JPH0453686A - 壁面作業用ロボットの移動方法 - 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、建築物や他の構造物などの壁面を対象とす
る高所作業などに好適な壁面作業用ロボットの移動方法
に関し、壁面作業に必要な２つの移動機構であるワイヤ
及び巻取機による上部移動機構と壁面作業用ロボット側
独自の移動機構とを同期させるようにして安定した状態
で壁面移動ができるようにしたものである。

［従来の技術］ ビル、船舶、発電所、タンク、煙突、橋梁などの構造物
にあっては、建造中や建造後これらの外壁面などの清掃
や補修など、壁面に対して作業を行わなければならない
ことも多い。

従来、このような壁面作業に当たっては、屋上部分等か
らワイヤロープてゴンドラを吊下げ、ゴンドラ内に乗っ
た作業者によって作業を行うようにしており、窓拭き作
業など一部の作業については、専用ロボットが開発され
、作業者に代わって窓拭きなどを行っているに過ぎず、
種々の壁面作業などが出来る壁面作業用ロボットの開発
が望まれている。

［発明が解決しようとする課題］ このような構造物の壁面作業をロボ・ソトによって行お
うとする場合、壁面作業用ロボ・ノドを壁面の任意の位
置に移動する必要がある。

この移動に際しては、通常、作業壁面は垂直になってい
たり、それに近い状態の場合か多く、このような状態で
も安全かつ確実に移動できるようにするには、壁面作業
用ロボット自体に吸着装置などを備えた移動機構を設け
るたけては足りず、壁面の上部、例えば屋上のトロリー
から、ゴンドラの場合と同様に、ワイヤロープて吊り下
げて昇降と横移動できるようにすることか考えられる。

ところが、ワイヤローブ側と壁面作業用ロボット側にそ
れぞれ移動機構を設けるため、壁面作業用ロボットを壁
面の任意の位置に移動して作業を行おうとすると、２つ
の移動機構の干渉により、スムーズな移動ができなくな
ったり、一方の移動機構によって他方に無理な力が加わ
るなとの問題がある。

この発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたもので
、汎用性のある壁面作業用ロボットの開発に必要不可欠
で、無理な力が加わること無く、安全かつスムーズな移
動ができる壁面作業用ロボットの移動方法を提供しよう
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためこの発明の壁面作業用ロボット
の移動方法は、壁面上部から索条及び巻取機を介して吊
り下げられて昇降及び横移動させる上部移動機構ととも
に、独自の移動機構を備えた壁面作業用ロボットを移動
するに際し、上部移動機構と壁面作業用ロボット側の移
動機構とのいずれか一方を主移動機構とし、他方を主移
動機構に追従させて同期させるようにしたことを特徴と
するものである。

また、この発明の壁面作業用ロボットの移動方法は、前
記上部移動機構を主移動機構としてインバータによる回
転制御を行ない、壁面作業用ロボッ、ト側をＡＣサーボ
モータに電流制限によるトルク制御を行って追従させる
ようにしたことを特徴とするものである。

さらに、この発明の壁面作業用ロボットの移動方法は、
前記壁面作業用ロボット側に位置検出用エンコーダを設
け、この検出信号により上部移動機構をも制御するよう
にしたことを特徴とするものである。

また、この発明の壁面作業用ロボットの移動方法は、前
記壁面移動による壁面作業用ロボットの壁面と平行な水
平軸回りの回転位置を検出し、この検出信号により壁面
作業用ロボットの姿勢を修正するようにしたことを特徴
とするものである。

［作用］ この壁面作業用ロボットの移動方法によれば、壁面作業
用ロボットの移動に必要な索条及−び巻取機の上部移動
機構と壁面作業用ロボット自体の移動機構の２つの移動
機構のうち、一方を主移動機構とし、他方を追従させて
同期移動するようにしており、スムースな移動ができる
ようにしている。

また、この発明によれば、上部移動機構を主移動機構と
してインバータによる回転制御を行い、壁面作業ロボッ
ト側の移動機構のＡＣサーボ−モータを電流制限による
トルク制御を行って追従させるようにしており、スムー
ズな移動ができるようにしている。

さらに、壁面移動の位置検出を壁面作業用ロボット側の
位置検出用エンコーダで行うようにし、これによって巻
取機側の上部移動機構を制御するようにしており、簡単
な機構で制御できるようにしている。

また、壁面と平行な水平軸回りの回転位置を検出し、こ
の検出信号により壁面作業用ロボットの姿勢を修正する
ようにしており、移動にともなう傾斜などを防止するよ
うにしている。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明
する。

