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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-15
(45)【発行日】2022-07-26
(54)【発明の名称】移動体制御システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G05D 1/02 20200101AFI20220719BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 K
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019026649
(22)【出願日】2019-02-18
(65)【公開番号】P2020135302
(43)【公開日】2020-08-31
【審査請求日】2021-02-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111121
【弁理士】
【氏名又は名称】原 拓実
(74)【代理人】
【識別番号】100118474
【弁理士】
【氏名又は名称】寺脇 秀▲徳▼
(74)【代理人】
【識別番号】100141911
【弁理士】
【氏名又は名称】栗原 譲
(72)【発明者】
【氏名】清水 智得
(72)【発明者】
【氏名】川端 俊一
(72)【発明者】
【氏名】郡司 雄一郎
【審査官】堀内 亮吾
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１４－５２２０６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０９００９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転子と、前記回転子の径方向外側に設けられ、前記回転子の軸方向の範囲で前記回転子の表面と対向するように配置された固定子と、前記回転子のうち前記固定子と対向する部分よりも軸方向外側に形成された大径部と、を備える発電機に使用され、
前記回転子の表面を走行する移動体と、
前記回転子の表面にラインレーザを照射するレーザ照射手段と、
前記移動体に設けられ、前記回転子の表面に投影された前記ラインレーザを撮影する光学装置と、
前記回転子の表面に設置され、前記レーザ照射手段を搭載し、前記レーザ照射手段を移動させるレーザ照射手段位置決め装置と、
前記光学装置が撮影した前記ラインレーザの画像に基づいて、前記移動体の走行方向が適正かを判定する制御部とを有し、
前記レーザ照射手段位置決め装置は、前記大径部上に設置され、前記レーザ照射手段を前記回転子の軸方向に移動させる水平移動機構をさらに有し、昇降機構により前記レーザ照射手段を前記回転子の表面近傍に降ろすことを特徴とする移動体制御システム。
【請求項2】
前記制御部は、前記光学装置が撮影した前記ラインレーザの画像に基づいて、前記回転子の表面に投影された前記ラインレーザを基準とした前記移動体の現在位置を求める請求項１記載の移動体制御システム。
【請求項3】
前記レーザ照射手段は、前記回転子の軸方向に平行な前記ラインレーザを照射する請求項１記載の移動体制御システム。
【請求項4】
前記制御部は、前記移動体の走行方向が前記ラインレーザの長手方向と一致するかを判定する請求項３記載の移動体制御システム。
【請求項5】
前記制御部は、前記光学装置が撮影した前記ラインレーザの画像に基づいて、前記回転子の軸方向における前記移動体の位置を演算する請求項３または請求項４に記載の移動体制御システム。
【請求項6】
回転子、前記回転子の径方向外側に設けられて前記回転子の軸方向の範囲で前記回転子の表面と対向するように配置された固定子、前記回転子のうち前記固定子と対向する部分よりも軸方向外側に形成された大径部、を備える発電機に使用され、
前記回転子の表面に移動体を設置するステップと、
レーザ照射手段を搭載し、前記レーザ照射手段を前記回転子の軸方向および径方向に移動可能なレーザ照射手段位置決め装置を前記大径部に設置するステップと、
前記レーザ照射手段位置決め装置が、前記レーザ照射手段を前記回転子の軸方向に移動させて前記回転子と前記固定子の間の空間に移動させるステップと、
前記レーザ照射手段位置決め装置が、前記レーザ照射手段を前記回転子の径方向に移動させて前記回転子の表面近傍に位置決めするステップと、
前記レーザ照射手段が前記回転子の軸方向に沿って前記回転子の表面上にラインレーザを照射するステップと、
前記回転子の表面上を走行するとともに前記ラインレーザを撮影する光学装置を備える前記移動体が前記ラインレーザを撮影するステップと、
前記移動体と接続された制御部が、観測した前記ラインレーザの画像を処理し、前記移動体の走行方向が適正かを判定するステップと、
を備える移動体制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、移動体の制御システムおよび移動体の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、無限軌道走行ロボット等の移動体にカメラが障害物を回避しながら走行して作業
を行う技術として、移動体自身に設けたカメラや周辺に設置したカメラにより、周辺環境
や移動体自身を撮影して走行するものがある。
を行う技術として、移動体自身に設けたカメラや周辺に設置したカメラにより、周辺環境
や移動体自身を撮影して走行するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００２－１８２７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一方で、作業員によるアクセスや点検装置の設置が困難な狭隘部等において、検査等の
作業にあたり単に障害物を回避するだけでなくロボットの直進性の維持が求められる場合
がある。例えば、発電機における回転子表面のカメラによる画像検査や固定子表面のハン
