JP2022165563A - Autonomous travel inspection robot - Google Patents

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太一 平野
Taichi Hirano
茂雄 向井
Shigeo Mukai
光 青山
Hikaru AOYAMA
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Abstract

To provide an autonomous travel inspection robot capable of autonomous travel without being affected by sunlight or shadows and suitable for monitoring outdoor facilities.SOLUTION: An autonomous travel inspection robot that patrols a facility to be monitored along a preset prescribed route to monitor the state of the facility, and comprises travel means, a video camera that can image a road surface, a scanning type distance sensor, measurement means that acquires the state of the facility, and a control device, also includes: a first travel mode in which the control device detects the distance and direction of an object by sensing with the distance sensor and controls the travel means so as to move along the route; and a second travel mode in which the direction is specified by detecting a strip body set on the road surface and the travel means is controlled to move along the strip body. Either the first travel mode or the second travel mode is set as the basic travel mode and when a prescribed condition is met, switching to the second travel mode or the first travel mode is repeated by automatic operation according to the state of the travel location.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、所定のエリア内を移動しながら設備の状態を監視する自律走行型巡視ロボットに関し、特に変電所などの屋外施設の敷地内を移動しながら設備の状態を監視する自律走行型巡視ロボットに適用して有用な技術に関する。 The present invention relates to an autonomous patrol robot that monitors the status of facilities while moving within a predetermined area, and more particularly to an autonomous patrol robot that monitors the status of facilities while moving within the premises of outdoor facilities such as substations. It relates to a technology useful for applying to.

鉄道用変電所には、遮断器や変圧器、整流器等の設備が比較的広い敷地内に設置されており、定期的に人が巡回検査を行い、機器ごとに外観、発生音、臭いの異常の有無を確認することで健全性を確保する作業が行われているが、近年の国内人口の減少に伴い、そのような作業を担うための人員を確保することが困難になると予想される。そのため、カメラ、マイク、異臭センサ等の検知センサを搭載した移動体により巡視を行うことが考えられる。
従来、建物内を移動しながら設備の状態を監視する装置に関する発明としては、例えば特許文献1に記載されている監視用自走機に関する発明がある。
At railway substations, facilities such as circuit breakers, transformers, and rectifiers are installed on a relatively large site. Although work to ensure soundness is being carried out by confirming the presence or absence of such work, it is expected that it will become difficult to secure personnel to undertake such work as the domestic population declines in recent years. Therefore, it is conceivable to patrol using a moving body equipped with detection sensors such as a camera, a microphone, and an odor sensor.
Conventionally, there is an invention relating to a monitoring self-propelled machine described in Patent Document 1, for example, as an invention relating to a device for monitoring the state of facilities while moving in a building.

特許文献1に記載されている監視用自走機は、本体と、本体を遠隔操作にて走行させる駆動機構と、本体に装着されて遠隔操作にて動作されるカメラと、監視箇所の異常状態を検知する検知センサ(音響センサや匂いセンサ等)と、カメラで撮像した画像および検知センサの検知信号を電送する電送手段と、前記駆動機構、カメラ、検知センサおよび電送手段に電力を供給する電源とを具えるようにしたものである。
また、特許文献1には、自走機の具体例として、施設の天井部に配設されたレールに沿って懸垂された状態で走行するものと、地上に配設されたレールまたは帯状体に沿って走行するものとが記載されている。
The self-propelled monitoring machine described in Patent Document 1 includes a main body, a drive mechanism for running the main body by remote control, a camera attached to the main body and operated by remote control, and an abnormal state of a monitoring point. a detection sensor (acoustic sensor, odor sensor, etc.) that detects the It is designed to be equipped with
In addition, in Patent Document 1, as a specific example of a self-propelled machine, one that runs in a suspended state along a rail arranged on the ceiling of a facility and one that runs on a rail or belt-shaped body arranged on the ground It is described that it runs along.

特開2004-164303号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-164303 特開2019-159620号公報JP 2019-159620 A

施設内の設備を人手によらず監視したい場合、特許文献1に記載されている監視用自走機のうちレール式のものは、屋内に設置する場合には比較的低コストで実現できるものの、屋外に設置する場合には多大なコストを要するとともに、風雨に晒され劣化が進み易いため定期的なメンテナンスも必要である。また、変電所のような施設ではその土地形状や環境によって機器の配置が異なるため、レールの敷設ルートを施設ごとに検討しそれに対応したレール設備を設計して敷設しなければならず多くの工程と作業が必要であるという課題がある。 When it is desired to monitor equipment in a facility without human intervention, the rail-type self-propelled monitoring machine described in Patent Document 1 can be installed indoors at a relatively low cost. If it is installed outdoors, it costs a lot of money, and since it is exposed to wind and rain, it easily deteriorates, so regular maintenance is also required. In addition, in facilities such as substations, the placement of equipment varies depending on the shape of the land and the environment. There is a problem that work is necessary.

一方、監視用自走機が帯状体に沿って走行するライントレース式のものは、大掛かりなレール設備を設ける必要がないため屋外施設の設備を監視するのには有効であるものの、走行ルート全体に帯状体を敷設する必要がある。ところが、変電所のような施設は自走機が走行する経路に砂利敷き箇所がある。そのため、目印となる帯状体(ライン)を敷設することが困難であるとともに、敷設した帯状体が劣化しないように維持するためのメンテナンスが必要である。また、変電所は走行経路脇に比較的大型の設備が配設されていることが多いため、屋外での日差しや大型設備の影の影響で帯状体の認識ができず自己位置推定を行うことができない場面が多くなるという課題がある。 On the other hand, the line trace type, in which the monitoring self-propelled machine runs along the strip, is effective for monitoring the equipment of outdoor facilities because it does not require large-scale rail facilities. It is necessary to lay a strip on the However, in a facility such as a substation, there is a gravel pavement on the route along which the self-propelled machine travels. Therefore, it is difficult to lay a strip (line) that serves as a mark, and maintenance is required to keep the laid strip from deteriorating. In addition, since substations often have relatively large equipment installed beside the driving route, self-position estimation cannot be performed because the belt-shaped object cannot be recognized due to the effects of outdoor sunlight and shadows of large equipment. There is a problem that there are many situations where it is not possible to

従って、変電所のような監視する設備が屋内と屋外に存在する施設においては、巡視装置を屋内と屋外に分け、屋外での巡視装置の走行方式は、レールのような軌道方式ではなく、無軌道の走行ルートを自律的に走行する方式とするのが望ましい。しかし、自律走行においては、移動体自身が自己位置を常に把握し、監視対象の設備機器のセンシングを正確に行う必要があるが、自己位置把握手段としてレーザーやカメラ画像を用いた場合には、現在の技術では位置検知精度が低く、把握した自己位置の誤差が大きいため、狭隘な経路や精度高く走行を求められる箇所を移動する場面では適切な自律走行を期待することができないという課題がある。 Therefore, in facilities such as substations where there are facilities to be monitored indoors and outdoors, the patrol equipment is divided into indoor and outdoor, and the outdoor patrol equipment runs not on a track system like a rail, but on a trackless system. It is desirable to adopt a system in which the vehicle autonomously travels the route. However, in autonomous driving, it is necessary for the mobile object to always know its own position and to accurately sense the equipment to be monitored. With current technology, the accuracy of position detection is low and the error in self-positioning is large, so there is a problem that appropriate autonomous driving cannot be expected when moving through narrow routes or places where high accuracy is required. .

