JP2024013398A - Autonomous robot, autonomous robot control method, and inspection system using autonomous robot - Google Patents

Autonomous robot, autonomous robot control method, and inspection system using autonomous robot Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a snake robot (mobile body) which can autonomously travel in a three-dimensional space such as an underground of a building or a disaster site to implement inspection in a place which it is difficult for persons to enter to work; and a system therefor.
SOLUTION: There is provided a mobile body which autonomously travels within a prescribed space and comprises: driving means constituted of a multi-link mechanism consisting of a plurality body parts and a plurality of joints connecting the body parts; and storage means which stores information about a route on a step which the mobile body passes. When the mobile body passes the route on the step, the mobile body is controlled in a passage control mode based on three-dimensional space information including information of height and depth of the step.
SELECTED DRAWING: Figure 8
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、自律型ロボット、自律型ロボットの制御方法、および自律型ロボットを用いた検査システムに関するものであり、特に、ヘビ型の形状を有する自律型ロボットに関するものである。 The present invention relates to an autonomous robot, an autonomous robot control method, and an inspection system using an autonomous robot, and particularly relates to an autonomous robot having a snake-like shape.

ビルなどの建造物は電気、ガス、水道の配管と地下水くみ上げ用ポンプを有しており、これらの設備は主に建物の地下スペース(地下ピットとも称される)に設置される。ビルの新築時及びメンテナンス時には、これら地下設備が正常に設置、稼働していることや地下スペース自体のコンクリートの劣化状況などを検査している。具体的には、点検者が狭い人通口の中を通って、区画された小部屋に入り込み、配管の状況を目視または写真等を撮像したり、人間の五感に基づいたりして、検査している。また、無線などによる遠隔制御が難しい場合もある。ここで、配管されているところは非常に狭い区画内であり、十分な照明器具も常設されていない。また二酸化炭素濃度が高く、労働安全衛生法他において酸素欠乏危険場所として指定されており、点検者にとっては危険にさらされる可能性の高い場所となっている。 Structures such as buildings have electricity, gas, and water pipes and pumps for pumping up underground water, and these facilities are mainly installed in the underground space of the building (also called an underground pit). When constructing a new building or performing maintenance, inspections are conducted to ensure that these underground facilities are properly installed and operating, as well as to check for deterioration of the concrete in the underground space itself. Specifically, an inspector passes through a narrow access door, enters a small compartment, and inspects the condition of the piping by visually inspecting it, taking photographs, or using the human senses. ing. Additionally, remote control via wireless or the like may be difficult. The area where the pipes are installed is in a very narrow area, and there are not enough permanent lighting fixtures. In addition, the concentration of carbon dioxide is high, and it is designated as a hazardous area of oxygen deficiency under the Industrial Safety and Health Act and other laws, making it a place where inspectors are likely to be exposed to danger.

上述した問題の解決のひとつとして、ロボットの活用が期待されている。例えば、ヘビのように細長い形状をもつヘビ型の形状を有する自律型ロボット(以下、単に、「ヘビ型ロボット」とも称する)の活用が考えられる(特許文献1を参照)。ヘビ型ロボットは、生物のヘビを模倣したロボットであり、ヘビのように関節を多様に動かし、点検や災害現場での被災者探索を行うことができる。また、ヘビ型ロボットは、自らの形状を自在に動かして様々な動作をすることができる。特に、ヘビ型ロボットは、災害現場やプラント設備のような狭く複雑な領域に進入するのに適した形状であり、倒壊した家屋内などでの被災者探索などの救助活動のほか、狭い場所での配管の検査などに有効である。 The use of robots is expected to be one way to solve the above-mentioned problems. For example, it is conceivable to utilize an autonomous robot (hereinafter also simply referred to as a "snake robot") having an elongated snake-like shape (see Patent Document 1). Snake robots are robots that imitate biological snakes, and can move their joints in a variety of ways like snakes, allowing them to carry out inspections and search for victims at disaster sites. Additionally, snake-like robots can freely move their shape to perform various actions. In particular, snake-shaped robots have a shape that is suitable for entering narrow and complex areas such as disaster sites and plant equipment. It is effective for inspection of piping, etc.

ここで、ヘビ型ロボットを用いて検査をする際の問題のひとつが、ヘビ型ロボットの制御(操作)の難しさである。例えば、ヘビ型ロボットは、一般に数十個もの関節を有しており、人間の操作者が遠隔操作をして、ヘビ型ロボットの全ての関節を制御するのは困難である。この点について、特許文献2では、配管内部を走行して検査を行うヘビ型ロボットについて開示されている。ただし、特許文献2では、ヘビ型ロボット自身の直径とおおよそ同程度の直径を有する配管内部で走行することを前提としている。特許文献2のようにヘビ型ロボットの走行範囲を事前に限定してあげることにより、ヘビ型ロボット自身の制御は比較的容易となるが、点検や災害現場のような作業困難な場所を含む三次元の自由空間での活用は難しい。また、建物点検用の地下スペースや災害現場のように電波状況が悪く操作者とロボットの間の通信が不能、または不安定な三次元の自由区間で制御を容易にするためには、人間による遠隔操作(遠隔型)よりも自律型のヘビ型ロボットであることが望ましいが、特許文献2では検討されていない。 One of the problems when performing inspection using a snake-shaped robot is the difficulty in controlling (operating) the snake-shaped robot. For example, a snake-like robot generally has dozens of joints, and it is difficult for a human operator to remotely control all the joints of the snake-like robot. Regarding this point, Patent Document 2 discloses a snake-shaped robot that runs inside a pipe and performs an inspection. However, Patent Document 2 assumes that the snake-shaped robot runs inside a pipe having approximately the same diameter as the snake-shaped robot itself. By limiting the snake-shaped robot's travel range in advance as in Patent Document 2, it becomes relatively easy to control the snake-shaped robot itself. It is difficult to utilize it in the original free space. In addition, in order to facilitate control in three-dimensional free areas where communication between the operator and the robot is impossible or unstable, such as underground spaces for building inspections or disaster sites, where the radio wave conditions are poor, it is necessary to An autonomous snake-like robot is more desirable than a remote-controlled (remote-type) robot, but this is not considered in Patent Document 2.

特開2019-084665号公報JP2019-084665A 特開2020-507486号公報JP2020-507486A

本発明の一態様によれば、点検や災害現場のような三次元の自由空間を自律型で走行して、作業困難な場所での検査を実現することが可能なヘビ型ロボットや、そのシステムを提供することを目的とする。 According to one aspect of the present invention, a snake-like robot and its system are capable of autonomously running in a three-dimensional free space such as an inspection or disaster site to perform inspections in difficult places. The purpose is to provide

本発明の一態様によれば、所定の空間内を自律移動する移動体であって、複数の本体部と、当該本体部を接続する複数の関節とから構成される多連結の機構からなる駆動手段と、前記移動体が通過する段差上の経路に関する情報を記憶する記憶手段と、を備え、前記移動体が前記段差上の経路を通過するとき、前記段差の高さと奥行きの情報を含む三次元空間情報に基づく通過制御モードで、前記移動体を制御することを特徴とする、移動体を提供する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a movable body that autonomously moves within a predetermined space, the drive unit comprising a multi-connected mechanism composed of a plurality of body parts and a plurality of joints connecting the body parts. and a storage means for storing information regarding the route on the step that the moving object passes, and the storage means includes information on the height and depth of the step when the moving object passes the route on the step. A moving object is provided, characterized in that the moving object is controlled in a passage control mode based on original spatial information.

本発明の一態様によれば、点検や災害現場のような三次元の自由空間を自律型で走行して、作業困難な場所での検査を実現することが可能なヘビ型ロボットや、そのシステムを提供することを可能とする。
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
According to one aspect of the present invention, a snake-like robot and its system are capable of autonomously running in a three-dimensional free space such as an inspection or disaster site to perform inspections in difficult places. It is possible to provide the following.
Other objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, taken in conjunction with the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施例によるロボットシステムの構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a robot system according to an embodiment of the present invention. 図2は、ロボットの姿勢と基準姿勢とが一致している場合におけるロボットの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a robot in a case where the robot's posture and the reference posture match. 図3は、ロボットの姿勢が持上姿勢である場合におけるロボットの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a robot in a case where the posture of the robot is a lifting posture. 図4は、本発明の一実施例が適用される建築物の基礎梁の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a foundation beam of a building to which an embodiment of the present invention is applied. 図5は、本発明の一実施例が適用される建築物の基礎梁の内部梁の側面図である。FIG. 5 is a side view of an internal beam of a foundation beam of a building to which an embodiment of the present invention is applied. 図6は、本発明の一実施例が適用されるロボット制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the hardware configuration of a robot control device to which an embodiment of the present invention is applied. 図7は、本発明の一実施例が適用されるロボット制御装置の機能構成の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the functional configuration of a robot control device to which an embodiment of the present invention is applied. 図8は、本発明の一実施例が適用される本発明の一実施例が適用されるロボット制御装置がロボットを動作させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an example of a process flow in which a robot control device to which an embodiment of the present invention is applied operates a robot. 図9は、ロボット制御装置がロボットを動作させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a process flow in which the robot control device operates the robot. 図10は、本発明の一実施例が適用されるロボット動作の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a robot operation to which an embodiment of the present invention is applied. 図11は、本発明の一実施例が適用されるロボット動作の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a robot operation to which an embodiment of the present invention is applied. 図12は、本発明の一実施例が適用されるロボット動作の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of a robot operation to which an embodiment of the present invention is applied. 図13は、ロボット制御装置がロボットを動作させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a process flow in which the robot control device operates the robot. 図14は、図13の一部の情報処理(特に、S13010、S13020)を別の側面から説明するものであり、人通口昇降動作のフローの一例を示す。FIG. 14 explains part of the information processing (particularly S13010 and S13020) in FIG. 13 from another aspect, and shows an example of the flow of the operation of moving up and down the entrance.

以下、本発明を適用した一実施例について説明する。 An embodiment to which the present invention is applied will be described below.

<ロボットシステムの構成>
以下、ロボットシステム1の構成について説明する。
<Robot system configuration>
The configuration of the robot system 1 will be described below.

図1は、実施形態に係るロボットシステム1の構成の一例を示す図である。ロボットシステム1は、ロボット10と、ロボット制御装置20とを備える。なお、ロボットシステム1では、ロボット10と、ロボット制御装置20とのうちの一部又は全部が一体に構成されてもよい。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a robot system 1 according to an embodiment. The robot system 1 includes a robot 10 and a robot control device 20. In addition, in the robot system 1, a part or all of the robot 10 and the robot control device 20 may be configured integrally.

ロボット10は、ヘビの頭に相当する部位であるカメラやセンサなどを備えた頭部Eと、ヘビの尾の部分に相当する部位である最後尾部Zと、複数の関節を備える本体部Mを備えるヘビ型ロボットである。なお、ロボット10では、頭部Eは、本体部Mと一体に構成されてもよい。 The robot 10 has a head E that is a part that corresponds to the head of a snake and is equipped with a camera, a sensor, etc., a rearmost part Z that is a part that is the part that corresponds to the tail of a snake, and a main body part M that has a plurality of joints. It is a snake-shaped robot. Note that in the robot 10, the head E may be configured integrally with the main body M.

