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JPS6341718B2 - - Google Patents
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JPS6341718B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6341718B2
JPS6341718B2 JP57098397A JP9839782A JPS6341718B2 JP S6341718 B2 JPS6341718 B2 JP S6341718B2 JP 57098397 A JP57098397 A JP 57098397A JP 9839782 A JP9839782 A JP 9839782A JP S6341718 B2 JPS6341718 B2 JP S6341718B2
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JP
Japan
Prior art keywords
target point
manipulator
effector
image
imaging means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57098397A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58217284A (en
Inventor
Akira Sugimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RODOSHO SANGYO ANZEN KENKYUSHO
Original Assignee
RODOSHO SANGYO ANZEN KENKYUSHO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of JPS6341718B2 publication Critical patent/JPS6341718B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マニピユレータの効果器(マニピユ
レータの指先)を、視覚で捉えた目標点に到達さ
せるためのマニピユレータの制御方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of controlling a manipulator for causing an effector (fingertip of the manipulator) of the manipulator to reach a visually perceived target point.

従来、例えば、原子炉用のマニユアル・マニピ
ユレータにおいて、原子炉の所望の場所の放射
能、温度、振動等を検出する目的で、センサを支
持した効果器を前記場所に到達させる場合等のよ
うに、マニユアル・マニピユレータの効果器をあ
る目標点に到達させる場合、操作者は、マニピユ
レータに取り付けられたテレビカメラで目標点お
よび効果器の像を捉え、デイスプレイ装置上に写
し出されるその映像により、終始、両者の位置関
係を確認しながら、マニピユレータを操作して、
効果器を目標点に到達させていた。
Conventionally, for example, in a manual manipulator for a nuclear reactor, in order to detect radioactivity, temperature, vibration, etc. at a desired location of a nuclear reactor, an effector supporting a sensor is brought to the desired location. When the effector of a manual manipulator reaches a certain target point, the operator captures an image of the target point and the effector with a television camera attached to the manipulator, and uses the image projected on the display device to guide the operator from start to finish. Operate the manipulator while checking the positional relationship between the two,
The effect device was reaching its target point.

しかし、このような作業は容易ではなく、操作
者は非常に神経を使つて作業を行わなければなら
ず、作業能率も悪いという欠点があつた。
However, such work is not easy, and the operator has to perform the work with great care, resulting in poor work efficiency.

また、従来操作者が行つていた上述のような作
業をそのまま機械に行わせることにより、すべて
の作業を自動化しようとすると、非常に複雑な制
御が必要になる。
In addition, if an attempt is made to automate all the work by having the machine perform the above-mentioned work that was conventionally performed by an operator, extremely complicated control will be required.

また、特開昭54−42801号は、2台のテレビカ
メラを用いて三角測量法によつて目標点のまでの
距離を検出することにより、目標点に機械装置を
到達させる装置を提案している。しかしながら、
この装置では、 (イ) 三角測量法により算出される距離は、三角形
の一辺の長さ(この場合、2台のテレビカメラ
間の距離)とその両側の2角より距離を計算す
るという三角測量法の原理上、かなり大きな誤
差を伴うので、目標点に接近後に、超音波距離
計測装置のような別種の距離計測装置を用いて
目標点までの距離を新たに検出し直す必要あ
り、構成が複雑になる。
Furthermore, JP-A-54-42801 proposes a device that allows a mechanical device to reach a target point by detecting the distance to the target point by triangulation using two television cameras. There is. however,
With this device, (a) The distance calculated by triangulation is calculated using the length of one side of the triangle (in this case, the distance between the two television cameras) and the two corners on both sides of the triangle. Due to the principle of the method, it involves a fairly large error, so after approaching the target point, it is necessary to redetect the distance to the target point using a different type of distance measuring device such as an ultrasonic distance measuring device. It gets complicated.

(ロ) その上、超音波距離計測装置は30cm以下程度
の距離になると非常に大きな誤差を生じるよう
になるので、目標点に高精度に機械装置を到達
させることが要求される場合には、十分満足で
きる結果が得られない。
(b) Furthermore, ultrasonic distance measuring devices have a very large error when the distance is less than 30 cm, so when it is required to reach a target point with a mechanical device with high precision, I can't get a completely satisfactory result.