この発明の移動方法が適用される壁面作業用ロボット１
０は、第１図に概略斜視図を示すように、上部移動機構
１１を介して吊り下げられており、この上部移動機構１
１によって昇降及び横移動ができるようになっている。

この壁面作業用ロボット１０全体を移動させる上部移動
機構１１は、壁面作業用のゴンドラのものと同様に構成
されている。屋上などパラベット部分に図示しない回転
支持部を固定してレール支持台１２を垂直軸回りに回転
できるように取付け、このレール支持台１２に作業壁面
の上部に沿って仮設横行レール１３が取付られる。この
仮設横行レール１３には、２台の横行トロリ１４が走行
可能に装着されており、各横行トロリ１４から索条とし
てのワイヤ１５が吊下げられている。それぞれのワイヤ
１５には、巻取機（エンドレスワインダ）１６を介して
壁面作業用ロボ・ソト１０が吊り下げられるようになっ
ている。

したがって、ワイヤ１５を介して吊り下げられた壁面作
業用ロボット１０は、巻取機１６によるワイヤ１５の巻
取り、巻戻しによって昇降ができるとともに、横行トロ
リ１４の移動によって横移動ができる。

なお、横移動は、横行トロリ１４内に駆動用モータおよ
び制御装置を設置して自走するようにしたり、無駆動と
して壁面作業用ロボット１０の横移動に追従するように
しても良い。

壁面作業ロボット１０は、第１図及び第２図に示すよう
に、直交座標系３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と手首１軸（β）の
計４軸の自由度を有して構成され、Ｙ軸及びＺ軸につい
ては、アームを付加して作業範囲の拡大を図るようにし
ている。

■　Ｘ軸系＝Ｘ軸モジュール 作業壁面と平行な水平軸方向に移動するＸ軸モジュール
２０は、ガイドレール２１とこれに沿って走行するＸ軸
スライダ２２て構成されており、ガイドレール２１の両
端部に巻取機１６が連結されてワイヤ１５て吊下られた
状態となっている。

Ｘ軸スライダ２２を移動するため、ガイドレール２１に
は、ラック２３が取付けてあり、これと噛み合うピニオ
ン（図示せず）がＸ軸スライダ２２に固定されたＡＣサ
ーボモータ２４によって駆動され、Ｘ軸方向に移動でき
るようになっている。

■　Ｙ軸系＝Ｙ軸モジュール 作業壁面と平行な垂直軸方向に移動するＹ軸モジュール
３０は、Ｘ軸モジュール２０のＸ軸スライダ２２の背面
にガイド３１が取付けられ、その内部にボールねじ３２
が設置されてＡＣサーボモータ３３で直結駆動されるよ
うになっている。

このボールねじ３２には、ボールナツトが取付けられた
Ｙ軸スライダ３４がねじ込まれてＹ軸方向に移動できる
ようになっている。

■　Ｚ軸系＝Ｚ軸モジュール 作業壁面と垂直な軸方向に移動するＺ軸モジュール４０
は、Ｙ軸モジュール３０のＹ軸スライダ３４の側面にガ
イド４１が取付けられ、その内部にボールねじ（図示せ
ず）が設置されてＡＣサーボモータ４２で直結駆動され
るようになっている。

このボールねじには、ポールナツトが取付けられたＺ軸
スライダ４３がねじ込まれてｚ軸方向に移動できるよう
になっている。

■　アームモジュール アームモジュール５０は、Ｙ軸モジュール３０及びＺ軸
モジュール４０の作業範囲を拡大するためのもので、平
行リンク型のアームで構成されている。

Ｚ軸スライダ４３に第１アーム５１が回動可能に支持さ
れて原動部とされ、これと平行な第２アーム５２がＸ軸
スライダ２２に固定されたブラケット５３にその上端部
が回動可能に支持されて支点とされる。そして、第２ア
ーム５２の中間部と第１アーム５１の上端部とがそれぞ
れ回動可能に第３アーム５４で連結されている。また、
第１アーム５１及び第２アーム５２の先端部には、壁面
作業用の第４アーム５５が回動可能に連結されている。

したがって、第１アーム５１の上端部がＹ軸モジュール
３０及びＺ軸モジュール０によってＹ軸方向およびＺ軸
方向に移動されると、その移動量がアームの拡大比率、
例えば５：１に拡大されて第４アーム５５の先端部が移
動される。