頭部Eは、本体部Mによって支持されており、本体部Mの動きに応じて動く。なお、頭部Eは、本体部Mの動きに応じて動く構成に代えて、本体部Mの動きと独立に動くことが可能な構成であってもよい。 The head E is supported by the main body M and moves according to the movement of the main body M. Note that the head E may be configured to move independently of the movement of the main body M instead of moving in accordance with the movement of the main body M.

頭部Eは、この一例において、1つの車輪部Wを備える。車輪部Wは、横滑り動作が可能なように、プラスチックなどの滑りやすい樹脂で覆われる。なお、頭部Eは、車輪部Wを備えない構成であってもよい。また、頭部Eは、2以上の車輪部Wを備える構成であってもよい。車輪部Wは、1対の車輪を有する。なお、車輪部Wは、1対の車輪を備える構成に代えて、1つの車輪を備える構成であってもよく、3つ以上の車輪を備える構成であってもよい。以下では、説明の便宜上、ロボット10が備えるある部位の車輪と称した場合、当該部位が備える車輪部Wが有する車輪を示す。すなわち、ロボット10のある部位が1つの車輪部Wを備えている場合、当該部位の車輪の数は、2である。また、ロボット10のある部位が2つの車輪部Wを備えている場合、当該部位の車輪の数は、4である。 The head E includes one wheel portion W in this example. The wheel portion W is covered with a slippery resin such as plastic so that it can slide sideways. Note that the head E may be configured without the wheel portion W. Further, the head E may be configured to include two or more wheel portions W. The wheel portion W has a pair of wheels. In addition, the wheel part W may be replaced with the structure provided with one pair of wheels, may be provided with one wheel, and may be provided with three or more wheels. In the following, for convenience of explanation, when a wheel of a certain part of the robot 10 is referred to as a wheel, it refers to a wheel of a wheel unit W of the part. That is, when a certain part of the robot 10 is provided with one wheel part W, the number of wheels in the part is two. Moreover, when a certain part of the robot 10 is provided with two wheel parts W, the number of wheels of the part is four.

また、頭部Eは、本体部Mが有する2つの端部のうちユーザーにより先頭側として選択された端部である第1端部に接続される。頭部Eと本体部Mとは、如何なる方法によって接続されてもよく、例えば、何らかのリンク部材によって接続される。なお、以下では、説明の便宜上、本体部Mが有する2つの端部のうち第1端部と反対側の端部を第2端部と称して説明する。 Further, the head E is connected to a first end, which is the end selected by the user as the leading end of the two ends that the main body M has. The head E and the main body M may be connected by any method, for example, by some link member. In addition, for convenience of explanation, the end on the opposite side to the first end among the two ends that the main body M has will be referred to as the second end.

頭部Eが備えるカメラやセンサなどは、無線によってロボット制御装置20と通信可能に接続されている。これにより、当該カメラやセンサなどは、ロボット制御装置20から取得される制御信号に基づく動作を行う。ここで、無線による通信は、例えば、Wi-Fi(登録商標)等の通信規格によって行われる。なお、当該カメラやセンサなどは、ケーブルを介してイーサネット(登録商標)やUSB(Universal Serial Bus)等の規格によって行われる有線通信によってロボット制御装置20と接続される構成であってもよい。 A camera, a sensor, and the like included in the head E are connected to the robot control device 20 by wireless communication so as to be communicable. Thereby, the camera, sensor, etc. perform operations based on the control signals obtained from the robot control device 20. Here, wireless communication is performed using a communication standard such as Wi-Fi (registered trademark), for example. Note that the camera, sensor, etc. may be connected to the robot control device 20 via a cable through wired communication based on a standard such as Ethernet (registered trademark) or USB (Universal Serial Bus).

最後尾部Zは、この一例において、ロボット10が有する部位のうち1つの車輪部Wを備えた部位のことである。なお、最後尾部Zは、車輪部Wを備えない構成であってもよい。また、最後尾部Zは、2以上の車輪部Wを備える構成であってもよい。また、最後尾部Zは、本体部Mによって支持されており、本体部Mの動きに応じて動く。なお、最後尾部Zは、本体部Mの動きに応じて動く構成に代えて、本体部Mの動きと独立に動くことが可能な構成であってもよい。 In this example, the rearmost portion Z is a portion that is provided with one wheel portion W among the portions that the robot 10 has. Note that the rearmost portion Z may be configured without the wheel portion W. Moreover, the rearmost portion Z may be configured to include two or more wheel portions W. Further, the rearmost portion Z is supported by the main body M and moves according to the movement of the main body M. Note that the rearmost portion Z may be configured to be able to move independently of the movement of the main body M instead of moving in accordance with the movement of the main body M.

また、最後尾部Zは、本体部Mが有する2つの端部のうち前述の第2端部に接続される。最後尾部Zと本体部Mとは、如何なる方法によって接続されてもよく、例えば、何らかのリンク部材によって接続される。 Further, the rearmost portion Z is connected to the aforementioned second end portion of the two end portions that the main body portion M has. The rearmost portion Z and the main body portion M may be connected by any method, for example, by some link member.

本体部Mは、n個の第1関節J1と(n-1)個の第2関節J2とを、ロボット10が備える複数の関節として備えるヘビ型のマニピュレーター(本実施例では、「複数の本体部と、当該本体部を接続する複数の関節とから構成される多連結の機構を有する移動体」、または「ヘビ型ロボット」等と称する。)である。ここで、3は、5以上の整数であれば如何なる整数であってもよい。なお、本体部Mは、第1関節J1の個数と同じ個数の第2関節J2を備える構成であってもよく、第1関節J1の個数よりも多い個数の第2関節J2を備える構成であってもよい。また、本体部Mは、(n-1)個より少ない個数の第2関節J2を備える構成であってもよく、(n-1)個よりも多い個数の第2関節J2を備える構成であってもよい。 The main body M is a snake-shaped manipulator (in this embodiment, a "multiple main body ``a mobile body with a multi-connected mechanism consisting of a main body section and a plurality of joints connecting the main body section'' or a ``snake-shaped robot''. Here, 3 may be any integer greater than or equal to 5. In addition, the main body part M may be configured to include the same number of second joints J2 as the number of first joints J1, or may be configured to include a larger number of second joints J2 than the number of first joints J1. It's okay. Further, the main body portion M may have a configuration including less than (n-1) second joints J2, or may have a configuration including more than (n-1) second joints J2. It's okay.

また、本体部Mは、当該複数の関節間を繋ぐリンク部材Lを備える。以下では、一例として、リンク部材Lが、第1関節J1と第2関節J2との間を繋ぐリンク部材である場合について説明する。すなわち、この一例において、本体部Mには、第1関節J1と第2関節J2とが、第1端部から第2端部に向かって第1関節J1、第2関節J2、第1関節J1、第2関節J2、■、第1関節J1、という順に第1関節J1と第2関節J2とが交互に配置されている(備えられている)。すなわち、本体部Mは、2(n-1)個のリンク部材Lを有する。なお、本体部Mにおいて、第1関節J1と第2関節J2とが配置される順は、他の順であってもよい。 The main body M also includes a link member L that connects the plurality of joints. Below, as an example, a case will be described in which the link member L is a link member that connects the first joint J1 and the second joint J2. That is, in this example, in the main body M, a first joint J1 and a second joint J2 are arranged from the first end to the second end. , second joint J2, ■, first joint J1, and the first joint J1 and second joint J2 are alternately arranged (provided) in this order. That is, the main body M has 2(n-1) link members L. Note that in the main body M, the first joint J1 and the second joint J2 may be arranged in another order.

また、本体部Mは、(n-1)個の車輪部Wを備える。なお、本体部Mは、(n-1)個よりも少ない車輪部Wを備える構成であってもよい。また、本体部Mは、何らかの方法によってロボット10の動きを妨げないように車輪部Wを取り付けることが可能な場合、(n-1)個よりも多い車輪部Wを備える構成であってもよい。また、本体部Mは、車輪部Wを備えない構成であってもよい。 Further, the main body portion M includes (n−1) wheel portions W. Note that the main body portion M may have a configuration including fewer than (n−1) wheel portions W. Further, the main body M may be configured to include more than (n-1) wheel parts W if the wheel parts W can be attached by some method so as not to hinder the movement of the robot 10. . Moreover, the main body part M may be configured without the wheel part W.

また、本体部Mには、(n-1)個の第2関節J2のそれぞれについて、第2関節J2の回動軸と車輪部Wが有する車輪の車軸(回動軸)とが一致するように車輪部Wが第2関節J2に設けられている。すなわち、本体部Mは、2(n-1)個の車輪(すなわち、(n-1)対の車輪)を有する。また、本体部Mには、ロボット10の姿勢と後述する基準姿勢とが一致している場合において、頭部Eが有する2個の車輪と、最後尾部Zが有する2個の車輪と、本体部Mが有する2(n-1)個の車輪とを合わせた2(n+1)個の車輪の全部が、ある1つの平面に接地可能なように、当該(n-1)個の車輪部Wが設けられる。すなわち、当該場合において、ロボット10をある平面に載置した場合、ロボット10の車輪は、全て当該平面に接地する。なお、当該2(n+1)個の車輪のうち、頭部Eを除く車輪のそれぞれの円周面の材質は、横滑りしないように摩擦係数が高い材質(例えば、ゴム等)であることが望ましく、頭部Eの円周面の材質は方向転換時に横滑りさせるため、摩擦係数の低い材質(例えば、プラスチック樹脂等)が望ましい。 Further, the main body M is configured such that, for each of the (n-1) second joints J2, the rotation axis of the second joint J2 and the axle (rotation axis) of the wheel of the wheel portion W are aligned. A wheel portion W is provided at the second joint J2. That is, the main body M has 2(n-1) wheels (that is, (n-1) pairs of wheels). In addition, when the posture of the robot 10 and a reference posture described later match, the main body M includes two wheels that the head E has, two wheels that the rearmost portion Z has, and two wheels that the main body M has. The (n-1) wheel portions W are arranged such that all of the 2(n+1) wheels including the 2(n-1) wheels of M can touch the ground on one plane. provided. That is, in this case, when the robot 10 is placed on a certain plane, all the wheels of the robot 10 are grounded on the plane. It should be noted that among the 2(n+1) wheels, the material of the circumferential surface of each wheel excluding the head E is desirably a material with a high coefficient of friction (such as rubber) to prevent skidding. The material for the circumferential surface of the head E is preferably a material with a low coefficient of friction (eg, plastic resin, etc.) because it causes sideways sliding when changing direction.

