JPH02212906A - 多脚型移動装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は原子カプラントその他のプラント等に胎いて、
所要の各部位を点検、作業する作業ロボットの多脚型移
動装置に係る。

（従来の技術） 原子カプラントその他人員が立ち入ることが危険なプラ
ントにおいて１人員の補助を受けることなく、自律的に
プラント内各所に点在する点検。

作業部位に移動し、点検や作業を行う作業ロボットが使
用されている。

このような作業ロボットとしては、（１）走行車を移動
機構として使用したもの、（■）プラント内に付設した
単軌条上を走行するモルレール型走行車を移動機構とし
て使用したもの等各種のもの。

（Ｉｌｌ）多関節の多脚型歩行装置を移動機構として使
用したものが開発されている。

（発明が解決しようとする課！ｉり 上記各種移動機構には下記のような問題点かある。

すなわち、（ｆ）に示した移動機構はプラント床面を車
軸で走行する型式であるため、一般に段差。

凹凸が存在するプラント床面を走行させるには不適当で
ある。また、（■）に示したモルレール型走行車を使用
するものはプラント床面の状態如何にかかわらず床面を
移動することができるだけでなく、立体的な点検１作業
径路を設定することができるが、プラント内に単軌条を
張り回らす必要があり、プラントの構成を複雑にする欠
点があった。

而して、（ＩＩ）に示した多脚式歩行装置は、床面の段
差の乗り越しも可能であり、プラント床面を移動させる
移動機構として適当なものと考えられている。

ところが、プラント床面には前記の段差、凹凸のほかに
ロボットの走路上またはその周辺に移動の支障となる機
器、構造物が存在するため、移動機構にその移動径路を
指示しただけでは、ロボットをその指示通り移動させる
ことは困難である。

多脚型移動装置の前記のような問題を解決するには、移
動装置にＴＶカメラを搭載し、このＴＶカメラによって
得られた画像をＰ！識し、現在位置の確認、障害物の検
出を行い、それ等のデータを元に移動制御を行うように
している。

ところが、ＴＶカメラの画像データから各歩行脚が接地
すべき径路面の状態や１機器や障害物等の径路周辺の状
態等複数の所要の条件を、移動しながら同時に理解し、
計測するには、高速で画像処理を行うことができる大型
コンピュータ等の高速プロセッサを必要とし、これ等を
多脚型移動装置に搭載することは事実上不可能である。

また。

径路周辺の種々の機器等の認識を確実に行うには、高性
能の認識機能を有する画像処理装置が必要であり、この
面からもプロセッサの大型化は避けられない。

さらに、移動しながらＴＶカメラが画像を取り込む場合
、ロボットの振動や傾きによってＴＶカメラの捉えた映
像が事前に指示した（停止の）状態と異なって入力され
、これを基準として以後の処理がなされるため前記の認
識処理が正常になされない場合がある。

なお、ＴＶカメラを使用した移動装置の上記の問題を解
消するものとして１例えば超音波距離セ４ンサ、フォト
距離センサ等の各種距離センサを複数筒使用し、移動装
置の現在位置確認や障害物検出を行うよさにしたものが
あるが、距離センサの向きが径路周辺の柱、壁、各種等
の構造物や機器に対し斜めになっている場合には、正し
い結果が得ら・れず移動装置の円滑な運行が妨げられる
欠点があった。

本発明は上記の事情に基づきなされたもので、ＴＶカメ
ラと距離センサとを併用し画像処理の運用と距離センサ
出力の組合せによって、移動径路の正確な把握と移動と
をなし得るようにした小型且つ安価に構成し得る多脚型
移動装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の多脚型移動装置は、移動装置本体と。

この移動装置本体下面に設けられ多脚歩行をなし得る多
関節型の複数の歩行脚と、これ等の歩行脚の前記関節の
アクチュエータと、前記歩行脚先端部材に設けられ先端
部材下面に垂直な検出方向を有する距離センサと、前記
移動装置本体に各歩行脚に対応して設けられ前記アクチ
ュエータに制御信号を与える歩行脚コントローラと、前
記移動装置本体上面に雲台を介して設けられたＴＶカメ
ラと、前記移動装置本体内に設けられ前記ＴＶカメラか
らの映像信号により現在位置の確認、径路周辺状況のＰ
ｉｍ＠行う画像処理装置と、前記画像処理装置および前
記距離センサの出力によって前記各歩行脚コントローラ
に信号を与え、前記各歩行脚の振り出し、振り下ろしを
制御する統括コントローラとを有することを特徴とする
。

（作用） 上記構成の本発明の多脚型移動装置においては。

複数の歩行脚の中で移動装置本体を３点支持し得るもの
以外の他の歩行脚の振り出しと振り下ろし、その時不動
とされていた歩行脚の振り出しと振り下ろしとを交互に
行うことによって前進または後退がなされる。而して、
ＴＶカメラによる映像信号の画像処理と各歩行脚に設け
られた距離センサの出力とによって、前記各歩行脚の姿
勢の制御を行っているので１画像処理のみによる制御に
比し著しく高速で制御を行うことができる。

