JPH0797031B2 - 移動ロボットの位置測定装置 - Google Patents

移動ロボットの位置測定装置

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JPH0797031B2
JPH0797031B2 JP62020073A JP2007387A JPH0797031B2 JP H0797031 B2 JPH0797031 B2 JP H0797031B2 JP 62020073 A JP62020073 A JP 62020073A JP 2007387 A JP2007387 A JP 2007387A JP H0797031 B2 JPH0797031 B2 JP H0797031B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被計測体の面上を無軌道で自在に移動できる
移動ロボットにおいて、遠隔の位置から移動ロボットの
絶対的位置を測定し、移動ロボットを所望の被計測体の
計測位置へ誘導したり、移動ロボットに搭載したテレビ
カメラによって視認された被計測体の計測点の絶対位置
を移動ロボットの位置を測定することによって認識する
ための、移動ロボットの位置測定装置に関するものであ
る。
この種の装置は、例えば原子力発電所セル内のタンク点
検などの、放射能の被ばくの関係で人が内部に居る時間
が制約されることが多い場合に、遠隔の位置から人が移
動ロボットを操縦し監視して、被計測体を遠隔の位置か
ら計測するために使用される。
〔従来の技術〕
例えばたて型タンクの外表面などの、ほぼ鉛直な壁面の
被計測体の面上を無軌条で自在に移動できる移動ロボッ
トの絶対的位置を遠隔の位置から測定する従来の技術の
例を説明する。
1)「移動ロボットから重錘をつけたひも,テープ等を
下ろして距離を測定する方法」 この方法は、移動ロボット本体に巻出し,巻戻し装置を
備えた巻尺装置を搭載したもので、距離を測定するとき
は巻尺装置を測定基準点まで巻出して距離を読みとり、
移動ロボットが移動するときは巻尺装置を巻取って移動
の妨げとならないようにしたものである。
2)「レーザ,超音波を使った三角測量」 測定の基線上に基線距離をもって離れた2点に、レーザ
または超音波の発信器を設置し、移動ロボットに向けて
レーザまたは超音波を発信してその反射波を受信して、
2点における基線に対する移動ロボットの位置方向の角
度と2点の基線距離とから三角測量によって、移動ロボ
ットの絶対位置を計算して求めるものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記に説明した従来の技術の例において、 1)「移動ロボットから重錘をつけたひも,テープを下
ろして距離を測定する方法」 においては、移動ロボット本体に、巻出し、巻戻し装置
を備えた巻尺装置を搭載したので、構造が複雑になり、
重量も増加するため移動ロボットの有効搭載重量を減少
させる欠点がある。
また下ろした重錘の振れが安定してから測定しなければ
ならず、測定に時間がかかること、重錘が測定基準点ま
で到達したことと距離を読みとることを遠隔の位置から
実施することが困難であり、ひも,テープが途中でひっ
かかる心配があるという欠点がある。
また移動ロボットが移動するときは巻尺装置を巻取って
移動の妨げとならないようにしなければならないので、
測定に時間がかかる欠点がある。
2)「レーザ,超音波を使った三角測量」 においては、測定の基線を決める際に被計測体との位置
関係を正確に測定して、発信器を正確に位置決めして精
度よく据付けねばならず測定のための準備に時間がかか
る欠点がある。
また発信側の装置は、移動ロボットを認識するように追
尾する機能,距離や角度の測定の機能を組込むため大形
で複雑なものになる欠点がある。
さらに、せまい室内等では条件の良い設置場所を確保す
ることが困難である欠点がある。
移動ロボット自体は、走行距離計,傾斜計,ジャイロ等
の内角センサを搭載しており、移動ロボット自身の位置
を認識しながら移動するが、内界センサの誤差の累積や
移動用車輪のスリップなどで、移動ロボットの現在位置
を示す距離等の情報が不正確になるので、被計測体の面
上の移動ロボットの絶対位置を測定しておく必要があ
り、これによって移動ロボットに搭載した内界センサを
較正しておく必要がある。
また被計測体の計測位置を正確に知りたいとき、あるい
は再度同じ位置に移動ロボットを移動させるときは、移
