JPH0441364Y2 - - Google Patents

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JPH0441364Y2
JPH0441364Y2 JP1985109272U JP10927285U JPH0441364Y2 JP H0441364 Y2 JPH0441364 Y2 JP H0441364Y2 JP 1985109272 U JP1985109272 U JP 1985109272U JP 10927285 U JP10927285 U JP 10927285U JP H0441364 Y2 JPH0441364 Y2 JP H0441364Y2
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underwater
culvert
robot body
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は水中ロボツトの姿勢確認装置に関す
るもので、水中ロボツトの姿勢を監視しやすくし
たものである。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a posture confirmation device for an underwater robot, which makes it easier to monitor the posture of an underwater robot.

壁面のある水路の清掃、監査等を行なう目的
で、水中ロボツトが開発されている。この水中ロ
ボツトは、陸上側の監視及び制御部からの指令に
従つて、壁面のある水路を進行し、清掃監査等を
行うものである。
Underwater robots have been developed for the purpose of cleaning, inspecting, etc. waterways with walls. This underwater robot navigates through a waterway with walls and performs cleaning inspections, etc., in accordance with commands from a monitoring and control unit on the land side.

このように、水中で作業を行うロボツトの制御
システムには、ロボツトの進行方向、傾きなどの
姿勢を確認するために、姿勢確認装置が設けられ
ている。ロボツトの姿勢を確認するためには、水
中ロボツトに姿勢検出手段を設けることになる
が、従来は、その方向角(ヨウ角)の検出器とし
て高価で寿命の短いジヤイロ方式のものを利用し
ている。また、ジヤイロ方式のものは、検出信号
を水中ロボツト内で発生し陸上側に伝送しなけれ
ばならないことから、水中ロボツト内に複雑な回
路を設けることになる。
As described above, a control system for a robot that performs work underwater is provided with an attitude confirmation device to confirm the attitude of the robot, such as its direction of movement and inclination. In order to check the robot's attitude, an underwater robot must be equipped with attitude detection means, but conventionally, an expensive and short-life gyroscope type detector was used to detect the direction angle (yaw angle). There is. Furthermore, in the case of the gyroscope type, a detection signal must be generated within the underwater robot and transmitted to the land side, which requires a complicated circuit to be provided within the underwater robot.

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、
水中ロボツトの位置姿勢を簡単な手段でしかも正
確に検出し得、さらに、陸上側においても姿勢監
視をわかりやすくし得、またロボツト制御も行い
やすくした水中ロボツトの姿勢確認装置を提供す
ることを目的とする。
This idea was made in view of the above circumstances.
It is an object of the present invention to provide a posture confirmation device for an underwater robot that can accurately detect the position and posture of an underwater robot by a simple means, and also makes posture monitoring easy to understand even on the land side, and also makes it easy to control the robot. shall be.

この考案では、水中の暗渠又は水路中を進行す
る水中ロボツト本体と、前記水中ロボツト本体と
前記暗渠又は水路の左右壁面との各距離を検出す
るために、前記水中ロボツト本体に取付けられた
所定音波検出器と、前記所定音波検出器の検出出
力を水中ケーブルを介して陸上側のデータ処理部
に導く手段と、前記データ処理部で得られた前記
左右の各距離に対応する左右データを加算し、そ
の結果による第1データと、前記左右壁間の予じ
め定められた実際の距離を示す第2データとを比
較し、前記第1データの値が前記第2のデータの
値よりも大きいか又は等しいかによつて、前記水
中ロボツトの進行方向を判定する判定手段と、前
記判定手段からの出力データに基いて、モニタの
画面上の基線に対して前記第1データと第2デー
タの差に応じた間隔を保つ監視ラインを該画面上
に表示させる手段とを用いて、上記目的を達成す
るものである。
In this invention, a predetermined sound wave is attached to the underwater robot body to detect distances between the underwater robot body moving in an underwater culvert or waterway, and the distances between the underwater robot body and the left and right walls of the culvert or waterway. a detector, a means for guiding the detection output of the predetermined sound wave detector to a data processing unit on the land side via an underwater cable, and a means for adding left and right data corresponding to each of the left and right distances obtained by the data processing unit. , the first data resulting from the comparison is compared with second data indicating a predetermined actual distance between the left and right walls, and the value of the first data is greater than the value of the second data. determining means for determining the traveling direction of the underwater robot depending on whether the first data and the second data are equal to or equal to each other; The above object is achieved by using means for displaying monitoring lines on the screen that maintain intervals according to the difference.

