JPH07271435A - 走行ロボット - Google Patents

走行ロボット

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JPH07271435A
JPH07271435A JP6060751A JP6075194A JPH07271435A JP H07271435 A JPH07271435 A JP H07271435A JP 6060751 A JP6060751 A JP 6060751A JP 6075194 A JP6075194 A JP 6075194A JP H07271435 A JPH07271435 A JP H07271435A
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angle
axis
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ultrasonic sensor
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英二 高野
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  • Electric Suction Cleaners (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波センサを壁面等に対して平行に保ち、
測距不能に陥ることなく正確な測距を可能とする。 【構成】 超音波センサ部１はインナジンバル２に取付
けられたトルクモータ４によってヨー軸回りに回動自在
に保持され、インナジンバル２はアウタジンバル３に取
付けられたトルクモータ５によってピッチ軸回り回動自
在に保持され、アウタジンバル３はロボット本体に取付
けられたトルクモータ６によってロール軸回りに回動自
在に保持されている。ＣＰＵ１４の超音波センサ部回転
制御部１５とインナジンバル回転制御部１６とアウタジ
ンバル回転制御部１７とは夫々角度検出器７〜９からの
角度と初期設定角度記憶部１０〜１２に設定された角度
とロボット姿勢角検出器１３で検出された角度とを基に
トルクモータ４〜６を駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走行ロボットに関し、特
に貯水槽底部の清掃を行う貯水槽清掃用の走行ロボット
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の走行ロボットにおいて
は、貯水槽の壁面とロボット本体との位置関係を超音波
によって測定するための超音波センサがロボット本体の
走行車に固定されている。
【０００３】また、貯水槽以外の場所、例えば室内を清
掃するための走行ロボットにも、自己位置の同定や障害
物の回避を行うために超音波センサ等を取付けたものが
多く存在している。
【０００４】これらの走行ロボットでは超音波センサ等
によって障害物の回避等が可能となるため、プログラム
にしたがって走行ロボットを一定のパターンで走行する
ようにすることも可能となっている。
【０００５】これに対し、特開昭５９−１２１４０８号
公報では、ロボット自身に走行路または走行領域の学習
機能を持たせ、その学習内容にしたがって所定の無人走
行を行わせるようにした技術が開示されている。
【０００６】また、特開平３−２９２５１３号公報で
は、走行すべき領域を階段状境界折線で分割し、走行す
べき領域を渦巻状に移動していくようにすることで、走
行すべき領域を全て完走するようにした技術が開示され
ている。
【０００７】一方、特開平４−１６８５０８号公報で
は、複数の超音波センサによって同時測距を行い、それ
らの測距結果のうち最小の値を示すものを障害物までの
最短距離とすることで、障害物の検知能力を高める技術
が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の走行ロ
ボットでは、自己位置の同定や障害物の回避を行うため
の超音波センサがロボット本体の走行車に固定されてい
るので、ロボット本体の走路修正等によって超音波セン
サが壁面や障害物に対して平行でなくなると、超音波セ
ンサの受信波レベルが低下し、測距不能に陥ってしま
う。
【０００９】この場合、超音波センサの送信パワーを増
大させることで、測距不能に陥らないようにすることも
可能であるが、この方法では壁面や障害物とロボット本
体との正確な距離が測定できなくなる。すなわち、壁面
や障害物とロボット本体との距離をｒとし、超音波セン
サと壁面や障害物とがなす角度をαとすると、測定距離
はｒ／ｃｏｓαとなってしまう。
【００１０】また、ロボット本体の走行車が走行する面
に傾斜があったり、凹凸がある場合にも上記と同様に超
音波センサと壁面や障害物とが平行でなくなるので、測
距不能あるいは不正確な測距となってしまう。
【００１１】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、超音波センサを壁面等に対して平行に保つことが
でき、測距不能に陥ることなく正確な測距を可能とする
ことができる走行ロボットを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による走行ロボッ
トは、走行時に基準とすべき対象物との位置関係を測定
する測定部材を含む走行ロボットであって、ロボット本
体のＸ軸方向の角度を検出するＸ軸方向角度検出手段
と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方
