JP4219996B2 - ロボット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠隔操作により向きおよび移動が制御されるロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、深海や宇宙空間等のように人間が直接作業することが困難な環境や、原子力発電所内のように人間にとって危険な環境の中で、人間に代わって作業を行うロボットが開発されており、またそのロボットが何らかの原因で自律的に動作することが不可能になった緊急時等に、操作者（オペレータ）がそのロボットを遠隔操作により移動させるロボット遠隔制御システムが考えられている。
【０００３】
また近年では、病院やオフィスビル等の、周囲に人間がいる環境でロボットを遠隔操作により移動させることも行われており、このような環境では、特に安全性が求められている。
このようなロボット遠隔制御システムの一例として、特開平３−２６４９１号公報には、カメラがマニュピレータ等の被写体を自動的に追尾し、煩わしいカメラワークを軽減して、オペレータがロボット操作に専念できるようにしたロボット遠隔制御システムが提案されている。また特開平６−２８５７８６号公報には、カメラとマニュピレータ等の被写体との相対位置を常に一定に保つように、マニュピレータの動きに追随してカメラの設置位置を移動させ、これによりマニュピレータの位置によらずオペレータがいつも一定の間隔で操作できるようにしたロボット遠隔制御システムが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
周囲の安全に配慮しながらロボットを移動させる必要のある環境では、ロボット自身よりもむしろその周囲をカメラの被写体とする必要がある。ところが、上記の公報に示された従来の提案はそのロボット自身あるいはそのロボットの一部を被写体としてその被写体の動きに如何に追随するかを追求した提案であり、ロボット移動の際に周囲の障害物との接触を避け周囲の安全を図るという見地からは適当ではない。
【０００５】
また、ロボットの周囲を被写体とするカメラをそのロボットに設置することも考えられるが、その場合であっても障害物との接触の回避という観点から以下のような問題が考えられる。
図３は、ロボットにカメラを設置してそのロボットの周囲を写し出すように構成したときの問題点の説明図である。
【０００６】
図３（Ａ）に示すように、ロボット１０にカメラ１１が設定されている。
このカメラ１１は、図に点線で示す視野を有しており、パン機構１２により矢印Ａ−Ａ’方向に自在に回動される。
また、このロボット１０自身も矢印Ｂ−Ｂ’に示す方向に回動自在に構成されている。
【０００７】
ここで、図３（Ａ）に示すようにカメラ１１が障害物２０を捉え、この障害物を避けるために、ロボット１０が図３（Ｂ）に示すように矢印Ｂ方向に回転したものとする。そうするとそのロボット１０に設置されているカメラ１１も一緒に固定し、障害物２０がそのカメラ１１の視野から外れ、ロボット１１がこのまま矢印Ｂ方向に回転を続けると障害物に接触してしまう危険性がある。そこで、この場合、図３（Ｂ）のように障害物２０がカメラ１１の視野から外れると、ロボット１１の回転を一旦停止し、図３（Ｃ）に示すように、カメラ１１を、障害物２０をカメラ１１の視野に再び捉えるまで、ロボット１０の回転方向である矢印Ｂ方向とは逆の方向である矢印Ａ方向に回転させ、その後ロボット１０の回転を再開するという繁雑な操作が必要となる。通常オペレータは、ロボット１０の回転・移動を含め、そのロボット１０の本来の機能を発揮させるための種々の操作を行なう必要あり、障害物回避のために上記のような繁雑なカメラ操作が必要であるとオペレータに負担がかかり、操作ミスを生じる危険性が増し、特に周囲に人間がいる環境では極めて危険である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、オペレータが行なう煩わしいカメラ操作を軽減してロボット操作に集中できるようにすることにより、安全性をより向上させた、遠隔操作されるロボットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のロボットは、遠隔操作により向きおよび移動が制御されるロボットにおいて、
遠隔操作による指令を受けて該ロボットの向きおよび移動を制御する回転・移動制御部と、
向きの変更が自在なカメラと、