以下この考案の一実施例を図面を参照して説明
する。
An embodiment of this invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において区分けする領域は陸上側であ
り、また領域は水中側である。水中側の領域に
は、水中ロボツト本体11があり、このロボツト
本体11は、防水ターミナルボツク12から導出
された超音波検出器13A,13B,13C,1
3D、ピツチ角、ロール角情報を発生する傾斜角
度発振器14を有する。超音波検出器13A〜1
3Dは、水中ロボツト本体11の暗渠壁に対する
左右、上下距離計測及び方向角度(ヨウ角)検出
情報を得るためのものである。
In FIG. 1, the area divided is the land side, and the area is the underwater side. In the underwater side area, there is an underwater robot body 11, and this robot body 11 has ultrasonic detectors 13A, 13B, 13C, 1 led out from a waterproof terminal box 12.
It has a tilt angle oscillator 14 that generates 3D, pitch angle, and roll angle information. Ultrasonic detector 13A-1
3D is for obtaining horizontal and vertical distance measurement and direction angle (yaw angle) detection information of the underwater robot main body 11 relative to the culvert wall.

水中側と陸上側の電気的接続は、水中ケーブル
15によつて行なわれる。即ち、水中ケーブル1
5の一端部は、防水ターミナルボツクス12に導
かれ、この内部で所定の端子に接続されている。
また、水中ケーブル15の他端側は、陸上におい
てケーブルドラム16に巻回されており、ケーブ
ル端子は、超音波送受信機17、アナログデジタ
ル変換器18に接続されている。ケーブルドラム
16は、ケーブルの送出又は巻取りに応じて正転
又は反転するので、その回転状況は、ケーブルの
延長距離情報を発生する距離発振器19によつて
検出される。
Electrical connection between the underwater side and the land side is made by an underwater cable 15. That is, underwater cable 1
One end of 5 is led to a waterproof terminal box 12 and connected to a predetermined terminal inside this box.
The other end of the underwater cable 15 is wound around a cable drum 16 on land, and the cable terminal is connected to an ultrasonic transceiver 17 and an analog-to-digital converter 18. Since the cable drum 16 rotates forward or reverse in response to the cable being sent out or wound up, its rotational state is detected by a distance oscillator 19 that generates cable extension distance information.

前記超音波送受信機17、アナログデジタル変
換器18、距離発振器19の出力データは、デー
タ処理装置20に入力される。データ処理装置2
0は、入力情報をパーソナルコンピユータ21で
扱いやすいデータに変換して、当該パーソナルコ
ンピユータ21に入力する。また、データ処理装
置は、パーソナルコンピユータ21から出力され
た制御データをドライブ信号に変換し、超音波送
受信機17に与え、超音波送信及び受信のための
動作指令信号を出力することもできる。
The output data of the ultrasonic transceiver 17, analog-to-digital converter 18, and distance oscillator 19 are input to a data processing device 20. Data processing device 2
0 converts input information into data that can be easily handled by the personal computer 21 and inputs the data to the personal computer 21. The data processing device can also convert the control data output from the personal computer 21 into a drive signal, provide it to the ultrasound transceiver 17, and output an operation command signal for ultrasound transmission and reception.