以下では、一例として、頭部Eが備える1個の車輪部Wと、最後尾部Zが有する1個の車輪部Wと、本体部Mが有する(n-1)個の車輪部Wとを合わせた(n+1)個の車輪部Wの全部が、互いに同じ構成である場合について説明する。なお、本体部Mは、(n-1)個の第2関節J2のうちの一部又は全部のそれぞれについて、第2関節J2の回動軸と車輪部Wが有する車輪の車軸(回動軸)とが一致しないように車輪部Wが第2関節J2に設けられる構成であってもよい。また、当該(n+1)個の車輪部Wの一部又は全部は、互いに異なる構成であってもよい。 In the following, as an example, one wheel part W included in the head E, one wheel part W included in the rearmost part Z, and (n-1) wheel parts W included in the main body part M are combined. A case will be described in which all (n+1) wheel portions W have the same configuration. In addition, the main body part M connects the rotational axis of the second joint J2 and the axle of the wheel (rotation axis ) may be configured such that the wheel portion W is provided at the second joint J2 so that the two do not coincide with each other. Moreover, a part or all of the (n+1) wheel parts W may have mutually different configurations.

ここで、第1関節J1は、ロボット10の姿勢と基準姿勢とが一致している場合において第1方向と平行な回動軸を有する関節のことである。なお、第1関節J1は、当該場合において第1方向と非平行な回動軸を有する関節であってもよい。ここで、ロボット10の姿勢は、この一例において、ロボット10が備える複数の関節それぞれの回動角によって表される。なお、ロボット10の姿勢は、ロボット10に応じた他の量によって表される構成であってもよい。 Here, the first joint J1 is a joint that has a rotation axis parallel to the first direction when the posture of the robot 10 and the reference posture match. Note that the first joint J1 may be a joint having a rotation axis non-parallel to the first direction in this case. Here, in this example, the posture of the robot 10 is represented by the rotation angle of each of a plurality of joints included in the robot 10. Note that the posture of the robot 10 may be expressed by other quantities depending on the robot 10.

基準姿勢は、ロボット10の姿勢のうちの基準となる姿勢のことである。基準姿勢は、この一例において、ロボット10の姿勢のうち、ロボット10が備える複数の関節(すなわち、n個の第1関節J1及び(n-1)個の第2関節J2)の全てが1直線上に並ぶ姿勢のことである。より具体的には、基準姿勢は、ロボット10の姿勢のうち、当該複数の関節それぞれの位置が1直線上に並ぶ姿勢のことである。この一例において、第1関節J1の位置は、第1関節J1の重心の位置によって表される。この一例において、第2関節J2の位置は、第2関節J2の重心の位置によって表される。以下では、説明の便宜上、ロボット10の姿勢と基準状態とが一致している場合において、当該複数の関節それぞれの位置を通る仮想的な直線を直線CLと称して説明する。また、以下では、一例として、ロボット10の姿勢と基準姿勢とが一致している場合において、ロボット10が備える複数の関節それぞれの回動角は、全て0である場合について説明する。すなわち、この一例において、当該複数の関節のそれぞれは、0を基準の回動角として関節の可動範囲における上限又は下限の角度まで回動可能な関節である。なお、第1関節J1の位置は、第1関節J1に応じた他の位置によって表される構成であってもよい。また、第2関節J2の位置は、第2関節J2に応じた他の位置によって表される構成であってもよい。また、ロボット10の基準姿勢は、当該姿勢に代えて、ロボット10の他の姿勢であってもよい。 The reference posture is a posture that serves as a reference among the postures of the robot 10. In this example, the reference posture is such that among the postures of the robot 10, all of the plurality of joints (that is, n first joints J1 and (n-1) second joints J2) of the robot 10 are aligned in one straight line. It refers to the posture of standing on top. More specifically, the reference posture is a posture of the robot 10 in which the positions of the plurality of joints are aligned on a straight line. In this example, the position of the first joint J1 is represented by the position of the center of gravity of the first joint J1. In this example, the position of the second joint J2 is represented by the position of the center of gravity of the second joint J2. In the following, for convenience of explanation, when the posture of the robot 10 matches the reference state, a virtual straight line passing through the positions of each of the plurality of joints will be referred to as a straight line CL. Furthermore, as an example, a case will be described below in which, when the posture of the robot 10 and the reference posture match, the rotation angles of each of the plurality of joints included in the robot 10 are all 0. That is, in this example, each of the plurality of joints is a joint that can rotate up to the upper limit or lower limit angle in the joint's movable range with 0 as the reference rotation angle. Note that the position of the first joint J1 may be represented by another position corresponding to the first joint J1. Further, the position of the second joint J2 may be represented by another position corresponding to the second joint J2. Furthermore, the reference posture of the robot 10 may be another posture of the robot 10 instead of this posture.

第1方向は、ロボット10の姿勢と基準姿勢とが一致している場合において、直線CLと直交する方向のうちの1つである。以下では、一例として、第1方向が、当該場合におけるロボット10を接地面に載置した場合において、接地面と直交する方向(すなわち、接地面の法線方向)と一致する場合について説明する。なお、第1方向は、当該場合において接地面と直交する方向と一致しない構成であってもよい。 The first direction is one of the directions orthogonal to the straight line CL when the posture of the robot 10 and the reference posture match. In the following, as an example, a case will be described in which the first direction coincides with a direction perpendicular to the ground plane (that is, the normal direction of the ground plane) when the robot 10 in this case is placed on the ground plane. Note that the first direction may not coincide with the direction perpendicular to the ground plane in this case.

接地面は、ロボット10を載置可能な平面のことである。接地面は、例えば、屋内の床面、屋外の地面等の平面であるが、これらに限られず、他の平面であってもよい。前述した通り、ロボット10の姿勢と基準姿勢とが一致している場合、ロボット10が有する2(n+1)個の車輪は、全てある1つの平面に接地可能である。すなわち、当該場合、ロボット10を接地面に載置すると、当該全ての車輪は、接地面に接地する。また、当該場合、この一例において全ての車輪部Wが互いに同じ構成であるため、直線CLは、接地面と平行な直線である。 The ground plane is a flat surface on which the robot 10 can be placed. The ground plane is, for example, a flat surface such as an indoor floor surface or an outdoor ground surface, but is not limited to these and may be any other flat surface. As described above, when the posture of the robot 10 and the reference posture match, all of the 2(n+1) wheels of the robot 10 can be grounded on one plane. That is, in this case, when the robot 10 is placed on the ground surface, all of the wheels are grounded on the ground surface. Moreover, in this case, since all the wheel parts W have the same configuration mutually in this example, the straight line CL is a straight line parallel to the ground contact surface.

また、第2関節J2は、ロボット10の姿勢と基準姿勢とが一致している場合において、第2方向と平行な回動軸を有する関節のことである。第2方向は、当該場合において、直線CLと直交する方向のうち第1方向と異なる方向のことである。以下では、一例として、第2方向が、当該場合において直線CL及び第1方向のそれぞれと直交する方向である場合について説明する。すなわち、当該場合において、ロボット10を接地面に載置すると、第2関節J2の回動軸は、接地面と平行になる。 Further, the second joint J2 is a joint that has a rotation axis parallel to the second direction when the posture of the robot 10 and the reference posture match. In this case, the second direction is a direction different from the first direction among directions orthogonal to the straight line CL. Below, as an example, a case will be described in which the second direction is a direction perpendicular to each of the straight line CL and the first direction in this case. That is, in this case, when the robot 10 is placed on the ground plane, the rotation axis of the second joint J2 becomes parallel to the ground plane.

ここで、図2を参照し、ロボット10の基準姿勢と、第1関節J1と、第2関節J2とのそれぞれについて説明する。図2は、ロボット10の姿勢と基準姿勢とが一致している場合におけるロボット10の一例を示す図である。図2に示したように、ロボット10の姿勢と基準姿勢とが一致している場合、ロボット10が備える複数の関節(すなわち、n個の第1関節J1及び(n-1)個の第2関節J2)それぞれの位置は、1直線(図2に示した仮想的な直線CL)上に並ぶ。 Here, with reference to FIG. 2, the reference posture of the robot 10, the first joint J1, and the second joint J2 will be explained. FIG. 2 is a diagram showing an example of the robot 10 when the posture of the robot 10 and the reference posture match. As shown in FIG. 2, when the posture of the robot 10 and the reference posture match, the robot 10 has a plurality of joints (i.e., n first joints J1 and (n-1) second joints J1). The positions of the joints J2) are aligned on one straight line (virtual straight line CL shown in FIG. 2).

また、図2に示した例では、ロボット10は、面MNに載置されている。すなわち、図2に示した面MNは、前述の接地面の一例である。当該例では、ロボット10の姿勢と基準姿勢とが一致しているため、ロボット10が有する複数の車輪は、全て面MNに接地している。 Furthermore, in the example shown in FIG. 2, the robot 10 is placed on the plane MN. That is, the plane MN shown in FIG. 2 is an example of the above-mentioned ground plane. In this example, since the posture of the robot 10 and the reference posture match, all of the plurality of wheels of the robot 10 are in contact with the surface MN.

また、図2に示した例では、第1方向は、図2において矢印ANによって示した方向であって面MNと直交する方向(すなわち、面MNの法線方向)である。従って、図2に示したロボット10が備えるn個の第1関節J1それぞれの回動軸であって図2において点線A1によって示されている回動軸は、当該方向と平行である。また、図2に示した例では、第2方向は、直線CL及び当該方向と直交する方向である。従って、図2に示したロボット10が備える(n-1)個の第2関節J2それぞれの回動軸であって図2において点線A2によって示されている回動軸は、当該方向と平行である。 Further, in the example shown in FIG. 2, the first direction is the direction indicated by the arrow AN in FIG. 2, and is a direction perpendicular to the plane MN (that is, the normal direction to the plane MN). Therefore, the rotation axes of the n first joints J1 of the robot 10 shown in FIG. 2, which are indicated by dotted lines A1 in FIG. 2, are parallel to the direction. In the example shown in FIG. 2, the second direction is the straight line CL and a direction perpendicular to the direction. Therefore, the rotation axes of the (n-1) second joints J2 of the robot 10 shown in FIG. 2, which are indicated by dotted lines A2 in FIG. 2, are parallel to the direction. be.