本発明は、上記のような課題に着目してなされたもので、日差しや影の影響を受けずに自律走行することができ屋外の施設の設備を監視するのに適した自律走行型巡視ロボットを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、走行経路上に悪路や狭隘な箇所が存在する屋外施設において設備を監視するのに適した自律走行型巡視ロボットを提供することにある。
The present invention has been made with a focus on the above-described problems, and is an autonomously traveling patrol robot that can autonomously travel without being affected by sunlight or shadows and is suitable for monitoring equipment in outdoor facilities. intended to provide
Another object of the present invention is to provide an autonomous traveling patrol robot suitable for monitoring facilities in outdoor facilities where rough roads and narrow places exist on the traveling route.

上記目的を達成するため、本発明は、
走行用車輪およびこの走行用車輪を回転駆動する駆動手段からなる走行手段と、路面を撮影可能な映像カメラと、スキャン方式の距離センサと、設備の状態を取得する計測手段と、前記映像カメラが撮影した画像または前記距離センサからの信号に基づいて前記駆動手段を制御可能な制御装置と、を備え、監視対象の施設に予め設定された所定のルートに沿って巡回し設備の状態を監視する自律走行型巡視ロボットにおいて、
前記制御装置は、
前記距離センサによるセンシングで対象の距離と方向を検知して前記ルートに沿って移動するように前記駆動手段を制御し走行する第1走行モードと、
前記ルートの路面上に設けられた帯状体を検出することで方向を特定し当該帯状体に沿って移動するように前記駆動手段を制御し走行する第2走行モードと、を備え、
前記第1走行モードまたは第2走行モードのいずれかを基本の走行モードとしつつ、所定条件が成立した時には自動で前記第2走行モードまたは第1走行モードへ切り換える動作を、走行箇所の状況に応じて繰り返すように構成したものである。
In order to achieve the above object, the present invention
A driving means consisting of driving wheels and driving means for rotating the driving wheels, a video camera capable of photographing the road surface, a scanning distance sensor, a measuring means for acquiring the state of equipment, and the video camera. and a control device capable of controlling the driving means based on the captured image or the signal from the distance sensor, and patrols the facility to be monitored along a predetermined route to monitor the condition of the facility. In an autonomous patrol robot,
The control device is
a first traveling mode in which the distance and direction of an object are detected by sensing by the distance sensor and the vehicle travels by controlling the driving means so as to move along the route;
a second running mode in which a direction is specified by detecting a strip provided on the road surface of the route and the vehicle travels by controlling the driving means so as to move along the strip;
While either the first running mode or the second running mode is set as the basic running mode, the operation of automatically switching to the second running mode or the first running mode when a predetermined condition is satisfied is performed according to the situation of the running place. It is configured to repeat

上記のような構成を有する自律走行型巡視ロボットによれば、制御装置が、距離センサのセンシングによる自主運転で走行する第1走行モードとライントレースで走行する第2走行モードとを備えるため、屋外の施設の設備を監視する場合に、日差しや影が生じるエリアや帯状体(ライン)を設けることが困難な箇所では第1走行モードで走行させることによって日差しや影の影響を受けずかつ路面上の帯状体(ライン)に依存せずに自律走行することができる。また、走行経路上に狭隘な箇所が存在するような施設の設備を監視する場合には、狭隘な箇所にラインを設けておいて第2走行モードで走行させることによって、自己位置の検知精度が低くても所望の経路に沿って正確に走行させることができる。 According to the autonomous traveling patrol robot having the configuration as described above, the control device has the first traveling mode in which the robot travels in autonomous operation based on the sensing of the distance sensor and the second traveling mode in which it travels in line tracing. When monitoring the equipment of the facility, in areas where sunlight and shadows occur and where it is difficult to set up a strip (line), the first driving mode is used to avoid the effects of sunlight and shadows and on the road surface. It can run autonomously without depending on the strip (line). In addition, when monitoring equipment of a facility where there is a narrow place on the travel route, by setting a line in the narrow place and running in the second travel mode, the detection accuracy of the self-position is improved. Even if it is low, it can be made to travel accurately along the desired route.

ここで、望ましくは、前記制御装置は、前記第2走行モードにおいて、
前記映像カメラが撮影した画像から所定の領域の画像を切り出し、切り出した画像に対して正規化処理を行い、正規化された画像を所定のしきい値を用いて2値化する処理を行い、2値化された画像データの中から所定以上の幅で走行方向に最も長く連続しているパターンを抽出し、抽出されたパターンを前記帯状体とみなし当該帯状体に沿って移動するように前記駆動手段を制御し、
前記2値化の処理においては、輝点数が所定の範囲に収まるように2値化のしきい値を設定するようにする。
Here, desirably, the control device, in the second running mode,
An image of a predetermined region is cut out from the image captured by the video camera, normalization processing is performed on the cutout image, and the normalized image is binarized using a predetermined threshold value, From the binarized image data, a pattern having a width of a predetermined width or more and the longest continuous pattern in the running direction is extracted, and the extracted pattern is regarded as the belt-like body and is moved along the belt-like body. controlling the driving means;
In the binarization process, a binarization threshold value is set so that the number of bright spots falls within a predetermined range.

上記のような構成によれば、2値化の処理において、輝点数が所定の範囲に収まるように2値化のしきい値を設定するため、帯状体(ライン)の撮影条件が変化したとしても撮影画像の中からラインに対応するパターンをより確実に抽出することができ、ライントレースで走行する第2走行モード中にラインを喪失するのを防止することができる。 According to the configuration described above, in the binarization process, the binarization threshold value is set so that the number of bright spots falls within a predetermined range. Also, the pattern corresponding to the line can be more reliably extracted from the photographed image, and the line can be prevented from being lost during the second traveling mode in which the vehicle travels in line tracing.

さらに、望ましくは、前記制御装置は、前記第2走行モードにおいて、
前記パターンを抽出することができなくなった場合に所定時間もしくは所定距離を移動するまでは直前の走行制御を維持し、その間に前記パターンを抽出することができない場合には前記第1走行モードへ切り換えて予め前記ルート上に設定されている目標に向かって移動するように前記駆動手段を制御するようにする。
上記のような構成によれば、ライントレースで走行する第2走行モード中に帯状体(ライン)を喪失しても走行停止状態に陥るのを回避することができるとともに、速やかに規定の走行ルートに復帰することができる。
Further, desirably, the control device, in the second running mode,
When the pattern cannot be extracted, the immediately preceding travel control is maintained until the vehicle travels a predetermined time or a predetermined distance, and when the pattern cannot be extracted during that time, the vehicle is switched to the first travel mode. to control the driving means so as to move toward a target set in advance on the route.
According to the configuration as described above, even if the belt-shaped body (line) is lost during the second running mode in which the line trace is run, it is possible to avoid the running stop state, and to quickly follow the prescribed running route. can return to

また、望ましくは、前記帯状体は前記ルートの狭隘箇所もしくは事前に設定した走行ルートを精度高く走行する必要がある箇所に設けられ、前記帯状体の始端および/または終端には、前記制御装置に対して走行モードの切り替えを指示するためのマーカが設けられているようにする。
かかる構成によれば、第1走行モードと第2走行モードとの切替えを所望の位置で確実に実行させることができ、所定のルートに沿って正確に自律走行させることができる。
Further, preferably, the belt-shaped body is provided at a narrow part of the route or at a part where it is necessary to travel a preset traveling route with high accuracy. A marker is provided for instructing switching of the running mode.
According to such a configuration, switching between the first travel mode and the second travel mode can be reliably performed at a desired position, and autonomous travel can be performed accurately along a predetermined route.

