JPH08154321A - Remote control robot - Google Patents

Remote control robot

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Publication number
JPH08154321A
JPH08154321A JP29522594A JP29522594A JPH08154321A JP H08154321 A JPH08154321 A JP H08154321A JP 29522594 A JP29522594 A JP 29522594A JP 29522594 A JP29522594 A JP 29522594A JP H08154321 A JPH08154321 A JP H08154321A
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JP
Japan
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work
slave arm
image
moving mechanism
hand
Prior art date
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Pending
Application number
JP29522594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Tamura
尉 田村
Kazuo Aoyama
和夫 青山
Kumiko Suzuki
久美子 鈴木
Nobuo Kikuchi
伸夫 菊地
Satoshi Mimura
聡 三村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Electric Power Co Inc filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP29522594A priority Critical patent/JPH08154321A/en
Publication of JPH08154321A publication Critical patent/JPH08154321A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To make it unnecessary for a worker to operate a moving mechanism by storing a relative position of a working robot from a working object into a storing means and execute coordinate transformation of such relative position into a relative position from a vehicle to drive a moving mechanism of the working robot to its obtained position. CONSTITUTION: When the work is to be started, a working robot 14 is approximated by operating a moving mechanism 12 to a working object.electric pole 13 to measure the position of point on the electric pole. This value is defined as a robot position 16 on the electric pole coordinate to obtain a relative position 20 of the vehicle.electric pole which indicates positional relationship of the origin 18 of the electric pole coordinate and the origin 19 of the vehicle coordinate. Thereby, the moving mechanism 12 can be moved without influence of the positional relationship of the vehicle 11 and electric pole 13 by automatically moving the moving mechanism 12 to the target position for the work. As a result, since the moving mechanism can be automatically operated to the target position for the work stored previously, efficiency of robot moving work can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、配電線作業等
に用いられる遠隔操作ロボットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a remote control robot used for, for example, distribution line work.

【0002】[0002]

【従来の技術】配電線に対する活性・高所作業などでは
危険が伴うため、人手作業に代わって遠隔操作形のロボ
ットが使用されている。
2. Description of the Related Art A remote-controlled robot is used in place of manual work because it is dangerous in active work on a distribution line and work at high places.

【0003】この作業用のロボットは、通常移動可能な
車両上に設けられたブームと呼ばれる移動機構部先端に
取り付けられ、作業者は、肉眼または移動機構部先端に
取り付けられたテレビカメラの映像を確認しながら移動
機構部を操作し、作業用ロボットを作業対象物である電
柱に移動させて電柱または配電線に対する作業を行なっ
ていた。
This work robot is attached to the tip of a moving mechanism section called a boom which is usually provided on a movable vehicle, and the operator can see the image of a television camera attached to the naked eye or the tip of the moving mechanism section. While confirming, the operation mechanism is operated to move the work robot to the utility pole, which is a work target, and work is performed on the utility pole or the distribution line.

【0004】上記作業用ロボットに用いられるマスタス
レーブ型のマニュピュレータにおいては、マスタアーム
に対するスレーブアームの追従比が一定である場合、作
業対象物が遠く、スレーブアームの手先を近づける場合
など、大きい動作をするときはマスタアームを大きく、
また作業対象物に対してスレーブアーム手先部に設けた
工具で作業を行うなど、細かい動作をするときは、マス
タアームを細かく操作する必要があった。
In the master-slave type manipulator used for the above-mentioned work robot, when the follow-up ratio of the slave arm to the master arm is constant, when the work object is far, and when the hand of the slave arm is brought close, a large movement is made. When doing, make the master arm bigger,
Further, when performing a fine operation such as performing work on a work target with a tool provided on the hand of the slave arm, it is necessary to finely operate the master arm.

【0005】また、マスタアームに対するスレーブアー
ムの追従比を手動で設定できるマスタスレーブ・マニピ
ュレータもあるが、オペレータが作業内容に合わせて追
従比を設定しなければならなかった。
There is also a master-slave manipulator in which the follow-up ratio of the slave arm to the master arm can be manually set, but the operator had to set the follow-up ratio according to the work content.

【0006】図21は、この種のマスタスレーブ・マニ
ュピュレータの構成を説明する機能ブロック図である。
FIG. 21 is a functional block diagram for explaining the structure of this type of master-slave manipulator.

【0007】まず、オペレータがマスタアームを操作す
ると、マスタアーム各軸に取り付けられたマスタアーム
各軸モータ1に速度指令信号が出力されるとともに、マ
スタアーム各軸に取り付けられたマスタアーム位置検出
器2によりマスタアームの位置が検出される。
First, when an operator operates the master arm, a speed command signal is output to each motor 1 of each axis of the master arm attached to each axis of the master arm, and a master arm position detector attached to each axis of the master arm is output. The position of the master arm is detected by 2.

【0008】このマスタアーム位置検出器2によって検
出されたマスタアームの位置データは、マスタアーム手
先位置算出手段3に供給される。
The position data of the master arm detected by the master arm position detector 2 is supplied to the master arm tip position calculating means 3.

【0009】マスタアーム手先位置算出手段3は、マス
タアーム位置検出器2から供給されたマスタアーム位置
に基づいてマスタアーム手先位置を算出する。
The master arm tip position calculating means 3 calculates the master arm tip position based on the master arm position supplied from the master arm position detector 2.

【0010】マスタアーム手先位置算出手段3によって
算出されたマスタアーム手先位置データは、座標変換手
段4に供給される。
The master arm tip position data calculated by the master arm tip position calculating means 3 is supplied to the coordinate converting means 4.

【0011】座標変換手段4は、マスタアーム手先位置
算出手段3より供給されたマスタアーム手先位置データ
を、スレーブアームの座標系に座標変換し、この座標変
換された手先位置データを追従比手動設定手段5に供給
する。
The coordinate conversion means 4 performs coordinate conversion of the master arm hand end position data supplied from the master arm hand end position calculation means 3 into the coordinate system of the slave arm, and manually sets the tracking ratio hand end position data. Supply to means 5.

【0012】追従比手動設定手段5は、座標変換手段4
より供給されたマスタアーム手先位置データに、追従比
手動設定手段5で設定された追従比をかけ、スレーブア
ーム目標位置を算出する。
The following ratio manual setting means 5 is a coordinate conversion means 4
The slave arm target position is calculated by multiplying the supplied master arm hand position data by the tracking ratio set by the tracking ratio manual setting means 5.

【0013】一方、スレーブアーム各軸に取り付けられ
たスレーブアーム位置検出器6によりスレーブアーム位
置を検出し、スレーブアーム位置データとしてスレーブ
アーム手先位置算出手段7に供給する。
On the other hand, the slave arm position detector 6 attached to each axis of the slave arm detects the slave arm position and supplies it as slave arm position data to the slave arm hand position calculating means 7.

【0014】スレーブアーム手先位置算出手段7は、ス
レーブアーム位置検出器6から供給されたスレーブアー
ム位置データからスレーブアーム手先位置データを算出
する。
The slave arm tip position calculating means 7 calculates slave arm tip position data from the slave arm position data supplied from the slave arm position detector 6.

【0015】そして、追従比手動設定手段5より供給さ
れるスレーブアーム目標位置とスレーブアーム手先位置
算出手段7より供給されるスレーブアーム手先位置デー
タを比較して位置偏差を求め、速度指令演算手段8に供
給する。
Then, the slave arm target position supplied from the follow-up ratio manual setting means 5 and the slave arm tip position data supplied from the slave arm tip position calculating means 7 are compared to obtain a position deviation, and a speed command computing means 8 is provided. Supply to.

【0016】速度指令演算手段8は、前記位置偏差より
スレーブアーム手先の速度指令を生成し、速度指令分解
手段8に供給する。
The speed command calculating means 8 generates a speed command for the hand of the slave arm from the position deviation and supplies it to the speed command decomposing means 8.

【0017】速度指令分解手段8は、供給された速度指
令をスレーブアーム各軸に分解し、スレーブアーム各軸
モータ9に速度指令を出力して、スレーブアーム各軸モ
ータ9を駆動する。
The speed command decomposition means 8 decomposes the supplied speed command into each axis of the slave arm and outputs the speed command to each axis motor 9 of the slave arm to drive each axis motor 9 of the slave arm.

【0018】一般に、マスターアームとスレーブアーム
が離れて設けられている遠隔操作型のマスタスレーブ・
マニピュレータでは、オペレータはスレーブアーム付近
に設置されるカメラからの映像をモニタで受信し、この
モニタ映像を見ながらマスターアームの操作を行なう。
Generally, a remote-controlled master-slave in which a master arm and a slave arm are provided separately from each other.
In the manipulator, the operator receives the image from the camera installed near the slave arm on the monitor and operates the master arm while observing the image on the monitor.

【0019】このカメラは一般に、適切な画界を得るた
め、位置、姿勢、倍率を遠隔操作で調整できるが、スレ
ーブアームが作業対象物に接近するアプローチの最終段
階に於いては、作業対象部がスレーブアーム手先部の陰
になるため、一旦、マスターアームの操作を中断して、
作業対象部が見える位置にカメラを移動操作する必要が
ある。
In general, the position, posture, and magnification of this camera can be adjusted by remote control in order to obtain an appropriate image field. However, in the final stage of the approach in which the slave arm approaches the work object, the work object part is Is behind the hand of the slave arm, so temporarily interrupt the operation of the master arm,
It is necessary to move the camera to a position where the work target can be seen.

【0020】勿論、スレーブアームの接近方向を考慮し
てカメラ位置を予め決めることは可能であるが、作業の
全段階でそのカメラ位置が好適とは限らないため、カメ
ラ位置の調整は一般に必要となる。
Of course, it is possible to predetermine the camera position in consideration of the approaching direction of the slave arm, but since the camera position is not always suitable at all stages of the work, adjustment of the camera position is generally necessary. Become.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上述の構成の遠隔操作
ロボットにおいては、作業対象物に対して作業を行なう
際に、作業者の肉眼では電柱または配電線と作業ロボッ
トとの細部の接触が正確に確認できなかった。
In the remote-controlled robot having the above-described structure, when the work object is to be worked, the contact between the utility pole or the distribution line and the work robot is accurate with the naked eye of the worker. I could not confirm.

【0022】また、テレビカメラの映像では距離感が分
かりづらく且つ限られた範囲しか確認できないため、作
業用ロボットの作業位置への移動が困難で作業効率が低
下するとともに、電柱あるいは配電線と作業ロボットが
接触して破損する危険性等の欠点があった。
Further, since it is difficult to understand the sense of distance from the image of the TV camera and it is possible to confirm only a limited range, it is difficult to move the work robot to the work position, and the work efficiency is lowered. There are drawbacks such as the risk of the robot coming into contact and being damaged.

【0023】また、移動機構部自体が移動可能な車両に
設けられているため、車両と電柱との相対位置が規定で
きず、移動機構部の位置情報のみを使用した自動動作機
能では移動機構部または作業用ロボットと電柱との接触
の危険性がある。
Further, since the moving mechanism unit itself is provided in a movable vehicle, the relative position between the vehicle and the electric pole cannot be defined, and the moving mechanism unit is used in the automatic operation function using only the position information of the moving mechanism unit. Alternatively, there is a risk of contact between the work robot and the power pole.

【0024】更に、離れている作業対象物ヘスレーブア
ームの手先を近づける場合など、大きい動作をするとき
は、マスタアームを大きく、作業対象物に対して作業を
行う場合にはマスタアームを細かく操作しなければなら
ず、オペレータの負担が大きいという欠点がある。
Further, the master arm is made large when performing a large motion such as bringing the hand of the slave arm closer to a distant work object, and the master arm is finely operated when performing work on the work object. However, there is a drawback in that the burden on the operator is heavy.

【0025】また、マスタスレーブ・マニピュレータ
を、カメラの映像を見ながら遠隔操作する場合には、カ
メラの倍率によって、同じマスタアーム操作量に対する
モニタ上でのスレーブアーム動作量が変わるため、モニ
タを見ながらの操作性が低下するという欠点もある。
When the master-slave manipulator is remotely operated while watching the image of the camera, the slave arm operation amount on the monitor with respect to the same master arm operation amount changes depending on the camera magnification. However, there is also a drawback that the operability is reduced.

【0026】マスタアームに対するスレーブアームの追
従比を手動で設定変更できる場合でも、この操作を行う
ためには、オペレータが、作業内容やカメラ倍率に合わ
せて追従比を設定しなければならず、操作が煩雑になる
という欠点がある。
Even when the follow-up ratio of the slave arm to the master arm can be manually changed, in order to perform this operation, the operator must set the follow-up ratio in accordance with the work content and the camera magnification. Has the drawback of being complicated.

【0027】更に、作業対象物へスレーブアームの手先
が接近あるいは接触する段階で、スレーブアームの手先
が作業対象部をカメラの視線から隠すのを回避するた
め、マスタアームの操作を中断してカメラの位置、姿勢
を変える操作を行なわねばならず、操作が煩雑になると
いう欠点がある。
Further, in order to prevent the hand of the slave arm from hiding the work target part from the line of sight of the camera at the stage where the hand of the slave arm approaches or contacts the work target, the operation of the master arm is interrupted and the camera is stopped. There is a drawback in that the operation becomes complicated because the operation of changing the position and the posture of must be performed.

【0028】この場合、予めスレーブアーム手先が作業
対象部を隠さないようカメラ位置を選んでおくことは可
能であるが、このようなカメラ位置では立体カメラを使
用している場合、途中の接近段階での映像が操作に好適
でない場合も多く、操作性を低下させることとなり、ま
た、作業の全段階でスレーブアーム手先が作業対象部を
隠さないカメラ位置を設定するのは困難である。
In this case, it is possible to select the camera position in advance so that the slave arm hand does not hide the work target part. However, when a stereoscopic camera is used at such a camera position, the approaching step in the middle of the process may be performed. In many cases, the image at is not suitable for the operation, which deteriorates the operability, and it is difficult to set the camera position where the slave arm hand does not hide the work target portion at all stages of the work.

【0029】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、その第1の目的は、操作性の向上した遠隔操作ロ
ボットを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to provide a remote control robot having improved operability.

【0030】また、本発明の第2の目的は、作業用ロボ
ットと作業対象物との相対位置を計測でき、これを基に
自動で移動機構部を動作させることでロボット移動作業
の効率向上を図ることができる遠隔操作ロボットを提供
することを目的とする。
A second object of the present invention is to improve the efficiency of the robot moving work by measuring the relative position between the work robot and the work object and automatically operating the moving mechanism section based on this. It is an object of the present invention to provide a remote control robot that can be designed.

【0031】さらに、本発明の第3の目的は、作業対象
物に対する相対位置で移動機構部の動作を規制すること
で、作業ロボットと作業対象物の干渉を回避できる遠隔
操作ロボットを提供することを目的とする。
Further, a third object of the present invention is to provide a remote control robot capable of avoiding the interference between the work robot and the work object by restricting the operation of the moving mechanism section at the relative position to the work object. With the goal.

【0032】さらに、本発明の第4の目的は、作業用マ
ニピュレータと作業対象物との相対位置を計測でき、こ
れを基にコンピュータグラフィックにて作業状態を表示
し、遠隔操作ロボット移動作業の効率向上を図ることが
できる遠隔操作ロボットを提供することを目的とする。
Further, a fourth object of the present invention is to measure the relative position of the work manipulator and the work object, and based on this, display the work status by computer graphic, and improve the efficiency of the remote control robot moving work. An object of the present invention is to provide a remote control robot that can be improved.

【0033】さらに、本発明の第5の目的は、作業用マ
ニピュレータおよび移動機構と電柱との干渉を前もって
作業者に知らせ、干渉の危険性を回避できる遠隔操作ロ
ボットを提供することを目的とする。
Further, a fifth object of the present invention is to provide a remote control robot capable of notifying the worker of the interference between the working manipulator and the moving mechanism and the electric pole in advance and avoiding the risk of the interference. .

【0034】さらに、本発明の第6の目的は、スレーブ
アーム手先部が作業対象物にふれるまではマスタアーム
に対するスレーブアームの追従比を自動的に大きく設定
し、スレーブアーム手先部が作業対象物にふれたときマ
スタアームに対するスレーブアームの追従比を自動的に
小さく設定する手段を設けることにより、オペレータの
マスタアーム操作量を変えずに、スレーブアームを細か
く動作させることができる遠隔操作ロボットを提供する
ことを目的とする。
Further, a sixth object of the present invention is to automatically set a large follow-up ratio of the slave arm to the master arm until the slave arm tip portion touches the work object, and the slave arm hand portion is set to the work object. Provide a remote control robot that can finely operate the slave arm without changing the master arm operation amount of the operator by providing a means to automatically set the follow-up ratio of the slave arm to the master arm when touching The purpose is to do.

【0035】さらに、本発明の第7の目的は、カメラの
倍率によらず、同じマスタアーム操作量に対するモニタ
上でのスレーブアーム手先部の動作量が自動的に一定と
なる遠隔操作ロボットを提供することを目的とする。
Further, a seventh object of the present invention is to provide a remote control robot in which the operation amount of the slave arm tip portion on the monitor with respect to the same master arm operation amount is automatically constant regardless of the magnification of the camera. The purpose is to do.

