JPS61109675A - 遠隔臨場制御方式 - Google Patents
遠隔臨場制御方式Info
- Publication number
- JPS61109675A JPS61109675A JP22795384A JP22795384A JPS61109675A JP S61109675 A JPS61109675 A JP S61109675A JP 22795384 A JP22795384 A JP 22795384A JP 22795384 A JP22795384 A JP 22795384A JP S61109675 A JPS61109675 A JP S61109675A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- camera
- arm
- operator
- line
- sight
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- Pending
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 2
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- Manipulator (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はマスタスレーブマニプレータの制御方式におい
て、スレーブ監視用カメラの操作における遠隔臨場制−
に関する。
て、スレーブ監視用カメラの操作における遠隔臨場制−
に関する。
〈従来の技術〉
第１図に示すようなマスタスレーブマニプレータをスレ
ーブ監視用カメラを介した画像・によりオペレータが速
隔＊ａする場合、マニプレータの多様なｌ１ｌＩきに追
従できる様、多関節アーム２にカメラ３を取付けて、カ
メラ３の視線がスレーブアーム１の手先又は対象物９に
１従するようアーム２を制御し、オペレータ５の操縦性
を増大する工夫がされている。
ーブ監視用カメラを介した画像・によりオペレータが速
隔＊ａする場合、マニプレータの多様なｌ１ｌＩきに追
従できる様、多関節アーム２にカメラ３を取付けて、カ
メラ３の視線がスレーブアーム１の手先又は対象物９に
１従するようアーム２を制御し、オペレータ５の操縦性
を増大する工夫がされている。
また、別の視線の追従方法として、オペレータの頭部の
動きに対しカメラの動きを対応させてカメラの視線を追
従させる方法もある。
動きに対しカメラの動きを対応させてカメラの視線を追
従させる方法もある。
これは、オペレータが右を向けばカメラも右を向くとい
う具合に制御させるものである。
う具合に制御させるものである。
カメラの視線をスレーブアームｌの手先や対象物９に追
従させる場合は、第３図及び第４ｒＥｉに示すような制
御をする。第３図に示すように地球座標系にもとづくカ
メラ３の位置ベクトルはＦ、−ｆ’、となり、地球座標
系にもとづく目標物（スレーブアームｌの手先又は対象
物９】の位置ベクトルをＩＰ、−Ｐｏとするとき、地球
座標系ではＰｏが原点であるが、カメラ座標系でｌ）、
−Ｆｏが原点となりかつχ方向がカメラの視線と一致す
るようにとる。このとき、目標物を見る方向ベクトルｘ
ｃは、カメラ座標系で（１，０，０） 、地球座標系で
（（至）α、（至）β、慟γ） となる。また、カメラ
と目標物との距離は ＩＰ−Ｆｌ＝ｒであるので、カメ
ラに対する目標物の位置ベクトルはＰ、＝Ｐ、＋ｒＷｃ
という関係が生ずる。第４図に示す従来例では設定器２
３で予めａ１β、ア、及びｒが一定値に設定されており
、このａ１β、γ、ｒから演算器２４でｒｘｅを求める
。このｒｑＫｌｌに実際のカメラ位ｗＰ１との和をとり
カメラの見ている地点Ｐ２′を求めている。一方、対象
物の位置操作器１４あるいはスレーブアーム１の手先の
位置検出器１５をスイッチで選択して目標となる目標物
の位置Ｐ２を得る。そして、Ｐ２とＰ２′の偏差により
カメラアーム制御＄２０でカメラ３とカメラアーム２と
を駆動する。