また、望ましくは、前記監視対象の施設は変電所であり、前記計測手段には、少なくとも計測用映像カメラとサーモカメラと集音マイクと臭気センサが含まれ、
前記制御装置は、前記ルートの予め設定された位置にて前記計測手段のいずれかを動作させて設備の状態を検出し、検出結果を記憶装置に記憶するように構成する。
Preferably, the facility to be monitored is a substation, and the measuring means includes at least a video camera for measurement, a thermo camera, a sound collecting microphone and an odor sensor,
The control device is configured to operate any one of the measuring means at a preset position on the route to detect the state of the facility and store the detection result in a storage device.

変電所の敷地には砂利敷き箇所が多く存在するとともに、設備の高さが比較的高くロボットが走行する路面上に日差しや影が多く生じるが、上記のような構成を有する自律走行型巡視ロボットによれば、施設内を所定のルートに沿って正確に自律走行して所望の設備の状態を検出し記憶することができる。また、計測手段として検査用映像カメラとサーモカメラと集音マイクと臭気センサを備えるため、計器類の数値を読み取ったり、遮断器や変圧器、整流器などの異常により発生する熱や異音、臭いを検出したりすることができ、設備の異常の早期発見に寄与することができる。 The site of the substation has many gravel areas, and the equipment is relatively high, so there is a lot of sunlight and shadows on the road surface on which the robot runs. According to this, it is possible to accurately autonomously travel along a predetermined route in a facility and detect and store the state of the desired facility. In addition, since it is equipped with a video camera for inspection, a thermo camera, a sound collecting microphone, and an odor sensor as measurement means, it can read the numerical values of instruments, and can detect heat, noise, and odors caused by abnormalities in circuit breakers, transformers, rectifiers, etc. can be detected, and can contribute to early detection of equipment abnormalities.

本発明の自律走行型巡視ロボットによれば、日差しや影の影響を受けずに自律走行することができ屋外の施設の設備を監視することができる。また、走行経路上に悪路や狭隘な箇所が存在する変電所のような屋外施設において設備の状態を適切に監視することができるという効果がある。 According to the autonomous traveling patrol robot of the present invention, it can autonomously travel without being affected by sunlight or shadows, and can monitor the equipment of outdoor facilities. In addition, there is an effect that it is possible to appropriately monitor the condition of equipment in an outdoor facility such as a substation where there are rough roads and narrow places on the travel route.

本発明に係る自律走行型巡視ロボットの一実施形態の外観を示す正面図システム構成図である。1 is a front view system configuration diagram showing an appearance of an embodiment of an autonomous traveling patrol robot according to the present invention; FIG. 実施形態の自律走行型巡視ロボットの側面図である。1 is a side view of an autonomously traveling patrol robot according to an embodiment; FIG. 実施形態の自律走行型巡視ロボットのアーム伸長状態を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing an arm extension state of the autonomous traveling patrol robot of the embodiment; 実施形態の自律走行型巡視ロボットの車載システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of an in-vehicle system for an autonomous traveling patrol robot according to an embodiment; FIG. 実施形態の自律走行型巡視ロボットの充電を行う充電ベースおよびその近傍の様子を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a charging base for charging the autonomous traveling patrol robot of the embodiment and the surroundings thereof; (A)はライン検出用映像カメラの画像および切り出し領域のイメージを示す図、(B)は切り出し領域を変換した後のイメージを示す図である。(A) is a diagram showing an image of a video camera for line detection and an image of a cutout area, and (B) is a diagram showing an image after conversion of the cutout area. (A)、(B)、(C)は、しきい値を異なる値に設定して元の画像を2値化した場合の画像例を示す図である。(A), (B), and (C) are diagrams showing image examples when the original image is binarized by setting different threshold values. (A)はライン判定処理の対象となる2値化画像の例を示す図、(B)は(A)の画像についてX方向の輝点数を数えて生成したヒストグラムを示す図である。(A) is a diagram showing an example of a binarized image to be subjected to line determination processing, and (B) is a diagram showing a histogram generated by counting the number of bright spots in the X direction for the image of (A). 実施形態に係る自律走行型巡視ロボットの制御装置によるライン判定処理の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the procedure of line determination processing by the control device of the autonomous traveling patrol robot according to the embodiment;

以下、図面を参照しながら、本発明に係る自律走行型巡視ロボットの一実施形態について説明する。図1および図2は、実施形態に係る自律走行型巡視ロボットの外観を示す正面図および側面図である。
本実施形態に係る自律走行型巡視ロボット10は、図1および図2に示すように、バッテリや制御装置、走行駆動モータなどを内蔵した本体11と、本体11の下部に設けられた前後左右計4個の走行用車輪12A,12Bと、本体11の前後にそれぞれ設けられたLIDER(Light Detection and Ranging)のようなレーザスキャナからなる測域センサ13A,13Bなどを備え、自己の位置と周囲環境をリアルタイムに認識しながら、自律走行を行うことができるように構成されており、周期的に監視対象の施設内を所定のルートに沿って移動しながら、予め設定された所定の設備の状態を計測する。
An embodiment of an autonomously traveling patrol robot according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are a front view and a side view showing the appearance of an autonomously traveling patrol robot according to an embodiment.
As shown in FIGS. 1 and 2, the autonomous traveling patrol robot 10 according to the present embodiment includes a main body 11 containing a battery, a control device, a traveling drive motor, etc. Equipped with four running wheels 12A, 12B, and laser scanners 13A, 13B such as LIDER (Light Detection and Ranging) provided at the front and rear of the main body 11, respectively. It is configured so that it can autonomously run while recognizing the measure.