向の角度を検出するＹ軸方向角度検出手段と、前記ロボ
ット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交す
るＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方向角度検出手段と、
前記測定部材を前記Ｘ軸方向を中心軸として回動するＸ
軸方向回動手段と、前記測定部材を前記Ｙ軸方向を中心
軸として回動するＹ軸方向回動手段と、前記測定部材を
前記Ｚ軸方向を中心軸として回動するＺ軸方向回動手段
と、前記Ｘ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方
向角度検出手段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段
の検出結果とを基に前記Ｘ軸方向回動手段と前記Ｙ軸方
向回動手段と前記Ｚ軸方向回動手段とを駆動して前記測
定部材と前記対象物とが互いに平行となるように制御す
る制御手段とを備えている。
【００１３】本発明による他の走行ロボットは、上記の
構成のほかに、前記測定部材を水平状態に保つ角度保持
手段と、前記水平状態に保たれた前記測定部材の角度を
初期値として保持する初期値保持手段とを具備してい
る。
【００１４】本発明による別の走行ロボットは、走行時
に基準とすべき対象物との位置関係を測定する測定部材
を含む走行ロボットであって、前記測定部材をＸ軸方向
を中心軸とする方向に回動自在に保持する第１のジンバ
ルと、前記測定部材を前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向
を中心軸とする方向に回動自在に保持する第２のジンバ
ルと、前記測定部材を前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各
々に直交するＺ軸方向を中心軸とする方向に回動自在に
保持する第３のジンバルと、ロボット本体のＸ軸方向の
角度を検出するＸ軸方向角度検出手段と、前記ロボット
本体の前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の角度を検出す
るＹ軸方向角度検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ
軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸方向の角度
を検出するＺ軸方向角度検出手段と、前記第１のジンバ
ルを回動する第１の回動手段と、前記第２のジンバルを
回動する第２の回動手段と、前記第３のジンバルを回動
する第３の回動手段と、前記Ｘ軸方向角度検出手段の検
出結果と前記Ｙ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｚ
軸方向角度検出手段の検出結果とを基に前記第１の回動
手段と前記第２の回動手段と前記第３の回動手段とを駆
動して前記測定部材と前記対象物とが互いに平行となる
ように制御する制御手段とを備えている。
【００１５】
【作用】超音波センサ部をインナジンバルに取付けられ
たトルクモータによってヨー軸回りに回動自在に保持
し、インナジンバルをアウタジンバルに取付けられたト
ルクモータによってピッチ軸回りに回動自在に保持し、
アウタジンバルをロボット本体に取付けられたトルクモ
ータによってロール軸回りに回動自在に保持する。
【００１６】上記の超音波センサ部のヨー軸回りの角度
変化と、インナジンバルのピッチ軸回りの角度変化と、
アウタジンバルのロール軸回りの角度変化とを夫々検出
する。また、ロボット本体が走行する前に設定された超
音波センサ部のヨー軸回りの角度とインナジンバルのピ
ッチ軸回りの角度とアウタジンバルのロール軸回りの角
度とを夫々記憶しておく。
【００１７】これらの値と、ロボット本体の走行時のヨ
ー軸回りの角度とピッチ軸回りの角度とロール軸回りの
角度とを基にＣＰＵの制御によってトルクモータを駆動
制御し、超音波センサ部とインナジンバルとアウタジン
バルとを夫々ヨー軸回り、ピッチ軸回り、ロール軸回り
に回動させて超音波センサ部と壁面とを平行に保つ。
【００１８】これによって、ロボット本体の走行面に傾
斜があったり、凹凸がある場合でも測距不能に陥ること
なく、正確な測距が可能となる。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
【００２０】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図において、超音波センサ部１はインナ
ジンバル２に取付けられたトルクモータ４によってヨー
軸回りに回動自在に保持され、インナジンバル２はアウ
タジンバル３に取付けられたトルクモータ５によってピ
ッチ軸回りに回動自在に保持され、アウタジンバル３は
図示せぬロボット本体に取付けられたトルクモータ６に
よってロール軸回りに回動自在に保持されている。
【００２１】すなわち、超音波センサ部１はトルクモー
タ４によってヨー軸回りに回動され、インナジンバル２
はトルクモータ５によってピッチ軸回りに回動され、ア
ウタジンバル３はトルクモータ６によってロール軸回り
に回動される。
【００２２】また、超音波センサ部１には超音波センサ
部１のヨー軸回りの角度変化を検出する角度検出器７が
取付けられ、インナジンバル２にはインナジンバル２の
ピッチ軸回りの角度変化を検出する角度検出器８が取付
けられ、アウタジンバル３にはアウタジンバル３のロー
ル軸回りの角度変化を検出する角度検出器９が取付けら
れている。
