(57)【要約】【課題】研磨忌避部位を避けて物品を研磨処理できる自動研磨システムを提供する。【解決手段】研磨機８は、作業ロボット７の可動アーム７ａの先端部に取り付けられ、制御装置３は、物品１の研磨対象面Ｓの位置情報Ｊｓに基づいて作業ロボット７及び研磨機８を制御することで、作業ロボット７の動作により研磨機８を研磨対象面Ｓに沿って移動させながら、研磨機８を研磨対象面Ｓに対して研磨作用させる自動研磨システムであって、研磨対象面Ｓの範囲を確定する状態で物品１に付された範囲確定マーカー１４が写る物品１の画像Ｇが、三次元撮像機４により撮像され、制御装置３は、前記画像Ｇの画像データＤｇに基づいて範囲確定マーカー１４の位置を判定することで、研磨対象面Ｓの前記位置情報Ｊｓを作成する。【選択図】  図１
2020124755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨機と作業ロボットと制御装置とを備え、
前記研磨機は、前記作業ロボットの可動アームの先端部に取り付けられ、
前記制御装置は、物品の研磨対象面の位置情報に基づいて前記作業ロボット及び前記研磨機を制御することで、前記作業ロボットの動作により前記研磨機を前記研磨対象面に沿って移動させながら、前記研磨機を前記研磨対象面に対して研磨作用させる自動研磨システムであって、
範囲確定マーカーと三次元撮像機とを備え、
前記研磨対象面の範囲を確定する状態で前記物品に付された前記範囲確定マーカーが写る前記物品の画像が、前記三次元撮像機により撮像され、
前記制御装置は、前記画像の画像データに基づいて前記範囲確定マーカーの位置を判定することで、前記研磨対象面の前記位置情報を作成する自動研磨システム。
【請求項２】
自走車両と昇降装置とを備え、
前記昇降装置は前記自走車両に搭載されて、前記作業ロボットは前記昇降装置の昇降台に設置され、
前記制御装置は、前記研磨対象面の前記位置情報に基づいて前記自走車両及び前記昇降装置の動作を制御することで、前記作業ロボットを前記研磨対象面に対する適切作業位置に移動させる、請求項１記載の自動研磨システム。
【請求項３】
前記画像として、前記物品に付された前記範囲確定マーカーと、前記自走車両又は前記作業ロボットとが写る二者画像が、前記三次元撮像機により撮像され、
前記制御装置は、前記二者画像の画像データに基づいて、前記位置情報として、前記研磨対象面と前記作業ロボットとの相対的な位置関係を示す相対位置情報を生成する、請求項１又は２記載の自動研磨システム。
【請求項４】
前記可動アームの先端部又は前記研磨機には、前記研磨対象面との間の距離を計測する測距センサーが装備され、
前記制御装置は、前記測距センサーが連続的に出力する計測情報に基づいて前記作業ロボットの動作を制御することで、前記距離を一定距離に保つ状態で、前記研磨機を前記研磨対象面に沿って移動させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動研磨システム。
【請求項５】
追従伸縮装置を備え、
前記追従伸縮装置は、前記研磨機の研磨作用端が前記研磨対象面から受ける反力に応じて、前記研磨作用端が前記研磨対象面に対する垂直方向に追従変位することを許す状態で、前記研磨作用端を保持する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動研磨システム。
【請求項６】
追従首振り装置を備え、
前記追従首振り装置は、前記研磨機の研磨作用端が前記研磨対象面から受ける反力に応じて、前記研磨作用端が前記研磨対象面に対する垂直姿勢に追従首振り変化することを許す状態で、前記研磨対象端を保持する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動研磨システムに関し、詳しくは、研磨機と作業ロボットと制御装置とを備え、研磨機は、作業ロボットの可動アームの先端部に取り付けられ、制御装置は、物品の研磨対象面の位置情報に基づいて作業ロボット及び研磨機を制御することで、作業ロボットの動作により研磨機を研磨対象面に沿って移動させながら、研磨機を研磨対象面に対して研磨作用させる自動研磨システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、航空機や鉄道車両などの物品を再塗装するにあたっては、物品表面における古い塗膜を除去する剥離処理に続いて、物品表面を研磨する研磨処理が行われるが、従来、この研磨処理は、図８に示すように、研磨機２０（サンダー）を保持した作業者の手作業で行われていた。
【０００３】
しかし、研磨処理は、研磨で発生する粉塵などが充満する作業環境で行われることから、作業者の健康被害を招く虞があり、また、航空機や鉄道車両などの大型な物品を手作業で研磨処理するには、無理な作業姿勢を強いられることが多くて、作業者の身体的な負担が大きい。
【０００４】
この為、近年では、作業ロボットにおける可動アームの先端部に研磨機を取り付けて、作業ロボットにより物品の研磨処理を行う自動研磨技術の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
適当な先行技術文献が見当たらない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、作業ロボットに研磨処理を行わせるには、作業ロボットや研磨機の動作制御のために研磨対象物品の三次元形状データが必要になる。
【０００７】
この三次元形状データを得るには、物品のＣＡＤデータ（三次元設計データ）を利用することが先ず考えられるが、物品のＣＡＤデータは機密保持などの理由で入手が難しく、また、仮に物品のＣＡＤデータを入手できたとしても、物品の使用により物品に少しでも変形が有れば実際の物品形状とＣＡＤデータとが一致しないことで、入手したＣＡＤデータを利用できないことも多い。
【０００８】
一方、物品の三次元形状データを得るのに、物品を三次元撮像機で撮像して得た画像データを利用することも考えられる。
【０００９】
しかし、物品によっては研磨処理を避けるべき研磨忌避部位（例えば、航空機におけるセンサー部やヒンジ部など）を有するものが多いが、物品を三次元撮像機で撮像して得る画像データでは、このような研磨忌避部位を判別することができないため、三次元撮像機の画像データも、作業ロボットや研磨機の動作制御のための三次元形状データとしては利用することが難しく、これらのことが自動研磨技術を実現する上で大きな支障になっている。
【００１０】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、物品のＣＡＤデータを用いることなく物品を研磨処理することができ、また、研磨忌避部位がある物品についても研磨忌避部位に対する研磨を確実に避けて研磨処理できる自動研磨システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１特徴構成は、自動研磨システムに係り、その特徴は、
研磨機と作業ロボットと制御装置とを備え、
前記研磨機は、前記作業ロボットの可動アームの先端部に取り付けられ、
前記制御装置は、物品の研磨対象面の位置情報に基づいて前記作業ロボット及び前記研磨機を制御することで、前記作業ロボットの動作により前記研磨機を前記研磨対象面に沿って移動させながら、前記研磨機を前記研磨対象面に対して研磨作用させる自動研磨システムであって、
範囲確定マーカーと三次元撮像機とを備え、
前記研磨対象面の範囲を確定する状態で前記物品に付された前記範囲確定マーカーが写る前記物品の画像が、前記三次元撮像機により撮像され、
前記制御装置は、前記画像の画像データに基づいて前記範囲確定マーカーの位置を判定することで、前記研磨対象面の前記位置情報を作成する点にある。
【００１２】
