JPH0837711A - 架空配電線工事用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ワーキングステーション内のオペレータとワー
キングステージ上の作業補助者との意思の疎通を図るこ
とができ、安全性および作業効率をさらに向上させるこ
とのできる架空配電線工事用ロボットを提供する。 【構成】ワーキングステージ７とワーキングステーショ
ン４４にマイクとスピーカとからなる音声情報伝達手段
をそれぞれ設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電柱や鉄塔などに架設
された電線（以下、「架空配電線」と称す）に対して種
々の電線工事を施工する際に有用な架空配電線工事用ロ
ボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】架空配電線に対する工事は、一般に屋外
高所での作業となり、また最近の無停電化への要求から
活線状態（架空配電線に電流を通電した状態）で行われ
るため、転落等の危険を伴うばかりでなく感電の虞もあ
る。このため、従来では感電防止用のゴム手袋やゴム長
靴を着用した作業者が電柱に昇って作業したり、あるい
はホットスティックと称される活線操作棒を使用して工
事を行っている。

【０００３】しかし、上述した工法では、作業中の感電
を防止することは可能であるが、転落等の危険性を回避
することができず、しかも夏は酷暑、冬は厳寒に晒され
るため、安全性の確保と作業環境の改善が望まれてい
る。そこで、このような要望に応えるために、架空配電
線工事を遠隔操作により行うことのできる架空配電線工
事用ロボットの開発が進められている。

【０００４】これまでに開発された架空配電線工事用ロ
ボットは、高所作業車に設けられた作業用ブームの先端
にワーキングステージを設け、このワーキングステージ
に設置されたロボットアームを高所作業車の運転補助席
に設けられたワーキングステーションから遠隔操作して
架空配電線工事を間接的に実施するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような架空配電線工事用ロボットでは、作業音や作業補
助者などの音声情報をワーキングステーション内のオペ
レータに伝えることができないばかりでなく、オペレー
タの音声情報をワーキングステージ上の作業補助者に伝
えることができなかった。

【０００６】本発明は上述した課題に鑑みてなされたも
ので、その目的はワーキングステーション内のオペレー
タとワーキングステージ上の作業補助者との意思の疎通
を図ることができ、安全性および作業効率をさらに向上
させることのできる架空配電線工事用ロボットを提供し
ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、車体と、この車体に旋回及び起伏可能に
設けられた作業用ブームと、この作業用ブームの先端に
設けられたワーキングステージと、このワーキングステ
ージに設けられ前記車体の運転補助席に設けられたワー
キングステーションからの遠隔操作により作動するロボ
ット本体とを具備してなる架空配電線工事用ロボットで
あって、前記ワーキングステージ及び前記ワーキングス
テーションにマイクとスピーカとからなる音声情報伝達
手段を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記の構成によると、ワーキングステージから
の音声情報はワーキングステーションに設けられた音声
情報伝達手段に伝達され、ワーキングステーションから
の音声情報はワーキングステージに設けられた音声情報
伝達手段に伝達される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図７を参
照して説明する。図１は本発明の一実施例に係る架空配
電線工事用車両の側面図である。同図において符号１は
車体、２は車体１に旋回かつ起伏可能に設けられた作業
用ブームであり、この作業用ブーム２の先端には、電柱
３に架設された電線４に対し種々の電線工事を実行する
ための工事用ロボット５が設けられている。

【００１０】工事用ロボット５は、図２に示すように、
作業用ブーム２の先端に連結ピン６を介して回動可能に
連結されたワーキングステージ７を備えており、このワ
ーキングステージ７には、ワーキングステージ７の姿勢
を制御する平衡取りシリンダ８が連結されているととも
に、下部監視カメラ９、左右監視カメラ１０、全体監視
カメラ１１、立体カメラ１２、マイク１３およびスピー
カ１４が設けられている。

【００１１】また工事用ロボット５は、図２および図３
に示すように、ワーキングステージ７の左右両側に配置
されたスレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂと、スレ
ーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂを作業対象物に対し
前後方向に進退駆動するスレーブマニピュレータ移動機
構１６ａ，１６ｂと、クレーンアーム１７とを備えてお
り、このクレーンアーム１７の先端には、スレーブマニ
ピュレータ１５ａ，１５ｂの先端に装着された専用工具
１８を工具収納箱１９に収納された別の専用工具と交換
するための工具交換装置２０が設けられているととも
に、クレーンアーム７により吊り上げ作業を監視するた
めのクレーン監視カメラ２１が取付けられている。

