａｂ，
Ｐｂを結ぶ線と、２点Ｐａｂ，Ｑｂを結ぶ線とが、マー
クＭ２に相当する。すなわち、人工衛星表面５が、対象
物体１に対する相対的な所定の移動経路である矢印６方
向に沿って移動したときに、カメラ２からマークＭ１と
マークＭ２とを観察すると、マークＭ１の各点がマーク
Ｍ２の各線の上をそれぞれ移動することになる。なお、
点Ｐ，Ｑを矢印６と反対方向に移動したときに、点Ｐａ
ｂ，Ｐｂを結ぶ線および２点Ｐａｂ，Ｑｂを結ぶ線とそ
れぞれ交わる点をＰｃ，Ｑｃとする。

【００２４】図１に戻って、こうしたマークＭ１，Ｍ２
の画像が、画像表示装置４の表示画面４ａにマーク画像
Ｍ１ａ，Ｍ２ａとして表示される。つぎに、このように
構成される位置決め装置の動作を説明する。

【００２５】操作者は、画像表示装置４の表示画面４ａ
を観察しながらマニピュレータを操作して、マーク画像
Ｍ１ａの各点がマーク画像Ｍ２ａの各線の上に重なるよ
うにする。この重なったとき、人工衛星と対象物体１と
の相対的位置関係は、両者の所定の移動経路上に位置決
めされたことになる。

【００２６】このマーク画像Ｍ１ａの各点とマーク画像
Ｍ２ａの各線との重ね合わせにより、図１３を参照して
説明したＸ方向を軸にした人工衛星表面５の回転ずれを
規制することはできる。しかし、Ｙ方向を軸にした回転
ずれを規制することはできない。このＹ方向を軸にした
回転ずれを規制した装置を図４に示す。

【００２７】図４は本発明の第２の実施例の位置決め装
置を示す斜視図である。この第２の実施例は第１の実施
例とほとんど同じ構成であるので、第１の実施例と同一
の構成部分には同一の符号を付してその説明を省略し、
異なる部分だけ説明する。

【００２８】すなわち、対象物体１の側面１ａ上に、マ
ークＭ１の２点を起点にした２本の直線からなるマーク
Ｍ３を設ける。このマークＭ３は、図３において点Ｐ，
Ｑを起点とし、２点Ｐ，Ｐｃを結ぶ方向および２点Ｑ，
Ｑｃを結ぶ方向にそれぞれ上方に延長した線に相当す
る。なお、マークＭ３の画像が、画像表示装置４の表示
画面４ａにマーク画像Ｍ３ａとして表示される。

【００２９】操作者は、第１の実施例と同様に、画像表
示装置４の表示画面４ａを観察しながらマニピュレータ
を操作して、マーク画像Ｍ１ａの各点がマーク画像Ｍ２
ａの各線の上に重なるようにする。このとき、人工衛星
と対象物体１との相対的位置関係は、両者の所定の移動
経路上に位置決めされたことになる。しかし、図１３を
参照して説明したＹ方向を軸にした人工衛星表面５の回
転ずれ（姿勢ずれ）が生じているときには、表示画面４
ａにおいてマーク画像Ｍ２ａとマーク画像Ｍ３ａとが直
線上に並ばず、折れ線状になる。

【００３０】そこで、表示画面４ａを観察しながらマニ
ピュレータを操作して、マーク画像Ｍ２ａとマーク画像
Ｍ３ａとが直線上に並ぶようにする。このとき、人工衛
星と対象物体１との相対的位置関係は、両者の所定の移
動経路上に位置決めされ、かつ、図１３を参照して説明
したＸ方向およびＹ方向を軸にした各回転ずれもなくな
り、姿勢が一定する。

【００３１】つぎに、対象物体を人工衛星から所定の距
離に位置決めするようにした第３の実施例を説明する。
図５は本発明の第３の実施例の位置決め装置を示す斜視
図である。この第３の実施例は第２の実施例とほとんど
同じ構成であるので、第２の実施例と同一の構成部分に
は同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分だ
け説明する。

【００３２】すなわち、人工衛星表面５上に、マークＭ
２の各線を結ぶ直線からなるマークＭ４１を設ける。こ
のマークＭ４１は、図３において点Ｐｃと点Ｑｃとを結
ぶ線に相当する。図６（Ａ）に、このマークＭ４１が設
けられた人工衛星表面５の平面図を示す。また、対象物
体１の側面１ａ上に、マークＭ１の２点を結ぶ直線から
なるマークＭ５を設ける。このマークＭ５は、図３にお
いて点Ｐと点Ｑとを結ぶ線に相当する。なお、マークＭ
４１，Ｍ５の画像が、画像表示装置４の表示画面４ａに
マーク画像Ｍ４１ａ，Ｍ５ａとして表示される。