走行駆動モータは左右の走行用車輪12A,12Bに応じて2個設けられており、2個のモータの回転速度に差をつけるあるいは一方を正転、他方を逆転させることで移動方向を変更できるとともに、左右の走行用車輪12A,12Bの回転数を検出するロータリエンコーダのような回転センサを備え、回転数から移動距離を算出するとともに左右の車輪の回転数差(回転角度差)より移動方向を認知して自己位置を把握可能に構成されている。
さらに、自律走行型巡視ロボット10は、制御プログラムや地図情報を記憶した記憶装置を備えており、制御装置は回転センサからの信号に基づいて算出した情報と記憶装置から読み出した地図情報とから、当該地図上における自己の位置を把握するように構成されている。回転センサの代わりに、加速度センサや角速度センサを設けて、自己の姿勢や向きを把握するようにしても良い。
Two traveling drive motors are provided corresponding to the left and right traveling wheels 12A and 12B, and the direction of movement can be changed by varying the rotation speed of the two motors or by rotating one motor forward and the other in reverse. In addition, a rotation sensor such as a rotary encoder that detects the number of rotations of the left and right wheels 12A and 12B for traveling is provided, and the moving distance is calculated from the number of rotations, and the direction of movement is calculated from the difference in the number of rotations (rotational angle difference) between the left and right wheels. is configured to be able to grasp its own position by recognizing it.
Furthermore, the autonomous mobile patrol robot 10 is provided with a storage device that stores a control program and map information. It is configured to grasp its own position on the map. Instead of the rotation sensor, an acceleration sensor or an angular velocity sensor may be provided to grasp the own posture and orientation.

また、本実施形態の自律走行型巡視ロボット10は、変電所のような監視対象の施設の設備の状態を計測するために、画像情報を取得する撮像手段としての映像カメラ14、設備の表面温度情報を取得するサーモカメラ15、設備の発する異音を検知する集音マイク16、設備の発する異臭を検知する臭気センサ17などを備えている。路面上のラインを検出する後述の映像カメラは、上記計測用の映像カメラ14とは別個に設けても良いし、供用するようにしても良い。 In addition, the autonomous traveling patrol robot 10 of the present embodiment has a video camera 14 as an imaging means for acquiring image information, a surface temperature of the facility, and a surface temperature sensor of the facility, in order to measure the state of the facility to be monitored such as a substation. It is equipped with a thermo camera 15 for acquiring information, a sound collecting microphone 16 for detecting abnormal sounds emitted by equipment, an odor sensor 17 for detecting abnormal odors emitted by equipment, and the like. A later-described video camera for detecting lines on the road surface may be provided separately from the video camera 14 for measurement, or may be shared.

さらに、自律走行型巡視ロボット10は、図3に示すように、上記各種計測手段14~17を集約搭載した計測ヘッド18を昇降させる昇降機構20を備えている。昇降機構20は、上下方向に伸縮可能な「く」の字状をなす第1アーム21aおよび第2アーム21bからなる伸縮アーム21を有している。
上記伸縮アーム21の基部、先端部および中間部には回転駆動機構22A,22B,22Cがそれぞれ設けられており、第1アーム21aと第2アーム21bの角度を変化させることで計測ヘッド18を昇降させることができる。また、計測ヘッド18の角度を変化させることで、映像カメラ14やサーモカメラ15の上下の向きを変えることができるように構成されている。
Furthermore, as shown in FIG. 3, the autonomous traveling patrol robot 10 is provided with an elevating mechanism 20 for elevating the measuring head 18 on which the various measuring means 14 to 17 are collectively mounted. The elevating mechanism 20 has a telescopic arm 21 composed of a first arm 21a and a second arm 21b which are vertically extendable and extendable in the shape of the letter "<".
Rotation drive mechanisms 22A, 22B, and 22C are provided at the base, tip, and intermediate portions of the extendable arm 21, respectively. can be made Further, by changing the angle of the measurement head 18, the vertical orientation of the video camera 14 and the thermo camera 15 can be changed.

回転駆動機構22Aは、例えば伸縮アーム21の各関節部の回転軸と一体の歯車23Aと、この歯車に螺合されたピニオン24Aと、このピニオンを回転させるモータ25Aとにより構成されている。また、各関節部の回転軸には、各部品の重量を支える回転方向へ復元力が作用するトーションバネが介挿されていて、計測ヘッド18の上昇時におけるモータの負担を軽減するように構成されている。回転駆動機構22B,22Cも同様の構成を有する。なお、アームの伸縮駆動源にはモータの代わりにエアシリンダ―等を用いても良い。 The rotation drive mechanism 22A is composed of, for example, a gear 23A integrated with the rotation shaft of each joint of the telescopic arm 21, a pinion 24A screwed to the gear, and a motor 25A for rotating the pinion. In addition, a torsion spring that supports the weight of each part and exerts a restoring force in the direction of rotation is inserted in the rotating shaft of each joint, and is configured to reduce the load on the motor when the measuring head 18 is raised. It is The rotary drive mechanisms 22B and 22C also have the same configuration. An air cylinder or the like may be used instead of the motor as a drive source for expanding and contracting the arm.

さらに、図1~図3には示されていないが、自律走行型巡視ロボット10は、上記各種計測手段14~17により取得した計測データを無線によって監視用端末へ送信するための無線通信手段を備えているとともに、映像カメラにより撮影した画像情報を処理して監視エリアの路面上に予め描かれている誘導用のラインを認識してラインに沿って走行するライントレース機能と、測域センサ13A,13Bにより取得した3次元空間情報に基づいて自己の位置を認識し障害物に接触しないように回避しながら走行する自主運転機能と、を備えている。 Furthermore, although not shown in FIGS. 1 to 3, the autonomous mobile patrol robot 10 has wireless communication means for wirelessly transmitting the measurement data acquired by the various measurement means 14 to 17 to the monitoring terminal. A line tracing function for processing image information captured by a video camera, recognizing a guidance line drawn in advance on the road surface of the monitoring area and running along the line, and a range sensor 13A. , 13B, and a self-driving function of recognizing its own position based on the three-dimensional space information acquired by 13B and traveling while avoiding obstacles.

3次元空間情報に基づく自己位置の認識は、予め監視対象の施設内を撮影した画像データまたは監視対象の施設内の構造を表わす3次元点群データ等を記憶装置に格納しておいて、測域センサ13A,13Bにより取得した3次元空間情報と記憶装置から読み出し画像データまたは3次元点群データとを比較することで実行可能に構成されている。
かかる3次元空間情報に基づく自己位置の認識においては、高精度な位置認識を行うには膨大な期間、費用を必要とする。そこで、本実施形態の自律走行型巡視ロボット10は、狭隘な空間を走行する際にはライントレースモードで走行し、それ以外の空間ではレーザースキャンによる3次元空間認識によって自主運転モードで走行するように、車載の制御装置が構成されている。
Self-location recognition based on three-dimensional space information is performed by storing image data of the facility to be monitored in advance, or three-dimensional point cloud data representing the structure of the facility to be monitored, in a storage device. The three-dimensional space information obtained by the area sensors 13A and 13B is compared with the image data or the three-dimensional point cloud data read out from the storage device.
Recognizing the self-position based on such three-dimensional space information requires an enormous amount of time and cost to perform highly accurate position recognition. Therefore, the autonomous traveling patrol robot 10 of the present embodiment runs in the line trace mode when traveling in a narrow space, and runs in the autonomous driving mode by three-dimensional space recognition by laser scanning in other spaces. , an in-vehicle control device is configured.

