JP4460029B2 - 車両型描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば道路の路面などの描画対象に線や図柄を描画するための描画装置に関するものであり、特に塗装前の所謂墨入れを行うのに好適な車両型描画装置に好適なものである。

一般に、道路の路面に描かれているレーンマーカや路面標示は、墨入れと呼ばれる下書きを行ってから塗装を行って表示されている。そこで、下記特許文献１では、小型トラックに道路標示塗布システムを搭載し、この小型トラックで道路標示塗布システムを搬送しながら、塗布装置に設けられた左右一列の塗料吐出孔をパターンに応じて開閉し、路面に道路標示を描画する技術が開示されている。また、下記特許文献２には、無線操縦式道路区画線施工機を無線操作によって走行させながら塗料を路面に吐出することにより、作業者の安全を確保する技術が開示されている。
特開平７−３４４１４号公報 特開平５−２１４７１１号公報

前記特許文献１によれば、極めて正確な小型トラックの運転と、その小型トラックの移動状態にリンクした極めて高精度な塗料吐出を行うことを前提として、下書きすることなく、直接、路面に塗料を吐出する路面描画の自動化が可能となるが、極めて正確な小型トラックの運転そのものが困難であるし、それにリンクした極めて高精度な塗料吐出も困難であることからして、どちらの前提も現実的でない。一方、前記特許文献２では、無線操縦式道路区画線施工機を無線によって遠隔操作するため、作業者の安全は確保されるが、前述した墨入れと呼ばれる下書きは、依然として作業者が行わなければならない。実は、レーンマーカや路面標示などの路面描画で最も作業時間と経験を必要とするのは、墨入れと呼ばれる下書きであり、路面描画作業の全作業時間の実に６割以上を占める。しかしながら、この路面描画の墨入れと呼ばれる下書き作業を効率化する方法は全く開発されていない。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、例えば路面描画の墨入れと呼ばれる下書き作業を著しく効率化することが可能な車両型描画装置を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明の車両型描画装置は、比較的平坦な描画対象に線や図柄を描画するための車両型描画装置であって、同一車軸上に設けられ且つ互いに同方向にも逆方向にも回転可能で且つ互いに独自に駆動される２つの駆動輪と、前記２つの駆動輪の中間部から当該駆動輪の車軸と交差する方向に所定距離だけ離して配設され且つ描画対象に対して自在な方向に回転し得る１つの従動輪と、前記２つの駆動輪の中間部に設けられ且つ描画対象にマーキングを行うことが可能なマーキング装置と、前記２つの駆動輪の駆動状態を制御しながら前記マーキング装置で描画対象にマーキングを行うことで描画対象に線や図柄を描画する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。

この車両型描画装置によれば、径の小さな円弧から直線まで、如何様な線も図柄も描画することができ、例えば路面描画の下書き作業を著しく効率化することが可能となる。
また、本発明の車両型描画装置は、全体の重心を、平面視で、前記２つの駆動輪の中間部から従動輪側に所定距離だけ離れた位置で且つ駆動輪の車軸より低い位置とすることを特徴とするものである。

この車両型描画装置によれば、２つの駆動輪と１つの従動輪とで描画対象に正確に追従しながら２つの駆動輪の中間部に配設されているマーキング装置によるマーキングを阻害しない。また、重心を駆動輪の車軸より低い位置に設定することで、急制動時の従動輪の浮き上がりを防止することができる。
また、本発明の車両型描画装置は、前記２つの駆動輪の駆動状態を検出する駆動状態検出手段を備え、前記制御装置は、前記駆動状態検出手段で検出された２つの駆動輪の駆動状態から位置に関する情報を算出することを特徴とするものである。

この車両型描画装置によれば、自車が、どの方向に向けて、どの位置にいるかを常時認識することができ、入力された描画対象の曲率又は曲率半径に応じて曲線を描いたり、入力された描画対象上の３点の位置を円弧補間して曲線を描いたり、予め入力された図柄を描いたりすることができる。
また、本発明の車両型描画装置は、前記２つの駆動輪に滑り止めを施したことを特徴とするものである。
この車両型描画装置によれば、検出された２つの駆動輪の駆動状態から位置に関する情報を正確に算出することが可能となる。

