JPH08107516A - 建設ロボット用立体カメラ雲台装置及び建設ロボット用立体カメラ自動追従装置 - Google Patents

建設ロボット用立体カメラ雲台装置及び建設ロボット用立体カメラ自動追従装置

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JPH08107516A
JPH08107516A JP6239848A JP23984894A JPH08107516A JP H08107516 A JPH08107516 A JP H08107516A JP 6239848 A JP6239848 A JP 6239848A JP 23984894 A JP23984894 A JP 23984894A JP H08107516 A JPH08107516 A JP H08107516A
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camera
unit
drive unit
head
signal
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JP6239848A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Yanagihara
好孝 柳原
Takeshi Endo
健 遠藤
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Tokyu Construction Co Ltd
Original Assignee
Tokyu Construction Co Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0011—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement
    • G05D1/0038—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement by providing the operator with simple or augmented images from one or more cameras located onboard the vehicle, e.g. tele-operation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠隔型建設ロボットの視覚情報をオペレータ
に容易に提示できる建設ロボット用立体カメラ雲台及び
自動追従装置を提供する。 【構成】 ６軸磁気センサ３５が、オペレータ３４が上
下に頭７０を移動させた場合にティルト信号を出力し、
頭７０を左右に回転させるよう移動させた場合にパーン
信号を出力し、出力信号を制御装置２３が受けて水平駆
動部１６を回転させて、左、右眼カメラ２０、２１をテ
ィルト移動させると共に、垂直駆動部１５を回転させ
て、左、右眼カメラ２０、２１をパーン移動させる。ま
た検出手段で作業機の油圧アクチュエータのストローク
を検出して作業機の位置を検出した検出信号を制御装置
２３が受けて水平駆動部１６を回転させて、左、右眼カ
メラ２０、２１をティルト移動させると共に、垂直駆動
部１５を回転させて、左、右眼カメラ２０、２１をパー
ン移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遠隔型の建設ロボット、
例えば遠隔操縦バックホウ、遠隔操縦ロボット、遠隔操
縦油圧ショベルの作業機（マニピュレータ）の監視等に
使用される建設ロボット用立体カメラ自動追従装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】遠隔型の建設ロボット、例えば遠隔操縦
油圧ショベルをオペレータが操縦する場合、数１０ｍ程
度であれば肉眼で作業を確認できることもあるが、数１
００ｍともなると肉眼では作業を行なうことは不可能で
ある。
【０００３】このために、遠隔操縦油圧ショベルの作業
機（バケット）の動きを監視するカメラを遠隔操縦油圧
ショベルの車体に設けて、オペレータ席の前にカメラの
撮影画像を表示するディスプレイを配置し、オペレータ
はこのディスプレイにより作業機の動きを監視しながら
コントロールレバーを操作し制御を行うようになってい
た。
【０００４】この場合、作業機は操作制御に応じて動か
されるため、カメラはこの動きを監視できるようにその
向き、位置等の状態を遠隔操作できるように電動旋回雲
台に取り付けてあり、この遠隔操作は、オペレータ席に
配置されたコントロールレバーをオペレータが手で操作
することにより行われていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、立体視
可能な２眼のカメラを遠隔操縦油圧ショベルの作業観察
し易い位置に搭載し状況を把握することになると、カメ
ラの画角内ですべての作業状況を掲示することは難し
く、作業全体を瞬時に見渡せる立体カメラの動作装置及
び作業対象物を自動的に追従する装置が必要になってい
た。
【０００６】本発明は以上の従来技術における問題に鑑
みてなされたものであって、立体視可能な左眼カメラ及
び右眼カメラを遠隔型建設ロボットの作業を観察し易い
位置に搭載し状況を把握することが容易になり、遠隔型
建設ロボットの視覚情報をオペレータに容易に提示で