この構成では、制御装置は、上記画像データに基づき範囲確定マーカーの位置を判定することで、物品における研磨対象面の位置情報を作成し、そして、作成した位置情報に基づいて作業ロボット及び研磨機を制御することで、研磨機を研磨対象面に対して研磨作用させる。
【００１３】
したがって、物品に研磨忌避部位が有る場合、研磨対象面の範囲を確定する状態に範囲確定マーカーを物品に対して付す際に、作業者が研磨忌避部位を確認して、研磨忌避部位が研磨対象面の範囲から外れるように範囲確定マーカーを付すようにしておけば、研磨忌避部位を研磨機により研磨してしまう不都合を確実に回避することができる。
【００１４】
また、三次元撮像機による撮像で得た画像データから研磨対象面の位置情報を作成して、作成した研磨対象面の位置情報（ここでは、研磨対象面の三次元形状データにも相当する位置情報）に基づいて作業ロボット及び研磨機を動作させるから、物品のＣＡＤデータを入手する必要もない。
【００１５】
そして、この自動研磨システムを用いて物品を研磨処理することで、物品の研磨処理において作業者が健康被害を受けることや、身体的負担を負うことを回避することができる。
【００１６】
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、
自走車両と昇降装置とを備え、
前記昇降装置は前記自走車両に搭載されて、前記作業ロボットは前記昇降装置の昇降台に設置され、
前記制御装置は、前記研磨対象面の前記位置情報に基づいて前記自走車両及び前記昇降装置の動作を制御することで、前記作業ロボットを前記研磨対象面に対する適切作業位置に移動させる点にある。
【００１７】
この構成では、自走車両の走行移動と昇降装置の昇降動作とにより、作業ロボットを物品の研磨対象面に対する適切作業位置に自動移動させるから、航空機や鉄道車両などの大型物品についても、物品の各研磨対象面を能率良く研磨処理することができる。
【００１８】
本発明の第３特徴構成は、第１又は第２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、
前記画像として、前記物品に付された前記範囲確定マーカーと、前記自走車両又は前記作業ロボットとが写る二者画像が、前記三次元撮像機により撮像され、
前記制御装置は、前記二者画像の画像データに基づいて、前記位置情報として、前記研磨対象面と前記作業ロボットとの相対的な位置関係を示す相対位置情報を生成する、点にある。
【００１９】
この構成では、上記相対位置情報に基づいて作業ロボット及び研磨機を研磨対象面に対して動作させるから、例えば、研磨対象面の位置情報と、自走車両又は作業ロボットの位置情報と、を各別の情報源から取得するのに比べ、システムの構成を簡素化することができる。
【００２０】
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、
前記可動アームの先端部又は前記研磨機には、前記研磨対象面との間の距離を計測する測距センサーが装備され、
前記制御装置は、前記測距センサーが連続的に出力する計測情報に基づいて前記作業ロボットの動作を制御することで、前記距離を一定距離に保つ状態で、前記研磨機を前記研磨対象面に沿って移動させる、点にある。
【００２１】
この構成では、上記測距センサーの計測情報に基づいて測距センサーと研磨対象面との間の距離を一定距離に保つ状態（換言すれば、研磨機本体と研磨対象面との間の距離を研磨対象面の研磨処理に適した一定距離に保つ状態）で、研磨機を研磨対象面に沿って移動させるから、研磨対象面を均一に研磨処理することができ、これにより、研磨処理品質を高めることができる。
【００２２】
本発明の第５特徴構成は、第１〜第４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、
追従伸縮装置を備え、
前記追従伸縮装置は、前記研磨機の研磨作用端が前記研磨対象面から受ける反力に応じて、前記研磨作用端が前記研磨対象面に対する垂直方向に追従変位することを許す状態で、前記研磨作用端を保持する、点にある。
【００２３】
この構成では、研磨対象面の凹凸形状と、研磨対象面に沿って移動させる研磨機の移動経路との間に多少の誤差があったとしても、研磨対象面に対する垂直方向への研磨作用端の上記追従変位により、上記誤差に原因する研磨作用端の研磨対象面に対する押圧力の変化を抑制することができ、これにより、研磨対象面を一層均一に研磨処理することができて、研磨処理品質を一層高めることができる。
【００２４】
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、
追従首振り装置を備え、
前記追従首振り装置は、前記研磨機の研磨作用端が前記研磨対象面から受ける反力に応じて、前記研磨作用端が前記研磨対象面に対する垂直姿勢に追従首振り変化することを許す状態で、前記研磨対象端を保持する、点にある。
【００２５】
この構成では、研磨対象面の凹凸形状と、研磨対象面に沿って移動させる研磨機の移動経路との間に多少の誤差があったとしても、研磨作用端の上記追従首振り変化が許容されて、上記誤差にかかわらず研磨作用端の研磨対象面に対する垂直姿勢が保たれ、これにより、研磨対象面を一層均一に研磨処理することができて、研磨処理品質を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】自動研磨システムの全体構成を示す斜視図
【図２】作業ロボットに装備された研磨機を示す斜視図
【図３】研磨機における研磨作用端の追従首振り変化を示す側面図
【図４】範囲確定マーカーの付設状態を示す斜視図
【図５】範囲確定マーカーの斜視図
【図６】面形状の計測形態を説明する斜視図
【図７】研磨移動経路を説明する斜視図
【図８】従来の研磨処理作業の作業形態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、自動研磨システムの全体構成を示し、処理対象の航空機１の機体外表面は、再塗装処理に先立ち、古い塗膜が剥離処理により除去された状態にある。
【００２８】
処理対象の航空機１を格納した格納庫には、作業機２と制御装置３と三次元撮像機４とが配備されている。
【００２９】
作業機２は、自走車両５と昇降装置６と作業ロボット７とを備え、昇降装置６は、自走車両５に搭載されており、昇降装置６は、自走車両５に対して自走車両５の前後方向にスライド移動することができる。
【００３０】
作業ロボット７は、昇降装置６の昇降台６ａに設置されており、作業ロボット７における多関節式の可動アーム７ａの先端部には、研磨機８が取り付けられている。
【００３１】
研磨機８の先端部には、３つの研磨ローター部８ａが装備されており、これら３つの研磨ローター部８ａは、図２に示すように正三角形の各頂点に位置する状態に並列配置され、各々の研磨ローター部８ａは、研磨対象面Ｓに対する研磨作用端である研磨ローター８ｂを備えている。
【００３２】
各研磨ローター部８ａの背面側には門型フレーム９が取り付けられ、この門型フレーム９には、平行姿勢の２本の支持ロッド１０が連結されており、各支持ロッド１０は、研磨機８のフレーム部に装備された支持ホルダ１１により、支持ロッド１０の長手方向への摺動が自在な状態で保持されている。
【００３３】
即ち、各研磨ローター部８ａは、支持ロッド１０の長手方向（換言すれば、研磨対象面Ｓに対する垂直方向）への平行移動が自在な状態で研磨機８に装備されている。
【００３４】
また、門型フレーム９には、研磨機８のフレーム部に取り付けられた空気圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａが連結されている。
【００３５】
この空気圧シリンダ１２は、研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓから受ける反力に応じて研磨対象面Ｓに対する垂直方向へ追従的に変位することを許す状態で、研磨ローター部８ａを保持する追従伸縮装置を構成する。
