JP6678155B2 - 表面処理システムの制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、航空機などの表面に対して洗浄処理や塗膜剥がし処理あるいは研磨処理や塗装処理などの各種の表面処理を施す表面処理システムの制御方法に関し、
詳しくは、物体の表面を処理する処理機を作業ロボットにおける作業アームの先端部に保持させ、作業ロボットの動作により処理機を物体の表面に対して移動させながら、処理機により物体の表面を処理するのに、
自走台車に作業ロボットを搭載した無軌道式の作業機を設け、作業機には、作業ロボットを自走台車に対して少なくとも高さ方向に移動させるロボット移動装置を装備し、自走台車、ロボット移動装置、作業ロボットの夫々を制御装置により制御する表面処理システムの制御方法に関する。
従来、下記の特許文献１に示される航空機用の表面処理システム（図１８参照）では、処理作業用の作業機３１は、床３２に施設されたガイドワイヤ３３に沿って走行する自走台車３４を備えている。
また、この作業機３１は、自走台車３４に立設された回転柱３５、及び、水平姿勢で回転柱３５に沿って昇降する多関節型のロボットアーム３６を備えており、航空機Ｗの機体外面を処理する処理機３７は、このロボットアーム３６の先端部に装備される。
建屋内の天井部には、収容した航空機Ｗに対応させてレール３８が延設されており、このレール３８に沿った従動移動が可能な移動器３９と回転柱３５の上端部とはユティリティーブーム４０により連結されている。
このユティリティーブーム４０は、洗浄用の高圧水、電源、制御データライン、空気ライン、減圧ラインなどを建屋天井部から作業機３１に渡らせるものである。
特表平１０−５０３１４４号公報
しかし、特許文献１に示された表面処理システムでは、床に延設されたガイドワイヤ３３や天井部に延設されたレール３８により作業機３１の移動経路が規定されてしまうため、処理対象の航空機Ｗの大きさの異なりや形状の異なりに対して柔軟に対応することが難しい。
このため、限られた機種の航空機Ｗしか処理できないことでシステムの汎用性が低い問題があり、また仮に、処理対象の航空機Ｗが処理可能な機種に近いものであって一応の処理は可能であったとしても、処理対象の航空機Ｗの各部に対する最も適切な箇所に作業機３１を移動させることが難しくて、やはり作業性の低下や処理品質の低下を招く問題がある。
そしてまた、延設距離が大きくなるガイドワイヤ３３やレール３８を床や天井部に施設するのに設備コストが嵩み、汎用性が低いこととも相俟ってコスト的にも不利になる問題がある。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、システムの制御方法を合理化することで上記の問題を解消する点にある。
本発明の第１特徴構成は、表面処理システムの制御方法に係り、その特徴は、
物体の表面を処理する処理機を作業ロボットにおける作業アームの先端部に保持させ、
前記作業ロボットの動作により前記処理機を前記物体の表面に対して移動させながら、前記処理機により前記物体の表面を処理するのに、
自走台車に前記作業ロボットを搭載した無軌道式の作業機を設け、
前記作業機には、前記作業ロボットを前記自走台車に対して少なくとも高さ方向に移動させるロボット移動装置を装備し、
前記自走台車、前記ロボット移動装置、前記作業ロボットの夫々を制御装置により制御する表面処理システムの制御方法であって、
前記物体と前記作業機とが存在する作業エリアを位置計測用カメラにより撮影し、
前記制御装置は、前記位置計測用カメラの撮影データと、入力された前記物体の３次元形状データとに基づき前記物体と前記作業機との相対的な位置関係を認識して、
認識した前記相対的な位置関係に基づいて前記自走台車を制御することで、前記作業機を前記物体の近傍の指定作業位置に移動させる点にある。
この第１特徴構成の制御方法であれば、制御装置が、位置計測用カメラの撮影データと、入力された前記物体の３次元形状データとに基づき認識する物体と作業機との相対的な位置関係に基づいて自走台車を制御することで、無軌道式の作業機（即ち、特許文献１に示されたガイドワイヤ３３やレール３８などの案内具による移動経路の規制を受けない作業機）を物体近傍の指定作業位置に移動させるから、処理対象物体の大きさや形状にかかわらず、作業機を処理対象物体の各部に対する最も適切な作業位置に柔軟に移動させることができる。