図4には、本実施形態の自律走行型巡視ロボット10に搭載されている装置のシステム構成例が示されている。なお、図4においては、設備の画像を取得する映像カメラ14とは別個に、路面上のラインを検出するための映像カメラ19が設けられている。
図4に示すように、本実施形態の自律走行型巡視ロボット10の車載システム30は、上記測域センサ13A,13Bからの検出信号や、映像カメラ14、サーモカメラ15、集音マイク16、臭気センサ17により取得した計測データおよびライン検出用の映像カメラ19からの画像データが入力される制御装置31と、計測手段(14~17)により取得した計測データや制御プログラムを記憶する記憶装置32、監視用端末へ送信する無線通信モジュール33を備える。
FIG. 4 shows a system configuration example of devices mounted on the autonomous traveling patrol robot 10 of the present embodiment. In FIG. 4, a video camera 19 for detecting lines on the road surface is provided separately from the video camera 14 for acquiring images of the equipment.
As shown in FIG. 4, the in-vehicle system 30 of the autonomous traveling patrol robot 10 of the present embodiment includes detection signals from the range sensors 13A and 13B, video camera 14, thermo camera 15, sound collecting microphone 16, odor A control device 31 to which measurement data obtained by the sensor 17 and image data from the video camera 19 for line detection are inputted, a storage device 32 for storing the measurement data obtained by the measurement means (14 to 17) and control programs, A wireless communication module 33 is provided for transmission to the monitoring terminal.

さらに、車載システム30は、走行用車輪12A,12Bを回転駆動する走行用モータ34A,34Bおよび昇降機構20のアームを伸縮駆動するアーム伸縮用モータ25A~25Cと、上記計測手段(14~17)や駆動源(モータ25A~25C,34A,34B)、制御装置31、記憶装置32等に対して電力を供給するバッテリ(2次電池)36と、監視対象の施設の一画に設けられた非接触充電装置52から電力の供給を受けるための受電部37を備える。受電部37は、電磁誘導方式等で電力の供給を受けるため本体11の底部に設けられた受電器(受電用コイル)38と、受電器38により供給を受けた電力に基づいてバッテリ36を充電する充電器39などから構成されている。 Further, the in-vehicle system 30 includes traveling motors 34A and 34B that rotate the traveling wheels 12A and 12B, arm extension and retraction motors 25A to 25C that extend and retract the arms of the lifting mechanism 20, and the measuring means (14 to 17). , drive sources (motors 25A to 25C, 34A, 34B), control device 31, storage device 32, etc., and a battery (secondary battery) 36 that supplies power, and a non A power receiving unit 37 for receiving power supply from the contact charging device 52 is provided. The power receiving unit 37 charges the battery 36 based on the power received from the power receiver (power receiving coil) 38 provided at the bottom of the main body 11 to receive power by an electromagnetic induction method or the like. It is composed of a charger 39 and the like.

制御装置31は、計測手段(14~17)が取得した計測データを読み込んで記憶装置32に記憶したり加工したりするなどの処理を行う取得情報処理部41、記憶装置32に記憶した計測データを読出して無線通信モジュール33により送信させるデータ送信部42、走行用モータ34A,34Bを制御する走行制御部43、アーム伸縮用モータ25A~25Cを制御する昇降制御部44などを備える。これらの機能は、マイクロプロセッサ(CPU)および記憶装置32から読み出されRAMに記憶された制御用プログラムとの協働によって実現される。 The control device 31 reads the measurement data acquired by the measurement means (14 to 17), stores it in the storage device 32, and processes the measurement data stored in the storage device 32. is read out and transmitted by the wireless communication module 33, a travel control unit 43 for controlling the travel motors 34A and 34B, and an elevation control unit 44 for controlling the arm extension/retraction motors 25A to 25C. These functions are realized by cooperation with a microprocessor (CPU) and a control program read out from the storage device 32 and stored in the RAM.

自律走行型巡視ロボット10は、通常は充電ベースと呼ばれる車庫内に待機しており、所定の設定時刻になると充電ベースから出庫して監視対象の施設内を所定の走行ルートに沿って移動しながら、予め設定された所定の設備の前に移動して来ると、計測手段(14~17)のいずれかによって監視対象の機器の状態を計測する。そして、取得したデータを一旦記憶装置32に記憶する。また、遠隔での定期的な監視のほかにトラブル時に現地での確認を行えるようにするため、計測手段(14~17)による監視対象機器の状態計測データは、計測中も無線通信モジュール33によって無線で送信され、リアルタイムでモニターできるようになっている。 The autonomous patrol robot 10 is usually on standby in a garage called a charging base, and when a predetermined set time comes, it leaves the charging base and moves along a predetermined running route within the facility to be monitored. , when it moves in front of a predetermined facility set in advance, it measures the state of the equipment to be monitored by one of the measuring means (14 to 17). Then, the acquired data is temporarily stored in the storage device 32 . In addition to periodic remote monitoring, in order to enable on-site confirmation in the event of trouble, the status measurement data of the monitoring target equipment by the measuring means (14 to 17) is transmitted by the wireless communication module 33 even during measurement. It is transmitted wirelessly and can be monitored in real time.

図5には、充電ベース50の近傍の様子が示されている。図5に示すように、充電ベース50には、屋根付きの車庫51が設けられ車庫の床のほぼ中央に非接触充電装置52が設置されている。また、この実施例においては、充電ベース50の近傍は狭隘な空間であることを想定して、車庫51の出入り口から空間が広くなる位置まで走行ルートに沿って誘導ライン53が白色塗料等によって路面上に描かれている。図5には示されていないが、車庫の出入り口以外にも走行ルートに狭隘な空間がある場合には、その箇所の路面上にも誘導ラインが描かれる。なお、符号Sは車庫の出入り口に設けられたスロープである。 FIG. 5 shows the state in the vicinity of the charging base 50. As shown in FIG. As shown in FIG. 5, the charging base 50 is provided with a garage 51 with a roof, and a non-contact charging device 52 is installed approximately in the center of the floor of the garage. In addition, in this embodiment, assuming that the vicinity of the charging base 50 is a narrow space, the guide line 53 is drawn by white paint or the like along the travel route from the doorway of the garage 51 to the position where the space becomes wide. depicted above. Although not shown in FIG. 5, if there is a narrow space on the travel route other than the entrance/exit of the garage, a guide line is also drawn on the road surface at that location. In addition, the code|symbol S is a slope provided in the doorway of a garage.

また、誘導ライン53の遠端側(図5では下端)の路面にはマーカ54が設けられており、自律走行型巡視ロボット10は出庫の際には、先ずライントレースモードで走行を開始して誘導ライン53に沿って移動し、このマーカ54を映像カメラ19の画像から読み取ると、自主運転モードに切り替わり、測域センサ13A,13Bからの検出信号に基づいて自己位置を把握し地図情報を用いて所定のルートRに従って走行するようにプログラムされている。車庫の出入り口以外の狭隘な空間に設けられる誘導ラインの前端と後端にもそれぞれモード切替えを指示するマーカ(54)が設けられる。さらに、誘導ラインが長い場合には、ラインの途中にも位置を示すマーカが設けられる。 In addition, a marker 54 is provided on the road surface on the far end side (lower end in FIG. 5) of the guide line 53, and the autonomous mobile patrol robot 10 first starts traveling in the line trace mode when leaving the garage. When it moves along the guide line 53 and reads the marker 54 from the image of the video camera 19, it switches to the self-driving mode, grasps its own position based on the detection signals from the range sensors 13A and 13B, and uses the map information. It is programmed to run according to a predetermined route R. Markers (54) for instructing mode switching are also provided at the front and rear ends of the guidance line provided in a narrow space other than the entrance/exit of the garage. Furthermore, if the guide line is long, a marker indicating the position is also provided in the middle of the line.

