JP2003148899A - 地雷探知ロボット - Google Patents
地雷探知ロボットInfo
- Publication number
- JP2003148899A JP2003148899A JP2001343104A JP2001343104A JP2003148899A JP 2003148899 A JP2003148899 A JP 2003148899A JP 2001343104 A JP2001343104 A JP 2001343104A JP 2001343104 A JP2001343104 A JP 2001343104A JP 2003148899 A JP2003148899 A JP 2003148899A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- land mine
- robot
- detection
- landmine
- manipulator
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
- F41H11/00—Defence installations; Defence devices
- F41H11/12—Means for clearing land minefields; Systems specially adapted for detection of landmines
- F41H11/13—Systems specially adapted for detection of landmines
- F41H11/136—Magnetic, electromagnetic, acoustic or radiation systems, e.g. ground penetrating radars or metal-detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 地雷の有無と位置を高精度に探知しながら地
雷原を安全歩行可能にする。 【解決手段】 複数脚で不整地歩行するロボット本体１
に、これの前方に差し出された可動式のマニピュレータ
３と、このマニピュレータ３に設けられて、歩行制御の
ために各脚２の着地可能部位およびその付近に埋設され
た金属や地雷の探知を行う地雷探知器５と、地雷の埋設
地点を測定する全地球測位システム１１とを備えて、地
雷の有無および地雷の埋設位置の測定を行いながら、歩
行制御手段Ｒにより探知結果に従って地雷を避けるよう
に複数脚による歩行を行わせる。
雷原を安全歩行可能にする。 【解決手段】 複数脚で不整地歩行するロボット本体１
に、これの前方に差し出された可動式のマニピュレータ
３と、このマニピュレータ３に設けられて、歩行制御の
ために各脚２の着地可能部位およびその付近に埋設され
た金属や地雷の探知を行う地雷探知器５と、地雷の埋設
地点を測定する全地球測位システム１１とを備えて、地
雷の有無および地雷の埋設位置の測定を行いながら、歩
行制御手段Ｒにより探知結果に従って地雷を避けるよう
に複数脚による歩行を行わせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数脚で不整地歩
行しながら地雷の探知を行う地雷探知ロボットに関す
る。
行しながら地雷の探知を行う地雷探知ロボットに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、約１億個近くの対人地雷が戦争当
事国を中心に埋設されており、戦争終了後も未処理のま
ま放置されているために、年間で約２万５千人もの人々
が犠牲になっている。このため、その対人地雷の撤去作
業が、各国の専門家の参加のもとに精力的に行われてい
る。
事国を中心に埋設されており、戦争終了後も未処理のま
ま放置されているために、年間で約２万５千人もの人々
が犠牲になっている。このため、その対人地雷の撤去作
業が、各国の専門家の参加のもとに精力的に行われてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
での対人地雷の撤去は、作業員が、例えば支持棒の先端
に取り付けられた金属探知コイルや地中探知器を地表に
かざしながら、これらに対人地雷を含む金属物の有無と
位置を探知させ、その後、探知した対人地雷を爆破や除
去などによって処理していたため、その探知効率や処理
効率が悪く、また人による作業負担が極めて大きく、危
険を伴うという問題があった。
での対人地雷の撤去は、作業員が、例えば支持棒の先端
に取り付けられた金属探知コイルや地中探知器を地表に
かざしながら、これらに対人地雷を含む金属物の有無と
位置を探知させ、その後、探知した対人地雷を爆破や除
去などによって処理していたため、その探知効率や処理
効率が悪く、また人による作業負担が極めて大きく、危
険を伴うという問題があった。
【０００４】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、対人地雷等の有無と位置を高精度かつ能率
的に探知しながら、地雷原を安全歩行できる地雷探知ロ
ボットを提供することを目的とする。
ものであり、対人地雷等の有無と位置を高精度かつ能率
的に探知しながら、地雷原を安全歩行できる地雷探知ロ
ボットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的達成のために、
請求項１の発明にかかる地雷探知ロボットは、複数脚で
不整地歩行するロボット本体と、当該ロボット本体にこ
れの前方に差し出されるように取り付けられたマニピュ
レータと、当該マニピュレータに設けられて、歩行制御
のために各脚の着地可能部位の金属探知および前記ロボ
ット本体付近の地中に埋設された地雷の探知を行う地雷
探知器と、前記地雷の埋設地点を測定する全地球測位シ
ステムとを備え、前記地雷探知器による金属の探知結果
および地雷の探知結果と前記全地球測位システムによる
該地雷の埋設地点の測定結果にもとづいて、歩行制御手
段に、地雷を避けるように前記複数脚による歩行を行わ
せることを特徴とする。これにより、金属探知結果およ
び地雷探知結果に従って、ロボット本体を地雷から回避
させながら、複数脚による歩行を進めさせて、能率的に
かつ安全に地雷探知を行わせることができる。
請求項１の発明にかかる地雷探知ロボットは、複数脚で
不整地歩行するロボット本体と、当該ロボット本体にこ
れの前方に差し出されるように取り付けられたマニピュ