したがって、大きさや形状が異なる物体も作業性や処理品質を高く保ちながら処理することができ、これにより、システムの汎用性を高めることができる。
そしてまた、延設距離が大きくなる前記ガイドワイヤやレールなどの案内具の施設が不要になることで設備コストも大きく低減することができ、これにより、システムの汎用性を高め得ることとも相俟って、システムのコスト面における有利性も効果的に高めることができる。
また、上記第１特徴構成の制御方法では、前記制御装置は、前記撮影データと入力された前記物体の３次元形状データとに基づいて前記相対的な位置関係を認識するから次の作用効果も奏する。
つまり、上記第１特徴構成の制御方法であれば、物体と作業機との相対的な位置関係に基づく自走台車の制御により作業機を物体近傍の指定作業位置に移動させるのに、制御装置が、位置計測用カメラの撮影データと入力された物体の３次元形状データとに基づいて、物体と作業機との相対的な位置関係を認識するから、位置計測用カメラの撮影データのみに基づいて相対的な位置関係を認識させるのに比べ、作業機を処理対象物体の各部に対する最も適切な作業位置に一層精度良く的確に移動させることができる。
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記作業機の前記指定作業位置への移動において、前記作業機に装備した移動用距離センサが前記物体との間の距離を計測し、
前記制御装置は、前記作業機の前記指定作業位置への移動において、前記相対的な位置関係と前記移動用距離センサの計測情報とに基づいて前記自走台車を制御する点にある。
この第２特徴構成の制御方法であれば、制御装置が、前記位置計測用カメラの撮影データに基づき認識する物体と作業機との相対的な位置関係と、作業機に装備した移動用距離センサの計測情報（即ち、物体との間の距離に関する情報）とに基づいて自走台車を制御することで、作業機を物体近傍の指定作業位置に移動させるから、位置計測用カメラの撮影データに基づき認識する物体と作業機との相対的な位置関係のみに基づいて作業機を移動させるのに比べ、作業機を処理対象物体の各部に対する最も適切な作業位置に一層精度良く的確に移動させることができる。
本発明の第３特徴構成は、第１又は第２特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御装置は、前記作業機を前記指定作業位置に移動させた後、前記作業機に装備した水平度センサの検出情報に基づいて、前記自走台車に装備した傾き調整装置を制御することで、前記自走台車を水平姿勢に調整する点にある。
この第３特徴構成の制御方法であれば、制御装置が水平度センサの検出情報に基づいて自走台車を水平姿勢に調整するから、自走台車の傾きが原因で、処理対象物体に対する処理機の作用位置が不適切になったり、ロボット移動装置による作業ロボットの上昇において作業機の安定性が低下したりすることを確実に防止することができ、これにより、表面処理作業の作業性を一層高めるとともに作業の安全性も高めることができる。
本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御装置は、前記作業機を前記指定作業位置に移動させた後、入力された前記物体の３次元形状データに基づいて前記ロボット移動装置を制御することで、前記作業ロボットを前記処理機による前記物体の表面処理が可能な位置に移動させる点にある。
この第４特徴構成の制御方法であれば、ロボット移動装置の動作により作業ロボットを処理機による物体の表面処理が可能な位置に移動させるのに、制御装置が、処理対象物体の３次元形状データに基づいてロボット移動装置を制御するから、処理対象物体の大きさや形状にかかわらず、作業ロボットを処理機による物体の表面処理が可能な位置に精度良く的確に移動させることができる。
したがって、このことからも、作業性や処理品質を高く保ちながら大きさや形状が異なる物体を適切に処理することができて、システムの汎用性を高めることができる。
本発明の第５特徴構成は、第４特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記ロボット移動装置の動作により前記作業ロボットとともに移動する移動用距離センサが前記物体との間の距離を計測し、