また、本発明の車両型描画装置は、前記１つの従動輪が球であることを特徴とするものである。
この車両型描画装置によれば、２つの駆動輪の駆動状態を制御したときの余分な挙動を回避することができ、位置情報の正確な算出と正確な描画を行うことができる。
また、本発明の車両型描画装置は、前記マーキング装置は、回転する金属製円板を描画対象に接触させることで、その金属粉により描画対象にマーキングを行うことを特徴とするものである。
この車両型描画装置によれば、塗装後にはマーキング金属粉を比較的簡単に除去することができ、レーンマーカや路面標示の下書きに最適である。

また、本発明の車両型描画装置は、前記金属製円板をアルミニウム製とすることを特徴とするものである。
この車両型描画装置によれば、金属製円板をアルミニウム製とすることにより、安価な金属製円板を得ることができると共に、例えば路面の損傷を抑制防止することが可能となる。
また、本発明の車両型描画装置は、前記制御装置は、前記金属製円板が描画対象に接触している状態から当該金属製円板の摩耗状態を検出する描画円板状態算出部を備えたことを特徴とするものである。

この車両型描画装置によれば、金属製円板の交換時期を検出することができると共に、金属製円板の周速が一定になるように回転状態を制御することが可能となる。
また、本発明の車両型描画装置は、前記描画円板状態算出部は、前記金属製円板の摩耗状態から当該金属製円板の周速が一定になるように当該金属製円板の回転状態を制御することを特徴とするものである。
この車両型描画装置によれば、安定したマーキングが可能となると共に、金属製円板の余分な摩耗を抑制防止することができる。

また、本発明の車両型描画装置は、外部からの接触を検出する接触センサを備え、前記制御装置は、前記接触センサにより外部からの接触が検出された場合には描画を中止することを特徴とするものである。
この車両型描画装置によれば、駆動輪の駆動状態から検出されている位置情報のズレを回避して線や図柄を間違って描画してしまうのを回避することができる。
また、本発明の車両型描画装置は、前記制御装置を冷却する冷却風を前記２つの駆動輪の駆動系及び前記金属製円板の駆動系に送給し、当該２つの駆動輪の車軸及び金属製円板の回転軸から外部に噴出させることを特徴とするものである。

この車両型描画装置によれば、駆動輪の駆動系や金属製円板の駆動系を冷却することができると共に、それらの駆動系に粉塵が侵入するのを抑制防止することができる。
また、本発明の車両型描画装置は、前記制御装置は、描画対象に曲線を描く曲線描画部を備え、前記曲線描画部は、入力された描画対象の曲率又は曲率半径に応じて曲線を描くデータ入力曲線描画部と、入力された描画対象上の３点の位置を円弧補間して曲線を描く円弧補間曲線描画部とを備えたことを特徴とするものである。

この車両型描画装置によれば、例えば道路の曲率や曲率半径が分かっている場合も、分かっていない場合も、曲線を正確に描画することができる。
また、本発明の車両型描画装置は、前記制御装置は、描画対象に図柄を描く図柄描画部を備え、前記図柄描画部は、描画対象の直線上にマーキングした２点の位置から自車の方向を算出し且つ矯正する自車方向算出矯正部を備えたことを特徴とするものである。
この車両型描画装置によれば、例えば道路の指定された方向に正確に図柄を描画することが可能となる。

本発明の車両型描画装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図１の車両型描画装置のスケルトン図である。 図１の車両型描画装置の冷却風の流れの説明図である。 図１の車両型描画装置の制御装置のブロック図である。 図４の制御装置の機能部を示すブロック図である。 曲線描画の説明図である。 車体方向算出及び矯正の説明図である。 マーキング装置の他の例を示す図である。

符号の説明

１は車体、３Ｌ，３Ｒは左右駆動輪、４Ｌ，４Ｒは左右駆動輪駆動用モータ、８Ｌ，８Ｒは左右駆動ケース、９は滑り止め、１０は従動輪、１１はマーキング装置、１２は描画円板、１３は描画円板回転用モータ、１７は描画機構ケース、１８は揺動軸、１９は描画機構昇降用モータ、２０はクランク、２１は回転角センサ、２２は制御ケース、２５は送風機用モータ、２６は送風機、２７〜３０はフレキシブルダクト、３１は接触センサ、３２は制御装置、３３はＣＰＵ、３４はインタフェース、３５は記憶装置、３６Ｌ、３６Ｒ、３７〜３９はドライバ、４０Ｌ，４０Ｒは駆動状態センサ、４１は直線描画部、４２は曲線描画部、４３はデータ入力曲線描画部、４４は円弧補間曲線描画部、４５は図柄描画部、４６は自車方向算出補正部、４７は左駆動輪駆動状態算出部、４８は右駆動輪駆動状態算出部、４９は描画円板状態算出部

