JPH0453687A - 壁面作業用ロボットによる作業方法 - Google Patents

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］ この発明は、建築物や他の構造物なとの壁面を対象とす
る高所作業などに好適な壁面作業用ロボットによる作業
方法に関し、壁面に存在する障害物を回避しながら能率
良く作業したり、予め作業対象溝を検出して作業ができ
るようにしたものである。

［従来の技術］ ビル、船舶、発電所、タンク、煙突、橋梁などの構造物
にあっては、建造中や建造後これらの外壁面などの清掃
や補修など、壁面に対して作業を行わなければならない
ことも多い。

従来、このような壁面作業に当たっては、屋上部分等か
らワイヤロープてゴンドラを吊下げ、ゴンドラ内に乗っ
た作業者によって作業を行うようにしており、窓拭き作
業など一部の作業については、専用ロボットが開発され
、作業者に代わって窓拭きなどを行っているに過ぎず、
種々の壁面作業などが出来る壁面作業用ロボットの開発
が望まれている。

［発明が解決しようとする課題］ このような構造物の壁面作業をロボットによって行おう
とする場合、作業内容によっては、壁面上の障害物を避
けて作業しなければならない場合がある。

例えばウォータジェットによる塗膜の剥離や塗装吹付は
作業などでは、窓部分が障害物となり、これを避けて作
業する必要があり、従来は、この窓部分を通過する間だ
けウォータジェットを停止させたり、吹付〜けを停止し
、通過後再び動作させるようにしている。

このため障害物上を通過している間の動作が無駄となり
、障害物が大きくなると、作業能率も悪化してしまうと
いう問題がある。

また、建築物などの壁面作業の一つに目地部分のシーリ
ング溝に対するシーリング材の剥離作業や充填作業があ
り、これを壁面作業用ロボットで行わせようとすると、
実際の目地部分が必ずしも水平や垂直でないことも多く
、スムーズに作業ができなくなる恐れがある。

この発明は、かかる現状に鑑みてなされたもので、作業
壁面に障害物かあってもこれを回避して作業ができる壁
面作業用ロボットによる作業方法を提供しようとするも
のである。

また、この発明は、作業壁面上の溝を予め検出し、その
検出結果に基づいて作業ができる壁面作業用ロボットに
よる作業方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためこの発明の壁面作業用ロボット
による作業方法は、壁面上部がら索条及び巻取機を介し
て吊り下げられて昇降及び横移動されるとともに、壁面
に対して１つ以上の自由度をもって移動可能な壁面作業
用ロボットで壁面作業を行うに際ル、予め壁面作業用ロ
ボットによる作業エリアを定め、壁面作業用ロボットと
壁面との間の距離を検出しながら移動させ、距離の変化
により障害物を検出し、障害物を除いた作業エリアを移
動しながら作業するようにしたことを特徴とするもので
ある。

また、この発明の壁面作業用ロボットによる作業方法は
、前記壁面作業用ロボットを作業エリアの両端までの横
移動と昇降方向のシフトを行いながら移動させ、障害物
を検出した点の座標に基づき、横移動幅を変えて作業を
行うようにしたことを特徴とするするものである。

さらに、この発明の壁面作業用ロボットによる作業方法
は、壁面上部から索条及び巻取機を介して吊り下げられ
て昇降及び横移動されるとともに、壁面に対して１つ以
上の自由度をもって移動可能な壁面作業用ロボットで壁
面作業を行うに際し、予め作業対象となる溝の両端部で
この溝を横断するように壁面作業用ロボットを移動させ
、壁面間距離の変化から溝の両端部位置を読み取り、こ
れら溝位置の読取り値に基づき溝の軌跡を演算したのち
、この演算結果にしたがフて壁面作業用ロボットを移動
して作業するようにしたことを特徴とするものである。

［作用］ この壁面作業用ロボットによる作業方法によれば、予め
定めた作業エリアを壁面間距離を検出しながら壁面作業
用ロボットを移動するようにし、距離の変化から障害物
を検出し、検出された障害物を除く他の作業エリア内を
移動させて作業するようにしている。

したがって、障害物部分を通過させること無く、作業を
行うことができ、無駄を無くし能率良く作業かできる。

また、この発明によれば、作業エリアの横幅全体の移動
と、移動端での昇降方向のシフトとを組合わせて移動し
ながら壁面作業を行う場合に、障害物を検出した点の座
標を読取り、この点までの横移動幅でこれ以降の作業を
行うようにしており、横移動と昇降の組合わせで無駄な
動きを無くして作業ができるようにしている。

