(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走行輪により球体面上に接触しつつ、球体上にある追従目標の位置を検出しながら、前記追従目標に追従して走行移動する球面移動体であって、
鉛直方向にある両極を南北極とする前記球体上における前記球面移動体の緯度情報を検出する緯度情報検出手段を備えると共に、
前記緯度情報検出手段により検出される緯度情報に基づいて、
重力により球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御情報、もしくは、前記複数の走行輪の接地緯度の差に起因して前記複数の走行輪が、前記追従目標となる等緯度から外れる移動を抑制する第二移動抑制制御情報の何れか一種以上を、生成する移動抑制制御情報生成手段を備え、
前記移動抑制制御情報生成手段により生成される抑制制御情報に基づいて、前記追従目標に追従した走行移動を行なう構成で、
前記球体の南半球上を走行移動する場合において、前記第一移動抑制制御情報が、前記緯度情報に基づき、前記球面移動体が低緯度を移動する場合ほど、鉛直上方への移動を促進する制御情報である球面移動体。
【請求項２】
複数の走行輪により球体面上に接触しつつ、球体上にある追従目標の位置を検出しながら、前記追従目標に追従して走行移動する球面移動体であって、
鉛直方向にある両極を南北極とする前記球体上における前記球面移動体の緯度情報を検出する緯度情報検出手段を備えると共に、
前記緯度情報検出手段により検出される緯度情報に基づいて、
重力により球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御情報、もしくは、前記複数の走行輪の接地緯度の差に起因して前記複数の走行輪が、前記追従目標となる等緯度から外れる移動を抑制する第二移動抑制制御情報の何れか一種以上を、生成する移動抑制制御情報生成手段を備え、
前記移動抑制制御情報生成手段により生成される抑制制御情報に基づいて、前記追従目標に追従した走行移動を行なう構成で、
前記第一移動抑制制御情報が、前記追従目標の位置検出結果から設定される実目標位置に対して、前記緯度情報に基づいて、前記実目標位置より鉛直上側の虚目標位置を設定し、前記虚目標位置に追従した走行移動を行なう制御情報である球面移動体。
【請求項３】
前記緯度情報より求まる前記複数の走行輪夫々の接地緯度より、前記走行輪が夫々等緯度走行を行なった場合の走行移動経路長の関係を求め、前記走行移動経路長の関係に基づいて前記第二移動抑制制御情報が生成される請求項１又は２記載の球面移動体。
【請求項４】
前記緯度情報と前記追従目標の位置との両方の情報に基づいて、前記球体の大円に沿った走行を行う場合の大円走行方向と、前記追従目標の位置のみに依存した追従走行をする場合の追従走行方向との関係から、前記第二移動抑制制御情報が生成される請求項１又は２記載の球面移動体。
【請求項５】
複数の走行輪により球体面上に接触しつつ、球体上にある追従目標の位置を検出しながら、前記追従目標に追従して走行移動する球面移動体の追従制御方法であって、
鉛直方向にある両極を南北極とする前記球体上における前記球面移動体の緯度情報を検出し、検出される前記緯度情報に基づいて、
前記球面移動体が重力により球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御、もしくは、前記複数の走行輪の接地緯度の差に起因して前記複数の走行輪が、前記追従目標となる等緯度から外れる移動を抑制する第二移動抑制制御のいずれか一種以上を伴い、
前記球体の南半球上を走行移動する場合において、前記第一移動抑制制御が、前記緯度情報に基づき、前記球面移動体が低緯度を移動する場合ほど、鉛直上方への移動を促進する制御である球面移動体の追従制御方法。
【請求項６】
複数の走行輪により球体面上に接触しつつ、球体上にある追従目標の位置を検出しながら、前記追従目標に追従して走行移動する球面移動体の追従制御方法であって、
鉛直方向にある両極を南北極とする前記球体上における前記球面移動体の緯度情報を検出し、検出される前記緯度情報に基づいて、
前記球面移動体が重力により球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御、もしくは、前記複数の走行輪の接地緯度の差に起因して前記複数の走行輪が、前記追従目標となる等緯度から外れる移動を抑制する第二移動抑制制御のいずれか一種以上を伴い、
