(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送配電線の活線作業を行う活線作業用ロボット車であって、高所作業車に基端部を旋回、起伏、伸縮可能に支持された多段ブームの先端段を絶縁物で構成された絶縁ブームとし、この絶縁ブームの先端に設けた架台に、配電作業を行う多軸構成の双腕マニピュレータと、これらの双腕マニピュレータを左右独立に前後にスライドさせるスライド装置と、重量物吊り上げ機能を有する多軸構成の吊り上げアームとを搭載し、オペレータによる遠隔操作を行うようにした活線作業用ロボット車において、
前記双腕マニピュレータと前記スライド装置を駆動するアクチュエータを電気式で構成し、前記吊り上げアームを駆動するマニピュレータを油圧式で構成し、
接地線への接続及び固定が可能な接続金具が先端に設けられており、互いに絶縁された２本の導体と、前記２本の導体を収納し、前記接続金具が互いに絶縁された構造になっている１本又は２本のプローブと、前記２本の接続金具が接地線と接続したときに励磁されるコイルと、前記コイルの励磁により電気機器の動作回路を動作状態とすることができる接点とを有した電磁接触器と、前記電磁接触器に電源を供給するバッテリを備え、前記一方の導体に前記接続金具、電磁接触器、及びバッテリが直列に接続されている、アースのインターロック装置を備えた活線作業用ロボット車。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、高電圧送配電線の配線工事や保守作業において、電力の供給を停止することなく作業を行う無停電作業に用いられる活線作業用ロボット車に関する。
背景技術
活線作業用ロボット車は、高所作業車のブーム先端に取り付けたマニピュレータベース上に、作業用の双腕マニピュレータ及び電線支持重量物吊り下げ用の第３アームを搭載し、これらを地上のロボット車内の操作キャビンまたはブーム先端に設けたバケット上の操作盤を操作して配線工事や保守作業を行う。
これらの双腕マニピュレータ及び第３アームを駆動するアクチュエータを、全て油圧式アクチュエータで構成した場合、双腕マニピュレータでは高い位置決め精度が得られず、ティーチング・プレイバックとその補正機能による自動運転が難しくなるが、反面、重量物吊り上げ機能を有し、位置決め精度があまり要求されない第３アームは小形・軽量化が図れる。その逆に、双腕マニピュレータ及び第３アームの駆動機構を全て電気式アクチュエータで構成した場合は、双腕マニピュレータでは高い位置決め精度が得られ、作業対象物へのアプローチなど補正自動運転が容易になるが、第３アームは大型、大重量となる。
そこで、マニピュレータの高精度位置決めを可能とし、オペレータによる遠隔操作と作業対象物へのアプローチなどの補正自動運転が可能な、かつ重量物吊り上げ機能を有する小形・軽量な第３アームを搭載した活線作業用ロボット車が望まれている。
また、活線作業用ロボットにおいて、作業者が高所作業車の先端バケットに搭乗してマニピュレータを操作するものが搭乗型活線作業用ロボットである。
搭乗操作型活線作業用ロボットにおいて、操作者が感電にいたるパターンの１つは図７に示すように操作者５６がバケット５５の中で活線６１に接触することが考えられる。この場合、活線６１と大地間の電圧によって、漏洩電流が活線６１→操作者５６→バケット５５→ブーム部（第３ブーム５４、第２ブーム５３、第１ブーム５２）→車５１→大地の経路で流れる。図７中、５７は操作盤、５８はマニピュレータ取付部、５９は第１絶縁アーム部、６０は第２絶縁アーム部である。
操作者の安全のため（社）日本自動車車体工業会の高所作業車安全基準がある。この基準は高所作業車の絶縁性能として漏洩電流が０．５ｍＡを越えないことを規定している。また、漏洩電流は印加電圧によって異なるため本基準の試験電圧として、電路電圧の２倍に相当する電圧を印加することが規定されている。そして、本発明に用いられる活線作業用ロボットは２３ｋＶの活線を作業することを目指している。したがって搭乗操作型活線作業用ロボットにおいて図７に示すような感電に対し、操作者に流れる漏洩電流は印加電圧４６ｋＶに対し０．５ｍＡ以下でなければならない。このため、従来は図８に示すように第３ブーム５４先端を絶縁部材であるＦＲＰ中空円筒６２で構成することで絶縁特性を確保していた。
ところが、上記のような構成で雨天時の漏洩電流を０．５ｍＡ以下とするためには絶縁沿面距離を長くする必要があり、このため常に第３ブームを２ｍ以上に伸長した状態にする必要があった。したがって雨天時において、作業する活線が比較的低い位置にあるときにおいても、第３ブーム５４を２ｍ以上に伸長する必要がある。この場合、マニピュレータ部の重量によって、それを支える車体のバランスの悪化、車体の転倒が考えられるため、作業が困難なものになるか、もしくは不可能となる。また第３ブームを２ｍ以上に伸長した状態にして作業できたとしても、第３ブームに雨水がかかり続けると第３ブーム表面の水をはじく性質、すなわち撥水性が低下し、漏洩電流を０．５ｍＡ以下にすることができなくなる。或いは第３ブームに電圧がかかった状態で第３ブーム表面に雨水がかかるとブーム表面で放電が発生し、この放電により第３ブーム表面のＦＲＰの樹脂層が急速に劣化し、撥水性が急速に低下する。このため漏洩電流を０．５ｍＡ以下にすることができなくなる。
また第３ブーム４に砂等のごみが付着した場合、ブームを伸縮する際に第３ブーム５４を受けるロータ部分で第３ブーム表面が傷つき、長期的に第３ブームの撥水性が低下する。
図８は従来のブーム部の構造を示す断面図である。図８において第３ブーム５４はマニピュレータ部を支持する絶縁物であり、ＦＲＰ中空円筒６２で構成されている。ＦＲＰ中空円筒６２は絶縁物であるため晴天時において図７の状況で操作者５６が活線に接触したとしても第３ブーム５４を０．５ｍ伸長した状態であれば活線電圧４６ｋＶにおいて、漏洩電流は０．５ｍＡ以下にすることができる。
ところが、この図８に示す従来の構造では、第３ブーム５４に電圧が印加された状態で第３ブーム５４の表面に汚損水がかかると第３ブーム５４の漏洩電流が急速に増加するという試験結果が得られた。したがって、この構造の第３ブーム５４では、雨天時の漏洩電流が０．５ｍＡ以上となり、万一活線に接触した場合、活線作業用ロボットの操作者に対して感電の危険がある。
また、配電線の電圧が６ｋＶ級であれば、マニピュレータの金属露出部とアクチュエータを絶縁保護カバーで覆うことで、相間短絡事故防止に必要な破壊電圧に耐える絶縁の確保は可能であるが、電圧が２２ｋＶ級になると、破壊電圧に耐えるためには、絶縁保護カバーと金属部の絶縁距離が大きく必要となり、実用に供し得るマニピュレータが実現できないという問題も生じた。
一方、配電保守作業の無停電工法へ適用する活線作業用ロボット車において、マニピュレータに電気式アクチュエータを使用したものは、人への感電事故を防止するために、ブームの先端ブームを絶縁物で構成し、マニピュレータ等を駆動する発電機を架台上に搭載して、車両と架台間の電気的絶縁を確保している。また、マニピュレータによる地絡事故および作業中に２台のマニピュレータの先端部に取り付けた工具あるいはマニピュレータ先端部が異相の活線に同時に触れた場合に生じる相間短絡事故を防止するために、マニピュレータの前腕部には絶縁部が設けられている。
