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JPH0233554B2 - - Google Patents
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JPH0233554B2 - - Google Patents

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JPH0233554B2
JPH0233554B2 JP59175881A JP17588184A JPH0233554B2 JP H0233554 B2 JPH0233554 B2 JP H0233554B2 JP 59175881 A JP59175881 A JP 59175881A JP 17588184 A JP17588184 A JP 17588184A JP H0233554 B2 JPH0233554 B2 JP H0233554B2
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robot body
stair
robot
posture
climbing
Prior art date
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JP59175881A
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Katsuro Nozawa
Takeshi Mizutani
Koji Igura
Michihiro Sato
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Meidensha Corp
Chubu Electric Power Co Inc
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Meidensha Corp
Chubu Electric Power Co Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は原子力関連作業に使用される移動ロ
ボツトに係わり、特にロボツトの階段自動昇降装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a mobile robot used in nuclear power related work, and more particularly to an automatic staircase ascending and descending device for a robot.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、原子力関連作業ロボツト等の極限作業用
移動ロボツトの開発研究が盛んになつて来たが、
ロボツト走行技術の一つとして、階段の昇降の際
にロボツトが転落しないように昇降できることが
要望されている。一般にロボツトの階段走行機構
としては車輪式、クローラ式、脚式等がある。こ
れらの中で、制御性、エネルギー効率の点から現
在ではクローラ式が主力となつている。このクロ
ーラ式ロボツトとして実願昭58−66877号「走行
装置」がある。
In recent years, research and development of mobile robots for extreme work such as nuclear power-related work robots has become active.
As one of the robot running technologies, it is desired that the robot be able to go up and down stairs without falling down. In general, the stairway running mechanism for robots includes wheel-type, crawler-type, leg-type, etc. Among these, the crawler type is currently the most popular in terms of controllability and energy efficiency. An example of this crawler-type robot is Utility Application No. 58-66877 titled ``Traveling Device.''

ロボツト運転者がロボツトを遠隔手動操作によ
り階段を走行させる場合、ロボツトの姿勢確認及
び外界認識を常に運転者が最適制御にて行う必要
がある。この最適制御はロボツトを外部より観察
し、ロボツトに指令を出力すれば可能であるが、
ロボツトを外部より観察できないで、ロボツトに
取付けらているセンサやITVカメラにより制御
する場合には困難を伴う。特に階段昇降の際、誤
操作によりロボツトが階段の昇降の際転落するお
それが多くなる問題がある。
When a robot driver moves the robot up a flight of stairs by remote manual control, the driver must constantly check the robot's posture and recognize the outside world under optimal control. This optimal control is possible by observing the robot from the outside and outputting commands to the robot.
It is difficult to control the robot using sensors or ITV cameras installed on the robot without being able to observe it from the outside. In particular, when going up and down stairs, there is a problem that there is a high risk that the robot will fall due to erroneous operation.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、階段の昇降を自動的に行うとともに転落しな
いようにしたロボツトの自動昇降装置を提供する
にある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an automatic elevator device for a robot that automatically ascends and descends stairs and prevents the robot from falling.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving problems]

この発明はロボツト内部に設けられた各種セン
サによりロボツト自身が自己姿勢を制御して階段
を自動昇降するとともに階段を昇降し始めるとき
と、終えるときを前後アームで角度を検出し、そ
の角度の検出値からロボツトの転落を防止させる
ように制御させる手段を設けたことにある。
This invention uses various sensors installed inside the robot to control its own posture and automatically go up and down stairs, and detects the angle with the front and rear arms when it starts and ends going up and down the stairs. The purpose is to provide means for controlling the robot to prevent it from falling based on the value.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、1は階段昇り基本姿勢作成手
段で、この手段1では階段11にロボツト本体1
2が昇る姿勢に停止されている。このとき、ロボ
ツト本体12の前アーム12aは一段目の階段に
接触し易いように床面から45度(以下この角度を
θ1と称す)に設定し、後アーム12bはロボツト
本体12の傾斜時に床面を検出し易いように床面
から30度(以下この角度をθ2と称す)に設定す
る。
In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a stair-climbing basic posture creation means, and in this means 1, a robot main body 1 is placed on a stairway 11.
2 is stopped in the rising position. At this time, the front arm 12a of the robot main body 12 is set at 45 degrees from the floor surface (hereinafter this angle is referred to as θ 1 ) so that it can easily contact the first step of the stairs, and the rear arm 12b is The angle is set at 30 degrees from the floor (hereinafter this angle will be referred to as θ 2 ) so that the floor can be easily detected.

