JP6083520B2 - Robot guidance method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、作業ロボットを目標地点まで誘導するためのロボット誘導方法と装置に関する。 The present invention relates to a robot guidance method and apparatus for guiding a work robot to a target point.
高温多湿環境、粉塵環境、放射線環境などの苛酷な環境下において、作業ロボットにより所定の作業地点で所定の作業を行なうためには、作業地点まで作業ロボットを正確かつ安全に誘導する必要がある。 In order to perform a predetermined work at a predetermined work point by the work robot in a severe environment such as a high-temperature and high-humidity environment, a dust environment, or a radiation environment, it is necessary to guide the work robot accurately and safely to the work point.
所定の地点までロボットを誘導する手段として、自律移動ロボットによるSLAM(Simultaneous Localization And Mapping)が知られている。SLAMとは、事前知識のない未知環境において、ロボットが自己位置を同定しつつ周囲の環境情報を計測することにより、ロボットの移動経路周囲の環境地図を作成するものである。 As a means for guiding the robot to a predetermined point, SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) by an autonomous mobile robot is known. In SLAM, an environment map around a moving path of a robot is created by measuring surrounding environment information while the robot identifies its own position in an unknown environment without prior knowledge.
しかし、このようなSLAM機能を有する移動ロボットの場合、移動機構、作業装置及び通信装置だけでなく、障害物の情報を取得したり、自己位置を測定したりするための周囲環境測定装置(例えばレーザレンジファインダ)が必要となる。とりわけ、高い位置決め精度が要求されている場合は周囲環境測定装置が大型になり、結果として移動ロボットが大型化、重量化する問題点がある。 However, in the case of a mobile robot having such a SLAM function, not only a moving mechanism, a working device, and a communication device, but also an ambient environment measuring device for acquiring information on an obstacle or measuring its own position (for example, Laser range finder) is required. In particular, when high positioning accuracy is required, the surrounding environment measuring device becomes large, resulting in a problem that the mobile robot becomes large and heavy.
かかる問題点を解決するために、例えば特許文献1〜3、非特許文献1が提案されている。
In order to solve this problem, for example,
特許文献1の移動ロボットシステムは、移動手段を具備する移動ロボットと、移動ロボットが移動するエリア内に設置されエリアの情報を検出する固定センサとを具備し、移動ロボットと固定センサは相互に情報を送受信する通信手段を備えるものである。
このシステムでは、あらかじめ作業エリア内に設置された固定センサが障害物の情報を計測してロボットに情報を送信し、ロボットはその情報をもとに障害物を回避して作業地点へ移動する。
The mobile robot system of
In this system, a fixed sensor installed in the work area in advance measures information on an obstacle and transmits the information to the robot, and the robot moves to a work point while avoiding the obstacle based on the information.
特許文献2は、作業を行う作業ロボットと、計測を行う別のもう1台の計測ロボットが作業エリア内に入り、作業ロボットだけでは計測できない障害物の位置を計測ロボットが計測して、その情報を作業ロボットへ送信するシステムである。作業ロボットは受信した障害物位置情報をもとに安全な経路をとって作業地点へ移動する。これにより、作業エリア内に固定センサを設置する必要は無く、障害物の位置を計測する機器の運用時間は必要十分で済む利点がある。
In
特許文献3は、移動ロボットの走行経路に予め経路表示手段(例えば反射テープ)を設置し、移動ロボットで経路表示手段を検知し、走行方向を修正するものである。
In
非特許文献1は、自律移動ロボットによる上述したSLAM、群ロボットによる高精度位置同定手法、及び協調ポジショニングシステム(CPS)を開示している。
協調ポジショニングシステムとは、複数の移動ロボットを2つのグループA、Bに分け、グループAのロボットが移動している場合にはグループBは静止し、グループAの移動終了後にグループBからの相対位置をレーザなどで精密に計測する作業をA、Bが繰り返し行うことで、未知不整地環境でも移動ロボット全体として高精度な位置同定を実現するものである。
Non-Patent
The coordinated positioning system divides a plurality of mobile robots into two groups A and B. When the robot of group A is moving, group B is stationary, and the relative position from group B after the movement of group A is completed. A and B repeatedly perform a precise measurement operation with a laser or the like, thereby realizing highly accurate position identification as a whole mobile robot even in an unknown rough terrain environment.