き、また、オペレータは、自分の確認したい方向に立体
画像を見ることができる建設ロボット用立体カメラ雲台
装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、遠
隔型建設ロボットの視覚情報をオペレータに容易に提示
でき、また、オペレータは、作業対象物を無操作で常に
観察することができて、オペレータは、常に作業機の操
作スイッチのみ操作すれば作業が行えるものになる建設
ロボット用立体カメラ自動追従装置を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明建設ロボット用立体カメラ雲台装置は、左
眼カメラ及び右眼カメラを備えたカメラユニットと、前
記カメラユニットを左右に首振り移動させる垂直駆動部
と、前記カメラユニットを上下に首振り移動させる水平
駆動部と、オペレータが首を上下に振って頭を移動させ
た場合にティルト信号を出力すると共に、首を左右に回
して頭を左右に回転させるよう移動させた場合にパーン
信号を出力する頭部位置検出手段と、前記頭部位置検出
手段からのティルト信号を受けて前記水平駆動部を制御
して前記カメラユニットを上下に首振り移動させると共
に、パーン信号を受けて前記垂直駆動部を制御して前記
カメラユニットを左右に首振り移動させる制御手段とを
備えたことを特徴とする。
【０００８】また、上記の目的を達成するために、本発
明の建設ロボット用立体カメラ雲台装置は、左眼カメラ
及び右眼カメラとこれら左眼カメラ及び右眼カメラの輻
輳角を調整するための輻輳角調整手段を備えたカメラユ
ニットと、前記カメラユニットを左右に首振り移動させ
る垂直駆動部と、前記カメラユニットを上下に首振り移
動させる水平駆動部と、オペレータが首を上下に振って
頭を移動させた場合にティルト信号を出力すると共に、
首を左右に回して頭を左右に回転させるような移動させ
た場合にパーン信号を出力する頭部位置検出手段と、対
象物までの距離を測定し、その測定距離信号を出力する
距離測定手段と、前記頭部位置検出手段からのティルト
信号を受けて前記水平駆動部を制御して前記カメラユニ
ットを上下に首振り移動させると共に、パーン信号を受
けて前記垂直駆動部を制御して前記カメラユニットを左
右に首振り移動させ、且つ前記距離測定手段からの測定
距離信号を受けて前記カメラユニットに設けられた左眼
カメラ及び右眼カメラの輻輳角を制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする。
【０００９】また、前記垂直駆動部及び水平駆動部に、
高速動作するサーボモータを使用することが好ましい。
【００１０】またカメラユニットを上下に首振り移動さ
せると共に左右に首振り移動させる移動速度は２５０ｄ
ｅｇ／ｓ〜５００ｄｅｇ／ｓに設定される。その様に設
定することによってカメラユニットの移動速度がオペレ
ータの頭の移動速度と近似して、遠隔型建設ロボットの
視覚情報をオペレータにオンタイムで提示できる。ここ
で移動速度が２５０ｄｅｇ／ｓ未満である場合には、移
動速度がオペレータの頭の移動速度よりも遅くなり、不
適当である。また移動速度が５００ｄｅｇ／ｓを越える
場合には移動速度がオペレータの頭の移動速度よりも早
くなる。
【００１１】またカメラユニットを上下に首振り移動さ
せる移動範囲を±３５〜±５５ｄｅｇに設定し、カメラ
ユニットを左右に首振り移動させる移動範囲を３５０〜
３８０ｄｅｇに設定するようにすればカメラユニットの
移動範囲がオペレータの頭の移動範囲をカバーして、オ
ペレータは常時自分の確認したい方向の立体画像を見る
ことができる。ここで上下に首振り移動させる移動範囲
が±３５ｄｅｇ／ｓ未満である場合には、移動範囲がオ
ペレータの頭の移動範囲よりも狭くなり、不適当であ
る。また上下に首振り移動させる移動範囲が±５５ｄｅ
ｇ／ｓを越える場合には移動範囲がオペレータの頭の移
動範囲よりも大きくなる。また左右に首振り移動させる
移動範囲が３５０ｄｅｇ／ｓ未満である場合には、移動
範囲がオペレータの頭の移動範囲よりも狭くなり、不適
当である。また左右に首振り移動させる移動範囲が３８
０ｄｅｇ／ｓを越える場合には移動範囲がオペレータの
頭の移動範囲よりも大きくなる。
【００１２】さらに上記の目的を達成するために、本発
明の建設ロボット用立体カメラ自動追従装置は、左眼カ
メラ及び右眼カメラを備えたカメラユニットとこのカメ
ラユニットを左右に首振り移動させる垂直駆動部と前記
カメラユニットを上下に首振り移動させる水平駆動部と
を有する立体カメラ雲台と、作業機の位置を検出する検
出手段と、前記検出手段からの信号を受けて前記水平駆
動部を制御して前記カメラユニットを上下に首振り移動
させると共に、前記垂直駆動部を制御して前記カメラユ
ニットを左右に首振り移動させるフィードバック制御手
段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】加えて、上記の目的を達成するために、本
発明の建設ロボット用立体カメラ自動追従装置は、左眼
カメラ及び右眼カメラ及びこれら左眼カメラ及び右眼カ
メラの輻輳角を調整するための輻輳角調整手段を備えた
カメラユニットとこのカメラユニットを左右に首振り移
動させる垂直駆動部と前記カメラユニットを上下に首振
り移動させる水平駆動部と対象物までの距離を測定しそ
の測定距離信号を出力する距離測定手段とを有する立体
カメラ雲台と、作業機のバケットの位置を検出する検出
