JP3984493B2 - Security robot - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自律制御でエレベータに乗降し階層間を移動することができる警備ロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自律制御でエレベータに乗降し階層間を移動することができる警備ロボットが用いられている。
【0003】
このような警備ロボットとしては、特開平5−210414号公報(以下、イ号公報という)に、「移動ロボットからエレベータかご呼び信号をエレベータホールに設けたエレベータかご呼び部に送信するとともに、階指定信号をエレベータかご内に設けた受信部に送信し、これに応じて移動するエレベータかごによって移動ロボットを階層間に移動させる移動ロボットの移動方法」が開示されている。
また、特開2000−339030号公報(以下、ロ号公報という)には、「エレベータに自動的に乗降して、予め設定された複数の階に順次移動可能な自律走行車において、予め設定された複数の階の中から乗降すべき階を任意に選択するプリセット手段を設け、自律走行車をエレベータに乗降させる際には、自律走行車に設けた前方センサでエレベータの扉の開状態を確認してから、自律走行車の走行を開始させる自律走行車」が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。
(1)イ号公報に開示の技術では、移動ロボットを導入する際に、建物内のエレベータホールにエレベータかご呼び信号を受信するエレベータかご呼び部や、エレベータかご内に階指定信号を受信する受信部を全ての階に設ける等建物内に改装や施工が必要であり、その改装や施工のために多大の労力や施工期間を要し、省力性や施工性に欠けると共に、多大の設置又は既存の設備への改装費用を要し省コスト性及び省力性に欠けるという課題を有していた。
(2)ロ号公報に開示の自律走行車では、エレベータホールにホール送受信器に設け、エレベータかご内にかご内送受信器を設ける必要があり、その改装や施工のために多大の労力や施工期間を要し省コスト性及び省力性に欠けるという課題を有していた。
【0005】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、自律制御でエレベータに乗降し階層間を移動することができ、その際にエレベータホールやエレベータかご内等の建物側に加工や施工、新たな設備の設置等が必要なく省コスト性及び省力性に優れた警備ロボットを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の警備ロボットは以下の構成を有している。
本発明の請求項1に記載の警備ロボットは、警備地域内を走行し巡回警備する警備ロボットであって、胴部と、前記胴部に配設された腕部と、前記腕部の先端に配設され目標物のボタンを押圧するボタン操作部と、前記胴部の前部に配設され前方の画像を画像信号として制御装置部へ送信する画像取込部と、を有し、前記ボタン操作部が、前記目標物に向かって伸長する指シャフトと、前記指シャフトの先端に配設され前記目標物を押圧する指部と、前記指シャフトを弾性的に伸縮させる弾性体と、を備え、前記制御装置部は、前記画像取込部により取込まれた前記画像信号から前記目標物の三次元位置を算出し前記ボタン操作部を前記目標物の正面に移動させ、前記目標物のボタンを押圧させる構成を有している。
【0007】
この構成により、以下のような作用を有する。
(1)画像取込部により前方の画像を取込むと共に、制御装置部により目標物として、例えば建物内等のエレベータの扉の側部に設けられているエレベータ呼びボタンやエレベータ内の階指定ボタン等の3次元位置を認識し、その位置情報をもとに腕部の先端を目標物の正面に移動させ、腕部の先端に配設されたボタン操作部により目標物のボタン、例えば、エレベータ呼びボタンや階指定ボタン等の押しボタンスイッチ等を押すことができる。
(2)画像取込部により前方の画像を取込むと共に、制御装置部により例えばエレベータの扉の開閉、又はエレベータの位置等を示すランプの点灯や消灯、若しくは表示部の表示等を認識し、エレベータの扉が開く、又はエレベータが到着すると走行してエレベータに乗降することができる。
(3)ボタン操作部を目標物の正面に移動させた後、指シャフトを目標物に向かって伸長させ、指部により目標物を押圧操作することができる。
(4)弾性体により指シャフトを弾性的に縮ませることができるので、画像取込部により取込み制御装置部により算出された目標物の3次元位置が実際の位置と多少ずれている場合であっても、位置ずれにより発生する過剰な押圧力を緩衝させ、目標物の破壊又は腕部や指部、指シャフトの破壊を防ぐことができる。
【0010】
本発明の請求項2に記載の警備ロボットは、請求項1において、前記腕部が、第1乃至第6の腕部材を有し、前記第1の腕部材と前記胴部との連結部分、及び、前記第2乃至第6の腕部材の各々の連結部分を関節とする6自由度に形成された構成を有している。
【0011】
この構成により、請求項1に記載の発明で得られる作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)腕部が6自由度を有することにより、人間の腕の動きに近い細やかな動作を行うことができる。
【0012】
本発明の請求項3に記載の警備ロボットは、請求項1又は2において、1以上の前記腕部を備えた構成を有している。
【0013】
この構成により、請求項1又は2に記載の発明で得られる作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)1以上の腕部を備えているので、例えば2の腕部を備えている場合に、腕部により障害物を挟み込んで持ち上げて移送することができ、軽作業を行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における警備ロボットについて、以下図面を参照しながら説明する。
【0015】
