JP2649859B2 - 自動墨出し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建築構造物のコンクリート床面のような平
面領域に墨出し用のマーキングを自動的に行なうのに使
用される自動墨出し装置に関する。

（従来の技術） ビルなどの建築構造物において、仕切り壁、その他の
内装工事を行なう場合、建築構造物のコンクリート床面
などに内装工事のための図面を墨出しにより描くのが一
般である。

従来、このような墨出しに際しては、トランシットを
用いて指定された各地点を実測によりマーキングし、こ
のマーク点に沿って墨出しするようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような従来の墨出し方式では、
指定された各地点の実測及びマーキング作業を全て人手
により行なっているため、墨出しに多くの時間と人手を
要する問題があった。

本発明は上述のような点に鑑みなされたもので、指定
された領域の墨出しを人手を要することなく自動的に低
コストで行なうことができる自動墨出し装置を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 一実施例を示す第１図に対応づけて本発明を説明する
と、本発明は、コンクリート床面などの墨出し領域内の
所定位置に設置された基準局１と、墨出し領域内を予め
設定された走行経路に沿い自動走行するマーキングロボ
ット２と、基準局１及びマーキングロボット２にそれぞ
れ設けられ、双方から送出される追尾用の光を受信する
ことによって常に正対し合うように追尾動作する自動追
尾装置３、４と、各自動追尾装置３、４にそれぞれ設置
され、基準局１とマーキングロボット２間でデータ通信
を行なう通信手段５、６と、一方の自動追尾装置４に設
けられたターゲット８に他方の自動追尾装置３側から光
波を照射することにより基準局１とマーキングロボット
２間の距離を測定する距離測定手段７と、基準局側自動
追尾装置３の水平方向の振れ角を測定する水平角測定手
段14と、基準局側自動追尾装置３の上下方向の傾き角を
測定する鉛直角測定手段15と、距離測定手段７からの距
離情報、水平角測定手段14からの振れ角情報及び鉛直角
測定手段15からの傾き角情報に基づいてマーキングロボ
ット１の位置を演算する演算制御手段13と、墨出し領域
内を走行経路に沿い自動走行するマーキングロボット２
の進行方向を測定する方向測定手段19と、マーキングロ
ボット２を、予め設定した走行経路データ、方向測定手
段19からの進行方向情報及び上記算出位置データに基づ
いて墨出し領域内を予め設定した走行経路に沿い走行制
御する運転制御手段18と、マーキングロボット１の底面
に設置されたＸ−Ｙブロッタ11と、Ｘ−Ｙブロッタ11に
取り付けられたマーキング用スタンパ12と、運転制御手
段18により走行制御されるマーキングロボット２の位置
が予め設定した走行経路上のマーキング目標位置である
と判定した時にＸ−Ｙブロッタ11をマーキング位置へ割
り出し、マーキング用スタンパ12を動作させて上記割り
出し位置のコンクリート床面等にマーキングさせるマー
キング制御手段18とを備えたことを特徴とする。

また本発明は、マーキングロボット２走行時の障害物
に対する追突防止及び転倒防止のための安全監視手段20
を設けたことを特徴とする。

また本発明は、マーキングロボット２の運転及びマー
キング制御手段18に無線により走行指令を発信してマー
キングロボット２を遠隔制御する遠隔操作手段31を設け
たことを特徴とする。

（作用） 基準局１の自動追尾装置３とマーキングロボット２の
自動追尾装置４とが双方で互いに正対し合うよう追尾動
作することにより、距離測定手段７で測定された基準局
１とマーキングロボット２間の距離と、水平角測定手段
14からの振れ角及び鉛直角測定手段15からの傾き角に基
づいて演算制御手段13が基準局１を基点とするマーキン
グロボット２のマーキング領域上での位置を演算する。
そして、運転及びマーキング制御手段18は予め設定され
た走行経路データ、進行方向情報及び算出位置データに
基づいてマーキングロボット２を自律走行させる。ま
た、マーキングロボット２が目標位置にくると、Ｘ−Ｙ
プロット11がマーキング位置に移動し、かつスタンパ12
が動作してマーキングを行なう。

従って、指定されたマーキング領域へのマーキングを
人手を要することなく自動的に行なうことができる。

また、本発明は安全監視手段20を設けることにより、
マーキングロボット２を安全に自律走行させることが可
能になる。

更にまた、本発明は遠隔操作手段31を設けることによ
り、マーキングロボット２を監視員等によりリモートコ
ントロールすることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図について説
明する。

第１図は全体の構成図、第２図は基準局とマーキング
ロボットとの関係を示す説明図、第３図はマーキングロ
ボットの底面図、第４図はマーキングロボットの底部の
詳細を示す側面図である。