■　β軸系：β軸モジュール このβ軸モジュール６０はアームモジュール５０の先端
部に設けられて作業壁面と平行な水平軸回りの回転軸で
あり、これによってアームモジュール５０を作業アーム
としたり、走行脚とするための切り替えを行うものであ
る。

このβ軸モジュール６０はアームモジュール５０の第４
アーム５５の先端部に両端部が突き出して回転可能な回
転軸６１が設けられ、第２アーム５２の回動支点が支持
されたブラケット５３に取付けたＡＣサーボモータ６２
により第２アーム５２及び第４アーム５５内に配置され
たチェーン（図示せず）を介して反転駆動されるように
なっている。

この回転軸６１の両端部には、第３図に平面状態を示す
ように、コ字状のツールブラケット６３がそれぞれ取付
けられており、各ツールブラケット６３の一端部には、
真空吸着パッド６４が取付けられるとともに、他端部に
は、自動工具交換装置６５とセンシング用の超音波セン
サ６６が取付けられている。

この壁面作業用ロボット１０には、壁面作業時の固定状
態の確保及び壁面移動の際の一方の脚となる固着装置７
０が設けられ、Ｘ軸モジュール２０のガイドレール２１
の両端部に取付けられている。

この固着装置７０は、第１図及び第２図に示すように、
支持台７１が作業壁面と垂直なＺ軸方向に取付けられ、
左右両側の２組の平行リンク７２で固着アーム７３が支
持されており、内側の１組の平行リンク７２に空気圧シ
リンダ７４のロッドが連結され、往復駆動できるように
なっている。

そして、固着アーム７３の先端部には、その中心軸（Ｚ
軸と平行な軸）を中心に回転する回動軸７５を介して２
つの真空吸着パッド７６が取付けられており、回動軸７
５の回動によって真空吸着パッド７６の位置を９０度変
えることができるようになっている。

次に、この壁面作業用ロボット１０の制御を行うための
制御装置について、第４図により説明する。

この制御装置８０では、左右の巻取機１６のモータ、Ｘ
軸モジュール２０のＡＣサーボモータ２４、Ｙ軸モジュ
ール３０のＡＣサーボモータ３３、Ｚ軸モジュール４０
のＡＣサーボモータ４２及びβ軸モジュール６０のＡＣ
サーボモータ６２をコントローラ８１によって数値制御
するようにしである。

左右の巻取機１６のモータはそれぞれインバータ８２に
よって速度制御が行われるとともに、両巻散機１６の特
性差による左右の傾きが傾斜角センサ（図示せず）によ
り検出され、自動傾斜補正８３が行われる。

モジュール４軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、　　β）のＡＣサーボモ
ータ２４．３３．４２．６２は、コントローラ８１から
の指令により専用のサーボドライバ８４て駆動され、位
置検出は内蔵のエンコーダ２５゜３５．４４．６７で行
われ、例えば、セミクローズド方式のフィードバック制
御が行われるとともに、サーボドライバ８４として偏差
カウンタを内蔵し、パルス列入力により各ＡＣサーボモ
ータ２４．３３，４２．６２を制御する。

さらに、ＡＣサーボモータで制御される各軸（Ｘ、Ｙ、
Ｚ、　　β）には、それぞれ原点用のリミットスイッチ
８５及びオーバラン防止用のリミットスイッチ８６が取
付けられ、コントローラ８１に入力されるようになって
いる。

また、壁面作業用ロボッット１０の各部には、作業に必
要なセンサ類が取付けられるが、例えば作業壁面までの
距離を一定に保つための距離センサとして超音波センサ
６６が取付けられ、Ａ／Ｄ変換器８７を介してコントロ
ーラ８１に入力されるようになっている。　さらに、必
要に応して作業を地上から監視するためのテレビカメラ
などが搭載される。

また、コントローラ８１には、予めパソコン８８を用い
てオフラインで入力された教示内容によって制御される
。このパソコン８８てのプログラミングは、建物の外形
図などに基づき、外部環境を予めモデル化した状態で、
ロボットへの教示動作を行わせ、完成したプログラムを
コントローラ８１に入力するようになっており、教示結
果はシミュレーションによって確認する方式などが採用
され、教示の容易化と壁面作業用ロボット１０の汎用性
を高めている。

このように構成した壁面作業用ロボット１０による壁面
作業について制御装置８０の動作とともに説明する。

（１）　壁面上での移動 壁面上での移動は、アームモジュール５ｏの先端部のβ
軸モジュール６０の回転軸６１を回転して壁面と対向す
るように位置させた真空吸着パッド６４と、固着装置７
０の真空吸着パッド７６とを交互に吸着させて、第５図
に上昇移動の場合を示すように、いわゆる「尺取り生方
式」で行われる。