【００２３】これら角度検出器７〜９で検出された角度
はＣＰＵ１４の超音波センサ部回転制御部１５とインナ
ジンバル回転制御部１６とアウタジンバル回転制御部１
７とに夫々出力される。
【００２４】初期設定角度記憶部１０〜１２には夫々ロ
ボット本体の走行車が走行する前に設定された超音波セ
ンサ部１のヨー軸回りの角度と、インナジンバル２のピ
ッチ軸回りの角度と、アウタジンバル３のロール軸回り
の角度とが記憶されている。
【００２５】ロボット姿勢角検出器１３はロボット本体
の走行車のヨー軸回りの角度とピッチ軸回りの角度とロ
ール軸回りの角度とを検出し、それらの角度を夫々ロボ
ット姿勢角として超音波センサ部回転制御部１５とイン
ナジンバル回転制御部１６とアウタジンバル回転制御部
１７とに出力する。
【００２６】ＣＰＵ１４の超音波センサ部回転制御部１
５は角度検出器７からの超音波センサ部１のヨー軸回り
の角度と、初期設定角度記憶部１０に設定された超音波
センサ部１のヨー軸回りの角度と、ロボット姿勢角検出
器１３で検出された走行車のヨー軸回りの角度とを基に
トルクモータ４を駆動制御する。
【００２７】インナジンバル回転制御部１６は角度検出
器８からのインナジンバル２のピッチ軸回りの角度と、
初期設定角度記憶部１１に設定されたインナジンバル２
のピッチ軸回りの角度と、ロボット姿勢角検出器１３で
検出された走行車のピッチ軸回りの角度とを基にトルク
モータ５を駆動制御する。
【００２８】アウタジンバル回転制御部１７は角度検出
器９からのアウタジンバル３のロール軸回りの角度と、
初期設定角度記憶部１２に設定されたアウタジンバル３
のロール軸回りの角度と、ロボット姿勢角検出器１３で
検出された走行車のロール軸回りの角度とを基にトルク
モータ６を駆動制御する。
【００２９】図２は本発明の一実施例による走行ロボッ
トの斜視図である。図において、超音波センサ部１はイ
ンナジンバル２に取付けられたトルクモータ４によって
ヨー軸回りに回動自在に保持され、インナジンバル２は
アウタジンバル３に取付けられたトルクモータ５によっ
てピッチ軸回りに回動自在に保持され、アウタジンバル
３はロボット本体１８に取付けられたトルクモータ６に
よってロール軸回りに回動自在に保持されている。
【００３０】また、超音波センサ部１には上面の各コー
ナに浮力発生器１９〜２２が取付けられている。この浮
力発生器１９〜２２としては比重が水よりも小さい物
質、例えば浮き袋や発泡スチロール片等を用いればよ
い。
【００３１】図３〜図５は本発明の一実施例の動作例を
示す図である。図３はロボット本体１８の走行車の姿勢
角が進行方向に対して前後方向に変化したときの動作例
を示し、図４はロボット本体１８の走行車の姿勢角が進
行方向に対して左右方向に変化したときの動作例を示
し、図５はロボット本体１８の走行車と壁面２３との角
度が変化したときの動作例を示している。
【００３２】これら図１〜図５を用いて本発明の一実施
例の動作について説明する。本発明の一実施例ではロボ
ット本体１８を走行させる前に、まず超音波センサ部１
の位置調整を行う。
【００３３】この位置調整ではトルクモータ５，６を作
動させないことでインナジンバル２及びアウタジンバル
３をフリーにする。すると、超音波センサ部１はロボッ
ト本体１８の走行車が停止している位置の傾斜にかかわ
らず、浮力発生器１９〜２２の浮力によって水平とな
る。
【００３４】このとき、角度検出器７で検出された超音
波センサ部１のヨー軸回りの角度と、角度検出器８で検
出されたインナジンバル２のピッチ軸回りの角度と、角
度検出器９で検出されたアウタジンバル３のロール軸回
りの角度とを夫々初期設定角度記憶部１０〜１２に記憶
しておく。
【００３５】この後に、ロボット本体１８の走行車が走
行して走行面の傾斜が変化した場合、例えば図３に示す
ようにロボット本体１８の走行車の姿勢角が進行方向に
対して前後方向に変化すると、ロボット姿勢角検出器１
３で検出される走行車のピッチ軸回りの角度が変化す
る。
【００３６】よって、インナジンバル回転制御部１６は
変化した走行車のピッチ軸回りの角度と同じ角度だけ、
変化した方向とは逆の方向にインナジンバル２を回転す
るようトルクモータ５を駆動制御する。これによって、
超音波センサ部１はピッチ軸回りの角度が変化しても水
平に保たれる。
【００３７】また、例えば図４に示すようにロボット本
体１８の走行車の姿勢角が進行方向に対して左右方向に
変化すると、ロボット姿勢角検出器１３で検出される走
行車のロール軸回りの角度が変化する。
【００３８】よって、アウタジンバル回転制御部１７は
変化した走行車のロール軸回りの角度と同じ角度だけ、
変化した方向とは逆の方向にアウタジンバル３を回転す
るようトルクモータ６を駆動制御する。これによって、
超音波センサ部１はロール軸回りの角度が変化しても水
平に保たれる。
【００３９】さらに、例えば図５に示すようにロボット
本体１８の走行車と壁面２３との角度が変化すると、ロ
ボット姿勢角検出器１３で検出される走行車のヨー軸回
りの角度が変化する。
【００４０】よって、超音波センサ部回転制御部１５は
変化した走行車のヨー軸回りの角度と同じ角度だけ、変
化した方向とは逆の方向に超音波センサ部１を回転する
ようトルクモータ４を駆動制御する。これによって、超
音波センサ部１と壁面２３との角度はヨー軸回りの角度
が変化しても平行に保たれる。
【００４１】尚、超音波センサ部１の位置調整を行う際
に、浮力発生器１９〜２２の代りに水準器を超音波セン
サ部１に取付け、この水準器によって超音波センサ部１
の水平状態からの角度ずれを検知してもよい。
【００４２】その場合、その角度ずれがゼロになるよう
