JPH06337718A - 移動作業ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電車の床をロボットで清掃する場合、床の中
央にある複数本のポールにより床面が分割され、更に、
ロボットに外部から電力を供給する電源ケーブルがポー
ルに邪魔され、ポールがない場合に比べてケーブルの長
さが倍以上必要になる。そこで、ケーブルの長さを不必
要に長くしないロボットの走行制御をなすことである。 【構成】 ケーブルドラムに設けたポテンショメータに
より、電源ケーブルの引出長さが最短になる箇所をみつ
け、そこから各分割エリアにロボットが走行するように
して、ケーブルの長さを必要最小限に抑え、ロボットの
小形化、経済性向上を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は床清掃或いは床仕上など
を行う移動作業ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動作業ロボットを図７（及び参
考に図１）を参照して説明する。

【０００３】従来、電車などの床を清掃するロボット
で、外部から電源ケーブルを介して電力を供給されて走
行する移動作業ロボットは、床の中間にある複数本の柱
で複数箇所に分割された床面を自動走行することが一般
で、前記電源ケーブルが柱に絡まることを防ぐため、柱
により分割された一方の領域を走行して後、柱を避けて
残りの他の領域に移動し走行する方法が取られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、移動作業ロ
ボットの電力が外部から電源ケーブルを介して供給され
ている場合、電源ケーブルの電車側の接続箇所、即ち電
源ケーブルの電源元の位置を移動作業ロボットは知るこ
とができない。

【０００５】このため、先ず、電源元側のエリアを走行
する場合（図７ａ）は、ケーブルの長さはほぼ走行領域
の長手方向分の長さがあれば間に合うが、この領域の清
掃を終了し、反対側の位置Ｙに移動して清掃をするとき
（図７ｂ）、移動作業ロボットが位置Ｚ（図７ｃ）迄走
行すると、その地点で電源ケーブルの長さはエリア長手
方向距離Ｌの約２倍が必要となる。

【０００６】このような理由で電源ケーブル長が増大
し、ケーブルドラムの大型化、移動作業ロボットの重量
増を招くという問題がある。

【０００７】本発明は、このような従来の問題に鑑みな
されたもので、移動作業ロボットの電源ケーブルの引出
長から、ケーブルの電源元を判断し、自動的にその電源
ケーブルの電源元から他の走行エリアに移動することに
より、電源ケーブルの長さを必要最小限にして、他のエ
リアを走行（清掃）できる移動作業ロボットを得ること
を目的とする。

【０００８】又、走行中に走行上の異常事態が発生した
場合、これを検出し走行を中止するようにする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は移動作業ロボットへ電力を供給する電源ケ
ーブルと、この電源ケーブルを収納するケーブル収納装
置と、電源ケーブルの引出長を検出する長さ検出装置
と、この長さ検出値から他の領域に移動するためのケー
ブルの電源側の電源元を演算する制御手段とを備え、更
に、電源ケーブルの引出長とロボットの現在位置を比較
チェックし、これが予測値と異なる場合は走行を停止す
る制御手段を設ける。

【００１０】

【作用】このような構成により、走行中に、ケーブル長
さ検出器によって検出した電源ケーブルの引出長が、一
番短くなった時の移動作業ロボットの位置に電源ケーブ
ルの電源元があると判断し、他の走行エリアへの移動は
この電源元近傍から行うことにより電源ケーブルが、柱
に無用に邪魔されず最短の引出長で移動作業ロボットを
走行制御することになる。

【００１１】

【実施例】本発明を図１〜図５に示す実施例に基づいて
説明する。

【００１２】移動作業ロボット１には、外部から電力を
供給するための電源ケーブル２と、電源ケーブル２を繰
り出したり巻取ったりするケーブルドラム３と、ケーブ
ルドラム３を回転させるケーブルドラム駆動装置４と、
ケーブルドラムの回転角度からケーブルの引出長を検出
する長さ検出器５と、移動作業ロボット１を移動させる
駆動装置７及び駆動車輪６と、移動作業ロボット１の移
動距離を検出するエンコーダ８と、これら各装置及び検
出器から入力されるデータに基づいてロボットの動作を
制御する制御装置９を設ける。

