JPH02220109A

JPH02220109A - 移動機構

Info

Publication number: JPH02220109A
Application number: JP1040194A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Okada; 敏岡田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-09-03

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、原子力発電所その他の各種プラントにおいて
、各種の点検や作業に使用される作業ロボット等に好適
する移動機構に関する。

（従来の技術）保安上あるいは作業環境に対する要求の増大に伴い、人
手による点検や作業が困難な各種プラント、例えば原子
力発電プラントにおいては、当該プラント内に点在する
点検場所や作業場所に自律的（人手の補助なし）に移動
して点検や各種の作業を行う作業ロボットの必要性が増
大してきている。

しかしながら、従来の作業ロボットでは、必要とされる
全ての機能を満足する移動機構が備えられていないため
、移動式の作業ロボットの実用化を図る上で大きな障害
になっていた。

プラント内は、一般に、通路が複雑であるが、通路がど
のように配置され、また通路の周囲にどのような機器が
設置されているかといった環境状態を予め記憶しておく
ことはさほど難しいことではない。

そのため、移動機構にテレビカメラを搭載し、このテレ
ビカメラで撮影された画像を認識して現在位置の確認や
障害物の検出を行い、その結果に基づいて移動機構の移
動制御を行うシステムの開発が盛んに行われている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、テレビカメラからの画像データに基づい
て、移動しながら通路−りや周辺にある機器や障害物を
高速で画像処理できる装置は、高速処理のために大型コ
ンピュータ等の高速プロセッサが必要となり、これらを
移動機構に搭載することは実用上不可能である。

また、移動しながら画像を取込む場合、振動や傾き等の
影響により、テレビカメラで撮らえた画像が停止状態と
異なって入力され、認識処理が正常に行われない危険性
がある。しかも、移動通路周辺の種々の機器などを認識
するためには高い認識機能を有する画像処理装置が必要
となるため、移動機構全体が大型化し高価になってしま
うという問題点がある。

一方、テレビカメラを用いずに、例えば超音波距離セン
サや光距離センサ（フォトセンサ）等の距離センサを用
いて位置確認や障害物検出を行う方法もあるが、移動通
路の周囲にある壁や柱、あるいは各種装置等の構造物や
機器に対して距離センサの向きが斜めになるとｉｌ：、
ＬいａｐＩ定結定結前られず、信頼性に欠けるという欠
点かあ・る。

本発明は上述した従来機構の欠点を除去すべくなされた
もので、画像処理の運用方法と距離センサの共用を工夫
することにより、小型・安価で、しかも移動経路の状態
把握を正確に行うことのできる移動機構を提供すること
を目的とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の移動機構は、走行する移動機構本体と、この移
動機構本体に取付けられ、旋回および上下首振りを行う
雲台機構と、この雲台機構に搭載され、周囲の状態を撮
影するテレビカメラと、前記移動機構本体にセンサ旋回
機構ドライバを介して取付けられ、前方の物体を検出す
る距離センサと、前記テレビカメラからの４１１＋ｊ像
ｆＥｊ号に基づいて前記移動機構本体の移動経路の状態
を把握する画像処理装置と、上記画像処理装置および距
離センサ処理回路による把握結果に基づいて前記距離セ
ンサを取付けたセンサ旋回機構ドライバの旋回角度を制
御するセンサ旋回コントローラとを備えることを特徴と
するものである。

（作用）上述のように本発明装置においては、移動経路の状態を
把握する場合、処理時間のかかる画像処理と、リアルタ
イムに検出できる距離センサを組合わせた方法を用いて
いる。

すなわち、移動開始の際に現在位置と移動経路の状態を
認識し、予め、プラントの地図データから移動速度と画
像処理時間を考慮して画像処理を行うポイントを計画す
る。また、移動経路の状態の認識結果とプラントの地図
データとから移動距離に対する移動機構下部の距離セン
サの向きを求めておき、その後で、移動を開始する。

このように、認識結果から移動経路の状態（例えば、壁
がどの方向にどの程度の距離をおいであるのか、また柱
がどの方向にどの程度離れであるのか等）を予め知るこ
とができるので、近接センサをどの方向へ向ければ正し
い結果が得られるかを求めることができる。その結果、
どの方向にどの程度の距離をおいて反射体があるかを近
接センサによって正確に知ることができ、移動機構の現
在位置を高速に検出・確認するこ、とができる。

従って、移動時に画像処理を高速で処理する必要がなく
なり、画像処理装置を小型化することができる。

（実施例）次に、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の移動機構のシステム構成を示すもので
、複数個の車輪１　ａ　％　１　ｂ上に搭載された移動
機構本体２の上には、移動機構の周囲を旋回するととも
に上下首振り動作を行う雲台機構３を介して、周囲の画
像を撮影するテレビカメラ４が取付けられている。

雲台機構３は雲台コントローラ５によって姿勢を制御さ
れ、テレビカメラ４を任意の方向に、かつ任意の仰角に
位置決めする。

テレビカメラ４からの画像信号は画像処理装置６に取込
まれ、現在位置の検出と障害物の検出が行われる。

一方、移動機構本体２の下部には、移動方向先端の近傍
に、移動機構本体２の前方にある物体との間の距離を検
出する距離センサ７が、センサ旋回機構ドライバ８を介
して旋回自在に取付けられている。

センサ旋回機構ドライバ８はセンサ旋回コントローラ９
によって制御され、経路周辺にある構造物や機器等の物
体に対して正しい距離検出結果が得られるよう、距離セ
ンサ７の向きを制御する。