にインナジンバル２のピッチ軸回りの角度とアウタジン
バル３のロール軸回りの角度とを変化させることで、超
音波センサ部１を水平状態とすることができる。このと
きのインナジンバル２のピッチ軸回りの角度とアウタジ
ンバル３のロール軸回りの角度とは夫々初期設定角度記
憶部１１，１２に記憶される。
【００４３】上記の水準器として電気水準器を用いれ
ば、水平面に対する角変位が電気量に変換されて出力さ
れるので、その電気量に応じてトルクモータ５，６を駆
動制御することによって超音波センサ部１を水平状態と
することができる。
【００４４】図６は本発明の一実施例における制御系を
示す図である。図において、Ｋ１はポジションループゲ
インを示し、Ｋ２はレートループゲインを示し、Ｔはト
ルクモータゲインを示し、Ｓは微分を示している。
【００４５】上記の制御系はヨー軸回りの角度、ピッチ
軸回りの角度、ロール軸回りの角度各々で同じ制御が行
われるので、超音波センサ部回転制御部１５とインナジ
ンバル回転制御部１６とアウタジンバル回転制御部１７
とが夫々同じ構成となる。但し、ポジションループゲイ
ンＫ１、レートループゲインＫ２、トルクモータゲイン
Ｔは夫々超音波センサ部回転制御部１５とインナジンバ
ル回転制御部１６とアウタジンバル回転制御部１７とに
おいて異なる値となる。
【００４６】この制御系において、初期設定角度とロボ
ット姿勢角との加減算から得た角度指令と、ジンバル慣
性からの角度検出器出力θとが等しくない場合にはΔθ
＝０とはならないため、トルクモータ４〜６にトルクが
発生し、超音波センサ部１、インナジンバル２、アウタ
ジンバル３の角度が変化する。
【００４７】トルクモータ４〜６の駆動によって超音波
センサ部１、インナジンバル２、アウタジンバル３の角
度が変化してΔθ＝０になると、トルクモータ４〜６に
トルクが発生しないので、超音波センサ部１、インナジ
ンバル２、アウタジンバル３が動かなくなる。つまり、
角度指令と角度検出器出力θとが等しい状態で、超音波
センサ部１、インナジンバル２、アウタジンバル３は停
止する。
【００４８】一方、ロボット本体１８が回転した場合に
はロボット姿勢角が変化するため、Δθ＝０とはならな
くなり、上述した制御と同様にして、超音波センサ部
１、インナジンバル２、アウタジンバル３がロボット姿
勢角が変化した方向とは逆方向に回転して停止する。
尚、微分Ｓの結果である角速度計算値は超音波センサ部
１、インナジンバル２、アウタジンバル３の停止をスム
ーズにするためのものである。
【００４９】このように、超音波センサ部１と、超音波
センサ部１を保持するインナジンバル２と、インナジン
バル２を保持するアウタジンバル３とを夫々ロボット本
体１８のロボット姿勢角の変化に合わせてトルクモータ
４〜６を制御する超音波センサ部回転制御部１５、イン
ナジンバル回転制御部１６、アウタジンバル回転制御部
１７各々の制御によってヨー軸回り、ピッチ軸回り、ロ
ール軸回りに回動させることによって、超音波センサ部
１のセンサ面を壁面に対して常に平行に保つことができ
る。よって、ロボット本体１８の走行面に傾斜があった
り、凹凸がある場合でも測距不能に陥ることなく正確な
測距を可能とすることができる。
【００５０】尚、請求項の記載に関連して本発明はさら
に次の態様をとりうる。
【００５１】（１）走行時に基準とすべき対象物との位
置関係を測定する測定部材を含む走行ロボットであっ
て、前記測定部材を水平状態に保つ角度保持手段と、前
記水平状態に保たれた前記測定部材の角度を初期値とし
て保持する初期値保持手段と、前記測定部材をＸ軸方向
を中心軸とする方向に回動自在に保持する第１のジンバ
ルと、前記測定部材を前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向
を中心軸とする方向に回動自在に保持する第２のジンバ
ルと、前記測定部材を前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各
々に直交するＺ軸方向を中心軸とする方向に回動自在に
保持する第３のジンバルと、ロボット本体のＸ軸方向の
角度を検出するＸ軸方向角度検出手段と、前記ロボット
本体の前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の角度を検出す
るＹ軸方向角度検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ
軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸方向の角度
を検出するＺ軸方向角度検出手段と、前記第１のジンバ
ルを回動する第１の回動手段と、前記第２のジンバルを
回動する第２の回動手段と、前記第３のジンバルを回動
する第３の回動手段と、前記初期値保持手段の保持内容
と前記Ｘ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方向
角度検出手段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段の
検出結果とを基に前記第１の回動手段と前記第２の回動
手段と前記第３の回動手段とを駆動して前記測定部材と
前記対象物とが互いに平行となるように制御する制御手
段とを有することを特徴とする走行ロボット。
【００５２】（２）走行時に基準とすべき対象物との位
置関係を測定する測定部材を含む走行ロボットであっ
て、前記測定部材の水平方向に対する角度を検出する角
度検出手段と、前記角度検出手段の検出結果にしたがっ
て前記測定部材を水平状態に保つ手段と、前記水平状態
