JP2003182289A

JP2003182289A - 描画ロボット

Info

Publication number: JP2003182289A
Application number: JP2001385747A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Horii; 正信堀井; Masaru Aoki; 優青木; Hitoshi Suwa; 斎諏訪; Hajime Takahashi; 一高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】従来は文字や図形は人が手で書いたり、ロ
ボットではリモコンを利用したものがあったが、自動で
文字や図形を描くことはできなかった。【解決手段】走行器体に搭載した制御用ワンチップ・
マイコンにプログラムを書き込んで、自動で文字や図形
を描くことができ、基板上のスイッチの切り替えやマイ
コンチップを変えることにより、さらにいろいろな文字
や図形を描くことができる。筆記具はクリップ方式で取
り外しが容易にできる。自動描画と外部からマニュアル
操作の両方に対応している。また、走行器体に吸引機構
を取り付けることで、壁面に文字や図形を描画できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば描画面に文
字や図形を筆記したり、建物の壁面に描画する描画ロボ
ットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】文字や図形を描く場合、人が描いたり、
ロボットをリモコンで操作して描かせていたが、自走ロ
ボットを使って自動で描画することはできなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人が手
で描いたり、直流モータを用いたリモコンロボットによ
り動作業を繰り返して行う場合、同じ作業の繰り返しに
よる誤描画やリモコンロボットで誤操作による正確な位
置決めができないという問題点がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を解決することを目的とするもので、請求項１の発
明は、走行器体１と、描画面２０に筆記可能な筆記具８
と、この筆記具８を保持する筆記具保持機構２と、この
筆記具８を描画面２０に対して移動させる筆記具移動機
構３と、走行器体１を走行移動させる走行移動機構４
と、これら筆記具移動機構３および走行移動機構４を制
御する制御装置５とからなる描画ロボットである。

【０００５】そして、請求項２の発明は、筆記具保持機
構２として筆記具８を脱着可能なクリップ２ａが用いら
れ、かつ上記筆記具移動機構３として位置制御可能な制
御用モータ３ａが用いられていることを特徴とする描画
ロボットである。

【０００６】また、請求項３の発明は、走行移動機構４
として、車輪走行機構６が用いられ、この走行用車輪６
ａを位置制御可能な制御用モータ４ａを用いた描画ロボ
ットである。

【０００７】請求項４の発明は、制御装置５として走行
器体１の自走を可能とするプログラム可能なワンチップ
・マイコン５ａからなるプログラム構造を持つ描画ロボ
ットである。

【０００８】請求項５の発明は、上記制御装置５として
リモートコントロールで制御可能な構造を持つ描画ロボ
ットである。

【０００９】請求項６の発明は、走行器体１の描画面２
０での吸引走行移動を可能にする吸引機構７を備えた描
画ロボットである。

【００１０】

【実施例】本発明の描画ロボットは、図１に示されるよ
うに、アルミニウム板で四角箱状に製作された走行器体
１と、描画面２０に筆記可能なマジックペンなどの筆記
具８と、この筆記具８を保持する筆記具保持機構２と、
この筆記具８を描画面２０に対して移動させる筆記具移
動機構３と、走行器体１を走行移動させる走行移動機構
４と、これら筆記具移動機構３および走行移動機構４を
制御する制御装置５で構成されている描画ロボットで、
基板９にスタートスイッチ１０、制御用ワンチップ・マ
イコン５ａ、制御用モータドライバ５ｂ・５ｃ、リモコ
ン用接続端子１１を取り付ける。走行器体１に筆記具移
動機構３用スライドレール固定部３ｂとその固定部に装
着されているスライドレール可動部３ｃを取り付け、そ
のスライドレール可動部３ｃに筆記具保持用クリップ２
ａを取り付け、筆記具８を固定する。筆記具移動制御用
モータであるパルスモータ３ａと、そのパルスモータ３
ａの回転軸２１にスライドレール可動部３ｃを上下移動
させる回転部品１８を取り付け、走行移動制御用モータ
であるパルスモータ４ａと、走行用車輪６ａを取り付け
る。走行用車輪６ａには滑り止め用凹凸ゴム１２が貼り
付けてある。走行器体１の内部にはＤＣ電源２２と、吸
引装置７ａと吸着装置７ｂで構成されている吸引機構７
が格納されている。

