JPH03260263A - 歩行型作業ロボット - Google Patents
歩行型作業ロボットInfo
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- JPH03260263A JPH03260263A JP2402173A JP40217390A JPH03260263A JP H03260263 A JPH03260263 A JP H03260263A JP 2402173 A JP2402173 A JP 2402173A JP 40217390 A JP40217390 A JP 40217390A JP H03260263 A JPH03260263 A JP H03260263A
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- Japan
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- legs
- walking
- robot
- concrete floor
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は、コンクリート打設に伴なう粗均し作業等のた
めに工事現場で使用される歩行型作業ロボットに関する
。 ［０００２］
めに工事現場で使用される歩行型作業ロボットに関する
。 ［０００２］
従来、コンクリート床の作業に使用される作業ロボット
しては、例えば図８゜図９に示すコンクリート床仕上ロ
ボットが知られている。 図８１図９において、このロボットはコンクリート床工
事のうちの最終仕上げ工程に使用され、車輪１を備えた
走行部２．２組の回転ごて３、バンパ一部４から構成さ
れ、２組の回転ごて３を回転させながら走行部２の車輪
１により移動してコンクリート床面を平らに仕上げて行
くものである。 ［０００３］ バンパ一部４には全周にタッチセンサが取付けられてお
り、走行中に柱等の障害物を検知すると停止する。更に
、バンパ一部４の大きさはロボットが旋回する時の回転
ごて３の外周の移動軌跡により決まり、従って、ロボッ
ト旋回を可能とするためには、バンパ一部４の径に相当
する面積が必要である。 ［０００４］
しては、例えば図８゜図９に示すコンクリート床仕上ロ
ボットが知られている。 図８１図９において、このロボットはコンクリート床工
事のうちの最終仕上げ工程に使用され、車輪１を備えた
走行部２．２組の回転ごて３、バンパ一部４から構成さ
れ、２組の回転ごて３を回転させながら走行部２の車輪
１により移動してコンクリート床面を平らに仕上げて行
くものである。 ［０００３］ バンパ一部４には全周にタッチセンサが取付けられてお
り、走行中に柱等の障害物を検知すると停止する。更に
、バンパ一部４の大きさはロボットが旋回する時の回転
ごて３の外周の移動軌跡により決まり、従って、ロボッ
ト旋回を可能とするためには、バンパ一部４の径に相当
する面積が必要である。 ［０００４］
しかしながら、このような従来の車輪走行型の作業ロボ
ットにあっては、旋回に大きな面積を必要とすることか
ら狭い場所での方向転換ができず、また作業場所の床面
が平坦でなければ移動できない。しかし、通常、コンク
リート打設を行なう作業現場は鉄筋等の障害物が剥き出
しになっており、足場が悪いために車輪走行型ロボット
の使用範囲が大幅に制約され、例えばコンクリート床面
仕上げ作業のような作業場所の床面が平坦となっている
作業環境でしか使用できない問題があった。 ［０００５］ 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、足場が悪くとも安定した移動が可能で且つ旋回に
必要な面積も狭くて済む歩行型作業ロボットを提供する
ことを目的とする。 ［０００６］
ットにあっては、旋回に大きな面積を必要とすることか
ら狭い場所での方向転換ができず、また作業場所の床面
が平坦でなければ移動できない。しかし、通常、コンク
リート打設を行なう作業現場は鉄筋等の障害物が剥き出
しになっており、足場が悪いために車輪走行型ロボット
の使用範囲が大幅に制約され、例えばコンクリート床面
仕上げ作業のような作業場所の床面が平坦となっている
作業環境でしか使用できない問題があった。 ［０００５］ 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、足場が悪くとも安定した移動が可能で且つ旋回に
必要な面積も狭くて済む歩行型作業ロボットを提供する
ことを目的とする。 ［０００６］
この目的を達成するため本発明の歩行型作業ロボットに
あっては、ロボット胴体に対し、少なくとも４本以上の
脚を設けると共に、コンクリート床に作業を施す作業装
置と、その作業装置の高さを検出するセンサと、脚によ
る歩行動作及び姿勢を制御する制御システムと、コンク
リート床に作業を施す装置の高さ及び動作を制御する制
