JPH11161310A - 遠隔操作型ロボット制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、簡便にして容易な取扱い操作を実
現したうえで、信頼性の高い安全な遠隔操作を実現する
ことにある。 【解決手段】シーケンス管理部13でロボット指令及びシ
ステム支援指令を生成して、このロボット指令及びシス
テム支援指令に基づいてコマンド生成部12及び支援コマ
ンド生成部15で動作指令コマンド及び支援コマンドを生
成し、ロボット本体10及びシステム支援部16を動作制御
し、且つ、その動作指令コマンドを動作データに基づい
てコマンド送信可能か否かを判定し、コマンド送信可を
判定した状態で、動作指令コマンドをロボット本体10に
送信すると共に、動作データに基づいてロボット本体10
のコマンド実行判定を所定の時間間隔で実施して、実行
終了の判定に応動してコマンド達成の有無を判定し、コ
マンド達成を判定した状態で、次のコマンドシーケンス
に移行するように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば宇宙航行
体に搭載されて宇宙空間に各種の構造物を構築するのに
用いる宇宙作業用ロボットや、惑星を探査する無人惑星
探査機等の各種の遠隔操作型ロボットを動作制御するの
に好適する遠隔操作型ロボット制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、宇宙開発の分野において
は、宇宙航行体に例えば多関節式等の遠隔操作型の宇宙
作業用ロボットを搭載して、この宇宙航行体が宇宙空間
を航行しながら、宇宙ステーションの構築作業等の各種
の作業を実行する構想がある。このようなロボットは、
操作者が遠隔操作部を操作することにより、ロボット制
御システムを介して遠隔的に動作制御される。

【０００３】このようなロボット制御システムとして
は、図４に示す動作指令コマンド系と、図５に示すシス
テム支援コマンド系で形成される。即ち、動作指令コマ
ンド系は、そのコマンド生成部１に、シーケンス管理部
２からのコマンド指令が入力される。同時に、コマンド
生成部１には、テレメトリ入力部３に入力されたロボッ
ト本体４の動作データが入力され、この動作データとコ
マンド指令に基づいて動作指令コマンドを生成して、上
記遠隔操作型ロボット本体４に出力する。ロボット本体
４は、入力した動作指令コマンドに応動して動作制御さ
れる。

【０００４】上記シーケンス管理部２は、図示しない操
作部からのロボット動作要求とロボット本体４の動作デ
ータに基づいてコマンド指令を生成してコマンド生成部
１に出力する。

【０００５】また、システム支援コマンド系は、その支
援コマンド生成部５に、ロボット操作者あるいはロボッ
ト監視者から選択的にシステム支援指令が入力される。
支援コマンド生成部５には、システム支援部６の支援デ
ータがテレメトリ入力部７を介して入力されており、こ
の支援データと上記システム支援要求とに基づいて支援
コマンドを生成して、システム支援部６に出力し、シス
テム支援部６を支援データ指令に基づいて、例えば切換
えたりして、遠隔操作に供する所望の機能を持つように
設定する。

【０００６】上記システム支援部６は、データ設定自在
なロボット本体４の動作データ表示画面、視野角設定自
在なロボット本体４のアニメーション表示画面、切換え
操作自在な操作機器等が含まれており、図示しない設定
操作部により、入力されたシステム支援要求に応じた各
部が選択的に切換え設定される。

【０００７】しかしながら、上記ロボット制御システム
では、ロボット操作者がロボット動作要求を入力する
と、所望のコマンド指令がシーケンス管理部２を介して
コマンド生成部１に入力され、コマンド生成部１で動作
指令コマンドが生成されてロボット本体４が動作制御さ
れると共に、該システム支援要求に対応するようにシス
テム支援部５を構成するロボット本体４の動作データ表
示画面を切換えたり、アニメーション表示画面の視野角
を切換えたりしなければならないために、その取扱い操
作が非常に面倒であるという問題を有する。

【０００８】また、これによれば、通信等の影響によ
り、制御時間遅れがあるために、動作指令コマンドによ
るロボット本体４の動作状態の正確な把握が困難であ
り、遠隔操作の信頼性の点で問題を有する。

