JP2868590B2 - ロボット給油装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、給油所において自動給油作業を行うロボッ
ト給油装置に関する。

「従来の技術」 従来、給油所において自動的に給油作業を行うロボッ
ト給油装置が知られている。

これは、待機位置から動作して搭載した給油ノズルを
車両の給油口に挿入し給油作業を行うロボットと、これ
らロボット及び給油ノズルの制御を行う制御装置と、画
像認識等により車両の給油口の位置を検出してこの位置
データを前記制御装置に出力する給油口検出手段とを備
えたものである。（ここで、“待機位置”とは、非作業
時に待機しているロボットの位置あるいは姿勢を意味
し、走行機能を有する場合はその走行位置も含めて意味
する。） この装置は、給油所に進入した車両の給油口を給油口
検出手段が探索しその位置データが制御装置に出力され
ると、前記位置データに基づいてロボットを動作させて
給油ノズルを給油口に挿入して給油し、所定量の給油が
終了するとロボットを待機位置に戻すものである。

そして、通常、この種の装置には、非常事態が発生し
た時にロボットを停止させるための非常停止スイッチが
前記制御装置に設けられており、作業中に車両が移動し
て給油口位置が変化したり、作業スペースに人等が侵入
した際には、危険なので作業者が前記非常停止スイチを
押下しロボット給油装置全体の動作を非常停止できるよ
うになっている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来のロボット給油装置によると、前
記非常停止がなされて異常事態が解除された後に作業を
再開する場合には、作業者が人力によりロボットを動か
して待機位置に戻さなければならなかったので、作業の
再開が困難で手間を要するという問題点があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、異常事態解除後に作業を簡単かつ短時間で再開する
ことができるロボット給油装置を提供することを目的と
している。

「課題を解決するための手段」 本発明のロボット給油装置は、待機位置から動作して
搭載した給油ノズルを車両の給油口に挿入し給油作業を
行うロボットと、前記給油ノズルを車両の給油口へ挿入
すべく該ロボットの動作を制御する制御装置と、前記給
油ノズルが前記給油口に挿入されていることを検出して
挿入信号を出力する挿入検知手段と、リセット信号を出
力するためのリセット信号出力操作手段とを備え、 前記リセット信号が出力されると前記挿入信号が出力
されていない場合のみ前記給油ノズルが最短経路でリセ
ットが指示された位置から待機位置まで移動するように
前記ロボットを動作させるロボット制御手段が前記制御
装置に設けられたことを特徴としている。

「作用」 本発明のロボット給油装置よると、給油ノズルが車両
の給油口に挿入されていなければ、リセット入力手段の
操作により、ロボットは制御装置のロボット制御手段に
制御されて最短距離で待機位置まで動作する。

このため、給油ノズルが給油口に挿入されていない状
態で非常停止がなされた場合には、異常事態が解除され
た後にこのリセット入力手段を操作するだけで、ロボッ
トあるいは給油ノズルを車両等と干渉させることなく自
動的にロボットを待機位置に戻して容易かつ短時間で運
転を再開させることができる。

そして、給油ノズルが給油口に挿入された状態で非常
停止がなされた場合でも、手動でロボットを動作させて
給油ノズルを給油口から取り出して若干距離退避させた
後、リセット入力手段を操作すれば、残りの動作は自動
的に行われてロボットが待機位置に戻るので、従来より
も容易かつ短時間に運転を再開することができる。しか
も、この場合、前記給油ノズルの退避を手動により行う
ことを忘れて作業者がリセット入力手段を操作したとし
ても、リセット入力手段の操作は無効でありロボットは
動作しないので、ロボットの動作による給油ノズルと車
両給油口との干渉が起こらず安全である。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図により説明
する。

第１図はロボット給油装置の全体構成を示すブロック
図であり、第７図はロボット給油装置の全体構成を示す
斜視図である。

この装置は、第１図，第７図に示すように、待機位置
から動作して搭載した給油ノズル40を車両Ｓの給油口Ｋ
に挿入し給油作業を行うロボット50と、このロボット50
及び給油ノズル40の制御を行う制御装置60と、給油ノズ
ル10が給油口Ｋに挿入されていると制御装置60内のロボ
ット制御手段60aに挿入信号を出力する挿入センサー
（挿入検知手段）30と、車両Ｓの給油口Ｋを探索しその
位置情報を前記ロボット制御手段60aに出力する画像認
識手段70とを備えたものである。

また、この装置には、リセット信号を前記ロボット制
御手段60aに対して出力するためのリセットスイッチ
（リセット信号出力操作手段）10と、ロボット50の動作
及び給油ノズル40からの給油を非常停止させるための緊
急スイッチ（非常停止スイッチ）20とが制御装置60に設
けられている。

ロボット50は、例えば主軸において３自由度、手首50
aにおいて３自由度を有する６軸多関節型のもので、手
首部50aに取り付けた給油ノズル40をその動作範囲内に
おいて任意の位置に移動させ任意の向きに向けることが
できるものである。