2は階段昇り動作姿勢作成手段で、この手段2
は前記基本姿勢作成手段1が作成された後に前ア
ームに設けられた階段検出センサ(図示省略)が
動作したときに階段の昇り動作を開始させるもの
である。
2 is a means for creating a stair-climbing movement posture, and this means 2
After the basic posture creating means 1 is created, when a stair detection sensor (not shown) provided on the forearm is activated, the stair climbing operation is started.

ロボツト本体12が階段を昇り始め、後アーム
が階段を検出し、この検出値が所定以下ならば前
進する。このときの手段が階段昇り姿勢制御手段
3である。この制御手段3によりロボツト本体1
2が昇階し、階段を昇つているときに階段傾斜角
を検出する。この傾斜角の検出の後、前アーム角
が−30度(以下θ3と称す)以下となつたときロボ
ツト本体の走行を停止させる。このような手段が
終段姿勢作成手段4である。この終段姿勢作成手
段4と前記階段昇り姿勢制御手段3とでロボツト
本体12が階段から転落しないようにしている。
The robot main body 12 starts climbing the stairs, the rear arm detects the stairs, and if this detected value is less than a predetermined value, the robot moves forward. The means at this time is the stair climbing posture control means 3. This control means 3 controls the robot body 1.
2 goes up the stairs and detects the angle of inclination of the stairs while ascending the stairs. After detecting this inclination angle, when the forearm angle becomes -30 degrees (hereinafter referred to as θ3 ) or less, the robot body stops running. Such means is the final posture creating means 4. This final stage posture creating means 4 and the stair climbing posture controlling means 3 prevent the robot main body 12 from falling down the stairs.

前記終段姿勢作成手段4において、前アーム1
2aが階段の有無を検出した後、ロボツト本体1
2が前進し、その本体12の傾斜角が減少方向に
なると、階段昇り終了基本姿勢作成手段5の動作
に移る。この基本姿勢作成手段5ではロボツト本
体12が水平になつたとき走行を停止し、前記階
段昇り基本姿勢作成手段1のときと同じ基本姿勢
になる。
In the final posture creating means 4, the forearm 1
After 2a detects the presence or absence of stairs, the robot body 1
2 moves forward and when the inclination angle of its main body 12 becomes in the decreasing direction, the operation of the stair-climbing end basic posture creating means 5 starts. This basic posture creating means 5 stops running when the robot body 12 becomes horizontal, and assumes the same basic posture as in the stair climbing basic posture creating means 1.

第2図はロボツト本体12が階段11を下降す
るときの各手段のブロツク図で、第1図と逆の動
作となるだけであるから単にその構成だけを示
す。16は階段降り基本姿勢作成手段、7は階段
降り動作姿勢作成手段、8は階段降り姿勢制御手
段、9は階段降り終段姿勢作成手段、10は階段
降り終了基本姿勢作成手段である。
FIG. 2 is a block diagram of each means used when the robot main body 12 descends the stairs 11. Since the operation is the reverse of that of FIG. 1, only the structure thereof is shown. Reference numeral 16 designates a stair descent basic posture creation means, 7 a stair descent movement posture creation means, 8 a stair descent posture control means, 9 a stair descent final stage posture creation means, and 10 a stair descent end basic posture creation means.