特許文献1、3のシステムでは、作業エリア内に固定センサ(又は経路表示手段)を予め設置する必要がある。
また、固定センサ(又は経路表示手段)は長時間にわたって苛酷な環境(高温多湿環境、粉塵環境、放射線環境など)に曝されるので、破損、故障、劣化等のリスクが高い。
また、固定センサ(又は経路表示手段)が予め設置されていない場合や、破損等した場合には、それらの設置のために作業員が作業エリアに入らなければならず、苛酷環境下での作業が不可欠となり、手間や負担がかかってしまう問題点がある。
In the systems of
Further, since the fixed sensor (or the route display means) is exposed to a harsh environment (such as a high-temperature and high-humidity environment, a dust environment, a radiation environment) for a long time, there is a high risk of breakage, failure, deterioration, and the like.
In addition, if the fixed sensor (or route display means) is not installed in advance or is damaged, workers must enter the work area to install them, and work in a harsh environment. Is indispensable, and there is a problem that it takes time and burden.
特許文献2のシステムは、2台のロボットをタンデム運用するため、システムが複雑になる。また、2台のロボットのどちらかが故障した際には、単独では機能しないため、リカバリーに手間がかかる、という問題点がある。
非特許文献1のシステムは、特許文献2と同様に、2つのグループA、Bのロボットを協調運用するため、システムが複雑になる。また、どちらかのグループが故障した際には、単独では機能しないため、リカバリーに手間がかかる、という問題点がある。
Since the system of
Since the system of Non-Patent
本発明は、上述した問題点を解消するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、(1)作業ロボットを作業エリア内の作業地点まで正確かつ安全に誘導することができ、(2)作業ロボットに障害物情報の取得手段や自己位置の同定手段を備える必要がなく、これにより作業ロボットを小型化、軽量化でき、(3)作業エリア内に固定センサ等を予め設置する必要がなく、事前知識のない未知環境に適用することができ、(4)システムが複雑にならず、かつ故障時のリカバリーが容易であるロボット誘導方法と装置を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to (1) be able to accurately and safely guide the work robot to the work point in the work area, and (2) to provide obstacle information acquisition means and self-position identification means for the work robot. This makes it possible to reduce the size and weight of the work robot. (3) It is not necessary to previously install a fixed sensor or the like in the work area, and can be applied to an unknown environment without prior knowledge. ) To provide a robot guidance method and apparatus which does not complicate the system and can be easily recovered at the time of failure.
本発明によれば、作業エリア内の路面上を移動可能な計測ロボット及び作業ロボットと、作業エリアの外側から計測ロボット及び作業ロボットを遠隔制御可能な遠隔制御装置と、を備え、
(A)計測ロボットにより、作業エリア内の障害物を3次元計測し、計測した3次元データを遠隔制御装置に送信し、
(B)遠隔制御装置により、前記3次元データから作業エリア内の障害物を含む環境地図と作業ロボットの進入地点から作業地点までの移動経路とを作成して、作成した環境地図と移動経路のデータを計測ロボットに送信し、
(C)計測ロボットにより、前記環境地図に基づき前記移動経路に沿って作業ロボットの作業地点まで移動して、前記移動経路に沿って路面上に順にマークをマーキングし、
(D)作業ロボットは、前記マークを順にたどって前記作業地点まで移動する、ことを特徴とするロボット誘導方法が提供される。
According to the present invention, the measurement robot and the work robot that can move on the road surface in the work area, and the remote control device that can remotely control the measurement robot and the work robot from the outside of the work area,
(A) The obstacle in the work area is three-dimensionally measured by the measuring robot, and the measured three-dimensional data is transmitted to the remote control device.
(B) Using the remote control device, an environment map including obstacles in the work area and a movement route from the entry point of the work robot to the work point are created from the three-dimensional data. Send data to the measuring robot,
(C) The measuring robot moves along the movement route to the work point of the work robot based on the environmental map, and marks marks in order on the road surface along the movement route,
(D) A robot guidance method is provided in which the work robot moves to the work point by following the marks in order.
本発明の実施形態によれば、前記(A)において、計測ロボットは、作業エリア内を自律的に移動し、測定範囲が互いに重なり合うように間隔を調整して静止し、3次元計測を実施する。 According to the embodiment of the present invention, in (A), the measurement robot moves autonomously within the work area, and stops and adjusts the interval so that the measurement ranges overlap each other, and performs three-dimensional measurement. .
また、前記(B)において、遠隔制御装置により、作業ロボットの寸法データをもとに、狭隘通路を通過する際の作業ロボットの進行方向を決定する。 In (B), the advancing direction of the work robot when passing through the narrow passage is determined by the remote control device based on the dimension data of the work robot.
また、前記(C)において、作業ロボットの位置合わせカメラの画像内に複数のマークが撮像されるように間隔を設定する。 In (C), the interval is set so that a plurality of marks are captured in the image of the alignment camera of the work robot.