さらに、作業対象となる溝の両端部を横断するように移
動しながら壁面間距離を検出し、溝幅の両端部の位置を
読み取って演算で溝の軌跡を求めようにし、この軌跡に
基づいて溝に対する作業を行うようにしており、幅の狭
い溝であっても無駄な動きを排除して能率良く壁面作業
ができるようにしている。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明
する。

二の発明の作業方法か適用される壁面作業用ロボット］
０は、第１図に概略斜視図を示すように、上部移動機構
１１を介して吊り下げられており、この上部移動機構１
１によって昇降及び横移動かできるようになって、いる
。

この壁面作業用ロボット１ｏ全体を移動させる上部移動
機構１１は、壁面作業用のゴンドラのものと同様に構成
されている。屋上などバラベット部分に図示しない回転
支持部を固定してレール支持台１２を垂直軸回りに回転
できるように取付け、このレール支持台１２に作業壁面
の上部に沿って仮設横行レール１３が取付られる。この
仮設横行レール１３には、２台の横行トロリ１４が走行
可能に装着されており、各横行トロリ１４から索条とし
てのワイヤ１５が吊下げられている。それぞれのワイヤ
１５には、巻取機（エンドレスヮインダ）１６を介して
壁面作業用ロボット１０が吊り下げられるようになって
いる。

したがって、ワイヤ１５を介して吊り下げられた壁面作
業用ロボット１０は、巻取機１６にょるワイヤ１５の巻
取り、巻戻しによって昇降ができるとともに、横行トロ
リ１４の移動によって横移動ができる。

なお、横移動は、横行トロリ１４内に駆動用モータおよ
び制御装置を設置して自走するようにしたり、無駆動と
して壁面作業用ロボット１０の横移動に追従するように
しても良い。

壁面作業ロボット１０は、第１図及び第２図に示すよう
に、直交座標系３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と手首１軸（β）の
計４軸の自由度を有して構成され、Ｙ軸及びＺ軸につい
ては、アームを付加して作業範囲の拡大を図るようにし
ている。

■　Ｘ軸系：Ｘ軸モジュール 作業壁面と平行な水平軸方向に移動するＸ軸モジュール
２０は３、ガイドレール２１とこれに沿って走行するＸ
軸スライダ２２で構成されており、ガイドレール２１の
両端部に巻取機１６が連結されてワイヤ１５で吊下られ
た状態となっている。

Ｘ軸スライダ２２を移動するため、ガイドレール２１に
は、ラック２３が取付けてあり、これと噛み合うピニオ
ン（図示せず）がＸ軸スライダ２２に固定されたＡＣサ
ーボモータ２４によって駆動され、Ｘ軸方向に移動でき
るようになっている。

■　Ｙ軸系＝Ｙ軸モジュール 作業壁面と平行な垂直軸方向に移動するＹ軸モジュール
３０は、Ｘ軸モジュール２０のＸ軸スライダ２２の背面
にガイド３１が取付けられ、その内部にボールねじ３２
が設置されてＡＣサーボモータ３３で直結駆動されるよ
うになっている。

このボールねじ３２には、ボールナツトが取付けられた
Ｙ軸スライダ３４かねし込まれてＸ軸方向に移動できる
ようになっている。

■　Ｚ軸系：Ｚ軸モジュール 作業壁面と垂直な軸方向に移動するＺ軸モジュール４０
は、Ｙ軸モジュール３０のＹ軸スライダ３４の側面にガ
イド４１か取付けられ、その内部にボールねしく図示せ
ず）が設置されてＡＣサーボモータ４２て直結駆動され
るようになっている。

このボールねじには、ポールナツトが取付けられたＺ軸
スライダ４３がねじ込まれてＺ軸方向に移動できるよう
になっている。

■　アームモジュール アームモジュール５０は、Ｙ軸モジュール３０及びＺ軸
モジュール４０の作業範囲を拡大するためのもので、平
行リンク型のアームで構成されている。

Ｚ軸スライダ４３に第１アーム５１が回動可能に支持さ
れて原動部とされ、これと平行な第２アーム５２がＸ軸
スライダ２２に固定されたブラケット５３にその上端部
が回動可能に支持されて支点とされる。そして、第２ア
ーム５２の中間部と第１アーム５１の上端部とがそれぞ
れ回動可能に第３アーム５４で連結されている。また、
第１アーム５１及び第２アーム５２の先端部には、壁面
作業用の第４アーム５５が回動可能に連結されている。

したがって、第１アーム５１の上端部がＹ軸モジュール
３０及びＺ軸モジュール４０によってＹ軸方向およびＺ
軸方向に移動されると、その移動量がアームの拡大比率
、例えば５：１に拡大されて第４アーム５５の先端部が
移動される。

