JP2012140029A - 探索装置と方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不整地面の探索範囲に対して探索を行う探索装置10は、不整地面上を移動する移動体3と、不整地面に配置される基準体5と、移動体3から基準体5まで延び両者の間に張られる線状体7と、線状体に支持されながら前記線状体に沿って移動可能な探索機9と、を備える。探索機9は、線状体7に沿った不整地面の範囲を探索可能である。
【選択図】図1
Description
不整地面上を移動する移動体と、
不整地面に配置される基準体と、
前記移動体から前記基準体まで延び両者の間に張られる線状体と、
前記線状体に沿った不整地面の範囲を探索可能な探索機と、を備え、
前記探索機は、前記線状体に支持されながら前記線状体に沿って移動可能な被支持部と、前記被支持部に連結され探索を行う探索実行部と、前記被支持部を前記線状体に沿って移動させる駆動装置と、を有することを特徴とする探索装置が提供される。
該巻き取り繰り出し装置は、前記移動体と前記基準体との間に前記線状体を張るように、前記線状体の張力に応じて、前記移動体から延びている前記線状体を巻き取りまたは繰り出す。
前記巻き取り繰り出し装置から延びている線状体の長さを検出する線状体繰り出し長さセンサと、
検出した前記方向と前記長さに基づいて、基準体と移動体の相対位置を求め、該相対位置に基づいて、基準体に対する移動経路上を移動体が移動する制御を移動体に対して行う移動制御装置と、を備える。
(A)移動体、または、移動体と基準体の両方が、不整地面を移動し、
(B)移動体と基準体の両方を停止した状態にし、
(C)探索機が、移動体と基準体の間に張られた前記線状体に沿って移動しながら、探索を行い、
前記(A)(B)(C)を繰り返す、ことを特徴とする探索方法が提供される。
移動体3は、図2の例では、不整地面に接触する複数の走行車輪11を前記移動手段として有し、走行車輪11が回転駆動されることにより、不整地上を移動する。
被支持部13は、線状体7に支持されながら線状体7に沿って移動可能である。図4は、図2のIV−IV矢視断面図である。図4の例では、被支持部13は、線状体7を挟み込む1対のローラ13a,13bと、これらのローラ13a,13bを回転可能に支持する支持ブロック13cとを有する。1対のローラ13a,13bの一方または両方が回転駆動されることにより、ローラ13a,13bが線状体7上を走行する。
探索実行部15は、被支持部13に連結され、不整地面に対する探索を実行する。図2の例では、探索実行部15として、不整地面上の岩石や砂などを採取する探索用ロボットハンド15aと、不整地面を撮像するカメラ15bとが設けられる。
駆動装置17は、被支持部13を線状体7に沿って移動させる。図4の例では、駆動装置17は、支持ブロック13cに設けられ、ローラ13aを回転駆動するサーボモータである。
なお、収容箱19は、収容された岩や砂を、選別して回収する機能を有していてもよい。
一方、移動体3には、線状体7を保持する保持装置23が設けられる。
巻き取り繰り出し装置21は、基準体5の本体27に対し回転軸C1回りに回転自在になっている。回転軸C1は、基準体5が不整地上に水平に置かれた状態で鉛直方向を向き、巻き取り繰り出し装置21の中央を貫通する。そのために、図2の例では、巻き取り繰り出し装置21は、回転軸C1を中心軸とする回転支持部25に設置されており、回転支持部25は、基準体5の本体27に対し回転軸C1回りに回転自在に本体27に設けられている。図2の例では、巻き取り繰り出し装置21は、水平軸C2回りに回転自在な回転ドラムである。この水平軸C2は、回転支持部25に固定されている。回転ドラム21には、線状体7が巻き付けられており、自身の回転数に応じた長さの線状体7を巻き取りまたは繰り出す。
保持装置23は、図3(B)の例では、線状体7の端部7aを挟み込んで保持する1対の挟持部材23a,23bを有する。保持装置23は、移動体3の本体29に対し回転軸C3回りに回転自在になっている。回転軸C3は、移動体3が不整地上に水平に置かれた状態で鉛直方向を向き、保持装置23の中央を貫通する。そのために、図2の例では、保持装置23は、回転軸C3を中心軸とする回転支持部26に設置されており、回転支持部26は、本体29に対し回転軸C3回りに回転自在に本体29に設けられている。
角度センサ31は、基準体5の本体27に対する巻き取り繰り出し装置21(すなわち、回転支持部25)の回転軸C1回りの回転角を検出する。図2の例では、角度センサ31は、回転支持部25の基準姿勢(基準回転角)に対する当該回転支持部25の回転軸C1回りの回転角を検出する。この回転角は、基準体5(巻き取り繰り出し装置21)から線状体7が延びている方向を示す。