また、前記(D)において、作業ロボットの位置合わせカメラにより2以上のマークを同時に含む画像を撮像し、そのうちの最も近いマークを画像中心に位置決めし、その次に近いマークが進行方向に位置するように作業ロボットの進行方向を制御する。 In (D), an image including two or more marks is simultaneously picked up by the alignment camera of the work robot, the closest mark among them is positioned at the center of the image, and the next closest mark is positioned in the traveling direction. In this way, the traveling direction of the work robot is controlled.
また、作業ロボットは、作業地点で作業装置の位置合わせを実施し、次いで所定の作業を行なう、ことが好ましい。 In addition, it is preferable that the work robot aligns the work device at the work point and then performs a predetermined work.
また本発明によれば、作業エリア内の路面上を移動可能な計測ロボット及び作業ロボットと、作業エリアの外側から計測ロボット及び作業ロボットを遠隔制御可能な遠隔制御装置と、を備え、
計測ロボットは、作業エリア内の障害物を3次元計測する3次元計測器と、路面上にマークをマーキングするマーキング装置と、遠隔制御装置と双方向に通信可能な第1通信装置と、を有しており、
作業ロボットは、作業エリア内で所定の作業を行う作業装置と、路面上のマークを検出する位置合わせカメラと、遠隔制御装置と双方向に通信可能な第2通信装置と、を有しており、
遠隔制御装置は、計測ロボット及び作業ロボットと双方向に通信可能な第3通信装置と、前記3次元計測による3次元データから作業エリア内の障害物を含む環境地図と作業ロボットの進入地点から作業地点までの移動経路とを作成するデータ処理部と、を有しており、
(A)計測ロボットにより、作業エリア内の障害物を3次元計測し、計測した3次元データを遠隔制御装置に送信し、
(B)遠隔制御装置により、前記3次元データから作業エリア内の障害物を含む環境地図と作業ロボットの進入地点から作業地点までの移動経路とを作成して、作成した環境地図と移動経路のデータを計測ロボットに送信し、
(C)計測ロボットにより、前記環境地図に基づき前記移動経路に沿って作業ロボットの作業地点まで移動して、前記移動経路に沿って路面上に順にマークをマーキングし、
(D)作業ロボットは、前記マークを順にたどって前記作業地点まで移動する、ことを特徴とするロボット誘導装置が提供される。
Further, according to the present invention, the measurement robot and the work robot that can move on the road surface in the work area, and a remote control device that can remotely control the measurement robot and the work robot from the outside of the work area,
The measuring robot has a three-dimensional measuring device that three-dimensionally measures an obstacle in a work area, a marking device that marks a mark on a road surface, and a first communication device that can communicate with a remote control device in both directions. And
The work robot has a work device that performs a predetermined work in the work area, an alignment camera that detects a mark on the road surface, and a second communication device capable of bidirectional communication with the remote control device. ,
The remote control device includes a third communication device capable of bidirectional communication with the measurement robot and the work robot, an environment map including obstacles in the work area, and an entry point of the work robot from the three-dimensional data obtained by the three-dimensional measurement. A data processing unit that creates a travel route to the point,
(A) The obstacle in the work area is three-dimensionally measured by the measuring robot, and the measured three-dimensional data is transmitted to the remote control device.
(B) Using the remote control device, an environment map including obstacles in the work area and a movement route from the entry point of the work robot to the work point are created from the three-dimensional data. Send data to the measuring robot,
(C) The measuring robot moves along the movement route to the work point of the work robot based on the environmental map, and marks marks in order on the road surface along the movement route,
(D) A robot guidance device is provided in which the work robot moves to the work point by following the marks in order.
上述した本発明の方法及び装置によれば、作業ロボットは、作業エリア内の路面上にマーキングされたマークを順にたどって作業地点まで移動するので、(1)作業ロボットを作業エリア内の作業地点まで正確かつ安全に誘導することができ、(2)作業ロボットに障害物情報の取得手段や自己位置の同定手段を備える必要がなく、これにより作業ロボットを小型化、軽量化できる。 According to the method and apparatus of the present invention described above, the work robot sequentially moves to the work point by following the marks marked on the road surface in the work area. (1) The work robot is moved to the work point in the work area. (2) The work robot does not need to be provided with an obstacle information acquisition means or a self-position identification means, and the work robot can be reduced in size and weight.
また、遠隔制御装置により、作業エリア内の障害物を含む環境地図と作業ロボットの進入地点から作業地点までの移動経路とを作成するので、計測ロボットに環境地図作成手段や移動経路作成手段を備える必要がなく、これにより計測ロボットを小型化、軽量化できる。 In addition, since the remote control device creates an environment map including obstacles in the work area and a movement route from the entry point of the work robot to the work point, the measurement robot has an environment map creation means and a movement route creation means. This is unnecessary, and this makes it possible to reduce the size and weight of the measuring robot.