■　β軸系：β軸モジュール このβ軸モジュール６０はアームモジュール５０の先端
部に設けられて作業壁面と平行な水平軸回りの回転軸で
あり、これによってアームモジュール５０を作業アーム
としたり、走行脚とするための切り替えを行うものであ
る。

このβ軸モジュール６０はアームモジュール５０の第４
アーム５５の先端部に両端部か突き出して回転可能な回
転軸６１が設けられ、第２アーム５２の回動支点が支持
されたブラケット５３に取付けたＡＣサーボモータ６２
により第２アーム５２及び第４アーム５５内に配置され
たチェーン（図示せず）を介して反転駆動されるように
なっている。

この回転軸６１の両端部には、第３図に平面状態を示す
ように、コ字状のツールブラケット６３がそれぞれ取付
けられており、各ツールブラケット６３の一端部には、
真空吸着バッド６４が取付けられるとともに、他端部に
は、自動工具交換装置６５とセンシング用の超音波セン
サ６６が取付けられている。

この壁面作業用ロボット１０には、壁面作業時の固定状
態の確保及び壁面移動の際の一方の脚となる固着装置７
０が設けられ、Ｘ軸モジュール２０のガイドレール２１
の両端部に取付けられている。

この固着装置７０は、第１図及び第２図に示すように、
支持台７１が作業壁面と垂直なＺ軸方向に取付けられ、
左右両側の２組の平行リンク７２て固着アーム７３が支
持されており、内側の１組の平行リンク７２に空気圧シ
リンダ７４のロッドが連結され、往復駆動できるように
なっている。

そして、固着アーム７３の先端部には、その中心軸（Ｚ
軸と平行な軸）を中心に回転する回動軸７５を介して２
つの真空吸着バッド７６が取付けられており、回動軸７
５の回動によって真空吸着バッド７６の位置を９０度変
えることができるようになっている。

次に、この壁面作業用ロボット１０の制御を行うための
制御装置について、第４図により説明する。

この制御装置８０では、左右の巻取機１６のモータ、Ｘ
軸モジュール２０のＡＣサーボモータ２４、Ｙ輔モジュ
ール３０のＡＣサーボモータ３３、Ｚ軸モジュール４０
のＡＣサーボモータ４２及びβ軸モジュール６０のＡＣ
サーボモータ６２をコントローラ８１によって数値制御
するようにしである。

左右の巻取機１６のモータはそれぞれインバータ８２に
よって速度制御が行われるとともに、両巻散機１６の特
性差による左右の傾きが傾斜角センサ（図示せず）によ
り検出され、自動傾斜補正８３が行われる。

モジュール４軸（ｘ、ｙ、ｚ、β）のＡＣサーボモータ
２４．３Ｂ、４２．６２は、コントローラ８１からの指
令により専用のサーボドライバ８４で駆動され、位置検
出は内蔵のエンコーダ２５゜３５．４４，６７て行われ
、例えば、セミクローズド方式のフィードバック制御が
行われるとともに、サーボドライバ８４として偏差カウ
ンタを内蔵し、パルス列入力により各ＡＣサーボモータ
２４．３３，４２．６２を制御する。

さらに、ＡＣサーボモータで制御される各軸（Ｘ、Ｙ、
Ｚ、　　β）には、それぞれ原点用のリミットスイッチ
８５及びオーツ；ラン防止用のリミットスイッチ８６が
取付けられ、コントローラ８１に入力されるようになっ
ている。

また、壁面作業用ロボッット１０の各部には、作業に必
要なセンサ類が取付けられるが、例えば作業壁面までの
距離を一定に保つための距離センサとして超音波センサ
６６が取付けられ、Ａ／Ｄ変換器８７を介してコントロ
ーラ８１に入力されるようになっている。

さらに、必要に応じて作業を地上から監視するためのテ
レビカメラなどが搭載される。

また、コントローラ８１には、予めパソコン８８を用い
てオフラインで入力された教示内容によって制御される
。このパソコン８８でのプログラミングは、建物の外形
図などに基づき、外部環境を予めモデル化した状態で、
ロボットへの教示動作を行わせ、完成したプログラムを
コントローラ８］に入力するようになっており、教示結
果はンミュレーションによって確認する方式なとか採用
され、教示の容易化と壁面作業用ロボット１０の汎用性
を高めている。

このように構成した壁面作業用ロボット］０による壁面
への作業方法について制御装置８０の動作とともに説明
する。

（］）　　障害物の回避動作 壁面作業用ロボット１０として必要な障害物の回避には
、大きく分けて二つのものかあり、その一つか作業時の
障害物の回避で、もう一つか壁面移動の際の吸着時の障
害物の回避である。