図1(a)は本実施の形態1における警備ロボットの正面図であり、図1(b)は本実施の形態1における警備ロボットの側面図であり、図2(a)は本実施の形態1における警備ロボットの透視正面図であり、図2(b)は本実施の形態1における警備ロボットの透視側面図である。
図中、1は本実施の形態1における警備ロボット、2は警備ロボット1の胴部、3は警備ロボット1の頭部、4は頭部3を胴部2の上部に支持する首部、5aは胴部2の右側部の前部側に配設されている右腕部、5bは胴部2の左側部の前部側に配設されている左腕部、6は胴部2の正面側に配設されているスピーカ部、6aはマイク部、7は胴部2の正面側にスピーカ部6の下部に配設されている画像取込部、8は胴部2の下部に配設された腰部、8aは腰部8に巻回され周設されたテープ状の接触センサ、9は警備ロボット1を走行させる走行部、10は超音波センサ、11は胴部2に固定され頭部3の上部に配設された全方位カメラ、12は炎・煙感知センサである。
図2において、13はバッテリが格納されるバッテリ格納部、21は各部に配設されたサーボモータを制御するモータドライバ部、22は制御装置部の拡張ボードであるバスボックス、23は全体の制御及び画像の制御を行う制御装置部、24は胴部2の側部背面側に配設された消火器、25は腰部8に対して胴部2を回動させる腰部用モータ、26は腰部用モータ25のモータ軸に配設されたウォームギア、27は腰部8に固定された腰部軸、28は腰部軸27に固定されウォームギア26に歯合したウォームホイールである。
【0016】
警備ロボット1は走行部9により走行して建物内の巡回警備を行う。警備ロボット1が巡回警備中に倒れている者や負傷者、或いは侵入者等を発見した場合に、スピーカ部6、マイク部6aにより、他の場所に待機しているオペレータは倒れている者や負傷者や侵入者と会話を行うことができる。
警備ロボット1がエレベータに乗降する場合、制御装置部23は画像取込部7により取込まれた画像から目標物の三次元位置を認識し、その目標物の正面に右腕部5a、又は左腕部5bの先端を移動させ、右腕部5a、又は左腕部5bの先端に配設されたボタン操作部5c、又はボタン操作部5dにより目標物のボタンを押圧する。
胴部2は、腰部用モータ25を駆動させることによりウォームギア26、ウォームホイール28を介して腰部軸27を中心として腰部8に対して回動可能に配設されている。接触センサ8aは腰部8の周囲に巻着され走行中の障害物の接触を検知する。超音波センサ10は周囲の障害物や侵入者等の接近を感知する。全方位カメラ11は頭部3の上部から警備ロボット1の周囲を撮影する、撮影された画像は頭部3に配設された図示しない記憶部に逐次記憶される。炎・煙感知センサ12は炎や煙を感知してその情報を他の場所に待機しているオペレータ等に報知することができる。
【0017】
次に、頭部の動作について、図面を参照しながら説明する。
図3(a)は頭部の透視要部側面図であり、図3(b)は頭部の透視要部平面図であり、図3(c)は頭部の透視要部背面図である。
図中、3は頭部、3aは頭部3に配設された頭部プレート、31は頭部プレート3a上に配設され上下に傾動自在に配設された遠隔操作用カメラ、32は遠隔操作用カメラ31を上下に傾動させるカメラ用モータ、33はカメラ用モータ32のモータ軸に配設されたウォームギア、34はウォームギア33に歯合するウォームホイール、35はウォームホイール34と連動して回動するベルト車、36はベルト車35と後述のベルト車37とに架け渡されたタイミングベルト、37は遠隔操作用カメラ31と連動して回動するベルト車、4は首部、4aは胴部側首部フレーム、4bは胴部側首部フレーム4aに固定された固定軸、4cは固定軸4bに軸支された頭部側首部フレーム、41は胴部2の上部に固定された首シャフト、42は頭部3を左右に回動させる左右用モータ、43は左右用モータ42のモータ軸に固定されたベルト車、44はウォームギア、44aはウォームギア44と連動して回動するベルト車、45は首シャフト41に周設固定されウォームギア44に歯合するウォームホイール、46はベルト車43とベルト車44aとに架け渡されたタイミングベルト、47は頭部3を上下に回動させる上下用モータ、48は上下用モータ47のモータ軸に配設されたベルト車、49はウォームギア、49aはウォームギア49と連動して回動するベルト車、50は固定軸4bに固定されウォームギア49に歯合するウォームホイール、51はベルト車48とベルト車49aとに架け渡されたタイミングベルトである。
【0018】
遠隔操作用カメラ31はカメラ用モータ32を駆動することにより上下に揺動する。頭部3は左右用モータ42を駆動することで首シャフト41を軸として左右に回動する。また、頭部3は上下用モータ47を駆動することで固定軸4bを軸として上下に傾動する。このようにして、頭部3を任意方向に向け、頭部3の前部に配設された遠隔操作用カメラ31を任意方向に向けることができる。また、遠隔操作用カメラ31を独立して上下に回動させることができるので、更に広範囲を確認することができる。
【0019】
次に、腕部の動作について、図面を参照しながら説明する。
図4(a)は腕部の透視要部正面図であり、図4(b)は腕部の透視要部側面図である。なお、本実施の形態1においては、左腕部5bについて説明し、右腕部5aは同一に構成されているので説明を省略する。
図中、54は胴部2に配設された支持フレーム、55は支持フレーム54に枢着され回動自在に支持された第1の腕部材、55aは支持フレーム54側に配設され第1の腕部材55を矢印A方向に回動させる第1のモータ、55bは第1のモータ55aのモータ軸に配設された第1のウォームギア、55cは第1の腕部材55に固定され第1のウォームギア55bに歯合した第1のウォームホイールである。
【0020】
56は第2の腕部材、56aは第1の腕部材55に配設され第2の腕部材56を矢印B方向に旋回させる第2のモータ、56bは第2のモータ56aのモータ軸に配設された第2のウォームギア、56cは第2の腕部材56に固定された固定軸、56dは固定軸56cに環装固定され第2のウォームギア56bに歯合した第2のウォームホイールである。
【0021】
57は第3の腕部材、57aは第2の腕部材56に配設され第3の腕部材57を矢印C方向に回動させる第3のモータ、57bは第3のモータ57aのモータ軸に配設されたベルト車、57cはタイミングベルト57dを介してベルト車57bと連動して回動するベルト車、57eはベルト車57cと同軸に配設され連動して回動する第3のウォームギア、57fは第3の腕部材57に固定された固定軸、57gは固定軸57fに環装固定され第3のウォームギア57eに歯合した第3のウォームホイールである。
【0022】
58は第4の腕部材、58aは第3の腕部材57に配設され第4の腕部材58を矢印D方向に旋回させる第4のモータ、58bは第4のモータ58aのモータ軸に配設された第4のウォームギア、58cは第4の腕部材58に固定された固定軸、58dは固定軸58cに環装固定され第4のウォームギア58bに歯合した第4のウォームホイールである。
【0023】
59は第5の腕部材、59aは第4の腕部材58に配設され第5の腕部材59を矢印E方向に回動させる第5のモータ、59bは第5のモータ59aのモータ軸に配設されたベルト車、59cはタイミングベルト59dを介してベルト車59bと連動して回動する図示しないベルト車と同軸に配設され連動して回動する第5のウォームギア、59eは第5の腕部材59に固定された固定軸、59fは固定軸59eに環装固定され第5のウォームギア59cに歯合した第5のウォームホイールである。
【0024】
60は第6の腕部材、60aは第5の腕部材59に配設され第6の腕部材60を矢印F方向へ旋回させる第6のモータ、60bは第6のモータ60aのモータ軸に配設された第6のウォームギア、60cは第6の腕部材60に固定された固定軸、60dは固定軸60cに環装固定され第6のウォームギア60bに歯合した第6のウォームホイールである。
【0025】
エレベータのボタン操作時において、図2(b)で示した制御装置部は、画像取込部7で得た画像から目標物であるエレベータのボタン等の3次元位置を確認し、その目標物の正面に左腕部5bの先端のボタン操作部5dが位置するように左腕部5bを制御する。具体的には、第1乃至第6のモータ、55a、56a、57a、58a、59a、60aは、駆動のためのゲインや回転信号を予め設定されたプログラムにより各々調整されて制御される。
【0026】
次に、ボタン操作部の動作について、図面を参照しながら説明する。
図5(a)はボタン操作部の透視側面図であり、図5(b)はボタン操作部の操作時の透視側面図である。
図中、5dはボタン操作部、61は手フレーム、62は操作用モータ、63は操作用モータ62のモータ軸であり雄螺子が螺子切りされた螺子切り部、64は螺子切り部63に螺着された可動部、65は可動部64に固定された可動フレーム、66は可動フレーム65の下部に配設され支持部材66a、66bにより前後部を摺動自在に支持された指シャフト、67は指シャフト66の先端に配設された指部、68は指シャフト66に環装されたスプリング状の弾性体、69は掴み用モータ、70は掴み用モータ69のモータ軸に配設されたベルト車、71は手フレーム61に回動自在に配設された掴み手用軸部、72は掴み手用軸部71に配設されタイミングベルト73を介してベルト車70と連動して回動するベルト車、74は掴み手用軸部71に固定された掴み手部である。
【0027】
ボタン操作部5dが目標物のボタンの正面に移動すると、次に、制御装置部23の信号によりボタン操作部5dによるボタン操作が開始される。まず、操作用モータ62を駆動し螺子切り部63を回転させる。これにより螺子切り部63に螺着された可動部64はボタン操作部5dの先端側へ向かって移動し、それに伴って指フレーム65に支持された指シャフト66が先端側へ摺動する。これにより、指シャフト66の先端に配設された指部67により、目標物であるボタンを押圧することができる。なお、指シャフト66は、前部と後部を支持部材66a、66bにより摺動自在に支持されている。また、指シャフト66は弾性体68により後部方向の摺動に対して前部側へ付勢されている。これにより、指シャフト66を弾性的に縮ませることができるので、画像取込部7により取込まれ制御装置部23により算出された目標物の3次元位置が実際の位置と多少ずれている場合であっても、位置ずれにより発生する過剰な押圧力を緩衝させ、目標物の破壊又は左腕部5bや指部67、指シャフト66の破壊を防ぐことができる
【0028】
このようにして、画像取込部7により前方の画像を取込むと共に、制御装置部23により目標物の3次元位置を算出し、その位置情報をもとに左腕部5bの先端を目標物の正面に移動させ、左腕部5bの先端に配設されたボタン操作部5dにより目標物を押圧操作することができる。
例えば、巡回警備中のエレベータの乗降を例にすると、警備ロボット1は、画像取込部7により建物内のエレベータの扉の側部に設けられているエレベータ呼びボタンの画像を取込むと共に、制御装置部23により目標階のエレベータ呼びボタンの3次元位置を算出し、その位置情報をもとに左腕部5bの先端をエレベータ呼びボタンの正面に移動させ、左腕部5bの先端に配設されたボタン操作部5dによりエレベータ呼びボタンを押圧操作することができる。更に、画像取込部7の画像信号により制御装置部23は、例えばエレベータの扉の開閉、又はエレベータの位置等を示すランプの点灯や消灯、若しくは表示部等を表示を認識し、エレベータの扉が開く、又はエレベータが到着すると、走行部9に前進信号を送出し、この信号により走行部9が駆動して警備ロボット1を走行させエレベータに乗ることができる。
警備ロボットがエレベータに乗り込むと、画像取込部7により取込んだエレベータの目的階のボタンの3次元位置を制御装置部23により算出し、その位置情報をもとに左腕部5bの先端をエレベータの目標階のボタンの正面に移動させ、ボタン操作部5dによりエレベータの目標階のボタンを押すことができる。
エレベータが目的階に到着すると、制御装置部23は、例えばエレベータの扉の開動作、又はエレベータの位置等を示すランプの点灯や消灯、若しくは表示部等の表示を認識し、エレベータの扉が開く、又はエレベータが到着すると、走行部9に前進信号を送出し、この信号により走行部9が駆動して警備ロボット1を走行させエレベータから降りることができる。なお、警備ロボット1の腰部8等に配設された図示しないレーザセンサを用いて扉までの距離を計測し、その距離の変化を検出してエレベータの扉が開いたことを認識することもできる。
【0029】
次に走行部について、図面を参照しながら説明する。
図6(a)は走行部の側面図であり、図6(b)は走行部の底面図である。なお、本実施の形態1においては、左側の動輪について説明するが、右側の動輪は同様に構成されているので説明を省略する。
図中、81は動輪、81aは動輪フレーム、81bは動輪フレーム81aの前部側を軸支する前部側軸支部、81cはショックアブソーバ、81dはショックアブソーバ81cを介して動輪フレーム81aの後部側を軸支する後部側軸支部、82は動輪フレーム81aに配設され動輪81を駆動する動輪駆動用モータ、83は動輪駆動用モータ82のモータ軸に配設されたベルト車、84はタイミングベルト85を介してベルト車83と連動して回動するベルト車、86は動輪81の車軸、87は車軸86の回転を検出するロータリエンコーダ、88は後輪側従動車輪、89は前輪側従動車輪である。
【0030】
動輪駆動用モータ82の駆動により動輪81が回動し、走行を行うことができる。動輪81は動輪フレーム81aに車軸87により軸支され、動輪フレーム81aは前部を前部側軸支部81bにより軸支され、後部をショックアブソーバ81cを介して後部側軸支部81dにより軸支されている。これにより、走行時の振動や走行部9における負荷が胴部2や頭部3に伝達することを防ぐことができる。また、走行の際、ロータリエンコーダ87は動輪81の回転を検出し、その情報を制御装置部等で解析して走行距離を算出し補助データ等として使用することができる。
【0031】
なお、本実施の形態1においては、図示していないが、回動部分には機械的な回動の限界以上に回動させないように、リミットスイッチによる安全装置が設けられている。これにより、安全性を向上させることができる。
【0032】
以上のように本実施の形態1における警備ロボットは構成されているので、以下のような作用を有する。
(1)画像取込部7によりエレベータの扉の側部に設けられているエレベータ呼びボタンの画像を取込むと共に、制御装置部23によりエレベータ呼びボタンの3次元位置を認識し、その位置情報をもとに左腕部5bの先端をエレベータ呼びボタンの正面に移動させ、左腕部5bの先端に配設されたボタン操作部5dによりエレベータ呼びボタンを押しエレベータを呼ぶことができる。また、エレベータに乗り込んだ後は、同様にして、ボタン操作部5dによりエレベータの目標階のボタンを押すことができる。
(2)走行部9により自律走行して建物内の予め設定された巡回経路を巡回警備すると共に、巡回経路においてエレベータに乗降し、ボタン操作部5c、5dによりエレベータの階指定ボタンを操作して階層間を移動することができる。
(3)ボタン操作部5dを目標物の正面に移動させた後、指シャフト66を目標物に向かって伸長させ、指部67により目標物を押圧操作することができる。
(4)ボタン操作部5dにおいて、弾性体68により指シャフトを弾性的に縮ませることができるので、制御装置部23により算出した目標物の3次元位置が実際の位置と多少ずれている場合であっても、位置ずれにより発生する過剰な押圧力を緩衝させ、目標物の破壊又は左腕部5bや指シャフト66、指部67の破壊を防ぐことができる。
(5)左腕部5bが第1乃至第6の腕部材55〜60により形成され、6自由度を有することにより、人間の腕の動きに近い細やかな、且つ精密な動作を行うことができる。
(6)右腕部5a、左腕部5bを備えているので、障害物を挟み込んで持ち上げて移送することができ、軽作業を行うことができる。
(7)掴み手部74により軽量物を掴み、移送することができる。
【0033】
【発明の効果】
以上のように本発明の警備ロボットによれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項1に記載の発明によれば、
(1)画像取込部により前方の画像を取込むと共に、制御装置部により目標物として、例えば建物内等のエレベータの扉の側部に設けられているエレベータ呼びボタンやエレベータ内の階指定ボタン等の3次元位置を認識し、その位置情報をもとに腕部の先端を目標物の正面に移動させ、腕部の先端に配設されたボタン操作部により目標物のボタンを押すことができる警備ロボットを提供することができる。
(2)画像取込部により前方の画像を取込むと共に、制御装置部により例えばエレベータの扉の開閉、又はエレベータの位置を示すランプの点灯、若しくは表示部の表示等を認識し、エレベータの扉が開く、又はエレベータが到着すると走行してエレベータに乗降することができる警備ロボットを提供することができる。
(3)ボタン操作部を目標物の正面に移動させた後、指シャフトを目標物に向かって伸長させ、指部により目標物を押圧操作することができる警備ロボットを提供することができる。
(4)弾性体により指シャフトを弾性的に縮ませることができるので、画像取込部により取込み制御装置部により算出された目標物の3次元位置が実際の位置と多少ずれている場合であっても、位置ずれにより発生する過剰な押圧力を緩衝させ、目標物の破壊又は腕部や指部、指シャフトの破壊を防ぐことができる警備ロボットを提供することができる。
【0035】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加え、
(1)腕部が6自由度を有することにより、人間の腕の動きに近い細やかな動作を行うことができる警備ロボットを提供することができる。
【0036】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2の効果に加え、
(1)1以上の腕部を備えているので、例えば2の腕部を備えている場合に、腕部により障害物を挟み込んで持ち上げて移送することができ、軽作業を行うことができる警備ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)実施の形態1における警備ロボットの正面図
(b)実施の形態1における警備ロボットの側面図
【図2】(a)実施の形態1における警備ロボットの透視正面図
(b)実施の形態1における警備ロボットの透視側面図
【図3】(a)頭部の透視要部側面図
(b)頭部の透視要部平面図
(c)頭部の透視要部背面図
【図4】(a)腕部の透視要部正面図
(b)腕部の透視要部側面図
【図5】(a)ボタン操作部の透視側面図
(b)ボタン操作部の操作時の透視側面図
【図6】(a)走行部の側面図
(b)走行部の底面図
【符号の説明】
1 警備ロボット
2 胴部
3 頭部
3a 頭部プレート
4 首部
4a 胴部側首部フレーム
4b 固定軸
4c 頭部側首部フレーム
5a 右腕部
5b 左腕部
5c、5d ボタン操作部
6 スピーカ部
7 画像取込部
8 腰部
8a 接触センサ
9 走行部
10 超音波センサ
11 全方位カメラ
12 炎・煙感知センサ
13 バッテリ格納部
21 モータドライバ部
22 バスボックス
23 制御装置部
24 消火器
25 腰部用モータ
26 ウォームギア
27 腰部軸
28 ウォームホイール
31 遠隔操作用カメラ
32 カメラ用モータ
33 ウォームギア
34 ウォームホイール
35 ベルト車
36 タイミングベルト
37 ベルト車
41 首シャフト
42 左右用モータ
43 ベルト車
44 ウォームギア
44a ベルト車
45 ウォームホイール
46 タイミングベルト
47 上下用モータ
48 ベルト車
49 ウォームギア
49a ベルト車
50 ウォームホイール
51 タイミングベルト
54 支持フレーム
55 第1の腕部材
55a 第1のモータ
55b 第1のウォームギア
55c 第1のウォームホイール
56 第2の腕部材
56a 第2のモータ
56b 第2のウォームギア
56c 固定軸
56d 第2のウォームホイール
57 第3の腕部材
57a 第3のモータ
57b ベルト車
57c ベルト車
57d タイミングベルト
57e 第3のウォームギア
57f 固定軸
57g 第3のウォームホイール
58 第4の腕部材
58a 第4のモータ
58b 第4のウォームギア
58c 固定軸
58d 第4のウォームホイール
59 第5の腕部材
59a 第5のモータ
59b ベルト車
59c 第5のウォームギア
59d タイミングベルト
59e 固定軸
59f 第5のウォームホイール
60 第6の腕部材
60a 第6のモータ
60b 第6のウォームギア
60c 固定軸
60d 第6のウォームホイール
61 手フレーム
62 操作用モータ
63 螺旋切り部
64 可動部
65 可動フレーム
66 指シャフト
67 指部
68 弾性体
69 掴み用モータ
70 ベルト車
71 掴み手用軸部
72 ベルト車
73 タイミングベルト
74 掴み手部
81 動輪
81a 動輪フレーム
81b 前部側軸支部
81c ショックアブソーバ
81d 後部側軸支部
82 動輪駆動用モータ
83 ベルト車
84 ベルト車
85 タイミングベルト
86 車軸
87 ロータリエンコーダ
88 後輪側従動車輪
89 前輪側従動車輪[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a security robot that can get on and off an elevator and move between levels by autonomous control.
[0002]
[Prior art]
In recent years, security robots that can get on and off elevators and move between levels by autonomous control have been used.
[0003]
Such a security robot is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-210414 (hereinafter referred to as “A”), in which “the elevator car call signal is transmitted from the mobile robot to the elevator car call section provided in the elevator hall and the floor is designated. A mobile robot moving method is disclosed in which a signal is transmitted to a receiving unit provided in an elevator car, and the mobile robot is moved between tiers by an elevator car that moves in accordance with the signal.
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-339030 (hereinafter referred to as “B”) discloses “in an autonomous vehicle that can automatically get on and off an elevator and sequentially move to a plurality of preset floors”. Preset means for arbitrarily selecting the floor to get on and off from the multiple floors is provided, and when the autonomous vehicle is getting on and off the elevator, the open state of the elevator door is confirmed by the front sensor provided on the autonomous vehicle Then, an “autonomous vehicle for starting the traveling of the autonomous vehicle” has been disclosed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional techniques have the following problems.
(1) In the technology disclosed in the Japanese Patent Publication No. A, when a mobile robot is introduced, an elevator car call unit that receives an elevator car call signal in an elevator hall in a building, or reception that receives a floor designation signal in an elevator car Renovation and construction are required in the building, such as installing parts on all floors, requiring a lot of labor and construction time for the renovation and construction, lacking labor saving and workability, and a lot of installation or existing The cost of refurbishment of the existing equipment was required, and there was a problem of lack of cost saving and labor saving.
(2) In the autonomous vehicle disclosed in the Gazette, it is necessary to install the hall transceiver in the elevator hall, and to install the in-car transceiver in the elevator car. Therefore, it has a problem of lacking in cost saving and labor saving.
[0005]
The present invention solves the above-described conventional problems, and can move on and off the elevator by autonomous control and move between the floors. At that time, processing and construction on the building side such as an elevator hall and an elevator car, new equipment It is an object of the present invention to provide a security robot that does not require installation or the like and is excellent in cost saving and labor saving.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the security robot of the present invention has the following configuration.
A security robot according to a first aspect of the present invention is a security robot that travels in a security area and patrols, and has a trunk, an arm disposed on the trunk, and a tip of the arm. A button operation unit that is disposed and presses a button of a target; and an image capturing unit that is disposed at a front portion of the body portion and transmits a front image as an image signal to the control device unit,A finger shaft that extends toward the target; the finger unit that is disposed at a tip of the finger shaft and presses the target; and an elastic body that elastically expands and contracts the finger shaft. WithThe control unit calculates a three-dimensional position of the target from the image signal captured by the image capturing unit, moves the button operation unit to the front of the target, and presses the button of the target. It has the structure to press.
[0007]
This configuration has the following effects.
(1) The front image is captured by the image capturing unit, and an elevator call button provided on the side of the elevator door such as in a building or the floor designation button in the elevator as a target by the control unit. The tip of the arm is moved to the front of the target based on the position information, and a button of the target, for example, an elevator is moved by a button operation unit arranged at the tip of the arm. Push button switches such as call buttons and floor specification buttons can be pressed.
(2) The front image is captured by the image capturing unit, and the control device unit recognizes, for example, the opening / closing of the door of the elevator, the turning on / off of the lamp indicating the position of the elevator, the display on the display unit, etc. When the elevator door opens or when the elevator arrives, it can travel and get on and off the elevator.
(3) After moving the button operation unit to the front of the target, the finger shaft can be extended toward the target, and the target can be pressed by the finger.
(4) Since the finger shaft can be elastically contracted by the elastic body, the three-dimensional position of the target calculated by the image capturing control unit by the image capturing unit is slightly deviated from the actual position. However, it is possible to buffer the excessive pressing force generated by the positional deviation and prevent the destruction of the target or the arm, the finger, and the finger shaft.
[0010]
Of the present inventionClaim 2The security robot described inClaim 1The arm portion includes first to sixth arm members, a connection portion between the first arm member and the trunk portion, and a connection portion between each of the second to sixth arm members. And a joint formed with 6 degrees of freedom.
[0011]
With this configuration,Claim 1In addition to the effects obtained by the invention described in the above, the following actions are obtained.
(1) Since the arm portion has six degrees of freedom, it is possible to perform a fine operation close to the movement of a human arm.
[0012]
Of the present inventionClaim 3The security robot described inClaim 1 or 21 has a configuration including one or more arm portions.
[0013]
With this configuration,
(1) Since one or more arm portions are provided, for example, when two arm portions are provided, an obstacle can be sandwiched and lifted by the arm portions, and light work can be performed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
A security robot according to
[0015]
FIG. 1A is a front view of the security robot in the first embodiment, FIG. 1B is a side view of the security robot in the first embodiment, and FIG. 2A is the first embodiment. 2 is a perspective front view of the security robot in FIG. 1, and FIG. 2B is a perspective side view of the security robot in the first embodiment.
In the figure, 1 is a security robot in the first embodiment, 2 is a torso of the
In FIG. 2, 13 is a battery storage unit for storing a battery, 21 is a motor driver unit for controlling a servo motor disposed in each unit, 22 is a bus box which is an expansion board of the control unit, and 23 is an overall control unit. And a control unit that controls the image, 24 is a fire extinguisher disposed on the back side of the side of the
[0016]
The
When the
The
[0017]
Next, the operation of the head will be described with reference to the drawings.
3A is a side view of the main part of the head, FIG. 3B is a plan view of the main part of the head, and FIG. 3C is a rear view of the main part of the head. .
In the figure, 3 is a head, 3a is a head plate disposed on the
[0018]
The
[0019]
Next, the operation of the arm will be described with reference to the drawings.
FIG. 4A is a front view of a principal part of the arm portion, and FIG. 4B is a side view of a principal part of the arm portion. In the first embodiment, the
In the figure, 54 is a support frame disposed on the
[0020]
56 is a second arm member, 56a is a second motor disposed on the
[0021]
57 is a third arm member, 57a is a third motor disposed on the
[0022]
58 is a fourth arm member, 58a is a fourth motor disposed on the
[0023]
59 is a fifth arm member, 59a is a fifth motor disposed on the
[0024]
60 is a sixth arm member, 60a is a sixth motor disposed on the
[0025]
At the time of the elevator button operation, the control unit shown in FIG. 2B confirms the three-dimensional position of the elevator button or the like that is the target from the image obtained by the
[0026]
Next, the operation of the button operation unit will be described with reference to the drawings.
FIG. 5A is a perspective side view of the button operation unit, and FIG. 5B is a perspective side view when the button operation unit is operated.
In the figure, 5d is a button operating part, 61 is a hand frame, 62 is an operating motor, 63 is a motor shaft of the operating
[0027]
When the
[0028]
In this way, the front image is captured by the
For example, taking an elevator getting on and off during patrol security as an example, the
When the security robot gets into the elevator, the
When the elevator arrives at the destination floor, the
[0029]
Next, the traveling unit will be described with reference to the drawings.
FIG. 6A is a side view of the traveling unit, and FIG. 6B is a bottom view of the traveling unit. In the first embodiment, the left driving wheel will be described, but the right driving wheel is configured in the same manner, and the description thereof will be omitted.
In the figure, 81 is a driving wheel, 81a is a driving wheel frame, 81b is a front shaft support portion that supports the front side of the
[0030]
The
[0031]
In the first embodiment, although not shown, a safety device using a limit switch is provided in the rotating portion so as not to rotate beyond the limit of mechanical rotation. Thereby, safety can be improved.
[0032]
As described above, the security robot according to the first embodiment is configured, and thus has the following operations.
(1) The
(2) The vehicle travels autonomously by the
(3) After moving the
(4) Since the finger shaft can be elastically contracted by the
(5) Since the
(6) Since the right arm portion 5a and the
(7) A lightweight object can be grasped and transferred by the
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the security robot of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
According to the invention of
(1) The front image is captured by the image capturing unit, and an elevator call button provided on the side of the elevator door such as in a building or the floor designation button in the elevator as a target by the control unit. The tip of the arm is moved to the front of the target based on the position information, and the button of the target is pushed by the button operation unit arranged at the tip of the arm. A security robot can be provided.
(2) The image capturing unit captures the front image, and the control unit recognizes the opening / closing of the elevator door, the lighting of the lamp indicating the position of the elevator, the display on the display unit, etc. It is possible to provide a security robot that can open or get on and off the elevator when the elevator arrives.
(3) It is possible to provide a security robot that can move the button operation unit to the front of the target, then extend the finger shaft toward the target, and press the target with the finger.
(4) Since the finger shaft can be elastically contracted by the elastic body, the three-dimensional position of the target calculated by the image capturing control unit by the image capturing unit is slightly deviated from the actual position. However, it is possible to provide a security robot that can buffer the excessive pressing force generated by the positional deviation and prevent the destruction of the target or the arm, the finger, or the finger shaft.
[0035]
Claim 2According to the invention described inClaim 1In addition to the effect of
(1) Since the arm portion has six degrees of freedom, it is possible to provide a security robot that can perform a fine movement close to the movement of a human arm.
[0036]
Claim 3According to the invention described
(1) Since one or more arm portions are provided, for example, when two arm portions are provided, an obstacle can be sandwiched and lifted and transferred by the arm portions, and a light work can be performed. Robots can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a front view of a security robot according to a first embodiment.
(B) Side view of the security robot in the first embodiment
2A is a perspective front view of a security robot according to
(B) Perspective side view of security robot in
FIG. 3A is a side view of the main part of the perspective view of the head.
(B) Perspective plan view of the head of the head
(C) Rear view of the principal part of the head
FIG. 4A is a perspective front view of an arm portion.
(B) Side view of main part of the arm
FIG. 5A is a transparent side view of a button operation unit.
(B) Perspective side view when operating the button operation unit
FIG. 6A is a side view of the traveling unit.
(B) Bottom view of running section
[Explanation of symbols]
1 Security robot
2 trunk
3 head
3a Head plate
4 neck
4a Body side neck frame
4b Fixed shaft
4c Head side neck frame
5a Right arm
5b Left arm
5c, 5d Button operation unit
6 Speaker part
7 Image capture unit
8 waist
8a Contact sensor
9 Traveling part
10 Ultrasonic sensor
11 Omnidirectional camera
12 Flame / Smoke Sensor
13 Battery compartment
21 Motor driver
22 Bus box
23 Control unit
24 fire extinguisher
25 Lumbar motor
26 Worm gear
27 Lumbar axis
28 Worm wheel
31 Remote control camera
32 Camera motor
33 Worm gear
34 Worm wheel
35 belt car
36 Timing Belt
37 belt car
41 neck shaft
42 Left and right motors
43 belt car
44 Worm gear
44a belt car
45 Worm wheel
46 Timing Belt
47 Vertical motor
48 belt car
49 Worm Gear
49a belt car
50 Worm wheel
51 Timing belt
54 Support frame
55 First arm member
55a First motor
55b First worm gear
55c first worm wheel
56 Second arm member
56a Second motor
56b second worm gear
56c fixed shaft
56d second worm wheel
57 Third arm member
57a Third motor
57b belt car
57c belt car
57d Timing belt
57e Third worm gear
57f fixed shaft
57g Third worm wheel
58 Fourth arm member
58a Fourth motor
58b 4th worm gear
58c fixed shaft
58d 4th worm wheel
59 Fifth arm member
59a Fifth motor
59b belt car
59c 5th worm gear
59d Timing belt
59e fixed shaft
59f Fifth worm wheel
60 Sixth arm member
60a Sixth motor
60b Sixth worm gear
60c fixed shaft
60d 6th worm wheel
61 hand frame
62 Motor for operation
63 Spiral cutting part
64 Movable parts
65 Movable frame
66 finger shaft
67 fingers
68 Elastic body
69 Gripping motor
70 belt car
71 Shaft for gripper
72 belt car
73 Timing Belt
74 Grasp hand part
81 Driving wheel
81a Driving frame
81b Front side shaft support
81c shock absorber
81d Rear side shaft support
82 Driving wheel drive motor
83 belt car
84 Belt car
85 Timing belt
86 axle
87 Rotary encoder
88 Rear wheel side driven wheel
89 Front wheel driven wheel
Claims (3)
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