レータと、当該マニピュレータに設けられて、歩行制御
のために各脚の着地可能部位の金属探知および前記ロボ
ット本体付近の地中に埋設された地雷の探知を行う地雷
探知器と、前記地雷の埋設地点を測定する全地球測位シ
ステムとを備え、前記地雷探知器による金属の探知結果
および地雷の探知結果と前記全地球測位システムによる
該地雷の埋設地点の測定結果にもとづいて、歩行制御手
段に、地雷を避けるように前記複数脚による歩行を行わ
せることを特徴とする。これにより、金属探知結果およ
び地雷探知結果に従って、ロボット本体を地雷から回避
させながら、複数脚による歩行を進めさせて、能率的に
かつ安全に地雷探知を行わせることができる。
【０００６】また、請求項２の発明にかかる地雷探知ロ
ボットは、前記ロボット本体の腹部に高精度地中探査レ
ーダを設置したものである。これにより、地中深くに埋
設された対戦車地雷や不発弾の探知を高感度にて行うこ
とができる。
ボットは、前記ロボット本体の腹部に高精度地中探査レ
ーダを設置したものである。これにより、地中深くに埋
設された対戦車地雷や不発弾の探知を高感度にて行うこ
とができる。
【０００７】また、請求項３の発明にかかる地雷探知ロ
ボットは、前記ロボット本体に、先端部にグラスカッタ
を有するマニピュレータを設けたものである。これによ
り、地雷探知に入る前後に周辺の草刈を行って、地雷位
置のカラーマーキングの容易化、明確化と、地雷探知お
よびロボットの歩行の容易化、安定化を実現できる。
ボットは、前記ロボット本体に、先端部にグラスカッタ
を有するマニピュレータを設けたものである。これによ
り、地雷探知に入る前後に周辺の草刈を行って、地雷位
置のカラーマーキングの容易化、明確化と、地雷探知お
よびロボットの歩行の容易化、安定化を実現できる。
【０００８】また、請求項４の発明にかかる地雷探知ロ
ボットは、前記ロボット本体に、進行方向の障害物や罠
線を光学的に探知するレーザセンサを設けたものであ
る。これにより、これらの探知した障害物や罠線を適当
に除去処理した上で、ロボット本体を安全かつスムース
に歩行させることができる。
ボットは、前記ロボット本体に、進行方向の障害物や罠
線を光学的に探知するレーザセンサを設けたものであ
る。これにより、これらの探知した障害物や罠線を適当
に除去処理した上で、ロボット本体を安全かつスムース
に歩行させることができる。
【０００９】また、請求項５の発明にかかる地雷探知ロ
ボットは、前記グラスカッタを有するマニピュレータ
に、探知した地雷埋設位置にカラーマーキングを行うエ
アーガンによるカラーマーキング機構を設けたことを特
徴とする。これにより、後で実施される地雷の除去処理
を迅速化、容易化できる。
ボットは、前記グラスカッタを有するマニピュレータ
に、探知した地雷埋設位置にカラーマーキングを行うエ
アーガンによるカラーマーキング機構を設けたことを特
徴とする。これにより、後で実施される地雷の除去処理
を迅速化、容易化できる。
【００１０】また、請求項６の発明にかかる地雷探知ロ
ボットは、前記ロボット本体に、前記マニピュレータの
地雷探知器と地面との距離を制御する距離制御手段を設
けたことを特徴とする。これにより、人が行う場合に比
べてはるかに高い精度で地雷探知を行うことができ、地
雷探知ロボットの信頼性を高めることができる。
ボットは、前記ロボット本体に、前記マニピュレータの
地雷探知器と地面との距離を制御する距離制御手段を設
けたことを特徴とする。これにより、人が行う場合に比
べてはるかに高い精度で地雷探知を行うことができ、地
雷探知ロボットの信頼性を高めることができる。
【００１１】また、請求項７の発明にかかる地雷探知ロ
ボットは、前記地雷探知器の探知対象が対戦車地雷また
は不発弾であることを特徴とする。これにより、対戦車
地雷や不発弾のマッピング後に地雷処理車による対人地
雷の処理を高能率に実施できる。
ボットは、前記地雷探知器の探知対象が対戦車地雷また
は不発弾であることを特徴とする。これにより、対戦車
地雷や不発弾のマッピング後に地雷処理車による対人地
雷の処理を高能率に実施できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１は本発明の地雷探知ロボットを概
念的に示す斜視図であり、同図において、１は安定姿勢
で不整地歩行が可能な、腿部、脚部、肩部の三部分が自
由に動く６本の脚２を備えたロボット本体で、このロボ
ット本体１に前方に差し出されるように２本のマニピュ
レ−タ３、４が取り付けられている。
用いて説明する。図１は本発明の地雷探知ロボットを概
念的に示す斜視図であり、同図において、１は安定姿勢
で不整地歩行が可能な、腿部、脚部、肩部の三部分が自
由に動く６本の脚２を備えたロボット本体で、このロボ
ット本体１に前方に差し出されるように２本のマニピュ
レ−タ３、４が取り付けられている。
【００１３】これらのマニピュレータ３、４のうち、マ
ニピュレータ３の先端には、地雷探知器５が取り付けら
れている。この地雷探知器５は歩行制御のために、各脚
の着地可能部位の地雷を含む危険物の探知およびロボッ
ト本体周辺に埋設された、金属製や、金属を殆ど含まな
いプラスチック製の地雷を探知できる金属探知・地中探
知機能を備えている。なお、ロボット本体１には地雷探
知器５と地面との距離を正確に制御する距離制御手段が
設けられている。また、もう一方のマニピュレータ４の
先端には草刈用のグラスカッター６が取り付けられてい
る。
ニピュレータ３の先端には、地雷探知器５が取り付けら
れている。この地雷探知器５は歩行制御のために、各脚
の着地可能部位の地雷を含む危険物の探知およびロボッ
ト本体周辺に埋設された、金属製や、金属を殆ど含まな
いプラスチック製の地雷を探知できる金属探知・地中探
知機能を備えている。なお、ロボット本体１には地雷探
知器５と地面との距離を正確に制御する距離制御手段が
設けられている。また、もう一方のマニピュレータ４の
先端には草刈用のグラスカッター６が取り付けられてい
る。
【００１４】また、前記ロボット本体１の上部には、地
雷の埋設地点を測定する全地球測位システム（ＧＰＳ）
１１が取り付けられている。さらに、図示しないが、ロ
ボット本体の腹部下面には、深度の大きい地中に埋設さ
れた対戦車地雷や不発弾を探知する高精度地中探査レー
ダが設置されている。このほかに、ロボット本体１には
周辺の障害物の有無を確認するＣＣＤカメラや、夜間用
の赤外線カメラ、さらにはレーザ光線によるスキャニン
グによって障害物の計測や、地雷原の草むらに仕掛けら