■　作業時の障害物回避 壁面作業用ロボット１０による作業は種々のものが考え
られるが、例えば塗膜の剥離・塗装味（；１作業などで
は、窓部分を避けて作業する必要か牛し、この場合には
、窓部分が作業の障害物となる。

そこで、通常、窓部分などの障害物は、０業壁面に対し
て段差（突き出ているか、窪んている）があることから
、既に説明した距離センサとしての超音波センサ６６を
用いて障害物を検出−しながら作業を行うようにする。

このための回避動作の一例の概要と制御のフローチャー
トを第５図及び第６図に示した。

この障害物の回避は、第５図に示すように、予め定めた
作業エリアＸＩ、Ｘ２　、Ｙｌ、Ｙ２内に窓部分などの
障害物Ａがある場合、障害物Ａの上部Ｐ−１については
作業エリアの幅全体Ｘ　１−Ｘ　２の間で往復移動しな
からＹ　ｌ−Ｙ　２方向にシフト量Ｑを与えて作業を行
う。

そして、超音波センサ６６で障害物が検出されると、そ
のＸ、Ｙ座標が記憶され、今度は作業エリアの幅がＸ　
２−Ｑ　ｌまでの範囲とされて障害物Ａの横部分の作業
エリアＰ−２でＹ　ｌ−Ｙ　２方向のシフト量Ｑを与え
ながら作業が行われる。

作業が進み障害物Ａの下のＱ２までくると、上部の場合
と同様に、障害物Ａの下部Ｐ−３については作業エリア
の幅全体Ｘ　ＬＸ　２の間で往復移動しながらＹ　ｌ−
Ｙ　２方向にシフトｔａＱを与えてｆ１業を行ない、作
業エリアの隅に当たる（ＸＩ、Ｙ２）まで作業する。

最後に、障害物Ａの横の残った部分Ｐ−４についての作
業をＰ−２の場合と同様にして行い、全ての作業が完了
する。

なお、障害物Ａの位置によっては、障害物Ａの上部Ｐ刊
の後、障害物Ａの左横の部分Ｐ−５から障害物Ａの下の
部分Ｐ−６の作業を行い、最後に左横部分Ｐ−７の作業
を行うようにしても良い。この場合のＰ　−５，Ｐ　−
８，Ｐ−７については作業順序が異なるのみである。

このような作業の制御は、第６図に示すように、■まず
、初期設定としてコントローラ８１に作業エリアＸＩ、
Ｘ２．Ｙｌ、Ｙ２及び工具９］の大きさによって定まる
Ｙ　ｉＹ　２方向のシフｉ−ｆｆｉ　Ｑを設定しておく
。

■　］二真つ１を壁面に近付けるようにＺ軸方向に移動
し、作業を開始する。

■これと同時に、Ｘ１方向への移動の指令とともに、ａ
：超音波センサ６６によるセンシング開始の信号を出力
し、移動中常時センシングを行う。

そして、超音波センサ６６で障害物Ａが検出されると、
工具９１の移動が停止すると同時にセンシングを停止し
作業エリアの制御プログラムがＰ−１からＰ−２に変更
される。

この制御プログラムＰ−２の変更の際の初期設定時に障
害物検出位置Ｑ１の座標が読み込まれ、その座標に従い
プロクラムが実行される。

一方、障害物Ａが検知されない場合には、Ｘｌまで移動
された後、■Ｙ　１−Ｙ　２方向へのシフト量Ｑが出力
されたのち、■Ｘ２方向への移動及び作業が行われると
同時に、Ｃ：再び、超音波センサ６６によるセンシング
開始の信号を出力し、移動中常時センシングを行う。

このＸ２方向への移動中に障害物Ａが検出されると、工
具９１の移動が停止すると同時にセンシングを停止し作
業エリアの制御プログラムがＰ−３からＰ−５に変更さ
れる。

そして、制御プログラムＰ−５の初期設定時に障害物検
出位置Ｑｌ’　の座標が読み込まれ、その座標に従いブ
ロクラムが実行される。

一方、障害物Ａが検知されない場合には、Ｘ２まで移動
された後、■Ｙ　１−Ｙ　２方向へのシフト量Ｑが出力
されたのち、■Ｘ２方向への移動及び作業が行われる。

このような動作を繰り返して、窓部分などの障害物Ａを
回避しながら作業が行われる。

したがって、従来のように移動パターンをＰ−１のまま
障害物Ａの範囲だけ塗装などを停止させる場合に比べ、
無駄な動作がなく、能率良く作業を行うことができる。

また、作業エリア内であれば、どの位置に障害物Ａがあ
っても、制御プログラムをＰ−１〜Ｐ−７などに分割す
ることで、これを回避して作業することができる。

■　作業対象溝の検出と動作軌跡の創成壁面作業の中に
は、劣化したシーリング材の除去、清掃やシーリング材
の充填作業などがあり、作業対象となるシーリング溝を
検出し、工具をシーリング溝に沿って移動させなければ
ならない。