次に、本発明の車両型描画装置の一実施形態として、路面描画の墨入れに用いられたものについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の車両型描画装置の全体構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図を示している。また、図２は、図１の車両型描画装置のスケルトン図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図を示している。本実施形態の車両型描画装置は、自走可能な車両型であり、主要な構成は車体１の内部に配設され、それらの構成は配線接続管２を介して外部のリモートコントローラに接続されている。なお、車体１の内部構成には、外部電源から配線接続管を介して給電される。

図中の符号３Ｌ，３Ｒは、図１ｂ或いは図２ｂの左側面図において、車体１内のやや右側に配設された左右駆動輪である。この左駆動輪３Ｌ及び右駆動輪３Ｒは、同一の車軸上に配設されており、夫々、個別のモータ、即ち左駆動輪駆動用モータ４Ｌ及び右駆動輪駆動用モータ４Ｒによって駆動される。左駆動輪駆動用モータ４Ｌ及び右駆動輪駆動用モータ４Ｒの回転軸には駆動プーリ５Ｌ，５Ｒが取付けられ、左駆動輪３Ｌ及び右駆動輪３Ｒの車軸には従動プーリ６Ｌ，６Ｒが取付けられ、夫々、駆動プーリ５Ｌ，５Ｒと従動プーリ６Ｌ，６Ｒにベルト７Ｌ，７Ｒが巻回されている。左駆動輪駆動用モータ４Ｌ及び右駆動輪駆動用モータ４Ｒは、何れもステップモータであり、入力されるステップ数分だけ、何れの方向にも回転可能である。従って、左駆動輪３Ｌ及び右駆動輪３Ｒは、互いに同方向にも逆方向にも回転可能である。

なお、左駆動輪駆動用モータ４Ｌの回転軸及び駆動プーリ５Ｌ及び従動プーリ６Ｌ及びベルト７Ｌは左駆動ケース８Ｌ内にほぼ気密状態に収納されており、左駆動ケース８Ｌの内部は左駆動輪３Ｌの車軸部分だけが外部に連通している。また、同様に、右駆動輪駆動用モータ４Ｒの回転軸及び駆動プーリ５Ｒ及び従動プーリ６Ｒ及びベルト７Ｒは右駆動ケース８Ｒ内にほぼ気密状態に収納されており、右駆動ケース８Ｒの内部は右駆動輪３Ｒの車軸部分だけが外部に連通している。また、左駆動輪３Ｌ及び右駆動輪３Ｒの外周には、ゴム製ベルトからなる滑り止め９が施されている。

前記左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒの中間部にあって、それらの車軸と直交する方向に１つの従動輪１０が配設されている。この従動輪１０は、路面に対して何れの方向にも自在に回転する自在輪であることが要件であり、本実施形態では、球で構成されている。自在輪としては、例えば周知のキャスターが考えられるが、本実施形態では、左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとを逆方向に回転したり、同方向に回転したりを繰り返すため、例えば両駆動輪３Ｌ，３Ｒを同方向に回転している状態から逆方向に回転する場合、キャスターの車体取付点がキャスターの車軸からずれている分、車体１に余分な挙動が生じる。その点、従動輪１０を球で構成すれば、球は、理論上、常に路面と点接触であり且つ回転慣性が抑えられている限り、いつでも、どの方向にも回転可能である。ちなみに、球からなる従動輪１０は、３つのボールで車体１に回転自在に支持されている。

前記左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒの中間部にはマーキング装置１１が配設され、ちょうど両駆動輪３Ｌ，３Ｒの真ん中に、路面にマーキングするための描画円板１２が配設されている。この描画円板１２は、アルミニウム製円板であり、描画円板回転用モータ１３によって回転される。描画円板回転モータ１３の回転軸には駆動プーリ１４が取付けられ、描画円板１２の回転軸には従動プーリ１５が取付けられ、駆動プーリ１４と従動プーリ１５とにベルト１６が巻回されている。この金属製円板からなる描画円板１２を回転させながら路面に当接すると、アルミニウム製の描画円板１２が削れてアルミニウムの金属粉が路面に付着する。本実施形態は、このアルミニウムの金属粉によって路面に線や図柄を描画する。なお、描画円板回転用モータ１３の回転軸及び駆動プーリ１４及び従動プーリ１５及びベルト１６は描画機構ケース１７内にほぼ気密状態に収納されており、描画機構ケース１７の内部は描画円板１２の回転軸部分だけが外部に連通している。

