JPH0228152Y2

JPH0228152Y2 -

Info

Publication number: JPH0228152Y2
Application number: JP1985065719U
Authority: JP
Priority date: 1985-05-01
Filing date: 1985-05-01
Publication date: 1990-07-27
Also published as: JPS61180885U

Description

【考案の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野この考案は原子力関連作業等に使用される走行
ロボツトに係わり、特に堰又は踏み板などの段差
部のある障害物自動乗り越え装置に関する。

Ｂ考案の概要本考案は、走行ロボツトにおいて、ロボツト本体の前後に設けたアームにより段差
部を登降し始めるときとし終るときの角度を検出
するとともに、その検出値からロボツトの転落を
防止する手段を設けることにより、ロボツト本体に設けた各種センサーによりロボ
ツト自身が自己姿勢を制御して段差部を自動登降
できるようにしたものである。

Ｃ従来の技術近年、原子力産業関連作業ロボツト等の作業用
移動ロボツトの開発研究が盛んになつて来たが、
ロボツト走行技術の１つとして、堰又は踏み板な
どの段差部を有する障害物を乗り越える走行ロボ
ツトが要望されている。一般に、ロボツトの走行
機構としては車輪式、クローラ式、脚式等があ
る。これらの中で、制御性、エネルギー効率の点
から現在ではクローラ式が主力となつている。こ
のクローラ式ロボツトとして実願昭58−66877号
「走行装置」がある。

ロボツト操作者がロボツトを遠隔操手動操作に
より段差部を走行させる場合、ロボツトの姿勢認
識及び外界認識を常に運転者が最適制御にて行う
必要がある。この最適制御はロボツトを外部より
観察し、ロボツトに指令を出力すれば可能である
が、ロボツトを外部より観察できないで、ロボツ
トに取付けられているセンサやITVカメラによ
り制御する場合には困難を伴う。特に、段差部登
降の際、誤操作によりロボツトが転落するおそれ
が多い。

Ｄ考案が解決しようとする問題点この考案は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、堰又は踏み板などの段差部を有する障害物を
自動的に登降するとともに転落しないようにした
ロボツトの障害物自動乗り越え装置を提供するに
ある。

Ｅ問題点を解決するための手段及び作用この考案はロボツト内部に設けられた各種セン
サーによりロボツト自身が自己姿勢を制御して段
差部を自動登降するとともに、段差部を登降し始
めるときと、終えるときを前後をアームで角度を
検出し、その検出値からロボツトの転落を防止さ
せるように制御する手段を設けたことにある。

Ｆ実施例以下図面を用いてこの考案の一実施例を説明す
る。

第１図において、１は基本姿勢作成手段で、こ
の手段１ではたとえばITVで段差部１１を検知
して段差部１１にロボツト本体１２が登坂する姿
勢で停止している。このとき、ロボツト本体１２
の前アーム１２ａは段差部１１に接触し易いよう
に床面から45度（以下この角度をθ₂と称す）に設
定し、後アーム１２ｂはロボツト本体１２の傾斜
時に床面を検出し易いように床面から30度（以下
この角度θ₃と称す）に設定する。

２は登坂姿勢作成手段で、この手段２は前記の
如き基本姿勢が作成された後に、前アーム１２ａ
に設けられた段差検出センサー（後述）が動作し
たときに段差部１１の登り動作を開始させるもの
である。段差部検出センサーはロボツト本体１２
が床面に対して10度傾斜する角度θ₁又は前アーム
１２ａが段差部１１に接触して登坂姿勢に入るこ
とを判断させる。そして、登坂姿勢に入ると前ア
ーム１２ａは常に段差部１１に接触するように押
し下げられるようにしてある。

第１図Ａ，Ｂを経て、Ｃにおいて、ロボツト本
体１２が段差部１１を登坂し始め、ロボツト本体
１２の傾斜が大となり、またＤにおいて前アーム
１２ａが水平以下（水平より下に回動した状態）
となると、前アーム１２ａが段差部１１の頂上に
達したものと判断し、後アーム１２ｂを下方へ回
動させる。このとき前アーム１２ａは常に段差部
１１に接触するように押し下げられる。

３は降坂姿勢作成手段で、この手段３は前記の
如き登坂姿勢が終了した後に、前アーム１２ａ及
び後アーム１２ｂに設けられた段差検出センサー
（後述）が動作したときに段差部１１の降坂動作
を開始させる（第１図Ｅ）。この姿勢において、
ロボツト本体１２は水平位で、前アーム１２ａ及
び後アーム１２ｂはロボツト本体１２よりも下位
にあつて略門形をなしている。

