WO2022107774A1 - 飛行経路特定装置、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 - Google Patents

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WO2022107774A1
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aerial vehicle
unmanned aerial
flight path
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高史 三好
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ファナック株式会社
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4061Avoiding collision or forbidden zones
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM

Definitions

  • the present invention relates to a flight path specifying device and a computer-readable storage medium.
  • An object of the present invention is to provide a flight path specifying device capable of reliably preventing interference between an unmanned aerial vehicle and an industrial machine, and a computer-readable storage medium.
  • the flight path identification device generates non-interference space information indicating a non-interference space in which the industrial machine and the unmanned airplane do not interfere with each other based on the model data of the structures constituting the industrial machine and the operating state of the industrial machine. It includes a generation unit, a command reception unit that receives work commands for unmanned aircraft, and a route information generation unit that generates flight route information that identifies the flight route of an unmanned aircraft based on non-interference space information and work commands. ..
  • the computer-readable storage medium generates non-interference space information indicating a non-interference space in which the industrial machine and the unmanned airplane do not interfere with each other, based on the model data of the structures constituting the industrial machine and the operating state of the industrial machine.
  • the present invention makes it possible to reliably prevent interference between an unmanned aerial vehicle and an industrial machine.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the entire unmanned aerial vehicle control system.
  • the unmanned aerial vehicle control system 1 includes a flight path specifying device 2, an unmanned aerial vehicle 3, and an industrial machine 4.
  • the flight path specifying device 2 is a device that identifies the flight path of the unmanned aerial vehicle 3.
  • the flight path specifying device 2 is mounted on, for example, a PC (Personal Computer) or a server.
  • the flight path is, for example, a path for flying the unmanned aerial vehicle 3 in the vicinity of the industrial machine 4 and inside the industrial machine 4.
  • Unmanned aerial vehicle 3 is a multicopter type small unmanned aerial vehicle.
  • the unmanned aerial vehicle 3 is called a drone.
  • the unmanned aerial vehicle 3 flies in the vicinity of the industrial machine 4 and inside the industrial machine 4 according to the flight path specified by the flight path specifying device 2.
  • the unmanned aerial vehicle control system 1 can inspect the industrial machine 4 or perform work on the industrial machine 4.
  • Industrial machine 4 is a device installed in a factory to perform various operations.
  • the industrial machine 4 is, for example, a machine tool.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the flight path specifying device 2.
  • the flight path specifying device 2 includes a CPU (Central Processing Unit) 20, a bus 21, a ROM (Read Only Memory) 22, a RAM (Random Access Memory) 23, and a non-volatile memory 24.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the CPU 20 is a processor that controls the entire flight path specifying device 2 according to a system program.
  • the CPU 20 reads a system program or the like stored in the ROM 22 via the bus 21.
  • the bus 21 is a communication path that connects the hardware in the flight path specifying device 2 to each other. Each hardware in the flight path specifying device 2 exchanges data via the bus 21.
  • the ROM 22 is a storage device that stores a system program or the like for controlling the entire flight path specifying device 2.
  • the system program includes a flight path specifying program that identifies the flight path of the unmanned aerial vehicle 3.
  • the RAM 23 is a storage device that temporarily stores various data.
  • the RAM 23 temporarily stores, for example, work command data for the unmanned aerial vehicle 3 input from the outside.
  • the RAM 23 functions as a work area for the CPU 20 to process various data.
  • the non-volatile memory 24 is a storage device that holds data even when the flight path specifying device 2 is turned off and power is not supplied to the flight path specifying device 2.
  • the non-volatile memory 24 is composed of, for example, an SSD (Solid State Drive).
  • the flight path specifying device 2 further includes a first interface, a display device 26, a second interface 27, an input device 28, and a communication device 29.
  • the first interface 25 connects the bus 21 and the display device 26.
  • the first interface 25, for example, sends various data processed by the CPU 20 to the display device 26.
  • the display device 26 receives various data via the first interface 25 and displays various data.
  • the display device 26 is a display such as an LCD (Liquid Crystal Display).
  • the second interface 27 connects the bus 21 and the input device 28.
  • the second interface 27, for example, sends the data input from the input device 28 to the CPU 20 via the bus 21.
  • the input device 28 is a device for inputting various data.
  • the input device 28 receives the input of data, for example, and sends the input data to the non-volatile memory 24 via the second interface 27.
  • the input device 28 is, for example, a keyboard and a mouse.
  • the input device 28 and the display device 26 may be configured as one device such as a touch panel.
  • the communication device 29 is a device that performs wireless communication with the unmanned aerial vehicle 3.
  • the communication device 29 communicates using, for example, a wireless LAN or Bluetooth.
  • the communication device 29 is a device that communicates with the industrial machine 4 by wire or wirelessly.
  • the communication device 29 communicates with the industrial machine 4 using, for example, an internet line.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the unmanned aerial vehicle 3.
  • the unmanned aerial vehicle 3 includes a battery 30, a processor 31, a bus 32, a memory 33, a motor control circuit 34, a motor 35, a sensor 36, and a communication device 37.
  • the battery 30 supplies electric power to each part of the unmanned aerial vehicle 3.
  • the battery 30 is, for example, a lithium ion battery.
  • the processor 31 controls the entire unmanned aerial vehicle 3 according to the control program.
  • the processor 31 functions as, for example, a flight controller.
  • the processor 31 is, for example, a CPU.
  • Bus 32 is a communication path that connects each hardware in the unmanned aerial vehicle 3 to each other. Each hardware in the unmanned aerial vehicle 3 exchanges data via the bus 32.
  • the memory 33 is a storage device that stores various programs, data, and the like.
  • the memory 33 stores, for example, a control program for controlling the entire unmanned aerial vehicle 3.
  • the memory 33 is, for example, at least one of ROM, RAM, and SSD.
  • the motor control circuit 34 is a circuit for controlling the motor 35.
  • the motor control circuit 34 drives and controls the motor 35 in response to a control command from the processor 31.
  • the motor 35 is controlled by the motor control circuit 34.
  • the motor 35 rotates a propeller fixed to a rotating shaft.
  • the unmanned aerial vehicle 3 includes, for example, four motors 35, and the motor control circuit 34 controls the rotation of each motor 35 to control the rotation of each motor 35. To fly.
  • the sensor 36 is a device that detects various states of the industrial machine 4.
  • the sensor 36 is, for example, an image sensor.
  • the sensor 36 captures a display image of the display device 26 of the industrial machine 4 and detects the operating state of the industrial machine 4.
  • the sensor 36 includes, for example, a distance measuring sensor.
  • the sensor 36 measures, for example, the distance to the mark attached to a predetermined position of the industrial machine 4.
  • the distance measuring sensor is, for example, a distance measuring sensor using infrared rays, radio waves, or ultrasonic waves.
  • the sensor 36 may include, for example, an electronic compass. The electronic compass detects the magnetism of the earth and acquires the direction in which the unmanned aerial vehicle 3 is facing.
  • the sensor 36 may include an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and the like.
  • the communication device 37 communicates with the flight path specifying device 2 by wireless communication. As described above, the communication device 37 communicates using, for example, a wireless LAN or Bluetooth.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the industrial machine 4.
  • the industrial machine 4 includes a numerical control device 5, a communication device 6, a servo amplifier 7, a servomotor 8, and an auxiliary device 9.