描画機構ケース１７は、従動輪１０側に配設された揺動軸１８を介して、上下方向に揺動可能なるように車体１に取付けられている。一方、描画機構ケース１７を挟んで揺動軸１８の反対側には描画機構昇降用モータ１９が配設され、その回転軸にクランクアーム２０が取付けられ、そのクランクアーム２０は描画機構ケース１７の下面を支持している。従って、描画機構昇降用モータ１９を回転してクランクアーム２０により描画機構ケース１７の下面を上方に押し上げれば描画機構ケース１７が揺動軸１８回りに上方に回転して描画円板１２は路面から離間し、描画機構昇降用モータ１９を逆回転してクランクアーム２０による描画機構ケース１７の支持を開放すれば描画機構ケース１７が揺動軸１８回りに下方に回転して描画円板１２は路面に当接する。即ち、本実施形態の車両型描画装置によって路面に描画しないときには描画機構昇降用モータ１９を回転して描画円板１２を路面から離間しておき、描画するときだけ描画機構昇降用モータ１９を逆回転して描画円板１２を路面に当接させる。なお、描画機構ケース１７の揺動軸１８には、回転角センサ２１が取付けられている。

車体１内にあって、左駆動ケース８Ｌ、右駆動ケース８Ｒ、従動輪１０、マーキング装置１１の上方には気密な制御ケース２２が配設され、内部には、ＣＰＵを搭載するメインボード２３、インタフェースやドライバを備えたＩ／Ｏボード２４、記憶装置を搭載するメモリボード２５などが配設されている。制御ケース２２の下方には、送風機用モータ２６で回転駆動される送風機２７が配設され、送風機２７と制御ケース２２とはフレキシブルダクト２８で接続されている。また、制御ケース２２と左駆動ケース８Ｌ及び右駆動ケース８Ｒとはフレキシブルダクト２９で接続され、制御ケース２２と描画機構ケース１７とはフレキシブルダクト３０で接続されている。

従って、図３に示すように、送風機２７から制御ケース２２内に送給された冷却風は、当該制御ケース２２内を冷却した後、左駆動ケース８Ｌ及び右駆動ケース８Ｒ及び描画機構ケース１７内に送給され、左駆動ケース８Ｌ内の駆動系を冷却した後、左駆動輪３Ｌの車軸から外部に噴出し、右駆動ケース８Ｒ内の駆動系を冷却した後、右駆動輪３Ｒの車軸から外部に噴出し、描画機構ケース１７内の駆動系を冷却した後、描画円板１２の回転軸から外部に噴出する。前述のように、本実施形態ではアルミニウム製の描画円板１２のアルミニウム粉で路面に描画するため、その粉が装置の近傍に舞い上がる可能性がある。また、道路の路面には塵埃が漂っている。本実施形態では、前述のように装置の冷却風を駆動輪３Ｌ，３Ｒの車軸並びに描画円板１２の回転軸から外部に噴出させているので、これらの塵芥が駆動系内に侵入するのを抑制防止することができる。

また、車体１の平面視四隅には、例えば圧電素子や接触スイッチなどで構成される接触センサ３１が取付けられている。本実施形態では、左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの駆動状態、具体的には左右駆動輪駆動用モータ４Ｌ，４Ｒの駆動状態から自車の位置情報を求めるので、車両型描画装置が何かに接触したり、何かが車両型描画装置に接触したりして左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの駆動状態と車両型描画装置の移動状態とがズレてしまうと正しい位置情報が得られず、結果的に正確な路面描画ができなくなってしまう。そのため、接触センサ３１により外部からの接触が検出されたら描画を一旦中止させるようにしている。

