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技術 軌道敷設装置

出願人 株式会社東芝
発明者 久保智美
出願日 2001年9月25日 (18年9ヶ月経過) 出願番号 2001-291428
公開日 2003年4月3日 (17年2ヶ月経過) 公開番号 2003-096703
状態 特許登録済
技術分野 軌道敷設、保線機械
主要キーワード 相互連結装置 必要空間 建設段階 軌道形状 送出指令 環境検出装置 作業用機械 軌道敷設
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年4月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

作業用マニピュレータなどの作業用機械を作業領域が広く、作業領域形状が複雑な場所で用いる場合、作業用機械の軌道を敷設したり敷設後に経路変更などのために軌道を移動させたりする作業は時間がかかり,面倒であった。

解決手段

作業用機械の作業領域の周囲に複数の単位軌道敷設装置を設け、各単位軌道敷設装置が作業領域の形状情報を検出するとともに各単位軌道敷設装置が有する軌道要素の情報を共有して軌道形状計画し、各単位軌道敷設装置が協調をとりながら軌道を敷設する。

概要

背景

各種の作業現場において、例えば地下に危険物があり自重かけられないため土木車両が入り込めない場合や、山の斜面、傾斜地を含んだ作業現場の場合、さらには前記の危険物を扱う危険な作業の場合などは、その作業を直接人でなく作業用マニピュレータなどの作業用機械よって行う場合がある。

このような作業用マニピュレータを移動させる場合には一般にマニピュレータを搭載した車両を動かしたり、あるいはブームクレーンの先端に取り付けたマニピュレータの場合にはブームやクレーンの旋回伸縮などにより行っている。また、作業用マニピュレータの設置場所工場内などの場合は工場の建設段階から計画的に敷設されたレールなどの架空軌道上を作業用マニピュレータが移動して作業する場合がある。

概要

作業用マニピュレータなどの作業用機械を作業領域が広く、作業領域形状が複雑な場所で用いる場合、作業用機械の軌道を敷設したり敷設後に経路変更などのために軌道を移動させたりする作業は時間がかかり,面倒であった。

作業用機械の作業領域の周囲に複数の単位軌道敷設装置を設け、各単位軌道敷設装置が作業領域の形状情報を検出するとともに各単位軌道敷設装置が有する軌道要素の情報を共有して軌道形状を計画し、各単位軌道敷設装置が協調をとりながら軌道を敷設する。

目的

本発明は以上の点に鑑みて、複雑な地形広範囲な作業領域全域を作業用マニピュレータなどの作業用機械の動作範囲カバーするための軌道を容易に、短時間に敷設することのできる軌道敷設装置を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

作業用機械の作業領域の周囲に複数の単位軌道敷設装置を設け、各単位軌道敷設装置が作業領域の形状情報を検出するとともに各単位軌道敷設装置が有する軌道要素の情報を共有して軌道形状計画し、各単位軌道敷設装置が協調をとりながら軌道を敷設するようにした軌道敷設装置。

請求項2

複数個に分割された軌道要素と、前記軌道要素を接続する軌道接続装置と、軌道接続装置により接続された軌道を作業領域に送出する軌道展開装置と、軌道接続装置および軌道展開装置を制御する軌道展開制御装置と、作業領域を観測してその形状情報を計測する環境検出装置と、環境検出装置のデータと作業用機械の動作範囲などより軌道形状を計画し軌道展開制御装置に計画結果を通知する軌道敷設計画装置と、により単位となる軌道敷設装置を構成し、作業用機械の作業領域を取り囲むように複数の軌道敷設装置を設け、複数の軌道敷設装置相互間においてそれぞれの軌道展開制御装置の有する情報を共有するための制御装置間通信装置と、他の軌道敷設装置から送出された軌道の先端部と自装置が送出した軌道の後端部とを接続する軌道相互連結装置とを設けて軌道を敷設することを特徴とする軌道敷設装置。