先ず、第２図において、１は建物のコンクリート床面
などに相当する墨出し領域内の所定の位置に設置された
基準局、２は墨出し領域内を縦横に走行するマーキング
ロボットである。

基準局１及びマーキングロボット２には、双方向自動
追尾装置3,4がそれぞれ設けてある。

自動追尾装置3,4は、互いに相手側に向けて追尾用の
光波を送出し、この光波を受信することにより、その受
信レベルが最大となる方向にそれぞれの自動追尾装置3,
4をX,Y及びＺ軸方向に動作させ、これによって、両自動
追尾装置３と４との正面が常に向き合うように自動制御
される。

また、自動追尾装置3,4には、双方でデータ通信を行
なう光通信機5,6がそれぞれ設置されており、更に基準
局１側の自動追尾装置３には、基準局１とマーキングロ
ボット２間の距離を光波の到達時間から求める光波距離
計７が設置され、光波距離計７からマーキングロボット
２に向けて送出される光波を反射するターゲット８がマ
ーキングロボット２側の自動追尾装置４に設置されてい
る。

マーキングロボット２は、第２図〜第４図に示すよう
にマーキングロボット２を走行経路に沿って自動走行さ
せる駆動装置９及び操舵機構10を有し、更にマーキング
ロボット２の底面には、マーキング用のＸ−Ｙプロッタ
11が設置され、Ｘ−Ｙプロッタ11にはコンクリート床面
などに指定された位置座標をマーキングするスタンパ12
が取りつけられている。

次に、第１図の構成について述べる。

図において、基準局１は、マーキングロボット２の走
行位置をリアルタイムに検出し、かつ光通信機５を制御
する演算制御装置13を備え、この演算制御装置13はコン
ピュータから構成される。

演算制御装置13には、光通信機5,光波距離計7,水平角
計測器14,鉛直角測定器15がそれぞれ接続されている。

マーキングロボット２は、マーキングロボット全体を
制御する主制御装置17を備えている。

この主制御装置17は基準局１との光通信制御，マーキ
ングロボット２の位置認識処理，走行経路に沿う運転処
理及び安全監視処理などを行なうもので、コンピュータ
から構成される。

主制御装置17には、光通信機6,マーキングロボット２
の運転及びマーキング制御回路18,マーキングロボット
２の進行方向を測定する慣性測定器19,安全監視装置20,
及びマーキングロボット２の走行経路データ等を格納す
る記憶回路21がそれぞれ接続されている。

光波距離計７は、基準局１を基点にしてターゲット8,
即ちマーキングロボット２まで距離を光波の到達時間か
ら計測するものであり、水平角計測器14は自動追尾装置
３がマーキングロボット２の自動追尾装置４に正対する
よう水平方向に旋回した時の基準点からの振れ角を測定
するものであり、また、鉛直角測定器15は自動追尾装置
３がマーキングロボット２の自動追尾装置４に正対する
よう上下方向に傾動した時の基準点からの傾き角を測定
するものである。

マーキングロボット２の運転及びマーキング制御回路
18は、マーキングロボット２を前進／後退，左旋回／右
旋回及び走行停止制御，駆動装置９の始動／停止，マー
キング用Ｘ−Ｙプロッタ11及びスタンパ12を制御するも
ので、これには駆動装置９の始動／停止用操作部22,前
進／後退操作部23,操舵機構10、ブレーキ装置24、Ｘ−
Ｙプロッタ11及びスタンパ12がそれぞれ接続され、更に
外部からの遠隔指令を受ける無線受信機25が接続されて
いる。

マーキングロボット２の安全監視装置20は、現場作業
員，その他の障害物との追突防止及びマーキングロボッ
ト２の転倒防止を監視するためのもので、追突防止用の
超音波センサ27,転倒防止用のピッチング角検出器28及
びローリング角検出器29を備え、これらのセンサ及び検
出器はインターフェース30を介して主制御装置17に接続
される。

31は監視員等が必要に応じてマーキングロボット２を
遠隔制御するための遠隔操作装置で、マーキングロボッ
ト２をリモート操作する操作レバー311と、この操作レ
バー311の操作を指令信号に変換する指令信号発生回路3
12と、この指令信号発生回路312からの信号を送信する
無線送信機313とから構成され、無線送信機313の送信信
号は運転及びマーキング制御回路18の受信機26により受
信される。

次に、上記のように構成された本実施例の動作を第６
図に示すフロチャートを参照して説明する。

先ず、ステップS1において、基準局１のマーキング領
域におけるX,Y座標値x₀,y₀（第５図参照）と、マーキン
グ領域のマーキング位置データ及びマーキングロボット
２の走行経路データを初期値データとして入力する。

