JP2649860B2

JP2649860B2 - 自動墨出し装置

Info

Publication number: JP2649860B2
Application number: JP2147778A
Authority: JP
Inventors: 崇裕岸下; 和裕城; 正博中村
Original assignee: Fujita Kk
Current assignee: Fujita Kk
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPH0439710A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、建築構造物のコンクリート床面のような平
面領域に墨出し用のマーキングを自動的に行うのに使用
される自動墨出し装置に関する。

（従来の技術）ビルなどの構築建造物において、仕切壁、その他の内
装工事を行う場合、建築構造物のコンクリート床面など
の内装工事のための図面を墨出しにより描くのが一般で
ある。

従来、このような墨出しに際しては、トランシットを
用いて指定された各地点を実測によりマーキングし、こ
のマーク点に沿って墨出しするようにしていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述のような従来の墨出し方式では、
指定された各地点の実測及びマーキング作業を全て人手
により行なっているため、墨出しに多くの時間と人手を
要する問題があった。

本発明は上述のような点に鑑みなされたもので、指定
された領域の墨出しを人手を要することなく自動的に低
コストで行うことができる自動墨出し装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段）一実施例を示す第１図に対応づけて本発明を説明する
と、本発明は、コンクリート床面などの墨出し領域内の
指定されたマーキング領域を取り囲むようにして、該マ
ーキング領域内の所定の複数位置にそれぞれ設置された
ターゲット1a〜1dと、指定されたマーキング領域内を予
め設定された走行経路に沿い自動走行するマーキングロ
ボット２と、マーキングロボット２上にあって、駆動手
段（図示省略）により水平方向に旋回動作されると共に
各ターゲット1a〜1dと正対する上下方向に傾動され、か
つ各ターゲット1a〜1dに向けて照射された光波の反射光
を受光することにより各ターゲット1a〜1dとの間の距離
を測定する測距用光波センサ５と、光波センサ５の各タ
ーゲット1a〜1dに対する水平方向の角度を測定する水平
角計測手段12と、光波センサ５の各ターゲット1a〜1dに
対する上下方向の傾き角を測定する鉛直角計測手段13
と、測距用光波センサ５で測定した各ターゲット1a〜1d
までの距離、水平角計測手段12で測定した各ターゲット
1a〜1dに対する水平角度θ_１〜θ_４及び鉛直角計測手段
13で測定した各ターゲット1a〜1dに対する傾き角を基に
マーキング領域における測距用光波センサ12の位置を算
出し、該位置をマーキングロボット２のスタート点とす
る第１演算手段（中央演算処理装置10）と、マーキング
ロボット２に設けられ、該マーキングロボット２の走行
に伴いマーキング領域内におけるマーキングロボット２
のＸ、Ｙ方向の距離情報を出力するトラックボール６、
７と、マーキングロボット２の底面に設置されたＸ−Ｙ
ブロッタ８と、Ｘ−Ｙブロッタ８に取り付けられたマー
キング用スタンパ９と、マーキングロボット２を、第１
演算手段で算出したスタート点から予め設定した走行経
路データに従いマーキング領域内で走行制御する第１制
御手段（中央演算処理装置10）と、マーキングロボット
２の走行時にトラックボール６、７から出力される前記
スタート点からのＸ、Ｙ方向の距離情報に基づいてマー
キングロボットの進行方向及び現在位置をリアルタイム
に算出する第２演算手段（中央演算処理装置10）と、第
２演算手段で算出された現在位置が予め設定された目標
のマーキング位置近傍かを判定し、近傍と判定された時
はマーキングロボット２を一時停止させる第２制御手段
（中央演算処理装置10）と、マーキングロボット２の現
在位置が目標のマーキング位置近傍と判定された時に光
波センサ５を旋回動作して各ターゲット1a〜1dまでの距
離と水平角計測手段12及び鉛直角計測手段13で測定され
た角度情報に基づいてマーキングロボット２の現在位置
を算出する第３演算手段（中央演算処理装置10）と、第
３演算手段で算出したマーキングロボット２の現在位置
と予め設定した目標のマーキング位置とを比較し、その
差がゼロとなるようにＸ−Ｙブロッタ８を目標マーキン
グ位置へ割り出し、マーキング用スタンパ９を動作させ
て上記割り出し位置のマーキング領域にマーキングさせ
るマーキング制御手段（中央演算処理装置10）とを備え
てなるものである。