請求項3

3本以上の軌道単位を3次元的に接続することが可能な複数軌道相互連結手段を持つことを特徴とする請求項2記載の軌道敷設装置。

請求項4

軌道接続装置と軌道展開装置を可逆的に動作させることにより軌道の収納分割を行うことを特徴とする請求項2記載の軌道敷設装置。

技術分野

0001

本発明は作業用マニピュレータなどの作業用機械走行する軌道を敷設する軌道敷設装置に関する。

背景技術

0002

各種の作業現場において、例えば地下に危険物があり自重かけられないため土木車両が入り込めない場合や、山の斜面、傾斜地を含んだ作業現場の場合、さらには前記の危険物を扱う危険な作業の場合などは、その作業を直接人でなく作業用マニピュレータなどの作業用機械よって行う場合がある。

0003

このような作業用マニピュレータを移動させる場合には一般にマニピュレータを搭載した車両を動かしたり、あるいはブームクレーンの先端に取り付けたマニピュレータの場合にはブームやクレーンの旋回伸縮などにより行っている。また、作業用マニピュレータの設置場所工場内などの場合は工場の建設段階から計画的に敷設されたレールなどの架空軌道上を作業用マニピュレータが移動して作業する場合がある。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、前者は車両や、ブームやクレーンを搭載したクレーン車などの移動体が移動するためのスペースが必要であったり、ブームの転倒防止のため水平方向の広範囲の作業が困難であったりした。また後者は架空のレール上を移動するため比較的移動の許容範囲は広がるものの、レールの強度によっては可搬重量が少なかったり、あるいは作業用マニピュレータの作業領域が広く、作業領域形状が複雑な場合には軌道敷設、軌道敷設後の経路変更のためのレールの移動などの作業が困難で多くの時間と人手を費やしていた。

0005

本発明は以上の点に鑑みて、複雑な地形や広範囲な作業領域全域を作業用マニピュレータなどの作業用機械の動作範囲カバーするための軌道を容易に、短時間に敷設することのできる軌道敷設装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

前記目的を達成するために請求項1の発明は、作業用機械の作業領域の周囲に複数の単位軌道敷設装置を設け、各単位軌道敷設装置が作業領域の形状情報を検出するとともに各単位軌道敷設装置が有する軌道要素の情報を共有して軌道形状を計画し、各単位軌道敷設装置が協調をとりながら軌道を敷設するようにしたことを特徴とする。これにより短時間の内に容易に軌道の敷設が行える。

0007

請求項2の発明は、複数個に分割された軌道要素と、前記軌道要素を接続する軌道接続装置と、軌道接続装置により接続された軌道を作業領域に送出する軌道展開装置と、軌道接続装置および軌道展開装置を制御する軌道展開制御装置と、作業領域を観測してその形状情報を計測する環境検出装置と、環境検出装置のデータと作業用機械の動作範囲などより軌道形状を計画し軌道展開制御装置に計画結果を通知する軌道敷設計画装置と、により単位となる軌道敷設装置を構成し、作業用機械の作業領域を取り囲むように複数の軌道敷設装置を設け、複数の軌道敷設装置相互間においてそれぞれの軌道展開制御装置の有する情報を共有するための制御装置間通信装置と、他の軌道敷設装置から送出された軌道の先端部と自装置が送出した軌道の後端部とを接続する軌道相互連結装置とを設けて軌道を敷設することを特徴とする。これにより短時間の内に容易に軌道の敷設が行える。

0008

請求項3の発明は請求項2記載の軌道敷設装置において、3本以上の軌道要素を3次元的に接続することが可能な複数軌道相互連結手段を持つことを特徴とする。これにより作業領域に斜面や傾斜地があったり、複雑な作業領域であっても三次元的に軌道を敷設することができる。

