JPS63297178A - 壁面走行車の方向検出装置 - 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、壁面走行車（以下、走行車という）の方向
を検出づる方向検出装置に関する。

（従来の技術） 従来のこの種の方向検出装置としては、例えば第９図〜
第１１図に示すようなものがある。

第９図および第１０図において、１はほぼ垂直な壁面で
あり、２はこの壁面１を走行する走行車（ロボット）で
ある。走行車２は壁面１を走行して、例えば壁面１のキ
ズ、割れなどを検出するものである。走行車２には回頭
角速度検出器３と、積分器４と、角度表示器または方向
制御装置５が装着されており、回頭角速度検出器３は通
常レートジャイロといわれ、その−例は、第１１図に示
される。回頭角速度検出器３は、音叉３Ａと、音叉３Ａ
を駆動する音叉駆動回路３Ｂと、ジャイロ信号を検出す
る検出部３Ｃと、交流出力を直流出力に変換するデモシ
ュレータ回路３Ｄと、を（！肯えている。この回頭角速
度検出器３を走行車２に、Ｘ軸を走行方向に、Ｚ軸（入
力軸）を走行車２と垂直になるように装備すると、走行
車２の回頭角速度を検出することができる。この種の検
出器としては、これに限らず回転体やガス流体を利用し
た回頭角検出器でも良い。回頭角速度検出器３の出力は
角速度であるから、これを積分器４で積分すると角度が
得られる。したがって、積分器４の出力は所定の基準方
向から走行車２が回頭した角度を与える。すなわち、第
１２図および第１３図において走行車２の走行するパタ
ーンで示すような角度θが計測される。この角度θは、
角度表示器５により表示されるか、または積分器４の出
力に基づいて方向制御装置５により走行車２が制御され
る。

（この発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
このような従来の方向検出装置にあっては、回頭角速度
検出器で検出した角速度を積分器により時間で積分する
ようになっていたため、回頭角速度検出器のわずかな零
点誤差、感度誤差、または温度による特性の変動などに
より、積分した角度誤差が時間とともに増大するので走
行車の方向を正確に検出することができないという問題
点があった。また、基準方位を決める必要があることか
ら、絶対角度を検出することができないという問題点も
あった。さらに、高価なレートジャイロ、積分器などを
装備するので、コストが上昇するという問題点もあった
。

（問題点を解決するための手段） この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであって、走行車の方向を正確に検出することがで
きるとともに、絶対角度を検出することができ、かつコ
ストの低減を図った方向検出装置を提供することを目的
としている。

この目的を達成するために、この発明は、垂直な壁面を
走行する走行車において、前記走行車の走行軸の傾斜角
を検出する複数個の傾斜検出器と、該傾斜検出器の出力
に基づいて走行車の方向を決定する信号処理回路と、を
備えたものである。

（作用） この発明においては、複数個の傾斜検出器で走行車の走
行軸の傾斜角を検出して、検出した傾斜検出器の出力電
圧値と符号に基づいて信号処理回路で走行車の方向を決
定する。したがって、走行車の方向を精度良く検出する
ことができ、また基準方位を決める必要もないことから
簡単に絶対角度を得ることができる。さらに、高価なレ
ートジャイロや積分器などを使用する必要がないので、
コストを低減することもできる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示す図であ
る。

まず、構成を説明すると、第１図および第２図において
、１はほぼ垂直な壁面、６は壁面１を走行する走行車（
ロボット）である。走行車６は例えば壁面１のキズ、割
れ等を検出するものであり、走行車６には第１．第２傾
斜検出器７，８と、第１、第２傾斜検出器７，８の出力
を処理する信号α理回路９と、信号処理回路９の出力に
基づいて傾斜角を表示する表示器１０、または走行車６
の制御を行なう制御装置１０が装着されている。

第１傾斜検出器７は壁面１に対して水平となるように装
着され、走行車６の走行軸（第１図中、Ｘ軸）の傾斜角
を検出する。すな゛わち、Ｘ軸が鉛直なときは第１傾斜
検出器７の出力はゼロである。

第２傾斜検出器８は、第１傾斜検出器７と入力軸（第１
図中、Ｙ軸）が９０°異なるように装着されている。

第１．第２傾斜検出器７，８は種々あるが、ここでは−
例としてサーボ加速度計を傾斜検出器として使用する。

次に、サーボ加速度計１１を第３図（Ａ＞、（Ｂ）およ
び第４図に基づいて説明する。

第３図（Ａ）、（Ｂ）および第４図において、１３はフ
レキシアヒンジであり、このフレキシアヒンジ１３はビ
ーム１４を支持している。このビーム１４に入力軸方向
の加速度が加わるとビーム１４はその方向に偏位し、ビ
ーム１４の偏位は偏位ピックアップ１５により検出され
る。偏位ピックアップ１５は光電変換素子で構成されて
おり、偏位ピックアップ１５で検出した偏位は電気信号
に変換されてサーボアンプ１６に出力され、サーボアン
プ１６で増幅される。増幅された電流はトルカコイル１
７に流される。ここで、トルカコイル１７はビーム１４
とともにマグネット１８の磁場内にあるので、トルカコ
イル１７に電流が流れると、ビーム１４の元の位置に戻
す力を生じ、ビーム１４は元に戻る。トルカコイル１７
に流れる電流は、加わった加速度に比例するので電流を
測定すれば加速度を測定することができる。出力は出力
抵抗１９の両端電圧として取り出される。

