JPH02284897A - 壁面走行ロボツト - Google Patents

壁面走行ロボツト

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JPH02284897A
JPH02284897A JP1104497A JP10449789A JPH02284897A JP H02284897 A JPH02284897 A JP H02284897A JP 1104497 A JP1104497 A JP 1104497A JP 10449789 A JP10449789 A JP 10449789A JP H02284897 A JPH02284897 A JP H02284897A
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JP
Japan
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robot
wall
running
running robot
tilt angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP1104497A
Other languages
English (en)
Inventor
Kouji Umenishi
浩二 梅西
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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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〕 本発明は、壁面上を吸着自走する壁面走行ロボットの位
置姿勢検出装置に関する。
〔従来の技術〕
例えば、空中で壁面を走行するロボットの位置および姿
勢を検出する方法は、−船釣にはマーカーを使用する方
法、光を利用する方法、壁面を伝播する超音波を利用す
る方法等が知られている。
しかし、原子炉圧力容器等人間の出入りが制限される環
境下では、壁面走行ロボットの位置を正確に検知する手
段は未だ提供されていないのが現状である。
一方、海底探査、海洋構造物等の監視に用いられる水中
ロボットは水中に浮遊した状態でプロペラ等により推力
を得て移動するものが知られている。この場合、前記水
中ロボットの位置を検知する方法としては、例えば超音
波センサを利用する方式が考えられている。水中の構造
物表面上を吸着して走行する壁面走行ロボットに関して
は、現状技術では構造物表面上での位置および姿勢を検
知する方法は知られていない。
〔発明が解決しようとする課題〕
原子炉圧力容器等人間の出入りが制限される環境下にお
ける壁面走行ロボットの位置検出方法として確立された
方法は未だ提供されておらず、溶接線検査等の無人化に
支障をきたしていた。
一方、水中の構造物表面上に吸着して走行する壁面走行
ロボットに、従来知られている超音波センサを利用して
位置を検知しようとした場合、前記壁面走行ロボットと
船体が密着しているため、超音波が船体に反射されて正
確な測定が困難になるという問題点があった。しかも、
超音波センサの使用は、装置全体のコストアップにつな
がるという懸念もあった。
本発明の目的は、かかる問題に基づきなされたものであ
り、その目的とするところは安価な装置によって構造物
表面上で常に壁面走行ロボットの位置および姿勢を検出
できる壁面走行ロボットの位置姿勢検出装置を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、速度・走行距離測定器を壁面走行ロボット
の両側に取付けるとともに傾斜角センサを上記壁面走行
ロボットに取付け、前記速度・走行距離測定器からの速
度・走行距離情報および前記傾斜角センサからのx、y
、z三軸方向に対する傾き情報および、前記三輪方向に
対する傾きと前記壁面走行ロボットの姿勢の関係を示す
マトリクスを用いて前記壁面走行ロボットの構造物表面
上での位置および姿勢を演算し、ディスプレイ装置上に
前記壁面走行ロボットの構造物表面上での位置およびそ
の姿勢をグラフィック表示させ、前記壁面走行ロボット
の操作者に運転情報を提供することによって達成される
〔作用〕
壁面走行ロボットの構造物表面上での位置は、前記壁面
走行ロボットに取り付けた少なくとも一対の速度・走行
距離計測器によって得られる速度・走行距離情報および
三軸方向の傾斜角センサによって得られる傾斜角および
、前記三軸方向に対する傾斜角と前記壁面走行ロボット
の姿勢の関係を示すマトリクスに基づいてロボットの姿
勢および位置座標が算出され、この姿勢、座標に基づい
て壁面走行ロボットの位置がディスプレイ装置にグラフ
ィック表示される。
本発明によれば、壁面走行ロボット操作者に必要な情報
、すなわち構造物表面上での壁面走行ロボットの位置情
報を簡単な装置で得ることができる。そして、使用され
るセンサは速度・走行距離計測器および傾斜角センサで
あり、構造物に密着した状態でも位置検出制度に何ら影
響を受けることはない。しかも、このような速度・走行
距離計測器や傾斜角センサは簡易に構成できるので、装
置全体のコスト上昇を招くこともない。
〔発明の実施例〕
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
第1図は本発明に係る装置の構成を示す図であり、図中
1は船舶の表面上に配置され、該船舶表面上任意の位置
で該船舶表面から水中へ放射する音響を計測する壁面走
行ロボットである。この壁面走行ロボット1は動カケー
プル2および信号ケーブル3を介して遠隔場所に設置さ
れた遠隔操作装置4と接続されている。動カケープル2
は、壁面走行ロボット1に電力を付与するものであり、
信号ケーブル3は、音響信号、角度信号、速度・距離信