前記制御装置は、前記ロボット移動装置による前記作業ロボットの移動において、前記３次元形状データと前記移動用距離センサの計測情報とに基づいて前記ロボット移動装置を制御する点にある。
この第５特徴構成の制御方法であれば、制御装置が、物体の３次元形状データと上記移動用距離センサの計測情報（即ち、物体との間の距離に関する情報）とに基づいてロボット移動装置を制御することで、作業ロボットを処理機による物体の表面処理が可能な位置に移動させるから、物体の３次元形状データのみに基づいてロボット移動装置を制御するのに比べ、作業ロボットを処理機による物体の表面処理が可能な位置に一層的確に移動させることができる。
本発明の第６特徴構成は、第１〜第５特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御装置は、前記処理機による前記物体の表面処理において、入力された前記物体の３次元形状データに基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記処理機を前記物体の表面に対して移動させる点にある。
この第６特徴構成の制御方法であれば、制御装置が、入力された物体の３次元形状データに基づいて作業ロボットを制御することで、処理機を物体の表面に対して移動させるから、処理対象物体の大きさや形状にかかわらず、処理機による物体の表面処理において処理機を処理対象物体の表面に対し精度良く適切に移動させることができる。
したがって、このことからも、作業性や処理品質を高く保ちながら大きさや形状が異なる物体を適切に処理することができて、システムの汎用性を高めることができる。
本発明の第７特徴構成は、第６特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記処理機による前記物体の表面処理において、前記作業アームに装備した処理用距離センサが前記物体の表面に対する距離を計測し、
前記制御装置は、前記処理機による前記物体の表面処理において、前記３次元形状データと前記処理用距離センサの計測情報とに基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記処理機を前記物体の表面に対して移動させる点にある。
この第７特徴構成の制御方法であれば、作業ロボットの動作により処理機を物体の表面に対して移動させるのに、制御装置が、物体の３次元形状データと作業アームに装置された処理用距離センサの計測情報（即ち、物体表面との間の距離に関する情報）とに基づいて作業ロボットを制御するから、作業ロボットを物体の３次元形状データのみ基づいて制御するのに比べ、処理機による物体の表面処理において処理機を処理対象物体の表面に対し一層精度良く適切に移動させることができる。
本発明の第８特徴構成は、第１〜第７特徴構成いずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記処理機による前記物体の表面処理において、前記作業アームに装備した突起物センサが前記物体における突起物の存否を検出し、
前記制御装置は、前記処理機による前記物体の表面処理において、前記突起物センサの検出情報に基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記処理機を前記突起物に対して迂回移動させる点にある。
この第８特徴構成の制御方法であれば、処理機による物体の表面処理において、制御装置が、作業アームに装備された突起物センサの検出情報（即ち、突起物の存否情報）に基づいて作業ロボットを制御することで、処理機を突起物に対して迂回移動させるから、処理機が突起物に接触したり衝突したりするトラブルを確実に回避することができ、これにより、処理機による物体の表面処理を円滑に進めることができる。
本発明の第９特徴構成は、第１〜第８特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記処理機よる前記物体の表面処理において、前記作業アームに装備した処理用距離センサが前記物体の表面上における複数の計測点の夫々に対する距離を計測し、
前記制御装置は、前記処理機のよる前記物体の表面処理において、前記処理用距離センサの計測情報に基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記物体の表面に対する前記処理機の姿勢を調整する点にある。