【００３３】操作者は、第２の実施例と同様に、画像表
示装置４の表示画面４ａを観察しながらマニピュレータ
を操作して、まず、マーク画像Ｍ１ａの各点がマーク画
像Ｍ２ａの各線の上に重なるようにする。つぎに、マー
ク画像Ｍ２ａとマーク画像Ｍ３ａとが直線上に並ぶよう
にする。そして、これらの２状態を維持しながら、マー
ク画像Ｍ４１ａをマーク画像Ｍ５ａに重なるようにす
る。この重なったとき、人工衛星表面５と対象物体１の
底面とが同一平面上に位置決めされるとともに、人工衛
星と対象物体１とが所定の位置関係に位置決めされたこ
とになる。

【００３４】なお、図６（Ｂ）に示すように、マークＭ
４１に代わって、マークＭ４２をマークＭ４１の設けら
れた位置よりも所定間隔だけ離した上方の位置に設ける
ようにしてもよい。これにより、人工衛星と対象物体１
とが、所定の移動経路上に位置決めされ、かつ、図１３
を参照して説明したＸ方向およびＹ方向を軸にした各回
転ずれがなくなり、さらに、人工衛星を対象物体１に対
し所定の距離だけ離れた位置に位置決めすることができ
る。

【００３５】また、第３の実施例では、マークＭ４１ま
たはマークＭ４２は線から成るマークとして説明した
が、これらは点状であってもよい。つぎに、対象物体と
人工衛星との相互距離を位置決め前に認識できるように
した第４の実施例を説明する。

【００３６】図７は本発明の第４の実施例の位置決め装
置を示す斜視図である。この第４の実施例は第３の実施
例とほとんど同じ構成であるので、第３の実施例と同一
の構成部分には同一の符号を付してその説明を省略し、
異なる部分だけ説明する。

【００３７】すなわち、人工衛星表面５上に、マークＭ
２の各線と交差する複数の目盛り線からなるマークＭ６
を設ける。図２（Ｂ）に、このマークＭ６が設けられた
人工衛星表面５の平面図を示す。なお、マークＭ６の画
像が、画像表示装置４の表示画面４ａにマーク画像Ｍ６
ａとして表示される。

【００３８】操作者は、第３の実施例と同様に、画像表
示装置４の表示画面４ａを観察しながらマニピュレータ
を操作して、まず、マーク画像Ｍ１ａの各点がマーク画
像Ｍ２ａの各線の上に重なるようにする。つぎに、マー
ク画像Ｍ２ａとマーク画像Ｍ３ａとが直線上に並ぶよう
にする。このとき、表示画面４ａ上で、マーク画像Ｍ５
ａがマーク画像Ｍ６ａの各目盛り線のいずれと重なって
いるかを読み取り、それにより人工衛星表面５と対象物
体１との距離を認識する。そして、この認識された距離
に基づき、マニピュレータを操作して、その後の位置決
めを行う。この第４の実施例は、人工衛星と対象物体１
との接近を高速かつ安全に行う位置決め装置において、
特に有効である。

【００３９】なお、マークＭ６がマークＭ２に交差して
いる必要は必ずしもなく、マークＭ４１の位置からの距
離を表示できるマークであるならば、どんな形状であっ
ても、またどの位置にあってもよい。

【００４０】つぎに、対象物体に位置決め用のマークが
設けられない場合でも位置決めができる第５の実施例を
説明する。図８は本発明の第５の実施例の位置決め装置
を示す斜視図である。この第５の実施例は図５に示す第
３の実施例とほとんど同じ構成であるので、第３の実施
例と同一の構成部分には同一の符号を付して、その説明
を省略し、異なる部分だけ説明する。

【００４１】すなわち、第５の実施例では、第３の実施
例に比べマークＭ３，Ｍ５がなく、したがって表示画面
４ａ上にマーク画像Ｍ３ａ，Ｍ５ａがない。そして、カ
メラ２と画像表示装置４との間に画像処理装置７が介在
する。画像処理装置７は、上記マーク画像Ｍ３ａ，Ｍ５
ａが表示されるべき画面位置にマーク画像Ｍ８，Ｍ７を
追加（スーパーインポーズ）する装置である。カメラ２
は対象物体１に固定されているので、マーク画像Ｍ８，
Ｍ７を常時、対象物体１の側面１ａの画像の所定位置に
表示することができる。

