JPS62231316A - 高所作業用機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、高所作業用機械の制御方法に係わり、特に、
高所作業車の作業台上における電気工事等のように、遠
隔操作によって作業を実施する場合に好適な制御方法に
関するものである。

「従来技術」 高圧配電線における電気工事を実施する場合は、無停電
化を図るために活線作業が要求されるとともに、電柱の
上などの高所作業となることが多い。

このような目的を達成する手段としては、例えば、電柱
に作業者が登ってホットスティック工法により実施する
ことがあるが、落下の危険を伴うため、高所作業車の上
にマニピュレータを搭載しておいて、工業用テレビカメ
ラによって監視しながら、マニピュレータを遠隔操作し
て、電気工事を実施する方法が有利な手段であると考え
られる。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、画像を見ながら遠隔操作を手動により行
なう場合、マニピュレータか多関節機能を有しているた
めに、マニピュレータの作動全範囲にわたって、作業者
が複雑な細かい操作と監視とを行なわなければならず、
作業性が損なわれるなどの問題点を生じる。

本発明はこのような従来技術の問題点を有効に解決する
ことを目的としているものである。

１問題点を解決するための手段」 複数台の撮像機による受像データによって画像処理を行
ない、該画像の作業目標点の近傍に近接目標点を設定す
るとともに、該近接目標点とマニピュレータの先端点と
にお（Ｊる座標偏差を求め、該座標偏差によりマニピュ
レータを作業位置近傍まで駆動するものであり、粗操作
の部分を自動化しておいて、マニピュレータの先端を作
業位置近傍に設定し、その後に、Ｗｌ、調整を必要とす
る操作を手動により行なうようにするものである。

「実施例」 以下、本発明に係わる高所作業用機械の制御方法の一実
施例を第１図ないし第４図に基づいて説明する。

第１図は、制御方法の実施に使用される機器等の概略を
示すものであり、図中符号ｌはマニピュレータ、符号２
・３は撮像機（例えばビデオカメラ）、符号４は制御部
（ミニコンピユータ、中央処理装置等）、符号５はアク
チュエータ、符号６はディスプレイ装置、符号７は入力
装置（キーボード、カーソル、マウス等）、符号８はイ
ンターフェースである。

前記マニピュレータｌには、移動部分にロータリーエン
コーダ等の移動量検出手段が備えられており、撮像機２
・３は、異なった方向から後述する作業位置及びその近
傍位置等を撮影して、後述するＸＹＺ３方向の座標を設
定するものである。

また、前記ディスプレイ装置６は、制御部４で撮像機２
・３の受像データを処理した結果を画像として表示する
とともに、入力装置７により座標人力を行なう際にも使
用される。

これらの詳細について説明すると、第２図に示すように
、高所作業車によって昇降操作される作業台等の上に、
前記マニピュレータ１、撮像機２・３を搭載しておくと
ともに、撮像機２・３を同じ高さで水平方向に離間した
位置から、撮影方向が直交状態となるように設定してお
き、それぞれの撮像機２・３によりＸＺ方向及びＹＺ方
向の２次元画像を例えば光ファイバにより地」二に導き
、ディスプレイ装置６に表示させるものである。第２図
において、ＸＹＺは３方向を示し、高さ方向が共通して
いる。また、第２図において、図中符号９は電柱、符号
１０は高圧線、符号１１は碍子取り付はアーム、符号１
２は碍子である。なお、活線作業を行なう場合は、地上
の高所作業車、マニピュレータ１等の少なくとも一部が
、電気絶縁構造となっていることが必要であることは勿
論である。

次いで、第３図に基づいて、作業目標点及び近接目標点
等について説明する。第１の撮像機２によって撮影され
ている範囲は、作業位置（つまり作業箇所）と待機して
いるマニピュレータｌの先端とを含む部分であり、この
ときのディスプレイ装置６の画像は、Ｘ方向を水平方向
、Ｚ方向を高さ方向とする２次元画像である。そして、
待機状態にあるマニピュレータｌの先端位置における画
像の中の点を待機点Ｐ。、その座標をＸ。、ｚＯ。