0009

請求項4の発明は請求項2記載の軌道敷設装置において、軌道接続装置と軌道展開装置を可逆的に動作させることにより軌道の収納分割を行うことを特徴とする。これにより軌道の敷設、展開だけでなく,軌道の収納分割も行える。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1において、作業用マニピュレータなどのような作業用機械の作業領域を取り囲むように複数の単位軌道敷設装置1a〜1dがほぼ等間隔に設けられている。その内の一つの軌道敷設装置1aについて説明する。軌道敷設装置1aは所定の長さ、形に複数個に分割された例えば直線状、円弧状のレールなどの軌道要素2と、この軌道要素2を格納する軌道要素格納装置3と、その軌道要素格納装置3に格納された軌道要素2を接続する軌道接続装置4と、軌道接続装置4により接続された軌道を作業領域7の周辺に送出する軌道展開装置5と、軌道接続装置4および軌道展開装置5を制御する軌道展開制御装置6と、作業領域7を観測してその形、大きさなどの形状情報を計測する環境検出装置8と、環境検出装置8の計測データを必要に応じて修正または追加するためのオペレータによる入力を受け付ける環境入力装置9と、環境検出装置8または環境入力装置9、またはその両方のデータと軌道上を移動して作業を行う作業用マニピュレータ10の動作範囲などより軌道形状を計画し軌道展開制御装置6およびオペレータに計画結果を通知する軌道敷設計画装置11と、複数の軌道敷設装置1a〜1d相互間においてそれぞれの軌道展開制御装置6の有する情報を共有するための制御装置間通信装置12と、他の軌道敷設装置から送出された軌道の先端部と自装置が送出した軌道の後端部とを接続する軌道相互連結装置13とから構成されている。

0011

図2は軌道展開制御装置6を説明するための機能ブロック図である。環境検出装置8により検出された作業領域7の形状情報は、オペレータが入力した環境入力装置9からの情報とともに軌道敷設計画装置11と軌道展開制御装置6内の情報共用部18に送られる。

0012

軌道敷設計画装置11は情報共用部18から制御装置間通信装置12により共有された自他の軌道敷設装置1a〜1dが格納している軌道要素2の形状、長さおよび個数情報などを考慮して展開完了時の軌道14の形状を所定の演算を実行し、計画する。演算結果は情報共用部18に送られ保持される。保持された演算結果は制御装置間通信装置12により自他の軌道敷設装置1a〜1dで共有される。

0013

演算部16は軌道敷設計画装置11の演算結果を情報共用部18より受け取り制御部17に対し、軌道の展開指令を出す。指令を受けた制御部17は軌道接続装置4を制御し、軌道要素2が接続されるたびに軌道展開装置5に送出指令を出す。これにより作業領域7の周辺に軌道14を敷設するための作業が実施される。

0014

図3は軌道展開制御装置6内の情報共用部18を詳細に説明するための機能ブロック図である。情報共用部18内には、作業領域データ保持手段19、軌道敷設計画結果データ保持手段20、自機格納軌道要素データ保持手段21、自機作業用マニピュレータ動作範囲データ保持手段22、他機格納軌道要素データ保持手段23、他機作業用マニピュレータ動作範囲データ保持手段24の情報を保持する手段があり、制御装置間通信装置12により常に情報の共有が行われる。これにより軌道敷設装置1a〜1dが構成する敷設軌道形状は同一計画に基づくものとなることから、軌道敷設計画の精度をあげることが可能となる。

0015

次に軌道の敷設の具体的なやり方について説明する。図4(a)、(b)に示すように、初めに軌道敷設装置1a〜1dを作業用マニピュレータ10の作業領域7の周囲に例えば等間隔に設置する。次に環境検出装置8、例えば測距センサレーダーなどにより作業領域7の例えば形、大きさなどの形状を検出する。この検出データに基づいて、あらかじめ決定している作業用マニピュレータ10の動作範囲と、必要に応じてオペレータが入力した環境入力装置9からの入力データと、制御装置間通信装置12により共有された自他の軌道敷設装置1a〜1dが有している軌道要素2の形状、長さおよび個数等のデータを考慮して展開完了時の軌道14の形状を軌道敷設計画装置11が計画する。

0016

軌道敷設計画装置11により計画された軌道14の形状情報は軌道展開制御装置6へ通知される。軌道展開制御装置6は制御装置間通信装置12により、他の軌道敷設装置1b〜1dとも情報を共有し、軌道展開の指示を軌道接続装置4および軌道展開装置5に送る。