従させる場合は、第３図及び第４ｒＥｉに示すような制
御をする。第３図に示すように地球座標系にもとづくカ
メラ３の位置ベクトルはＦ、−ｆ’、となり、地球座標
系にもとづく目標物（スレーブアームｌの手先又は対象
物９】の位置ベクトルをＩＰ、−Ｐｏとするとき、地球
座標系ではＰｏが原点であるが、カメラ座標系でｌ）、
−Ｆｏが原点となりかつχ方向がカメラの視線と一致す
るようにとる。このとき、目標物を見る方向ベクトルｘ
ｃは、カメラ座標系で（１，０，０） 、地球座標系で
（（至）α、（至）β、慟γ） となる。また、カメラ
と目標物との距離は ＩＰ−Ｆｌ＝ｒであるので、カメ
ラに対する目標物の位置ベクトルはＰ、＝Ｐ、＋ｒＷｃ
という関係が生ずる。第４図に示す従来例では設定器２
３で予めａ１β、ア、及びｒが一定値に設定されており
、このａ１β、γ、ｒから演算器２４でｒｘｅを求める
。このｒｑＫｌｌに実際のカメラ位ｗＰ１との和をとり
カメラの見ている地点Ｐ２′を求めている。一方、対象
物の位置操作器１４あるいはスレーブアーム１の手先の
位置検出器１５をスイッチで選択して目標となる目標物
の位置Ｐ２を得る。そして、Ｐ２とＰ２′の偏差により
カメラアーム制御＄２０でカメラ３とカメラアーム２と
を駆動する。
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところが、上述の制御は、いずれもカメラの視線のみが
目標物に追従するものであり、スレーブアーム１とカメ
ラ３との位置関係あるいは対象物９とカメラ３との位置
関係は、オペレータ５側のマスタアーム４とオペレータ
の目の位置関係あるいは対象物とオペレータとの目の位
置関係とは、相対的に異なる。
目標物に追従するものであり、スレーブアーム１とカメ
ラ３との位置関係あるいは対象物９とカメラ３との位置
関係は、オペレータ５側のマスタアーム４とオペレータ
の目の位置関係あるいは対象物とオペレータとの目の位
置関係とは、相対的に異なる。
すなわち、第３図、第４図に示すα、β、ン、ｒは予め
設定されており変化できない。このため、モニタ６にて
得られる監視画像は、実際にオペレータ５がスレーブの
位置で見る映像とは違ったものになる。従って、たとえ
ば第２図のようにオペレータ５がマスタチーム４の先を
見る角度θ１とカメラ３の＠＠１０とスレーブアームｌ
の先端との角度θ２とが異なったりするので、マスクを
操作する際に違和□。、９□Ｉユ、っヶ６６．あゎゎ、
１ことになる。
設定されており変化できない。このため、モニタ６にて
得られる監視画像は、実際にオペレータ５がスレーブの
位置で見る映像とは違ったものになる。従って、たとえ
ば第２図のようにオペレータ５がマスタチーム４の先を
見る角度θ１とカメラ３の＠＠１０とスレーブアームｌ
の先端との角度θ２とが異なったりするので、マスクを
操作する際に違和□。、９□Ｉユ、っヶ６６．あゎゎ、
１ことになる。
そこで、本発明は上述の欠点に鑑み、遠隔臨場感及び操
作性を充足するようにした遠隔臨場ｆｌＩＩＩ！１方式
の提供を目的とする。
作性を充足するようにした遠隔臨場ｆｌＩＩＩ！１方式
の提供を目的とする。
く問題点を解決するための手段〉
かかる目的を達成する本発明は、マスタスレーブマニプ
レータの制御方式において、スレーブアームを制御装置
を介してマスタアームと同じ動きをさせる一方、目標を
監視するカメラの視線と位置と、目標を見るオペレータ
の視線と位置とを一致させるべく、上記カメラとそのア
ームとを制御する制御装置に上記オペレータの視線方向
検出器や目の位置検出器に基づく制御信号を与えるよう
にしたことを特徴とする。
レータの制御方式において、スレーブアームを制御装置
を介してマスタアームと同じ動きをさせる一方、目標を
監視するカメラの視線と位置と、目標を見るオペレータ
の視線と位置とを一致させるべく、上記カメラとそのア
ームとを制御する制御装置に上記オペレータの視線方向
検出器や目の位置検出器に基づく制御信号を与えるよう
にしたことを特徴とする。
く作 用〉
オペレータ視線方向検出器や目の位置検出器に基づ（ａ