また、本発明は、マーキングロボット走行時の障害物
に対する追突防止のための安全監視手段を更に設けたも
のである。

また、本発明は、マーキングロボットに無線により走
行指令を発信してマーキングロボットを遠隔制御する遠
隔操作手段を更に設けたものである。

（作用）従って、本発明においては、マーキングロボット２が
走行経路データに従って自動走行すると、トラックボー
ル６、７が動作し、これから出力されるＸ、Ｙ方向の距
離情報を取り込むことによりマーキングロボット２のマ
ーキング領域における位置をリアルタイムに算出し、こ
の位置データが目標のマーキング位置データに近似する
とマーキングロボット２が一時停止し、この状態で光波
センサ５を旋回動作することにより得られる角ターゲッ
ト1a〜1dまでの距離と水平角度及び傾き角に基づいてマ
ーキングロボット２の現在位置を正確に算出し、そし
て、この現在位置データと目標のマーキング位置データ
とを比較し、その差がゼロとなるようにＸ−Ｙブロック
８を制御して目標のマーキング位置へ割り出し、スタン
パ９を動作させてマーキングする。

従って、指定されたマーキング領域へのマーキングを
人手を要することなく自動的にかつ高精度に行なうこと
ができる。

また、本発明は安全監視手段20を設けることにより、
マーキングロボット２を安全に自律走行させることが可
能になる。

更にまた、本発明は遠隔操作手段22を設けることによ
り、マーキングロボット２を監視員等によりリモートコ
ントロールすることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を第１図〜第５図に基づいて説
明する。

第１図は全体の構成図、第２図はターゲットとマーキ
ングロボットとの関係を示す平面図、第３図はその側面
図、第４図はマーキングロボットの底面図、第５図はマ
ーキングロボットの底部の詳細を示す側面図である。

まず、第２図及び第３図において、1a〜1dは建物のコ
ンクリート床面などに相当する墨出し領域内の所定の位
置（四隅）にそれぞれ設置された光反射部材からなるタ
ーゲットであり、これらターゲット1a〜1dはマーキング
領域の内側に向けて配置される。

また、２は墨出し領域内を縦横に走行するマーキング
ロボットである。

マーキングロボット２は、これを予め設定した走行経
路に沿って自動走行させる駆動装置３と、走行方向を制
御する操舵機構４を備え、頂部には、各ターゲット1a〜
1dに対し光波を照射してその反射光波を受ける測距用の
光波センサ５が設けられている。

この光波センサ５は水平方向に旋回可能に、かつ上下
方向に傾動可能に制御されるよう構成される。

また、マーキングロボット２の前，後部には、第３図
〜第５図に示すように進行方向及びX,Y方向の距離情報
を出力する前記トラックボール６及び後部トラックボー
ル７がそれぞれ取り付けられており、さらに底面には、
指定されたマーキング位置へ割出すためのＸ−Ｙプロッ
タ８が設置され、Ｘ−Ｙプロッタ８にはコンクリート床
面などの指定位置にマーキングするスタンパ９が取り付
けられている。

次に、第１図の構成について述べる。

図において10は墨出しシステム全体を制御するマイク
ロコンピュータからなる中央演算処理装置で、この中央
演算処理装置10には、ターゲット1a〜1dの座標データ、
マーキングロボット２の走行経路データ及びマーキング
位置データ等を格納するメモリ11が接続されている。