れたピアノ線状の罠線の探知を行うレーザレンジファイ
ンダなどが設置されている。
雷の埋設地点を測定する全地球測位システム（ＧＰＳ）
１１が取り付けられている。さらに、図示しないが、ロ
ボット本体の腹部下面には、深度の大きい地中に埋設さ
れた対戦車地雷や不発弾を探知する高精度地中探査レー
ダが設置されている。このほかに、ロボット本体１には
周辺の障害物の有無を確認するＣＣＤカメラや、夜間用
の赤外線カメラ、さらにはレーザ光線によるスキャニン
グによって障害物の計測や、地雷原の草むらに仕掛けら
れたピアノ線状の罠線の探知を行うレーザレンジファイ
ンダなどが設置されている。
【００１５】前記複数脚、ここでは６脚の各脚２は、ロ
ボット本体１が多少無理な姿勢をとるようなことがあっ
ても安定状態を確実に維持するように地上に接地され、
かつそれぞれが自由に動く腿部７、脚部８および肩部９
とからなり、これらが肩部９側に設けられた各駆動モー
タ（図示しない）によって駆動されている。なお、１０
は前記駆動手段の一つによって脚部８を腿部７に対して
駆動（操作）するボールスクリュー部である。
ボット本体１が多少無理な姿勢をとるようなことがあっ
ても安定状態を確実に維持するように地上に接地され、
かつそれぞれが自由に動く腿部７、脚部８および肩部９
とからなり、これらが肩部９側に設けられた各駆動モー
タ（図示しない）によって駆動されている。なお、１０
は前記駆動手段の一つによって脚部８を腿部７に対して
駆動（操作）するボールスクリュー部である。
【００１６】なお、前記各駆動手段は、直流モータと、
この直流モータの回転数をある減速比で減速するハーモ
ニック減速機とを備えて、各脚２がロボット本体１の自
重を支えながら時速２００ｍで移動させるようにしてい
る。
この直流モータの回転数をある減速比で減速するハーモ
ニック減速機とを備えて、各脚２がロボット本体１の自
重を支えながら時速２００ｍで移動させるようにしてい
る。
【００１７】また、前記マニピュレータ３、４は腿部１
２、脚部１３および肩部１４とからなり、これらが各駆
動手段（図示しない）によって駆動可能とされている。
１５は前記駆動手段の一つにより脚部１３を腿部１２に
対して伸縮して駆動（操作）するボールスクリュー部で
ある。そして、各脚部１３の先端には、前記の地雷探知
器５およびグラスカッター６が取り付けられている。な
お、マニピュレータ４は、グラスカッタ６の設置部位に
地雷埋設位置にカラーマーキングを行う、エァーガンに
よるカラーマーキング機構が並設されている。
２、脚部１３および肩部１４とからなり、これらが各駆
動手段（図示しない）によって駆動可能とされている。
１５は前記駆動手段の一つにより脚部１３を腿部１２に
対して伸縮して駆動（操作）するボールスクリュー部で
ある。そして、各脚部１３の先端には、前記の地雷探知
器５およびグラスカッター６が取り付けられている。な
お、マニピュレータ４は、グラスカッタ６の設置部位に
地雷埋設位置にカラーマーキングを行う、エァーガンに
よるカラーマーキング機構が並設されている。
【００１８】前記ロボット本体１には、前記地雷探知器
５、ＧＰＳ１１、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、レーザ
レンジファインダからの各センシング情報を入力とし
て、地雷の有無、地雷の位置を演算によって求める、こ
の演算結果に従って、前記駆動手段を駆動制御して前記
脚２のニューラルネットによる歩行制御を行わせる歩行
制御や、前記演算結果を外部のマスタコンピュータに送
信する通信制御や、前記マニピュレータの駆動手段を駆
動制御して地雷探知器５やグラスカッタ６の作動制御を
それぞれ行う制御手段などを備え、全体として１２０ｋ
ｇとなっている。
５、ＧＰＳ１１、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、レーザ
レンジファインダからの各センシング情報を入力とし
て、地雷の有無、地雷の位置を演算によって求める、こ
の演算結果に従って、前記駆動手段を駆動制御して前記
脚２のニューラルネットによる歩行制御を行わせる歩行
制御や、前記演算結果を外部のマスタコンピュータに送
信する通信制御や、前記マニピュレータの駆動手段を駆
動制御して地雷探知器５やグラスカッタ６の作動制御を
それぞれ行う制御手段などを備え、全体として１２０ｋ
ｇとなっている。
【００１９】かかる構成になる地雷探知ロボットでは、
地雷探知領域から離れた地点において、前記ＣＣＤカメ
ラ、赤外線カメラ、レーザレンジファインダから得られ
るロボット本体周辺の画像や障害物、罠線などの画像情
報、地雷探知器５およびＧＰＳ１１から得られる探知情
報などにもとづく３Ｄの実時間歩行アニメーション画
像、地雷マッピング画像および制御コマンド画像をそれ
ぞれ外部の監視部所に送信し、オペレータはこれらの画
像を監視しながら地雷探知ロボットの歩行を遠隔操縦す
る。
地雷探知領域から離れた地点において、前記ＣＣＤカメ
ラ、赤外線カメラ、レーザレンジファインダから得られ
るロボット本体周辺の画像や障害物、罠線などの画像情
報、地雷探知器５およびＧＰＳ１１から得られる探知情
報などにもとづく３Ｄの実時間歩行アニメーション画
像、地雷マッピング画像および制御コマンド画像をそれ
ぞれ外部の監視部所に送信し、オペレータはこれらの画
像を監視しながら地雷探知ロボットの歩行を遠隔操縦す
る。
【００２０】また、このような地雷探知ロボットの歩行
は、前記地雷探知器５および腹部の高精度地雷探知器が
検出した地雷や不発弾の有無と、ＧＰＳ１１が検出した
地雷の位置の各マッピッグ情報にもとづいて、各脚２が
地雷を踏むことなく、つまり地雷埋設位置を避けるよう
にコンピュータが、各脚２ごとの前記駆動手段を駆動し
て安全な着地をすることにより行われる。これにより、
例えば全部の脚２の１回の歩行動作で幅２ｍの探知が可
能になる。なお、各脚２の位置は図示しないポテンショ
メータで計測される。
は、前記地雷探知器５および腹部の高精度地雷探知器が
検出した地雷や不発弾の有無と、ＧＰＳ１１が検出した
地雷の位置の各マッピッグ情報にもとづいて、各脚２が
地雷を踏むことなく、つまり地雷埋設位置を避けるよう
にコンピュータが、各脚２ごとの前記駆動手段を駆動し
て安全な着地をすることにより行われる。これにより、
例えば全部の脚２の１回の歩行動作で幅２ｍの探知が可
能になる。なお、各脚２の位置は図示しないポテンショ
メータで計測される。
【００２１】この地雷探知ロボットの歩行中において