作業ロボットの作業アームに装備した処理用距離センサにより物体の表面上における複数の計測点に対する距離を計測すれば、その計測情報に基づいて作業アームと複数の計測点が存在する物体表面部分との相対的な姿勢関係を知ることができる。
このことを用いて上記の第９特徴構成の制御方法では、制御装置が、作業アームに装備された処理用距離センサの計測情報（即ち、複数の計測点の夫々に対する距離の情報）に基づいて作業ロボットを制御することで、作業アームの先端部に保持した処理機の物体表面に対する姿勢を調整するから、物体の表面形状が曲面などであることにかかわらず、処理機を物体表面に対する最適な相対姿勢に保った状態で処理機により物体の表面を処理することができ、これにより、高い処理品質を安定的に得ることができる。
大型航空機に対する表面処理作業の作業状態を示す斜視図 同じく大型航空機に対する表面処理作業の作業状態を示す正面図 小型航空機に対する表面処理作業の作業状態を示す斜視図 同じく小型航空機に対する表面処理作業の作業状態を示す正面図 昇降装置及び迫り出し装置の夫々を収縮させた状態にある高所作業機の斜視図 昇降装置及び迫り出し装置の夫々を伸長させた状態にある高所作業機の斜視図 昇降装置を収縮させた状態にある低所作業機の斜視図 昇降装置を伸長させた状態にある低所作業機の斜視図 作業機を待機させている状態を示す斜視図 作業機を作業エリア内に移動させた状態を示す斜視図 作業機を航空機近傍の指定作業位置に移動させた状態を示す斜視図 指定作業位置での昇降装置及び迫り出し装置の伸縮動作を示す斜視図 指定作業位置での昇降装置の伸長動作を示す正面図 指定作業位置での迫り出し装置の伸長動作を示す平面図 処理機の姿勢制御を説明する斜視図 処理機の迂回制御を説明する斜視図 制御ブロック図 従来の航空機用表面処理システムを示す正面図
図１〜図４の夫々は、建屋内で航空機Ｗの機体外面に対して表面処理作業を実施している状況を示している。この表面処理作業では、洗浄処理、塗膜剥がし処理、塗装下地処理、研磨処理、塗装処理、検査処理などの複数種の表面処理を、航空機Ｗの機体外面に対して順次に施す。
処理対象の航空機Ｗを収容した建屋内には、高所作業機１及び低所作業機２を配備してあり、これら作業機１，２の夫々には、多関節式の作業アーム３ａ，４ａを備える旋回動作可能な作業ロボット３，４を装備してある。
図１，図２は処理対象が大型の航空機Ｗである場合を示し、図３，図４は処理対象が比較的小型な航空機Ｗである場合を示している。いずれの場合も、航空機Ｗにおける高所部分（例えば、胴部上側、翼部上側、垂直尾翼など）に対する処理作業を高所作業機１により実施し、これに並行して、同航空機Ｗにおける低所部分（例えば、胴部下側、翼部下側など）に対する処理作業を低所作業機２により実施するといった作業分担形態で、高所作業機１及び低所作業機２の両方を用いて航空機Ｗにおける機体外面の全体を処理する。
各作業機１，２は無軌道型の電動式自走台車５，６を備えており、また、各作業機１，２の移動経路を規定するレールや案内ラインなどの施設もなく、その意味で、各作業機１，２は無軌道式の作業機である。
そして、各作業機１，２の自走台車５，６は、車体の向き（即ち、平面視における車体姿勢）の変化を伴わずに水平方向においていずれの向きにも走行することができ、これにより、各作業機１，２は建屋内の床上において任意の位置へ速やかに移動することができる。
また、これら自走台車５，６は、車体の位置の変化を伴うことなく車体の向き（平面視における車体姿勢）を水平方向においていずれの向きにも変更することができ、これにより、各作業機１，２は各位置において、その向きを水平方向における任意の向きに速やかに変更することができる。
これら自走台車５，６には、水平方向に対する車体の傾きを調整する傾き調整装置７も装備してあり、この傾き調整装置７を動作させることで、水平方向に対する車体の傾きを水平方向における任意の方向について調整することができる。
各作業機１，２において、作業ロボット３、４はロボット移動装置Ｘを介して自走台車５，６上に装備してあり、したがって、自走台車５、６の走行により各作業機１，２を航空機Ｗの近傍の作業位置に移動させた後、ロボット移動装置Ｘを動作させることで、作業ロボット３，４を、航空機Ｗの目標箇所に対する作業が可能となる位置（即ち、作業アーム３ａ，４ａの先端部に保持させた処理機８により航空機Ｗの機体表面における目標部分を処理できる位置）に移動させることができる。