第１図Ｆにおいて、前後アームが段差部１１に
対し水平位となるように走行しながら、ロボツト
本体１２は両アーム１２ａ，１２ｂを動作させ
る。このとき、前後アーム１２ａ，１２ｂが段差
部１１と離れた場合、走行は停止され、離れたア
ームは再び押し下げられる。ついで第１図Ｇにお
いて、ロボツト本体１２の傾斜θ₁＜−10度で停止
し、下り走行用姿勢を作る。第１図Ｈにおいて、
前アーム１２ａは床に対し水平を保つ様に動かさ
れ、後アーム１２ｂはθ₃＝30゜方向に動かす。こ
のとき、前後アーム１２ａ，１２ｂが段差部１１
を離れた場合走行を停止し、離れたアームを再び
押し下げる。第１図Ｉにおいて、前アーム１２ａ
が床と水平かつ接触を保つ様に動作し、かつ走行
する。第１図Ｊにおいて、後アーム１２ｂが段差
部１１と非接触となり、ロボツト本体１２が床に
達したと判断する。第１図Ｋにおいて、ロボツト
本体１２の傾斜角θ₁＞−10度で段差部１１を略降
坂し終えたと判断する。

４は終段姿勢作成手段で、この手段４では前記
の降坂姿勢が終了した後に、ロボツト本体１２の
傾斜角θ≒0゜であることを検知して走行停止し、
走行用姿勢を備えた基本姿勢の準備をする。かく
して、ロボツト本体１２が段差部１１を乗り越え
ると、第１図Ｍに示す如く最初の基本姿勢作成手
段１で基本姿勢が作られる。第２図は前記諸動作
を行う場合のロボツト本体傾斜角θ₁、前アーム回
転角θ₂及び後アーム回転角θ₃の関係を示す凡例で
ある。

なお、ロボツト本体１２が段差部１１を走行中
に、ロボツト本体１２が左右に大きく傾斜したと
きは、傾斜角センサー（後述）により、ロボツト
本体１２は一時停止し、次に傾斜を修正すべく、
その傾斜側のクローラ等を駆動させ自動的に姿勢
を修正する。

第６図から第８図は前記動作制御のフローチヤ
ートである。同図において、前述したロボツト本
体１２の各姿勢Ａ〜Ｍをそれぞれ該当するステツ
プの様に丸印を付して記した。

次に第１図及び第２図に示したロボツト本体１
２の要部の具体的な構成について第３図Ａ，Ｂを
参照して述べる。第３図Ａ，Ｂにおいて、２１は
機器等が搭載される２本の平行な支持部材であ
り、その前後両端部には取付台２２，２３が取付
けられている。取付台２２にはロボツト本体の前
後方向の傾斜を検出する傾斜センサー２２ａと、
ロボツト本体の左右方向の傾斜を検出する傾斜セ
ンサー２２ｂが設けられている。また、前記取付
台２２，２３には軸受部２４，２５が設けられ、
その軸受部２４，２５により前後方向に対して直
角をなすメインシヤフト２６，２７がそれぞれ回
転可能に支持されている。前側のメインシヤフト
２６には前後方向に平行な一対の前アーム１２ａ
の基端部が結合されている。前アーム１２ａの先
端部には前後方向に対し直角に前輪軸２８が取付
けられる。２９は前側ゴム車輪である。前記前ア
ーム１２ａのメインシヤフト２６側には段差検出
センサー３０が設けられ、このセンサー３０によ
り階段に突き当つたかが判断される。

前記メインシヤフト２６の長手方向中央部に
は、ウオームホイール３１が取付けられていて、
このウオームホイール３１に前記取付台２２に取
付けられた前アーム駆動装置３２のウオーム駆動
軸３３が噛合されている。後側のメインシヤフト
２７には連結材３４で連結された前後方向に平行
な一対の後アーム１２ｂの基端部が結合されてい
る。後アーム１２ｂの先端部には後輪軸３５が取
付けられ、その軸３５には後側ゴム車輪３６が回
転自在に取付けられている。前記後側メインシヤ
フト２７の中央部にはウオームホイール３７が取
付けてあり、このウオームホイール３７に、前記
取付台２３に取付けられた後アーム駆動装置３８
のウオール駆動軸３９が噛合されている。前記後
アーム１２ｂの後側メインシヤフト２７側には段
差検出センサー４０が設けられ、このセンサー４
０により段差部に突き当つたかが判断される。