この場合、窓などの障害物Ａの場合と異なり、溝幅が小
さいことから、障害物回避と同一の制御では、無駄な動
作が増えてしまう。

そこで、まず、シーリング溝の検出のみを行い、求めた
シーリング溝の軌跡に基づいて作業を行うようにする。

このための検出動作の一例の概要と制御のフローチャー
トを第７図及び第８図に示した。

シーリング溝９２の検出は、シーリング溝９２の存在が
予想される上部と下部に対応して超音波センサ６６を横
移動させてシーリング溝９２の両端縁を検出し、それぞ
れの座標値からシーリング溝９２の軌跡を演算によって
求める。

すなわち、■初期設定で、シーリング溝９２の上部の位
置ＰＩ’、ＰＬ”と下部の位置Ｐ２゜Ｐ２”を設定して
おく。

■予め定めたＰＬ’　点に超音波センサ６６を移動して
壁面に対して所定の距離Ｓに近付け、■Ｐ”方向に移動
する信号を出力すると同時に、ａ：超音波センサ６６に
よるセンシングを開始する信号を出力し、移動中常時セ
ンシングを行う。

■そして、シーリング溝９２の一方の縁が検出されたと
ころでその座標値Ｐ５を読み取る。

■さらに移動しながら、ｂ：センシングして、０次の段
差部の検出てシーリング溝９２の他方の縁の座標値Ｐ６
を読み取る。

この後、同様にしてシーリング溝９２の下部についても
センシングを行ってシーリング溝９２の縁に対応するそ
れぞれの座標値Ｐ７及びＰ８を読み取る。

こうして読み取った座標値Ｐ５〜Ｐ８がらシーリング溝
９２の中心の座標Ｐｌ、Ｐ２を求め、さらに、これら上
下の中心の座標ＰＩ、Ｐ２がらシーリング溝９２の軌跡
を直線補間して求める。

こうしてシーリング溝９２の軌跡が求められた後、ツー
ルブラケット６３にシーリング材を剥離するための工具
９１を取付けて作業を行ったり、シーリング材の充填用
の工具９１を取付けるなどして所定の作業を行う。

二のようにシーリング溝９２のような細（１溝に対する
作業を、溝の検出とその検出結果に基づ（Ａで得られた
軌跡による作業に別けて２段階で行うようにすることで
、能率良く作業することができる。

■　吸着歩行時の障害物回避 外壁面の段差や目地などの影響で真空吸着ツク・ソド６
４，７６を壁面に押し当てたとき、正常な真空圧が得れ
ない場合が想定される。

このため真空吸着パッド６４．７６に設けた圧力センサ
（図示せず）によって真空圧異常を検知後、回避動作を
行い、再度吸着できるようにする必要がある。

まず、固定脚となる固着装置７０では、既に説明したよ
うに、真空吸着パッド７６が回動軸７５を介して取付け
られており、真空圧異常が検知されると、コントローラ
８１から真空吸着ノ々・ソド７６を９０度回転（２つの
真空吸着ノス・ソド７６が横に並んだ状態から縦に並ん
だ状態）して再び吸着させるように制御信号を出力する
。

可動脚となるアームモジュール５０先端部の真空吸着パ
ッド６４ては、β軸モジュール６０の回転軸６１の回転
によっても吸着位置を変えることは出来ないため、コン
トローラ８１に予め真空吸着パッド６４内の真空圧異常
が生じた場合のアームモジュール５０先端の移動量（例
えば、上または下、あるいは左または右への移動量）を
入力してあり、この設定値に基づき真空吸着パッド６４
の位置を移動して再吸着する。

このアームモジュール５０の先端の位置を移動すると、
壁面移動の際の歩幅が変化するが、この変化分をコント
ローラ８１内の演算で補正して壁面移動の制御を行うよ
うにし、その影響を取り除くようにしている。

このような真空吸着パッド６４．７６の吸着位置を変え
るようにコントローラ８１で制御することで、吸着異常
を回避して完全に吸着することができる。

このような障害物の回避を行いながら壁面作業が行われ
るほか、この壁面作業用ロボット１０では、次のような
各種の動作や制御が行われる。

（１）　壁面上での作業位置への移動 壁面上での作業位置への移動は、アームモジュール５０
の先端部のβ軸モジュール６０の回転軸６１を回転して
壁面と対向するように位置させた真空吸着パッド６４と
、固着装置７０の真空吸着パッド７６とを交互に吸着さ
せて、第９図に上昇移動の場合を示すように、いわゆる
「尺取り生方式」で行われる。