手段と、前記検出手段からの信号を受けて前記水平駆動
部を制御して前記カメラユニットを上下に首振り移動さ
せると共に、前記垂直駆動部を制御して前記カメラユニ
ットを左右に首振り移動させ、且つ前記距離測定手段か
らの測定距離信号を受けて前記カメラユニットに設けら
れた左眼カメラ及び右眼カメラの輻輳角を制御するフィ
ードバック制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】前記検出手段は、作業機のアクチュエータ
のストロークを検出して作業機の位置を検出するストロ
ークセンサであることが好ましい。
【００１５】
【作用】本発明の建設ロボット用立体カメラ雲台装置に
あっては、頭部位置検出手段が、オペレータが首を上下
に振って頭を移動させた場合にティルト信号を出力し、
首を左右に回して頭を左右に回転させるように移動させ
た場合にパーン信号を出力し、この出力信号を前記制御
手段が受けて水平駆動部を回転させて、前記カメラユニ
ットをティルト移動させて、前記左眼カメラ及び右眼カ
メラを上下に首振り移動（ティルト移動）させると共
に、前記垂直駆動部を回転させて、前記カメラユニット
をパーン移動させて、前記左眼カメラ及び右眼カメラを
左右に首振り移動（パーン移動）させることができる。
【００１６】また、本発明の建設ロボット用立体カメラ
雲台装置にあっては、頭部位置検出手段が、オペレータ
が首を上下に振って頭を移動させた場合にティルト信号
を出力し、首を左右に回して頭を左右に回転させるよう
に移動させた場合にパーン信号を出力し、この出力信号
を前記制御手段が受けて水平駆動部を回転させて、前記
カメラユニットをティルト移動させて、前記カメラを上
下に首振り移動（ティルト移動）させると共に、前記垂
直駆動部を回転させて、前記カメラユニットをパーン移
動させて、前記左眼カメラ及び右眼カメラを左右に首振
り移動（パーン移動）させることができ、また、前記制
御手段は、入力された前記距離計測手段の計測信号を処
理して制御信号を出力し、この制御信号でカメラユニッ
トに設けられた左眼カメラ及び右眼カメラの輻輳角を制
御することができる。
【００１７】さらに本発明の建設ロボット用立体カメラ
自動追従装置にあっては、検出手段が、（作業機の油圧
アクチュエータのストロークを検出して）作業機の位置
を検出して、この検出信号を前記フィードバック制御手
段が受けて水平駆動部を回転させて、前記カメラユニッ
トをティルト移動させて、前記左眼カメラ及び右眼カメ
ラを上下に首振り移動（ティルト移動）させると共に、
前記垂直駆動部を回転させて、前記カメラユニットをパ
ーン移動させて、前記左眼カメラ及び右眼カメラを左右
に首振り移動（パーン移動）させることができる。
【００１８】加えて本発明の建設ロボット用立体カメラ
自動追従装置にあっては、検出手段が、（作業機の油圧
アクチュエータのストロークを検出して）作業機の位置
を検出して、この検出信号を前記フィードバック制御手
段が受けて水平駆動部を回転させて、前記カメラユニッ
トをティルト移動させて、前記カメラを上下に首振り移
動（ティルト移動）させると共に、前記垂直駆動部を回
転させて、前記カメラユニットをパーン移動させて、前
記左眼カメラ及び右眼カメラを左右に首振り移動（パー
ン移動）させることができ、また、前記フィードバック
制御手段は、入力された前記距離計測手段の計測信号を
処理して制御信号を出力し、この制御信号でカメラユニ
ットに設けられた左眼カメラ及び右眼カメラの輻輳角を
制御することができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
述する。図１は本発明に係わる建設ロボット用立体カメ
ラ雲台装置及び本発明に係わる建設ロボット用立体カメ
ラ自動追従装置を備えた遠隔操縦油圧ショベルの側面
図、図２は本発明に係わる建設ロボット用立体カメラ雲
台装置の斜視図、図３は本発明に係わる建設ロボット用
立体カメラ雲台装置及び本発明に係わる建設ロボット用
立体カメラ自動追従装置の制御装置の斜視図、図４は同
制御装置のブロック図である。
【００２０】建設ロボットである遠隔操縦油圧ショベル
６０は、クローラ１を備えた足回り５に旋回機構７を介
して搭載された車体２を備えており、この車体２にはブ
ーム３が起伏動可能に取り付けてあり、このブーム３の
先部にはアーム４が起伏動可能に連結してあり、このア
ーム４の先部にはバケット６が起伏動可能に連結してあ
る。
【００２１】前記車体２には前記ブーム３の起伏動作を
行う油圧アクチュエータであるブームシリンダ８が設け
てあり、前記ブーム３には前記アーム４の起伏動作を行
う油圧アクチュエータであるアームシリンダ９が設けて
あり、前記アーム４には前記バケット６の起伏動作を行
う油圧アクチュエータであるバケットシリンダ１０が設
けてある。
【００２２】以上の全体構成を備える遠隔操縦油圧ショ
ベル６０の車体２には、前方監視用の建設ロボット用の
立体カメラ雲台１１が設置してある。図２に示されるよ
うにこの立体カメラ雲台１１は、ターミナルボックスを
兼ねる脚台１３に支えられた雲台本体１４を備えてい
る。この雲台本体１４は、カメラユニット１７と、この
カメラユニット１７をＺ軸（縦軸）回りに回転作動させ
る垂直駆動部１５と、このカメラユニット１７をＸ軸
（横軸）回りに回転作動させる水平駆動部１６と、防水
カバー１８とから構成してある。
【００２３】前記垂直駆動部１５及び前記水平駆動部１