【００１１】次にこの実施例の作用を図２を用いて説明
する。プログラムは、スイッチ入力と数値データを設定
するメインプログラムと、パルスモータを制御するサブ
プログラムにより構成されている。メインプログラムの
実行後、制御用ワンチップ・マイコン５ａの初期化を行
う。Ｉ／Ｏピンは１３本利用し、８本を出力に５本を入
力に設定する。

【００１２】つぎに、スタートスイッチ１０が押された
かどうか判断する。押された場合には、描画図形選択ス
イッチ１５の状態により、図形描画のための数値設定を
行う。ロボットが現在位置から筆記具８を上昇させたま
まで描画位置まで移動し停止する。

【００１３】描画開始の準備として、スライドレール可
動部３ｃの下降を制御するデータを設定し、筆記具上下
移動用パルスモータドライバ５ｂに送る。筆記具上下移
動用パルスモータ３ａの回転でスライドレール可動部３
ｃが降下し、固定された筆記具８の先端が描画面２０で
ある紙面２０ａ上に接触する。

【００１４】描画距離のデータを設定し、車輪走行用パ
ルスモータドライバ５ｃに送る。そのデータに従って車
輪走行用パルスモータ４ａが回転し、紙面２０ａ上に筆
記具８の軌跡が描かれ、設定された移動距離だけ移動し
て停止する。

【００１５】スライドレール可動部３ｃを上昇させるデ
ータを設定し、筆記具上下移動用パルスモータドライバ
５ｂに送る。筆記具上下移動用パルスモータ３ａの回転
でスライドレール可動部３ｃが上昇し、固定された筆記
具８の先端が紙面２０ａ上から離れ初期状態に戻る。

【００１６】描画終了かどうかの判断を行い、継続の場
合は上記動作を繰り返し描画を続ける。終了の場合は、
スタート位置まで移動して描画が終了する。

【００１７】図３は、紙面２０ａ上にロボットが描画す
る状態を示している。プログラムされたデータ通りに移
動と描画を繰り返す。

【００１８】制御用ワンチップ・マイコン５ａからのデ
ータを筆記具上下用パルスモータドライバ５ｂと、車輪
走行用パルスモータドラバ５ｃへデータを転送し、コネ
クタ１６を通して接続されているパルスモータ３ａ・４
ａを制御する。走行器体１に取り付けた車輪走行用パル
スモータ４ａの回転軸１７に走行用車輪６ａを直結し、
その走行用車輪６ａの接地面に滑り止め用凹凸ゴム１２
が貼ってあり、紙面２０ａ上を滑らずに車輪が回転す
る。

【００１９】制御装置５であるワンチップ・マイコン５
ａはＣＰＵ、プログラムＲＯＭ、データＲＡＭおよびＩ
／Ｏを基本要素とするマイクロコンピュータ・システム
を構成していて、電気的に消去／再書き込み可能なＥＥ
ＰＲＯＭでオシレータ回路、リセット回路、タイマ／カ
ウンタなどを内蔵している。動作電圧範囲は２．０Ｖか
ら６．０Ｖと広く、かつ消費電流が小さく小型機器への
組み込みに適した構造になっている。

【００２０】本描画ロボットは内蔵オシレータ回路を用
いず、外部に水晶振動子と２個のコンデンサからなるＨ
Ｓ（ハイ・スピード）タイプ１０ＭＨｚを使用した。

【００２１】プログラムの開発は、テキスト・エディタ
を使ってパソコン上で行い、アセンブラやＣ言語などで
ソースプログラムを作り、コンパイラを使ってコンパイ
ルし、書き込み可能なファイルに変換する。

