JPS62171011A - Control method for autonomic moving robot - Google Patents

Control method for autonomic moving robot

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Publication number
JPS62171011A
JPS62171011A JP61011108A JP1110886A JPS62171011A JP S62171011 A JPS62171011 A JP S62171011A JP 61011108 A JP61011108 A JP 61011108A JP 1110886 A JP1110886 A JP 1110886A JP S62171011 A JPS62171011 A JP S62171011A
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JP
Japan
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circuit
cpu
robot
hindrance
steering
Prior art date
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Pending
Application number
JP61011108A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yajima
矢島 弘史
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To guide a smooth and safe traveling even on a complicated road without orbit by rotating, steering and controlling a wheel based on a detection signal from a hindrance detection means, avoiding a hindrance and guiding a robot. CONSTITUTION:Twelve ultrasonic sensors 4 are disposed at an angle interval of 30 deg. on the same outer periphery of the robot main body. A ultrasonic sequence control circuit 10 drives the oscillator circuit 5 of each sensor 4 in terms of time division, and a transmitted ultrasonic wave is reflected by the hindrance and is made incident on a corresponding reception circuit 6. A timer counter group 11 measures the interval between a transmission pulse and a reception one by a corresponding counter, transmits the data to a CPU 7, and causes the CPU 7 to calculate a distance up to the hindrance. According to data from a rotational angle detection circuit 24 and from the CPU 7, a servo circuit 15 drives a DC motor 19 and turns steering shaft 22. On the basis of data from a rotational frequency detection circuit 30 and from the CPU 7, a servo circuit 16 rotates and controls a DC motor 20, and simultaneously rotates and drives wheels 2a-2d.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の、iT網な説明 [発明の技術分野] この発明は[場やレストラン笠で利用される無軌道方式
の自律移動ロボットの制御方式に関する。
Detailed Description of the Invention 3. IT Network Description of the Invention [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a control system for a trackless autonomous mobile robot used in a venue or a restaurant shade.

[従来技術とその問題点1 従来、オフィス、病院、ホテル、レストラン及び[場等
で利用される移動ロボットとして軌道方式のロボットが
あるが、設備費やメンテナンスの点から無軌道方式が望
まれている。
[Prior art and its problems 1 Conventionally, track-based robots have been used as mobile robots used in offices, hospitals, hotels, restaurants, etc., but trackless robots are desired from the viewpoint of equipment costs and maintenance. .

しかしながら現在実用上の要求に応えられる無軌道ロボ
ットは、その移動距離や移動方向の算出処理が複雑なた
め、又移動路中にある障害物を検知する俺力が低いため
、実現されていない。
However, trackless robots that can currently meet practical requirements have not been realized due to the complicated process of calculating the distance and direction of movement, and the lack of ability to detect obstacles along the path of movement.

[発明の目的] この発明は上述した°1を情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ロボットの移動II¥や移動
方向を正確に計測し、無軌道路でも途中の障害物を滑ら
かに避けてLII′Ig地まで安全にロボットを誘導す
ることができる自律移動ロボットの制御方式を提供しよ
うとするものである。
[Object of the invention] This invention was made in consideration of the above-mentioned °1,
The aim is to create an autonomous mobile robot that can accurately measure the robot's movement II and direction of movement, smoothly avoid obstacles on the way even on trackless roads, and safely guide the robot to the LII'Ig location. The aim is to provide a control method for

[発1)の要点] この発明は、上述した[1的を達成するために、移動ロ
ボット本体に設けられ車輪を回転制御及び操舵制御する
駆動制御手段と、移動ロボット本体に設けられて移動路
中にある障害物の距離と方位を検出する障害物検知手段
とを備え、この障害物検知f段からの検知信号に)、(
づき駆動制御ト没によりIj輪を回転及び操舵1int
、上記障害物を回避して移動ロボット本体を誘導するよ
うにしたことを要点としている。
[Main Points of Issue 1)] In order to achieve the above-mentioned [Object 1], the present invention provides a drive control means provided on the mobile robot body for controlling the rotation and steering of the wheels, and a drive control means provided on the mobile robot body for controlling the rotation and steering of the wheels. (
The Ij wheel is rotated and steered by 1 int by turning off the drive control.
, the main point is that the mobile robot body is guided while avoiding the above-mentioned obstacles.

[実施例の構成] 以下、この発明を図面に基づいて説明する。[Configuration of Example] The present invention will be explained below based on the drawings.

第1図はロボットの外観を示し、図において。Figure 1 shows the appearance of the robot;

lは筐型のロボット本体である。このロボット本体の底
面には4個のり1輪2(2a〜2d)が四すみに夫々、
1!けられており、これら車輪2は操舵11丁能となっ
ている。第2図(a)に示すように基準舵位置において
、 +Nj方の2!I(輪2aと2d及び後方の2 I
lj輪2bと20は夫々同一軸線を有し、かつ前後力向
の各重輪2aと2b及び2dと20は回一方向に向って
いる。
l is a housing-shaped robot body. On the bottom of this robot body, there are four glue wheels 2 (2a to 2d) in each corner.
1! These wheels 2 have 11 steering functions. As shown in Fig. 2(a), at the standard rudder position, 2! in the +Nj direction! I (rings 2a and 2d and the rear 2 I
The lj wheels 2b and 20 each have the same axis, and the heavy wheels 2a and 2b and 2d and 20 in the front and rear force directions are oriented in one direction.