【００４２】画像表示装置４の表示画面４ａを観察しな
がらの操作者によるマニピュレータの操作は、第３の実
施例と全く同様に行われる。なお、マーク画像Ｍ８，Ｍ
７の追加に代えて、焦点深度の深いカメラのレンズにマ
ークＭ３，Ｍ５に相当するマークを付けたり、また、画
像メモリにマークＭ３，Ｍ５に相当するマークを書き込
んだりしてもよい。

【００４３】以上の第１乃至第５の実施例では、人工衛
星表面５に設けられる位置決め用のマークは線で構成さ
れていたが、これに代わってエッジにより構成するよう
にしてもよい。これを次に説明する。

【００４４】図９は人工衛星表面５に設けられる、エッ
ジにより構成される位置決め用のマークを示す図であ
る。すなわち、図形の端であるエッジＥ２，Ｅ４１がマ
ークＭ２，Ｍ４１にそれぞれ相当する。エッジＥ４１
は、マークＭ４２に相当するようにしてもよい。こうし
たエッジを使うことにより位置決め精度が向上する。つ
まり、線からなるマークでは必ず幅があるため位置決め
のときにその幅分だけ誤差を生じる。しかし、エッジで
は幅がないから正確な位置決めが可能となる。

【００４５】また、図に示すように、図形Ｆ１，Ｆ２を
設けることにより、画像表示装置４の表示画面４ａにお
いて、エッジＥ４１よりも上が対象物体１に隠れてしま
っても位置決め状態が正確に把握できる。これにより正
確で操作性のよい位置決めが可能となる。

【００４６】つぎに、対象物体と人工衛星との位置決め
を自動的に行う第６の実施例を説明する。図１０は本発
明の第６の実施例の位置決め装置を含む宇宙空間の作業
装置および地上の遠隔操作装置の概略を示す。作業側の
作業装置には、人工衛星１０に搭載され、電池等の対象
物体１１を把持し移動するロボットのマニピュレータ１
２、マニピュレータ１２の一部に固定されたカメラ１
３、マニピュレータ１２の駆動制御を行うコントローラ
１４等があり、操作側の遠隔操作装置には、カメラ１３
から送られた対象物体１１および人工衛星１０の画像の
処理を行いマークを検出する画像処理装置１５、検出さ
れたマークからマニピュレータ１２の操作指令信号を作
成してコントローラ１４へ伝送する演算装置１６等があ
る。

【００４７】人工衛星１０および対象物体１１には、上
記実施例のいずれかの位置決め用マークが設けられる。
以上のような構成における位置決めを、図１１を参照し
て説明する。

【００４８】図１１は第６の実施例の位置決めの手順を
示すフローチャートであり、ステップＳ１，Ｓ２が画像
処理装置１５で実行され、ステップＳ３，Ｓ４が主に演
算装置１６およびコントローラ１４で実行される。

【００４９】〔Ｓ１〕画像処理装置１５にカメラ１３か
ら対象物体１１および人工衛星１０の画像を入力する。
この画像には位置決め用マークの画像が含まれている。 〔Ｓ２〕入力した画像の中から位置決め用マークの画像
を抽出する。すなわち、マークが直線で構成されている
ことに着目し、画像処理によって直線検出をしてマーク
の画像を抽出する。また、マークに特定の色を付してお
き、その色を検出することによりマークの画像を抽出す
るようにしてもよい。

【００５０】〔Ｓ３〕演算装置１６により、抽出された
対応マークどうしの一致を判断する。すなわち、画像上
のマークの位置や傾きを計算し、対応マークどうしが一
致しているか否かを判断する。一致していれば位置決め
を終了し、一方、一致していなければステップＳ４へ進
む。

【００５１】〔Ｓ４〕演算装置１６により、画像上の対
応マークどうしのずれを修正するための指令信号を作成
してコントローラ１４へ出力する。すなわち、抽出され
た第１の位置決めマークの各点と、これらの各点に対応
する抽出された第２の位置決めマークの各線とのそれぞ
れのずれ量に基づき、人工衛星１０と対象物体１１との
所定の相対的位置関係からのずれ量を算出し、指令信号
としてコントローラ１４へ出力する。これによりマニピ
ュレータ１２が駆動され、人工衛星１０に対し対象物体
１１が移動される。そして、ステップＳ１へ戻る。