この場合、壁面作業用ロボット１０は上部移動機構１１
の２台の巻取機１６を介してワイヤ１５で吊り下げられ
ており、スムーズな上下動を行うためには、脚として機
能させる壁面作業用ロボット１０側の動作と上部移動機
構１１の巻取機１６との同期回転が必要となる。

このため、巻取機１６側の上部移動機構１１と壁面作業
用ロボット１０の移動機構のいずれかを主移動機構とし
、他方を従移動機構として追従させるようにする。

そこで、この壁面移動の１つである昇降動作のみについ
て、その制御ブロックを抽出して示した第１０図および
制御のフローチャートを示した第］】図により説明する
。

例えば上部移動機構１１を主移動機構とし、壁面作業用
ロボット１０側を追従させるようにする場合、可動脚と
して機能させるアームモジュール５０の真空吸着パッド
６４を壁面に吸着させた後、主たる上昇・下降動作を巻
取機１６で行い、Ｙ軸モジュール３０のＡＣサーボモー
タ３３に電流制限によるトルク制御を行い巻取機１６に
よる昇降動作に追従させるようにする。

そして、４降位置の検出はＹ軸モジュール３０のＡＣサ
ーボモータ３３に内蔵したエンコーダ３５で行い、この
検出値によって巻取機１６の速度制御を行うインバータ
８２に０Ｎ−ＯＦＦサーボ制御の信号を出力する。

すなわち、■上昇すべき位置や１回の歩幅などの初期設
定を行った後、■アームモジュール５０の先端部の真空
吸着パッド６４を上昇させ、所定の位置に吸着させる。

この後、■固着装置７０の真空吸着パッド７６による吸
着を開放して壁面作業用ロボット１ｏを移動可能とする
シ ■Ｙ軸モモジュール３０ＡＣサーボモータ３３に電流制
限の信号を８カし、自重とバランスする程度の状態にし
ておく。

■巻取機１６のモータに上昇の回転信号を出力すると同
時に、■可動脚としてのアームモジュール５０の先端位
置を保持した状態のままＹ軸モジュール３０を追従させ
ながら上昇する。

この場合の上昇量はＹ軸モジュール３０のＡＣサーボモ
ータ３３に内蔵したエンコーダ３５で検出し、■１回の
歩幅として設定した位置となって位置決めが完了したと
ころで、■巻取機１６に停止信号を出力する。

■この後、固定脚としての固着装置７ｏの真空吸着パッ
ド７６による真空吸着を行い、［相］可動脚としてのア
ームモジュール５ｏ先端の真空吸着パッド６４を開放す
る。

そして、さらに上昇が必要な場合には、可動脚としての
アームモジュール５０のアーム先端部を上方に移動し上
記■〜［相］の動作を繰り返す。

こうして所定の位置まで上昇し固定脚としての固着装置
７０の真空吸着パッド７６て壁面作業用ロボット１０の
固定状態が確保されたのち、自動傾斜補正８３を行う。

この自動傾斜補正は、図示しない傾斜センサによる検出
値に基づき、作業壁面と平行な水平軸回りの傾斜、すな
わちＸ軸回りの倒れの修正であり、２台の巻取機１６を
同時に操作して２本のワイヤ１５の長さを調整すること
で行う。

なお、壁面に対する横移動の場合には、第１２図に右方
向への移動の場合を示すようにアームモジュール５０の
先端部の真空吸着パッド６４をＸ軸モジュール２０の右
端に位置させて壁面に吸着させた後、Ｘ軸モジュール２
０のＡＣサーボモータ２４を動かし、通常とは逆にビニ
オンに対してラック２３を右に移動させる。

そして、アームモジュール５０かガイドレール２１の予
め定めた１回の横移動幅に対する位置となったところで
ＡＣＣサーボモル２４を停止する。

この後、固着装置７０の真空吸着パッド７６を吸着させ
てアームモジュール５０をＸ軸モジュール２０の所定位
置に動かして１回の横移動幅に対応した横移動が完了す
る。

このように横移動についても、可動脚としてのアームモ
ジュール５０と真空吸着パッド６４と、固定脚としての
固着装置７０の真空吸着パッド７６の交互の吸着を繰り
返すことで所定の位置まで移動することができる。

