(57)【要約】【課題】自律的に障害物を回避する移動体を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る移動体１は、長尺部材２を覆い、長尺部材２の長手方向に連通する開口部３ａを有するフレーム３と、フレーム３を長尺部材２に沿って移動させる第１の駆動部（例えば、第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８及び第４の駆動部９）、第１の駆動部を制御する制御部１２と、を備え、制御部１２は、長尺部材２の長手方向に存在する障害物４に関する情報に基づいて、障害物４が開口部３ａを通過するように、第１の駆動部を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺部材を覆い、前記長尺部材の長手方向に連通する開口部を有するフレームと、
前記フレームを前記長尺部材に沿って移動させる第１の駆動部と、
前記第１の駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記長尺部材の長手方向に存在する障害物に関する情報に基づいて、前記障害物が前記開口部を通過するように、前記第１の駆動部を制御する移動体。
【請求項２】
前記フレームに設けられ、前記障害物を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部からの前記障害物の検出情報に基づいて、前記第１の駆動部を制御する請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記フレームに設けられ、前記検出部を前記長尺部材の周方向に移動させる第２の駆動部を備える請求項２に記載の移動体。
【請求項４】
前記制御部は、前記フレームにおける前記長尺部材の周方向の両端部の間を前記フレーム上で前記検出部が往復するように前記第２の駆動部を制御する請求項３に記載の移動体。
【請求項５】
前記制御部は、予め設定されている前記障害物の位置情報に基づいて、前記第１の駆動部を制御する請求項１に記載の移動体。
【請求項６】
撮像部又は投影部と、
前記フレームに設けられ、前記撮像部又は前記投影部を前記長尺部材の周方向に移動させる第３の駆動部を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動体。
【請求項７】
前記制御部は、前記障害物が前記開口部を通過するように前記第１の駆動部を制御して前記フレームを前記長尺部材の周方向に移動させたとき、前記フレームが前記長尺部材の周方向に移動する直前の前記撮像部又は前記投影部における前記長尺部材の周方向の位置を維持するように前記第３の駆動部を制御する請求項６に記載の移動体。
【請求項８】
長尺部材を覆い、前記長尺部材の長手方向に連通する開口部を有するフレームが前記長尺部材に沿って移動する際に、前記長尺部材の長手方向に存在する障害物に関する情報に基づいて、前記障害物が前記開口部を通過するように、前記フレームを移動させる移動体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体及び移動体の制御方法に関し、例えば、長尺部材に沿って移動する移動体及び移動体の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に長尺部材に沿って移動する移動体は、建築機器や撮影機器などに用いられている。例えば、特許文献１には、メインフレームと、メインフレームに設けられ、且つ柱体を抱きかかえ可能な開閉フレームと、メインフレームを柱体の長手方向に移動させる第１の駆動部と、メインフレームを柱体の周方向に移動させる第２の駆動部と、柱体の溶接部を検出する探傷位置検出センサと、溶接部の傷を探索する探傷センサと、を備える探傷ロボットが開示されている。このような探傷ロボットは、柱体に沿って上昇移動した際にケーブル引き込み部などの障害物が存在すると、開閉フレームに形成された開口隙間を利用して障害物を通過させることができる構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の探傷ロボットは、開閉フレームの開口隙間を利用して障害物を通過させることができる構成とされているが、作業員が操作して開閉フレームの開口隙間に障害物が通過するように制御する必要がある。つまり、特許文献１の探傷ロボットは、自律的に障害物を回避する構成ではない。
【０００５】