このうちマーキング用の座標データ及び走行経路デー
タは光通信機5,6を通してマーキングロボット２側に伝
送され、記憶回路21に格納される。

次のステップS2では、基準局１及びマーキングロボッ
ト２の自動追尾装置3,4を動作モードにして両自動追尾
装置３と４の正面が互いに正対する双方向自動追尾状態
にする。

次にステップS3では、マーキングロボット２の初期測
量を行なう。

即ち、第５図に示すように光波距離計７を動作させる
ことにより、基準局１を基点にしてマーキングロボット
２と基準局１間の距離ｌを測定し、かつ水平角計測器10
により基準局１を中心にして水平方向に回転した自動追
尾装置３の振れ角θを測定し、更に鉛直角測定器11によ
り基準局１を中心にして上下方向に傾動した自動追尾装
置３の傾き角を測定し、これらの測定データを演算制御
装置13に取り込んで演算することにより、スタート点に
おけるマーキングロボット２の位置座標（Xn,Yn）を算
出する。

この位置座標が基準局１の座標（x₀,y₀）をゼロとし
た時のマーキングロボット２の座標値（走行経路上のス
タート点）となる。

初期測量が終了すると、次のステップS4に進み、主制
御装置17の記憶回路21から走行経路データを順次読み出
して運転及びマーキング制御回路18に送出し、この走行
経路データにより運転及びマーキング制御回路18を作動
させてマーキングロボット２を走行経路に沿い自動走行
させる。

マーキングロボット２が走行すると、両自動追尾装置
３と４が互いに正対するよう双方向で追尾動作するから
基準局１側の自動追尾装置３の振れ角及び傾き角も変化
し、その角度はリアルタイムに計測器10及び測定器11に
よりそれぞれ測定され、更にマーキングロボット２との
距離データも光波距離計７により測定されて演算制御装
置13に取り込まれる。これによりマーキングロボット２
の位置がリアルタイムに算出される（ステップS5）。

ステップS5で算出されたマーキングロボット２の位置
データは、次のステップS6において、予め設定した走行
経路上のマーキング目標位置と比較され、目標位置かが
判定される。

ここで、目標位置でないと判定された時はステップS7
に進み、マーキングロボット２の進行方向及び移動位置
が走行経路に一致しているかを、演算制御装置13で算出
した位置データと慣性測定器19で測定した進行方向デー
タをもとにして判定し、一致している時はステップS8に
移行して、マーキングロボット２が直進するよう制御
し、ステップS5に戻る。

また、ステップS7において、マーキングロボット２の
進行方向及び移動位置が走行経路よりずれていたと判定
された時は、ステップS9に進み、ファジィ処理を行なっ
てマーキングロボット２の舵角を制御してマーキングロ
ボット２が走行経路に乗るようにし、ステップS5に戻
る。

一方、ステップS6において、目標位置であると判定さ
れた時は、ステップS10に進み、マーキングロボット２
を一時停止させる。

その後、運転及びマーキング制御回路18によりＸ−Ｙ
プロッタ11を動作してスタンパ12を予め決められている
走行経路上のマーキング位置に割出す（ステップS1
1）。

このようにする理由は、双方向自動追尾制御によるマ
ーキングロボット２の実際の位置精度はセンチメータ単
位であり、ミリメータ単位の位置精度が望めないからで
ある。

従って、凡の目標位置にマーキングロボット２を自律
走行制御により位置決めし、その後、Ｘ−Ｙプロッタ11
を動作させてスタンパ12をマーキング位置に割出せば、
ミリメータオーダのマーキング位置決めが可能になる。

Ｘ−Ｙプロッタ11がマーキング位置に割出されたなら
ば、スタンパ12を動作させてコンクリート床面にマーク
する（ステップS12）。

その後、ステップS13に進み、走行経路の最終目標位
置かを判定する。

ここで、最終目標位置であると判定された時は、ステ
ップS14に進み、マーキングロボット２を停止させ、マ
ーキング作業が終了する。

また、ステップS13において、最終目標位置でないと
判定された時は、ステップS15に進み、マーキングロボ
ット２を走行経路に沿い次の目標位置に向けて走行開始
させる。

なお、マーキングロボット２の走行経路は、マーキン
グ領域内を所定の間隔でジグザグ状に走行できるように
設定されている。

このような本実施例にあっては、双方向自動追尾装置
3,4を用いた自律走行方式により、自己の位置を認識し
ながらマーキングロボット２を走行経路に沿って走行さ
せ、そして、目標位置に達した時、Ｘ−Ｙプロッタ11を
マーキング位置へ移動させてスタンパ12によりマーキン
グするようにしたから、コンクリート床面等への墨出し
のためのマーキングを自動化でき、かつ無人化も可能に
なると共に、広範囲の領域でも短時間で墨出しが可能に
なる。これに伴い休日や夜間でも墨出し作業を行うこと
ができる。