に保たれた前記測定部材の角度を初期値として保持する
初期値保持手段と、前記測定部材をＸ軸方向を中心軸と
する方向に回動自在に保持する第１のジンバルと、前記
測定部材を前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向を中心軸と
する方向に回動自在に保持する第２のジンバルと、前記
測定部材を前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交す
るＺ軸方向を中心軸とする方向に回動自在に保持する第
３のジンバルと、ロボット本体のＸ軸方向の角度を検出
するＸ軸方向角度検出手段と、前記ロボット本体の前記
Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の角度を検出するＹ軸方向
角度検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向及び
前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸方向の角度を検出する
Ｚ軸方向角度検出手段と、前記第１のジンバルを回動す
る第１の回動手段と、前記第２のジンバルを回動する第
２の回動手段と、前記第３のジンバルを回動する第３の
回動手段と、前記初期値保持手段の保持内容と前記Ｘ軸
方向角度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方向角度検出手
段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段の検出結果と
を基に前記第１の回動手段と前記第２の回動手段と前記
第３の回動手段とを駆動して前記測定部材と前記対象物
とが互いに平行となるように制御する制御手段とを有す
ることを特徴とする走行ロボット。
【００５３】（３）走行時に基準とすべき対象物との位
置関係を測定する測定部材を含む走行ロボットであっ
て、前記測定部材に対して浮力を発生して前記測定部材
を水平状態に保つ浮力発生手段と、前記水平状態に保た
れた前記測定部材の角度を初期値として保持する初期値
保持手段と、前記測定部材をＸ軸方向を中心軸とする方
向に回動自在に保持する第１のジンバルと、前記測定部
材を前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向を中心軸とする方
向に回動自在に保持する第２のジンバルと、前記測定部
材を前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸
方向を中心軸とする方向に回動自在に保持する第３のジ
ンバルと、ロボット本体のＸ軸方向の角度を検出するＸ
軸方向角度検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方
向に直交するＹ軸方向の角度を検出するＹ軸方向角度検
出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ
軸方向各々に直交するＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方
向角度検出手段と、前記第１のジンバルを回動する第１
の回動手段と、前記第２のジンバルを回動する第２の回
動手段と、前記第３のジンバルを回動する第３の回動手
段と、前記初期値保持手段の保持内容と前記Ｘ軸方向角
度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方向角度検出手段の検
出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段の検出結果とを基に
前記第１の回動手段と前記第２の回動手段と前記第３の
回動手段とを駆動して前記測定部材と前記対象物とが互
いに平行となるように制御する制御手段とを有すること
を特徴とする走行ロボット。
【００５４】（４）走行時に基準とすべき貯水槽壁面と
の位置関係を測定する超音波センサを含む貯水槽清掃用
の走行ロボットであって、ロボット本体のＸ軸方向の角
度を検出するＸ軸方向角度検出手段と、前記ロボット本
体の前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の角度を検出する
Ｙ軸方向角度検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸
方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸方向の角度を
検出するＺ軸方向角度検出手段と、前記超音波センサを
前記Ｘ軸方向を中心軸として回動するＸ軸方向回動手段
と、前記超音波センサを前記Ｙ軸方向を中心軸として回
動するＹ軸方向回動手段と、前記超音波センサを前記Ｚ
軸方向を中心軸として回動するＺ軸方向回動手段と、前
記Ｘ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方向角度
検出手段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段の検出
結果とを基に前記Ｘ軸方向回動手段と前記Ｙ軸方向回動
手段と前記Ｚ軸方向回動手段とを駆動して前記超音波セ
ンサと前記壁面とが互いに平行となるように制御する制
御手段とを有することを特徴とする走行ロボット。
【００５５】（５）走行時に基準とすべき貯水槽壁面と
の位置関係を測定する超音波センサを含む貯水槽清掃用
の走行ロボットであって、前記超音波センサを水平状態
に保つ角度保持手段と、前記水平状態に保たれた前記超