図５及び図６に示すように、高所作業機１には、ロボット移動装置Ｘとして、自走台車５の台上に設置した伸縮タワー式の昇降装置９と、その昇降装置９における伸縮タワー部９ａの上端の昇降台９ｂに装備した伸縮アーム式の迫り出し装置１０とを設けてあり、作業ロボット３は、迫り出し装置１０における伸縮アーム１０ａの先端部に設けた迫り出し台１０ｂに搭載してある。
昇降装置９は、伸縮タワー部９ａを図６に示す最大伸長状態まで上向きに伸長動作させることで、大型航空機Ｗにおける垂直尾翼の上端部に対する作業が可能になる高さまで作業ロボット３を上昇させることができる。
また、迫り出し装置１０は、伸縮アーム１０ａを同図６に示す最大伸長状態まで水平向きに伸長動作させることで、大型航空機Ｗの胴部上側部分における横幅方向中央部に対する作業が可能になる位置まで作業ロボット３を水平方向に迫り出させることができる。
これら昇降装置９及び迫り出し装置１０は、いずれもサーボモータによりラックピニオン機構やボールねじ機構などの伝動機構を介して伸縮タワー部９ａや伸縮アーム１０ａを伸縮動作させる構造にしてあり、それらサーボモータを操作して伸縮タワー部９ａや伸縮アーム１０ａの伸長量を調整することで、航空機Ｗに対する作業ロボット３の位置を航空機Ｗの機体形状に応じて調整することができる。
図７及び図８に示すように、低所作業機２には、ロボット移動装置Ｘとして、自走台車６の台上に伸縮ブーム式の昇降装置１１を装備し、作業ロボット４は、昇降装置１１における伸縮ブーム１１ａの先端部に設けた昇降台１１ｂに搭載してある。
この昇降装置１１も、サーボモータによりラックピニオン機構やボールねじ機構などの伝動機構を介して伸縮ブーム１１ａを伸縮動作させる構造にしてあり、そのサーボモータを操作して伸縮ブーム１１ａの伸長量を調整することで、航空機Ｗに対する作業ロボット４の位置を航空機Ｗの機体形状に応じて調整することができる。
なお、各昇降装置９，１１や迫り出し装置１０の伝動機構としては、ラックピニオン機構やボールねじ機構に限らず、その他の種々の方式の伝動機構を採用することができる。
各自走台車５，６には、電源接続部１２を設けるとともにバッテリー１３を搭載してあり、自走台車５，６、並びに、自走台車５，６に装備した作業ロボット３，４、昇降装置９，１１，迫り出し装置１０などの各電動装置は、電源接続部１２に接続した電源線からの供給電力あるいはバッテリー１３からの供給電力のいずれによっても動作させることができる。
作業ロボット３，４における作業アーム３ａ，４ｂの先端部（即ち、手首部）に保持させる処理機８は、実施する表面処理の種別に応じて交換することができ、交換用の複数種の処理機８（例えば、薬剤塗布機、洗浄水塗布機、パテ研ぎ機、塗装機など）は、作業ロボット３，４と処理機交換装置との相互動作により自動的に交換できる状態にして各作業機１，２の処理機収容部１４に収容してある。
また、各作業機１，２には、圧縮空気を使用する処理作業において作業ロボット３，４が保持する処理機８に圧縮空気を供給するコンプレッサーや、塗装処理において作業ロボット３，４が保持する処理機８（塗装機）に塗料及び硬化液を供給するタンク及びポンプなどの各種の供給源装置Ｙも搭載してある。
なお、各作業機１，２に装備する種々の電動装置については、例えば塗装処理の際の発火トラブルなどを確実に防止するために防爆仕様を採用してある。
一方、各作業機１，２には（図１７参照）、周辺物との間の距離を計測するレーザー式の移動用距離センサＳ１を、作業機１，２における各部（例えば、自走台車５，６の四隅部、迫り出し装置１０の迫り出し台１０ｂ、伸縮ブーム式昇降装置１１の昇降台１１ｂなど）に装備するとともに、自走台車５，６の水平度を計測する水平度センサＳ２を装備してある。
また、各作業機１，２における作業ロボット３，４の作業アーム３ａ，４ａには、航空機Ｗの機体外面に対する距離を計測するレーザー式の処理用距離センサＳ３、及び、航空機Ｗの機体外面における突起物を検出するレーザー式の突起物センサＳ４などを装備してある。
そして、各作業機１，２には、自走台車５，６並びに作業ロボット３，４などの各搭載装置を制御する車載制御器１５を装備してある。
これに対し、処理対象の航空機Ｗを収容する建屋には、収容した航空機Ｗの周辺エリアを撮影する複数の位置計測用カメラＣ１，Ｃ２を各部に分散させて設置するとともに、統括制御器１６を設置してある。