また、安全監視装置20が障害物を検出すると、マーキ
ングロボット２の走行が停止するから、マーキングロボ
ット２が障害物に追突したりするのを未然に防止でき
る。

また、遠隔装置装置31の操作レバー311を操作するこ
とにより、マーキングロボット２をリモートコントロー
ルできるからターゲットを外れた領域のマーキングが可
能になるほか、人為的に緊急停止させることも可能にな
る。

なお、本発明は、上記実施例に示すコンクリート床面
への墨出しに限定されないほか、請求項に記載された範
囲において種々変更し得ることは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、指定された領域
への墨出しを無人で、かつ自動的に行うことができると
共に、墨出しコストも低減できる。

また、マーキングロボットを安全に自律走行させるこ
とができるほか、マーキングロボットのマーキング領域
内への侵入者に対する安全対策も確保でき、更にマーキ
ングロボットのリモートコントロールも可能になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体の構成図、第２図
は本実施例における基準局とマーキングロボットとの関
係を示す説明図、第３図はマーキングロボットの底面
図、第４図はマーキングロボットの底部の詳細を示す側
面図、第５図は基準局とマーキングロボットのX,Y座標
上の位置関係を示す説明図、第６図は本実施例の動作手
順を示すフロチャートである。 尚図中、１は基準局、２はマーキングロボット、3,4は
自動追尾装置、5,6は光通信機、７は光波距離計、８は
ターゲット、９は駆動装置、10は操舵機構、11はＸ−Ｙ
プロッタ、12はスタンパ、13は演算制御装置、14は水平
角計測器、15は鉛直角測定器、17は主制御装置、18は運
転及びマーキング制御回路、19は慣性測定器、20は安全
監視装置、31は遠隔操作装置である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−5122（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−7716（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−298901（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−53115（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンクリート床面などの墨出し領域内の所
   定位置に設置された基準局と、 前記墨出し領域内を予め設定された走行経路に沿い自動
   走行するマーキングロボットと、 前記基準局及びマーキングロボットにそれぞれ設けら
   れ、双方から送出される追尾用の光を受信することによ
   って常に正対し合うように追尾動作する自動追尾装置
   と、 前記各自動追尾装置にそれぞれ設置され、基準局とマー
   キングロボット間でデータ通信を行なう通信手段と、 前記一方の自動追尾装置に設けられたターゲットに他方
   の自動追尾装置側から光波を照射することにより基準局
   とマーキングロボット間の距離を測定する距離測定手段
   と、 前記基準局側自動追尾装置の水平方向の振れ角を測定す
   る水平角測定手段と、 前記基準局側自動追尾装置の上下方向の傾き角を測定す
   る鉛直角測定手段と、 前記距離測定手段からの距離情報、前記水平角測定手段
   からの振れ角情報及び前記鉛直角測定手段からの傾き角
   情報に基づいてマーキングロボットの位置を演算する演
   算制御手段と、 前記墨出し領域内を走行経路に沿い自動走行するマーキ
   ングロボットの進行方向を測定する方向測定手段と、 前記マーキングロボットを、予め設定した走行経路デー
   タ、前記方向測定手段からの進行方向情報及び前記算出
   位置データに基づいて墨出し領域内を予め設定した走行
   経路に沿い走行制御する運転制御手段と、 前記マーキングロボットの底面に設置されたＸ−Ｙプロ
   ッタと、 前記Ｘ−Ｙプロッタに取り付けられたマーキング用スタ
   ンパと、 前記運転制御手段により走行制御される前記マーキング
   ロボットの位置が予め設定した走行経路上のマーキング
   目標位置であると判定した時に前記Ｘ−Ｙプロッタをマ
   ーキング位置へ割り出し、前記マーキング用スタンパを
   動作させて前記割り出し位置のコンクリート床面等にマ
   ーキングさせるマーキング制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動墨出し装置。
2. 【請求項２】マーキングロボット走行時の障害物に対す
   る追突防止及び転倒防止のための安全監視手段を更に設
   けたことを特徴とする請求項１記載の自動墨出し装置。
3. 【請求項３】マーキングロボットの運転及びマーキング
   制御手段に無線により走行指令を発信してマーキングロ
   ボットを遠隔制御する遠隔操作手段を更に設けたことを
   特徴とする請求項１記載の自動墨出し装置。