また、計測ロボットにより、作業エリア内の障害物を3次元計測し、計測した3次元データを遠隔制御装置に送信し、かつ計測ロボットにより、前記環境地図に基づき前記移動経路に沿って作業ロボットの作業地点まで移動して、前記移動経路に沿って路面上に順にマークをマーキングするので、(3)作業エリア内に固定センサ等を予め設置する必要がなく、事前知識のない未知環境に適用することができる。 In addition, the measurement robot performs three-dimensional measurement of obstacles in the work area, transmits the measured three-dimensional data to the remote control device, and the measurement robot moves the work robot along the movement path based on the environment map. Since the mark is sequentially marked on the road surface along the movement route after moving to the work point, (3) it is not necessary to previously install a fixed sensor or the like in the work area, and it is applied to an unknown environment without prior knowledge. be able to.
また、計測ロボットにより、移動経路に沿って路面上に順にマークをマーキングした後に、作業ロボットが、前記マークを順にたどって前記作業地点まで移動するので、計測ロボットと作業ロボットを順に運用できる。従ってタンデム運用や協調運用は不要であり、システムを簡易化できる。 In addition, after marking marks on the road surface in order along the movement path by the measurement robot, the work robot moves to the work point by following the marks in order, so that the measurement robot and the work robot can be operated in order. Therefore, tandem operation and cooperative operation are unnecessary, and the system can be simplified.
また、計測ロボットと作業ロボットのいずれか一方が故障した場合には、故障したロボットのみを修理し、或いは予備のロボットを用いることで、短時間に容易にリカバリーができる。
Further, when either one of the measurement robot and the work robot fails, it is possible to easily recover in a short time by repairing only the failed robot or using a spare robot.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明によるロボット誘導装置の全体構成図である。
この図に示すように、本発明のロボット誘導装置は、計測ロボット10、作業ロボット20、及び遠隔制御装置30を備える。
計測ロボット10及び作業ロボット20は、作業エリア1内の路面2上を路面2に沿って移動可能な移動ロボットである。また、遠隔制御装置30は、作業エリア1の外側から計測ロボット10及び作業ロボット20を無線で遠隔制御可能な制御装置である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a robot guidance device according to the present invention.
As shown in this figure, the robot guidance device of the present invention includes a
The
作業エリア1内には、障害物3と作業対象物9が存在する。障害物3は、計測ロボット10及び作業ロボット20の移動に支障がある例えば建物、瓦礫等の立体物である。作業対象物9は、例えば瓦礫、崩壊した建物、燃焼中の家屋、等である。
作業エリア1は、計測ロボット10及び作業ロボット20が路面2に沿って移動可能な限りで、事前知識のない未知環境であってもよい。
路面2は、作業エリア1内の障害物3と作業対象物9を除く領域である。路面2は、その上面に沿って計測ロボット10及び作業ロボット20が移動可能な限りで、起伏があってもよい。
In the
The
The
図2は、計測ロボット10の全体構成図である。
この図に示すように、計測ロボット10は、作業エリア1内の障害物3(図1参照)を3次元計測する3次元計測器12と、路面2上にマーク4をマーキングするマーキング装置14と、遠隔制御装置30と双方向に無線で通信可能な第1通信装置16とを有している。
3次元計測器12は、例えばレーザレンジファインダ(LRF)又は3次元レーザレーダである。マーキング装置14は、例えばペイント噴射器であり、路面2上に単色又は多色のマーク4をマーキングするようになっている。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of the
As shown in this figure, a measuring
The three-
この図において、計測ロボット10は、さらに移動機構17、移動支援カメラ18、及び計測ロボット制御装置19を備える。
移動機構17は、この例ではクローラ装置であるが、その他の移動機構(例えば車輪と操舵装置)であってもよい。
移動支援カメラ18は、計測ロボット10の周囲360度の画像を同時に撮像できる全方位視覚センサであり、撮像した画像は第1通信装置16により遠隔制御装置30に送信される。
計測ロボット制御装置19は、計測ロボット10を制御する制御装置である。計測ロボット制御装置19は、GPSコンパス、ジャイロセンサ、車輪用エンコーダ等を備え、計測ロボット10の位置を同定し、遠隔制御装置30に送信するようになっている。