線状体繰り出し長さセンサ33は、基準体5の巻き取り繰り出し装置21から延びている(繰り出されている)線状体7の長さを検出する。巻き取り繰り出し装置21が回転ドラムである場合には、線状体繰り出し長さセンサ33は、回転ドラム21の回転数を角度センサ39により計測し、当該計測値に基づいて線状体7の長さを算出する。
通信装置35は、角度センサ31が検出した回転角と、線状体繰り出し長さセンサ33が検出した線状体7の長さとを移動体3の移動制御装置37に送信する。
移動制御装置37は、通信装置35から送信された回転角と線状体7の長さとに基づいて、基準体5に対する移動体3の相対位置を求める。移動制御装置37は、この相対位置に基づいて、(例えば、予め定められた)基準体5に対する移動経路(例えば、図1の移動経路X)上を移動体3が移動する制御を移動体3に対して行う。
線状体把持用ロボットハンド41は、基準体5の巻き取り繰り出し装置21から延びている線状体7を把持し、保持装置23が線状体7の端部7aを保持できる保持位置に線状体7を持っていく。この状態で、保持装置23は、(例えば1対の挟持部材23a、23bで線状体7の端部7aを挟み込む動作をして)線状体7の端部7aを保持する。
認識装置43は、カメラまたは3次元レーザ距離計(図3(A)(B)の例ではカメラ43a)を利用して、線状体7の位置および姿勢を認識する装置である。
ハンド制御装置45は、認識装置43により認識した線状体7の位置および姿勢に基づいて、線状体把持用ロボットハンド41の動作を制御する。これにより、線状体把持用ロボットハンド41は、線状体7を把持して、保持装置23が線状体7の端部7aを保持できる前記保持位置に該端部7aを持っていく。次いで、当該ハンド制御装置45から線状体設置完了信号を、当該保持装置23の制御部が受けることにより、当該保持装置23は、線状体7の端部7aを(図4の例では、挟み込んで)保持するように当該制御部に制御される。なお、移動体3において前記保持位置がどの位置にあるかは、予め求められており、ハンド制御装置45に利用される。
計測した線状体7の張力が張力設定値からずれた場合には、張力制御装置は、当該張力を前記張力設定値にするように、巻き取り繰り出し装置21が当該線状体7を巻き取る力を制御する。例えば、当該張力が前記張力設定値になるように回転ドラム21のトルクを制御する。
この張力制御により、巻き取り繰り出し装置21は、移動体3と基準体5との間に線状体7を張るように、線状体7の張力に応じて、移動体3から延びている線状体7を巻き取りまたは繰り出す。
ステップS5の探索において、探索機9に接地用の伸縮脚などを搭載し、伸縮脚を接地させることにより、安定した状態で岩石や砂を採取してもよい。この場合、探索機9は、岩石の研削や掘削などの反力を受ける作業を行ってもよい。
ステップS7を行ったら、ステップS5に戻ることにより、ステップS5とステップS7を繰り返す。
よって、移動体3が、不整地面の凹凸箇所に嵌り込む可能性を少なくすることができる。
巻き取り繰り出し装置21を基準体5に設ける場合には、巻き取り繰り出し装置21を移動体3に設ける必要がなくなるので、移動体3を軽量化することができる。その結果、移動体3が、不整地面の凹凸箇所に嵌り込む可能性を低くすることができる。
図1や図2の例では、移動体3は、走行車輪11により不整地面を走行する車両(ローバ)であったが、移動体3が不整地面を移動するための移動手段は、走行車輪11に限定されず他のもの(例えば、歩行脚やキャタピラー)であってもよい。
図1などでは、1本の線状体7が、移動体3と基準体5との間に張られているが、複数本の線状体7を、移動体3と基準体5との間に張り、探索機9が、複数本の線状体7に支持された状態で、複数本の線状体7上を移動するようにしてもよい。この場合、例えば、基準体5には、複数の巻き取り繰り出し装置21を設け、移動体3には、複数の保持装置23を設けてよい。これにより、探索機9の姿勢を安定化させることができる。
上述の例では、巻き取り繰り出し装置21は、線状体7の張力に応じて受動的に線状体7を繰り出していたが、移動体3の移動制御装置37が、移動体3と基準体5との相対位置を取得し、この相対位置の変化に応じて、能動的に線状体7を繰り出しまたは巻き取るようにしてもよい。ここで、巻き取り繰り出し装置21が回転ドラムである場合には、移動制御装置37は、前記相対位置の変化に応じて能動的に線状体7を繰り出しまたは巻き取るように回転ドラム21を回転させる。
