JPH02219377A - 画像情報伝送装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、テレビカメラを用いた画像情報伝送装置に関
する。

（従来の技術） 移動ロボットのように、障害物を回避しながら作業位置
へ向けて移動しなければならないようなシステムでは、
環境情報を取り入れるための画像情報伝送装置を必要と
する。たとえば、遠隔操作式マニピュレータを備えた移
動ロボットシステムでは、一般に、マニピュレータの位
置、姿勢の確認１作業場の確認および移動制御の容易化
のために、マニピュレータの後方に立体テレビカメラを
設置し、オペレータが立体テレビモニタを観察しながら
マニピュレータの操作と移動制御とを行なえるようにし
ている。そして２通常は、テレビカメラにズーム機能を
持たせるとともにカメラを支持する雲台にパン・チルト
機能を持たせ、これらの機能を最大限に活用することに
よって実在観のある画像情報をオペレータが得られるよ
うにしている。

しかしながら、立体テレビカメラでは視野範囲に限界が
あり、死角領域が必然的に広くなる。このため１作業や
環境が複雑になると、マニピュレタでの作業性が大幅に
低下する。このようなことから、従来は、立体テレビカ
メラのほかに、補助テレビカメラを数箇所に亙って配置
したり、あるいは観察位置を可変可能とするカメラアー
ムを備えた補助テレビカメラを設置したりして立体テレ
ビカメラでは見えない死角領域や作業場の監視を行なう
ようにしている。しかし、補助テレビカメラを複数箇所
に設置する方式では、テレビカメラの台数性のカメラコ
ントロールユニットが必要となり２画像情報伝送系全体
が複雑化するのを免れ得ない問題かあった。また２位置
可変のアームに補助テレビカメラを搭載する方式では、
補助テレビカメラの台数を減らせる反面、アームは勿論
のことアームを駆動するためのモータおよびドライバー
を必要とするため１画像情報伝送系全体の重量が増加し
、これに伴って全体が高価格化する問題があった。

そこで、このような不具合を解消するために。

マニピュレータに付設されて遠隔操作される要素。

たとえばマニピュレータの近傍にマニピュレータ支援用
として配置されるクレーン装置のアームに補助テレビカ
メラを搭載し、このクレーンアームを補助テレビカメラ
の位置可変用に共用することが考えられる。このように
構成すると、補助テレビカメラ専用の可変アームを設け
る必要がないので２画像情報伝送系全体を大幅に単純化
できる。

しかし、クレーン装置は、マニピュレータを支援するた
めのものであり、マニピュレータと協同して動作しなけ
ればならない場合が多い。このため。

クレーンアームに補助テレビカメラを搭載しても。

クレーンアームが本来の支援動作を行なうと、この支援
動作に伴って補助テレビカメラの視野が動き、この結果
、オペレータが必要としている領域の画像が得られない
問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、テレビカメラを主として別の用途に供され
る遠隔操作式の可動体に取付けてなる画像情報伝送装置
においては、可動体をカメラ位置可変用に共用できる反
面、可動体が本来の動作を行なったときには目的とする
領域の画像情報が得られない問題があった。

そこで本発明は、テレビカメラを主として別の用途に供
される遠隔操作式の可動体に取付けたことによる利点を
損うことなく、シかも可動体がそれ本来の動作を行なっ
た場合でも、この動作の影響を受けることなく常に目的
とする領域の画像情報を伝送することができる画像情報
伝送装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために２本発明に係る画像情報伝送
装置は、テレビカメラと、このテレビカメラが捕えた画
像を写し出す受像装置とを備え。

上記テレビカメラを主として別の用途に供される遠隔操
作式の可動体に取付けてなるものにおいて。

前記テレビカメラを前記可動体に対して可動自在に支持
する雲台と、前記テレビカメラの視野の変化を検出する
手段と、この手段によって検出された前記視野の変化に
対応させて前記テレビカメラの視野を一定領域に保つべ
く前記雲台を制御する方向制御手段とを備えている。

（作　用） 可動体が動くと、テレビカメラの視野領域も変化しよう
とする。このとき、視野の変化が前記検出手段によって
検出される。そして、方向制御手段は視野の変化に対応
させてテレビカメラの視野を一定領域に保つべく雲台を
制御する。したがって、可動体が別の動作を行なうため
に動いてもテレビカメラが捕える視野領域は不変に保た
れることになる。このため、主として別の用途に供され
る遠隔操作式の可動体にテレビカメラを搭載し。