【0036】さらに、本発明の第8の目的は、スレーブ
アーム手先部が作業対象物に接近して作業対象部をカメ
ラの視線上から隠そうとした場合に、これを回避する位
置に自動的にカメラを移動し、あるいはスレーブアーム
手先部に設けた別のカメラに映像を切り換え、作業対象
部がモニタ映像上でスレーブアーム手先部に隠されるの
を防止することができる遠隔操作ロボットを提供するこ
とを目的とする。
Further, an eighth object of the present invention is that, when the slave arm hand end portion approaches the work target object and tries to hide the work target part from the line of sight of the camera, the position is automatically set to avoid this. Provide a remote-controlled robot that can prevent the work target part from being hidden by the slave arm hand part on the monitor image by moving the camera to another camera or switching the image to another camera provided on the slave arm hand part. The purpose is to

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、まず、請求項1に係る発明の遠隔操作ロボットは、
基端側が移動可能な車両に対して設けられた回転且つ伸
縮自在な移動機構部と、この移動機構部の先端側に取り
付けられ、作業対象物に対して作業を行なう作業ロボッ
ト本体と、を備えて成る遠隔操作ロボットにおいて、前
記作業対象物に対する前記作業用ロボット本体の相対位
置を計測する相対位置計測手段と、前記作業ロボット本
体が前記作業対象物に対して作業を行なうのに最適な位
置に移動した際に、前記相対位置計測手段によって計測
された前記相対位置を記憶する記憶手段と、この記憶手
段に記憶された前記作業ロボット本体の作業対象物に対
する相対位置を、前記車両に対する相対位置に座標変換
する座標変換手段と、この座標変換手段によって得られ
た相対位置に前記作業ロボット本体を自動的に移動する
ように、前記移動機構部を駆動する駆動手段と、を備え
たことを特徴とする。
In order to achieve the above object, first, a remote control robot of the invention according to claim 1 is
The vehicle is provided with a movable mechanism section that is rotatable and expandable and retractable provided on a vehicle whose base side is movable, and a work robot body that is attached to the distal side of the movable mechanism section and that performs work on a work target. In the remote control robot, the relative position measuring means for measuring the relative position of the work robot main body with respect to the work target, and the work robot main body at the optimum position for performing work on the work target. When moving, the storage means for storing the relative position measured by the relative position measuring means, and the relative position of the work robot body stored in the storage means with respect to the work target are set to the relative position with respect to the vehicle. Coordinate conversion means for performing coordinate conversion, and the movement so that the work robot body is automatically moved to the relative position obtained by the coordinate conversion means. Driving means for driving the 構部, characterized by comprising a.

【0038】また、請求項2に係る発明の遠隔操作ロボ
ットは、基端側が移動可能な車両に対して設けられた回
転且つ伸縮自在な移動機構部と、この移動機構部の先端
側に取り付けられ、作業対象物に対して作業を行なう作
業ロボット本体と、を備えて成る遠隔操作ロボットにお
いて、前記作業対象物に対する前記作業用ロボット本体
の相対位置を計測する相対位置計測手段と、前記作業用
ロボット本体が前記作業対象物に対して作業を行なうの
に最適な位置に移動した際に、前記相対位置計測手段に
よって計測された前記相対位置を記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された前記作業用ロボット本体の作
業対象物に対する相対位置を、前記車両に対する相対位
置に座標変換する座標変換手段と、この座標変換手段に
よって得られた相対位置に前記作業用ロボット本体を自
動的に移動するように、前記移動機構部を駆動する駆動
手段と、前記作業用ロボット本体の前記作業対象物に対
する動作規制範囲を設定する動作規制範囲設定手段と、
前記駆動手段による前記作業用ロボット本体の移動範囲
を、前記動作規制範囲設定手段によって設定された動作
規制範囲外となるように制御する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする。
Further, the remote control robot according to the second aspect of the present invention is such that the base end side of the vehicle is movable and can be extended and retracted, and the movable mechanism part is attached to the front end side of the movable mechanism part. A work robot body for performing work on a work object, a relative position measuring means for measuring a relative position of the work robot body with respect to the work object, and the work robot. Storage means for storing the relative position measured by the relative position measuring means when the main body moves to a position most suitable for performing work on the work target;
Coordinate conversion means for converting the relative position of the work robot main body stored in the storage means to the relative position with respect to the vehicle, and the work robot at the relative position obtained by the coordinate conversion means. Drive means for driving the moving mechanism so as to automatically move the main body, and operation restriction range setting means for setting an operation restriction range of the work robot main body with respect to the work target;
A control means for controlling the movement range of the work robot main body by the driving means so as to be out of the movement regulation range set by the movement regulation range setting means.

【0039】さらに、請求項3に係る発明の遠隔操作ロ
ボットは、基端側が移動可能な車両に対して設けられた
回転且つ伸縮自在な移動機構部と、この移動機構部の先
端側に取り付けられ、作業対象物に対して作業を行なう
作業ロボット本体と、を備えて成る遠隔操作ロボットに
おいて、前記作業対象物に対する前記作業用ロボット本
体の相対位置を計測する相対位置計測手段と、前記作業
用ロボット本体の位置及び前記移動機構部の移動位置を
検出する位置検出手段と、予め定められた前記作業対象
物の形状を記憶する第1の記憶手段と、前記移動機構部
及び前記作業用ロボット本体の形状を記憶する第2の記
憶手段と、所望の画像の視点・方向・画角を入力する入
力手段と、前記第2の記憶手段により記憶された形状、
前記位置検出手段により検出された位置、及び前記入力
手段により入力された視点・方向・画角を基に、入力さ
れた視点・方向・画角の画像を生成する第1画像生成手
段と、前記第1の記憶手段により記憶された前記作業対
象物の形状、前記相対位置計測手段より検出された相対
位置、前記第1の記憶手段により記憶された形状、及び
前記入力手段により入力される視点・方向・画角を基
に、入力された視点・方向・画角の画像を生成する第2
画像生成手段と、前記相対位置計測手段により検出され
る相対位置を基に、前記第1画像生成手段と前記第2画
像生成手段より出力される画像の合成を行なう画像合成
手段と、この画像合成手段によって得られた合成画像を
表示する画像表示手段と、を備えたことを特徴とする。
Further, a remote control robot according to a third aspect of the present invention is provided with a rotating and retractable moving mechanism portion provided on a vehicle whose base end side is movable, and attached to the front end side of this moving mechanism portion. A work robot body for performing work on a work object, a relative position measuring means for measuring a relative position of the work robot body with respect to the work object, and the work robot. Position detecting means for detecting the position of the main body and the moving position of the moving mechanism section, first storing means for storing a predetermined shape of the work object, and the moving mechanism section and the working robot main body Second storage means for storing a shape, input means for inputting a viewpoint, direction, and angle of view of a desired image; and a shape stored by the second storage means,
First image generation means for generating an image of the input viewpoint, direction, and angle of view based on the position detected by the position detection means and the viewpoint, direction, and angle of view input by the input means; The shape of the work object stored by the first storage means, the relative position detected by the relative position measurement means, the shape stored by the first storage means, and the viewpoint input by the input means. Second, which generates an image of the input viewpoint, direction, and angle of view based on the direction and angle of view
An image synthesizing unit for synthesizing the images output from the first image generating unit and the second image generating unit based on the relative position detected by the image generating unit and the relative position measuring unit, and the image synthesizing unit. Image display means for displaying the composite image obtained by the means.

【0040】さらに、請求項4に係る発明の遠隔操作ロ
ボットは、請求項3記載の遠隔操作ロボットにおいて、
前記画像合成手段によって得られた合成画像中の前記作
業対象物と、前記作業ロボット及び前記移動機構部との
間の間隔をそれぞれ算出する間隔算出手段と、この間隔
算出手段によって得られた間隔が所定値以下の場合に、
前記合成画像中に前記作業対象物と、前記作業用ロボッ
ト本体又は前記移動機構部とが干渉した旨のメッセージ
を表示するメッセージ表示手段と、を備えたことを特徴
とする。
Further, a remote control robot according to a fourth aspect of the present invention is the remote control robot according to the third aspect.
The work object in the composite image obtained by the image composition means, an interval calculation means for calculating an interval between the work robot and the movement mechanism section, and an interval obtained by the interval calculation means. When the value is below a certain value,
Message display means for displaying a message indicating that the work object and the work robot main body or the moving mechanism section interfere with each other in the composite image is provided.

【0041】さらに、請求項5に係る発明の遠隔操作ロ
ボットは、基端側が移動可能な車両に設けられ、回転且
つ伸縮自在な移動機構部と、この移動機構部の先端側に
取り付けられ、作業対象物に対して作業を行なう作業ロ
ボット本体と、を備えて成る遠隔操作ロボットにおい
て、前記作業用ロボットに設けられ、前記作業対象物に
対して作業を行なうスレーブアームと、このスレーブア
ームの操作を行なうマスタアームと、前記スレーブアー
ムに取り付けられた力センサと、この力センサに外部か
ら働く力を算出する外力算出手段と、この外力算出手段
によって算出された力を基に、前記マスタアームに対す
る前記スレーブアームの追従比を自動的に設定する追従
比設定手段と、この追従比設定手段によって設定された
追従比となるように前記スレーブアームを駆動する駆動
手段と、を備えたことを特徴とする。
Further, a remote control robot according to a fifth aspect of the present invention is provided in a vehicle whose base end side is movable, and has a rotating and retractable moving mechanism portion and a distal end side of this moving mechanism portion. In a remote control robot comprising a work robot main body for performing work on an object, a slave arm provided on the work robot for performing operation on the work object, and operation of the slave arm. The master arm to be performed, a force sensor attached to the slave arm, an external force calculating means for calculating a force acting on the force sensor from the outside, and the external force calculating means for the master arm based on the force calculated by the external force calculating means. The follow-up ratio setting means for automatically setting the follow-up ratio of the slave arm and the follow-up ratio set by this follow-up ratio setting means Driving means for driving the serial slave arm, characterized by comprising a.

【0042】さらに、請求項6に係る発明の遠隔操作ロ
ボットは、基端側が移動可能な車両に設けられ、回転且
つ伸縮自在な移動機構部と、この移動機構部の先端側に
取り付けられ、作業対象物に対して作業を行なう作業ロ
ボット本体と、を備えて成る遠隔操作ロボットにおい
て、前記作業用ロボット本体に設けられ、前記作業対象
物に対して作業を行なうスレーブアームと、このスレー
ブアームの手先位置を検出するスレーブアーム手先位置
検出手段と、前記スレーブアームの操作を行なうマスタ
アームと、前記スレーブアーム近傍に設置され前記作業
対象物を撮像する撮像手段と、この撮像手段の倍率を検
出する倍率検出手段と、前記撮像手段の画界を算出する
画界算出手段と、前記画界算出手段によって算出された
画界内に前記スレーブアーム手先位置検出手段によって
求められたスレーブアームの手先位置が存在する場合
に、前記倍率検出手段によって検出された前記撮像手段
の倍率に反比例する前記マスタアームに対する前記スレ
ーブアームの追従比を自動的に設定する追従比設定手段
と、この追従比設定手段によって設定された追従比とな
るように前記スレーブアームを駆動する駆動手段と、を
備えたことを特徴とする。
Further, a remote control robot according to a sixth aspect of the present invention is provided in a vehicle whose base end side is movable, and has a rotating and retractable moving mechanism portion and a distal end side of this moving mechanism portion. In a remote control robot comprising a work robot main body for performing work on an object, a slave arm provided on the work robot main body for performing work on the work object, and a hand of the slave arm. Slave arm hand position detecting means for detecting a position, a master arm for operating the slave arm, an image pickup means installed near the slave arm for picking up an image of the work target, and a magnification for detecting the magnification of the image pickup means. A detecting means; an image field calculating means for calculating the image field of the image pickup means; and the sled within the image field calculated by the image field calculating means. When the hand position of the slave arm obtained by the arm hand position detecting means exists, the follow-up ratio of the slave arm to the master arm, which is inversely proportional to the magnification of the image pickup means detected by the magnification detecting means, is automatically set. A follow-up ratio setting means for setting and a drive means for driving the slave arm so that the follow-up ratio set by the follow-up ratio setting means are provided.

【0043】さらに、請求項7に係る発明の遠隔操作ロ
ボットは、基端側が移動可能な車両に設けられ、回転且
つ伸縮自在な移動機構部と、この移動機構部の先端側に
取り付けられ、作業対象物に対して作業を行なう作業ロ
ボット本体と、を備えて成る遠隔操作ロボットにおい
て、前記作業用ロボット本体に設けられ、前記作業対象
物に対して作業を行なうスレーブアームと、このスレー
ブアームの手先位置を検出するスレーブアーム手先位置
検出手段と、前記スレーブアームの手先の移動ベクトル
を算出するスレーブアーム手先移動ベクトル演算手段
と、前記スレーブアームの操作を行なうマスタアーム
と、前記スレーブアーム近傍に設置され前記作業対象物
を撮像する撮像手段と、この撮像手段の画界を算出する
画界算出手段と、前記作業対象物の位置を検出する作業
対象物位置検出手段と、前記画界算出手段によって算出
された画界、前記スレーブアーム手先位置検出手段によ
って算出されたスレーブアームの手先位置、前記スレー
ブアーム手先移動ベクトル演算手段によって算出された
スレーブアームの手先の移動ベクトルを基に、前記画界
内において前記作業対象物と前記スレーブアームの手先
位置の重なりが算出された場合、前記スレーブアーム手
先に対する前記撮像手段の回避位置と前記作業対象物の
前記画界内での相対位置を前記撮像手段が回避する前と
ほぼ同じ位置に保つ姿勢を自動的に算出する回避位置・
姿勢演算手段と、この回避位置・姿勢演算手段によって
算出された前記撮像手段の回避位置・姿勢となるように
前記撮像手段を駆動する駆動手段と、を備えたことを特
徴とする。
Furthermore, the remote control robot of the invention according to claim 7 is provided in a vehicle whose base end side is movable, and is mounted on the tip end side of this moving mechanism part and a moving mechanism part which is rotatable and expandable. In a remote control robot comprising a work robot main body for performing work on an object, a slave arm provided on the work robot main body for performing work on the work object, and a hand of the slave arm. Slave arm hand position detecting means for detecting a position, slave arm hand movement vector calculating means for calculating a hand movement vector of the slave arm, a master arm for operating the slave arm, and a slave arm installed near the slave arm. An image capturing means for capturing an image of the work object; an image field calculating means for calculating an image field of the image capturing means; Work target position detection means for detecting the position of the target object, the image field calculated by the image field calculation means, the hand position of the slave arm calculated by the slave arm hand position detection means, the slave arm hand movement vector Based on the movement vector of the hand of the slave arm calculated by the calculation means, when the overlap of the hand position of the work object and the hand of the slave arm is calculated in the field of view, the imaging means of the hand of the slave arm of the slave arm An avoidance position that automatically calculates a posture in which the avoidance position and the relative position of the work object in the field of view are kept at substantially the same position as before the avoidance by the imaging unit.
The present invention is characterized by including an attitude calculation means and a drive means for driving the image pickup means so that the avoidance position / attitude of the image pickup means calculated by the avoidance position / attitude calculation means.

【0044】さらに、請求項8に係る発明の遠隔操作ロ
ボットは、基端側が移動可能な車両に設けられ、回転且
つ伸縮自在な移動機構部と、この移動機構部の先端側に
取り付けられ、作業対象物に対して作業を行なう作業ロ
ボット本体と、を備えて成る遠隔操作ロボットにおい
て、前記作業用ロボット本体に設けられ、前記作業対象
物に対して作業を行なうスレーブアームと、このスレー
ブアームの手先位置を算出するスレーブアーム手先位置
算出手段と、前記スレーブアーム近傍に設置され前記作
業対象物を映し出す撮像手段と、前記スレーブアームの
手先に設けられたスレーブアーム手先撮像手段と、前記
撮像手段の画界を算出する画界算出手段と、前記作業対
象物の位置を算出する作業対象物位置検出手段と、前記
画界算出手段によって算出された画界、前記作業対象部
位置算出手段によって算出された前記作業対象部位置及
び前記スレーブアーム手先位置算出手段によって算出さ
れたスレーブアームの手先位置を基に、前記画界内にお
いて前記作業対象物と前記スレーブアームの手先位置の
重なりが算出された場合、前記撮像手段の映像から前記
スレーブアーム手先撮像手段の映像に切り替える切替手
段と、この切替手段によって切り替えられた前記スレー
ブアーム手先撮像手段の映像を映し出すモニタと、を備
えたことを特徴とする。
Further, a remote control robot according to an eighth aspect of the present invention is provided on a vehicle whose base end side is movable, and has a rotating and retractable moving mechanism section and a distal end side of this moving mechanism section. In a remote control robot comprising a work robot main body for performing work on an object, a slave arm provided on the work robot main body for performing work on the work object, and a hand of the slave arm. A slave arm tip position calculating means for calculating a position, an image pickup means installed near the slave arm and showing the work object, a slave arm tip image pickup means provided at the hand of the slave arm, and an image of the image pickup means. The image field calculating means for calculating the field, the work object position detecting means for calculating the position of the work object, and the image field calculating means. The work in the field is based on the calculated field, the work target position calculated by the work target position calculation means, and the hand position of the slave arm calculated by the slave arm hand position calculation means. When the overlap between the object and the hand position of the slave arm is calculated, switching means for switching the image of the imaging means to the image of the slave arm hand imaging means, and the slave arm hand imaging means switched by the switching means And a monitor for displaying the image of.

【0045】[0045]

【作用】従って、まず、請求項1に係る発明の遠隔操作
ロボットにおいては、作業用ロボットが作業を行なうに
最適な位置に移動した際に、作業対象物からの作業用ロ
ボットの相対位置を記憶手段に記憶し、この記憶手段に
記憶された作業対象物からの相対位置を、車両からの相
対位置に座標変換して、この座標変換された位置に作業
用ロボットを移動機構部を駆動することによって自動的
に移動するので、作業者が移動機構を操作する必要がな
く、ロボット移動作業の効率向上を図ることができる。
Therefore, in the remote control robot according to the first aspect of the invention, the relative position of the work robot from the work object is stored when the work robot moves to the optimum position for performing the work. A coordinate system for converting the relative position from the work object stored in the storage unit into a relative position from the vehicle, and driving the work robot to move the work robot to the coordinate-converted position. Since the robot automatically moves, the operator does not need to operate the moving mechanism, and the efficiency of the robot moving work can be improved.

【0046】また、請求項2に係る発明の遠隔操作ロボ
ットにおいては、動作規制範囲設定手段によって設定さ
れた、動作規制範囲外となるように、作業用ロボットの
移動を行なうような制御が自動的に行なわれるので、作
業者が特に注意せずに移動機構部を操作しても作業ロボ
ットと電柱、配電線、機材等との干渉の危険性がなく、
作業者の負担を軽減できるとともに、遠隔操作ロボット
の作業効率が向上する。
Further, in the remote controlled robot according to the second aspect of the invention, the control for moving the work robot is automatically performed so as to be out of the operation restriction range set by the operation restriction range setting means. Therefore, there is no risk of interference between the work robot and utility poles, distribution lines, equipment, etc.
The burden on the operator can be reduced and the work efficiency of the remote control robot is improved.

