JPH01245151A - 球面上走行ロボットの走行制御方法 - Google Patents

球面上走行ロボットの走行制御方法

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JPH01245151A
JPH01245151A JP63072132A JP7213288A JPH01245151A JP H01245151 A JPH01245151 A JP H01245151A JP 63072132 A JP63072132 A JP 63072132A JP 7213288 A JP7213288 A JP 7213288A JP H01245151 A JPH01245151 A JP H01245151A
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JP
Japan
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robot
traveling
sensor
angular velocity
computer
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Pending
Application number
JP63072132A
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English (en)
Inventor
Kosaku Senda
千田 孝作
Tatsuhide Furukawa
古川 達秀
Kiyoshi Sakamoto
坂本 清詩
Shinji Sonoda
園田 真治
Yoshishige Iobe
五百部 良重
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は球形ガスホルダの探傷ロボットに係り、特に、
位置および方向を正確に検知し乍ら走行する自走式ロボ
ツ1−の制御方法に関する。
〔従来の技術〕
従来の自動探傷装置は、第7図ないし第9図に示すよう
に、その構造は外側フレーム1、内側フレーム2、フレ
ーム駆動装置3.3’ 、フレームの吸着装置9.9’
 、探傷用センサ5、および、取付テーブル6、探傷用
走査スキャンX軸7゜7′、Y軸8,8′を主体として
構成され、走行駆動系と探傷走査駆動系とを分離独立し
ていた。
ロボットの所定量走行後、第8図に示すように、探傷駆
動系により球面板37の上の溶接線38゜39をTVカ
メラ11により確認し、その後、探傷走査駆動系により
、探触子(センサ)5.5’のついたテーブル6自体を
X−Y両軸の設定されたパターンの通りに走査してゆく
従来の制御方法について、第9図を用いて説明する。ロ
ボット本体の走査については1人間の判断により一回当
りの走行量を決め、フレーム駆動装置3を動作させ、本
体の走行をするその後、探傷走査駆動系については、X
−Y各軸のアクチュエータ7.8に位置検出器21.2
1’ を接続し、いずれも、カウンタ回路24.24’
 を通した後、記憶演算回路(CPU)26に信号を送
り、演算後、初期設定X−Yパターンの値と比較し乍ら
X軸、Y軸の駆動回路40.41を動作させ、探傷を繰
返してゆく。
これらの従来方法では、探傷走査系の自動操作は自動操
作コントローラ25により行なえるが、ロボット本体自
身の自動走行の考慮はなされていない、この理由は、重
力によるずれ落ち、重力による系統の撓みによる走行方
向のずれなど、制御系とは全く関係のない物理的な現象
で、ずれ量のフィードバックが出来ないため、塔載した
TVカメラで人間が監視し乍らマニアルで手動操作コン
トローラ25′ を操作する方法をとっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では、走行ロボットの重力に対するフレー
ムの変形9重力によるバットの変形による走行方向のず
れ、落下ずれ等について考慮されておらず、計画設定し
た方向および位置に対して発生した方向のずれ、落下ず
れなどのずれ量修正が出来ない欠点があり、ロボット自
体の現位位置を、正態に知ることが出来なかった。
本発明の目的は、これらの重力や本体の撓み等による方
向のずれ、走行量のずれのない、正確な目標への走行を
するための構造と制御の方法を提供する事にある6 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、従来の外面走行ロボットの一部に三軸方向
の角速度検出センサと、これら各三軸に対応して三軸に
加速度センサを搭載し、かつ、センサからの信号変換器
と、地上に信号の演算処理コンピュータを設け、ロボッ
トの走行終了毎に位置、方向を検出し走行方向に修正を
加えることで目的が達成される。
[作用] 本発明では、走行ロボットの中心附近に搭載した三軸方
向の角速度検出センサからの信号は、信号変換後、コン
ピュータにより積分演算処理した後、角度変化として、
角度表示される。この情報により、初期位置からの三軸
方向の角度位置が判明する。
更に、角速度センサの軸に対応して取付けられた加速度
計の信号は、コンピュータの積分演算処理により速度、
二回積分演算処理により距離変化として、距離表示され
る。
即ち、三軸方向の角速度より角度情報を、他の三軸方向
の加速度計より距離情報を得る。
コンピュータにより、タンクの直径と、ロボットの走行
始点位置情報をインプットしてやれば、これと比較して
、ロボット走行毎の現在位置を、正確に知ることが出来
る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図および第2図により説
明する。
本発明の球面走行ロボットは、第1図に示すように、そ
の本体は、外側フレーム1.内側フレーム2.フレー1
1駆動装置3.内外フレーム旋回装置4.探傷センサ5
.探傷センサテーブル6、テーブル走査駆動装置7,8
1球面吸着装置9゜10、球面監視テレビ11.三軸セ
ンサ取付台12、角速度検出センサ13,14,15.