【００３６】
即ち、研磨対象面Ｓからの反力が大きくなると、空気圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａが短縮動作して、研磨対象面Ｓから離れる側へ研磨ローター部８ａが追従変位し、逆に、研磨対象面Ｓからの反力が小さくなると、空気圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａが伸長動作して、研磨対象面Ｓに近付く側へ研磨ローター部８ａが追従変位する。
【００３７】
研磨ローター部８ａは、図３に示すように、支持ロッド１０の長手方向とは直交する軸芯ｑ周りでの揺動（首振り）が自在な状態で門型フレーム９に連結されており、この揺動構造１３は、研磨対象面Ｓから受ける反力に応じて研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓに対する垂直姿勢に追従的に首振り変化することを許す状態で、研磨ローター部８ａを保持する追従首振り装置を構成する。
【００３８】
即ち、研磨ローター部８ａは、研磨対象面Ｓからの反力に応じて軸芯ｑ周りで揺動することで、研磨対象面Ｓに対する垂直姿勢に追従首振り変化（換言すれば、追従姿勢変化）する。
【００３９】
図４は、航空機１の機体外表面に対する範囲確定マーカー１４の付設状態を示し、個々の範囲確定マーカー１４には、図５に示すように、球状反射体からなる範囲確定マーカー１４を航空機１の機体外表面に貼り付ける貼付座１４ａが付設されている。
【００４０】
範囲確定マーカー１４は、作業者による手作業により、図４，図１に示すように、航空機１の機体外表面における研磨予定箇所の四隅に貼り付けられ、貼り付けられた４つの範囲確定マーカー１４により、航空機１の機体外表面上に矩形の研磨対象面Ｓが設定される。
なお、範囲確定マーカー１４の貼り付け作業にあたっては、航空機１の機体外表面上における作業ロボット７の可動範囲をレーダーポインターなどにより航空機１の機体外表面投射するようにして、範囲確定マーカー１４の貼り付け作業を支援するようにしてもよい。
【００４１】
範囲確定マーカー１４の貼り付け作業（換言すれば、研磨対象面Ｓの確定作業）において、作業員は、航空機１の機体外表面におけるセンサー部などの研磨忌避部位を確認し、その確認の上で、研磨忌避部位が研磨対象面Ｓの範囲外に位置する状態に研磨忌避部位を避けて研磨対象面Ｓを設定するように、４つの範囲確定マーカー１４が航空機１の機体外表面に貼り付けられる。
【００４２】
作業機２は、航空機１において研磨対象面Ｓが設定された機体部分近くの初期位置まで、自走車両５の走行により移動され、この際の自走車両５の走行操作は作業者により行われてもよく、あるいはまた、制御装置３により自動的に行われてもよい。
【００４３】
三次元撮像機４は、上記初期位置に移動された作業機２と、範囲確定マーカー１４が付された機体部分との両方が撮像範囲に入る位置に設置され、そして、その位置に設置された三次元撮像機４により、範囲確定マーカー１４が付された機体部分と、作業機２との両方が写る二者画像Ｇが撮像される。
【００４４】
三次元撮像機４により撮像された二者画像Ｇの画像データＤｇは、三次元撮像機４から制御装置３に伝送され、制御装置３は、三次元撮像機４から伝送された二者画像Ｇの画像データＤｇに基づいて、以後、次の（ａ）〜（ｅ）の制御を実行する。
【００４５】
（ａ）二者画像Ｇの画像データＤｇを解析することで、航空機１に付された４つの範囲確定マーカー１４の位置、並びに、作業機２の自走車両５などに付された原点マーカー１５の位置を判定し、この判定結果に基づいて、航空機１の機体外表面に設定された矩形の研磨対象面Ｓと、前記初期位置に位置する作業機２と、の相対的な位置関係（研磨対象面Ｓ及び作業機２各々の姿勢や向きを含む）を示す相対位置情報Ｊｓを作成する。
なお、本例において作業機２には、複数の原点マーカー１５が作業機２の各所に分散配置された状態で付設され、これにより、制御装置３は、前記二者画像Ｇの画像データＤｇを解析することで、４個の範囲確定マーカー１４の相互の位置関係から研磨対象面Ｓの姿勢を判定するのと同様に、複数の原点マーカー１５の相互の位置関係から作業機２の向きを判定する。
【００４６】
即ち、この相対位置情報Ｊｓは、作業機２の前記初期位置を原点とする三次元座標系において、航空機１に付された４つの範囲確定マーカー１４夫々の三次元座標を特定することで、航空機１の機体外表面に設定された研磨対象面Ｓの位置を示す。
【００４７】
（ｂ）生成した相対位置情報Ｊｓに基づいて、自走車両５及び昇降装置６を制御することで、初期位置からの自走車両５の移動動作、並びに、昇降装置６の昇降動作及びスライド移動動作により、昇降装置６の昇降台６ａに設置された作業ロボット７を研磨対象面Ｓに対する最適作業位置に移動させる。
【００４８】
（ｃ）最適作業位置に移動させた作業ロボット７を相対位置情報Ｊｓ（即ち、研磨対象面Ｓの位置情報）に基づいて制御することで、研磨ローター８ｂは停止させたままの状態で、研磨機２を、図６において矢印で示すように、作業対象面Ｓの各辺及び１つの対角線に沿って一筆書きの形態で、作業ロボット７の動作により走査移動させる。
【００４９】
そして、この走査移動に伴い、研磨機２とともに可動アーム７ａの先端部に取り付けられた測距センサー１６により、研磨対象面Ｓ上における複数の補助点１７（図６において×印で示す）の夫々での測距センサー１６と研磨対象面Ｓとの間の距離を測定し、その測定結果と前記相対位置情報Ｊｓとに基づいて、それら複数の補助点１７夫々の位置情報（即ち、前記した三次元座標系における三次元座標）を生成する。
【００５０】
また、それら補助点１７の位置情報と前記相対位置情報Ｊｓとに基づいて、研磨対象面Ｓ上における複数の内部補助点１８（図６において△印で示す）夫々の位置情報（前記した三次元座標系における三次元座標）を演算する。
【００５１】
（ｄ）これら補助点１７及び内部補助点１８の位置情報を作成するのに続き、前記相対位置情報Ｊｓ、並びに、複数の補助点１７及び複数の内部補助点１８夫々の位置情報に基づいて、研磨対象面Ｓの幅に対応する蛇行幅で研磨対象面Ｓに沿って研磨対象面Ｓの全範囲にわたり研磨機８を蛇行移動させる図７に示すような研磨移動経路Ｋを設定する。
【００５２】
（ｅ）その後、設定した研磨移動経路Ｋに基づいて作業ロボット７及び研磨機８の動作を制御することで、研磨機８の研磨ローター８ｂを研磨対象面Ｓに対して研磨作用させながら、作業ロボット７の動作により、研磨機８を研磨対象面Ｓ上で研磨移動経路Ｋに沿って移動させ、これにより、研磨対象面Ｓの全範囲を研磨処理する。
【００５３】
研磨機８を研磨移動経路Ｋに沿って移動させる過程では、前記測距センサー１６により、測距センサー１６と研磨対象面Ｓとの間の距離を連続的に計測し、この測距センサー１６の計測情報に基づいて作業ロボット７の動作制御を補正することで、研磨機７と研磨対象面Ｓとの間の距離を研磨処理に適した距離に保つ。
なお、本例では、測距センサー１６の計測情報に基づいて作業ロボット７の動作制御を補正するのに、具体的には、前記相対位置情報Ｊｓ、並びに、補助点１７及び内部補助点１８夫々の位置情報を測距センサー１６の計測情報に基づいて補正するようにしている。
【００５４】
また、この研磨移動経路Ｋに沿った研磨機８の移動では、前記した追従伸縮装置としての空気圧シリンダ１２の伸縮機能により、研磨機８の研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓから受ける反力に応じて、研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓに対する垂直方向に追従的に変位する。
【００５５】