この場合、壁面作業用ロボット１ｏは上部移動機構１１
の２台の巻取機１６を介してワイヤ１５で吊り下げられ
ており、スムーズな上下動を行うためには、脚として機
能させる壁面作業用ロボット１０例の動作と上部移動機
構１１の巻取機１６との同期回転が必要となる。

このため、巻取機１６側の上部移動機構１１と壁面作業
用ロボット１０の移動機構のいずれかを主移動機構とし
、他方を従移動機構として追従させるようにする。

そこで、この壁面移動の１っである昇降動作のみについ
て、その制御ブロックを抽出して示した第６図および制
御のフローチャートを示した第７図により説明する。

例えば上部移動機構１１を主移動機構とし、壁面作業用
ロボット１０側を追従させるようにする場合、可動脚と
して機能させるアームモジュール５０の真空吸着パッド
６４を壁面に吸着させた後、主たる上昇・下降動作を巻
取機１６で行い、Ｙ軸モジュール３０のＡＣサーボモー
タ３３に電流制限によるトルク制御を行い巻取機１６に
よる昇降動作に追従させるようにする。

そして、昇降位置の検出はＹ軸モジュール３゜１７１Ａ
Ｃサーボモータ３３に内蔵したエンコーダ３５で行い、
この検出値によって巻取機１６の速度制御を行うインバ
ータ８２に０Ｎ−ＯＦＦサーボ制御の信号を出力する。

すなわち、■上昇すべき位置や１回の歩幅などの初期設
定を行った後、■アームモジュール５゜の先端部の真空
吸着パッド６４を上昇させ、所定の位置に吸着させる。

この後、■固着装置７０の真空吸着パッド７６による吸
着を開放して壁面作業用ロボット１ｏを移動可能とする
。

■Ｙ軸モモジュール３０ＡＣサーボモータ３３に電流制
限の信号を出力し、自重とバランスする程度の状態にし
ておく。

■巻取機１６のモータに上昇の回転信号を出力すると同
時に、■可動脚としてのアームモジュール５０の先端位
置を保持した状態のままＹ軸モジュール３０を追従させ
なから上昇する。

この場合の上昇量はＹ軸モジュール３ｏのＡＣサーボモ
ータ３３に内蔵したエンコーダ３５で検出し、■１回の
歩幅として設定した位置となって位置決めが完了したと
ころで、■巻取機１６に停止信号を出力する。

■この後、固定脚としての固着装置７ｏの真空吸着パッ
ド７６による真空吸着を行い、■可動脚としてのアーム
モジュール５ｏ先端の真空吸着パッド６４を開放する。

そして、さらに上昇が必要な場合には、可動脚としての
アームモジュール５ｏのアーム先端部を上方に移動し上
記■〜［相］の動作を繰り返す。

こうして所定の位置まで上昇し固定脚としての固着装置
７０の真空吸着パッド７６て壁面作業用ロボット１０の
固定状態が確保されたのち、自動傾斜補正８３を行う。

この自動傾斜補正は、図示しない傾斜センサによる検出
値に基づき、作業壁面と平行な水平軸回りの傾斜、すな
わちＸ軸回りの倒れの修正であり、２台の巻取機１６を
同時に操作して２本のワイヤ１５の長さを調整すること
で行う。

なお、壁面に対する横移動の場合には、第８図に右方向
への移動の場合を示すようにアームモジュール５０の先
端部の真空吸着パッド６４をＸ軸モジュール２０の右端
に位置させて壁面に吸着させた後、Ｘ軸モジュール２０
のＡＣサーボモータ２４を動かし、通常とは逆にビニオ
ンに対してラック２３を右に移動させる。

そして、アームモジュール５０がガイドレール２１の予
め定めた１回の横移動幅に対する位置となったところで
ＡＣサーボモータ２４を停止する。

この後、固着装置７０の真空吸着パッド７６を吸着させ
てアームモジュール５０をＸ軸モジュール２０の所定位
置に動かして１回の横移動幅に対応した横移動が完了す
る。

このように横移動についても、可動脚としてのアームモ
ジュール５０と真空吸着パッド６４と、固定脚としての
固着装置７０の真空吸着パッド７６の交互の吸着を繰り
返すことで所定の位置まで移動することができる。