次に第1図及び第2図に示したロボツト本体1
2の要部の具体的な構成について第3図A,Bを
参照して述べる。第3図A,Bにおいて、21は
機器等が搭載される2本の平行な支持部材であ
り、その前後両端部には取付台22,23が取付
けられている。取付台22にはロボツト本体の前
後方向の傾斜を検出する傾斜センサー22aと、
ロボツト本体の左右方向の傾斜を検出する傾斜セ
ンサー22bが設けられている。また、前記取付
台22,23には軸受部24,25が設けられ、
その軸受部24,25により前後方向に対して直
角をなすメインシヤフト26,27がそれぞれ回
転可能に支持されている。前側のメインシヤフト
26には前後方向に平行な一対の前アーム12a
の基端部が結合されている。前アーム12aの先
端部には前後方向に対し直角に前輪軸28が取付
けられる。29は前側ゴム車輪である。前記前ア
ーム12aのメインシヤフト26側には階段検出
センサー30が設けられ、このセンサー30によ
り階段に突き当つたかが判断される。
Next, the robot body 1 shown in Figures 1 and 2
The specific configuration of the main parts of 2 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. In FIGS. 3A and 3B, reference numeral 21 denotes two parallel support members on which equipment and the like are mounted, and mounting stands 22 and 23 are attached to both front and rear ends of the support members. The mounting base 22 includes a tilt sensor 22a that detects the tilt of the robot body in the front-back direction;
A tilt sensor 22b is provided to detect the tilt of the robot body in the left-right direction. Further, the mounting bases 22 and 23 are provided with bearing portions 24 and 25,
Main shafts 26 and 27, which are perpendicular to the longitudinal direction, are rotatably supported by the bearings 24 and 25, respectively. The front main shaft 26 has a pair of front arms 12a that are parallel to each other in the front-rear direction.
The proximal ends of the two are connected. A front wheel axle 28 is attached to the tip of the front arm 12a at right angles to the front-rear direction. 29 is a front rubber wheel. A stair detection sensor 30 is provided on the main shaft 26 side of the forearm 12a, and this sensor 30 determines whether the front arm 12a has hit a stair.

前記メインシヤフト26の長手方向中央部には
ウオームホイール31が取付けられていて、この
ウオームホイール31に前記取付台22に取付け
られた前アーム駆動装置32のウオーム駆動軸3
3が噛合されている。後側のメインシヤフト27
には連結材34で連結された前後方向に平行な一
対の後アーム12bの基端部が結合されている。
後アーム12bの先端部には後輪軸35が取付け
られ、その軸35には後側ゴム車輪36が回転自
在に取付けられている。前記後側メインシヤフト
27の中央部にはウオームホイール37が取付け
てあり、このウオームホイール37に、前記取付
台23に取付けられた後アーム駆動装置38のウ
オーム駆動軸39が噛合されている。前記後アー
ム12bの後側メインシヤフト27側には階段検
出センサー40が設けられ、このセンサー40に
より階段に突き当つたかが判断される。
A worm wheel 31 is attached to the longitudinal center of the main shaft 26, and the worm drive shaft 3 of the forearm drive device 32 attached to the mounting base 22 is attached to the worm wheel 31.
3 are engaged. Rear main shaft 27
The base ends of a pair of rear arms 12b, which are parallel to each other in the front-rear direction and are connected by a connecting member 34, are connected to the rear arms 12b.
A rear wheel shaft 35 is attached to the tip of the rear arm 12b, and a rear rubber wheel 36 is rotatably attached to the shaft 35. A worm wheel 37 is attached to the center of the rear main shaft 27, and a worm drive shaft 39 of a rear arm drive device 38 attached to the mounting base 23 is meshed with the worm wheel 37. A staircase detection sensor 40 is provided on the rear main shaft 27 side of the rear arm 12b, and this sensor 40 determines whether the vehicle has hit a staircase.

41は右履帯、42は左履帯で、これらは各別
の駆動装置43,44により駆動される。41
a,41b及び42a,42bは前後アームに設
けられた履帯である。45は床面検出センサー、
46,47は前後アーム傾角検出ポテンシヨメー
タである。
41 is a right crawler belt, 42 is a left crawler belt, and these are driven by separate drive devices 43 and 44, respectively. 41
a, 41b and 42a, 42b are crawler belts provided on the front and rear arms. 45 is a floor detection sensor,
46 and 47 are front and rear arm tilt angle detection potentiometers.