作業位置（碍子１２の位置）における画像の中の点を作
業目標点Ｐｓ、その座標をＸｓ、Ｚｓとするとともに、
待機点Ｐ。と作業目標点Ｐｓとの間で、かつ、作業目標
点に近接した離間位置を近接目標点Ｐｎとして設定する
。この近接目標点Ｐｎの座標をＸｎ、Ｚｎとする。この
場合の近接目標点Ｐｎは、作業目標点Ｐｓに画像中で近
接しているが、高所作業車の揺れ等によって、マニピュ
レータ１の先端が不用意に碍子１２等に接触しない程度
に離間させて設定する。

そして、これらの座標偏差とマニピュレータ１の移動量
と相対関係により、マニピュレータ１の先端を作業位置
の近傍に向けて駆動するものである。

以下、第４図のフローチャートに基づいて説明する。

［Ｓｌ・初期設定］ 複数台の撮像機２・３、マニピュレータ１等を作業箇所
の近傍に設定する。即ち、高所作業車の昇降作業台等に
より、第２図に示すように、高圧線１０の近傍でかつ離
間した位置に配置する。

この場合、２基の撮像機２・３は、ＸＹ軸が相互に直交
状態で、Ｚ軸が垂直となるように設定する。また、２基
の撮像機２・３の撮影範囲内に、待機しているマニピュ
レータｌの先端と作業箇所（碍子１２等）とがそれぞれ
入るように調整して設定する。

［Ｓ２・撮像機等の作動］ 撮像機２・３、制御部４、ディスプレイ装置６を作動さ
せ、ＸＹＺ３方向の受像データにより、２次元の２つの
画像を表示する。この場合、一つのディスプレイにより
交互に表示を切り替えるか、二つのディスプレイにより
同時に表示するか、あるいは立体画像により表示する等
の手段を採用する。

［Ｓ３・マニピュレータの初期座標入力］待機状態のマ
ニピュレータｌの先端位置に相当する待機点Ｐ。の座標
（Ｘ　ｏ　、　Ｙ　ｏ　、　Ｚ　ｏ）を入力装置７のカ
ーソル、マウス等により制御部４に入力する。ただし、
第３図では、２次元の一つの画像例、ＸＺ方向のみ表示
されている。

［Ｓ４・初期座標人力の確認］ 待機点Ｐ。の座標Ｘ。、　Ｙ　ｏ　、　Ｚ　ｏの入力を
確認したらＳ５に移行する。

［Ｓ５・作業目標点の座標入力］ 作業目標点Ｐｓの座標（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ　　）を制御
部４に入力する。

［Ｓ６・作業目標点の座標入力確認］ 作業点Ｐｓの座標Ｘ　ｓ、　Ｙ　ｓ、　Ｚ　ｓの入力を
確認したらＳ７に移行する。

［Ｓ７・近接目標点の座標人力］ 待機点Ｐ。の座標Ｘ。、　Ｙ　ｏ　、　Ｚ　ｏと、作業
点Ｐｓの座標Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓとの間に、第３図に示す
ように作業目標点から、Ｘ方向及びＹ方向等に若干離間
した状態の近接目標点Ｐｎを設定するとともに、近接目
標点Ｐｎの座標（Ｘｎ、Ｙｎ、７．ｎ　　）を制御部４
に入力する。

［Ｓ８・近接目標点の座標入力の確認］近接目標点Ｐｎ
の座標Ｘ　ｎ、Ｙ　ｎ、　Ｚ　ｎの入力を確認したらＳ
９に移行する。

［Ｓ９・表示座標とマニピュレータの移動量との関係確
認］ マニピュレータ１の移動量によって、座標が変化する割
合が予め入力されているかどうかを確認する。即ち、マ
ニピュレータｌが作動した場合における先端の移動量は
、前述したようにロータリーエンコーダ等の移動量検出
手段により、検出することができるものであるが、マニ
ピュレータｌの先端の移動によって、座標が変化する割
合は、両撮像機２・３の撮影範囲、作業位置、距離等の
条件によって変化する。