本発明の目的は、上述した課題を解決するためになされたものであり、自律的に障害物を回避する移動体及び移動体の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る移動体は、
長尺部材を覆い、前記長尺部材の長手方向に連通する開口部を有するフレームと、
前記フレームを前記長尺部材に沿って移動させる第１の駆動部と、
前記第１の駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記長尺部材の長手方向に存在する障害物に関する情報に基づいて、前記障害物が前記開口部を通過するように、前記第１の駆動部を制御する。
本発明の一形態に係る移動体の制御方法は、
長尺部材を覆い、前記長尺部材の長手方向に連通する開口部を有するフレームが前記長尺部材に沿って移動する際に、前記長尺部材の長手方向に存在する障害物に関する情報に基づいて、前記障害物が前記開口部を通過するように、前記フレームを移動させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、自律的に障害物を回避する移動体及び移動体の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態の移動体が長尺部材に沿って移動する様子を模式的に示す図である。
【図２】図１の拡大図である。
【図３】実施の形態の移動体を模式的に示す斜視図である。
【図４】実施の形態の移動体を模式的に示す正面図である。
【図５】実施の形態の移動体における第１の駆動部、第２の駆動部、第３の駆動部及び第４の駆動部を模式的に示す図である。
【図６】実施の形態の移動体における制御系のブロック図である。
【図７】実施の形態の移動体の制御方法のフローチャート図である。
【図８】他の実施の形態の移動体を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る移動体及び移動体の制御方法について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１０】
先ず、本実施の形態の移動体及び移動体の制御方法の概要を説明する。図１は、本実施の形態の移動体が長尺部材に沿って移動する様子を模式的に示す図である。図２は、図１の拡大図である。
【００１１】
移動体１及び当該移動体１の制御方法は、図１及び図２に示すように、長尺部材２を覆い、長尺部材２の長手方向に連通する開口部３ａを有するフレーム３が当該長尺部材２に沿って移動する際に、長尺部材２の長手方向に存在する障害物４に関する情報に基づいて、障害物４が開口部３ａを通過するように、フレーム３を移動させる。これにより、自律的に障害物を回避することができる。
【００１２】
次に、本実施の形態の移動体及び移動体の制御方法を具体的に説明する。先ず、本実施の形態の移動体の具体的な構成を説明する。図３は、本実施の形態の移動体を模式的に示す斜視図である。図４は、本実施の形態の移動体を模式的に示す正面図である。図５は、本実施の形態の移動体における第１の駆動部、第２の駆動部、第３の駆動部及び第４の駆動部を模式的に示す図である。図６は、本実施の形態の移動体における制御系のブロック図である。
【００１３】
ここで、移動体１が移動する長尺部材２は、図１及び図２に示すように、断面形状が円形のパイプ部材（以下、長尺部材と同じ符号を付する。）であり、複数本の支柱５によって下方から支持されている。但し、長尺部材２は、パイプ部材に限らず、また、断面形状が円形でなく多角形でもよい。
【００１４】
移動体１は、支柱５やパイプ部材２から突出する部材などが障害物４として干渉しないようにパイプ部材２に沿って移動する。つまり、移動体１は、パイプ部材２をガイドとして移動する。
【００１５】
移動体１は、図３及び図４に示すように、フレーム３、第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８、第４の駆動部９、検出部１０、撮像部１１及び制御部１２を備えている。
【００１６】
フレーム３は、上述のように、パイプ部材２を覆い、パイプ部材２の長手方向に連通する開口部３ａを備えている。つまり、開口部３ａは、フレーム３の厚さ方向に形成されており、フレーム３の厚さ方向の一方の面３ｂから他方の面３ｃまで連続する。そして、開口部３ａは、支柱５の幅寸法より広い幅寸法Ｔ１を有する。但し、開口部３ａの幅寸法Ｔ１は、障害物を通すことができる幅寸法であればよい。
【００１７】
