JPH02282566A - コンクリート床仕上ロボットの制御方式 - Google Patents

コンクリート床仕上ロボットの制御方式

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JPH02282566A
JPH02282566A JP1105467A JP10546789A JPH02282566A JP H02282566 A JPH02282566 A JP H02282566A JP 1105467 A JP1105467 A JP 1105467A JP 10546789 A JP10546789 A JP 10546789A JP H02282566 A JPH02282566 A JP H02282566A
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北爪 正弘
Kazuya Honma
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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、コンクリート打ち込み後に床面を平坦に仕上
げるコンクリート床仕上ロボットの制御方式に関する。
[従来の技術] 近年、建築現場でコンクリート打ちした床を平坦に仕上
げるために使用するコンクリート床仕上ロボットの実用
化が進められている。
このコンクリート床仕上ロボットにあっては、走行輪に
より走行可能なロボット本体の後部にトロウェルとして
知られた回転ごてを設け、回転ごてを回転駆動させなが
らコンクリート打ちが済んだ床を走行して平坦に仕上げ
る。
ロボットの走行運転は手動運転と自動運転が選択でき、
自動運転については、例えば第11図に示すように、コ
ンクリート打ちを行なう壁等で仕切られる区画10内に
施工範囲12を設定し、この施工範囲12内にジグザグ
の走行基準線14でなる走行パターンを設定し、この走
行基準線14に沿ってロボットを自動運転する。
ところで、この種のロボットにあっては、自動運転を途
中で中断して手動により施工運転することでき、その後
、再び自動運転を再開できるようにしているが、安全を
考慮して自動運転再開時には施工範囲12内にロボット
が位置していなければ自動運転を再開できないようにし
ている。従って、自動運転を再開する際のロボットの停
止位置が施工範囲12を外れていた場合には、手動運転
により施工範囲12内に戻してから自動運転を再開させ
ている。
[課題を解決するための手段] しかしながら、このような従来のコンクリート床面仕上
ロボットにあっては、自動運転中に施工範囲を外れて停
止した場合、施工範囲に手動運転で戻さなければ自動運
転を再開できないため、自動運転の再開操作が繁雑にな
る問題があった。
即ち、第11図に示すような走行基準線12に従ってロ
ボットの自動運転を行なっても、足場が悪いために実際
には第12図に示す走行パターン16となる。
このため、例えば第13図に示すように旋回ポイントP
1で旋回した後に施工範囲12を外れようとしたロボッ
トを停止させた場合、ロボットの停止位置18がわずか
であるが施工範囲12の外に出てしまう場合があり、そ
の後に自動運転を再開しようとしても施工範囲12を外
れているために再開できず、手動運転により施工範囲1
2内にロボットを戻してから自動運転を再開しなければ
ならない繁雑さがあった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、施工範囲を外れた位置に停止しても手動で施工範
囲に戻すことなく簡単に自動運転が再開できるコンクリ
ート床仕上ロボットの制御方式を提供することを目的と
する。
[課題を解決するための手段] まず本発明は、走行自在なロボット本体にコンクリート
打ちされた床を平坦に仕上げる回転ごてを設け、所望の
施工範囲に対し走行基準線をジグザクに設定した走行パ
ターンに従って自動運転されるコンクリート床仕上ロボ
ットを対象とする。
このようなコンクリート床仕上ロボットについて本発明
の制御方式にあっては、施工範囲の外側に自動運転の再
開を可能とする再開領域を設定し、停止後の自動運転を
指令した際に前記再開領域であれば自動運転を再開する
ものである。