音波センサの角度を初期値として保持する初期値保持手
段と、ロボット本体のＸ軸方向の角度を検出するＸ軸方
向角度検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向に
直交するＹ軸方向の角度を検出するＹ軸方向角度検出手
段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方
向各々に直交するＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方向角
度検出手段と、前記超音波センサを前記Ｘ軸方向を中心
軸として回動するＸ軸方向回動手段と、前記超音波セン
サを前記Ｙ軸方向を中心軸として回動するＹ軸方向回動
手段と、前記超音波センサを前記Ｚ軸方向を中心軸とし
て回動するＺ軸方向回動手段と、前記初期値保持手段の
保持内容と前記Ｘ軸方向角度検出手段の検出結果と前記
Ｙ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検
出手段の検出結果とを基に前記Ｘ軸方向回動手段と前記
Ｙ軸方向回動手段と前記Ｚ軸方向回動手段とを駆動して
前記超音波センサと前記貯水槽壁面とが互いに平行とな
るように制御する制御手段とを有することを特徴とする
走行ロボット。
【００５６】（６）走行時に基準とすべき貯水槽壁面と
の位置関係を測定する超音波センサを含む貯水槽清掃用
の走行ロボットであって、前記超音波センサの水平方向
に対する角度を検出する角度検出手段と、前記角度検出
手段の検出結果にしたがって前記超音波センサを水平状
態に保つ手段と、前記水平状態に保たれた前記超音波セ
ンサの角度を初期値として保持する初期値保持手段と、
ロボット本体のＸ軸方向の角度を検出するＸ軸方向角度
検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向に直交す
るＹ軸方向の角度を検出するＹ軸方向角度検出手段と、
前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々
に直交するＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方向角度検出
手段と、前記超音波センサを前記Ｘ軸方向を中心軸とし
て回動するＸ軸方向回動手段と、前記超音波センサを前
記Ｙ軸方向を中心軸として回動するＹ軸方向回動手段
と、前記超音波センサを前記Ｚ軸方向を中心軸として回
動するＺ軸方向回動手段と、前記初期値保持手段の保持
内容と前記Ｘ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸
方向角度検出手段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手
段の検出結果とを基に前記Ｘ軸方向回動手段と前記Ｙ軸
方向回動手段と前記Ｚ軸方向回動手段とを駆動して前記
超音波センサと前記貯水槽壁面とが互いに平行となるよ
うに制御する制御手段とを有することを特徴とする走行
ロボット。
【００５７】（７）走行時に基準とすべき貯水槽壁面と
の位置関係を測定する超音波センサを含む貯水槽清掃用
の走行ロボットであって、前記超音波センサに対して浮
力を発生して前記超音波センサを水平状態に保つ浮力発
生手段と、前記水平状態に保たれた前記超音波センサの
角度を初期値として保持する初期値保持手段と、ロボッ
ト本体のＸ軸方向の角度を検出するＸ軸方向角度検出手
段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸
方向の角度を検出するＹ軸方向角度検出手段と、前記ロ
ボット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交
するＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方向角度検出手段
と、前記超音波センサを前記Ｘ軸方向を中心軸として回
動するＸ軸方向回動手段と、前記超音波センサを前記Ｙ
軸方向を中心軸として回動するＹ軸方向回動手段と、前
記超音波センサを前記Ｚ軸方向を中心軸として回動する
Ｚ軸方向回動手段と、前記初期値保持手段の保持内容と
前記Ｘ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方向角
度検出手段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段の検
出結果とを基に前記Ｘ軸方向回動手段と前記Ｙ軸方向回
動手段と前記Ｚ軸方向回動手段とを駆動して前記超音波
センサと前記貯水槽壁面とが互いに平行となるように制
御する制御手段とを有することを特徴とする走行ロボッ
ト。
【００５８】（８）走行時に基準とすべき貯水槽壁面と
の位置関係を測定する超音波センサを含む貯水槽清掃用
の走行ロボットであって、前記超音波センサを水平状態
に保つ角度保持手段と、前記水平状態に保たれた前記超
音波センサの角度を初期値として保持する初期値保持手
段と、前記超音波センサをＸ軸方向を中心軸とする方向
に回動自在に保持する第１のジンバルと、前記超音波セ
ンサを前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向を中心軸とする
方向に回動自在に保持する第２のジンバルと、前記超音
波センサを前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交す
るＺ軸方向を中心軸とする方向に回動自在に保持する第