ところが、従来技術では、人への感電事故は防止できるが、マニピュレータ、ブームのそれら自身による誤動作あるいはオペレータによる誤操作によって生じる２台のマニピュレータの肘−肘間、肘−上腕部間あるいは上腕部−上腕部間が異相の活線に同時に接触した場合の相間短絡事故は、２台のマニピュレータの肘部、上腕部に配置された電気式アクチュエータが制御盤を介して電気的につながっているため、防ぐことができないという問題があった。
さらに、高電圧を取り扱う活線作業用ロボット車においては、作業者の感電による人身事故、短絡・地絡による電気機器の損傷を防止して安全性を向上させるために、電気機器の本体と接地線を電気的に接続する接地作業を行うことによってアースを取っているが、移動する度に作業現場でアースを取らなければならない。この作業は、作業者によって行われ、物理的な接地状態のみ目視により判定されている。そこで、作業者がアースをとり忘れないように、また電気的な接地状態がリアルタイムでさらに無人で判定できるようにすることが望まれている。
さらに、従来においては、作業対象に近づけるために、双腕ロボットに付加されるスライド軸は、各ロボット単独動作で、作業対象に対して、前後方向に動くもの、または双腕同時に前後スライドするものであった。ところが、従来技術では、スライドは互いに平行に動くだけで、２つのロボット間の距離が固定であるため、ロボット間に作業対象物を入れ込んでの作業は構成上、困難であった。このため、ロボット間の取り付け間隔を広げると占有スペースや重量が大きくなるという問題点があった。また、収納時ロボットの取付間隔を狭くし、作業中は、作業対象を入れ込めるように間隔を広くするにはもう１軸追加しなければならず、軸追加は、重量、スペース、コストなどが問題となる。
発明の開示
そこで、本発明の目的は、マニピュレータの高精度位置決めを可能とし、オペレータによる遠隔操作とティーチング・プレイバックとそれに対する補正機能による自動運転が可能な、かつ電線支持重量物吊り上げ機能を有する小形・軽量な第３アームを搭載した活線作業用ロボット車において、アースを取らなかった場合は電気機器の使用ができないようにして安全性を向上させることにある。
前記目的を達成するために、本発明は、送配電線の活線作業を行う活線作業用ロボット車であって、高所作業車に基端部を旋回、起伏、伸縮可能に支持された多段ブームの先端段を絶縁物で構成された絶縁ブームとし、この絶縁ブームの先端に設けた架台に、配電作業を行う多軸構成の双腕マニピュレータと、これらの双腕マニピュレータを左右独立に前後にスライドさせるスライド装置と、電線支持重量物吊り上げ機能を有する多軸構成の吊り上げアームとを搭載し、オペレータによる遠隔操作を行うようにした活線作業用ロボット車において、前記双腕マニピュレータと前記スライド装置を駆動するアクチュエータを電気式で構成し、前記吊り上げアームを駆動するマニピュレータを油圧式で構成し、接地線への接続及び固定が可能な接続金具が先端に設けられており、互いに絶縁された２本の導体と、前記２本の導体を収納し、前記接続金具が互いに絶縁された構造になっている１本又は２本のプローブと、前記２本の接続金具が接地線と接続したときに励磁されるコイルと、前記コイルの励磁により電気機器の動作回路を動作状態とすることができる接点とを有した電磁接触器と、前記電磁接触器に電源を供給するバッテリを備え、前記一方の導体に前記接続金具、電磁接触器、及びバッテリが直列に接続されている、アースのインターロック装置を備える。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１実施例の全体構成図である。
図２は操作盤及び監視モニタの配置を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図である。
図３はマニピュレータの例を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（Ｃ）は正面図である。
図４は第３アームの例を示す側面図である。
図５は第３アームの収納姿勢を示す側面図である。
図６は本発明の第３ブームの構造を示す断面図である。
図７は搭乗操作型活線作業用ロボットにおいて操作者が感電にいたる一例と感電時の電流の流れを示す概略図である。
図８は従来の第３ブームの構造を示す断面図である。
図９は本発明の第３ブームの試験時における漏洩電流の経時変化を示すグラフである。
図１０は従来の第３ブームの試験時における漏洩電流の経時変化を示すグラフである。
図１１は高所作業車の構成を示す概略図である。
図１２は本発明の一実施例である絶縁方式の例を示す側断面図である。
図１３は本発明の一実施例であるかさの例を示す斜視図である。
図１４は本発明の一実施例であるかさの斜視図である。
図１５は絶縁方式と漏洩電流の関係を示すグラフである。
図１６は本発明の一実施例になるかさの例の他の例を示す斜視図である。
図１７は本発明の一実施例になる絶縁方式の例を示す側断面図である。
図１８は本発明の一実施例になるかさの他の例を示す説明図である。
図１９は従来の絶縁保護カバーの例を示す側面図である。
図２０は本発明の絶縁保護カバーの例を示す側面図である。
図２１は本発明の第２実施例における架台上のシステム構成を示す平面図である。
図２２は本発明のアースインターロック装置の第１実施例を示す概略図である。
図２３は本発明のアースインターロック装置の第２実施例を示す概略図である。
図２４は従来の構成のスライド軸を有する配電線作業ロボットの作業姿勢の上面図である。
図２５は本発明の構成のスライド軸を有するロボットの作業姿勢の上面図である。
図２６はスライド機構付ベースを有する多関節マニピュレータのリンク構成図である。
図２７は仮想リンク構成と座標系を示す説明図である。
図２８は軌道演算部の処理を示すフローチャートである。
図２９は自動工具交換装置とマニピュレータの全体構成図である。
図３０は被マニピュレータ側接続部の構成を示す正面図及び断面図である。
図３１は工具脱着部を示す側断面図である。
図３２は自動工具交換装置の動作状態を示す説明図である。
図３３は作業具供給装置の実施例を示す斜視図である。
図３４は作業具供給装置の駆動部を示す正面図である。
図３５はソケットの取り出しフローを示す側断面図である。
図３６はソケットの収納フローを示す側断面図である。
図３７は本発明の位置合わせ・姿勢合わせ制御方法を示す構成図及びフローチャートである。
図３８は位置合わせ・姿勢合わせの実施例を示す説明図である。
図３９はロボットの姿勢較正方法の実施例を示す概略図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を説明する。
図１は第１実施例の全体構成図である。図１において、高所作業車１の旋回、起伏、伸縮機能を有する多段ブーム２の先端段が絶縁物で構成された絶縁ブーム３である。この絶縁ブーム３の先端に設けた架台４に、配電作業を行う冗長軸付き７軸構成の双腕マニピュレータ５，６と、双腕マニピュレータ５、６を左右独立に前後にスライドさせるスライド装置７と、重量物吊り上げ機能と旋回、起伏機能を有する３軸構成のアーム１０と、双腕マニピュレータ５、６が作業に必要な工具を自動的に交換する工具自動交換装置（ＡＴＣ）８と、マニピュレータ５、６が作業に必要な材料を自動的に取り出し、戻すことのできる材料自動授受装置（ＡＭＣ）９と、作業対象物との距離を計測する３次元距離計測装置１１と、作業状況を撮影する複数のカメラ１２Ａ，１２Ｂと、双腕マニピュレータ５，６、スライド装置７、ＡＴＣ８、ＡＭＣ９、アーム１０、３次元距離計測装置１１、カメラ１２Ａ，１２Ｂを制御する制御盤１３及び制御盤１３に電力を供給する油圧アクチュエータ駆動発電機１４が搭載されている。