マーによる打音検査を行うロボットは、検査対象物が軸方向に向かって一様に並んでいる
ため、発電機内を正確に直進走行することが求められる。
作業にあたり単に障害物を回避するだけでなくロボットの直進性の維持が求められる場合
がある。例えば、発電機における回転子表面のカメラによる画像検査や固定子表面のハン
マーによる打音検査を行うロボットは、検査対象物が軸方向に向かって一様に並んでいる
ため、発電機内を正確に直進走行することが求められる。
【0005】
発電機の回転子と固定子の間を走行するロボットを軸方向に直進させる場合に、例えば
発電機の固定子の溝に沿うガイドローラを設けて走行することが考えられる。しかし、作
業可能な範囲が溝の存在箇所に限定され、また発電機によっては固定子上にガイドローラ
の障害となる構造物があって適用できないことがある。
発電機の固定子の溝に沿うガイドローラを設けて走行することが考えられる。しかし、作
業可能な範囲が溝の存在箇所に限定され、また発電機によっては固定子上にガイドローラ
の障害となる構造物があって適用できないことがある。
【0006】
別の方法として、オペレータがカメラ画像を見ながら操作するという方法が考えらえる
。しかし、この方法ではオペレータの技量に依存し、検査速度のばらつきや、操作のやり
直しが発生する可能性がある。
。しかし、この方法ではオペレータの技量に依存し、検査速度のばらつきや、操作のやり
直しが発生する可能性がある。
【0007】
上述した課題を鑑み、本発明の実施形態は、移動体を任意の場所で直進性を保って走行
させることが可能な移動体制御システムおよび方法の提供を目的とする。
させることが可能な移動体制御システムおよび方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の実施形態による移動体制御システムは、回転子と、前記回転子の径方向外側に設けられ、前記回転子の軸方向の範囲で前記回転子の表面と対向するように配置された固定子と、前記回転子のうち前記固定子と対向する部分よりも軸方向外側に形成された大径部と、を備える発電機に使用され、前記回転子の表面を走行する移動体と、前記回転子の表面にラインレーザを照射するレーザ照射手段と、前記移動体に設けられ、前記回転子の表面に投影された前記ラインレーザを撮影する光学装置と、前記回転子の表面に設置され、前記レーザ照射手段を搭載し、前記レーザ照射手段を移動させるレーザ照射手段位置決め装置と、前記光学装置が撮影した前記ラインレーザの画像に基づいて、前記移動体の走行方向が適正かを判定する制御部とを有し、前記レーザ照射手段位置決め装置は前記大径部上に設置され、前記レーザ照射手段を前記回転子の軸方向に移動させる水平移動機構をさらに有し、昇降機構により前記レーザ照射手段を前記回転子の表面近傍に降ろすことを特徴とする。
【0009】
また、実施形態による移動体制御方法は、回転子、前記回転子の径方向外側に設けられて前記回転子の軸方向の範囲で前記回転子の表面と対向するように配置された固定子、前記回転子のうち前記固定子と対向する部分よりも軸方向外側に形成された大径部、を備える発電機に使用され、前記回転子の表面に移動体を設置するステップと、レーザ照射手段を搭載し、前記レーザ照射手段を前記回転子の軸方向および径方向に移動可能なレーザ照射手段位置決め装置を前記大径部に設置するステップと、前記レーザ照射手段位置決め装置が、前記レーザ照射手段を前記回転子の軸方向に移動させて前記回転子と前記固定子の間の空間に移動させるステップと、前記レーザ照射手段位置決め装置が、前記レーザ照射手段を前記回転子の径方向に移動させて前記回転子の表面近傍に位置決めするステップと、前記レーザ照射手段が前記回転子の軸方向に沿って前記回転子の表面上にラインレーザを照射するステップと、前記回転子の表面上を走行するとともに前記ラインレーザを撮影する光学装置を備える前記移動体が前記ラインレーザを撮影するステップと、前記移動体と接続された制御部が、観測した前記ラインレーザの画像を処理し、前記移動体の走行方
向が適正かを判定するステップと、を備える。
向が適正かを判定するステップと、を備える。
【発明の効果】
【0010】
本発明の実施形態による移動体制御システムおよび移動体制御方法によれば、移動体を回転子の表面上における任意の場所で直進性を保って走行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１実施形態による移動体制御システム１００の概略図。
【図2】回転子１０３の径方向外側からの俯瞰図。
【図3】回転子１０３の縦断面図。
【図4】第１実施形態の基地３によるレーザ照射部の位置決めを説明する要部拡大図。
【図5】第１実施形態のカメラ６による撮影画像の例を示す図。
【図6】第１実施形態のカメラ６による撮影画像の例を示す図。
【図7】第１実施形態による移動体制御方法を説明するフローチャート。
【図8】第２実施形態による移動体制御システム１００Ａの概略図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0013】
（第１実施形態）
図面を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、作業対象を
発電機１０１とした移動体制御システム１００について説明する。
図面を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、作業対象を
発電機１０１とした移動体制御システム１００について説明する。
【0014】
（構成）
図１は本実施形態による移動体制御システム１００の概略図、図２は回転子１０３の径
方向外側から移動体２、基地３等を見た俯瞰図、図３は回転子１０３における移動体２の
配置を示す縦断面図である。図１において、作業対象とする発電機１０１の回転子１０２
と固定子１０３の間に移動体１０が配置されており、この移動体が回転子１０２の表面上
を移動し、例えばカメラによる画像検査、固定子表面のハンマーによる打音検査等を行う
。
図１は本実施形態による移動体制御システム１００の概略図、図２は回転子１０３の径