なお、横移動について、上部移動機構１１の横行トロリ
ー１４に駆動機構を設けない場合には、ワイヤ１５を介
して横行トロリー１４を追従させるが、横移動を駆動装
置によって行う場合には、ＸＩＴｏモジュール２０側の
ＡＣサーボモータ２４を主移動機構とし、横行トロリー
１４を追従させるようにするか、あるいは主従を逆にす
るようにすれば良い。

このような壁面移動のほか、この壁面作業用ロボット１
０ては、次のような各種の動作や制御が行われる。

（２）　多工程の壁面作業 予め定めた作業開始位置まで壁面移動した後、アームモ
ジュール５０を可動脚から作業アームに切り替えて使用
するため、β軸モジュール６０のＡＣサーボモータ６２
でツールブラケット６３を１８０度反転させて自動工具
交換装置６５および超音波センサ６６を前方にする。

そ（７て、予めＸ軸モジュール２０のガイドレール２１
などに設置しである工具ホルダ（図示せず）に収納され
た工具のところにアームモジュール５０の先端部を移動
して必要な工具を把持し、作業を開始する。

この場合の自動工具交換装置６５への工具の把持の確認
や工具ホルダへの工具の受は渡しの確認などは、近接ス
イッチにより電気的インターロックの処理が成されるこ
とで行われる。

したがって、工具ホルダに収納された工具を着脱するこ
とで、複数工程の作業を行うことができ、汎用性に優れ
る。

なお、これらの工具の自動交換やこれら工具を用いて多
工程の作業を行う場合の制御は、全てコントローラ８１
に予めプログラミングされた内容に基づいて行われる。

（３）　センシング動作 この壁面作業用ロボット１０ては、壁面作業を最適な状
態で行ったり、予め教示した動作だけでなく、壁面作業
用ロボット１ｏ自身で障害物を回避しながら作業したり
、所定の作業位置を捜し出し、この作業位置に基づいて
作業することなどができるようにする必要かあり、この
ためにセンシング動作が行われる。

１）　壁面と工具間の距離の一定保持 作業対象となる壁面は、外賎上は平面のように見えても
、実際上は若干の傾斜や段差などがあり、最適な作業を
行うためには壁面と工具との距離を一定に保つ必要かあ
る。

このため、第３図で説明したように、距離センサとして
の超音波センサ６６を用い、例えば第９図に示すように
、距離Ｓに比例して得られる微弱電流をアンプ９０で増
幅しＡ／Ｄコンバータ８７を介してデジタル量へ変換し
８ｂｉｔパラレル信号の形でコントローラ８１に人力さ
れる。

この超音波センサ６６からの検出信号は、リアルタイム
で予め定めた設定値Ｓと比較演算され、２軸モジユール
４０のＡＣサーボモータ４２にフィードバック量が出力
される。

この結果、作業壁面の傾斜や段差にかかわらず、アーム
モジュール５０の先端部の工具９１を壁面から一定の位
置Ｓに保持することができ、常に壁面に対して最適な状
態で作業を行うことができる。

２）　障害物の回避動作 壁面作業用ロボット１０として必要な障害物の回避には
、大きく分けて二つのものがあり、その一つが壁面移動
の際の吸着時の障害物の回避で、もう一つが作業時の障
害物の回避である。

■　吸着歩行時の障害物回避 外壁面の段差や目地などの影響で真空吸着パッド６４．
７６を壁面に押し当てたとき、１當な真空圧が得れない
場合が想定される。

このため真空吸着パッド６４．７６に設けた圧力センサ
（図示せず）によって真空圧異常を検知後、回避動作を
行い、再度吸着できるようにする必要がある。

まず、固定脚となる固着装置７ｏでは、既に説明したよ
うに、真空吸着パッド７６が回動軸７５を介して取付け
られており、真空圧異常が検知されると、コントローラ
８１がら真空吸着パット７６を９０度回転（２つの真空
吸着パッド７６が横に並んだ状態から縦に並んだ状態）
して再び吸着させるように制御信号を出力する。

可動脚となるアームモジュール５ｏ先端部ノ真空吸着バ
ッド６４では、β軸モジュール６ｏの回転軸６１の回転
によっても吸着位置を変えることは出来ないため、コン
トローラ８１に予め真空吸着パッド６４内の真空圧異常
が生した場合のアームモジュール５ｏ先端の移動量（例
えば、上または下、あるいは左または右への移動量）を
入力してあり、この設定値に基づき真空吸着パッド６４
の位置を移動して再吸着する。

このアームモジュール５ｏの先端の位置を移動すると、
壁面移動の際の歩幅が変化するが、この変化分をコント
ローラ８１内の演算で補正して壁面移動の制御を行うよ
うにし、その影響を取り除くようにしている。