高所作業車１の車両部１５には、ブーム２内に配管された油圧ホース油を通して架台４に配置された機器を駆動する油圧アクチュエータに油を供給する油圧駆動源１７が設けられている。また車両部１５内には、ブーム２内に敷設された光ケーブル１８を通してカメラ１２から送られた画像を表示する監視モニタ（ＣＲＴモニタ装置）２０、ブーム２内に敷設された光ケーブル１８を通して制御盤１３に操作信号を送る操作盤１９を配置し、図２（（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図）に示すように、オペレータは監視モニタ２０を見ながら操作盤１９に設けられたジョイスティック２１，２２，２３や操作ボタン２４あるいはタッチパネル２６を操作することで架台４上に配置された機器５、６、８、９、１０、１１、１２を遠隔操作し、活線作業を行う。
図３は双腕マニピュレータ５，６を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。図中、３１は旋回軸、３２は肩曲げ軸、３３は肘回転軸、３４は肘曲げ軸、３５は手首回転軸、３６は手首曲げ軸、３７はフランジ回転軸である。
図４はアーム１０を示す側面図であり、４１は旋回軸、４２は起伏軸、４３は起伏軸、４４は４面ローラ、４５はウインチである。
図５は第３アームの収納状態を示す側面図である。
本実施例において、双腕マニピュレータ５、６とそのスライド装置７を駆動するアクチュエータは電気式で構成し、アーム１０を駆動するマニピュレータは油圧式アクチェータで構成されている。あるいは、アーム１０の旋回軸駆動用アクチュエータを電気式で構成し、残り軸駆動用アクチュエータを油圧式で構成してもよい。このように構成することで、双腕マニピュレータの位置決め精度の向上とアームの小形・軽量化を図っている。
また、絶縁ブーム３の先端には雨樋を設けたかさ２５を取り付けることで、雨天時に絶縁ブーム３にかかる雨水を減らしブームの絶縁特性の向上を図っている。
この第１実施例の特徴は次の通りである。
１）オペレータが地上から監視モニタを見ながらマニピュレータを操作する遠隔操作機能とティーチング・プレイバック及びそれに対する補正機能による自動運転機能とを有している。
油圧式マニピュレータを使用した場合、マニピュレータの繰り返し位置決め精度が悪く、ティーチング・プレイバックによる自動運転が難しい。そこで、高精度な位置決め精度が得られる電気式マニピュレータを使用することで、ティーチング・プレイバックによる自動運転を可能にした。
２）細かい作業まで行うマニピュレータは電気式アクチュエータで構成し、重量物吊り上げとか少し大まかな作業を行うアーム（第３アーム１０）は油圧式アクチュエータで構成したハイブリッド構成である。
３）冗長軸付き７軸マニピュレータとマニピュレータを前後にスライドさせるスライド装置（１軸）とを合わせた８軸マニピュレータの最適制御方法の開発により作業性を向上させている。
４）絶縁ブームの先端部に雨樋を設けたかさを取り付けて注水時のブーム部絶縁特性を向上させている。
次に、建設用防護管の取付作業を例にして、本実施例の活線作業用ロボット車の使用方法を説明する。
Ａ．建設用防護管取付作業
１．作業前の準備作業
まず、第３アーム１０の４面ローラ４４に供給工具固定部を把持させ、セットする。供給工具は、所定の位置に来るように縦横の角度調整をする。左側マニピュレータ５に挿入機、右側マニピュレータ６にグリッパをセットする。このとき、挿入機には取付用ガイド及び工具軸伝達用アタッチメント、グリッパにはポリ管用爪を取り付ける。第３アーム１０を供給工具吊上位置へ移動させる。
２．ブーム上昇
メインカメラの中央に取付対象電線が来るまで手動操作により上昇させる。ブーム２を作業開始位置へ移動させる。
３．ウインチ吊り下げ
第３アーム１０のウインチ４５を手動操作で吊り下げる。供給工具部吊上部を１．５ｍ程吊り、地上にて建設用防護管をセットする。
４．挿入機取付
右グリッパで電線を把持する。左マニピュレータ５の挿入機を電線にアプローチする。右グリッパで締付部を把持する。右グリッパを逆回転させ、挿入機を電線に取り付ける。
５．供給工具吊り上げ
供給工具吊上部を固定部まで吊り上げる。
６．建設用防護管取付
（１）１本目取付
右グリッパで建設用防護管を供給工具から取り出す。建設用防護管を挿入機までアプローチさせる。建設用防護管を挿入機のタイヤまで押し込む。建設用防護管を割り合わせガイドの中間まで送り込む。
（２）２〜４本目取付
右グリッパで建設用防護管を供給工具から取り出す。建設用防護管を挿入機までアプローチさせる。建設用防護管を先行管と結合するまで押し込む。建設用防護管を割り合わせガイドの中間まで送り込む。
（３）第３アーム移動
第３アーム１０を建設用防護管５〜８本目取出位置へ移動させる。
（４）５〜７本目
右グリッパで建設用防護管を供給工具から取り出す。建設用防護管を挿入機までアプローチさせる。建設用防護管を先行管と結合するまで押し込む。建設用防護管を割り合わせガイドの中間まで送り込む。
（５）最終管取付
右グリッパ建設用防護管を供給工具から取り出す。建設用防護管を挿入機までアプローチさせる。建設用防護管を先行管と結合するまで押し込む。建設用防護管が、挿入機のタイヤを通過するまで送り込む。
７．最終管送り
右グリッパで送り管を取り出す。送り管を挿入機までアプローチさせる。送り管を挿入機タイヤまで押し込む。最終管終端が電線に挿入するまで送り込み、タイヤまで戻す。送り管を挿入機から引き抜く。送り管を回収袋に回収する。
８．挿入機撤去
右グリッパで締付部を把持する。右グリッパを正回転させ挿入機を電線から緩める。右グリッパで電線を把握する。挿入機を電線から取り外す。右グリッパを電線から回避させる。
９．ポリ管止め具取付
ブーム２を取付位置まで移動させる。右グリッパでポリ管止め具を取り出す。
ポリ管止め具を取り付ける。
１０．ブーム移動
次の電線までブームを移動させる。
１１．ブーム下降
ブームを地上まで移動させる。
Ｂ．建設用防護管撤去作業
１．作業前の準備作業
左右のマニピュレータにグリッパをセットし、左マニピュレータに挿入機を把持させる。第３アーム１０をポリ管回収袋吊上位置に移動させる。
２．ブーム上昇
メインカメラの中央に撤去対象電線のポリ管止め具が来るまで手動操作により上昇させる。メインカメラを作業開始点へ移動させ、ブーム２を作業開始点へ移動させる。
３．挿入機取付
右グリッパで電線を把持する。左マニピュレータ５の挿入機を電線にアプローチする。右グリッパで電線を把持する。右グリッパを逆回転させ、挿入機を電線に締め付ける。左グリッパを把持部から外し回避させる。
４．ポリ管止め具回収
左グリッパでポリ管止め具を取り外す。ポリ管止め具を回収袋に回収する。
５．建設用防護管撤去
（１）ポリ管撤去準備
撤去１本目を反転させ、把持する。撤去１本目を挿入機のタイヤまで戻す。左グリッパを回避させる。左グリッパで挿入機回転操作部を把持する。右グリッパを挿入機締付部から外し、撤去管把持位置へ移動させる。
（２）建設用防護管回収袋吊り上げ
第３アームウインチを吊り下げ、建設用防護管回収袋を吊り上げ、セットする。
（３）１本目撤去
左グリッパで回転操作部を操作し、２本目との結合部が割り合わせガイド先端に来るまで１本目を戻す。右グリッパで１本目を把持し、２本目結合部を切り離す。１本目を回収袋に回収する。右グリッパを２本目以降撤去管把持位置へ移動させる。
（２）２本目以降撤去
左グリッパで回転操作部を操作し、結合部が割り合わせガイド先端に来るまで戻す。右グリッパで撤去管を把持し、結合部を切り離す。撤去管を回収袋に回収する。右グリッパを次の撤去管把持位置へ移動させる。