方向外側から移動体２、基地３等を見た俯瞰図、図３は回転子１０３における移動体２の
配置を示す縦断面図である。図１において、作業対象とする発電機１０１の回転子１０２
と固定子１０３の間に移動体１０が配置されており、この移動体が回転子１０２の表面上
を移動し、例えばカメラによる画像検査、固定子表面のハンマーによる打音検査等を行う
。
【0015】
図１において、発電機１０１は回転子１０２と固定子１０３を概略的に図示したタービ
ン発電機である。回転子１０２はタービンの軸と連結されて回転し、固定子１０３は回転
子１０２の径方向外側に位置して回転子１０２と対向するように配置される。また、固定
子１０３からは固定子コイル１０４が延出するように設けられている。回転子１０２は、
固定子１０３と対向している範囲の軸方向の外側にエンドリング１０５が設けられている
。エンドリング１０５は、固定子１０３と対向する範囲の軸よりも大きい大径部を形成す
る。なお、固定子１０３は略円筒状に回転子１０２を囲っているが、図１においては回転
子１０２に図示されるべき固定子１０３、およびその他の発電機１０１の構成は図示を省
略している。
ン発電機である。回転子１０２はタービンの軸と連結されて回転し、固定子１０３は回転
子１０２の径方向外側に位置して回転子１０２と対向するように配置される。また、固定
子１０３からは固定子コイル１０４が延出するように設けられている。回転子１０２は、
固定子１０３と対向している範囲の軸方向の外側にエンドリング１０５が設けられている
。エンドリング１０５は、固定子１０３と対向する範囲の軸よりも大きい大径部を形成す
る。なお、固定子１０３は略円筒状に回転子１０２を囲っているが、図１においては回転
子１０２に図示されるべき固定子１０３、およびその他の発電機１０１の構成は図示を省
略している。
【0016】
回転子１０２と固定子１０３の間は数ｃｍ程度と狭く、その一方で軸方向には長大であ
る。また、回転子１０２と固定子１０３が対向する範囲のすぐ外側も、固定子コイル１０
４やエンドリング１０５があることから、非常に狭隘な空間である。以降、回転子１０２
表面のうち固定子１０３と対向する面を作業面１０２ａ、回転子１０２と固定子１０３に
挟まれた空間の端部付近を入口１０２ｂと称する。作業面１０２ａとは移動体２が作業の
ために走行する面であって、検査等作業自体が作業面１０２ａを対象に限定されるもので
はない。移動体２が固定子１０３に対して撮影等を行う場合もある。
る。また、回転子１０２と固定子１０３が対向する範囲のすぐ外側も、固定子コイル１０
４やエンドリング１０５があることから、非常に狭隘な空間である。以降、回転子１０２
表面のうち固定子１０３と対向する面を作業面１０２ａ、回転子１０２と固定子１０３に
挟まれた空間の端部付近を入口１０２ｂと称する。作業面１０２ａとは移動体２が作業の
ために走行する面であって、検査等作業自体が作業面１０２ａを対象に限定されるもので
はない。移動体２が固定子１０３に対して撮影等を行う場合もある。
【0017】
移動体制御システム１００は、制御部１、移動体２、基地３、レーザ照射部４を有して
構成される。
構成される。
【0018】
移動体２は、作業面１０２ａに吸着する電磁石等の磁吸着手段、作業面１０２ａを走行
する車輪やクローラ等の走行手段、発電機１０１に対してカメラ撮影や打音検査等を行う
ための作業手段、後述の墨出し線５を観測する光学装置としてのカメラ６、を有している
。移動体２は作業面１０２ａの表面に吸着しながら走行し、検査等を行うロボットである
。移動体２は、墨出し線５を撮影しながら回転子１０２の軸方向に走行し、検査等作業を
行う。図２の紙面右方向を移動体２の前方、紙面左方向を移動体２の後方とすると、カメ
ラ６は移動体２の後方を撮影するように固定されている。移動体２が回転子の軸方向に対
して傾いていなければ、カメラ６が墨出し線５を中心にとらえる位置、角度で固定されて
いる。
する車輪やクローラ等の走行手段、発電機１０１に対してカメラ撮影や打音検査等を行う
ための作業手段、後述の墨出し線５を観測する光学装置としてのカメラ６、を有している
。移動体２は作業面１０２ａの表面に吸着しながら走行し、検査等を行うロボットである
。移動体２は、墨出し線５を撮影しながら回転子１０２の軸方向に走行し、検査等作業を
行う。図２の紙面右方向を移動体２の前方、紙面左方向を移動体２の後方とすると、カメ
ラ６は移動体２の後方を撮影するように固定されている。移動体２が回転子の軸方向に対
して傾いていなければ、カメラ６が墨出し線５を中心にとらえる位置、角度で固定されて
いる。
【0019】
基地３は、エンドリング１０５上に設置され、レーザ照射部４を搭載し、レーザ照射部
４を作業面１０２ａ近傍に移動させる機構を有するレーザ照射部位置決め手段である。レ
ーザ照射部４は、作業面１０２ａにラインレーザを照射するレーザ照射手段である。ライ
ンレーザにより、作業面１０２ａには線状のビームが投影され、墨出し線５として用いる
ことができる。墨出し線５は、各図面において一点鎖線で示す。なお、各図面において墨
出し線が移動体２までの長さで図示されているのは、移動体２自身がラインレーザの障害
物となるためである。移動体２が前方に移動すれば、作業面１０２ａ上の墨出し線５は長
くなる。
４を作業面１０２ａ近傍に移動させる機構を有するレーザ照射部位置決め手段である。レ
ーザ照射部４は、作業面１０２ａにラインレーザを照射するレーザ照射手段である。ライ
ンレーザにより、作業面１０２ａには線状のビームが投影され、墨出し線５として用いる
ことができる。墨出し線５は、各図面において一点鎖線で示す。なお、各図面において墨
出し線が移動体２までの長さで図示されているのは、移動体２自身がラインレーザの障害
物となるためである。移動体２が前方に移動すれば、作業面１０２ａ上の墨出し線５は長
くなる。
【0020】
制御部１は、移動体２、基地３、レーザ照射部４と接続され、それぞれの駆動を制御す
るとともに、オペレータの入力を受け付け、また情報を提示する制御装置である。制御部
１は例えばパーソナルコンピュータで構成することができる。制御部１は演算手段、記憶