このような真空吸着パッド６４．７６の吸着位置を変え
るようにコントローラ８１で制御することで、吸着異常
を回避して完全に吸着することができる。

■　作業時の障害物回避 壁面作業用ロボット１０による作業は種々のものが考え
られるが、例えば塗膜の剥離・塗装吹付作業などでは、
窓部分を避けて作業する必要が生じ、この場合には、窓
部分が作業の障害物となる。

そこで、通常、窓部分などの障害物は、作業壁面に対し
て段差（突き出ているが、窪んている）があることから
、既に説明した距離センサとしての超音波センサ６６を
用いて障害物を検出しながら作業を行うようにする。

このための回避動作の一例の概要と制御のフローチャー
トを第１０図及び第１１図に示した。

この障害物の回避は、第１０図に示すように、予め定め
た作業エリアＸＩ、Ｘ２　、Ｙｌ、Ｙ２内に窓部分など
の障害物Ａがある場合、障害物Ａの上部Ｐ−１について
は作業エリアの幅全体Ｘ　Ｉ−Ｘ　２の間で往復移動し
なからＹ　ｉＹ　２方向にシフト量。を与えて作業を行
う。

そして、超音波センサ６６で障害物が検出されると、そ
の座標が記憶され、今度は作業エリアの幅がＸ　２−Ｑ
　ｌまての範囲とされて障害物Ａの横部分の作業エリア
Ｐ−２でＹ　Ｉ−Ｙ　２方向のシフト量。

を与えながら作業が行われる。

作業が進み障害物Ａの下のＱ２まてくると、上部の場合
と同様に、障害物Ａの下部Ｐ−３については作業エリア
の幅全体Ｘ　ＬＸ　２の間で往復移動しなからＹ　ｉＹ
　２方向にシフト量。を与えて作業を行ない、作業エリ
アの隅に当たる（ＸＩ、Ｙ２）まで作業する。

最後に１．＃Ｉ書物Ａの横の残った部分Ｐ−４について
の作業をＰ−２の場合と同様にして行い、全ての作業が
完了する。

なお、障害物Ａの位置によっては、障害物Ａの上部Ｐ−
１の後、障害物Ａの左横の部分Ｐ−５から障害物Ａの下
の部分Ｐ−６の作業を行い、最後に左横部分Ｐ−７の作
業を行うようにしても良い。この場合のＰ−５，Ｐ−６
，Ｐ−７については作業順序が異なるのみである。

このような作業の制御は、第１１図に示すように、■ま
ず、初期設定としてコントローラ８１に作業エリアＸＩ
　、Ｘ２．Ｙｌ　、Ｙ２及び工具９１の大きさによって
定まるＹ　１−Ｙ　２方向のシフト量Ｑを設定しておく
。

■　工具９１を壁面に近付けるようにＺ軸方向に移動し
、作業を開始する。

■これと同時に、Ｘ１方向への移動の指令とともに、ａ
：超音波センサ６６によるセンシング開始の信号を出力
し、移動中常時センシングを行う。

そして、超音波センサ６６で障害物Ａが検出されると、
工具９１の移動が停止すると同時にセンシングを停止し
作業エリアの制御プログラムがＰ刊からＰ−２に変更さ
れる。

この制御プログラムＰ−２の変更の際の初期設定時に障
害物検出位置Ｑ１の座標が読み込まれ、その座標に従い
ブロクラムが実行される。

一方、障害物Ａが検知されない場合には、Ｘｌまて移動
された後、■Ｙ　ｉＹ　２方向へのシフト量Ｑが出力さ
れたのち、■Ｘ２方向への移動及び作業が行われると同
時に、Ｃ：再び、超音波センサ６６によるセンシング開
始の信号を出力し、移動中常時センシングを行う。

このＸ２方向への移動中に障害物Ａが検出されると、工
具９１の移動が停止すると同時にセンシングを停止し作
業エリアの制御プログラムかＰ−１からＰ−５に変更さ
れる。