  • the numerical control device 5 is a device that controls the entire industrial machine 4.
  • the numerical control device 5 includes a CPU 50, a bus 51, a ROM 52, a RAM 53, and a non-volatile memory 54.
  • the CPU 50 is a processor that controls the entire numerical control device 5 according to a system program.
  • the CPU 50 reads out a system program or the like stored in the ROM 52 via the bus 51. Further, the CPU 50 controls the servomotor 8 and the spindle motor (not shown) according to the machining program to machine the workpiece.
  • the bus 51 is a communication path that connects the hardware in the numerical control device 5 to each other. Each piece of hardware in the numerical control device 5 exchanges data via the bus 51.
  • the ROM 52 is a storage device that stores a system program or the like for controlling the entire numerical control device 5.
  • the RAM 53 is a storage device that temporarily stores various data.
  • the RAM 53 functions as a work area for the CPU 50 to process various data.
  • the non-volatile memory 54 is a storage device that holds data even when the power of the industrial machine 4 is turned off and power is not supplied to the numerical control device 5.
  • the non-volatile memory 54 is composed of, for example, an SSD (Solid State Drive).
  • the numerical control device 5 further includes an interface 55, an axis control circuit 56, a PLC (Programmable Logic Controller) 57, and an I / O unit 58.
  • PLC Programmable Logic Controller
  • the interface 55 is a communication path connecting the bus 51 and the communication device 6.
  • the interface 55 for example, sends various data received by the communication device 6 to the CPU 50.
  • the communication device 6 communicates with the flight path specifying device 2. As described above, the communication device 6 communicates with the flight path specifying device 2 using, for example, an internet line.
  • the axis control circuit 56 is a circuit that controls the servo motor 8.
  • the axis control circuit 56 receives a control command from the CPU 50 and outputs a command for driving the servomotor 8 to the servo amplifier.
  • the shaft control circuit 56 sends, for example, a torque command for controlling the torque of the servomotor 8 to the servo amplifier 7.
  • the servo amplifier 7 receives a command from the axis control circuit 56 and supplies electric power to the servomotor 8.
  • the servomotor 8 is driven by receiving electric power from the servo amplifier 7.
  • the servomotor 8 is connected to, for example, a tool post, a spindle head, and a ball screw for driving a table.
  • the machine tool structure such as the tool post, spindle head, and table moves, for example, in the X-axis direction, the Y-axis direction, or the Z-axis direction.
  • the PLC 57 is a device that executes a ladder program to control the auxiliary device 9.
  • the PLC 57 controls the auxiliary device 9 via the I / O unit 58.
  • the I / O unit 58 is an interface for connecting the PLC 57 and the auxiliary device 9.
  • the I / O unit 58 sends a command received from the PLC 57 to the auxiliary device 9.
  • the auxiliary device 9 is installed in the industrial machine 4 and performs an auxiliary operation when the industrial machine 4 processes a work.
  • the auxiliary device 9 may be a device installed around the industrial machine 4.
  • the auxiliary device 9 is, for example, a tool changer, a cutting fluid injection device, or an open / close door drive device.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the functions of each part of the flight path specifying device 2.
  • the flight path specifying device 2 includes a model acquisition unit 201, a model data storage unit 202, an operating state acquisition unit 203, a spatial information generation unit 204, a command reception unit 205, a command information storage unit 206, and a route information generation.
  • a unit 207, a route information output unit 208, a control information generation unit 209, and a control information output unit 210 are provided.
  • the model acquisition unit 201, the operating state acquisition unit 203, the spatial information generation unit 204, the command reception unit 205, the route information generation unit 207, the route information output unit 208, the control information generation unit 209, and the control information output unit 210 are, for example, It is realized by the CPU 20 performing arithmetic processing using the system program stored in the ROM 22 and various data. Further, the model data storage unit 202 and the command information storage unit 206 are realized by storing, for example, the data input from an input device or the like or the calculation result of the calculation process by the CPU 20 in the RAM 23 or the non-volatile memory 24. Will be done.
  • the model acquisition unit 201 acquires model data indicating a three-dimensional model of the structure constituting the industrial machine 4 from the numerical control device 5.
  • the structures constituting the four industrial machines are, for example, a spindle, a spindle head, a table, a splash guard, an opening / closing door, and various covers. Further, the structure constituting the industrial machine 4 includes tools, workpieces, jigs and the like.
  • the model data is, for example, three-dimensional CAD (Computer Aided Design) data.
  • the model acquisition unit 201 may acquire model data indicating a three-dimensional model from a management server or the like that manages a plurality of industrial machines 4.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a three-dimensional model of the structure constituting the industrial machine 4.
  • the three-dimensional model is a model used for simulating interference between each structure, a tool, and a work in, for example, an industrial machine 4.
  • FIG. 6 shows a three-dimensional model of an opening / closing door 401, a turret 402, a spindle 403, a tool 404, a table 405, a splash guard 406, a telescopic cover 407, a work 408, a jig 409, and the like.
  • the model data storage unit 202 stores the model data of the industrial machine 4 acquired by the model acquisition unit 201.
  • model data storage unit 202 stores model data indicating a three-dimensional model of the unmanned aerial vehicle 3.
  • This model data is, for example, three-dimensional CAD data.
  • the model data showing the three-dimensional model of the unmanned aerial vehicle 3 is acquired from an external server or the like by, for example, the communication device 29.
  • the three-dimensional model of the unmanned aerial vehicle 3 may be simplified. For example, a cylindrical model may be used as a model for the unmanned aerial vehicle 3.
  • the operating state acquisition unit 203 acquires information indicating the operating state of the industrial machine 4 from the numerical control device 5.
  • the information indicating the operating state is, for example, information indicating the open / closed state of the door, information indicating the on / off state of the cutting fluid, information regarding the tool 404 attached to the spindle 403, and the position of each structure.
  • the operating state acquisition unit 203 may acquire the operating state of the industrial machine 4 from, for example, a machining program executed by the numerical control device 5.
  • the spatial information generation unit 204 is a non-interference that the industrial machine 4 and the unmanned airplane 3 do not interfere with each other based on the model data of the structure constituting the industrial machine 4, the model data of the unmanned airplane 3, and the operating state of the industrial machine 4. Generates non-interfering space information that indicates space.
  • the non-interference space is a space in which the unmanned aerial vehicle 3 and the industrial machine 4 can fly without colliding with each other in the vicinity of the industrial machine 4 or inside the industrial machine 4.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a non-interference space.
  • the non-interfering space is defined by, for example, each structure constituting the industrial machine 4, a tool 404, and a plurality of surfaces separated from the outer surface of the work 408 by a predetermined distance.
  • the space between each structure drawn by the two-dot chain line and the surface shown by the solid line is the interference space, and the other space is the non-interference space. How far the non-interference space is defined from the structure or the like is determined in consideration of factors such as how precisely the unmanned aerial vehicle 3 can be controlled.
  • the non-interference space may not include the space where the cutting fluid is scattered.
  • the predetermined space may be excluded from the non-interference space.
  • the command reception unit 205 receives work commands for the work performed by the unmanned aerial vehicle 3.
  • the work command is, for example, a command for inspection work of the industrial machine 4 and a command for transport work of the work 408.
  • the inspection work is, for example, the work of imaging a monitor displaying the temperature of the cutting fluid and the work of imaging the cutting edge of the tool 404.