前記第一移動抑制制御が、前記追従目標の位置検出結果から設定される実目標位置に対して、前記緯度情報に基づいて、前記実目標位置より鉛直上側の虚目標位置を設定し、前記虚目標位置に追従した走行移動を行なう制御である球面移動体の追従制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、都市ガスタンク等として使用される球形ホルダーの内外面を移動する球面移動体の走行移動制御に関するものであり、さらに詳細には、複数の走行輪により球体面上に接触しつつ、球体上にある溶接線等の追従目標の位置を検出しながら、この追従目標に追従して走行移動する球面移動体の追従制御方法、もしくは、このような球面移動体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガスの貯蔵等に使用される球形ホルダーは、図９に示すように、その経方向、緯方向の溶接線８を備えて構成されており、この溶接線８の検査を１０年単位で行なう必要がある。
【０００３】
従来、このような溶接線８の検査は、球形ホルダーの塗装を溶接線に沿って剥離させ、その溶接線に沿って球面移動体を走行移動させて、球面移動体に備えられる検査装置を使用して行われる。
【０００４】
この用途の球面移動体は、通常、溶接線自動追従走行体（特願平１１−０８９２５８号等）に開示されているように、溶接線の位置を溶接線位置検出センサによって検出し、この検出結果に基づいて、溶接線に沿った追従走行を行なうものである。従って、制御は、所謂、フィードバック形態となる。
【０００５】
この種の球面移動体は、通常、図１に示すように、移動体の前後方向に左右一対の走行輪３としての磁気吸着車輪を備え、左右に夫々備えられる走行輪の回転速度が独立に制御される。平面上の直進走行にあたっては、左右一対の走行輪を等速で回転させることで直進走行を、何れかの走行輪の速度を他方より増速もしくは減速することにより操舵走行を行なうことができる。
【０００６】
従って、追従走行にあたっては、図８に示すように、例えば、溶接線からの球面走行体幅方向中央位置の距離（溶接線の位置）、さらには球面走行体の球面上での姿勢情報（ここで姿勢情報とは、溶接線の長手方向と球面移動体前後方向との傾き）を検出すると共に、検出結果を追従制御装置５に入力し、この追従制御装置５によって、追従目標に追従するのに必要な制御情報である、左右走行輪の速度情報（実際上は、操舵情報である速度差情報）を生成して、各駆動モータに送り、追従走行が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、等緯度方向に設けられた溶接線の検査においては、従来、オペレータが軌道修正を行なっている場合もある。
このような軌道修正は、球面走行体が球面下部側である南極側を走行移動する場合に、比較的頻繁に必要となり障害となる。
【０００８】
本願の目的は、例えば、等緯度方向に球面体移動体が移動する場合にあっても、オペレータ等による軌道修正をできるだけ少なくできる追従制御方法および球面移動体を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明を完成するにあたり、発明者らは、球面走行体が南半球側で、等緯度走行を行なう場合に、良好な追従が行なえない原因に関して検討を重ねると共に、その解決策を検討した。結果、外乱要因として、以下の２種があることが判明した。
【００１０】
１  重力の影響
球面移動体が球体面上に接触しながら走行移動をする場合、図３（イ）に示すように、球面移動体自体が有する自重Ｇの影響を受け、この自重により鉛直下方側への移動が発生する。
従って、この重力の影響を解消すべきであるが、このような重力Ｇの影響は、走行面に直交する方向の走行輪の接地圧に影響する成分と、球面に沿った方向に影響し摺動方向に働く成分Ｓがある。
しかも、この成分の区分けは、球面移動体の緯度αに依存する。
従って、球面移動体が存する緯度に依存して、この摺動側の要因を除去すべきである。
【００１１】
２  走行輪の等緯度走行における走行移動経路差の影響
通常、球面移動体は、移動体中央に対して、左右均等振り分けされた左右一対の走行輪を備えて構成される。
そして、走行開始時に緯線方向に球面走行体が姿勢付けられて走行を始める、即ち、移動体中央が球体の緯線に一致した走行体姿勢を取りながら走行を開始する場合がある。
このような状況で、左右の走行輪が等速で走行すると、南半球の場合、図３  （ニ）に示すように、緯度の低い側に位置する走行輪の描くべき等緯度走行移動経路（小円ＳＣ１）が、緯度の高い側に位置する走行輪の描くべき等緯度走行移動経路（小円ＳＣ２）より、円周長において長いこととなる。
【００１２】
換言すれば、球面移動体の姿勢を緯線に合わせた状態で、左右走行輪を等速で、等緯度方向に走行移動を開始すると、球面移動体は、北極側を向く姿勢、即ち球体の大円に沿った走行軌跡を描こうする。