６には、前記カメラユニット１７の移動速度を人間の頭
部の移動速度と同程度のものにするために、３６０ｄｅ
ｇ／ｓの高速動作する小型のサーボモータが使用され
る。
【００２４】また、前記立体カメラ雲台１１の可動範囲
は、後述する左眼カメラ及び右眼カメラを左右に首振り
移動（パーン移動）させるパーンで３７０ｄｅｇ、左眼
カメラ及び右眼カメラを上下に首振り移動（ティルト移
動）させるパーンで±４５ｄｅｇに設定される。
【００２５】前記カメラユニット１７は台体１９を備え
ており、この台体１９は、その両側のブラケット部１９
ａを前記水平駆動部１６の出力軸（図示せず）に固着し
て、この水平駆動部１６に取り付けてある。台体１９の
上面にはＣＣＤカメラからなる左眼カメラ２０及び右眼
カメラ２１と、左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１の輻
輳角θを調整するための輻輳角調整手段５３と、左眼カ
メラ２０及び右眼カメラ２１から対象物（例えばダンプ
トラック）までの距離を測定する距離測定手段である距
離計２２とが設けてある。前記距離計２２は対象物まで
の距離を測定し、その計測信号を出力する。前記輻輳角
調整手段５３には、例えばステッピングモータが使用さ
れる。また、前記垂直駆動部１５の出力側に水平駆動部
１６が取り付けてある。
【００２６】図３に示すように前記立体カメラ雲台１１
はフィードバック制御手段である制御装置２３により遠
隔操縦される。この制御装置２３は、図３に示すように
油圧ショベル６０、すなわち建設ロボット側に設けられ
た雲台ドライバ２４及びカメラ映像処理ユニット２５
と、オペレータ（遠隔操縦）席側に設けられたインター
フェイス２６と、このインターフェイス２６に接続され
たコンピュータ２７及びコントロールボックス２８と、
立体映像録画再生装置２９と、立体モニタ３０とから構
成してある。なお前記コントロールボックス２８はイン
ターフェース２６の入力ボード（図示せず）に接続して
ある。
【００２７】また、前記制御装置２３は、ブームシリン
ダ８のストロークを検出する検出手段である第１ストロ
ークセンサ３１、前記アームシリンダ９のストロークを
検出する第２ストロークセンサ３２及び前記バケットシ
リンダ１０のストロークを検出する第３ストロークセン
サ３３と、オペレータ席に座ったオペレータ３４の頭部
７０の回転角度を検出する頭部位置検出手段である６軸
磁気センサ３５と、近接スイッチ３６に接続される。
【００２８】また、前記６軸磁気センサ３５は、図５の
（１）に示すようにオペレータ３４が首を上下に振って
頭７０を移動させた場合（図５の（１）の矢印Ａで示す
移動の場合）に前記左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１
を上下に首振り移動（ティルト移動）させるティルト信
号を出力し、首を左右に回して頭７０を左右に回転させ
るよう移動させた場合（図５の（１）の矢印Ｂで示す移
動の場合）に前記左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１を
左右に首振り移動（パーン移動）させるパーン信号を出
力する。
【００２９】そして、前記インターフェイス２６は伝送
手段としての無線伝送により前記雲台ドライバ２４の入
力側に接続してあり、この雲台ドライバ２４の出力側は
立体カメラ雲台１１の垂直、水平駆動部１５、１６及び
輻輳角調整手段５３に接続してある。
【００３０】すなわち、図４に示されるように前記イン
ターフェス２６は、パラレル入力ボード４０、４１、４
２、４３、５１と、Ａ／Ｄ変換ボード４４と、Ｄ／Ａ変
換ボード４５と、エンコーダカウンタ４６と、ステッピ
ングモータドライバ４７とを有しており、これらはバス
にパラレル接続してあって、バスはバスバッファ４８を
介してコンピュータ２７に接続されている。
【００３１】図に示されるように第１、第２、第３スト
ロークセンサ３１、３２、３３の出力側はそれぞれの信
号処理ユニット３７、３８、３９の入力側に接続してあ
り、信号処理ユニット３７、３８、３９の出力側はイン
ターフェース２６のパラレル入力ボード４０、４１、４
２に接続されている。また、前記６軸磁気センサ３５の
出力側はインターフェース２６のＡ／Ｄ変換ボード４４
の入力側に接続してあり、また、前記近接スイッチ３６
の出力側はインターフェース２６のパラレル入力ボード
４３に接続されている。また、前記距離計２２の出力側
は信号処理ユニット５２の入力側に接続してあり、この
信号処理ユニット５２の出力側はインターフェース２６
のパラレル入力ボード５１に接続されている。
【００３２】インターフェース２６のＤ／Ａ変換ボード
４５の出力側は、前記雲台ドライバ２４の垂直駆動部１
５のサーボモータのサーボドライバ４９及び水平駆動部
１６のサーボモータのサーボドライバ５０のそれぞれの
入力側に接続してあり、また、前記ステッピングモータ
ドライバ４７は前記雲台ドライバ２４のステッピングモ
ータドライバ５３ａの入力側に接続してある。
【００３３】また、垂直駆動部１５のサーボモータから
のエンコーダ信号イはサーボドライバ４９に入力され、
このサーボドライバ４９からのエンコーダ信号ロは前記
エンコーダカウンタ４６に入力されるようにしてあり、
水平駆動部１６のサーボモータからのエンコーダ信号ハ
はサーボドライバ５０に入力され、このサーボドライバ
５０からのエンコーダ信号ニは前記エンコーダカウンタ