第4図はロボツト本体を制御するためのブロツ
ク図で、インターフエイスIFには第3図Aに示
した傾斜センサー22a,22bや図示しない放
射線計量サーベイメータ等からなるセンサー出力
が供給される。インターフエイスIFはこれらの
出力をCPUバスBUSを介して中央処理装置CPU
に入力させる。デジタルインプツトDIには階段
検出センサー30,40や床面検出センサー45
等の信号が入力され、これらセンサー出力はデジ
タルインプツトDIからCPUバスBUSを介して中
央処理装置CPUに入力される。DOはデジタルア
ウトプツトで、このデジタルアウトプツトDOは
中央処理装置CPUからの指令を受けて、前後ア
ーム12a,12bや第3図A,Bには図示しな
かつたカメラやライト等の制御出力を送出する。
AOはアナログアウトプツトで、このアナログア
ウトプツトAOは中央処理装置CPUからの指令を
受けると、出力にアナログ信号を送出し、この信
号は図示しないケーブルドラム等の制御部CNに
供給される。なお、第4図において、Mはメモ
リ、TRは伝送インターフエイスである。
FIG. 4 is a block diagram for controlling the robot body, and the interface IF is supplied with sensor outputs from the tilt sensors 22a, 22b shown in FIG. 3A, a radiation metering survey meter (not shown), and the like. The interface IF sends these outputs to the central processing unit CPU via the CPU bus.
input. Digital input DI includes stair detection sensors 30, 40 and floor detection sensor 45.
These sensor outputs are input from the digital input DI to the central processing unit CPU via the CPU bus BUS. DO is a digital output, and this digital output DO receives commands from the central processing unit CPU and outputs control outputs for the front and rear arms 12a, 12b, cameras, lights, etc. not shown in Figures 3A and B. Send.
AO is an analog output, and upon receiving a command from the central processing unit CPU, the analog output AO outputs an analog signal, and this signal is supplied to a control unit CN such as a cable drum (not shown). In FIG. 4, M is a memory and TR is a transmission interface.

次に上記実施例の動作を第1図及び第2図を用
いて述べる。ロボツト本体12の平坦路走行時の
基本姿勢は第1図の基本姿勢作成手段1の上部に
示すように前アーム12a、後アーム12bが床
面に対する角度θ1,θ2を45度及び30度に保つ。こ
のような姿勢でロボツト本体を走行させ、昇り階
段11に前アーム12aが突き当ると、前アーム
12aの階段検出センサー30がこれを検出す
る。この検出により前アーム12aの角度θ1が8
度以下になるように、即ちロボツト本体12とほ
ぼ水平になるように前アームを下降させる。この
動作を行うのは第2図の階段昇り動作姿勢作成手
段2であり、そのときのロボツト本体の2の状態
をその手段2の上部に示す。なおロボツト本体1
2が階段11を昇り出すとき、前アームの角度θ1
が8度以上でロボツト本体の傾斜角が40度以上で
ないなら、前アーム12aをθ1が8度以下となる
まで下降させる。次に後アーム12bがセンサー
40により階段を検出し、ロボツト本体12が前
進し、後アーム12bを下げる。この後アーム1
2bの角度θ2が8度以下なら、後アーム12bの
下降を停止させる。その後前アームの角度が−30
度以下であつたならロボツト本体12の走行を停
止させて、センサー30がONであるか否を判断
し、否のときには前アーム角度が−30度以下かを
判断して良のときにはロボツト本体12を前進さ
せる。
Next, the operation of the above embodiment will be described using FIGS. 1 and 2. The basic posture of the robot main body 12 when traveling on a flat road is as shown in the upper part of the basic posture creating means 1 in FIG. Keep it. When the robot body runs in this posture and the forearm 12a hits the ascending stairs 11, the stair detection sensor 30 of the forearm 12a detects this. As a result of this detection, the angle θ 1 of the forearm 12a is 8
The forearm is lowered so that it is below the angle of rotation, that is, so that it is almost horizontal with the robot body 12. This operation is performed by the stair-climbing motion posture creating means 2 shown in FIG. 2, and the state of the robot body 2 at that time is shown above the means 2. Furthermore, the robot body 1
2 starts climbing the stairs 11, the angle of the forearm θ 1
If θ 1 is 8 degrees or more and the inclination angle of the robot body is not 40 degrees or more, lower the forearm 12a until θ 1 is 8 degrees or less. Next, the rear arm 12b detects the stairs using the sensor 40, the robot body 12 moves forward, and the rear arm 12b is lowered. After this arm 1
If the angle θ 2 of 2b is 8 degrees or less, the lowering of the rear arm 12b is stopped. After that, the angle of the forearm is -30
If the forearm angle is below -30 degrees, the robot body 12 stops running and determines whether the sensor 30 is ON or not. advance.