  • the work of transporting the work 408 is, for example, a work in which the unmanned aerial vehicle 3 installs the work 408 on the table 405 using a work cage that attracts the work 408 by electromagnetic force.
  • the command information storage unit 206 stores, for example, information in which a work command for the unmanned aerial vehicle 3 and a coordinate value of a work position of a work executed by the unmanned aerial vehicle 3 are associated with each other.
  • the work command is a command that specifies the work to be executed by the unmanned aerial vehicle 3.
  • the work position is a flight position when the unmanned aerial vehicle 3 executes work according to a work command.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of information stored in the command information storage unit 206.
  • the command information storage unit 206 stores the work command and the work position in association with each other.
  • the command information storage unit 206 stores the work command "imaging of the thermometer” and the coordinate values (X1, Y1, Z1) indicating the work position in association with each other.
  • the command information storage unit 206 stores the work command "installation of the work” and the coordinate values (X3, Y3, Z3) indicating the work position in association with each other.
  • the route information generation unit 207 generates flight route information that specifies the flight route of the unmanned aerial vehicle 3.
  • the route information generation unit 207 specifies a work position where the unmanned aerial vehicle 3 executes work based on the work command received by the command reception unit 205 and the information stored in the command information storage unit 206. Further, the route information generation unit 207 specifies a flight route to a work position in the non-interference space based on the non-interference space information generated by the space information generation unit 204 and the work position. As a result, flight path information is generated.
  • the route information generating unit 207 is an unmanned aerial vehicle based on the non-interference space information and the coordinate values (X2, Y2, Z2). Generate flight path information that specifies the flight path from the current location of 3 to the work position.
  • the route information generation unit 207 generates flight route information by searching for the shortest route to the work position indicated by the coordinate values (X2, Y2, Z2) in the non-interference space using, for example, a search algorithm.
  • FIG. 9 is a diagram showing a flight path when "imaging of the tool cutting edge" is commanded as a work command.
  • the flight path FP is the shortest path for the unmanned aerial vehicle 3 to reach the working position indicated by the coordinate values (X2, Y2, Z2).
  • the route information generation unit 207 stops the generation of the flight route information.
  • the case where the flight path information cannot be generated is the case where the flight path FP at which the unmanned airplane 3 reaches the working position without colliding with the structure of the industrial machine 4 cannot be specified in the non-interference space.
  • the route information output unit 208 outputs the flight route information generated by the route information generation unit 207.
  • the route information output unit 208 transmits flight route information to the unmanned aerial vehicle 3 using, for example, a communication device.
  • the control information generation unit 209 generates control information of the industrial machine 4. As described above, when the route information generation unit 207 stops the generation of flight route information, the control information generation unit 209 generates control information for moving the structure of the industrial machine 4.
  • control information generation unit 209 sets the table 405 of the industrial machine 4 on the Y axis. Generates control information to move along the direction.
  • the control information output unit 210 outputs the control information generated by the control information generation unit 209.
  • the control information output unit 210 transmits control information to the numerical control device 5 by using, for example, a communication device.
  • the numerical control device 5 receives a control command, for example, as shown in FIG. 11, the numerical control device 5 operates the table 405 to secure the flight path FP of the unmanned aerial vehicle 3. That is, the flight path specifying device 2 indirectly controls the operation of the structure constituting the industrial machine 4 by the control information generation unit 209 and the control information output unit 210.
  • the operating state acquisition unit 203 may acquire the information indicating the operating state of the industrial machine 4 again.
  • the spatial information generation unit 204 can generate the non-interference space information again
  • the route information generation unit 207 can generate the flight route information.
  • control information generation unit 209 may generate control information for prohibiting the operation of the industrial machine 4. Further, when the flight route information is output by the route information output unit 208, the control information generation unit 209 may generate control information for prohibiting the movement of the structure.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the functions of each part of the unmanned aerial vehicle 3.
  • the unmanned aerial vehicle 3 includes a communication unit 301, a flight position specifying unit 302, and a flight control unit 303.
  • the communication unit 301 communicates with the flight path specifying device 2.
  • the communication unit 301 acquires flight path information from, for example, the flight path specifying device 2.
  • the flight position specifying unit 302 specifies the flight position of the unmanned aerial vehicle 3.
  • the flight position specifying unit 302 detects the marks on the factory and the industrial machine 4 by the sensor 36 to specify the flight position and the direction of the unmanned aerial vehicle 3.
  • the flight position specifying unit 302 may specify the flight position of the unmanned aerial vehicle 3 by using GPS.
  • the unmanned aerial vehicle 3 is detected by a sensor installed in the factory or in the industrial machine 4, and the position and orientation of the unmanned aerial vehicle 3 are calculated based on the detection information received from the sensor by the flight position specifying unit 302. You may do it.
  • the position of the unmanned aerial vehicle 3 may be specified.
  • the flight control unit 303 executes flight control of the unmanned aerial vehicle 3 based on the flight route information acquired by the communication unit 301 and the position information of the unmanned aerial vehicle 3 specified by the flight position specifying unit 302.
  • the flight control unit 303 performs flight control by controlling the rotation speed of each motor.
  • the flight control unit 303 flies the unmanned aerial vehicle 3 along the flight path FP indicated by the flight path information. Further, the flight control unit 303 may perform feedback control using information indicating the flight position of the unmanned aerial vehicle 3 specified by the flight position specifying unit 302.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the functions of each part of the numerical control device 5.
  • the numerical control device 5 includes a communication unit 510, a storage unit 511, and a control unit 512.
  • the communication unit 510 communicates with the flight path specifying device 2.
  • the communication unit 510 receives, for example, the control information output from the control information output unit 210 of the flight path specifying device 2. Further, the communication unit 510 sends information indicating the operating state of the industrial machine 4 to the flight path specifying device 2.
  • the storage unit 511 stores, for example, information on a system program, a machining program, and a tool correction for controlling the entire numerical control device 5. Further, the storage unit 511 stores model data showing a three-dimensional model of the structure constituting the industrial machine 4. The model data stored in the storage unit 511 is transmitted to the flight path specifying device 2 by the communication unit 510.
  • the control unit 512 controls the entire industrial machine 4.
  • the control unit 512 executes machining of the work 408 according to, for example, a machining program. Further, the control unit 512 operates the structure constituting the industrial machine 4 based on the control information received by the communication unit 510.
  • the control unit 512 executes control for moving the spindle head in the Z-axis direction, for example. Further, the control unit 512 executes control for moving the table 405 in the X-axis direction and the Y-axis direction. Further, the control unit 512 controls the injection and stop of the cutting fluid, or the opening and closing of the opening / closing door 401.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of processing executed by the flight path specifying device 2.
  • the model acquisition unit 201 acquires model data indicating a three-dimensional model of the industrial machine 4 from the industrial machine 4 (step S1).
  • the model data storage unit 202 stores the model data acquired by the model acquisition unit 201 (step S2).
  • the operating state acquisition unit 203 acquires information indicating the operating state of the industrial machine 4 from the numerical control device 5 (step S3).
  • the spatial information generation unit 204 generates non-interference space information indicating a non-interference space based on the model data of the structure constituting the industrial machine 4, the model data of the unmanned airplane 3, and the operating state of the industrial machine 4. Generate (step S4).