動ロボットの絶対位置を測定する必要がある。
さらに放射能の被ばくの関係で、位置測定装置の取付け
取外しのために人が接近する時間を極力少なくする必要
がある。
以上の必要事項を達成するために、前記の従来の技術の
例の欠点を解決した移動ロボットの位置測定装置を提供
することを本発明の目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は第1図に示すように、遠隔の位置から操縦装置
によって操縦され被計測体の面上を自在に移動できる移
動ロボットの位置測定装置において、移動ロボットの下
方に設けられて移動ロボットの位置測定の基準の位置の
ベース上に設けられた軌条と、該軌条に案内されて軌条
上を移動機構によって水平方向に移動される架台と該架
台に搭載され架台の移動の方向に対してほぼ直角な方向
に走査可能な光波距離計と、該光波距離計の光軸と平行
な光軸の方向の目標を認識する目標認識装置と、軌条上
の架台の移動距離を測定する距離計と、移動ロボットに
設けられ自重により回転自在に支持された反射鏡と該反
射鏡上に取付けられた目標とを備えたことを特徴とする
移動ロボットの位置測定装置としたものである。
〔作用〕
本発明は第1図に示すように、遠隔の位置から操縦装置
によって被計測体の面上を自在に操縦されて移動できる
移動ロボットを所望の位置に移動させ、その移動した位
置を測定する装置である。
移動ロボットに設けた目標を目標認識装置で追跡するよ
うに軌条上の架台を移動させ、距離計で架台の移動距離
を測定することによって、移動ロボットのX方向の移動
距離を測定する。
移動ロボットに設けた反射鏡に対して光波を発射し、そ
の反射光を入射して距離を測定する光波距離計によっ
て、移動ロボットのY方向の移動距離を測定する。
前記の説明のように架台に設けたが光波距離計,目標認
識装置,距離計によって移動ロボットのX,Y方向の移動
距離が測定できる、移動ロボットの位置測定装置を提供
することができる。
〔実施例〕
本発明の実施例を第1図に示す。第1図において、
(a)は側面図、(b)は正面図である。
本発明は、例えばほぼ垂直に近い壁面などの被計測体2
上を、図示を省略した操縦装置によって遠隔の位置から
操縦されて自在に移動される移動ロボット4の移動位置
を測定しようとする装置である。
移動ロボット4自体は被計測体2の損傷状態,壁厚計測
などの計測器類を搭載して計測をなし、自身の位置を走
行距離計,傾斜計,ジャィロ等の搭載した内界センサに
よって認識しながら移動することができるが、前記に説
明したように内界センサの誤差の累積や移動用車輪のス
リップなどによって現在位置を示す距離等の情報が不正
確となるので、本発明の装置によって移動ロボット4の
絶対位置を測定しようとするものである。
移動ロボットの移動範囲よりも下方に設けられたベース
6には軌条8とラック26とが取付けられ、図示を省略し
たマグネットスタンドまたは接着剤によって、軌条8に
よって案内されで移動する架台12に取付けられた傾斜計
28を参照しながら、軌条8上の架台12の移動方向が水平
方向になるように、被計測体2の移動ロボット4の位置
測定の基準の位置に取付ける。
あるいはあらかじめ被計測体2に取付金具を設けてお
き、該取付金具にベース6を取付けることもある。
軌条8に案内されて、駆動モータ30の出力軸上に設けら
れたギヤ32がベース6に取付けられたラック26にかみ合
って構成される移動機構10によって移動される架台12が
設けられている。
架台12には架台の移動の方向であるX方向に直角なY方
向にほぼ平行な方向に走査可能な光波距離計14と、該光
波距離計14の光軸16と平行な光軸17の方向の目標20を認
識するテレビカメラ,ホトセンサなどの目標認識装置22
と、ラック26にかみ合うギヤ34によって回転されるエン
コーダ36によって軌条8上の架台12の移動距離を測定す
る距離計24が設けられている。
移動ロボット4には、ブラケット38,支軸40,軸用止め輪
42によってコーナーキューブ形の反射鏡18が回転自在に
支持されており、移動ロボット4が方向を変更しても、
自身の自重によって常に反射面を光軸16に面するように
なっており、入射光に対して平行の方向に光を反射する
ようになっている。反射鏡18上には十字線などを備えた
目標20が備えられている。
前記の構成になる本発明の装置により移動ロボット4の
位置を測定するには、まず遠隔の位置から操縦装置によ