基準舵位置から後述する制御回路により4個の一ト輪2
を角度Oだけ操舵すると2第2図(b)に示すように全
ての・1(輪が基準方向(X方向)より同一方向に角度
0だけ回転する。
From the reference rudder position, the four single-wheel wheels 2 are
When the wheels are steered by an angle O, all wheels rotate by an angle 0 in the same direction from the reference direction (X direction), as shown in Figure 2(b).

次にロボット本体lの外周面には複数の超音波センサ4
(4a〜4文)が配設されており、1個のJfi tX
波センサ4は対をなすMia波送信″JA5と超音波受
信器 ar’i波センサ4例えば第3図に示す4aはロボット
本体lの壁面に垂直方向の上から順に超音波受信器6、
この超音波受信器6と所定距離陥てられる超音波送信器
5(これらa音波受信器6、a音波送信器5は後述する
回路で示すa K波の発射と入射の対をなすものである
)、この超音波送信器5と隣接して対をなすもう一方の
Miη波送波器信器5のMUe波送波器信器所定圧離隔
てられこれと対となす超音波受信器6(この超音波受信
器6はロボット本体lの下端部に設けられる)により構
成される。
Next, a plurality of ultrasonic sensors 4 are installed on the outer peripheral surface of the robot body l.
(4a to 4 sentences) are arranged, and one Jfi tX
The wave sensor 4 is a pair of a Mia wave transmitter ``JA5'' and an ultrasonic receiver ar'i wave sensor 4. For example, 4a shown in FIG. 3 is an ultrasonic receiver 6,
This ultrasonic receiver 6 and an ultrasonic transmitter 5 are placed at a predetermined distance (the a-sonic wave receiver 6 and the a-sonic wave transmitter 5 form a pair for emitting and injecting a K-wave as shown in the circuit described later). ), the MUe wave transmitter/transmitter of the other Miη wave transmitter/receiver 5 adjacent to and paired with this ultrasonic transmitter 5 is separated by a predetermined pressure, and the ultrasonic receiver 6 ( The ultrasonic receiver 6 is provided at the lower end of the robot main body l.

この実施例では第3図に示すように超音波センサ4がロ
ボット本体1の回りに30度等角度で12組4a〜4文
配置されており、上方の超音波受信!A6は各同一面り
に、中間のMi音波送信器5゜5も2層に別れて夫々同
一軸線りに、又下方の超51波受信器6も各同一平面上
に配設されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the ultrasonic sensors 4 are arranged in 12 sets 4a to 4 at equal angles of 30 degrees around the robot body 1 to receive ultrasonic waves from above! A6 are arranged on the same plane, the intermediate Mi sound wave transmitters 5.5 are also divided into two layers and arranged on the same axis, and the lower ultra-51 wave receivers 6 are also arranged on the same plane.

第4図はロボットの制御回路のブロック回路図を示して
おり、ロボット本体l内にはまずCPU(中央処理!A
置)7が設けられている。R−0M8はこのCPU7の
制御プログラムがtめ記憶されており、RAM9はロボ
ット本体lの走行用のデータを記憶する0Mi音波シー
ケンス制御回路10は各超音波受信器5を時分;1で駆
動し発信させるものであり、タイマカウンタ群11は各
jfl i’F波受信′jA6の信号を受信し、Jfl
 n波の発信と受信との間の時間差を検出しCPU7に
送る。各Jfl rT波送送信器5超11波シーケンス
制御回路lOとの間には発振回路13が又各超:キ波受
信器6とタイマカウンタ群11との間には受信回路14
が夫々介装されており、これらは超1′f波信号を発生
し、超音波送信器5から超音波を発信させ、又受信信号
を増幅検波したりする。
Figure 4 shows a block circuit diagram of the robot's control circuit.
7) is provided. The R-0M8 stores the control program for the CPU 7, and the RAM 9 stores data for running the robot body l.The sonic sequence control circuit 10 drives each ultrasonic receiver 5 at a time of 1. The timer counter group 11 receives the signal of each jfl i'F wave reception'jA6, and
The time difference between the transmission and reception of the n wave is detected and sent to the CPU 7. An oscillation circuit 13 is connected between each Jfl rT wave transmitter 5 and the 11-wave sequence control circuit lO, and a receiving circuit 14 is connected between each Jfl rT wave receiver 6 and the timer counter group 11.
are interposed, respectively, and these generate ultra-1'f-wave signals, cause the ultrasonic transmitter 5 to transmit ultrasonic waves, and also amplify and detect received signals.