【００１３】
この場合、前記等緯度走行移動経路の円周長は、球面移動体の緯度αに依存した量であるため、このような姿勢変更を抑制するためには、走行輪の接地緯度の差に基づく走行移動経路差（関係）に起因する量に見合うだけの制御が必要となる。
例えば、南半球の場合、低緯度にある走行輪程、接地緯度に見合って、速度を速くする必要が生じる。
また、後にも示すように、上記のように当然に発生する大円に沿った走行方向と追従走行方向との間に一定の関係が成立する場合があり、この点を加味しての制御が必要となる。
【００１４】
従って、本願にあっては、上記の目的を達成するために、球面移動体及びその追従制御方法として、以下の構成を採用する。
【００１５】
即ち、複数の走行輪により球体面上に接触しつつ、球体上にある追従目標の位置を検出しながら、追従目標に追従して走行移動する球面移動体は、請求項１に記載されているように、
鉛直方向にある両極を南北極とする前記球体上における前記球面移動体の緯度情報を検出する緯度情報検出手段を備えると共に、
前記緯度情報検出手段により検出される前記緯度情報に基づいて、
重力により球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御情報、もしくは、前記複数の走行輪の接地緯度の差に起因して前記複数の走行輪が、前記追従目標となる等緯度から外れる移動を抑制する第二移動抑制制御情報の何れか一種以上を、生成する移動抑制制御情報生成手段を備え、
前記移動抑制制御情報生成手段により生成される抑制制御情報に基づいて、前記追従目標に追従した走行移動を行なう構成で、
前記球体の南半球上を走行移動する場合において、前記第一移動抑制制御情報が、前記緯度情報に基づき、前記球面移動体が低緯度を移動する場合ほど、鉛直上方への移動を促進する制御情報であることとする。
また、このように構成される球面移動体の追従制御方法は、請求項５に記載されているように、鉛直方向にある両極を南北極とする前記球体上における前記球面移動体の緯度情報を検出し、検出される前記緯度情報に基づいて、
前記球面移動体が重力により球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御、もしくは、前記複数の走行輪の接地緯度の差に起因して前記複数の走行輪が、前記追従目標となる等緯度から外れる移動を抑制する第二移動抑制制御のいずれか一種以上を伴い、
前記球体の南半球上を走行移動する場合において、前記第一移動抑制制御が、前記緯度情報に基づき、前記球面移動体が低緯度を移動する場合ほど、鉛直上方への移動を促進する制御となる。
【００１６】
また、本願にあっては、上記の目的を達成するための球面移動体及びその追従制御方法の別の構成として、以下の構成を採用する。
即ち、複数の走行輪により球体面上に接触しつつ、球体上にある追従目標の位置を検出しながら、前記追従目標に追従して走行移動する球面移動体の別の構成は、請求項２に記載されているように、
鉛直方向にある両極を南北極とする前記球体上における前記球面移動体の緯度情報を検出する緯度情報検出手段を備えると共に、
前記緯度情報検出手段により検出される緯度情報に基づいて、
重力により球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御情報、もしくは、前記複数の走行輪の接地緯度の差に起因して前記複数の走行輪が、前記追従目標となる等緯度から外れる移動を抑制する第二移動抑制制御情報の何れか一種以上を、生成する移動抑制制御情報生成手段を備え、
前記移動抑制制御情報生成手段により生成される抑制制御情報に基づいて、前記追従目標に追従した走行移動を行なう構成で、
前記第一移動抑制制御情報が、前記追従目標の位置検出結果から設定される実目標位置に対して、前記緯度情報に基づいて、前記実目標位置より鉛直上側の虚目標位置を設定し、前記虚目標位置に追従した走行移動を行なう制御情報であることとする。
また、このように構成される球面移動体の追従制御方法は、請求項６に記載されているように、鉛直方向にある両極を南北極とする前記球体上における前記球面移動体の緯度情報を検出し、検出される前記緯度情報に基づいて、
前記球面移動体が重力により球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御、もしくは、前記複数の走行輪の接地緯度の差に起因して前記複数の走行輪が、前記追従目標となる等緯度から外れる移動を抑制する第二移動抑制制御のいずれか一種以上を伴い、