【００５２】このようなステップＳ１〜Ｓ４を繰り返す
ことにより、自動的に位置決めがなされることになる。
以上の各実施例では、カメラを対象物体側に固定した
が、人工衛星側に固定してもよい。また、対象物体を人
工衛星に対して移動させても、その反対に、人工衛星を
対象物体に対して移動させてもよい。

【００５３】また、以上の各実施例では、マークＭ１は
２つの点からなるマークとして、またマークＭ２は２つ
の線からなるマークとして説明したが、いずれも、３つ
以上から構成されるようにしてもよい。その場合、マー
クＭ３も３つ以上から構成される。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、第１の
物体に設けられた第１の位置決めマーク（Ｍ１）および
第２の物体（Ｍ２）に設けられた第２の位置決めマーク
を位置決めに用いることにより、対象物体の位置決めの
操作性および信頼性を向上させることができる。

【００５５】また、第２の位置決めマークは、第１の物
体と第２の物体とが所定の相対的位置関係にあるときに
画像表示手段に表示された画像において第１の位置決め
マークの各点が示す軌跡と一致するように第２の物体に
予め設けられるので、第１の物体と第２の物体との接近
動作を制限する作業に対処できる。

【００５６】また、本発明では、マークＭ３を設けるこ
とにより、２つの物体の相対的な姿勢を制御することが
できる。また、マークＭ４１，Ｍ４２，マークＭ５を設
けることにより、２つの物体間の相対的な位置関係（距
離）を任意に設定し、その設定位置に位置決めすること
ができる。

【００５７】また、マークＭ５，マークＭ６を設けるこ
とにより、２つの物体間の位置決め前の距離を知ること
ができる。また、２つの物体の一方に位置決めマークを
設けることができないときでも、マーク画像を重ねて表
示する画像表示手段を設けることにより、位置決めをす
ることができる。

【００５８】また、画像処理手段および演算手段を用い
ることにより、位置決めを自動的に行うことができる。
また、位置決めマークを図形のエッジで表し、エッジを
組み合わせることにより、精度よく操作性の優れた位置
決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の位置決め装置を示す斜
視図である。

【図２】人工衛星表面の平面図であり、（Ａ）はマーク
Ｍ２が設けられたもの、（Ｂ）はマークＭ２，Ｍ４１，
Ｍ６が設けられたものである。

【図３】位置決めマークの配置方法について説明する図
である。

【図４】本発明の第２の実施例の位置決め装置を示す斜
視図である。

【図５】本発明の第３の実施例の位置決め装置を示す斜
視図である。

【図６】人工衛星表面の平面図であり、（Ａ）はマーク
Ｍ２，Ｍ４１が設けられたもの、（Ｂ）はマークＭ２，
Ｍ４２が設けられたものである。

【図７】本発明の第４の実施例の位置決め装置を示す斜
視図である。

【図８】本発明の第５の実施例の位置決め装置を示す斜
視図である。

【図９】人工衛星表面に設けられる、エッジにより構成
される位置決め用のマークを示す図である。

【図１０】本発明の第６の実施例の位置決め装置を含む
宇宙空間の作業装置および地上の遠隔操作装置の概略を
示す図である。

【図１１】第６の実施例の位置決めの手順を示すフロー
チャートである。

【図１２】宇宙空間の作業装置および地上の遠隔操作装
置の概略を示す図である。

【図１３】図１２の対象物体付近の斜視図である。

【符号の説明】

１ 対象物体（第１の物体） １ａ 側面 １ｂ 端部 ２ カメラ（画像入力手段） ３ マニピュレータ（移動手段） ４ 画像表示装置（画像表示手段） ４ａ 表示画面 ５ 人工衛星表面（第２の物体） Ｍ１ マーク（第１の位置決めマーク） Ｍ１ａ マーク画像 Ｍ２ マーク（第２の位置決めマーク） Ｍ２ａ マーク画像