In this figure, the
The moving
The
The measurement
上述した構成により、計測ロボット10は、周囲の環境情報(例えば障害物3の位置情報)を取得する機能、遠隔制御装置30で計画された移動経路7に沿って路面2上に順にマーク4をマーキングするマーキング機能、及び作業地点8(図1参照)にマーク4をマーキングするマーキング機能を有する。
With the configuration described above, the measuring
図3は、作業ロボット20の全体構成図である。
この図に示すように、作業ロボット20は、作業エリア1内で所定の作業を行う作業装置22と、路面2上のマーク4を検出する位置合わせカメラ24と、遠隔制御装置30と双方向に無線で通信可能な第2通信装置26とを有している。
作業装置22は、例えば多関節ロボットアームであり、その手先に取り付けられたハンドで、所定の作業を実施する。所定の作業は、例えば瓦礫の除去、鉄骨の切断、冷却水又は消防水の放水、等である。
位置合わせカメラ24は、作業装置22の付近に設置され、マーク4を撮像する。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of the
As shown in this figure, the
The
The
この図において、作業ロボット20は、さらに移動機構27、移動支援カメラ28、及び作業ロボット制御装置29を備える。
移動機構27は、この例ではクローラ装置であるが、その他の移動機構(例えば車輪と操舵装置)であってもよい。
移動支援カメラ28は、作業ロボット20の周囲360度の画像を同時に撮像できる全方位視覚センサであり、撮像した画像は第2通信装置26により遠隔制御装置30に送信される。
作業ロボット制御装置29は、作業ロボット20を制御する制御装置である。作業ロボット制御装置29は、位置合わせカメラ24の撮像画像に含まれる2以上のマーク4の位置から、作業ロボット20の移動方向を決定して制御し、かつ作業地点8において作業装置22の位置決めを行う。
In this figure, the
The moving
The
The work
上述した構成により、作業ロボット20は、計測ロボット10がマーキングしたマーク4を位置合わせカメラ24で撮像し、マーク4に沿って移動することにより、計画された移動経路7に沿って作業地点8へ移動することができる。また作業ロボット20は、作業地点8において計測ロボット10がマーキングしたマーク4に合わせて作業装置22の位置決めを行うことができる。
With the configuration described above, the
図4は、遠隔制御装置30の全体構成図である。
この図に示すように、遠隔制御装置30は、計測ロボット10及び作業ロボット20と双方向に無線で通信可能な第3通信装置32と、計測ロボット10の3次元計測による3次元データ5(図6参照)から作業エリア1内の障害物3を含む環境地図6と作業ロボット20の進入地点から作業地点8までの移動経路7とを作成するデータ処理部34とを有している。
FIG. 4 is an overall configuration diagram of the
As shown in this figure, the
図4において、データ処理部34は、3次元データ5や作業ロボット20の大きさ等のデータを記憶するデータ記憶部35、作業ロボット20の進入地点から作業地点8までの移動経路7を作成する経路作成部36、及び操作員が操作可能な遠隔操作インタフェース37を有する。
遠隔操作インタフェース37は例えばキーボード又はタッチパネルである。
In FIG. 4, the
The
データ処理部34は、計測ロボット10が取得した3次元データ5を解析して環境地図6を作成する処理や、作業ロボット20の移動経路7を作成する処理を行う。また、計測ロボット10と作業ロボット20へ動作指令を送る。この動作指令は、操作員の遠隔操作インタフェース37による確認操作と併用してもよい。
The
図5は、遠隔制御装置30による移動経路作成の説明図である。この図において、(A)(B)は従来例、(C)は本発明の例である。
データ処理部34(図4参照)は、作業ロボット20の寸法などにとって狭隘な通路がある場合は、例えば、通路の中心、かつ作業ロボット20が安全に通過できる進行方向などを考慮にいれた移動経路7を作成し、かつその移動経路7に合わせたマーク4の位置を計画する。実際にマーク4をつけるマーキング機能は計測ロボット10が有する。
FIG. 5 is an explanatory diagram for creating a movement route by the
The data processing unit 34 (see FIG. 4) moves in consideration of, for example, the center of the passage and the traveling direction in which the
作業ロボット20にとって狭隘な箇所のマーク4のマーキングは、図5のように行う。
すなわち、図5(A)のように、作業ロボット20にとって狭隘な通路が経路上にある場合、図5(B)のように狭隘箇所の中心にマーク4を描いただけでは、作業ロボット20の進行方向(車体方向)によっては障害物3と干渉する可能性がある。これに対し、図5(C)のように作業ロボット20の進行方向(車体方向)を1通りに定めるようなマーク4の点列を描けば、作業ロボット20はそのマーク4を追うだけで障害物3との干渉を回避できる。
Marking of the mark 4 in a narrow area for the
That is, as shown in FIG. 5A, when there is a narrow path on the path for the
図6は、本発明によるロボット誘導方法の全体フロー図である。
この図において、本発明のロボット誘導方法は、S1〜S13の各ステップ(工程)からなり、「計測ロボット10による作業エリア1の測量」、「環境地図6とマーキング」、及び「作業ロボット20の運用」を順に実施する。
FIG. 6 is an overall flowchart of the robot guidance method according to the present invention.