各作業機１，２に装備した車載制御器１５及び建屋内に設置した統括制御器１６は、両作業機１，２を備える表面処理システムの制御を司る制御装置である。
次に、これら高所作業機１及び低所作業機２を用いて実施する表面処理作業の作業方式について図９〜図１７を参照しながら説明するが、この作業方式については、いずれの作業機１，２についてもほぼ同じであることから、ここでは、代表として高所作業機１の方を主にして説明する。
＜第１工程＞
図９に示すように、建屋内に収容した航空機Ｗの周囲に複数の作業エリアＡを設定しておく。ここで、個々の作業エリアＡは、位置計測用カメラＣ１による撮影が可能な範囲に対応した広さを有する。
また、収容した航空機Ｗの機体外面には、その機体外面を複数の区画に細分する状態で行列配置の複数の処理区画Ｋを設定する。なお、これら処理区画Ｋの設定は、航空機Ｗの設計資料などから得る航空機Ｗの３次元形状データＤｗに基づいて統括制御器１６により自動的に行うようにしてもよい。
＜第２工程＞
図９〜図１０に示すように、統括制御器１６ないし車載制御器１５に対する手動操作により、作業機１を作業エリアＡ外の待機位置からいずれかの作業エリアＡのエリア内に移動させる。
この移動操作において、統括制御器１６ないし車載制御器１５に対する手動操作は、遠隔操作器を用いる遠隔手動操作あるいは統括制御器１６や車載制御器１５に対する直接的な操作のいずれであってもよい。
また、この作業エリアＡ内への移動では、電源接続部１２を用いずバッテリー１３からの供給電力により作業機１の自走台車５を走行させる。
作業機１を作業エリアＡ内に移動させた後は、それに続く作業用電力の確保として、作業機１の電源接続部１２に最寄りの電源部から引き出した電源線を接続する。
＜第３工程＞
この電源接続の後、統括制御器１６に予め入力してある航空機Ｗの３次元形状データＤｗと、所要位置に設置した位置計測用カメラＣ１から総括制御器１６に無線送信される撮影データＤｃ（即ち、航空機Ｗの一部と作業機１とが存在する作業エリアＡの撮影データ）とに基づいて、作業機１と航空機Ｗとの相対的な位置関係を統括制御器１６に認識させる。
そして、認識させた作業機１と航空機Ｗとの相対的な位置関係に基づいて、作業機１を航空機Ｗの近傍の指定作業位置Ｐへ移動させる移動指令を、統括制御器１６から作業機１の車載制御器１５に無線送信させる。
この移動指令を受けて、作業機１の車載制御器１５は自走台車５を制御することで、図１０〜図１１に示すように、作業機１を航空機Ｗの近傍の指定作業位置Ｐへ自動的に移動させ、また、それに伴い作業機１の向きを航空機Ｗに正対する作業向きに自動的に調整する。
この指定作業位置Ｐへの自動移動において、車載制御器１５は、作業機１に装備した移動用距離センサＳ１の計測情報に基づいて作業機１と航空機Ｗとの間の距離を併行して監視し、この監視により、航空機Ｗの３次元形状データＤｗと位置計測用カメラＣ１による撮影データＤｃとに基づく自走台車５の制御に補正を加えることで、作業機１を指定作業位置Ｐに精度良く停止させる。
また、車載制御器１５は、作業機１に装備した移動用距離センサＳ１の計測情報に基づいて作業機１の周囲における障害物の存否を監視し、障害物の存在が検知されたときには自走台車５を停止させることで障害物との衝突を回避するとともに、障害物の存在を報知する警報を発する。
さらに、車載制御器１５は、作業機１を指定作業位置Ｐに停止させた後、水平度センサＳ２の検出情報に基づき傾き調整装置７を制御することで、自走台車５をほぼ完全な水平姿勢に調整する。
＜第４工程＞
自走台車５の水平度を調整した後、車載制御器１５は、統括制御器１６から送信される航空機Ｗの３次元形状データＤｗと、迫り出し台１０に装備した移動用距離センサＳ１により得られる航空機Ｗの機体との間の距離情報とに基づいて、図１２〜図１４に示すように、昇降装置９の昇降タワー部９ａを伸長動作させて作業ロボット３を所要高さに上昇させるとともに、それに続き、迫り出し装置１０の伸縮アーム１０ａを伸長動作させて、作業ロボット３を航空機Ｗの機体外面に近付ける。
即ち、これら昇降装置９及び迫り出し装置１０の動作により、作業機１における作業ロボット３を航空機Ｗの機体外面に設定された処理区画Ｋのうちの１つに接近させる。
＜第５工程＞