前記第一移動抑制制御が、前記追従目標の位置検出結果から設定される実目標位置に対して、前記緯度情報に基づいて、前記実目標位置より鉛直上側の虚目標位置を設定し、前記虚目標位置に追従した走行移動を行なう制御となる。
【００１７】
上記のような２種の外乱要因は、いずれも、球面走行起因のものであると共に、球面走行体が位置する緯度が問題となるものであるため、先ず、球面走行体の緯度情報を取り込む。この緯度情報は、緯度情報検出手段によって検出され、この緯度情報が使用される。
【００１８】
重力の影響を抑制するためには、球面走行体の緯度情報に基づいて、重力の影響に基づく球体下方に向かう移動を抑制する第一移動抑制制御を行なう。この制御を実行するための情報が、第一移動抑制制御情報である。
このような情報は、例えば、緯度情報により決定される前記の摺動成分に起因する走行移動を打ち消すだけの操舵を行なうもの等とすることができ、結果的に球面移動体が自重の影響を受けて良好な追従走行移動を行なえない状況を回避することができる。
【００１９】
第二移動抑制制御は、主には、複数の走行輪の接地緯度の差に起因する外乱を吸収しようとするものであり、例えば、各接地緯度で決まる等緯度走行移動経路の差を考慮して、この差分を打ち消すように制御する、あるいは、球体の大円に沿った走行方向と、追従走行の方向との関係に基づいて、その追従制御のゲインを調整する等により、この要因からの外乱を回避することができる。この制御は、第二移動抑制制御情報に基づくものとなる。
【００２０】
具体的には、経路差に基づく場合は、低緯度側の走行輪速度を相対的に速く、高緯度側の走行輪速度を相対的に遅く、制御することとなる。
【００２１】
さて、上記の説明にあたっては、追従制御にあたって外乱要因となる２要因の個々に関して、その要因に対応するための抑制制御を説明したが、これらの抑制制御は、いずれか一種を適応するだけでも、追従性の向上には、外乱要因を低減するという意味から有意である。従って、追従制御方法としては、いずれか一種以上の抑制制御を伴っていればよい。
【００２２】
一方、装置的には、移動抑制制御情報生成手段により、第一、第二移動抑制情報のいずれかを生成して、これらの抑制制御情報に基づいた（を加味した）追従制御を行なえば良い。
【００２３】
これら２種の両抑制制御を全て行なう場合にあっては、球面走行体の位置する緯度に関係する主な外乱を、ほぼすべて取り除くことが可能となり、良好な追従制御ができる。
この場合は、第一、第二移動抑制制御情報の全てを、移動抑制制御情報生成手段により生成して、これら全ての制御情報が合わさった状態の追従走行移動をおこなうことができる。
【００２４】
上記のような球面移動体において、請求項１に記載されているように、前記球体の南半球上を走行移動する場合において、前記第一移動抑制制御情報を、前記緯度情報に基づき、前記球面移動体が低緯度を移動する場合ほど、鉛直上方への移動を促進する制御を行なう制御情報とする。
【００２５】
本願のような球面上の移動の場合、重力により球面移動体にかかる摺動成分は、緯度に依存したものであり、緯度が大きいほど、この摺動成分は低下する。
従って例えば、緯度情報が低い場合ほど鉛直上方への移動を確保するようにすることで、重力による走行移動への寄与分を低減することができる。
【００２６】
さらに、請求項２に記載されているように、前記第一移動制御抑制情報を、前記追従目標の位置検出結果から設定される実目標位置に対して、前記緯度情報に基づいて、前記実目標位置より鉛直上側の虚目標位置を設定し、前記虚目標位置に基づいた追従移動制御を行なう制御情報とする。
【００２７】
追従制御にあっては、溶接線の位置等の追従目標の位置を検出しながら、この位置を実目標位置として、球面移動体の所定位置（通常は検出センサに設定される基準位置）を、前記実目標位置に合わせるように（基準位置と実目標位置とが一致し、両者間に偏差がないように）、追従制御が実行される。
【００２８】
従って、実目標位置は、追従目標の検出結果から一意的に、その値が特定されるものであるが、本願の制御方法にあっては、実目標位置に対して鉛直上側の虚目標位置が設定され、この虚目標位置を追従制御の目標位置とする。即ち、実質的に目標位置を鉛直方向上側へ移動させたものとする。この移動量は緯度に基づいたものとすることも可能である。
【００２９】
この虚目標位置に基づいた追従走行制御を行なう場合は、実質上、重力による摺動量に対応する分だけ所定量走行移動の目標位置を鉛直上方側に設定することとなり、重力の影響を打ち消すようにした状態での追従走行が可能となる。
【００３０】
さらに、このような虚目標位置を設定して、この目標に追従する走行を行う効果は、下記する例で示すような目標位置をアレイ型センサで検出する場合におけるセンサ検出域の有効利用の効果も奏することができる。