さらに、前記した追従首振り装置としての研磨ローター部８ａにおける揺動構造１３の機能により、研磨機８の研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓから受ける反力に応じて、研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓに対する垂直姿勢に追従的に首振り変化（姿勢変化）する。
【００５６】
即ち、研磨対象面Ｓの実際の面形状に対して研磨移動経路Ｋの設定に多少の誤差があったとしても、これら測距センサー１６の計測情報に基づく研磨機７と研磨対象面Ｓとの間の距離の最適化、空気圧シリンダ１２による研磨ローター部８ａの追従変位、並びに、揺動構造１３による研磨ローター部分８ａの追従首振り変化により、研磨対象面Ｓを均一に研磨処理することができる。
【００５７】
上記（ａ）〜（ｅ）の制御により、１つの研磨対象面Ｓに対する研磨処理が終了すると、作業員による手作業により研磨忌避箇所を確認しながら、航空機１の機体外表面における次の研磨予定箇所の四隅に範囲確定マーカー１４が貼り付けられ、これにより、次の研磨対象面Ｓが航空機１の機体外表面上に設定される。
【００５８】
また、航空機１において上記次の研磨対象面Ｓが設定された機体部分近くの次の初期位置まで作業機２が移動されるとともに、三次元撮像機４が移動されて、移動された三次元撮像機４により次の前記二者画像Ｇが撮像される。
【００５９】
そして、この二者画像Ｇの画像データＤｇに基づいて制御装置３が再び上記（ａ）〜（ｅ）の制御を実行することで、次の研磨対象面Ｓが研磨処理され、以降、同じ作業手順を繰り返すことで、航空機１における機体外表面のほぼ全体を作業ロボット７により自動研磨する。
【００６０】
なお、各研磨対象面Ｓについて、測距センサー１６の計測情報に基づいて補正された相対位置情報Ｊｓ、並びに、補助点１７及び内部補助点１８夫々の位置情報により特定される研磨対象面Ｓの位置関連情報は、研磨対象面Ｓの研磨処理後も制御装置３に保管され、保管された位置関連情報は、研磨処理済みの研磨対象面Ｓ（即ち、再塗装対象面）を同様の作業ロボットにより自動塗装する際に、作業ロボットの動作制御プログラムを自動生成するのに利用される。
また、作業機２に集塵機を搭載して、研磨作業で発生する粉塵を搭載集塵機により捕集するようにしてもよい。
【００６１】
〔別実施形態〕
次に本発明の別実施形態を列記する。
【００６２】
上記の実施形態では、航空機１の機体外表面に付された範囲確定マーカー１４と、作業機２に付された原点マーカー１５とが写る二者画像Ｇを、三次元撮像機４により撮像するようにしたが、これに代え、作業機２や作業ロボット７に搭載した三次元撮像機４により、航空機１の機体外表面に付された範囲確定マーカー１４が写る画像Ｇを撮像し、この画像Ｇの画像データＤｇに基づいて、制御装置３に研磨対象面Ｓの位置情報を作成させるようにしてもよい。
【００６３】
範囲確定マーカー１４は、前述の実施形態で示した球状反射体に限らず、シール状やメダル状のマーカー、あるいは、レーザーポインターなどにより投射する光点など、三次元撮像機４により撮像する画像Ｇにおいて認識できるものであれば、どのようなものであってもよい。
また、作業機２に原点マーカー１５を付設する場合、その付設箇所は、自走車両５、昇降装置８、作業ロボット７など、作業機２におけるいずれの箇所に原点マーカー１５を付設してもよい。
【００６４】
前述の実施形態では、４つの範囲確定マーカー１４を使用して矩形の研磨対象面Ｓを設定する例を示したが、３つの範囲確定マーカー１４を使用して三角形の研磨対象面Ｓを設定したり、５つの範囲確定マーカー１４を使用して５角形の研磨対象面Ｓを設定したりするようにしてもよく、使用する範囲確定マーカー１４の数、及び、設定する研磨対象面Ｓの形状は任意である。
【００６５】
また、１つの範囲確定マーカー１４を研磨予定箇所の中央部に付すことで、付された範囲確定マーカー１４を中心とする所定の範囲が研磨対象面Ｓとして制御装置３に認知されるようにしてもよい。
【００６６】
前述の実施形態では、航空機１を研磨対象の物品とする例を示したが、研磨対象の物品は、航空機に限らず、鉄道車両や船舶あるいは自動車ボディーや建造物など、どのようなものであってもよい。
【００６７】
また、研磨の目的も、再塗装にあたっての下地処理に限らず、物品の磨き処理や古い塗膜の除去処理など、どのような目的の研磨処理であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、各種物品を種々の目的で研磨処理するのに利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
８            研磨機
７            作業ロボット
３            制御装置
７ａ          可動アーム
１            航空機（物品）
Ｓ            研磨対象面
Ｊｓ          相対位置情報（位置情報）
１４          範囲確定マーカー
４            三次元撮像機
Ｇ            二者画像（画像）
Ｄｇ          画像データ
５            自走車両
６            昇降装置
６ａ          昇降台
１６          測距センサー
８ｂ          研磨ローター（研磨作用端）
１２          空気圧シリンダ（追従伸縮装置）
１３          揺動構造（追従首振り装置）
【図１】
2020124755.tif 000003
【図２】
2020124755.tif 000004
【図３】
2020124755.tif 000005
【図４】
2020124755.tif 000006
【図５】
2020124755.tif 000007
【図６】
2020124755.tif 000008
【図７】
2020124755.tif 000009
【図８】
2020124755.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月10日(2019.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨機と作業ロボットと制御装置とを備え、
前記研磨機は、前記作業ロボットの可動アームの先端部に取り付けられ、
前記制御装置は、物品の研磨対象面の位置情報に基づいて前記作業ロボット及び前記研磨機を制御することで、前記作業ロボットの動作により前記研磨機を前記研磨対象面に沿って移動させながら、前記研磨機を前記研磨対象面に対して研磨作用させる自動研磨システムであって、
範囲確定マーカーと三次元撮像機と測距センサーとを備え、
前記研磨対象面の範囲を確定する状態で前記物品に付された前記範囲確定マーカーが写る前記物品の画像が、前記三次元撮像機により撮像され、
前記測距センサーは、前記可動アームの先端部又は前記研磨機に装備されて、前記研磨対象面との間の距離を測定し、
前記制御装置は、前記画像の画像データに基づいて前記範囲確定マーカーの位置を判定することで、前記研磨対象面の前記位置情報を作成し、
前記制御装置は、作成した前記研磨対象面の位置情報に基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記作業ロボットの動作により前記研磨機を非研磨作用状態で前記研磨対象面に沿わせて走査移動させるとともに、その走査移動に伴い前記測距センサーの測定情報と前記研磨対象面の位置情報とに基づいて、前記研磨対象面における複数の補助点夫々の位置情報を生成し、
更に、前記制御装置は、生成した前記補助点の位置情報と前記研磨対象面の位置情報とに基づいて、前記研磨対象面に沿って前記研磨対象面の全面にわたり前記研磨機を研磨作用状態で移動させる研磨移動経路を設定し、 