【0047】さらに、請求項3に係る発明の遠隔操作ロ
ボットにおいては、入力手段によって入力された作業者
が希望する画像の視点・方向・画角データに基づいて、
コンピュータグラフィックにて移動機構、作業用ロボッ
トおよび作業対象物の合成画像を任意の視点から任意の
画角にてリアルタイムに表示することができるため、作
業者が作業状況を容易に把握でき、その結果、作業の効
率向上を図ることができる。
Further, in the remote controlled robot according to the third aspect of the invention, based on the viewpoint / direction / angle of view data of the image desired by the operator, which is input by the input means,
The composite image of the moving mechanism, work robot, and work target can be displayed in real time at any angle from the arbitrary viewpoint by computer graphic, so that the worker can easily grasp the work situation. It is possible to improve work efficiency.

【0048】さらに、請求項4に係る発明の遠隔操作ロ
ボットにおいては、請求項3記載の遠隔操作ロボットに
おいて、間隔算出手段によって、画像合成手段によって
得られた合成画像中の作業対象物と、作業用ロボット及
び移動機構部の間隔を算出し、この間隔が所定値以下の
場合に、メッセージ表示手段によって、合成画像中に所
定のメッセージの表示を行なうので、作業中に作業ロボ
ットが作業対象物に接触する危険を回避することができ
る。
Further, in the remote controlled robot of the invention according to claim 4, in the remote controlled robot according to claim 3, the work object and the work in the combined image obtained by the image combining means by the interval calculation means The distance between the robot and the moving mechanism section is calculated, and when the distance is less than or equal to a predetermined value, the message display means displays a predetermined message in the composite image. The risk of contact can be avoided.

【0049】さらに、請求項5に係る発明の遠隔操作ロ
ボットにおいては、外力算出手段によって算出された力
を基に、マスタアームに対するスレーブアームの追従比
を自動的に追従比設定手段によって設定し、この追従比
設定手段によって設定された追従比でスレーブアームを
駆動部により駆動するので、オペレータのマスタアーム
操作量を変えずにスレーブアームを細かく動作させるこ
とができ、その結果、操作性の向上した遠隔操作ロボッ
トを提供することができる。
Further, in the remote controlled robot of the invention according to claim 5, the follow-up ratio setting means automatically sets the follow-up ratio of the slave arm to the master arm based on the force calculated by the external force calculation means, Since the slave arm is driven by the drive unit at the tracking ratio set by the tracking ratio setting means, the slave arm can be finely operated without changing the master arm operation amount of the operator, and as a result, the operability is improved. A remote control robot can be provided.

【0050】さらに、請求項6に係る発明の遠隔操作ロ
ボットにおいては、画界算出手段によって算出された画
界内にスレーブアーム手先位置検出手段によって求めら
れたスレーブアームの手先位置が存在する場合に、倍率
検出手段によって検出された撮像手段の倍率に反比例す
るように、マスタアームに対するスレーブアームの追従
比を追従比設定手段によって自動的に設定するので、同
じマスタアーム操作量に対するモニタ上でのスレーブア
ームの動作量を倍率の変化によらず一定とすることがで
きる。
Further, in the remote-controlled robot of the invention according to claim 6, when the hand position of the slave arm determined by the slave arm hand position detecting means exists in the field calculated by the field calculating means, Since the follow-up ratio setting means automatically sets the follow-up ratio of the slave arm to the master arm so that the follow-up ratio of the slave arm to the master arm is inversely proportional to the magnification of the image pickup means detected by the magnification detection means, the slave on the monitor for the same master arm operation amount. The movement amount of the arm can be kept constant regardless of the change in magnification.

【0051】さらに、請求項7に係る発明の遠隔操作ロ
ボットにおいては、撮像手段の画界内において作業対象
物とスレーブアームの手先位置の重なりが算出された場
合、スレーブアーム手先部に対する撮像手段の回避位置
と、作業対象物の画界内での相対位置を撮像手段が回避
する前と同様に保つ姿勢を、回避位置・姿勢演算手段に
よって自動的に算出するので、オペレータがマスタアー
ムの操作を中断して撮像手段の位置修正を行うという煩
雑な操作なしに、モニタ画面上に作業対象部の映像を確
保できる。
Further, in the remote-controlled robot of the invention according to claim 7, when the overlapping of the work object and the hand end position of the slave arm is calculated in the image field of the image pick-up means, the image pick-up means for the hand part of the slave arm is calculated. Since the avoidance position / posture calculation means automatically calculates a posture in which the avoidance position and the relative position of the work target in the field of view in the same manner as before the image pickup means avoids, the operator can operate the master arm. It is possible to secure the image of the work target portion on the monitor screen without a complicated operation of interrupting and correcting the position of the image pickup means.

【0052】さらに、請求項8に係る発明の遠隔操作ロ
ボットにおいては、撮像手段の画界内において、作業対
象物とスレーブアームの手先位置の重なりが算出された
場合、切替手段によって、撮像手段の映像からスレーブ
アーム手先撮像手段の映像に切り替えるので、作業に適
したスレーブアーム手先と作業対象部の近接映像がモニ
タに自動的に映し出される。
Further, in the remote-controlled robot of the invention according to claim 8, when the overlap of the hand object position of the work object and the hand of the slave arm is calculated in the field of view of the image pickup means, the switching means causes the image pickup means to move. Since the image is switched to the image of the slave arm hand image pickup means, a close image of the slave arm hand and the work target portion suitable for work is automatically displayed on the monitor.

【0053】[0053]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の第1〜第7の
実施例について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first to seventh embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0054】<第1の実施例>本発明の第1の実施例に
おいては、図2に示すように、現在位置14から作業目
標位置15に自動的に作業ロボットを移動させることが
できる遠隔操作ロボットを考える。
<First Embodiment> In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, a remote operation is possible in which the work robot can be automatically moved from the current position 14 to the work target position 15. Think of a robot.

【0055】図1及び図2は、配電作業を行なうための
遠隔操作ロボットの概略構成を示す図である。
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing a schematic configuration of a remote control robot for performing power distribution work.

【0056】図1及び図2に示すように、車両11上に
は、回転且つ伸縮自在な移動機構部12が取り付けられ
ており、この移動機構部12の一端側には、作業者が遠
隔操作を行なうことにより、作業対象物である電柱13
に対して作業を行なう作業ロボット14が取り付けられ
ている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a rotating and retractable moving mechanism section 12 is mounted on the vehicle 11. One end of this moving mechanism section 12 is remotely operated by an operator. By performing the
A work robot 14 for performing work is attached to.

【0057】次に上記作業ロボット14の自動移動につ
いて図3及び図4を参照して説明する。
Next, the automatic movement of the work robot 14 will be described with reference to FIGS.

【0058】まず、図3に示すように、作業開始時に移
動機構部12を操作して作業用ロボット14を電柱13
の作業箇所に近づけ、作業ロボット14から予め規定さ
れた電柱上のポイントの位置を計測する。
First, as shown in FIG. 3, when the work is started, the moving mechanism section 12 is operated to move the work robot 14 to the utility pole 13.
The position of a point on the telephone pole, which is defined in advance, is measured from the work robot 14 by approaching the work place.

【0059】この値を電柱座標ロボット位置16とし、
この値とその時の移動機構部12の各軸位置により求め
た車両座標上での作業ロボット位置17より、電柱座標
原点18と車両座標原点19の位置関係である車両・電
柱相対位置20が求められる。
This value is set as the electric pole coordinate robot position 16 and
From this value and the work robot position 17 on the vehicle coordinates obtained from each axis position of the moving mechanism section 12 at that time, the vehicle / electric pole relative position 20 which is the positional relationship between the telephone pole coordinate origin 18 and the vehicle coordinate origin 19 is obtained. .

【0060】以後の移動機構部12の動作時には、この
車両・電柱相対位置20と移動機構部各軸位置から求め
られる車両座標ロボット位置17より、電柱座標ロボッ
ト位置16が算出される。
In the subsequent operation of the moving mechanism unit 12, the utility pole coordinate robot position 16 is calculated from the vehicle / electric pole relative position 20 and the vehicle coordinate robot position 17 obtained from the axial positions of the moving mechanism unit.

【0061】そして、作業ロボット14が単位作業毎に
最適位置へ移動した時点で、上記電柱座標ロボット位置
16を電柱座標教示位置として記憶する。
When the work robot 14 moves to the optimum position for each unit work, the telephone pole coordinate robot position 16 is stored as a telephone pole coordinate teaching position.

【0062】図4に示すように、車両11の位置が異な
る状態で作業を行なう場合も同様に、作業開始時に車両
・電柱相対位置20を求めるとともに、電柱座標教示位
置21を車両座標系へ変換した車両座標教示位置22を
求める。
As shown in FIG. 4, when the work is performed in a state in which the position of the vehicle 11 is different, similarly, the vehicle / electric pole relative position 20 is obtained at the start of the work, and the electric pole coordinate teaching position 21 is converted into the vehicle coordinate system. The determined vehicle coordinate teaching position 22 is obtained.

【0063】この位置に対して現在位置14から自動的
に移動機構部12を、作業目標位置へ動作させること
で、車両11と電柱13の位置関係には影響を受けない
移動機構部12の移動が行なわれる。
With respect to this position, the movement mechanism section 12 is automatically moved from the current position 14 to the work target position, so that the movement mechanism section 12 is not affected by the positional relationship between the vehicle 11 and the electric pole 13. Is performed.

【0064】図5は、本発明の第1の実施例にかかる配
電作業を行なうための遠隔操作ロボットの制御系の構成
を示す機能ブロック図である。
FIG. 5 is a functional block diagram showing the structure of the control system of the remote control robot for performing the power distribution work according to the first embodiment of the present invention.

【0065】作業ロボットの各関節軸には、作業ロボッ
トの位置を検出するための作業ロボット位置検出器31
が設けられており、この作業ロボット位置検出器31の
出力側には、作業ロボット位置検出器31から供給され
る作業ロボット位置信号に基づいて、作業ロボットの手
先位置を算出する手先位置算出器32が設けられてい
る。
A work robot position detector 31 for detecting the position of the work robot is provided on each joint axis of the work robot.
Is provided on the output side of the work robot position detector 31, and a hand position calculator 32 for calculating the hand position of the work robot based on the work robot position signal supplied from the work robot position detector 31. Is provided.

【0066】一方、移動機構部には、移動機構部の各関
節軸の位置信号を求める移動機構部位置検出器33が設
けられており、この移動機構部位置検出器33の出力側
には、この移動機構部位置検出器33からの位置信号に
基づいて移動機構部先端の位置を求める移動機構先端位
置算出器34が設けられている。
On the other hand, the moving mechanism section is provided with a moving mechanism section position detector 33 for obtaining a position signal of each joint axis of the moving mechanism section. The output side of this moving mechanism section position detector 33 is A moving mechanism tip position calculator 34 for determining the position of the tip of the moving mechanism portion based on the position signal from the moving mechanism portion position detector 33 is provided.

【0067】そして、手先位置算出器32と移動機構先
端位置算出器34の出力側には、共通に手先位置算出器
32から供給される作業ロボットの手先位置信号と、移
動機構先端位置算出器34から供給される移動機構部先
端位置信号に基づいて、車両と電柱の相対位置を算出す
るための車両・電柱相対位置算出器35が設けられてい
る。
On the output side of the hand position calculator 32 and the moving mechanism tip position calculator 34, the hand robot hand position signal supplied from the hand position calculator 32 and the movement mechanism tip position calculator 34 are supplied in common. A vehicle / telephone pole relative position calculator 35 is provided for calculating the relative position between the vehicle and the telephone pole based on the movement mechanism section tip position signal supplied from the vehicle.

【0068】なお、相対位置計測手段は、作業ロボット
位置検出器31、手先位置算出器32、移動機構部位置
検出器33、移動機構先端位置算出器34、車両・電柱
相対位置算出器35で構成される。
The relative position measuring means is composed of a work robot position detector 31, a hand position calculator 32, a moving mechanism position detector 33, a moving mechanism tip position calculator 34, and a vehicle / electric pole relative position calculator 35. To be done.

【0069】さらに、移動機構先端位置算出器34の出
力側には、電柱座標における移動機構部の座標位置を算
出し、記憶する電柱座標位置算出・記憶器36と移動機
構部先端の速度ベクトルを求める直線補間演算器38が
設けられている。
Further, on the output side of the moving mechanism tip position calculator 34, the utility pole coordinate position calculating / storing device 36 for calculating and storing the coordinate position of the moving mechanism section in the utility pole coordinates and the velocity vector of the tip of the moving mechanism section are stored. A linear interpolation calculator 38 for determining is provided.

【0070】上記車両・電柱相対位置算出器35の出力
側は、電柱座標位置算出・記憶器36及び車両座標にお
ける移動機構部の座標位置を算出し、記憶する車両座標
位置算出器37が設けられており、この車両座標位置算
出器37の出力側には直線補間演算器38が設けられて
いる。
The output side of the vehicle / telephone pole relative position calculator 35 is provided with a telephone pole coordinate position calculator / store 36 and a vehicle coordinate position calculator 37 for calculating and storing the coordinate position of the moving mechanism portion in vehicle coordinates. A linear interpolation calculator 38 is provided on the output side of the vehicle coordinate position calculator 37.

【0071】この直線補間演算器38の出力側には、直
線補間演算器38より出力された移動機構先端部の速度
ベクトルを基に移動機構部各関節軸の速度を算出する各
軸速度算出器39が設けれており、この各軸速度調整器
39の出力側には、移動機構部を駆動するための移動機
構部駆動装置40が設けられている。
On the output side of the linear interpolation calculator 38, each axis speed calculator for calculating the speed of each joint shaft of the moving mechanism based on the speed vector of the tip of the moving mechanism output from the linear interpolation calculator 38. 39 is provided, and a moving mechanism driving device 40 for driving the moving mechanism is provided on the output side of each shaft speed adjuster 39.

【0072】次に、上記のように構成された遠隔操作ロ
ボットの動作について説明する。
Next, the operation of the remote controlled robot configured as described above will be described.

【0073】まず、作業開始時に、図6に示すように、
作業ロボットを操作して、作業ロボットの手先41で電
柱42の規定された2ポイントを触り、この時のそれぞ
れの作業ロボットの各関節軸に設けられた作業ロボット
位置検出器31から得られた作業ロボットの位置から、
手先位置算出器32にて作業ロボットの手先位置を算出
する。
First, at the start of work, as shown in FIG.
The work robot is operated to touch the prescribed two points of the electric pole 42 with the hand 41 of the work robot, and the work obtained from the work robot position detector 31 provided on each joint axis of each work robot at this time. From the robot position,
The hand position calculator 32 calculates the hand position of the work robot.

【0074】ここで、作業ロボットの手先の位置は回転
軸iの座標変換行列をAi 、平行移動軸Jの座標変換行
列をLj で表すと、作業ロボットの座標原点43からの
手先への座標変換行列Bm は Bm =A1 2 ・・・Am 1 m+1 ・・・An 2 1Am L1 m+1 n 2 …(1) のように表すことができ、これにより図6に示すよう
に、作業ロボットの座標原点43からみたポイント1の
位置ベクトルP1 とポイント2の位置ベクトルP2が求
められる。
Here, regarding the position of the hand of the work robot, when the coordinate conversion matrix of the rotation axis i is represented by Ai and the coordinate conversion matrix of the parallel movement axis J is represented by Lj, the coordinate conversion from the coordinate origin 43 of the work robot to the hand is performed. matrix Bm is be expressed as B m = a 1 a 2 ··· a m L 1 a m + 1 ··· a n L 2 = 1 Am L 1 m + 1 a n L 2 ... (1) As a result, as shown in FIG. 6, the position vector P1 of the point 1 and the position vector P2 of the point 2 viewed from the coordinate origin 43 of the work robot are obtained.

【0075】この値から作業ロボット座標原点からみた
電柱の角度θm は Qm =P1 −P2 …(2) θm =tan -1(Qy /Qx ) …(3) で求められる。
From this value, the angle θ m of the electric pole viewed from the origin of the work robot coordinates is obtained by Q m = P 1 -P 2 (2) θ m = tan −1 (Q y / Q x ) ... (3)

【0076】この時の移動機構部先端位置は、移動機構
部位置検出器33で得られる移動機構部の各関節軸の位
置信号から移動機構先端位置算出器34により座標変換
行列で求められる。
At this time, the tip end position of the moving mechanism section is obtained from the position signal of each joint axis of the moving mechanism section obtained by the moving mechanism section position detector 33 by the moving mechanism tip position calculator 34 in a coordinate conversion matrix.

【0077】この車両の座標原点からみた移動機構部先
端の位置Pw と、上記P1 とθm により車両・電柱相対
位置算出器35にて車両座標原点からみた電柱の位置P
t と角度θt が求められる。
The position Pw of the tip of the moving mechanism viewed from the origin of the vehicle coordinates and the position P of the utility pole viewed from the origin of the vehicle coordinates by the vehicle / telephone relative position calculator 35 based on the above P1 and θm.
t and the angle θt are obtained.

【0078】この値を車両・電柱相対位置算出器35で
保持するとともに、単位作業毎に作業ロボットの最適位
置に移動機構部を移動完了後に、先端位置を移動機構先
端位置検出器34で求め、電柱座標位置算出・記憶器3
6によりこれらの値から電柱座標での教示位置を算出し
て記憶する。
This value is held by the vehicle / telephone pole relative position calculator 35, and after the movement mechanism section has been moved to the optimum position of the work robot for each unit work, the tip position is obtained by the movement mechanism tip position detector 34. Telephone pole coordinate position calculation / memory 3
6, the teaching position in the utility pole coordinates is calculated from these values and stored.