そして、本実施形態では、装置全体の重心が、図２ａに示す平面視で、左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの中間部から従動輪１０側に所定距離だけ離れた位置（図の白黒の○）になるように重量バランスしている。本実施形態の車両型描画装置では、マーキング装置１１の描画円板１２を回転させながら路面に当接した状態で、例えば左右駆動輪３Ｌ，３Ｒを僅かな速度差で逆方向に回転させれば、極めて径の小さな円弧を路面に描くこともできるし、左右駆動輪３Ｌ，３Ｒを同期させて同方向に回転させれば、ほぼ完璧な直線を路面に描くこともできる。また、左右駆動輪３Ｌ，３Ｒに位相差をつけて同方向に回転させれば、曲率の小さな、即ち曲率半径の大きな円弧を描くことも可能である。また、それらの組合せによって所定の図柄を路面に描くことも可能である。例えば、速度規制のための数字の路面標示や、進行方向を規制する矢印の路面標示は、法規によってサイズが決まっている。これらの図柄のサイズに応じた走行軌跡、具体的には左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの駆動状態を予め記憶しておき、その駆動状態通りに左右駆動輪３Ｌ，３Ｒ、つまり左右駆動輪駆動用モータ４Ｌ，４Ｒを駆動すれば、所定の図柄を路面に描くことが可能となる。

２つの左右駆動輪３Ｌ，３Ｒと１つの従動輪１０で路面に追従するためには、それらの車輪の接触点を結ぶ三角形の内側に重心があることが必須である。しかしながら、装置全体の重心が従動輪１０側に寄りすぎてしまうと、従動輪１０の荷重が大きくなりすぎてしまう。本実施形態の従動輪１０は球であり、路面の何れの方向にも転がりやすくしてあるものの、従動輪１０の荷重が大きくなりすぎると摩擦抵抗が増大するため、例えば左右駆動輪３Ｌ，３Ｒに位相差を付けて回転させる場合や逆方向に回転させる場合、従動輪１０の摩擦抵抗によって車体１の挙動が阻害され、マーキング装置１１によるマーキングが阻害される恐れがある。一方、装置全体の重心を左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの車軸側に寄せすぎてしまうと、例えば左右駆動輪３Ｌ，３Ｒ側が下になる坂道で従動輪１０の荷重が抜けてしまい、路面に正確に追従できなくなる。そこで、装置全体の重心を、平面視で、左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの中間部から従動輪１０側に所定距離だけ離れた位置とした。

制御ケース２２内に配設されたメインボード２３、Ｉ／Ｏボード２４、メモリボード２５によって本実施形態の車両型描画装置の制御装置が構成される。制御装置の概要を図４のブロック図に示す。制御装置３２は、演算処理を司るＣＰＵ３３、各種センサやデータの入出力を適合化するインタフェース３４、各種プログラムや演算処理の結果を記憶する記憶装置３５、ＣＰＵ３３からの制御信号をアクチュエータの駆動信号に変換するドライバ３６Ｌ，３６Ｒ，３７〜３９を備えて構成される。また、ステップモータで構成される左右駆動輪駆動用モータ４Ｌ，４Ｒの駆動状態は駆動状態センサ４０Ｌ，４０Ｒによってモニタされる。なお、データ入力部１０１、データ出力部１０２、表示部１０３は、リモートコントローラに設けられている。

実際には、プログラムに従った演算処理で制御装置３２内に構築される機能部を図６にブロック図化して示す。本実施形態では、制御装置３２内に、機能部として、直線描画部４１、曲線描画部４２、図柄描画部４５、左駆動輪駆動状態算出部４７、右駆動輪駆動状態算出部４８、描画円板状態算出部４９を備え、曲線描画部４２内には、データ入力曲線描画部４３と円弧補間曲線描画部４４とが構築され、図柄描画部４５内には、自車方向算出矯正部４６が構築されている。直線描画部４１は、例えば直線を描画する方向に自車が向いている状態で、左右駆動輪３Ｌ，３Ｒを同期して同方向に回転駆動することで路面に直線を描画する。

曲線描画部４２内のデータ入力曲線描画部４３は、データ入力部１０１から入力された道路の曲率又は曲率半径に応じて、路面に円弧曲線を描画する。具体的には、例えば図６ａに示すように、道路端から所定の距離の位置に外側線を構成するレーンマーカを塗装する場合、その下書きである墨入れ時に、直線路から曲線路への移行位置にあって且つ描くべき円弧曲線の描画開始方向、即ち円弧曲線の接線方向に車体１が向いている状態で、データ入力部１０１から、例えば円弧の内側における道路端の円弧曲率半径を入力すると、それに、外側線の離すべき距離を加算した半径でマーキング装置１１の描画円板１２が移動する軌跡を設定し、その軌跡を移動するために必要な左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの移動軌跡を設定する。