超77波シーケンス制御回路10は12組の発振回路に
時分割で順次発振指令パルスを送り、同時にタイマカウ
ンタ群11にカウント開始のトリガパルスを送る回路で
ある。
The ultra-77-wave sequence control circuit 10 is a circuit that sequentially sends oscillation command pulses to 12 sets of oscillation circuits in a time-division manner, and simultaneously sends a trigger pulse to start counting to the timer counter group 11.

各超音波送信器5により送信された超音波は障害物によ
って反射され、対応する対の超音波受信器6に入射され
る。各超音波受信器6の出力は受41回路で夫々増幅、
波形整形され、パルスとなってタイマカウンタ群11内
の対応するチャンネルのタイマカウンタにIj−えられ
る。
The ultrasonic waves transmitted by each ultrasonic transmitter 5 are reflected by obstacles and are incident on the corresponding pair of ultrasonic receivers 6. The output of each ultrasonic receiver 6 is amplified by a receiver 41 circuit,
The waveform is shaped into a pulse, which is input to the timer counter of the corresponding channel in the timer counter group 11.

タイマカウンタ群11は12組のa音波センサ4a〜4
Ilに対応する12個のタイマカウンタよりなり、各々
の超H’7波送信′jA5、超音波受信器6毎の送信パ
ルスと受信パルス間の時間を計測し。
The timer counter group 11 includes 12 sets of a sound wave sensors 4a to 4.
It consists of 12 timer counters corresponding to Il, and measures the time between the transmitted pulse and the received pulse for each ultra-H'7 wave transmission 'jA5 and each ultrasonic receiver 6.

CPU7へそのデータを送り、障害物との距離を算出さ
せる。
The data is sent to the CPU 7 to calculate the distance to the obstacle.

データバス12には操舵用と走行用の211のす−ポ回
路15.16が接続され、これらサーボ回路15.16
にはドライバ17.18を介してDCモータ19.20
が夫々接続されている。
Connected to the data bus 12 are 211 servo circuits 15.16 for steering and running, and these servo circuits 15.16.
DC motor 19.20 via driver 17.18
are connected to each other.

DCモータ19は、CPU7からのデータにノ、(づき
サーボ回路15により回転制御され、操舵ギア21を介
して車輪2a〜2dの共通の操舵軸22を回動させる。
The DC motor 19 is rotationally controlled by a servo circuit 15 based on data from the CPU 7, and rotates a common steering shaft 22 for the wheels 2a to 2d via a steering gear 21.

DCモータ19には操舵エンコーダ23が装着され、こ
)操舵エンコーダ23は2相川力であり、その出力41
号は回転角検出回路24にIi−えられる。
A steering encoder 23 is attached to the DC motor 19, and the steering encoder 23 has a power output of 2 Aikawa.
The rotation angle detection circuit 24 receives the signal Ii-.

回転角検出回路24は回転方向判別回路26とアップ/
ダウンカウンタ27からなり、回転方向r(別回路26
の正・逆回転の判別信1)は操舵用のサーボ回路15に
!j−えられ、アップ/ダウンカウンタ27からのカウ
ント数はデータバス12を介してCPU7に与えられ1
11輪2a〜2dの操舵諺が取り込まれる。
The rotation angle detection circuit 24 and the rotation direction determination circuit 26
It consists of a down counter 27, and the rotation direction r (separate circuit 26
The signal 1) for determining forward/reverse rotation is in the steering servo circuit 15! The count from the up/down counter 27 is given to the CPU 7 via the data bus 12 and
The steering proverbs for the 11 wheels 2a to 2d are incorporated.

一方DCモータ20はCPU7からのデータにノ^づき
サーボ回路16により回転制御され、共通の走行ギア2
8を介して・I(輪2a〜2dを同時に回転駆動させる
。DCモータ20には走行エンコーダ29が装着され、
この走行エンコーダ29は2相出力であり、その出力信
りは回転数検出回路30とサーボ回路16とに′jえら
れる。
On the other hand, the DC motor 20 is rotationally controlled by the servo circuit 16 based on data from the CPU 7, and
8 through I (wheels 2a to 2d are rotated simultaneously. A travel encoder 29 is attached to the DC motor 20,
The travel encoder 29 has a two-phase output, and its output signal is sent to the rotation speed detection circuit 30 and the servo circuit 16.

回転数検出回路30は回転方向判別回路31と分周回路
32とからなり、走行エンコーダ29からの信号を夫々
回転方向信5)と割込み信号に変換しデータバス12を
介してCPU7にグーえ、ロボット本体の移動距離が取
り込まれる。
The rotation speed detection circuit 30 includes a rotation direction determination circuit 31 and a frequency dividing circuit 32, which converts the signal from the travel encoder 29 into a rotation direction signal 5) and an interrupt signal, respectively, and sends the signals to the CPU 7 via the data bus 12. The distance traveled by the robot body is captured.