  • the command receiving unit 205 receives the work command of the work executed by the unmanned aerial vehicle 3 (step S5).
  • the route information generation unit 207 generates flight route information for specifying the flight route FP of the unmanned aerial vehicle 3 based on the non-interference space information and the work command (step S6).
  • the route information output unit 208 outputs the flight route information (step S8), and ends the process.
  • control information generation unit 209 When the generation of flight route information is stopped by the route information generation unit 207 (Yes in step S7), the control information generation unit 209 generates the control information of the industrial machine 4 (step S9).
  • control information output unit 210 outputs the control information generated by the control information generation unit 209 (step S10), and ends the process.
  • the operating state acquisition unit 203 may acquire the latest operating state information from the industrial machine 4 again. That is, the flight path specifying device 2 may return to the process of step S3 after executing the process of step S10.
  • the flight path specifying device 2 is a non-interfering space in which the industrial machine 4 and the unmanned airplane 3 do not interfere with each other based on the model data of the structures constituting the industrial machine 4 and the operating state of the industrial machine 4.
  • the flight path FP of the unmanned airplane 3 is determined based on the spatial information generation unit 204 that generates the non-interference space information indicating the above, the command reception unit 205 that receives the work command for the unmanned aircraft 3, and the non-interference space information and the work command.
  • a route information generation unit 207 that generates specific flight route information is provided. Therefore, when the unmanned aerial vehicle 3 is made to work according to the work command, it is possible to surely prevent the interference between the unmanned aerial vehicle 3 and the industrial machine 4.
  • the flight path specifying device 2 further includes a model acquisition unit 201 that acquires model data from the industrial machine 4. Therefore, the worker does not need to create model data showing a three-dimensional model of the structure constituting the industrial machine 4, and the work load of the worker can be reduced.
  • the flight route specifying device 2 further includes a route information output unit 208 that outputs flight route information toward the unmanned aerial vehicle 3. Therefore, the operator does not need to input the flight path information generated by the flight path specifying device 2 into the unmanned aerial vehicle 3 via a storage medium or the like. As a result, the workload of the worker can be reduced.
  • the flight path specifying device 2 includes a control information generation unit 209 that generates control information of the industrial machine 4. Therefore, when the flight path FP in the non-interference space cannot be specified, the structure constituting the industrial machine 4 can be moved to generate flight path information again.
  • control information generated by the control information generation unit 209 includes control information for prohibiting the operation of the industrial machine 4. Therefore, there is no possibility that the industrial machine 4 operates while the unmanned aerial vehicle 3 is flying according to the flight path information, and interference between the unmanned aerial vehicle 3 and the industrial machine 4 can be reliably prevented.
  • control information generated by the control information generation unit 209 includes control information for prohibiting the movement of the structure. Therefore, there is no possibility that the structures constituting the industrial machine 4 will move while the unmanned aerial vehicle 3 is flying according to the flight path information, and the interference between the unmanned aerial vehicle 3 and the industrial machine 4 can be reliably prevented.
  • the flight path specifying device 2 is mounted on a PC, a server, or the like, but the flight path specifying device 2 may be mounted on the numerical control device 5 of the industrial machine 4.
  • the machine tool is shown as an example of the industrial machine 4, but the industrial machine 4 may be an industrial robot such as a manipulator.