そして、制御プログラムＰ−５の初期設定時に障害物検
出位置Ｑｌ’　の座標が読み込まれ、その座標に従いブ
ロクラムか実行される。

一方、障害物Ａが検知されない場合には、Ｘ２まで移動
された後、■Ｙ　ｌ−Ｙ　２方向へのシフト量Ｑが出力
されたのち、■Ｘ２方向への移動及び作業が行われる。

このような動作を繰り返して、窓部分などの障害物Ａを
回避しながら作業が行われる。

したがって、従来のように移動パターンをＰ−１のまま
障害物Ａの範囲だけ塗装などを停止させる場合に比べ、
無駄な動作がなく、能率良く作業を行うことができる。

また、作業エリア内であれば、どの位置に障害物Ａがあ
っても、制御プログラムをＰ−１〜Ｐ−７などに分割す
ることで、これを回避して作業することができる。

■　作業対象溝の検出と動作軌跡の創成壁面作業の中に
は、劣化したシーリング材の除去、清掃やシーリング材
の充填作業などがあり、作業対象となるシーリング溝を
検出し、工具をシーリング溝に沿って移動させなければ
ならない。

この場合、窓などの障害物Ａの場合と異なり、溝幅が小
さいことから、障害物回避と同一の制御では、無駄な動
作が増えてしまう。

そこで、まず、シーリング溝の検出のみを行い、求めた
シーリング溝の軌跡に基づいて作業を行うようにする。

このための検出動作の一例の概要と制御のフローチャー
トを第１２図及び第１３図に示した。

シーリング溝９２の検出は、シーリング溝９２の存在が
予想される上部と下部に対応して超音波センサ６６を横
移動させてシーリング溝９２の両端縁を検出し、それぞ
れの座標値からシーリング溝９２の軌跡を演算によって
求める。

すなわち、■初期設定で、シーリング溝９２の上部の位
置Ｐｉ’　　　Ｐｉ”と下部の位置Ｐ２゜Ｐ２”を設定
しておく。

■予め定めたＰｉ点に超音波センサ６６を移動して壁面
に対して所定の距離Ｓに近付け、■Ｐ１”方向に移動す
る信号を出力すると同時に、ａ：超音波センサ６６によ
るセンシングを開始する信号を出力し、移動中常時セン
シングを行う。

■そして、シーリング溝９２の一方の縁が検出されたと
ころでその座標値Ｐ５を読み取る。

■さらに移動しながら、ｂ：センシングして、０次の段
差部の検出てシーリング溝９２の他方の縁の座標値Ｐ６
を読み取る。

この後、同様にしてシーリング溝９２の下部についても
センシングを行ってシーリング溝９２の縁に対応するそ
れぞれの座標値Ｐ７及びＰ８を読み取る。

こうして読み取った座標値Ｐ５〜Ｐ８からシーリング溝
９２の中心の座標ＰＬ、Ｐ２を求め、さらに、これら上
下の中心の座標ＰＬ、Ｐ２からシーリング溝９２の軌跡
を直線補間して求める。

こうしてシーリング溝９２の軌跡が求められた後、ツー
ルブラケット６３にシーリング材を剥離するための工具
９１を取付けて作業を行ったり、シーリング材の充填用
の工具９１を取付けるなどして所定の作業を行う。

このようにシーリング溝９２のような細い溝に対する作
業を、溝の検出とその検出結果に基づいて得られた軌跡
による作業に別けて２段階で行うようにすることで、能
率良く作業することができる。

以上説明したような全ての制御を行うようにすることで
、種々の壁面作業をロボットにより行うことができ、作
業範囲も多工程のものを含め大巾に拡大することができ
る。

この実施例の壁面作業用ロボットによれば、各構成要素
がモジュール化してあり、作業に必要な工具を着脱して
使用することができ、多目的に使用することができる。

また、各軸モジュールによって作業壁面の任意の位置に
移動することができるのみならず、さらにアームモジュ
ールを取付けて作業範囲を拡大するようにしており、汎
用性の高い壁面作業ができる。

さらに、壁面作業用ロボットにに固着装置を取付けて固
定脚とするとともに、アームモジュールを可動脚として
使用できるようにしており、作業中にあっては、固着装
置で姿勢を安定させることができ、移動に際しては、交
互に吸着させることで、「尺取り生成」に移動すること
ができる。

したがって、従来から使用されている作業者か搭乗して
行うゴンドラにかえ、簡単に高所作業をロボット化する
ことができるとともに、作業の省力化を図ることができ
る。

また、壁面に凹凸などの障害物があってもこれらを回避
して真空吸着や壁面作業を行うようにロボットを制御す
ることもできるので、汎用性に優れ、壁面作業を能率良
く、しかも安全に行うことができる。