【0079】再生時には、車両座標位置算出器37にお
いて、車両・電柱相対位置算出器35から供給される車
両と電柱の相対位置データを基に、記憶されている電柱
座標での教示位置を車両座標系に変換し、移動機構先端
位置算出器34から得られる現在の先端位置からこの位
置へ直線補間で動作するように直線補間演算器38で先
端の速度ベクトルを求め、これを移動機構部各関節軸の
速度各軸速度調整器34にて変換し、移動機構部駆動装
置40へ供給することにより移動機構部の駆動が行なわ
れる。
At the time of reproduction, in the vehicle coordinate position calculator 37, based on the relative position data of the vehicle and the electric pole supplied from the vehicle / electric pole relative position calculator 35, the taught position in the stored electric pole coordinates is used as the vehicle coordinate. The system is converted into a system and the linear interpolation calculator 38 obtains the velocity vector of the tip so that the current tip position obtained from the movement mechanism tip position calculator 34 can be operated by linear interpolation from this position to this position. The speed of each shaft is converted by each shaft speed adjuster 34 and supplied to the moving mechanism driving device 40 to drive the moving mechanism.

【0080】従って、本発明の第1の実施例にかかる遠
隔操作ロボットによれば、作業開始時に作業対象物と作
業用ロボットの相対位置を計測することにより、予め記
憶させておいた作業目標位置へ自動的に移動機構を動作
させることができるため、作業者が移動機構を操作する
必要がなく、ロボット移動作業の効率向上を図ることが
できる。
Therefore, according to the remote control robot according to the first embodiment of the present invention, the work target position stored in advance is measured by measuring the relative position between the work object and the work robot at the start of work. Since the moving mechanism can be automatically operated, the worker does not need to operate the moving mechanism, and the efficiency of the robot moving work can be improved.

【0081】<第2の実施例>次に、本発明の第2の実
施例について図面を参照して説明する。
<Second Embodiment> Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0082】すなわち、本発明の第2の実施例における
遠隔操作ロボットにおいては、移動機構部動作時に、作
業ロボットと電柱、配電線あるいは電柱に設置してある
機材とが接触する危険性がある範囲を車両座標系におい
て算出し、これを図7に示すような、電柱(作業対象
物)51に対する規制範囲52として移動機構部動作時
にその範囲の表面をならわせるように移動機構部を制御
することにより、電柱、配電線または機材などの破損を
防ぐことを特徴としている。
That is, in the remote control robot according to the second embodiment of the present invention, there is a risk that the working robot may come into contact with the utility pole, the utility pole, or the equipment installed on the utility pole when the moving mechanism operates. Is calculated in the vehicle coordinate system, and this is set as a regulation range 52 for the telephone pole (work target) 51 as shown in FIG. 7, and the movement mechanism unit is controlled so that the surface of the range is smoothed when the movement mechanism unit operates. The feature is to prevent damage to utility poles, distribution lines or equipment.

【0083】図8に、本発明の第2の実施例にかかる遠
隔操作ロボットの制御系の構成を示す機能ブロック図を
示す。
FIG. 8 is a functional block diagram showing the configuration of the control system of the remote control robot according to the second embodiment of the present invention.

【0084】なお、図5と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
説明する。
The same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Here, only different parts will be described.

【0085】すなわち、本発明の第2の実施例にかかる
遠隔操作ロボットにおいては、電柱座標位置算出・記憶
器36、車両座標位置算出器37、直線補間演算器38
に代えて、規制範囲設定器61、車両座標範囲算出器6
2、操作器63、先端速度算出器64を設ける。
That is, in the remote control robot according to the second embodiment of the present invention, the utility pole coordinate position calculating / storing device 36, the vehicle coordinate position calculating device 37, and the linear interpolation calculating device 38.
Instead of the regulation range setting device 61, the vehicle coordinate range calculation device 6
2. An operating device 63 and a tip speed calculator 64 are provided.

【0086】上記規制範囲設定器61は、電柱座標系の
移動機構部の動作規制範囲を設定するもので、この規制
範囲設定器61の出力側には、車両座標範囲算出器62
が設けられている。
The restriction range setting device 61 sets the operation restriction range of the moving mechanism section of the electric pole coordinate system. The output side of the restriction range setting device 61 is the vehicle coordinate range calculator 62.
Is provided.

【0087】車両座標範囲算出器62の入力側には、上
記規制範囲設定器61の他に、車両・電柱相対位置検出
器35が設けられると共に、その出力側には、移動機構
部の先端速度を算出する先端速度算出器64が設けられ
ている。
On the input side of the vehicle coordinate range calculator 62, a vehicle / electric pole relative position detector 35 is provided in addition to the regulation range setter 61, and on the output side thereof, the tip speed of the moving mechanism section is set. A tip speed calculator 64 for calculating is calculated.

【0088】この先端速度算出器64の入力側には、上
記車両座標範囲算出器62の他に、移動機構部の先端位
置を算出する移動機構先端位置算出器34と操作器63
が設けられており、この先端速度算出器64の出力側に
は、移動機構部の各関節軸の速度を算出する各軸速度調
整器39が設けられている。
On the input side of the tip speed calculator 64, in addition to the vehicle coordinate range calculator 62, a moving mechanism tip position calculator 34 and an operating device 63 for calculating the tip position of the moving mechanism portion.
Is provided, and on the output side of the tip speed calculator 64, each axis speed adjuster 39 for calculating the speed of each joint axis of the moving mechanism section is provided.

【0089】次に、上記のように構成した本発明の第2
の実施例にかかる遠隔操作ロボットの動作について説明
する。
Next, the second aspect of the present invention configured as described above.
The operation of the remote control robot according to the embodiment will be described.

【0090】まず、規制範囲設定器61にて電柱座標系
で設定された移動機構部の動作規制範囲を設定し、車両
座標範囲算出器62に出力する。
First, the restriction range setting unit 61 sets the operation restriction range of the moving mechanism set in the telephone pole coordinate system, and outputs it to the vehicle coordinate range calculator 62.

【0091】車両座標範囲算出器62は、規制範囲設定
器61から供給される電柱座標系で設定された移動機構
部の動作規制範囲を車両座標系の動作規制範囲に変換し
て先端速度算出器64に出力する。
The vehicle coordinate range calculator 62 converts the operation restriction range of the moving mechanism set by the utility pole coordinate system supplied from the restriction range setter 61 into the operation restriction range of the vehicle coordinate system to calculate the tip speed calculator. To 64.

【0092】先端速度算出器64は、この車両座標系に
変換された動作規制範囲と移動機構先端位置算出器34
から得られる現在の先端位置を比較し、規制範囲内にあ
る場合はもっとも距離の近い規制面から範囲内部に向か
う移動機構先端部の速度成分を、操作器63の信号を基
に先端速度算出器64で算出した速度ベクトルから削除
する。
The tip speed calculator 64 is a movement mechanism tip position calculator 34 for the operation regulation range converted to the vehicle coordinate system.
The current tip position obtained from the above is compared, and if it is within the regulation range, the velocity component of the tip of the moving mechanism that goes from the regulation surface with the shortest distance to the inside of the range is calculated based on the signal from the operation unit 63. The speed vector calculated in 64 is deleted.

【0093】以下、この移動機構先端部の速度ベクトル
の削除について説明する。
The deletion of the velocity vector at the tip of the moving mechanism will be described below.

【0094】図9に示すように、規制範囲の各境界面7
1の外側の点aやbに移動機構部先端がある場合は、そ
の速度ベクトルva,vbは、そのまま各軸速度調整器
39に出力される。
As shown in FIG. 9, each boundary surface 7 of the regulation range
When the tip of the moving mechanism portion is located at a point a or b outside the position 1, the velocity vectors va and vb are directly output to each axis velocity adjuster 39.

【0095】c点のように動作中に先端位置が境界面に
達した場合は、速度ベクトルの境界面法線の規制範囲内
への方向成分vc′′を削除する。
When the tip position reaches the boundary surface during the operation like point c, the directional component vc ″ within the regulation range of the boundary surface normal of the velocity vector is deleted.

【0096】これにより、移動機構先端部の速度成分
は、動作規制範囲境界面に沿う速度成分のみとなり、こ
れが各軸速度調整器39に出力される。
As a result, the velocity component at the leading end of the moving mechanism becomes only the velocity component along the boundary surface of the movement regulation range, and this is output to each axis velocity adjuster 39.

【0097】そして、この速度ベクトルを各軸速度調整
器39にて移動機構部の各軸の速度に変換し、移動機構
部駆動装置40に出力することで移動機構部の駆動が行
なわれる。
Then, the speed vector is converted into the speed of each axis of the moving mechanism section by each axis speed adjuster 39 and is output to the moving mechanism section drive device 40 to drive the moving mechanism section.

【0098】すなわち、移動機構先端が規制範囲に進入
するような動作を行った場合は、上記作用により規制範
囲表面をなぞるような動作となる。
That is, when the tip of the moving mechanism is moved into the regulation range, the above-mentioned action traces the surface of the regulation range.

【0099】従って、本発明の第2の実施例にかかる遠
隔操作ロボットによれば、作業開始時に作業対象物と作
業用ロボットの相対位置を計測することにより、作業対
象物に対する相対位置で移動機構部の動作を規制するこ
とで、作業用ロボットと作業対象物の干渉を自動的に回
避することができるので、作業者が特に注意せずに移動
機構部を操作しても作業ロボットと電柱、配電線、機材
などとの干渉の危険性がなく、作業者の負担を軽減でき
るとともに、作業効率が向上する。
Therefore, according to the remote-controlled robot according to the second embodiment of the present invention, by measuring the relative positions of the work object and the work robot at the start of work, the moving mechanism can be moved at the relative position with respect to the work object. By controlling the movement of the parts, it is possible to automatically avoid the interference between the work robot and the work target, so even if the worker operates the movement mechanism part without paying special attention, There is no risk of interference with distribution lines, equipment, etc., which can reduce the burden on workers and improve work efficiency.

【0100】<第3の実施例>次に、本発明の第3の実
施例にかかる遠隔操作ロボットについて図面を参照して
説明する。
<Third Embodiment> Next, a remote control robot according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0101】図10は、配電作業を例にとった、本発明
の第3の実施例にかかる遠隔操作ロボットの制御系の構
成を示す機能ブロック図である。
FIG. 10 is a functional block diagram showing the configuration of the control system of the remote control robot according to the third embodiment of the present invention, taking the power distribution work as an example.

【0102】同図に示すように、作業ロボットに取り付
けられたマニピュレータと移動機構の位置を検出するマ
ニピュレータ・移動機構位置検出器81と、マニピュレ
ータ及び移動機構の形状データを記憶するマニピュレー
タ・移動機構形状データ記憶器82の出力側には、マニ
ピュレータ及び移動機構の画像を生成するためのマニピ
ュレータ・移動機構画像生成部83が設けられている。
As shown in the figure, the manipulator / moving mechanism position detector 81 for detecting the positions of the manipulator and the moving mechanism attached to the work robot, and the manipulator / moving mechanism shape for storing the shape data of the manipulator and the moving mechanism. On the output side of the data storage device 82, a manipulator / movement mechanism image generation unit 83 for generating images of the manipulator and the movement mechanism is provided.

【0103】一方、作業対象物である電柱・機材の形状
を記憶する電柱・機材形状データ記憶器84とマニピュ
レータと電柱との相対位置データを算出する相対位置算
出部85の出力側には、作業対象物である電柱・機材の
画像を生成するための電柱・機材画像生成部86が設け
られている。
On the other hand, on the output side of the utility pole / equipment shape data storage device 84 for storing the shape of the utility pole / equipment as the work object and the relative position calculation unit 85 for calculating the relative position data between the manipulator and the utility pole, An electric pole / equipment image generation unit 86 for generating an image of an electric pole / equipment that is an object is provided.

【0104】さらに、上記マニピュレータ・移動機構画
像生成部83及び電柱・機材画像生成部86の入力側に
は、作業者が希望する画像の視点・方向・画角が入力さ
れる視点・方向・画角入力器87が設けられている。
Further, on the input side of the manipulator / moving mechanism image generating section 83 and the electric pole / equipment image generating section 86, the viewpoint / direction / view angle of the image desired by the operator is input. A corner input device 87 is provided.

【0105】そして、マニピュレータ・移動機構画像生
成部83及び電柱・機材画像生成部86の出力側には、
マニピュレータ・移動機構画像生成部83より供給され
るマニピュレータ・移動機構の画像と電柱・機材画像生
成部86より供給される電柱・機材画像の干渉を検出す
るための画像合成干渉検出部86が設けられている。
Then, on the output side of the manipulator / movement mechanism image generation unit 83 and the electric pole / equipment image generation unit 86,
An image synthesis interference detection unit 86 for detecting interference between the image of the manipulator / movement mechanism supplied from the manipulator / movement mechanism image generation unit 83 and the electric pole / equipment image supplied from the electric pole / equipment image generation unit 86 is provided. ing.

【0106】この画像合成干渉検出部86の入力側に
は、上記マニピュレータ・移動機構画像生成部83及び
電柱・機材画像生成部86の他に、作業対象物と作業ロ
ボットの相対位置を算出する相対位置算出部85が設け
られるとともに、出力側には、合成された画像を書き込
むための画像用メモリ87が設けられ、この画像用メモ
リ88の出力側には、書き込まれた画像を表示するため
の画像表示器89が設けられている。
On the input side of the image synthesis interference detection unit 86, in addition to the manipulator / movement mechanism image generation unit 83 and the electric pole / equipment image generation unit 86, a relative position for calculating the relative position of the work object and the work robot is calculated. A position calculation unit 85 is provided, an output side is provided with an image memory 87 for writing the combined image, and an output side of the image memory 88 is provided for displaying the written image. An image display 89 is provided.

【0107】次に、上記のように構成した本発明の第3
の実施例にかかる遠隔操作ロボットの動作について説明
する。
Next, the third aspect of the present invention configured as described above
The operation of the remote control robot according to the embodiment will be described.

【0108】まず、マニピュレータ・移動機構位置検出
器81から供給されるマニピュレータと移動機構の各軸
の位置データと、マニピュレータ・移動機構形状データ
記憶器82からのマニピュレータ及び移動機構の形状に
関する各データと、視点・方向・画角入力器87から供
給される各データを基にマニピュレータおよび移動機構
の画像をマニピュレータ・移動機構画像生成部83にて
生成する。
First, the position data of each axis of the manipulator / moving mechanism supplied from the manipulator / moving mechanism position detector 81, and each data regarding the shape of the manipulator / moving mechanism from the manipulator / moving mechanism shape data memory 82. An image of the manipulator and the moving mechanism is generated by the manipulator / moving mechanism image generating unit 83 based on each data supplied from the viewpoint / direction / angle of view input device 87.

【0109】一方、相対位置算出部85にて算出された
マニピュレータと電柱との相対位置データと、電柱・機
材形状データ記憶器84から供給されるマニピュレータ
と電柱の形状に関する各データと、視点・方向・画角入
力器7から供給される各データを基に電柱と機材の画像
を電柱・機材画像生成部86で生成する。
On the other hand, the relative position data between the manipulator and the electric pole calculated by the relative position calculation unit 85, each data regarding the shape of the manipulator and the electric pole supplied from the electric pole / equipment shape data storage 84, and the viewpoint / direction. An image of a utility pole and equipment is generated by the utility pole / equipment image generation unit 86 based on each data supplied from the angle of view input device 7.

【0110】上記マニピュレータ・移動機構画像生成部
83と電柱・機材画像生成部86にて生成されたそれぞ
れの画像を、相対位置算出部85から供給されるマニピ
ュレータと電柱の相対位置データを基に画像合成・干渉
検出部86にて合成するとともに、電柱・機材とマニピ
ュレータ・移動機構の干渉をチェックし、間隔が一定以
下の場合は画像に干渉のアラーム表示を加えた後、画像
メモリ88に書き込む。
The respective images generated by the manipulator / moving mechanism image generation unit 83 and the electric pole / equipment image generation unit 86 are imaged based on the relative position data of the manipulator and electric pole supplied from the relative position calculation unit 85. The synthesizing / interference detecting unit 86 performs synthesizing, checks the interference between the electric pole / equipment and the manipulator / moving mechanism, and when the interval is less than a certain value, an alarm display of the interference is added to the image and then written in the image memory 88.

【0111】そして、この画像メモリ88に書き込まれ
た画像が画像表示器89に映し出される。
The image written in the image memory 88 is displayed on the image display 89.

【0112】上記相対位置算出部85から供給されるマ
ニピュレータと電柱との相対位置データは、上述の第1
の実施例で述べたように、作業者が作業開始時に移動機
構を操作して作業用マニピュレータを電柱の作業箇所に
近づけ、予め決められた電柱上のポイントの位置をマニ
ピュレータを操作して手先で触ることにより、電柱・マ
ニピュレータ相対位置を計測し、この計測された値と、
その時の移動機構の各軸位置とにより求めた車両座標マ
ニピュレータ位置より、電柱座標原点と車両座標原点の
位置関係である車両・電柱相対位置を求めている。
The relative position data between the manipulator and the electric pole supplied from the relative position calculation unit 85 is the above-mentioned first position data.
As described in the example of, the worker operates the moving mechanism at the start of work to bring the work manipulator close to the work location of the utility pole, and operates the manipulator at the predetermined position of the point on the utility pole by hand. By touching, the relative position of the electric pole / manipulator is measured, and with this measured value,
From the vehicle coordinate manipulator position obtained from each axis position of the moving mechanism at that time, the vehicle / electric pole relative position, which is the positional relationship between the electric pole coordinate origin and the vehicle coordinate origin, is obtained.

【0113】以後の移動機構の動作時には、この車両・
電柱相対位置と移動機構各軸位置から求められる車両座
標マニピュレータ位置より、電柱・マニピュレータ相対
位置が相対位置算出部85から算出される。
When the moving mechanism is operated thereafter, this vehicle
From the vehicle coordinate manipulator position obtained from the electric pole relative position and each axis position of the moving mechanism, the electric pole / manipulator relative position is calculated from the relative position calculation unit 85.

【0114】従って、本発明の第3の実施例にかかる遠
隔操作ロボットにおいては、コンピュータグラフィック
にて移動機構、マニピュレータおよび作業対象物の状況
を任意の視点から任意の画角にてリアルタイムに表示す
ることができるため、作業者が作業状況を容易に把握で
き、その結果、作業の効率向上を図ることができる。
Therefore, in the remote-controlled robot according to the third embodiment of the present invention, the states of the moving mechanism, the manipulator and the work target are displayed in real time from an arbitrary viewpoint and an arbitrary angle of view by computer graphics. Therefore, the worker can easily grasp the work situation, and as a result, the work efficiency can be improved.