パーソナルコンピユータ21は、データ処理装
置20からの入力情報を解析し、処理目的に応じ
たデータ演算を行う。例えば、距離発振器19か
らの情報に基いて演算を行う場合は、水中ケーブ
ル15の引き出し長に応じたデータを発生し、こ
れをケーブル長表示データとしてモニタ22に入
力する。その他パーソナルコンピユータ21は、
ピツチ角度、ロール角度などの演算も行い、その
角度表示データをモニタ21に入力する。さらに
また、パーソナルコンピユータ21は、水中ロボ
ツトの方向角(ヨウ角)の計算を行うこともでき
るもので、その表示データをモニタ22に入力す
る。また、パーソナルコンピユータ21は、ライ
ン21Aを通じて各種の制御情報を出力すること
もできる。23は、定電圧電源装置であり、各回
路に電源電圧を供給する。
The personal computer 21 analyzes input information from the data processing device 20 and performs data calculations according to processing purposes. For example, when performing calculations based on information from the distance oscillator 19, data corresponding to the length of the underwater cable 15 is generated and inputted to the monitor 22 as cable length display data. Other personal computers 21 are
It also calculates the pitch angle, roll angle, etc., and inputs the angle display data to the monitor 21. Furthermore, the personal computer 21 is also capable of calculating the direction angle (yaw angle) of the underwater robot, and inputs the display data to the monitor 22. Further, the personal computer 21 can also output various control information through the line 21A. 23 is a constant voltage power supply device, which supplies power supply voltage to each circuit.

次に、水中ロボツト本体11が暗渠又は水路を
進行している場合、その姿勢確認方法について説
明する。まず、パーソナルコンピユータ21のキ
ーボード21Bが操作され、暗渠寸法のデータが
入力される。暗渠寸法のデータが入力されると、
パーソナルコンピユータ21は、その寸法に対応
した暗渠壁基線を表示するための表示データを発
生する。従つて、モニタ22の画面上には、第2
図に示すように、暗渠壁基線30が表示される。
水中ロボツト本体11の左側、上側、下側に対向
する各暗渠壁からの距離は、超音波検出器13
A,13B,13C,13Dからの各信号に基い
て、パーソナルコンピユータ21で計算される。
パーソナルコンピユータ21は、ロボツト本体1
1の姿勢をあらわすのに、例えば次のような計算
及び表示方法をとる。
Next, a method for checking the attitude of the underwater robot main body 11 when it is moving through a culvert or a waterway will be explained. First, the keyboard 21B of the personal computer 21 is operated to input data on the dimensions of the culvert. Once the culvert dimension data is entered,
The personal computer 21 generates display data for displaying the culvert wall baseline corresponding to the dimensions. Therefore, on the screen of the monitor 22, the second
As shown in the figure, a culvert wall baseline 30 is displayed.
The distance from each culvert wall facing the left side, upper side, and lower side of the underwater robot body 11 is determined by the ultrasonic detector 13.
It is calculated by the personal computer 21 based on each signal from A, 13B, 13C, and 13D.
The personal computer 21 is connected to the robot body 1.
For example, the following calculation and display method is used to represent the posture of 1.

第3図は、暗渠を進行するロボツトの平面的な
原理図である。水中ロボツト本体11の左右に設
けられた超音波検出器13A,13Bからの信号
に基いて、パーソナルコンピユータ21は、ロボ
ツト本体11から左側の壁までの距離l1と、右側
の壁までの距離l2を計算することができる。この
距離l1,l2がわかると、パーソナルコンピユータ
21はl1+l2の計算を行い、これによつて得られ
た第1データと実際の暗渠壁の左右壁間の距離を
示す第2データLとの比較を行う。
FIG. 3 is a plan view of the principle of a robot moving through a culvert. Based on signals from ultrasonic detectors 13A and 13B provided on the left and right sides of the underwater robot body 11, the personal computer 21 determines the distance l1 from the robot body 11 to the left wall, and the distance l1 to the right wall. 2 can be calculated. When the distances l 1 and l 2 are known, the personal computer 21 calculates l 1 +l 2 , and the first data obtained thereby and the second data indicating the distance between the left and right walls of the actual culvert wall. Compare with L.

ここで、l1+l2=Lが成立すれば、水中ロボツ
ト本体11は、左右暗渠壁に対して平行に進行し
ており、正常であることを意味する。次に、l1
l2>Lであれば、水中ロボツト本体11の進行方
向は、左右暗渠壁に対して不平行であることを意
味する。このことは、次の式からも理解できる。
Here, if l 1 +l 2 =L, it means that the underwater robot main body 11 is moving parallel to the left and right culvert walls and is normal. Next, l 1 +
If l 2 >L, it means that the traveling direction of the underwater robot main body 11 is non-parallel to the left and right culvert walls. This can also be understood from the following equation.