  • the spatial information generation unit 204 indicates a non-interference space based on the model data of the structure constituting the industrial machine 4, the model data of the unmanned airplane 3, and the operating state of the industrial machine 4. Generates non-interfering space information.
  • the space information generation unit 204 is based on the model data of the structure constituting the industrial machine 4 and the operating state of the industrial machine 4. , Non-interfering space information indicating a non-interfering space may be generated.
  • the operating state acquisition unit 203 may acquire a machining program from the numerical control device 5.
  • the spatial information generation unit 204 may analyze the movement of the structure constituting the industrial machine 4, the scattering state of the cutting fluid, and the like to generate non-interference space information during the operation of the industrial machine 4. By doing so, even if the industrial machine 4 is in operation, the unmanned aerial vehicle 3 can be made to perform a predetermined work without the unmanned aerial vehicle 3 and the industrial machine 4 colliding with each other.
  • Unmanned aerial vehicle control system Flight route identification device 20 CPU 21 bus 22 ROM 23 RAM 24 Non-volatile memory 25 First interface 26 Display device 27 Second interface 28 Input device 29 Communication device 201 Model acquisition unit 202 Model data storage unit 203 Operating status acquisition unit 204 Spatial information generation unit 205 Command reception unit 206 Command information storage 207 Route information generation unit 208 Route information output unit 209 Control information output unit 210 Control information output unit 3 Unmanned airplane 30 Battery 31 Processor 32 Bus 33 Memory 34 Motor control circuit 35 Motor 36 Sensor 37 Communication device 301 Communication unit 302 Flight position identification Part 303 Flight control part 4 Industrial machinery 401 Open / close door 402 Turret 403 Main shaft 404 Tool 405 Table 406 Splash guard 407 Telescopic cover 408 Work 409 Jigger 5 Numerical control device 50 CPU 51 Bus 52 ROM 53 RAM 54 Non-volatile memory 55 Interface 56 Axis control circuit 57 PLC 58 I / O unit 510 Communication unit 511 Storage unit 512 Control unit 6 Communication device 7 Servo amplifier 8 Servo motor 9 Auxiliary

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Abstract

飛行経路特定装置が、産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および産業機械の稼働状態に基づいて、産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する空間情報生成部と、無人飛行機に対する作業指令を受け付ける指令受付部と、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する経路情報生成部と、を備える。

Description

飛行経路特定装置、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
 本発明は、飛行経路特定装置、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。
 工場で働く作業者は、産業機械の点検、産業機械へのワークの設置、産業機械に対する操作など各種作業を行う。作業者が行う作業の効率化を図るために、近年、無人飛行機が利用されている(例えば、特許文献1)。
特開2020-142326号公報
 しかし、工場内で無人飛行機を飛行させる場合は、無人飛行機と工場内の産業機械との干渉を防ぐ必要がある。
 本発明は、無人飛行機と産業機械との干渉を確実に防ぐことが可能な飛行経路特定装置、およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供することを目的とする。
 飛行経路特定装置が、産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および産業機械の稼働状態に基づいて、産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する空間情報生成部と、無人飛行機に対する作業指令を受け付ける指令受付部と、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する経路情報生成部と、を備える。
 コンピュータ読取可能な記憶媒体が、産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および産業機械の稼働状態に基づいて、産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成することと、無人飛行機に対する作業指令を受け付けることと、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成することと、をコンピュータに実行させる命令を記憶する。
 本発明により、無人飛行機と産業機械との干渉を確実に防ぐことが可能になる。
無人飛行機制御システム全体の一例を説明する図である。 飛行経路特定装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 無人飛行機のハードウェア構成の一例を示す図である。 産業機械のハードウェア構成の一例を示す図である。 飛行経路特定装置の機能の一例を説明する図である。 産業機械の3次元モデルの一例を説明するである。 非干渉空間の一例を説明する図である。 指令情報記憶部が記憶する情報の一例を示す図である。 飛行経路の一例を説明する図である。 非干渉空間の一例を説明する図である。 非干渉空間の一例を説明する図である。 無人飛行機の機能の一例を示す図である。 数値制御装置の機能の一例を示す図である。 飛行経路特定装置において実行される処理の一例を示すフローチャートである。
 以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態で説明する特徴の組合わせのすべてが課題解決に必ずしも必要であるとは限らない。また、必要以上の詳細な説明を省略する場合がある。また、以下の実施形態の説明、および図面は、当業者が本発明を十分に理解するために提供されるものであり、特許請求の範囲を限定することを意図していない。
 まず、飛行経路特定装置を有する無人飛行機制御システム全体について説明する。
 図1は、無人飛行機制御システム全体の一例を説明する図である。
 無人飛行機制御システム1は、飛行経路特定装置2と、無人飛行機3と、産業機械4と有する。
 飛行経路特定装置2は、無人飛行機3の飛行経路を特定する装置である。飛行経路特定装置2は、例えば、PC(Personal Computer)、サーバに実装される。飛行経路は、例えば、産業機械4付近および産業機械4の内部に無人飛行機3を飛行させる経路である。
 無人飛行機3は、マルチコプタ型の小型無人飛行機である。無人飛行機3は、ドローンと称される。無人飛行機3は、飛行経路特定装置2によって特定された飛行経路に従って、産業機械4付近、および産業機械4の内部を飛行する。これにより、無人飛行機制御システム1は、産業機械4の検査、あるいは産業機械4に対する作業を行うことができる。
 産業機械4は、工場内に設置され、各種作業を行う装置である。産業機械4は、例えば、工作機械である。
 次に、無人飛行機制御システム1を構成する各装置のハードウェア構成について説明する。