また自動運転の再開時には、再開領域内を停止前の方向
に向けて直進走行し、該直進走行により次の旋回ポイン
トへの到達距離に一致する距離を走行した時に旋回運転
を行なって本来の走行パターンに従った自動運転に移行
する。
また自動運転を再開した際には、次の旋回ポイントで旋
回した後の走行基準線の延長線と施工範囲境界線との交
点に向けて停止位置から直進走行する。
[作用コ このような構成を備えた本発明によるコンクリート床仕
上ロボットの制御方式にあっては、施工範囲を外れて停
止しても、施工範囲の外側に設定した再開領域内にある
限り自動運転を指令すると設定走行パターンに従った自
動運転を再開することができ、施工範囲に手動で戻す手
間かはふけることから、作業能率を大幅に向上できる。
[実施例] 第1図は本発明のコンクリート床仕上ロボットの制御方
式の制御原理を示した説明図である。
第1図において、12は壁等で囲まれる所望のコンクリ
ート打ちが行なわれる区画内に設定された施工範囲であ
り、施工範囲12の中に走行基準線14をジグザグに配
置した走行パターンの設定が行なわれている。即ち、走
行パターンを構成する走行基準線14は、スタート位置
を81終了位置をEとし、スタート位置Sから横方向(
X方向)に距離Lx移動して旋回ポイントP1に達し、
旋回ポイントP1で左に90°旋回し、縦方向(Y軸方
向)に距離LY定走行て旋回ポイントP2に達し、旋回
ポイントP2で同じく左方向に90゜旋回し、距離Lx
を経て旋回ポイントP3に至り、旋回ポイントP3にあ
っては90°右旋回した後に距離Ly走行して旋回ポイ
ントP4に達し、旋回ポイントP4で右回りに90°旋
回する。以下同様なパターンを停止位置Eまで繰り返す
。このような走行パターンを与える基準線14の具体的
な設定については基準方位N(磁北)に対する施工範囲
12の縦横方向、即ちXY座標系を対応させ、この座標
系について開始位置S1X方向の距離Lx、Y方向の距
離L7.更に、停止位置Eを設定することでジグザグ走
行パターンでなる走行基準線14を設定することができ
る。
本発明の制御方式にあっては、このように施工範囲12
について設定された走行基準線14に沿ってロボットを
自動運転するものであるが、この施工範囲12の外側に
新たに自動運転の再開を可能とする再開領域20を設定
しており、自動運転中に施工範囲12を外れて再開領域
20内で停止した場合には、停止後の自動運転指令に対
し再開領域20内にあることを条件に自動運転を再開で
きるようにしている。
ここで、施工範囲12の外側に形成した再開領域20の
幅Wは、自動運転中にロボットが施工範囲12の境界線
を越えたことを検知して停止を掛けた際に、ロボットの
制御系の応答遅れによりオーバーランしてしまう最大距
離を基準に定める。
例えばW=数十センチメートル程度に設定する。
第2図は本発明による制御方式が適用されるコンクリー
ト床面ロボットの実施例を示した平面図であり、第3図
に側面図を示す。
第2.3図において、22はロボット本体であり、ロボ
ット本体22は一対の走行輪24R,24Lにより走行
可能であり、走行輪24R,24Lにより走行可能であ
り、走行輪24R,24Lのそれぞれに独立に駆動モー
タが設けられており、走行輪24Rを後退方向に回転し
、走行輪24Lを前進方向に回転すれば右旋回ができ、
逆に走行輪°24Lを前進方向に回転し走行輪24Rを
後退方向に回転すれば左旋回ができる。
ロボット本体22の後部にはトロウェル部26が連結さ
れ、トロウェル部26には2枚の回転ごて28が設けら
れ、回転ごて28はトロウェルモータ30により一定速
度で回転駆動される。
また、ロボット本体22の前部にはバンパ一部32が設
けられ、ロボット本体22側の支持フレーム34に対し
板バネ36を介してバンパー38を支持しており、バン
パー38はワイヤー40により位置規制されている。こ
のバンパー38の前部には障害物に衝突したことを検知
する障害物センサが内蔵されている。
更に、第3図に示すようにロボット本体22の上部に対
しては支持ポール42により電源ケーブル44が接続さ
れている。
第4図は第2.3図に示した本発明のコンクリ−ト床仕
上ロボットの制御システム構成を示した実施例構成図で
ある。
第4図において、ロボット全体の制御を行なうCPU等
を用いたコントローラ46が設けられ、コントローラ4