【００１３】次に上記構成の移動作業ロボットの動作に
ついて説明する（図３〜図５参照方）。

【００１４】図３、図４、図５は夫々電源ケーブル接続
器位置が位置Ａ・１３の場合、位置置Ｂ・１４の場合、
位置Ｃ・１５の場合の走行パターンを示し、また、移動
作業ロボット１は複数本の柱１２により２つのエリア
（走行エリアＡ・１０、走行エリアＢ・１１）に分断さ
れている場合である。尚、走行エリアは３分割以上、電
源元が４ケ所以上ある場合でも同様である。

【００１５】まず、電源元位置が位置Ａ・１３の場合の
動作について説明する。

【００１６】移動開始時、移動作業ロボット１は、電源
ケーブルの長さＬ０を長さ検出器５で検出する。また、
移動開始時の当該ロボットの位置を位置Ｄ（Ｘ０、Ｙ
０）１６とする。

【００１７】次に、移動作業ロボット１は走行エリアＡ
・１０の周囲に沿って位置Ｄ・１６から位置Ｅ・１７ま
で走行する。この間、制御装置９は長さ検出器５からの
ケーブル長さ検出値Ｌ１を順次入力し、Ｌ０と比較す
る。Ｌ１＜Ｌ０の場合、そのときの当該ロボットの位置
（Ｘ１、Ｙ１）を記憶し、Ｌ１の値をＬ０に代入する。
この動作を位置Ｅ・１７まで実施すると、電源ケーブル
２が最短となる長さＬ０と位置Ｆ（Ｘ１、Ｙ１）１８が
求まる。走行エリアＡ・１０での作業が終了すると、制
御装置９は現在位置（作業終了位置）Ｇ（Ｘ２、Ｙ２）
１９のＸ座標Ｘ２と電源ケーブル２が最短となる位置Ｆ
（Ｘ１、Ｙ１）１８のＸ座標Ｘ１とを比較する。位置の
差が一定値以上の場合、制御装置９は走行エリアＢ・１
１への移動位置Ｈ（Ｘ１、Ｙ２）２０へ移動する指令を
発する（図３（ｂ））。そして、位置Ｈ・２０より走行
エリアＢ・１１に移動し、走行エリアＢ・１１内で作業
を行う（図３（ｃ））。

【００１８】次に、電源元位置が位置Ｂ・１４の場合に
動作について説明する（図４ａ、ｂ、ｃ）。制御動作
は、電源元位置がＡにある場合と同様である。しかし、
電源ケーブル２が最短となる位置Ｉ・２１と作業終了位
置Ｊ・２２がほぼ等しいため、作業終了位置Ｊから走行
エリアＢ・１１へ移動し、走行エリアＢ・１１内で作業
を行う。

【００１９】さらに、電源元位置が位置Ｃ・１５の場合
に動作について説明する（図５ａ、ｂ、ｃ）。制御動作
は電源元位置がＡにある場合と同様である。

【００２０】つまり、電源ケーブル２が最短となる位置
Ｋ・２３と作業終了位置Ｌ・２４が異なるため、一度走
行エリアＢへの移動位置Ｍ・２５（移動開始位置近傍）
へ移動し、その後走行エリアＢ・１１へ移動し、走行エ
リアＢ・１１内で作業を行う。

【００２１】なお、走行エリアＢ・１１での作業が終了
し走行エリアＡ・１０に戻る場合は、走行エリアＡから
Ｂへの移動ルートを逆にたどる。つまり、電源元位置が
位置

【００２２】Ａの場合は位置Ｈ・２０を通り、電源元位
置がＢの場合は位置Ｊ・２２を通り、電源位置がＣの場
合は位置Ｍ・２５を通り走行エリアＡに移動する。

【００２３】このようにして、本発明の実施例の移動作
業ロボットでは、電源元位置に応じて、他の走行エリア
へ移動する位置を変えることにより、電源ケーブルが柱
に絡まることを防ぐことができる。