CPU7に取り込まれた重輪2a〜2dの操舵:1Xと
回転数及び障害物までの距離はRAM9に記憶される。
The steering of the heavy wheels 2a to 2d taken into the CPU 7: 1X, the rotation speed, and the distance to the obstacle are stored in the RAM 9.

[実施例の動作] −・般に、第5図に示すようにXY+而上面動く物体が
1=0に原点(0,0)を出発した場合の軌跡を考える
と、任、(1の時刻Tにおける物体の位置は数学的に で′Lえられるが、物体の各瞬間での移動方向を0とし
、その方向の微小移動:誹をdiとすればL記dx、d
yは dx=dl*cosO1d”1=dlas1nO・・・
・・・(2) となる、この6文を速度ν(1)と微小時間diを用い
て表すとdfl=ν(t)dtであるため(1)式%式
%) 実際I―は無限に微少な瞬時は計測できないので、時間
をiI!:子化し微小で有限な所定時間で(τ−T /
’ N )毎に方向と速度を計All1 (サンプリン
グ)L、x、yを求める。このとき1−記(3)式%式
%(4) と近似できる。ここで個々の瞬時に於ける速度ν(n)
や方向Onを計Δ−すること及びCo5(7n  ・ν
((1) 、 sin On ・ν(n)の乗算を行う
ことが測定精度と、処理のスピードを要求されるため、
更に(4) 、 (5)式を X=Δ見ΣcasOn 、 Y=Δ交Σsi+ln・・
・・・・(6) に近似して物体の現在位置を測定する。
[Operation of the embodiment] - Generally, if we consider the trajectory of an object moving in the XY+ metaphysical plane starting from the origin (0,0) at 1=0 as shown in FIG. The position of the object at T can be calculated mathematically, but if the direction of movement of the object at each instant is 0 and the minute movement in that direction is di, then the L notation dx, d
y is dx=dl*cosO1d"1=dlas1nO...
...(2) If these six sentences are expressed using the speed ν(1) and the minute time di, dfl=ν(t)dt, so (1) formula % formula %) In fact, I- is infinite Since minute instants cannot be measured, the time is iI! : In a minute and finite predetermined time, (τ−T /
'N), calculate the direction and velocity for each All1 (sampling) L, x, and y. At this time, it can be approximated as 1- Formula (3) % Formula % (4). Here, the velocity ν(n) at each instant
and direction On in total Δ- and Co5(7n ・ν
((1), sin On · ν(n) multiplication requires measurement accuracy and processing speed,
Furthermore, considering equations (4) and (5), X=ΔΣcasOn, Y=ΔcrossΣsi+ln...
...Measure the current position of the object by approximating (6).

本発明に於いてΔ見は走行用DCモータ20の1番11
のτ時間の回転数の関数でありOnは操舵Jll D 
Cモータ19の1番11のτ時間の回転数の関数として
q−えられる。
In the present invention, Δ is the number 11 of the driving DC motor 20.
is a function of the rotation speed of τ time, and On is the steering Jll D
q of the C motor 19 as a function of the number of rotations during time.

第6図はロボット本体lが・1ン輪2a〜2dの回転・
操舵により所定のXY+Lu’+il−所定時間τ後い
ずれの位置に居るかを判別する処理F段を示すフローチ
ャートである。
Figure 6 shows that the robot main body l, the rotation of the first wheels 2a to 2d,
12 is a flowchart showing a process F stage for determining which position the vehicle will be in after a predetermined XY+Lu′+il−predetermined time τ due to steering.

まず分周回路32からCPU7に;1.1込み要求パル
スが人力されると第6図のルーチンがスタートし、ステ
ップSlで1時間の1F輪2のDCモータ20の回転方
向が回転数検出回路30を介してCPU7に人力される
0次にステップS2で1時間の・1輪2のDCモータ1
9の操舵方向が回転数検出回路30を介してCPU7に
入力される。CPU7はDCモータ19の回転数から車
輪2の共通の操舵角0を算出し、DCモータ20の回転
方向が逆回転ならこの0=0+180°として扱いステ
ップS3でcasOの計算を行う。
First, when a 1.1 inclusive request pulse is input manually from the frequency dividing circuit 32 to the CPU 7, the routine shown in FIG. Next, in step S2, the DC motor 1 of one wheel 2 is
The steering direction No. 9 is input to the CPU 7 via the rotation speed detection circuit 30. The CPU 7 calculates a common steering angle 0 of the wheels 2 from the rotational speed of the DC motor 19, and if the rotation direction of the DC motor 20 is reverse rotation, it is treated as 0=0+180° and calculates casO in step S3.

次にCPU7はDCモータ20の回転数から車輪2の共
通の走行距離6文を算出し、ステップS4でΔ交・ c
osOの計算を行う、ステップS5でこれまでのX座標
にこのΔ見・ 5inOを加算し。
Next, the CPU 7 calculates six common travel distances of the wheels 2 from the rotational speed of the DC motor 20, and in step S4 calculates Δcross/c.
In step S5, in which the osO is calculated, this Δ 5inO is added to the previous X coordinate.

