JPH0787541B2 - Image information transmission device - Google Patents

Image information transmission device

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JPH0787541B2
JPH0787541B2 JP1040539A JP4053989A JPH0787541B2 JP H0787541 B2 JPH0787541 B2 JP H0787541B2 JP 1040539 A JP1040539 A JP 1040539A JP 4053989 A JP4053989 A JP 4053989A JP H0787541 B2 JPH0787541 B2 JP H0787541B2
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television camera
camera
visual field
manipulator
image
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昌幸 向田
肇 須藤
弘行 番場
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は,テレビカメラを用いた画像情報伝送装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an image information transmission device using a television camera.

(従来の技術) 移動ロボットのように,障害物を回避しながら作業位置
へ向けて移動しなければならないようなシステムでは,
環境情報を取り入れるための画像情報伝送装置を必要と
する。たとえば,遠隔操作式マニピュレータを備えた移
動ロボットシステムでは,一般に,マニピュレータの位
置,姿勢の確認,作業場の確認および移動制御の容易化
のために,マニピュレータの後方に立体テレビカメラを
設置し,オペレータが立体テレビモニタを観察しながら
マニピュレータの操作と移動制御とを行なえるようにし
ている。そして,通常は,テレビカメラにズーム機能を
持たせるとともにカメラを支持する雲台にパン・チルト
機能を持たせ,これらの機能を最大限に活用することに
よって実在観のある画像情報をオペレータが得られるよ
うにしている。
(Prior Art) In a system such as a mobile robot that needs to move toward a work position while avoiding obstacles,
An image information transmission device for taking in environmental information is required. For example, in a mobile robot system equipped with a remote-controlled manipulator, in general, a stereoscopic television camera is installed behind the manipulator in order to confirm the position and orientation of the manipulator, the workplace, and facilitate movement control, and The manipulator can be operated and its movement can be controlled while observing the stereoscopic TV monitor. Usually, the TV camera has a zoom function, and the pan / tilt function that supports the camera has a pan / tilt function. By making the most of these functions, the operator can obtain realistic image information. I am allowed to do so.

しかしながら,立体テレビカメラでは視野範囲に限界が
あり,死角領域が必然的に広くなる。このため,作業や
環境が複雑になると,マニピュレータでの作業性が大幅
に低下する。このようなことから,従来は,立体テレビ
カメラのほかに,補助テレビカメラを数箇所に亙って配
置したり,あるいは観察位置を可変可能とするカメラア
ームを備えた補助テレビカメラを設置したりして立体テ
レビカメラでは見えない死角領域や作業場の監視を行な
うようにしている。しかし,補助テレビカメラを複数箇
所に設置する方式では,テレビカメラの台数分のカメラ
コントロールユニットが必要となり,画像情報伝送系全
体が複雑化するのを免れ得ない問題があった。また,位
置可変のアームに補助テレビカメラを搭載する方式で
は,補助テレビカメラの台数を減らせる反面,アームは
勿論のことアームを駆動するためのモータおよびドライ
バーを必要とするため,画像情報伝送系全体の重量が増
加し,これに伴って全体が高価格化する問題があった。
However, a stereoscopic TV camera has a limited field of view, and the blind spot region is inevitably wide. Therefore, if the work or environment becomes complicated, the workability of the manipulator is significantly reduced. For this reason, conventionally, in addition to the stereoscopic TV camera, auxiliary TV cameras are arranged in several places, or auxiliary TV cameras equipped with a camera arm that can change the observation position are installed. Then, it monitors the blind spots and work areas that cannot be seen with a stereoscopic TV camera. However, the method of installing auxiliary TV cameras at multiple locations requires camera control units for the number of TV cameras, which inevitably complicates the entire image information transmission system. In addition, in the method of mounting the auxiliary TV camera on the variable position arm, the number of auxiliary TV cameras can be reduced, but on the other hand, not only the arm but also the motor for driving the arm and the driver are required. There was a problem that the overall weight increased and the overall price increased accordingly.

そこで,このような不具合を解消するために,マニピュ
レータに付設されて遠隔操作される要素,たとえばマニ
ピュレータの近傍にマニピュレータ支援用として配置さ
れるクレーン装置のアームに補助テレビカメラを搭載
し,このクレーンアームを補助テレビカメラの位置可変
用に共用することが考えられる。このように構成する
と,補助テレビカメラ専用の可変アームを設ける必要が
ないので,画像情報伝送系全体を大幅に単純化できる。
しかし,クレーン装置は,マニピュレータを支援するた
めのものであり,マニピュレータと協同して動作しなけ
ればならない場合が多い。このため,クレーンアームに
補助テレビカメラを搭載しても,クレーンアームが本来
の支援動作を行なうと,この支援動作に伴って補助テレ
ビカメラの視野が動き,この結果,オペレータが必要と
している領域の画像が得られない問題があった。
Therefore, in order to solve such a problem, an auxiliary television camera is mounted on an element attached to the manipulator and remotely operated, for example, an arm of a crane device arranged for supporting the manipulator in the vicinity of the manipulator. It is conceivable to use the same for variable position of the auxiliary TV camera. With this configuration, it is not necessary to provide a variable arm dedicated to the auxiliary TV camera, and therefore the entire image information transmission system can be greatly simplified.
However, the crane device is for supporting the manipulator, and in many cases, the crane device has to operate in cooperation with the manipulator. For this reason, even if an auxiliary TV camera is mounted on the crane arm, when the crane arm performs the original support operation, the field of view of the auxiliary TV camera moves with this support operation, and as a result, the area required by the operator is reduced. There was a problem that images could not be obtained.