、β、γの信号をｒ−ｘｃの演算のために用い、オペレ
ータの目と目標物との位置関係をマスタスレーブ操作に
加味したものである。
、β、γの信号をｒ−ｘｃの演算のために用い、オペレ
ータの目と目標物との位置関係をマスタスレーブ操作に
加味したものである。
く実 施 例〉
ここで、第１図、第２図、第３図、第５図を参照して本
発明の詳細な説明する。第１図において、スレーブアー
ム１はｍｓ装置８に連絡され、オペレータ５によって操
縦されるマスタアーム４と同じ動゛きをする。また、制
御装置８には、駆動アーム２が連結され、その先端に距
離センサを有する監視用カメラ３が取付けられている。
発明の詳細な説明する。第１図において、スレーブアー
ム１はｍｓ装置８に連絡され、オペレータ５によって操
縦されるマスタアーム４と同じ動゛きをする。また、制
御装置８には、駆動アーム２が連結され、その先端に距
離センサを有する監視用カメラ３が取付けられている。
このカメラ３による画像はモニタ６に映し出されオペレ
ータ５はこれを見ながらマスタ１−ム４を操縦する。
ータ５はこれを見ながらマスタ１−ム４を操縦する。
駆動アーム２は５ないし６の自由度を有し、このアーム
２及びカメラ３ば、スレーブアーム１の動き又は対象物
９に合わせて、視線１０とオペレータ５の視！ｓ１１と
が相対的に一致するよう自動的に＃御される。この相対
的な一致は、特にオペレータ５０目とマスタアーム４の
位置関係を計測する３次元の位置検出器１０２とオペレ
ータ５の視線方向を検出する視線方向検出＠１０１によ
り得るものである。
２及びカメラ３ば、スレーブアーム１の動き又は対象物
９に合わせて、視線１０とオペレータ５の視！ｓ１１と
が相対的に一致するよう自動的に＃御される。この相対
的な一致は、特にオペレータ５０目とマスタアーム４の
位置関係を計測する３次元の位置検出器１０２とオペレ
ータ５の視線方向を検出する視線方向検出＠１０１によ
り得るものである。
かかる位置検出器１０２と視線方向検出器１０１とを含
めた、視線方向と目の位置を加味した演算ブロックを第
５図に示す。ここでは、従来第４図に示すように固定値
に設定してきたａ、β、γ、ｒを、オペレータ５の視線
方向検出器１０１、オペレータ５の目の位置検出器１０
２、マスタマニプレータの位置検出Ｎ１０３及び対象物
の位置検出器１４からなる４つの検出器の信号を基に、
実時間で可変的に設定してやることにより、カメラ３と
目標物との位置関係がオペレータ５と板目標物の位置関
係に相対的に一致する様、実時間でカメラ３及びカメラ
アーム２を制御するものである。ここで、板目標物とは
、マスタマニプレータ側の原点Ａ０をスレーブ側の原点
Ｐ０に一致させたとき、マスクマニプレータ側の座標系
で位置Ｐ２のところにあるべき仮想目標物をいう。例え
ば、スレーブアーム１の手先の板目標物の位置にあるの
はマスタアームの手先である。
めた、視線方向と目の位置を加味した演算ブロックを第
５図に示す。ここでは、従来第４図に示すように固定値
に設定してきたａ、β、γ、ｒを、オペレータ５の視線
方向検出器１０１、オペレータ５の目の位置検出器１０
２、マスタマニプレータの位置検出Ｎ１０３及び対象物
の位置検出器１４からなる４つの検出器の信号を基に、
実時間で可変的に設定してやることにより、カメラ３と
目標物との位置関係がオペレータ５と板目標物の位置関
係に相対的に一致する様、実時間でカメラ３及びカメラ
アーム２を制御するものである。ここで、板目標物とは
、マスタマニプレータ側の原点Ａ０をスレーブ側の原点
Ｐ０に一致させたとき、マスクマニプレータ側の座標系
で位置Ｐ２のところにあるべき仮想目標物をいう。例え
ば、スレーブアーム１の手先の板目標物の位置にあるの
はマスタアームの手先である。
上記４つの検出器で計測するものは、原点Ａ０に対する
オペレータの目の位置ベクトルム１−Ａ０、原点Ａ０に
対するアーム４の手先の位置ベクトルＡ２− Ａｏ、原
点Ａ０に対する板目標物の位置ベクトルＡ３− Ａｏ、
及び目の実際の視線方向ベクトルｘＨである。
オペレータの目の位置ベクトルム１−Ａ０、原点Ａ０に