本実施の形態のフレーム３は、所定の高さを有する円形の筒状部材に開口部３ａとしてスリットが高さ方向に形成されており、内周面３ｄがパイプ部材２の外周面と所定の間隔を開けて配置されている。そのため、内周面３ｄは、パイプ部材２の外周面と対応する円弧面である。但し、パイプ部材２の太さや外周面の形状に応じて、フレーム３の内周面３ｄとパイプ部材２の外周面との関係は変化する。
【００１８】
第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８及び第４の駆動部９は、フレーム３の内周面３ｄに固定されている。詳細には、第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８及び第４の駆動部９は、フレーム３の周方向に略等しい間隔で配置されている。これらの第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８及び第４の駆動部９は、等しい構成とされているので、第１の駆動部６を代表して説明する。但し、フレーム３を移動させるための駆動部の個数は特に限定されない。
【００１９】
第１の駆動部６は、フレーム３をパイプ部材２に沿って移動させる。本実施の形態の第１の駆動部６は、図５に示すように、車輪１３、第１のアクチュエータ１４及び第２のアクチュエータ１５を備えている。
【００２０】
車輪１３は、ゴムなどの被覆部材によって被覆された回転体である。第１のアクチュエータ１４は、車輪１３を支持し、車輪１３の回転軸１４ａを中心に当該車輪１３を回転させるための駆動手段である。第２のアクチュエータ１５は、車輪１３を支持し、車輪１３の旋回軸１５ａを中心に当該車輪１３を旋回させるための駆動手段である。旋回軸１５ａは、フレーム３における内周面３ｄの略直径上に配置されており、回転軸１４ａに対して略直交する方向に配置されている。
【００２１】
これらの第１のアクチュエータ１４のモータ１４ｂ及び第２のアクチュエータ１５のモータ１５ｂは、制御部１２から入力される制御情報に基づいて制御される。
【００２２】
第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８及び第４の駆動部９は、第２のアクチュエータ１５の駆動力によって回転軸１４ａをパイプ部材２の長手方向と略直交する方向に配置すると、第１のアクチュエータ１４の駆動力によって移動体１をパイプ部材２の長手方向に移動させることができる。
【００２３】
一方、第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８及び第４の駆動部９は、第２のアクチュエータ１５の駆動力によって回転軸１４ａをパイプ部材２の長手方向と略平行に配置すると、第１のアクチュエータ１４の駆動力によって移動体１をパイプ部材２の周方向に移動させることができる。
【００２４】
ここで、車輪１３をパイプ部材２に押し付けるためのバネなどの弾性部材（図示を省略）を備えていることが好ましい。これにより、パイプ部材２の太さの違いを吸収して、車輪１３を良好にパイプ部材２に押し付けることができる。但し、車輪１３をパイプ部材２に所定の圧力で押し付けるように、別途、設けた圧力センサの検出情報に基づいて制御されるアクチュエータを備えてもよい。
【００２５】
検出部１０は、パイプ部材２の長手方向に存在する障害物４を検出する。本実施の形態の検出部１０は、例えば超音波センサや取得した画像に基づいて障害物４の位置を検出する画像距離センサなどの測距センサを備えている。但し、検出部１０としては、障害物４の位置情報を検出することができるセンサであれば、特に限定されない。
【００２６】
検出部１０は、フレーム３の厚さ方向の一方の面３ｂ及び他方の面３ｃの両方に設けられている。但し、一方向にのみ進めばよい用途の場合は、フレーム３の厚さ方向の一方の面３ｂ及び他方の面３ｃのうち、移動体１が移動する側の面に検出部１０を設ければよい。検出部１０の検出情報は、制御部１２に出力される。
【００２７】
ここで、検出部１０は、パイプ部材２の周方向に移動可能な構成であることが好ましい。そこで、本実施の形態では、検出部１０をパイプ部材２の周方向に移動させるための第５の駆動部１６を備えている。
【００２８】
第５の駆動部１６は、レール１６ａ、摺動部１６ｂ及びモータ１６ｃを備えている。レール１６ａは、フレーム３の厚さ方向の一方の面３ｂ及び他方の面３ｃのうち、検出部１０が配置される側の面に固定されており、フレーム３の厚さ方向から見てフレーム３の内周面３ｄに対応する円弧状に形成されている。
【００２９】