光波センサ5,光波センサ５の各ターゲット1a〜1dに対
する水平方向の角度（第２図のθ_１〜θ_４に相当）を計
測する水平角計測器12及び光波センサ５の各ターゲット
1a〜1dに対する上下方向の傾き角を計測する鉛直角計測
器13は入力インターフェース14を介して中央演算処理装
置10に接続される。

また、トラックボール6,7は入力インターフェース15
を介して中央演算処理装置10に接続される。

駆動装置3,操舵機構4,X−Ｙプロッタ８及びスタンパ
９は出力インターフェース16を介して中央演算処理装置
10に接続される。

各ターゲット1a〜1dの座標，マーキングロボット２の
走行経路データ及びマーキング位置データ等を入力する
入力部17は入力インターフェース18を介して中央演算処
理装置10に接続され、更に入力インターフェース18に
は、外部からの遠隔指令信号を受信する無線受信機19が
接続されている。

マーキングロボット２が現場作業員その他の障害物に
追突するのを防止する安全監視部（超音波センサなどか
ら構成される）20は入力インターフェース21を介して中
央演算処理装置10に接続される。

また、第１図において、22は監視員等が必要に応じて
マーキングロボット２を遠隔制御するための遠隔操作装
置で、マーキングロボット２をリモート操作する操作レ
バー221と、この操作レバー221の操作を指令信号に変換
する指令信号発生回路222と、この指令信号発生回路222
からの信号を送信する無線送信機223とから構成され、
無線送信機223の送信信号は受信機19により受信され
る。

本実施例において、中央演算処理装置10は、第１〜第
３演算手段、第１及び第２制御手段、マーキング制御手
段をそれぞれ構成する。

次に、上記のように構成された本実施例の動作を第６
図に示すフロチャートを参照して説明する。

先ず、ステップS1において、マーキング領域内に設置
された各ターゲット1a〜1dの位置座標（x₁,y₂）〜（x₄,
y₄）と、マーキング領域内におけるマーキングロボット
２の走行経路データ及び内装工事等に必要な墨出しのた
めのマーキング位置データ等の初期値データを入力部17
のキー操作などにより入力する。入力された初期値デー
タはメモリ11に格納される。

次のステップS2では、入力部17から墨出しルーチンの
開始指令を入力することにより自動墨出システムをスタ
ートさせる。

次のステップS3では、マーキングロボット２の初期位
置測量を行う。

即ち、中央演算処理装置10から光波センサ５及びその
駆動部（図示せず）に起動指令がかかり、光波センサ５
から光波がターゲットに向け照射されると同時に光波セ
ンサ５が一方向に旋回され、さらに各ターゲットと正対
するように傾き角を制御する。

これにより、光波センサ５から各ターゲット1a〜1dま
での距離l₁〜l₄を光波の到達時間より求め、さらに光波
センサ５と各ターゲット1a〜1d間の水平角度θ_１〜θ_４
を水平角計測器12で計測し、また、各ターゲット1a〜1d
に対する光波センサ５の傾き角を計測する。

そして、これら各ターゲット1a〜1dと光波センサ５間
の距離l₁〜l₄をそれぞれの水平角及び傾き角で補正する
ことにより各ターゲット1a〜1dから見た光波センサ５の
X,Y座標を求め、この各座標値を平均化することによっ
てマーキングロボット２のスタート点の座標とし、これ
をマーキングロボット２の初期位置とする。

次のステップS4では、トラックボール6,7で求められ
た座標値をゼロクリアーする。

その後、次のステップS5において、メモリ11から走行
経路データを設定経路にしたがって順番に読み出し、こ
の走行経路データにより駆動装置３及び操舵機構４を制
御してマーキングロボット２を走行経路に沿い走行させ
る。

マーキングロボット２が走行を開始すると、前，後の
トラックボール6,7がマーキングロボット２の走行に伴
い回転し、内蔵のＸ及びＹ方向エンコーダが動作すると
共に、そのエンコーダの値を中央演算処理装置10で処理
することにより、マーキングロボット２の現在位置情報
をリアルタイムに算出する（ステップS6）。