号等計測された信号を伝送するためのものである。
前記動カケープル2と信号ケーブル3は、余剰部分が前
記壁面走行ロボットiと遠隔操作装置4の間に配置され
たリール装置5に巻き取られている。
遠隔操作装置4は、前記センサケーブル3を介して入力
された信号に基づいて前記壁面走行ロボット1の船舶表
面上での位置を演算する信号演算処理装置6と、この装
置6で演算された演算結果に基づいて壁面走行ロボット
1の船舶表面上に対する位置をグラフィック表示するデ
ィスプレイ装置7と、このディスプレイ装置7の表示に
基づいて前記壁面走行ロボット1を操作するための操作
部8とで構成されている。
壁面走行ロボット1は、第2図に示すように構成されて
いる。すなわち、一対の帯状に配置された永久磁石より
構成されるキャタピラ−21を駆動用モータ(図示せず
)により回転させ、左右のキャタピラ−21の移動方向
の組み合わせにより鋼製船舶表面上に磁器吸着して前進
・後退・旋回が可能である。この壁面走行ロボット1は
センサ支持棒22を介して音響センサ23を取り付けて
あり、船舶表面上の所定の位置で音響計測を行う。
また、この壁面走行ロボット1は、水中での流体抵抗を
減するため本体をカウリング24で覆っである。キャタ
ピラ−21は走行中に走行面との滑りを生じるため、壁
面走行ロボッI−1の裏面に走行速度・距離を検出する
ための車輪25を取り付けており、この車輪25の回転
数は回転計26により検出される。
また、傾斜角センサは、第3図(alに示すように構成
されている。すなわち、この傾斜角センサは、互いに直
交する3つの軸(X、Y、Z)回りの傾斜をそれぞれ検
出する3つのセンサ31,32゜33で構成される。本
図は、傾斜角センサ31゜32.33の位置関係を示す
原理図であり、傾斜角センサ自身の構造については図示
しないが、これらの傾斜角センサは、例えば支持板に回
転自在に取り付けられた回転軸と、この回転軸に装着さ
れた重錘、そしてポテンショメータまたはロータリーエ
ンコーダ等の回転検出手段から構成される。
次に、第3図(b)、 ((りにより、上記傾斜角セン
サ31.32.33により検出される傾斜角とロボット
の姿勢の関係について説明する。
いま、壁面走行ロボット1が船舶表面上を吸着走行する
場合、簡単のため第3図(blに示す■〜■の姿勢を考
えると、傾斜角センサ31 32 33により検出され
る角度は第3図(C1に示すマトリクスとなる。このよ
うに、各傾斜角の組み合わせとロボットの姿勢は一対一
に対応しており、さらに細かいロボットの姿勢と傾斜角
との組み合わせのマトリクスを用意しておけば、検出さ
れる傾斜角を前記マトリクスに照合することによって詳
細はロボット姿勢を知ることができる。
なお、第3図(C1において、例えば状態のにおいて角
度θ、が記入されていないが、これは状態■では傾斜角
センサ33が水平状態にあり、傾斜角センサ33中の重
錘が偶然それがあった位置から動かないためである。ま
た、各傾斜角センサとも水平状態に近づくと、壁面走行
ロボッ)1が僅か傾いたとしても回転軸の摩擦等によっ
て重錘が重力方向に動かないことが予想され、三軸方向
の傾斜角のうち一軸方向の傾斜角が検出できない範囲が
存在する。
第4図は、本発明になる壁面走行、ロボット位置検出装
置の構成を示すブロック図である。本図に示されるよう
に、前記した傾斜角とロボット姿勢の組み合わせからな
るマトリクスは、予め信号処理演算装置6にデータとし
て入力しておく。各センサからの信号は、ロボット位置
計算のために供され、その結果はCRT出力信号に変換
され、CRT7に表示される。
壁面走行ロボット1の位置は、第5図フローチャートに
示す手順で検出される。本図において、傾斜角センサ3
1,32.33から得られる傾斜角情報と、前記傾斜角
−姿勢マトリクスデータから壁面走行ロボット1の姿勢
を判定する。この結果から壁面走行ロボットlの進行方
向と重力方向とのなす角である揚句の測定の可否を判定
し、前記揚角が測定可能な場合は、揚句と走行距離情報
によって位置検出を行い、前記揚句が測定できない場合
は走行速度情報から位置検出を行う。
第6図(alは、前記揚句と走行距離による位置検出方
法を示したものである。本図において、微小時間毎に揚
句θ3および原点がらの走行路M1を測定し、微小時間
毎の走行経路を直線で近似すれば、点iの座標(X= 
、y+ )は下式で与えられる。
Xi =Xi−+ 十(Ni  ’i−1) 5in0
i−13’+  =)’t−+  +(ft   j2
i−1)  COSθ、ここで、原点の座標を(Xo、
yo)とおけばXi =XQ +Σ(ln  Jn−1
)  S inθfi−13’t =)’o +’l 
(I!n  An−+ ) COSθ7−を得る。本関
係から壁面走行ロボット1の座標を計算することができ
る。
第6図(dl〜fglは、前記走行速度による位置検出
方法を示したものである。本図において、壁面走行ロボ
ット1の進行方向と直交する向きに取り付けた一対の速
度計測装置による速度vI *  V 2および、原点
からの走行距離βを微小時間Δを毎に計測する。この微
小時間中に速度変化がないと仮定すれば、速度計測部の
移動距離はそれぞれ■Δt、V2Δtと表すことができ
、本図中の旋回角αはα′で近似できる。ここで、この
旋回角は下式で与えられる。
また、点jにおける原点での直進方向からの角度の偏差
γ1は、上記α′の積算として下式で与えられる。
すなわち、原点の座標(xo、yo)とおけば、前記揚
句と走行距離からの位1検出方法と同様にして、下式に
より点jの座標を計算することができる。
以上の結果得られた壁面走行ロボット1の位置および姿
勢のCRT表示例を第7図に示す。本図において、CR
T上には船舶の形状を示す図形中に原点を黒丸で、現在
位置を白丸で示しており、その間の移動軌跡を線で表示
している。また、三軸方向の傾斜角および、現在位置で