この可動体をカメラアームに兼用させたときに起り易い
テレビカメラの視野領域の移動を防止することが可能と
なる。

（実施例） 以下１図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図には本発明の一実施例に係る画像情報伝送装置を
搭載した柱上活線作業用ロボット１の外観が示されてい
る。この作業用ロボット１は、たとえば電柱２の上端部
に固定されたＤ彫金具３によって支持されている碍子４
ａ、４ｂ、４ｃを配電線５に通電したままの状態で交換
するときなどにおいて使用される。

作業用ロボット１は、大きく分けて、車両１１と、この
車両１１上に旋回自在で、かつ起伏自在に、しかも伸縮
自在に搭載されたブーム１２と。

このブーム１２の先端部に旋回自在に取付けられたワー
キングベース１３と、このワーキングベース１３の下面
に基端部が固定された作業用マニピュレータ１４と、ワ
ーキングベース１３の上面に設置されたクレーン装置１
５とで構成されている。

ブーム１２は、軸心線１６を中心にして旋回自在で、軸
心線１７を中心にして起伏自在に取付けられ、かつ軸心
線１７と先端部との間の部分が伸縮自在に形成されてい
る。また、ワーキングベース１３は、軸心線１８を中心
にして旋回自在に取付けられている。そして、ブーム１
２の旋回角θ１．起伏角θ２．長さり、ワーキングベー
ス１３の旋回角θ３の制御は、車両１１上のキャビン１
９内に設置されている操作パネル２ｏの対応するレバー
をオペレータ２１が操作し、これによって油圧モータ等
を駆動することによって行なわれる。

作業用マニピュレータ１４は、マスタスレーブマニピュ
レータのスレーブマニピュレータによって構成されてい
る。マスクマニピュレータは、第１図中に２２で示すよ
うに、キャビン１９内に配置されており、オペレータ２
１によって操作される。すなわち、前述したワーキング
ベース１３の外面で作業用マニピュレーター４のハンド
部を後方から観察できる位置には、パン譬チルト機能を
有した雲台２３を介して自動焦点式の立体テレビカメラ
２４が設置されており、またキャビン１９内には立体テ
レビカメラ２４で得られた画像を写し出す立体モニタテ
レビ２５が配置されている。

このロボットでは、オペレータ２１が立体モニタテレビ
２５で作業用マニピュレーター４の動きを観察しながら
マスクマニピュレータ２２を操作することによって作業
用マニピュレーター４に作業を行なわせるようにしてい
る。なお、雲台２３の制御は操作パネル２０に設けられ
た専用のレバーを操作することによって行われる。

クレーン装置１５は、第２図に示すように。

端側がワーキングベース１３に対して片持ち支持される
とともに支持部を中心にして起伏自在に。

かつ旋回自在に設けられたクレーンアーム３１と。

このクレーンアーム３１の起伏角を軸心線３２を中心に
して可変する油圧モータ等で構成された起状部動機構３
３と、クレーンアーム３１の旋回角を軸心線１８を中心
にして可変するモータ等で構成された旋回駆動機構３４
と、先端部にフック部３５を有し、この先端部をクレー
ンアーム３１の遊端部に設けられた滑車３６を経由させ
て垂下させた巻上げ用のワイヤ３７と、このワイヤ３７
を選択的に昇降、させる電動式のウィンチ機構３８とで
構成されている。そして、起伏駆動機構３３゜旋回駆動
機構３４およびウィンチ機構３８の制御は、キャビン１
９内に設置された前記操作パネル２０上のレバーを操作
することによって行われる。

クレーンアーム３１の遊端部で下部には１本発明に係る
画像情報伝送装置４１の一部を構成する撮像部４２が配
置されており、またキャビン１９内には残りの主要部を
構成する受像部４３が配置されている。

撮像部４２は、第３図に示すように、クレーンアーム３
１の遊端部で下部に取付けられた直交３軸回り（α、β
、γ）に回転自在な雲台４４と。

この雲台４４にレンズ４５側を下にして取付けられた自
動焦点式の補助テレビカメラ４６と、雲台４４に取付け
られて内蔵電池を電源として動作する制御器４７とで構
成されている。

制御器４７は、アンテナ４８を介して外部から回転角制
御信号Ｓ１が与えられたときに上記信号Ｓ】に対応させ
て雲台４４の各軸の回転角α、β。

γを制御する駆動機能と、現在の回転角α、β。

γを検出し、この角度信号Ｓ２をアンテナ４８を介して
送信する機能と、補助テレビカメラ４６で得られた映像
信号Ｓ３をアンテナ４８を介して送信する機能とを備え
ている。