４１は右覆帯、４２は左覆帯で、これらは各別
の駆動装置４３，４４により駆動される。４１
ａ，４１ｂ及び４２ａ，４２ｂは前後アームに設
けられた覆帯である。４５は床面検出センサー、
４６，４７は前後アーム傾角検出ポテンシヨメー
タである。

第４図はロボツト本体を制御するためのブロツ
ク図で、インターフエイスIFには第３図Ａに示
した傾斜センサー２２ａ，２２ｂや図示しない放
射線計量サーベイメータ等からなるセンサー出力
が供給される。インターフエイスIFはこれらの
出力をCPUバスSUSを介して中央処理装置CPU
に入力させる。デジタルインプツトDIには段差
検出センサー３０，４０や床面検出センサー４５
等の信号が入力され、これらセンサー出力はデジ
タルインプツトDIからCPUバスSUSを介して中
央処理装置CPUに入力される。DOはデジタルア
ウトプツトで、このデジタルアウトプツトDOは
中央処理装置CPUからの指令を受けて、前後ア
ーム１２ａ，１２ｂや第３図Ａ，Ｂには図示しな
かつたカメラやライト等の制御出力を送出する。
AOはアナログアウトプツトで、このアナログア
ウトプツトAOは中央処理装置CPUからの指令を
受けると、出力にアナログ信号を送出し、この信
号は図示しないケーブルドラム等の制御部CNに
供給される。なお、第４図においてＭはメモリ、
TRは伝送インターフエイスである。

第５図は障害物の各種態様を示し、図中、５１
は堰、５２は踏み板、５３は踏み台、５４は配管
である。しかし、これらの障害物の高さはロボツ
ト本体１２の前後アーム１２ａ，１２ｂの基本姿
勢における高さよりも低いことが必要である。

Ｇ考案の効果以上に説明した本考案によれば、ロボツト本体
がそのアームの高さよりも低い堰、踏み板、踏み
台又は配管などの障害物を自動的に乗り越え、か
つ、走行中にロボツト本体が傾斜すると走行停止
して姿勢を修正するので、障害物の安定した自動
乗り越えができる。しかも、アームを常に障害物
に押し付ける構成であるから走行は安定し、ま
た、前後アーム及び左右覆帯の制御のみで障害物
自動乗り越え制御ができるので、制御方式が簡便
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の制御手段を示すブロツク
図、第２図はロボツト本体及びアームの動作凡例
図、第３図Ａ，Ｂはこの考案に使用されるロボツ
ト本体の要部の具体的な構成を示し、第３図Ａは
平面図、第３図Ｂは第３図ＡのＡ−Ａ線一部断面
正面図、第４図はロボツト本体の制御部のブロツ
ク図、第５図は障害物の例を示す断面図、第６図
から第８図は動作を説明する制御フローチヤート
である。１…基本姿勢作成手段、２…登坂姿勢作成手
段、３…降坂姿勢作成手段、４…終段姿勢作成手
段、１１…段差部、１２…ロボツト本体、１２ａ
…前アーム、１２ｂ…後アーム。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

前後に回動自在なアームが設けられたロボツト
本体と、このロボツト本体に設けられ、この本体
の前後の傾斜角や左右の傾斜角を検出する傾斜角
センサーと、前記アームに設けられ、アームが堰
又は踏み板などの段差部からなる障害物に突き当
つたとき動作する段差検出センサーと、ロボツト
本体に設けられ、ロボツト本体の水平状態を検出
する水平検出センサーとを備え、各センサーの信
号を入力して演算し、その演算出力によりロボツ
ト本体の移動を制御する移動ロボツトにおいて、
前アームが床面に対してなす角度θ₂、後アームが
床面に対してなす角度θ₃を有するように形成する
とともにθ₂θ₃となるようにロボツト本体の姿勢
を作成する基本姿勢作成手段と、段差部を検出し
て前後のアームを下方へ回動させつつ走行する登
坂姿勢作成手段と、ロボツト本体が水平で、か
つ、アームがロボツト本体の下位にある略門形姿
勢になつたとき前後のアームを上方へ回動させる
降坂姿勢作成手段と、前後のアームが略水平位と
なり降坂を終了して停止し基本姿勢に移る終段姿
勢作成手段とを備えたことを特徴とする走行ロボ
ツトの障害物自動乗り越え装置。