そして、前記制御装置は、設定した前記研磨移動経路に基づいて前記作業ロボット及び前記研磨機の動作を制御することで、前記研磨機を前記研磨対象面に対して研磨作用させながら、前記作業ロボットの動作により、前記研磨機を前記研磨対象面上で前記研磨移動経路に沿って移動させる自動研磨システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記補助点の位置情報と前記研磨対象面の位置情報とに基づいて前記研磨移動経路を設定するのに、
前記補助点の位置情報と前記研磨対象面の位置情報とに基づいて前記研磨対象面における複数の内部補助点夫々の位置情報を演算し、
演算した前記内部補助点の位置情報と、前記補助点の位置情報と、前記研磨対象面の位置情報とに基づいて前記研磨移動経路を設定する、請求項１に記載の自動研磨システム。
【請求項３】
自走車両と昇降装置とを備え、
前記昇降装置は前記自走車両に搭載されて、前記作業ロボットは前記昇降装置の昇降台に設置され、
前記制御装置は、前記研磨対象面の前記位置情報に基づいて前記自走車両及び前記昇降装置の動作を制御することで、前記作業ロボットを前記研磨対象面に対する適切作業位置に移動させる、請求項１又は２記載の自動研磨システム。
【請求項４】
前記画像として、前記物品に付された前記範囲確定マーカーと、前記自走車両又は前記作業ロボットとが写る二者画像が、前記三次元撮像機により撮像され、
前記制御装置は、前記二者画像の画像データに基づいて、前記研磨対象面の位置情報として、前記研磨対象面と前記作業ロボットとの相対的な位置関係を示す相対位置情報を生成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動研磨システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記研磨機を前記研磨移動経路に沿って移動させる過程では、前記前記測距センサーが連続的に出力する計測情報に基づいて前記作業ロボットの動作を制御することで、前記距離を一定距離に保つ状態で、前記研磨機を前記研磨対象面に沿って移動させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動研磨システム。
【請求項６】
追従伸縮装置を備え、
前記追従伸縮装置は、前記研磨機の研磨作用端が前記研磨対象面から受ける反力に応じて、前記研磨作用端が前記研磨対象面に対する垂直方向に追従変位することを許す状態で、前記研磨作用端を保持する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動研磨システム。
【請求項７】
追従首振り装置を備え、
前記追従首振り装置は、前記研磨機の研磨作用端が前記研磨対象面から受ける反力に応じて、前記研磨作用端が前記研磨対象面に対する垂直姿勢に追従首振り変化することを許す状態で、前記研磨対象端を保持する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動研磨システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動研磨システムに関し、詳しくは、研磨機と作業ロボットと制御装置とを備え、研磨機は、作業ロボットの可動アームの先端部に取り付けられ、制御装置は、物品の研磨対象面の位置情報に基づいて作業ロボット及び研磨機を制御することで、作業ロボットの動作により研磨機を研磨対象面に沿って移動させながら、研磨機を研磨対象面に対して研磨作用させる自動研磨システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、航空機や鉄道車両などの物品を再塗装するにあたっては、物品表面における古い塗膜を除去する剥離処理に続いて、物品表面を研磨する研磨処理が行われるが、従来、この研磨処理は、図８に示すように、研磨機２０（サンダー）を保持した作業者の手作業で行われていた。
【０００３】
しかし、研磨処理は、研磨で発生する粉塵などが充満する作業環境で行われることから、作業者の健康被害を招く虞があり、また、航空機や鉄道車両などの大型な物品を手作業で研磨処理するには、無理な作業姿勢を強いられることが多くて、作業者の身体的な負担が大きい。
【０００４】
この為、近年では、作業ロボットにおける可動アームの先端部に研磨機を取り付けて、作業ロボットにより物品の研磨処理を行う自動研磨技術の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
適当な先行技術文献が見当たらない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、作業ロボットに研磨処理を行わせるには、作業ロボットや研磨機の動作制御のために研磨対象物品の三次元形状データが必要になる。
【０００７】
この三次元形状データを得るには、物品のＣＡＤデータ（三次元設計データ）を利用することが先ず考えられるが、物品のＣＡＤデータは機密保持などの理由で入手が難しく、また、仮に物品のＣＡＤデータを入手できたとしても、物品の使用により物品に少しでも変形が有れば実際の物品形状とＣＡＤデータとが一致しないことで、入手したＣＡＤデータを利用できないことも多い。
【０００８】
一方、物品の三次元形状データを得るのに、物品を三次元撮像機で撮像して得た画像データを利用することも考えられる。
【０００９】
しかし、物品によっては研磨処理を避けるべき研磨忌避部位（例えば、航空機におけるセンサー部やヒンジ部など）を有するものが多いが、物品を三次元撮像機で撮像して得る画像データでは、このような研磨忌避部位を判別することができないため、三次元撮像機の画像データも、作業ロボットや研磨機の動作制御のための三次元形状データとしては利用することが難しく、これらのことが自動研磨技術を実現する上で大きな支障になっている。
【００１０】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、物品のＣＡＤデータを用いることなく物品を研磨処理することができ、また、研磨忌避部位がある物品についても研磨忌避部位に対する研磨を確実に避けて研磨処理できる自動研磨システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１特徴構成は、自動研磨システムに係り、その特徴は、
研磨機と作業ロボットと制御装置とを備え、
前記研磨機は、前記作業ロボットの可動アームの先端部に取り付けられ、
前記制御装置は、物品の研磨対象面の位置情報に基づいて前記作業ロボット及び前記研磨機を制御することで、前記作業ロボットの動作により前記研磨機を前記研磨対象面に沿って移動させながら、前記研磨機を前記研磨対象面に対して研磨作用させる自動研磨システムであって、
範囲確定マーカーと三次元撮像機と測距センサーとを備え、
前記研磨対象面の範囲を確定する状態で前記物品に付された前記範囲確定マーカーが写る前記物品の画像が、前記三次元撮像機により撮像され、
前記測距センサーは、前記可動アームの先端部又は前記研磨機に装備されて、前記研磨対象面との間の距離を測定し、
前記制御装置は、前記画像の画像データに基づいて前記範囲確定マーカーの位置を判定することで、前記研磨対象面の前記位置情報を作成し、
前記制御装置は、作成した前記研磨対象面の位置情報に基づいて前記作業ロボットを制御することで、前記作業ロボットの動作により前記研磨機を非研磨作用状態で前記研磨対象面に沿わせて走査移動させるとともに、その走査移動に伴い前記測距センサーの測定情報と前記研磨対象面の位置情報とに基づいて、前記研磨対象面における複数の補助点夫々の位置情報を生成し、
更に、前記制御装置は、生成した前記補助点の位置情報と前記研磨対象面の位置情報とに基づいて、前記研磨対象面に沿って前記研磨対象面の全面にわたり前記研磨機を研磨作用状態で移動させる研磨移動経路を設定し、 