そこで、遠隔作業が繰り返されて、移動量と座標変化量
との関係が既知である場合、Ｓｌの初期設定において、
距離、方向、高さ等の設定を正確に行なった場合等では
、移動量と座標変化量との関係、つまり座標偏差による
移動量の換算プログラム（関係係数）が既に入力されて
いる場合がある。予め、その換算プログラムが入力され
ている場合は、ＳＩＯないしＳ１４のステップを省略し
てＳ１５に移行し、入力されていない場合は、８１０に
移行する。

［Ｓ１０・マニピュレータの仮移動］ マニピュレータｌを任意の方向、仮移動点Ｐ１の座標Ｘ
、、Ｙ、、Ｚ、に移動させる。

［Ｓ１１・座標の検出コ 仮移動点Ｐ、の座標Ｘ　、、Ｙ　、、Ｚ　、をディスプ
レイ装置６によって読み取る。

［Ｓ１２・座標偏差の入力］ マニピュレータｌの移動によってずれた仮移動点Ｐ１の
座標Ｘ　、、Ｙ　、、Ｚ　、を入力装置７により制御部
４に入力する。このとき移動量検出手段からマニピュレ
ータ１の先端の移動データが制御部４に入力されている
。

［Ｓ１３・座標偏差の算出］ 待機点Ｐ。の初期座標Ｘ。、　Ｙ　ｏ　、　７．　ｏ　
、と、仮移動点Ｐ１の座標Ｘ　、、Ｙ　、、Ｚ　、との
差（座標偏差）を制御部４により演算する。

［Ｓ１４・関係係数の算出］ マニピュレータ１の仮移動時の座標偏差データと、マニ
ピュレータｌの仮移動時におけるＸＹＺ方向と平行な移
動量のデータとの関係（例えば比率）を制御部４により
演算する。即ち、ディスプレイ装置６の画像におけるマ
ニピュレータＩの先端のずれと、実際のマニピュレータ
ｌの先端における移動量との関係係数を求める。

［Ｓ１５・偏差分の換算］ 前記Ｓ９がＹＥＳであった場合、つまり、座標偏差と移
動量との関係が予め求められている場合は、ＰｎとＰ。

との座標偏差に相当するマニピュレータの移動量を、制
御部４により算出して設定するプログラムが実行され、
一方、ＳＩＯないしＳ１４を経由して関係係数を算出し
た場合は、ＰｎとＰ、との座標偏差と移動量との関係に
より、マニピュレータの移動量を制御部４により算出し
て設定するプログラムが実行されることになる。

［８１６・マニピュレータの移動］ 以下、近接目標点の座標Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎと、現在のマ
ニピュレータ１の先端の位置に相当する仮移動点Ｐ１の
座標ｘ　、、ｙ　、、ｚ　、との間に、座標偏差値が存
在する場合、その差をなくすように、制御部４により座
標偏差値と関係係数とから、マニピュレータ１の移動量
を演算し、この結果に基づいて自動制御が行なわれる。

また、この場合のマニピュレータ１の回動または伸縮作
動における移動軌道は任意となるが、無駄な動きのない
ように、予め、単純な移動、粗操作等に設定して置くこ
とが望ましい。

［Ｓ１７・移動位置の検出］ マニピュレータ１の移動量を移動量検出手段によって検
出して、そのデータを制御部４に出力する。

［Ｓ１８・移動量の算出］ 制御部４により、移動量検出手段のデータをディスプレ
イ装置６におけるＸＹＺ３方向の移動量に換算する。

［Ｓ１９・位置の判別］ 前述した近接目標点Ｐｎまでのマニピュレータ１におけ
る算出移動量と、実際のマニピュレータ１の移動量とを
比較して差を求める。差がない場合はＳ２２に移行し、
差が生じている場合は、Ｓ１６に戻ってＸＹＺ３方向に
ついて修正を行なう。