即ち、図３（ハ）に示すように、球面走行体が南半球にある場合、アレイ型センサの幅方向、北極側位置にあるセンサは、重力に起因するすべりから目標線が直下にある確率が高く、逆に南極側にあるセンサは、目標線が直下に位置する確率が低い。
【００３１】
即ち、この場合、アレイ型センサの南極側にあるものは、実質上使用されていないといった状況にもなる。しかしながら、虚目標位置に従った追従を実行する場合は、滑りを発生したとしても、図３（ロ）に示すように、この状況を解消でき、アレイ型センサの幅方向に配設されるアレイ全体を有効に使用することが可能となる。
【００３２】
さて、請求項３に記載されているように、前記緯度情報より求まる前記複数の走行輪夫々の接地緯度より、前記走行輪が夫々等緯度走行を行なった場合の走行移動経路長の関係を求め、この走行移動経路長の関係に基づいて前記第二移動抑制制御情報が生成されることが好ましい。
【００３３】
この第二移動抑制制御にあたっては、各走行輪の緯度を緯度情報から求めると共に、それら走行輪の緯度位置において等緯度走行を行なった場合の走行経路長がそれぞれ求められる。ここで、これらの走行経路長の関係（例えば走行経路長比）は、球体上の緯度によって決まる物理量であり、緯度と一定の関係がある。
【００３４】
この走行移動経路長の関係（例えば比）は、前記走行輪が等速で等緯度方向に走行移動を行なった場合の等緯度から生じる見かけ上の操舵量に関係するため、この走行移動経路長の関係（比）に基づく第二移動抑制制御情報を生成して、このみかけ上の操舵量を調節するものとする。
【００３５】
このようにすることにより、複数の走行輪が位置する緯度の差に起因して、等緯度線に対してみかけ上の操舵が働く場合の移動を抑制することができる。
【００３６】
さらに、請求項４に記載されているように、前記緯度情報と前記追従目標の位置との両方の情報に基づいて、前記球体の大円に沿った走行を行う場合の大円走行方向と、前記追従目標の位置のみに基づいて追従走行する場合の追従走行方向との関係から、前記第二移動抑制制御情報が生成されることが好ましい。
先に示したように、球面走行体の走行は、左右両輪が同速の場合、球体の大円に沿った方向に向かうものとなる。この状況を図４（イ）（ロ）に示した。
同図に示す状態（左から右への走行）にあっては、球面走行体はいずれの場合も赤道に近づく方向に走行することとなるが、この大円走行方向と、追従走行方向とは、追従目標の位置（図４に示すＴｆ）によって、その方向が一致する場合と、逆方向となる場合がある。
【００３７】
図４（イ）の状況を例に採って説明すると、実線に示す様に、追従目標をＴｆとして、球面走行体が南半球で、追従目標より南極側に位置する場合は、追従走行方向（追従目標に近づく走行方向）と大円に沿った走行方向は、同方向（北向き）となるため、この場合は追従制御のゲインを小さくすることが可能となる。
【００３８】
一方、破線で示すように、球面走行体が南半球で、追従目標より北極側に位置する場合は、追従走行方向（追従目標に近づく走行方向）と大円に沿った走行方向は、逆方向（前者が南向き、後者が北向き）となるため、この場合は追従制御のゲインは大きくしないと追従目標に復帰できない。
【００３９】
よって、上記のように、追従目標位置にのみ依存した追従走行を行う場合の追従走行方向と、球体の大円に沿った走行方向である大円走行方向との関係に基づいて、例えば、両方向が一致する場合は、追従位置と走行移動体との基準位置との差のみに基づいた追従走行に対して、そのゲインを小さく設定し、両方向が球体の南北極に関して逆となる場合は、追従制御のゲインを大きく設定する等して、ゲイン調整を行う第二移動抑制制御情報を生成することで、良好な走行状態を可能とすることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の球面移動体の構造を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、球面移動体１は、移動体本体２の前後に、それぞれ左右一対の走行輪（磁気吸着車輪）３を備えて構成されている。
これらの走行輪３は、夫々、独立に駆動用モータ４を備えており、これら各々の駆動用モータ４に対する回転駆動指令は、図２に示すように、制御装置５０からの制御情報（左右走行輪の速度制御）によるものとされている。
【００４１】
この球面移動体１は、球体（球形ホルダー）６の外表面もしくは内表面に磁気吸着力により吸着しながら、操舵走行移動可能である。操舵にあたっては、左右一対の走行輪３間で、その走行速度が適切に制御される。
【００４２】