【0115】また、コンピュータグラフィック上の画像
データにて、マニピュレータおよび移動機構と電柱の干
渉を検出することができるので、作業中の危険を回避す
ることができる。
Further, since the interference between the manipulator and the moving mechanism and the electric pole can be detected from the image data on the computer graphic, the danger during the work can be avoided.

【0116】<第4の実施例>図11は、本発明の第4
の実施例にかかる遠隔操作ロボットの制御系の構成を説
明する機能ブロック図である。なお、図21と同一部分
には同一符号を付し、その説明を省略し、ここでは異な
る部分について述べる。
<Fourth Embodiment> FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention.
3 is a functional block diagram illustrating a configuration of a control system of the remote control robot according to the embodiment of FIG. The same parts as those in FIG. 21 are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and different parts will be described here.

【0117】すなわち、本発明の第4の実施例にかかる
遠隔操作ロボットは、図11に示すように、追従比手動
設定手段5に代えて、追従比自動設定手段91を設ける
とともに、上記構成に加えて、さらに、スレーブアーム
にかかる外力を検出する力センサ92と、この力センサ
92の出力側に接続され、力センサ92の出力からスレ
ーブアームにかかる外力を計算する外力算出手段93が
設けられている。
That is, as shown in FIG. 11, the remote control robot according to the fourth embodiment of the present invention is provided with a follow-up ratio automatic setting means 91 instead of the follow-up ratio manual setting means 5 and has the above-mentioned configuration. In addition, a force sensor 92 for detecting an external force applied to the slave arm, and an external force calculating means 93 connected to the output side of the force sensor 92 and calculating the external force applied to the slave arm from the output of the force sensor 92 are provided. ing.

【0118】そして、この外力算出手段93の出力側に
は、計算された外力によって、追従比を自動的に設定す
る追従比自動設定手段91が設けられている。
On the output side of the external force calculating means 93, there is provided a follow-up ratio automatic setting means 91 for automatically setting the follow-up ratio by the calculated external force.

【0119】次に、上述のように構成された本発明の第
4の実施例にかかる遠隔操作ロボットの作用について説
明する。
Next, the operation of the remote control robot according to the fourth embodiment of the present invention constructed as described above will be explained.

【0120】まず、オペレータがマスタアームを操作す
ると、マスタアーム各軸に取り付けられたマスタアーム
各軸モータ1に速度指令信号が出力されるとともに、マ
スタアーム各軸に取り付けられたマスタアーム位置検出
器2によりマスタアームの位置が検出される。
First, when the operator operates the master arm, a speed command signal is output to each motor 1 of each axis of the master arm attached to each axis of the master arm, and a position detector of the master arm attached to each axis of the master arm is output. The position of the master arm is detected by 2.

【0121】このマスタアーム位置検出器2によって検
出されたマスタアームの位置データは、マスタアーム手
先位置算出手段3に供給される。
The position data of the master arm detected by the master arm position detector 2 is supplied to the master arm hand position calculating means 3.

【0122】マスタアーム手先位置算出手段3は、マス
タアーム位置検出器2から供給されたマスタアーム位置
データに基づいてマスタアーム手先位置を算出する。
The master arm tip position calculating means 3 calculates the master arm tip position based on the master arm position data supplied from the master arm position detector 2.

【0123】マスタアーム手先位置算出手段3によって
算出されたマスタアーム手先位置データは、座標変換手
段4に供給される。
The master arm hand end position data calculated by the master arm hand end position calculating means 3 is supplied to the coordinate converting means 4.

【0124】座標変換手段4は、マスタアーム手先位置
算出手段3より供給されたマスタアーム手先位置データ
を、スレーブアームの座標系に座標変換し、この座標変
換された手先位置を追従比手動設定手段5に供給する。
The coordinate conversion means 4 performs coordinate conversion of the master arm hand end position data supplied from the master arm hand end position calculation means 3 into the coordinate system of the slave arm, and the hand end position after the coordinate conversion is set to the tracking ratio manual setting means. Supply to 5.

【0125】追従比手動設定手段5は、座標変換手段4
より供給されたマスタアーム手先位置データに、追従手
動設定手段5で設定された追従比をかけ、スレーブアー
ム目標位置を算出する。
The follow-up ratio manual setting means 5 is the coordinate conversion means 4
The slave arm target position is calculated by multiplying the supplied master arm tip position data by the tracking ratio set by the tracking manual setting means 5.

【0126】一方、スレーブアーム各軸に取り付けられ
たスレーブアーム位置検出器6により検出されたスレー
ブアーム位置データに基づいて、スレーブアーム手先位
置算出手段7によって、スレーブアーム手先位置を算出
する。
On the other hand, the slave arm tip position calculating means 7 calculates the slave arm tip position based on the slave arm position data detected by the slave arm position detector 6 attached to each axis of the slave arm.

【0127】そして、追従比自動設定手段91より供給
されるスレーブアーム目標位置と、スレーブアーム手先
位置算出手段7より供給されるスレーブアーム手先位置
を比較して位置偏差を求め、速度指令演算手段9に供給
する。
Then, the slave arm target position supplied from the follow-up ratio automatic setting means 91 and the slave arm hand position supplied from the slave arm tip position calculating means 7 are compared to obtain a position deviation, and the speed command calculating means 9 is obtained. Supply to.

【0128】速度指令演算手段8は、前記位置偏差より
スレーブアーム手先の速度指令を生成し、速度指令分解
手段9に供給する。
The speed command computing means 8 generates a speed command for the hand of the slave arm from the position deviation and supplies it to the speed command decomposing means 9.

【0129】速度指令分解手段9は、供給された速度指
令をスレーブアーム各軸に分解し、スレーブアーム各軸
モータ10に速度指令を出力して、スレーブアーム各軸
モータ9を駆動する。
The speed command decomposition means 9 decomposes the supplied speed command into each axis of the slave arm, outputs the speed command to each axis motor 10 of the slave arm, and drives each axis motor 9 of the slave arm.

【0130】ここで、外力算出手段93では、常に、力
センサ92の出力から、スレーブアームにかかる外力を
計算するようにしている。
Here, the external force calculating means 93 always calculates the external force applied to the slave arm from the output of the force sensor 92.

【0131】スレーブアームが作業対象物に近づき、作
業対象物に触れたとき、力センサ92に外力が働いたこ
とが検出され、外力算出手段93によって算出された外
力が追従比自動設定手段91に供給される。
When the slave arm approaches the work object and touches the work object, it is detected that an external force acts on the force sensor 92, and the external force calculated by the external force calculating means 93 is applied to the tracking ratio automatic setting means 91. Supplied.

【0132】追従比自動設定手段91は、外力算出手段
93により算出された外力に基づいて、追従比を自動的
に小さく設定する。
The following ratio automatic setting means 91 automatically sets the following ratio to a small value based on the external force calculated by the external force calculating means 93.

【0133】図12は、本発明の第4の実施例にかかる
遠隔操作ロボットの動作を説明する概念図である。
FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the operation of the remote control robot according to the fourth embodiment of the present invention.

【0134】同図に示すように、マスタアーム95が動
作量xだけ操作されたとき、スレーブアーム96は、動
作量x′だけ動作するとする。
As shown in the figure, when the master arm 95 is operated by the operation amount x, the slave arm 96 is operated by the operation amount x '.

【0135】上述のように、外力算出手段93により算
出された外力が追従比自動設定手段91に供給される
と、追従比自動設定手段91によりスレーブアーム96
のマスタアーム95に対する追従比を小さく、例えば、
1/n(n:任意定数)に設定する。
As described above, when the external force calculated by the external force calculating means 93 is supplied to the following ratio automatic setting means 91, the following ratio automatic setting means 91 causes the slave arm 96.
Of the master arm 95 is small, for example,
Set to 1 / n (n: arbitrary constant).

【0136】このときマスタアーム95の動作量をxと
すると、同図に示すように、スレーブアーム96の動作
量はx′/nに減少し、スレーブアーム96を細かく操
作することができる。
At this time, assuming that the operation amount of the master arm 95 is x, as shown in the figure, the operation amount of the slave arm 96 is reduced to x '/ n, and the slave arm 96 can be finely operated.

【0137】図13に、本発明の第4の実施例にかかる
遠隔操作ロボットを配電作業用マニピュレータとして用
いたときの例を示す。
FIG. 13 shows an example in which the remote control robot according to the fourth embodiment of the present invention is used as a manipulator for power distribution work.

【0138】同図に示すように、配電作業用マニピュレ
ータ101は、車両102にのせたブーム103の先
に、手先に力センサ104を持つスレーブアーム105
と方向調整機構を持つカメラ106を搭載している。
As shown in the figure, the manipulator 101 for electric power distribution work includes a slave arm 105 having a force sensor 104 at the tip of a boom 103 placed on a vehicle 102.
And a camera 106 having a direction adjusting mechanism.

【0139】また、車両102内には、マスタアームと
モニタを搭載している。
Further, a master arm and a monitor are mounted in the vehicle 102.

【0140】上記マニピュレータは、異構造型マスタレ
ーブ・マニピュレータであり、モニタの映像をオペレー
タが見ながらマスタアームを操作し、スレーブアームで
作業を行なう遠隔操作型のマスタスレーブ・マニピュレ
ータ・システムである。
The manipulator is a master structure manipulator of different structure, which is a remote-controlled master-slave manipulator system in which the operator operates the master arm while watching the image on the monitor and operates the slave arm.

【0141】従って、本発明の第4の実施例にかかる遠
隔操作ロボットによれば、スレーブアーム手先部105
が作業対象物にふれるまでは、マスタアームに対するス
レーブアームの追従比を自動的に大きく設定し、スレー
ブアーム手先部が作業対象物にふれたときは、マスタア
ームに対するスレーブアームの追従比を自動的に小さく
設定することができるので、オペレータのマスタアーム
操作量を変えずにスレーブアームを細かく動作させるこ
とができ、その結果、操作性の向上した遠隔操作ロボッ
トを提供することができる。
Therefore, according to the remote control robot according to the fourth embodiment of the present invention, the slave arm tip portion 105.
Set the slave arm's follow-up ratio to the master arm automatically until touches the work object, and when the slave arm's hand touches the work object, the slave arm's follow-up ratio to the master arm is automatically set. Since it can be set to a small value, the slave arm can be finely operated without changing the master arm operation amount of the operator, and as a result, it is possible to provide a remote control robot with improved operability.

【0142】<第5の実施例>本実施例では、追従比の
設定は、第4の実施例のように力センサの値ではなく、
遠隔操作ロボットに取り付けられたカメラの倍率と画界
を用いることによって行なう。
<Fifth Embodiment> In this embodiment, the follow-up ratio is set not by the value of the force sensor as in the fourth embodiment, but by the value of the force sensor.
This is done by using the magnification and field of view of the camera attached to the remote controlled robot.

【0143】図14は、本発明の第5の実施例にかかる
遠隔操作ロボットの構成を説明する機能ブロック図であ
り、図21と同一部分には同一符号を付し、その説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
FIG. 14 is a functional block diagram for explaining the configuration of the remote control robot according to the fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 21 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Here, only different parts will be described.

【0144】すなわち、本発明の遠隔操作ロボットは、
図14に示すように、上記構成に加えて、さらに、作業
対象物、スレーブアーム及び移動機構を映すためのカメ
ラ11と、このカメラ111に取り付けられ、カメラ1
11の位置を検出するカメラ位置検出器112及びカメ
ラ111の倍率を検出するカメラ倍率検出器113が設
けられている。
That is, the remote control robot of the present invention is
As shown in FIG. 14, in addition to the configuration described above, a camera 11 for displaying a work object, a slave arm, and a moving mechanism, and a camera 1 attached to the camera 111 are provided.
A camera position detector 112 for detecting the position of the camera 11 and a camera magnification detector 113 for detecting the magnification of the camera 111 are provided.

【0145】そして、このカメラ位置検出器112から
供給されるカメラ位置と、カメラ倍率検出器113から
検出されるカメラ111の倍率と、カメラ111の画角
を基にカメラ111の画界を算出して、追従比自動設定
手段5に供給するカメラ画界算出手段114を設けた構
成となっている。
Then, the field of the camera 111 is calculated based on the camera position supplied from the camera position detector 112, the magnification of the camera 111 detected by the camera magnification detector 113, and the angle of view of the camera 111. Thus, the camera field calculation means 114 for supplying the tracking ratio automatic setting means 5 is provided.

【0146】次に、上述のように構成された本発明の第
5の実施例にかかる遠隔操作ロボットの作用について説
明する。
Next, the operation of the remote control robot according to the fifth embodiment of the present invention constructed as described above will be explained.

【0147】まず、カメラ111に取り付けられたカメ
ラ位置検出器112、カメラ倍率検出器113でカメラ
の位置、倍率を検出し、これらの値とカメラ111の画
角から、カメラ画界算出手段114でカメラの画界を算
出する。
First, the camera position detector 112 and the camera magnification detector 113 attached to the camera 111 detect the position and magnification of the camera, and based on these values and the angle of view of the camera 111, the camera field calculation means 114. Calculate the field of view of the camera.

【0148】カメラの画界算出に関する基本的な計算式
は、次のようになる。
The basic formula for calculating the field of view of the camera is as follows.

【0149】まず、カメラ111の画角を計算する。図
15は、レンズと焦点面、画角の関係を簡略化して表し
たものである。図15より、次の式が求められる。
First, the angle of view of the camera 111 is calculated. FIG. 15 is a simplified representation of the relationship between the lens, the focal plane, and the angle of view. The following equation is obtained from FIG.

【0150】 θW =2×tan−1{( WO /2×α)/nfO } …(4) θH =2×tan−1{(HO /2×α)/ nfO } …(5) ただし、各変数は以下の通りとする。Θ W = 2 × tan-1 {(W O / 2 × α) / nf O } (4) θ H = 2 × tan-1 {(H O / 2 × α) / nf O } ... (5) However, each variable is as follows.

【0151】WO :CCD左右方向寸法 HO :CCD上下方向寸法 θW :画角(左右方向) θH :画角(上下方向) n :倍率 fO :レンズの最小焦点距離 f :焦点距離(f=nfO ) α :モニタのオーバスキャン係数 次に、図16のようにとったカメラ座標系でのスレーブ
アームの手先のx座標を、レンズからスレーブアームの
手先までのカメラ軸線方向距離Lとすると、カメラの画
界の縦方向の寸法H、横方向の寸法Wはそれぞれ、 H=L・tanθH …(6) W=L・tanθW …(7) となる。
W O : horizontal dimension of CCD H O : vertical dimension of CCD θ W : angle of view (horizontal direction) θ H : angle of view (vertical direction) n: magnification f O : minimum focal length of lens f: focal length (F = nf O ) α: Monitor overscan coefficient Next, the x-coordinate of the hand of the slave arm in the camera coordinate system as shown in FIG. 16 is defined as the distance L from the lens to the hand of the slave arm in the camera axis direction. Then, the vertical dimension H and the horizontal dimension W of the field of view of the camera are H = L · tan θ H (6) W = L · tan θ W (7), respectively.

【0152】カメラ画界算出手段114によって算出さ
れたカメラ画界は、追従比自動設定手段5に供給され
る。
The camera image field calculated by the camera image field calculation means 114 is supplied to the tracking ratio automatic setting means 5.

【0153】この追従比自動設定手段5には、さらに、
カメラ倍率検出器113よりカメラ111の倍率が、ス
レーブアーム手先位置算出手段7より現在のスレーブア
ーム手先位置データが供給されている。
The following ratio automatic setting means 5 is further provided with
The camera magnification detector 113 supplies the magnification of the camera 111, and the slave arm tip position calculation means 7 supplies the current slave arm tip position data.

【0154】そして、追従比自動設定手段5は、カメラ
画界内にスレーブアーム手先位置があると判断した場
合、マスタアームの移動量に対するスレーブアームの追
従比を、カメラの倍率に反比例するように自動的に設定
する。
When the follower ratio automatic setting means 5 determines that the slave arm tip position is within the camera image field, the follower ratio of the slave arm to the movement amount of the master arm is inversely proportional to the magnification of the camera. Set automatically.

【0155】このカメラ画界内にスレーブアーム手先位
置があるか否かの判断は、次のように行なう。
The determination as to whether or not the position of the hand of the slave arm is within this camera image field is made as follows.

【0156】図16に示すように、カメラの画界の中心
点Aは、A(L、0、0)となるので、このときx座標
がLの点がカメラ画界内にある条件は、次のようにな
る。
As shown in FIG. 16, the center point A of the field of view of the camera is A (L, 0, 0), so the condition that the point whose x coordinate is L is within the field of camera is It looks like this:

【0157】−W/2<y<W/2 …(8) −H/2<x<H/2 …(9) 従って、カメラ座標系でのスレーブアームの手先位置座
標が、この式を満たしていれば、スレーブアーム手先は
カメラ画界内にあると判断できる。
-W / 2 <y <W / 2 (8) -H / 2 <x <H / 2 (9) Therefore, the hand position coordinates of the slave arm in the camera coordinate system satisfy this expression. If so, it can be determined that the slave arm minions are within the camera image field.

【0158】なお、スレーブアーム追従比を画界の境界
で急激に変更すると、違和感が大きいため、徐々に変化
させてもよい。
It should be noted that if the slave arm follow-up ratio is suddenly changed at the boundary of the field of view, a feeling of strangeness is great, and therefore it may be gradually changed.

【0159】また、本実施例では、異構造型マスタスレ
ーブマニピュレータを取り上げたが、同構造型マスタス
レーブマニピュレータの場合は、スレーブアームがマス
タアームのすべての関節に追従するように構成するので
はなく、手先位置のみ追従するように構成としても良
い。
In this embodiment, the different-structure master-slave manipulator is taken up. However, in the case of the same-structure master-slave manipulator, the slave arm does not follow all joints of the master arm. Alternatively, it may be configured to follow only the hand position.