摺動部１６ｂは、レール１６ａに沿って摺動可能である。摺動部１６ｂには、検出部１０が固定されている、モータ１６ｃは、摺動部１６ｂに固定されており、制御部１２から入力される制御情報に基づいて駆動する。モータ１６ｃが駆動すると、モータ１６ｃの駆動力がレール１６ａを介して摺動部１６ｂに伝達され、摺動部１６ｂはレール１６ａに沿って摺動する。検出部１０が複数ある場合は、以上のような検出部１０をパイプ部材２の周方向に移動させるための構成も複数設けることが好ましい。
【００３０】
その結果、検出部１０は、フレーム３の厚さ方向の一方の面３ｂ及び他方の面３ｃのうち、移動体１が移動する側の面上でパイプ部材２の周方向に移動可能となり、検出部１０が固定されている場合に比べて広い範囲でパイプ部材２の長手方向に存在する障害物４を検出することができる。
【００３１】
撮像部１１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などの撮像素子を備えており、撮像アングルを傾けたり（所謂チルト）、撮像アングルを振ったり（所謂パン）することができる構成とされている。撮像部１１は、フレーム３の外周面３ｅに設けられている。
【００３２】
ここで、撮像部１１は、パイプ部材２の周方向に移動可能な構成であることが好ましい。そこで、本実施の形態では、撮像部１１をパイプ部材２の周方向に移動させるための第６の駆動部１７を備えている。
【００３３】
第６の駆動部１７は、レール１７ａ、摺動部１７ｂ及びモータ１７ｃを備えている。レール１７ａは、フレーム３の外周面３ｅに固定されており、長手方向がフレーム３の周方向に延在している。
【００３４】
摺動部１７ｂは、レール１７ａに沿って摺動可能である。摺動部１７ｂには、撮像部１１が固定されている、モータ１７ｃは、摺動部１７ｂに固定されており、制御部１２から入力される制御情報に基づいて駆動する。モータ１７ｃが駆動すると、モータ１７ｃの駆動力がレール１７ａを介して摺動部１７ｂに伝達され、摺動部１７ｂはレール１７ａに沿って摺動する。
【００３５】
その結果、撮像部１１は、フレーム３の外周面３ｅ上でパイプ部材２の周方向に移動可能とある。つまり、撮像部１１とフレーム３とは相対的に移動可能となり、撮像部１１が固定されている場合に比べて広い範囲で撮像することができ、撮像の自由度を向上させることができる。
【００３６】
制御部１２は、詳細は後述するが、検出部１０から入力される検出情報に基づいて、障害物４がフレーム３の開口部３ａを通過するように、第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８、及び第４の駆動部９の各モータ１４ｂ、１５ｂを制御する。さらに、制御部１２は、撮像部１１、第５の駆動部１６のモータ１６ｃ及び第６の駆動部１７のモータ１７ｃを制御する。
【００３７】
次に、本実施の形態の移動体１の制御方法を以下に説明する。図７は、本実施の形態の移動体の制御方法のフローチャート図である。
【００３８】
先ず、作業者がパイプ部材２の外周面をフレーム３で覆うように、パイプ部材２の端部をフレーム３の内部に挿入する。次に、制御部１２は、第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８並びに第４の駆動部９の各モータ１４ｂ、１５ｂ、第６の駆動部１７のモータ１７ｃ及び撮像部１１を制御し、移動体１をパイプ部材２の長手方向に移動させると共に、撮像部１１を所望の撮像アングルにする（Ｓ１）。
【００３９】
ここで、フレーム３の厚さ方向の一方の面３ｂ及び他方の面３ｃのうち、移動体１が移動する側の面上で、フレーム３の開口部３ａを挟んでパイプ部材２の周方向に検出部１０を往復させることが好ましい。つまり、制御部１２は、摺動部１６ｂがレール１６ａに沿ってフレーム３の開口部３ａを挟んでパイプ部材２の周方向に往復するように、第５の駆動部１６のモータ１６ｃを制御することが好ましい。これにより、フレーム３の厚さ方向の一方の面３ｂ又は他方の面３ｃの略全域で移動体１の移動方向に存在する障害物４を検出することができる。
【００４０】
次に、制御部１２は、検出部１０から障害物４を検出した旨の情報が入力されたか否かを判定する（Ｓ２）。制御部１２は、検出部１０から障害物４を検出した旨の情報が入力されていないと（Ｓ２のＮＯ）、判定直前の制御を継続するべく、Ｓ１の工程に戻る。
【００４１】