 図2は、飛行経路特定装置2のハードウェア構成の一例を示す図である。飛行経路特定装置2は、CPU(Central Processing Unit)20と、バス21と、ROM(Read Only Memory)22と、RAM(Random Access Memory)23と、不揮発性メモリ24とを備えている。
 CPU20は、システムプログラムに従って飛行経路特定装置2全体を制御するプロセッサである。CPU20は、バス21を介してROM22に格納されたシステムプログラムなどを読み出す。
 バス21は、飛行経路特定装置2内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。飛行経路特定装置2内の各ハードウェアはバス21を介してデータをやり取りする。
 ROM22は、飛行経路特定装置2全体を制御するためのシステムプログラムなどを記憶する記憶装置である。システムプログラムには、無人飛行機3の飛行経路を特定する飛行経路特定プログラムが含まれる。
 RAM23は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。RAM23は、例えば、外部から入力される無人飛行機3に対する作業指令のデータなどを一時的に記憶する。RAM23は、CPU20が各種データを処理するための作業領域として機能する。
 不揮発性メモリ24は、飛行経路特定装置2の電源が切られ、飛行経路特定装置2に電力が供給されていない状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ24は、例えば、SSD(Solid State Drive)で構成される。
 飛行経路特定装置2は、さらに、第1のインタフェースと、表示装置26と、第2のインタフェース27と、入力装置28と、通信装置29とを備えている。
 第1のインタフェース25は、バス21と表示装置26とを接続する。第1のインタフェース25は、例えば、CPU20が処理した各種データを表示装置26に送る。
 表示装置26は、第1のインタフェース25を介して各種データを受け、各種データを表示する。表示装置26は、LCD(Liquid Crystal Display)などのディスプレイである。
 第2のインタフェース27は、バス21と入力装置28とを接続する。第2のインタフェース27は、例えば、入力装置28から入力されたデータをバス21を介してCPU20に送る。
 入力装置28は、各種データを入力するための装置である。入力装置28は、例えば、データの入力を受け、入力されたデータを第2のインタフェース27を介して不揮発性メモリ24に送る。入力装置28は、例えば、キーボード、およびマウスである。なお、入力装置28と表示装置26とは、例えば、タッチパネルのように1つの装置として構成されてもよい。
 通信装置29は、無人飛行機3と無線通信を行う装置である。通信装置29は、例えば、無線LAN、Bluetoothを用いて通信を行う。
 また、通信装置29は、産業機械4と有線または無線により通信を行う装置である。通信装置29は、例えば、インターネット回線を用いて産業機械4と通信する。
 次に、無人飛行機3のハードウェア構成について説明する。
 図3は、無人飛行機3のハードウェア構成の一例を示す図である。無人飛行機3は、バッテリ30と、プロセッサ31と、バス32と、メモリ33と、モータ制御回路34と、モータ35と、センサ36と、通信装置37とを備えている。
 バッテリ30は、無人飛行機3の各部に電力を供給する。バッテリ30は、例えば、リチウムイオンバッテリである。
 プロセッサ31は、制御プログラムに従って、無人飛行機3全体を制御する。プロセッサ31は、例えば、フライトコントローラとして機能する。プロセッサ31は、例えば、CPUである。
 バス32は、無人飛行機3内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。無人飛行機3内の各ハードウェアはバス32を介してデータをやり取りする。
 メモリ33は、各種プログラム、データなどを記憶する記憶装置である。メモリ33は、例えば、無人飛行機3全体を制御するための制御プログラムを記憶する。メモリ33は、例えば、ROM、RAM、SSDの少なくとも何れかである。
 モータ制御回路34は、モータ35を制御するための回路である。モータ制御回路34は、プロセッサ31からの制御指令を受けてモータ35を駆動制御する。
 モータ35は、モータ制御回路34によって制御される。モータ35は回転軸に固定されたプロペラを回転させる。なお、図3には1つのモータ35を図示しているが、無人飛行機3は、例えば、4つのモータ35を備え、モータ制御回路34は、各モータ35の回転を制御して、無人飛行機3を飛行させる。
 センサ36は、産業機械4の各種状態を検出する機器である。センサ36は、例えば、イメージセンサである。センサ36は、例えば、産業機械4の表示装置26の表示画像を撮像し、産業機械4の運転状態を検出する。
 また、センサ36は、例えば、測距センサを含む。センサ36は、例えば、産業機械4の所定の位置に付された印までの距離を計測する。測距センサは、例えば、赤外線、電波、あるいは超音波を利用した測距センサである。センサ36は、例えば、電子コンパスを含んでもよい。電子コンパスは、地球の磁気を検知して無人飛行機3が向く方向を取得する。また、センサ36は、加速度センサ、角速度センサなどを含んでもよい。
 通信装置37は、無線通信によって飛行経路特定装置2と通信を行う。上述したように、通信装置37は、例えば、無線LAN、Bluetoothを用いて通信を行う。
 次に、産業機械4のハードウェア構成について説明する。
 図4は、産業機械4のハードウェア構成の一例を示す図である。産業機械4は、数値制御装置5と、通信装置6と、サーボアンプ7、およびサーボモータ8と、補助機器9とを備えている。
 数値制御装置5は、産業機械4全体を制御する装置である。数値制御装置5は、CPU50と、バス51と、ROM52と、RAM53と、不揮発性メモリ54とを備えている。
 CPU50は、システムプログラムに従って数値制御装置5全体を制御するプロセッサである。CPU50は、バス51を介してROM52に格納されたシステムプログラムなどを読み出す。また、CPU50は、加工プログラムに従って、サーボモータ8およびスピンドルモータ(不図示)を制御し、ワークの加工を行う。
 バス51は、数値制御装置5内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。数値制御装置5内の各ハードウェアはバス51を介してデータをやり取りする。
 ROM52は、数値制御装置5全体を制御するためのシステムプログラムなどを記憶する記憶装置である。
 RAM53は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。RAM53は、CPU50が各種データを処理するための作業領域として機能する。
 不揮発性メモリ54は、産業機械4の電源が切られ、数値制御装置5に電力が供給されていない状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ54は、例えば、SSD(Solid State Drive)で構成される。
 数値制御装置5は、さらに、インタフェース55と、軸制御回路56と、PLC(Programmable Logic Controller)57と、I/Oユニット58とを備えている。
 インタフェース55は、バス51と通信装置6とを接続する通信路である。インタフェース55は、例えば、通信装置6が受信した各種データをCPU50に送る。
 通信装置6は、飛行経路特定装置2と通信を行う。上述したように、通信装置6は、例えば、インターネット回線を用いて飛行経路特定装置2と通信する。
 軸制御回路56は、サーボモータ8を制御する回路である。軸制御回路56は、CPU50からの制御指令を受けてサーボモータ8を駆動させるための指令をサーボアンプに出力する。軸制御回路56は、例えば、サーボモータ8のトルクを制御するトルクコマンドをサーボアンプ7に送る。
 サーボアンプ7は、軸制御回路56からの指令を受けて、サーボモータ8に電力を供給する。
 サーボモータ8は、サーボアンプ7から電力の供給を受けて駆動する。産業機械4が工作機械である場合、サーボモータ8は、例えば、刃物台、主軸頭、テーブルを駆動させるボールねじに連結される。サーボモータ8が駆動することにより、刃物台、主軸頭、テーブルなどの工作機械の構造物は、例えば、X軸方向、Y軸方向、またはZ軸方向に移動する。
 PLC57は、ラダープログラムを実行して補助機器9を制御する装置である。PLC57は、I/Oユニット58を介して補助機器9を制御する。
 I/Oユニット58は、PLC57と補助機器9とを接続するインタフェースである。I/Oユニット58は、PLC57から受けた指令を補助機器9に送る。
 補助機器9は、産業機械4に設置され、産業機械4がワークの加工を行う際の補助的な動作を行う。補助機器9は、産業機械4の周辺に設置される装置であってもよい。補助機器9は、例えば、工具交換装置、切削液噴射装置、または開閉ドア駆動装置である。
 次に、飛行経路特定装置2の各部の機能について説明する。
 図5は、飛行経路特定装置2の各部の機能の一例を示すブロック図である。飛行経路特定装置2は、モデル取得部201と、モデルデータ記憶部202と、稼働状態取得部203と、空間情報生成部204と、指令受付部205と、指令情報記憶部206と、経路情報生成部207と、経路情報出力部208と、制御情報生成部209と、制御情報出力部210とを備える。
 モデル取得部201、稼働状態取得部203、空間情報生成部204、指令受付部205、経路情報生成部207、経路情報出力部208、制御情報生成部209、および制御情報出力部210は、例えば、CPU20がROM22に記憶されているシステムプログラム、および各種データを用いて演算処理することにより実現される。また、モデルデータ記憶部202、および指令情報記憶部206は、例えば、入力装置などから入力されたデータ、またはCPU20による演算処理の演算結果がRAM23、または不揮発性メモリ24に記憶されることにより実現される。
 モデル取得部201は、数値制御装置5から産業機械4を構成する構造物の3次元モデルを示すモデルデータを取得する。産業機械を4構成する構造物とは、例えば、主軸、主軸頭、テーブル、スプラッシュガード、開閉ドア、および、各種カバーである。また、産業機械4を構成する構造物には、工具、ワーク、治具などが含まれる。モデルデータは、例えば、3次元CAD(Computer Aided Design)のデータである。モデル取得部201は、3次元モデルを示すモデルデータを、複数の産業機械4を管理する管理サーバなどから取得してもよい。