(発明が解決しようとする課題) 上述の如く,テレビカメラを主として別の用途に供され
る遠隔操作式の可動体に取付けてなる画像情報伝送装置
においては,可動体をカメラ位置可変用に共用できる反
面,可動体が本来の動作を行なったときには目的とする
領域の画像情報が得られない問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the image information transmission device in which the television camera is attached to the remote-controlled movable body mainly used for another purpose, the movable body is commonly used for changing the camera position. On the other hand, there is a problem that the image information of the target area cannot be obtained when the movable body performs the original operation.

そこで本発明は,テレビカメラを主として別の用途に供
される遠隔操作式の可動体に取付けたことによる利点を
損うことなく,しかも可動体がそれ本来の動作を行なっ
た場合でも,この動作の影響を受けることなく常に目的
とする領域の画像情報を伝送することができる画像情報
伝送装置を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention does not impair the advantages of mounting the television camera on a remote-controlled movable body mainly used for another purpose, and even when the movable body performs its original operation, this operation is performed. It is an object of the present invention to provide an image information transmission device that can always transmit image information in a target area without being affected by the above.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために,請求項1に係る発明では,
テレビカメラと,このテレビカメラが捕えた画像を写し
出す受像装置とを備え,上記テレビカメラを主として別
の用途に供される遠隔操作式の可動体に取付けてなる画
像情報伝送装置において,前記テレビカメラを前記可動
体に対して可動自在に支持する雲台と,前記テレビカメ
ラが目標としている視野領域内の物体表面に光ビームを
照射して光点を形成する手段と,前記テレビカメラの視
野を目標とする前記視野領域に設定したときに得られた
上記テレビカメラの撮像素子上における前記光点の座標
を基準にし,この基準座標と現時点における光点の座標
とを比較して上記テレビカメラの視野変化を検出する手
段と,この手段によって検出された視野変化に対応させ
て前記テレビカメラの視野を目標とする前記視野領域に
保つべく前記雲台を制御する方向制御手段とを備えてい
る。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1,
An image information transmission device comprising a television camera and an image receiving device for displaying an image captured by the television camera, wherein the television camera is attached to a remote-controlled movable body mainly used for another purpose. A platform for movably supporting the movable body with respect to the movable body, a means for irradiating a light beam on an object surface in a visual field target by the television camera to form a light spot, and a visual field for the television camera. The coordinates of the light spot on the image pickup element of the television camera obtained when the target visual field is set are used as a reference, and the reference coordinates and the coordinates of the light spot at the present time are compared to each other. Means for detecting a change in the visual field, and the pan head for keeping the visual field of the television camera in the target visual field region corresponding to the visual field change detected by the means And a direction control means for controlling.

また,請求項2に係る発明では,前記可動体が,遠隔操
作式マニピュレータの上方で,かつ上記マニピュレータ
を支援するクレーン装置のアームによって構成されてい
る。
Further, in the invention according to claim 2, the movable body is configured above the remote-controlled manipulator and by an arm of a crane device that supports the manipulator.

(作用) 請求項1に係る発明においては,可動体が動くと,テレ
ビカメラの視野領域も変化しようとする。このとき,視
野の変化が前記検出手段によって検出される。そして,
方向制御手段は視野の変化に対応させてテレビカメラの
視野を一定領域に保つべく雲台を制御する。したがっ
て,可動体が別の動作を行なうために動いてもテレビカ
メラが捕える視野領域は不変に保たれることになる。こ
のため,主として別の用途に供される遠隔操作式の可動
体にテレビカメラを搭載し,この可動体をカメラアーム
に兼用させたときに起り易いテレビカメラの視野領域の
移動を防止することが可能となる。
(Operation) In the invention according to claim 1, when the movable body moves, the field of view of the television camera also changes. At this time, the change of the visual field is detected by the detecting means. And
The direction control means controls the platform in order to keep the field of view of the television camera in a certain area in accordance with the change in the field of view. Therefore, the field of view captured by the television camera is kept unchanged even if the movable body moves to perform another operation. For this reason, it is possible to prevent the movement of the field of view of the TV camera, which is likely to occur when the movable body is also used as a camera arm, by mounting the TV camera on a remote-controlled movable body mainly used for another purpose. It will be possible.

また,請求項2に係る発明においては,マニピュレータ
を支援するクレーン装置のアームを動かしてもテレビカ
メラの視野が変わらないので,マニピュレータの操作性
に悪影響を与えることがない。
Further, in the invention according to claim 2, since the field of view of the television camera does not change even if the arm of the crane device supporting the manipulator is moved, the operability of the manipulator is not adversely affected.

(実施例) 以下,図面を参照しながら実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example will be described with reference to the drawings.

第1図には本発明の一実施例に係る画像情報伝送装置を
搭載した柱上活線作業用ロボット1の外観が示されてい
る。この作業用ロボット1は,たとえば電柱2の上端部
に固定されたD形金具3によって支持されている碍子4
a,4b,4cを配電線5に通電したままの状態で交換すると
きなどにおいて使用される。
FIG. 1 shows the external appearance of a pole-mounted hot-line work robot 1 equipped with an image information transmission device according to an embodiment of the present invention. This work robot 1 has an insulator 4 supported by, for example, a D-shaped metal fitting 3 fixed to the upper end of a telephone pole 2.
Used when replacing a, 4b, 4c with the distribution line 5 energized.