［Ｓ２０・作業箇所のクローズアップコ撮像機２・３に
よるズームイン操作、制御部４による画像拡大処理等に
よって、作業目標点Ｐｓと近接目標点Ｐｎとを含む範囲
の拡大画像をディスプレイ装置６に表示する。

［Ｓ２１・画像拡大処理の確認］ 画像拡大処理が終了したらＳ２２に、終了していない場
合はＳ２０に戻る。

［Ｓ２２・微調整による手作業］ 拡大画像を見ながら、マニピュレータｌの先端を近接目
標点Ｐｎから、作業目標点Ｐｓに移動させ、微調整操作
を必要とする各種作業（例えば碍子１２の交換作業、高
圧線１０の取り付は作業など）を手動により実施する。

また、微調整操作による作業が終了したら、マニピュレ
ータ１の先端を作業目標点Ｐｓから離間させる。例えば
近接目標点Ｐｎに戻す。

［Ｓ２３・マニピュレータの退避］ 制御部４には、待機点Ｐ。の座標Ｘ。、　Ｙ　ｏ　、　
Ｚ　。

が人力されているので、近接目標点Ｐｎとの座標偏差を
利用して、画像内のマニピュレータ１の先端位置が待機
点Ｐ。に戻る操作を自動的に行なう。

元の位置に戻すことにより、マニピュレータ１による作
業が終了する。このマニピュレータ１の作動は、微調整
を必要としないので、近接目標点Ｐｎまでの操作と同様
に、急速操作（粗操作）により速やかに行なうことがで
きる。

［Ｓ２４・復元位置の確認］ マニピュレータ１が元の位置等に戻されたことを確認し
て、マニピュレータｌによる遠隔操作が終了する。その
後、必要に応じて他の作業が付加されることになる。

なお、以上説明した一実施例では、撮像機の数を２基と
したが、本発明では、撮像機の数を３基以上にすること
や、各撮像機の設置高さを任意とすること等を限定する
ものではない。

「発明の効果」 本発明における高所作業用機械の制御方法にあっては、 ■マニピュレータによる遠隔作業位置、マニピュレータ
の先端位置等を画像化し、座標偏差によりマニピュレー
タの移動量を設定しておいて、近接目標点までのマニピ
ュレータの移動を自動化するものであるから、作業者は
精密作業に集中できる。

■近接目標点までマニピュレータを急速移動することに
より、作業の高速化と安全性の向上を図ることができる
。

■マニピュレータの自動移動を近接目標点までとしてい
るから、マニピュレータの先端の設定位置の誤差を吸収
することができる。

■制御はすべて地上で行なうことができるので、高所作
業が不要になる。

等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明における高所作業用機械の制御方法の一実
施例を示すもので、第１図は概略構成を示すブロック図
、第２図は作業位置とマニピュレータとの関係を示す斜
視図、第３図はディスプレイ装置における一画像の説明
図、第４図は工程例のフローチャートである。 ｌ・・・・・・マニピュレータ、２・・・・・・撮像機
、３・・・・・・撮像機、４・・・・・・制御部、５・
・・アクチュエータ、６・・・・・・ディスプレイ装置
、７・・・・・・入力装置、８・・・・−インターフェ
ース、９・・・・・電柱、１０・・・・高圧線、１１・
・・・碍子取り付はアーム、１２・・・・・・碍子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数台の撮像機による受像データによって画像処理を行
   ない、該画像の作業目標点の近傍に近接目標点を設定す
   るとともに、該近接目標点とマニピュレータの先端点と
   における座標偏差を求め、該座標偏差によりマニピュレ
   ータを作業位置近傍まで駆動することを特徴とする高所
   作業用機械の制御方法。