【００１２】さらに工事用ロボット５は、図５に示すよ
うに、下部監視カメラ９の向きを上下方向および左右方
向に動かすための下部監視カメラ移動機構２２、立体カ
メラ１２の向きを上下方向および左右方向に動かすため
の立体カメラ移動機構２３、各カメラ移動機構２２，２
３を駆動制御するカメラ制御装置２４、下部監視カメラ
９の位置を検出する下部監視カメラ位置検出器２５、立
体カメラ１２の位置を検出する立体カメラ位置検出器２
６、マイク１３およびスピーカ１４に接続された音声装
置２７、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂを駆動
制御するスレーブマニピュレータ制御装置２８、スレー
ブマニピュレータ移動機構１６ａ，１６ｂを駆動制御す
るスレーブマニピュレータ移動機構制御装置２９、工具
交換装置２０を駆動制御する工具交換装置制御装置３
０、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂの位置を検
出するスレーブマニピュレータ位置検出器３１、スレー
ブマニピュレータ移動機構１６ａ，１６ｂの位置を検出
するスレーブマニピュレータ移動機構位置検出器３２、
工具交換装置２０の位置を検出する工具交換装置位置検
出器３３、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂの先
端に装着された専用工具１８を識別するための工具番号
検出器３４、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂの
先端に装着された専用工具１８に作用する外力を検出す
る力検出器３５、各構成機器に電力を供給するワーキン
グステージ電源３６、ワーキングステージ電源３６に電
力を供給する油圧発電機３７およびワーキングステージ
通信装置３８を備えている。なお、作業用ブーム２とワ
ーキングステージ５とは電気的に絶縁されており、スレ
ーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂが架空配電線４に触
れてもワーキングステージ５から作業用ブーム２に電流
が流れないようになっている。

【００１３】また、図１において符号４０は車体１に搭
載されたエンジンにより駆動される油圧ポンプであり、
この油圧ポンプ４０から吐出した圧油は、車体１に搭載
された油圧発電機４１に供給されるとともに、前述した
工事用ロボット５の油圧発電機３７に供給されるように
なっている。

【００１４】また、図１において符号４２は車体１の両
側前後に設けられたアウトリガ、４３は車体１の前部に
設けられた運転室であり、この運転室４３の内部には、
工事用ロボット５を遠隔操作するためのワークステーシ
ョン４４が設けられている。

【００１５】ワークステーション４４は、図４に示すよ
うに、運転助手席４５の正面に設けられた立体カメラ用
モニタ４６と、立体カメラ用モニタ４６の両側に設けら
れた監視カメラ用モニタ４７とを備えており、立体カメ
ラ用モニタ４６は、その視識性が作業性効率に影響を与
えるため、比較的大きめの画面サイズとなっている。

【００１６】また、ワークステーション４４はスレーブ
マニピュレータ１５ａ，１５ｂを遠隔操作するマスタマ
ニピュレータ４８を備えており、このマスタマニピュレ
ータ４８の操作方式は、スレーブマニピュレータ１５
ａ，１５ｂに作用する外力をマスタマニピュレータ４８
を操作するオペレータに反力として伝える力帰還型マス
タスレーブ方式を採用し、操作性と安全性を高めてい
る。なお、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂの動
作位置あるいはスレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂ
の先端に装着される専用工具１８の種類によってオペレ
ータに帰還する力が変化するため、これらの影響をキャ
ンセルするような重量補償制御を行っている。

【００１７】また、ワークステーション４４は、図６に
示すように、マイク４９、スピーカ５０、音声装置５
１、視覚制御装置５２、比較器５３、比較設定器５４、
警報器５５、教示装置５６、再生装置５７、自動動作指
示器５８、マニピュレータ移動操作装置５９、視覚系操
作装置６０、ブーム系操作装置６１、工具交換装置操作
装置６２、車上通信装置６３および主制御装置６４を備
えており、主制御装置６４には、プログラム記憶部６５
およびデータ記憶部６６が設けられている。

【００１８】主制御装置６４は、車上通信装置６３を介
してワーキングステージ５のワーキングステージ通信装
置３８と接続している。ワーキングステージ５のワーキ
ングステージ通信装置３８には、下部監視カメラ移動機
構２２、立体カメラ移動機構２３、音声装置２７、スレ
ーブマニピュレータ制御装置２８、スレーブマニピュレ
ータ移動機構制御装置２９、カメラ制御装置２４、位置
検出器２５，２６，３１，３２，３３、工具番号検出器
３４および力検出器３５が接続されている。そして、位
置検出器２５，２６，３１，３２，３３、工具番号検出
器３４および力検出器３５の信号出力は、ワーキングス
テージ通信装置３８および車上通信装置６３を通じて主
制御装置６４に入力される。

【００１９】主制御装置６４は、マスタマニピュレータ
４８および各操作装置５９，６０，６１，６２からの動
作指令信号を受けると、ワーキングステージ５の各アク
チュエータを動作させる計算を行い、制御信号を車上通
信装置６３を介してワーキングステージ５のワーキング
ステージ通信装置３８に送出する。ワーキングステージ
５の各制御装置２４，２８，２９，３０は主制御装置６
４からの信号に基づいて各機器を駆動制御する。

【００２０】以上述べたように、各機器の自由度の動作
は、基本的にはマスタマニピュレータ４８および各操作
装置５９，６０，６１，６２の操作により実施するが、
以下に述べるプレイバック動作、プログラム動作でも実
施できる構成となっている。

【００２１】プレイバック動作は、スレーブマニピュレ
ータ１５ａ，１５ｂ、スレーブマニピュレータ移動機構
１６ａ，１６ｂおよび工具交換装置２０の所定の一連動
作の軌跡を記憶して、この一連動作を再生、逆再生する
ものである。主制御装置６４には、位置検出器２５，２
６，３１，３２，３３からの位置情報信号が常に入力さ
れており、この情報は教示装置５６からの記憶指令信号
により、主制御装置６４の記憶部６７に記憶されるよう
になっている。

【００２２】再生の場合には、再生装置５７からの再生
指令信号により、主制御装置６４で記憶内容を再生、演
算を行い、各アクチュエータに対する位置指令を生成出
力して各機器を動作させる。

【００２３】プログラム動作は、各機器の所定の一連動
作をあらかじめ設定したプログラム通り動作させるもの
である。各機器の所定の一連動作の位置情報、動作タイ
ミングを主制御装置６４のプログラム記憶部６５に複数
種類保有させておき、自動動作指示器５８によりプログ
ラム番号を選択して再生指令を出力する。これを受けて
主制御装置６４でプログラム記憶内容を再生、演算を行
い、各アクチュエータに対する位置指令を生成、出力し
て各機器を動作させる。

【００２４】スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂに
は、力検出器３５が内蔵されており、スレーブマニピュ
レータ１５ａ，１５ｂに作用する外力を検出している。
力検出器３５から出力された力量レベル信号は、ワーキ
ングステージ通信装置３８および車上通信装置６３を経
由して主制御装置６４に伝送される。

【００２５】主制御装置６４では通常のマスタスレーブ
力帰還制御を実行すると共に、力検出器３５からの力量
信号を比較器５３に供給する。比較器５３では主制御装
置６４からの力量信号を比較器設定器５４で設定された
力量レベルと比較し、外力による力量レベルが大きい場
合には、主制御装置６４、音声装置５１および警報器５
５にそれぞれ信号出力する。比較設定器５４の設定レベ
ルは、警報段階のレベルとスレーブマニピュレータ１５
ａ，１５ｂの停止段階の２段階としている。

【００２６】比較器５３からの信号出力は、比較設定器
５４の設定レベルに対応して出力され、第１段階では音
声装置５１と警報器５５に出力される。音声装置５１で
は比較器５３からの信号を受けてスピーカ５０より警報
音を発音させる。また、警報器５５では比較器５３から
の信号を受けて警報表示をする。比較器５３からの信号
出力は、第２段階では主制御装置６４に出力される。主
制御装置６４では、比較器５３からの信号を受けると、
スレーブマニピュレータ制御装置２８に指令信号を出力
し、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂの作動を停
止させる。

【００２７】立体カメラ１１および各監視カメラ９，１
０，１１，２１からの映像信号は、視覚制御装置（図示
せず）を介してワーキングステージ通信装置３８に入力
され、このワーキングステージ通信装置３８から車上通
信装置６３および視覚制御装置５２を経由して立体カメ
ラ用モニタ４６および監視カメラ用モニタ４７に映し出
される。

【００２８】ワーキングステージ５に設置されたマイク
１３からの音声信号は、音声装置２７、ワーキングステ
ージ通信装置３８、車上通信装置６３、音声装置５１を
経由してワーキングステーション４４に設けられたスピ
ーカ５０に伝送される。また、ステーション４４に設け
られたマイク４９からの音声信号は、音声装置５１、車
上通信装置６３、ワーキングステージ通信装置３８、音
声装置２７を経由してワーキングステージ５に設けられ
たスピーカ１４に伝送される。

【００２９】以上のような構成の架空配電線工事用ロボ
ットは、図７に示す作業手順により作業を行う。まず、
開設・準備では、走行状態からワーキングステージ５を
車両後方の作業準備位置に移動する必要があり、またス
レーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂ、クレーンアーム
１７、工具交換装置２０等を基準位置に移動する必要が
ある。この一連の移動動作を、予めプログラムした動作
順番により自動移動するようにし、時間の短縮と操作の
確実性を向上している。格納時においても自動移動によ
り格納する。

【００３０】スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂへ
の専用工具１８の装着あるいは機器の動作確認において
は、オペレータと作業補助者の協調作業となる。この
際、ワーキングステーション４４とワーキングステージ
５にそれぞれマイク４９，１３およびスピーカ５０，１
４が設置されているため、危険防止と連携作業をスムー
スに行うことができる。

【００３１】ワーキングステージ５の上昇工程では、ワ
ーキングステージ５を作業用ブーム２により地上の作業
準備位置から柱上の作業位置まで移動させる。このとき
モニタ４６，４７を見ながら周囲の干渉物を回避し、ブ
ーム２の旋回、起伏、伸縮、首振りの各軸を操作して行
う。

【００３２】一つの作業単位での、ワーキングステージ
５の上昇および下降の回数は、作業工種で違いがある
が、作業工程の比較的長い開閉器の新設作業では数回行
われる。

【００３３】ワーキングステージ５の上昇作業は、周囲
の干渉物を回避する必要があることから、オペレータに
とって気の遣う作業となる。オペレータの疲労軽減およ
び安全性向上の面からティーチングプレイバック機能を
付加した。これは、初回のワーキングステージ５の上昇
動作の軌跡をティーチングするようにし、それ以後の動
作をプレイバックさせて自動移動するようにしたもので
ある。ワーキングステージ５の下降動作についても、テ
ィーチングの逆再生することで自動移動させる。

【００３４】作業位置合せでは、電柱３の作業対象場所
が、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂの動作範囲
に入る位置までモニタ４６，４７を見ながらワーキング
ステージ５を接近させる。

【００３５】位置合わせでは、立体カメラ１２、下部監
視カメラ９、その他の監視カメラを使用して行うが、電
柱３とワーキングステージ５の前後、左右、上下の相対
位置を直観的に知るためには、それぞれの方向の真正面
から見たほうが有効である。

【００３６】下部監視カメラ９は、左右上下の相対位置
を確認する上で最も適した位置に設置されているが、上
下左右の雲台機構を有しているため、通常真正面を向い
ていない。このため、下部監視カメラ９にプログラム動
作による基準位置移動機能を設け、スイッチ操作一つで
真正面位置に自動移動するようになっている。作業途中
において電柱３とワーキングステージ５の相対位置を確
認の必要が生じた場合、スイッチ操作によりカメラ正面
の基準位置に自動移動させて確認を行う。

【００３７】前後の位置確認は、クレーン監視カメラ２
１が最も有効であるが、工具交換およびクレーン作業以
外はワーキングステージ５の側方に退避しているため、
通常使用できない。このため、通常時は上部監視カメラ
で確認する。

【００３８】実作業では、スレーブマニピュレータ１５
ａ，１５ｂの先端に装着された専用工具１８により作業
を逐行する。専用工具１８は、ボルトナット工具、カッ
タ工具、ブラシ工具、皮剥ぎ工具、カバー工具、その他
各種工具があり、作業用途に応じて使い分けする。

【００３９】スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂに
過大な外力が作用した場合、スレーブマニピュレータ１
５ａ，１５ｂあるいは相手側の装柱機材を損傷する虞が
あることから、前述の通り、外力が設計値以上になった
時、警報表示と警報音によりオペレータに注意を喚起す
る。

【００４０】さらに、外力が一定値以上に達した場合
は、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂの駆動電源
を自動的に停止させてシステムの安全を図るようにして
いる。工具交換では、ワーキングステージ５を作業位置
から電柱３と干渉しない後方の退避位置まで後退させ
て、工具交換装置２０をワーキングステージ５の前方に
移動して工具交換する。

【００４１】作業の流れとしては、ワーキングベース５
の後退後、工具交換装置２０をワーキングステージ５の
前方の工具交換位置に移動して、収納すべき専用工具１
８の付いているスレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂ
を工具交換位置に近付けて専用工具１８を収納する。

【００４２】工具交換装置２０への専用工具１８の収納
場所が決められており、工具の種類によって工具交換位
置が変わる。工具収納の際は、立体カメラ１２および下
部監視カメラ９を移動して収納部を監視しながら作業を
行なう。

【００４３】別工具を装着する場合は、スレーブマニピ
ュレータ１５ａ，１５ｂを退避させておき、工具交換装
置２０を新規の交換位置に移動させ、スレーブマニピュ
レータ１５ａ，１５ｂを工具交換位置に近付けて専用工
具１８を装着する。このとき、立体カメラ１１および下
部監視カメラ９を移動して装着部を監視しながら作業を
行なう。この工具交換装置２０の工具交換位置移動から
スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂ、立体カメラ１
１、下部監視カメラ９の一連の動きも、ティーチング・
プレイバック動作により連続的に自動で移動させるよう
にしている。

【００４４】上述したように、ワーキングステージ５に
設けられたマイク１３からの音声信号はワーキングステ
ージ通信装置３８および車上通信装置６３を経由してワ
ーキングステーション４４に設けられたスピーカ５０に
伝送され、ワーキングステーション４４に設けられたマ
イク４９からの音声信号は車上通信装置６３およびワー
キングステージ通信装置３８を経由してワーキングステ
ージ５に設けられたスピーカ１４に伝送される。したが
って、ワーキングステーション４４内のオペレータとワ
ーキングステージ５上の作業補助者との意思の疎通を図
ることができ、安全性および作業効率をさらに向上させ
ることができる。

【００４５】また、スレーブマニピュレータ１５ａ，１
５ｂに過大な外力が作用したときに、ワークステーショ
ン４４に設けられた警報器５５に警報表示を出すと共に
スピーカ５０から警報音を発するようにし、さらに外力
が一定値以上に達したときには、スレーブマニピュレー
タ１５ａ，１５ｂへの電力供給を自動的に遮断停止させ
ることにより、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂ
および作業対象物の安全を図ることができる。

【００４６】また、スレーブマニピュレータ１５ａ，１
５ｂ、クレーンアーム１７、工具交換装置２０および監
視カメラ９の作業準備位置移動あるいは格納位置移動の
一連の移動動作をあらかじめプログラムした動作順番に
従い自動移動させるようにしたので、安全に作業を行う
ことができる。

【００４７】また、ワーキングステージ５を地上作業準
備位置から柱上作業位置に移動させる場合に、最初のワ
ーキングステージ５の上昇時のブーム２の動作軌跡を記
憶しておき、それ以降のワーキングステージ５の昇降動
作をプレイバック機能により自動移動させるので、作業
効率の向上を図ることができる。

【００４８】さらに、スレーブマニピュレータ１５ａ，
１５ｂの先端に装着された専用工具１８を交換する際に
専用工具１８に内蔵した識別センサにより工具交換装置
２０、スレーブマニピュレータ１５ａ，１５ｂ、監視カ
メラの位置合せ作業を連続的に自動移動させるようにし
たので、さらに作業効率の向上を図ることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワーキングステーション内のオペレータとワーキングス
テージ上の作業補助者との意思の疎通を図ることがで
き、安全性および作業効率をさらに向上させることので
きる架空配電線工事用ロボットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る架空配電線工事用車両
の側面図。

【図２】同実施例の作業用ブームの先端に設けられた工
事用ロボットの側面図。

【図３】同ロボットの平面図。

【図４】同実施例の運転室に設けられたワーキングステ
ーションを示す図。

【図５】図２に示す工事用ロボットのブロック構成図。

【図６】図４に示すワーキングステーションのブロック
構成図。

【図７】同実施例の作用説明図。

【符号の説明】

１…車体 ２…作業用ブーム ３…電柱 ４…電線 ５…工事用ロボット ７…ワーキングステージ １３…マイク １４…スピーカ １５ａ，１５ｂ…スレーブマニピュレータ ４４…ワーキングステーション ４９…マイク ５０…スピーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 俊平 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 青山 和夫 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 宮川 信一 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体と、この車体に旋回及び起伏可能に
   設けられた作業用ブームと、この作業用ブームの先端に
   設けられたワーキングステージと、このワーキングステ
   ージに搭載され前記車体の運転補助席に設けられたワー
   キングステーションからの遠隔操作により作動するロボ
   ット本体とを具備してなる架空配電線工事用ロボットで
   あって、前記ワーキングステージ及び前記ワーキングス
   テーションにマイクとスピーカとからなる音声情報伝達
   手段を設けたことを特徴とする架空配電線工事用ロボッ
   ト。