作業用ロボット1は,大きく分けて,車両11と,この車
両11上に旋回自在で,かつ起伏自在に,しかも伸縮自在
に搭載されたブーム12と,このブーム12の先端部に旋回
自在に取付けられたワーキングベース13と,このワーキ
ングベース13の下面に基端部が固定された作業用マニピ
ュレータ14と,ワーキングベース13の上面に設置された
クレーン装置15とで構成されている。
The work robot 1 is roughly divided into a vehicle 11, a boom 12 which is mounted on the vehicle 11 so as to be swingable, erectable, and extendable and retractable, and swingably attached to the tip of the boom 12. The working base 13, the working manipulator 14 whose base end is fixed to the lower surface of the working base 13, and the crane device 15 installed on the upper surface of the working base 13.

ブーム12は,軸心線16を中心にして旋回自在で,軸心線
17を中心にして起伏自在に取付けられ,かつ軸心線17と
先端部との間の部分が伸縮自在に形成されている。ま
た,ワーキングベース13は,軸心線18を中心にして旋回
自在に取付けられている。そして,ブーム12の旋回角θ
1,起伏角θ2,長さL,ワーキングベース13の旋回角θ3
の制御は,車両11上のキャビン19内に設置されている操
作パネル20の対応するレバーをオペレータ21が操作し,
これによって油圧モータ等を駆動することによって行な
われる。
The boom 12 is rotatable around the axis 16 and
It is mounted so that it can be lifted up and down around the center 17, and the part between the shaft center line 17 and the tip is formed to be expandable. Further, the working base 13 is attached so as to be rotatable about an axis 18 as a center. Then, the turning angle θ of the boom 12
1 , undulation angle θ 2 , length L, turning angle of working base 13 θ 3
In the control of, the operator 21 operates the corresponding lever of the operation panel 20 installed in the cabin 19 on the vehicle 11,
This is done by driving a hydraulic motor or the like.

作業用マニピュレータ14は,マスタスレーブマニピュレ
ータのスレーブマニピュレータによって構成されてい
る。マスタマニピュレータは,第1図中に22で示すよう
に,キャビン19内に配置されており,オペレータ21によ
って操作される。すなわち,前述したワーキングベース
13の外面で作業用マニピュレータ14のハンド部を後方か
ら観察できる位置には,パン・チルト機能を有した雲台
23を介して自動焦点式の立体テレビカメラ24が設置され
ており,またキャビン19内には立体テレビカメラ24で得
られた画像を写し出す立体モニタテレビ25が配置されて
いる。このロボットでは,オペレータ21が立体モニタテ
レビ25で作業用マニピュレータ14の動きを観察しながら
マスタマニピュレータ22を操作することによって作業用
マニピュレータ14に作業を行なわせるようにしている。
なお,雲台23の制御は操作パネル20に設けられた専用の
レバーを操作することによって行われる。
The work manipulator 14 is composed of a slave manipulator of a master slave manipulator. The master manipulator is arranged in the cabin 19 and is operated by the operator 21, as indicated by 22 in FIG. That is, the working base mentioned above
At the position where the hand part of the work manipulator 14 can be observed from the back on the outer surface of the pan 13, a pan / tilt function is provided.
An autofocus stereoscopic TV camera 24 is installed via 23, and a stereoscopic monitor TV 25 for displaying an image obtained by the stereoscopic TV camera 24 is arranged in the cabin 19. In this robot, the operator 21 operates the master manipulator 22 while observing the movement of the work manipulator 14 on the stereoscopic monitor TV 25, thereby causing the work manipulator 14 to perform the work.
The platform 23 is controlled by operating a dedicated lever provided on the operation panel 20.

クレーン装置15は,第2図に示すように,一端側がワー
キングベース13に対して片持ち支持されるとともに支持
部を中心にして起伏自在に,かつ旋回自在に設けられた
クレーンアーム31と,このクレーンアーム31の起伏角を
軸心線32を中心にして可変する油圧モータ等で構成され
た起伏駆動機構33と,クレーンアーム31の旋回角を軸心
線18を中心にして可変するモータ等で構成された旋回駆
動機構34と,先端部にフック部35を有し,この先端部を
クレーンアーム31の遊端部に設けられた滑車36を経由さ
せて垂下させた巻上げ用のワイヤ37と,このワイヤ37を
選択的に昇降させる電動式のウインチ機構38とで構成さ
れている。そして,起伏駆動機構33,旋回駆動機構34お
よびウインチ機構38の制御は,キャビン19内に設置され
た前記操作パネル20上のレバーを操作することによって
行われる。
As shown in FIG. 2, the crane device 15 includes a crane arm 31, one end of which is cantilevered with respect to the working base 13 and which is provided so as to be capable of undulating and swinging around the support portion. A hoisting drive mechanism 33 composed of a hydraulic motor or the like that changes the hoisting angle of the crane arm 31 about the axis 32, and a motor or the like that changes the turning angle of the crane arm 31 about the axis 18. A swing drive mechanism 34 configured, a hook portion 35 at the tip portion, and a winding wire 37 that is hung down via the pulley 36 provided at the free end portion of the crane arm 31 at this tip portion, It is composed of an electric winch mechanism 38 for selectively raising and lowering the wire 37. Then, the up-and-down drive mechanism 33, the swing drive mechanism 34, and the winch mechanism 38 are controlled by operating the lever on the operation panel 20 installed in the cabin 19.

クレーンアーム31の遊端部で下部には,本発明に係る画
像情報伝送装置41の一部を構成する撮像部42が配置され
ており,またキャビン19内には残りの主要部を構成する
受像部43が配置されている。
An image pickup unit 42 forming a part of the image information transmission device 41 according to the present invention is arranged at the lower end of the free end of the crane arm 31, and an image receiving unit forming the remaining main part is provided in the cabin 19. The part 43 is arranged.