手段を有し、カメラ６が撮影した墨出し線を含む映像を画像処理し、移動体２の墨出し線
に対する現在位置を求める演算を実行する。
るとともに、オペレータの入力を受け付け、また情報を提示する制御装置である。制御部
１は例えばパーソナルコンピュータで構成することができる。制御部１は演算手段、記憶
手段を有し、カメラ６が撮影した墨出し線を含む映像を画像処理し、移動体２の墨出し線
に対する現在位置を求める演算を実行する。
【0021】
（作用）
（レーザ照射部４の移動）
図４を用いて、基地３のレーザ照射部４を作業面１０２ａ近傍に移動させる機能につい
て説明する。図４はレーザ照射部４を回転子１０２の軸方向に沿って移動させる機構を説
明する要部拡大図で、（ａ）は基地３を設置した状態を示す要部拡大図、（ｂ）はスライ
ド機構１２を伸展させた状態を示す要部拡大図、（ｃ）は昇降機構を伸展させた状態を示
す要部拡大図である。なお、説明の便宜のために作業面１０２ａを基準とした上下を用い
て説明するが、鉛直上下に限定されるものではない。
（レーザ照射部４の移動）
図４を用いて、基地３のレーザ照射部４を作業面１０２ａ近傍に移動させる機能につい
て説明する。図４はレーザ照射部４を回転子１０２の軸方向に沿って移動させる機構を説
明する要部拡大図で、（ａ）は基地３を設置した状態を示す要部拡大図、（ｂ）はスライ
ド機構１２を伸展させた状態を示す要部拡大図、（ｃ）は昇降機構を伸展させた状態を示
す要部拡大図である。なお、説明の便宜のために作業面１０２ａを基準とした上下を用い
て説明するが、鉛直上下に限定されるものではない。
【0022】
基地３は、レーザ照射部４を搭載する台１１と、台１１を回転子１０２の軸方向に移動
させるスライド機構１２と、台１１を作業面１０２ａに対して昇降させる（すなわち回転
子１０２の径方向に移動させる）昇降機構と、を備える。
させるスライド機構１２と、台１１を作業面１０２ａに対して昇降させる（すなわち回転
子１０２の径方向に移動させる）昇降機構と、を備える。
【0023】
まず、図４（ａ）（ｂ）を用いてスライド機構１２による台１１の移動について説明す
る。基地３は、まずエンドリング１０５上に固定子コイル１０４等の周辺の構造物と干渉
しないように設置される。例えば、エンドリング１０５の径方向に巻かれたベルト（図示
省略）と基地３を結合し、このベルトを締め付けることでエンドリング１０５上において
位置決めされる。
る。基地３は、まずエンドリング１０５上に固定子コイル１０４等の周辺の構造物と干渉
しないように設置される。例えば、エンドリング１０５の径方向に巻かれたベルト（図示
省略）と基地３を結合し、このベルトを締め付けることでエンドリング１０５上において
位置決めされる。
【0024】
スライド機構１２の伸展部１２ａは昇降機構１３を保持し、昇降機構１３が台１１を保
持している。この伸展部１２ａが回転子１０２の軸方向に伸展することで、昇降機構１３
ごと台１１が移動して入口１０２ｂに進入し、作業面１０２ａの上方に移動する（図４（
ｂ））。
持している。この伸展部１２ａが回転子１０２の軸方向に伸展することで、昇降機構１３
ごと台１１が移動して入口１０２ｂに進入し、作業面１０２ａの上方に移動する（図４（
ｂ））。
【0025】
次に、図４（ｃ）を用いて昇降機構１３による台１１の移動について説明する。昇降機
構１３が台１１と連結された伸展部１３ａを下方に伸展させることで、台１１を下方に移
動させる。これにより、台１１、ひいてはレーザ照射部４が作業面１０２ａの近傍に移動
する。台１１は回転子１０２表面に接触してもしなくともよい。この状態でレーザ照射部
４が回転子１０２表面にラインレーザを照射し、墨出し線５を引くことができる。
構１３が台１１と連結された伸展部１３ａを下方に伸展させることで、台１１を下方に移
動させる。これにより、台１１、ひいてはレーザ照射部４が作業面１０２ａの近傍に移動
する。台１１は回転子１０２表面に接触してもしなくともよい。この状態でレーザ照射部
４が回転子１０２表面にラインレーザを照射し、墨出し線５を引くことができる。
【0026】
ここで、スライド機構１２、昇降機構１３は、それぞれレーザ照射部４を回転子１０２
の軸方向ならびに径方向に移動させられるものであれば、その構成は限定されない。墨出
し線５を回転子１０２の軸方向に沿って引くことを考慮すると、基地３の位置決めも含め
て、レーザ照射部４の照射するラインレーザが回転子１０２の軸方向に平行となる姿勢が
保たれるような構成であることが望ましい。例えば、基地３はエンドリング１０５と係合
する位置決め構造３ａを有し、スライド機構１２、昇降機構１３はそれぞれ直動モータ等
によって伸展部１２ａ、１２ｂを一軸方向に伸縮するものとした構成が考えられる。ここ
で、台１１は必須の構成ではなく、昇降機構１３がレーザ照射部４の側面や上面を直接支
持するものであってもよい。
の軸方向ならびに径方向に移動させられるものであれば、その構成は限定されない。墨出
し線５を回転子１０２の軸方向に沿って引くことを考慮すると、基地３の位置決めも含め
て、レーザ照射部４の照射するラインレーザが回転子１０２の軸方向に平行となる姿勢が
保たれるような構成であることが望ましい。例えば、基地３はエンドリング１０５と係合
する位置決め構造３ａを有し、スライド機構１２、昇降機構１３はそれぞれ直動モータ等
によって伸展部１２ａ、１２ｂを一軸方向に伸縮するものとした構成が考えられる。ここ
で、台１１は必須の構成ではなく、昇降機構１３がレーザ照射部４の側面や上面を直接支
持するものであってもよい。
【0027】
（墨出し線５を用いた移動体２の位置把握）
次に、墨出し線５を用いた移動体２の位置の把握について説明する。図５、図６はそれ
ぞれ、カメラ６によって墨出し線５を撮影した画像の一例である画像２１、画像２２を示
す。なお、画像２１、２２のそれぞれレーザ照射部４や台１１も映っているが、作業環境
は狭隘で暗いため、実際にレーザ照射部４も視認できる画像になるとは限らない。
次に、墨出し線５を用いた移動体２の位置の把握について説明する。図５、図６はそれ