次のステップS7では、算出されたマーキングロボット
２の位置が予め決められた目標マーキング位置近傍かを
判定する。

ここで、目標マーキング位置近傍でないと判定された
時は、ステップS8に進む。

ステップS8では、マーキングロボット２の進行方向及
び現在位置が走行経路上の許容範囲内にあるか否かを判
定し、そして許容範囲にあると判定された時はステップ
S9に移行してマーキングロボット２が直進するよう制御
し、再びステップS7に戻る。

また、ステップS8において、許容範囲外であると判定
された時は、ステップS10に進み、ファジィ処理を行な
うことによって、操舵機構４の舵角を制御し、マーキン
グロボット２が走行経路に乗るようにし、ステップS7に
戻る。

一方、ステップS7において、目標のマーキング位置近
傍であると判定された場合は、ステップS11に進み、マ
ーキングロボット２を一時停止させ、ステップS12に移
行する。

ステップS12では、光波センサ５を旋回させて四隅に
あるターゲット1a〜1d間との距離を計測し、かつ水平角
及び傾き角を計測し、これらの距離データ及び角度デー
タに基づいてマーキングロボット２の正確な現在位置を
算出する。

次のステップS13では、算出されたマーキングロボッ
ト２の位置データと目標マーキング位置データとを比較
し、その差がゼロとなるようにＸ−Ｙプロッタ８を動作
させて、スタンパ９の位置を目標のマーキング位置に一
致させる。

その後、次のステップS14においてスタンパ９を動作
させ、コンクリート床面にマーキングする。

次のステップS15では、走行経路の最終目標位置かを
判定する。

ここで、最終目標位置であると判定された時は、ステ
ップS16に進み、マーキングロボット２を停止させ、マ
ーキング作業が終了する。

また、ステップS15において、最終目標位置でないと
判定された時は、ステップS4に進み、マーキングロボッ
ト２を走行経路に沿い次の目標位置に向けて走行開始さ
せる。

なお、マーキングロボット２の走行経路は、マーキン
グ領域内を所定の間隔でジグザグ状に走行できるように
設定されている。

このような本実施例にあっては、マーキングロボット
２の底部に取り付けた前後のトラックボール6,7により
走行経路上のマーキングロボット２の大まかな現在位置
をリアルタイムに算出し、そして、目標のマーキング位
置にマーキングロボット２が到達したならば、マーキン
グロボット２の走行を停止し、光波センサ５を旋回して
マーキングロボット２の正確な位置を求め、この位置デ
ータと目標のマーキング位置データとの差がゼロとなる
ようＸ−Ｙプロッタ８を動作させてマーキングするよう
構成したから、コンクリート床面等への墨出しのための
マーキングを自動化でき、かつ無人化も可能になると共
に、広範囲の領域でも短時間で墨出しが可能になる。こ
れに伴い休日や夜間でも墨出し作業を行なうことができ
る。

また、安全監視部20が障害物を検出すると、マーキン
グロボット２の走行が停止するから、マーキングロボッ
ト２が障害物に追突したりするのを未然に防止できる。

また、遠隔操作装置22の操作レバー221を操作するこ
とにより、マーキングロボット２をリモートコントロー
ルできるから、ターゲットを外れた領域のマーキングが
可能になるほか、人為的に緊急停止させることも可能に
なる。

なお、本発明は、上記実施例に示すコンクリート床面
への墨出しに限定されないほか、請求項に記載された範
囲において種々変更し得ることは勿論である。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、指定された領域
への墨出しを無人で、かつ自動的に行うことができると
共に、墨出しコストも低減できる。