その後、車載制御器１５は、航空機Ｗの３次元形状データＤｗと、作業ロボット３の作業アーム３ａに装備した処理用距離センサＳ３により得られる航空機Ｗの機体外面に対する距離情報とに基づいて、作業ロボット３のアーム動作を制御することで、作業アーム３ａに保持させた処理機８を航空機Ｗの機体外面に対して処理作用させながら処理区画Ｋ内を機体外面に沿って移動させ、これにより、航空機Ｗの機体外面における１つの処理区画Ｋを処理する。
また、このロボット動作による処理機８の移動において、車載制御器１５は、作業アーム３ａに装備した処理用距離センサＳ３により、図１５に示すように、処理機８の周りにおける機体外面上の数個の計測点ＧについてセンサＳ３と計測点Ｇとの間の距離を計測し、その計測結果に基づいて、処理機８が処理する機体外面部分の傾きを演算する。
そして、車載制御器１５は、その演算結果に基づいて、航空機Ｗの３次元形状データＤｗに基づく処理機８の姿勢制御に補正を加えることで、処理機８を機体外面の各処理部分に対して常に垂直姿勢を保った状態で処理作用させる。
さらに、車載制御器１５は、ロボット動作による処理機８の移動において、図１６に示すように、作業アーム３ａに装備した突起物センサＳ４により航空機Ｗの突起物Ｔが検出されると、その突起物に対し処理機８を迂回させて移動させるように作業ロボット３を制御する機能も備えている。
＜第６工程＞
この第５工程により航空機Ｗ１の機体外面における１つの処理区画Ｋに対する処理が終了すると、車載制御器１５は、再び航空機Ｗの３次元形状データＤｗと迫り出し台１０に装備した移動用距離センサＳ１により得られる航空機Ｗの機体との間の距離情報とに基づいて昇降装置９及び迫り出し装置１０を動作させることで、作業ロボット３を航空機Ｗの機体外面における次の処理区画Ｋに接近させる。
そして、その処理区画Ｋに対して上記の第５工程を再び実施することで、航空機Ｗの機体外面における次の１つの処理区画Ｋを処理する。
＜第７工程＞
これら第５工程及び第６工程を繰り返すことで、作業機１を１つの指定停止位置Ｐに位置させた状態での各処理区画Ｋに対する処理作業が完了すると、車載制御器１５は昇降装置９の伸縮タワー部９ａ及び迫り出し装置１０の伸縮アーム１０ａを収縮動作させて作業ロボット３を作業機１における格納位置に戻す。
その後、統括作業器１６は、認識している作業機１と航空機Ｗとの相対的な位置関係に基づいて、作業器１を同じ作業エリアＡ内における航空機Ｗの近傍の次の指定作業位置Ｐ′に移動させる移動指令を車載制御器１５に発信し、この移動指令に応答して、車載制御器１５は、前記した第３工程と同様にして、作業機１を次の指定作業位置Ｐ′に移動させる。
また、車載制御器１５は、その指定作業位置Ｐ′において改めて水平度センサＳ２の検出情報に基づき傾き調整装置７を制御することで、自走台車５を再度、水平姿勢に調整し、その後、第４工程〜第７工程を繰り返すことで、１つの作業エリアＡでの処理作業を完了する。
そして、１つの作業エリアＡでの処理作業を完了すると、残りの作業エリアＡの夫々において同様に第１工程〜第７工程の順で処理作業を進め、これにより、複数種の表面処理作業のうちの一種の処理作業を航空機Ｗの機体外面の全体に対して施し、それを終了すると、作業ロボット３の作業アーム３ａに保持させる処理機８を交換した上で、同様に各作業エリアＡごとに航空機Ｗの機体外面に対する表面処理作業を進める。
航空機Ｗの機体外面に対する以上の一連の表面処理作業において、低所作業機２は、迫り出し装置１０に対する制御を除いて高所作業機１と同様に制御する。
なお、高所作業機１と低所作業機２とは、基本的に一対で用いられ、処理対象物体Ｗを挟んだ両側の相対する位置に配置するなどして相互に作業領域が干渉しないような状態で制御される。
本発明は、航空機に限らず、鉄道車両、船舶、ロケットあるいは橋梁や住居など種々の大型物体の表面処理に利用することができる。
Ｗ 航空機（処理対象物体）
８ 処理機
３，４ 作業ロボット
３ａ，４ａ 作業アーム
５，６ 自走台車
１，２ 無軌道式の作業機
Ｘ ロボット移動装置（昇降装置、迫り出し装置）
１５ 車載制御器（制御装置）
１６ 統括制御器（制御装置）
Ａ 作業エリア
Ｃ１、Ｃ２ 位置計測用カメラ
Ｄｃ 撮影データ
Ｐ，Ｐ′ 指定作業位置
Ｄｗ ３次元形状データ
Ｓ１ 移動用距離センサ
Ｓ２ 水平度センサ
７ 傾き調整装置
Ｓ３ 処理用距離センサ
Ｓ４ 突起物センサ
Ｔ 突起物
Ｋ 処理区画
Ｇ 計測点

Claims (9)

  1. 物体の表面を処理する処理機を作業ロボットにおける作業アームの先端部に保持させ、