この球面移動体１は、図１に示すように、移動体本体２内に、この移動体１の前後方向、上下方向及び前記両方向に直交する方向である移動体の幅方向（移動体左右方向）に、３軸を合わせた３軸傾斜センサ（３次元重力加速度センサ）７を備えている。この３軸傾斜センサ７の出力により、移動体本体２の球体６上での情報を得ることができる。
【００４３】
ここで、３軸傾斜センサ７の出力から得られる情報は、移動体本体２が位置する球体上の緯度、移動体本体２の前後方向の経線に対する傾き方向である。
ただし、移動体本体内において、この傾き方向は変換を伴って、緯線に対する傾きの形態、さらに移動体幅方向の経線もしくは緯線に対する傾きとしても得られる。
【００４４】
さらに、図１に示すように、球面移動体１は、移動体本体２の先端近傍部位に、移動体の走行移動において、その追従目標となる溶接線８の位置を検出する溶接線位置検出センサ９を備えている。
この溶接線位置検出センサ９は、アレイ型の検出センサであり、そのアレイの並設方向を移動体本体幅方向とされるものである。
【００４５】
そして、移動体本体２の前後方向が、溶接線８の長手方向に一致している場合で、移動体本体２の幅方向中央位置が溶接線８上に位置する場合に、アレイ並設方向中央に位置する素子９ａが、溶接線８を検出するように構成されている。
【００４６】
さらに、図２に示すように、前記３軸傾斜センサ７の位置、前記溶接線位置検出センサ９の位置、及び、前記前後左右一対の走行輪３の位置を記憶した記憶手段１０を備えており、この記憶手段１０に記憶された情報に基づいて、少なくとも、前記３軸傾斜センサ７から得られる情報から、前記前後、左右一対の走行輪３の接地緯度を導出する走行輪接地緯度導出手段１１を備えている。
【００４７】
さて、上記３軸傾斜センサ７、溶接線位置検出センサ９からの出力は、前記制御装置５０に備えられる追従制御手段５において、これら出力に基づいて、前記左右の走行輪３に対する追従制御情報が生成される。
【００４８】
この追従制御情報は、先に説明した溶接線位置検出センサ９のアレイ並設方向中央が溶接線８上に来るように追従制御である。本願にあっては、アレイ並設方向中央に対して実際に検出される溶接線８の位置を実目標位置Ｔｒと呼ぶ（図３（イ）参照）。
【００４９】
さらに、前記３軸傾斜センサ７からの情報による処理は、例えば、溶接線８が等緯度方向のものである場合、移動体本体２の前後方向を等緯度方向に合致させる制御である。
【００５０】
前記追従制御手段５にあっては、上記のようにして追従制御情報が生成されるが、本願の球面移動体１にあっては、走行輪接地緯度導出手段１１により、走行輪３の各接地緯度も、センサ７、９からの検出情報および記憶手段１０に記憶された記憶情報から導出される。
【００５１】
本願の球面移動体１にあっては、上述の追従制御に対して外乱となる走行移動を抑制するための２種の移動抑制制御がおこなえるように構成されている。
この移動抑制制御情報の生成は、図２に示されるように、前記追従制御手段５内に備えられる所定の機能手段（虚目標位置設定手段５ａ）、及び、軌道予測制御手段１２によるものとされている。
以下、各制御に関して説明する。
【００５２】
１  第一移動抑制制御
この制御は、移動体本体２が自重Ｇにより球体下方にずり下がるのを抑制する制御であり、例えば、図３（イ）に示すように、球体上において緯度αにある移動体本体２は、自重による摺動力Ｓを受ける。
よって、追従制御手段５にあっては、図３（イ）に示すように、前記実目標位置Ｔｒに対して、検出される緯度情報αに基づいて、実目標位置Ｔｒより鉛直上側（南極側にある場合は、低緯度側）の虚目標位置Ｔｆを設定し、前記虚目標位置Ｔｆに基づいた追従制御を行なう。
【００５３】
さらに詳細に虚目標位置Ｔｆに関して説明すると、緯度情報αから、球面移動体１が北半球にある場合は、Ｔｆ＝Ｔｒとされ、南半球にある場合は、Ｔｆ＝Ｔｒ＋ｔとされている。ここで、ｔは、例えば５ｍｍといった一定値であり、虚目標位置が、実目標位置よりこの値だけ北極側に設定される。ここで、溶接線は２０ｍｍ程度のものである。
この第一移動抑制制御では、虚目標位置が第一移動抑制制御情報となる。この第一移動抑制制御情報は、先に説明した虚目標位置設定手段５ａにより生成される。従って、この手段が、移動抑制制御情報生成手段の一種となる。
【００５４】
２  第二移動抑制制御
第二移動抑制制御は、以下の２形態を採る。
第１形態は、左右一対の走行輪の接地緯度に起因する走行経路差を吸収するためのものであり、第２形態のものは、走行体自体の緯度と前記追従目標の位置に対して走行移動体が極側にあるか赤道側にあるかに起因するものである。
以下、順に説明する。