【0160】従って、本発明の第5の実施例にかかる遠
隔操作ロボットによれば、スレーブアーム手先位置算出
手段で求めたスレーブアーム手先位置が、カメラ画界算
出手段で求めたカメラ画界に入っていることを検出した
場合に、カメラ倍率検出器で検出した倍率に反比例する
ように追従比を自動で設定することにより、同じマスタ
アーム操作量に対するモニタ上でのスレーブアームの動
作量を倍率の変化によらず一定とすることができるの
で、操作性の向上した遠隔操作ロボットを提供すること
ができる。
Therefore, according to the remote control robot of the fifth embodiment of the present invention, the slave arm tip position obtained by the slave arm tip position calculating means enters the camera image field obtained by the camera image field calculating means. If the following is detected, the follow-up ratio is automatically set so that it is inversely proportional to the magnification detected by the camera magnification detector. Since it can be constant regardless of changes, it is possible to provide a remote control robot with improved operability.

【0161】<第6の実施例>図17は、本発明の第6
の実施例にかかる遠隔操作ロボットの制御系の構成を説
明するための機能ブロック図であり、図14と同一部分
には同一符号を付し、その説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
<Sixth Embodiment> FIG. 17 shows a sixth embodiment of the present invention.
15 is a functional block diagram for explaining a configuration of a control system of the remote-controlled robot according to the embodiment of the present invention. The same portions as those in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and only different portions will be described here. .

【0162】すなわち、本発明の遠隔操作ロボットは、
図17に示すように、上記構成に加えて、さらに、カメ
ラ111に、カメラ111の移動を行なうカメラ移動モ
ータ121、カメラ112の姿勢調整を行なうカメラ各
軸モータ122を設ける。
That is, the remote control robot of the present invention is
As shown in FIG. 17, in addition to the above configuration, the camera 111 is further provided with a camera moving motor 121 for moving the camera 111 and a camera axis motor 122 for adjusting the attitude of the camera 112.

【0163】このカメラ各軸モータ122には、カメラ
111の姿勢を検出するためのカメラ姿勢検出器123
が取り付けられている。
A camera attitude detector 123 for detecting the attitude of the camera 111 is provided in each of the camera motors 122.
Is attached.

【0164】また、カメラ画界算出手段114の出力側
には、カメラ111の回避位置・姿勢を算出するカメラ
回避位置・姿勢演算手段124が設けられている。
On the output side of the camera field calculation means 114, a camera avoidance position / orientation calculation means 124 for calculating the avoidance position / orientation of the camera 111 is provided.

【0165】このカメラ回避位置・姿勢演算手段124
の入力側には、さらに、作業対象部の位置を算出するた
めの作業対象部位置算出手段125、スレーブアーム速
度指令演算手段8より供給される速度指令情報より、ス
レーブアーム手先の移動ベクトルを算出するスレーブア
ーム手先移動ベクトル演算手段126、スレーブアーム
の手先位置を算出するスレーブアーム手先位置算出手段
7が接続されている。
This camera avoidance position / orientation calculation means 124
Further, on the input side of, the movement vector of the slave arm tip is calculated from the work target portion position calculation means 125 for calculating the position of the work target portion, and the speed command information supplied from the slave arm speed command calculation means 8. The slave arm hand movement vector calculation means 126 and the slave arm hand position calculation means 7 for calculating the hand position of the slave arm are connected.

【0166】そして、カメラ回避位置・姿勢演算手段1
24は、カメラ画界算出手段114、作業対象部位置算
出手段125、スレーブアーム手先移動ベクトル演算手
段126、スレーブアーム手先位置算出手段7より供給
されるカメラ画界、作業対象部位置、スレーブアーム手
先移動ベクトルに基づいてカメラ111の回避位置及び
姿勢を算出して、カメラ移動モータ121及びカメラ各
軸モータ122に供給することのできる構成となってい
る。
Then, the camera avoidance position / attitude calculation means 1
Reference numeral 24 denotes a camera image field calculation unit 114, a work target part position calculation unit 125, a slave arm hand movement vector calculation unit 126, and a camera field supplied from the slave arm hand position calculation unit 7, a work target position, and a slave arm hand. The avoidance position and posture of the camera 111 are calculated based on the movement vector, and can be supplied to the camera movement motor 121 and the camera axis motors 122.

【0167】カメラ111の位置、倍率は上述のよう
に、カメラ位置検出器112及びカメラ倍率検出器11
3で求められ、また、カメラの姿勢、即ち水平及び鉛直
方向のカメラ軸線の角度はカメラ姿勢検出器123で求
められる。
As described above, the position and magnification of the camera 111 are the camera position detector 112 and the camera magnification detector 11.
3 and the camera attitude, that is, the angles of the camera axes in the horizontal and vertical directions are calculated by the camera attitude detector 123.

【0168】スレーブアーム手先位置は、スレーブアー
ム手先位置検出手段7により求められ、また、スレーブ
アーム速度指令演算手段8から供給される速度指令情報
より、スレーブアーム手先移動ベクトル演算手段126
によってスレーブアーム手先の移動ベクトルが算出され
る。
The slave arm tip position is obtained by the slave arm tip position detecting means 7, and from the speed command information supplied from the slave arm speed command calculating means 8, the slave arm hand movement vector calculating means 126.
The movement vector of the hand of the slave arm is calculated by.

【0169】一方、作業対象部の位置は、作業対象部位
置算出手段125により求められるが、その方法として
は作業前にスレーブアーム手先を作業対象部に接触させ
て作業対象部の絶対座標位置を認識させるティーチング
方式や、測距機能を有するカメラのターゲット枠あるい
はカーソル中央に作業対象部をとらえて認識させる方式
等既知の方法による。
On the other hand, the position of the work target portion is obtained by the work target portion position calculating means 125. As a method therefor, the slave arm hand is brought into contact with the work target portion before the work to determine the absolute coordinate position of the work target portion. It is based on a known method such as a teaching method for recognition, a method for recognizing a work target portion in a target frame or a cursor center of a camera having a distance measuring function.

【0170】次に、カメラ移動時のカメラ座標系の決め
方、及び作業対象点、スレーブアーム手先のカメラ座標
系に於ける位置算出について説明する。
Next, how to determine the camera coordinate system when moving the camera and how to calculate the position of the work target point and the hand of the slave arm in the camera coordinate system will be described.

【0171】図16に示すカメラ座標系に於いて、画界
中心AのX座標Lを作業対象部PのX座標にとり、作業
対象部P及びスレーブアーム手先部Qの座標を各々
(L,y1 ,z1 )、(x2 ,y2 ,z2 )とする。
In the camera coordinate system shown in FIG. 16, the X coordinate L of the field center A is taken as the X coordinate of the work target P, and the coordinates of the work target P and the slave arm tip Q are respectively (L, y). 1 , z 1 ) and (x 2 , y 2 , z 2 ).

【0172】簡単のために、X−Y平面上のみで説明す
ると、図18(a)に於いて原点、即ちカメラレンズO
とスレーブ手先位置Q(x2 ,y2 )を結んだ線と、作
業対象点P(L,y1 )からカメラの軸線OAに下ろし
た垂線の足PAとの交点Q1の座標(x21,y21)は、 x21=L …(10) y21=y2 ・L/x2 …(11) で、x=Lに於けるy方向の画界を前記Wとすると、
P,Qが画界内にあるためには、 −W/2<y1 <W/2 …(12) −W/2<y21<W/2 …(13) であり、y1 とy21との距離が設定値以下となることで
作業対象部とスレーブアーム手先の重なりを検知するこ
とができる。なお、作業対象点Pのカメラ軸線OAに対
する角度をθとする。
For simplification, the description will be made only on the XY plane. In FIG. 18A, the origin, that is, the camera lens O.
Slave hand position Q (x 2, y 2) and a line connecting the working object point P (L, y 1) intersection to Q 1 coordinates the foot PA of perpendicular dropped from the axis OA of the camera (x 21 , Y 21 ) is x 21 = L (10) y 21 = y 2 · L / x 2 (11), and when the image field in the y direction at x = L is W,
Since P and Q are within the field of view, -W / 2 <y 1 <W / 2 (12) -W / 2 <y 21 <W / 2 (13), and y 1 and y When the distance from 21 is less than or equal to the set value, it is possible to detect the overlap between the work target part and the hand of the slave arm. The angle of the work target point P with respect to the camera axis OA is θ.

【0173】ここで、カメラが図18(b)に示すよう
に、y方向に距離dだけ平行移動した時、作業対象点P
が画面上で同じ位置を保つためには、移動後の原点O′
と作業対象点Pを結んだ直線O′Pがカメラの軸線O′
A′に対しθの角度となるようカメラの姿勢を移動前座
標系に対し−θc 回転させればよい。
Here, when the camera is translated in the y direction by a distance d, as shown in FIG.
In order to keep the same position on the screen,
And a straight line O'P connecting the work target point P with the camera axis O '
The posture of the camera may be rotated by −θc with respect to the coordinate system before movement so that the angle becomes θ with respect to A ′.

【0174】このとき、 θ1 =tan-1{(d−y1 )/L} …(14) とすると、 θc =θ1 +θ …(15) L′=L・cos θ/cos θ1 …(16) 但し、L′は原点をO′に移動し、カメラ軸線を−θc
回転した新たなカメラ座標系x′−y′に於ける作業対
象点Pのx′座標であり、新しい画界中心A′のカメラ
からの距離である。
At this time, if θ 1 = tan−1 {(d−y 1 ) / L} (14), then θ c = θ 1 + θ (15) L ′ = L · cos θ / cos θ 1 (16) However, L'moves the origin to O'and sets the camera axis to -θc.
It is the x'coordinate of the work target point P in the rotated new camera coordinate system x'-y ', and the distance of the new field center A'from the camera.

【0175】新座標系に対する作業対象点Pのy′座標
y1 ′は y1 ′=L・sin θc +(y1 −d)cos θc =L′tan θ …(17) また、スレーブアーム手先Q(x2 ′,y2 ′)の座標
は、 x2 ′=x2 cos θc −y2 sin θc …(18) y2 ′=x2 sin θc +y2 cos θc …(19) で求められる。
[0175] The y 'coordinate y1' of work object point P for new coordinate system y 1 '= L · sin θ c + (y 1 -d) cos θ c = L'tan θ ... (17), the slave arm The coordinates of the hand Q (x 2 ′, y 2 ′) are x 2 ′ = x 2 cos θ c −y 2 sin θ c (18) y 2 ′ = x 2 sin θ c + y 2 cos θ c ((18) 19).

【0176】このときのy′方向の画界をW′とする
と、 W′=W・L′/L …(20) であり、O′QとPA′の交点Q1 ′のy′座標 y21′=y2 ′・L′/x2 ′ …(21) が −W/2<y21′<W/2 …(22) の時、スレーブアーム手先Qは新しい画界内にある。
If the image field in the y'direction at this time is W ', then W' = W.L '/ L (20) and the y'coordinate y 21 of the intersection Q1' of O'Q and PA '. When ′ = y 2 ′ · L ′ / x 2 ′ (21) is −W / 2 <y 21 ′ <W / 2 (22), the slave arm tip Q is in the new field.

【0177】以上はカメラ座標系の水平面即ちX−Y平
面上での説明であるが、鉛直面即ちX−Z平面上に於い
ても同様の関係式が成立し、カメラ移動時のカメラ姿勢
角、及び移動、姿勢変更後のカメラ座標系に於ける作業
対象点とスレーブアーム手先の座標位置、そして画界が
算出できる。
The above is the description on the horizontal plane of the camera coordinate system, that is, the XY plane, but the same relational expression holds on the vertical plane, that is, the XY plane, and the camera posture angle when the camera moves. , And the coordinate position of the work target point and the hand of the slave arm in the camera coordinate system after movement and posture change, and the field of view can be calculated.

【0178】カメラの移動及び姿勢調整の手段としては
既知の機構がいくつかあり、その代表例を図19に示
す。
There are some known mechanisms for moving and adjusting the attitude of the camera, and a representative example thereof is shown in FIG.

【0179】図19に示すように、カメラ111は図示
せぬ雲台を介してトラバーサ131に支持されており、
このトラバーサ131はベルト駆動等によりカメラの雲
台をY軸方向にスライドさせる機能を有す。
As shown in FIG. 19, the camera 111 is supported by the traverser 131 via a pan head (not shown).
The traverser 131 has a function of sliding the camera platform in the Y-axis direction by driving a belt or the like.

【0180】また、雲台はカメラ111をY軸及びZ軸
廻りに首振りさせる機能を有し、カメラの姿勢を変える
ことができる。
Further, the platform has a function of swinging the camera 111 about the Y-axis and the Z-axis, and the posture of the camera can be changed.

【0181】尚、トラバーサ131のサポート132に
伸縮機構を設ければ、カメラをZ軸方向にも移動可能と
なる。
If the support 132 of the traverser 131 is provided with a telescopic mechanism, the camera can be moved in the Z-axis direction.

【0182】次に、上述のように構成された本発明の第
6の実施例にかかる遠隔操作ロボットの動作について説
明する。
Next, the operation of the remote control robot according to the sixth embodiment of the present invention constructed as described above will be explained.

【0183】まず、カメラ画界算出手段114、作業対
象部位置算出手段125、スレーブアーム手先位置算出
手段7、スレーブアーム手先移動ベクトル算出手段12
6から供給されるカメラ画界、作業対象部位置、スレー
ブアーム手先位置及びスレーブアーム手先移動ベクトル
の情報によって、カメラ回避位置・姿勢演算手段124
にてカメラ画界内での作業対象部とスレーブアーム手先
位置との重なりを検知する。
First, the camera image field calculating means 114, the work target position calculating means 125, the slave arm tip position calculating means 7, the slave arm hand movement vector calculating means 12
6, the camera avoidance position / orientation calculating means 124 based on the information of the camera image field, the work target position, the slave arm hand end position, and the slave arm hand end movement vector supplied from 6.
Detects the overlap between the work target part and the hand position of the slave arm in the camera image field.

【0184】作業対象部とスレーブアーム手先位置との
重なりが検知された場合、カメラ回避位置・姿勢演算手
段124は、スレーブアーム手先の移動ベクトルのカメ
ラ移動方向成分、即ち、図19に示すようなトラバーサ
機構によるY軸方向スライド方式の場合、Y軸方向の成
分から、カメラの移動方向をスレーブアーム手先から遠
ざかる方向、即ち、スレーブアーム手先がY+方向から
Y−方向へ向かって移動してきた場合は、カメラの回避
方向をY−方向とし、移動後の新しいカメラ座標系で作
業対象部とスレーブアーム手先とのY′軸方向の距離が
設定値以上となる位置まで移動の指令をカメラ移動モー
タ121に出力する。
When the overlap between the work target portion and the slave arm tip position is detected, the camera avoidance position / attitude calculation means 124 causes the camera movement direction component of the movement vector of the slave arm tip, that is, as shown in FIG. In the case of the Y-axis direction slide system by the traverser mechanism, when the camera moving direction is moved away from the slave arm hand from the Y-axis direction component, that is, when the slave arm hand moves from the Y + direction to the Y- direction, , The avoidance direction of the camera is set to the Y-direction, and the camera movement motor 121 is instructed to move to a position where the distance in the Y′-axis direction between the work target part and the hand of the slave arm becomes a set value or more in the new camera coordinate system after movement. Output to.

【0185】カメラ移動モータ121は、図19の場
合、トラバーサ駆動モータで構成される。
In the case of FIG. 19, the camera moving motor 121 is composed of a traverser driving motor.

【0186】同時に移動位置に於ける画面上での作業対
象部の相対位置を、移動前と同じに保つことのできるカ
メラ姿勢を前記の方法で算出し、カメラ各軸モータ12
2に姿勢変更の指令を出す。
At the same time, the camera posture that can maintain the relative position of the work target portion on the screen at the moving position at the same position as before the movement is calculated by the above method, and the motors for each axis of the camera 12 are calculated.
Issue a posture change command to 2.

【0187】カメラ各軸モータ122は、例えば、図1
9に示すように、雲台のY軸及びZ軸廻りの首振りモー
タである。
The motor 122 for each axis of the camera is, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 9, it is a swinging motor around the Y-axis and Z-axis of the platform.

【0188】図19に示すように、サポート132に伸
縮機能を有する場合は、カメラの移動はZ軸方向につい
ても上記と同様な制御が行なわれる。
As shown in FIG. 19, when the support 132 has an expansion / contraction function, the movement of the camera is controlled in the Z-axis direction in the same manner as above.

【0189】実際の作業に於いては、作業対象物をスレ
ーブアーム手先が把持する場合等、カメラの位置を変え
ても作業対象部にスレーブアーム手先が重なるのを回避
しきれない場合が多々あり、またそのような状態では作
業対象部にスレーブアーム手先が重なっても作業上支障
ない。
In actual work, there are many cases in which it is not possible to avoid overlapping of the slave arm hand on the work target portion even if the position of the camera is changed, such as when the work target is grasped by the slave arm hand. Further, in such a state, there is no problem in the work even if the hand of the slave arm overlaps the work target part.

【0190】従って、カメラ移動の限界は、トラバーサ
の端点等の物理的限界の他に、スレーブアーム手先の移
動ベクトルのカメラ移動方向成分が最大となる点、即ち
スレーブアーム手先の移動方向に対しカメラが真横とな
る点とするのがよい。
Therefore, in addition to the physical limits such as the end points of the traverser, the camera movement limit is the point at which the camera movement direction component of the movement vector of the slave arm tip is maximum, that is, the camera with respect to the movement direction of the slave arm tip. It is recommended that the point be directly beside.

【0191】通常のスレーブアームの移動操作において
も画面上、即ちカメラ座標系の画界中心AでのY−Z投
影面上で作業対象部にスレーブアーム手先が重なる場合
があり、この時カメラが移動するのはかえって操作をし
にくくするため、作業対象部とスレーブアーム手先のX
軸方向の距離が設定値以上の場合、あるいはカメラの倍
率が設定値以下の場合にはカメラの回避動作を行なわな
いようにしてもよい。
Even in a normal movement operation of the slave arm, the slave arm hand may sometimes overlap the work target portion on the screen, that is, on the YZ projection plane at the field center A of the camera coordinate system. In order to make it harder to move, it is necessary to move the work part and the slave arm tip X
If the axial distance is equal to or larger than the set value, or if the magnification of the camera is equal to or smaller than the set value, the avoidance operation of the camera may not be performed.