４６に入力されるようにしてある。
【００３４】また、左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１
の出力側は前記カメラ映像処理ユニット２５の入力側に
接続してあり、このカメラ映像処理ユニット２５の出力
側は伝送手段としての無線伝送により前記立体映像録画
再生装置２９の入力側に接続してあり、この立体映像録
画再生装置２９の出力側は前記立体モニタ３０に接続し
てある。
【００３５】前記カメラ映像処理ユニット２５の出力側
と前記立体映像録画再生装置２９の入力側とを接続する
映像伝送手段は、図７に示すように左眼カメラ２０及び
右眼カメラ２１が出力したデジタル映像信号をフレーム
単位に切ってこのフレームを交互に出力する送信側フレ
ーム切替機５４と、この送信側フレーム切替機５４から
出力されたフレームを１つの周波数帯で回線上に乗せる
アンテナ５５ａを備えた送信機５５と、このデジタル映
像信号を受信するアンテナ５６ａを備えた受信機５６
と、この受信機５６が受信したデジタル映像信号から前
記左眼カメラ２０の映像信号のフレームを分離させる左
の受信側フレーム切替機５７と、受信機５６が受信した
デジタル映像信号から前記右眼カメラ２１の映像信号の
フレームを分離させる右の受信側フレーム切替機５８と
を備えている。
【００３６】次に、上記のように構成された建設ロボッ
ト用立体カメラ自動追従装置の作動を説明する。前記第
１ストロークセンサ３１でブームシリンダ８のストロー
クを検出し、前記第２ストロークセンサ３２でアームシ
リンダ９のストロークを検出し、前記第３ストロークセ
ンサ３３でバケットシリンダ１０のストロークを検出
し、近接スイッチ３６がバケット６の対象物への接近を
検出する。
【００３７】また、前記６軸磁気センサ３５は、オペレ
ータ３４が首を上下に振って頭７０を移動させた場合に
前記左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１を上下に首振り
移動（ティルト移動）させるティルト信号を出力し、首
を左右に回して頭７０を左右に回転させるよう移動させ
た場合に前記左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１を左右
に首振り移動（パーン移動）させる信号を出力する。ま
た、前記距離計２２は対象物までの距離を測定し、その
計測信号を出力する。
【００３８】前記遠隔操縦油圧ショベル６０の作業中に
おけるバケット６の位置は、前記ブームシリンダ８、ア
ームシリンダ９及びバケットシリンダ１０の伸縮動作に
より決定する。したがって、これらのシリンダ８、９、
１０の伸縮動作（ストローク）は第１、第２、第３スト
ロークセンサ３１、３２、３３で検出されて、これらの
検出信号は各信号処理ユニット３７、３８、３９により
処理されて前記インターフェース２６の各パラレル入力
ポート４０、４１、４２に入力されてバスを介してコン
ピュータ２７に入力される。
【００３９】また、前記６軸磁気センサ３５の検出信号
は前記インターフェース２６のＡ／Ｄ変換ポート４４に
入力されてバスを介してコンピュータ２７に入力され、
また、前記距離計２２の計測信号は各信号処理ユニット
５２により処理されて前記インターフェース２６のパラ
レル入力ポート５１に入力されてバスを介してコンピュ
ータ２７に入力され、近接スイッチ３６の検出信号は前
記インターフェース２６のパラレル入力ポート４３に入
力されてバスを介してコンピュータ２７に入力される。
【００４０】前記コンピュータ２７は、入力された各信
号を処理して制御信号を出力し、この制御信号はバスバ
ッファ４８、バスを介してＤ／Ａ変換ポート４５からア
ナログ出力信号として前記サーボドライバ４９、５０に
送られて、サーボドライバ４９は垂直駆動部１５のサー
ボモータを回転させ、サーボドライバ５０は水平駆動部
１６のサーボモータを回転させる。
【００４１】垂直駆動部１５のサーボモータ及び水平駆
動部１６のサーボモータからのエンコーダ信号イ、ハは
それぞれのサーボドライバ４９、５０にフィードバック
され、さらにサーボドライバ４９、５０からのエンコー
ダ信号ロ、ニはエンコーダカウンタ４６にフィードバッ
クされてバスを介してコンピュータ２７に入力される。
コンピュータ２７はフィードバックされたデータを基に
制御信号を出力し、再び、制御信号をバスバッファ４
８、バスを介してＤ／Ａ変換ポート４５からアナログ出
力信号として前記サーボドライバ４９、５０に送られ
て、サーボドライバ４９は垂直駆動部１５のサーボモー
タを回転させ、サーボドライバ５０は水平駆動部１６の
サーボモータを回転させる。
【００４２】前記水平駆動部１６のサーボモータの回転
は、前記カメラユニット１７の台体１９をティルト移動
させ、前記左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１を上下に
首振り移動 （ティルト移動）させる。また、前記垂直
駆動部１５のサーボモータの回転は、前記カメラユニッ
ト１７の台体１９をパーン移動させて、前記左眼カメラ
２０及び右眼カメラ２１を左右に首振り移動（パーン移
動）させる。
【００４３】また、前記コンピュータ２７は、入力され
た前記距離計２２の計測信号を処理して制御信号を出力
し、この制御信号はバスバッファ４８、バスを介して前
記ステッピングドライバ４７から出力信号として前記ス
テッピングドライバ５３ａに送られて、輻輳角調整手段