２−１  第一形態の第二移動抑制制御
この制御は、左右一対の走行輪３の接地緯度の差に基づいて、前記走行輪３が等緯度方向に向けて等速の走行をおこなった場合に、前記走行輪が等緯度走行から離間する移動を抑制するものである。
【００５５】
具体的には、走行輪接地緯度導出手段１１により求まる前記複数の走行輪３夫々の接地緯度から、前記走行輪３が、その夫々、接地緯度を守った状態で、等緯度走行を行なった場合の走行移動経路長が求められ、左右両走行輪間で、この走行移動経路長を同一時間で走行移動できるように走行速度を調整する。
【００５６】
即ち、走行移動経路長に基づき、この経路長に基づく見かけ上の操舵が起こらないように第一形態の第二移動抑制制御情報を生成する。
この場合、球面移動体１が、南半球を、等緯度方向に移動する場合、高緯度側にある走行輪の速度を、走行移動経路長の比に比例した量だけ、低緯度側にある走行輪の速度より遅らすこととなる。
例えば、制御前の左右輪の速度を（Ｖ右、Ｖ左）と記載した場合、制御後にあっては、図３（ニ）に示すように、右輪の緯度をα２、左輪の緯度をα１として、新たな左右輪の速度を（Ｖ右×ｃｏｓ（α１）／ｃｏｓ（α２）、Ｖ左）というふうに設定する。
このようにすることで、両輪の接地緯度の差にもとづく大円に沿った走行を吸収することができる。この場合、ｃｏｓ（α１）／ｃｏｓ（α２）が、第一形態の第二移動抑制制御情報となる。この情報は、先に説明した軌道予測制御手段１２により生成され、左右走行輪の速度情報に加味される。
【００５７】
２−２  第二形態の第二移動抑制制御
上記の第一形態のものにあっては、緯度情報のみを基準に移動抑制制御を施したが、この第二形態のものは、追従制御におけるゲインの調節といった意味合いを持ち、このゲイン調整を、緯度状況及び追従目標の位置との両方に基づくものとする。
先に説明した図４および図５を参照しながら説明する。
図４に、球面移動体１が南極側にいる場合を（イ）に、北極側にいる場合を（ロ）に示している。いずれの場合も走行状態は、左側から右側への移動を行うものとし、球面移動体１は、球体６の左半球側にいるものとする。
【００５８】
この場合、第一移動抑制制御は働いているものとし、球面移動体１の追従目標は、同図に示す、虚目標位置Ｔｆにあるものとする。
南半球側にいる場合を例に採って説明すると、図４（イ）において、実線で示す球面移動体１は、追従目標に対して南極側にいる。一方、破線で示す球面移動体１は、追従目標に対して北極側にいる。
【００５９】
これらの場合にあって、球面移動体１の緯度情報を何等考慮しなければ、追従走行は、虚目標位置Ｔｆに向かう制御となるが、同時に、球面走行体１、走行輪３が緯線に沿った姿勢にある場合、球体６の大円に沿った走行をしようとする。
【００６０】
即ち、追従走行方向は、実線で示す球面走行体１、破線で示す球面走行体１のいずれの場合も、虚目標位置Ｔｆに近づく方向の制御となる。一方、大円走行方向は、実線で示す位置にある球面走行体１では、虚目標位置Ｔｆに近づく方向となり、この方向は追従走行方向と一致する。これとは逆に、破線で示す位置にある球面走行体１では、虚目標位置Ｔｆから遠ざかる方向となり、この方向は追従走行方向と逆方向である。
【００６１】
従って、前者の実線で示す位置にある場合は、追従制御のゲインを小さくすることが可能となり、後者の破線で示す位置にある場合は、追従制御のゲインを大きくする必要が生じる。さらに、この程度は、緯度αに依存したものとなる。
【００６２】
この状況を図５に示した。同図において、（イ）は走行移動体１が追従目標に対して南極側にいる場合を、（ロ）は北極側にいる場合を示している。これらの図において、低緯度側（図５において緯度α、虚目標位置Ｔｆ）では追従制御をある程度きかす必要があるのに対して、高緯度側（図５において緯度α′、虚目標位置Ｔｆ′）では、実質、その必要がないことを示している。
【００６３】
具体的には、例えば虚目標位置Ｔｆを追従目標とする場合に、大円方向に沿った移動抑制制御を実行しない、追従制御のみで必要となる走行輪の追従制御の速度差を、ΔＶ（追従Ｔｆ）と記載した場合には、以下のように、この追従のための速度差を調整する。
【００６４】
ａ  虚目標位置Ｔｆに対して南極側にある場合
この場合は、図４（イ）で実線で示す場合に相当する。
この場合、追従走行は、虚目標に近づく方向の速度差を生成するが、大円走行方向が、この方向に合致するため、追従制御のゲインは小さくて良い。
さらに、緯度が上がるに従って、その程度を小さくできるため、図５（イ）に示すように、以下のような速度差とすることで、本願の目的を達成できる。
【００６５】
【数１】
走行輪の速度差      ΔＶ（追従Ｔｆ）×（１−ｂｃｏｓ（α））