図1に戻る。ロボット10が備えるn個の第1関節J1のそれぞれは、図示しないアクチュエーターを備える。また、ロボット10が備える(n-1)個の第2関節J2のそれぞれは、図示しないアクチュエーターを備える。n個の第1関節J1のそれぞれが備えるアクチュエーター、及び(n-1)個の第2関節J2のそれぞれが備えるアクチュエーターは、無線によってロボット制御装置20と通信可能に接続されている。これにより、n個の第1関節J1のそれぞれが備えるアクチュエーター、及び(n-1)個の第2関節J2のそれぞれが備えるアクチュエーターは、ロボット制御装置20から取得される制御信号に基づいて、ロボット10を動作させる。ここで、無線による通信は、例えば、Wi-Fi(登録商標)等の通信規格によって行われる。なお、n個の第1関節J1のそれぞれが備えるアクチュエーターのうちの一部又は全部は、ケーブルを介してイーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる有線通信によってロボット制御装置20と接続される構成であってもよい。また、(n-1)個の第2関節J2のそれぞれが備えるアクチュエーターのうちの一部又は全部は、ケーブルを介してイーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる有線通信によってロボット制御装置20と接続される構成であってもよい。 Return to Figure 1. Each of the n first joints J1 included in the robot 10 includes an actuator (not shown). Further, each of the (n-1) second joints J2 included in the robot 10 includes an actuator (not shown). The actuators included in each of the n first joints J1 and the actuators included in each of the (n-1) second joints J2 are communicably connected to the robot control device 20 by radio. As a result, the actuators included in each of the n first joints J1 and the actuators included in each of the (n-1) second joints J2 operate on the robot based on the control signal acquired from the robot control device 20. Operate 10. Here, wireless communication is performed using a communication standard such as Wi-Fi (registered trademark), for example. Note that some or all of the actuators included in each of the n first joints J1 are connected to the robot control device 20 via a cable through wired communication based on standards such as Ethernet (registered trademark) and USB. It may also be a configuration. In addition, some or all of the actuators included in each of the (n-1) second joints J2 can be connected to the robot control device through wired communication performed by standards such as Ethernet (registered trademark) or USB via a cable. 20 may be used.

また、ロボット10が備える(n+1)個の車輪部W(すなわち、頭部Eが備える1個の車輪部W、最後尾部Zが備える1個の車輪部W、及び本体部Mが備える(n-1)個の車輪部W)のうちの少なくとも一部には、各車輪を回動させる図示しないアクチュエーターが備えられている。すなわち、この一例において、当該(n+1)個の車輪部Wのうちの少なくとも一部が有する車輪は、アクチュエーターによって回動する能動輪である。また、当該(n+1)個の車輪部Wのうち能動輪を有する車輪部W以外の車輪部Wが有する車輪は、アクチュエーターによって回動しない受動輪である。なお、ロボット20が備える(n+1)個の車輪部Wは、1対の能動輪を有する車輪部Wと、1対の受動輪を有する車輪部Wと、能動輪及び受動輪の両方を1対の車輪として有する車輪部Wとのうちの少なくとも一部によって構成される。以下では、一例として、ロボット20が備える(n+1)個の車輪部Wが、1対の能動輪を有する車輪部Wと、1対の受動輪を有する車輪部Wとによって構成される場合について説明する。ロボット10が備えるアクチュエーターであってロボット10が有する能動輪を回動させるアクチュエーターは、無線によってロボット制御装置20と通信可能に接続されている。これにより、当該アクチュエーターは、ロボット制御装置20から取得される制御信号に基づいて、能動輪を回動させる。ここで、無線による通信は、例えば、Wi-Fi(登録商標)等の通信規格によって行われる。なお、当該アクチュエーターのうちの一部又は全部は、ケーブルを介してイーサネット(登録商標)やUSB等の規格によって行われる有線通信によってロボット制御装置20と接続される構成であってもよい。 In addition, the robot 10 has (n+1) wheels W (that is, one wheel W that the head E has, one wheel W that the rearmost part Z has, and (n- 1) At least a portion of the wheel portions W) are provided with an actuator (not shown) that rotates each wheel. That is, in this example, at least some of the wheels of the (n+1) wheel units W are active wheels that are rotated by an actuator. Further, among the (n+1) wheel units W, the wheels of the wheel units W other than the wheel unit W having an active wheel are passive wheels that are not rotated by the actuator. The (n+1) wheel units W included in the robot 20 include a wheel unit W having one pair of active wheels, a wheel unit W having one pair of passive wheels, and one pair of both active wheels and passive wheels. It is constituted by at least a part of the wheel portion W having as a wheel. In the following, as an example, a case will be explained in which the (n+1) wheel parts W included in the robot 20 are composed of a wheel part W having a pair of active wheels and a wheel part W having a pair of passive wheels. do. An actuator included in the robot 10 that rotates an active wheel included in the robot 10 is communicably connected to the robot control device 20 by radio. Thereby, the actuator rotates the active wheel based on the control signal obtained from the robot control device 20. Here, wireless communication is performed using a communication standard such as Wi-Fi (registered trademark), for example. Note that some or all of the actuators may be connected to the robot control device 20 via a cable through wired communication based on standards such as Ethernet (registered trademark) or USB.

ロボット制御装置20は、この一例において、ロボット10を制御する(動作させる)制御装置である。ロボット制御装置20は、取得した操作情報に応じてロボット10が自律移動するような制御をする。 The robot control device 20 is a control device that controls (operates) the robot 10 in this example. The robot control device 20 controls the robot 10 to move autonomously according to the acquired operation information.

より具体的には、ロボット制御装置20は、ロボット10が有する部位のうち予め決められた部位とともに動く仮想的な点である制御点Tをロボット10に設定する。当該予め決められた部位は、例えば、頭部Eが備えるカメラやセンサなどの重心である。なお、当該予め決められた部位は、当該重心に代えて、ロボット10が有する他の部位であってもよい。制御点Tは、例えば、TCP(Tool Center Point)である。なお、制御点Tは、TCPに代えて、仮想的な他の点であってもよい。 More specifically, the robot control device 20 sets a control point T, which is a virtual point that moves together with a predetermined part of the parts of the robot 10, on the robot 10. The predetermined portion is, for example, the center of gravity of a camera, a sensor, etc. that the head E has. Note that the predetermined portion may be another portion of the robot 10 instead of the center of gravity. The control point T is, for example, TCP (Tool Center Point). Note that the control point T may be another virtual point instead of TCP.

また、ロボット制御装置20は、ロボット10に設定した制御点Tとともに動く仮想的な三次元直交座標系である制御点座標系を対応付ける。制御点Tの位置は、基準となる三次元直交座標系である基準座標系における原点に対する制御点座標系における原点の相対的な位置によって表される。また、制御点Tの姿勢は、基準座標系における各座標軸の方向に対する制御点座標系における各座標軸の相対的な方向によって表される。なお、制御点Tの位置は、制御点Tに応じた他の位置によって表される構成であってもよい。また、制御点Tの姿勢は、制御点Tに応じた他の方向によって表される構成であってもよい。 Furthermore, the robot control device 20 associates a control point coordinate system that is a virtual three-dimensional orthogonal coordinate system that moves together with the control points T set on the robot 10. The position of the control point T is expressed by the relative position of the origin in the control point coordinate system with respect to the origin in the reference coordinate system, which is a three-dimensional orthogonal coordinate system. Further, the attitude of the control point T is expressed by the relative direction of each coordinate axis in the control point coordinate system with respect to the direction of each coordinate axis in the reference coordinate system. Note that the position of the control point T may be represented by another position corresponding to the control point T. Further, the attitude of the control point T may be represented by another direction depending on the control point T.

基準座標系は、制御点座標系に対して相対的に静止している慣性系である。例えば、ロボット制御装置20は、ロボット制御装置20がロボット10を動かし始める前のタイミングであってロボット制御装置20がユーザーから基準座標系を設定する操作を受け付けたタイミングにおける制御点座標系と一致する三次元座標系を基準座標系として特定する。なお、ロボット制御装置20は、これに代えて、ユーザーにより予め決められた位置に設定された三次元座標系等の他の三次元座標系を基準座標系として特定する構成であってもよい。また、ロボット制御装置20は、他のタイミングにおける制御点座標系と一致する三次元座標系を基準座標系として特定する構成であってもよい。 The reference coordinate system is an inertial system that is stationary relative to the control point coordinate system. For example, the robot control device 20 matches the control point coordinate system at the timing before the robot control device 20 starts moving the robot 10 and at the timing when the robot control device 20 receives an operation from the user to set the reference coordinate system. Identify a three-dimensional coordinate system as a reference coordinate system. Note that, instead of this, the robot control device 20 may be configured to specify another three-dimensional coordinate system, such as a three-dimensional coordinate system set at a predetermined position by the user, as the reference coordinate system. Further, the robot control device 20 may be configured to specify a three-dimensional coordinate system that matches the control point coordinate system at another timing as the reference coordinate system.

ロボット制御装置20は、後述する閉ループ・システムとに基づいて、制御点Tの速度が、当該操作情報が示す目標速度に一致するように、ロボット10が備える複数の関節のそれぞれを回動させる。これにより、ロボット制御装置20は、ロボット10にユーザーが所望する動作を行わせることができる。すなわち、制御点Tの速度は、当該閉ループシステムにおける被制御量である。 The robot control device 20 rotates each of the plurality of joints included in the robot 10 based on a closed loop system described below so that the speed of the control point T matches the target speed indicated by the operation information. Thereby, the robot control device 20 can cause the robot 10 to perform an operation desired by the user. That is, the speed at the control point T is a controlled variable in the closed loop system.

制御点Tの速度は、制御点Tの位置が並進する速度である制御点並進速度と、制御点Tの姿勢が回動する制御点回動速度とのそれぞれを含んでいる。また、当該並進速度には、当該位置が制御点座標系におけるX軸に沿って並進する速度であるX軸並進速度と、当該位置が制御点座標系におけるY軸に沿って並進する速度であるY軸並進速度と、当該位置が制御点座標系におけるZ軸に沿って並進する速度であるZ軸並進速度とのそれぞれを含んでいる。また、当該回動速度には、当該姿勢が当該X軸周りに回動する速度であるX軸回動速度と、当該姿勢が当該Y軸周りに回動する速度であるY軸回動速度と、当該姿勢が当該Z軸周りに回動する速度であるZ軸回動速度とのそれぞれを含んでいる。 The speed of the control point T includes a control point translation speed, which is the speed at which the position of the control point T is translated, and a control point rotation speed, which is the speed at which the attitude of the control point T rotates. In addition, the translation speed includes an X-axis translation speed, which is the speed at which the position is translated along the X-axis in the control point coordinate system, and a speed at which the position is translated along the Y-axis in the control point coordinate system. It includes the Y-axis translation speed and the Z-axis translation speed, which is the speed at which the position is translated along the Z-axis in the control point coordinate system. In addition, the rotation speed includes an X-axis rotation speed, which is the speed at which the posture rotates around the X-axis, and a Y-axis rotation speed, which is the speed at which the posture rotates around the Y-axis. , and the Z-axis rotation speed, which is the speed at which the posture rotates around the Z-axis.

目標速度は、制御点並進速度を一致させる目標となる目標並進速度と、制御点回動速度を一致させる目標となる目標回動速度とが含まれている。また、目標並進速度には、X軸並進速度を一致させる目標となるX軸目標並進速度、Y軸並進速度を一致させる目標となるY軸目標並進速度、Z軸並進速度を一致させる目標となるZ軸目標並進速度のそれぞれが含まれている。また、目標回動速度には、X軸回動速度を一致させる目標となるX軸目標回動速度、Y軸回動速度を一致させる目標となるY軸目標回動速度、Z軸回動速度を一致させる目標となるZ軸目標回動速度のそれぞれが含まれている。 The target speed includes a target translational speed that is a target for matching control point translational speeds, and a target rotational speed that is a target for matching control point rotational speeds. In addition, the target translation speed includes an X-axis target translation speed that is a target for matching the X-axis translation speed, a target Y-axis translation speed that is a target for matching Y-axis translation speeds, and a target that is a target for matching Z-axis translation speeds. Each of the Z-axis target translation speeds is included. In addition, the target rotation speed includes the X-axis target rotation speed to match the X-axis rotation speed, the Y-axis target rotation speed to match the Y-axis rotation speed, and the Z-axis rotation speed. It includes each of the Z-axis target rotational speeds that are the targets to match.