曲線描画部４２内の円弧補間曲線描画部は、リモートコントローラで装置そのものを移動することにより入力された３点の位置データを円弧補間し、そこから描くべき円弧曲線の曲率又は曲率半径を算出して、路面に円弧曲線を描画する。具体的には、例えば図６ｂに示すように、道路端から所定の距離の位置に外側線を構成するレーンマーカを塗装する場合、その下書きである墨入れ時に、下書き用円弧曲線の開始点に車体１をリモートコントローラで移動して、その位置を記憶させ、次いで下書き用円弧曲線の中間点（開始点及び終了点を除いて、どの位置でも構わない）に車体１をリモートコントローラで移動して、その位置を記憶させ、次いで下書き用円弧曲線の終了点に車体１をリモートコントローラで移動して、その位置を記憶させる。その間、車体１はどちらに向いていても良い。制御装置３２内では、左右駆動輪駆動用モータ４Ｌ，４Ｒの駆動状態を駆動状態センサ４０Ｌ，４０Ｒでモニタしているので、車体１がどちらに向いているかもモニタでき、その分を差し引いて、インプットされた３点の位置データだけを抽出することが可能となる。この３点の位置データを抽出したら、円弧曲線の開始点、中間点、終了点を通る円弧が１つだけ決まるので、その円弧曲線の曲率又は曲率半径でマーキング装置１１の描画円板１２が移動する軌跡を設定し、その軌跡を移動するために必要な左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの移動軌跡を設定する。

図柄描画部４５は、前述したように法規で定められたサイズの道路標示については、その道路標示を描画するために必要な左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの移動軌跡を予め記憶しておく。また、サイズの決められていない道路標示については、その道路標示のサイズをインプットすると、その道路標示そのものがマーキング装置１１の描画円板１２の移動軌跡になるので、その軌跡を移動するために必要な左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの移動軌跡を設定する。

このように図柄を描画するための左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの移動軌跡が設定されても、実際の道路路面上に図柄を正しく描画するためには、自車が、図柄を描画するために必要な方向に向いている必要がある。そこで、図柄描画部４５内に設けられた自車方向算出矯正部４６は、例えば以下のようにして自車の方向を算出し、その方向を矯正する。即ち、例えば図７ｃに二点鎖線で示す道路標示を直線道路の道路端に対して平行に描画する場合にあって描画開始点を通る当該道路端と平行な基準線と平行な方向に自車が向いている必要がある場合には、自車が描画開始点の近傍ではあっても描画開始点にはなく、且つ基準線と平行な方向に向いていない状態で１点をマーキングし、自車が向いている方向に向けて距離Ｌ₀直線移動動してその地点にもマーキングする。例えば、道路の幅方向をＸ軸、長手方向をＹ軸としたとき、描画基準点と最初にマーキングした地点のＸ軸座標Ｘ₁及びＹ軸座標Ｙ₁を測定してインプットし、次に基準線（又は描画開始点）と２点目のマーキング地点のＸ軸座標Ｘ₂を測定してインプットする。これらの座標が分かれば、基準線に対する自車の方向が分かるし、例えば最初の１点目のマーキング位置と描画開始点とのズレも分かるので、それらから自車両の位置を描画開始点とし且つ向きを基準線方向に矯正することができる。

左駆動輪駆動状態算出部４７及び右駆動輪駆動状態算出部４８では、前記直線描画部４１、曲線描画部４２、図柄描画部４５で設定された左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの移動軌跡を達成ために必要な左右駆動輪３Ｌ，３Ｒの駆動状態を算出設定し、駆動状態センサ４０Ｌ，４０Ｒで左右駆動輪駆動用モータ４Ｌ，４Ｒの駆動状態をモニタしながら、制御信号をドライバ３６Ｌ，３６Ｒに出力する。

描画円板状態算出部４９では、描画機構ケース１７の揺動軸１８に設けられた回転角センサ２１に基づいて、描画円板１２の摩耗状態を算出する。本実施形態では、前述のように、描画円板１２のアルミニウム粉で描画するので、描画円板１２は次第に径が小さくなる。描画円板１２の径が次第に小さくなると、当該描画円板１２の外周が路面に当接しているときの描画機構ケース１７は次第に下向きになり、揺動軸１８回りの描画機構ケース１７の回転角が変化する。そこで、描画円板状態算出部４９では、前記回転角センサ２１で検出される描画円板１２路面当接時の描画機構ケース１７の回転角から描画円板１２の外径を求めて、その摩耗状態を算出する。