In this figure, the robot guidance method according to the present invention comprises steps (steps) S1 to S13, and includes “measurement of
(計測ロボット10による作業エリア1の測量)
(1)計測ロボット10が、作業エリア1内に進入する(S1)。
(2)計測ロボット10は、作業エリア1内を移動する。この移動は、計測ロボット制御装置19により自律的に行われる。なお移動支援カメラ18の映像を見ながら遠隔操作により、この移動を補助又は修正してもよい。
(3)移動の途中で計測ロボット10は適当な間隔をおいて静止し、3次元計測器12を用いて作業エリア1内の障害物3を3次元計測し(S2)、計測した3次元データ5を遠隔制御装置30に送信する。この際、隣り合う計測範囲が互いに重なり合うように間隔を調整する。
(Surveying
(1) The
(2) The measuring
(3) The measuring
(環境地図6、移動経路7とマーキング)
(4)遠隔制御装置30は計測ロボット10による3次元データ5をその都度受信する(S3)。
(5)遠隔制御装置30は複数の3次元データ5をまとめ、作業エリア1内の障害物3を含む環境地図6を作成する(S4)。
(6)また、遠隔制御装置30は作業ロボット20が進入地点から作業地点8まで移動する移動経路7を作成する(S5)。この際、あらかじめ記憶していた作業ロボット20の寸法データをもとに、狭隘通路を通過する際の車体方向(作業ロボット20の進行方向)も決定する。
(7)遠隔制御装置30は作成した環境地図6と移動経路7のデータを計測ロボット10に送信する。
(Environmental map 6, moving
(4) The
(5) The
(6) Further, the
(7) The
(8)次いで、計測ロボット10は環境地図6と移動経路7のデータを受信し(S6)、計測ロボット10は環境地図6に基づき移動経路7に沿って作業ロボット20の作業地点8まで移動して、移動経路7に沿って路面2上に順にマーク4をマーキングする(S7)。マーク4は適当な間隔をおいた点列にする。この間隔は、作業ロボット20の位置合わせカメラ24の画像内に複数のマーク4が撮像されるように設定する。
また、作業地点8のマーク4は、例えば大きさの異なる2つのマーク4を近接させてマーキングする。
(9)計測ロボット10は作業エリア1から退出する(S8)。
(8) Next, the
Further, the mark 4 at the
(9) The
(作業ロボット20の運用)
(10)次いで、作業ロボット20は、作業エリア1内へ進入する(S9)。
(11)作業ロボット20は、マーク4を順にたどって作業地点8まで自律的に移動する(S10)。この移動は、作業ロボット20の位置合わせカメラ24により2以上のマーク4を同時に含む画像を撮像し、そのうちの最も近いマーク4を撮像した画像の画像中心に位置決めし、その次に近いマーク4が進行方向に位置するように作業ロボット20の進行方向を制御するのがよい。
なおこの際、位置合わせカメラ24の映像を見ながら遠隔操作により作業ロボット20の移動を補助又は修正してもよい。
(12)作業地点8の付近まで移動したら、位置合わせカメラ24で路面2のマーク4を撮像する。
(13)作業装置22の基準位置と作業地点8のマーク4の位置とが一致するように作業地点8で作業装置22の位置合わせを実施する(S11)。例えば、作業地点8のマーク4が、大きさの異なる近接した2つのマーク4である場合、一方のマーク4が位置合わせカメラ24の画像中心に位置し、他方のマーク4が画像上でその前方に位置するように設定する。なおこの際、位置合わせカメラ24の映像を見ながら遠隔操作により位置調整を行ってもよい。
(14)位置決め完了後、所定の作業を開始する(S12)。
(15)作業完了後、作業ロボット20は作業エリア1から退出する(S13)。
(Operation of work robot 20)
(10) Next, the
(11) The
At this time, the movement of the
(12) After moving to the vicinity of the
(13) The
(14) After completion of positioning, predetermined work is started (S12).