マーカ54は、本実施形態においては例えば路面に描かれたQRコード(登録商標)のような2次元コードであるが、磁気マーカ等であっても良い。また、図示しないが、ルートRは施設内を1周して図5のマーカ54の設置個所へ戻って来るように設定されている。
さらに、ルートRの主要なポイントには、ルート指標となるマーカ(QRコード)が設けられている。このマーカには、施設の地図上におけるマーカの設置位置情報が含まれている。一方、自律走行型巡視ロボット10は、ライントレースモードで走行中にラインを喪失した場合に、自主運転モードに切り替わりライン喪失直前の自己位置に最も近いマーカまで移動するようにプログラムされており、自主運転モードで指標マーカを検知した場合には、自己位置を補正し既定のルートに沿って正確に走行することができる。
The marker 54 is a two-dimensional code such as a QR code (registered trademark) drawn on the road surface in this embodiment, but may be a magnetic marker or the like. Although not shown, the route R is set so as to go around the facility and return to the place where the marker 54 in FIG. 5 is installed.
Further, the main points of the route R are provided with markers (QR codes) serving as route indicators. This marker contains information on the installation position of the marker on the map of the facility. On the other hand, when the autonomous traveling patrol robot 10 loses the line while traveling in the line trace mode, it is programmed to switch to the autonomous operation mode and move to a marker closest to its own position immediately before the line is lost. When the index marker is detected in the driving mode, the self-position can be corrected and the vehicle can accurately travel along the predetermined route.

さらに、ライントレースモードで走行中に路面上のライン認知に失敗してラインを喪失した場合には、直ちに走行停止するのではなく、所定時間もしくは所定距離だけ移動し、その間に再度ラインを認知できた場合にはライントレースモードを継続し、ラインを認知できなかった場合にはラインに依存しないで走行する自主運転モードへ移行するように構成されている。また、走行ルート上に予め設けられているマーカがモードの切り替えを指示している場合にも、モードを変更するように構成されている。 Furthermore, if the driver fails to recognize the line on the road surface while driving in line trace mode and loses the line, instead of stopping immediately, the vehicle moves for a predetermined time or a predetermined distance, during which the line can be recognized again. If the line is not recognized, the line trace mode is continued, and if the line is not recognized, the vehicle is configured to shift to the autonomous driving mode in which the vehicle travels without depending on the line. Further, the mode is also changed when a marker provided in advance on the travel route instructs to switch the mode.

次に、自律走行型巡視ロボット10の制御装置31によるライン検出用映像カメラ19の画像処理の手順について、図6~図9を用いて説明する。
制御装置31は、ライン検出用映像カメラ19の画像に対して、先ず切り出し処理および正規化処理を実行する。このような処理を行うのは、路面上のラインを正確に検出するためには、車体から真下を向くようにカメラを設置するのが望ましいが、本実施形態の自律走行型巡視ロボットにおいては、車体の構造上そのようなカメラの設置が困難であったので、車体の前面(後面)に斜め下方を向くようにカメラを設置したためである。
Next, the image processing procedure of the line detection video camera 19 by the controller 31 of the autonomous traveling patrol robot 10 will be described with reference to FIGS. 6 to 9. FIG.
The control device 31 first performs clipping processing and normalization processing on the image of the video camera 19 for line detection. The reason why such processing is performed is that, in order to accurately detect the line on the road surface, it is desirable to install the camera so that it faces straight down from the vehicle body. Because it was difficult to install such a camera due to the structure of the vehicle body, the camera was installed on the front (rear) surface of the vehicle body so as to face obliquely downward.

具体的には、制御装置31は、図6(A)に示すライン検出用映像カメラ19の画像P0の下側1/3程度(例えば約42%の高さ)の領域から上辺の幅が下辺の幅の例えば4/5(約80%)の台形状領域A1を切り出し、これを射影変換処理(例えばパース変換)によって図6(B)に示すような矩形状画像に変換する正規化処理を行う。これによって、車体近傍を真上から見ているような画像となり、ラインの正確な検出が容易になる。なお、この時点で、画像はカラー画像である。 Specifically, the control device 31 adjusts the width of the upper side from the lower ⅓ area (for example, about 42% of the height) of the image P0 of the line detection video camera 19 shown in FIG. 6A to the lower side. For example, a trapezoidal area A1 of 4/5 (approximately 80%) of the width of . conduct. This makes it possible to obtain an image in which the vicinity of the vehicle body is viewed from directly above, and facilitates accurate line detection. At this point, the image is a color image.

次に、制御装置31は、上記のように変換処理された画像をグレースケール画像(白黒濃淡画像)に変換した後、ノイズを除去するためにガウシアンフィルタ処理を行う。その後、画像内のラインが白の輝点となるように、所定のしきい値を用いて2値化して輝点数を数える処理を実行する。なお、このとき、使用するしきい値によって、図7に示すように、結果が大きく異なる。図7において、(A)は元の画像を白が60%、黒が40%となるようにしきい値を設定した場合のもの、(B)は白が25%、黒が75%となるようにしきい値を設定した場合のもの、(C)は白が14%、黒が86%となるようにしきい値を設定した場合のものである。 Next, the control device 31 converts the image converted as described above into a grayscale image (black-and-white grayscale image), and then performs Gaussian filter processing to remove noise. After that, a process of binarizing using a predetermined threshold value and counting the number of bright spots is executed so that the lines in the image become white bright spots. At this time, depending on the threshold used, the results are greatly different as shown in FIG. In FIG. 7, (A) is the original image when thresholds are set so that white is 60% and black is 40%, and (B) is the original image when white is 25% and black is 75%. (C) is the case where the thresholds are set so that white is 14% and black is 86%.

そこで、本実施形態においては、輝点数が所定の下限値(例えばカメラの解像度が500×250ピクセルの場合は13000)から上限値(19000)の範囲に収まるように、2値化のしきい値を変化させることとした。このように、しきい値を変化させることによって、カメラによる撮影条件が変化した場合にも、正確な輝点数の取得すなわちラインの検出が可能となる。なお、上記下限値および上限値の数値は一例であり、条件が変われば閾値も変更される。 Therefore, in this embodiment, the binarization threshold value was changed. By changing the threshold value in this way, it is possible to obtain an accurate number of bright spots, that is, to detect a line, even when the photographing conditions of the camera are changed. It should be noted that the numerical values of the lower limit value and the upper limit value are examples, and the threshold value will be changed if the conditions change.