ビーム１４が加速度を受けていない状態で入力軸が傾く
と、ビーム１４は傾きの正弦値（ｓｉｎθ）に応じた重
力の加速度を受しプることになる。

したがって、上記の説明と全く同じようにトルカコイル
１７に傾斜角の正弦値に応じた電流か流れ、出力抵抗１
つの両端電圧を測定することにより傾斜角を得ることが
できる。

なお、２０は加速度計１１の取イ」面、２１は筐体であ
る。

一方、第１．第２傾斜検出器７，８の出力電圧を処理す
る信号処理回路９は、後述する第１．第２傾斜検出器７
，８の出力値と符号に基づいて走行車６の方向を決定し
て方向信号を出ツノする。方向表示器１０は信号処理回
路９から出力される方向信号に基づいて方向を表示する
かまたは制御装置１０はその方向信号に基づいて走行車
６の方向を制御する。

次に、作用を説明する。

前述したように、サーボ加速度計１１の出力は傾斜角の
正弦値（ｓ　ｉ　ｎ）に比例するので、傾斜角をθとす
ると、その出力電圧Ｖは Ｖ＝に一５ｉｎθ（Ｋ：比例常数）で示される。

ここで、第５図に示すように走行車６が右方向に傾斜す
ると、第１傾斜検出器７の出力はＶ＝Ｋ　−Ｓ　ｉ　ｎ
θであり、第２傾斜検出器８の出力はｖ＝ｌ（−ｓｉｎ
（θ＋９０°）である。また、第６図に示すように、走
行車６が左方向に傾斜すると、第１傾斜検出器７の出力
は、 Ｖ＝に−ｓ　ｉ　ｎ　（３６０’−〇）＝−に−５ｉｎ
θ であり、第２傾斜検出器８の出力は、 Ｖ＝に一５ｉｎ　（３６０”−θ−９０°）＝Ｋ（２７
０’−〇） である。したがって、第１傾斜検出器７および第２傾斜
検出器８の各出力電圧と傾斜角６との関係は第７図に示
すようになる。

また、鉛直方向に対する走行車６の走行方向は第８図の
■〜■の４つの場合でそれぞれ示される。

第８図中矢印Ａは鉛直方向を、矢印Ｂは走行車６の走行
方向を示す。したがって、別表で示すように走行車６の
方向は第１．第２傾斜検出器７．８の符号により判別さ
れる。

こうして、第１．第２傾斜検出器７，８の出力電圧値と
符号に基づいて信号処理回路９により走行車６の方向を
決定することができる。

この実施例にあっては、従来のようなレートジャイロ３
の出力を積分して角度を得る方法に比較して積分誤差が
なく、方向を正確に検出することができ、基準方位を決
める必要もなく、簡単に絶対角度を得ることができる。

また、高価なシー１〜ジヤイロ３や積分器４などを使用
する必要がないので、コストを低減することができる。

なお、前記信号処理回路９には正弦値出力を線形にする
リニアライザを設けることもできる。また、第７図で明
らかな通り正弦値は９０’付近で角度の分解能が悪くな
るから角度表示器１０ては傾斜が４５°附近で第１．第
２傾斜検出器７．８の出力を切り替えて表示すれば精度
のよい方向の表示ができる。

また、第１．第２傾斜検出器７，８の出力は前述の通り
ｙ−に−ｓ；ｎθの電圧で出力されるのが普通であるが
、長距離に信号を送る場合には電流に変換しても良い。

この場合は、例えば−９０°の傾斜を電流４ｍＡに、＋
９０°の傾斜を電流２０ｍＡに相当するように電圧−電
流変換処理を行なう。この場合も第１．第２傾斜検出器
７．８の出力電流を処理することにより方向を知ること
ができる。第１．第２傾斜検出器７，８としてはサーボ
加速度計１１を使用したが、他の形の傾斜検出器でも良
い。

ざらに、この実施例では傾斜検出器７，８を２個使用し
たが、さらに精度を上げるためには２個以上の傾斜検出
器を使用すれば良い。

別表 （発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、複数個の
傾斜検出器を用いて走行車の傾斜を検出し、その出力を
信号処理回路で処理するようにしたため、走行車の方向
を精度良く検出することかでき、また基準方位を決める
必要がないことから絶対角度を簡単に得ることができる
。

ざらに、高価なレートジャイロや積分器などを使用する
必要がないのでコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す正面図、第２図は側
面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）及び第４図はサーボ加速度
計を説明するための各説明図、第５図および第６図は走
行車の傾斜を示す各説明図、第７図は出力電圧と傾斜角
との関係を示すグラフ、第８図■〜■は走行車の方向を
説明するための各説明図、第９図は従来例を示す正面図
、第１０図は側面図、第１１図は回頭角速度検出器の斜
視図、第１２図および第１３図は走行車の走行パターン
を説明する各説明図である。 １・・・壁面、 ６・・・走行車、 ７．８・・・第１．第２傾斜検出器、 ９・・・信号処理回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 垂直な壁面を走行する壁面走行車において、前記壁面走
   行車の走行軸の傾斜角を検出する複数個の傾斜検出器と
   、該傾斜検出器の出力に基づいて壁面走行車の方向を決
   定する信号処理回路と、を備えたことを特徴とする壁面
   走行車の方向検出装置。