6に対しては第2,3図に示したバンパー38に設けた
タッチセンサとしての障害物センサ38、走行距離りを
検出する移動距離センサ48、ロボットの進行方位θを
検出するジャイロコンパス等を用いた方位センサ50が
接続される。また、コントローラ46に対しては設定パ
ネル52が設けられ、設定パネル52により第1図に示
した施工範囲12、即ち施工範囲12を示す幅と奥行の
設定、施工条件、即ち走行速度、基準方位、横方向の走
行距離Lx、縦方向の走行距離Ly(ラップ幅)、最初
旋回ポイントにおける旋回方向等が設定される。更に、
コントローラ46に対しては表示パネル54が設けられ
、ロボットの制御状態を示すかロボットの走行方位や運
転モードの表示を行なう。
一方、コントローラ46による運転制御のため走行輪2
4L、24Rのそれぞれに設けたモータ56L、56R
の駆動装置58L、58R及びトロウェル部26のトロ
ウェルモータ30を駆動するトロウェル駆動装置60が
設けられる。
一方、オペレータによるロボットの運転制御は無線を用
いたリモコン方式により行なわれ、このためコントロー
ラ46に対し無線受信機62が設けられ、無線受信機6
2に対してはオペレータがハンドセットとして保持する
無線送信機64が設けられる。
第5図は第4図に示したロボット運転制御用の無線送信
機64の一実施例を示す。この無線送信機64にはモー
ド切換スイッチ群、手動運転用スイッチ群、更に自動運
転用スイッチ群が設けられる。
即ち、モード切換用スイッチ群には手動スイッチSW1
、自動スイッチSW2、教示スイッチSW3、解除スイ
ッチSW4が含まれる。また、手動運転用スイッチ群に
は前進スイッチSW5、後退スイッチSW6、左旋回ス
イッチSW7、右旋回スイッチSW8が含まれる。更に
自動運転用スイッチ群には開始スイッチSW9、停止ス
イッチ5W10、再開スイッチSWI 1が含まれる。
更に、全てのモードに共通するスイッチとして非常停止
スイッチ5W12が設けられている。
更に、各スイッチの機能を詳細に説明すると、手動スイ
ッチSWIは手動モードで運転するときに押され、これ
によりロボット本体の表示パネル54の手動運転表示灯
が点灯する。自動スイッチSW2は、自動モードで運転
するときに押され、ロボット本体の表示パネル54の自
動運転表示が点灯する。教示スイッチSW3は教示モー
ド、即ち設定パネル52を使用して走行パターン、走行
速度等を設定する際に使用され、教示スイッチSW3の
操作でロボット本体の設定パネル52による設定操作を
有効とする。
解除スイッチSW4はバンパー38に設けた障害物セン
サの検出状態を解除する際に使用する。
前進スイッチSW5、後退スイッチSW6はスイッチを
押している間、前進、後退が有効となる。
左旋回スイッチSW7及び右旋回スイッチSW8につい
てもスイッチを押している間、旋回が有効となる。
開始スイッチSW9は自動運転を最初に開始する際に操
作する。停止スイッチ5WIOは自動運転を中断する際
に操作する。更に、再開スイッチSWI 1は停止スイ
ッチ5W10により自動運転を中断した後に自動運転を
開始する際に操作する。
第6図は第4図に示したコントローラ46による本発明
によるロボットの全体的な制御処理を示したフローチャ
ートである。
まず、ロボット本体の電源を投入すると、コントローラ
46はステップS1に示すように無線送信機64に設け
られたスイッチ操作が行なわれた否か判定する。即ちコ
ントローラ46は無線受信機62による無線送信機64
からの受信信号を読み込んで無線送信機64におけるス
イッチの状態を調べ、スイッチが押されたことを判別す
るまでステップS1の処理、即ち待ちモードに置かれる
ステップS1でいずれかのスイッチが押されたことを判
別するとステップS2に進み、モード切換スイッチか否
か判別する。即ち、モード切換用スイッチ群としての手
動スイッチSW1、自動スイッチSW2、教示スイッチ
SW3、解除スイッチSW4のいずれであるか判別し、
モード切換スイッチであればステップS3に進んでモー
ド切換処理を行なう。
一方、ステップS2でモード切換スイッチでなかった場
合にはステップS4に進み、手動運転スイッチ、即ち前
進スイッチSW5、後退スイッチSW6、右旋回スイッ
チSW7、左旋回スイッチSW8のいずれであるか判別