加速度検出センサ16,17.18 (以下これら六ヶ
の検出センサを合せ、センサユニットと称する。)から
構成されている。
即ち、従来の球面走行ロボットに対して、(1)ロボッ
トの中心付近の一部に、三軸方向の独立した角速度検出
センサを設けた。
(2)同上、三軸方向の独立した加速度検出センサを設
けた。
(3)走行方向の修正をするための、内外フレーム間旋
回機構を設けた。
このロボット本体の歩行(走行)動作は、次のようにし
て行なわれる。
即ち、第4図に示す球形タンクの定位置に球面走行ロボ
ットを取付け、この状態で内側フレーム。
外側フレームの各々に取付けられた真空パッド9゜10
で球面に吸着する。走行は外、又は、内側の一方のフレ
ームをタンクに吸着させた後、他のフレームの真空パッ
ドを解放し、このフレームを走行駆動モータ3で送り出
し、所定位置でこのフレームの真空パッドを用いて球面
に吸着させる。この後、他のフレームの真空パッドを切
って同様にフレームを送り出すことで歩行走行が可能と
なる。
フレームを走行する場合、パッドが球面から完全に浮く
様に、また、吸着する時は本体よりパッドに加圧力が掛
けられるよう、パッドとフレームの間にシリンダを介し
て取付けた方が効果的である。
また、上フレームと下フレームを別々に旋回し、ロボッ
トの進行方向をも自由に変えることができ、この場合の
歩行順序も前後進の場合と同一で、駆動モータとして旋
回モータを廻してやればよい。
次に、全体の制御システムの構成について、第2図を用
いて説明する。
球面走行ロボットの走行駆動モータ3.内外面フレーム
の旋回駆動モータ4.探傷テーブルの走査駆動モータ7
.8の各々のモータには位置検出器19,20.21が
設けられ、各々の位置検出信号はカウンタ回路22,2
3.24を経て、全体制御盤25に入り更に、記憶演算
回路(コンピュータ)26の内部で指令値と比較され、
指令値との差分のみ、制御盤25を通して各駆動モータ
にフィードバックされる。初期設定値は、ロボットの走
行する入き方向、距離[(緯度方向)(経度方向)コに
ついて設定してやる即ち、(1)走行方向の設定(ロボ
ットの向き)(2)走行距離の設定(緯度方向、経度方
向)(3)走行後の走査スキャン寸法の設定。
(x−y各方向のスキャン寸法決定) の三条外を設定してやる。
次に、探傷用センサ5は、プリアンプ29を通して信号
を増11] した後、探傷試験1fi30に入る。
探傷試験機内で信号処理化した検査データ信号は、コン
ピュータに送られ、傷の種別、形状、存在場所、他のデ
ータに処理され、収録装置31にデータ収録される。ま
た、必要に応じて、探傷データのプリントアウトを行な
う。
この場合、コンピュータが大容量化してしまうため、コ
ンピュータ26は、制御用と、探傷データ処理用とを分
けて設ける方が望ましい。
次に、ロボット本体の中央部付近に設けたセンサユニッ
トとその制御について説明する。
センサユニットは、ロボットの中央部付近に取付台12
を設け、この上に堅固に取付ける。
センサユニットは、前述のように、三軸方向の角速度検
出センサ合計三個と対応する三軸方向の加速度センサ合
計三個より構成されるが、その配置は、第3図、第4図
に示すように、球形タンクの緯度方向の角度変化をY軸
、経度方向の角度変化をX軸、ロボット本体の旋回角を
Y軸とすると、これらの三軸を、第3図に示すように、
各軸とも互いに90”直交するように三軸のセンサを配
列する。
即ち、角速度センサを13.14.15のように、加速
度センサを16.17.18のように配列してやる。
この様にセンサユニットを配列してロボットの中心部附
近に取付けた後、初期ロボットの取付設定位置を原点(
基準点)として設定する。
その後、ロボット本体が走行すれば、センサユニットの
各軸センサが動作し、変化に対応した変位信号(主とし
て電圧変化)を生じる。
この信号を増巾器32.33で増巾した後、A/D変換
器34.35によりデジタル変換し、演算処理用コンピ
ュータ36に入力する。
このコンピュータにより角速度信号を精分演算して変位
角度として表示する。
一方、加速度センサの検出信号も同様にコンピュータに
より演算処理する事により距離として表示する。この様
にして得られた三軸方向の角度と、三軸方向の距離から
球の表面のどこにロボットが存在するのかコンピュータ
で計算し、現実に発生する重力落下ずれや重力による本
体変形歪による進行方向のずれ量を定量的に計測する事
ができる。
第5図に示す球形ガスボルダ上の0点を基点(始点)と
して、走行スタートし、X軸(線点の変化しない方向→
経度方向)方向に走行し乍ら探傷する場合について説明
する。
第6図に示すように、まず、0点の位置でロボットの走
行方向をX軸方向に向ける。所定時間TI走行し停止位
置Aでセンサユニットの信号情報を基に方位角度2位置
を演算し、目標ラインとのずれ量ΔYおよび走行ずれ角
度−〇ylを確認する。次いで、ロボットを目標ライン
、ポインI・Bへ移動するが、この場合の設定値はΔY
1.および、角度はずれ角と反対に+0y2(距離によ
って変化する)となる。ポイントB2に達したら、ロボ
ットの走行方向を、フレーム旋回モータ4を用いて、目
標のX軸うインに合せ、Cポイントより探傷走査(スキ
ャンニング)を開始する。
また、スキャンニング完了後、コンピュータよりの指示