は、地雷探知器５のマニピュレータ３の操作による探
知、つまり高速でマニピュレータ３を左右に動かして行
う地雷探知動作の前後において、マニピュレータ４を遠
隔操縦し、グラスカッタ６による草刈を行うことより、
地雷探知作業およびカラーマーキングによる地雷探知位
置の特定を、より明確なものとすることができる。ま
た、ロボット本体１にガソリンエンジンによって駆動さ
れる直流発電機を搭載したパワーユニットを連結するこ
とによって、例えば連続５時間の地雷探知作業が行える
完全自律型ロボットとすることもできる。
は、地雷探知器５のマニピュレータ３の操作による探
知、つまり高速でマニピュレータ３を左右に動かして行
う地雷探知動作の前後において、マニピュレータ４を遠
隔操縦し、グラスカッタ６による草刈を行うことより、
地雷探知作業およびカラーマーキングによる地雷探知位
置の特定を、より明確なものとすることができる。ま
た、ロボット本体１にガソリンエンジンによって駆動さ
れる直流発電機を搭載したパワーユニットを連結するこ
とによって、例えば連続５時間の地雷探知作業が行える
完全自律型ロボットとすることもできる。
【００２２】図２は前記各脚２の制御システムを示すブ
ロック図である。これによれば、１脚３関節の前記駆動
手段２１から、前記ポテンショメータを含む３関節位置
探知回路２２によって探知された腿部７、脚部８および
肩部９の位置情報、すなわち脚２の位置情報を外部指令
された位置情報を参照（減算）して、これらの誤差をフ
ィードバック位置情報として位置フィードバック制御回
路２３を通じて前記駆動手段２１に入力することによ
り、ＰＤフィードバックによる脚２の位置制御を行うこ
とができる。
ロック図である。これによれば、１脚３関節の前記駆動
手段２１から、前記ポテンショメータを含む３関節位置
探知回路２２によって探知された腿部７、脚部８および
肩部９の位置情報、すなわち脚２の位置情報を外部指令
された位置情報を参照（減算）して、これらの誤差をフ
ィードバック位置情報として位置フィードバック制御回
路２３を通じて前記駆動手段２１に入力することによ
り、ＰＤフィードバックによる脚２の位置制御を行うこ
とができる。
【００２３】一方、着地時の脚にかかる力を力（トル
ク）センサ２４により計測し、これを外部指令された力
情報を参照（減算）して、これらの誤差をフィードバッ
ク力情報として力フィードバック制御回路２５を通じて
から出力させるとともに、これを外部指令された力情報
としてのフィードフォワード情報とした後、前記駆動手
加算し、さらにヤコビ行列２７により力指令値から各関
節トルク指令値に変換した後前記駆動手段２１に入力す
ることにより、各関節２７により関節のトルク制御を行
うことができる。つまり、フィードバックおよびフィー
ドフォワードによる脚２の位置と力のハイブリッド制御
が行われる。
ク）センサ２４により計測し、これを外部指令された力
情報を参照（減算）して、これらの誤差をフィードバッ
ク力情報として力フィードバック制御回路２５を通じて
から出力させるとともに、これを外部指令された力情報
としてのフィードフォワード情報とした後、前記駆動手
加算し、さらにヤコビ行列２７により力指令値から各関
節トルク指令値に変換した後前記駆動手段２１に入力す
ることにより、各関節２７により関節のトルク制御を行
うことができる。つまり、フィードバックおよびフィー
ドフォワードによる脚２の位置と力のハイブリッド制御
が行われる。
【００２４】さらに、本発明では、ニューラルネットワ
ークの学習にもとづく基準モデル情報と外部指令された
前記位置情報とにもとづいて、逆伝達関数型集中ニュー
ロ補償器としてのニューラルネットワーク制御回路２６
から、前記駆動手段２１に対してニューロ情報を入力す
る。これにより、ニューラルネットワークの誤差信号が
位置と力のハイブリッド情報を得て、ロボットの入力信
号をニューラルネットワークの教師信号として学習す
る。この結果、脚２が遊脚のときは基準モデル情報であ
る位置目標値による位置制御のみを行うが、脚２が着地
するときと脚先に力が発生するとき、トルク目標値によ
る力制御を行うことになる。
ークの学習にもとづく基準モデル情報と外部指令された
前記位置情報とにもとづいて、逆伝達関数型集中ニュー
ロ補償器としてのニューラルネットワーク制御回路２６
から、前記駆動手段２１に対してニューロ情報を入力す
る。これにより、ニューラルネットワークの誤差信号が
位置と力のハイブリッド情報を得て、ロボットの入力信
号をニューラルネットワークの教師信号として学習す
る。この結果、脚２が遊脚のときは基準モデル情報であ
る位置目標値による位置制御のみを行うが、脚２が着地
するときと脚先に力が発生するとき、トルク目標値によ
る力制御を行うことになる。
【００２５】次に、この地雷探知ロボットの地雷回避ア
ルゴリズムを説明する。ここでは、脚を置ける範囲で少
なくとも一箇所は脚を安定かつ安全に地上に置くことが
できる場合を想定して説明する。まず、回避目標地点を
リアルタイムに計算し、目標軌道を算出しながら回避歩
容する手順（第１アルゴリズム）を、図３（ａ）、
（ｂ）について説明する。
ルゴリズムを説明する。ここでは、脚を置ける範囲で少
なくとも一箇所は脚を安定かつ安全に地上に置くことが
できる場合を想定して説明する。まず、回避目標地点を
リアルタイムに計算し、目標軌道を算出しながら回避歩
容する手順（第１アルゴリズム）を、図３（ａ）、
（ｂ）について説明する。
【００２６】いま、地雷Ｒが、図３（ｂ）に示すよう
に、通常歩行時の着地予定地点にある場合を想定し、そ
の周辺に脚２を置くことができるかどうかを判定する
（第１フェーズ）。すなわち、地雷Ｒに対する回避行動
を起さないときの、次の着地予定地点の絶対座標を計算
し（ステップＳ１）、続いて探知したすべての地雷と脚
２の着地予定地点および回避地点ａ、ｂ、ｃ、ｄとの距
離を計算する（ステップＳ２）。このとき、探知した地
雷Ｒの位置情報を緯度、経度情報としてメモリに蓄えて
おく。
に、通常歩行時の着地予定地点にある場合を想定し、そ
の周辺に脚２を置くことができるかどうかを判定する
（第１フェーズ）。すなわち、地雷Ｒに対する回避行動
を起さないときの、次の着地予定地点の絶対座標を計算
し（ステップＳ１）、続いて探知したすべての地雷と脚
２の着地予定地点および回避地点ａ、ｂ、ｃ、ｄとの距
離を計算する（ステップＳ２）。このとき、探知した地
雷Ｒの位置情報を緯度、経度情報としてメモリに蓄えて
おく。
【００２７】次に、脚２の着地予定地点および回避地点