（３）最終管撤去
左グリッパで回転操作部を操作し、最終管終端部がタイヤに来るまで戻す。右グリッパで撤去管を把持し、挿入機から引き抜く。最終管を回収袋に回収する。
６．回収袋吊り降ろし
建設用防護管回収袋を地上まで吊り降ろす。
７．挿入機撤去
右グリッパで締付部を把持する。左グリッパを回転操作部から外し、把持部を把持する。右グリッパを正回転させ挿入機を電線から緩める。右グリッパで電線を把持する。挿入機を電線から取り外す。右グリッパを電線から回避させる。
８．ブーム移動
次の電線までブームを移動させる。
９．ブーム下降
ブームを地上まで下降させる。
図６は本発明の実施例を示す第３ブームの部分断面図である。図６において５４はＦＲＰ中空構造物からなる第３ブームを示し、第３ブーム５４は、ＦＲＰ中空円筒部６２、シリコンコンパウンド層６４からなる。
本発明のものと従来のものについて接触角を測定して表面の撥水性を比較した結果を表１に示す。接触角が大きいほど、撥水性は高くなる。従来のものは接触角が７０°と小さく、本発明のシリコンコンパウンドを塗布したものは接触角が大きくなることが分かる。すなわち表面の撥水性はシリコンコンパウンドを塗布することにより大幅に向上する。
0004005639.tif 000002
次に、この接触角の違いにより、降雨中の漏洩電流がどの程度異なるか、本発明のものと従来のものについて評価した。試験条件は、注水量３ｍｍ／分、注水角度４５度、注水液抵抗１０００Ω・ｃｍ、ブームの角度を３０度とし、ブーム長さを１ｍとして１４ＫＶおよび４６ＫＶの電圧を印加した時の漏洩電流の時間的変化を測定した。その結果を図９（本発明）および図１０（従来）に示す。
本実施例の場合は、いずれの電圧でも漏洩電流は０．５ｍＡ以下であることが分かる。従来例では、漏洩電流は測定開始時から漏洩電流が０．５ｍＡ以上あり、また漏洩電流は増加傾向にある。すなわち、第３ブーム４が１ｍ伸長した状態では印加電圧４６ｋＶに対して、降雨時の漏洩電流は０．５ｍＡ以上である。このように、本発明のものは、従来例に比べると漏洩電流は著しく小さくなっており、また経時的にも増加傾向になく、効果の著しいことが分かる。
このような構造において、シリコンコンパウンドの撥水性はフッ素塗料に比較して著しく高いため、雨天時において、ブーム５４の長さ１ｍに対し４６ｋＶの印加電圧で漏洩電流を０．５ｍＡ以下とすることができる。
また、表２は本発明の第３ブームを１０００回伸縮した後、漏洩電流を測定した結果である。漏洩電流の測定は、注水量３ｍｍ／分、注水角度４５度、注水液抵抗１０００Ω・ｃｍ、ブームの角度を３０度とし、電圧４６ｋＶをブーム１ｍに対して印加して行った。第３ブームには傷がほとんどなく、したがって撥水性の低下にともなう漏洩電流の増加は認められない。
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以上のように、第１の実施の形態では、活線作業用ロボット第３ブーム表面に撥水性と潤滑性の優れたシリコンコンパウンドを塗布することにより、第３ブーム表面の撥水性が向上し、その結果、降雨中の第３ブームを流れる漏洩電流が減少し、活線作業用ロボットの雨天時の作業において、ブームの伸長を１ｍとした状態でブームを流れる漏洩電流を０．５ｍＡ以下とすることができるため活線作業用ロボットの操作性を向上させることができる。また、第３ブーム表面の潤滑性が向上することによって第３ブーム表面に発生する傷が著しく減少するため、第３ブーム表面の撥水性の低下を防ぐことができ、その結果活線作業用ロボットの操作者に対する感電事故を防ぐことができる。また第３ブームに電圧がかかった状態で第３ブーム表面に雨水がかかっても第３ブーム表面で発生する放電を抑制するため、第３ブームの撥水性が急速に低下することを防ぐことができる。
次に、本発明の第２の実施の形態を図１１および図１２に基づいて説明する。
図１１は、高所作業車の構成の一例を示す概略図である。同図において、車両８５から延びるブームの一部に直径１８０ｍｍの伸縮側ブーム７２があり、これは、収納側ブーム７３内のローラ７５の上をすべりながら前後に伸縮する。また、伸縮側ブーム７２表面の摺動面７６および非摺動面７７には、シリコンコンパウンド（例えばＫＳ６３Ｇ、信越化学工業（株）製）を塗布して形成した絶縁膜７４がある。
図１２は、図１１の構造において、伸縮側ブーム７２の表面にシリコンコンパウンド層６４は形成せず、ローラ７５と接触しない非摺動面７７にかさ７９を取り付けたものである。このかさ７９は、伸縮側ブーム７２に後付けする場合では、図１３に示すように、直径が３００ｍｍ、厚みが５ｍｍの半円形をしており、ＧＦＲＰで製作されたかさ部品９０、９１と、絶縁材料により構成された絶縁ボルト９２により構成されたものとなる。かさ７９の取付方法は、かさ部品９０と９１を伸縮側ブーム７２の非摺動面７７に位置合わせし、図示しない絶縁物からなる結合板に絶縁ボルト９２を通して固定する。そして、かさ部品９０と９１の合わせ部、穴、および伸縮側ブーム７２との隙間に一液型ＲＴＶシリコンゴム（ＫＥ４５Ｗ、信越化学工業（株）製）を充填し、表面にシリコンコンパウンドを塗布して絶縁膜７４’を形成する。ブームの組立時に本発明のかさを設ける場合は、図１４に示すように、直径が８００ｍｍ、厚みが５ｍｍの中心部に穴のあいた円板状のかさ７９’を用いる。
次に、かさの効果について述べる。図１５に伸縮側ブームを１ｍ伸長した時の印加電圧と漏洩電流の関係を示す。まず、伸縮側ブーム７２の表面にかさ７９が無い場合、漏洩電流は４６ｋＶにおいて１３ｍＡと大きい。これに対し、かさ７９を取り付けた場合、０．２４ｍＡとかなり小さくなる。このように、かさ７９を取り付けたことにより、伸縮側ブーム７２の非摺動面７７における絶縁距離が延長され、撥水性も向上して、漏洩電流の低減に効果があることが分かる。
ここで用いたかさ７９は、内周側から外周側までの半径方向の長さは６０ｍｍであり、４８ｋＶ印加時においては、この６０ｍｍ以上の長さがあれば良い。印加電圧が低い場合では、沿面距離はこれより短くて良い。
伸縮側ブーム７２の断面形状が矩形の場合、かさ部品９０’と９１’の取付部の形状は図１６に示すように矩形のものとなる。この場合においても、かさの内側から外側までの最短長さは６０ｍｍである。かさの取付位置としては、図１７に示すように、かさ７９の片面を活線ロボットベース部７８と密着させても良い。かさの形状としては、図１８に示すように、伸縮側ブーム７２の表面を覆うような形状でも良い。
なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態を組み合わせてもよい。すなわち、伸縮側ブーム７２の表面にシリコンコンパウンドを塗布し、かつシリコンコンパウンドを塗布したかさ７９を併用することも可能である。
また、本発明は図１１に示す配電線工事用活線作業用ロボット７１を搭載した高所作業車だけでなく、伸縮側ブーム７２の先端にバケットが設置された構造の高所作業車にも適用可能である。さらに、作業者が地上で操作する地上操作型活線作業用ロボットにも適用可能である。
次に、本発明の絶縁保護カバーについて説明する。図１９は、従来例になる絶縁保護カバーの構成を示す。絶縁部１０３，１０３’、金属部１０２他により構成されたマニピュレータに絶縁保護カバー１０４が取り付けられる。絶縁保護カバー１０４は撥水性の優れた材料よりなる。また、金属部１０２の先端から絶縁保護カバー１０４の先端までの沿面距離は９５０ｍｍ、金属部１０２から絶縁保護カバー１０４までの空気ギャップの長さは６０ｍｍである。図２０に、本発明の一実施例になる絶縁保護カバーの構成を示す。金属部１０２のある部分のみにおいて絶縁保護カバー１０４との間の空気ギャップを６０ｍｍ確保した絶縁保護カバー１０４を、配電線との接触の危険がある部分に取り付けたものである。