前記後アーム12bのセンサー40がOFF(階
段を検出しない)のときは、ロボツト本体12の
傾斜角が30度以上なら後アーム12bを下げて階
段11を昇る。ロボツト本体12が階段を昇つて
いる状態を階段昇り姿勢制御手段3の上部に示し
てある。
When the sensor 40 of the rear arm 12b is OFF (not detecting stairs), the robot lowers the rear arm 12b and ascends the stairs 11 if the inclination angle of the robot body 12 is 30 degrees or more. The state in which the robot body 12 is climbing the stairs is shown above the stair-climbing posture control means 3.

ここでロボツト本体12と階段11との望まし
い関係について第5図A,B,Cにより述べる。
第5図Aはロボツト本体の概略図で、Rは前後ア
ームの長さ、Lはロボツト本体の長さである。第
5図B,Cは階段のステツプ間の距離lとロボツ
ト本体が階段を昇つて行きとの状態を説明するた
めのものである。第5図A,B,CからR>l、
L≧1.5lであることが望ましい。これはR<lで
あるとロボツト本体の昇り途中で階段検出センサ
ーがOFFとなり、後アームを更に下げてしまい、
1段目のステツプに後アームがかからなくなつて
昇ることができなくなつてしまうからである。ま
た、L<lであると階段に差し掛つたときのロボ
ツト本体の傾角が大きくなつてしまうからであ
る。
Here, the desirable relationship between the robot body 12 and the stairs 11 will be described with reference to FIGS. 5A, B, and C.
FIG. 5A is a schematic diagram of the robot body, where R is the length of the front and rear arms, and L is the length of the robot body. FIGS. 5B and 5C are for explaining the distance l between the steps of the stairs and the state of the robot body as it ascends the stairs. From Fig. 5 A, B, C, R>l,
It is desirable that L≧1.5l. If R<l, the stair detection sensor will turn off while the robot is climbing, causing the rear arm to lower further.
This is because the rear arm will no longer be able to reach the first step, making it impossible to ascend. Furthermore, if L<l, the inclination angle of the robot body will become large when it approaches the stairs.

前記アーム角が−30度でないときには前アーム
12aを下げ、センサー30がONになつたなら
前アーム角度θ1を8度±5度の範囲であるからを
判断する。この判断結果が良なら後アーム12b
のセンサー40のONかOFFを判断し、ONなら
後アーム角度θ2が8度±5度の範囲にあるかどう
か判断してその判断結果が良ならロボツト本体1
2を終段姿勢作成手段4に移行させる。前記判断
結果が否なら前アーム角度θ1が−50度以下である
かを判断し良なら終段姿勢作成手段4に移行させ
る。上述の詳細な動作を第6図のフローチヤート
に示す。上記のようにロボツト本体を制御するこ
とにより、階段の動作においてスムーズに重心が
移動できるので最終ステツプに転落せずに乗り上
げることができる。ロボツト本体12が最終ステ
ツプに乗り上げて前アーム12aのセンサー30
が階段を検出したときは、ロボツト本体12の傾
斜角が減少方向であるかどうかを判断する。また
センサー30がそれを検出しないときは前アーム
角度θ1が−30度以下であるかを判断して上述の動
作を再び行う。上記のようなロボツト本体の動作
状態を終段姿勢作成手段4の上部に各々示す。
When the arm angle is not -30 degrees, the forearm 12a is lowered, and if the sensor 30 is turned on, it is determined that the forearm angle θ 1 is within the range of 8 degrees ±5 degrees. If this judgment result is good, the rear arm 12b
Determine whether the sensor 40 is ON or OFF, and if it is ON, determine whether the rear arm angle θ 2 is within the range of 8 degrees ± 5 degrees.
2 to the final stage posture creating means 4. If the above judgment result is negative, it is judged whether the forearm angle θ 1 is -50 degrees or less, and if it is good, the process is moved to the final stage posture creating means 4. The detailed operation described above is shown in the flowchart of FIG. By controlling the robot body as described above, the center of gravity can be smoothly moved during the operation of the stairs, so that the robot can climb onto the final step without falling. When the robot body 12 reaches the final step, the sensor 30 on the forearm 12a
When detecting stairs, it is determined whether the inclination angle of the robot body 12 is decreasing. If the sensor 30 does not detect it, it is determined whether the forearm angle θ 1 is -30 degrees or less, and the above-mentioned operation is performed again. The operating states of the robot main body as described above are shown above the final stage posture creating means 4, respectively.