ａ、ｂ、ｃ、ｄの順番に、地雷Ｒとの距離が予め定めた
一定値以上ある場合には、その着地予定地点は安全と判
定して、ここを回避目標座標とする（ステップＳ３）。
また、すべての地点で危険であるかどうかを判定し（ス
テップＳ４）、危険である場合には第２フェーズへ移行
する。そして、この回避目標と現在座標とにもとづい
て、これらの相対距離を演算し、脚先の移動軌跡を作成
していく。
ａ、ｂ、ｃ、ｄの順番に、地雷Ｒとの距離が予め定めた
一定値以上ある場合には、その着地予定地点は安全と判
定して、ここを回避目標座標とする（ステップＳ３）。
また、すべての地点で危険であるかどうかを判定し（ス
テップＳ４）、危険である場合には第２フェーズへ移行
する。そして、この回避目標と現在座標とにもとづい
て、これらの相対距離を演算し、脚先の移動軌跡を作成
していく。
【００２８】一方、前記第１フェーズによる地雷回避条
件を満たせなかった場合には、予め歩行予定地点をある
間隔で区切ってエリア分けをし、各エリアの安全性を判
定した上で、そのエリア自体をデータベースとして蓄え
る。そして、次の遊脚を考慮して安全性を判定し、安定
な位置に着地させる（第２フェーズ）。この脚２を置く
絶対座標の探索の流れを、図４を参照して説明する。
件を満たせなかった場合には、予め歩行予定地点をある
間隔で区切ってエリア分けをし、各エリアの安全性を判
定した上で、そのエリア自体をデータベースとして蓄え
る。そして、次の遊脚を考慮して安全性を判定し、安定
な位置に着地させる（第２フェーズ）。この脚２を置く
絶対座標の探索の流れを、図４を参照して説明する。
【００２９】いま、前の脚２のＸ座標より手前もしくは
ｙ座標が前の脚２よりロボット本体１から見て外側にあ
る位置を選択し（ステップＳ１１）、ロボットの歩行平
面が重力方向に垂直な場合に、各脚２の支持地点を結ぶ
多角形の中にロボット本体１の重心が入っていれば転倒
が避けられることを利用し、安全性の判定をする（ステ
ップＳ１２）。
ｙ座標が前の脚２よりロボット本体１から見て外側にあ
る位置を選択し（ステップＳ１１）、ロボットの歩行平
面が重力方向に垂直な場合に、各脚２の支持地点を結ぶ
多角形の中にロボット本体１の重心が入っていれば転倒
が避けられることを利用し、安全性の判定をする（ステ
ップＳ１２）。
【００３０】次に、地雷Ｒの座標と各脚２との各座標か
らこれらの間の距離を計算し、予め指定した値以下の場
合には、その地点は危険地点であると判定する（ステッ
プＳ１３）。このような判定を繰り返し、すべての地点
の中で最も着地予定地点までの距離が長い点を目標座標
として、以下、第１フェーズと同様にして、各関節目標
軌道を作成して歩行を続ける（ステップＳ１４）。
らこれらの間の距離を計算し、予め指定した値以下の場
合には、その地点は危険地点であると判定する（ステッ
プＳ１３）。このような判定を繰り返し、すべての地点
の中で最も着地予定地点までの距離が長い点を目標座標
として、以下、第１フェーズと同様にして、各関節目標
軌道を作成して歩行を続ける（ステップＳ１４）。
【００３１】また、安全かつ安定に脚２を置くことがで
きる地点が、脚２の到達可能範囲にない場合は（第３フ
ェーズ）、脚２を地面へ降ろさずに、残りの脚２で安定
性を保ちながら前進するなど、第２フェーズまでとは異
なる歩行パターンの生成を行い。さらに、それでも地雷
Ｒを回避できない場合にはロボット全体の駆動変更を行
う。図５および図６は前記第１のアルゴリズムを二つの
フェーズに分けて示すフローチャートである。
きる地点が、脚２の到達可能範囲にない場合は（第３フ
ェーズ）、脚２を地面へ降ろさずに、残りの脚２で安定
性を保ちながら前進するなど、第２フェーズまでとは異
なる歩行パターンの生成を行い。さらに、それでも地雷
Ｒを回避できない場合にはロボット全体の駆動変更を行
う。図５および図６は前記第１のアルゴリズムを二つの
フェーズに分けて示すフローチャートである。
【００３２】次にオフラインによる適応歩容の手順（第
２アルゴリズム）を説明する。ここでは、歩行する脚２
の歩行領域をメッシュ化してエリア分けし、それぞれに
メッシュ番号を割り当て、予め脚２のニュートラルポジ
ションから各エリアまでの目標座標データを作成してデ
ータベース化しておく。また、マニピュレータ３の作動
による地雷探知時に、これらのエリアの安全判定を行っ
て、危険と判定されたエリアは選択予定エリアから除外
する。この上で前記の第１アルゴリズムと同様の手順に
従って、各エリアごとにロボット本体１の安定性を判別
する。そして、通常予測地点から最も近い距離にあるエ
リアに向っている軌道をデータベースより呼び出して回
避歩行を行う。二歩目以降は、一旦ニュートラルポジシ
ョンまで脚を戻して、その地点から再び同様に軌道を呼
び出していく。このようにして地雷を回避しながらロボ
ット本体１を安全かつ安定に歩行させることができる。
２アルゴリズム）を説明する。ここでは、歩行する脚２
の歩行領域をメッシュ化してエリア分けし、それぞれに
メッシュ番号を割り当て、予め脚２のニュートラルポジ
ションから各エリアまでの目標座標データを作成してデ
ータベース化しておく。また、マニピュレータ３の作動
による地雷探知時に、これらのエリアの安全判定を行っ
て、危険と判定されたエリアは選択予定エリアから除外
する。この上で前記の第１アルゴリズムと同様の手順に
従って、各エリアごとにロボット本体１の安定性を判別
する。そして、通常予測地点から最も近い距離にあるエ
リアに向っている軌道をデータベースより呼び出して回
避歩行を行う。二歩目以降は、一旦ニュートラルポジシ
ョンまで脚を戻して、その地点から再び同様に軌道を呼
び出していく。このようにして地雷を回避しながらロボ
ット本体１を安全かつ安定に歩行させることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば複数脚で
不整地歩行するロボット本体と、当該ロボット本体にこ
れの前方に差し出されるように取り付けられたマニピュ
レータと、当該マニピュレータに設けられて、歩行制御
のために各脚の着地可能部位の金属探知および前記ロボ
ット本体付近の地中に埋設された地雷の探知を行う地雷
探知器と、前記地雷の埋設地点を測定する全地球測位シ
ステムとを設けて、前記地雷探知器による金属の探知結
果および地雷の探知測位システムによる地雷埋設地点の
測定結果にもとづいて、地雷を避けるように、歩行制御
手段に前記複数脚による歩行制御を行わせるようにした
ので、金属探知結果および地雷探知結果に従って、ロボ