一方、制御部１２は、検出部１０から障害物４を検出した旨の情報が入力されると（Ｓ２のＹＥＳ）、障害物４がフレーム３の開口部３ａを通過するように、第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８並びに第４の駆動部９の各モータ１４ｂ、１５ｂを制御する（Ｓ３）。これにより、フレーム３がパイプ部材２の周方向に移動すると共に、パイプ部材２の長手方向に移動して、障害物４がフレーム３の開口部３ａを通過する。
【００４２】
このとき、制御部１２は、例えばパイプ部材２の周方向に往復する検出部１０の位置情報及び検出部１０に対する障害物４の位置情報などに基づいて、フレーム３に対する障害物４の位置情報を導き出し、導き出した障害物４の位置情報に基づいてフレーム３の開口部３ａの位置を制御する。
【００４３】
ここで、フレーム３がパイプ部材２の周方向に移動しても、撮像部１１の撮像アングルが略変化しないことが好ましい。つまり、制御部１２は、フレーム３がパイプ部材２の周方向に移動する直前の、撮像部１１におけるパイプ部材２の周方向の位置を維持するように、第６の駆動部１７のモータ１７ｃを制御することが好ましい。これにより、フレーム３がパイプ部材２の周方向に移動しても、撮像部１１におけるパイプ部材２の周方向の位置が略変化することがなく、撮像部１１の撮像アングルを維持することができる。
【００４４】
障害物４がフレーム３の開口部３ａを通過すると、制御部１２は、移動体１がパイプ部材２の長手方向への移動を継続するように、Ｓ１の工程に戻る。このとき、フレーム３におけるパイプ部材２の周方向の基準位置を予め設定しておき、制御部１２は、当該基準位置にフレーム３を戻してから、移動体１をパイプ部材２の長手方向に移動させてもよく、障害物４がフレーム３の開口部３ａを通過した状態を維持するように、移動体１をパイプ部材２の長手方向に移動させてもよい。
【００４５】
このような移動体１及び移動体１の制御方法は、パイプ部材２の長手方向に存在する障害物４に関する情報に基づいて、自律的に障害物４を回避することができる。
【００４６】
また、フレーム３をパイプ部材２の周方向に移動させることができると共に、撮像部１１もパイプ部材２の周方向に移動させることができ、結果として、撮像部１１をパイプ部材２の周方向全域に移動させることができる。そのため、パイプ部材２の長手方向に存在する障害物４を回避しつつ、撮像の自由度を向上させることができる。
【００４７】
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００４８】
上記実施の形態の制御部１２は、検出部１０の検出情報に基づいて障害物４がフレーム３の開口部３ａを通過するように当該フレーム３を移動させているが、予め記憶部（図示を省略）に格納した障害物４の位置情報を読み出し、当該位置情報に基づいて障害物４がフレーム３の開口部３ａを通過するように当該フレーム３を移動させてもよい。
【００４９】
上記実施の形態では、一つの検出部１０をパイプ部材２の周方向に移動させることで、障害物４を検出しているが、図８に示すように、複数の検出部１０をフレーム３の高さ方向の一方の面３ｂ及び他方の面３ｃのうち、移動体１が移動する側の面に設けることで、障害物４を検出してもよい。このとき、制御部１２は、障害物４を検出した検出部１０の位置情報に基づいて、当該障害物４の位置情報を導き出す。
【００５０】
上記実施の形態のフレーム３は、一体的な筒状部材で構成したが、フレーム３の厚さ方向に延在する軸によって開閉可能な構成としてもよい。これにより、パイプ部材２の所望の位置に移動体１を配置することができる。
【００５１】
上記実施の形態の第１の駆動部６、第２の駆動部７、第３の駆動部８及び第４の駆動部９は、フレーム３におけるパイプ部材２の周方向への移動と長手方向への移動との機能を担っているが、この限りでない。移動体１は、フレーム３におけるパイプ部材２の周方向への移動を担う駆動部と、フレーム３におけるパイプ部材２の長手方向への移動を担う駆動部と、を個別に備えていてもよい。
上記実施の形態の移動体１は、撮像部１１を備えているが、投影部などでもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  移動体
２  長尺部材（パイプ部材）
３  フレーム、３ａ  開口部
４  障害物
５  支柱
６  第１の駆動部
７  第２の駆動部
８  第３の駆動部
９  第４の駆動部
１２  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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