し、手動運転スイッチであればステップS5に進んで現
在手動モードにあるか否か判定し、手動モードにあれば
ステップS6の手動運転に進む。
更に、ステップS4で手動運転スイッチでなかった場合
には、自動運転スイッチであることからステップS7に
進んで現在自動モードにあるか否か判定し、自動モード
にあればステップS8に進んで自動運転を行なう。
第7図は第6図のフローチャートに従った本発明のロボ
ット制御方式における手動モードA1自動モードB1待
ちモードC及び解除モードDの運転モード遷移状態図で
ある。即ち、電源投入によりまず待ちモードCとなる。
この待ちモードCにおいて、手動スイッチSW1を押せ
ば手動モードAに移行し、手動モードAから待ちモード
Cへの復帰は非常停止スイッチ5WI2を押せばよい。
また、待ちモードCで自動スイッチSW2を押せば自動
モードBに移行し、非常停止スイッチ5W12を押すか
自動運転完了が判別されると待ちモードCに戻る。また
、自動モードAの状態で自動スイッチSW2を押せば自
動モードBに移行し、同様に自動モードBの状態で手動
スイッチSWIを押せば手動モード八に移行する。
一方、待ちモードCにおいて、解除スイッチSW4を押
すと解除モードDに移行して障害物センサ38による障
害物検出の状態で手動運転ができ、障害物からの後退も
しくは障害物の除去が行なわれると待ちモードCに戻る
第8図は第6図のステップS8に示した自動運転の詳細
を示したフローチャートである。
この第8図のフローチャートに示す自動運転処理につい
ては、前もって設定パネル52を使用して第1図に示し
た施工範囲12内にジグザグに設定した走行基準線14
で成る走行パターン、更に施工範囲12の外側に設定し
た再開領域20の各々が設定されている。
このような自動運転に必要な各種情報の設定状態で、ま
ずロボットを手動運転により第1図に示す施工範囲12
内の開始位置Sに移動して位置決め停止し、続いて自動
モードに切換えた状態で開始スイッチSW9を押すと自
動モードに切換わって第8図に示す自動運転処理のフロ
ーチャートが実行される。
まず、ステップS1で施工範囲12内にあるか否か判定
し、開始位置Sは施工範囲内であることからステップS
2に進み、自動運転を開始する。
即ち、開始位置Sから横方向に引かれた走行基準線14
に沿ってロボットの走行を開始する。この自動運転にお
けるロボット走行制御は、走行基準線14の設定方位に
対する方位センサ50で検出されたロボットの進行方位
との偏差を零とするように走行輪24L、24Rの駆動
制御が行なわれる。
続いてステップS3に進み、走行方向がX方向か否か判
定する。ここで開始位置Sからの最初の走行基準線14
による走行方向はX方向であることからステップS4に
進み、自動運転み開始により移動距離センサ48より検
出される移動距離L(ロボット現在位置)を予め設定さ
れたX方向の移動距離Lxに一致するか否か判定する。
以下、ステップ82〜S4の処理をL=Lxとなるまで
繰り返し、L=LXで最初の旋回ポイントP1に達した
ことを判定するとステップS6に進む。ステップS6に
あっては旋回ポイントが停止位置Eで与えられる終了点
か否か判別し、このときの旋回ポイントP1は終了点で
ないことから、ステップS7に進んで旋回運転を行なう
。旋回ポイントP1については左方向に90°旋回する
旋回情報が設定されていることから、この旋回情報に従
ってロボットは90°左旋回して再びステップS2の自
動運転に進む。旋回ポイントP1通過後の自動゛運転に
あっては、スタート位置Sから旋回ポイントP1までの
走行基準線14の基準方位を旋回ポイントP1における
左旋回90°で修正し、修正後の基準方位と方位センサ
50からの検出方位θとの偏差が零となるように自動運
転する。
続いて、ステップS3で走行方向がX方向か否か判定し
、このとき走行方向はY方向であることからステップS
5に進み、Y方向について予め設定された設定距離Ly
に移動距離センサ48の検出距離が一致するか否か判定
する。なお、ステップS4で最初のセンターポイントP
1が判定された際に距離判別に使用する検出距離りの値
はリセットされており、従ってステップS5にあっては
、旋回ポイントP1からの検出距離りと設定距離Lyと
を比較するようになる。
ステップS5でL=LYが得られるまでステップS2.