なお、上記実施例で説明した壁面作業用ロボットは最も
基本的な機能を持たせたものに過ぎず、さらに自由度を
増すなどすることもできる。

また、壁面作業用ロボットの移動方法についても一方を
主移動機構とし、他方を従移動機構とするものであれば
、実施例に限定するものでない。

さらに、この発明の要旨を変更しない範囲で各構成要素
に変更を加えても良い。

［発明の効果コ 以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明の壁面作業用ロボットの移動方法によれば、次のよう
な効果がある。

■　この壁面作業用ロボットの移動方法によれば、壁面
作業用ロボットの移動に必要な索条及び巻取機の上部移
動機構と壁面作業用ロボット自体の移動機構の２つの移
動機構のうち、一方を主移動機構とし、他方を追従させ
て同期移動するようにしたので、スムーズな移動ができ
、互いに無理な力が加わることもなく安全に移動できる
。

■　また、この発明によれば、上部移動機構を主移動機
構としてインバータによる回転制御を行い、壁面作業ロ
ボット側の移動機構のＡＣサーボ−モータを電流制限に
よるトルク制御を行って追従させるようにしたので、ス
ムーズな移動ができるとともに、制御を簡単に行うこと
ができる。

■　さらに、壁面移動の位置検出を壁面作業用ロボット
側の位置検出用エンコーダで行うようにし、これによっ
て巻取機側の上部移動機構を制御するようにしたので、
簡単な機構で制御することができる。

■　また、壁面と平行な水平軸回りの回転位置を検出し
、この検出信号により壁面作業用ロボットの姿勢を修正
するようにしたので、移動にともなう傾斜などを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の壁面作業用ロボットの移動
方法が適用される壁面作業用ロボットの一実施例にかか
り、第１図は全体の斜視図、第２図は右側面図、Ｎ３図
はアームモジュール先端の部分平面図である。 第４図はこの発明の壁面作業用ロボットの制御装置の全
体構成図である。 第５図〜第７図はこの発明の壁面作業用ロボットの移動
方法の一実施例にかかり、第５図は昇降動作の説明図、
第６図は制御のブロック図、第７図は制御のフローチャ
ートである。 第８図〜第１３図はこの発明の壁面作業用ロボットの種
々の制御方法にかかり、第８図は横移動動作の説明図、
第９図は壁面との距離の一定制御の説明図、第１０図及
び第１１図は障害物回避動作の説明図及び制御のフロー
チャート、第１２図及び第１３図は溝検出動作と軌跡創
成動作の説明図及び制御のフローチャートである。 １０：壁面作業用ロボット、１１：上部移動機構、１３
：仮設横行レール、１４：横行トロリー１５：ワイヤ、
１６：巻取機、２０：Ｘ軸モジュール、２１ニガイドレ
ール、２２：Ｘ軸スライダ、３０：Ｙ軸モジュール、３
１ニガイド、３３：ＡＣサーボモータ、４０：Ｚ軸モジ
ュール、４２：ＡＣサーボモータ、５０：アームモジュ
ール、６０：β軸モジュール、６２：ＡＣサーボモータ
、６３：ツールブラケット、６４：真空吸着パッド、６
５：自動工具交換装置、６６：超音波センサ、７０：固
着装置、７６：真空吸着パッド、８０：制御装置、８１
：コントローラ、８２：インバータ、８３二自動傾斜補
正、８４：サーボドライバ、８５．８６：リミットスイ
ッチ、８７：Ａ／Ｄ変換器、８８：パソコン、９１：工
具、９２ニジ−リング溝。 第２図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）壁面上部から索条及び巻取機を介して吊り下げら
   れて昇降及び横移動させる上部移動機構とともに、独自
   の移動機構を備えた壁面作業用ロボットを移動するに際
   し、上部移動機構と壁面作業用ロボット側の移動機構と
   のいずれか一方を主移動機構とし、他方を主移動機構に
   追従させて同期させるようにしたことを特徴とする壁面
   作業用ロボットの移動方法。
2. （２）前記上部移動機構を主移動機構としてインバータ
   による回転制御を行ない、壁面作業用ロボット側をＡＣ
   サーボモータに電流制限によるトルク制御を行って追従
   させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の壁面
   作業用ロボットの移動方法。
3. （３）前記壁面作業用ロボット側に位置検出用エンコー
   ダを設け、この検出信号により上部移動機構をも制御す
   るようにしたことを特徴とする請求項２記載の壁面作業
   用ロボットの移動方法。
4. （４）前記壁面移動による壁面作業用ロボットの壁面と
   平行な水平軸回りの回転位置を検出し、この検出信号に
   より壁面作業用ロボットの姿勢を修正するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の壁面作
   業用ロボットの移動方法。