ぞれ、カメラ６によって墨出し線５を撮影した画像の一例である画像２１、画像２２を示
す。なお、画像２１、２２のそれぞれレーザ照射部４や台１１も映っているが、作業環境
は狭隘で暗いため、実際にレーザ照射部４も視認できる画像になるとは限らない。
【0028】
ここで、移動体２の走行方向が回転子１０２の軸方向と一致する姿勢で、かつ、作業予
定の位置に対して回転子１０２の周方向に現在位置がずれていない場合は、カメラ６が撮
影した墨出し線５が撮影画像の中心線Ｃに重複するようにカメラ６が移動体２に固定され
たものとする。
定の位置に対して回転子１０２の周方向に現在位置がずれていない場合は、カメラ６が撮
影した墨出し線５が撮影画像の中心線Ｃに重複するようにカメラ６が移動体２に固定され
たものとする。
【0029】
図５に示す画像２１は、墨出し線５が中心線Ｃに沿って撮影されている。画像２１のよ
うな画像が撮影されたということは、移動体２が墨出し線５に対して傾いていない、すな
わち移動体２が回転子１０２の軸方向に沿って走行できる姿勢であると判断できる。また
、画像２１は、墨出し線５のレーザ照射部４側端部である始点５ａまで含む範囲で撮影し
ている。ここで、カメラ６位置の作業面１０２ａに対する高さ、撮影角度が既知であれば
、画像２１における墨出し線５の長さＬ（画像上長さＬ）を用いて、制御部１が墨出し線
５の実際の長さを演算により求めることができる。また、これにより、移動体２の回転子
１０２軸方向における位置をも求めることができる。より具体的には、始点５ａの回転子
１０２軸方向における位置は、基地３の設置位置、スライド機構１２および昇降機構１３
の伸展長さ、レーザ照射部４によるラインレーザの照射角度によって把握することができ
る。したがって、回転子１０２の軸方向における墨出し線５の実際の長さと始点５ａの位
置を求めることができる。
うな画像が撮影されたということは、移動体２が墨出し線５に対して傾いていない、すな
わち移動体２が回転子１０２の軸方向に沿って走行できる姿勢であると判断できる。また
、画像２１は、墨出し線５のレーザ照射部４側端部である始点５ａまで含む範囲で撮影し
ている。ここで、カメラ６位置の作業面１０２ａに対する高さ、撮影角度が既知であれば
、画像２１における墨出し線５の長さＬ（画像上長さＬ）を用いて、制御部１が墨出し線
５の実際の長さを演算により求めることができる。また、これにより、移動体２の回転子
１０２軸方向における位置をも求めることができる。より具体的には、始点５ａの回転子
１０２軸方向における位置は、基地３の設置位置、スライド機構１２および昇降機構１３
の伸展長さ、レーザ照射部４によるラインレーザの照射角度によって把握することができ
る。したがって、回転子１０２の軸方向における墨出し線５の実際の長さと始点５ａの位
置を求めることができる。
【0030】
ここで、上述した演算に代えて、あらかじめ画像上長さＬと実際の墨出し線５の長さの
関係、または画像上長さＬと移動体２の位置の関係を制御部１の記憶部に保持しておき、
この記憶部を参照することで墨出し線５の長さないしは移動体２の位置を求めるようにし
てもよい。これにより、リアルタイムに行う必要がある移動体２位置を求める演算の負荷
を軽減することができる。
関係、または画像上長さＬと移動体２の位置の関係を制御部１の記憶部に保持しておき、
この記憶部を参照することで墨出し線５の長さないしは移動体２の位置を求めるようにし
てもよい。これにより、リアルタイムに行う必要がある移動体２位置を求める演算の負荷
を軽減することができる。
【0031】
次に、図６に示す画像２２が撮影された状態について説明する。画像２２は、墨出し線
５が中心線Ｃに対して傾いている。これは、カメラ６の撮影方向が墨出し線５に対して傾
いていることを示し、すなわち移動体２の走行方向が回転子１０２の軸方向に対して傾い
た姿勢、または周方向における位置がずれている、あるいはその両方であると判定できる
。
５が中心線Ｃに対して傾いている。これは、カメラ６の撮影方向が墨出し線５に対して傾
いていることを示し、すなわち移動体２の走行方向が回転子１０２の軸方向に対して傾い
た姿勢、または周方向における位置がずれている、あるいはその両方であると判定できる
。
【0032】
制御部１は、移動体２の傾きないし周方向ずれを判定すると、移動体２の姿勢ないし位
置を補正する制御を行う。具体的には移動体２の構成によって異なり、移動体２が回転子
１０２の周方向に移動する手段を有する場合は当該手段を用いて補正する。移動体２が例
えば走行方向に対して左右に配されたキャタピラや車輪等の走行手段によって、主に走行
方向に対しての移動のみを行う構成である場合は、左右の走行手段の駆動量や駆動方向を
変更することで、姿勢ないし位置の補正を行う。また、制御部１は、移動体２の姿勢ない
し位置のずれが検査等作業の許容範囲を逸脱しているか判定し、逸脱している場合は移動
体２をいったん後退させるとともに姿勢ないし位置を補正し、作業を再開する。
置を補正する制御を行う。具体的には移動体２の構成によって異なり、移動体２が回転子
１０２の周方向に移動する手段を有する場合は当該手段を用いて補正する。移動体２が例
えば走行方向に対して左右に配されたキャタピラや車輪等の走行手段によって、主に走行
方向に対しての移動のみを行う構成である場合は、左右の走行手段の駆動量や駆動方向を
変更することで、姿勢ないし位置の補正を行う。また、制御部１は、移動体２の姿勢ない
し位置のずれが検査等作業の許容範囲を逸脱しているか判定し、逸脱している場合は移動
体２をいったん後退させるとともに姿勢ないし位置を補正し、作業を再開する。
【0033】
【0034】
まず、回転子１０２の作業面１０２ａに移動体２を設置する（ステップＳ１）。
【0035】
次に、基地３を発電機１０１のエンドリング１０５上に設置する（ステップＳ２）。ス
テップＳ１とＳ２は逆でも構わないが、回転子１０２と固定子１０３の作業面１０２ａへ
アクセスするための入口１０２ｂは非常に狭いため、基地３の設置よりも先に移動体２を
設置することが現実的である。