S3.S5の処理が繰り返され、L=Ly1即ち旋回ポ
イントP2への到達を判別すると86で終了点か否か判
定した後、ステップS7の旋回運転に進み、旋回ポイン
トP2にあってもロボットを90°左旋回させる。
以下同様にして旋回ポイントP2からP3に進み、旋回
ポイントP3でロボットを90°右旋回して旋回ポイン
トP4に進み、旋回ポイントP4で同様にロボットを右
旋回する。このようなスタート位置S1旋回ポイントP
L、  P2.  P3.  P4の処理が1つのパタ
ーンとなり、以下P4以降の旋回ポイントについて同様
な処理を繰り返す。
そして、ステップS6で停止位置Eでなる終了点が判別
されるとステップS8に進んでロボットの停止処理が行
なわれる。
次に、第8図のフローチャートに従った自動運転中に例
えば第9図の走行パターン16に示すようにY軸方向の
走行基準線14に従った自動運転中にロボットが施工範
囲12を外れて再開領域20の範囲内で停止したとする
具体的には、自動運転中にロボットが異常な動きをして
施工範囲12から外れる方向に動いたことをオペレータ
が見て第5図の無線送信機64に設けた停止スイッチ5
WIOを操作した場合である。
このように自動運転中にロボットが再開領域20の範囲
内の停止位置18で停止した場合には、第5図に示した
再開スイッチSWI 1を操作することで自動運転を再
開できる。
このような再開スイッチ5W11の操作に対し第8図の
フローチャートにあっては、まずステップS1でロボッ
トの停止位置18が施工範囲12から外れていることが
判別されてステップS9に進み、再開領域20内か否か
判定される。このとき再開領域20内にあることから、
ステップS10で施工範囲12の境界線に対する停止位
置18のずれ量ΔL=ΔLxを検出し、ステップSLl
で自動運転を開始する。このステップSllにおける自
動運転は、自動運転中の停止のために停止スイッチSW
I Oを押したときに、それまでの自動運転の制御パラ
メータが全て保持されていることから、保持されている
制御パラメータから停止前の走行方向がY軸方向である
ことを知り、停止位置18から停止前の走行方向、即ち
Y方向に向けて直進走行する自動運転を行なう。
続いてステップS12で旋回ポイントか否か判定する。
この旋回ポイントか否かの判定は停止前に旋回ポイント
P1からの走行距離がわかっていることから、停止前の
走行距離に新たな自動運転再開で得られた距離を累積し
、設定距離Lyに一致したときに旋回ポイントに到達し
たことを判定する。
ステップS12で旋回ポイントへの到達が判定されると
ステップS13に進み、旋回ポイントP2における旋回
情報を使用してロボットを90゜左旋回する。更にステ
ップS14に進み、ステップ゛SIOで検出したずれ量
ΔL=ΔLxを使用して旋回ポイントP2”から次の旋
回ポイントP3までの設定距離りを(Ly+Lo+ΔL
)に修正して再びステップS2の自動運転に移行する。
第9図はY軸方向の自動運転中に施工範囲12を外れて
再開領域20内に停止した場合を例にとるものであった
がX方向の走行中に施工範囲12を外れて再開領域20
内に停止した場合も同様である。
第10図は施工範囲12を外れて再開領域20内にロボ
ットが停止した後の自動運転の再開に対する運転制御の
他の実施例を示した説明図である。
第10図は第9図と同様、旋回ポイントP1からP2に
走行する途中で施工範囲12を外れて再開領域20内の
停止位置18にロボットが停止した場合を示している。
この第10図の実施例にあっては、停止位置18からの
自動運転の再開に対し、次の旋回ポイン)P2以降のX
方向の走行基準線14の破線で示す延長線と施工範囲1
2の境界線との交点Qに向けて停止位置18よりロボッ
トを直進走行させるようにしている。具体的には、自動
運転の再開時に交点Qと停止位置18とを結ぶ直線方位
を求めて、これを基準方位として基準方位に向けた直進
運転を行ない、交点Qへの到達で旋回ポイントP2に向
う旋回制御を行なって再び本来の走行パターンに従った
自動運転に移行させるようになる。
この第10図の自動運転の再開にあっては、最短距離の
直進走行で施工範囲12内に戻って本来の走行パターン
による自動運転に移行することができる。
更に手動運転については、第5図に示した手動スイッチ
SW1による手動モードの設定状態で前進スイッチSW