（実施例） 第１図は本発明一実施例の全体構成を示すシステム図、
第２図はその要部の一部を切断して示す正面図、第３図
は前記実施例の運行原理を示す説明図である。先ず、第
１図は多脚歩行ロボットに本発明の多脚移動装置を適用
した例を示す。この図において移動装置は６脚歩行型で
ありその下面には、移動装置本体１両端に位置するそれ
ぞれ１箇の歩行脚２−１．２−６と、それ等の中間に位
置し前記両端を列ねる直線に垂直方向に並んだそれぞれ
２ｉｌｌの歩行＃２−２　；　２−３．２−４　；　２
−５との計６本の歩行脚が設けられている。なお、第１
図において歩行脚２−２．２−３；歩行脚２−４．２−
５はそれ等の位置がかさなっているため１歩行脚２−２
　；　２−３歩行脚２−４　；　２−５はそれぞれ１本
として示されている。

移動装置本体１内には、それぞれの歩行脚２−１．２−
２；２−３．２−４；２−５．２−６を制御する歩行脚
コントローラ３−１．３−２．３−３．３−４；３−５
．２−６が設けられている。

歩行脚２−１〜２−６は、それぞれ図中二重丸で示した
３箇の水平軸関節（図示の簡略化のため歩行脚２−１の
水平軸関節についてのみに０、Ｋ２、Ｋ、の符号を付す
）を具え、各歩行脚基端は前記歩行脚コントローラ３−
１〜３−６の出力軸とそれぞれ垂直軸関節（図示の簡略
化のため歩行脚２−１の垂直軸関節についてのみに４の
符号を付す）によって連結されている。前記の構成によ
り、各歩行脚は４自由度を有するものとされている。ま
た、前記各関節には図示を省略した関節角度センサおよ
び関節アクチュエータが設けられている。

また、各歩行脚先端には最下部の関節に連なる最下端脚
部材（図示の簡略化のため歩行ｐ１２−１につき符号２
−１８を付した）に下面を平面とした脚先端部材４−１
．４−２７４−３．４−４；４−５．４−６が取り付け
られている。これ等の脚先端部材４−１〜４−６は第２
図につき後記説明する構成を有する。

移動装置本体１の内部には統括コントローラ５および画
像処理回路６が搭載され、前記本体１上面にはＴＶカメ
ラ７が雲台８を介して取り付けられている。

なお、図中９は統括コントローラの制御下に雲台８を制
御する雲台コントローラ、１０は図示しない地上局との
種々の信号、例えば地上局にロボットの状態を伝える信
号、地上局からロボットの緊急停止を命じる信号等の授
受を行う無線信号送受信器、１１はプラント床面、１２
は前記床面に配設された配管を保護する配管カバーを示
す。

第２図は脚先端部材の詳細を示している。この図におい
て１脚先端部材４−１〜４−６は同一構成であるから符
号４で示されており、この脚先端部材４には検出方向を
脚先端部材４の下方に向けた距離センサ２０と、この距
離センサと検出方向を垂直にした距離センサ２２とが、
脚先端部材４の下面に垂直な面上に設けられている。ま
た、脚先端部材４の下面には所定の間隔をおいて前記下
面に垂直に作用する圧力を検知する３箇の感圧センサ２
１−１．２１−２．２１−３が設けられている。

また、統括コントローラ５は画像処理装置６の出力信号
および歩行モード信号並びに前記脚先端部材の感圧セン
サ、距離センサの出力により歩行脚コントローラ３−１
〜３−６を制御し、前記各センサの検出結果と関節角度
とから歩行脚の姿勢を制御する。さらに、統括コントロ
ーラ５にはロボットが移動すべきプラントの地図が記憶
されている。

以下、前記実施例の作動につき説明する。移動装置本体
１上面に接地されたＴＶカメラ７は進行方向前方の状況
を撮像し、その映像信号を画像処理回路６に入力する。

画像処理回路６はこの入力に基づき、画像処理を行い移
動装置の現在位置や障害物位置を検出する。

上記の画像処理の結果移動装置の移動の妨げとなる障害
物が発見された場合には１Ｍ括副制御装置５ら雲台コン
トローラ９に信号が送られ、雲台８の姿勢をＷＲｌして
ＴＶカメラ７の向きを変更し、移動装置が前記発見され
た障害物を避けて通過することができるかどうかを調べ
る。

総括コントローラ５は前記記憶されたプラントの地図と
、ロボットの現在位置と、発見された障害物位置情報と
から、ロボットの移動径路を生成し、各歩行脚２−１〜
２−６の歩行モードを生成し、これ等のモードを歩行脚
コントローラ３−１〜３−６に送信する。ロボットは上
記のようにして自ら径路を生成しつつプラント床面を移
動することができる。