で、再度旋回モータでロボットの向きを+θy1にセッ
トする。この状態より次のポイントEまで走行するが、
重力等の影響で、ポイントAと全く同様に落下ずれΔY
を生じ、丁度目標ライン上のポイントE′に到達する。
しかし、従来の経験では、落下ずれ量は周囲条 4件(
雨によるぬれ、風圧、温度によるパッドの影響)により
変化するため、ポイントE′で再びセンサユニッ1−で
位置の確認をしてやる方が高精度の走行が可能となる。
この様にして走行−センサ位置確認−位置方向修正を繰
返すことによって、高精度で目標ラインを走行すること
ができる。
本実施例によれば、ロボッ1への駆動系の誤差に関係な
く現在位置を確認し、位置、方向を修正することが出来
る。
このため、従来のロボットでは不可能であった重力落下
ずれや、剛性撓みによる走行方向ずれ等を検知し乍ら走
行方向・位置の修正ができ、正確。
高精度な目標への走行が可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、球面走行ロボットに搭載した三軸方向
の角速度、および、加速度センサユニットにより、コン
ピュータと組合せて、ロボットの現在位置を独立して計
測することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の球面走行ロボットの構造
図、第2図は、本発明の一実施例のロボット走行制御シ
ステム図、第3図はセンサユニットの斜視図、第4図は
球形ガスホルダの側面図。 第5図、第6図は本発明のロボット走行方法を示すパタ
ーン図、第7図、第8図は従来の球面走行ロボットの構
造図、第9図は従来のロボット探傷制御システムのブロ
ック図である。 1.2・・・走行フレーム、3・・・走査駆動装置、4
・・・旋回装置、5・・・探傷センサ、7,8・・・走
査駆動装置、9,10・・・吸着装置、11・・・テレ
ビカメラ、12・・・センサユニット取付台、13〜1
5・・・角速度検出センサ、16〜18・・・加速度検
出センサ。 第1[!1 63囚 第4(!1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、球面吸着機構と球面上の走行機構と、走行方向を変
    化する方向変換機構とを備えた走行ロボットと、前記走
    行ロボットの各機構を制御するための制御装置と制御量
    を計算指令するコンピュータと、これらの機器間を結ぶ
    ケーブルおよび吸着系のホースとから成る球面上走行ロ
    ボットにおいて、 前記走行ロボットの一部に三軸方向の角速度検出用セン
    サとこれに対応する三軸方向の加速度検出用センサを搭
    載し、前記センサからの信号をA/D変換した後、前記
    コンピュータで演算処理し、球面上の位置、方位情報と
    し、前記走行ロボットの必要走行量毎に初期設定値と比
    較し乍ら方向、位置を修正することを特徴とする球面上
    走行ロボットの走行制御方法。 2、特許請求の範囲第1項において、 搭載する前記センサに、三軸方向の前記角速度検出セン
    サを搭載し、三軸方向の角速度信号を前記コンピュータ
    で演算処理し、方位角度のみから、前記ロボットの球面
    上の位置を求め、これに基づいて前記ロボットの走行方
    向を修正することを特徴とする球面上走行ロボットの走
    行制御方法。 3、特許請求の範囲第1項において、 搭載する前記センサに、一軸もしくは二軸の角速度検出
    センサを搭載し、一軸もしくは二軸方向の信号情報によ
    り前記ロボットの走行方向を修正することを特徴とする
    球面上走行ロボットの走行制御方法。 4、特許請求の範囲第1項において、 前記角速度検出用センサと前記加速度検出用センサと、
    A/D変換器と、前記コンピュータを含めてセンサユニ
    ットとして前記走行ロボットに搭載し、前記センサユニ
    ットより直接角度および位置の情報が得られるようにし
    たことを特徴とする球面上走行ロボットの走行制御方法
JP63072132A 1988-03-28 1988-03-28 球面上走行ロボットの走行制御方法 Pending JPH01245151A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03294190A (ja) * 1990-04-12 1991-12-25 Agency Of Ind Science & Technol 歩行脚進路修正歩行装置
JPH06138107A (ja) * 1992-10-27 1994-05-20 Kawasaki Steel Corp 自立走行式探傷装置
JP2009014436A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Jfe Steel Kk 球形タンクの溶接検査システム
CN111791230A (zh) * 2020-05-20 2020-10-20 北京旷视机器人技术有限公司 机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人

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