【０００９】なお、係る問題は、宇宙作業用ロボットに
限ることなく、例えば無人惑星探査機のようなロボット
を遠隔操作するロボット制御システムにおいても、同様
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のロボット制御システムでは、動作指令コマンド系と
支援コマンド系を、それぞれ操作しなければならないた
めに、その操作が非常に面倒であると共に、操作制御の
信頼性が劣るという問題を有する。

【００１１】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、簡便にして、容易な取扱い操作を実現し得、且
つ、信頼性の高い安全な遠隔制御を実現し得るようにし
た遠隔操作型ロボット制御システムを提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、動作指令コ
マンドに応動して遠隔的に動作制御されるロボット本体
と、このロボット本体の動作／環境データを含む支援デ
ータを表示するシステム支援手段と、ロボット動作要求
と前記ロボット本体の動作データに基づいてコマンド指
令を生成し、システム支援要求と前記システム支援手段
の支援データに基づいてシステム支援指令を生成するシ
ーケンス管理手段と、このシーケンス管理手段で生成し
たシステム支援指令と前記支援データに基づいて支援コ
マンドを生成して、前記システム支援手段に送信する支
援コマンド生成手段と、前記シーケンス管理手段で生成
したコマンド指令と前記動作データに基づいて動作指令
コマンドを生成して、該動作指令コマンドを前記動作デ
ータに基づいてコマンド送信可能か否かを判定し、コマ
ンド送信可を判定した状態で、動作指令コマンドを前記
ロボット本体に送信すると共に、前記動作データに基づ
いて前記ロボット本体のコマンド実行判定を所定の時間
間隔で実施して、コマンド実行終了を判定した状態で、
コマンド達成の有無を判定し、コマンド達成を判定した
状態で、次のコマンドシーケンスに移行して前記コマン
ド指令と前記動作データに基づいて新たな動作指令コマ
ンドを生成するコマンド生成手段とを備えて遠隔操作型
ロボット制御システムを構成したものである。

【００１３】上記構成によれば、シーケンス管理手段
は、ロボット動作要求とロボット本体の動作データに基
づいてロボット指令を生成してコマンド生成手段に出力
すると共に、システム支援要求とシステム支援手段の支
援データに基づいてシステム支援指令を生成して支援コ
マンド生成手段に出力することにより、コマンド生成手
段で動作指令コマンドと動作データに基づいて動作指令
コマンドを生成してロボット本体を動作制御し、支援コ
マンド生成手段でシステム支援指令と支援データに基づ
いて支援コマンドを生成してシステム支援手段を動作制
御する。この際、コマンド生成手段は、動作指令コマン
ドを前記動作データに基づいてコマンド送信可能か否か
を判定し、コマンド送信可を判定した状態で、動作指令
コマンドを前記ロボット本体に送信すると共に、前記動
作データに基づいて前記ロボット本体のコマンド実行判
定を所定の時間間隔で実施して、コマンド実行終了を判
定した状態で、コマンド達成の有無を判定し、コマンド
達成を判定した状態で、次のコマンドシーケンスに移行
する。

【００１４】これにより、ロボット本体を動作制御する
動作指令コマンドのプリチェック、実行チェック及び送
信判定チェックの３態様のチェックを行い、しかも、ロ
ボット本体の動作指令コマンドの生成と同期して支援コ
マンドを生成して、システム支援手段を管理設定してい
ることにより、簡便な取扱い操作を実現したうえで、安
全で、信頼性の高い高精度なロボット動作制御が可能と
なる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図１はこの発明
の一実施の形態に係る遠隔操作型ロボット制御システム
を示すもので、ロボット本体１０は、例えば多関節で構
成されて図示しない宇宙航行体に搭載される。このロボ
ット本体１０には、例えば関節角検出センサ等の図示し
ない外界／内界センサが取付配置され、この外界／内界
センサ（図示せず）は、ロボット本体１０の各部の動作
データを検出して、例えば基地局に設けられるテレメト
リ入力部１１に出力する。