御システムとを搭載したことを特徴とする。 ［０００７］ ここで、コンクリート床に作業を施す装置は、ロボット
胴体のほぼ中央を回転軸として、旋回可能なアームの先
に上下方向に調整可能なこてを装備した構造とする。ま
た作業装置の重心を回転軸に一致させるように、作業装
置のアームの後端に動力源を取付ける。この動力源とし
ては、バッテリー又は発電機を取付ける。更に作業装置
の高さを検出する高さセンサを、ロボット胴体に対し上
下方向に駆動される作業装置の上部に取付ける。 ［０００８］
あっては、ロボット胴体に対し、少なくとも４本以上の
脚を設けると共に、コンクリート床に作業を施す作業装
置と、その作業装置の高さを検出するセンサと、脚によ
る歩行動作及び姿勢を制御する制御システムと、コンク
リート床に作業を施す装置の高さ及び動作を制御する制
御システムとを搭載したことを特徴とする。 ［０００７］ ここで、コンクリート床に作業を施す装置は、ロボット
胴体のほぼ中央を回転軸として、旋回可能なアームの先
に上下方向に調整可能なこてを装備した構造とする。ま
た作業装置の重心を回転軸に一致させるように、作業装
置のアームの後端に動力源を取付ける。この動力源とし
ては、バッテリー又は発電機を取付ける。更に作業装置
の高さを検出する高さセンサを、ロボット胴体に対し上
下方向に駆動される作業装置の上部に取付ける。 ［０００８］
このような構成を備えた本発明の歩行型作業ロボットに
よれば、床面に鉄筋等の障害物が剥き出していても、障
害物を跨いで移動することができ、足場の悪い状態で行
なうコンクリート打設直後のコンクリート粗均し作業で
あっても効率良く行うことができる。 ［０００９］ また場所を変えずに脚のサークル的な運びにより旋回で
きるため、狭い場所であっても自由に向きを変えること
ができる。 ［００１０］
よれば、床面に鉄筋等の障害物が剥き出していても、障
害物を跨いで移動することができ、足場の悪い状態で行
なうコンクリート打設直後のコンクリート粗均し作業で
あっても効率良く行うことができる。 ［０００９］ また場所を変えずに脚のサークル的な運びにより旋回で
きるため、狭い場所であっても自由に向きを変えること
ができる。 ［００１０］
図１は本発明の歩行型作業ロボットの一実施例を示した
説明図であり、コンクリート粗均し用の作業装置を搭載
した場合を例にとっている。 図１．において、１０はロボット胴体であり、ロボット
胴体１０の下側にはこの実施例にあっては４本の脚１２
−１．１２−２．１２−３．１２−４を設けている。例
えば矢印Ａを進行方向とすると１２−１．１２−２は前
脚、１２−３．１２−４は後脚となる。 ［００１１］ 脚１２−１．１２−２．１２−３．１２−４のそれぞれ
は３次元に伸縮自在つ機構構造を有する。即ち、脚１２
−１〜１２−４は胴体１０側の付は根を支点として先端
を３次元の任意の位置に所定範囲で移動することができ
る。 ここでコンクリート粗均し作業を予定した場合、作業現
場の足場の関係から脚１２−１〜１２−４の高さは約１
メートルで３０センチ程度縮めることができ、また安定
性を高めるために脚の先端の直径は３０センチ程度とな
る。 ［００１２］ ロボット胴体１０の上部には、コンリート粗均し用の作
業装置が搭載されている。即ちＬ字形のアーム１６の先
端にこて１８を装着し、アーム１６はほぼ中央でロボッ
ト胴体１０に対し軸２０により回動自在に支持しており
、更にアーム１６の後端にはモータ２２が設置され、モ
ータ２２のアーム１６内のプーリとロボット胴体１０に
対し固定された軸２０の固定プーリとの間に、例えばベ
ルトをかけ回しておくことでモータ２２の回転により軸
２０を中心にアーム１６を旋回駆動することができる。 ［００１３］ 更にアーム１６は軸２０に対し矢印２４で示す上下方向
に駆動することができる。更にロボット胴体１０に搭載
されたＬ字形のアーム１６は、Ｌ字形端部のこて１８の
反対側にモータ２２を搭載することでアーム１６の重心
をロボット胴体１０の回転軸２０に一致させることによ
り重量バランスを常に維持するようにしている。更にま
た、Ｌ字形のアーム１６の先端に装着されたこて１８は
水平面に対し角度αを調整することができる。 ［００１４］ 尚、６０はロボットの状態を表示する表示灯であり、赤
、黄、緑の３つのランプが積層されている。 図２は図１に示した本発明の歩行型作業ロボットの制御
装置の構成を示した実施例構成図である。 図２において、２６はＣＰＵのプログラム制御により実
現される制御装置であリ、脚制御部２８、姿勢制御部３
０及び作業装置制御部３２を備える。 ［００１５］ 制御装置２６に対しては図１に示した脚１２−１〜１２
−４に対応して４台の脚駆動装置３４−１．３４−２．
３４−３．３４−４が設けられ、例えばモータ駆動、あ
るいは油圧駆動等により脚１２−１〜１２−４のそれぞ
れを個別に駆動することができる。 また制御装置２６に対しては高さセンサ３６、ピッチ角
センサ３８及びロール角センサ４０のそれぞれが接続さ