なお、横移動について、上部移動機構１１の横行トロリ
ー１４に駆動機構を設けない場合には、ワイヤ１５を介
して横行トロリー１４を追従させるが、横移動を駆動装
置によって行う場合には、Ｘ軸モジュール２０側のＡＣ
サーボモータ２４を主移動機構とし、横行トロリー１４
を追従させるようにす、るか、あるいは主従を逆にする
ようにすれば良い。

（２）　多工程の壁面作業 予め定めた作業開始位置まで壁面移動した後、アームモ
ジュール５０を可動脚から作業アームに切り替えて使用
するため、β軸モジュール６０のＡＣサーボモータ６２
てツールブラケット６３を１８０度反転させて自動工具
交換装置６５および超音波センサ６６を前方にする。

そして、予めＸ軸モジュール２０のガイドレール２１な
どに設置しである工具ホルダ（図示せず）に収納された
工具のところにアームモジュール５０の先端部を移動し
て必要な工具を把持し、作業を開始する。

この場合の自動工具交換装置６５への工具の把持の確認
や工具ホルダへの工具の受は渡しの確認などは、近接ス
イッチにより電気的インターロックの処理が成されるこ
とで行われる。

したがって、工具ホルダに収納された工具を着脱するこ
とで、複数工程の作業を行うことができ、汎用性に優れ
る。

なお、これらの工具の自動交換やこれら工具を用いて多
工程の作業を行う場合の制御は、全てコントローラ８１
に予めプログラミングされた内容に基づいて行われる。

（３）　センシング動作 この壁面作業用ロボット１ｏでは、壁面作業を最適な状
態で行ったり、予め教示した動作だけでなく、壁面作業
用ロボット１０自身で障害物を回避しながら作業したり
、所定の作業位置を捜し出し、この作業位置に基づいて
作業することなどができるようにする必要があり、この
ためにセンシング動作が行われる。

■　壁面と工具間の距離の一定保持 作業対象となる壁面は、外観上は平面のように見えても
、実際上は若干の傾斜や段差などがあり、最適な作業を
行うためには壁面と工具との距離を一定に保つ必要があ
る。

このため、第３図で説明したように、距離センサとして
の超音波センサ６６を用い、例えば第１３図に示すよう
に、距離Ｓに比例して得られる微弱電流をアンプ９０で
増幅しＡ／Ｄコンバータ８７を介してデジタル量へ変換
し８ｂｉｔパラレル信号の形でコントローラ８１に入力
される。

この超音波センサ６６からの検出信号は、リアルタイム
で予め定めた設定値Ｓと比較演算され、Ｚ軸モジュール
４０のＡＣサーボモータ４２にフィードバック量が出力
される。

この結果、作業壁面の傾斜や段差にかかわらず、アーム
モジュール５０の先端部の工具９１を壁面から一定の位
置Ｓに保持することができ、常に壁面に対して最適な状
態で作業を行うことができる。

以上説明したような全ての制御を行うようにすることで
、種々の壁面作業をロボットにより行うことができ、作
業範囲も多工程のものを含め大巾に拡大することができ
る。

この実施例の壁面作業用ロボット１０によれば、各構成
要素がモジュール化してあり、作業に必要な工具を着脱
して使用することができ、多目的に使用することができ
る。

また、各軸モジュールによって作業壁面の任意の位置に
移動することができるのみならず、さらにアームモジュ
ールを取付けて作業範囲を拡大するようにしており、汎
用性の高い壁面作業ができる。

さらに、壁面作業用ロボットに固着装置を取付けて固定
脚とするとともに、アームモジュールを可動脚として使
用できるようにしており、作業中にあっては、固着装置
で姿勢を安定させることができ、移動に際しては、交互
に吸着させることで、「尺取り生成」に移動することが
できる。

したがって、従来から使用されている作業者が搭乗して
行うゴンドラにかえ、簡単に高所作業をロボット化する
ことができるとともに、作業の省力化を図ることができ
る。

また、壁面に凹凸などの障害物があってもこれらを回避
して真空吸着や壁面作業を行うようにロボットを制御す
ることもできるので、汎用性に優れ、壁面作業を能率良
く、しかも安全に行うことができる。

なお、上記実施例で説明した壁面作業用ロボットでは、
４自由度のものを例に説明したが、これに限らず少なく
とも１つ以上の自由度があれば良く、さらに自由度を増
すなどすることもできる。

また、壁面作業に対する障害物は窓部分に限るものでな
い。

さらに、この発明の要旨を変更しない範囲で各構成要素
に変更を加えても良い。

［発明の効果］ 以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明の壁面作業用ロボットによる作業方法によれば、次の
ような効果がある。