なお、床面に図に配管カバー１２として示した床面の凹
凸がある場合には、第３図Ａ〜第３図Ｃに示すようにし
てその乗り越しを行う、第３図Ａはロボットが配管カバ
ー１２の直前で停止した状態を示している。この状態か
ら配管カバー１２の乗り越しを行うには、先ず１画像処
理装置６により得られた進行方向前方の情報によって統
括コントローラ５が歩行脚の歩行モード（接地モードと
撮り出しモード）を生成し、それぞれの歩行脚のコント
ローラ３−１〜３−６にこれを送信する。

これにより、第３図Ｂに示すように進行方向前方の単一
の歩行脚２−１および２本宛並んだ歩行脚の中で進行方
向後方の歩行脚２−４　：　２−５を進行方向前方に振
り出し、残りの歩行脚２−６および２−２　；　２−３
を接地させておき、ロボットを床面１１に３点支持で支
持させる。この時、振り出しモードにある歩行脚２−１
．２−４；２−５の各歩行脚コントローラ３−１．３−
４　；　３−５は、脚先端部材の距離センサの検出した
床面または対向物までの距離が常に一定となるように関
節角、歩行脚の姿勢を制御する。

次いで、前記の各振り出した歩行脚２−１．２−４；２
−５を第３図Ｃに示すように振り下ろし接地させる。こ
れらより、進行方向前方の歩行脚２−１は配管カバー１
２上に着地し、２本並んだ歩行脚２−４　ｉ　２−５は
前記振り出し前より進行方向前方に着地する０歩行脚の
着地が確実になされたか否かは感圧センサによって検出
され１着地が完全になされたことが確認された後に次の
動作が行われる。

すなわち、前記着地させられた各歩行脚２−１．２−４
　；　２−５はそのままの状態に維持し、他の歩行脚２
−２；２−３．２−６の振り出しと着地とがなされる。

この場合にあっても脚先端部材と床面または対向物との
距離が一定に保持されることは前記と同様である。今回
の歩行脚の振り出し中は前回に着地した歩行脚２−１．
２−４　；　２−５が３点支持を行ってロボットを支持
している。

今回振り出しの歩行脚の着地が確実になされたことが確
認されると、前回着地の歩行脚２−１゜２−４　；　２
−５の振り出しと着地とがなされ、ロボットは前進させ
られる。

而して２本発明の移動装置においては脚先端部材と床面
または対向物との距離が一定値に保持されるので、移動
径路に予期しないまたは当然存在する凸部が合っても支
障なく移動することができる。

また１脚先端部材下面と平行な検出方向を有する距離セ
ンサは、移動径路周辺の機器、構造物等との距離を検出
し、これによりロボットがそれ等に妨害されない移動径
路を取ることができるようにするものである。

なお、本発明は上記実施例に限定されない。例えば１例
示の移動装置はバッテリを動力源とするものであるが、
ケーブルを介して給電されるものにも適用できることは
勿論である。また、距離センサも例示の各歩行脚２箇に
限らず、脚先端部材の前後、両側にも設けて距離センサ
をアレイ状に構成することもできる。

［発明の効果］ 上記から明らかなように本発明移動装置においては、Ｔ
Ｖカメラの撮像した進行方向前方の画像の画像処理によ
る前方認識と、歩行脚先端部材に設けた距離センサによ
る床面または対向物との距離の検出とを併用して歩行脚
の歩行動作を行わせるようにしているので、従来の画像
処理のみによる歩行脚の制御に比し著しく高速の制御を
行うことができる、また、制御用のプロセッサは従来の
それに比し非常に小型のものですみ、移動装置に何等困
難なく搭載することができ、点検、作業ロボットの小型
化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の全体構成を示すシステム図、
第２図はその要部の一部を切断して示す正面図、第３図
は前記実施例の運行原理を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動装置本体と、この移動装置本体下面に設けられ多脚
   歩行をなし得る多関節型の複数の歩行脚と、これ等の歩
   行脚の前記関節のアクチュエータと、前記歩行脚先端部
   材に設けられ先端部材下面に垂直な検出方向を有する距
   離センサと、前記移動装置本体に各歩行脚に対応して設
   けられ前記アクチュエータに制御信号を与える歩行脚コ
   ントローラと、前記移動装置本体上面に雲台を介して設
   けられたＴＶカメラと、前記移動装置本体内に設けられ
   前記ＴＶカメラからの映像信号により現在位置の確認、
   径路周辺状況の認識を行う画像処理装置と、前記画像処
   理装置および前記距離センサの出力によって前記各歩行
   脚コントローラに信号を与え、前記各歩行脚の振り出し
   、振り下ろしを制御する統括コントローラとを有するこ
   とを特徴とする多脚型移動装置。