ここで、αは球面走行体の緯度であり、ｂは１未満の正の定数である。
【００６６】
このような制御を行うと、赤道に近い位置では、緯度αが０に近いため、実質、第一移動抑制制御のみが実行されることとなる。一方、赤道から遠ざかるに従って、球面走行体が大円に沿った移動を行うこととなり、追従側のゲインを小さくしても虚目標位置に近づくように走行することとなる。
【００６７】
ｂ  虚目標位置Ｔｆに対して北極側にある場合
この場合は、図４（イ）で破線で示す場合に相当する。
この場合、追従走行は、虚目標に近づく方向の速度差を生成するが、大円走行方向が、この方向とは逆となるため、追従制御のゲインを大きく採る必要がある。
さらに、緯度が上がるに従って、図５（ロ）に示す様に、その程度を大きくする必要がある。
上記と同様にして示すと、以下のような速度差とすることで、本願の目的を達成できる。
【００６８】
【数２】
走行輪の速度差    ΔＶ（追従Ｔｆ）×（１＋ｂｃｏｓ（α））
ここで、αは球面走行体の緯度であり、ｂは１未満の正の定数である。
【００６９】
このような制御を行うと、赤道に近い位置では、αが０に近いため、実質、第一移動抑制制御のみが実行されることとなる。一方、赤道から遠ざかるに従って、球面走行体は大円に沿った移動を行うこととなるが、これに反して、追従制御側を大きくすることができ、結果的に、虚目標位置に近づくように制御可能となる。
ここでは、上記の式の係数項が第二移動抑制制御情報となり、このような情報も、前記軌道予測制御手段１２において生成され、追従制御手段５側へ送られて使用される。従って、この軌道予測制御手段１２も、本願にいう移動抑制制御情報生成手段の一種となる。
【００７０】
上記のように、本願の移動抑制制御を、左右の走行輪３に対して実行する場合の制御構造を、形式的に図２に示した。
さて、本願に措ける走行制御構成は以下のように整理できる。
１    追従目標位置を虚目標位置Ｔｆとして走行するもの
２    追従目標位置を虚目標位置Ｔｆとして、前記第二形態の第二移動抑制制御を施すもの（この場合の制御構造を図６に示した）
３    追従目標位置を虚目標位置Ｔｆとして、前記第一形態の第二移動抑制制御を施すもの（この場合の制御構造を図７に示した）
図７に示す例にあっては、溶接線位置検出センサからの情報をも、左右走行輪の軌道予測制御の基礎情報としても使用する場合を示している。
【００７１】
この球面移動体１にあっては、フィードバック形態の追従制御に、球体上を走行移動する場合に固有の問題となる外乱を抑制する移動抑制制御を施すことで、追従制御をこの外乱の影響の少ない良好なものとすることができる。
【００７２】
【発明の効果】
現在、溶接線の検査においては、適宜にオペレータが軌道修正を行なっているが、本願発明により関連出願以上の長距離の自動走行が可能となる。これにより作業効率が向上し、費用低減が見込める。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の球面移動体の一構成例を示す図
【図２】追従制御と移動抑制制御を実行する制御系の構成を示す図
【図３】追従走行移動において外乱となる要素の説明図
【図４】追従走行方向と大円走行方向との関係を示す説明図
【図５】虚目標位置を加味した第二形態の第二移動抑制制御の説明図
【図６】第二形態の第二移動抑制制御を伴った追従制御を実行する場合の説明図
【図７】第一形態の第二移動抑制制御を伴った追従制御を実行する場合の説明図
【図８】従来の追従制御のみの制御系の構成を示す図
【図９】球形ホルダーにおける溶接線の配置状況を示す図
【符号の説明】
１      球面移動体
２      移動体本体
３      走行輪（磁気吸着車輪）
４      駆動用モータ
５      追従制御手段
５ａ    虚目標位置設定手段
６      球体（球形ホルダー）
７      ３軸傾斜センサ
８      溶接線
９      溶接線位置検出センサ
９ａ    中央に位置する素子
１０    記憶手段
１１    走行輪接地緯度導出手段
１２    軌道予測制御手段
５０    制御装置
Ｃ      球体の中心
Ｇ      自重
ＳＣ    小円
Ｓ      摺動力
Ｔｒ    実目標位置
Ｔｆ    虚目標位置
【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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【図９】
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