5、後退スイッチSW6、左旋回スイッチSW7または
右旋回スイッチSW8を押している間、それぞれの手動
運転が有効となる。
また各手動運転のためのスイッチ操作にあっては、スイ
ッチが押されるとまずトロウェル部26を回転させ、次
の各スイッチに対応した運転動作が行なわれる。また手
動運転中に障害物センサ38による障害物検出が行なわ
れるとスイッチが押されていても運転停止となる。
更に、前進スイッチSW5または後退スイッチSW6が
押された時、その時の方位センサ50によるロボットの
進行方位が基準方位としてセットされ、この新たにセッ
トされた基準方位を維持するように自動運転と同様に方
位修正を行ないながら、直進走行するようになる。
[発明の効果] 以上説明してきたように本発明によれば、施工範囲を外
れて停止しても施工範囲の外側に設定した再開領域内に
停止している限り、再度自動運転を指令すると設定され
た走行パターンに従った自動運転を再開することができ
、従来施工範囲を外れて停止した場合に手動で戻してい
た手間が省けることから、作業能率を大幅に向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御原理を示した説明図;第2.3図
は本発明のコンクリート床仕上ロボットの実施例構成図
; 第4図は本発明の制御方式の実施例構成図;第5図は本
発明のロボット操作に使用するりモコン用無線送信機の
説明図; 第6図は本発明の全体的な制御フローチャート;第7図
は本発明の運転モード遷移状態図;第8図は本発明によ
る自動運転制御のフローチャート; 第9図は再開領域からの自動運転再開処理を示した説明
図; 第10図は再開運転の他の制御処理を示した説明図; 第・11図はジグザグ走行パターンの説明図;第12図
は走行基準線に対する実際のロボット走行パターンを示
した説明図; 第13図は施工範囲を外れて停止した場合の説明図であ
る。 10:区画 12:施工範囲 14:走行基準線 18:停止位置 20:再開領域 22:ロボット本体 24R,24L:走行輪 26:トロウェル部 28:回転ごて 30ニトロウエルモータ 32:バンパ一部 34:フレーム 36:板バネ 38:バンパー 40:ワイヤー 42:ポール 44:電源ケーブル 38:障害物センサ 46:コントローラ 48:移動距離センサ 50:方位センサ 52:設定パネル 54:表示パネル 56R,55L:モータ 58R,58L:駆動装置 60ニトロウエル駆動装置 62:無線受信機 64:無線送信機

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)走行自在なロボット本体にコンクリート打ちされ
    た床面を平坦に仕上げる回転ごてを設け、所望の施工範
    囲に対し走行基準線をジクザクに設定した走行パターン
    に沿って自動運転されるコンクリート床仕上ロボットに
    於いて、 前記施工範囲の外側に自動運転の再開領域を設定し、停
    止後の自動運転を指令した際に前記再開領域内であれば
    自動運転を再開することを特徴とするコンクリート床仕
    上ロボットの制御方式。
  2. (2)請求項1記載のコンクリート床仕上ロボットの制
    御方式に於いて、 自動運転の再開時に、前記再開領域内で前記走行パター
    ンで指定される停止前の走行方向に向けて直進走行し、
    次の旋回ポイントへの到達距離と同一距離を走行した時
    に旋回運転を行なって本来の走行パターンに従った自動
    運転に移行することを特徴とするコンクリート床仕上ロ
    ボットの制御方式。
  3. (3)請求項1記載のコンクリート床仕上ロボットの制
    御方式に於いて、 自動運転を再開した際に、次の旋回ポイントで旋回した
    後の走行基準線の延長線と施工範囲境界線との交点に向
    けて停止位置から直進走行することを特徴とするコンク
    リート床仕上ロボットの制御方式。
JP1105467A 1989-04-25 1989-04-25 コンクリート床仕上ロボットの制御方式 Expired - Lifetime JP2731586B2 (ja)

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