【0192】従って、本発明の第6の実施例にかかる遠
隔操作ロボットによれば、カメラ画界内でスレーブアー
ム手先部が作業対象部に重なろうとする場合、カメラ1
11の回避位置と、その位置での作業対象部のカメラ画
界内相対位置を回避前と同様に保つためのカメラ111
の姿勢、即ち輻輳角、仰角を算出して、カメラ111の
移動と姿勢調整を自動的に行ない、カメラの回避位置へ
の移動及び姿勢調整を自動的に行なうことができるの
で、オペレータがマスタアームの操作を中断してカメラ
の位置修正を行うという煩雑な操作なしに、モニタ画面
上に作業対象部の映像を確保でき、かつ遠隔操作ロボッ
トの操作性を向上することができる。
Therefore, according to the remote control robot of the sixth embodiment of the present invention, when the slave arm tip portion tries to overlap the work target portion within the camera image field, the camera 1
A camera 111 for maintaining the avoidance position 11 and the relative position in the camera image field of the work target portion at that position in the same manner as before the avoidance position.
The posture of the camera, that is, the angle of convergence and the elevation angle are calculated, and the movement and posture adjustment of the camera 111 can be automatically performed, and the movement to the avoidance position and the posture adjustment of the camera can be automatically performed. It is possible to secure the image of the work target portion on the monitor screen and to improve the operability of the remote control robot without the complicated operation of interrupting the operation of and correcting the position of the camera.

【0193】<第7の実施例>本発明の第7の実施例に
かかる遠隔操作ロボットは、スレーブアームの手先に設
けたスレーブアーム手先カメラから映し出される映像と
遠隔操作ロボットに設けられたカメラからの映像を切り
替えることを特徴とする。
<Seventh Embodiment> A remote-controlled robot according to a seventh embodiment of the present invention includes an image projected from a slave-arm hand camera provided at the hand of a slave arm and a camera provided at the remote-controlled robot. It is characterized by switching the image of.

【0194】図20は、本発明の第7の実施例にかかる
遠隔操作ロボットの制御系の構成を説明する機能ブロッ
ク図であり、図17と同一部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。
FIG. 20 is a functional block diagram for explaining the configuration of the control system of the remote control robot according to the seventh embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. It is omitted and only different parts will be described here.

【0195】同図に示すように、カメラ画界算出手段1
14、作業対象部位置算出手段125、スレーブアーム
手先位置算出手段7の出力側には、映像切り換え指令信
号を出力する映像切換え指令演算手段141が設けられ
ている。
As shown in the figure, the camera image field calculating means 1
On the output side of the work portion position calculating means 125, the slave arm tip position calculating means 7, a video switching command calculating means 141 for outputting a video switching command signal is provided.

【0196】この映像切換え指令演算手段141の出力
側には、カメラ111とスレーブアームの手先に設けら
れたスレーブアーム手先カメラ142からの映像を、映
像切換え指令演算手段141から供給された切換え指令
に基づいて映像を切り換えるための映像切替器143が
設けられている。
At the output side of the video switching command calculation means 141, the video from the camera 111 and the slave arm hand camera 142 provided at the hand of the slave arm is changed to the switching command supplied from the video switching command calculation means 141. An image switch 143 for switching the image based on the image is provided.

【0197】上記スレーブアーム手先カメラ142は、
スレーブアーム手先に設けられた固定カメラで、スレー
ブアーム手先の工具及び工具の作業対象とする範囲の映
像をとらえるに適した倍率、取付姿勢を有している。
The slave arm hand camera 142 is
The fixed camera provided at the hand of the slave arm has a magnification and a mounting posture suitable for capturing the image of the tool of the hand of the slave arm and the range of the work target of the tool.

【0198】そして、この映像切替器143の出力側に
は、切り換えられたカメラ111又はスレーブアーム手
先カメラ142の映像を映し出すモニタ144が設けら
れている。
On the output side of the image switch 143, there is provided a monitor 144 for displaying the image of the switched camera 111 or slave arm hand camera 142.

【0199】そして、作業対象部位置とスレーブアーム
手先との重なりの検知が上述の実施例と同様にして行な
われる。
Then, the overlap between the position of the work target portion and the hand of the slave arm is detected in the same manner as in the above-described embodiment.

【0200】作業対象部位置へのスレーブアーム手先の
重なりが検知された場合、画像切換え指令演算手段14
1より映像切換器143に映像切換え指令を出力し、モ
ニタ144への送信映像をカメラ111からスレーブア
ーム手先カメラ142に切換える。
When it is detected that the hand of the slave arm overlaps the position of the work target portion, the image switching command calculation means 14
A video switching command is output to the video switching device 143 from 1 to switch the video to be transmitted to the monitor 144 from the camera 111 to the slave arm hand camera 142.

【0201】なお、通常のスレーブアームの移動操作に
おいては、本実施例においても、作業対象部とスレーブ
アーム手先のX軸方向距離あるいはカメラ倍率によりカ
メラの切換えを抑止することができる。
In the normal movement operation of the slave arm, the switching of the camera can be suppressed by the distance between the work object and the hand of the slave arm in the X-axis direction or the camera magnification in the present embodiment as well.

【0202】従って、本発明の第7の実施例にかかる遠
隔操作ロボットによれば、作業対象部と、スレーブアー
ム手先とがカメラ画界内に於いて重なりを生ずる場合、
映像切換え指令演算手段141より映像切換器143
に、モニタ144の受信映像をスレーブアーム手先カメ
ラ142からの映像に切換えるよう指令を出し、作業に
適したスレーブアーム手先と作業対象部との近接映像が
モニタ144に自動的に映し出されるので、操作性の向
上した遠隔操作ロボットを提供することができる。
Therefore, according to the remote-controlled robot according to the seventh embodiment of the present invention, when the work target portion and the slave arm hand end overlap in the camera image field,
From the image switching command calculation means 141, the image switching device 143
A command to switch the received image of the monitor 144 to the image from the slave arm hand camera 142, and a close-up image of the slave arm hand and the work target portion suitable for the work is automatically displayed on the monitor 144. It is possible to provide a remote control robot having improved property.

【0203】[0203]

【発明の効果】以上詳記したように、請求項1の発明に
係る遠隔操作ロボットによれば、作業用ロボットと作業
対象物との相対位置を計測し、これを基に自動的に移動
機構部を動作させることでロボット移動作業の効率向上
を図ることができる。
As described in detail above, according to the remote control robot of the first aspect of the present invention, the relative position between the work robot and the work object is measured, and based on this, the moving mechanism is automatically operated. By operating the parts, it is possible to improve the efficiency of the robot moving work.

【0204】また、請求項2の発明に係る遠隔操作ロボ
ットによれば、作業対象物に対する相対位置で移動機構
部の動作を規制することで、作業ロボットと作業対象物
の干渉を回避することができる。
According to the remote-controlled robot of the second aspect of the present invention, the movement of the moving mechanism is regulated at the relative position with respect to the work object, thereby avoiding the interference between the work robot and the work object. it can.

【0205】さらに、請求項3の発明に係る遠隔操作ロ
ボットによれば、コンピュータグラフィックにて移動機
構部、作業ロボットおよび作業対象物の状況を任意の視
点から任意の画角にてリアルタイムに表示することがで
きるため、作業者が作業状況を容易に把握でき、その結
果、作業の効率向上を図ることができる。
Further, according to the remote control robot of the third aspect of the present invention, the states of the moving mechanism section, the work robot and the work target are displayed in real time from a desired viewpoint at a desired angle of view by computer graphics. Therefore, the worker can easily grasp the work situation, and as a result, the work efficiency can be improved.

【0206】さらに、請求項4の発明に係る遠隔操作ロ
ボットによれば、コンピュータグラフィック上の画像デ
ータにて、作業ロボットおよび移動機構部と作業対象物
の干渉を検出し、メッセージ表示手段によって、合成画
像中に所定のメッセージの表示を行なうので、作業中に
作業ロボットが作業対象物に接触する危険を回避するこ
とができる。
Further, according to the remote controlled robot of the present invention, the interference between the work robot and the moving mechanism section and the work object is detected from the image data on the computer graphic, and the message display means combines them. Since a predetermined message is displayed in the image, it is possible to avoid the risk of the work robot coming into contact with the work target during work.

【0207】さらに、請求項5の発明に係る遠隔操作ロ
ボットによれば、外力算出手段によって算出された力を
基に、マスタアームに対するスレーブアームの追従比を
自動的に追従比設定手段によって設定し、この追従比設
定手段によって設定された追従比でスレーブアームを駆
動部により駆動するので、オペレータのマスタアーム操
作量を変えずにスレーブアームを細かく動作させること
ができ、その結果、操作性の向上した遠隔操作ロボット
を提供することができる。
Further, according to the remote control robot of the fifth aspect of the invention, the follow-up ratio setting means automatically sets the follow-up ratio of the slave arm to the master arm based on the force calculated by the external force calculating means. Since the slave arm is driven by the drive unit at the follow-up ratio set by the follow-up ratio setting means, the slave arm can be finely operated without changing the master arm operation amount of the operator, and as a result, operability is improved. It is possible to provide a remote control robot.

【0208】さらに、請求項6の発明に係る遠隔操作ロ
ボットによれば、倍率検出器によって検出された撮像手
段の倍率に反比例するように、マスタアームに対するス
レーブアームの追従比を追従比設定手段によって自動的
に設定するので、同じマスタアーム操作量に対するモニ
タ上でのスレーブアームの動作量を倍率の変化によらず
一定とすることができる。
Further, according to the remote controlled robot of the present invention, the follow-up ratio setting means sets the follow-up ratio of the slave arm to the master arm so as to be inversely proportional to the magnification of the image pickup means detected by the magnification detector. Since it is set automatically, the operation amount of the slave arm on the monitor for the same master arm operation amount can be made constant regardless of the change in magnification.

【0209】さらに、請求項7の発明に係る遠隔操作ロ
ボットによれば、スレーブアーム手先部に対する撮像手
段の回避位置と、作業対象物の画界内での相対位置を撮
像手段が回避する前と同様に保つ姿勢を、回避位置・姿
勢演算手段によって自動的に算出するので、オペレータ
がマスタアームの操作を中断して撮像手段の位置修正を
行なうという煩雑な操作なしに、モニタ画面上に作業対
象部の映像を確保できる。
Further, according to the remote-controlled robot of the invention of claim 7, the avoiding position of the image pickup means with respect to the hand of the slave arm and the relative position of the work target in the image field before the image pickup means avoids. Similarly, the posture to be kept is automatically calculated by the avoidance position / posture calculation means, so that the operator does not have to perform a complicated operation of correcting the position of the image pickup means by interrupting the operation of the master arm, and the work target is displayed on the monitor screen. You can secure the video of the club.

【0210】さらに、請求項8の発明に係る遠隔操作ロ
ボットによれば、撮像手段の画界内において、作業対象
物とスレーブアームの手先位置の重なりが算出された場
合、切替手段によって、撮像手段の映像からスレーブア
ーム手先撮像手段の映像に切り替えるので、作業に適し
たスレーブアーム手先と作業対象部の近接映像がモニタ
に自動的に映し出されるので、操作性の向上した遠隔操
作ロボットを提供することができる。
Further, according to the remote controlled robot of the present invention, when the overlap between the work object and the hand arm position of the slave arm is calculated within the field of the image pickup means, the switching means causes the image pickup means. Since the image of the slave arm is picked up to the image of the slave arm image pickup means, the close image of the slave arm hand and the work target part suitable for the work is automatically displayed on the monitor, and therefore a remote control robot with improved operability is provided. You can

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

【図1】本発明の第1の実施例にかかる配電作業を行な
うための遠隔操作ロボットの概略構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a remote control robot for performing a power distribution work according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同第1の実施例における遠隔操作ロボットの移
動を説明するための図。
FIG. 2 is a diagram for explaining movement of the remote-controlled robot in the first embodiment.

【図3】同第1の実施例における遠隔操作ロボットの移
動を説明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining movement of the remote-controlled robot in the first embodiment.

【図4】同第1の実施例における遠隔操作ロボットの移
動を説明するための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining movement of the remote-controlled robot in the first embodiment.

【図5】同第1の実施例における遠隔操作ロボットの制
御系の構成を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a control system of the remote control robot according to the first embodiment.

【図6】同第1の実施例における遠隔操作ロボットと電
柱との関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a remote control robot and telephone poles in the first embodiment.

【図7】本発明の第2の実施例にかかる遠隔操作ロボッ
トの規制範囲を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a regulation range of a remote control robot according to a second embodiment of the present invention.

【図8】同第2の実施例における遠隔操作ロボットの制
御系の構成を示す機能ブロック図。
FIG. 8 is a functional block diagram showing a configuration of a control system of a remote control robot according to the second embodiment.

【図9】同第2の実施例における遠隔操作ロボットの動
作を説明するための図。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the remote control robot according to the second embodiment.

【図10】本発明の第3の実施例にかかる遠隔操作ロボ
ットの制御系の構成を示す機能ブロック図。
FIG. 10 is a functional block diagram showing a configuration of a control system of a remote control robot according to a third exemplary embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施例にかかる遠隔操作ロボ
ットの制御系の構成を説明する機能ブロック図。
FIG. 11 is a functional block diagram illustrating a configuration of a control system of a remote control robot according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.

【図12】同第4の実施例における遠隔操作ロボットの
動作を説明する概念図。
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the operation of the remote control robot according to the fourth embodiment.

【図13】同第4の実施例における遠隔操作ロボットを
配電作業用マニピュレータとして用いたときの構成を示
す図。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration when the remote control robot according to the fourth embodiment is used as a manipulator for power distribution work.

【図14】本発明の第5の実施例にかかる遠隔操作ロボ
ットの構成を説明する機能ブロック図。
FIG. 14 is a functional block diagram illustrating a configuration of a remote control robot according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.

【図15】同第5の実施例におけるカメラのレンズと焦
点面、画角の関係を説明するための図。
FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship among the lens of the camera, the focal plane, and the angle of view in the fifth embodiment.

【図16】同第5の実施例におけるカメラ画界を説明す
るための図。
FIG. 16 is a diagram for explaining a camera image field in the fifth embodiment.

【図17】本発明の第6の実施例にかかる遠隔操作ロボ
ットの制御系の構成を説明するための機能ブロック図。
FIG. 17 is a functional block diagram for explaining a configuration of a control system of a remote control robot according to a sixth embodiment of the present invention.

【図18】同第6の実施例におけるカメラ回避前後のカ
メラ位置及び姿勢を説明するための図。
FIG. 18 is a diagram for explaining the camera position and posture before and after avoiding the camera according to the sixth embodiment.

【図19】同第6の実施例におけるカメラ移動・姿勢調
整機構の構成を示す図。
FIG. 19 is a view showing the arrangement of a camera movement / attitude adjustment mechanism according to the sixth embodiment.

【図20】本発明の第7の実施例に係る遠隔操作ロボッ
トの制御系の構成を説明する機能ブロック図。
FIG. 20 is a functional block diagram illustrating a configuration of a control system of a remote control robot according to a seventh embodiment of the present invention.

【図21】従来の遠隔操作ロボットの構成を説明する機
能ブロック図。
FIG. 21 is a functional block diagram illustrating a configuration of a conventional remote control robot.

【符号の説明】 1…マスタアーム各軸モータ、2…マスタアーム位置検
出器、3…マスタアーム手先位置算出手段、4…座標変
換手段、5…追従比手動設定手段、6…スレーブアーム
位置検出器、7…スレーブアーム手先位置算出手段、8
…速度指令演算手段、9…スレーブアーム各軸モータ、
11…車両、12…移動機構部、13…電柱、14…作
業ロボット、15…作業目標位置、16…電柱座標ロボ
ット位置、17…作業用ロボット位置、18…電柱座標
原点、19…車両座標原点、20…車両・電柱相対位
置、21…電柱座標教示位置、22…車両座標教示位
置、31…作業ロボット位置検出器、32…手先位置算
出器、33…移動機構部位置検出器、34…移動機構先
端位置算出器、35…車両・電柱相対位置算出器、36
…電柱座標位置算出・記憶器、37…車両座標位置算出
器、38…直線補間演算器、39…各軸速度算出器、4
0…移動機構部駆動装置、41…作業ロボットの手先、
42…電柱、43…作業ロボットの座標原点、51…電
柱、52…規制範囲、61…規制範囲設定器、62…車
両座標範囲算出器、63…操作器、64…先端速度算出
器、71…規制範囲の各境界面、81…マニピュレータ
・移動機構位置検出器、82…マニピュレータ・移動機
構形状データ記憶器、83…マニピュレータ・移動機構
画像生成部、84…電柱・機材形状データ記憶器、85
…相対位置算出部、86…電柱・機材画像生成部、87
…視点・方向・画角入力器、88…画像用メモリ、89
…画像表示器、92…力センサ、93…外力算出手段、
95…マスタアーム、96…スレーブアーム、97…作
業対象物、101…配電作業用マニピュレータ、102
…車両、103…ブーム、104…力センサ、105…
スレーブアーム、106…カメラ、111…カメラ、1
12…カメラ位置検出器、113…カメラ倍率検出器、
114…カメラ画界算出手段、121…カメラ移動モー
タ、122…カメラ各軸モータ、123…カメラ姿勢検
出器、124…カメラ回避位置・姿勢演算手段、125
…作業対象部位置算出手段、126…スレーブアーム手
先移動ベクトル演算手段、131…トラバーサ、132
…サポート、141…映像切替指令演算手段、142…
スレーブアーム手先カメラ、143…映像切替器、14
4…モニタ。
[Explanation of Codes] 1 ... Master arm axis motors, 2 ... Master arm position detectors, 3 ... Master arm hand end position calculation means, 4 ... Coordinate conversion means, 5 ... Follow-up ratio manual setting means, 6 ... Slave arm position detection Container, 7 ... Slave arm hand position calculating means, 8
... Speed command calculation means, 9 ... Slave arm axis motors,
11 ... Vehicle, 12 ... Movement mechanism part, 13 ... Utility pole, 14 ... Work robot, 15 ... Work target position, 16 ... Utility pole coordinate robot position, 17 ... Work robot position, 18 ... Utility pole coordinate origin, 19 ... Vehicle coordinate origin , 20 ... Vehicle / telephone pole relative position, 21 ... Telephone pole coordinate teaching position, 22 ... Vehicle coordinate teaching position, 31 ... Work robot position detector, 32 ... Hand position calculator, 33 ... Moving mechanism position detector, 34 ... Move Mechanism tip position calculator, 35 ... Vehicle / electric pole relative position calculator, 36
... utility pole coordinate position calculating / storing device, 37 ... vehicle coordinate position calculating device, 38 ... linear interpolation calculating device, 39 ... each axis speed calculating device, 4
0 ... moving mechanism drive device, 41 ... hand of work robot,
42 ... Utility pole, 43 ... Coordinate origin of work robot, 51 ... Utility pole, 52 ... Restriction range, 61 ... Restriction range setter, 62 ... Vehicle coordinate range calculator, 63 ... Manipulator, 64 ... Tip speed calculator, 71 ... Each boundary surface of the regulation range, 81 ... Manipulator / moving mechanism position detector, 82 ... Manipulator / moving mechanism shape data storage device, 83 ... Manipulator / moving mechanism image generation unit, 84 ... Utility pole / device shape data storage device, 85
… Relative position calculator, 86… Utility pole / equipment image generator, 87
... viewpoint / direction / angle of view input device, 88 ... image memory, 89
... image display, 92 ... force sensor, 93 ... external force calculating means,
95 ... Master arm, 96 ... Slave arm, 97 ... Work object, 101 ... Manipulator for power distribution work, 102
... vehicle, 103 ... boom, 104 ... force sensor, 105 ...
Slave arm, 106 ... Camera, 111 ... Camera, 1
12 ... Camera position detector, 113 ... Camera magnification detector,
114 ... Camera image field calculating means, 121 ... Camera moving motor, 122 ... Camera axis motors, 123 ... Camera attitude detector, 124 ... Camera avoidance position / attitude calculating means, 125
... Work target part position calculating means 126 ... Slave arm hand movement vector calculating means 131 ... Traverser 132
... Support, 141 ... Video switching command calculation means, 142 ...
Slave arm hand camera, 143 ... Image switching device, 14
4 ... Monitor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 久美子 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 菊地 伸夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 三村 聡 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kumiko Suzuki, 4-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside the Keihin office of Toshiba Corporation (72) Nobuo Kikuchi 2-cue, Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa Address Inside Toshiba Keihin Office (72) Inventor Satoshi Mimura 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside Toshiba Keihin Office