撮像部42は,第3図に示すように,クレーンアーム31の
遊端部で下部に取付けられた直交3軸回り(α,β,
γ)に回転自在な雲台44と,この雲台44にレンズ45側を
下にして取付けられた自動焦点式の補助テレビカメラ46
と,雲台44に取付けられて内蔵電池を電源として動作す
る制御器47とで構成されている。
As shown in FIG. 3, the image pickup unit 42 is provided around the orthogonal three axes (α, β,
γ) rotatable pan head 44, and an autofocus type auxiliary TV camera 46 mounted on this pan head 44 with the lens 45 side facing down.
And a controller 47 that is attached to the platform 44 and operates using the built-in battery as a power source.

制御器47は,アンテナ48を介して外部から回転角制御信
号S1が与えられたときに上記信号S1に対応させて雲台44
の各軸の回転角α,β,γを制御する駆動機能と,現在
の回転角α,β,γを検出し,この角度信号S2をアンテ
ナ48を介して送信する機能と,補助テレビカメラ46で得
られた映像信号S3をアンテナ48を介して送信する機能と
を備えている。
When the rotation angle control signal S 1 is given from the outside via the antenna 48, the controller 47 responds to the signal S 1 and causes the platform 44 to respond.
A drive function for controlling the rotation angles α, β, γ of each axis, a function for detecting the current rotation angles α, β, γ and transmitting the angle signal S 2 via the antenna 48, and an auxiliary television camera. It has a function of transmitting the video signal S 3 obtained at 46 via the antenna 48.

一方,受像部43は第4図に示すように構成されている。
すなわち,アンテナ49を備えた送受信機50と,視野制御
装置51と,立体モニタテレビ25に隣接させて配置された
モニタテレビ52とで構成されている。視野制御装置51
は,映像解析装置53と,基準情報記憶装置54と,比較装
置55と,信号分配装置56と,回転角信号生成装置57とで
構成されている。すなわち,送受信機50を介して受信さ
れた映像信号S3を映像解析装置53に導入し,この装置53
から映像信号S3と,撮像素子内での特徴点の位置に関係
する座標信号S4とを出力させている。なお,特徴点の選
び方には種々の方法があるが,この実施例では第2図お
よび第3図に示すように,ワーキングベース13にパン旋
回機構58およびチルト旋回機構59を介してビーム投光器
60を取付け,このビーム投光器60で観察対象61の表面に
光点62を形成し、この光点62の映像を特徴点としてい
る。そして,映像信号S3および座標信号S4を比較装置55
の一方の入力端に与えている。また,比較装置55の他方
の入力端に基準情報記憶装置54から読み出された光点62
の撮像素子内での基準座標信号S5を与えている。比較装
置55は,映像信号S3についてはそのまま通過させ,座標
信号については両信号間の差信号S6を出力する。この差
信号S6と映像信号S3との重畳された信号を信号分配装置
56に送り,この信号分配装置56で両信号を分離し,映像
信号S3をモニタテレビ52に与え,また差信号S6を回転角
信号生成装置57に与えている。回転角信号生成装置57
は,差信号S6と,送受信機50を介して受信された角度信
号S2とに基いて差信号S6を零にし得る回転角制御信号S1
を算出し,これを送受信機50に与えるようにしている。
なお,第4図中63は基準情報記憶装置54に記憶されてい
る基準座標信号S5を変更するときに用いられるスイッチ
を示している。すなわち,基準座標信号S5を変更すとき
には次のようにする。まず,スイッチ63をオン状態にす
ると,比較装置55から映像信号S3だけが出力されるよう
に切換わる。この状態でパン旋回機構58およびチルト旋
回機構59を制御して観察対象61上の光点62の位置を所望
位置へ移動させる。次に,モニタテレビ52を観察しなが
ら画面上の所望の位置に光点62が位置するようにクレー
ン装置15のクレーンアーム31の位置を制御する。この状
態でスイッチ63をオフ状態にすると,そのときの撮像素
子内の光点座標が基準座標信号S5として基準情報記憶装
置54に記憶される。
On the other hand, the image receiving section 43 is constructed as shown in FIG.
That is, it is composed of a transceiver 50 having an antenna 49, a visual field control device 51, and a monitor television 52 arranged adjacent to the stereoscopic monitor television 25. View control device 51
Is composed of a video analysis device 53, a reference information storage device 54, a comparison device 55, a signal distribution device 56, and a rotation angle signal generation device 57. That is, the video signal S 3 received via the transceiver 50 is introduced into the video analysis device 53,
Then, the video signal S 3 and the coordinate signal S 4 related to the position of the feature point in the image sensor are output. There are various methods for selecting the characteristic points. In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the beam projector is provided on the working base 13 via the pan swivel mechanism 58 and the tilt swivel mechanism 59.
A light spot 62 is formed on the surface of an object 61 to be observed with this beam projector 60, and an image of this light spot 62 is used as a feature point. Then, the video signal S 3 and the coordinate signal S 4 are compared with each other by the comparison device 55.
Is given to one input end. In addition, the light spot 62 read from the reference information storage device 54 is input to the other input terminal of the comparison device 55.
The reference coordinate signal S 5 in the image pickup device is given. The comparator 55 allows the video signal S 3 to pass as it is, and outputs the difference signal S 6 between the two signals as the coordinate signal. A signal distribution device is provided with the signal in which the difference signal S 6 and the video signal S 3 are superimposed.
The signal is sent to 56, and the two signals are separated by this signal distribution device 56, and the video signal S 3 is given to the monitor television 52 and the difference signal S 6 is given to the rotation angle signal generation device 57. Rotation angle signal generator 57
Is the difference signal S 6, the rotation angle control signals S 1 to the differential signal S 6 based on the angle signal S 2 received via the transceiver 50 can be zero
Is calculated and given to the transceiver 50.
Reference numeral 63 in FIG. 4 indicates a switch used when changing the reference coordinate signal S 5 stored in the reference information storage device 54. That is, when changing the reference coordinate signal S 5 , do the following. First, when the switch 63 is turned on, the comparison device 55 switches so that only the video signal S 3 is output. In this state, the pan turning mechanism 58 and the tilt turning mechanism 59 are controlled to move the position of the light spot 62 on the observation target 61 to a desired position. Next, while observing the monitor television 52, the position of the crane arm 31 of the crane device 15 is controlled so that the light spot 62 is located at a desired position on the screen. When the switch 63 is turned off in this state, the light spot coordinates in the image pickup element at that time are stored in the reference information storage device 54 as the reference coordinate signal S 5 .