距離センサ７からの信号は距離センサ処理回路１０に導
かれ、移動機構と前方物体との間の距離を算出する。

移動コントローラ１１はプラントの地図を持つており、
雲台コントローラ５、画像処理装置６および距離センサ
処理回路１０からの現在位置情報や障害物位置情報等か
ら移動経路を生成し、移動機構ドライバ１２を駆動する
。これにより移動機構は移動コントローラ１１からの指
示通りの経路を移動する。

また、移動機構本体２にはその動力源となるバッテリー
１３と、地上局（図示せず）に移動機構の状態を伝える
とともに非常停止等の指令を受信する無線送受信器１４
が搭載されている。

上述のように構成した本発明の移動機構は、移動開始時
には移動コントローラ１１の指令によりテレビカメラ４
からの画像を画像処理装置６で処理して現在位置および
３〜５ｍ程度先までの移動経路（第２図（ａ）のハツチ
ング部分）の状態を求める。

次に、移動コントローラ１１は、人力された移動経路の
状態情報に基づいて移動経路の生成を行うとともに、距
離センサ７の向きを移動中にどう向けるか移動距離と距
離センサ７の向きの制御データを生成し、これをセンサ
旋回機構ドライバ８に渡す。また、移動した距離に対し
て距離センサ７からの検出結果がどうなるかを求め、移
動機構ドライバ１２に対して移動指令を出す。

一方、移動コントローラ１１は画像処理を行う時間内に
移動機構がどの程度移動するかを求め、内蔵の地図デー
タから画像処理を行うポイント（第２図中にＸで示す点
）を求めておく。

これらの処理が終了した後、移動機構は移動コントロー
ラ１１によって生成された経路に沿って移動を開始する
。この移動開始と同時に、距離センサ７はセンサ旋回機
構ドライバ８によって、センサ旋回コントローラ９が指
定する向きに制御される。

第２図（ｂ）に示すように、次の画像処理ポイント（Ｘ
点）に到達すると、画像処理装置６がテレビカメラ４か
ら人力する画像１゜号に基づいて画像処理を行い、再び
数メートル先までの移動経路の状態を求めるとともに、
その結果を元に、移動先での距離センサ７の向きと、こ
の距離センサの予測結果を求める処理を実行する。

第３図（ａ）、（ｂ）は、直角に曲がる通路からの距離
を求めて現在位置を確認する場合の例を示す。

この場合、距離センサ７は常に壁１５と直行するように
制御されているため、移動機構本体２の向きがカーブで
曲がっても、第３図（ｂ）に示すようにセンサ旋回機構
ドライバ８を駆動して距離センサ７の向きを壁１５と直
交する状態に保つ。

従って、移動機構１が壁１５に対して斜めの状態でも、
正しく距離を検出することができる。

また、距離センサ処理回路１０においては、距離センサ
７からの検出結果と、移動距離に対する距離センサ７の
予想結果とを比較してずれを演１．′＞し、現在位置の
検出・確認が行われる。この現（１；位置の検出・確認
処理は画像処理のような大量データを演算して求める必
要がないため、遅滞なく演算結果が得られる。

また、画像処理装置６は第２図（ａ）、（ｂ）中にＸ点
で示した指定の移動距離ごとに、テレビカメラ４からの
画像信号を入力し、数メートル先までの移動経路の状態
を求め、その結果に基づいて移動先での距離センサ７の
向きと、その予想結果を求めるため、移動機構の位置確
認を移動しながら連続的に実行できる。

従って、移動機構の検出・位置確認を高速に行うことが
でき、確実な移動が＋’ｉＪ能となる。

なお、上記実施例では車輪式の移動機構につき説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば多
脚式の移動機構にも適用することができる。また、駆動
用のバッテリーや無線送受信器を内蔵した自律式の移動
機構に代え、ケーブルを用いて外部から動力や各種指令
を供給する方式の移動機構にも適用することができる。

［発明の効果］上述のように、本発明の移動機構は、画像処理装置と、
方向可変式の距離センサとを組合わせて構成されている
ので、従来の画像処理装置のみを用いる移動機構に比べ
て高速化が可能となり、またシステムを小型かつ安価に
構成することができる。また、画像処理装置を用いずに
距離センサのみで行う方法に比べ、現在位置の確認を正
確に行うことができ、信頼性の高い移動機構を構成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の移動機構の実施例を示すシステム構成
図、第２図（ａ）、（ｂ）および第３図（ａ）、（ｂ）
はそれぞれ本発明機構の作動を説明する説明図である。ｌａ、ｌｂ・・・車輪２・・・・・・・・・移動機構本体３・・・・・・・・・雲台機構４・・・・・・・・・テレビカメラ５・・・・・・・・・雲台機構６・・・・・・・・・画像処理装置７・・・・・・・・・距離センサ８・・・・・・・・・センサ旋回機構ドライバ９・・・
・・・・・・センサ旋回コントローラ１０・・・・・・
・・・距離センサ処理回路１１・・・・・・・・・移動
コントローラ２・・・・・・・・・移動機構ドライバ３
・・・・・・・・・バッテリー４・・・・・・・・・無線送受信器５・・・・・・・・・壁代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　第子丸　　健第１図

Claims

【特許請求の範囲】

走行する移動機構本体と、この移動機構本体に取付けら
れ、旋回および上下首振りを行う雲台機構と、この雲台
機構に搭載され、周囲の状態を撮影するテレビカメラと
、前記移動機構本体にセンサ旋回機構ドライバを介して
取付けられ、前方の物体までの距離を検出する距離セン
サと、前記テレビカメラからの画像信号に基づいて前記
移動機構本体の移動経路の状態を把握する画像処理装置
と、上記画像処理装置および距離センサ処理回路による
把握結果に基づいて前記距離センサを取付けたセンサ旋
回機構ドライバの旋回角度を制御するセンサ旋回コント
ローラとを備えることを特徴とする移動機構。