また、マーキングロボットを安全に自律走行させるこ
とができるほか、マーキングロボットのマーキング領域
内への侵入者に対する安全対策も確保でき、更にマーキ
ングロボットのリモートコントロールも可能になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体の構成図、第２図
は本実施例におけるターゲットとマーキングロボットと
の関係を示す平面図、第３図はその側面図、第４図はマ
ーキングロボットの底面図、第５図はマーキングロボッ
トの底部の詳細を示す側面図、第６図は本実施例の動作
手順を示すフロチャートである。尚図中、1a〜1dはターゲット、２はマーキングロボッ
ト、３は駆動装置、４は操舵機構、５は光波センサ、6,
7はトラックボール、８はプロッタ、９はスタンパ、10
は中央演算処理装置、11はメモリ、12は水平角計測器、
13は鉛直角測定器、17は入力部、19は受信機、20は安全
監視部、22は遠隔操作装置である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−98307（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−5122（ＪＰ，Ａ) 特開平４−7716（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−235017（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート床面などの墨出し領域内の指
定されたマーキング領域を取り囲むようにして、該マー
キング領域内の所定の複数位置にそれぞれ設置されたタ
ーゲットと、前記指定されたマーキング領域内を予め設定された走行
経路に沿い自動走行するマーキングロボットと、前記マーキングロボット上にあって、駆動手段により水
平方向に旋回動作されると共に前記各ターゲットと正対
する上下方向に傾動され、前記各ターゲットに向けて照
射された光波の反射光を受光することにより前記各ター
ゲットとの間の距離を測定する測距用光波センサと、前記光波センサの前記各ターゲットに対する水平方向の
角度を測定する水平角計測手段と、前記光波センサの前記各ターゲットに対する上下方向の
傾き角を測定する鉛直角計測手段と、前記測距用光波センサで測定した前記各ターゲットまで
の距離、前記水平角計測手段で測定した各ターゲットに
対する水平角度及び前記鉛直角計測手段で測定した各タ
ーゲットに対する傾き角を基に前記マーキング領域にお
ける測距用光波センサの位置を算出し、該位置をマーキ
ングロボットのスタート点とする第１演算手段と、前記マーキングロボットに設けられ、該マーキングロボ
ットの走行に伴いマーキング領域内におけるマーキング
ロボットのＸ、Ｙ方向の距離情報を出力するトラックボ
ールと、前記マーキングロボットの底面に設置されたＸ−Ｙプロ
ッタと、前記Ｘ−Ｙプロッタに取り付けられたマーキング用スタ
ンパと、前記マーキングロボットを、前記第１演算手段で算出し
たスタート点から予め設定した走行経路データに従いマ
ーキング領域内で走行制御する第１制御手段と、前記マーキングロボットの走行時に前記トラックボール
から出力される前記スタート点からのＸ、Ｙ方向の距離
情報に基づいてマーキングロボットの進行方向及び現在
位置をリアルタイムに算出する第２演算手段と、前記第２演算手段で算出された現在位置が予め設定され
た目標のマーキング位置近傍かを判定し、近傍と判定さ
れた時はマーキングロボットを一時停止させる第２制御
手段と、前記マーキングロボットの現在位置が目標のマーキング
位置近傍と判定された時に前記光波センサを旋回動作し
て前記各ターゲットまでの距離と前記水平角計測手段及
び鉛直角計測手段で測定された角度情報に基づいてマー
キングロボットの現在位置を算出する第３演算手段と、前記第３演算手段で算出した前記マーキングロボットの
現在位置と予め設定した目標のマーキング位置とを比較
し、その差がゼロとなるように前記Ｘ−Ｙプロッタをマ
ーキング位置へ割り出し、前記マーキング用スタンパを
動作させて前記割り出し位置のマーキング領域にマーキ
ングさせるマーキング制御手段と、を備えたことを特徴とする自動墨出し装置。
【請求項２】マーキングロボット走行時の障害物に対す
る追突防止のための安全監視手段を更に設けたことを特
徴とする請求項１記載の自動墨出し装置。
【請求項３】マーキングロボットに無線により走行指令
を発信してマーキングロボットを遠隔制御する遠隔操作
手段を更に設けたことを特徴とする請求項１記載の自動
墨出し装置。