対するアーム４の手先の位置ベクトルＡ２− Ａｏ、原
点Ａ０に対する板目標物の位置ベクトルＡ３− Ａｏ、
及び目の実際の視線方向ベクトルｘＨである。
４つの検出器の信号は、スイッチＳＷ２゜ＳＷ３及び演
算器１０４，１０５を介し、第４図の説明と同様の必要
なａ、β、γ、ｒに変換、選択される。これは、さらに
演算器２４を介してｒＷ、が求められる。ｒＸｃの信号
は第４図と同様に、カメラ３の位置ＰＲとの和をとり、
カメラ３の見ている地点Ｐ２′が求められる。これと、
目標位置Ｐ２との偏差をアーム制御器の入力とする。
算器１０４，１０５を介し、第４図の説明と同様の必要
なａ、β、γ、ｒに変換、選択される。これは、さらに
演算器２４を介してｒＷ、が求められる。ｒＸｃの信号
は第４図と同様に、カメラ３の位置ＰＲとの和をとり、
カメラ３の見ている地点Ｐ２′が求められる。これと、
目標位置Ｐ２との偏差をアーム制御器の入力とする。
第５図に示すブロックの動作としては次のようになる。
スイッチｓｗｉ、ｓｗ’ｚ、ｓｗ３により、カメラ３の
追従モードが決まる。
追従モードが決まる。
例えば、ＳＷＩ及びＳＷＺをａ側に、ＳＷ３をａ側にす
るとカメラ３は、常に、スレーブアーム１の手先の動き
に追従するモードになる。そして、カメラ３とスレーブ
アーム１の位置関係は、オペレータ５の目の位置と、マ
スクアーム４の位置関係に相対的に一致した状態になる
以後スイッチが切り換えられるまで、この追従モードに
より、相対的位置を実時間で一致させながらカメラ３及
びカメラアーム２は制御される。
るとカメラ３は、常に、スレーブアーム１の手先の動き
に追従するモードになる。そして、カメラ３とスレーブ
アーム１の位置関係は、オペレータ５の目の位置と、マ
スクアーム４の位置関係に相対的に一致した状態になる
以後スイッチが切り換えられるまで、この追従モードに
より、相対的位置を実時間で一致させながらカメラ３及
びカメラアーム２は制御される。
全体の操作としては、オペレータ５が最初に目の位置検
出器１０２により制御装置８を介しカメラ３とスレーブ
アーム１の相対的位置関係を一致させてから、操縦を開
始する。
出器１０２により制御装置８を介しカメラ３とスレーブ
アーム１の相対的位置関係を一致させてから、操縦を開
始する。
以後、スレーブと監視カメラは視線方向検出器１０１及
び目の位置検出＠１０２、制御装置８によりマスクとオ
ペレータの目の位置関係に一致させることにより、カメ
ラ３及びアーム２は第２図に示す破線の位置での視線（
相対関係は視線１１と一致）で追従していくことになる
。
び目の位置検出＠１０２、制御装置８によりマスクとオ
ペレータの目の位置関係に一致させることにより、カメ
ラ３及びアーム２は第２図に示す破線の位置での視線（
相対関係は視線１１と一致）で追従していくことになる
。
〈発明の効果〉
監視用カメラのアームの自由度を生かし、対象物（ある
いはスレーブアーム）に、カメラの視線及びその位置を
、オペレータの目と対象物（あるいはスレーブアーム）
の相対的位置関係が一致する様に追従させることにより
、たとえば原子力発電の原子炉格納容器内にスレーブア
ームをもったロボットを置き、スレーブ１−五に連結し
たカメラで監視し、人間が、格納容器の外からマスタア
ームを操縦することによって遠隔操作する時、オペレー
タとマスターおよび対象物との位置関係ｈτ相対的に一
致した映像を見ることにより、オペレータがスレーブア
ームの位置にいる様な臨場感を感じながらマスタアーム
を操縦し、その作業能率及び作業精度を向上させること
ができる。
いはスレーブアーム）に、カメラの視線及びその位置を
、オペレータの目と対象物（あるいはスレーブアーム）
の相対的位置関係が一致する様に追従させることにより
、たとえば原子力発電の原子炉格納容器内にスレーブア
ームをもったロボットを置き、スレーブ１−五に連結し
たカメラで監視し、人間が、格納容器の外からマスタア
ームを操縦することによって遠隔操作する時、オペレー
タとマスターおよび対象物との位置関係ｈτ相対的に一
致した映像を見ることにより、オペレータがスレーブア