前記ロボツト本体の傾斜角が減少方向であつた
なら、床面検出センサーがONするまで前進させ
る。その後、ロボツト本体は基本姿勢となる。こ
の状態を階段昇り終了基本姿勢作成手段5の上部
に示す。
If the inclination angle of the robot body is in the decreasing direction, move it forward until the floor detection sensor turns ON. After that, the robot body assumes the basic posture. This state is shown in the upper part of the stair-climbing end basic posture creating means 5.

以上のようにしてロボツト本体の階段昇り制御
動作が終了する。次に階段を降る場合について第
2図を参照して述べる。
In this manner, the stair climbing control operation of the robot body is completed. Next, the case of going down the stairs will be described with reference to FIG.

まず階段終り基本姿勢作成手段6では前アーム
12aを下げ、後アーム12bの角度θ2が8度と
なるまでアームを下げてロボツト本体12を前進
させる。この状態を手段6の上部に示す。ロボツ
ト本体12が前進し、床面検出センサー45が
OFFであるかを判断し、OFFであるなら前アー
ム12aのセンサー30が階段を検出したかどう
かを判断する。検出しなかつたなら前アーム角度
θ1が−80度以下であるからを判断し、それが以内
なら後アーム12bを下げる。後アーム角度θ2
−80度以下になつたら前後アーム12a,12b
を停止させてロボツト本体12を降段させる。前
記θ2が−80度以下でないときにはロボツト本体1
2の傾斜角が−30度以下か、前アーム角度θ1が8
度以下か等を判断した後、上記のようにロボツト
本体を動作させる。
First, the stair end basic posture creating means 6 lowers the front arm 12a, lowers the arm until the angle θ 2 of the rear arm 12b becomes 8 degrees, and moves the robot body 12 forward. This state is shown at the top of the means 6. The robot body 12 moves forward, and the floor detection sensor 45
It is determined whether it is OFF, and if it is OFF, it is determined whether the sensor 30 of the forearm 12a has detected a staircase. If it is not detected, it is determined that the front arm angle θ 1 is less than -80 degrees, and if it is within -80 degrees, the rear arm 12b is lowered. When the rear arm angle θ 2 becomes -80 degrees or less, the front and rear arms 12a, 12b
is stopped and the robot main body 12 is lowered. When θ 2 is not less than -80 degrees, the robot body 1
The inclination angle of 2 is -30 degrees or less, or the forearm angle θ 1 is 8
After determining whether the temperature is below the normal temperature, the robot body is operated as described above.

前記ロボツト本体12が降段を開始してから、
前後アーム12a,12bのセンサー30,40
が階段を検出したかどうかを判断する。この判断
の結果が良なら前アームの角度θ1が8度±5度か
つ後アームの角度θ2が30度±5度の範囲内である
かを判断する。この判断結果が良ならロボツト本
体12を更に降段させる。前記前後アーム12
a,12bのセンサー30,40が階段を検出し
なかつたなら、ロボツト本体12の傾斜角が増大
方向か、後アーム角度θ2が30度±5度以内にある
か判断してロボツト本体12を降段させる。上述
のロボツト本体12の動作は階段降り動作姿勢作
成手段7と姿勢制御手段8にて行われる。またそ
れの動作状態を各手段7,8の上部に各々示す。
第7図は上記動作の詳細を示すフローチヤートで
ある。
After the robot main body 12 starts descending,
Sensors 30, 40 for front and rear arms 12a, 12b
Determine whether the has detected a staircase. If the result of this determination is good, it is determined whether the angle θ 1 of the front arm is within the range of 8 degrees ± 5 degrees and the angle θ 2 of the rear arm is within the range of 30 degrees ± 5 degrees. If the judgment result is good, the robot body 12 is further lowered. The front and rear arms 12
If the sensors 30 and 40 of a and 12b do not detect the stairs, it is determined whether the inclination angle of the robot body 12 is increasing or the rear arm angle θ 2 is within 30 degrees ± 5 degrees, and the robot body 12 is adjusted. to be demoted. The above-mentioned operation of the robot main body 12 is performed by the stair-descending motion posture creation means 7 and the posture control means 8. Further, the operating states thereof are shown above each means 7 and 8, respectively.
FIG. 7 is a flowchart showing details of the above operation.