そして、前記制御装置は、設定した前記研磨移動経路に基づいて前記作業ロボット及び前記研磨機の動作を制御することで、前記研磨機を前記研磨対象面に対して研磨作用させながら、前記作業ロボットの動作により、前記研磨機を前記研磨対象面上で前記研磨移動経路に沿って移動させる点にある。
【００１２】
この構成では、制御装置は、上記画像データに基づき範囲確定マーカーの位置を判定することで、物品における研磨対象面の位置情報を作成し、そして、作成した位置情報に基づいて作業ロボット及び研磨機を制御することで、研磨機を研磨対象面に対して研磨作用させる。
具体的には、制御装置は、作成した研磨対象面の位置情報に基づいて作業ロボットを制御することで、作業ロボットの動作により研磨機を非研磨作用状態で研磨対象面に沿わせて走査移動させるとともに、その走査移動に伴い測距センサーの測定情報と研磨対象面の位置情報とに基づいて、研磨対象面における複数の補助点夫々の位置情報を生成し、
更に、制御装置は、生成した補助点の位置情報と研磨対象面の位置情報とに基づいて、研磨対象面に沿って研磨対象面の全面にわたり研磨機を研磨作用状態で移動させる研磨移動経路を設定する。
そして、制御装置は、設定した研磨移動経路に基づいて作業ロボット及び研磨機の動作を制御することで、研磨機を研磨対象面に対して研磨作用させながら、作業ロボットの動作により、研磨機を研磨対象面上で研磨移動経路に沿って移動させる。
【００１３】
したがって、物品に研磨忌避部位が有る場合、研磨対象面の範囲を確定する状態に範囲確定マーカーを物品に対して付す際に、作業者が研磨忌避部位を確認して、研磨忌避部位が研磨対象面の範囲から外れるように範囲確定マーカーを付すようにしておけば、研磨忌避部位を研磨機により研磨してしまう不都合を確実に回避することができる。
【００１４】
また、三次元撮像機による撮像で得た画像データから研磨対象面の位置情報を作成するとともに、測距センサーの測定情報と研磨対象面の位置情報とに基づき研磨対象面における複数の補助点夫々の位置情報を作成して、それら作成した研磨対象面の位置情報（ここでは、研磨対象面の三次元形状データにも相当する位置情報）と、作成した補助点の位置情報とに基づいて、作業ロボット及び研磨機を動作させるから、物品のＣＡＤデータを入手する必要もない。
【００１５】
そして、この自動研磨システムを用いて物品を研磨処理することで、物品の研磨処理において作業者が健康被害を受けることや、身体的負担を負うことを回避することができる。
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、
前記制御装置は、前記補助点の位置情報と前記研磨対象面の位置情報とに基づいて前記研磨移動経路を設定するのに、
前記補助点の位置情報と前記研磨対象面の位置情報とに基づいて前記研磨対象面における複数の内部補助点夫々の位置情報を演算し、
演算した前記内部補助点の位置情報と、前記補助点の位置情報と、前記研磨対象面の位置情報とに基づいて前記研磨移動経路を設定する点にある。
つまり、この構成では、三次元撮像機による撮像で得た画像データから研磨対象面の位置情報を作成するとともに、測距センサーの測定情報と研磨対象面の位置情報とに基づき研磨対象面における複数の補助点夫々の位置情報を作成し、更に、作成した補助点の位置情報と研磨対象面の位置情報とに基づき研磨対象面における複数の内部補助点夫々の位置情報を演算し、そして、それら作成した研磨対象面の位置情報と、作成した補助点の位置情報と、演算した内部補助点の位置情報とに基づいて、作業ロボット及び研磨機を動作させるから、物品のＣＡＤデータを入手する必要はない。
【００１６】
本発明の第３特徴構成は、第１又は第２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、
自走車両と昇降装置とを備え、
前記昇降装置は前記自走車両に搭載されて、前記作業ロボットは前記昇降装置の昇降台に設置され、
前記制御装置は、前記研磨対象面の前記位置情報に基づいて前記自走車両及び前記昇降装置の動作を制御することで、前記作業ロボットを前記研磨対象面に対する適切作業位置に移動させる点にある。
【００１７】
この構成では、自走車両の走行移動と昇降装置の昇降動作とにより、作業ロボットを物品の研磨対象面に対する適切作業位置に自動移動させるから、航空機や鉄道車両などの大型物品についても、物品の各研磨対象面を能率良く研磨処理することができる。
【００１８】
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、
前記画像として、前記物品に付された前記範囲確定マーカーと、前記自走車両又は前記作業ロボットとが写る二者画像が、前記三次元撮像機により撮像され、
前記制御装置は、前記二者画像の画像データに基づいて、前記研磨対象面の位置情報として、前記研磨対象面と前記作業ロボットとの相対的な位置関係を示す相対位置情報を生成する、点にある。
【００１９】
この構成では、上記相対位置情報に基づいて作業ロボット及び研磨機を研磨対象面に対して動作させるから、例えば、研磨対象面の位置情報と、自走車両又は作業ロボットの位置情報と、を各別の情報源から取得するのに比べ、システムの構成を簡素化することができる。
【００２０】
本発明の第５特徴構成は、第１〜第４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、前記研磨機を前記研磨移動経路に沿って移動させる過程では、前記測距センサーが連続的に出力する計測情報に基づいて前記作業ロボットの動作を制御することで、前記距離を一定距離に保つ状態で、前記研磨機を前記研磨対象面に沿って移動させる、点にある。
【００２１】
この構成では、研磨機を研磨移動経路に沿って移動させるとき、上記測距センサーの計測情報に基づいて測距センサーと研磨対象面との間の距離を一定距離に保つ状態（換言すれば、研磨機本体と研磨対象面との間の距離を研磨対象面の研磨処理に適した一定距離に保つ状態）で、研磨機を研磨対象面に沿って移動させるから、研磨対象面を均一に研磨処理することができ、これにより、研磨処理品質を高めることができる。
【００２２】
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、
追従伸縮装置を備え、
前記追従伸縮装置は、前記研磨機の研磨作用端が前記研磨対象面から受ける反力に応じて、前記研磨作用端が前記研磨対象面に対する垂直方向に追従変位することを許す状態で、前記研磨作用端を保持する、点にある。
【００２３】
この構成では、研磨対象面の凹凸形状と、研磨対象面に沿って移動させる研磨機の移動経路との間に多少の誤差があったとしても、研磨対象面に対する垂直方向への研磨作用端の上記追従変位により、上記誤差に原因する研磨作用端の研磨対象面に対する押圧力の変化を抑制することができ、これにより、研磨対象面を一層均一に研磨処理することができて、研磨処理品質を一層高めることができる。
【００２４】
本発明の第７特徴構成は、第１〜第６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、
追従首振り装置を備え、
前記追従首振り装置は、前記研磨機の研磨作用端が前記研磨対象面から受ける反力に応じて、前記研磨作用端が前記研磨対象面に対する垂直姿勢に追従首振り変化することを許す状態で、前記研磨対象端を保持する、点にある。
【００２５】
この構成では、研磨対象面の凹凸形状と、研磨対象面に沿って移動させる研磨機の移動経路との間に多少の誤差があったとしても、研磨作用端の上記追従首振り変化が許容されて、上記誤差にかかわらず研磨作用端の研磨対象面に対する垂直姿勢が保たれ、これにより、研磨対象面を一層均一に研磨処理することができて、研磨処理品質を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】自動研磨システムの全体構成を示す斜視図