0017

軌道展開制御装置6からの指示を受けた軌道接続装置4は指示通りの軌道要素2を軌道要素格納装置3から取り出し接続組立する。接続組立が完了した軌道は軌道展開装置5により軌道敷設装置1の外部へ送出される。

0018

次に図4(a)では軌道敷設装置1aは軌道敷設装置1bへ、軌道敷設装置1bは軌道敷設装置1cへ、軌道敷設装置1cは軌道敷設装置1dへ、軌道敷設装置1dは軌道敷設装置1aへ向かって軌道14を送出する。

0019

図中矢印の方向へ送出された軌道14はそれぞれ隣の軌道敷設装置の軌道相互連結装置13により接続され最終的には、軌道敷設計画装置11が計画した図4(b)に示される形状(本実施の形態では円形)となる。

0020

このように本実施の形態によれば、軌道敷設装置を複数に分割し、それぞれの情報を共有化し、軌道敷設計画を立てるようにしたので、軌道敷設装置を小型化でき地上の必要空間を小さくできる。また任意の場所より複数の軌道敷設装置による軌道展開が可能であるため広範囲で、複雑な形状の作業領域の形状にも対応可能である。さらに作業領域の自動認識およびその修正が可能なため、より効率的に短時間で複雑な形状の作業領域を作業用機械の動作範囲でカバーするための軌道を敷設可能することができる。

0021

次に、本発明の他の応用例を説明する。図5(a)では作業領域7に斜面がある場合において、軌道14を水平方向のみでなく軌道敷設装置1aより軌道敷設装置1bに向けて任意の角度で斜め上方へ送出した例を、図5(b)では3本以上の軌道を一カ所で接続可能な複数軌道相互連結装置15a〜15dを用いた場合の軌道敷設計画装置11による展開完了時の軌道14の形状例を示す。

0022

このように本実施の形態によれば、3次元的に軌道を展開可能なため作業領域内に傾斜地があっても作業ができ、また、3本以上の軌道を一カ所で接続することにより複雑な軌道を形成できるため、複雑で広範囲な作業領域の全域を作業用マニピュレータの動作範囲でカバーするための軌道を容易に、短時間の内に敷設することが可能となる。

0023

なお、本実施の形態の軌道接続装置4と軌道展開装置5とは可逆的に動作させることにより、軌道の展開だけでなくそれぞれが軌道の分割と収納にも使用することができる。

発明の効果

0024

以上説明したように本発明によれば、作業用機械の作業領域の周囲に複数の単位軌道敷設装置を設け、各単位軌道敷設装置が作業領域の形状情報を検出するとともに各単位軌道敷設装置が有する軌道要素の情報を共有して軌道形状を計画し、各単位軌道敷設装置が協調をとりながら軌道を敷設するようにしたので、複雑で広範囲な作業領域を効率よく作業用機械の動作範囲で覆うための軌道を容易に、短時間に敷設することを可能とする軌道敷設装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0025

図1本発明による軌道敷設装置の一実施の形態を示す概略平面図。
図2本発明における軌道展開制御装置の機能を示す機能ブロック図。
図3本発明における情報共用部の機能を示す機能ブロック図。
図4本発明による軌道敷設装置の軌道展開を示す図で、(a)は軌道相互接続前の平面図、(b)は軌道相互接続後の平面図。
図5本発明による軌道敷設装置の応用例を示す図で、(a)は正面図、(b)は平面図。

--

0026

1a、1b、1c、1d…単位軌道敷設装置、2…軌道要素、3…軌道要素格納装置、4…軌道接続装置、5…軌道展開装置、6…軌道展開制御装置、7…作業領域、8…環境検出装置、9…環境入力装置、10…作業用マニピュレータ、11…軌道敷設計画装置、12…制御装置間通信装置、13…軌道相互連結装置、14…軌道、15a、15b、15c、15d…複数軌道相互連結装置、16…演算部、17…制御部、18…情報共用部。

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