【００１６】テレメトリ入力部１１の出力端には、コマ
ンド生成部１２及びシーケンス管理部１３の各一方の入
力端が接続される。シーケンス管理部１３には、その他
方の入力端に図示しない操作部が接続され、その入出力
端に上記コマンド生成部１２の他方の入力端が接続され
る。そして、シーケンス管理部１３は、上記操作部（図
示せず）からのロボット動作要求が入力されると、この
ロボット動作要求と上記テレメトリ入力部１１からのロ
ボット本体１０の動作データに基づいてコマンド指令を
生成してコマンド生成部１２に出力する。コマンド生成
部１２は、後述するように動作指令コマンドをテレメト
リ入力部１１からの動作データと上記シーケンス管理部
１３からのコマンド指令に基づいて生成して、ロボット
本体１０に出力して、ロボット本体１０を動作制御す
る。

【００１７】また、シーケンス管理部１３には、その支
援系入力端に支援テレメトリ入力部１４が接続され、そ
の支援系出力端に支援コマンド生成部１５が接続され
る。この支援テレメトリ入力部１４には、システム支援
部１６の支援データが入力される。

【００１８】シーケンス管理部１３は、例えば上記操作
部（図示せず）からのシステム支援要求が入力される
と、システム支援要求と、支援テレメトリ入力部１４を
介して入力されるシステム支援部１６の支援データに基
づいてシステム支援指令を生成して支援コマンド生成部
１５に出力する。支援コマンド生成部１５は、入力した
システム支援指令と支援テレメトリ入力部１４からの支
援データに基づいて支援コマンドを生成して、上記シス
テム支援部１６に出力して、システム支援部１６をシス
テム支援要求に対応するように設定する。

【００１９】上記システム支援部１６は、例えばデータ
設定自在なロボット本体１０の動作データ表示画面、視
野角設定自在なロボット本体のアニメーション表示画
面、切換え操作自在な操作機器等が含まれており、図示
しない設定操作部により、入力されたシステム支援要求
に応じた各部が選択的に切換え設定される。

【００２０】ここで、この発明の特徴とする上記コマン
ド生成部１２の詳細について説明する。即ち、上記コマ
ンド生成部１２は、図２に示すようにコマンド入力部１
２１にシーケンス管理部１３が接続される。コマンド入
力部１２１は、シーケンス管理部１３からのロボット動
作要求が入力されると、ストアファイル１２２に保存し
てあるコマンド情報を読出して、コマンド変換部１２３
に出力する。コマンド変換部１２３は、例えばデータベ
ースに記憶してあるデータに基づいて、コマンド情報の
引数やパラメータ等の工学値を算出して動作指令コマン
ドを生成し、コマンド送信条件判定部１２４に出力す
る。コマンド送信条件判定部１２４には、入力した動作
指令コマンドを上記テレメトリ入力部１１からのロボッ
ト本体１１の動作データに基づいて送信可能な条件に適
合するか否かを判定し、適合を判定した状態で、動作指
令データを上記ロボット本体１０に送信する。

【００２１】また、シーケンス管理部１３には、コマン
ド実行判定部１２５及びコマンド達成判定部１２６の各
出力端が接続される。コマンド実行判定部１２５は、上
記コマンド送信条件判定部１２６の適合判定に同期して
動作され、上記テレメトリ入力部１１からのロボット本
体１０の動作データを一定の時間間隔で異常の有無を繰
り返し判定して、コマンド終了を判定した状態で、達成
フラグをコマンド達成判定部１２６に出力して、該コマ
ンド達成判定部１２６を起動する。コマンド達成判定部
１２６は、テレメトリ入力部１１からのロボット本体１
０の動作データに基づいてコマンド達成条件が全て満た
されているか否かを判定する。

【００２２】上記構成において、コマンド生成部１２
は、図３に示すようにシーケンス管理部１３からロボッ
ト動作指令が、ステップＳ１でコマンド入力部１２１に
入力されると、コマンド入力部１２１は、ストアファイ
ル１２２のコマンド情報を読出してコマンド情報を生成
し（ステップＳ２）、このコマンド情報をコマンド変換
部１２３で演算処理して動作指令コマンドを生成する
（ステップＳ３）。

【００２３】そして、ステップＳ４では、動作指令コマ
ンドをコマンド送信条件判定部１２４で、動作データに
基づいて適合の有無を判定し、適合しないを判定した状
態で、ステップＳ５に移行して異常信号をシーケンス管
理部１３を介して支援コマンド生成部１５に出力し、シ
ステム支援部１６に異常を表示すると共に、動作指令コ
マンドの送信を停止して、ロボット操作者に、動作指令
コマンドの異常を警告する。