５３のステッピングモータを回転させ、カメラユニット
１７に設けられた左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１の
輻輳角θが制御され、輻輳角θのズレからくる不快感が
排除される。
【００４４】そして、図７に示すように左眼カメラ２０
が撮影した左眼映像及び右眼カメラ２１が撮影した右眼
映像は、それぞれデジタル映像信号として送信側フレー
ム切替機５４に出力され、この送信側フレーム切替機５
４においてはデジタル映像信号を、ある特定のビットパ
ターンで囲まれたブロック、例えば数十分に１秒単位の
フレームに切ってこのフレームを交互に出力する。この
送信側フレーム切替機５４から出力されたフレームを送
信機５５により１つの周波数帯で回線上に乗せて送信す
る。
【００４５】前記受信側ユニットは、前記送信機５５が
送信したデジタル映像信号を受信機５６が受信し、左の
受信側フレーム切替機５７が、前記受信機５６が受信し
たデジタル映像信号から前記左眼カメラ２０の映像信号
のフレームを分離させ、また、右の受信側フレーム切替
機５８が、前記受信機５６が受信したデジタル映像信号
から前記右眼カメラ２１の映像信号のフレームを分離さ
せ、左の受信側フレーム切替機５７からの出力を左画像
に変換し、また、右の受信側フレーム切替機５８からの
出力を右画像に変換して立体映像録画再生装置２９によ
り立体画像に再生されて立体モニタ３０に写しだされ
る。
【００４６】また、前記コンピュータ２７は、入力され
た前記６軸磁気センサ３５の検出信号を処理して制御信
号を出力し、この制御信号はバスバッファ４８、バスを
介してＤ／Ａ変換ポート４５からアナログ出力信号とし
て前記サーボドライバ４９、５０に送られて、サーボド
ライバ４９は垂直駆動部１５のサーボモータを回転さ
せ、サーボドライバ５０は水平駆動部１６のサーボモー
タを回転させる。
【００４７】すなわち、オペレータ３４が首を上下に振
って頭７０を移動させた場合の前記６軸磁気センサ３５
からのティルト出力は、前記コンピュータ２７に入力さ
れてこのコンピュータ２７からの制御信号により前記サ
ーボドライバ５０が水平駆動部１６を回転させて、前記
カメラユニット１７の台体１９をティルト移動させ、前
記左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１を上下に首振り移
動（ティルト移動）させる。また、首を左右に回して頭
７０を左右に回転させるような移動の場合の前記６軸磁
気センサ３５からのパーン出力は、前記コンピュータ２
７に入力されてこのコンピュータ２７からの制御信号に
より前記サーボドライバ４９が垂直駆動部１５を回転さ
せて、前記カメラユニット１７の台体１９をパーン移動
させて、前記左眼カメラ２０及び右眼カメラ２１を左右
に首振り移動（パーン移動）させる。
【００４７】この場合においても、前記垂直駆動部１５
のサーボモータ及び水平駆動部１６のサーボモータから
のエンコーダ信号イ、ハはそれぞれのサーボドライバ４
９、５０にフィードバックされ、さらにサーボドライバ
４９、５０からのエンコーダ信号ロ、ニはエンコーダカ
ウンタ４６にフィードバックされてバスを介してコンピ
ュータ２７に入力される。そして、コンピュータ２７は
フィードバックされたデータを基に制御信号を出力し、
再び、制御信号をバスバッファ４８、バスを介してＤ／
Ａ変換ポート４５からアナログ出力信号として前記サー
ボドライバ４９、５０に送られて、サーボドライバ４９
は垂直駆動部１５のサーボモータを回転させ、サーボド
ライバ５０は水平駆動部１６のサーボモータを回転させ
る。
【００４８】また、オペレータ３４は前記コントロール
ボックス３１を手動操作して前記立体カメラ雲台１１の
操作を行う場合もある。
【００４９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の建設ロボッ
ト用立体カメラ雲台装置は、左眼カメラ及び右眼カメラ
を備えたカメラユニットと、前記カメラユニットを左右
に首振り移動させる垂直駆動部と、前記カメラユニット
を上下に首振り移動させる水平駆動部と、オペレータが
首を上下に振って頭を移動させた場合にティルト信号を
出力すると共に、首を左右に回して頭を左右に回転させ
るよう移動させた場合にパーン信号を出力する頭部位置
検出手段と、前記頭部位置検出手段からのティルト信号
を受けて前記水平駆動部を制御して前記カメラユニット
を上下に首振り移動させると共に、パーン信号を受けて
前記垂直駆動部を制御して前記カメラユニットを左右に
首振り移動させる制御手段とを備えたから、頭部位置検
出手段が、オペレータが首を上下に振って頭を移動させ
た場合にティルト信号を出力し、首を左右に回して頭を
左右に回転させるように移動させた場合にパーン信号を
出力し、この出力信号を前記制御手段が受けて水平駆動
部を回転させて、前記カメラユニットをティルト移動さ
せて、前記左眼カメラ及び右眼カメラを上下に首振り移
動（ティルト移動）させると共に、前記垂直駆動部を回
転させて、前記カメラユニットをパーン移動させて、前
記カメラを左右に首振り移動（パーン移動）させること
ができる。
【００５０】したがって、立体視可能な左眼カメラ及び
右眼カメラを遠隔型建設ロボットの作業観察し易い位置
に搭載し状況を把握することが容易になり、遠隔型建設
ロボットの視覚情報をオペレータに容易に提示でき、ま
た、オペレータは、自分の確認したい方向の立体画像を