３のジンバルと、ロボット本体のＸ軸方向の角度を検出
するＸ軸方向角度検出手段と、前記ロボット本体の前記
Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向の角度を検出するＹ軸方向
角度検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向及び
前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸方向の角度を検出する
Ｚ軸方向角度検出手段と、前記第１のジンバルを回動す
る第１の回動手段と、前記第２のジンバルを回動する第
２の回動手段と、前記第３のジンバルを回動する第３の
回動手段と、前記初期値保持手段の保持内容と前記Ｘ軸
方向角度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方向角度検出手
段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段の検出結果と
を基に前記第１の回動手段と前記第２の回動手段と前記
第３の回動手段とを駆動して前記超音波センサと前記貯
水槽壁面とが互いに平行となるように制御する制御手段
とを有することを特徴とする走行ロボット。
【００５９】（９）走行時に基準とすべき貯水槽壁面と
の位置関係を測定する超音波センサを含む貯水槽清掃用
の走行ロボットであって、前記超音波センサの水平方向
に対する角度を検出する角度検出手段と、前記角度検出
手段の検出結果にしたがって前記超音波センサを水平状
態に保つ手段と、前記水平状態に保たれた前記超音波セ
ンサの角度を初期値として保持する初期値保持手段と、
前記超音波センサをＸ軸方向を中心軸とする方向に回動
自在に保持する第１のジンバルと、前記超音波センサを
前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向を中心軸とする方向に
回動自在に保持する第２のジンバルと、前記超音波セン
サを前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸
方向を中心軸とする方向に回動自在に保持する第３のジ
ンバルと、ロボット本体のＸ軸方向の角度を検出するＸ
軸方向角度検出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方
向に直交するＹ軸方向の角度を検出するＹ軸方向角度検
出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ
軸方向各々に直交するＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方
向角度検出手段と、前記第１のジンバルを回動する第１
の回動手段と、前記第２のジンバルを回動する第２の回
動手段と、前記第３のジンバルを回動する第３の回動手
段と、前記初期値保持手段の保持内容と前記Ｘ軸方向角
度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方向角度検出手段の検
出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段の検出結果とを基に
前記第１の回動手段と前記第２の回動手段と前記第３の
回動手段とを駆動して前記超音波センサと前記貯水槽壁
面とが互いに平行となるように制御する制御手段とを有
することを特徴とする走行ロボット。
【００６０】（１０）走行時に基準とすべき貯水槽壁面
との位置関係を測定する超音波センサを含む走行ロボッ
トであって、前記超音波センサに対して浮力を発生して
前記超音波センサを水平状態に保つ浮力発生手段と、前
記水平状態に保たれた前記超音波センサの角度を初期値
として保持する初期値保持手段と、前記超音波センサを
Ｘ軸方向を中心軸とする方向に回動自在に保持する第１
のジンバルと、前記超音波センサを前記Ｘ軸方向に直交
するＹ軸方向を中心軸とする方向に回動自在に保持する
第２のジンバルと、前記超音波センサを前記Ｘ軸方向及
び前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸方向を中心軸とする
方向に回動自在に保持する第３のジンバルと、ロボット
本体のＸ軸方向の角度を検出するＸ軸方向角度検出手段
と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方
向の角度を検出するＹ軸方向角度検出手段と、前記ロボ
ット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直交す
るＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方向角度検出手段と、
前記第１のジンバルを回動する第１の回動手段と、前記
第２のジンバルを回動する第２の回動手段と、前記第３
のジンバルを回動する第３の回動手段と、前記初期値保
持手段の保持内容と前記Ｘ軸方向角度検出手段の検出結
果と前記Ｙ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｚ軸方
向角度検出手段の検出結果とを基に前記第１の回動手段
と前記第２の回動手段と前記第３の回動手段とを駆動し
て前記超音波センサと前記貯水槽壁面とが互いに平行と
なるように制御する制御手段とを有することを特徴とす
る走行ロボット。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、走
行時にロボット本体のＸ軸方向とこのＸ軸方向に直交す