【００２４】次に、ロボット走行中に異常が発生した場
合の異常処理方法について説明する。

【００２５】図６は、異常処理方法の制御フローチャー
トを示す。

【００２６】まず前述の方法で電源ケーブル２の長さが
最短となる位置Ｆ（Ｘ１、Ｙ１）１８とケーブルの長さ
Ｌ０を求める（ステップＳ１）。次に、移動作業ロボッ
ト１の移動量から現在位置Ｏ（Ｘ３、Ｙ３）を求める
（ステップＳ２）。位置Ｆと位置Ｏの各座標差より電源
ケーブル２の予測長さＬ３を演算する（ステップＳ
３）。

【００２７】 Ｌ３＝｜Ｘ３−Ｘ１｜＋｜Ｙ３−Ｙ１｜＋Ｌ０＋α ここで、αは計算誤差、検出誤差による誤動作を避ける
ためのオフセット値さらに、現在のケーブル長さＬ１を
長さ検出器５より検出する（ステップＳ４）。現在のケ
ーブル長さＬ１と予測長さＬ３を比較し、Ｌ１＜Ｌ３な
らば、正常と判断し処理を継続する（ステップＳ５）。
一方、Ｌ１＞Ｌ３の時は、電源ケーブル２が柱１２や障
害物に絡まっている可能性がある。この状態で作業を継
続すると、電源ケーブルに異常な張力が加わり切れる可
能性があるので、ロボットを停止させる（ステップＳ
６）。さらに、作業者に対し異常が発生したことを知ら
せるために、異常警報を出力する（ステップＳ７）。

【００２８】このように、電源元からの距離と現在のケ
ーブル長さを比較することにより、電源ケーブルが柱や
障害物に絡み付いた場合でも当該ロボットを停止させ、
電源ケーブルに過張力が加わることを防ぐことができ
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、柱等により分割された
領域を自動走行する移動作業ロボットにおいて、ケーブ
ルの引出長から電源ケーブルの接続位置を知り、この電
源元位置近傍から別走行エリアへ移動することにより、
電源ケーブルが柱に絡まることを防ぐことができる。

【００３０】また、電源元からの距離と現在のケーブル
引出長さを比較して、電源ケーブルが柱や障害物に絡み
付いた場合でも当該ロボットを安全に停止させ、電源ケ
ーブルに過張力が加わることを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による移動作業ロボットの正面図であ
る。

【図２】図１の制御回路構成ブロック図である。

【図３】図１の走行説明図（電源元が中央Ａ位置の場
合）である。

【図４】図１の走行説明図（電源元が左端Ｂ位置の場
合）である。

【図５】図１の走行説明図（電源元が右端Ｃ位置の場
合）である。

【図６】図１の走行異常処理の制御フローチャートであ
る。

【図７】従来の移動作業ロボットの走行説明図である。

【符号の説明】

１…移動作業ロボット ２…電源ケーブル ３…ケーブルドラム ４…ケーブルドラム駆動装置 ５…ケーブル長さ検出器 ６…駆動輪 ７…駆動装置 ８…エンコーダ ９…制御装置 １０…走行エリアＡ １１…走行エリアＢ １２…柱 １３，１４，１５…電源元位置、位置Ａ、Ｂ、Ｃ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 正浩 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号 東 日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 高橋 秀之 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源ケーブルを介して外部電力が供給さ
   れ、床面に柱等により分割されて形成された複数の走行
   エリアを自動走行する移動作業ロボットの制御装置にお
   いて、 前記電源ケーブルのケーブルドラム駆動装置、及びケー
   ブルの引出長を測る長さ検出器とを備えた電源ケーブル
   収納装置と、このケーブルの引出長から電源ケーブルの
   電源側接続位置を判断する制御手段と、この接続位置か
   ら最短距離で隣の走行エリアに移動する走行制御手段と
   を備えたことを特徴とする移動作業ロボットの制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記電源ケーブルの引出長が予測値を超
   えたとき、移動作業ロボットの走行を停止させる制御手
   段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動作業
   ロボットの制御装置。