【００２４】また、ステップＳ４で適合を判定すると、
ステップＳ６に移行して、動作指令コマンドを上記ロボ
ット本体１０に送信して、該ロボット本体１０を動作制
御し、ステップＳ７に移行される。ステップＳ７では、
コマンド実行判定部１２５が動作制御され、テレメトリ
入力部１１から入力される動作データに基づいて実行の
有無を、一定の時間間隔で、繰り返し判定して、ＮＯを
判定した状態で、ステップＳ８に移行して異常信号をシ
ーケンス管理部１３を介して支援コマンド生成部１５に
出力し、システム支援部１６に異常を表示すると共に、
停止指令をシーケンス管理部１３に出力する。シーケン
ス管理部１３は、停止コマンドを生成してコマンド入力
部１２１に出力し、ロボット本体１０に送信して停止さ
せる。

【００２５】上記ステップＳ７でコマンド実行を判定し
た状態で、ステップＳ９に移行して達成フラグをコマン
ド達成判定部１２６に出力して、該コマンド達成判定部
１２６を起動してステップＳ１０に移行する。すると、
コマンド達成判定部１２６は、テレメトリ入力部１１か
らの動作データに基づいてコマンド達成条件が全て満た
されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。

【００２６】ステップＳ１０では、コマンド達成条件を
満たしていないを判定した状態で、ステップＳ１１に移
行して異常信号をシーケンス管理部１３を介して支援コ
マンド生成部１５に出力し、システム支援部１６に異常
を表示すると共に、シーケンス移行禁止指令をシーケン
ス管理部１３に出力する。ここで、シーケンス管理部１
３は、次のコマンドシーケンスへの移行を停止する。ま
た、ステップＳ１０で、コマンド達成を満足すると、ス
テップＳ１２に移行して処理が終了され、次のコマンド
シーケンスに移行される。

【００２７】このように、上記遠隔操作型ロボット制御
システムは、シーケンス管理部１３でロボット指令及び
システム支援指令を生成して、このロボット指令及びシ
ステム支援指令に基づいてコマンド生成部１２及び支援
コマンド生成部１５で動作指令コマンド及び支援コマン
ドを生成し、ロボット本体１０及びシステム支援部１６
をそれぞれ動作制御し、且つ、動作指令コマンドをロボ
ット本体１０の動作データに基づいてコマンド送信可能
か否かを判定し、コマンド送信可を判定した状態で、動
作指令コマンドをロボット本体１０に送信すると共に、
動作データに基づいてロボット本体１０のコマンド実行
判定を所定の時間間隔で実施して、コマンド実行終了を
判定した状態で、コマンド達成の有無を判定し、コマン
ド達成を判定した状態で、次のコマンドシーケンスに移
行するように構成した。

【００２８】これによれば、ロボット本体１０を動作制
御する動作指令コマンドのいわゆるプリチェック、実行
チェック及び送信判定チェックの３態様のチェックを行
い、しかも、ロボット本体１０の動作指令コマンドの生
成と同期して支援コマンドを生成して、ロボット本体１
０及びシステム支援部１６を同列的に管理設定している
ことにより、簡便な取扱い操作を実現したうえで、安全
で、信頼性の高い高精度なロボット動作制御が実現され
る。

【００２９】なお、上記実施の形態では、コマンド生成
部１２で動作指令コマンドの異常を判定した状態で、シ
ステム支援部１６に異常を表示して警告するように構成
した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば音
を発生して異常を警告するように構成することも可能で
ある。

【００３０】また、上記実施の形態では、ロボット本体
１０を宇宙航行体に搭載して、シーケンス管理部１３を
基地局に配置するように構成した場合で説明したが、こ
れに限ることなく、シーケンス管理部１３を宇宙航行体
内に配設するように構成することも可能である。