また、ロボット制御装置20は、以下において説明する閉ループシステムに基づくロボット10の制御によって、制御点Tの速度を目標速度と一致させながら、ロボット10が備える複数の関節のうちのユーザーが所望する1以上の関節それぞれの回動角を、ユーザーが所望する回動角と一致させることができる。これにより、ロボット制御装置20は、ロボット10を動作させ、ロボット10が有する車輪の少なくとも一部が接地している面MNからロボット10の少なくとも一部を持ち上げた状態において、制御点Tの速度を目標速度と一致させることができる。また、ロボット制御装置20は、ロボット10を動作させ、状態において、制御点Tの位置及び姿勢を動かさずに、ロボット10が有する部位のうち面MNから持ち上げられていない部位を動かすことができる。これらの結果、ロボット制御装置20は、ロボット10にユーザーが所望する動作を行わせることができる。 Further, the robot control device 20 controls the robot 10 based on the closed loop system described below to match the speed of the control point T with the target speed, and selects one of the plurality of joints of the robot 10 desired by the user. The rotation angle of each of the above joints can be made to match the rotation angle desired by the user. Thereby, the robot control device 20 operates the robot 10 and controls the speed of the control point T in a state where at least a portion of the robot 10 is lifted from the surface MN on which at least a portion of the wheels of the robot 10 are in contact with the ground. It is possible to match the target speed. Further, the robot control device 20 operates the robot 10 and can move the parts of the robot 10 that are not lifted from the plane MN without moving the position and orientation of the control point T in the state. As a result, the robot control device 20 can cause the robot 10 to perform the operation desired by the user.

なお、ロボット制御装置20は、ロボット制御装置20に予め記憶された動作プログラムに応じてロボット10を動作させる構成であってもよい。 Note that the robot control device 20 may be configured to operate the robot 10 according to an operation program stored in the robot control device 20 in advance.

ロボット制御装置20は、例えば、デスクトップPC(Personal Computer)、ノートPC、タブレットPC、多機能携帯電話端末(スマートフォン)、携帯電話端末、PDA(Personal Digital Assistant)等の情報処理装置である。なお、ロボット制御装置20は、これらの情報処理装置に代えて、他の情報処理装置であってもよい。 The robot control device 20 is, for example, an information processing device such as a desktop PC (Personal Computer), a notebook PC, a tablet PC, a multifunctional mobile phone terminal (smartphone), a mobile phone terminal, a PDA (Personal Digital Assistant), or the like. Note that the robot control device 20 may be another information processing device instead of these information processing devices.

なお、ロボット制御装置20は、無線によって、外部から手動操作が可能な装置と通信可能に接続されていてもよい。 Note that the robot control device 20 may be communicably connected to a device that can be manually operated from the outside by wireless.

<ロボットが通過する人通口を含む基礎梁の説明>
図4は、本発明が適用される建築物の基礎梁の平面図である。図5は、本発明が適用される建築物の基礎梁の内部梁の側面図である。図5は図4のE-E線からみた内部梁7の側面図である。内部梁7には様々な貫通孔が設けられている。貫通孔は円形であるが、矩形その他の形状であってもよい。現場打設部7Bには排水配管23が貫通する4つの第1の貫通孔16が設けられている(図4には1本の排水配管23を例として示している)。このうち3つの第1の貫通孔16は浴室、トイレ、キッチン、洗面所などで発生する排水を排出する排水配管が貫通するためのものである。排水配管23は、通常は建築物1の外部の地下に埋設された公共下水管に接続される。このため、各建築物で発生した排水は建築物内で1本または数本の排水配管23に集約され、外周梁6と内部梁7とで仕切られる地下空間8まで引き回され、地下空間8から外周梁6を通って建築物1の外部に排出される。もう一つの第1の貫通孔16は雨水などを排水する排水配管(以下、上述の排水配管と区別するためドレン配管という)が貫通するためのものである。本実施形態では、ドレン配管も他の排水配管と同様に公共下水管に接続される。現場打設部7Bにはさらに通気口17と連通管18が設けられている。通気口17は、地下空間8に立ち入る人の安全確保のため、内部梁7で区画された地下空間8の各区画8Aを空気が連通可能となるように設けられている。連通管18は、地下空間8の一区画8Aで溢水が発生したときに水を分散させるために、内部梁7の底部に設けられている。中央のPCa部7Aには人が各区画8Aを移動できるようにするための人通口19と、給水配管、ガス配管の共通貫通孔20とが設けられている。端部のPCa部7Aには通気口17と、連通管18と、強電系ケーブルの貫通孔21と、弱電系ケーブルの貫通孔22とが設けられている。
<Explanation of the foundation beam including the passageway through which the robot will pass>
FIG. 4 is a plan view of a foundation beam of a building to which the present invention is applied. FIG. 5 is a side view of an internal beam of a foundation beam of a building to which the present invention is applied. FIG. 5 is a side view of the internal beam 7 taken along line EE in FIG. The internal beam 7 is provided with various through holes. Although the through hole is circular, it may be rectangular or other shape. The on-site casting part 7B is provided with four first through holes 16 through which drainage pipes 23 pass (one drainage pipe 23 is shown as an example in FIG. 4). The three first through-holes 16 are for passage of drainage pipes for discharging wastewater generated in bathrooms, toilets, kitchens, washrooms, etc. The drainage pipe 23 is usually connected to a public sewer pipe buried underground outside the building 1. For this reason, the drainage generated in each building is collected in one or several drainage pipes 23 within the building, and routed to the underground space 8 partitioned by the outer peripheral beam 6 and the internal beam 7. It passes through the outer peripheral beam 6 and is discharged to the outside of the building 1. The other first through-hole 16 is for a drainage pipe (hereinafter referred to as a drain pipe to distinguish it from the above-mentioned drainage pipe) for draining rainwater and the like to pass therethrough. In this embodiment, the drain pipe is also connected to the public sewer pipe like other drainage pipes. The on-site casting part 7B is further provided with a vent 17 and a communication pipe 18. The vents 17 are provided to allow air to communicate with each section 8A of the underground space 8 divided by the internal beams 7 in order to ensure the safety of people entering the underground space 8. The communication pipe 18 is provided at the bottom of the internal beam 7 in order to disperse water when flooding occurs in one section 8A of the underground space 8. The central PCa section 7A is provided with an access port 19 for allowing people to move between the sections 8A, and a common through hole 20 for water supply piping and gas piping. The PCa portion 7A at the end is provided with a vent 17, a communication pipe 18, a through hole 21 for a heavy electric cable, and a through hole 22 for a low electric cable.

<ロボット制御装置のハードウェア構成>
以下、図6を参照し、ロボット制御装置20のハードウェア構成について説明する。図6は、ロボット制御装置20のハードウェア構成の一例を示す図である。
<Hardware configuration of robot control device>
The hardware configuration of the robot control device 20 will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the robot control device 20.

ロボット制御装置20は、例えば、プロセッサまたはCPU(Central Processing Unit)21と、記憶部22と、通信部24を備える。これらの構成要素は、バスBSを介して相互に通信可能に接続されている。また、ロボット制御装置20は、通信部24を介してロボット10と通信を行う。 The robot control device 20 includes, for example, a processor or CPU (Central Processing Unit) 21, a storage section 22, and a communication section 24. These components are communicatively connected to each other via a bus BS. Further, the robot control device 20 communicates with the robot 10 via the communication unit 24.

CPU21は、記憶部22に格納された各種プログラムを実行する。記憶部22は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read- Only Memory)、ROM(Read-OnlyMemory)、RAM(Random Access Memory)等を含む。なお、記憶部22は、ロボット制御装置20に内蔵されるものに代えて、USB等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。記憶部22は、ロボット制御装置20が処理する各種の情報、各種のプログラム等を格納する。また、ロボットが通過する段差上の経路に関する情報なども格納してもよい。通信部24は、例えば、USB等のデジタル入出力ポートやイーサネット(登録商標)ポート等を含んで構成される。 The CPU 21 executes various programs stored in the storage unit 22. The storage unit 22 is, for example, a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), a ROM (Read-O nlyMemory), RAM (Random Access Memory), etc. Note that instead of being built into the robot control device 20, the storage section 22 may be an external storage device connected through a digital input/output port such as a USB. The storage unit 22 stores various information, various programs, etc. that are processed by the robot control device 20. Additionally, information regarding the route over the steps that the robot passes may also be stored. The communication unit 24 includes, for example, a digital input/output port such as a USB, an Ethernet (registered trademark) port, and the like.

<ロボット制御装置の機能構成>
以下、図7を参照し、ロボット制御装置20の機能構成について説明する。図7は、図6のロボット制御装置20のハードウェア構成上で適用可能な機能構成の一例を示す図である。
<Functional configuration of robot control device>
The functional configuration of the robot control device 20 will be described below with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing an example of a functional configuration applicable to the hardware configuration of the robot control device 20 of FIG. 6.

ロボット制御装置20は、統括部22と、自己位置推定部24と、ロボット制御部26を備える。さらに、撮影部28を備えてもよい。また、図示していないが、任意のデータを記憶する記憶部を備えてもよい。 The robot control device 20 includes a control section 22, a self-position estimation section 24, and a robot control section 26. Furthermore, a photographing section 28 may be provided. Further, although not shown, a storage unit that stores arbitrary data may be provided.

統括部22は、自己位置推定部24、ロボット制御部26と、撮影部28の動作全体を制御する。使用者によって投入される走行ルート情報及び所定位置での撮像などの動作指示情報は統括部によって自己位置推定部24と、ロボット制御部26と、撮影部28に分割した指示として与えられる。ロボットの動作時においては、統括部22は自己位置推定部24と、ロボット制御部26と、撮影部28からの情報を常時集約して監視し、動作指示情報に沿った動作となるように各部位に対して動作の実行、待機を指示する。 The control section 22 controls the entire operation of the self-position estimating section 24, the robot control section 26, and the photographing section 28. Travel route information and operation instruction information such as imaging at a predetermined position inputted by the user are given as divided instructions by the control section to the self-position estimating section 24, the robot control section 26, and the photographing section 28. When the robot is operating, the control unit 22 constantly aggregates and monitors information from the self-position estimating unit 24, robot control unit 26, and imaging unit 28, and adjusts each unit so that the robot operates in accordance with the operation instruction information. Instructs parts to perform actions and standby.