また、このロボット50は、前記緊急停止スイッチによ
り停止させられた場合でも、停止の際の位置姿勢を維持
し（すなわち、重力により例えばアームが下降すること
がなく）、かつ、このような停止状態においても容易に
手動で動かすことができるようになっている。具体的に
は、例えば、バネ等よりなる重力バランス機構が設けら
れて全動作範囲においてアーム等の重力バランスが確保
されることによって、このような性能を有するものとな
っている。

ロボット制御手段60aは、通常は後述する第４図のフ
ローチャートに従って動作し、画像認識手段70からの給
油口位置データに基づいてロボット50をフィードバック
制御して動作させ給油作業を行わせるものである。

すなわち、このロボット制御手段60aには予めティー
チングにより第５図に示すような位置データD₁〜D_nから
なる動作プログラムが記憶されており、このロボット制
御手段60aが、画像認識手段70からの給油口位置データ
に基づいてこの動作プログラムを補正し、補正後の動作
プログラムによってロボット50を動作させることによ
り、ティーチング時と若干異なる位置に車両Ｓが配置さ
れても確実に給油ノズル40が給油口Ｋに移動させられて
給油が行われるようになっている。

なおここで、位置データD₁はロボット50が動作を開始
する最初の位置、すなわち待機位置に対応するデータで
ある。

そして、このロボット制御手段60aは、装置の運転中
には絶えず後述する第３図に示すフローチャートの動作
を繰り返し行っており、リセットスイッチ10によるリセ
ット信号の入力があると前記挿入信号が出力されていな
い場合のみロボット50をその動作状態にかかわらず強制
的に最短経路で待機位置まで動作させるものである。

画像認識手段70は、第２図に示すように、２台のCCD
カメラ71,72と、画像解析部73と、認識画像データ記憶
部74と、解析データ出力部75とから構成されている。こ
こで、認識画像データ記憶部74は、予め見つけたい被写
体、すなわち給油口Ｋの形状についての画像データが記
憶されているものである。また、画像解析部73は、２台
のCCDカメラ71,72からの画像データと認識画像データ記
憶部74に記憶されている給油口Ｋの形状についての画像
データとを比較解析し、給油口Ｋの３次元位置データを
算出して、この値に応じた信号を解析データ出力部75か
ら前記ロボット制御手段60aに出力させるものである。

なお、第７図において符号80で示すものは、第１図に
は示していないスタートスイッチであり、このスイッチ
80の押下により前記ロボット制御手段60aによって通常
の給油動作が開始されるようになっている。また、挿入
センサー30は、給油ノズル40に内蔵あるいは付設された
ものである。

また、第７図において符号90,100で示すものは、それ
ぞれモニター画面である。例えば、モニター画面90は、
ロボット制御手段60aの動作状態及び入出力信号の状態
が表示されるもので、また、モニター画面100は、CCDカ
メラ71,72による映像が表示されるものである。

つぎに、以上のように構成されたロボット給油装置の
動作を、ロボット制御手段60aの詳細な機能とともに、
第３図あるいは第４図によって説明する。

まず、通常の給油作業は、以下のようにして行われ
る。すなわち、車両が進入して所定の領域に停止し、作
業者が給油口Ｋのキャップを外した後にスタートスイッ
チ80を押下すると、このロボット給油装置は第４図のフ
ローチャートに示すように以下のステップS1〜S7の処理
を実行する。

［ステップS1］ 画像認識手段70による給油口Ｋの探索を開始し、ステ
ップS2に進む。

［ステップS2］ 認識画像データ記憶部74に記憶された給油口Ｋに相当
する映像がCCDカメラ71,72で得られた場合はステップS3
に進み、これに対して得られない場合は車両Ｈの位置決
め不良が発生しているのでステップS1に戻る。

［ステップS3］ 画像解析部73によってロボット座標系における給油口
Ｋの位置データを算出し解析データ出力部75からロボッ
ト制御手段60aにこの位置データを送信し、ステップS4
に進む。

［ステップS4］ ロボット制御手段60aにおいて、ステップS3において
送信された給油口位置データから、ティーチングされた
ロボット50の位置データD₂〜D_n補正し、第６図に示すよ
うに補正後の位置データD₂′〜D_n′を有する動作プログ
ラムを作成し、ステップS5に進む。

［ステップS5］ ロボット制御手段60aによって、ロボット50を動作さ
せ、ステップS4で得られたプログラムの前半の動作、す
なわち待機位置から給油位置（給油ノズル40が給油口Ｋ
に挿入される位置）までの動作を行わせ、ステップS6に
進む。

［ステップS6］ ロボット制御手段60aによって、給油ノズル40を動作
させ、給油ノズル40にホース110によって供給される燃
料を車両Ｓに給油し、ステップS7に進む。

［ステップS7］ ロボット制御手段60aによって、ロボット50を動作さ
せ、ステップS4で得られたプログラムの後半の動作、す
なわち前記給油位置から待機位置までの動作を行わせ、
処理を終了する。