ット本体に地雷を回避させながら、能率的に安全に歩行
させることができるという効果が得られる。
不整地歩行するロボット本体と、当該ロボット本体にこ
れの前方に差し出されるように取り付けられたマニピュ
レータと、当該マニピュレータに設けられて、歩行制御
のために各脚の着地可能部位の金属探知および前記ロボ
ット本体付近の地中に埋設された地雷の探知を行う地雷
探知器と、前記地雷の埋設地点を測定する全地球測位シ
ステムとを設けて、前記地雷探知器による金属の探知結
果および地雷の探知測位システムによる地雷埋設地点の
測定結果にもとづいて、地雷を避けるように、歩行制御
手段に前記複数脚による歩行制御を行わせるようにした
ので、金属探知結果および地雷探知結果に従って、ロボ
ット本体に地雷を回避させながら、能率的に安全に歩行
させることができるという効果が得られる。
【００３４】また、前記ロボット本体の腹部に高精度地
中探知レーダを設置したので、地中深くに埋設された対
戦車地雷や不発弾の探知を高感度にて探知できるととも
に、ロボット本体に、端部にグラスカッタを有するマニ
ピュレータを設けたので、地雷探知に入る前後に周辺の
草刈を行った後の、地雷位置のカラーマーキングの容易
化および明確化と、地雷探知およびロボット歩行の容易
化、安定化を実現できる。さらに、前記ロボット本体
に、進行方向の障害物や罠線を光学的に探知するレーザ
センサを設けたので、これらの探知した障害物や罠線を
適当に処理した上で、ロボット本体をスムースに不整地
上で歩行させることができるという利点が得られる。
中探知レーダを設置したので、地中深くに埋設された対
戦車地雷や不発弾の探知を高感度にて探知できるととも
に、ロボット本体に、端部にグラスカッタを有するマニ
ピュレータを設けたので、地雷探知に入る前後に周辺の
草刈を行った後の、地雷位置のカラーマーキングの容易
化および明確化と、地雷探知およびロボット歩行の容易
化、安定化を実現できる。さらに、前記ロボット本体
に、進行方向の障害物や罠線を光学的に探知するレーザ
センサを設けたので、これらの探知した障害物や罠線を
適当に処理した上で、ロボット本体をスムースに不整地
上で歩行させることができるという利点が得られる。
【００３５】また、前記グラスカッタを有するマニピュ
レータに、探知した地雷埋設位置にカラーマーキングを
行うエアーガンによるカラーマーキング機構を設けたの
で、後で実施される地雷の除去処理を迅速化、容易化で
きる。また、前記ロボット本体に、前記マニピュレータ
の地雷探知器と地面との距離を制御する距離制御手段を
設けたので、人が行う場合に比べてはるかに高い精度で
地雷探知を行うことができ、地雷探知ロボットの信頼性
を高めることができる。さらに、前記地雷探知器の探知
対象を対戦車地雷または不発弾としたので、対戦車地雷
や不発弾のマッピング後に地雷処理車による対人地雷の
処理を高能率に実施できる。
レータに、探知した地雷埋設位置にカラーマーキングを
行うエアーガンによるカラーマーキング機構を設けたの
で、後で実施される地雷の除去処理を迅速化、容易化で
きる。また、前記ロボット本体に、前記マニピュレータ
の地雷探知器と地面との距離を制御する距離制御手段を
設けたので、人が行う場合に比べてはるかに高い精度で
地雷探知を行うことができ、地雷探知ロボットの信頼性
を高めることができる。さらに、前記地雷探知器の探知
対象を対戦車地雷または不発弾としたので、対戦車地雷
や不発弾のマッピング後に地雷処理車による対人地雷の
処理を高能率に実施できる。
【図１】本発明の実施の一形態による地雷探知ロボット
の全体を概念的に示す斜視図である。
の全体を概念的に示す斜視図である。
【図２】本発明におけるロボット本体の脚の位置と力の
ハイブリッドニューロ制御システムを示すブロック図で
ある。
ハイブリッドニューロ制御システムを示すブロック図で
ある。
【図３】本発明による地雷回避手順を示す説明図であ
る。
る。
【図４】本発明による他の地雷回避手順を示す説明図で
ある。
ある。
【図５】本発明による地雷探知ロボットの危険物回避歩
容手順を示すフローチャートである。
容手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明による地雷探知ロボットの他の危険物回
避歩容手順を示すフローチャートである。
避歩容手順を示すフローチャートである。
１ ロボット本体
２ 脚
３、４ マニピュレータ
５ 地雷探知器
６ グラスカッタ
１１ ＧＰＳ（全地球測位システム）
Ｒ 歩行制御手段
Claims (7)
- 【請求項１】 複数脚で不整地歩行するロボット本体
と、当該ロボット本体にこれの前方に差し出されるよう
に取り付けられたマニピュレータと、当該マニピュレー
タに設けられて、歩行制御のために各脚の着地可能部位
の金属の探知および前記ロボット本体付近の地中に埋設
された地雷の探知を行う地雷探知器と、前記地雷の埋設
地点を測定する全地球測位システムとを備えて、前記地
雷探知器による金属の探知結果および地雷の探知結果と
地雷の埋設地点の探知結果とにもとづいて、歩行制御手
段に前記地雷を避けるように前記複数脚による歩行制御
を行わせることを特徴とする地雷探知ロボット。 - 【請求項２】 前記ロボット本体には、高精度地中探査
レーダが設置されていることを特徴とする請求項１に記
載の地雷探知ロボット。 - 【請求項３】 前記ロボット本体には、先端部にグラス
カッタを有するマニピュレータが設けられていることを
特徴とする請求項１に記載の地雷探知ロボット。 - 【請求項４】 前記ロボット本体には、進行方向の障害
物や罠線を光学的に探知するレーザセンサが設けられて
いることを特徴とする請求項１に記載の地雷探知ロボッ
ト。 - 【請求項５】 前記グラスカッタを有するマニピュレー
タには、探知した地雷埋設位置にカラーマーキングを行
うエアーガンによるカラーマーキング機構が設けられて
いることを特徴とする請求項１に記載の地雷探知ロボッ
ト。 - 【請求項６】 前記ロボット本体に、前記マニピュレー
タの地雷探知器と地面との距離を制御する距離制御手段
が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の地
雷探知ロボット。 - 【請求項７】 前記地雷探知器の探知対象が対戦車地雷
または不発弾であることを特徴とする請求項１に記載の