次に,上記のように構成された柱上活線作業用ロボット
1を使って実際に碍子4a,4b,4cを交換するときの操作例
を説明する。
Next, an operation example of actually replacing the insulators 4a, 4b, 4c using the pole-mounted hot-line work robot 1 configured as described above will be described.

まず,対象とする電柱2の近くに車両11を停車させる。
このとき,補助テレビカメラ46は真下を向いているもの
とし,またスイッチ63はオン状態に保たれているものと
する。この状態でオペレータ21が作業用マニピュレータ
14を直視したり,あるいは立体モニタテレビ25およびモ
ニタテレビ52を観察しながら操作パネル20のブーム制御
用のレバーおよびワーキングベース制御用のレバーを操
作し,これによって作業用マニピュレータ14がD形金具
3の真横に位置するように旋回角θ1,起伏角θ2,長さ
L,旋回角θ3を調整する。すなわち,立体モニタテレビ2
5で垂直方向の環境を確認でき,またモニタテレビ52で
水平方向の環境を確認できることになる。
First, the vehicle 11 is stopped near the target electric pole 2.
At this time, it is assumed that the auxiliary TV camera 46 faces downward and the switch 63 is kept in the ON state. In this state, the operator 21
Directly looking at 14 or operating the boom control lever and the working base control lever of the operation panel 20 while observing the three-dimensional monitor TV 25 and the monitor TV 52, which causes the work manipulator 14 to operate the D-shaped bracket 3 Turn angle θ 1 , undulation angle θ 2 , length so that it is located right next to
Adjust L and turning angle θ 3 . That is, 3D monitor TV 2
The environment in the vertical direction can be confirmed with 5, and the environment in the horizontal direction can be confirmed with the monitor TV 52.

次に,雲台23を制御して立体テレビカメラ24の視点を作
業対象に合せる。また,クレーンアーム31を制御して補
助テレビカメラ46を作業対象の上方に位置させる。次
に,ビーム投光器60の位置を制御して作業対象あるいは
その近傍に位置する物体の表面に光点62を形成させる。
そして,この光点62がモニタテレビ52の画面上の所望の
場所に位置するようにクレーンアーム31の位置を制御
し,この状態でスイッチ63をオフ状態に切換える。この
切換えによって,そのときの撮像素子内における光点62
の座標が基準座標信号S5として基準情報記憶装置54に記
憶される。
Next, the platform 23 is controlled to match the viewpoint of the stereoscopic TV camera 24 with the work target. Further, the crane arm 31 is controlled to position the auxiliary TV camera 46 above the work target. Next, the position of the beam projector 60 is controlled to form the light spot 62 on the surface of the work target or the object located in the vicinity thereof.
Then, the position of the crane arm 31 is controlled so that the light spot 62 is located at a desired position on the screen of the monitor television 52, and the switch 63 is turned off in this state. By this switching, the light spot 62 in the image sensor at that time is changed.
Is stored in the reference information storage device 54 as the reference coordinate signal S 5 .

次に,キャビン19内の立体モニタテレビ25およびモニタ
テレビ52を観察しながらマスタマニピュレータ22を操作
することによって作業用マニピュレータ14に碍子交換作
業を行なわせる。この場合,立体テレビカメラ24を作業
用マニピュレータ14の後方で,かつハンド部を観察でき
る位置に配置しているので,マスタマニピュレータ22に
対するオペレータ21の目の位置および立体モニタテレビ
25を見る方向と,作業用マニピュレータ14に対する立体
テレビカメラ24の位置および見る方向とをほぼ同一にす
ることが可能となり,オペレータ21による直感的な遠隔
操作も支障なく実現できる。また,クレーンアーム31の
遊端に取付けられた補助テレビカメラ46で得られた映像
を写し出すモニタテレビ52によって作業用マニピュレー
タ14が作業を行なっている場の全体の監視と,立体テレ
ビカメラ24では撮像することができない死角領域の監視
とを行なうことができるので,より安全でかつ迅速な作
業の実現を図ることができる。
Next, by operating the master manipulator 22 while observing the stereoscopic monitor television 25 and the monitor television 52 in the cabin 19, the work manipulator 14 is made to perform insulator replacement work. In this case, since the stereoscopic television camera 24 is arranged behind the work manipulator 14 and at a position where the hand portion can be observed, the eye position of the operator 21 with respect to the master manipulator 22 and the stereoscopic monitor TV.
It is possible to make the viewing direction 25 substantially the same as the position and viewing direction of the stereoscopic television camera 24 with respect to the working manipulator 14, and the intuitive remote operation by the operator 21 can be realized without any trouble. Further, the monitor TV 52, which displays the image obtained by the auxiliary TV camera 46 attached to the free end of the crane arm 31, monitors the whole place where the work manipulator 14 is working, and the stereoscopic TV camera 24 takes an image. Since it is possible to monitor the blind spot area that cannot be performed, it is possible to realize safer and faster work.

ところで,作業中に作業用マニピュレータ14でハンドリ
ングできない重量物を吊り下げたり,これを位置決めし
なければならないような場合には,クレーン装置15を使
わなければならない。クレーン装置15での作業には,ク
レーンアーム31の旋回,起伏動作やウインチ機構38によ
る巻上げ動作が伴う。このため,補助テレビカメラ46の
視野が変わり,モニタテレビ52での監視が困難となる。
By the way, when it is necessary to suspend or position a heavy object that cannot be handled by the work manipulator 14 during work, the crane device 15 must be used. The work performed by the crane device 15 involves turning, hoisting and hoisting operations of the crane arm 31 and the winch mechanism 38. For this reason, the field of view of the auxiliary television camera 46 changes, and it becomes difficult to monitor on the monitor television 52.

しかし,この実施例では補助テレビカメラ46側に制御器
47を設けるとともにキャビン19側に視野制御装置51を設
けているので,クレーンアーム31が旋回動作や起伏動作
を行なっても常に一定領域の視野像をモニタテレビ52に
写し出すことができる。すなわち,基準情報記憶装置54
には,作業開始時点に設定された光点62の撮像素子内に
おける座標が基準座標として記憶されている。クレーン
アーム31で作業を行なわせるために,その旋回角や起伏
角を制御すると,これに伴って補助テレビカメラ46の視
野領域が移動しようとする。補助テレビカメラ46の現実
の視野領域が変化すると,そのときの撮像素子内におけ
る光点62の座標も基準情報記憶装置54に記憶されている
基準座標とは異なったものとなる。このように両座標に
差が生じると,比較装置55から差信号S6が出力される。
この差信号S6は回転角信号生成装置57に与えられる。回
転角信号生成装置57は,差信号S6と,送受信機50を介し
て受信された角度信号S2とに基いて差信号S6を零にし得
る回転角制御信号S1を算出し,これを送受信機50を介し
て制御器47に与える。制御器47は受信した回転角制御信
号S1に基いて雲台44の回転角α,β,γを制御する。し
たがって,クレーンアーム31が,それ本来の仕事を行な
うために動いてもモニタテレビ52には常に一定領域の視
野像が写し出されることになる。しがたって,操作性を
向上させることが可能となる。
However, in this embodiment, the controller is provided on the side of the auxiliary TV camera 46.
Since the visual field control device 51 is provided on the cabin 19 side as well as 47, the visual field image of a certain area can always be displayed on the monitor television 52 even if the crane arm 31 performs a turning motion or a undulating motion. That is, the reference information storage device 54
The coordinates of the light spot 62 set at the start of work in the image sensor are stored as the reference coordinates. When the turning angle and the undulating angle are controlled in order to perform work with the crane arm 31, the visual field area of the auxiliary television camera 46 tends to move accordingly. When the actual field of view of the auxiliary television camera 46 changes, the coordinates of the light spot 62 in the image sensor at that time also differ from the reference coordinates stored in the reference information storage device 54. When a difference occurs between the two coordinates in this way, the comparison device 55 outputs the difference signal S 6 .
This difference signal S 6 is given to the rotation angle signal generator 57. Rotation angle signal generator 57 calculates the difference signal S 6, the rotation angle control signals S 1 capable of the difference signal S 6 to zero on the basis of the angle signal S 2 received via the transceiver 50, which To the controller 47 via the transceiver 50. The controller 47 controls the rotation angles α, β, γ of the platform 44 based on the received rotation angle control signal S 1 . Therefore, even if the crane arm 31 moves to perform its original work, the field image of a certain area is always displayed on the monitor television 52. Therefore, it becomes possible to improve operability.

なお,本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く種々変形できる。すなわち,上述した実施例では補助
テレビカメラ46で得られた映像信号を解析して補助テレ
ビカメラ46の視野の変化を検出するようにしているが,
このように視野を変化させる要因はクレーンアーム31の
動きにある。したがって,クレーンアーム31の旋回角お
よび起伏角に基いて補助テレビカメラ46を支持する雲台
44の各軸の角度α,β,γを制御し,これによって補助
テレビカメラ46の視野領域を一定範囲に保つようにして
もよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified. That is, in the above-described embodiment, the video signal obtained by the auxiliary television camera 46 is analyzed to detect the change in the visual field of the auxiliary television camera 46.
The factor that changes the field of view in this way is the movement of the crane arm 31. Therefore, the platform that supports the auxiliary TV camera 46 based on the turning angle and the undulating angle of the crane arm 31.
The angles α, β, γ of the axes of 44 may be controlled to keep the visual field area of the auxiliary television camera 46 within a certain range.

第5図は上記のようにクレーンアーム31の旋回角εおよ
び起伏角δを入力して角度α,β,γを制御するように
した例を示すものである。この図では第2図と同一部分
が同一符号で示されている。この例ではクレーンアーム
31の起伏角δを制御する起伏角制御機構33に回転角検出
器70を取付けるとともに旋回角εを制御する旋回角制御
機構34に回転角検出器71を取付け,これら回転角検出器
70,71の出力信号S7,S8を受像部43aに導入している。受
像部43aは,第6図に示すように,アンテナ49を備えた
送受信機50と,視野制御装置51aと,モニタテレビ52と
で構成されている。視野制御装置51aは,信号S7および
信号S8を角度解析装置72に導入している。そして,角度
解析装置72の出力信号S9とアーム基本姿勢記憶装置73か
ら読み出された基準信号S10とを比較装置74で比較し,
その差信号S11を雲台補正信号計算装置75に導入して補
正信号S12を計算させている。また,送受信機50を介し
て受信された雲台44の現実の角度α,β,γに相当する
角度信号S3と補正信号S12とを雲台制御信号生成装置76
に導入し,この雲台制御信号生成装置76で補助テレビカ
メラ46の視野を一定にし得る回転角制御信号S1を形成さ
せ,この信号S1を送受信機50を介して制御器47に送信す
るようにしている。そして,送受信機50で受信された映
像信号S3をモニタテレビ52に与えている。このように構
成しても常に一定領域の画像をモニタテレビ52に写し出
させることができる。
FIG. 5 shows an example in which the turning angle ε and the undulation angle δ of the crane arm 31 are input to control the angles α, β, γ as described above. In this figure, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. In this example the crane arm
The rotation angle detector 70 is attached to the undulation angle control mechanism 33 for controlling the undulation angle δ of 31 and the rotation angle detector 71 is attached to the rotation angle control mechanism 34 for controlling the rotation angle ε.
Output signals S 7 and S 8 of 70 and 71 are introduced to the image receiving unit 43a. As shown in FIG. 6, the image receiving unit 43a includes a transceiver 50 having an antenna 49, a visual field control device 51a, and a monitor television 52. Field control device 51a is introduced a signal S 7 and the signal S 8 to the angle analyzer 72. Then, the comparison device 74 compares the output signal S 9 of the angle analysis device 72 with the reference signal S 10 read from the arm basic posture storage device 73,
The difference signal S 11 is introduced into the platform correction signal calculation device 75 to calculate the correction signal S 12 . In addition, an angle signal S 3 corresponding to the actual angles α, β, γ of the pan head 44 and the correction signal S 12 received via the transceiver 50 are sent to the pan head control signal generation device 76.
The pan head control signal generation device 76 forms a rotation angle control signal S 1 that can keep the field of view of the auxiliary television camera 46 constant, and transmits this signal S 1 to the controller 47 via the transceiver 50. I am trying. Then, the video signal S 3 received by the transceiver 50 is given to the monitor television 52. Even with such a configuration, it is possible to always display an image of a certain area on the monitor television 52.

また,補助テレビカメラのズーム値等を制御調整する手
段を付加し,クレーンアームが大きく動く場合でもモニ
タテレビに写し出される視野領域の映像の大きさを一定
に保持するようにしてもよい。また,第1図乃至第4図
に示した例では,補助テレビカメラの視野変化を画像解
析で検出するために,画像内に特徴となる光点を設ける
ようにしているが,たとえば明暗やエッジ部等の利用も
可能である。また,上述した各例では,撮像部と受像部
との間での信号の授受を電波を使って行なわせるように
しているが,電気絶縁上の問題がない場合には有線で行
わせるようにしてもよい。さらに,上述した各例は,オ
ペレータが遠隔操作するクレーンアームにテレビカメラ
を搭載した例であるが,オペレータによって遠隔操作さ
れる他の可動体にテレビカメラを搭載する場合にも本発
明を適用することができる。その他,本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形できる。
Further, a means for controlling and adjusting the zoom value of the auxiliary television camera may be added to keep the size of the image in the visual field area displayed on the monitor television constant even when the crane arm moves largely. In addition, in the example shown in FIGS. 1 to 4, a characteristic light spot is provided in the image in order to detect a change in the visual field of the auxiliary television camera by image analysis. It is also possible to use departments. Further, in each of the examples described above, transmission and reception of a signal between the image pickup unit and the image receiving unit are performed by using radio waves, but if there is no problem in electrical insulation, it may be performed by wire. May be. Furthermore, although the above-described examples are examples in which the TV camera is mounted on the crane arm that is remotely operated by the operator, the present invention is also applied to the case where the TV camera is mounted on another movable body that is remotely operated by the operator. be able to. Besides, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

[発明の効果] 以上述べたように,本発明に係る画像情報伝送装置によ
れば,クレーンアーム等のように比較的大きな動きをな
し,かつ主として別の用途に供される遠隔操作式の可動
体にテレビカメラを搭載した場合であっても,可動体の
動きに左右されない安定した画像を伝送することができ
る。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the image information transmission device of the present invention, a remote-controlled movable device that makes a relatively large movement such as a crane arm and is mainly used for another purpose. Even when a TV camera is mounted on the body, it is possible to transmit stable images that are not affected by the movement of the movable body.

特に,請求項1に係る発明では,テレビカメラが目標と
している視野領域内の物体表面に光ビームを照射して光
点を形成しておき,テレビカメラの視野を目標とする視
野領域に設定したときに得られたテレビカメラの撮像素
子上における光点の座標を基準にし,この基準座標と現
時点における光点の座標とを比較してテレビカメラの視
野変化を検出する方式を採用しているので,対象とする
現場空間の座標を予め知っておく必要が全くなく,あら
ゆる対象現場において使用できる。また,基準位置の目
印として光点を用いているので,目標視野内にある物体
の複雑度やコントラストに左右されることなくテレビカ
メラの方向を制御することができ,装置としての信頼性
を向上させることができる。
In particular, in the invention according to claim 1, the television camera sets the visual field of the television camera as the target visual field in advance by irradiating the object surface in the target visual field with a light beam to form a light spot. Since the coordinates of the light spot on the image pickup device of the TV camera obtained at the time are used as a reference, and the reference coordinates are compared with the coordinates of the light spot at the present time to detect the change in the field of view of the TV camera. , It is not necessary to know the coordinates of the target site space in advance, and it can be used in any target site. In addition, since the light spot is used as a reference position mark, the direction of the TV camera can be controlled without being affected by the complexity and contrast of the object in the target field of view, and the reliability of the device is improved. Can be made.

また,請求項2に係る発明では,マニピュレータを支援
するクレーン装置のアームを動かしてもテレビカメラの
視野が変わらないので,マニピュレータの操作性に悪影
響を与えるようなことがない。
Further, in the invention according to claim 2, since the field of view of the television camera does not change even if the arm of the crane device supporting the manipulator is moved, the operability of the manipulator is not adversely affected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る画像情報伝送装置を組
込んだ柱上活線作業用ロボットの外観図,第2図は同ロ
ボットに組込まれたクレーン装置の外観図,第3図は画
像情報伝送装置における撮像部の構成を説明するための
図,第4図は画像情報伝送装置における受像部の構成を
説明するための図,第5図は画像情報伝送装置の変形例
の概略構成を説明するための図,第6図は同装置におけ
る受像部の構成説明図である。 1……柱上活線作業用ロボット,11……車両,12……ブー
ム,13……ワーキングベース,14……作業用マニピュレー
タ,15……クレーン装置,19……キャビン,20……操作パ
ネル,21……オペレータ,22……マスタマニピュレータ,2
4……立体テレビカメラ,25……立体モニタテレビ,31…
…クレーンアーム,33……起伏駆動機構,34……旋回駆動
機構,41,41a……画像情報伝送装置,42……撮像部,43,43
a……受像部,44……雲台,46……補助テレビカメラ,47…
…制御器,51,51a……視野制御装置,52……モニタテレ
ビ。
FIG. 1 is an external view of a pole live work robot incorporating an image information transmission device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an external view of a crane device incorporated in the robot, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of an image pickup unit in the image information transmission device, FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of an image reception unit in the image information transmission device, and FIG. 5 is a schematic view of a modified example of the image information transmission device. FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration, and FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the image receiving unit in the apparatus. 1 …… Robots for live work on poles, 11 …… Vehicles, 12 …… Booms, 13 …… Working bases, 14 …… Working manipulators, 15 …… Crane devices, 19 …… Cabins, 20 …… Operating panels , 21 …… Operator, 22 …… Master manipulator, 2
4 …… 3D TV camera, 25 …… 3D monitor TV, 31…
… Crane arm, 33 …… Release drive mechanism, 34 …… Rotation drive mechanism, 41,41a …… Image information transmission device, 42 …… Imaging unit, 43,43
a …… Image receiving part, 44 …… Pan head, 46 …… Auxiliary TV camera, 47…
… Controller, 51, 51a …… Field of view controller, 52 …… Monitor TV.

フロントページの続き (72)発明者 番場 弘行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−114119(JP,A) 実開 昭63−124490(JP,U) 実開 昭61−149475(JP,U)Front page continuation (72) Inventor Hiroyuki Banba, 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Toshiba Research Institute Co., Ltd. (56) Reference JP 54-114119 (JP, A) -124490 (JP, U) Actually open Sho 61-149475 (JP, U)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】テレビカメラと,このテレビカメラが捕え
た画像を写し出す受像装置とを備え,上記テレビカメラ
を主として別の用途に供される遠隔操作式の可動体に取
付けてなる画像情報伝送装置において,前記テレビカメ
ラを前記可動体に対して可動自在に支持する雲台と,前
記テレビカメラが目標としている視野領域内の物体表面
に光ビームを照射して光点を形成する手段と,前記テレ
ビカメラの視野を目標とする前記視野領域に設定したと
きに得られた上記テレビカメラの撮像素子上における前
記光点の座標を基準にし,この基準座標と現時点におけ
る光点の座標とを比較して上記テレビカメラの視野変化
を検出する手段と,この手段によって検出された視野変
化に対応させて前記テレビカメラの視野を目標とする前
記視野領域に保つべく前記雲台を制御する方向制御手段
とを具備してなることを特徴とする画像情報伝送装置。
1. An image information transmission device comprising a television camera and an image receiving device for displaying an image captured by the television camera, wherein the television camera is attached to a remote-controlled movable body mainly used for another purpose. A pan head for movably supporting the television camera with respect to the movable body, means for irradiating a light beam on an object surface in a field of view targeted by the television camera to form a light spot, The coordinates of the light spot on the image sensor of the television camera obtained when the field of view of the television camera is set as the target visual field are used as a reference, and the reference coordinates and the coordinates of the light spot at the present time are compared. Means for detecting a change in the visual field of the television camera, and the visual field of the television camera is kept in the target visual field region in correspondence with the visual field change detected by the means. Image information transmitting apparatus characterized by comprising; and a direction controlling means for controlling the Ku the pan head.
【請求項2】前記可動体は、遠隔操作式マニピュレータ
の上方で、かつ上記マニピュレータを支援するクレーン
装置のアームであることを特徴とする請求項1に記載の
画像情報伝送装置。
2. The image information transmission device according to claim 1, wherein the movable body is an arm of a crane device above the remote-controlled manipulator and assisting the manipulator.
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