なお、本発明は、６ｋＶ級配電線を取り扱う場合においても、同様な考え方が適用できる。また、活線作業用ロボットを搭載した高所作業車だけでなく、バケットを有し、作業者が搭乗する方式の高所作業車にも適用可能である。
このように、金属部１０２の外側にあたる絶縁保護カバー１０４の表面に配電線が接触する場合においてもトラッキング、さらに貫通方向の絶縁破壊を防止することができる。また、配電系統及び高所作業車の機器の焼損を引き起こす短絡事故の発生を防止することができ、常に安全を確保することができる。
図２１は、本発明の第２実施例における架台上のシステム構成を示す平面図である。図２１において、５は７軸構成の電気式左マニピュレータ、６は７軸構成の電気式右マニピュレータ、７Ｌは左マニピュレータを搭載した左スライド装置、７Ｒは右マニピュレータを搭載した右スライド装置、１３Ｌ，１３Ｒは左右のマニピュレータを制御する制御盤、１４Ｌ，１４Ｒは左右の制御盤に電力を供給する発電機である。２台のマニピュレータは左右対称構造になっているが、構成は同一である。
このように、２台の多軸構成の電気式マニピュレータが異相の活線に同時に接触した場合に生じる相間短絡事故を防止するために、２台のマニピュレータを制御する制御盤と電力を供給する発電機をそれぞれに別に設け、さらにそれらの制御盤と発電機を絶縁物で構成した架台に固定し、２台に分割した制御盤間の信号のやりとりは光ケーブルを使って行うことで、２台のマニピュレータ間を電気的に絶縁できる。従って、線間電圧が高いクラス（２２ｋＶ級）の配電保守作業の無停電工法へ適用できる活線作業用ロボット車の実用化が図れる。
次に、本発明のアースのインターロック装置について説明する。図２２はその第１実施例を示し、図２３は第２実施例を示している。
図２２において、インターロック装置２２０は、２本の導体２２２ａ、２２２ｂとプローブ２３０と電磁接触器２２４とバッテリ２２５から構成され、接続金具２２３ａ、電磁接触器２２４のコイル２２４ａ、及びバッテリ２２５が直列に接続されたものである。導体２２２ｂとバッテリ２２５は、電気機器の本体２２６に接続される。これにより、接続金具２２３ａ、導体２２２ａ、電磁接触器２２４のコイル２２４ａ、バッテリ２２５、電気機器の本体２２６、導体２２２ｂ、接続金具２２３ｂの回路が形成される。
ここで、接続金具２２３ａ、２２３ｂは、接地線２２８への接続及び固定が可能な構造を有し、導体２２２ａ、２２２ｂの先端に設けられる。絶縁物２２１は、その先端に接続金具２２３ａ、２２３ｂを入れる接続金具カバー部２２１ａ、２２１ｂを有し、この接続金具カバー部２２１ａ、２２１ｂは、接続金具２２３ａ、２２３ｂが互いに接触しないよう距離をあけて、さらに外側に向くような構造となっている。そして、接続金具２２３ａ、２２３ｂが接続された導体２２２ａ、２２２ｂを絶縁物２２１内に収納する。これをプローブ２３０と呼ぶ。電磁接触器２２４は、コイル２２４ａに電流が流れると励磁されて回路を閉じる接点２２４ｂを有し、この接点２２４ｂは電気機器の動作回路２２７に接続されている。バッテリは、電磁接触器２２４に電源を供給する。
アースは、接続金具２２３ａ、２２３ｂを接地線２２８に固定する。これにより、接続金具２２３ａ、２２３ｂ間は接地線２２８で導通するため回路が閉じ、バッテリ２２５からの電源供給により電磁接触器２２４のコイル２２４ａが励磁されて接点２２４ｂが閉じ、電気機器の動作回路２２７が動作状態となり、電気機器２２６が使用可能となる。なお、電気機器を使用中、接続金具２２３ａ、２２３ｂと接地線２２８が外れる等の接触不良となった場合、電磁接触器２２４のコイル２２４ａへの電圧供給が停止して励磁状態が解除され、接点２２４ｂは開の状態になる。そして、電気機器の使用ができなくなる。
図２３はアースインターロック装置の第２実施例を示すものであり、本インターロック装置２４０では、プローブ２５０は、図２２の実施例の導体２２２ａ、２２２ｂを１つの絶縁物２４１内に設けた固定側接続金具２４３ａと可動側接続金具２４３ｂにそれぞれ接続し、可動側接続金具２４３ｂは絶縁性ネジ２４５で固定側接続金具２４３ａの方に締め付けることができるようにしている。両接続金具２４３ａ、２４３ｂの対向面には、接地線２２８が入る凹部が設けられている。その他の構成は図２２と同じである。
本実施例においては、アースは、絶縁性ネジ２４５を締めて、接続金具２４３ａ、２４３ｂで接地線２２８を挟んで行う。これにより、接続金具２４３ａ、２４３ｂは接地線２２８で導通するため、回路が閉じ、バッテリ２２５からの電源供給により電磁接触器２２４のコイル２２４ａが励磁されて接点２２４ｂが閉じ、電気機器の動作回路２２７が動作状態となり、電気機器２２６が使用可能となる。
図２２及び図２３の実施例において、作業者がアースをとることを忘れた場合は、２本の導体間が導通しないため、コイルが励磁されず、従って操作回路が入らない。したがって電気機器の使用ができないため、電気機器の使用前には必ずアースをとることになる。また電気機器の本体と接地線の間の電気的な接地状態をリアルタイムで監視することが可能となるため、常に安全を保つことができる。
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図２４は従来の構成のスライド軸を有する配電線作業ロボットの作業姿勢の上面図、図２５は本発明の構成のスライド軸を有するロボットの作業姿勢の上面図である。
図２４、図２５とも、双腕ロボットの左マニピュレータ５及び右マニピュレータ６は、各腕独立でスライド装置７Ｌ，７Ｒに取り付けられている。このスライド装置７Ｌ，７Ｒには、固定ベース１２１、または、１２２に取り付けられたリニアガイドのスライドユニット１１４で支持されたガイドレール１１５と駆動用のラック１１６が取り付けられている。
スライド動作は、固定ベース１２１、または、１２２に固定された駆動モータ１１７とピニオンギア１１８で行われる。
ロボットは、作業対象１１９の作業点Ａに対して作業を行うものとする。
図２４では、ロボットは、ベースの中心に対して平行にスライドし、両ロボットの間隔は変化しない。作業対象１１９に対して作業を行おうとすると、それぞれのロボットの構成部品１２０の間隔が狭いため、作業対象１１９のＢの部分とロボットが干渉し、ロボットを作業対象１１９に近づけて位置決めできない。
図２５では、スライド軸は、スライダ７Ｌ，７Ｒが前方が広がったベース１２２に支持されており、スライド軸を動作させるとロボットの間隔は広がっていく。
作業対象１１９に対しては、図に示すようにロボットの部品１２０とＢとが干渉しないようにできるため、ロボットのマニピュレータ５，６を作業対象１１９に近づけて作業可能である。
この結果、本実施例では、スライドのストロークは同じであっても、本発明のスライド軸構成の方がロボットを作業点近くに位置決めでき、ロボットにとって、楽な作業姿勢が可能である。さらに、収納時は、従来と変わらないコンパクトな収納姿勢が可能である。さらに、軸数の追加はないので重量、コストも従来と変わらない。
２つのスライド軸の広がり角度は、作業性（両腕の動作範囲の重なり具合）と他の構成機器との干渉を考慮して決定する。ただし、配電線作業ロボットの場合、架台が油圧駆動のブームの上に設置されているので、作業対象をロボット間に入れる必要がなく、両ロボットの動作範囲の重なりが必要な場合は、スライド軸を動作させずに、全体のベースごと作業対象に近づければ、従来どおりの作業が可能である。