ームの位置にいる様な臨場感を感じながらマスタアーム
を操縦し、その作業能率及び作業精度を向上させること
ができる。
第１図およし第２図は、それぞれ従来と本発明の詳細な
説明に供するマスタスレーブマニプレータの構成図、第
３図はカメラの座標位置を説明するための説明図、第４
図は従来のカメラ操作のブロック図、第５図は本発明の
実施例によるカメラ操作のブロック図である。 図面中、 １はスレーブアーム、 ２は駆動アーム、 ３はカメラ、 ４はマスクアーム１ ５はオペレータ、 ６はモニタ、 ８は制御装置、 ９は対象物、 １０．１１ば視線、 １０１は視線方向検出器、 １０２は目の位置検出器、 １０３はマスタマニプレータの位置検出器、２４．１０
４、ｉｏｓは演算器である。 第１図 ス 第２図
説明に供するマスタスレーブマニプレータの構成図、第
３図はカメラの座標位置を説明するための説明図、第４
図は従来のカメラ操作のブロック図、第５図は本発明の
実施例によるカメラ操作のブロック図である。 図面中、 １はスレーブアーム、 ２は駆動アーム、 ３はカメラ、 ４はマスクアーム１ ５はオペレータ、 ６はモニタ、 ８は制御装置、 ９は対象物、 １０．１１ば視線、 １０１は視線方向検出器、 １０２は目の位置検出器、 １０３はマスタマニプレータの位置検出器、２４．１０
４、ｉｏｓは演算器である。 第１図 ス 第２図
Claims (1)
- マスタスレーブマニプレータの制御方式において、スレ
ーブアームを制御装置を介してマスタアームと同じ動き
をさせる一方、目標を監視するカメラの視線と位置と、
目標を見るオペレータの視線と位置とを一致させるべく
、上記カメラとそのアームとを制御する制御装置に上記
オペレータの視線方向検出器や目の位置検出器に基づく
制御信号を与えるようにした遠隔臨場制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22795384A JPS61109675A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 遠隔臨場制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22795384A JPS61109675A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 遠隔臨場制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61109675A true JPS61109675A (ja) | 1986-05-28 |
Family
ID=16868851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22795384A Pending JPS61109675A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 遠隔臨場制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61109675A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02218587A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-08-31 | Toshiba Corp | ロボット用監視装置 |
-
1984
- 1984-10-31 JP JP22795384A patent/JPS61109675A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02218587A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-08-31 | Toshiba Corp | ロボット用監視装置 |
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