上記処理の後、制御装置31は、ライン判定処理を実行する。図9には、このライン判定処理の手順が示されている。
ライン判定処理においては、先ず、映像カメラ19から画像を取得し、その画像を図8(A)に示すように水平方向(X方向)の細長い領域に等分割(例えば20分割)する(ステップS1)。次に、画像の下1/4の領域について、輝点数を数えて図8(B)に示すようなヒストグラムを作成し(ステップS2)、X方向の連続幅からラインと判定する候補(P1~P5)をピックアップ(抽出)する(ステップS3)。
After the above processing, the control device 31 executes line determination processing. FIG. 9 shows the procedure of this line determination process.
In the line determination process, first, an image is obtained from the video camera 19, and the image is equally divided (for example, divided into 20) into elongated areas in the horizontal direction (X direction) as shown in FIG. 8A (step S1). ). Next, for the lower quarter of the image, the number of bright spots is counted to create a histogram as shown in FIG. P5) is picked up (extracted) (step S3).

次に、制御装置31は、ピックアップした候補(P1~P5)についてY方向の連続性を調べて下から上まで途切れのないパターンを探す(ステップS4)。具体的には、各候補(P1~P5)のX方向の中心を中点として±30ピクセルの範囲の輝点数を一番下から求めて、規定数以上あれば上の段へ移行して輝点数を判定する処理を繰り返して、Y方向に連続して規定数以上の候補を見つける。この処理で、図8(B)の画像では、候補P2,P4,P5は排除される。 Next, the control device 31 examines the continuity in the Y direction for the picked up candidates (P1 to P5) and searches for a continuous pattern from bottom to top (step S4). Specifically, the number of bright spots in the range of ±30 pixels with the center in the X direction of each candidate (P1 to P5) as the midpoint is obtained from the bottom. The process of determining the score is repeated to find consecutive candidates of a specified number or more in the Y direction. In this process, the candidates P2, P4, and P5 are eliminated from the image of FIG. 8(B).

続いて、制御装置31は、候補が複数残っているか否か判定し(ステップS5)、候補が複数残っていて、既にライン認識して走行している場合は直前に認識したラインに近いものを、またラインを最初に検出する場合は画像の中央に近いものを、それぞれ検出ラインとして選択する(ステップS6)。図8(B)の画像では、候補P3が検出ラインとして選択される。また、ステップS5で残っている候補が1つの場合は、ステップS6をスキップする。 Subsequently, the control device 31 determines whether or not a plurality of candidates remain (step S5), and if there are a plurality of candidates remaining and the line has already been recognized and the vehicle is running, the line closest to the previously recognized line is selected. , and when a line is to be detected first, a line near the center of the image is selected as the detection line (step S6). In the image of FIG. 8B, candidate P3 is selected as the detection line. If only one candidate remains in step S5, step S6 is skipped.

次に、制御装置31は、残った候補または選択された候補について、Y方向全体に亘る2次近似式を算出する(ステップS7)。続いて、ステップS7で得られた2次近似式の曲線と画像の下から7/12の位置の水平分割領域との交点Cを求め、舵を切るポイントとして設定するとともに、2次近似式から舵を切る方向(左か右か)を決定する(ステップS8)。
また、信頼値なる指標を設定して、ステップS4、S5の処理結果に応じて信頼値カウンタを加算または減算する(ステップS9)。具体的には、複数のラインが検出された場合やY方向の連続性が途切れた場合には信頼値を1つ下げ、連続性が途切れずに続いた場合には信頼値を1つ上げる処理を行う。
Next, the control device 31 calculates a quadratic approximation over the entire Y direction for the remaining candidates or the selected candidates (step S7). Subsequently, the intersection point C between the curve of the quadratic approximation formula obtained in step S7 and the horizontally divided area at the position of 7/12 from the bottom of the image is obtained, and set as a turning point, and from the quadratic approximation formula The steering direction (left or right) is determined (step S8).
Also, an index, which is a reliability value, is set, and the reliability value counter is incremented or decremented according to the processing results of steps S4 and S5 (step S9). Specifically, when multiple lines are detected or the continuity in the Y direction is interrupted, the reliability value is decreased by one, and when the continuity continues without interruption, the reliability value is increased by one. I do.

次に、上記信頼値が所定値以下になったか否か判定する(ステップS10)。そして、信頼値が所定値以下でない場合(ステップS10:No)には、ステップS11へ移行して車体が移動して次の画像が取得された(Yes)と判定すると、ステップS1へ戻って上記処理を繰り返し実行する。また、車体がステップS8で設定したポイントに到達した場合には、ステップS8で決定した方向へ所定量だけ舵を切る。
一方、ステップS10で、信頼値が所定値以下になった(Yes)と判定した場合にはライン喪失と判断するが、ライン喪失と判断しても所定時間を経過または所定距離を移動するまでは直前の動作を維持し(ステップS12)、その間にラインが検出されなかった場合にはモードをライントレースから自主運転に切り替える(ステップS13)。
Next, it is determined whether or not the reliability value has become equal to or less than a predetermined value (step S10). If the reliability value is not equal to or less than the predetermined value (step S10: No), the process proceeds to step S11, and if it is determined that the vehicle body has moved and the next image has been acquired (Yes), the process returns to step S1 and the above image is obtained. Execute the process repeatedly. Further, when the vehicle body reaches the point set in step S8, the steering is turned by a predetermined amount in the direction determined in step S8.
On the other hand, if it is determined in step S10 that the reliability value has become equal to or less than the predetermined value (Yes), it is determined that the line has been lost. The previous operation is maintained (step S12), and if the line is not detected during that time, the mode is switched from line tracing to autonomous operation (step S13).

なお、ステップS13でモードが自主運転に切り替わると、制御装置31は、ライン上に予め設けられているマーカのうち現在の自己位置に最も近いマーカの位置情報を、記憶装置に記憶されている地図情報より取得してその位置へ向かって走行する制御を行う。
上記のような処理を実行することによって、路面上のラインを撮影した画像において、太陽光の反射や設備等の影によってラインの判定が困難になったとしても、自律走行型巡視ロボット10は移動することができる。そのため、移動することで再びラインを検出する可能性が高まるとともに、仮にラインを検出することができなかった場合にも自主運転モードに切り替わって走行を続け、完全停止状態に陥るのを回避することができる。
Note that when the mode is switched to autonomous operation in step S13, the control device 31 stores the position information of the marker closest to the current self-position among the markers provided on the line in advance on the map stored in the storage device. It acquires from the information and performs control to run toward the position.
By executing the processing as described above, even if it becomes difficult to determine the line in the image of the line on the road surface due to the reflection of sunlight or the shadow of facilities, etc., the autonomous traveling patrol robot 10 can move. can do. Therefore, by moving, the possibility of detecting the line again increases, and even if the line cannot be detected, it switches to the autonomous driving mode and continues running to avoid falling into a complete stop state. can be done.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、自律走行型巡視ロボットの自己位置の把握を、左右の走行用車輪の回転数(回転角)に基づいて行うと説明したが、GPSモジュールを車体に搭載して受信したGPS情報に基づいて自己位置の把握するようにしても良い。
また、上記実施形態では、本発明を、変電所の設備を検査する自律走行型巡視ロボットに適用した場合について説明したが、本発明は、変電所以外の施設の設備を検査する場合にも利用することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes are possible. For example, in the above embodiment, it was explained that the autonomous traveling patrol robot grasps its own position based on the number of rotations (rotation angle) of the left and right traveling wheels. The self-location may be grasped based on GPS information.
Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to an autonomously traveling patrol robot that inspects equipment at a substation has been described, but the present invention can also be used for inspecting equipment at facilities other than substations. can do.