容易に見ることができる。
【００５１】また、本発明の建設ロボット用立体カメラ
雲台装置は、左眼カメラ及び右眼カメラとこれら左眼カ
メラ及び右眼カメラの輻輳角を調整するための輻輳角調
整手段を備えたカメラユニットと、前記カメラユニット
を左右に首振り移動させる垂直駆動部と、前記カメラユ
ニットを上下に首振り移動させる水平駆動部と、オペレ
ータが首を上下に振って頭を移動させた場合にティルト
信号を出力すると共に、首を左右に回して頭を左右に回
転させるような移動させた場合にパーン信号を出力する
頭部位置検出手段と、対象物までの距離を測定し、その
測定距離信号を出力する距離測定手段と、前記頭部位置
検出手段からのティルト信号を受けて前記水平駆動部を
制御して前記カメラユニットを上下に首振り移動させる
と共に、パーン信号を受けて前記垂直駆動部を制御して
前記カメラユニットを左右に首振り移動させ、且つ前記
距離測定手段からの測定距離信号を受けて前記カメラユ
ニットに設けられた左眼カメラ及び右眼カメラの輻輳角
を制御する制御手段とを備えたから、頭部位置検出手段
が、オペレータが首を上下に振って頭を移動させた場合
にティルト信号を出力し、首を左右に回して頭を左右に
回転させるように移動させた場合にパーン信号を出力
し、この出力信号を前記制御手段が受けて水平駆動部を
回転させて、前記カメラユニットをティルト移動させ
て、前記カメラを上下に首振り移動（ティルト移動）さ
せると共に、前記垂直駆動部を回転させて、前記カメラ
ユニットをパーン移動させて、前記カメラを左右に首振
り移動（パーン移動）させることができ、また、前記制
御手段は、入力された前記距離計測手段の計測信号を処
理して制御信号を出力し、この制御信号でカメラユニッ
トに設けられた左眼カメラ及び右眼カメラの輻輳角を制
御することができる。
【００５２】したがって、立体視可能な左眼カメラ及び
右眼カメラを遠隔型建設ロボットの作業観察し易い位置
に搭載し状況を把握することが容易になり、遠隔型建設
ロボットの視覚情報をオペレータに容易に提示でき、ま
た、オペレータは、自分の確認したい方向に立体画像を
容易に見ることができ、その際輻輳角のズレからくる不
快感を排除することができる。
【００５３】以上の本発明の建設ロボット用立体カメラ
雲台装置において前記垂直駆動部及び水平駆動部に、高
速動作するサーボモータを使用することにより、前記カ
メラユニットの移動速度を人間の頭部の移動速度と同程
度のものにすることができる。
【００５４】加えて本発明の建設ロボット用立体カメラ
自動追従装置にあっては、検出手段が、（作業機の油圧
アクチュエータのストロークを検出して）作業機の位置
を検出して、この検出信号を前記フィードバック制御手
段が受けて水平駆動部を回転させて、前記カメラユニッ
トをティルト移動させて、前記左眼カメラ及び右眼カメ
ラを上下に首振り移動（ティルト移動）させると共に、
前記垂直駆動部を回転させて、前記カメラユニットをパ
ーン移動させて、前記左眼カメラ及び右眼カメラを左右
に首振り移動（パーン移動）させることができる。
【００５５】したがって、遠隔型建設ロボットの視覚情
報をオペレータに容易に提示でき、また、オペレータ
は、作業対象物を無操作で常に観察することができる。
したがって、オペレータは、常に操作スイッチのみ操作
すれば作業が行えるものになる。
【００５６】また、本発明にあっては、検出手段が、
（作業機の油圧アクチュエータのストロークを検出し
て）作業機の位置を検出して、この検出信号を前記フィ
ードバック制御手段が受けて水平駆動部を回転させて、
前記カメラユニットをティルト移動させて、前記カメラ
を上下に首振り移動（ティルト移動）させると共に、前
記垂直駆動部を回転させて、前記カメラユニットをパー
ン移動させて、前記左眼カメラ及び右眼カメラを左右に
首振り移動（パーン移動）させることができ、また、前
記制御手段は、入力された前記距離計測手段の計測信号
を処理して制御信号を出力し、この制御信号でカメラユ
ニットに設けられた左眼カメラ及び右眼カメラの輻輳角
を制御することができる。
【００５７】したがって、遠隔型建設ロボットの視覚情
報をオペレータに容易に提示でき、また、オペレータ
は、作業対象物を無操作で常に観察することができ、そ
の際輻輳角のズレから不快感が生じるようなことはな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる建設ロボット用立体カメラ自動
追従装置を備えた遠隔操縦油圧ショベルの側面図であ
る。
【図２】建設ロボット用の立体カメラ雲台の斜視図であ
る。
【図３】本発明に係わる建設ロボット用立体カメラ自動
追従装置の制御装置の斜視図である。
【図４】同制御装置のブロック図である。
【図５】（１）はオペレータの頭部の動きの説明図であ
る。（２）は立体カメラ雲台の動きを説明するための説
明図である。
【図６】（１）はオペレータの左右の眼線の輻輳角の説
明図である。（２）は立体カメラ雲台における左眼カメ
ラ及び右眼カメラの輻輳角の説明図である。
【図７】映像信号伝送手段の構成説明図である。
【符号の説明】