れ、これら３つのセンサの検出信号は姿勢制御部３０に
与えられ、作業中においてロボット胴体１０を所定の高
さで水平状態に維持する制御を行なう。 ［００１６］ ここで高さセンサ３６としては、工事現場に設置された
基準高さを光学的に与えるレーザ燈台からのレーザ光を
受けて高さを検出することができ、このために図１のロ
ボット胴体１０の側面にはレーザ燈台からのレーザ光を
受光するためのレーザ受光窓４２が設けられている。ま
たピッチ角センサ３８及びロール角センサ４０としては
ジャイロコンパス等を使用することができる。 ［００１７］ 更に制御装置２６に対しては、こて角調整装置４４、こ
て回転装置４６及びこて高さ調整装置４８が設けられ、
これらの装置は作業装置制御部３２により制御される。 即ち、こて角調整装置４４は図１に示したこで１８の水
平面に対する角度αを調整し、またこて回転装置４６は
モータ２２によりアーム１６を介してこで１８を軸２０
を中心に回転し、更にこて高さ調整装置４８は矢印２４
で示すようにアーム１６の軸２０に対する高さを調整す
る。 ［００１８］ 従って、作業装置制御部３２にはコンクリート粗均しに
必要なこて角α、こての回転速度及び高さ調整の制御シ
ーケンスが予め組み込まれており、リモコン装置等によ
る遠隔操作により手動もしくは自動でコンクリート粗均
し作業を行なうことができる。 一方、制御装置２６に設けられた脚制御部２８には、コ
ンクリート粗均し作業に必要な歩行パターンが予め登録
されており、登録された複数種類の登録パターンの中の
いずれかを選択することで脚駆動装置３４−１〜３４−
４を使用して脚１２−１〜１２−４によるロボット歩行
を行なうことができる。
説明図であり、コンクリート粗均し用の作業装置を搭載
した場合を例にとっている。 図１．において、１０はロボット胴体であり、ロボット
胴体１０の下側にはこの実施例にあっては４本の脚１２
−１．１２−２．１２−３．１２−４を設けている。例
えば矢印Ａを進行方向とすると１２−１．１２−２は前
脚、１２−３．１２−４は後脚となる。 ［００１１］ 脚１２−１．１２−２．１２−３．１２−４のそれぞれ
は３次元に伸縮自在つ機構構造を有する。即ち、脚１２
−１〜１２−４は胴体１０側の付は根を支点として先端
を３次元の任意の位置に所定範囲で移動することができ
る。 ここでコンクリート粗均し作業を予定した場合、作業現
場の足場の関係から脚１２−１〜１２−４の高さは約１
メートルで３０センチ程度縮めることができ、また安定
性を高めるために脚の先端の直径は３０センチ程度とな
る。 ［００１２］ ロボット胴体１０の上部には、コンリート粗均し用の作
業装置が搭載されている。即ちＬ字形のアーム１６の先
端にこて１８を装着し、アーム１６はほぼ中央でロボッ
ト胴体１０に対し軸２０により回動自在に支持しており
、更にアーム１６の後端にはモータ２２が設置され、モ
ータ２２のアーム１６内のプーリとロボット胴体１０に
対し固定された軸２０の固定プーリとの間に、例えばベ
ルトをかけ回しておくことでモータ２２の回転により軸
２０を中心にアーム１６を旋回駆動することができる。 ［００１３］ 更にアーム１６は軸２０に対し矢印２４で示す上下方向
に駆動することができる。更にロボット胴体１０に搭載
されたＬ字形のアーム１６は、Ｌ字形端部のこて１８の
反対側にモータ２２を搭載することでアーム１６の重心
をロボット胴体１０の回転軸２０に一致させることによ
り重量バランスを常に維持するようにしている。更にま
た、Ｌ字形のアーム１６の先端に装着されたこて１８は
水平面に対し角度αを調整することができる。 ［００１４］ 尚、６０はロボットの状態を表示する表示灯であり、赤
、黄、緑の３つのランプが積層されている。 図２は図１に示した本発明の歩行型作業ロボットの制御
装置の構成を示した実施例構成図である。 図２において、２６はＣＰＵのプログラム制御により実
現される制御装置であリ、脚制御部２８、姿勢制御部３
０及び作業装置制御部３２を備える。 ［００１５］ 制御装置２６に対しては図１に示した脚１２−１〜１２
−４に対応して４台の脚駆動装置３４−１．３４−２．
３４−３．３４−４が設けられ、例えばモータ駆動、あ
るいは油圧駆動等により脚１２−１〜１２−４のそれぞ
れを個別に駆動することができる。 また制御装置２６に対しては高さセンサ３６、ピッチ角
センサ３８及びロール角センサ４０のそれぞれが接続さ
れ、これら３つのセンサの検出信号は姿勢制御部３０に
与えられ、作業中においてロボット胴体１０を所定の高
さで水平状態に維持する制御を行なう。 ［００１６］ ここで高さセンサ３６としては、工事現場に設置された
基準高さを光学的に与えるレーザ燈台からのレーザ光を
受けて高さを検出することができ、このために図１のロ
ボット胴体１０の側面にはレーザ燈台からのレーザ光を
受光するためのレーザ受光窓４２が設けられている。ま
たピッチ角センサ３８及びロール角センサ４０としては
ジャイロコンパス等を使用することができる。 ［００１７］ 更に制御装置２６に対しては、こて角調整装置４４、こ