テップＳ１とＳ２は逆でも構わないが、回転子１０２と固定子１０３の作業面１０２ａへ
アクセスするための入口１０２ｂは非常に狭いため、基地３の設置よりも先に移動体２を
設置することが現実的である。
【0036】
次に、基地３のスライド機構を伸展させ、レーザ照射部４を回転子１０２と固定子１０
３の間に移動させる（ステップＳ３）。
３の間に移動させる（ステップＳ３）。
【0037】
次に、昇降機構１３を伸展させ、レーザ照射部４を作業面１０２ａの近傍へ降ろす（ス
テップＳ４）。ここで、近傍へ降ろすとは、台１１ないしレーザ照射部４を作業面１０２
ａに接触する位置まで降ろすことも含む。
テップＳ４）。ここで、近傍へ降ろすとは、台１１ないしレーザ照射部４を作業面１０２
ａに接触する位置まで降ろすことも含む。
【0038】
次に、レーザ照射部４が作業対象面１０２ａにラインレーザを照射し、墨出し線５を引
く（ステップＳ５）。
く（ステップＳ５）。
【0039】
次に、移動体２のカメラ６で墨出し線５を撮影し（ステップＳ６）、制御部１がこの画
像を用いた演算処理を行い、墨出し線５を基準とした移動体２の現在位置と姿勢を求める
（ステップＳ７）。
像を用いた演算処理を行い、墨出し線５を基準とした移動体２の現在位置と姿勢を求める
（ステップＳ７）。
【0040】
次に、制御部２が、求めた移動体２の現在位置と姿勢が、作業可能な位置および姿勢で
あるかを判定する（ステップＳ８）。これは、作業開始時点であれば移動体２が作業開始
位置に適正な姿勢で配置されているかを判定することとなる。また、作業開始後であれば
、移動体２の走行および作業中に位置や姿勢のずれが生じていないかをリアルタイムに判
定することとなる。
あるかを判定する（ステップＳ８）。これは、作業開始時点であれば移動体２が作業開始
位置に適正な姿勢で配置されているかを判定することとなる。また、作業開始後であれば
、移動体２の走行および作業中に位置や姿勢のずれが生じていないかをリアルタイムに判
定することとなる。
【0041】
移動体２の位置および姿勢が適正と判定された場合は（ステップＳ８ ＹＥＳ）、移動
体２の走行および作業を実施する。移動体２の位置または姿勢の何れかが適正でないと判
定された場合は（ステップＳ８ ＮＯ）、移動体２の位置と姿勢について必要な補正を行
い（ステップＳ１０）、移動体２の走行および作業を実施する（ステップＳ９）。ここで
、ステップＳ１０およびステップＳ９について、例えば姿勢の傾きが検出されたものの作
業において許容範囲とされる程度であった場合は、傾きを補正しつつ移動体２の走行およ
び作業を継続する制御を行う場合も有り得る。すなわち、ステップＳ１０とステップＳ９
が一体的に実行される場合が有り得る。また、作業開始後であって、制御部１が移動体２
の後退が必要と判定した場合の後退処理は、ステップＳ１０において実行される。
体２の走行および作業を実施する。移動体２の位置または姿勢の何れかが適正でないと判
定された場合は（ステップＳ８ ＮＯ）、移動体２の位置と姿勢について必要な補正を行
い（ステップＳ１０）、移動体２の走行および作業を実施する（ステップＳ９）。ここで
、ステップＳ１０およびステップＳ９について、例えば姿勢の傾きが検出されたものの作
業において許容範囲とされる程度であった場合は、傾きを補正しつつ移動体２の走行およ
び作業を継続する制御を行う場合も有り得る。すなわち、ステップＳ１０とステップＳ９
が一体的に実行される場合が有り得る。また、作業開始後であって、制御部１が移動体２
の後退が必要と判定した場合の後退処理は、ステップＳ１０において実行される。
【0042】
移動体２の走行および作業の実施により作業が完了したかを判定する（ステップＳ１１
）。作業完了前の場合はステップＳ６に戻る（ステップＳ１１ ＮＯ）。作業が完了した
場合は処理を終了する（ステップＳ１１ ＹＥＳ）。
）。作業完了前の場合はステップＳ６に戻る（ステップＳ１１ ＮＯ）。作業が完了した
場合は処理を終了する（ステップＳ１１ ＹＥＳ）。
【0043】
以上の一連の処理によって、回転子１０２の任意の周方向位置における、回転子１０２
軸方向への作業が実行される。
軸方向への作業が実行される。
【0044】
（効果）
以上説明した本実施形態の移動体制御システムおよび移動体制御方法によれば、以下の
効果を奏する。
以上説明した本実施形態の移動体制御システムおよび移動体制御方法によれば、以下の
効果を奏する。
【0045】
（１）作業対象の任意の位置にラインレーザを照射し、投影されたラインレーザを墨出
し線５として移動体２により撮影し、撮影画像を用いて、移動体２の姿勢を適切に維持す
ることができる。これにより、任意の位置で移動体の直進性を保つことができる。
し線５として移動体２により撮影し、撮影画像を用いて、移動体２の姿勢を適切に維持す
ることができる。これにより、任意の位置で移動体の直進性を保つことができる。
【0046】
（２）作業環境におけるガイドとして活用できる構造物（溝や突起）の有無に関わらず
、移動体２の位置および姿勢を把握することができ、適正な姿勢の維持や移動体２の位置
決めが可能である。例えば、固定子１０３の表面に構造物があり、固定子１０３の溝をガ
イドとして活用することができないタイプの発電機１０１であっても、本実施形態を適用
することができる。
、移動体２の位置および姿勢を把握することができ、適正な姿勢の維持や移動体２の位置
決めが可能である。例えば、固定子１０３の表面に構造物があり、固定子１０３の溝をガ
イドとして活用することができないタイプの発電機１０１であっても、本実施形態を適用
することができる。
【0047】
（３）カメラ６で撮影した画像における墨出し線の長さＬに基づいた演算を行うことで
、移動体２の墨出し線５長手方向、ひいては回転子１０２の軸方向における位置を求める
ことができる。移動体２の姿勢と位置を求めることができるため、墨出し線５を基準とし
て移動体２の位置決めを行うことが可能である。
、移動体２の墨出し線５長手方向、ひいては回転子１０２の軸方向における位置を求める
ことができる。移動体２の姿勢と位置を求めることができるため、墨出し線５を基準とし
