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公開番号2024160844
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-15
出願番号2023076279
出願日2023-05-02
発明の名称遠隔結線システム、制御装置、遠隔結線方法及びプログラム
出願人株式会社大林組,個人
代理人個人,個人
主分類F42D 1/08 20060101AFI20241108BHJP(弾薬;爆破)
要約【課題】作業者の安全を確保しつつ、電気的な結線をより適切に行う。
【解決手段】遠隔結線システム1は、結線装置20と、操作装置10と、制御装置30と、を備える。結線装置20は、複数の線状部材(例えば、脚線W)を結線させる結線機構26と、結線機構26を移動させる移動機構25と、を備える。操作装置10は、結線装置20に対する遠隔操作を受け付ける第1操作機構15及び第2操作機構16と、第1操作機構15に入力された遠隔操作に対して、反力を付与するアクチュエータ12aと、を備える。制御装置30は、第1操作機構15に入力された移動機構25に対する遠隔操作に応じて、移動機構25の動作を制御すると共に、移動機構25に加わる力に応じて、アクチュエータ12aが反力を付与する動作を制御する動作制御部312を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
複数の線状部材を結線させる結線機構と、
前記結線機構を移動させる移動機構と、
を備える結線装置と、
前記結線装置に対する遠隔操作を受け付ける操作機構と、
前記操作機構に入力された遠隔操作に対して、反力を付与する反力付与手段と、
を備える操作装置と、
前記操作機構に入力された前記移動機構に対する遠隔操作に応じて、前記移動機構の動作を制御すると共に、前記移動機構に加わる力に応じて、前記反力付与手段が反力を付与する動作を制御する動作制御手段と、
を含むことを特徴とする遠隔結線システム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記移動機構は、前記操作機構に入力された遠隔操作に応じて、前記結線機構を３次元的に移動させ、
前記動作制御手段は、移動に応じて前記結線機機構に入力した力を遠隔操作に対する反力として、前記反力付与手段に出力させることを特徴とする請求項１に記載の遠隔結線システム。
【請求項３】
前記動作制御手段は、移動に応じて前記結線機構に入力した力を前記遠隔操作における複数方向への操作それぞれに割り当てて、前記反力付与手段に出力させることを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔結線システム。
【請求項４】
前記線状部材は、切羽に設置された爆薬の脚線であり、
前記動作制御手段は、前記結線機構が前記切羽に当接した力を、前記結線機構が前記切羽に接近及び離間する方向である進退方向の遠隔操作に対する反力として、前記反力付与手段に出力させることを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔結線システム。
【請求項５】
前記結線機構は、
前記移動機構に移動されることで空間に存在する前記線状部材を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部が捕捉した前記線状部材の芯材を残して被覆部分を除去し、除去された被覆部分が被覆していた前記芯材を露出させる被覆除去部と、
前記芯材が露出された複数の前記線状部材を電気的に接合させる接合機構と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔結線システム。
【請求項６】
前記操作機構は、前記線状部材における被覆の除去及び電気的な接合のための遠隔操作を受け付け、
前記動作制御手段は、前記線状部材における被覆の除去及び電気的な接合のための遠隔操作に応じて、前記結線機構に対し、前記被覆の除去を行う処理及び電気的な接合のための処理の実行を指示することを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔結線システム。
【請求項７】
前記移動機構の位置に関する第１位置データと、前記操作機構の位置に関する第２位置データと、を取得するデータ取得手段をさらに備え、
前記動作制御手段は、前記第１位置データと、前記移動機構の動作の基準となる前記第２位置データとに基づいて、前記第２位置データが表す動作に対応する位置及び力を出力するように前記移動機構を制御し、前記第２位置データと、前記操作機構の動作の基準となる前記第１位置データとに基づいて、前記第１位置データが表す動作に対応する位置及び力を出力するように前記操作機構を制御することで、前記動作の制御を実現することを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔結線システム。
【請求項８】
前記移動機構の動作を表す物理量のデータと、前記操作機構の可動部の動作を表す物理量のデータと、を取得するデータ取得手段をさらに備え、
前記動作制御手段は、前記移動機構と前記操作機構とを含む仮想物体を仮想し、前記データ取得手段によって取得された前記物理量のデータに基づいて、前記移動機構及び前記操作機構への入力によって前記仮想物体に表れる挙動に、前記移動機構及び前記操作機構を追従させるための指令値を算出し、該算出した指令値に基づいて、前記動作の制御を実現することを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔結線システム。
【請求項９】
複数の線状部材を結線させる結線機構と、
前記結線機構を移動させる移動機構と、
を備える結線装置と、
前記結線装置に対する遠隔操作を受け付ける操作機構と、
前記操作機構に入力された遠隔操作に対して、反力を付与する反力付与手段と、
を備える操作装置と、
を含む遠隔結線システムの動作を制御する制御装置であって、
前記操作機構に入力された前記移動機構に対する遠隔操作に応じて、前記移動機構の動作を制御すると共に、前記移動機構に加わる力に応じて、前記反力付与手段が反力を付与する動作を制御する動作制御手段を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
複数の線状部材を結線させる結線機構と、
前記結線機構を移動させる移動機構と、
を備える結線装置と、