回転支持部25または巻き取り繰り出し装置21は、回転軸C1(ヨー軸)回りに回転自在になっているだけでなく、水平軸(ピッチ軸)回りに回転自在になっていてもよい。
これにより、線状体7の巻き取りまたは繰り出しをより円滑にしやすいので、移動体3と基準体5との相対位置制御の精度を高く維持できる。また、不整地の起伏が大きい場合に、相対位置制御の精度を高く維持できる。
巻き取り繰り出し装置21を移動体3に設け、保持装置23を基準体5に設けてもよい。この場合、角度センサ31と線状体繰り出し長さセンサ33は、移動体3に設けられ、移動制御装置37は、角度センサ31が検出した回転角と線状体繰り出し長さセンサ33が検出した線状体7の長さとに基づいて、基準体5に対する移動体3の相対位置を求める。また、移動制御装置37は、この相対位置に基づいて、基準体5に対する移動経路上を移動体3が移動する制御を移動体3に対して行う。
ステップS1において、移動体3が、線状体7を介して基準体5を牽引しながら不整地面上を移動することにより、前記所望の位置まで基準体5を移動させてもよい。図2の構成例では、移動体3の保持装置23が、基準体5の巻き取り繰り出し装置21から延びている線状体7の端部7aを保持した状態で、移動体3が、線状体7を介して基準体5を牽引する。これにより、基準体5を前記所望の位置に配置する。この場合には、ステップS2が省略される。
または、他の方法で、基準体5を前記所望の位置に配置してもよい。
保持装置23を、線状体把持用ロボットハンド41の先端部に設け、線状体把持用ロボットハンド41の動作により、保持装置23が線状体7を保持するようにしてもよい。
探索機9の探索実行部15は、上述の探索用ロボットハンド15aやカメラ15bの代わりに、不整地面に対し超音波探査や金属探知を行うセンサであってもよいし、他のものであってもよい。
上述のステップS4〜S7の代わりに、次のように、移動体3と基準体5の両方が不整地面上を移動することにより、図7の斜線部分の探索領域Rにわたって探索を行ってもよい。
ステップS4において、移動体3と基準体5の一方または両方が不整地面を移動することにより、移動体3と基準体5とを互いに離して、図7の移動経路X1、X2上にそれぞれ移動体3と基準体5を位置させる。
ステップS5は、上述の実施形態と同様に行われる。なお、ステップS5では、移動体3と基準体5は停止している。
ステップS6において、基準体3と移動体5が、それぞれ、移動経路X1、X2上を所望の距離だけ移動したかを判断する。この判断がYESの場合には、ステップS8へ進み、この判断がNOの場合には、ステップS7へ進む。
ステップS7において、移動体3と基準体5が、それぞれ移動経路X1、X2上を設定距離だけ移動する。ステップS7を行ったら、ステップS5に戻ることにより、ステップS5とステップS7を繰り返す。
収容箱19は、移動体3に設けられていてもよい。
Claims (4)
- 不整地面の探索範囲に対して探索を行う探索装置であって、
不整地面上を移動する移動体と、
不整地面に配置される基準体と、
前記移動体から前記基準体まで延び両者の間に張られる線状体と、
前記線状体に沿った不整地面の範囲を探索可能な探索機と、を備え、
前記探索機は、前記線状体に支持されながら前記線状体に沿って移動可能な被支持部と、前記被支持部に連結され探索を行う探索実行部と、前記被支持部を前記線状体に沿って移動させる駆動装置と、を有することを特徴とする探索装置。 - 前記移動体と前記基準体の一方に巻き取り繰り出し装置が設けられ、
該巻き取り繰り出し装置は、前記移動体と前記基準体との間に前記線状体を張るように、前記線状体の張力に応じて、前記移動体から延びている前記線状体を巻き取りまたは繰り出す、ことを特徴とする請求項1に記載の探索装置。 - 前記巻き取り繰り出し装置から線状体が延びている方向を検出する角度センサと、
前記巻き取り繰り出し装置から延びている線状体の長さを検出する線状体繰り出し長さセンサと、
検出した前記方向と前記長さに基づいて、基準体と移動体の相対位置を求め、該相対位置に基づいて、基準体に対する移動経路上を移動体が移動する制御を移動体に対して行う移動制御装置と、を備える、ことを特徴とする請求項2に記載の探索装置。 - 請求項1、2または3に記載の探索装置を用いた探索方法であって、
(A)移動体、または、移動体と基準体の両方が、不整地面を移動し、
(B)移動体と基準体の両方を停止した状態にし、
(C)探索機が、移動体と基準体の間に張られた前記線状体に沿って移動しながら、探索を行い、
前記(A)(B)(C)を繰り返す、ことを特徴とする探索方法。
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