るＹ軸方向とこれらＸ軸方向及びＹ軸方向各々に直交す
るＺ軸方向とにおける各々の角度を検出し、これらＸ軸
方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向各々の検出角度を基に超音波
センサをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に夫々回動制御
することによって、超音波センサを壁面等に対して平行
に保つことができ、測距不能に陥ることなく正確な測距
を可能とすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図２】本発明の一実施例による走行ロボットの斜視図
である。
【図３】本発明の一実施例の動作例を示す図である。
【図４】本発明の一実施例の動作例を示す図である。
【図５】本発明の一実施例の動作例を示す図である。
【図６】本発明の一実施例における制御系を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 超音波センサ ２ インナジンバル ３ アウタジンバル ４〜６ トルクモータ ７〜９ 角度検出器 １０〜１２ 初期設定角度記憶部 １３ ロボット姿勢角検出器 １４ ＣＰＵ １５ 超音波センサ回転制御部 １６ インナジンバル回転制御部 １７ アウタジンバル回転制御部 １８ ロボット本体 １９〜２２ 浮力発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｓ 7/521 Ｇ０５Ｄ 1/08 Ｚ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 走行時に基準とすべき対象物との位置関
    係を測定する測定部材を含む走行ロボットであって、ロ
    ボット本体のＸ軸方向の角度を検出するＸ軸方向角度検
    出手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向に直交する
    Ｙ軸方向の角度を検出するＹ軸方向角度検出手段と、前
    記ロボット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に
    直交するＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方向角度検出手
    段と、前記測定部材を前記Ｘ軸方向を中心軸として回動
    するＸ軸方向回動手段と、前記測定部材を前記Ｙ軸方向
    を中心軸として回動するＹ軸方向回動手段と、前記測定
    部材を前記Ｚ軸方向を中心軸として回動するＺ軸方向回
    動手段と、前記Ｘ軸方向角度検出手段の検出結果と前記
    Ｙ軸方向角度検出手段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検
    出手段の検出結果とを基に前記Ｘ軸方向回動手段と前記
    Ｙ軸方向回動手段と前記Ｚ軸方向回動手段とを駆動して
    前記測定部材と前記対象物とが互いに平行となるように
    制御する制御手段とを有することを特徴とする走行ロボ
    ット。
  2. 【請求項２】 前記測定部材を水平状態に保つ角度保持
    手段と、前記水平状態に保たれた前記測定部材の角度を
    初期値として保持する初期値保持手段とを含むことを特
    徴とする請求項１記載の走行ロボット。
  3. 【請求項３】 前記角度保持手段は、前記測定部材の水
    平方向に対する角度を検出する角度検出手段と、前記角
    度検出手段の検出結果にしたがって前記測定部材を前記
    水平状態に保つ手段とからなることを特徴とする請求項
    ２記載の走行ロボット。
  4. 【請求項４】 前記角度保持手段は、前記測定部材に対
    して浮力を発生する浮力発生手段からなることを特徴と
    する請求項２記載の走行ロボット。
  5. 【請求項５】 走行時に基準とすべき対象物との位置関
    係を測定する測定部材を含む走行ロボットであって、前
    記測定部材をＸ軸方向を中心軸とする方向に回動自在に
    保持する第１のジンバルと、前記測定部材を前記Ｘ軸方
    向に直交するＹ軸方向を中心軸とする方向に回動自在に
    保持する第２のジンバルと、前記測定部材を前記Ｘ軸方
    向及び前記Ｙ軸方向各々に直交するＺ軸方向を中心軸と
    する方向に回動自在に保持する第３のジンバルと、ロボ
    ット本体のＸ軸方向の角度を検出するＸ軸方向角度検出
    手段と、前記ロボット本体の前記Ｘ軸方向に直交するＹ
    軸方向の角度を検出するＹ軸方向角度検出手段と、前記
    ロボット本体の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向各々に直
    交するＺ軸方向の角度を検出するＺ軸方向角度検出手段
    と、前記第１のジンバルを回動する第１の回動手段と、
    前記第２のジンバルを回動する第２の回動手段と、前記
    第３のジンバルを回動する第３の回動手段と、前記Ｘ軸
    方向角度検出手段の検出結果と前記Ｙ軸方向角度検出手
    段の検出結果と前記Ｚ軸方向角度検出手段の検出結果と
    を基に前記第１の回動手段と前記第２の回動手段と前記
    第３の回動手段とを駆動して前記測定部材と前記対象物
    とが互いに平行となるように制御する制御手段とを有す
    ることを特徴とする走行ロボット。
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