の壁面走行ロボット1の方向を矢印で示している。
本発明の他の実施例を第8図に示す。本実施例は、原子
炉圧力容器等人間の出入りが制限される環境下での溶接
線の非破壊検査に適用するものである。
壁面走行ロボット1には超音波探触子81を搭載してお
り、永久磁石より成るキャタピラ−21によって原子炉
圧力容器等鋼製構造物に磁器吸着してその壁面を走行し
、所定の位置で溶接線の非破壊検査を行う。
この壁面走行ロボット1には、図示しない三軸方向の傾
斜角を検出する傾斜角センサと一対の速度・走行距離測
定器を搭載しており、前記本発明の実施例で述べた方法
によって前記壁面走行ロボット1の位置および姿勢を検
出する。
その他の説明については、前記本発明の実施例で述べた
内容と重複するため、ここでの説明を省略する。
第9図は、この実施例における壁面走行ロボット1の位
置および姿勢のCRT表示例である。CRT上には、原
子炉圧力容器の形状を示す図形中に壁面走行ロボット1
の移動原点を黒丸で、現在位置を白丸で示しており、そ
の間の移動軌跡を実線(向かって表側)および破!ll
?!(向かって裏側)で示している。また、三軸方向の
傾斜角を表示するとともに、現在位置での壁面走行ロボ
ット1の方向を矢印で表示している。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明によれば、極めて簡単な装
置によって構造物表面を吸着走行する壁面走行ロボット
1の位置姿勢検出装置を提供することができる。これに
より、壁面走行ロボットの位置や姿勢を知ることができ
るため、例えば船舶の放射雑音計測や原子炉圧力容器の
溶接線検査等において、従来人手に頬っていた作業をロ
ボットによる遠隔操作が可能になり、安全性、経済性の
面で顕著な効果が期待できる。
また、本発明による位置姿勢検知装置の情報を用いれば
、容易に自動化を計ることが可能であり、より一層前記
安全性、経済性の効果が期待できる。
さらに、本発明になる位置姿勢検出装置は壁面走行ロボ
ットの壁面への吸着方法によらず使用が可能であるため
、例えば真空吸着方式の壁面走行ロボットにも適用でき
ることは言うまでもなく、極めて応用範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る壁面走行ロボットの
位置姿勢検出装置の構成を示す図、第2図fa)、 (
b)、 (c)は、同装置の壁面走行ロボットを示す図
、第3図(a)、 (bl、 (cl、 (d+は、同
装置の傾斜角センサの構成および壁面走行ロボットの姿
勢と傾斜角の関係を示す説明図、第4図は、同装置の信
号処理過程を示すブロック図、第5図は、同装置の位置
姿勢算出の方法を示すフロー図、第6図+81〜(8)
は、同装置の位置検出方法の原理を説明するための図、
第7図は、同装置の表示形態を示す図、第8図は、本発
明の他の実施例に係る壁面走行ロボットおよび位置検出
装置の構成を示す図、第9図は、同装置の表示形態を示
す図である。 ■・・・壁面走行ロボット、4・・・遠隔操作装置、7
・・・ディスプレイ装置、8・・・操作部、26・・・
回転計、31〜33・・・(頃斜角センサ。 第 因 (a〕 第 図 (b) 第 図 第 ? 図 第 因 第 区

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数個の速度・走行距離測定器と傾斜角センサをロボッ
    ト本体に取り付け、前記速度・走行距離測定器ならびに
    傾斜角センサからの情報に基づいて壁面走行ロボットの
    走行面上での位置および姿勢を演算し、その位置および
    姿勢をディスプレイ上にグラフィック表示させる構成に
    なつていることを特徴とする壁面走行ロボット。
JP1104497A 1989-04-26 1989-04-26 壁面走行ロボツト Pending JPH02284897A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1104497A JPH02284897A (ja) 1989-04-26 1989-04-26 壁面走行ロボツト

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JP1104497A JPH02284897A (ja) 1989-04-26 1989-04-26 壁面走行ロボツト

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JPH02284897A true JPH02284897A (ja) 1990-11-22

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JP (1) JPH02284897A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04209012A (ja) * 1990-11-30 1992-07-30 Fujita Corp 移動体の監視装置
US5363935A (en) * 1993-05-14 1994-11-15 Carnegie Mellon University Reconfigurable mobile vehicle with magnetic tracks
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JP2004298991A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Toshiba Corp 構造物表面の補修検査システム
JP2016133462A (ja) * 2015-01-21 2016-07-25 株式会社Ihi 位置計測装置

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