(ハ) テレビカメラが2台必要なので、装置のコス
トが高くなるとともに、装置が大型化する。
(c) Two television cameras are required, which increases the cost and size of the device.

等の問題があつた。There were other problems.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされた
もので、非常に単純化された手順により、目標点
に効果器を高精度に到達させることができ、マニ
ユアル・マニピユレータに適用した場合には、操
作者の作業を非常に容易にし、オート・マニピユ
レータに適用した場合には、その制御を単純化す
ることでがき、しかも使用装置の小型化およびコ
ストの低減を図ることができるマニピユレータの
制御方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and allows the effector to reach the target point with high precision using a very simplified procedure, and when applied to a manual manipulator. A manipulator control method that greatly facilitates the operator's work, simplifies control when applied to an auto-manipulator, and allows for miniaturization and cost reduction of the equipment used. The purpose is to provide

このような目的を達成する本発明によるマニピ
ユレータの制御方法は、マニピユレータの効果器
を到達させるべき目標点の像を撮像手段で捉え、
次に、この状態における該撮像手段の前記マニピ
ユレータに対する位置および角度に基づいて、該
撮像手段と前記目標点とを結ぶ直線経路を求め、
しかる後に、前記効果器を前記直線経路に沿つて
移動させることにより、前記効果器を前記目標点
に到達させるものである。
A manipulator control method according to the present invention that achieves such an object captures an image of a target point to be reached by the effector of the manipulator using an imaging means;
Next, based on the position and angle of the imaging means with respect to the manipulator in this state, find a straight path connecting the imaging means and the target point,
Thereafter, the effector is moved along the straight line path to cause the effector to reach the target point.

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてさ
らに詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明をマニユアル・マニピユレータ
の制御に適用した実施例を示す。1はマニピユレ
ータ、2はマニピユレータ1の腕部、3は腕部2
の先端部に設けられた効果器、4はマニピユレー
タ1に取り付けられたテレビカメラ(このテレビ
カメラが、本実施例において撮像手段を構成す
る)、5はマニピユレータ1側に設けられたリモ
ート・コンピユータ、6は操作者側に設けられた
ローカル・コンピユータ、7は操作盤、8はデイ
スプレイ装置である。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to control of a manual manipulator. 1 is a manipulator, 2 is an arm of the manipulator 1, and 3 is an arm 2
4 is a television camera attached to the manipulator 1 (this television camera constitutes the imaging means in this embodiment); 5 is a remote computer provided on the manipulator 1 side; 6 is a local computer provided on the operator's side, 7 is an operation panel, and 8 is a display device.

前記ローカル・コンピユータ6は、操作者によ
る操作盤7の操作を受け付け、リモート・コンピ
ユータ5を介してマニピユレータ1に伝達するよ
うになつている。また、前記リモート・コンピユ
ータ5は、テレビカメラ4、マニピユレータ1の
本体部、腕部2の各関節および効果器3の位置お
よび角度を高速にデータとして取り入れるように
なつている。また、テレビカメラ4で捉えられた
被写体の像は、リモート・コンピユータ5および
ローカル・コンピユータ6を介してデイスプレイ
装置8の画面8a上に映し出されるようになつて
いる。
The local computer 6 is adapted to accept operations on the operation panel 7 by the operator and transmit them to the manipulator 1 via the remote computer 5. Further, the remote computer 5 is adapted to rapidly input the positions and angles of the television camera 4, the main body of the manipulator 1, each joint of the arm 2, and the effector 3 as data. Furthermore, the image of the subject captured by the television camera 4 is displayed on the screen 8a of the display device 8 via the remote computer 5 and local computer 6.

さて、いま第1図において、目標点Oに効果器
3を到達させたい場合、操作者は、まず、操作盤
7を通じてテレビカメラ4を動かし、該カメラ4
により目標点Oの像を捉え、第2図のように前記
目標点Oの映像がデイスプレイ装置8の画面8a
の中心に位置するようにする。すると、このとき
のテレビカメラ4の位置および角度はリモート・
コンピユータ5に把握されているので、テレビカ
メラ4と目標点Oとの距離は分らなくても、テレ
ビカメラ4と目標点Oとを結ぶ直線経路Aは算出
可能となる。
Now, in FIG. 1, if the operator wants to make the effector 3 reach the target point O, the operator first moves the television camera 4 through the operation panel 7, and
captures an image of the target point O, and as shown in FIG.
so that it is located in the center of Then, the position and angle of the TV camera 4 at this time are controlled by the remote controller.
Since the distance between the television camera 4 and the target point O is known by the computer 5, the straight path A connecting the television camera 4 and the target point O can be calculated even if the distance between the television camera 4 and the target point O is not known.