■　この壁面作業用ロボットによる作業方法によれば、
予め定めた作業エリアを壁面間距離を検出しながら壁面
作業用ロボットを移動するようにし、距離の変化から障
害物を検出し、検出された障害物を除く他の作業エリア
内を移動させて作業することができる。

したがって、障害物部分を通過させること無く、作業を
行うことができ、無駄を無くし能率良く作業ができ、作
業エリア内であれば、どの位置に障害物Ａがあっても、
これを回避して作業することができる。

■　また、この発明によれば、作業エリアの横幅全体の
移動と、移動端での昇降方向のシフトとを組合わせて移
動しながら壁面作業を行う場合に、障害物を検出した点
の座標を読取り、この点までの横移動幅でこれ以降の作
業を行うようにしており、横移動と昇降の組合わせで無
駄な動きを無くして作業ができる。

■　さらに、作業対象となる溝の両端部を横断するよう
に移動しながら壁面間距離を検出し、溝幅の両端部の位
置を読み取って演算で溝の軌跡を求めようにし、この軌
跡に基づいて溝に対する作業を行うようにしており、幅
の狭い溝であっても無駄な動きを排除して能率良く壁面
作業ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の壁面作業用ロボットによる
作業方法が適用される壁面作業用ロボットの一実施例に
かかり、第１図は全体の斜視図、第２図は右側面図、第
３図はアームモジュール先端の部分平面図である。 第４図はこの発明の壁面作業用ロボットの制御装置の全
体構成図である。 第５図及び第６図はこの発明の壁面作業用ロボットによ
る作業方法の一実施例にかかる障害物回避動作の説明図
及び制御のフローチャートである。 第７図及び第８図はこの発明の壁面作業用ロボットによ
る作業方法の一実施例にかかる溝検出動作と軌跡創成動
作の説明図及び制御のフローチャートである。 第９図〜第１１図はこの発明の壁面作業用ロボットによ
る移動方法の一実施例にかかり、第９図は昇降動作の説
明図、第１０図は制御のブロック図、第１１図は制御の
フローチャートである。 第１２図および第１３図はこの発明の壁面作業用ロボッ
トの種々の制御方法にかかり、第１２図は横移動動作の
説明図、第１３図は壁面との距離の一定制御の説明図で
ある。 １０：壁面作業用ロボット、１１：上部移動機構、１３
：仮設横行レール、１４：横行トロリー　１５：ワイヤ
、１６：巻取機、２０：Ｘ輔モジュール、２１；ガイド
レール、２２：Ｘ軸スライダ、３０：Ｙ軸モジュール、
３１ニガイド、３３：ＡＣサーボモータ、４０：Ｚ軸モ
ジュール、４２；ＡＣサーボモータ、５０：アームモジ
ュール、６０：β軸モジュール、６２：ＡＣサーボモー
タ、６３：ツールブラケット、６４：真空吸着パッド、
６５：自動工具交換装置、６６：超音波センサ、７０：
固着装置、７６：真空吸着パッド、８０：制御装置、８
１：コントローラ、８２：インバータ、８３：自動傾斜
補正、８４：サーボドライバ、８５．８６：リミットス
イッチ、８７：Ａ／Ｄ変換器、８８：パソコン、９１：
工具、９２ニジ−リング溝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）壁面上部から索条及び巻取機を介して吊り下げら
   れて昇降及び横移動されるとともに、壁面に対して１つ
   以上の自由度をもって移動可能な壁面作業用ロボットで
   壁面作業を行うに際し、予め壁面作業用ロボットによる
   作業エリアを定め、壁面作業用ロボットと壁面との間の
   距離を検出しながら移動させ、距離の変化により障害物
   を検出し、障害物を除いた作業エリアを移動しながら作
   業するようにしたことを特徴とする壁面作業用ロボット
   による作業方法。
2. （２）前記壁面作業用ロボットを作業エリアの両端まで
   の横移動と昇降方向のシフトを行いながら移動させ、障
   害物を検出した点の座標に基づき、横移動幅を変えて作
   業を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の壁
   面作業用ロボットによる作業方法。
3. （３）壁面上部から索条及び巻取機を介して吊り下げら
   れて昇降及び横移動されるとともに、壁面に対して１つ
   以上の自由度をもって移動可能な壁面作業用ロボットで
   壁面作業を行うに際し、予め作業対象となる溝の両端部
   でこの溝を横断するように壁面作業用ロボットを移動さ
   せ、壁面間距離の変化から溝の両端部位置を読み取り、
   これら溝位置の読取り値に基づき溝の軌跡を演算したの
   ち、この演算結果にしたがって壁面作業用ロボットを移
   動して作業するようにしたことを特徴とする壁面作業用
   ロボットによる作業方法。