そして、算出された描画円板１２の摩耗状態、つまり外径変化に応じ、マーキング時の描画円板１２の外周速が常時一定になるようにドライバ３７に制御信号を出力して描画円板回転用モータ１３の駆動状態を制御する。また、算出された描画円板１２の摩耗状態が限界又は限界に近い状態になったら、その旨をデータ出力部１０２に出力し、表示部１０３に表示する。

なお、前記実施形態では、描画円板１２を回転させる描画円板回転用モータと描画機構ケース１７を昇降する描画機構昇降用モータを個別に設けた例について説明したが、以下のようにすれば２つのモータを１つのモータで兼用できる。即ち、図８に示すように、描画機構ケース１７を上下に揺動させる揺動軸２１を当該描画機構ケース１７内に貫通し、揺動軸と描画機構ケース１７との間に、描画機構ケース１７を上方に回転するときにだけ、つまりステップモータで構成される描画機構用モータ５２が図８ｂで反時計方向に回転するときにだけ締結するワンウエイクラッチ５１を介装する。揺動軸２１は、プーリ５３やベルト５４により描画機構用モータ５２で正逆方向に回転可能とし、揺動軸２１と描画円板１２の回転軸とをプーリ５５やベルト５６で連結する。描画機構ケース１７の上方回転限界位置には近接スイッチ５７を配設する。

例えば図８ｂで描画機構用モータ５２を時計方向に回転すると揺動軸２１が同方向に回転して描画機構ケース１７が下方に回転するが、図８ｄのように描画円板１２が路面に当接するとワンウエイクラッチ５１が締結しなくなって描画機構ケース１７はそれ以上下方に回転せず、一方、描画円板１２は描画機構用モータ５２に連結されているので回転し続けるので、路面に描画することができる。この状態から、描画機構用モータ５２を反時計方向に回転すると揺動軸２１が同方向に回転し、ワンウエイクラッチ５１が締結して描画機構ケース１７も上方に回転する。描画機構ケース１７が上方回転限界位置に達すると近接スイッチ５７が作動するので、その作動をもって描画機構用モータ５２を停止する。

この場合、前記実施形態と同様に、揺動軸５１の付近に回転角センサを配設し、描画機構ケース１７の回転角から描画円板１２の摩耗状態を検出しても良いが、例えば描画機構用モータ５２を反時計方向に回転させ始めるとすぐに描画機構ケース１７が上方に回転し始めることから、ステップモータからなる描画機構用モータ５２を反時計方向に回転させ始めたときから近接スイッチ５７の作動によって描画機構用モータ５２を停止するまでのステップ数を用いれば、描画機構ケース１７の回転角を求めることができ、その回転角から描画円板１２の摩耗状態を検出することができる。この場合も、結果的に、描画円板１２が路面に接触している状態から当該描画円板１２の摩耗状態を検出することになる。

また、マーキング装置１１による路面マーキングの方法は、前記に限定されるものではなく、例えば現在用いている酸化チタンの粉末を路面に付着させる方法や、或いは酸化チタン溶液を路面に噴射する方法などが挙げられる。更には、インクや塗料などの液体を噴射するもの、炭酸カルシウムなどの粉体を噴射するもの、或いは、それら液体や粉体を塗布するものも適用可能である。

そして、これらのマーキング装置を用いれば、本発明の車両型描画装置の描画対象は、道路の路面以外に、比較的平坦な描画対象であれば、如何様なものであっても適用可能である。例えば、公園や敷地内の広場、建物の屋上、部屋の床面、水の入っていないプールの底面、氷の張っていないスケートリンクの底面、氷上、雪原なども描画対象となる。更に、装置の小型化に伴って、例えばテーブルや机の表面にも描画することができる。本発明の車両型描画装置の美点は、描画領域の大きさに規制されないことであり、比較的平坦である限り、如何様に広い描画領域にも描画することができる。

ちなみに、描画対象にガタ付きや傾斜があると、車両型描画装置自身の位置がずれて、正確な描画ができない恐れがある。そのような場合には、例えば道路路面のような描画対象上に基準点を設定し、その基準点を、例えばレーザレーダなどの検出装置で検出するとか、傾斜センサで傾斜を検出するなどしながら、自身の位置修正をすれば、正確な描画を継続することが可能となる。

Claims (12)