そこで、操作者は、前記のように目標点Oの映
像を画面8aの中心に位置させる作業を終了した
ならば、操作盤7を通じて、その旨をローカル・
コンピユータ6に伝える。すると、ローカル・コ
ンピユータ6は、前記直線経路Aを算出し、かつ
リモート・コンピユータ5およびマニピユレータ
1を介して、従来公知のCP制御(Continuous
Path Control)により、効果器3を該経路Aに
沿つて、目標点Oに接近する方向に移動させる。
Therefore, when the operator has completed the task of positioning the image of the target point O at the center of the screen 8a as described above, the operator sends a message to that effect via the operation panel 7.
Inform computer 6. Then, the local computer 6 calculates the linear path A, and performs conventionally known CP control (Continuous Control) via the remote computer 5 and manipulator 1.
Path Control) moves the effector 3 along the path A in a direction approaching the target point O.

これにより、効果器3は、遅かれ早かれ目標点
Oに到達される(効果器3が目標点Oに到達する
時点は、例えば、効果器3にセンサを設け、該セ
ンサに検出させることができる)。したがつて、
操作者が行う主な仕事は、目標点Oの映像をデイ
スプレイ装置8の画面8aの中心に位置させる作
業のみとなるので、操作者の負担は大幅に軽減さ
れる。
As a result, the effector 3 will reach the target point O sooner or later (the time point at which the effector 3 reaches the target point O can be detected by, for example, providing a sensor in the effector 3). . Therefore,
Since the operator's main task is to position the image of the target point O at the center of the screen 8a of the display device 8, the burden on the operator is greatly reduced.

また、直線経路Aの算出は距離の算出を伴わな
いので、誤差を十分に小さくすることができるた
め、効果器を目標点に高精度に到達させることが
できる。
In addition, since the calculation of the straight path A does not involve calculation of distance, the error can be sufficiently reduced, so that the effector can reach the target point with high precision.

また、テレビカメラは1台のみでよいので、装
置のコストを低減できるとともに、装置を小型化
する。
Further, since only one television camera is required, the cost of the device can be reduced and the device can be made smaller.

なお、前記実施例では、直線経路Aを算出する
際、目標点Oの映像をデイスプレイ装置8の画面
8aの中心に位置させているが、必ずしもこのよ
うにする必要はなく、例えば、目標点Oの映像が
前記画面8a上の任意の位置に捉えられたとき、
その目標点Oの映像をライトペンで指示して、該
映像の画面8a上における位置をローカル・コン
ピユータ6に入力することにより、該コンピユー
タ6に直線経路Aを算出させてもよい。
In the above embodiment, when calculating the straight path A, the image of the target point O is positioned at the center of the screen 8a of the display device 8, but it is not necessary to do so. For example, the image of the target point O When an image of is captured at an arbitrary position on the screen 8a,
The computer 6 may calculate the straight path A by pointing the image of the target point O with a light pen and inputting the position of the image on the screen 8a to the local computer 6.

また、前記実施例では、撮像手段として、テレ
ビカメラを使用しているが、本発明においては、
他の種の撮像手段を用いてもよい。
Further, in the above embodiment, a television camera is used as the imaging means, but in the present invention,
Other types of imaging means may also be used.

また、撮像手段で捉える目標点の像は、必ずし
も目標点から到来する可視光に基づく像でなくて
もよく、例えば、目標点から到来する赤外線に基
づく温度分布像であつてもよい。
Further, the image of the target point captured by the imaging means does not necessarily have to be an image based on visible light coming from the target point, but may be a temperature distribution image based on infrared rays coming from the target point, for example.

また、前記実施例では、テレビカメラ4をマニ
ピユレータ1に取り付けているが、本発明におい
ては、マニピユレータと撮像手段との位置関係が
分るようになつてさえいれば、撮像手段をマニピ
ユレータと分離設置してもよい。
Further, in the embodiment described above, the television camera 4 is attached to the manipulator 1, but in the present invention, as long as the positional relationship between the manipulator and the imaging means is known, the imaging means can be installed separately from the manipulator. You may.

また、前記実施例において操作者が行つた作
業、またはそれと同等の作業は、容易に、自動化
することができる(例えば、撮像手段で目標点の
像を捉える作業は、あらかじめ記憶装置に記憶さ
せておいた目標点の像と撮像手段で捉えられた像
とを比較させたり、目標点を光らせ、撮像手段が
一定以上の光量で光る被写体を捉えたときに目標
点を捉えたものとする等により、容易に自動化で
きる)。したがつて、本発明は、オート・マニピ
ユレータにも適用でき、かつその場合、装置の制
御を単純化することができる。
Further, the work performed by the operator in the above embodiment, or work equivalent thereto, can be easily automated (for example, the work of capturing an image of a target point with an imaging means can be stored in advance in a storage device). By comparing the image of the target point placed with the image captured by the imaging means, by illuminating the target point, and when the imaging means captures a subject that shines with a certain amount of light or more, the target point is considered to have been captured. , which can be easily automated). The invention can therefore also be applied to automanipulators, and in that case the control of the device can be simplified.

以上のように本発明によるマニピユレータの制
御方法は、 (i) 非常に単純化された手順により、効果器を目
標点に到達させることができ、マニユアル・マ
ニピユレータに適用した場合には、操作者の作
業を非常に容易にし、オート・マニピユレータ
に適用した場合には、その制御を単純化するこ
とができる。
As described above, the manipulator control method according to the present invention (i) allows the effector to reach the target point by a very simplified procedure, and when applied to a manual manipulator, it is easy for the operator to This greatly facilitates the work and, when applied to an automanipulator, simplifies its control.

(ii) 直線経路Aの算出は距離の算出を伴わないの
で、誤差を十分に小さくすることができるた
め、効果器を目標点に高精度に到達させること
ができる。
(ii) Since the calculation of the straight path A does not involve calculating the distance, the error can be made sufficiently small, so that the effector can reach the target point with high precision.

(iii) テレビカメラ等の撮像手段は1台のみでよい
ので、使用装置のコストの低減および使用装置
の小型化を図ることができる。
(iii) Since only one imaging means such as a television camera is required, the cost of the device used can be reduced and the size of the device used can be reduced.

等の優れた効果を得られるものである。It is possible to obtain excellent effects such as.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるマニピユレータの制御方
法の一実施例におけるマニピユレータおよびその
制御システムを示すブロツク図、第2図は前記実
施例において目標点の映像をデイスプレイ装置の
画面の中心に位置させた状態を示す正面図であ
る。 1……マニピユレータ、3……効果器、4……
テレビカメラ、5……リモート・コンピユータ、
6……ローカル・コンピユータ、7……操作盤、
8……デイスプレイ装置。
Fig. 1 is a block diagram showing a manipulator and its control system in an embodiment of the manipulator control method according to the present invention, and Fig. 2 shows a state in which the image of the target point is positioned at the center of the screen of the display device in the embodiment. FIG. 1...manipulator, 3...effect device, 4...
TV camera, 5...remote computer,
6...Local computer, 7...Operation panel,
8...Display device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 マニピユレータの効果器を到達させるべき目
標点の像を撮像手段で捉え、次に、この状態にお
ける該撮像手段の前記マニピユレータに対する位
置および角度に基づいて、該撮像手段と前記目標
点とを結ぶ直線経路を求め、しかる後に、前記効
果器を前記直線経路に沿つて移動させることによ
り、前記効果器を前記目標点に到達させることを
特徴とするマニピユレータの制御方法。
1. An image of the target point to be reached by the effector of the manipulator is captured by the imaging means, and then, based on the position and angle of the imaging means with respect to the manipulator in this state, a straight line is drawn connecting the imaging means and the target point. A method for controlling a manipulator, comprising determining a path, and then moving the effector along the straight path to cause the effector to reach the target point.
JP9839782A 1982-06-10 1982-06-10 Control of manipulator Granted JPS58217284A (en)

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JPS60217084A (en) * 1984-04-11 1985-10-30 株式会社クボタ Robot hand with visual device
JPH066271B2 (en) * 1984-09-20 1994-01-26 株式会社小松製作所 Robot control method with visual sensor

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