【図２】作業ロボットに装備された研磨機を示す斜視図
【図３】研磨機における研磨作用端の追従首振り変化を示す側面図
【図４】範囲確定マーカーの付設状態を示す斜視図
【図５】範囲確定マーカーの斜視図
【図６】面形状の計測形態を説明する斜視図
【図７】研磨移動経路を説明する斜視図
【図８】従来の研磨処理作業の作業形態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、自動研磨システムの全体構成を示し、処理対象の航空機１の機体外表面は、再塗装処理に先立ち、古い塗膜が剥離処理により除去された状態にある。
【００２８】
処理対象の航空機１を格納した格納庫には、作業機２と制御装置３と三次元撮像機４とが配備されている。
【００２９】
作業機２は、自走車両５と昇降装置６と作業ロボット７とを備え、昇降装置６は、自走車両５に搭載されており、昇降装置６は、自走車両５に対して自走車両５の前後方向にスライド移動することができる。
【００３０】
作業ロボット７は、昇降装置６の昇降台６ａに設置されており、作業ロボット７における多関節式の可動アーム７ａの先端部には、研磨機８が取り付けられている。
【００３１】
研磨機８の先端部には、３つの研磨ローター部８ａが装備されており、これら３つの研磨ローター部８ａは、図２に示すように正三角形の各頂点に位置する状態に並列配置され、各々の研磨ローター部８ａは、研磨対象面Ｓに対する研磨作用端である研磨ローター８ｂを備えている。
【００３２】
各研磨ローター部８ａの背面側には門型フレーム９が取り付けられ、この門型フレーム９には、平行姿勢の２本の支持ロッド１０が連結されており、各支持ロッド１０は、研磨機８のフレーム部に装備された支持ホルダ１１により、支持ロッド１０の長手方向への摺動が自在な状態で保持されている。
【００３３】
即ち、各研磨ローター部８ａは、支持ロッド１０の長手方向（換言すれば、研磨対象面Ｓに対する垂直方向）への平行移動が自在な状態で研磨機８に装備されている。
【００３４】
また、門型フレーム９には、研磨機８のフレーム部に取り付けられた空気圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａが連結されている。
【００３５】
この空気圧シリンダ１２は、研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓから受ける反力に応じて研磨対象面Ｓに対する垂直方向へ追従的に変位することを許す状態で、研磨ローター部８ａを保持する追従伸縮装置を構成する。
【００３６】
即ち、研磨対象面Ｓからの反力が大きくなると、空気圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａが短縮動作して、研磨対象面Ｓから離れる側へ研磨ローター部８ａが追従変位し、逆に、研磨対象面Ｓからの反力が小さくなると、空気圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａが伸長動作して、研磨対象面Ｓに近付く側へ研磨ローター部８ａが追従変位する。
【００３７】
研磨ローター部８ａは、図３に示すように、支持ロッド１０の長手方向とは直交する軸芯ｑ周りでの揺動（首振り）が自在な状態で門型フレーム９に連結されており、この揺動構造１３は、研磨対象面Ｓから受ける反力に応じて研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓに対する垂直姿勢に追従的に首振り変化することを許す状態で、研磨ローター部８ａを保持する追従首振り装置を構成する。
【００３８】
即ち、研磨ローター部８ａは、研磨対象面Ｓからの反力に応じて軸芯ｑ周りで揺動することで、研磨対象面Ｓに対する垂直姿勢に追従首振り変化（換言すれば、追従姿勢変化）する。
【００３９】
図４は、航空機１の機体外表面に対する範囲確定マーカー１４の付設状態を示し、個々の範囲確定マーカー１４には、図５に示すように、球状反射体からなる範囲確定マーカー１４を航空機１の機体外表面に貼り付ける貼付座１４ａが付設されている。
【００４０】
範囲確定マーカー１４は、作業者による手作業により、図４，図１に示すように、航空機１の機体外表面における研磨予定箇所の四隅に貼り付けられ、貼り付けられた４つの範囲確定マーカー１４により、航空機１の機体外表面上に矩形の研磨対象面Ｓが設定される。
なお、範囲確定マーカー１４の貼り付け作業にあたっては、航空機１の機体外表面上における作業ロボット７の可動範囲をレーダーポインターなどにより航空機１の機体外表面投射するようにして、範囲確定マーカー１４の貼り付け作業を支援するようにしてもよい。
【００４１】
範囲確定マーカー１４の貼り付け作業（換言すれば、研磨対象面Ｓの確定作業）において、作業員は、航空機１の機体外表面におけるセンサー部などの研磨忌避部位を確認し、その確認の上で、研磨忌避部位が研磨対象面Ｓの範囲外に位置する状態に研磨忌避部位を避けて研磨対象面Ｓを設定するように、４つの範囲確定マーカー１４が航空機１の機体外表面に貼り付けられる。
【００４２】
作業機２は、航空機１において研磨対象面Ｓが設定された機体部分近くの初期位置まで、自走車両５の走行により移動され、この際の自走車両５の走行操作は作業者により行われてもよく、あるいはまた、制御装置３により自動的に行われてもよい。
【００４３】
三次元撮像機４は、上記初期位置に移動された作業機２と、範囲確定マーカー１４が付された機体部分との両方が撮像範囲に入る位置に設置され、そして、その位置に設置された三次元撮像機４により、範囲確定マーカー１４が付された機体部分と、作業機２との両方が写る二者画像Ｇが撮像される。
【００４４】
三次元撮像機４により撮像された二者画像Ｇの画像データＤｇは、三次元撮像機４から制御装置３に伝送され、制御装置３は、三次元撮像機４から伝送された二者画像Ｇの画像データＤｇに基づいて、以後、次の（ａ）〜（ｅ）の制御を実行する。
【００４５】
（ａ）二者画像Ｇの画像データＤｇを解析することで、航空機１に付された４つの範囲確定マーカー１４の位置、並びに、作業機２の自走車両５などに付された原点マーカー１５の位置を判定し、この判定結果に基づいて、航空機１の機体外表面に設定された矩形の研磨対象面Ｓと、前記初期位置に位置する作業機２と、の相対的な位置関係（研磨対象面Ｓ及び作業機２各々の姿勢や向きを含む）を示す相対位置情報Ｊｓを作成する。
なお、本例において作業機２には、複数の原点マーカー１５が作業機２の各所に分散配置された状態で付設され、これにより、制御装置３は、前記二者画像Ｇの画像データＤｇを解析することで、４個の範囲確定マーカー１４の相互の位置関係から研磨対象面Ｓの姿勢を判定するのと同様に、複数の原点マーカー１５の相互の位置関係から作業機２の向きを判定する。
【００４６】
即ち、この相対位置情報Ｊｓは、作業機２の前記初期位置を原点とする三次元座標系において、航空機１に付された４つの範囲確定マーカー１４夫々の三次元座標を特定することで、航空機１の機体外表面に設定された研磨対象面Ｓの位置を示す。
【００４７】
（ｂ）生成した相対位置情報Ｊｓに基づいて、自走車両５及び昇降装置６を制御することで、初期位置からの自走車両５の移動動作、並びに、昇降装置６の昇降動作及びスライド移動動作により、昇降装置６の昇降台６ａに設置された作業ロボット７を研磨対象面Ｓに対する最適作業位置に移動させる。
【００４８】
（ｃ）最適作業位置に移動させた作業ロボット７を相対位置情報Ｊｓ（即ち、研磨対象面Ｓの位置情報）に基づいて制御することで、研磨ローター８ｂは停止させたままの状態で、研磨機２を、図６において矢印で示すように、作業対象面Ｓの各辺及び１つの対角線に沿って一筆書きの形態で、作業ロボット７の動作により走査移動させる。
【００４９】