地雷探知ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343104A JP3926138B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 地雷探知ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343104A JP3926138B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 地雷探知ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003148899A true JP2003148899A (ja) | 2003-05-21 |
| JP3926138B2 JP3926138B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=19156851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001343104A Expired - Fee Related JP3926138B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 地雷探知ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3926138B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007024198A1 (en) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | Nanyang Technological University | Landmine avoidance and protection device |
| KR100985051B1 (ko) * | 2008-02-12 | 2010-10-04 | 한양대학교 산학협력단 | 외부 정보 취득용 원격 로봇 |
| JP2011200991A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Toyota Motor Corp | 脚式ロボットの歩行着地位置計画方法 |
| KR101639341B1 (ko) * | 2015-06-11 | 2016-07-13 | 한국지질자원연구원 | 매개물질의 물성을 이용한 착탈식 지하 레이다 탐사장치 |
| JP2017029141A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 伊東電機株式会社 | 草刈り機 |
| CN107289819A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-10-24 | 上海圭目机器人有限公司 | 一种自主式智能探雷机械装置及探雷方法 |
| CN107328308A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-11-07 | 上海圭目机器人有限公司 | 一种自主式探雷机器人系统及探雷方法 |
| CN111076613A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-28 | 湖南华诺星空电子技术有限公司 | 一种探扫未爆物的系统及其探扫方法 |
| CN116953401A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-27 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种用于爆破式扫雷测试作业的效能数据采集系统 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101327975B1 (ko) * | 2012-05-17 | 2013-11-13 | 한국해양과학기술원 | 해저 로봇의 기능 시험용 테스트 베드 |
| CN108909873B (zh) * | 2018-07-10 | 2020-12-08 | 上海交通大学 | 着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人 |
| CN110410152B (zh) * | 2019-08-28 | 2024-04-12 | 山东科技大学 | 一种采掘工作面巡检机器人及其应用 |
-
2001
- 2001-11-08 JP JP2001343104A patent/JP3926138B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007024198A1 (en) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | Nanyang Technological University | Landmine avoidance and protection device |
| KR100985051B1 (ko) * | 2008-02-12 | 2010-10-04 | 한양대학교 산학협력단 | 외부 정보 취득용 원격 로봇 |
| JP2011200991A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Toyota Motor Corp | 脚式ロボットの歩行着地位置計画方法 |
| KR101639341B1 (ko) * | 2015-06-11 | 2016-07-13 | 한국지질자원연구원 | 매개물질의 물성을 이용한 착탈식 지하 레이다 탐사장치 |
| JP2017029141A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 伊東電機株式会社 | 草刈り機 |
| CN107289819A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-10-24 | 上海圭目机器人有限公司 | 一种自主式智能探雷机械装置及探雷方法 |
| CN107328308A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-11-07 | 上海圭目机器人有限公司 | 一种自主式探雷机器人系统及探雷方法 |
| CN111076613A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-28 | 湖南华诺星空电子技术有限公司 | 一种探扫未爆物的系统及其探扫方法 |