て回転装置４６及びこて高さ調整装置４８が設けられ、
これらの装置は作業装置制御部３２により制御される。 即ち、こて角調整装置４４は図１に示したこで１８の水
平面に対する角度αを調整し、またこて回転装置４６は
モータ２２によりアーム１６を介してこで１８を軸２０
を中心に回転し、更にこて高さ調整装置４８は矢印２４
で示すようにアーム１６の軸２０に対する高さを調整す
る。 ［００１８］ 従って、作業装置制御部３２にはコンクリート粗均しに
必要なこて角α、こての回転速度及び高さ調整の制御シ
ーケンスが予め組み込まれており、リモコン装置等によ
る遠隔操作により手動もしくは自動でコンクリート粗均
し作業を行なうことができる。 一方、制御装置２６に設けられた脚制御部２８には、コ
ンクリート粗均し作業に必要な歩行パターンが予め登録
されており、登録された複数種類の登録パターンの中の
いずれかを選択することで脚駆動装置３４−１〜３４−
４を使用して脚１２−１〜１２−４によるロボット歩行
を行なうことができる。
【○０１９】
図３は本発明の歩行型作業ロボットに適用される４本の
脚１２−１〜１２−４の歩行パターンの一実施例を示し
、１本ずつ脚を上げて歩行する場合を示している。 まず図３（ａ）は歩行開始のための初期状態を示してお
り、紙面の下側方向に歩行を行なおうとすると、図示の
ように向って左側の脚１２−１．１２−３を中央寄りに
近づけた初期姿勢をとる。次に図３（ｂ）に示すように
、まず脚１２−１を１歩踏み出す。この時、ロボット胴
体は残りの脚１２−２〜１２−４の３本で支えられてい
ることから、これら３本の脚を結ぶ三角形内にロボット
の重心が位置するように姿勢を制御する。 ［００２０］ ここで、アーム１６の重心が回転軸２０に一致しており
、ロボット胴体１０に対して固定であるため、ロボット
の重心の計算においてコテの動きによるアーム１６の回
転の影響を考慮せずに済む。 次に図３ （Ｃ）に示すように最初に踏み出した脚１２
−１の対角側に位置する脚１２−４を１歩踏み出す。こ
の場合にも残りの脚１２−１〜１２−３を結ぶ三角形内
に重心がくるように姿勢を制御する。以下、図３（ｄ）
に示すように脚１２−２により３歩目を踏み出し、更に
脚１２−３で４歩目を踏み出すと再び図３（ａ）の初期
位置に戻り、以下これを繰り返す。 ［００２１］ この図３に示す１本ずつ脚を上げて歩行する歩行パター
ンは、１本の脚を空中に浮かせても残り３本の脚により
安定して起立できるため、こて１８を使用したコンクリ
ート粗仕上げの際の移動に使用する。 一方、作業現場までの移動等の高速で歩行したい場合に
は、対角位置で２本ずつを１組として交互に動かすよう
にしても良い。 ［００２２］ 図４は本発明の歩行型作業ロボットにおける旋回ノ（タ
ーンを示したもので、例えば脚１２−１．１２−３．１
２−４及び１２−２の順に順次矢印方向、即ち脚を通る
円周位置に移動させることで、場所を変えることなく旋
回すること力ｆできる。 次に本発明の歩行型作業ロボットによるコンクリート粗
均し作業を説明する。 ［００２３］ まずコンクリート粗均し作業とは、ポンプ車により打設
されたコンクリートを均一に規定の高さとなるように均
す工程であり、このコンクリート粗均しのためにロボッ
トが移動する足場は鉄筋を格子状に組んでおり、高さが
一定してり）ない このようなコンクリート粗均し現場において、本発明の
歩行型作業ロボ・ノドにあっては障害物が突出した足場
であっても、ピッチ角センサ３８及びロール角センサ４
０により自分の傾斜を検出して４本の脚１２−１〜１２
−４の長さを調整し、常にロボット胴体１０を水平に保
持することができる。 ［００２４］ 更に作業現場の一角に設置されたレーザ燈台からのレー
ザ光をレーザ受光窓４２で受光して基準となる高さを検
出し、この基準高さに基づきこて１８の高さを常に一定
レベルに保持する。 このようなロボット胴体１０を水平に保つ姿勢制御と、
こて１８の高さを一定に保つ制御により、こて１８を一
定の高さに保持したままモータ２２によるアーム１６の
往復回転を行なって打設されたコンクリートを規定の高
さで水平となるように粗均しすることができる。勿論、
この粗均し作業は脚１２−１〜１２−４による歩行移動
との連携をもって行なわれるようになる。 ［００２５］ 図５及び図６は本発明の他の実施例を示した実施例説明
図である。この実施例にあっては、作業装置のカウンタ
ーバランスとしてバッテリー又は発電機等の動力源をア
ームの後端に搭載し、またレーザ高さセンサを上下に駆
動されるこての上部に取付け、更に、こての高さ調整機
構をアーム先端に取付けたことを特徴とする。また図１
及び図２の実施例では、こて１８の角度を調整するため
こで調整装置４４を設けている力板実際の作業でほこで
１８の角度調整は不要な場合が多いことから、これを省
略している。それ以外の点は図１９図２の実施例と同じ
である。 ［００２６］ 図５について、まず作業装置のカウンターバランスを詳