(15) After completion of the work, the
上述した実施形態では、マーク4のマーキングとして、塗料で路面2に印を付けることを想定している。しかし本発明はこの例に限定されず、その他の手段、例えば、色のついた物体(球体など)の取り付け、画像計測により検知しやすい目印となるものの設置、あるいは、計測ロボット10が耐環境性の高い発信機をマーク4の代わりに置き、作業ロボット20が電波の発信源へ位置合わせする手段であってもよい。
In the embodiment described above, the marking of the mark 4 is assumed to mark the
また、移動経路7の幅に余裕のある通路ではマーク4の間隔を広く、逆に狭隘な通路ではマーク4の間隔を狭くする機能を付加してもよい。
In addition, a function may be added in which the distance between the marks 4 is wide in a path having a sufficient width of the moving
作業ロボット20は、マーク4の検出と移動および作業地点8への位置合わせを自動で行なう自律型ロボットであるのが好ましいが、その一部を移動支援カメラ28の映像を見ながら遠隔操作により操作してもよい。
The
上述した本発明の方法及び装置によれば、以下の効果が得られる。
(1)作業ロボット20はその作業内容によって比較的大型の作業装置22を持つ必要などが発生し、このためロボット自体が大型化することが考えられるが、計測ロボット10は周囲計測とマーキング機能に限定されるため、比較的小型で、小回りがきく作業ロボット20とすることができ、狭隘な箇所などでも比較的容易に運用できる。
(2)作業ロボット20は、操作者に対しての視覚支援機能が不要もしくは、マーク4に沿って移動するための視覚支援情報のみを提示する機能を持てばよく、複雑な位置同定システムなどが必要ないため、システムが簡易となり、構成によっては作業ロボット20を小型化することなども可能となる。
(3)計測ロボット10と作業ロボット20は、それぞれの役割があるとき以外は作業エリア1内に入る必要が無いため、苛酷環境に不必要に曝されずに済む。
(4)作業ロボット20には高性能な計測機器を搭載する必要が無い。
(5)作業ロボット20は、障害物3を特に意識する必要はなく、路面2のマーク4を追うことだけに注力できる。このため、作業の効率化と時間短縮が可能となる。
According to the method and apparatus of the present invention described above, the following effects can be obtained.
(1) The
(2) The
(3) Since the
(4) The
(5) The
上述した本発明の方法及び装置によれば、作業ロボット20は、作業エリア1内の路面2上にマーキングされたマーク4を順にたどって作業地点8まで移動するので、(1)作業ロボット20を作業エリア1内の作業地点8まで正確かつ安全に誘導することができ、(2)作業ロボット20に障害物情報の取得手段や自己位置の同定手段を備える必要がなく、これにより作業ロボット20を小型化、軽量化できる。
According to the above-described method and apparatus of the present invention, the
また、遠隔制御装置30により、作業エリア1内の障害物3を含む環境地図6と作業ロボット20の進入地点から作業地点8までの移動経路7とを作成するので、計測ロボット10に環境地図作成手段や移動経路作成手段を備える必要がなく、これにより計測ロボット10を小型化、軽量化できる。
Further, since the
また、計測ロボット10により、作業エリア1内の障害物3を3次元計測し、計測した3次元データ5を遠隔制御装置30に送信し、かつ計測ロボット10により、環境地図6に基づき移動経路7に沿って作業ロボット20の作業地点8まで移動して、移動経路7に沿って路面2上に順にマーク4をマーキングするので、(3)作業エリア1内に固定センサ等を予め設置する必要がなく、事前知識のない未知環境に適用することができる。
In addition, the
また、計測ロボット10により、移動経路7に沿って路面2上に順にマーク4をマーキングした後に、作業ロボット20が、マーク4を順にたどって作業地点8まで移動するので、計測ロボット10と作業ロボット20を順に運用できる。従ってタンデム運用や協調運用は不要であり、システムを簡易化できる。
Moreover, after marking the mark 4 on the
また、計測ロボット10と作業ロボット20のいずれか一方が故障した場合には、故障したロボットのみを修理し、或いは予備のロボットを用いることで、短時間に容易にリカバリーができる。
Further, when either one of the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.
1 作業エリア、2 路面、3 障害物、4 マーク、
5 3次元データ、6 環境地図、
7 移動経路、8 作業地点、
10 計測ロボット、12 3次元計測器、14 マーキング装置、
16 第1通信装置、17 移動機構、
18 移動支援カメラ、19 計測ロボット制御装置、
20 作業ロボット、22 作業装置、24 位置合わせカメラ、
26 第2通信装置、27 移動機構、
28 移動支援カメラ、29 作業ロボット制御装置、
30 遠隔制御装置、32 第3通信装置、
34 データ処理部、35 データ記憶部、
36 経路作成部、37 遠隔操作インタフェース
1 work area, 2 road surface, 3 obstacles, 4 marks,
5 3D data, 6 Environmental map,
7 travel routes, 8 work points,
10 measuring robot, 12 3D measuring instrument, 14 marking device,
16 1st communication apparatus, 17 moving mechanism,
18 movement support camera, 19 measuring robot controller,
20 working robots, 22 working devices, 24 alignment cameras,
26 second communication device, 27 moving mechanism,
28 movement support cameras, 29 work robot control devices,
30 remote control device, 32 third communication device,
34 data processing unit, 35 data storage unit,
36 Route creation unit, 37 Remote operation interface
Claims (7)
(A)計測ロボットにより、作業エリア内の障害物を3次元計測し、計測した3次元データを遠隔制御装置に送信し、
(B)遠隔制御装置により、前記3次元データから作業エリア内の障害物を含む環境地図と作業ロボットの進入地点から作業地点までの移動経路とを作成して、作成した環境地図と移動経路のデータを計測ロボットに送信し、
(C)計測ロボットにより、前記環境地図に基づき前記移動経路に沿って作業ロボットの作業地点まで移動して、前記移動経路に沿って路面上に順にマークをマーキングし、
(D)作業ロボットは、前記マークを順にたどって前記作業地点まで移動する、ことを特徴とするロボット誘導方法。 A measurement robot and a work robot capable of moving on the road surface in the work area, and a remote control device capable of remotely controlling the measurement robot and the work robot from the outside of the work area,
(A) The obstacle in the work area is three-dimensionally measured by the measuring robot, and the measured three-dimensional data is transmitted to the remote control device.
(B) Using the remote control device, an environment map including obstacles in the work area and a movement route from the entry point of the work robot to the work point are created from the three-dimensional data. Send data to the measuring robot,
(C) The measuring robot moves along the movement route to the work point of the work robot based on the environmental map, and marks marks in order on the road surface along the movement route,
(D) The robot guiding method, wherein the work robot moves to the work point by following the marks in order.
計測ロボットは、作業エリア内の障害物を3次元計測する3次元計測器と、路面上にマークをマーキングするマーキング装置と、遠隔制御装置と双方向に通信可能な第1通信装置と、を有しており、
作業ロボットは、作業エリア内で所定の作業を行う作業装置と、路面上のマークを検出する位置合わせカメラと、遠隔制御装置と双方向に通信可能な第2通信装置と、を有しており、
遠隔制御装置は、計測ロボット及び作業ロボットと双方向に通信可能な第3通信装置と、前記3次元計測による3次元データから作業エリア内の障害物を含む環境地図と作業ロボットの進入地点から作業地点までの移動経路とを作成するデータ処理部と、を有しており、
(A)計測ロボットにより、作業エリア内の障害物を3次元計測し、計測した3次元データを遠隔制御装置に送信し、
(B)遠隔制御装置により、前記3次元データから作業エリア内の障害物を含む環境地図と作業ロボットの進入地点から作業地点までの移動経路とを作成して、作成した環境地図と移動経路のデータを計測ロボットに送信し、
(C)計測ロボットにより、前記環境地図に基づき前記移動経路に沿って作業ロボットの作業地点まで移動して、前記移動経路に沿って路面上に順にマークをマーキングし、
(D)作業ロボットは、前記マークを順にたどって前記作業地点まで移動する、ことを特徴とするロボット誘導装置。
A measurement robot and a work robot capable of moving on the road surface in the work area, and a remote control device capable of remotely controlling the measurement robot and the work robot from the outside of the work area,
The measuring robot has a three-dimensional measuring device that three-dimensionally measures an obstacle in a work area, a marking device that marks a mark on a road surface, and a first communication device that can communicate with a remote control device in both directions. And
The work robot has a work device that performs a predetermined work in the work area, an alignment camera that detects a mark on the road surface, and a second communication device capable of bidirectional communication with the remote control device. ,
The remote control device includes a third communication device capable of bidirectional communication with the measurement robot and the work robot, an environment map including obstacles in the work area, and an entry point of the work robot from the three-dimensional data obtained by the three-dimensional measurement. A data processing unit that creates a travel route to the point,
(A) The obstacle in the work area is three-dimensionally measured by the measuring robot, and the measured three-dimensional data is transmitted to the remote control device.
(B) Using the remote control device, an environment map including obstacles in the work area and a movement route from the entry point of the work robot to the work point are created from the three-dimensional data. Send data to the measuring robot,
(C) The measuring robot moves along the movement route to the work point of the work robot based on the environmental map, and marks marks in order on the road surface along the movement route,
(D) The robot guidance device characterized in that the work robot moves to the work point by following the marks in order.
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