ロボツト本体12が降段してその本体の傾斜角
が−10度以下になつたかを判断し、−10度以下で
あつたなら前アーム角度θ1が45度以上であるか判
断する。θ1が45度以上なら、センサー30がOFF
であるか判断して後アーム12bを上げる。この
動作を終段姿勢作成手段9にて行う。また動作状
態も手段9の上部に各々示す。
It is determined whether the robot main body 12 has descended and the inclination angle of the main body has become -10 degrees or less, and if it is -10 degrees or less, it is determined whether the forearm angle θ 1 is 45 degrees or more. If θ 1 is 45 degrees or more, sensor 30 is OFF
It is determined whether the rear arm 12b is raised. This operation is performed by the final stage posture creating means 9. The operating states are also shown at the top of the means 9, respectively.

後アーム12bのセンサー40が階段を検出し
たなら後アーム角度θ2が45度以上になつたかを判
断し、ロボツト本体12が水平でありかつ前後ア
ーム12a,12bのセンサー30,40が
OFFであるかを判断して基本姿勢にロボツト本
体12を戻す。この動作を行うのが基本姿勢作成
手段10である。
If the sensor 40 of the rear arm 12b detects stairs, it is determined whether the rear arm angle θ 2 is 45 degrees or more, and if the robot body 12 is horizontal and the sensors 30, 40 of the front and rear arms 12a, 12b are
It is determined whether it is OFF and the robot body 12 is returned to the basic posture. The basic posture creating means 10 performs this operation.

〔実施例の効果〕[Effects of Examples]

(1) 前後アームや左右履帯の比較的少い制御対象
で走行できる利点がある。
(1) It has the advantage of being able to run with relatively few control objects such as the front and rear arms and left and right tracks.

(2) 左右履帯のスリツプにより姿勢が悪くなつて
もセンサーにより姿勢を検出し、修正すること
ができる。
(2) Even if the vehicle's posture deteriorates due to slipping of the left and right tracks, the sensor can detect the posture and correct it.

(3) 常にロボツト本体、アームを階段におしつけ
る制御であるため、安定した階段走行が可能で
ある。
(3) Stable stair travel is possible because the robot body and arm are always placed on the stairs.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、この発明によれば、階段の
昇降が全自動で安定に走行でき、かつ階段からの
転落もなく昇降できる。また階段の傾斜角にかか
わらず階段の傾斜角に適応した姿勢により走行可
能であり、階段の長短にも影響されないで昇降が
でき、しかも階段途中で姿勢修正も可能であるか
ら安定な走行が可能となる等の利点がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to move up and down the stairs fully automatically and stably, and also to be able to go up and down the stairs without falling down the stairs. In addition, regardless of the angle of inclination of the stairs, it is possible to run in a posture that adapts to the angle of inclination of the stairs, and it is possible to go up and down without being affected by the length of the stairs.Moreover, it is possible to correct the posture in the middle of the stairs, so it is possible to run stably. There are advantages such as:

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図はこの発明の一実施例を示す
もので、第1図は階段昇り制御手段を示すブロツ
ク図、第2図は階段降り制御手段を示すブロツク
図、第3図A,Bはこの発明に使用されるロボツ
ト本体の要部の具体的な構成を示すもので、第3
図Aは平面図、第3図Bは第3図AのA−A線で
一部を断面した正面図、第4図はロボツト本体の
制御部のブロツク図、第5図A,B,C、第6図
及び第7図は動作を述べるための説明図及びフロ
ーチヤートである。 1……階段昇り基本姿勢作成手段、2……階段
昇り動作姿勢作成手段、3……階段昇り姿勢制御
手段、4……終段姿勢作成手段、5……階段昇り
終了基本姿勢作成手段、6……階段降り基本姿勢
作成手段、7……階段降り動作姿勢作成手段、8
……階段降り姿勢制御手段、9……終段姿勢作成
手段、10……階段降り終了基本姿勢作成手段、
11……階段、12……ロボツト本体、12a,
12b……前後アーム。
1 and 2 show one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing a stair climbing control means, FIG. 2 is a block diagram showing a stair descending control means, and FIG. B shows the specific configuration of the main parts of the robot body used in this invention;
Figure A is a plan view, Figure 3B is a partially sectional front view taken along line A-A in Figure 3A, Figure 4 is a block diagram of the control section of the robot body, and Figures 5A, B, and C. , FIG. 6, and FIG. 7 are explanatory diagrams and flowcharts for describing the operation. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Stair climbing basic posture creation means, 2...Stair climbing movement posture creation means, 3...Stair climbing posture control means, 4...Final stage posture creation means, 5...Stair climbing end basic posture creation means, 6 ... Stair descending basic posture creation means, 7... Stair descending movement posture creation means, 8
... Stair descending posture control means, 9... Final step posture creation means, 10... Stair descending end basic posture creation means,
11...Stairs, 12...Robot body, 12a,
12b...front and rear arms.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 前後に回転自在なアームが設けられたロボツ
ト本体と、このロボツト本体に設けられ、その本
体の前後の傾斜角や左右の傾斜角を検出する傾斜
角センサーと、前記アームに設けられ、アームが
階段に突き当つたとき動作する階段検出センサー
と、ロボツト本体に設けられ、ロボツト本体の水
平状態を検出するセンサーとを備え、各センサー
の信号を入力して演算し、その演算出力によりロ
ボツト本体の移動を制御する移動ロボツトにおい
て、前アームが床面に対してなす角度θ1、後アー
ムが床面に対してなす角度θ2を有するように形成
するとともにθ1≧θ2となるようにロボツト本体の
姿勢を作成する階段昇降基本姿勢作成手段と、こ
の手段によりロボツト本体の基本姿勢が作成さ
れ、この姿勢から前アームの階段検出センサーが
階段を検出したとき、ロボツト本体の階段昇降動
作姿勢を作成する階段昇降動作姿勢作成手段と、
この手段によつてロボツト本体が階段を昇降し始
め、昇降に応じて前後アームを制御してロボツト
本体が階段から転落しないように制御させて昇降
させる転落防止制御手段と、この手段によりロボ
ツト本体が階段の昇降動作を終了しロボツト本体
が水平状態になつたときに終了姿勢を作成する階
段昇降終了基本姿勢作成手段とを備えたことを特
徴とするロボツトの階段自動昇降装置。
1. A robot body provided with an arm that can freely rotate forward and backward; a tilt angle sensor provided on the robot body to detect the front and rear inclination angles and left and right inclination angles of the main body; It is equipped with a stair detection sensor that operates when it hits a staircase, and a sensor that is installed on the robot body and detects the horizontal state of the robot body.The signals from each sensor are input and calculated, and the calculation output is used to control the robot body. In a mobile robot that controls movement, the front arm is formed to have an angle θ 1 with respect to the floor surface, and the rear arm is formed to have an angle θ 2 with respect to the floor surface, and the robot is formed so that θ 1 ≧ θ 2 . A stair climbing/descending basic posture creation means for creating a posture of the robot body, and a basic posture of the robot body is created by this means, and when the stair detection sensor of the forearm detects a staircase from this posture, the stair climbing/descending posture of the robot body is determined. means for creating a stair climbing/descending movement posture to be created;
By this means, the robot body starts to move up and down the stairs, and the robot body is controlled to move up and down by controlling the front and rear arms according to the ascent and descent so that the robot body does not fall down the stairs, and the robot body is controlled to move up and down by this means. An automatic stair-climbing device for a robot, comprising: stair-climbing end basic posture creating means for creating a stair-climbing end basic posture when the robot body reaches a horizontal state after finishing stair-climbing operations.
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