一方、受像部４３は第４図に示すように構成されている
。すなわち、アンテナ４９を備えた送受信機５０と、視
野制御装置５１と、立体モニタテレビ２５に隣接させて
配置されたモニタテレビ５２とで構成されている。視野
制御装置５１は。

映像解析装置５３と、基準情報記憶装置５４と。

比較装置５５と、信号分配装置５６と２回転角信号生成
装置５７とで構成されている。すなわち。

送受信機５０を介して受信された映像信号Ｓ３を映像解
析装置５Ｂに導入し、この装置５３から映像信号Ｓ３と
、撮像素子内での特徴点の位置に関係する座標信号Ｓ４
とを出力させている。なお。

特徴点の選び方には種々の方法があるが、この実施例で
は第２図および第３図に示すように、ワーキングベース
１３にパン旋回機構５８およびチルト旋回機構５９を介
してビーム投光器６０を取付け、このビーム投光器６０
で観察対象６１の表面に光点６２を形成し、この光点６
２の映像を特徴点としている。そして、映像信号Ｓ３お
よび座標信号Ｓ４を比較装置５５の一方の入力端に与え
ている。また、比較装置５５の他方の入力端に基準情報
記憶装置５４から読み出された光点６２の撮像素子内で
の基準座標信号Ｓ５を与えている。比較装置５５は、映
像信号Ｓ３についてはそのまま通過させ、座標信号につ
いては両信号間の差信号Ｓ６を出力する。この差信号Ｓ
６と映像信号Ｓ３との重畳された信号を信号分配装置５
６に送り。

この信号分配装置５６で両信号を分離し、映像信号Ｓ３
をモニタテレビ５２に与え、また差信号Ｓ６を回転角信
号生成装置５７に与えている。回転角信号生成装置５７
は、差信号Ｓ６と、送受信機５０を介して受信された角
度信号Ｓ２とに基いて差信号Ｓ６を零にし得る回転角制
御信号Ｓ１を算出し、これを送受信機５０に与えるよう
にしている。なお、第４図中６３は基準情報記憶装置５
４に記憶されている基準座標信号Ｓ５を変更するときに
用いられるスイッチを示している。すなわち、基準座標
信号Ｓ、を変更すときには次のようにする。まず、スイ
ッチ６３をオン状態にすると、比較装置５５から映像信
号Ｓ３だけが出力されるように切換わる。この状態でパ
ン旋回機構５８およびチルト旋回機構５９を制御して観
察対象６１上の光点６２の位置を所望位置へ移動させる
。次に、モニタテレビ５２を観察しながら画面上の所望
の位置に光点６２が位置するようにクレン装置１５のク
レーンアーム３１の位置を制御する。この状態でスイッ
チ６３をオフ状態にすると、そのときの撮像素子内の光
点座標が基準座標信号Ｓ５として基準情報記憶装置５４
に記憶される。

次に、上記のように構成された柱上活線作業用ロボット
１を使って実際に碍子４ａ、４ｂ、４ｃを交換するとき
の操作例を説明する。

まず、対象とする電柱２の近くに車両１１を停車させる
。このとき、補助テレビカメラ４６は真下を向いている
ものとし、またスイッチ６３はオン状態に保たれている
ものとする。この状態でオペレータ２１が作業用マニピ
ュレータ１４を直視したり、あるいは立体モニタテレビ
２５およびモニタテレビ５２を観察しながら操作パネル
２０のブーム制御用のレバーおよびワーキングベース制
御用のレバーを操作し、これによって作業用マニピュレ
ータ１４がＤ彫金具３の真横に位置するように旋回角θ
１．起伏角θ２．長さし、旋回角θ３を調整する。すな
わち、立体モニタテレビ２５で垂直方向の環境を確認で
き、またモニタテレビ５２で水平方向の環境を確認でき
ることになる。

次に、雲台２３を制御して立体テレビカメラ２４の視点
を作業対象に合せる。また、クレーンアーム３１を制御
して補助テレビカメラ４６を作業対象の上方に位置させ
る。次に、ビーム投光器６０の位置を制御して作業対象
あるいはその近傍に位置する物体の表面に光点６２を形
成させる。

そして、この光点６２がモニタテレビ５２の画面上の所
望の場所に位置するようにクレーンアーム３１の位置を
制御し、この状態でスイッチ６３をオフ状態に切換える
。この切換えによって、そのときの撮像素子内における
光点６２の座標が基準座標信号Ｓ５として基準情報記憶
装置５４に記憶される。

次に、キャビン１９内の立体モニタテレビ２５およびモ
ニタテレビ５２を観察しながらマスタマニピュレータ２
２を操作することによって作業用マニピュレータ１４に
碍子交換作業を行なわせる。

この場合、立体テレビカメラ２４を作業用マニピュレー
タ１４の後方で、かつハンド部を観察できる位置に配置
しているので、マスクマニピュレータ２２に対するオペ
レータ２１の目の位置および立体モニタテレビ２５を見
る方向と２作業用マニピュレータ１４に対する立体テレ
ビカメラ２４の位置および見る方向とをほぼ同一にする
ことが可能となり、オペレータ２１による直感的な遠隔
操作も支障なく実現できる。また、クレーンアーム３１
の遊端に取付けられた補助テレビカメラ４６で得られた
映像を写し出すモニタテレビ５２によって作業用マニピ
ュレータ１４が作業を行なっている場の全体の監視と、
立体テレビカメラ２４では撮像することができない死角
領域の監視とを行なうことができるので、より安全てが
っ迅速な作業の実現を図ることができる。

ところで１作業中に作業用マニピュレータ１４でハンド
リングできない重量物を吊り下げたり。

これを位置決めしなければならないような場合には、ク
レーン装置１５を使わなければならない。

クレーン装置１５での作業には、クレーンアーム３１の
旋回、起伏動作やウィンチ機構３８による巻上げ動作が
伴う。このため、補助テレビカメラ４６の視野が変わり
、モニタテレビ５２での監視が困難となる。

しかし、この実施例では補助テレビカメラ４６側に制御
器４７を設けるとともにキャビン１９側に視野制御装置
５１を設けているので、クレーンアーム３１が旋回動作
や起伏動作を行なっても常に一定領域の視野像をモニタ
テレビ５２に写し出すことができる。すなわち、基準情
報記憶装置５４には１作業開始時点に設定された光点６
２の撮像素子内における座標が基準座標として記憶され
ている。クレーンアーム３１で作業を行なわせるために
、その旋回角や起伏角を制御すると、これに伴って補助
テレビカメラ４６の視野領域が移動しようとする。補助
テレビカメラ４６の現実の視野領域が変化すると、その
ときの撮像素子内における光点６２の座標も基準情報記
憶装置５４に記憶されている基準座標とは異なったもの
となる。

このように両座様に差が生じると、比較装置５５から差
信号Ｓ６が出力される。この差信号Ｓ６は回転角信号生
成装置５７に与えられる。回転角信号生成装置５７は、
差信号Ｓ６と、送受信機５０を介して受信された角度信
号Ｓ２とに基いて差信号Ｓ６を零にし得る回転角制御信
号Ｓ１を算出し。

これを送受信機５０を介して制御器４７に与える。

制御器４７は受信した回転角制御信号Ｓ１に基いて雲台
４４の回転角α、β、γを制御する。したがって、クレ
ーンアーム３１が、それ本来の仕事を行なうために動い
てもモニタテレビ５２には常に一定領域の視野像が写し
出されることになる。

したがって、操作性を向上させることが可能となる。

なお２本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く種々変形できる。すなわち、上述した実施例では補助
テレビカメラ４６で得られた映像信号を解析して補助テ
レビカメラ４６の視野の変化を検出するようにしている
が、このように視野を変化させる要因はクレーンアーム
３１の動きにある。したがって、クレーンアーム３１の
旋回角および起伏角に基いて補助テレビカメラ４６を支
持する雲台４４の各軸の角度α、β、γを制御し。

これによって補助テレビカメラ４６の視野領域を一定範
囲に保つようにしてもよい。

第５図は上記のようにクレーンアーム３１の旋回角εお
よび起伏角δを入力して角度α、β、γを制御するよう
にした例を示すものでる。この図では第２図と同一部分
が同一符号で示されている。

この例ではクレーンアーム３１の起伏角δを制御する起
伏角制御機構３３に回転角検出器７０を取付けるととも
に旋回角εを制御する旋回角制御機構３４に回転角検出
器７１を取付け、これら回転角検出器７０．７１の出力
信号Ｓ７．Ｓ８を受像部４３ａに導入している。受像部
４３ａは、第６図に示すように、アンテナ４９を備えた
送受信機５０と、視野制御装置５１ａと、モニタテレビ
５２とで構成されている。視野制御装置５１ａは。