細に説明する。図１の実施例にあっては、こて回転用モ
ータ２２をアーム１６のこて１８と反対側に搭載して作
業装置の重心をロボット胴体１０の中心に一致させてい
る。しかし、実際の装置では、こて回転用モータ２２は
こて１８と比べて非常に軽く、それだけでは重量バラン
スがとれない。 ［００２７］ そこで図５の実施例にあっては、こて回転用モータ２２
はロボット胴体１０内に格納して軸２０を回転させ、ア
ーム１６にはカウンターバランスとしてロボットの動力
源であるバッテリー５０を搭載する。勿論、カウンター
バランスとして単純に重りを乗せることが最も制作は簡
単であるが、ロボットが重くなり効率が悪い。 ［００２８］ また軽いユニットを複数個、アーム１６の後側に搭載し
てカウンターバランスをとることも考えられるが、アー
ム１６はロボット胴体１０に対し回転することから、ア
ーム１６上に搭載したユニットとロボット胴体１０内の
ユニットとの間の電源線、信号線等のケーブルが多くな
り、且つロータリカップリングを必要とするため構造が
複雑化し、更に、衝撃や振動等でアーム１６に搭載した
ユニットが破損し易い。更には運搬のためにカウンタバ
ランス部、こて１８、及びアーム１６全体をロボット胴
体１０から取外せるようにすると、多くのコネクタが必
要になる。 ［００２９］ これに対し図５の実施例におけるバッテリー５０は、一
般にロボットの構成部品の中では最も重いものであり、
質量的にカウンターバランスに適している。更にロボッ
ト胴体１０との配線も電力線だけで良く、コネクタを付
けたとしても１ケで済む。またバッテリー５０は振動や
衝撃に強く、アーム１６上に搭載しても、破損する心配
はない。尚、カウンターバランスとして搭載したバッテ
リー５０の代わりに、エンジン付きの発電機を搭載して
もよい。 ［００３０］ 次に図５の実施例で高さセンサ４２を上下に調整可能な
こて１８の上部に設けた点を説明する。 この点につき図１の実施例にあっては、高さセンサ４２
をロボット胴体１０の側面に取付けており、４つの脚１
２−１〜１２−４の長さを制御することによりロボット
胴体１０の高さを常にレーザ光の照射で決まる所定高さ
に維持している。 ［００３１］ しかし、実際に所定高さに維持したいのはロボット胴体
１０ではなく、こて１８であり、ロボット胴体１０の高
さが正確に合っていたとしても、ロボット胴体１０の姿
勢が図７に示すように、水平から微小角θだけ傾いてい
たとすると、こで１８の高さには約 △ｈ＝Ｌｓｉｎθ の誤差を生ずる。ここでＬはアーム１６の回転中心、即
ちロボット胴体１０の中心からこて１８までの水平距離
である。 ［００３２］ 図７に実際の数値を当てはめてみると、Ｌは約２００
Ｃ）ｍｍでありθ＝０．１度とすれば、誤差Δｈ＝３．
５ｍｍとなり、またθ＝１度とすれば誤差Δｈ＝３５ｍ
ｍとなる。粗均し作業の場合、こて１８の高さは±１〜
３ｍｍ程度の精度で制御する必要があり、そのため図１
の実施例では非常に高い精度でロボット胴体１０の高さ
を制御しなければならない。 ［００３３］ これに対し図５の実施例にあっては、高さセンサ４２を
こて１８の上部に取付け、こて１８及びこて１８を取付
けた垂直アーム５２を昇降機構５４により上下方向に駆
動するように構成し、ロボット胴体１０の姿勢制御の精
度に影響されずに高精度でこて１８の高さを制御するこ
とができる。 更に、こて１８の高さをロボット胴体１０がら切離して
制御できるようにしなことで、ロボット胴体１０の高さ
は常に地面から一定の高さに保持すればよく、この高さ
を脚１２−１〜１２−４の稼働範囲の中央に設定するこ
とにより、障害物を乗り越えて行う歩行動作を効率良く
できる。 ［００３４］ また、こて１８及び垂直アーム５２を昇降機構５４によ
り上下方向に駆動可能としたことは、本来、均し作業を
行わずに移動する際には、こて１８だけを上に引き上げ
る機構が必要であり、従って昇降機構５４を設けても駆
動部の増加にはならない。 更に垂直アーム５２の上部に取付けた高さセンサ４２は
、３６０度の全ての方向からのレーザ光を受光して高さ
を検知する全方向型の高さセンサである。 ［００３５］ 尚、上記の実施例ではロボット胴体１０に対し４本の３
次元で伸縮自在な脚を設けた場合を例にとるものであっ
たが、更に安定性を高めるために５本、６本と脚の数を
増やすようにしても良い。 また上記の実施例はコンクリート粗均しのための作業装
置を搭載した場合を例にとるものであったが、ロボット
胴体１０に搭載する作業装置としては、必要に応じて適
宜の作業装置を搭載することができる。 ［００３６］
脚１２−１〜１２−４の歩行パターンの一実施例を示し
、１本ずつ脚を上げて歩行する場合を示している。 まず図３（ａ）は歩行開始のための初期状態を示してお
り、紙面の下側方向に歩行を行なおうとすると、図示の
ように向って左側の脚１２−１．１２−３を中央寄りに
近づけた初期姿勢をとる。次に図３（ｂ）に示すように
、まず脚１２−１を１歩踏み出す。この時、ロボット胴
体は残りの脚１２−２〜１２−４の３本で支えられてい
ることから、これら３本の脚を結ぶ三角形内にロボット
の重心が位置するように姿勢を制御する。 ［００２０］ ここで、アーム１６の重心が回転軸２０に一致しており
、ロボット胴体１０に対して固定であるため、ロボット
の重心の計算においてコテの動きによるアーム１６の回
転の影響を考慮せずに済む。 次に図３ （Ｃ）に示すように最初に踏み出した脚１２
−１の対角側に位置する脚１２−４を１歩踏み出す。こ
の場合にも残りの脚１２−１〜１２−３を結ぶ三角形内
に重心がくるように姿勢を制御する。以下、図３（ｄ）
に示すように脚１２−２により３歩目を踏み出し、更に
脚１２−３で４歩目を踏み出すと再び図３（ａ）の初期
位置に戻り、以下これを繰り返す。 ［００２１］ この図３に示す１本ずつ脚を上げて歩行する歩行パター
ンは、１本の脚を空中に浮かせても残り３本の脚により
安定して起立できるため、こて１８を使用したコンクリ
ート粗仕上げの際の移動に使用する。 一方、作業現場までの移動等の高速で歩行したい場合に
は、対角位置で２本ずつを１組として交互に動かすよう
にしても良い。 ［００２２］ 図４は本発明の歩行型作業ロボットにおける旋回ノ（タ
ーンを示したもので、例えば脚１２−１．１２−３．１
２−４及び１２−２の順に順次矢印方向、即ち脚を通る
円周位置に移動させることで、場所を変えることなく旋
回すること力ｆできる。 次に本発明の歩行型作業ロボットによるコンクリート粗
均し作業を説明する。 ［００２３］ まずコンクリート粗均し作業とは、ポンプ車により打設
されたコンクリートを均一に規定の高さとなるように均
す工程であり、このコンクリート粗均しのためにロボッ
トが移動する足場は鉄筋を格子状に組んでおり、高さが
一定してり）ない このようなコンクリート粗均し現場において、本発明の
歩行型作業ロボ・ノドにあっては障害物が突出した足場
であっても、ピッチ角センサ３８及びロール角センサ４
０により自分の傾斜を検出して４本の脚１２−１〜１２
−４の長さを調整し、常にロボット胴体１０を水平に保
持することができる。 ［００２４］ 更に作業現場の一角に設置されたレーザ燈台からのレー
ザ光をレーザ受光窓４２で受光して基準となる高さを検
出し、この基準高さに基づきこて１８の高さを常に一定
レベルに保持する。 このようなロボット胴体１０を水平に保つ姿勢制御と、
こて１８の高さを一定に保つ制御により、こて１８を一
定の高さに保持したままモータ２２によるアーム１６の
往復回転を行なって打設されたコンクリートを規定の高
さで水平となるように粗均しすることができる。勿論、
この粗均し作業は脚１２−１〜１２−４による歩行移動
との連携をもって行なわれるようになる。 ［００２５］ 図５及び図６は本発明の他の実施例を示した実施例説明
図である。この実施例にあっては、作業装置のカウンタ
ーバランスとしてバッテリー又は発電機等の動力源をア
ームの後端に搭載し、またレーザ高さセンサを上下に駆
動されるこての上部に取付け、更に、こての高さ調整機
構をアーム先端に取付けたことを特徴とする。また図１
及び図２の実施例では、こて１８の角度を調整するため
こで調整装置４４を設けている力板実際の作業でほこで
１８の角度調整は不要な場合が多いことから、これを省
略している。それ以外の点は図１９図２の実施例と同じ
である。 ［００２６］ 図５について、まず作業装置のカウンターバランスを詳
細に説明する。図１の実施例にあっては、こて回転用モ
ータ２２をアーム１６のこて１８と反対側に搭載して作
業装置の重心をロボット胴体１０の中心に一致させてい
る。しかし、実際の装置では、こて回転用モータ２２は
こて１８と比べて非常に軽く、それだけでは重量バラン
スがとれない。 ［００２７］ そこで図５の実施例にあっては、こて回転用モータ２２
はロボット胴体１０内に格納して軸２０を回転させ、ア
ーム１６にはカウンターバランスとしてロボットの動力
源であるバッテリー５０を搭載する。勿論、カウンター
バランスとして単純に重りを乗せることが最も制作は簡
単であるが、ロボットが重くなり効率が悪い。 ［００２８］ また軽いユニットを複数個、アーム１６の後側に搭載し
てカウンターバランスをとることも考えられるが、アー
ム１６はロボット胴体１０に対し回転することから、ア
ーム１６上に搭載したユニットとロボット胴体１０内の
ユニットとの間の電源線、信号線等のケーブルが多くな
り、且つロータリカップリングを必要とするため構造が
複雑化し、更に、衝撃や振動等でアーム１６に搭載した
ユニットが破損し易い。更には運搬のためにカウンタバ
ランス部、こて１８、及びアーム１６全体をロボット胴
体１０から取外せるようにすると、多くのコネクタが必
要になる。 ［００２９］ これに対し図５の実施例におけるバッテリー５０は、一
般にロボットの構成部品の中では最も重いものであり、
質量的にカウンターバランスに適している。更にロボッ
ト胴体１０との配線も電力線だけで良く、コネクタを付
けたとしても１ケで済む。またバッテリー５０は振動や
衝撃に強く、アーム１６上に搭載しても、破損する心配
はない。尚、カウンターバランスとして搭載したバッテ
リー５０の代わりに、エンジン付きの発電機を搭載して
もよい。 ［００３０］ 次に図５の実施例で高さセンサ４２を上下に調整可能な
こて１８の上部に設けた点を説明する。 この点につき図１の実施例にあっては、高さセンサ４２
をロボット胴体１０の側面に取付けており、４つの脚１
２−１〜１２−４の長さを制御することによりロボット
胴体１０の高さを常にレーザ光の照射で決まる所定高さ
に維持している。 ［００３１］ しかし、実際に所定高さに維持したいのはロボット胴体
１０ではなく、こて１８であり、ロボット胴体１０の高
さが正確に合っていたとしても、ロボット胴体１０の姿
勢が図７に示すように、水平から微小角θだけ傾いてい
たとすると、こで１８の高さには約 △ｈ＝Ｌｓｉｎθ の誤差を生ずる。ここでＬはアーム１６の回転中心、即
ちロボット胴体１０の中心からこて１８までの水平距離
である。 ［００３２］ 図７に実際の数値を当てはめてみると、Ｌは約２００
Ｃ）ｍｍでありθ＝０．１度とすれば、誤差Δｈ＝３．
５ｍｍとなり、またθ＝１度とすれば誤差Δｈ＝３５ｍ
ｍとなる。粗均し作業の場合、こて１８の高さは±１〜
３ｍｍ程度の精度で制御する必要があり、そのため図１
の実施例では非常に高い精度でロボット胴体１０の高さ
を制御しなければならない。 ［００３３］ これに対し図５の実施例にあっては、高さセンサ４２を
こて１８の上部に取付け、こて１８及びこて１８を取付
けた垂直アーム５２を昇降機構５４により上下方向に駆
動するように構成し、ロボット胴体１０の姿勢制御の精
度に影響されずに高精度でこて１８の高さを制御するこ
とができる。 更に、こて１８の高さをロボット胴体１０がら切離して
制御できるようにしなことで、ロボット胴体１０の高さ
は常に地面から一定の高さに保持すればよく、この高さ
を脚１２−１〜１２−４の稼働範囲の中央に設定するこ
とにより、障害物を乗り越えて行う歩行動作を効率良く
できる。 ［００３４］ また、こて１８及び垂直アーム５２を昇降機構５４によ
り上下方向に駆動可能としたことは、本来、均し作業を
行わずに移動する際には、こて１８だけを上に引き上げ
る機構が必要であり、従って昇降機構５４を設けても駆
動部の増加にはならない。 更に垂直アーム５２の上部に取付けた高さセンサ４２は
、３６０度の全ての方向からのレーザ光を受光して高さ
を検知する全方向型の高さセンサである。 ［００３５］ 尚、上記の実施例ではロボット胴体１０に対し４本の３
次元で伸縮自在な脚を設けた場合を例にとるものであっ
たが、更に安定性を高めるために５本、６本と脚の数を
増やすようにしても良い。 また上記の実施例はコンクリート粗均しのための作業装
置を搭載した場合を例にとるものであったが、ロボット
胴体１０に搭載する作業装置としては、必要に応じて適
宜の作業装置を搭載することができる。 ［００３６］
以上説明してきたように本発明によれば、３次元に伸縮
自在な少なくとも４本の脚による歩行駆動を行なうこと
から、鉄筋等の障害物が剥き出した悪い足場であっても
安定した移動が可能であり、また場所を変えることなく
旋回できるため小回りがきき、狭い場所や部屋の隅まで
効率良く作業を行なうことができる。
自在な少なくとも４本の脚による歩行駆動を行なうこと
から、鉄筋等の障害物が剥き出した悪い足場であっても
安定した移動が可能であり、また場所を変えることなく
旋回できるため小回りがきき、狭い場所や部屋の隅まで
効率良く作業を行なうことができる。
【図１】
本発明の一実施例を示した実施例構成図
【図２】
本発明の制御装置の構成を示した実施例構成図
【図３】
本発明の直進歩行パターンを示した説明図
【図４】
本発明の旋回歩行パターンの説明図
【図５】
本発明の他の実施例を示した実施例構成図
【図６】
図５の実施例に用いる制御装置の構成を示した実施例構
成図
成図
【図７】
ロボット本体が傾いた時の説明図
【図８】
従来の車輪走行型ロボットの平面図
【図９】
従来の車輪走行型ロボットの側面図
１０：ロボット胴体
１２−１〜１２−４：脚
１６：アーム
１８：こで
２０：軸
２２：モータ
２６：制御装置
２８：膜制御部
３０：姿勢制御部
３２：作業装置制御部
３４−１〜３４−４：脚駆動装置
３６：高さセンサ
３８：ピッチ角センサ
４０：ロール角センサ
４２：レーザ受光窓
４４：こて角調整装置
４６：こて回転装置
４８：こて高さ調整装置
５０：バッテリー
：垂直アーム
５４：昇降機構
図面
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
Claims (5)
- 【請求項１】 ロボット胴体に対し、少なくとも４本以上の脚を設ける
と共に、コンクリート床に作業を施す作業装置と、該作
業装置の高さを検出するセンサと、脚による歩行動作及
び姿勢を制御する制御システムと、前記装置の高さ及び
動作を制御する制御システムとを搭載したことを特徴と
する歩行型コンクリート床工事用ロボット。 - 【請求項２】 請求項１記載の歩行型コンクリート床工事用ロボットに
於いて、前記作業装置は、ロボット胴体のほぼ中央を回
転軸として、旋回可能なアームの先に上下方向に調整可
能なこてを装備した構造としたことを特徴とする歩行型
コンクリート床工事用ロボット。 - 【請求項３】 請求項１記載の歩行型コンクリート床工事用ロボットに
於いて、前記作業装置の重心を回転軸に一致させるよう
に、作業装置のアームの後端に動力源を取付けたことを
特徴とする歩行型コンクリート床工事用ロボット。 - 【請求項４】 請求項３記載の歩行型コンクリート床工事用ロボットに
於いて、前記動力源としてバッテリー又は発電機を取付
けたことを特徴とする歩行型コンクリート床工事用ロボ
ット。 - 【請求項５】 請求項１記載の歩行型コンクリート床工事用ロボットに
於いて、前記作業装置の高さを検出する高さセンサを、
ロボット胴体に対し上下方向に駆動される作業装置の上
部に取付けたことを特徴とする歩行型コンクリート床工
事用ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2402173A JPH03260263A (ja) | 1989-12-14 | 1990-12-14 | 歩行型作業ロボット |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-324595 | 1989-12-14 | ||
| JP32459589 | 1989-12-14 | ||
| JP2402173A JPH03260263A (ja) | 1989-12-14 | 1990-12-14 | 歩行型作業ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03260263A true JPH03260263A (ja) | 1991-11-20 |
Family
ID=26571536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2402173A Pending JPH03260263A (ja) | 1989-12-14 | 1990-12-14 | 歩行型作業ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03260263A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001129775A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Sony Corp | ロボット、及び、ロボットの重心位置制御方法 |
| JP2013237121A (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Fanuc Ltd | ロボットの動作範囲を拡張するロボット用旋回装置 |
| JP2014210306A (ja) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | 株式会社安川電機 | 移動ロボット、移動ロボットの位置決めシステム、及び、移動ロボットの位置決め方法 |
| IT201700041027A1 (it) * | 2017-04-13 | 2018-10-13 | Pietro Guarneri | Macchina spianatrice |
-
1990
- 1990-12-14 JP JP2402173A patent/JPH03260263A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001129775A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Sony Corp | ロボット、及び、ロボットの重心位置制御方法 |
| JP2013237121A (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Fanuc Ltd | ロボットの動作範囲を拡張するロボット用旋回装置 |
| JP2014210306A (ja) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | 株式会社安川電機 | 移動ロボット、移動ロボットの位置決めシステム、及び、移動ロボットの位置決め方法 |
| IT201700041027A1 (it) * | 2017-04-13 | 2018-10-13 | Pietro Guarneri | Macchina spianatrice |
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