ロボット制御部26は、統括部22から与えられた指示に従い、ロボット制御装置20の全体を制御する。制御部26は、ナビゲーション部261、自律移動用関節角計算部262、人通口通過部263を備える。制御部26が備えるこれらの機能部は、例えば、図6におけるCPU21が、記憶部22に記憶された各種のプログラムを実行することにより実現される。また、当該機能部のうちの一部又は全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェア機能部であってもよい。 The robot control unit 26 controls the entire robot control device 20 according to instructions given from the control unit 22. The control unit 26 includes a navigation unit 261 , an autonomous movement joint angle calculation unit 262 , and a passageway passage unit 263 . These functional units included in the control unit 26 are realized, for example, by the CPU 21 in FIG. 6 executing various programs stored in the storage unit 22. Further, some or all of the functional units may be a hardware functional unit such as an LSI (Large Scale Integration) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

ナビゲーション部261は、統括部22から与えられた目標地点及び目標とする先頭位置姿勢をもとにロボットの先頭速度を算出する。ナビゲーション部261は、統括部22から与えられる先頭位置姿勢と、ロボットの走行前及び走行中に取得されるロボットの現在位置姿勢とに従い、ロボットが現在姿勢から目標姿勢に到達するために出すべき先頭速度(XY軸の並進速度及びZ軸の回転速度)を逐次算出し、ロボットへ走行速度、角度の指示として伝達する。 The navigation unit 261 calculates the leading speed of the robot based on the target point and the target leading position and orientation given from the control unit 22. The navigation unit 261 determines the leading position and orientation that the robot should move from its current orientation to the target orientation, according to the leading position and orientation given from the control unit 22 and the current position and orientation of the robot acquired before and while the robot is running. The speed (translational speed of the XY axes and rotational speed of the Z axis) is calculated sequentially and transmitted to the robot as instructions for running speed and angle.

自律移動用関節角計算部262は、ロボットが自律移動するときに、ロボットの先頭部の胴体や車輪が通過した経路と同一の経路若しくは大略同一の経路を後続の胴体や車輪も通過できるように、ロボットのそれぞれの関節角を計算する処理部である。 The autonomous movement joint angle calculation unit 262 allows the following body and wheels to pass along the same path or approximately the same path as the path taken by the leading body and wheels of the robot when the robot moves autonomously. , a processing unit that calculates each joint angle of the robot.

人通口通過部263は、ロボットが人通口を通過するときに、ロボットの制御に必要な処理部である。 The passageway passage section 263 is a processing section necessary for controlling the robot when the robot passes through the passageway.

<ロボット制御装置がロボットを動作させる処理>
以下、ロボット制御装置がロボットを動作させる処理について説明する。なお、本実施例の説明において、ロボット制御装置が動作主体になったり、ロボットが動作主体(自律制御)になったりすることがあるが、どちらを動作主体にするかは当業者であれば自由に設計変更できることに留意されたい。
<Processing in which the robot control device operates the robot>
The process by which the robot control device operates the robot will be described below. In the explanation of this embodiment, the robot control device may be the main operating body, or the robot may be the main operating subject (autonomous control), but those skilled in the art are free to decide which one should be the main operating subject. Note that design changes can be made.

本実施例のロボットは、一例として、点検制御モードにおいて、二次元空間情報に含まれる全ての点検地点および段差を通過できる点検ルートを通過するように制御され、二次元情報上の全ての点検地点を、移動体自身の頭部と後続部分とが干渉せず、かつ、最後の点検地点が通過制御モードの動作起点である場合には、最後の点検地点において、通過制御モードの動作を安定して行うための姿勢となることを考慮した走行ルート設定を行い、ロボットは、二次元空間情報上に含まれる障害物を回避するように制御され、点検地点で、当該検査地点周辺の環境情報を取得するような動作をする。 For example, in the inspection control mode, the robot of this embodiment is controlled to pass through an inspection route that can pass through all the inspection points and steps included in the two-dimensional space information, and all the inspection points included in the two-dimensional space information are If there is no interference between the head of the moving object itself and the following part, and the last inspection point is the starting point for passing control mode, stabilize the operation of passing control mode at the last inspection point. The robot is controlled to avoid obstacles included in the two-dimensional spatial information, and at the inspection point, it collects environmental information around the inspection point. Act like get.

以下、図8を参照し、ロボット制御装置20がロボット10を動作させる処理について説明する。図8は、ロボット制御装置20がロボット10を動作させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Hereinafter, with reference to FIG. 8, the process by which the robot control device 20 operates the robot 10 will be described. FIG. 8 is a flowchart showing an example of a process flow in which the robot control device 20 operates the robot 10.

S8010では、ロボットを点検入口に投入する。 In S8010, the robot is introduced into the inspection entrance.

S8020では、部屋の点検を行う。ここでは、指示者によって事前指定された点検位置情報に従い、1つまたは複数の場所(waypoint)を点検する。複数の場所を点検する場合には、点検順及び点検経路は、指示者によって事前指定される。S8020の動作中は、ロボットの自己位置推定と自己位置推定結果に基づく二次元姿勢制御が常時行われる。自己位置推定は、ロボットの自己位置と移動予定位置及び移動先で取るべき姿勢に関する情報と、LiDAR情報と事前地図とのマッチングにより行われる。複数の指定の場所がある場合に、経路の途中に何らかの障害物や溝がある場合には、センサが検知し、ロボットが、適宜、障害物や溝を回避しながら、次の指定の場所に移動する。二次元情報に基づく点検制御モードで、障害物回避の制御を行う。点検位置情報に指定された人通口などの段差に到達した場合、S8030の人通口の通過動作に移行する。 In S8020, the room is inspected. Here, one or more locations (waypoints) are inspected according to inspection position information specified in advance by the instructor. When inspecting multiple locations, the inspection order and inspection route are specified in advance by the instructor. During the operation of S8020, self-position estimation of the robot and two-dimensional posture control based on the self-position estimation result are always performed. Self-position estimation is performed by matching information regarding the robot's self-position, the planned movement position, and the posture to be taken at the movement destination, LiDAR information, and a preliminary map. If there are multiple designated locations and there are obstacles or grooves along the route, the sensor will detect them and the robot will move to the next designated location while avoiding the obstacles or grooves as appropriate. Moving. Obstacle avoidance control is performed in an inspection control mode based on two-dimensional information. When the vehicle reaches a level difference such as the entrance specified in the inspection position information, the process moves to the operation of passing through the entrance in S8030.

S8030では、人通口などの段差の通過を行う。人通口等の段差の通過の際には、事前に指示された人通口の高さ及び奥行きの情報と、ロボットの移動予定の姿勢を基に通過姿勢を逐次制御して通過する。図12のロボット動作の一例を示す図も参照されたい。ロボットがS8030の動作により人通口などの段差を通過した後、次の部屋においてS8020の部屋の点検を行う。 In S8030, the vehicle passes through a step such as an entrance. When passing through a level difference such as an entrance, the robot passes through by sequentially controlling the passing posture based on information on the height and depth of the entrance instructed in advance and the planned movement posture of the robot. Please also refer to the diagram illustrating an example of robot operation in FIG. 12. After the robot passes through a step such as an entrance through the operation in S8030, it inspects the room in S8020 in the next room.

S8040では、帰還を行う。帰還経路はS8020、S8030と同様、指示者によって点検開始前に指定され、ロボットはS8020、S8030と同様に動作する。 In S8040, feedback is performed. Similar to S8020 and S8030, the return route is designated by the instructor before the start of the inspection, and the robot operates similarly to S8020 and S8030.

図9は、ロボット制御装置がロボットを動作させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。また、図10は、本発明の一実施例が適用されるロボット動作の一例を示す図である。本実施例では、図10を参照しつつ、図9のフローチャートを用いて、二次元空間情報に基づく点検制御モードの一例について説明する。 FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a process flow in which the robot control device operates the robot. Further, FIG. 10 is a diagram showing an example of a robot operation to which an embodiment of the present invention is applied. In this embodiment, an example of the inspection control mode based on two-dimensional spatial information will be described using the flowchart of FIG. 9 with reference to FIG. 10.

S10010では、ロボットに測定させたいポイントを含んだマップを選択したり外部から入力したりする。ロボットは、赤外線センサやLIDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)などの任意の環境認識手段を用いて環境情報を取得する処理を行う。 In S10010, a map containing points to be measured by the robot is selected or input from the outside. The robot performs a process of acquiring environmental information using any environmental recognition means such as an infrared sensor or LIDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging).

S10020では、マップ上に、ひとつまたは複数の測定ポイント(WayPoint)を入力する。例えば、設計図面などの二次元情報からデータを読み込み、ユーザが任意に指定した測定ポイントを基に、ロボットが自動的に複数の測定ポイントを経由する経路(ルート)を計算してもよいし、ユーザが任意に指定してもよい。また、測定ポイントと別の測定ポイントの間で経由したいポイント(経由ポイント)があれば必要に応じて設定する。経由ポイントを設定する理由の一例は、障害物や溝などの走行困難なところを避けて、ロボットが円滑に移動できるようにするためである。本実施例においては、人通口の入口から、人通口を登って通り抜け、小部屋に入るように経路が設定される。 In S10020, one or more measurement points (WayPoints) are input on the map. For example, a robot may read data from two-dimensional information such as a design drawing and automatically calculate a route that passes through multiple measurement points based on measurement points arbitrarily specified by the user. It may be specified arbitrarily by the user. In addition, if there is a point (transit point) that you want to pass between the measurement point and another measurement point, set it as necessary. An example of the reason for setting route points is to enable the robot to move smoothly by avoiding difficult places such as obstacles and ditches. In this embodiment, a route is set such that the user starts from the entrance of the access port, climbs through the access port, passes through the access port, and enters the small room.

S10030では、赤外線センサーを用いて、ロボット周辺のサーチを行う。これにより、自己位置推定と環境地図作成ができる。ここで、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping、自己位置推定と環境地図作成の同時実行)を用いてもよい。ここで、SLAMとは、移動体の自己位置推定と環境地図作成を同時に行う技術の総称であり、SLAMを活用することで、移動体が未知の環境下で環境地図を作成することができる。構築した地図情報を使って障害物などを回避しつつ、特定のタスクを遂行します。 In S10030, an infrared sensor is used to search around the robot. This allows for self-location estimation and environmental mapping. Here, SLAM (Simultaneous Localization and Mapping, simultaneous execution of self-position estimation and environmental map creation) may be used. Here, SLAM is a general term for technology that simultaneously estimates the self-position of a mobile object and creates an environmental map, and by utilizing SLAM, a mobile object can create an environmental map in an unknown environment. Use the map information you have built to avoid obstacles and accomplish specific tasks.

S10040では、作成された環境地図に基づいて、測定ポイントまで、ロボットを移動させる。ロボットの頭部が測定ポイントに到達すると、ロボットは移動を停止する。ロボットを移動する際には、障害物を避けつつ、後続制御する。 In S10040, the robot is moved to the measurement point based on the created environmental map. When the robot's head reaches the measurement point, the robot stops moving. When moving the robot, control it while avoiding obstacles.