信号Ｓ７および信号Ｓ８を角度解析装置７２に導入して
いる。そして、角度解析装置７２の出力信号Ｓ９とアー
ム基本姿勢記憶装置７３から読み出された基準信号Ｓ１
ｏとを比較装置７４で比較し。

その差信号Ｓ　１１を雲台補正信号計算装置７５に導入
して補正信号Ｓ１゜を計算させている。また、送受信機
５０を介して受信された雲台４４の現実の角度α、β、
γに相当する角度信号Ｓ３と補正信号Ｓ　１２とを雲台
制御信号生成装置７６に導入しこの雲台制御信号生成装
置７６で補助テレビカメラ４６の視野を一定にし得る回
転角制御信号Ｓ１を形成させ、この信号Ｓ１を送受信機
５０を介して制御器４７に送信するようにしている。そ
して。

送受信機５０で受信された映像信号Ｓ３をモニタテレビ
５２に与えている。このように構成しても常に一定領域
の画像をモニタテレビ５２に写し出させることができる
。

また、補助テレビカメラのズーム値等を制御調整する手
段を付加し、クレーンアームが大きく動く場合でもモニ
タテレビに写し出される視野領域の映像の大きさを一定
に保持するようにしてもよい。また、第１図乃至第４図
に示した例では、補助テレビカメラの視野変化を画像解
析で検出するために１画像内に特徴となる光点を設ける
ようにしているが、たとえば明暗やエツジ部等の利用も
可能である。また、上述した各側では、撮像部と受像部
との聞出の信号の授受を電波を使って行なわせるように
しているが、電気絶縁上の問題がない場合には有線で行
わせるようにしてもよい。さらに、上述した各側は、オ
ペレータが遠隔操作するクレーンアームにテレビカメラ
を搭載した例であるが、オペレータによって遠隔操作さ
れる他の可動体にテレビカメラを搭載する場合にも本発
明を適用することができる。その他２本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形できる。

［発明の効果］ 以上述べたように２本発明に係る画像情報伝送装置によ
れば、クレーンアーム等ののように比較的大きな動きを
なし、かつ主として別の用途に供される遠隔操作式の可
動体にテレビカメラを搭載した場合であっても、可動体
の動きに左右されない安定した画像を伝送することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像情報伝送装置を組
込んだ柱上活線作業用ロボットの外観図。 第２図は同ロボットに組込まれたクレーン装置の外観図
、第３図は画像情報伝送装置における撮像部の構成を説
明するための図、第４図は画像情報伝送装置における受
像部の構成を説明するための図、第５図は画像情報伝送
装置の変形例の概略構成を説明するための図、第６図は
同装置における受像部の構成説明図である。 １・・・柱上活線作業用ロボット、１１・・・車両。 １２・・・ブーム、１３・・・ワーキングベース、１４
・・・作業用マニピュレータ、１５・・・クレーン装置
。 １９・・・キャビン、２０・・・操作パネル、２１・・
・オペレータ、２２・・・マスクマニピュレータ、２４
・・・立体テレビカメラ、２５・・・立体モニタテレビ
、３１・・・クレーンアーム、３３・・・起伏駆動機構
、３４・・・旋回駆動機構、４１．４１ａ・・・画像情
報伝送装置。 ４２・・・撮像部、４３．４３ａ・・・受像部、４４・
・・雲台、４６・・・補助テレビカメラ、４７・・・制
御器。 ５１．５１ａ・・・視野制御装置、５２・・・・・・モ
ニタテレビ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）テレビカメラと、このテレビカメラが捕えた画像
   を写し出す受像装置とを備え、上記テレビカメラを主と
   して別の用途に供される遠隔操作式の可動体に取付けて
   なる画像情報伝送装置において、前記テレビカメラを前
   記可動体に対して可動自在に支持する雲台と、前記テレ
   ビカメラの視野の変化を検出する手段と、この手段によ
   って検出された前記視野の変化に対応させて前記テレビ
   カメラの視野を一定領域に保つべく前記雲台を制御する
   方向制御手段とを具備してなることを特徴とする画像情
   報伝送装置。
2. （２）前記テレビカメラの視野の変化を検出する手段は
   、上記テレビカメラで捕えた画像を処理することによっ
   て行なうものである請求項１に記載の画像情報伝送装置
   。
3. （３）前記テレビカメラの視野の変化を検出する手段は
   、前記可動体の動作角から検出するものである請求項１
   に記載の画像情報伝送装置。
4. （４）前記可動体は、遠隔操作式マニピュレータの上方
   で、かつ上記マニピュレータを支援するクレーン装置の
   アームである請求項１に記載の画像情報伝送装置。