て移動体２の位置決めを行うことが可能である。
【0048】
（４）自動で移動体２の姿勢を補正しながら走行可能であり、オペレータの技量に依存
されない。これにより、オペレータの技量に起因する作業速度のばらつきや操作しなおし
がなく、作業効率および作業品質を向上することができる。
されない。これにより、オペレータの技量に起因する作業速度のばらつきや操作しなおし
がなく、作業効率および作業品質を向上することができる。
【0049】
（５）スライド機構１２および昇降機構１３を有する基地３により、レーザ照射部４を
容易に回転子１０２の作業面１０２ａ近傍に位置決めすることができる。具体的には、基
地３の設置は発電機１０１の構造物に干渉しないように設置することができ、またレーザ
照射部４の位置決めは入口１０２ｂ周辺の構造物を回避しながら、複雑で狭隘な空間にレ
ーザ照射部４を位置決めすることができる。作業員が狭隘な入口１０２ｂを通じてレーザ
照射部４を作業面１０２ａに設置する必要がなく、作業を効率化することができる。
容易に回転子１０２の作業面１０２ａ近傍に位置決めすることができる。具体的には、基
地３の設置は発電機１０１の構造物に干渉しないように設置することができ、またレーザ
照射部４の位置決めは入口１０２ｂ周辺の構造物を回避しながら、複雑で狭隘な空間にレ
ーザ照射部４を位置決めすることができる。作業員が狭隘な入口１０２ｂを通じてレーザ
照射部４を作業面１０２ａに設置する必要がなく、作業を効率化することができる。
【0050】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による移動体制御システム１００Ａについて、図８を用いて説明
する。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第２実
施形態は、第１実施形態の変形例である。
本発明の第２実施形態による移動体制御システム１００Ａについて、図８を用いて説明
する。第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第２実
施形態は、第１実施形態の変形例である。
【0051】
第１実施形態においては墨出し線５を撮影した画像の処理による移動体の位置ないし姿
勢の判定と補正を離間して設置された制御部１が行っていたが、本実施形態においては移
動体２に搭載された演算手段により実行する。より具体的には、ロボットである移動体２
には駆動制御のためにマイクロコンピュータ等の演算手段が搭載されており、この演算手
段を用いて画像処理等を行うものである。
勢の判定と補正を離間して設置された制御部１が行っていたが、本実施形態においては移
動体２に搭載された演算手段により実行する。より具体的には、ロボットである移動体２
には駆動制御のためにマイクロコンピュータ等の演算手段が搭載されており、この演算手
段を用いて画像処理等を行うものである。
【0052】
本実施形態によれば、移動体２によって墨出し線５の観測による位置ないし姿勢の判定
および補正が可能となり、より簡易なシステム構成とすることができる。また、画像処理
に関して、離間して設置した制御部１との通信のための時間や外乱がない。なお、離間し
て設置したパーソナルコンピュータ等との接続を許容しないものではない。少なくともカ
メラ６の撮影画像の処理による位置ないし姿勢の判定および補正を移動体２の演算手段が
行うものであれば、その他の制御（例えば移動体２への作業開始の指示、作業の経時記録
の蓄積、レーザ照射部４の制御等）は制御部１が担うものであってもよい。
および補正が可能となり、より簡易なシステム構成とすることができる。また、画像処理
に関して、離間して設置した制御部１との通信のための時間や外乱がない。なお、離間し
て設置したパーソナルコンピュータ等との接続を許容しないものではない。少なくともカ
メラ６の撮影画像の処理による位置ないし姿勢の判定および補正を移動体２の演算手段が
行うものであれば、その他の制御（例えば移動体２への作業開始の指示、作業の経時記録
の蓄積、レーザ照射部４の制御等）は制御部１が担うものであってもよい。
【0053】
ここで、第１実施形態のように制御部１が画像処理等の演算を行う場合は、演算処理の
負荷を制御部１に担わせることができる。移動体２よりも制御部１のほうが高機能な演算
手段を搭載させることが容易であるので、移動体２の小型化や画像処理の高速化の面では
第１実施形態の構成をとることが好ましい。
負荷を制御部１に担わせることができる。移動体２よりも制御部１のほうが高機能な演算
手段を搭載させることが容易であるので、移動体２の小型化や画像処理の高速化の面では
第１実施形態の構成をとることが好ましい。
【0054】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は、上述した構成に限られるものではない。
本発明の実施形態は、上述した構成に限られるものではない。
【0055】
例えば、基地３およびレーザ照射部４と移動体２の制御は連動している必要はなく、共
通の制御部とする必要はなく、別々の制御装置であってもよい。墨出し線５が引かれた状
態で移動体２を動作させることが可能であればよい。
通の制御部とする必要はなく、別々の制御装置であってもよい。墨出し線５が引かれた状
態で移動体２を動作させることが可能であればよい。
【0056】
また、発電機１０１に適用した場合において、スライド機構１２は必須ではない。基地
３を設置する際に、レーザ照射部４および昇降機構１３を入口１０２ｂに挿入したような
配置をすることが容易であれば、昇降機構１３のみでレーザ照射部４を移動させものであ
ってもよい。
３を設置する際に、レーザ照射部４および昇降機構１３を入口１０２ｂに挿入したような
配置をすることが容易であれば、昇降機構１３のみでレーザ照射部４を移動させものであ
ってもよい。
【0057】
また、スライド機構１２および昇降機構１３は、回転子１０２の軸方向ないし径方向に
対して斜めに移動させるものであってもよい。少なくとも回転子１０２の軸方向ないし径