 図6は、産業機械4を構成する構造物の3次元モデルの一例を示す図である。3次元モデルは、例えば、産業機械4において、各構造物と、工具と、ワークとの間での干渉をシミュレーションするために用いられるモデルである。
 図6には、開閉ドア401、タレット402、主軸403、工具404、テーブル405、スプラッシュガード406、テレスコピックカバー407、ワーク408、治具409などの3次元モデルが示されている。
 ここで、図5の説明に戻る。
 モデルデータ記憶部202は、モデル取得部201によって取得された産業機械4のモデルデータを記憶する。
 また、モデルデータ記憶部202は、無人飛行機3の3次元モデルを示すモデルデータを記憶する。このモデルデータは、例えば、3次元CADのデータである。無人飛行機3の3次元モデルを示すモデルデータは、例えば、通信装置29によって外部のサーバなどから取得される。なお、無人飛行機3の3次元モデルは、簡略化したものであってもよい。例えば、円柱形状のモデルを無人飛行機3のモデルとして利用してもよい。
 稼働状態取得部203は、数値制御装置5から、産業機械4の稼働状態を示す情報を取得する。稼働状態を示す情報とは、例えば、ドアの開閉状態を示す情報、切削液の入切の状態を示す情報、主軸403に取り付けられた工具404に関する情報、各構造物の位置を示すである。稼働状態取得部203は、例えば、数値制御装置5が実行する加工プログラムから産業機械4の稼働状態を取得してもよい。
 空間情報生成部204は、産業機械4を構成する構造物のモデルデータ、無人飛行機3のモデルデータ、および産業機械4の稼働状態に基づいて、産業機械4と無人飛行機3とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する。非干渉空間は、産業機械4付近、または産業機械4の内部において、無人飛行機3と産業機械4とが衝突せずに飛行できる空間である。
 図7は、非干渉空間の一例を説明する図である。非干渉空間は、例えば、産業機械4を構成する各構造物、工具404、およびワーク408の外側面から所定の距離だけ離れた複数の面によって規定される。図7では、2点鎖線で描かれた各構造物と実線で示された面との間の空間が干渉空間であり、それ以外の空間が非干渉空間である。非干渉空間を構造物などからどの程度離れた位置で画定するかは、例えば、無人飛行機3をどの程度精密に制御できるかなどの要因を考慮して定められる。
 また、非干渉空間には、切削液が飛散する空間は含まれないようにしてもよい。例えば、ノズルなどから切削液が噴射されている場合は、あらかじめ定められた空間は非干渉空間から除外されるようにしてもよい。
 指令受付部205は、無人飛行機3が実行する作業の作業指令を受け付ける。作業指令は、例えば、産業機械4の検査作業の指令、ワーク408の搬送作業の指令である。
 検査作業は、例えば、切削液の温度を表示するモニタなどを撮像する作業、工具404の刃先を撮像する作業である。
 ワーク408の搬送作業は、例えば、電磁力でワーク408を吸着させるワーク保持器を用いて、無人飛行機3がワーク408をテーブル405に設置する作業である。
 指令情報記憶部206は、例えば、無人飛行機3に対する作業指令と、無人飛行機3によって実行される作業の作業位置の座標値とを関連付けた情報を記憶する。作業指令とは、無人飛行機3に実行させる作業を指定する指令である。また、作業位置とは、無人飛行機3が作業指令によって作業を実行する際の飛行位置である。
 図8は、指令情報記憶部206が記憶する情報の一例を示す図である。
 指令情報記憶部206には、作業指令と作業位置とが関連付けて記憶されている。例えば、指令情報記憶部206には、作業指令である「温度計の撮像」と作業位置を示す座標値(X1,Y1,Z1)とが関連付けて記憶されている。
 また、指令情報記憶部206には、作業指令である「工具刃先の撮像」と作業位置を示す座標値(X2,Y2,Z2)とが関連付けて記憶されている。また、指令情報記憶部206には、作業指令である「ワークの設置」と作業位置を示す座標値(X3,Y3,Z3)とが関連付けて記憶されている。
 ここで、図5の説明に戻る。
 経路情報生成部207は、無人飛行機3の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する。経路情報生成部207は、指令受付部205が受け付けた作業指令、および指令情報記憶部206に記憶された情報に基づいて、無人飛行機3が作業を実行する作業位置を特定する。また、経路情報生成部207は、空間情報生成部204が生成した非干渉空間情報、および作業位置に基づいて、非干渉空間における作業位置までの飛行経路を特定する。これにより、飛行経路情報が生成される。
 例えば、指令受付部205が「工具刃先の撮像」を示す作業指令を受け付けた場合、経路情報生成部207は、非干渉空間情報、および座標値(X2,Y2,Z2)に基づいて、無人飛行機3の現在地から作業位置までの飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する。
 経路情報生成部207は、例えば、探索アルゴリズムを用いて、非干渉空間において座標値(X2,Y2,Z2)が示す作業位置までの最短経路を探索することにより、飛行経路情報を生成する。
 図9は、作業指令として「工具刃先の撮像」が指令された場合の飛行経路を示す図である。飛行経路FPは、無人飛行機3が、座標値(X2,Y2,Z2)が示す作業位置に到達するまでの最短経路である。
 経路情報生成部207は、飛行経路FPを特定する飛行経路情報を生成できない場合、飛行経路情報の生成を中止する。飛行経路情報を生成できない場合とは、非干渉空間において、無人飛行機3が産業機械4の構造物などと衝突せずに作業位置まで到達する飛行経路FPを特定できない場合である。
 ここで、図5の説明に戻る。
 経路情報出力部208は、経路情報生成部207が生成した飛行経路情報を出力する。経路情報出力部208は、例えば、通信装置を用いて無人飛行機3に飛行経路情報を送信する。
 制御情報生成部209は、産業機械4の制御情報を生成する。上述したように、経路情報生成部207が飛行経路情報の生成を中止した場合、制御情報生成部209は、産業機械4の構造物を移動させる制御情報を生成する。
 例えば、図10に示すように、テーブル405上に大きなワーク408が設置されているために無人飛行機3が工具404に接近できない場合、制御情報生成部209は、産業機械4のテーブル405をY軸方向に沿って移動させる制御情報を生成する。
 制御情報出力部210は、制御情報生成部209によって生成された制御情報を出力する。制御情報出力部210は、例えば、通信装置を用いて制御情報を数値制御装置5に送信する。数値制御装置5は、制御指令を受けると、例えば、図11に示すように、テーブル405を作動させて無人飛行機3の飛行経路FPを確保する。つまり、飛行経路特定装置2は、制御情報生成部209、および制御情報出力部210により、産業機械4を構成する構造物の動作を間接的に制御する。
 なお、制御情報出力部210によって産業機械4の制御情報が出力された場合、稼働状態取得部203が、再び産業機械4の稼働状態を示す情報を取得するようにしてもよい。この場合、空間情報生成部204が、再度、非干渉空間情報を生成し、経路情報生成部207が、飛行経路情報を生成することができる。
 また、経路情報出力部208によって飛行経路情報が出力された場合、制御情報生成部209は、産業機械4の運転を禁止する制御情報を生成してもよい。また、経路情報出力部208によって飛行経路情報が出力された場合、制御情報生成部209は、構造物の移動を禁止する制御情報を生成してもよい。
 次に、無人飛行機3の各部の機能について説明する。
 図12は、無人飛行機3の各部の機能の一例を示すブロック図である。
 無人飛行機3は、通信部301と、飛行位置特定部302と、飛行制御部303とを備える。
 通信部301は、飛行経路特定装置2と通信を行う。通信部301は、例えば、飛行経路特定装置2から飛行経路情報を取得する。
 飛行位置特定部302は、無人飛行機3の飛行位置を特定する。飛行位置特定部302は、例えば、工場内および産業機械4に付された印をセンサ36によって検知して無人飛行機3の飛行位置、および向きを特定する。また、無人飛行機3がGPS(Global Positioning System)受信機を備えている場合、飛行位置特定部302は、GPSを用いて無人飛行機3の飛行位置を特定してもよい。あるいは、工場内、または産業機械4に設置されたセンサにより無人飛行機3を検知し、飛行位置特定部302がセンサから受けた検知情報に基づいて無人飛行機3の位置、および向きを算出するするようにしてもよい。あるいは、これらの方法を組み合わせることによって、無人飛行機3の位置を特定するようにしてもよい。
 飛行制御部303は、通信部301によって取得された飛行経路情報、および飛行位置特定部302によって特定される無人飛行機3の位置情報に基づいて、無人飛行機3の飛行制御を実行する。飛行制御部303は、各モータの回転速度を制御することにより飛行制御を行う。飛行制御部303は、飛行経路情報が示す飛行経路FPに沿って無人飛行機3を飛行させる。また、飛行制御部303は、飛行位置特定部302で特定された無人飛行機3の飛行位置を示す情報を用いてフィードバック制御を行ってもよい。
 次に、産業機械4が有する数値制御装置5の各部の機能について説明する。
 図13は、数値制御装置5の各部の機能の一例を示すブロック図である。
 数値制御装置5は、通信部510と、記憶部511と、制御部512とを備える。
 通信部510は、飛行経路特定装置2と通信する。通信部510は、例えば、飛行経路特定装置2の制御情報出力部210から出力された制御情報を受ける。また、通信部510は、産業機械4の稼働状態を示す情報を飛行経路特定装置2に向けて送る。
 記憶部511は、例えば、数値制御装置5全体を制御するためのシステムプログラム、加工プログラム、工具補正に関する情報を記憶する。また、記憶部511は、産業機械4を構成する構造物の3次元モデルを示すモデルデータを記憶する。記憶部511に記憶されたモデルデータは、通信部510により飛行経路特定装置2に送信される。