【００２２】ＲＯＭへの書き込みは、ロム・ライター装
置とライタ・プログラムを使う。電気的な消去／再書き
込みができるので開発に便利である。

【００２３】制御用パルスモータ３ａ・４ａは一つの電
子回路（駆動回路）により運転される。信号回路の信号
入力端子にパルスを与えると、パルスモータ３ａ・４ａ
は一定の角度（ステップ角）だけ回転する。したがって
パルスを連続的に与えたときの速度はパルス周波数に比
例する。起動および停止特性に優れていて、一定の周波
数範囲において、パルスのない状態からその周波数のパ
ルス列を入れたとき、起動して同期する。

【００２４】走行器体１に取り付けた制御用パルスモー
タ３ａ・４ａは４相ハイブリッド型モータでステップ角
は１．８゜である。走行用車輪６ａの直径が５ｃｍであ
るので、１パルスで０．０７９ｃｍ、２００パルスで走
行用車輪６ａが一回転して１５．７ｃｍ正確に移動す
る。

【００２５】制御用パルスモータ３ａ・４ａの動作の基
本に時計方向回転、半時計方向回転、停止がある。特に
停止の場合においてパルスが加えられていないときに
は、ロータが一定の位置を保持して静止し続けようとす
るので、筆記具８の静止保持と走行器体１の静止保持に
適している。

【００２６】制御用パルスモータ駆動回路に専用のドラ
イバ５ｂ・５ｃを用いて動作させている。このパルスモ
ータドライバ５ｂ・５ｃは、ワンチップの中に入力回
路、分配回路、増幅回路を有し、運転回路を構成してい
る。

【００２７】励磁の始まりにおいて、巻線のインダクタ
ンスにうち勝って電流を急速に立ち上がらせる。励磁の
終わりに、巻線に流れる電流をできるだけ急速にたち下
げると同時に、巻き線に発生する逆起電力を吸収する必
要がある。簡単な方法として逆起電力吸収用ダイオード
を制御用パルスモータ３ａ・４ａの各相に接続してい
る。

【００２８】制御用パルスモータ３ａ・４ａの運転方式
は、常に２つの相を励磁する方式（２相励磁方式）をと
っている。２相励磁方式はトルクが強く、歩進に際して
振動が少ないという特性を持っていて、描画ロボットの
モータ制御に適している。

【００２９】筆記具を取り付けて上下移動させる筆記具
移動機構３は、アルミニウム製のスライドレール固定部
３ｂとスライドレール可動部３ｃで構成されていて、ス
ライドレール可動部３ｃはボールベアリングでスムーズ
に可動する。スライドレール可動部３ｃの上下移動には
筆記具移動用パルスモータ３ａで正確に位置を決めるこ
とができるので、描画の際に筆記具８を紙面２０ａ上に
常に接触させておくことができる。

【００３０】筆記具移動用パルスモータ３ａは走行器体
１に取り付け金具で固定され、そのパルスモータ３ａの
回転軸２１にスライドレール可動部３ｃを上下させるア
ルミニウム製回転部品１８が取り付けられている。

【００３１】この回転部品１８に２本の溝を掘り、ゴム
リング１９が埋め込まれていて、スライドレール可動部
３ｃを押し突け、滑らないようにしている。筆記具移動
用パルスモータ３ａにパルスが加えられていないときに
は、筆記具移動用パルスモータ３ａのロータが一定の位
置を保持して静止し続けようとするので、筆記具８が常
に紙面２０ａ上に接している状態を保つ。

【００３２】自走で図形を描画する場合、描画図形を切
り替えるために描画図形選択スイッチ１５を取り付け、
そのスイッチ１５の状態でどの図形を描画するかプログ
ラムすることができる。

【００３３】外部制御で図形を描画する場合は、基板９
に取り付けたリモコン接続端子１１に接続コードで外部
と接続する。ポッケトコンピュータを接続すると、テス
ト描画が簡単にでき開発が容易になる。また、電源も外
部から供給でき走行器体１自体も大きくでき、トルクの
大きなモータを取り付けることも可能である。パソコン
を接続して制御すれば、図形データを簡単に作れ作業が
容易になる。