回転・移動制御部によりロボットの向きが変更される際に、カメラの向きを、ロボットの向きの変更方向とは逆の向きに変更するカメラ制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記本発明のロボットにおいて、上記カメラ制御部が、遠隔操作により回転・移動制御部へ入力されるロボットの向きの変更を指示する指令を入力し、その指令に基づいてカメラの向きを変更するものであってもよく、あるいは上記カメラ制御部が、ロボットの向きの変更量を検出し、検出された変更量に基づいてカメラの向きを変更するものであってもよい。
【００１１】
また、上記本発明のロボットにおいて、上記カメラ制御部が、遠隔操作によるカメラの向きの変更を指示する指令を受けてカメラの向きを変更するものであって、ロボットの向きの変更のタイミングと、カメラの向きの変更を指示する指令を受けたタイミングとが重なった場合に、指令によるカメラの向きの変更量と、ロボットの向きの変更量とを総合した変更量だけカメラの向きを変更するものであることが好ましい。
【００１２】
本発明のロボットは、ロボットの向きが変更されたことを受けて逆方向にカメラの向きを変更するものであり、これにより、煩わしいカメラ操作が軽減され、その分オペレータはロボット操作に専念でき、安全性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のロボットを含むロボット遠隔制御システムを示す図である。
図１に示すロボット遠隔制御システムは、ロボット１００と遠隔操作装置２００とからなり、ロボット１００側のアンテナ１０１と遠隔操作装置２００側のアンテナ２０１との間は電波で通信が行なわれる。ロボット１００には向きの変更が自在な、ロボット１００の周囲の環境を撮影するカメラ１０２が設置されており、カメラ１０２で得られた映像信号は、遠隔操作装置２００との通信を担うロボット制御部１０３を経由して遠隔操作装置２００に送信され、遠隔操作装置２００では、送信されてきた映像信号が、ロボット１００との通信を担う遠隔操作制御部２０２で受信され、画像を写し出すモニタ２０３に送られ、モニタ２０３においてその映像信号に基づく画像が映し出される。
【００１４】
一方、遠隔操作装置２００には、ロボット１００の向きおよび移動を操作するためのロボット操作子２０４およびロボット１００に設置されたカメラ１０２の向きを操作するためのカメラ操作子２０５が備えられており、オペレータがそれらの操作子２０４，２０５を操作すると、遠隔操作制御部２０２で、それぞれロボット操作信号、カメラ操作信号が生成されてロボット１００に送信される。ロボット１００側では、送信されてきたロボット操作信号、カメラ操作信号がロボット制御部１０３で受信され、それぞれ、回転・移動制御部１０４、カメラ制御部１０５に入力される。回転・移動制御部１０４は、入力されたロボット操作信号に基づいて、ロボット１００の回転や移動を担う車輪１０６の回転量等を制御することにより、ロボット１００全体の回転や移動を制御し、カメラ制御部１０５は、入力されたカメラ操作信号に基づいてカメラ１０２の向きを制御する。
【００１５】
ここで、ロボット制御部１０３で受信されたロボット操作信号はカメラ制御部１０５にも入力され、カメラ制御部１０５は、その入力されたロボット操作信号がロボット１００の向き（回転）を指示している場合、以下のように、そのロボット操作信号に基づいてもカメラ１０２の向きを制御する。すなわち、オペレータがカメラ操作子２０５は操作せずに、ロボット操作子２０４を操作してロボット１００の向きの変更を指示した場合、そのロボットの向きの変更を指示するロボット操作信号が生成されロボット１００に送られて回転・移動制御部１０４に入力されロボット１００の向きが変更されるが、そのロボットの向きの変更を指示するロボット操作信号はカメラ制御部１０５にも入力され、カメラ制御部１０５では、ロボット１００の向きが変更されてもカメラ１０２の視野に引き続き同じ被写体が入るように、ロボット１００に対するカメラ１０２の向きを、ロボット１０２の向きの変更方向とは逆向きに、ロボット１００の向きの変更角度と同一角度だけ変更する。こうすることにより、ロボット１００の向きが変更されても、モニタ２０３上には引き続き同じ被写体、例えば移動の際の障害物が映し出され、したがってオペレータは、ロボット１００の向きの変更操作に伴ってカメラ１０２の向きを同時に変更操作する必要性から開放され、オペレータの操作ミスの減少が図られ、ロボットの移動に伴うロボットと障害物とが接触する危険性が低減される。
【００１６】
ロボット操作子２０４が操作されてロボット１００の向きの変更が指示されるとともに、それと同様にカメラ操作子２０５が操作されてカメラ１０２の向きの変更が指示されたときは、カメラ制御部１０５では、カメラ操作信号とロボット操作信号との双方に基づき、ロボット１００の向き変更されても、そのロボット１００の向きの変更の直前のカメラ１０２の向きを基準の向きとしたとき、ロボット１００の向きの変更にかかわらず、その基準の向きから、カメラ操作信号が指示するカメラの向きの変更量だけカメラの向きが変更されるように、そのカメラの向きを制御する。
【００１７】
カメラ２の向きを上記のように制御することにより、ロボットの向きの変更とは独立したカメラ操作が可能となる。
図２は、本発明の第２実施形態のロボットを含む遠隔制御システムを示す図である。図１に示すロボット遠隔制御システムとの相違点について説明する。
図１に示す例では、ロボット制御部１０３で受信されたロボット操作信号は回 転・移動制御部１０４に入力されるとともにカメラ制御部１０５にも入力され、カメラ制御部１０５では、カメラ操作信号とともにロボット操作信号にも基づいてカメラ１０２の向きが制御されたが、図２に示す例では、ロボット制御部１０３で受信されたロボット操作信号は、回転・移動制御部１０４のみに入力され、カメラ制御部１０５には直接的には入力されない。それに代わり、回転・移動制御部１０４では、各車輪１０６の回転量が検出されて、これら各車輪１０６ごとの回転量を総合してロボット１００全体としての回転量が検出され、その検出されたロボット１００全体としての回転量がカメラ制御部１０５入力される。カメラ制御部１０５では、この入力されたロボット１００の回転量を、図１に示す第１実施形態におけるロボット操作信号に代わる、そのロボット操作信号と同等な信号として取り扱われる。
【００１８】
この図２に示す第２実施形態の場合、ロボット１００の実際の回転量を検出してカメラ１０２の向きを制御するため、第１実施形態と比べ、カメラ１０２の向きをより精確に制御することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロボットの向きが変更されてもそれによってカメラの向きまでが同時に変更されてしまうことが防止され、したがって煩らわしいカメラ操作が軽減され、オペレータは、その分ロボットの操作に専念でき、安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のロボットを含むロボット遠隔制御システムを示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態のロボットを含むロボット遠隔制御システムを示す図である。
【図３】ロボットにカメラを設置してそのロボットの周囲を写し出すように構成したときの問題点の説明図である。
【符号の説明】
１００ ロボット
１０１ アンテナ
１０２ カメラ
１０３ ロボット制御部
１０４ 回転・移動制御部
１０５ カメラ制御部
１０６ 車輪
２００ 遠隔操作装置
２０１ アンテナ
２０２ 遠隔操作制御部
２０３ モニタ
２０４ ロボット操作子
２０５ カメラ操作子

Claims (3)

1. 移動するロボットであって、その移動方向を定める該ロボットの向きが遠隔操作制御されるロボットにおいて、
   遠隔操作による指令を受けて該ロボットの向きを制御する回転・移動制御部と、
   当該ロボットに搭載され、その搭載された位置からの視野を定める方向であって、該ロボットの向きに対する相対的な向きの変更が自在なカメラと、
   遠隔操作によるカメラの向きの変更を指示する指令を受けて前記搭載された位置からの視野を定める方向であるカメラの向きを変更するものであって、
   前記回転・移動制御部により該ロボットの向きが変更される際には、前記ロボットに対するカメラの向きを該ロボットの向きの変更方向とは逆の方向へ該ロボットの向きの変更角度と同一の角度に基づいて変更し、
   該ロボットの向きの変更のタイミングと、該カメラの向きの変更を指示する指令を受けたタイミングとが重なった場合に、前記ロボットの向きが変更されてもそのロボットの向きの変更の直前のカメラの向きを基準の向きとして維持するように、前記ロボットに対するカメラの向きを該ロボットの向きの変更方向とは逆の向きに該ロボットの向きの変更角度と同一の角度を用いて変更し、前記維持されたカメラの向きを基準として、該カメラの向きの変更を指示する指令によるカメラの向きの変更角度だけ該カメラの向きの変更を指示する指令による変更方向へカメラの向きを変更するカメラ制御部とを備えたことを特徴とするロボット。
2. 前記カメラ制御部が、遠隔操作により前記回転・移動制御部へ入力される該ロボットの向きの変更を指示する指令を入力し、該ロボットの向きの変更を指示する指令に基づいてカメラの向きを変更するものであることを特徴とする請求項１記載のロボット。
3. 前記カメラ制御部が、該ロボットの向きの変更角度を検出し、検出された変更角度に基づいてカメラの向きを変更するものであることを特徴とする請求項１記載のロボット。

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