方向において移動させるものであればよい。例えば、エンドリング１０５が作業面１０２
ａに対して斜めの面、つまり基地３が設置される面から回転子１０２の表面に向かって傾
斜した面を有する場合は、当該傾斜した面に沿って伸展する機構としてもよい。
対して斜めに移動させるものであってもよい。少なくとも回転子１０２の軸方向ないし径
方向において移動させるものであればよい。例えば、エンドリング１０５が作業面１０２
ａに対して斜めの面、つまり基地３が設置される面から回転子１０２の表面に向かって傾
斜した面を有する場合は、当該傾斜した面に沿って伸展する機構としてもよい。
【0058】
また、墨出し線５の撮影画像について、カメラ６によって墨出し線５を正面かつ中心に
とらえるものとして説明したが、これに限るものではない。カメラ６の移動体２における
取り付け位置、撮影角度（撮影方向）が既知であれば、墨出し線５が例えば斜めに撮影さ
れる画像に基づいて移動体２の姿勢ないし位置を求めることは可能である。したがって、
カメラ６は複数あってもよいし、角度を変更できるものであってもよい。ただし、演算の
簡易さや、オペレータに提示する場合のオペレータのわかりやすさ等の面から、墨出し線
５が移動体２を走行させたい方向に平行に引かれ、移動体２が適正な姿勢であるときに墨
出し線５を撮影すると、墨出し線５が垂直や水平等になるように各構成要素を設定するこ
とが好ましい。特に、作業面１０２ａが曲率を有する場合に、このような設定が有効であ
る。
とらえるものとして説明したが、これに限るものではない。カメラ６の移動体２における
取り付け位置、撮影角度（撮影方向）が既知であれば、墨出し線５が例えば斜めに撮影さ
れる画像に基づいて移動体２の姿勢ないし位置を求めることは可能である。したがって、
カメラ６は複数あってもよいし、角度を変更できるものであってもよい。ただし、演算の
簡易さや、オペレータに提示する場合のオペレータのわかりやすさ等の面から、墨出し線
５が移動体２を走行させたい方向に平行に引かれ、移動体２が適正な姿勢であるときに墨
出し線５を撮影すると、墨出し線５が垂直や水平等になるように各構成要素を設定するこ
とが好ましい。特に、作業面１０２ａが曲率を有する場合に、このような設定が有効であ
る。
【0059】
また、移動体２の姿勢のみを判定、補正できればよい場合は、墨出し線５の全体でなく
移動体２に近い一部を撮影する構成であってもよい。
移動体２に近い一部を撮影する構成であってもよい。
【0060】
また、墨出し線５の始点５ａの位置を求める点を説明したが、始点５ａを求める演算は
必須ではない。作業面１０２ａの端から始点５ａまでの距離は、移動体２の走行範囲に比
較するとわずかな長さであり、問題にならない程度の誤差であれば考慮しなくともよい。
または、回転子１０２の軸方向における始点５ａの位置は、作業ごと（レーザ照射部４の
位置決めごと）にほぼ同じと考えられるので、軸方向における位置を予め決定するもので
もよい。
必須ではない。作業面１０２ａの端から始点５ａまでの距離は、移動体２の走行範囲に比
較するとわずかな長さであり、問題にならない程度の誤差であれば考慮しなくともよい。
または、回転子１０２の軸方向における始点５ａの位置は、作業ごと（レーザ照射部４の
位置決めごと）にほぼ同じと考えられるので、軸方向における位置を予め決定するもので
もよい。
【0061】
以上説明した移動体制御システムの制御部は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Progra
mmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Pro
cessing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memo
ry）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）
やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と
、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュ
ータを利用したハードウェア構成で実現できる。
mmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Pro
cessing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memo
ry）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）
やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と
、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュ
ータを利用したハードウェア構成で実現できる。
【0062】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。
【符号の説明】
【0063】
１００，１００Ａ…移動体制御システム、１０１…発電機、１０２…回転子、１０２ａ…
作業面、１０２ｂ…入口、１０３…固定子、１０４…固定子コイル、１０５…エンドリン
グ、１…制御部、２…移動体、３…基地、４…レーザ照射部、５…墨出し線、５ａ…始点
、６…カメラ、１１…台、１２…スライド機構、１３…昇降機構、１２ａ，１３ａ…伸展
部、２１，２２…画像、Ｌ…墨出し線撮影長さ、Ｃ…中心線
作業面、１０２ｂ…入口、１０３…固定子、１０４…固定子コイル、１０５…エンドリン
グ、１…制御部、２…移動体、３…基地、４…レーザ照射部、５…墨出し線、５ａ…始点
、６…カメラ、１１…台、１２…スライド機構、１３…昇降機構、１２ａ，１３ａ…伸展
部、２１，２２…画像、Ｌ…墨出し線撮影長さ、Ｃ…中心線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】