【００３４】図４は、壁面２０ｂ上にロボットが描画す
る状態を示している。壁面２０ｂに吸い付くために吸引
装置７ａと吸着装置７ｂを走行器体１に取り付け、ＤＣ
電源２２から電源を供給する。後輪は負荷の少ないキャ
スター２３を取り付ける。

【００３５】壁面２０ｂ描画の場合、落下の危険性があ
るので走行器体１を保持するワイヤ２４とワイヤを止め
る金具２５を取り付け、安全を期す必要がある。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、筆記具移動機構および走行移動機構を制御する制御
装置を用いて自動で文字や図形を描くことができる。

【００３７】また、請求項２の発明によれば、筆記具の
脱着にクリップやネジ込みや貼り付けなどがあるが、ク
リップを用いれば筆記具を確実に固定することができ、
簡単に脱着することができるとともに、筆記具の移動位
置制御を高めることができ、これにより筆記具の描画面
に対する筆圧を的確なものとすることができ、それだけ
描画性を高めることができる。

【００３８】また、請求項３の発明によれば、車輪走行
機構を用いれば走行器体の停止位置精度や走行器体の走
行速度調整ができ、描画性を高めることができる。

【００３９】また、請求項４の発明によれば、プログラ
ム可能なワンチップ・マイコンからなるプログラム構造
により自走で描画することができ、ワンチップ・マイコ
ンを取り替えることにより異なる文字や図形を描画で
き、描画性を高めることができる。将来は自動看板書き
にも応用でき、その発展性は計り知れないものがある。

【００４０】また、請求項５の発明によれば、リモート
コントロールで制御可能な構造を持つので遠隔操作がで
き、描画性を高めることができる。

【００４１】また、請求項６の発明によれば、吸引走行
移動が可能な構造を備えているので、高所の壁面を移動
しながら描画することができ、今まで人が描いていたよ
うな文字や図形までも描くことができ、その発展性は計
り知れないものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の描画ロボットの斜視図である。

【図２】本発明の描画ロボットの動作説明流れ図であ
る。

【図３】本発明の描画ロボットの平面図である。

【図４】本発明の描画ロボットの側面図である。

【符号の説明】

１走行器体２筆記具保持機構２ａクリップ３筆記具移動機構３ａ筆記具移動用制御モータ４走行移動機構４ａ走行移動用制御モータ５制御装置５ａワンチップ・マイコン６車輪走行機構６ａ走行用車輪７吸引機構８筆記具２０描画面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀井正信新潟県柏崎市小倉町７番７号 (72)発明者青木優新潟県栃尾市大字山葵谷823 (72)発明者諏訪斎新潟県長岡市学校町１丁目９番27号 (72)発明者高橋一新潟県長岡市草生津１丁目４番２号Ｆターム(参考） 2C070 AA01 AA03 AB10 AC01 AC12 BB06 BB09 BB14 BB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行器体と、筆記面に筆記可能な筆記具
と、この筆記具を保持する保持機構と、この筆記具を描
画面に対して移動させる筆記具移動機構と、走行器体を
走行移動させる走行移動機構と、これら筆記具移動機構
および走行移動機構を制御する制御装置とからなること
を特徴とする描画ロボット。
【請求項２】上記筆記具保持機構として筆記具を脱着
可能なクリップが用いられ、かつ上記筆記具移動機構と
して位置制御可能な制御用モータが用いられていること
を特徴とする請求項１記載の描画ロボット。
【請求項３】上記走行移動機構として、車輪走行機構
が用いられ、この車輪を位置制御可能な制御用モータを
用いたことを特徴とする請求項１または２記載の描画ロ
ボット。
【請求項４】上記制御装置は、走行器体の自走を可能
とするプログラム可能なワンチップ・マイコンからなる
プログラム構造を持つことを特徴とする請求項１〜３記
載の描画ロボット。
【請求項５】上記制御装置は、リモートコントロール
で制御可能な構造を持つことを特徴とする請求項１〜４
記載の描画ロボット。
【請求項６】上記走行器体の描画面での吸引走行移動
を可能にする吸引機構を備えてなる特徴とする請求項１
〜５記載の描画ロボット。