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基端側が移動可能な車両に設けられ、回
転且つ伸縮自在な移動機構部と、 この移動機構部の先端側に取り付けられ、作業対象物に
対して作業を行なう作業ロボット本体と、 を備えて成る遠隔操作ロボットにおいて、 前記作業対象物に対する前記作業用ロボット本体の相対
位置を計測する相対位置計測手段と、 前記作業用ロボット本体が前記作業対象物に対して作業
を行なうのに最適な位置に移動した際に、前記相対位置
計測手段によって計測された前記相対位置を記憶する記
憶手段と、 この記憶手段に記憶された前記作業用ロボット本体の作
業対象物に対する相対位置を、前記車両に対する相対位
置に座標変換する座標変換手段と、 この座標変換手段によって得られた相対位置に前記作業
ロボット本体を自動的に移動するように、前記移動機構
部を駆動する駆動手段と、 を備えたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
1. A moving mechanism part which is provided on a vehicle whose base end side is movable and is rotatable and expandable and contractible; and a work robot main body which is attached to the tip end side of the moving mechanism part and which works on an object to be worked. And a relative position measuring means for measuring the relative position of the work robot main body with respect to the work target, and the work robot main body performing work on the work target. A storage unit that stores the relative position measured by the relative position measurement unit when it moves to an optimum position, and a relative position of the work robot main body stored in the storage unit with respect to the work target is Coordinate conversion means for performing coordinate conversion to a relative position with respect to the vehicle, and the work robot body is automatically moved to the relative position obtained by the coordinate conversion means. As described above, a remote control robot comprising: a drive unit that drives the moving mechanism unit.
【請求項2】 基端側が移動可能な車両に対して設けら
れ、回転且つ伸縮自在な移動機構部と、 この移動機構部の先端側に取り付けられ、作業対象物に
対して作業を行なう作業ロボット本体と、 を備えて成る遠隔操作ロボットにおいて、 前記作業対象物に対する前記作業用ロボット本体の相対
位置を計測する相対位置計測手段と、 前記作業用ロボット本体が前記作業対象物に対して作業
を行なうのに最適な位置に移動した際に、前記相対位置
計測手段によって計測された前記相対位置を記憶する記
憶手段と、 この記憶手段に記憶された前記作業用ロボット本体の作
業対象物に対する相対位置を、前記車両に対する相対位
置に座標変換する座標変換手段と、 この座標変換手段によって得られた相対位置に前記作業
用ロボット本体を自動的に移動するように、前記移動機
構部を駆動する駆動手段と、 前記作業用ロボット本体の前記作業対象物に対する動作
規制範囲を設定する動作規制範囲設定手段と、 前記駆動手段による前記作業用ロボット本体の移動範囲
を、前記動作規制範囲設定手段によって設定された動作
規制範囲外となるように制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
2. A moving mechanism unit having a base end side which is movable, and which is rotatable and expandable and contractible, and a work robot which is attached to a distal end side of the moving mechanism unit and works on a work target. A remote control robot comprising: a main body; and a relative position measuring means for measuring a relative position of the work robot main body with respect to the work target; and the work robot main body performs work on the work target. Storage means for storing the relative position measured by the relative position measuring means, and the relative position of the work robot main body stored in the storage means with respect to the work object Coordinate conversion means for performing coordinate conversion to a relative position with respect to the vehicle, and the work robot body is automatically moved to the relative position obtained by the coordinate conversion means. Driving means for driving the moving mechanism so as to move, operation restriction range setting means for setting an operation restriction range of the work robot main body with respect to the work object, and the drive means for the work robot main body A remote control robot, comprising: a control unit that controls a movement range so as to be out of the movement regulation range set by the movement regulation range setting unit.
【請求項3】 基端側が移動可能な車両に設けられ、回
転且つ伸縮自在な移動機構部と、 この移動機構部の先端側に取り付けられ、作業対象物に
対して作業を行なう作業ロボット本体と、 を備えて成る遠隔操作ロボットにおいて、 前記作業対象物に対する前記作業用ロボット本体の相対
位置を計測する相対位置計測手段と、 前記作業用ロボット本体の位置及び前記移動機構部の移
動位置を検出する位置検出手段と、 予め定められた前記作業対象物の形状を記憶する第1の
記憶手段と、 前記移動機構部及び前記作業用ロボット本体の形状を記
憶する第2の記憶手段と、 所望の画像の視点・方向・画角を入力する入力手段と、 前記第2の記憶手段により記憶された形状、前記位置検
出手段により検出された位置、及び前記入力手段により
入力された視点・方向・画角を基に、入力された視点・
方向・画角の画像を生成する第1画像生成手段と、 前記第1の記憶手段により記憶された前記作業対象物の
形状、前記相対位置計測手段より検出された相対位置、
前記第1の記憶手段により記憶された形状、及び前記入
力手段により入力される視点・方向・画角を基に、入力
された視点・方向・画角の画像を生成する第2画像生成
手段と、 前記相対位置計測手段により検出される相対位置を基
に、前記第1画像生成手段と前記第2画像生成手段より
出力される画像の合成を行なう画像合成手段と、 この画像合成手段によって得られた合成画像を表示する
画像表示手段と、 を備えたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
3. A moving mechanism portion provided on a vehicle whose base end side is movable, capable of rotating and expanding and contracting, and a work robot main body attached to the tip end side of this moving mechanism portion, for performing work on a work target. And a relative position measuring means for measuring a relative position of the work robot main body with respect to the work target, and a position of the work robot main body and a moving position of the moving mechanism section. Position detection means, first storage means for storing a predetermined shape of the work target object, second storage means for storing the shapes of the moving mechanism section and the work robot body, and a desired image Input means for inputting the viewpoint, direction, and angle of view of the object, the shape stored by the second storage means, the position detected by the position detection means, and the input means. Based on the view point and direction, angle of view, viewpoint-entered
First image generating means for generating an image of a direction / angle of view, the shape of the work object stored by the first storage means, the relative position detected by the relative position measuring means,
Second image generation means for generating an image of the input viewpoint, direction, and angle of view based on the shape stored by the first storage means and the viewpoint, direction, and angle of view input by the input means An image synthesizing unit for synthesizing the images output from the first image generating unit and the second image generating unit based on the relative position detected by the relative position measuring unit; An image display means for displaying the composite image, and a remote-controlled robot characterized by the following.
【請求項4】 請求項3記載の遠隔操作ロボットにおい
て、 前記画像合成手段によって得られた合成画像中の前記作
業対象物と、前記作業ロボット及び前記移動機構部との
間の間隔をそれぞれ算出する間隔算出手段と、 この間隔算出手段によって得られた間隔が所定値以下の
場合に、前記合成画像中に前記作業対象物と、前記作業
用ロボット本体又は前記移動機構部とが干渉した旨のメ
ッセージを表示するメッセージ表示手段と、 を備えたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
4. The remote-controlled robot according to claim 3, wherein a space between the work object, the work robot, and the moving mechanism section in the composite image obtained by the image composition means is calculated. A message to the effect that the work object interferes with the work robot main body or the moving mechanism unit in the composite image when the space calculation unit and the space obtained by the space calculation unit is less than or equal to a predetermined value. A remote control robot characterized by comprising: a message display means for displaying.
【請求項5】 基端側が移動可能な車両に設けられ、回
転且つ伸縮自在な移動機構部と、 この移動機構部の先端側に取り付けられ、作業対象物に
対して作業を行なう作業ロボット本体と、 を備えて成る遠隔操作ロボットにおいて、 前記作業用ロボットに設けられ、前記作業対象物に対し
て作業を行なうスレーブアームと、 このスレーブアームの操作を行なうマスタアームと、 前記スレーブアームに取り付けられた力センサと、 この力センサに外部から働く力を算出する外力算出手段
と、 この外力算出手段によって算出された力を基に、前記マ
スタアームに対する前記スレーブアームの追従比を自動
的に設定する追従比設定手段と、 この追従比設定手段によって設定された追従比となるよ
うに前記スレーブアームを駆動する駆動手段と、 を備えたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
5. A moving mechanism part which is provided on a vehicle whose base end side is movable and is rotatable and expandable and contractible; and a work robot main body which is attached to the tip end side of this moving mechanism part and works on an object to be worked. And a slave arm provided on the work robot for performing a work on the work object, a master arm for operating the slave arm, and a remote arm attached to the slave arm. A force sensor, an external force calculating means for calculating a force acting on the force sensor from the outside, and a follow-up for automatically setting a follow-up ratio of the slave arm to the master arm based on the force calculated by the external force calculating means. Ratio setting means and drive means for driving the slave arm so that the following ratio set by the following ratio setting means is obtained. A remote control robot characterized by being equipped.
【請求項6】 基端側が移動可能な車両に設けられ、回
転且つ伸縮自在な移動機構部と、 この移動機構部の先端側に取り付けられ、作業対象物に
対して作業を行なう作業ロボット本体と、 を備えて成る遠隔操作ロボットにおいて、 前記作業用ロボット本体に設けられ、前記作業対象物に
対して作業を行なうスレーブアームと、 このスレーブアームの手先位置を検出するスレーブアー
ム手先位置検出手段と、 前記スレーブアームの操作を行なうマスタアームと、 前記スレーブアーム近傍に設置され前記作業対象物を撮
像する撮像手段と、 この撮像手段の倍率を検出する倍率検出手段と、 前記撮像手段の画界を算出する画界算出手段と、 前記画界算出手段によって算出された画界内に前記スレ
ーブアーム手先位置検出手段によって求められたスレー
ブアームの手先位置が存在する場合に、前記倍率検出手
段によって検出された前記撮像手段の倍率に反比例する
前記マスタアームに対する前記スレーブアームの追従比
を自動的に設定する追従比設定手段と、 この追従比設定手段によって設定された追従比となるよ
うに前記スレーブアームを駆動する駆動手段と、 を備えたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
6. A moving mechanism part, which is provided on a vehicle whose base end side is movable, and is rotatable and expandable and contractible, and a work robot main body, which is attached to the tip end side of this moving mechanism part, for performing work on an object to be worked. A remote control robot comprising: a slave arm provided in the work robot main body for performing a work on the work target; and a slave arm hand position detecting means for detecting a hand position of the slave arm, A master arm for operating the slave arm, an image pickup unit installed near the slave arm for picking up an image of the work target, a magnification detection unit for detecting a magnification of the image pickup unit, and an image field of the image pickup unit is calculated. And an image field calculating means for performing the image field calculation, and the slave arm hand position detecting means for obtaining the image field calculated by the image field calculating means. Follow-up ratio setting means for automatically setting a follow-up ratio of the slave arm with respect to the master arm, which is inversely proportional to the magnification of the imaging means detected by the magnification detection means when the hand position of the slave arm exists, A remote control robot comprising: drive means for driving the slave arm so that the follow-up ratio set by the follow-up ratio setting means is provided.
【請求項7】 基端側が移動可能な車両に設けられ、回
転且つ伸縮自在な移動機構部と、 この移動機構部の先端側に取り付けられ、作業対象物に
対して作業を行なう作業ロボット本体と、 を備えて成る遠隔操作ロボットにおいて、 前記作業用ロボット本体に設けられ、前記作業対象物に
対して作業を行なうスレーブアームと、 このスレーブアームの手先位置を検出するスレーブアー
ム手先位置検出手段と、 前記スレーブアームの手先の移動ベクトルを算出するス
レーブアーム手先移動ベクトル演算手段と、 前記スレーブアームの操作を行なうマスタアームと、 前記スレーブアーム近傍に設置され前記作業対象物を撮
像する撮像手段と、 この撮像手段の画界を算出する画界算出手段と、 前記作業対象物の位置を検出する作業対象物位置検出手
段と、 前記画界算出手段によって算出された画界、前記スレー
ブアーム手先位置検出手段によって算出されたスレーブ
アームの手先位置、前記スレーブアーム手先移動ベクト
ル演算手段によって算出されたスレーブアームの手先の
移動ベクトルを基に、前記画界内において前記作業対象
物と前記スレーブアームの手先位置の重なりが算出され
た場合、前記スレーブアーム手先に対する前記撮像手段
の回避位置と前記作業対象物の前記画界内での相対位置
を前記撮像手段が回避する前とほぼ同じ位置に保つ姿勢
を自動的に算出する回避位置・姿勢演算手段と、 この回避位置・姿勢演算手段によって算出された前記撮
像手段の回避位置・姿勢となるように前記撮像手段を駆
動する駆動手段と、 を備えたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
7. A moving mechanism part, which is provided on a vehicle whose base end side is movable and is rotatable and expandable and contractible, and a work robot main body, which is attached to the tip end side of this moving mechanism part, for performing work on an object to be worked. A remote control robot comprising: a slave arm provided in the work robot main body for performing a work on the work target; and a slave arm hand position detecting means for detecting a hand position of the slave arm, A slave arm hand movement vector calculation means for calculating a hand movement vector of the slave arm; a master arm for operating the slave arm; and an image pickup means installed near the slave arm for picking up an image of the work target, Image field calculating means for calculating the image field of the image pickup means, and work object position detection for detecting the position of the work object Means, the image field calculated by the image field calculation means, the hand position of the slave arm calculated by the slave arm hand position detection means, and the movement of the hand end of the slave arm calculated by the slave arm hand movement vector calculation means. When the overlap between the work object and the hand position of the slave arm is calculated in the field based on the vector, the avoidance position of the imaging unit with respect to the hand of the slave arm and the work object in the field are calculated. And the avoidance position of the imaging means calculated by the avoidance position / orientation calculating means for automatically calculating the attitude for keeping the relative position in the same position as before the avoidance by the imaging means. A remote control robot, comprising: a drive unit that drives the image pickup unit so as to be in a posture.
【請求項8】 基端側が移動可能な車両に設けられ、回
転且つ伸縮自在な移動機構部と、 この移動機構部の先端側に取り付けられ、作業対象物に
対して作業を行なう作業ロボット本体と、 を備えて成る遠隔操作ロボットにおいて、 前記作業用ロボット本体に設けられ、前記作業対象物に
対して作業を行なうスレーブアームと、 このスレーブアームの手先位置を算出するスレーブアー
ム手先位置算出手段と、 前記スレーブアーム近傍に設置され前記作業対象物を映
し出す撮像手段と、 前記スレーブアームの手先に設けられたスレーブアーム
手先撮像手段と、 前記撮像手段の画界を算出する画界算出手段と、 前記作業対象物の位置を算出する作業対象物位置検出手
段と、 前記画界算出手段によって算出された画界、前記作業対
象部位置算出手段によって算出された前記作業対象部位
置及び前記スレーブアーム手先位置算出手段によって算
出されたスレーブアームの手先位置を基に、前記画界内
において前記作業対象物と前記スレーブアームの手先位
置の重なりが算出された場合、前記撮像手段の映像から
前記スレーブアーム手先撮像手段の映像に切り替える切
替手段と、 この切替手段によって切り替えられた前記スレーブアー
ム手先撮像手段の映像を映し出すモニタと、 を備えたことを特徴とする遠隔操作ロボット。
8. A moving mechanism part, which is provided on a vehicle whose base end side is movable and is rotatable and expandable and contractible, and a work robot main body which is attached to the tip end side of this moving mechanism part and works on an object to be worked. And a slave arm provided on the work robot body for performing work on the work target, and a slave arm hand end position calculating unit for calculating a hand end position of the slave arm, An image pickup means installed near the slave arm for projecting the work object; a slave arm hand end image pickup means provided at the hand end of the slave arm; an image field calculation means for calculating an image field of the image pickup means; Work target position detecting means for calculating the position of the target object, the image field calculated by the image field calculating means, and the work target part position calculating hand Based on the work target position calculated by a step and the hand position of the slave arm calculated by the slave arm hand position calculation means, the overlap between the work object and the hand position of the slave arm in the field is When calculated, there is provided switching means for switching from the image of the image pickup means to the image of the slave arm hand image pickup means, and a monitor for displaying the image of the slave arm hand image pickup means changed by the switch means. A characteristic remote control robot.
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