って被計測体2の面上を自在に操縦されて移動できる移
動ロボット4を出発原点から所望の位置に移動させる。
移動している移動ロボット4を追跡するために、移動ロ
ボット4に設けた目標20を目標認識装置22で認識しなが
ら移動機構10によって架台12を移動させ、目標20と目標
認識装置22との垂直線が一致した位置で距離計24で架台
12の移動距離を測定することによって、目標20で代表さ
れた移動ロボット4のX方向の移動距離を測定する。
この移動で、移動ロボット4に設けられ常に反射面を光
軸16に面するコーナーキューブ形の反射鏡18に光波距離
計14により光を発信し、反射鏡18から反射光を光波距離
計14に受けて、反射鏡18で代表された移動ロボット4の
Y方向の移動距離を測定する。
前記の操作により、従来の技術の例の欠点を解決した移
動ロボット4のX方向,Y方向の位置測定装置を提供する
ことができる。
図示を省略した本発明の第2の実施例は、第1の実施例
の装置において、光波距離計14と目標認識装置22とを取
付けた取付台が、球関節を使用したカメラ用の雲台のよ
うに、光波距離計14の光軸16と直交する2軸に対して回
転可能な機構を有するように設けたもので、回転による
調整が終ればその位置に固定するようにしたもので、移
動ロボット4の出発原点において光波距離計14の光軸16
の方向変更調整を簡単に行うことができる。
図示を省略した本発明の第3の実施例は、第1の実施例
に装置において、光波距離計14の光波照射部の近傍に、
光波距離計14の光軸16に対して直角に反射光を反射する
ハーフミラーと該反射光を受光するホトセンサとを設置
し、該ハーフミラーとホトセンサにより光波距離計14の
反射光を受光する目標認識装置22としたもので、被計測
体2上を自在に移動する移動ロボット4を、軌条8上を
移動機構10によって架台12を、目標認識装置22が移動ロ
ボット4を追跡できるように自動的に移動させ、光波距
離計14と距離計24とで移動ロボット4のX方向,Y方向の
位置を自動的に測定できる位置測定装置を提供すること
ができる。
図示を省略した本発明の第4の実施例は、第1の実施例
の装置において、光波距離計14のファインダ部に目標認
識装置22を取付けたもので、前記の第3の実施例のよう
にハーフミラーによって反射光を直角に反射することな
く、直接受光するようにしたものであり、その他の点は
第3の実施例と同様なものである。
図示を省略した本発明の第5の実施例は、第1の実施例
の装置のおいて、目標認識装置22が移動ロボット4に取
付けられた目標20を光学的に認識するテレビカメラなど
の視認カメラ装置としたもので、通信手段によって遠隔
の位置から目標20を視認して、移動ロボット4と位置測
定装置を遠隔操縦あるいは自動操縦して、移動ロボット
4のX方向,Y方向の位置を測定できる位置測定装置を提
供することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ほぼ鉛直に近い壁面あるいは傾斜壁面
を被検査対象面とする被計測体の面上を移動する移動ロ
ボット側に、常にその反射面が光軸に面するように自重
によって回転する反射鏡と目標を設け、また、目標認識
装置および光波距離計を搭載して軌条上を移動する架台
の移動方向が水平方向となるよう被計測体にベースを取
付けているので、目標認識装置で移動ロボット上の目標
を追跡し、基準点からの架台の移動距離を距離計で測定
し、光波距離計で移動ロボットとの間の距離を測定する
することにより、移動ロボットのX,Y方向の移動距離を
測定することができ、移動ロボットの位置を知ることが
できる。
また、本発明によれば、従来装置例の有していた欠点、
すなわち、測定に時間がかかる,構造が複雑で装置が大
型になるので狭い室内等では条件の良い設置場所を確保
するのが困難である、といった欠点を解消できることに
加えて、 イ)三角測量方式を用いた位置測定装置と比較すると、
被測定物までの方向測定を行う必要性がなく、測定物ト
ラッキングの自由度は“1"で済むので、複雑な演算機構
を必要としないばかりか高速度で移動ロボットの位置測
定を行うことができる、 ロ)移動ロボットに設けられ自重により回転する反射鏡
とこの反射鏡上に取付けられた目標とで所謂トラッキン
グ機構を構成し、重力を利用して光軸を合わせるように
しているので、トラッキング機構をより簡略なものとす
ることができる、 ハ)被測定物(移動ロボット)の移動に伴って、架台に
搭載された目標認識装置と光波距離計も水平方向に移動