10 自律走行型巡視ロボット
11 本体
12A,12B 走行用車輪
13A,13B 測域センサ(距離センサ)
14 計測用映像カメラ(計測手段)
15 サーモカメラ(計測手段)
16 集音マイク(計測手段)
17 臭気センサ(計測手段)
18 計測ヘッド
19 ライン検出用映像カメラ
20 昇降機構
21 伸縮アーム
22A,22B,22C 回転駆動機構
23A,23B,23C 歯車
24A,24B,24C ピニオン
25A,25B,25C モータ
30 車載システム
31 制御装置
32 記憶装置
33 無線通信モジュール
34A,34B 走行用モータ(駆動手段)
35 アーム伸縮用モータ
36 バッテリ
37 受電部
38 受電器
41 取得情報処理部
42 データ送信部
43 走行制御部
44 昇降制御部
50 充電ベース
51 車庫
52 非接触充電装置
53 誘導ライン
54 マーカ
10 Autonomous Traveling Patrol Robot 11 Main Body 12A, 12B Traveling Wheels 13A, 13B Range Sensor (Distance Sensor)
14 video camera for measurement (measurement means)
15 Thermo camera (measurement means)
16 Sound collection microphone (measurement means)
17 Odor sensor (measuring means)
18 measurement head 19 video camera for line detection 20 elevating mechanism 21 telescopic arm 22A, 22B, 22C rotary drive mechanism 23A, 23B, 23C gears 24A, 24B, 24C pinion 25A, 25B, 25C motor 30 in-vehicle system 31 control device 32 storage device 33 wireless communication module 34A, 34B traveling motor (driving means)
35 Arm extension/retraction motor 36 Battery 37 Power receiving unit 38 Power receiver 41 Acquisition information processing unit 42 Data transmission unit 43 Driving control unit 44 Lifting control unit 50 Charging base 51 Garage 52 Non-contact charging device 53 Induction line 54 Marker

Claims (5)

走行用車輪およびこの走行用車輪を回転駆動する駆動手段からなる走行手段と、路面を撮影可能な映像カメラと、スキャン方式の距離センサと、設備の状態を取得する計測手段と、前記映像カメラが撮影した画像または前記距離センサからの信号に基づいて前記駆動手段を制御可能な制御装置と、を備え、監視対象の施設に予め設定された所定のルートに沿って巡回し設備の状態を監視する自律走行型巡視ロボットであって、
前記制御装置は、
前記距離センサによるセンシングで対象の距離と方向を検知して前記ルートに沿って移動するように前記駆動手段を制御し走行する第1走行モードと、
前記ルートの路面上に設けられた帯状体を検出することで方向を特定し当該帯状体に沿って移動するように前記駆動手段を制御し走行する第2走行モードと、を備え、
前記第1走行モードまたは第2走行モードのいずれかを基本の走行モードとしつつ、所定条件が成立した時には自動で前記第2走行モードまたは第1走行モードへ切り換える動作を、走行箇所の状況に応じて繰り返すことを特徴とする自律走行型巡視ロボット。
A driving means consisting of driving wheels and driving means for rotating the driving wheels, a video camera capable of photographing the road surface, a scanning distance sensor, a measuring means for acquiring the state of equipment, and the video camera. and a control device capable of controlling the driving means based on the captured image or the signal from the distance sensor, and patrols the facility to be monitored along a predetermined route to monitor the condition of the facility. An autonomously traveling patrol robot,
The control device is
a first traveling mode in which the distance and direction of an object are detected by sensing by the distance sensor and the vehicle travels by controlling the driving means so as to move along the route;
a second running mode in which a direction is specified by detecting a strip provided on the road surface of the route, and the driving means is controlled so as to move along the strip,
While either the first running mode or the second running mode is set as the basic running mode, the operation of automatically switching to the second running mode or the first running mode when a predetermined condition is satisfied is performed according to the situation of the running place. An autonomously traveling patrol robot characterized by repeating
前記制御装置は、前記第2走行モードにおいて、
前記映像カメラが撮影した画像から所定の領域の画像を切り出し、切り出した画像に対して正規化処理を行い、正規化された画像を所定のしきい値を用いて2値化する処理を行い、2値化された画像データの中から所定以上の幅で走行方向に最も長く連続しているパターンを抽出し、抽出されたパターンを前記帯状体とみなし当該帯状体に沿って移動するように前記駆動手段を制御し、
前記2値化の処理においては、輝点数が所定の範囲に収まるように2値化のしきい値を設定することを特徴とする請求項1に記載の自律走行型巡視ロボット。
The control device, in the second travel mode,
An image of a predetermined region is cut out from the image captured by the video camera, normalization processing is performed on the cutout image, and the normalized image is binarized using a predetermined threshold value, From the binarized image data, a pattern having a width of a predetermined width or more and the longest continuous pattern in the running direction is extracted, and the extracted pattern is regarded as the belt-like body and is moved along the belt-like body. controlling the driving means;
2. The autonomous mobile patrol robot according to claim 1, wherein in said binarization process, a binarization threshold value is set so that the number of bright spots falls within a predetermined range.
前記制御装置は、前記第2走行モードにおいて、
前記パターンを抽出することができなくなった場合に所定時間もしくは所定距離を移動するまでは直前の走行制御を維持し、その間に前記パターンを抽出することができない場合には前記第1走行モードへ切り換えて予め前記ルート上に設定されている目標に向かって移動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項2に記載の自律走行型巡視ロボット。
The control device, in the second travel mode,
When the pattern cannot be extracted, the immediately preceding travel control is maintained until the vehicle travels a predetermined time or a predetermined distance, and when the pattern cannot be extracted during that time, the vehicle is switched to the first travel mode. 3. The autonomous traveling patrol robot according to claim 2, wherein said driving means is controlled so as to move towards a target set in advance on said route.
前記帯状体は前記ルートの狭隘箇所もしくは事前に設定した走行ルートを精度高く走行する必要がある箇所に設けられ、前記帯状体の始端および/または終端には、前記制御装置に対して走行モードの切り替えを指示するためのマーカが設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の自律走行型巡視ロボット。 The belt-like body is provided at a narrow part of the route or at a part where it is necessary to travel a preset traveling route with high accuracy. 4. The autonomous mobile patrol robot according to claim 1, further comprising a marker for instructing switching. 前記監視対象の施設は変電所であり、前記計測手段には、少なくとも計測用映像カメラとサーモカメラと集音マイクと臭気センサが含まれ、
前記制御装置は、前記ルートの予め設定された位置にて前記計測手段のいずれかを動作させて設備の状態を検出し、検出結果を記憶装置に記憶することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の自律走行型巡視ロボット。
The facility to be monitored is a substation, and the measurement means includes at least a video camera for measurement, a thermo camera, a sound collecting microphone, and an odor sensor,
4. The control device operates any one of the measuring means at a preset position on the route to detect the state of the facility, and stores the detection result in a storage device. Autonomous traveling patrol robot according to any one of the above.
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