【００３１】さらに、上記実施の形態では、宇宙作業用
の多関節ロボットに適用した場合で説明したが、これに
限ることなく、その他、水中探査用ロボットや原子力用
ロボット等の地上環境における極限環境で使用するロボ
ットにおいて適用可能で、同様の効果が期待される。さ
らに、ロボットとしては、例えば惑星上を自由に走行す
るいわゆる無人惑星探査機の如きロボットにおいても適
用可能である。よって、この発明は、上記実施の形態に
限ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の変形を実施し得ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡便にして、容易な取扱い操作を実現し得、且つ、
信頼性の高い安全な遠隔制御を実現し得るようにした遠
隔操作型ロボット制御システムを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る遠隔操作型ロボ
ット制御システムを示した図。

【図２】図１のコマンド生成部の詳細を示した図。

【図３】図１のコマンド生成部の処理手順を説明するた
めに示した図。

【図４】従来の動作指令コマンド系を示した図。

【図５】従来のシステム支援コマンド系を示した図。

【符号の説明】

１０…ロボット本体。 １１…テレメトリ入力部。 １２…コマンド生成部。 １３…シーケンス管理部。 １４…支援テレメトリ入力部。 １５…支援コマンド生成部。 １６…システム支援部。 １２１…コマンド入力部。 １２２…ストアファイル。 １２３…コマンド変換部。 １２４…コマンド送信条件判定部。 １２５…コマンド実行判定部。 １２６…コマンド達成判定部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動作指令コマンドに応動して遠隔的に動
   作制御されるロボット本体と、 このロボット本体の動作／環境データを含む支援データ
   を表示するシステム支援手段と、 ロボット動作要求と前記ロボット本体の動作データに基
   づいてコマンド指令を生成し、システム支援要求と前記
   システム支援手段の支援データに基づいてシステム支援
   指令を生成するシーケンス管理手段と、 このシーケンス管理手段で生成したシステム支援指令と
   前記支援データに基づいて支援コマンドを生成して、前
   記システム支援手段に送信する支援コマンド生成手段
   と、 前記シーケンス管理手段で生成したコマンド指令と前記
   動作データに基づいて動作指令コマンドを生成して、該
   動作指令コマンドを前記動作データに基づいてコマンド
   送信可能か否かを判定し、コマンド送信可を判定した状
   態で、動作指令コマンドを前記ロボット本体に送信する
   と共に、前記動作データに基づいて前記ロボット本体の
   コマンド実行判定を所定の時間間隔で実施して、コマン
   ド実行終了を判定した状態で、コマンド達成の有無を判
   定し、コマンド達成を判定した状態で、次のコマンドシ
   ーケンスに移行して前記コマンド指令と前記動作データ
   に基づいて新たな動作指令コマンドを生成するコマンド
   生成手段とを具備した遠隔操作型ロボット制御システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記コマンド生成手段は、動作指令コマ
   ンドを前記動作データに基づいてコマンド送信可能か否
   かを判定して、コマンド送信不可を判定した状態で、異
   常信号を前記シーケンス管理部を介して前記支援コマン
   ド生成手段に出力して、前記システム支援手段に異常信
   号を送信すると共に、動作指令コマンドの前記ロボット
   本体への送信を停止させ、且つ、前記コマンド実行判定
   により、実行異常を判定した状態で、異常信号を前記シ
   ーケンス管理部を介して前記支援コマンド生成手段に出
   力して、前記システム支援手段に異常信号を送信すると
   共に、動作停止コマンドを生成して前記ロボット本体に
   送信し、且つ、前記コマンド達成の有無の判定により、
   異常を判定した状態で、異常信号を前記シーケンス管理
   部を介して前記支援コマンド生成手段に出力して、前記
   システム支援手段に異常信号を送信すると共に、次のコ
   マンドシーケンスへの移行を禁止することを特徴とする
   請求項１記載の遠隔操作型ロボット制御システム。
3. 【請求項３】 前記システム支援手段は、コマンド生成
   手段からの異常信号に応動して異常を表示して警告する
   ことを特徴とする請求項２記載の遠隔操作型ロボット制
   御システム。
4. 【請求項４】 前記ロボット本体は、宇宙航行体に搭載
   されることを特徴とする請求項１，２，３のいずれか記
   載の遠隔操作型ロボット制御システム。
5. 【請求項５】 前記ロボット本体は、多関節式であるこ
   とを特徴とする請求項１，２，３，４のいずれか記載の
   遠隔操作型ロボット制御システム。