S10050では、測定ポイントに到達すると、ロボットは部屋の点検をする。例えば、ロボットは、頭部に取り付けられている撮像部を使って、測定ポイントの周辺を撮影したり、温度計やガス漏れセンサなどから情報を取得したりする。 In S10050, upon reaching the measurement point, the robot inspects the room. For example, a robot uses an imaging unit attached to its head to take pictures of the surroundings of a measurement point, or obtains information from a thermometer, gas leak sensor, etc.

S10060では、測定ポイントデータを全て取得したかを判断する。次の測定ポイントがあれば、移動する。測定ポイントを全て周回したのであれば、帰還する。 In S10060, it is determined whether all measurement point data has been acquired. Move to the next measurement point, if any. If it has gone around all the measurement points, it will return home.

S10070では、ロボットが帰還する。帰還する際には、今までに通ってきた経路に沿って帰還してもよい。その場で旋回が可能なのであれば、旋回をして帰還してもよい。また、頭から侵入してあので、最後尾から戻ってきてもよい。 In S10070, the robot returns home. When returning home, you may return along the route you have traveled so far. If it is possible to turn on the spot, you may turn and return. You can also enter from the head and come back from the end.

S10080では、点検した部屋で取得した情報を回収する。 In S10080, information acquired in the inspected room is collected.

<ロボットが経路上の段差を通過するための処理>
図11に示すように、本実施例では、ロボットが人通口などの段差を通過するべき経路を事前に定め、これに正確に追従する動作方法について説明する。本実施例では、通過制御モードとも称する。本実施例では、更に、経路への正確な追従に加えて、目標角度や角速度がハードウェアの制約を超過しないよう速度の調整も行われてもよい。
<Processing for the robot to pass through steps on the route>
As shown in FIG. 11, in this embodiment, an operation method will be described in which a route for a robot to pass through a step such as an entrance is determined in advance and the route is accurately followed. In this embodiment, it is also referred to as passage control mode. In this embodiment, in addition to accurately following the route, the speed may also be adjusted so that the target angle and angular velocity do not exceed hardware constraints.

多連結移動ロボットが人通口を通過する際には、胴体と人通口の角が接触することが予想される。自律動作で通過する際には、人通口の角部分との接触そのものを避けることが好ましい。 When a multi-connected mobile robot passes through an access port, it is expected that the corners of the body and the access port will come into contact. When passing through autonomously, it is preferable to avoid contact with the corners of the entrance.

他にも、ピッチ関節への負荷や接地多角形を考慮した要件の一例を以下に列挙する。
要件(1)胴体と人通口の角部分が干渉しない
要件(2)胴体持ち上げ時の負荷トルクの低減
要件(3)転倒の防止
要件(4)目標の角度、角速度がハードウェアの制限内に収まる
In addition, examples of requirements that take into account the load on the pitch joint and the ground contact polygon are listed below.
Requirement (1) There is no interference between the corners of the fuselage and the access port Requirement (2) Reduction of load torque when lifting the fuselage Requirement (3) Prevention of falling Requirement (4) Target angle and angular velocity are within hardware limits fits

これらを満たす通過動作として、図11(B)の経路に追従するように動作でもよい。この経路に沿ってロボットが移動するようなピッチ関節角と車輪角速度を経路とリンク長の幾何関係から求め、モータへ入力する。図11において、l4は開口部へ頭部を進入させる際にロボット腹部が角部分と干渉して転倒するのを防ぐ狙いがある。これは要件(1)に対応する。l2は要件(2)を満たすため、鉛直方向の直線にしている。l3は要件(3)を満たすため極力短くする必要がある。しかし短すぎるとリンクがl3を飛ばしてl2とl4にまたがり関節可動域を超える恐れがあるので、リンク長に補正長さl3,adjを加えてもよく、l3,adjの長さは任意でよい。 As a passing operation that satisfies these requirements, an operation that follows the route shown in FIG. 11(B) may be used. The pitch joint angle and wheel angular velocity that will cause the robot to move along this route are determined from the geometric relationship between the route and the link length, and are input to the motor. In FIG. 11, l4 is intended to prevent the abdomen of the robot from interfering with the corner portion and falling over when the head enters the opening. This corresponds to requirement (1). In order to satisfy requirement (2), l2 is a straight line in the vertical direction. l3 needs to be as short as possible to satisfy requirement (3). However, if it is too short, there is a risk that the link will skip l3 and straddle l2 and l4, exceeding the joint range of motion, so a correction length l3, adj may be added to the link length, and the length of l3, adj may be arbitrary. .

車輪角速度の算出は、ピッチ関節がx軸上を移動する場合とz軸上を移動する場合があるため、本実施例では、各軸の位置差分の相乗平均を用いる。このときi番目の車輪の回転速度ωiは、式1で表せる。 In calculating the wheel angular velocity, since the pitch joint may move on the x-axis or on the z-axis, in this embodiment, the geometric mean of the position differences of each axis is used. At this time, the rotational speed ωi of the i-th wheel can be expressed by Formula 1.

ここで、Δxi、Δziはそれぞれi番目のピッチ関節位置の差分、rは車輪半径、Δtは1ステップあたりの時間である。 Here, Δxi and Δzi are the differences between the i-th pitch joint positions, r is the wheel radius, and Δt is the time per step.

本実施例の経路追従動作では、ロボット最後尾のピッチ関節を基準関節として、これが1ステップあたりに移動する長さを入力する。基準関節が入力された長さだけ移動したときに生じる各ピッチ関節角の変化と、それにあわせた車輪角速度を幾何的に求め、各モータへ与えることで経路追従による通過動作を実現する。経路追従動作においては全ての関節が同じ速度で経路上を移動するとは限らず、形状と経路所の位置によって各関節の移動速度が異なるため、常に等速で基準関節を移動させようとすると、モータのハードウェア性能を超えた角速度で関節角度や車輪を駆動するような値になることがある。そのため、1ステップごとに全てのピッチ関節角の差分と車輪角速度を監視し、モータの性能から定めるしきい値を超えないよう二分法で基準関節の移動量を調整する処理を行っている。 In the path following operation of this embodiment, the pitch joint at the rear end of the robot is used as a reference joint, and the length that this joint moves per one step is input. Changes in each pitch joint angle that occur when the reference joint moves by the input length and the corresponding wheel angular velocity are geometrically determined and applied to each motor to realize passing motion by path following. In path following motion, not all joints move along the path at the same speed, and the movement speed of each joint varies depending on the shape and position of the path, so if you try to always move the reference joint at the same speed, The joint angle or wheel may be driven at an angular velocity that exceeds the motor's hardware performance. Therefore, the differences in all pitch joint angles and wheel angular velocities are monitored for each step, and the amount of movement of the reference joints is adjusted using a dichotomous method so as not to exceed a threshold determined based on the performance of the motor.

段差の幾何学的情報やロボットの形状の情報に関する各パラメータの一例を表1に示す。また、人通口を通過して床面へ降りたl7の経路については、実際の現場が狭いことを想定して、ピッチ関節角度をl7に追従させ、ヨー関節J1の角度は一定曲率で旋回するような処理を追加してもよい。 Table 1 shows an example of each parameter related to the geometric information of the step and the information on the shape of the robot. In addition, regarding the path of l7 that passed through the entrance and descended to the floor, assuming that the actual site is narrow, the pitch joint angle is set to follow l7, and the angle of yaw joint J1 is set to rotate with a constant curvature. You may also add processing to do so.

なお、図12に示すように、多連結移動ロボットが90度に対し少しだけ傾きを持つようにしてもよい。これにより、持ち上げている部分の胴体が壁面方向へ傾くことで車輪が押し付けられ、その摩擦力によってヨー角方向への揺れを抑制する効果を狙う。 Note that, as shown in FIG. 12, the multi-connected mobile robot may be tilted slightly with respect to 90 degrees. As a result, the lifted part of the body tilts toward the wall, pressing against the wheels, and the frictional force is used to suppress swinging in the yaw angle direction.

経路とリンク長さの幾何関係からピッチ関節角等を算出することにより、精度良く変形して人通口を通過することができる。人通口の寸法を既知として経路l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7を決定する。経路l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7の値の一例は、以下である。 By calculating the pitch joint angle, etc. from the geometric relationship between the route and the link length, it is possible to deform with high precision and pass through the access port. Routes 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 are determined with the dimensions of the entrances known. Examples of values for paths l1, l2, l3, l4, l5, l6, and l7 are as follows.

経路l1は、任意とする。
経路l2は、hadj+hとする。
経路l3は、llink+l3adjとする。
経路l4は、hadjとする。
経路l5は、人通口の幅+r-l3とする。
経路l6は、hとする。(本実施例では、開口部高さh、段差の高さhなどと称する)
経路l7は、任意とする。
Route l1 is arbitrary.
Route l2 is assumed to be h adj +h.
Route l3 is assumed to be l link +l3 adj .
The route l4 is assumed to be h adj .
The route l5 is assumed to have the width of the access port +r w -l3.
Route l6 is assumed to be h. (In this example, they are referred to as opening height h, step height h, etc.)
Route l7 is arbitrary.

また、人通口のサイズは、例えば、長さllink(リンク長)より長く、高さl4よりも大きい。 Further, the size of the access port is, for example, longer than the length l link (link length) and larger than the height l4.

なお、本実施例では、ロボットが三次元制御により人通口を通過する通過制御モードの実施例を説明したが、(主に大規模な建築物において利用されるような比較的大きい径の)人通口以外でも、通気口や連通管や貫通孔などのような(主に小規模な建築物において利用されるような比較的小さい径の)点検口などでも本実施例を適用することが可能である。すなわち、経路上の段差があれば、本実施例を適用することが可能である。 In addition, in this example, an example of the passage control mode in which the robot passes through a passageway using three-dimensional control was explained, but it is also possible to use a passage control mode in which the robot passes through a passageway (of a relatively large diameter, such as is mainly used in large-scale buildings). In addition to access entrances, this embodiment can also be applied to inspection openings (of relatively small diameter, such as those used mainly in small-scale buildings) such as ventilation openings, communication pipes, and through holes. It is possible. That is, if there is a step on the route, this embodiment can be applied.

なお、本実施例において、経路l2、l4、l6は、床などの平らな底面からの垂直方向に高さを示しているが、別の実施例として、経路l2、l4、l6を傾けるように構成してもよい。 Note that in this embodiment, the heights of the routes l2, l4, and l6 are shown in the vertical direction from a flat bottom surface such as the floor, but in another embodiment, the routes l2, l4, and l6 may be tilted may be configured.