 制御部512は、産業機械4全体を制御する。制御部512は、例えば、加工プログラムに従ってワーク408の加工を実行する。また、制御部512は、通信部510によって受信された制御情報に基づいて、産業機械4を構成する構造物を作動させる。制御部512は、例えば、主軸頭をZ軸方向に移動させる制御を実行する。また、制御部512は、テーブル405をX軸方向、およびY軸方向に移動させる制御を実行する。また、制御部512は、切削液の噴射、および停止、あるいは、開閉ドア401の開閉を制御する。
 次に、飛行経路特定装置2において実行される処理の流れについて説明する。
 図14は、飛行経路特定装置2において実行される処理の一例を示すフローチャートである。
 まず、モデル取得部201が産業機械4から、産業機械4の3次元モデルを示すモデルデータを取得する(ステップS1)。
 次に、モデルデータ記憶部202が、モデル取得部201によって取得されたモデルデータを記憶する(ステップS2)。
 次に、稼働状態取得部203が、数値制御装置5から、産業機械4の稼働状態を示す情報を取得する(ステップS3)。
 次に、空間情報生成部204が、産業機械4を構成する構造物のモデルデータ、無人飛行機3のモデルデータ、および産業機械4の稼働状態に基づいて、非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する(ステップS4)。
 次に、指令受付部205が、無人飛行機3が実行する作業の作業指令を受け付ける(ステップS5)。
 次に、経路情報生成部207が、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機3の飛行経路FPを特定する飛行経路情報を生成する(ステップS6)。
 経路情報生成部207によって飛行経路情報が生成された場合(ステップS7においてNoの場合)、経路情報出力部208が、飛行経路情報を出力し(ステップS8)、処理を終了する。
 経路情報生成部207によって飛行経路情報の生成が中止された場合(ステップS7においてYesの場合)、制御情報生成部209は、産業機械4の制御情報を生成する(ステップS9)。
 次に、制御情報出力部210は、制御情報生成部209によって生成された制御情報を出力して(ステップS10)、処理を終了する。
 上述したように、制御情報出力部210が制御情報を出力した場合、稼働状態取得部203は再び産業機械4から最新の稼働状態を示す情報を取得してもよい。すなわち、飛行経路特定装置2は、ステップS10の処理を実行した後に、ステップS3の処理に戻ってもよい。
 以上説明したように、飛行経路特定装置2は、産業機械4を構成する構造物のモデルデータ、および産業機械4の稼働状態に基づいて、産業機械4と無人飛行機3とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する空間情報生成部204と、無人飛行機3に対する作業指令を受け付ける指令受付部205と、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機3の飛行経路FPを特定する飛行経路情報を生成する経路情報生成部207と、を備える。そのため、作業指令に従って無人飛行機3に作業をさせるときに、無人飛行機3と産業機械4との干渉を確実に防ぐことができる。
 また、飛行経路特定装置2は、産業機械4からモデルデータを取得するモデル取得部201をさらに備える。そのため、作業者は、産業機械4を構成する構造物の3次元モデルを示すモデルデータを作成する必要がなく、作業者の作業負荷を低減することができる。
 また、飛行経路特定装置2は、無人飛行機3に向けて飛行経路情報を出力する経路情報出力部208をさらに備える。そのため、作業者は、飛行経路特定装置2で生成された飛行経路情報を記憶媒体などを介して無人飛行機3に入力する作業をする必要がない。その結果、作業者の作業負荷を低減することができる。
 また、飛行経路特定装置2は、産業機械4の制御情報を生成する制御情報生成部209を備える。そのため、非干渉空間における飛行経路FPを特定できないときには、産業機械4を構成する構造物を移動させて、再度、飛行経路情報の生成を行うことができる。
 また、制御情報生成部209が生成する制御情報には、産業機械4の運転を禁止する制御情報が含まれる。そのため、無人飛行機3が飛行経路情報に従って飛行している間に産業機械4が作動するおそれがなく、無人飛行機3と産業機械4との干渉を確実に防ぐことができる。
 また、制御情報生成部209が生成する制御情報には、構造物の移動を禁止する制御情報が含まれる。そのため、無人飛行機3が飛行経路情報に従って飛行している間に産業機械4を構成する構造物が移動するおそれがなく、無人飛行機3と産業機械4との干渉を確実に防ぐことができる。
 なお、上述した実施形態では、飛行経路特定装置2は、PC、サーバなどに実装されているが、飛行経路特定装置2は、産業機械4の数値制御装置5に実装されてもよい。
 また、上述した実施形態では、産業機械4の一例として工作機械を示したが、産業機械4は、マニピュレータなどの産業用ロボットであってもよい。
 また、上述した実施形態では、空間情報生成部204が、産業機械4を構成する構造物のモデルデータ、無人飛行機3のモデルデータ、および産業機械4の稼働状態に基づいて、非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成している。しかし、無人飛行機3が比較的小さく、干渉空間を比較的大きく設定する場合、空間情報生成部204は、産業機械4を構成する構造物のモデルデータと、産業機械4の稼働状態とに基づいて、非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成してもよい。
 また、稼働状態取得部203は、数値制御装置5から加工プログラムを取得してもよい。この場合、空間情報生成部204は、産業機械4を構成する構造物の動き、切削液の飛散状況などを解析して、産業機械4の稼働中の非干渉空間情報を生成してもよい。このようにすれば、産業機械4が稼働中であっても、無人飛行機3と産業機械4とが衝突することなく無人飛行機3に所定の作業を行わせることができる。
  1     無人飛行機制御システム
  2     飛行経路特定装置
  20    CPU
  21    バス
  22    ROM
  23    RAM
  24    不揮発性メモリ
  25    第1のインタフェース
  26    表示装置
  27    第2のインタフェース
  28    入力装置
  29    通信装置
  201   モデル取得部
  202   モデルデータ記憶部
  203   稼働状態取得部
  204   空間情報生成部
  205   指令受付部
  206   指令情報記憶部
  207   経路情報生成部
  208   経路情報出力部
  209   制御情報生成部
  210   制御情報出力部
  3     無人飛行機
  30    バッテリ
  31    プロセッサ
  32    バス
  33    メモリ
  34    モータ制御回路
  35    モータ
  36    センサ
  37    通信装置
  301   通信部
  302   飛行位置特定部
  303   飛行制御部
  4     産業機械
  401   開閉ドア
  402   タレット
  403   主軸
  404   工具
  405   テーブル
  406   スプラッシュガード
  407   テレスコピックカバー
  408   ワーク
  409   治具
  5     数値制御装置
  50    CPU
  51    バス
  52    ROM
  53    RAM
  54    不揮発性メモリ
  55    インタフェース
  56    軸制御回路
  57    PLC
  58    I/Oユニット
  510   通信部
  511   記憶部
  512   制御部
  6     通信装置
  7     サーボアンプ
  8     サーボモータ
  9     補助機器
  FP    飛行経路

Claims (8)

  1.  産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および前記産業機械の稼働状態に基づいて、前記産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する空間情報生成部と、
     前記無人飛行機に対する作業指令を受け付ける指令受付部と、
     前記非干渉空間情報、および前記作業指令に基づいて、前記無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する経路情報生成部と、
    を備える飛行経路特定装置。
  2.  前記産業機械から前記モデルデータを取得するモデル取得部をさらに備える請求項1に記載の飛行経路特定装置。
  3.  前記無人飛行機に向けて前記飛行経路情報を出力する経路情報出力部をさらに備える請求項1または2に記載の飛行経路特定装置。
  4.  前記産業機械を制御する制御情報を生成する制御情報生成部をさらに備える請求項1~3のいずれか1項に記載の飛行経路特定装置。
  5.  前記制御情報は、前記産業機械の運転を禁止する制御情報を含む請求項4に記載の飛行経路特定装置。
  6.  前記制御情報は、前記構造物の移動を禁止する制御情報を含む請求項4または請求項5に記載の飛行経路特定装置。
  7.  前記制御情報は、前記構造物を移動させる制御情報を含む請求項4~6のいずれか1項に記載の飛行経路特定装置。
  8.  産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および前記産業機械の稼働状態に基づいて、前記産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成することと、
     前記無人飛行機に対する作業指令を受け付けることと、
     前記非干渉空間情報、および前記作業指令に基づいて、前記無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成することと、
    をコンピュータに実行させるための命令を記憶する、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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