するので、測定時における移動ロボットと目標認識装置
および光波距離計のX軸上の位置座標は同一となり、被
計測体が円筒形状を呈するような場合でも、常に視野内
で被測定物ををとらえて測定することが可能になるの
で、測定基準点の移動が不要である、 といった多くの優れた効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すもので、(a)は側面
図,(b)は正面図である。 2:被計測体、4:移動ロボット、6:ベース、8:軌条、10:
移動機構、12:架台、14:光波距離計、16,17:光軸、18:
反射鏡、20:目標、22:目標認識装置、24:距離計、26:ラ
ック、28:傾斜計、36:エンコーダ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 喜一郎 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 牧島 克彦 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 菅野 善夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−102580(JP,A) 実開 昭56−74307(JP,U)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遠隔の位置から操縦装置によって操縦され
    被計測体の面上を自在に移動できる移動ロボットの位置
    測定装置において、移動ロボットの移動範囲よりも下方
    に設けられ移動ロボットの位置測定の基準の位置のベー
    ス上に設けられた軌条と、該軌条に案内されて軌条上を
    移動機構によって水平方向に移動される架台と、該架台
    に搭載され架台の移動の方向に対してほぼ直角な方向に
    走査可能な光波距離計と、該光波距離計の光軸と平行な
    方向の目標を認識する目標認識装置と、前記軌条上の架
    台の移動距離を測定する距離形と、移動ロボットに設け
    られると共に自重により回転自在に支持され常にその反
    射面がほぼ鉛直下方を向く反射鏡と該反射鏡上に取付け
    られた目標とを備えたことを特徴とする移動ロボットの
    位置測定装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の装置におい
    て、光波距離計と目標認識装置とを取付けた取付台が架
    台上において光波距離計の光軸と直交する2軸に対して
    回転可能な機構を有することを特徴とする移動ロボット
    の位置測定装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載の装置におい
    て、光波距離計の光波照射部の近傍に、光波距離計の光
    軸に対して直角に反射光を反射するハーフミラーと該反
    射光を受光するホトセンサとを設置し、該ハーフミラー
    とホトセンサにより光波距離計の反射光を受光する目標
    認識装置としたことを特徴とする移動ロボットの位置測
    定装置。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項記載の装置におい
    て、光波距離計のファインダ部に目標認識装置を取付け
    たことを特徴とする移動ロボットの位置測定装置。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項記載の装置におい
    て、目標認識装置が移動ロボットに取付けられた目標を
    光学的に認識する視認カメラ装置であることを特徴とす
    る移動ロボットの位置測定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58187801A (ja) * 1982-04-26 1983-11-02 Mitsui Constr Co Ltd 三次元位置測定装置
JPS60102580A (ja) * 1983-11-10 1985-06-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 走行ユニツト等の位置検出装置

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