また、このロボット給油装置は、前述したように装置
が運転状態にあるかぎり、第３図のフローチャートに示
すように以下のステップS11〜S14の動作を絶えず繰り返
す。

［ステップS11］ ロボット制御手段60aによって、リセットスイッチ10
からのリセット信号が入力されているかどうか判断し、
入力されていればステップS12に進み、そうでなければ
処理を終了する。

［ステップS12］ ロボット制御手段60aによって、ロボット50が待機位
置にあるかどうか判断し、待機位置になければステップ
S13に進み、待機位置にあれば処理を終了する。

［ステップS13］ ロボット制御手段60aによって、挿入センサー30から
の挿入信号が入力されているかどうか判断し、入力され
ていなければステップS14に進み、入力されていれば処
理を終了する。

［ステップS14］ ロボット制御手段60aによって、この時点のロボット5
0の動作状態にかかわらず、ロボット50を強制的に最短
経路で待機位置に戻す。なお、この際の動作経路は例え
ば、この時点における給油ノズル40の位置座標を（X_r,Y
_r,Z_r）と、ロボット50の待機位置における給油ノズル40
の位置座標を（X₀,Y₀,Z₀）と、給油ノズル40の移動距離
をＲとした場合に、下記式（１）が成立することを条件
として、ロボット制御手段60aによって算出するように
すればよい。

Ｒ＝［（X_r−X₀）^２＋（Y_r−Y₀）^２＋（Z_r−Z₀）^２］
_1/2 ……（１） 以上の説明から明らかなように、本実施例のロボット
給油装置によれば、給油ノズル40が車両Ｓの給油口Ｋに
挿入されていなければ、リセットスイッチ10の押下によ
り、ロボット50は制御装置60のロボット制御手段60aに
制御されて最短距離で待機位置まで動作する。

このため、給油ノズル40が給油口Ｋに挿入されていな
い状態ではリセットスイッチ10を押下するだけで、ロボ
ット50あるいは給油ノズル40を車両Ｓ等と干渉させるこ
となく自動的にロボット50を待機位置に戻して容易かつ
短時間で運転を再開させることができる。

そして、給油ノズル40が給油口Ｋに挿入された状態で
非常停止がなされた場合でも、手動でロボット50を動作
させて給油ノズル40を給油口Ｋから取り出して若干距離
退避させた後、リセットスイッチ10を操作すれば、残り
の動作は自動的に行われてロボット50が待機位置に戻る
ので、従来よりも容易かつ短時間に運転を再開すること
ができる。しかも、この場合、前記給油ノズル40の退避
を手動により行うことを忘れて作業者がリセットスイッ
チ10を押下したとしても、リセットスイッチ10の操作は
無効でありロボット50は動作しないので、ロボット50の
動作による給油ノズル40と車両給油口Ｋとの干渉が起こ
らず安全である。

したがって、このロボット給油装置によれば、ロボッ
ト動作時に車両が急に動いたりロボットの動作領域に人
が進入したりといった異常事態が発生して非常停止させ
た場合でも、異常事態解除後に簡単かつ短時間にロボッ
トを待機位置に戻して運転をスムーズに再開できるとい
う効果がある。

なお、給油ノズル40が挿入されたかどうかの判断は、
挿入センサーによらず画像認識手段70により行うように
してもよい。

「発明の効果」 本発明のロボット給油装置によれば、ロボット動作時
に車両が急に動いたりロボットの動作領域に人が進入し
たりといった異常事態が発生して非常停止させた場合で
も、異常事態解除後に簡単かつ短時間でロボットを待機
位置に戻して運転をスムーズに再開できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を示す図であって、
第１図はロボット給油装置の全体構成を示すブロック
図、第２図は画像認識手段の構成を示すブロック図、第
３図，第４図はそれぞれロボット給油装置の動作を示す
フローチャート図、第５図，第６図はそれぞれロボット
の動作プログラムを示す図、第７図はロボット給油装置
の全体構成を示す斜視図である。 10……リセット信号出力操作手段（リセットスイッ
チ）、 30……挿入検知手段（挿入センサー）、 40……給油ノズル、 50……ロボット、 60……制御装置、 60a……ロボット制御手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】待機位置から動作して搭載した給油ノズル
   を車両の給油口に挿入し給油作業を行うロボットと、前
   記給油ノズルを車両の給油口へ挿入すべく該ロボットの
   動作を制御する制御装置と、前記給油ノズルが前記給油
   口に挿入されていることを検出して挿入信号を出力する
   挿入検知手段と、リセット信号を出力するためのリセッ
   ト信号出力操作手段とを備え、 前記リセット信号が出力されると前記挿入信号が出力さ
   れていない場合のみ前記給油ノズルが最短経路でリセッ
   トが指示された位置から待機位置まで移動するように前
   記ロボットを動作させるロボット制御手段が前記制御装
   置に設けられたことを特徴とするロボット給油装置。