| CN116953401A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-27 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种用于爆破式扫雷测试作业的效能数据采集系统 |
| CN116953401B (zh) * | 2023-07-25 | 2024-03-01 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种用于爆破式扫雷测试作业的效能数据采集系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3926138B2 (ja) | 2007-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3525993B1 (en) | Autonomous apparatus and system for repetitive tasks in construction project | |
| US5378969A (en) | Navigation control system for mobile robot | |
| De Santos et al. | A six-legged robot-based system for humanitarian demining missions | |
| JP3926138B2 (ja) | 地雷探知ロボット | |
| EP1916070B1 (de) | Steuerbarer mobiler Landroboter | |
| US20100023185A1 (en) | Devices and methods for waypoint target generation and mission spooling for mobile ground robots | |
| Nonami et al. | Development and control of mine detection robot COMET-II and COMET-III | |
| Garcia-Cerezo et al. | Development of ALACRANE: A mobile robotic assistance for exploration and rescue missions | |
| Portugal et al. | An autonomous all terrain robotic system for field demining missions | |
| Yamauchi | The Wayfarer modular navigation payload for intelligent robot infrastructure | |
| Fukushima et al. | Teleoperated buggy vehicle and weight balanced arm for mechanization of mine detection and clearance tasks | |
| JP2769972B2 (ja) | 不整地移動ロボットの自律走行システム | |
| Das et al. | Articulated robotic scanner for mine detection: a novel approach to vehicle-mounted systems | |
| Petty et al. | Autonomous LHD loading | |
| US20230125422A1 (en) | Control apparatus and control method as well as computer program | |
| JP6994427B2 (ja) | 建設機械の姿勢認識システム | |
| Nesnas et al. | Autonomous vision-based manipulation from a rover platform | |
| Rajasekharan et al. | The current opinion on the use of robots for landmine detection | |
| Baudoin | Mobile robotic systems facing the humanitarian demining problem state of the art (sota) december 2007 itep 3.1. 4 task | |
| Rizo et al. | URSULA: robotic demining system | |
| Manzoor et al. | Visual servoing of a sensor arm for mine detection robot marwa | |
| Marques et al. | Control system of a demining robot | |
| WO2021039378A1 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム | |
| Awad et al. | Autonomous Landmine Detection Robot Using SLAM navigation Algorithm | |
| Habib | Coordinated multi robotic system for demining activities |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041022 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060621 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060821 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20070130 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070227 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |