JP2920788B2 - Monitoring method and device for remote operation - Google Patents
Monitoring method and device for remote operationInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、操縦者がモニタを見な
がら、マスタ装置により遠隔操作を行うマスタスレーブ
マニプレータの監視装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a monitoring device for a master-slave manipulator which is remotely operated by a master device while a driver looks at a monitor.
【0002】[0002]
【従来の技術】原子力発電所、高所、深海、宇宙など人
間が直接作業できない環境においては、マニプレータを
使って遠隔操作によりオペレータが作業を行っている。
このとき、作業監視用にはカメラ装置が用いられる。マ
ニプレータの動きにつれて、このカメラ装置の監視点も
変更せねばならず、そのためにカメラ装置を駆動する雲
台が使われる。従来技術では、この雲台の制御は、オペ
レータが手動でジョイスティックを使って行ったり、あ
るいは特開平2−205494に見られるように、スレ
ーブマニプレータの作業点を監視点として、監視点の示
す3次元情報をTVカメラの軸線方向に関する2次元情
報に変換し、雲台を動かしTVの軸線を監視点に一致す
るよう自動的に追尾するような制御を行っている。2. Description of the Related Art In an environment where human beings cannot directly work, such as a nuclear power plant, a high place, the deep sea, and space, an operator works remotely by using a manipulator.
At this time, a camera device is used for work monitoring. As the manipulator moves, the monitoring point of the camera device must also be changed, for which the head that drives the camera device is used. In the prior art, the control of the pan head is manually performed by an operator using a joystick, or, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-205494, the working point of the slave manipulator is used as a monitoring point, and the three-dimensional point indicated by the monitoring point is used. The information is converted into two-dimensional information on the direction of the axis of the TV camera, and control is performed to move the camera platform and automatically track the axis of the TV so as to coincide with the monitoring point.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、遠隔操作用
のマスタスレーブマニプレータでは作業性をあげるため
に2台以上など複数のスレーブマニプレータを使うこと
が多く、従来技術では、複数セットの装置を用いて複数
のスレーブマニプレータを個別に監視しないと対応でき
ない。従って、どのスレーブマニプレータを監視するか
については操縦者が複数のモニタの中から選択するしか
なく、煩雑で作業性を著しくそこなうものであった。ま
た、複数のマニプレータを同時に監視する場合、各モニ
タ上での視野の大きさは異なってくる。これを解決する
ために普通ズームレンズが用いられるがその調整は従来
技術ではオペレータが行っていた。本発明の目的は2台
以上など複数のスレーブマニプレータを遠隔操作すると
きのカメラ監視装置において、監視すべきスレーブマニ
プレータの監視点の選択を操縦者の手をわずらわせるこ
となく自動的に行う手法と、それに応じてTVモニタ上
での視野の大きさを調整する方法と装置を提供するもの
である。However, a master-slave manipulator for remote operation often uses a plurality of slave manipulators such as two or more in order to improve workability. In the prior art, a plurality of sets of devices are used. This cannot be handled unless a plurality of slave manipulators are individually monitored. Therefore, as to which slave manipulator is to be monitored, the operator has to select from a plurality of monitors, which is complicated and significantly impairs workability. Also, when monitoring a plurality of manipulators simultaneously, the size of the field of view on each monitor will be different. In order to solve this, a zoom lens is usually used, and the adjustment is performed by an operator in the prior art. An object of the present invention is to automatically select a monitoring point of a slave manipulator to be monitored in a camera monitoring apparatus for remotely controlling a plurality of slave manipulators, such as two or more slave manipulators, without moving a driver's hand. The present invention provides a method and a method and apparatus for adjusting the size of the field of view on a TV monitor accordingly.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、複数のスレーブマニプレータとその作業点を
監視する2台のTVカメラと、TVカメラを搭載する1
自由度以上の動きが可能な雲台と、TVカメラの映像を
表示するモニタを見ながら操縦者がマスタ装置により操
縦するスレーブマニプレータの作業点の遠隔操作用監視
を、複数のスレーブマニプレータの内動作中のスレーブ
マニプレータをマスタ装置の動作指令信号により選択
し、選択したスレーブマニプレータの作業点を監視点と
し追尾制御する雲台制御装置と、選択したスレーブマニ
プレータとカメラとの距離を計算しズーム率があらかじ
め設定してある値以内に制御するズーム制御装置とより
なる、操縦者が監視すべき監視点を自動的にモニタする
遠隔操作用監視装置を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a plurality of slave manipulators, two TV cameras for monitoring the working points of the plurality of slave manipulators, and a TV camera.
The operator monitors the monitor that displays the image of the TV camera and the camera head that can move more than the degree of freedom. The operator monitors the work point of the slave manipulator, which is operated by the master device, for remote operation, and the operation of multiple slave manipulators. Select the middle slave manipulator by the operation command signal of the master device, calculate the distance between the selected slave manipulator and the camera with the pan head control device that performs tracking control using the working point of the selected slave manipulator as the monitoring point, and calculate the zoom ratio. It is an object of the present invention to provide a remote control monitoring device for automatically monitoring a monitoring point to be monitored by an operator, comprising a zoom control device for controlling a value within a preset value.
【0005】[0005]
【作用】上記カメラ装置駆動法とズーム率調整法によ
り、複数のスレーブマニプレータをマスタ装置で操作す
る際に、操縦者が動かそうとする方のスレーブマニプレ
ータの作業点が監視点となり自動的に追従される。ま
た、複数のスレーブマニプレータを同時に動作する場合
は、作業点の中点が監視点となり、さらにそれぞれの作
業点がモニタにおさまる程度の視野で監視が行える。According to the above-mentioned camera device driving method and zoom ratio adjusting method, when a plurality of slave manipulators are operated by the master device, the working point of the slave manipulator to which the operator tries to move becomes a monitoring point and automatically follows. Is done. In the case where a plurality of slave manipulators are operated at the same time, the middle point of the working point becomes the monitoring point, and furthermore, the monitoring can be performed with a visual field such that each of the working points fits on the monitor.
【0006】[0006]
【実施例】以下、本発明の実施例をスレーブマニプレー
タが2台の場合を例にとり、図1、図2と図3により説
明する。機器の配置は、第1図に示すように、スレーブ
部(a)は、右スレーブマニプレータ1と左スレーブマ
ニプレータ2の2台のスレーブマニプレータからなって
いる。それらを監視するため、ズーム機能をそなえた2
台のTVカメラ3を併設して搭載した1自由度以上のサ
ーボ機構を持つ雲台4を、左右のスレーブマニプレータ
1、2間に、回動自在に設置してある。マスタ部(b)
は、TVカメラ3の影像信号を出力するモニタ5と、右
スレーブマニプレータ1を操作する右ジョイスティック
6、左スレーブマニプレータ2を操作する左ジョイステ
ィック7よりなるマスタ装置とその他の操作を行うため
の操作卓8からなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2 and 3 by taking an example in which there are two slave manipulators. As shown in FIG. 1, the arrangement of the devices is such that the slave section (a) comprises two slave manipulators, a right slave manipulator 1 and a left slave manipulator 2. 2 with a zoom function to monitor them
A pan head 4 having a servo mechanism with one or more degrees of freedom and having two TV cameras 3 mounted side by side is rotatably mounted between the left and right slave manipulators 1 and 2. Master part (b)
Is a master device including a monitor 5 for outputting an image signal of the TV camera 3, a right joystick 6 for operating the right slave manipulator 1, and a left joystick 7 for operating the left slave manipulator 2, and an operation console for performing other operations. Consists of eight.
【0007】制御ブロックは、図2に示すように、大き
く分けると、図1に対応するスレーブ部(a)とマスタ
部(b)および制御部(c)からなる。入力装置10は
右ジョイスティック6、左ジョイスティック7、操作卓
8からの信号をもとにマニプレータ制御装置11に指令
を送る。マニプレータ制御装置11はその指令より座標
変換を行い、右スレーブマニプレータ1と左スレーブマ
ニプレータ2の駆動を行っている。TVカメラ3は内部
に2台のCCDカメラを備え、それらの影像信号は倍速
スキャナ15に送られ、そこでモニタ5に映し出すため
の影像信号に変換される。このTVカメラ3にはズーム
装置9が取り付けられており、これを制御するのがズー
ム制御装置13である。雲台4はTVカメラ3とそれに
付いたズーム装置9の駆動装置であり、雲台制御装置1
4によって制御されサーボ機構によって回動される。As shown in FIG. 2, the control block is roughly divided into a slave section (a), a master section (b) and a control section (c) corresponding to FIG. The input device 10 sends a command to the manipulator control device 11 based on signals from the right joystick 6, left joystick 7, and console 8. The manipulator control device 11 performs coordinate conversion based on the command, and drives the right slave manipulator 1 and the left slave manipulator 2. The TV camera 3 includes two CCD cameras therein, and the image signals thereof are sent to the double-speed scanner 15, where they are converted into image signals to be displayed on the monitor 5. A zoom device 9 is attached to the TV camera 3, and a zoom control device 13 controls the zoom device 9. The camera platform 4 is a driving device of the TV camera 3 and the zoom device 9 attached thereto, and the camera platform controller 1
4 and rotated by a servo mechanism.
【0008】これらズーム制御装置13と雲台制御装置
14に対して指令を出すのがカメラ制御装置12であ
る。カメラ制御装置12には入力装置10から右ジョイ
スティック6と左ジョイスティック7の使用状態に関す
る信号、ジョイスティック選択信号17が与えられ、マ
ニププレータ制御装置11からは右スレーブマニプレー
タ1と左スレーブマニプレータ2の作業点の位置信号1
6が与えられる。これらの作業点の位置信号16とジョ
イスティック選択信号17により、カメラ制御装置12
はTVカメラ3の監視点と最適なズーム率を計算し、ズ
ーム制御装置13に焦点距離信号18を、雲台制御装置
14に監視点位置信号19を与える。これらの指令に従
ってズーム制御装置13はズーム装置9を雲台制御装置
14は雲台4をコントロールする。The camera controller 12 issues commands to the zoom controller 13 and the camera platform controller 14. The camera control device 12 is supplied with a signal relating to the use state of the right joystick 6 and the left joystick 7 and the joystick selection signal 17 from the input device 10, and the manipulator control device 11 determines the working points of the right slave manipulator 1 and the left slave manipulator 2. Position signal 1
6 is given. The position signal 16 of these working points and the joystick selection signal 17 allow the camera controller 12
Calculates the monitoring point of the TV camera 3 and the optimum zoom ratio, and supplies a focal length signal 18 to the zoom control device 13 and a monitoring point position signal 19 to the camera platform control device 14. In accordance with these commands, the zoom control device 13 controls the zoom device 9 and the camera platform control device 14 controls the camera platform 4.
【0009】以下、このカメラ制御装置12での処理
を、第3図により、さらに詳しく説明する。処理は立体
カメラ3の監視点の決定(イ)とズーム装置9の焦点距
離の決定(ロ)からなる。まず、ジョイスティック選択
信号17をみてどちらのジョイスティックを操作してい
るかを判定する。右ジョイスティック6のとき監視点は
右スレーブマニプレータ1の作業点となる。左ジョイス
ティック7のとき監視点は左スレーブマニプレータ2の
作業点となる。そして、左右のジョイスティックが同時
に操作されている場合、監視点は右スレーブマニプレー
タ1と左スレーブマニプレータ2の作業点の中点とし、
この時視野Wは、両方りマニプレータの作業点間の距離
に手首の両端が入る距離を加えた距離等あらかじめ与え
ている比率で、大きくする。焦点距離を求めるためには
まず、監視点での視野Wを決定する。片方のスレーブマ
ニプレータだけ監視する場合、スレーブマニプレータに
取り付けられた工具の大きさ等によってあらかじめ決め
られた値を視野Wとして使う。一方、両方のスレーブマ
ニプレータを監視する場合、それぞれの作業点の距離に
余裕をもたせた値、つまり両方の作業点がモニタ5の画
面内に十分入るような視野Wを与える。 次にTVカメ
ラ3から先に求めた監視点までの距離Rを求めると、焦
点距離Fcは次式で与えられる。 Fc=ω・R/W ここで、ωはTVカメラ3のCCD素子の視野の大きさ
である。以上のようにして求めた焦点距離と監視点を焦
点距離信号18と監視点位置信号19としてそれぞれズ
ーム制御装置13と雲台制御装置14に与える。Hereinafter, the processing in the camera control device 12 will be described in more detail with reference to FIG. The processing consists of determining the monitoring point of the stereoscopic camera 3 (A) and determining the focal length of the zoom device 9 (B). First, it is determined which joystick is being operated by looking at the joystick selection signal 17. When the right joystick 6 is used, the monitoring point is the working point of the right slave manipulator 1. In the case of the left joystick 7, the monitoring point is the working point of the left slave manipulator 2. When the left and right joysticks are operated at the same time, the monitoring point is the middle point of the working points of the right slave manipulator 1 and the left slave manipulator 2,
At this time, the field of view W is increased by a predetermined ratio such as a distance obtained by adding a distance between both working points of the two manipulators to a distance at which both ends of the wrist enter. To determine the focal length, first, the field of view W at the monitoring point is determined. When monitoring only one of the slave manipulators, a value predetermined according to the size of a tool attached to the slave manipulator or the like is used as the field of view W. On the other hand, when monitoring both slave manipulators, a value having a margin for the distance between the respective working points, that is, a field of view W that allows both working points to sufficiently enter the screen of the monitor 5 is given. Next, when the distance R from the TV camera 3 to the previously obtained monitoring point is obtained, the focal length Fc is given by the following equation. Fc = ω · R / W Here, ω is the size of the field of view of the CCD element of the TV camera 3. The focal length and the monitoring point obtained as described above are given to the zoom controller 13 and the camera platform controller 14 as a focal length signal 18 and a monitoring point position signal 19, respectively.
【0010】[0010]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば2台
のスレーブマニプレータを備えた遠隔操作マスタスレー
ブマニプレータの監視装置において、カメラの方向やズ
ームの調整を操縦者の手をわずらわせることなく、自動
的に行うことができ、操作を行っているスレーブマニプ
レータの作業状態を常にモニタで監視できる効果があ
る。As described above, according to the present invention, in a monitoring apparatus for a remotely operated master / slave manipulator having two slave manipulators, adjustment of the direction of the camera and adjustment of the zoom are bothered by the operator. The operation can be performed automatically without the need for the operation, and there is an effect that the working state of the operating slave manipulator can always be monitored on the monitor.
【図1】本発明の実施例を示す、機器の配置の斜視図FIG. 1 is a perspective view of a device arrangement showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例を示す、制御部のブロック図FIG. 2 is a block diagram of a control unit according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例を示す、処理のフローチャートFIG. 3 is a processing flowchart showing an embodiment of the present invention.
1は右スレーブマニプレータ、2は左スレーブマニプレ
ータ、3はTVカメラ、4は雲台、5はモニタ、6は右
ジョイスティック、7は左ジョイスティック、8は操作
卓、9はズーム装置、10は入力装置、11はマニプレ
ータ制御装置、12はカメラ制御装置、13はズーム制
御装置、14は雲台制御装置、15は倍速スキャナ、1
6は作業点の位置信号、17はジョイスティック選択信
号、18は焦点距離信号、19は監視点位置信号であ
る。1 is a right slave manipulator, 2 is a left slave manipulator, 3 is a TV camera, 4 is a pan head, 5 is a monitor, 6 is a right joystick, 7 is a left joystick, 8 is a console, 9 is a zoom device, and 10 is an input device. , 11 is a manipulator control device, 12 is a camera control device, 13 is a zoom control device, 14 is a pan head control device, 15 is a double-speed scanner,
Reference numeral 6 denotes a work point position signal, reference numeral 17 denotes a joystick selection signal, reference numeral 18 denotes a focal length signal, and reference numeral 19 denotes a monitoring point position signal.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B25J 19/04 B25J 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B25J 19/04 B25J 3/00
Claims (4)
するため、スレーブマニプレータの作業点を、作業点近
傍に設けたTVカメラの軸線を雲台を動かすことにより
自動追尾する遠隔操作用監視方法において、前記複数の
スレーブマニプレータのうち、同時に動作する複数の前
記スレーブマニプレータの作業点の中点を監視点として
選択し、前記TVカメラで前記監視点を自動追尾するこ
とを特徴とする遠隔操作用監視方法。 1. A for remotely controlling a plurality of slave manipulator, the working point of the slave manipulator, the remote control monitoring method for automatically tracking by moving the pan head and the axis of the TV camera provided near the working point, the plural
Multiple slave manipulators operating simultaneously
The middle point of the working point of the slave manipulator as the monitoring point
Select and automatically track the monitoring point with the TV camera.
And a monitoring method for remote operation.
離を計算し、同時に動作する複数の前記スレーブマニプ
レータの全ての手首がモニタ画面に表示されるようにズ
ームアップすることを特徴とする請求項1に記載の遠隔
操作用監視方法。 2. The distance from the TV camera to the monitoring point.
A plurality of said slave manipulators which calculate the separation and operate simultaneously
All wrists on the monitor to be displayed on the monitor screen.
The remote control according to claim 1, wherein
Operation monitoring method.
能な雲台と、TVカメラの映像を表示するモニタを見な
がら操縦者がマスタ装置により操縦する複数のスレーブ
マニプレータの作業点の遠隔操作用監視装置において、
複数のスレーブマニプレータの内、動作中の複数のスレ
ーブマニプレータをマスタ装置の動作指令信号により選
択し、選択した複数のスレーブマニプレータの作業点の
中点を監視点として追尾制御する雲台制御装置を備えた
ことを特徴とする遠隔操作用監視装置。 3. A TV camera and a movement of one or more degrees of freedom are possible.
Consider a pan head and a monitor that displays video from a TV camera.
Multiple slaves operated by the master using the master device
In the monitoring device for remote control of the working point of the manipulator,
Of the multiple slave manipulators, multiple operating threads
Select the robot manipulator by the operation command signal of the master device.
Select multiple slave manipulator working points
Equipped with a pan head controller that performs tracking control using the midpoint as a monitoring point
A monitoring device for remote operation characterized by the above-mentioned.
離を計算し、同時に動作する複数の前記スレーブマニプ
レータの全ての手首がモニタ画面に表示されるようにズ
ームアップするズーム制御装置を備えたことを特徴とす
る請求項3に記載の遠隔操作用監視装置。 4. The distance from the TV camera to the monitoring point.
A plurality of said slave manipulators which calculate the separation and operate simultaneously
All wrists on the monitor to be displayed on the monitor screen.
A zoom control device for zooming up.
The monitoring device for remote operation according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10460091A JP2920788B2 (en) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | Monitoring method and device for remote operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10460091A JP2920788B2 (en) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | Monitoring method and device for remote operation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04310395A JPH04310395A (en) | 1992-11-02 |
| JP2920788B2 true JP2920788B2 (en) | 1999-07-19 |
Family
ID=14384917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10460091A Expired - Lifetime JP2920788B2 (en) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | Monitoring method and device for remote operation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920788B2 (en) |
-
1991
- 1991-04-09 JP JP10460091A patent/JP2920788B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04310395A (en) | 1992-11-02 |
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