１１ 立体カメラ雲台 １５ 垂直駆動部 １６ 水平駆動部 １７ カメラユニット ２０ 左眼カメラ ２１ 右眼カメラ ２２ 距離計（距離計測手段） ２３ 制御装置（フィードバック制御手段） ３１ 第１ストロークセンサ（検出手段） ３２ 第２ストロークセンサ（検出手段） ３３ 第３ストロークセンサ（検出手段） ３４ オペレータ ３５ ６軸磁気センサ（検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 9/00 ３０１ Ｂ ３１１ Ｗ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 左眼カメラ及び右眼カメラを備えたカメ
    ラユニットと、 前記カメラユニットを左右に首振り移動させる垂直駆動
    部と、 前記カメラユニットを上下に首振り移動させる水平駆動
    部と、 オペレータが首を上下に振って頭を移動させた場合にテ
    ィルト信号を出力すると共に、首を左右に回して頭を左
    右に回転させるよう移動させた場合にパーン信号を出力
    する頭部位置検出手段と、 前記頭部位置検出手段からのティルト信号を受けて前記
    水平駆動部を制御して前記カメラユニットを上下に首振
    り移動させると共に、パーン信号を受けて前記垂直駆動
    部を制御して前記カメラユニットを左右に首振り移動さ
    せる制御手段とを備えたことを特徴とする建設ロボット
    用立体カメラ雲台装置。
  2. 【請求項２】 左眼カメラ及び右眼カメラとこれら左眼
    カメラ及び右眼カメラの輻輳角を調整するための輻輳角
    調整手段を備えたカメラユニットと、 前記カメラユニットを左右に首振り移動させる垂直駆動
    部と、 前記カメラユニットを上下に首振り移動させる水平駆動
    部と、 オペレータが首を上下に振って頭を移動させた場合にテ
    ィルト信号を出力すると共に、首を左右に回して頭を左
    右に回転させるよう移動させた場合にパーン信号を出力
    する頭部位置検出手段と、 対象物までの距離を測定し、その測定距離信号を出力す
    る距離測定手段と、 前記頭部位置検出手段からのティルト信号を受けて前記
    水平駆動部を制御して前記カメラユニットを上下に首振
    り移動させると共に、パーン信号を受けて前記垂直駆動
    部を制御して前記カメラユニットを左右に首振り移動さ
    せ、且つ前記距離測定手段からの測定距離信号を受けて
    前記カメラユニットに設けられた左眼カメラ及び右眼カ
    メラの輻輳角を制御する制御手段とを備えたことを特徴
    とする建設ロボット用立体カメラ雲台装置。
  3. 【請求項３】 前記垂直駆動部及び水平駆動部に、高速
    動作する小型のサーボモータを使用した請求項１又は請
    求項２記載の建設ロボット用立体カメラ雲台装置。
  4. 【請求項４】 カメラユニットを上下に首振り移動させ
    ると共に左右に首振り移動させる移動速度が２５０ｄｅ
    ｇ／ｓ〜５００ｄｅｇ／ｓである請求項１〜請求項３の
    何れか一に記載した建設ロボット用立体カメラ雲台装
    置。
  5. 【請求項５】 カメラユニットを上下に首振り移動させ
    る移動範囲が±３５〜±５５ｄｅｇに設定され、カメラ
    ユニットを左右に首振り移動させる移動範囲が３５０〜
    ３８０ｄｅｇに設定される請求項１〜請求項３の何れか
    一に記載した建設ロボット用立体カメラ雲台装置。
  6. 【請求項６】 左眼カメラ及び右眼カメラを備えたカメ
    ラユニットとこのカメラユニットを左右に首振り移動さ
    せる垂直駆動部と前記カメラユニットを上下に首振り移
    動させる水平駆動部とを有する立体カメラ雲台と、 作業機の位置を検出する検出手段と、 前記検出手段からの信号を受けて前記水平駆動部を制御
    して前記カメラユニットを上下に首振り移動させると共
    に、前記垂直駆動部を制御して前記カメラユニットを左
    右に首振り移動させるフィードバック制御手段とを備え
    たことを特徴とする建設ロボット用立体カメラ自動追従
    装置。
  7. 【請求項７】 左眼カメラ及び右眼カメラ及びこれら左
    眼カメラ及び右眼カメラの輻輳角を調整するための輻輳
    角調整手段を備えたカメラユニットとこのカメラユニッ
    トを左右に首振り移動させる垂直駆動部と前記カメラユ
    ニットを上下に首振り移動させる水平駆動部と対象物ま
    での距離を測定しその測定距離信号を出力する距離測定
    手段とを有する立体カメラ雲台と、 作業機の位置を検出する検出手段と、 前記検出手段からの信号を受けて前記水平駆動部を制御
    して前記カメラユニットを上下に首振り移動させると共
    に、前記垂直駆動部を制御して前記カメラユニットを左
    右に首振り移動させ、且つ前記距離測定手段からの測定
    距離信号を受けて前記カメラユニットに設けられた左眼
    カメラ及び右眼カメラの輻輳角を制御するフィードバッ
    ク制御手段とを備えたことを特徴とする建設ロボット用
    立体カメラ自動追従装置。
  8. 【請求項８】 前記検出手段が、作業機のアクチュエー
    タのストロークを検出して作業機の位置を検出するスト
    ロークセンサである請求項６又は請求項７記載の建設ロ
    ボット用立体カメラ自動追従装置。
JP6239848A 1994-10-04 1994-10-04 建設ロボット用立体カメラ雲台装置及び建設ロボット用立体カメラ自動追従装置 Pending JPH08107516A (ja)

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