本実施例によれば、双腕マニピュレータのスライド軸が前方が広がるような状態で動作するように構成したので、スライド軸の軸数追加やそれにともなうコストアップ、占有スペースのアップなどなしに、１軸だけで、収納時はコンパクトに収納でき、作業に応じて動作させれば、双腕マニピュレータの間に作業対象を入れ込めるようにもできるというような作業性アップが可能なスライド軸の構成を実現できる。
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図２６はスライド機構付きベース３４を有する多関節マニピュレータのリンク構成の一例である。スライド軸１３１に７軸多関節マニピュレータをとりつけている。この多関節マニピュレータ１３３は多関節マニピュレータの原点である。１３７は多関節マニピュレータの位置を決定する手首軸の交点である。多関節マニピュレータ位置を決定する点はマニピュレータのリンク構成、軸数によって異なるがここでは、７軸マニピュレータを一例として説明する。このマニピュレータの位置を決定する点（以下Ｐ点と称する）と多関節マニピュレータの原点３間をlopとしてみると、スライド軸１３１、第１軸１３２、第２軸１３３とアームlopとからなるマニピュレータ図２７と仮想する事ができる。
この仮想したマニピュレータのＰ点の位置をＰｘ，Ｐｙ，Ｐｚとして運動学を解くと以下のようになりスライド軸の位置とlopの関係を導き出す事ができる。
この時スライド軸の位置をＳx、仮想第１軸の角度をθ2、仮想第２軸の角度をθ3とする。
Ｐx＝ｃｏｓθ2ｃｏｓθ3lop                      （１）
Ｐy＝ｓｉｎθ3lop                              （２）
Ｐz＝ｓｉｎθ2ｃｏｓθ3lop＋Ｓx                （３）
ここで（１）〜（３）の両辺の２乗の和を求めると
Ｓx＝Ｐz±（lop2−（Ｐx2＋Ｐy2））1/2          （４）
式（４）よりＰ点の位置が与えられている場合スライド軸の位置はlopにより決定できる事がわかる。このlopとスライドの関係を軌道演算に導入した軌道演算のブロック図が図２８である。図２８のステップＳ１でスライド機構を有するベース多関節マニピュレータの手先位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，ＴX，ＴY，ＴZ，Ｅ）を入力する。ここでＥは７軸マニピュレータの冗長制御に用いる値であり、６軸マニピュレータの場合は不必要である。このＰ点の値よりステップＳ２でlopの値をある条件に従い変化させることによりスライド軸の動作比率を決定し、ステップＳ３で式（４）を用いスライド軸の位置を求める。そこで求められたスライド軸の位置とそのスライド軸の位置をＰ点より差分したＰ’点の位置をそれぞれ、逆変換することにより多関節マニピュレータの各関節角の大きさ及びスライド機構を有するベースの位置を求め（ステップＳ４）、同時軌道制御を実現している。この図２８のステップＳ１〜Ｓ４の機能の有無はパラメータで切り替えられ、従来の方法と同時軌道制御の方法の選択が可能である。また、ステップＳ２のlopとスライド軸の関係もいろいろ設定が可能である。ここでは操作性を考慮し、多関節マニピュレータが十分動作可能な範囲はスライド軸は動作しないものとし、多関節マニピュレータが伸び切りそうになった場合の伸び方向の動作時（条件１）、縮めなくなりそうな場合の縮み方向への動作時（条件２）にスライド軸を動作するようにしたlopの決定方法の一例を示す。この時lopの最小値lopmin，lopの最大値lopmaxは第２軸第４軸間の長さ、第４軸第６軸間の長さと、第４軸の動作範囲により決まる。ｃlopはlopの現在値、ｄlopはlopの目標値、lophはlop伸び方向スライド軸動作加味開始値、loplはlop縮み方向スライド軸動作加味開始値である。
（条件１）
ｄlop＞lophかつｄlop＞ｃlopのとき
lop＝ｄlop＋（ｃlop−ｄlop）×
｛（ｄlop−loph）／（lopmax−loph）｝          （５）
（条件２）
ｄlop＜loplかつｄlop＜ｃlopのとき
lop＝ｃlop−（ｃlop−ｄlop）×
｛（ｄlop−lopmin）／（lopl−lopmin）｝            （６）
このようにlopの現在値と目標値の関係によりlopを求めることができる。また、loph及びloplの値を変化させることによりスライド軸の同時動作領域及びスライド軸の動作比率を変更できる。
本実施例によれば、目標値として与えられた手先の位置と姿勢からスライド軸の位置が決めれることができ、スライド軸と多関節マニピュレータの同時制御ができるため、スライド軸の位置を入力することなく、スライド機構付ベースを有する多関節マニピュレータを操作することができる。
次に、自動工具交換装置の実施例について説明する。図２９は本実施例に係る自動工具交換装置とマニピュレータの全体構成図、図３０及び図３１は被マニピュレータ側接続部と工具脱着部を示す側断面図、図３２は動作状態を示す説明図である。
本実施例において、工具着脱部１６０には、工具１６２を被マニピュレータ側キー溝１５７に位置決めするためのキー１５９と、径方向に移動可能で中心軸から離れる方向に復元力をもった工具固定のクランプボタン１５４とを備えている。ラック部１６１は、工具の着脱の際、クランプボタン１５４を押すシリンダ１５３とシリンダ１５３の位置を検出するための位置検出センサ１５５とを備えている。
まず工具装着動作の場合は、マニピュレータが工具装着動作にはいる前、制御部１５１が空気圧回路部１５２に減圧指令を出力し、低下した推力をもつシリンダ１５３をＯＮする信号を空気圧回路部１５２に出力し、シリンダ１５３が出る。工具が有る場合、クランプボタン１５４に当たりシリンダ１５３が途中で停止し、無い場合、シリンダ１５３がストローク端まで出る。それを位置検出センサ１５５が感知し、位置検出センサ１５５の出力を制御部１に入力し、制御部１５１がシリンダ位置の違いにより目的とするラック１６１の工具１６２の有無を判別する。
次に一旦、制御部１５１の指令によりシリンダ１５３をＯＦＦし制御部１５１が工具無しと判断した場合、注意信号を作業者に出力し、制御部１５１が工具有りと判断した場合、制御部１５１が空気圧回路部１５２に増圧指令を出力し、クランプボタン１５４を押し込めるだけの推力をもつシリンダ１５３をＯＮする信号を空気圧回路部１５２に出力し、シリンダ１５３が出てクランプボタン１５４が押し込められる。その時のシリンダ１５３の位置を位置検出センサ１５５が感知し、位置検出センサ１５５の出力を制御部１５１に入力し、制御部１５１がシリンダ位置により工具装着準備が完了したかどうか確認する。次いで、工具１６２の置かれたラック１６１にマニピュレータ先端部１５６があらかじめプログラムされた軌道に沿って移動し、被マニピュレータ側キー溝１５７に脱着部１６０のキー１５９をあわせて挿入し、制御部１５１がシリンダ１５３をＯＦＦする信号を空気圧回路部１５２に出力する。次いでシリンダ１５３が引き込み、クランプボタン１５４が被マニピュレータ側の孔１５８に入り、工具が被マニピュレータ側にクランプされる。次に、制御部１５１の指令によりシリンダ１５３が引っ込み、位置検出センサ１５５の出力信号によりシリンダ１５３が確実に引っ込んだことを制御部１５１が確認し、空気圧回路部１５２に減圧指令を出力する。制御部１５１は、低下した推力をもつシリンダをＯＮする信号を空気圧回路部１５２に出力し、シリンダ１５３が出る。工具が確実にクランプされている場合、クランプボタン１５４に当たりシリンダ１５３が途中で停止する。クランプ失敗の場合、シリンダ１５３はさらに出る。そのときの位置検出センサ１５５の出力信号により工具１６２が確実にマニピュレータに固定されたことを制御部１５１が確認し、制御部１５１の指令によりシリンダ１５３が引っ込み、位置検出センサ１５５の出力信号によりシリンダ１５３が確実に引っ込んだことを制御部１５１が確認し、マニピュレータ先端部１５６がラックから離れ工具装着が終了する。もし、マニピュレータへの固定がうまくいっていない場合は、注意信号を出力し作業を中止する。