図13は、ロボット制御装置がロボットを動作させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。特に、通過制御モードの動作例の一例をフローチャートで示す。段差を通過するための経路の情報は、予めロボット制御装置が読みこんだ設計図情報から決定する。設計図情報は、通過すべき段差の三次元情報や、段差の高さや幅などの幾何学的情報などが含まれる。本実施例では、第1の高さと第2の高さを決定する。本実施例における第1の高さは、図12の経路l2で到達する高さに相当し、第2の高さは、第1の高さからl4だけ低い高さ(別の表現をすれば、h+rw)に相当する。第1の高さと第2の高さが決定できれば、当業者の任意の設定により、それ以外の経路l1からl7を決定してもよく、例えば、段差の幾何学的情報やロボットの形状の情報に基づいて、それぞれの経路l1からl7を決定してもよい。 FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a process flow in which the robot control device operates the robot. In particular, an example of the operation of the passage control mode is shown in a flowchart. Information on the route for passing through the step is determined from blueprint information read in advance by the robot control device. The blueprint information includes three-dimensional information about the steps to be passed, and geometric information such as the height and width of the steps. In this embodiment, a first height and a second height are determined. The first height in this example corresponds to the height reached by route l2 in FIG. 12, and the second height is a height lower than the first height by l4 (in other words, , h+rw). Once the first height and the second height can be determined, other routes l1 to l7 may be determined by arbitrary settings by those skilled in the art; for example, geometric information of steps or information on the shape of the robot may be used. The respective routes l1 to l7 may be determined based on the following.

S13010では、通過制御モードに移行するときに、通過する段差の経路の情報を読み込む。ここで、通過制御モードに移行する基準の一例として、ロボットの頭部が、所定の空間的位置を通過したことに基づいてもよい。 In S13010, when transitioning to the passage control mode, information on the route of the step to be passed is read. Here, as an example of the criterion for shifting to the passage control mode, it may be based on the fact that the head of the robot has passed a predetermined spatial position.

S13020では、現在のロボットの空間的位置(三次元座標)と、通過すべき段差との物理的位置関係とから、S13010で決定した経路に沿ってロボットが通過するための経路を所定距離だけ移動できるように、ロボットのそれぞれの車輪の動作(角速度など)やそれぞれの胴体の動作などの移動量を計算する。さらに、当該計算にあたっては、それぞれの車輪などのハードウェア性能や、ロボットの重心移動による影響なども考慮されてもよい。 In S13020, the route for the robot to pass is moved by a predetermined distance along the route determined in S13010 based on the current spatial position (three-dimensional coordinates) of the robot and the physical positional relationship with the step to be passed. The amount of movement of each wheel of the robot (such as angular velocity) and the movement of each body is calculated so that the robot can move. Furthermore, in the calculation, the performance of hardware such as each wheel, the influence of movement of the center of gravity of the robot, etc. may also be taken into consideration.

S13030では、計算結果に基づいて、所定距離だけロボットを動作させる。 In S13030, the robot is moved a predetermined distance based on the calculation result.

S13040では、所定距離移動したロボットのそれぞれの車輪や胴体の空間的位置などの情報をセンサなどを経由してフィードバックする。 In S13040, information such as the spatial position of each wheel and body of the robot that has moved a predetermined distance is fed back via a sensor or the like.

S13050では、段差を通過したか否かを判定する。段差を通過したという判定の根拠の一例として、ロボットの最後尾の車輪が、所定の空間的位置を通過したことに基づいてもよい。段差を通過したと判定した場合は、通過制御モードを終了して、点検制御モードに移行する。段差を通過していないと判定したときは、S13020へ戻って処理を継続する。 In S13050, it is determined whether the vehicle has passed through a step. An example of the basis for determining that the robot has passed a step may be based on the fact that the last wheel of the robot has passed a predetermined spatial position. If it is determined that the step has been passed, the passage control mode is ended and the mode is shifted to the inspection control mode. When it is determined that the step has not been passed, the process returns to S13020 and continues the process.

図14は、図13の一部の情報処理(特に、S13010、S13020)を別の側面から説明するものであり、人通口昇降動作のフローの一例を示す。 FIG. 14 explains part of the information processing (particularly S13010 and S13020) in FIG. 13 from another aspect, and shows an example of the flow of the operation of moving up and down the entrance.

S14010では、経路計画(設計図情報をもとに事前に経路を設定する。転倒回避の寄りかかり、負荷トルク軽減、腹部干渉回避を考慮してもよい。)をする。 In S14010, a route is planned (a route is set in advance based on the blueprint information. Leaning to avoid falling, load torque reduction, and avoidance of abdominal interference may be considered).

S14020では、移動速度を最大に設定する。 In S14020, the moving speed is set to the maximum.

S14030では、設定した移動速度で経路上を移動した際に、全関節が経路に乗るような関節角度を計算する。 In S14030, joint angles are calculated so that all joints are on the path when moving on the path at the set movement speed.

S14040では、現在の関節角度とS14030での関節角度の差から関節角速度を算出し、その関節角速度がハードウェア性能の限界を超えるようであれば、移動速度を半減し、S14030に戻る。ハードウェア性能の限界内に収まっていればその値を用いて動作させる。 In S14040, the joint angular velocity is calculated from the difference between the current joint angle and the joint angle in S14030, and if the joint angular velocity exceeds the hardware performance limit, the movement speed is halved and the process returns to S14030. If the value is within the hardware performance limit, that value is used for operation.

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art will be able to make various alternatives, modifications, and variations based on the above explanation, and the present invention can be implemented in various ways without departing from the spirit thereof. It is intended to include any alternatives, modifications or variations.

Claims (10)

所定の空間内を自律移動する移動体であって、
複数の本体部と、
当該本体部を接続する複数の関節とから構成される多連結の機構からなる駆動手段と、
前記移動体が通過する段差上の経路に関する情報を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記移動体が前記段差上の経路を通過するとき、前記段差の高さと奥行きの情報を含む三次元空間情報に基づく通過制御モードで、前記移動体を制御することを特徴とする、移動体。
A mobile body that autonomously moves within a predetermined space,
multiple body parts;
a driving means comprising a multi-connection mechanism comprising a plurality of joints connecting the main body;
storage means for storing information regarding a route on a step that the moving object passes;
Equipped with
A moving object, characterized in that when the moving object passes through a route on the step, the moving object is controlled in a passage control mode based on three-dimensional spatial information including information on the height and depth of the step.
請求項1に記載の移動体であって、
点検制御モードにおいては二次元空間情報に基づいて移動体を制御し、
前記移動体が経路上の段差を通過するとき、前記点検制御モードから通過制御モードに切り替えて、三次元空間情報に基づいて移動体を制御し、
前記移動体が前記経路上の段差を通過した後、前記通過制御モードから前記点検制御モードに切り替えて、前記移動体を制御することを特徴とする移動体。
The moving body according to claim 1,
In inspection control mode, the moving object is controlled based on two-dimensional spatial information,
When the moving object passes a step on the route, switching from the inspection control mode to a passage control mode and controlling the moving object based on three-dimensional spatial information,
After the moving body passes a step on the route, the moving body is controlled by switching from the passage control mode to the inspection control mode.
前記移動体は、前記点検制御モードにおいて、前記二次元空間情報に含まれる全ての点検地点および前記段差を通過できる点検ルートを通過するように制御され、
二次元情報上の全ての点検地点を、移動体自身の頭部と後続部分とが干渉せず、かつ、最後の点検地点が通過制御モードの動作起点である場合には、最後の点検地点において、通過制御モードの動作を安定して行うための姿勢となることを考慮した走行ルート設定を行い、
前記移動体は、前記二次元空間情報上に含まれる障害物を回避するように制御され、
前記移動体が、前記点検地点で、当該検査地点周辺の環境情報を取得することを特徴とする請求項1に記載の移動体。
In the inspection control mode, the moving body is controlled to pass through an inspection route that can pass through all inspection points included in the two-dimensional spatial information and the steps,
All inspection points on the two-dimensional information can be checked at the last inspection point if there is no interference between the head of the moving object itself and the following part, and the last inspection point is the starting point of the passage control mode. , the driving route is set in consideration of the posture for stable operation in the passage control mode,
The moving object is controlled to avoid obstacles included in the two-dimensional spatial information,
The mobile body according to claim 1, wherein the mobile body acquires environmental information around the inspection point at the inspection point.
前記通過制御モードにおいては、前記移動体を姿勢制御することにより、前記所定の障害物を通過することを特徴とする請求項1に記載の移動体。 The moving object according to claim 1, wherein in the passage control mode, the moving object passes through the predetermined obstacle by controlling the attitude of the moving object. 前記環境情報は、前記点検地点周辺を撮像した画像情報であることを特徴とする請求項1に記載の移動体。 The mobile object according to claim 1, wherein the environmental information is image information captured around the inspection point. 前記経路は、設計図情報に基づいて、前記段差に対する第1の高さおよび第2の高さが予め設定されており、
前記設計図情報は、通過すべき段差の三次元情報と、前記段差の高さや幅の幾何学的情報とを少なくとも含む、請求項1に記載の移動体。
The route has a first height and a second height with respect to the step set in advance based on blueprint information,
The moving object according to claim 1, wherein the blueprint information includes at least three-dimensional information about a step to be passed and geometric information about the height and width of the step.
前記段差を通過するときには、転倒防止のため、前記移動体の頭部の車輪を押し付けながら移動体全体を傾けて壁面を移動するように制御することを特徴とする、請求項1に記載の移動体。 The movement according to claim 1, characterized in that when passing the step, control is performed such that the entire moving body is tilted and moved along the wall surface while pressing the wheels on the head of the moving body to prevent it from falling over. body. 前記段差を通過するときには、ロボットの各関節に搭載されたモータの回転速度がハードウェアに起因する上限値を超過しないように、ロボットの前進速度を調整することを特徴とする、請求項1に記載の移動体。
According to claim 1, when passing the step, the forward speed of the robot is adjusted so that the rotational speed of a motor mounted on each joint of the robot does not exceed an upper limit value caused by hardware. The mobile object described.
所定の空間内を自律移動する移動体の制御方法であって、前記移動体は、複数の本体部と、当該本体部を接続する複数の関節とから構成される多連結の機構を有しており、前記方法は、
前記移動体が経路上の段差を通過するとき、三次元空間情報に基づく通過制御モードで、移動体を制御するステップ、を含むことを特徴とする、移動体の制御方法。
A method for controlling a mobile body that autonomously moves within a predetermined space, wherein the mobile body has a multi-connection mechanism composed of a plurality of body parts and a plurality of joints connecting the body parts. The method includes:
A method for controlling a moving body, comprising the step of controlling the moving body in a passage control mode based on three-dimensional spatial information when the moving body passes through a step on a route.
所定の空間内を自律移動する移動体を制御するためのプログラムであって、前記移動体は、複数の本体部と、当該本体部を接続する複数の関節とから構成される多連結の機構を有しており、前記プログラムは、
前記移動体が経路上の段差を通過するとき、三次元空間情報に基づく通過制御モードで、移動体を制御するステップを含むことを特徴とする、プログラム。
A program for controlling a mobile body that autonomously moves within a predetermined space, the mobile body having a multi-connection mechanism composed of a plurality of body parts and a plurality of joints connecting the body parts. The program has:
A program comprising the step of controlling the moving object in a passage control mode based on three-dimensional spatial information when the moving object passes through a step on the route.
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