1. 比較的平坦な描画対象に線や図柄を描画するための車両型描画装置であって、同一車軸上に設けられ且つ互いに同方向にも逆方向にも回転可能で且つ互いに独自に駆動される２つの駆動輪と、前記２つの駆動輪の中間部から当該駆動輪の車軸と交差する方向に所定距離だけ離して配設され且つ描画対象に対して自在な方向に回転し得る１つの従動輪と、前記２つの駆動輪の中間部に設けられ且つ描画対象にマーキングを行うことが可能なマーキング装置と、前記２つの駆動輪の駆動状態を制御しながら前記マーキング装置で描画対象にマーキングを行うことで描画対象に線や図柄を描画する制御装置とを備え、前記マーキング装置は、回転する金属製円板を描画対象に接触させることで、その金属粉により描画対象にマーキングを行うことを特徴とする車両型描画装置。
2. 前記金属製円板をアルミニウム製とすることを特徴とする請求項１に記載の車両型描画装置。
3. 前記制御装置は、前記金属製円板が描画対象に接触している状態から当該金属製円板の摩耗状態を検出する描画円板状態算出部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両型描画装置。
4. 前記描画円板状態算出部は、前記金属製円板の摩耗状態から当該金属製円板の周速が一定になるように当該金属製円板の回転状態を制御することを特徴とする請求項３に記載の車両型描画装置。
5. 前記制御装置を冷却する冷却風を前記２つの駆動輪の駆動系及び前記金属製円板の駆動系に送給し、当該２つの駆動輪の車軸及び金属製円板の回転軸から外部に噴出させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の車両型描画装置。
6. 比較的平坦な描画対象に線や図柄を描画するための車両型描画装置であって、同一車軸上に設けられ且つ互いに同方向にも逆方向にも回転可能で且つ互いに独自に駆動される２つの駆動輪と、前記２つの駆動輪の中間部から当該駆動輪の車軸と交差する方向に所定距離だけ離して配設され且つ描画対象に対して自在な方向に回転し得る１つの従動輪と、前記２つの駆動輪の中間部に設けられ且つ描画対象にマーキングを行うことが可能なマーキング装置と、前記２つの駆動輪の駆動状態を制御しながら前記マーキング装置で描画対象にマーキングを行うことで描画対象に線や図柄を描画する制御装置とを備え、前記制御装置は、描画対象に曲線を描く曲線描画部を備え、前記曲線描画部は、入力された描画対象の曲率又は曲率半径に応じて曲線を描くデータ入力曲線描画部と、入力された描画対象上の３点の位置を円弧補間して曲線を描く円弧補間曲線描画部とを備えたことを特徴とする車両型描画装置。
7. 比較的平坦な描画対象に線や図柄を描画するための車両型描画装置であって、同一車軸上に設けられ且つ互いに同方向にも逆方向にも回転可能で且つ互いに独自に駆動される２つの駆動輪と、前記２つの駆動輪の中間部から当該駆動輪の車軸と交差する方向に所定距離だけ離して配設され且つ描画対象に対して自在な方向に回転し得る１つの従動輪と、前記２つの駆動輪の中間部に設けられ且つ描画対象にマーキングを行うことが可能なマーキング装置と、前記２つの駆動輪の駆動状態を制御しながら前記マーキング装置で描画対象にマーキングを行うことで描画対象に線や図柄を描画する制御装置とを備え、前記制御装置は、描画対象に図柄を描く図柄描画部を備え、前記図柄描画部は、描画対象の直線上にマーキングした２点の位置から自車の方向を算出し且つ矯正する自車方向算出矯正部を備えたことを特徴とする車両型描画装置。
8. 全体の重心を、平面視で、前記２つの駆動輪の中間部から従動輪側に所定距離だけ離れた位置で且つ駆動輪の車軸より低い位置とすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の車両型描画装置。
9. 前記２つの駆動輪の駆動状態を検出する駆動状態検出手段を備え、前記制御装置は、前記駆動状態検出手段で検出された２つの駆動輪の駆動状態から位置に関する情報を算出することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の車両型描画装置。
10. 前記２つの駆動輪に滑り止めを施したことを特徴とする請求項９に記載の車両型描画装置。
11. 前記１つの従動輪が球であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の車両型描画装置。
12. 外部からの接触を検出する接触センサを備え、前記制御装置は、前記接触センサにより外部からの接触が検出された場合には描画を中止することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の車両型描画装置。

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