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの物体の相対的位置関係を、１台の
   画像入力装置のモニタ画像を用いて調整する位置決め装
   置において、 端部（１ｂ）に少なくとも２点からなる第１の位置決め
   マーク（Ｍ１）を有した第１の物体（１）と、 前記第１の物体（１）に対向する面の所定の位置に、前
   記第１の位置決めマーク（Ｍ１）の各点に対応する少な
   くとも２線からなる第２の位置決めマーク（Ｍ２）を有
   した第２の物体（５）と、 前記第１の物体（１）と前記第２の物体（５）との相対
   的位置関係を変化させる移動手段（３）と、 前記第１の物体（１）および前記第２の物体（５）のい
   ずれか一方に固定され、かつ、前記第１の位置決めマー
   ク（Ｍ１）および前記第２の位置決めマーク（Ｍ２）が
   視野に入るとともに、視野内（４ａ）において前記第１
   の位置決めマーク（Ｍ１ａ）の背後に前記第２の位置決
   めマーク（Ｍ２ａ）が位置するような位置に固定された
   画像入力手段（２）と、 を有することを特徴とする位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記画像入力手段（２）から出力される
   画像信号に基づき画像表示を行う画像表示手段（４）
   と、 前記移動手段（３）の駆動制御を行う駆動制御手段と、 をさらに有することを特徴とする請求項１記載の位置決
   め装置。
3. 【請求項３】 前記第２の位置決めマーク（Ｍ２）は、
   前記第１の物体（１）と前記第２の物体（２）とが所定
   の相対的位置関係にあるときに前記画像表示手段（４）
   に表示された画像（４ａ）において前記第１の位置決め
   マーク（Ｍ１ａ）の各点が示す軌跡と一致するように前
   記第２の物体（５）に予め設けられることを特徴とする
   請求項１記載の位置決め装置。
4. 【請求項４】 前記第２の位置決めマーク（Ｍ２）は、
   前記第２の物体（５）に２直線がハの字状の配置で予め
   設けられたマークであることを特徴とする請求項３記載
   の位置決め装置。
5. 【請求項５】 前記第１の物体（１）は、前記第１の位
   置決めマーク（Ｍ１）の各点を起点とし、前記第１の物
   体（１）または前記第２の物体（５）の所定の移動経路
   方向（６）へ延びた少なくとも２線からなる第３の位置
   決めマーク（Ｍ３）を有することを特徴とする請求項１
   記載の位置決め装置。
6. 【請求項６】 前記第２の物体（５）は、前記第２の位
   置決めマーク（Ｍ２）の各線を、前記第１の物体（１）
   の端部（１ｂ）に対応する所定の位置で交差する直線か
   らなる第４の位置決めマーク（Ｍ４１）を有することを
   特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
7. 【請求項７】 前記第２の物体（５）は、前記第４の位
   置決めマーク（Ｍ４１）から離れた位置に第５の位置決
   めマーク（Ｍ４２）を有することを特徴とする請求項６
   記載の位置決め装置。
8. 【請求項８】 前記画像入力手段から出力される画像信
   号に基づき前記第１の位置決めマークおよび前記第２の
   位置決めマークを抽出する画像処理手段（１５）と、 前記抽出された第１の位置決めマークの各点と、これら
   の各点に対応する前記抽出された第２の位置決めマーク
   の各線とのそれぞれのずれ量に基づき、前記第１の物体
   と前記第２の物体との所定の相対的位置関係からのずれ
   量を算出する演算処理手段（１６）と、 前記演算処理手段（１６）で算出されたずれ量に基づき
   前記移動手段の駆動制御を行う駆動制御手段（１４）
   と、 をさらに有することを特徴とする請求項１記載の位置決
   め装置。
9. 【請求項９】 前記第２の物体（５）に設けられる第２
   の位置決めマーク（Ｍ２）は、図形のエッジ（Ｅ２）に
   より線を表現したマークであることを特徴とする請求項
   １記載の位置決め装置。
10. 【請求項１０】 ２つの物体の相対的位置関係を、１台
    の画像入力装置のモニタ画像を用いて調整する位置決め
    装置において、 第１の物体（１）と、 前記第１の物体（１）に対向する面の所定の位置に少な
    くとも２線からなる第２の位置決めマーク（Ｍ２）を有
    した第２の物体（５）と、 前記第１の物体（１）と前記第２の物体（５）との相対
    的位置関係を変化させる移動手段（３）と、 前記第１の物体（１）に固定され、かつ、前記第１の物
    体（１）の端部および前記第２の位置決めマーク（Ｍ
    ２）が視野に入るとともに、視野内（４ａ）において前
    記第１の物体の端部の背後に前記第２の位置決めマーク
    （Ｍ２ａ）が位置するような位置に固定された画像入力
    手段（２）と、 前記画像入力手段（２）から出力される画像信号に基づ
    き画像表示を行うとともに、前記第１の物体（１）の端
    部の画像位置に、前記第２の位置決めマーク（Ｍ２）の
    各線に対応する少なくとも２点からなる第１の位置決め
    マーク画像を重ねて表示する画像表示手段（７，４）
    と、 を有することを特徴とする位置決め装置。