工具１６２を戻す場合は、マニピュレータが工具返却動作にはいる前、制御部１５１が空気圧回路部１５２に減圧指令を出力し、低下した推力をもつシリンダ１５３をＯＮする信号を空気圧回路部１５２に出力し、目的のラックのシリンダ１５３が出る。工具が有る場合、クランプボタン１５４に当たりシリンダ１５３が途中で停止し無い場合、シリンダ１５３がストローク端まで出る。それを位置検出センサ１５５が感知し、位置検出センサ１５５の出力を制御部１５１に入力し、制御部１５１がシリンダ位置の違いにより目的とするラックの工具の有無を判別する。次に一旦、制御部１の指令によりシリンダ１５３をＯＦＦし制御部１５１が工具無しを確認し、マニピュレータがあらかじめプログラムされた軌道に沿って移動し、工具をその空きラック１６１に置く。次いで、制御部１５１が空気圧回路部１５２に増圧指令を出力し、クランプボタン１５４を押し込めるだけの推力をもつシリンダ１５３をＯＮする信号を空気圧回路部１５２に出力する。これにより、シリンダ１５３が出てクランプボタン１５４が押し込められ、その時のシリンダ１５３の位置を位置検出センサ１５５が感知する。位置検出センサ１５５の出力を制御部１５１に入力し、制御部１５１がシリンダ位置によりクランプボタン１５４が確実に押し込められていることを確認し、マニピュレータが離れる。制御部１５１の指令によりシリンダが引っ込み、制御部１５１が空気圧回路部１５２に減圧指令を出力し、低下した推力をもつシリンダ１５３をＯＮする信号を空気圧回路部１５２に出力する。これにより、シリンダ１５３が出て、位置検出センサ１５５の出力信号により工具が確実に返却されたことを制御部１５１が確認し、工具返却が終了する。もし、ラックへの返却が不完全な場合は、注意信号を出力し作業を中止する。
この実施例によれば、マニピュレータ先端部をスリム化し作業者の視認性をアップし、工具着脱、工具着脱の確認と工具の有無の判別を同一機器（位置検出センサ付きシリンダ）でおこなうことができ、システムの信頼性アップと低コスト化，装置の小型化を実現できる。
次に、本発明の作業具供給装置の実施例について説明する。
図３３は本実施例で作業具をベース上に配置した例を示す斜視図、図３４は駆動部を示す側面図である。図において、作業具１７６と１７７を供給する場合について説明する。作業具１７６のスタンド１８１は作業員１７６の形状に合わせた形状とし、作業具１７６をスタンド１８１に立てかければ位置が決まるようにする。また作業具１７７用のスタンド１８２は作業具７を差し込めば位置が決まるような構造となっている。スタンド１８１及び１８２は中間ベース１７２の定位置に固定されている。
本実施例では、ベース全体が回転運動するので、同じ形状の中間ベース３個は位置決めピン１７５によって汎用ベース１７１に等角度で位置決めされ、蝶番やプランジャー機構などによって容易に固定される。さらに汎用ベース１７１は、ベースに設けられた位置決め穴１７４と駆動部１７８に設けられた位置決めピン１７９とで駆動部１７８上に位置決めされ、中間ベース同様に固定される。そして、駆動部１７８によって上に載せられた汎用ベース１７１、中間ベース１７２、スタンド１８１，１８２が回転運動し、等角度で停止する。
ロボットへの教示は、中間ベース１７２、１組について作業具１７６と作業具１７７の２つを行えば、他２組の中間ベース１７２は駆動部を規定の角度だけ回転させれば最初の１組の教示と同じもので、作業具の取り出しが可能であ本発明のアースインターロック装置の第１実施例を示す概略図である。る。
本実施例は、駆動部は回転運動によるが、直線運動でも、等間隔で中間ベースを並べ、規定の距離で動くようにすれば可能である。
次に、ソケット交換装置の実施例について説明する。
図３５はソケットの取り出しを示す側断面図、図３６はソケットの収納を示す側断面図を示す。
本実施例は、ロボット先端に取り付けられたネジ締め工具とソケット１９２間の脱着の際、脱着部１９１の規定の部分を軸方向に押せば工具本体との脱着７０が可能なソケット１９２をロボットで自動で交換するためのソケット交換装置であり、工具先端の脱着部１９１を押しつけるためのベース１９３と、ソケット１９２の多角形穴とはめあう形状をもったナット１９４と、このナット１９４が回転自由なように、はめ合ったシャフト１９５と、ナット１９４とシャフト１９５を規定の脱着位置に強制的の移動させるためにシャフト１９５と結合したシリンダ１９６とからなる。
このソケット交換装置において、ベース１９３の形状を上方２００が広がったＵ字形として、ベース１９３側面からのアプローチを可能としている。さらに、ソケット１９２の取り出し、収納が正常に行われたかどうかをシリンダ内蔵のセンサ１９７で行うようにしている。
次に、図３５を参照してソケットを取り出す場合を説明する。
図３５（ａ）に示すように、最初にソケット１９２をナット１９４にセットし、シリンダ１９６のロッドを押し出す。
ロボットは教示にしたがってソケット交換装置に近づき、図３５（ｂ）に示すように、ソケット１９２が脱着できる位置まで脱着部１９１をベース１９３に押しつける。このとき、脱着部１９１の穴とソケット１９２の後部がうまくはめ合わないときは、シャフト１９５を押しているシリンダ１９６がロボットの力に負けて押され、ナット１９４にセットされたソケット１９２が逃げる。
次に、工具をゆっくり回転させると、図３５（ｂ）に示すように、脱着部１９１とソケット１９２がはまり合う。両者がはまり合えば、シリンダ１９６のロッドが元に戻ろうとするので、ソケット１９２は工具側に着く位置まで移動する。
ソケット１９２の取り出しが正常なとき、図３５（ｃ）に示すように、規定された位置までソケット１９２は移動する。このため、ソケット１９２を押しているシリンダのロッドの位置も決まる。従って、このシリンダロッドの位置にリミットスイッチセンサ１９７を設けておけば、センサ１９７の信号を検出して、工具の回転を止め、ソケット１９２を取り出すようにすることができる。
図３６を参照してソケット１９２を収納する場合を説明する。
最初に、図３６（ａ）から（ｂ）に示すように、シリンダロッド１９６ａを押し出す。
ロボットは教示にしたがってソケット交換装置に近づき、図のようにソケット１９２がはずれるような位置まで脱着部１９１をベース１９３に押しつける。このとき、ソケット１９２とナット１９４がうまくはめ合わないとシャフト１９５を支持したシリンダのロッド１９６ａが押され、シャフト１９５が逃げる。
次に、工具をゆっくり回転させると、ソケット１９２とナット１９４がはまり合っていないときはシリンダ１９６の戻し力でソケット１９２がナット１９４にはまり合う。そして、シリンダ１９６を引き込めば、図３６（ｃ）に示すようにナット１９４に着いてソケット１９２が脱着部１９１からはずれる。