前記結線装置に対する遠隔操作を受け付ける操作機構と、
前記操作機構に入力された遠隔操作に対して、反力を付与する反力付与手段と、
を備える操作装置と、
を含む遠隔結線システムが行う遠隔結線方法であって、
前記操作機構に入力された前記移動機構に対する遠隔操作に応じて、前記移動機構の動作を制御すると共に、前記移動機構に加わる力に応じて、前記反力付与手段が反力を付与する動作を制御する動作制御ステップと、
を含むことを特徴とする遠隔結線方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔結線システム、制御装置、遠隔結線方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル等の掘削工事において、爆薬を用いた発破工法が広く利用されている。発破工法では、一般的に、含水爆薬（スラリー爆薬）や、硝安油剤爆薬（アンホ爆薬）等の爆薬と、装薬孔の孔口を塞ぐための込め物を、例えば、込め棒と呼ばれる工具を用いて人手によって装填をする。また、爆薬として、電気雷管付きの爆薬（親ダイ）と、必要に応じて、電気雷管なしの追加の爆薬（増しダイ）が用いられる。電気雷管付きの爆薬からは、点火用の導線（脚線）が引き出されており、複数の電気雷管の脚線が作業者によって直列に接続される。このように人手による装填を行う場合、切羽に近接して作業を行う必要がある。
しかしながら、切羽では土砂や岩石が自然的ないし人的要因によって剥離や脱落するという、いわゆる肌落ちが発生するおそれがある。そのため、発破工法による掘削工事は、作業者への危険を伴う作業という側面もある。
そこで、発破の準備作業を遠隔操作により実現することが試みられている。例えば、特許文献１には、ロボットアームを用いることにより、作業者が切羽に近付くことなく装填作業を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－００３１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、爆薬の装填作業をロボットアームによって遠隔的に行ったとしても、電気雷管付きの爆薬を用いる場合には、電気雷管の脚線を結線する必要がある。
この場合、電気雷管の脚線を結線するために、やはり作業者は切羽に近付くこととなり、結線作業には、いわゆる肌落ちによる危険が伴うことになる。
また、電気雷管の脚線を結線する際には、脚線の被覆を剥離させ、金属が露出した部分同士が確実に接触するよう捩じる等の作業が行われる。そのため、この作業が適切に行われない場合、発破の失敗に繋がることから、より高い精度で作業を行うことが求められる。
このような課題は、発破における脚線の結線のみならず、電気的な結線が行われる種々の状況において共通するものである。
【０００５】
本発明の課題は、作業者の安全を確保しつつ、電気的な結線をより適切に行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る遠隔結線システムは、
複数の線状部材を結線させる結線機構と、
前記結線機構を移動させる移動機構と、
を備える結線装置と、
前記結線装置に対する遠隔操作を受け付ける操作機構と、
前記操作機構に入力された遠隔操作に対して、反力を付与する反力付与手段と、
を備える操作装置と、
前記操作機構に入力された前記移動機構に対する遠隔操作に応じて、前記移動機構の動作を制御すると共に、前記移動機構に加わる力に応じて、前記反力付与手段が反力を付与する動作を制御する動作制御手段と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、作業者の安全を確保しつつ、電気的な結線をより適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態に係る遠隔結線システム１の全体構成を示す模式図である。
操作装置１０と、結線装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。
結線機構２６の外観構成を示す模式図（斜視図）である。
結線機構２６の上面図を表す模式図である。
第１実施形態において用いられる開閉機構の構成例を示す模式図である。
移動機構２５による結線機構２６の移動制御を示す模式図である。
結線機構２６が脚線Ｗを撚り合せる工程の一例を示す模式図である。
結線機構２６が脚線Ｗを撚り合せる工程の一例を示す模式図である。
結線機構２６が脚線Ｗを撚り合せる工程の一例を示す模式図である。
結線機構２６が脚線Ｗを撚り合せる工程の一例を示す模式図である。
結線機構２６が脚線Ｗを撚り合せる工程の一例を示す模式図である。
制御装置３０のハードウェア構成を示すブロック図である。
制御装置３０の機能的構成を示すブロック図である。
動作制御部３１２の制御アルゴリズムを示すブロック図である。
遠隔結線システム１が実行する動作制御処理の流れを説明するフローチャートである。
遠隔結線システム１が実行する遠隔結線処理の流れを説明するフローチャートである。
変形例１における制御アルゴリズムの概念を示す模式図である。
脚線Ｗを捕捉するための開閉機構を備えた結線機構２６の構成例を示す模式図（上面図）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。
【００１０】
［システム構成］
図１は、本実施形態に係る遠隔結線システム１の全体構成を示す模式図である。
図１に示すように、遠隔結線システム１は、操作装置１０、結線装置２０、及び制御装置３０を含む。また、図１には、遠隔結線システム１を操作するユーザＵ、ユーザＵの操作を補助するための画像を撮影するカメラＣ、結線装置２０やカメラＣを移動させる高所作業車Ａ、切羽Ｆ、及び切羽Ｆに設けられた複数の装薬孔Ｈも図示する。装薬孔Ｈには、電気雷管を備える親ダイＤが設置されており、親ダイＤの電気雷管に接続された脚線Ｗ（芯材となる導線を絶縁物で被覆した電線）が装薬孔Ｈから露出（垂下）している。
これらのうち、操作装置１０、及び制御装置３０はユーザＵの近傍に配置され、結線装置２０、及びカメラＣは、高所作業車Ａにより装薬孔Ｈの近傍に配置される。なお、高所作業車Ａに代えて、例えば、油圧ジャンボ（例えば、ドリルジャンボ）や移動式クレーン等の他の移動用機械を用いるようにしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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