(l1+l2)cosθ=L cosθ=L/l1+l21 l1+l2>Lであつた場合、パーソナルコンピユ
ータ11は、水中ロボツト本体の姿勢制御に移る
ことができる。また、姿勢制御は、ユーザがキー
ボード21Bのたとえばカーソルキーを操作して
手動で行つても良い。自動的な姿勢制御行なわれ
る場合、パーソナルコンピユータ21は、l1+l2
とLの差に対応した姿勢制御信号を発生し、この
信号を水中ケーブル15を介して、水中ロボツト
本体11のたとえば駆動モータに与える。水中ロ
ボツト本体11は、例えば左右の動輪を有し、そ
れぞれ独立して駆動制御できるように構成されて
いる。パーソナルコンピユータ21は、姿勢制御
信号を水中ロボツト本体11側に送り、l1+l2
Lとの差が縮まるようであれば、l1+l2とLが一
致するまで姿勢制御信号を送り、l1+l2とLとの
差が拡大するようであれば、水中ロボツト本体1
1の制御方向を切換えるべく姿勢制御信号を送
る。
(l 1 +l 2 ) cos θ=L cos θ=L/l 1 +l 2 1 If l 1 +l 2 >L, the personal computer 11 can shift to attitude control of the underwater robot body. Further, the posture control may be performed manually by the user operating, for example, a cursor key on the keyboard 21B. When automatic posture control is performed, the personal computer 21 calculates l 1 +l 2
An attitude control signal corresponding to the difference between L and L is generated, and this signal is applied to, for example, a drive motor of the underwater robot main body 11 via an underwater cable 15. The underwater robot main body 11 has, for example, left and right driving wheels, and is configured to be able to drive and control each wheel independently. The personal computer 21 sends an attitude control signal to the underwater robot main body 11 side, and if the difference between l 1 + l 2 and L decreases, it sends an attitude control signal until l 1 + l 2 and L match, and l If the difference between 1 +l 2 and L increases, the underwater robot body 1
An attitude control signal is sent to switch the control direction of 1.

一方、パーソナルコンピユータ21は、姿勢制
御状況を監視しやすいように、モニタ22の画面
上に姿勢監視ライン31A,31Bを表示する。
この姿勢監視ライン31A,31Bは、左右の暗
渠壁に対応する暗渠壁基線30a,30b部に平
行に表示される。そして、先のl1+l2の値がLよ
りも大きければ大きい程監視ライン31A,31
Bは暗渠壁基線30a,30b部から外側に離れ
て表示され、l1+l2の値がLに近ければ暗渠壁基
線30a,30bに近づいて表示される。l1+l2
の値がLと等しければ監視ライン31A,31B
は、それぞれ暗渠壁基線30a,30b部に重な
る。監視ライン31A,31Bの表示データは、
先のl1+l2とLとの差データに応じて、キヤラク
タメモリからのデータ読み出しタイミングが可変
されることによつて、ビデオ信号に対する重畳位
置が変化される。
On the other hand, the personal computer 21 displays posture monitoring lines 31A and 31B on the screen of the monitor 22 so that the posture control situation can be easily monitored.
The posture monitoring lines 31A, 31B are displayed parallel to the culvert wall base lines 30a, 30b corresponding to the left and right culvert walls. The larger the previous value of l 1 +l 2 is than L, the more the monitoring lines 31A, 31
B is displayed away from the culvert wall baselines 30a and 30b, and when the value of l 1 +l 2 is close to L, it is displayed closer to the culvert wall baselines 30a and 30b. l 1 + l 2
If the value of is equal to L, the monitoring lines 31A, 31B
overlap the culvert wall baselines 30a and 30b, respectively. The display data of the monitoring lines 31A and 31B is
The superimposition position on the video signal is changed by varying the data read timing from the character memory in accordance with the difference data between l 1 +l 2 and L.