最後に、図３６（ｄ）に示すように脱着部１９１を後退させてソケット収納を終了する。
ソケット１９２がはずれたかどうかは、取り出しと同様にベース１９３側面にセンサ１９７を設け、規定の位置にソケット１９２、シリンダ１９６のロッドが来たことで検出する。
本実施例では、ベース１９３側面のピン１９８を抜けば、ナット１９４とシャフト１９５を取り外すことができる。ナット１９４とシャフト１９５をソケットサイズに合わせて交換すれば、ボルトサイズ、長さの異なるソケットに対応できる。
以上述べたように、本実施例によれば、ロボットだけで、ネジ締め工具先端のソケットの交換が確実にできるようになるので、地上操作型配電線作業ロボットのように、人が直接ソケットの交換を行えないようなロボットシステムでも多種のネジサイズを使用する作業が可能となる。本実施例は、異なるサイズ、長さのソケットに対応できるので、ロボット作業に必要なサイズ全てのネジ締め工具および工具の収納スペースを揃える必要はなく、ネジ締め工具とその収納スペースは１つで、ロボットが行う作業中、最大の数のソケット交換装置を揃えれば、他の作業にはソケット交換装置の部品の交換だけで対応できる。このようにスペース及びコストの節約が可能となる。
次に、本発明の位置合わせ、姿勢合わせ制御方法について説明する。
図３７は本実施例のシステム構成及びフローチャート、図３８は位置合わせ、姿勢あわせの各実施例を示す。図３７において、２０１はオペレータ、２０２は作業対象軸５のコントローラ、２０３はメモリ、２０４は相手腕６のメモリである。
図３８の実施例において、図３８（ａ）は、双腕マニピュレータ５における相手腕６に対する姿勢合わせである。同様に双腕マニピュレータにおける相手腕６に対する位置合わせを行うことが出来る（図３８（ｂ））。オペレータが３項目（位置，相手腕，対象座標軸としてＸ）を選択すると，制御盤は制御点の位置を示すマトリックスに対して，メモリから読み込まれた相手腕位置のＸ成分値を代入し，計算と指令を行い，マニピュレータを動作させる。
本発明の第２の実施例は，基本フレームに対する姿勢合わせである（図３８（ｃ））。オペレータが３項目（姿勢，基本フレーム，対象座標軸方向としてＹ）を選択すると，制御盤は制御点の姿勢を示すマトリックスに対して，あらかじめメモリに記憶されている値を代入し，計算と指令を行い，マニピュレータを動作させる。
本発明の第３の実施例は，作業対象物（ワーク）フレームに対する姿勢合わせである（図３８（ｄ））。オペレータが３項目（姿勢，作業対象物フレーム，対象座標軸方向としてＸ）を選択すると，制御盤は制御点、の姿勢を示すマトリックスに対して，あらかじめメモリに記憶されている値を代入し，計算と指令を行い，マニピュレータを動作させる。
この実施例によればマニピュレータ動作の演算に，既知のフレームにおけるマトリックスの要素を利用した物であるから，既知のフレームに対する位置合わせ，姿勢合わせを自動化し，これによって作業時間と操作性を共に改善することが出来る。
次に、ロボットの姿勢較正方法について説明する。
図３９はその実施例を示すものであり、図中２１１ａ、２１１ｂは軸であり、軸２１１ａの両側のフレームにはそれぞれストッパ２１２ａ、２１２ｂが設けられている。軸２１１ａを例に取ると、精度のよい較正を行い、ロボットの基本姿勢を決定した段階で軸２１１ａの基本位置における軸２１１ａ用のモータに設けた位置検出器の出力値Ａを読み取り、そこからストッパ２１２ａがストッパ２１２ｂに当たるまで軸を動かす。ストッパに当てる際は、モータのブレーキを解放して手動で行えば、ストッパに当てる力も加減でき、破損等の心配もない。そのときの位置検出器の出力値Ｂを読み取り、前に読み取った値を引くと、その値Ｃ（＝Ｂ−Ａ）が、基本位置からストッパが当たる位置までの位置検出器の出力値になる。その後、位置ずれ部品交換によってロボットの姿勢の構成が必要となった場合には、ストッパ２１２ａと２１２ｂが当たる位置の位置検出器の出力値からＣの値だけ軸を動かし、そこを基本位置とする。また、ストッパの取付不可能な軸、例えばエンドレス回転軸２１１ｂでは、軸の両側のフレームにそれぞれストッパを取付可能にすることにより、較正時にストッパを取り付けるようにすれば、前記と同様に較正ができる。なお、ストッパの位置関係が変わるような部品の交換を行っても、前記方法で構成が行えるようにするために、ストッパに位置決めピンを設けるなどして、位置精度を管理する。
産業上の利用可能性
本発明は、送配電線の活線作業を行う分野において利用可能である。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０（ａ）】
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【図３０（ｂ）】
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【図３１（ａ）】
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【図３１（ｂ）】
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【図３２（ａ）】
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【図３２（ｂ）】
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【図３２（ｃ）】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５（ａ）】
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【図３５（ｂ）】
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【図３５（ｃ）】
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【図３５（ｄ）】
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【図３６（ａ）】
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【図３６（ｂ）】
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【図３６（ｃ）】
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【図３６（ｄ）】
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【図３７】
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【図３８（ａ）】
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【図３８（ｂ）】
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【図３８（ｃ）】
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【図３８（ｄ）】
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【図３９】
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