    前記作業ロボットの動作により前記処理機を前記物体の表面に対して移動させながら、前記処理機により前記物体の表面を処理するのに、
    自走台車に前記作業ロボットを搭載した無軌道式の作業機を設け、
    前記作業機には、前記作業ロボットを前記自走台車に対して少なくとも高さ方向に移動させるロボット移動装置を装備し、
    前記自走台車、前記ロボット移動装置、前記作業ロボットの夫々を制御装置により制御する表面処理システムの制御方法であって、
    前記物体と前記作業機とが存在する作業エリアを位置計測用カメラにより撮影し、
    前記制御装置は、前記位置計測用カメラの撮影データと、入力された前記物体の３次元形状データとに基づき前記物体と前記作業機との相対的な位置関係を認識して、
    認識した前記相対的な位置関係に基づいて前記自走台車を制御することで、前記作業機を前記物体の近傍の指定作業位置に移動させる表面処理システムの制御方法。
  2. 前記作業機の前記指定作業位置への移動において、前記作業機に装備した移動用距離センサが前記物体との間の距離を計測し、
    前記制御装置は、前記作業機の前記指定作業位置への移動において、前記相対的な位置関係と前記移動用距離センサの計測情報とに基づいて前記自走台車を制御する請求項１に記載した表面処理システムの制御方法。
  3. 前記制御装置は、前記作業機を前記指定作業位置に移動させた後、前記作業機に装備した水平度センサの検出情報に基づいて、前記自走台車に装備した傾き調整装置を制御することで、前記自走台車を水平姿勢に調整する請求項１又は２に記載した表面処理システムの制御方法。
  4. 前記制御装置は、前記作業機を前記指定作業位置に移動させた後、入力された前記物体の３次元形状データに基づいて前記ロボット移動装置を制御することで、前記作業ロボットを前記処理機による前記物体の表面処理が可能な位置に移動させる請求項１〜３のいずれか１項に記載した表面処理システムの制御方法。
  5. 前記ロボット移動装置の動作により前記作業ロボットとともに移動する移動用距離センサが前記物体との間の距離を計測し、
    前記制御装置は、前記ロボット移動装置による前記作業ロボットの移動において、前記３次元形状データと前記移動用距離センサの計測情報とに基づいて前記ロボット移動装置
    を制御する請求項４に記載した表面処理システムの制御方法。
  6. 前記制御装置は、前記処理機による前記物体の表面処理において、入力された前記物体の３次元形状データに基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記処理機を前記物体の表面に対して移動させる請求項１〜５のいずれか１項に記載した表面処理システムの制御方法。
  7. 前記処理機による前記物体の表面処理において、前記作業アームに装備した処理用距離センサが前記物体の表面に対する距離を計測し、
    前記制御装置は、前記処理機による前記物体の表面処理において、前記３次元形状データと前記処理用距離センサの計測情報とに基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記処理機を前記物体の表面に対して移動させる請求項６に記載した表面処理システムの制御方法。
  8. 前記処理機による前記物体の表面処理において、前記作業アームに装備した突起物センサが前記物体における突起物の存否を検出し、
    前記制御装置は、前記処理機による前記物体の表面処理において、前記突起物センサの検出情報に基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記処理機を前記突起物に対して迂回移動させる請求項１〜７のいずれか１項に記載した表面処理システムの制御方法。
  9. 前記処理機よる前記物体の表面処理において、前記作業アームに装備した処理用距離センサが前記物体の表面上における複数の計測点の夫々に対する距離を計測し、
    前記制御装置は、前記処理機のよる前記物体の表面処理において、前記処理用距離センサの計測情報に基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記物体の表面に対する前記処理機の姿勢を調整する請求項１〜８のいずれか１項に記載した表面処理システムの制御方法。
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