更にモニタ22の画面上には、方向角(ヨウ
角)度表示部32、ピツチ角度表示部33、ロー
ル角度表示部34、ケーブル長表示部35も設定
されている。これらの表示データは、パーソナル
コンピユータ21に記憶されているプログラム
が、超音波送受信機17、アナログデジタル変換
器18、距離発振器19からのデータを用いて演
算を行うことによつて得られる。
Further, on the screen of the monitor 22, a direction angle (yaw angle) degree display section 32, a pitch angle display section 33, a roll angle display section 34, and a cable length display section 35 are also set. These display data are obtained by a program stored in the personal computer 21 performing calculations using data from the ultrasonic transceiver 17, analog-to-digital converter 18, and distance oscillator 19.

以上説明したように、本考案によると、水中ロ
ボツトの姿勢を確認する装置として、音波検出器
とその出力処理手段を用いることによつて、構成
が簡単であり、また機械的な手段と異なり寿命が
長く、安価な確認装置を得ることができる。ま
た、水中ロボツトの姿勢制御状況は、モニタの画
面をみることによつて容易に確認できる。
As explained above, according to the present invention, by using a sound wave detector and its output processing means as a device for confirming the posture of an underwater robot, the configuration is simple, and unlike mechanical means, the device has a long lifespan. It is possible to obtain a long-lasting and inexpensive confirmation device. Further, the attitude control status of the underwater robot can be easily confirmed by looking at the monitor screen.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの考案の一実施例を示す構成説明
図、第2図は第1図のモニタ画面上の表示例を示
す説明図、第3図はこの考案における方向角(ヨ
ウ角)計算例を説明するための原理図である。 11……水中ロボツト本体、12……防水ター
ミナルボツクス、13A〜13D……超音波検出
器、14……傾斜角度発振器、15……水中ケー
ブル、16……ドラム、17……超音波送受信
機、18……アナログデジタル変換器、19……
距離発振器、20……データ処理装置、21……
パーソナルコンピユータ、22……モニタ。
Fig. 1 is a configuration explanatory diagram showing an embodiment of this invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing an example of the display on the monitor screen of Fig. 1, and Fig. 3 is an example of calculating the direction angle (yaw angle) in this invention. It is a principle diagram for explaining. 11...Underwater robot body, 12...Waterproof terminal box, 13A to 13D...Ultrasonic detector, 14...Inclination angle oscillator, 15...Underwater cable, 16...Drum, 17...Ultrasonic transmitter/receiver, 18...Analog-digital converter, 19...
Distance oscillator, 20...Data processing device, 21...
Personal computer, 22...monitor.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 水中の暗渠又は水路中を進行する水中ロボツト
本体と、前記水中ロボツト本体と前記暗渠又は水
路の左右壁面との各距離を検出するために、前記
水中ロボツト本体に取付けられた所定音波検出器
と、前記所定音波検出器の検出出力を水中ケーブ
ルを介して陸上側のデータ処理部に導く手段と、
前記データ処理部で得られた前記左右の各距離に
対応する左右データを加算し、その結果による第
1データと、前記左右壁間の予じめ定められた実
際の距離を示す第2データとを比較し、前記第1
データの値が前記第2のデータの値よりも大きい
か又は等しいかによつて、前記水中ロボツトの進
行方向を判定する判定手段と、前記判定手段から
の出力データに基いて、モニタの画面上の基線に
対して前記第1データと第2データの差に応じた
間隔を保つ監視ラインを該画面上に表示させる手
段とを具備したことを特徴とする水中ロボツトの
姿勢確認装置。
an underwater robot body moving through an underwater culvert or waterway; and a predetermined sonic wave detector attached to the underwater robot body to detect distances between the underwater robot body and the left and right wall surfaces of the culvert or waterway; means for guiding the detection output of the predetermined sound wave detector to a data processing unit on the land side via an underwater cable;
Adding left and right data corresponding to the left and right distances obtained by the data processing unit, first data resulting from the addition, and second data indicating a predetermined actual distance between the left and right walls. Compare the above first
determining means for determining the traveling direction of the underwater robot depending on whether the value of the data is greater than or equal to the value of the second data; An apparatus for confirming the attitude of an underwater robot, comprising means for displaying on the screen a monitoring line that maintains an interval corresponding to the difference between the first data and the second data with respect to a baseline.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5965316A (en) * 1982-10-05 1984-04-13 Tsubakimoto Chain Co Guiding method of unmanned truck

Patent Citations (1)

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