現在のX座標を求める。Find the current X coordinate.

同様にステップS6で5inOを計算し、ステップS7
でΔ立・ 5lnOを計算する、最後にステップS8で
これまでのYl+標にこのΔ交・ s+nOを加算して
現在のY座標が求められる。
Similarly, 5inO is calculated in step S6, and step S7
Finally, in step S8, this Δcross s+nO is added to the previous Yl+ mark to obtain the current Y coordinate.

このロボット本体lは+lj輪2a〜2dが同時間r拳
!操舵及び同時間rI;回転のためその向きは常に同一
方向を向いたまま面後左右斜めに動く。
This robot body l has +lj wheels 2a to 2d r fist at the same time! Steering and same time rI: Due to rotation, the direction always remains in the same direction and moves diagonally to the left and right behind the surface.

なお、1−記case、  5inOはCPU7で計算
するのでなくtめROM8にそのイメを記憶しておき、
又Δ皇のfめを(パルス数)×(車輪の¥径)×(回転
角度/パルス)gの計算により予めROM8に設定して
おいてΔ見・ cas OやΔ見・5inOの処理時間
をjiLめることができる。
In addition, in case 1-1, 5inO is not calculated by the CPU 7, but the image is stored in the ROM 8,
In addition, the f value of ΔI is set in advance in ROM 8 by calculating (number of pulses) x (diameter of wheel) x (rotation angle/pulse) g, and the processing time for Δview・casO and Δview・5inO is set in advance. jiL can be reduced.

次にロボットが障害物を避けて所定位置から目的地点ま
で誘導走行する動作について第7〜19図を参照して説
明する。第7図において12組のa:’S波センサ4(
4a〜4交)の水乎方向の障害物検出範囲はa −1と
なっており、領域aの扇形の中の障害物は4aによって
検知され、これらの間の距離が検出される。同様にして
領域すは4bというように領域見は4fLにより検出さ
れる。
Next, the operation of guiding the robot from a predetermined position to a destination point while avoiding obstacles will be explained with reference to FIGS. 7 to 19. In FIG. 7, there are 12 sets of a: 'S wave sensors 4 (
The obstacle detection range in the water direction of 4a to 4 intersections is a −1, obstacles in the fan shape of area a are detected by 4a, and the distance between them is detected. Similarly, the area 4b is detected by the area 4fL.

このときロボット本体lの周囲30度毎に障害物は検知
されCPU7にデータが送られる。今領域aの中心線を
A、領域すの中心線をB以下同様にして領域見の中心線
をLとすると、ロボット本体lの全周にわたりこれら中
心線A、B・・・・・・Lの前後115度の精度で障害
物の検知がrIf能となる。各超音波送信器6は対とな
る超音波送信器5が音波を発射した後、最初に入射した
反射超音波を検出してタイマカウンタ群11に停止パル
スを送るため、タイマカウンタ群11の始動から停止ヒ
に至るカウント数と音波の速度の積として各超音波セン
サ4は各1つの検出領域(a、  b・・・・・・立)
に対して夫々一番近い障害物までの距fadiを検出し
CPU7に送りRAM9に記憶する。
At this time, obstacles are detected every 30 degrees around the robot body l, and data is sent to the CPU 7. Now, if the center line of area a is A, and the center line of area A is B, and the center line of the area is L, then these center lines A, B...L will extend over the entire circumference of robot body l. Obstacles can be detected with an accuracy of 115 degrees before and after. Each ultrasonic transmitter 6 detects the reflected ultrasonic wave that first enters after the paired ultrasonic transmitter 5 emits a sound wave and sends a stop pulse to the timer counter group 11, so that the timer counter group 11 is started. Each ultrasonic sensor 4 has one detection area (a, b...vertical) as the product of the count number from to stop Hi and the speed of the sound wave.
The distance fadi to the nearest obstacle is detected for each object and sent to the CPU 7 and stored in the RAM 9.

而して、今ロボットの進路決定を次のルールにより定め
るものとする。
Therefore, let us now decide on the path of the robot according to the following rules.

(i)ロボットには進行しようとする方向がtめROM
8の内に設定されており、この方向ベクトルv1を所定
の人カキ−によりRAM9内に設定する。
(i) The robot has a ROM that tells it the direction in which it is trying to move.
8, and this direction vector v1 is set in the RAM 9 by a predetermined key.

(2)超7f波センサ4により12個のa−文領域に障
害物が検出されていると5、各々のa −1領域につい
て第8図に示すように、障害物からロボット本体1に向
う方向に大きさが、K:定数、d:検出距離として。
(2) If an obstacle is detected in the 12 a-sentence areas by the ultra-7f wave sensor 4, then for each a-1 area, as shown in FIG. The magnitude in the direction is K: constant, d: detection distance.

l V r + l = K / d i ?    
    ・・・・・・(7)で表わされる修1E川のベ
クトルVIn(n=1〜12)を定義し、この式をRO
Ma内に予め設定記憶しておく。
l V r + l = K / d i?
...Define the vector VIn (n = 1 to 12) of the 1E river expressed by (7), and convert this formula into RO
The settings are stored in advance in Ma.

(3)ロボットがこれら12方向の障害物を避けて進む
べき進行方向のベクトルVaをROMB内の1−記(6
)式とRAMQ内のvlを用いてCPU7により n・1 として決定しRAM9に格納する。
(3) The vector Va in the direction in which the robot should move while avoiding obstacles in these 12 directions is written in 1-(6) in the ROMB.
) and vl in RAMQ, the CPU 7 determines n·1 and stores it in the RAM 9.

従ってCPU7はこの(8)式のベクトルにJ、tiづ
きサーボ回路15.16を介して車輪2を操舵。
Therefore, the CPU 7 applies J and ti to the vector of equation (8) and steers the wheels 2 via the servo circuits 15 and 16.

回転させてロボット本体lを移動させる。そして1γi
述した微小時間τ当りの走行距離6文、そのときの角度
0に)^づきロボット本体lの移動を制御する。
Rotate and move the robot body l. and 1γi
The movement of the robot main body 1 is controlled based on the travel distance 6 sentences per minute time τ mentioned above and the angle 0 at that time.

即ち第9図に示すようにロボット本体lは障害物からV
Fの反発用の修正ベクトルを、tfla波センサ4を介
して検知し、RAM9内のvI と式(8)により合成
する。即ち障害物を避ける方向の新たな進行方向ベクト
ルVaをCPU7により算出し・1(輪2を操舵、駆動
して目的方向へ進行する。
That is, as shown in FIG.
A correction vector for repulsion of F is detected via the tfla wave sensor 4, and is combined with vI in the RAM 9 using equation (8). That is, a new traveling direction vector Va in a direction to avoid obstacles is calculated by the CPU 7 and 1 (the wheels 2 are steered and driven to travel in the target direction).

以下、具体的な進行方向について説明する。The specific direction of movement will be explained below.

第1θ図はロボットが狭路に進入する場合で進行方向ベ
クトルがV【について示しており、障害物の両方のコー
ナ部からの超音波の反射によるv[2とVrlG とが
L記(8)式で計算されロボット本体lの進入速度を押
える(第10−11図)。
Figure 1θ shows the case where the robot enters a narrow road and the traveling direction vector is V[, and v[2 and VrlG are expressed as L (8) due to the reflection of ultrasonic waves from both corners of the obstacle. It is calculated by the formula and suppresses the approach speed of the robot body l (Figures 10-11).

今どちらか一方のコーナにロボット本体lが片寄ると(
第12図)、式(7)により近づいたコーナからの修正
ベクトルV13が遠い距離の修正ベクトルV19より大
きく作用しロボット本体lが狭路の中央部に押し戻され
るようにCPU7はlj輪2を操舵・回転させる。
If the robot body l is now shifted to one corner (
(Fig. 12), the CPU 7 steers the lj wheels 2 so that the correction vector V13 from the approaching corner acts more strongly than the correction vector V19 from the far distance according to equation (7), and the robot body l is pushed back to the center of the narrow road.・Rotate.

次にT字路をロボットが真直に通過する(進行方向ベク
トルV【は直線通路とf行)場合については、第13図
に示すように、2つのコーナからのIE +Eベクトル
VrlとV14とこれらと反対の側からの修11ニベク
トルVrqとが上記(8)式で計算され、ロボット本体
lの径路は点線のように修正され、略通路中央となる。
Next, when the robot passes straight through a T-junction (the traveling direction vector V is a straight path and line f), as shown in Fig. 13, the IE +E vectors Vrl and V14 from the two corners and these The correction vector Vrq from the opposite side is calculated using the above equation (8), and the path of the robot body l is corrected as shown by the dotted line, so that it is approximately in the center of the path.

次に第14図に示すように通路壁に障害物が突出してい
る場合はロボット本体lは修正ベクトルv111 によ
り押し出されるようにして障害物を中央を滑らかに通過
する。
Next, as shown in FIG. 14, if an obstacle protrudes from the passage wall, the robot main body l is pushed out by the correction vector v111 and smoothly passes through the obstacle in the center.

次に第15図に示すように、通路が進行方向ベクトル■
1に対しである程度類いている場合は、修正ベクトルV
r+o 、 Vr?zの差によりやや逆方向の修iEを
受けるためロボット本体lは速度を落しながら傾きに沿
って方向修正し通路に沿って元の進行方向v1で走行す
る。
Next, as shown in FIG.
1, if it is similar to some extent, the correction vector V
r+o, Vr? Due to the difference in z, the robot main body 1 is subjected to a correction iE in a slightly opposite direction, so the robot main body 1 corrects its direction along the inclination while reducing its speed, and runs along the path in the original traveling direction v1.

次に第16図〜17図に示すように所定の分岐点、例え
ばT字路を90度に曲って走行する場合は、所定位置か
らT字路までの距離Wを予めDCモータ20の回転数と
してRAM9に人力し、CPU7の制御によりロボット
本体lを初期進行ベクトルVl で走行させる。走行エ
ンコーダ29からの検出回転数がRAM9内に設定され
た値となると、予めRAMQ内に別に記憶しておいた次
の進行方向ベクトルVl になるまでDCモータ19、
操舵ギア、操舵軸を介してlj輪2を操舵する。このと
きロボット本体lが停止1−シた位置が本来の曲り位置
の距離Wより短かい場合(第16図)は一方のコーナの
修1[ベクトルV目が他方のコーナの修IFベクトルV
IIOより大きく作用し、ロボット本体lは[1的の通
路に点線で示すように中央部に進出修+E Lながら走
行する。
Next, as shown in FIGS. 16 and 17, when traveling at a predetermined branch point, such as a T-junction, by turning 90 degrees, the distance W from the predetermined position to the T-junction is determined in advance by the rotation speed of the DC motor 20. is manually inputted into the RAM 9, and under the control of the CPU 7, the robot main body 1 is caused to travel at an initial progress vector Vl. When the rotation speed detected from the travel encoder 29 reaches the value set in the RAM 9, the DC motor 19,
The lj wheels 2 are steered via a steering gear and a steering shaft. At this time, if the position where the robot body l has stopped is shorter than the distance W of the original bending position (Fig. 16), if the correction 1 of one corner [vector V is the correction IF vector of the other corner]
IIO acts more strongly than IIO, and the robot main body l moves toward the center of the path of [1] as shown by the dotted line.

一方ロボット本体lが停止1−シた位置が距離Wより長
い場合(第17図)は、他方のコーナの修正ベクトルv
r+oが−・方のコーナの修1FベクトルVl+より太
きく作用し、ロボット本体lは(1的の通路に点線で示
すように中央に戻り修+E Lながら走行する。
On the other hand, if the position where the robot body l has stopped is longer than the distance W (Fig. 17), the correction vector v of the other corner
r+o acts more strongly than the correction 1F vector Vl+ at the - corner, and the robot body 1 returns to the center as shown by the dotted line in the path of (1) and runs while moving.

第18図はオフィス内を走行する、ロボット本体lの移
動状ffを示しており1通路の両側が壁でなく、並んだ
机や椅子であっても多くのa音波センサ4からの検出に
より得られ式(7)により作られた修正ベクトルにより
ロポ−/ ト本体lは針路のほぼ中心を通行することを
示している。
FIG. 18 shows the movement state ff of the robot main body l traveling in an office. The correction vector created by equation (7) indicates that the port body l passes approximately at the center of the course.

第19図は通路内でロボット本体1と人(M)とがすれ
違う場合について示しており、ロボットは人を障害物一
般から識別するすることはできないが1人が正面から接
近した場合(a)5人からの反射による修IFベクトル
vr+、VN2 により減速し、又は停LL(b)、人
がロボット本体lをかわしたことによりそれと反対方向
の修正ベクトルv目、V12により(C)、ロボット本
体lも反対向に進路を変更し、結果として円滑なすれち
がいが行なわれる(d)。
Figure 19 shows a case where the robot main body 1 and a person (M) pass each other in a passageway, and the robot cannot distinguish people from obstacles in general, but when one person approaches from the front (a) Modified IF vector vr+ due to reflection from five people, decelerates or stops due to VN2 LL (b), modified vector v in the opposite direction due to the person dodging robot body l, V12 (C), robot body l also changes course in the opposite direction, resulting in a smooth passing (d).

におきかえると、 nl ここでKはサンプリング第K Ii1] I+を示し、
Rはlより小さいIFの数である。このSkはCPU7
内では はある程度モ滑化され、ロボット本体lの動きがより滑
らかになる。
Replaced with nl where K represents the sampling number K Ii1] I+,
R is the number of IFs smaller than l. This Sk is CPU7
The interior of the robot is smoothed to some extent, and the movement of the robot body l becomes smoother.

[発明の効果] この発明は以−ヒ詳細に説明したように、移動ロボット
本体に設けられ車輪を回転制御及び操舵制御する駆動制
御1段と、移動ロボット本体に設けられて移動路中にあ
る障害物の距離と方位を検出する障害物検知1段とを備
え、この障害物検知手段からの検知信号に基づき駆動制
御手段により車輪を回転及び操舵制御しト記障害物を回
避して移動ロボット本体を誘導するようにしたので、低
速度においても高精度に位置計測ができて、かつ障害物
との距離も1「確に計測できて、複雑な形状の通路での
誘導であってもロボットを円滑安全に走行させ占ことが
出来る。このようにしてオフィス、病院1の多様な環境
での移動ロボットの誘導   ・ゝに有効である。
[Effects of the Invention] As explained in detail below, the present invention has a first drive control stage provided on the mobile robot body for controlling the rotation and steering of the wheels, and a drive control stage provided on the mobile robot body that controls the rotation and steering of the wheels. The mobile robot is equipped with an obstacle detection stage that detects the distance and direction of the obstacle, and controls the rotation and steering of the wheels by the drive control means based on the detection signal from the obstacle detection means to avoid the obstacles. Since the robot is guided by the main body, it is possible to measure the position with high precision even at low speeds, and the distance to obstacles can be accurately measured, even when guiding the robot through a passage with a complex shape. The robot can run smoothly and safely.In this way, it is effective for guiding mobile robots in various environments such as offices and hospitals1.

4、Z 面(7) IPIQi す説明第1図は本発明
を適用した自律移動ロボットの外観斜視図、第2図は第
1図の底面図、第3図はaff波センナのモ面配置図、
第4図は本発明の制御装置のブロック図、第5図は移動
物体の変移を算出する原理図、第6図はロボットの位置
を計測するフローチャート、第7図は第3図の超21波
センナの検知領域を示す図、第8図は修正ベクトルの方
向を示す図、第9図は修正ベクトルの作用を示す原理図
、第1θ図乃至第19図は本発明の動作を示すための図
である。
4. Z plane (7) IPIQi Explanation Fig. 1 is an external perspective view of an autonomous mobile robot to which the present invention is applied, Fig. 2 is a bottom view of Fig. 1, and Fig. 3 is a plane layout diagram of the AFF wave sensor. ,
Figure 4 is a block diagram of the control device of the present invention, Figure 5 is a principle diagram for calculating the displacement of a moving object, Figure 6 is a flowchart for measuring the position of the robot, and Figure 7 is the super 21 wave of Figure 3. FIG. 8 is a diagram showing the direction of the correction vector; FIG. 9 is a principle diagram showing the action of the correction vector; FIGS. 1θ to 19 are diagrams showing the operation of the present invention. It is.

l・・・・・・ロボット本体、2・・・・・・車輪、4
・・・・・・a tf波センサ、5・・・・・・超音波
送信器、6・・・・・・Ml;)送受信器、7・・・・
・・CPU、8・・・・・・ROM、9・・・・・・R
AM、lO・・・・・・超音波シーケンス制御回路、1
1・・・・・・タイマカウンタ群、12・・・・・・デ
ータバス、13・・・・・・発信回路、14・・・・・
・受信回路、15.16・・・・・・サーボ回路、17
.18・・・・・・ドライバ、19゜20・・・・・・
DCモータ、21・・・・・・操舵ギア、22・・・・
・・操舵軸、23・・・・・・操舵エンコーダ、24・
・・・・・回転角検出回路1,26.31・・・・・・
回転方向判別回路、27・・・・・・アップ/ダウンカ
ウンタ、28・・・・・・走行ギア、29・・・・・・
走行エンコーダ、30・・・・・・回転数検出回路、3
2・−・・・・分周回路。
l...Robot body, 2...Wheels, 4
......a TF wave sensor, 5... Ultrasonic transmitter, 6...Ml;) Transmitter/receiver, 7...
...CPU, 8...ROM, 9...R
AM, lO... Ultrasonic sequence control circuit, 1
1...Timer counter group, 12...Data bus, 13...Transmission circuit, 14...
・Reception circuit, 15.16...Servo circuit, 17
.. 18... Driver, 19°20...
DC motor, 21...Steering gear, 22...
・・Steering shaft, 23 ・・Steering encoder, 24・
...Rotation angle detection circuit 1, 26.31...
Rotation direction determination circuit, 27...Up/down counter, 28...Travel gear, 29...
Traveling encoder, 30...Rotation speed detection circuit, 3
2・−・・・・Frequency dividing circuit.

特許出願人  カシオ計算機株式会社 代理人 ブr理ト  町 Ill  俊 1F第1図 第2図 第3図 第5図 Vp 第9図 第6図 第7図 第8図 第10図 第11図 第12図 第13図 第15図 第16図 第17図 第18図Patent applicant: Casio Computer Co., Ltd. Agent Burito Town Ill Shun 1F Diagram 1 Figure 2 Figure 3 Figure 5 Vp Figure 9 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 15 Figure 16 Figure 17 Figure 18

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  移動ロボット本体と、該移動ロボット本体に設けられ
車輪を回転制御及び操舵制御する駆動制御手段と、前記
移動ロボット本体に設けられて移動路中にある障害物の
距離と方位を検出する障害物検知手段とを備え、この障
害物検知手段からの検知信号に基づき前記駆動制御手段
により前記車輪を回転及び操舵制御し前記障害物を回避
して前記移動ロボット本体を誘導することを特徴とする
自律移動ロボットの制御方式。
a mobile robot main body, a drive control means provided on the mobile robot main body to control the rotation and steering of wheels, and an obstacle detection device provided in the mobile robot main body to detect the distance and direction of obstacles in the movement path. and wherein the drive control means controls the rotation and steering of the wheels based on the detection signal from the obstacle detection means to avoid the obstacles and guide the mobile robot body. Robot control method.
JP61011108A 1986-01-23 1986-01-23 Control method for autonomic moving robot Pending JPS62171011A (en)

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