そして、この走査移動に伴い、研磨機２とともに可動アーム７ａの先端部に取り付けられた測距センサー１６により、研磨対象面Ｓ上における複数の補助点１７（図６において×印で示す）の夫々での測距センサー１６と研磨対象面Ｓとの間の距離を測定し、その測定結果と前記相対位置情報Ｊｓとに基づいて、それら複数の補助点１７夫々の位置情報（即ち、前記した三次元座標系における三次元座標）を生成する。
【００５０】
また、それら補助点１７の位置情報と前記相対位置情報Ｊｓとに基づいて、研磨対象面Ｓ上における複数の内部補助点１８（図６において△印で示す）夫々の位置情報（前記した三次元座標系における三次元座標）を演算する。
【００５１】
（ｄ）これら補助点１７及び内部補助点１８の位置情報を作成するのに続き、前記相対位置情報Ｊｓ、並びに、複数の補助点１７及び複数の内部補助点１８夫々の位置情報に基づいて、研磨対象面Ｓの幅に対応する蛇行幅で研磨対象面Ｓに沿って研磨対象面Ｓの全範囲にわたり研磨機８を蛇行移動させる図７に示すような研磨移動経路Ｋを設定する。
【００５２】
（ｅ）その後、設定した研磨移動経路Ｋに基づいて作業ロボット７及び研磨機８の動作を制御することで、研磨機８の研磨ローター８ｂを研磨対象面Ｓに対して研磨作用させながら、作業ロボット７の動作により、研磨機８を研磨対象面Ｓ上で研磨移動経路Ｋに沿って移動させ、これにより、研磨対象面Ｓの全範囲を研磨処理する。
【００５３】
研磨機８を研磨移動経路Ｋに沿って移動させる過程では、前記測距センサー１６により、測距センサー１６と研磨対象面Ｓとの間の距離を連続的に計測し、この測距センサー１６の計測情報に基づいて作業ロボット７の動作制御を補正することで、研磨機７と研磨対象面Ｓとの間の距離を研磨処理に適した距離に保つ。
なお、本例では、測距センサー１６の計測情報に基づいて作業ロボット７の動作制御を補正するのに、具体的には、前記相対位置情報Ｊｓ、並びに、補助点１７及び内部補助点１８夫々の位置情報を測距センサー１６の計測情報に基づいて補正するようにしている。
【００５４】
また、この研磨移動経路Ｋに沿った研磨機８の移動では、前記した追従伸縮装置としての空気圧シリンダ１２の伸縮機能により、研磨機８の研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓから受ける反力に応じて、研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓに対する垂直方向に追従的に変位する。
【００５５】
さらに、前記した追従首振り装置としての研磨ローター部８ａにおける揺動構造１３の機能により、研磨機８の研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓから受ける反力に応じて、研磨ローター部８ａが研磨対象面Ｓに対する垂直姿勢に追従的に首振り変化（姿勢変化）する。
【００５６】
即ち、研磨対象面Ｓの実際の面形状に対して研磨移動経路Ｋの設定に多少の誤差があったとしても、これら測距センサー１６の計測情報に基づく研磨機７と研磨対象面Ｓとの間の距離の最適化、空気圧シリンダ１２による研磨ローター部８ａの追従変位、並びに、揺動構造１３による研磨ローター部分８ａの追従首振り変化により、研磨対象面Ｓを均一に研磨処理することができる。
【００５７】
上記（ａ）〜（ｅ）の制御により、１つの研磨対象面Ｓに対する研磨処理が終了すると、作業員による手作業により研磨忌避箇所を確認しながら、航空機１の機体外表面における次の研磨予定箇所の四隅に範囲確定マーカー１４が貼り付けられ、これにより、次の研磨対象面Ｓが航空機１の機体外表面上に設定される。
【００５８】
また、航空機１において上記次の研磨対象面Ｓが設定された機体部分近くの次の初期位置まで作業機２が移動されるとともに、三次元撮像機４が移動されて、移動された三次元撮像機４により次の前記二者画像Ｇが撮像される。
【００５９】
そして、この二者画像Ｇの画像データＤｇに基づいて制御装置３が再び上記（ａ）〜（ｅ）の制御を実行することで、次の研磨対象面Ｓが研磨処理され、以降、同じ作業手順を繰り返すことで、航空機１における機体外表面のほぼ全体を作業ロボット７により自動研磨する。
【００６０】
なお、各研磨対象面Ｓについて、測距センサー１６の計測情報に基づいて補正された相対位置情報Ｊｓ、並びに、補助点１７及び内部補助点１８夫々の位置情報により特定される研磨対象面Ｓの位置関連情報は、研磨対象面Ｓの研磨処理後も制御装置３に保管され、保管された位置関連情報は、研磨処理済みの研磨対象面Ｓ（即ち、再塗装対象面）を同様の作業ロボットにより自動塗装する際に、作業ロボットの動作制御プログラムを自動生成するのに利用される。
また、作業機２に集塵機を搭載して、研磨作業で発生する粉塵を搭載集塵機により捕集するようにしてもよい。
【００６１】
〔別実施形態〕
次に本発明の別実施形態を列記する。
【００６２】
上記の実施形態では、航空機１の機体外表面に付された範囲確定マーカー１４と、作業機２に付された原点マーカー１５とが写る二者画像Ｇを、三次元撮像機４により撮像するようにしたが、これに代え、作業機２や作業ロボット７に搭載した三次元撮像機４により、航空機１の機体外表面に付された範囲確定マーカー１４が写る画像Ｇを撮像し、この画像Ｇの画像データＤｇに基づいて、制御装置３に研磨対象面Ｓの位置情報を作成させるようにしてもよい。
【００６３】
範囲確定マーカー１４は、前述の実施形態で示した球状反射体に限らず、シール状やメダル状のマーカー、あるいは、レーザーポインターなどにより投射する光点など、三次元撮像機４により撮像する画像Ｇにおいて認識できるものであれば、どのようなものであってもよい。
また、作業機２に原点マーカー１５を付設する場合、その付設箇所は、自走車両５、昇降装置８、作業ロボット７など、作業機２におけるいずれの箇所に原点マーカー１５を付設してもよい。
【００６４】
前述の実施形態では、４つの範囲確定マーカー１４を使用して矩形の研磨対象面Ｓを設定する例を示したが、３つの範囲確定マーカー１４を使用して三角形の研磨対象面Ｓを設定したり、５つの範囲確定マーカー１４を使用して５角形の研磨対象面Ｓを設定したりするようにしてもよく、使用する範囲確定マーカー１４の数、及び、設定する研磨対象面Ｓの形状は任意である。
【００６５】
また、１つの範囲確定マーカー１４を研磨予定箇所の中央部に付すことで、付された範囲確定マーカー１４を中心とする所定の範囲が研磨対象面Ｓとして制御装置３に認知されるようにしてもよい。
【００６６】
前述の実施形態では、航空機１を研磨対象の物品とする例を示したが、研磨対象の物品は、航空機に限らず、鉄道車両や船舶あるいは自動車ボディーや建造物など、どのようなものであってもよい。
【００６７】
また、研磨の目的も、再塗装にあたっての下地処理に限らず、物品の磨き処理や古い塗膜の除去処理など、どのような目的の研磨処理であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、各種物品を種々の目的で研磨処理するのに利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
８            研磨機
７            作業ロボット
３            制御装置
７ａ          可動アーム
１            航空機（物品）
Ｓ            研磨対象面
Ｊｓ          相対位置情報（位置情報）
１４          範囲確定マーカー
４            三次元撮像機
Ｇ            二者画像（画像）
Ｄｇ          画像データ
５            自走車両
６            昇降装置
６ａ          昇降台
１６          測距センサー
８ｂ          研磨ローター（研磨作用端）
１２          空気圧シリンダ（追従伸縮装置）
１３          揺動構造（追従首振り装置）