JPS63241609A - Running control method for free-running robot - Google Patents

Running control method for free-running robot

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Publication number
JPS63241609A
JPS63241609A JP62074015A JP7401587A JPS63241609A JP S63241609 A JPS63241609 A JP S63241609A JP 62074015 A JP62074015 A JP 62074015A JP 7401587 A JP7401587 A JP 7401587A JP S63241609 A JPS63241609 A JP S63241609A
Authority
JP
Japan
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angle
robot
attitude angle
gyro
self
Prior art date
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Pending
Application number
JP62074015A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Ogasawara
均 小笠原
Masao Obata
小畑 征夫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP62074015A priority Critical patent/JPS63241609A/en
Publication of JPS63241609A publication Critical patent/JPS63241609A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To precisely execute the control of running by correcting the error of the attitude angle of a free-running robot caused by the resolution of a gyroscope with a soft program every time the angle speed data of the gyroscope is read. CONSTITUTION:The attitude angle (an angle on a coordinate showing a progress direction) of the free-running robot is computed by integrating angle alteration quantity of the attituted angle obtained from the gyroscope 16. In this case, the error of the angle alteration quantity caused by the resolution of the gyroscope is corrected every time the angle alteration quantity data of the attitude angle is inputted in a controller 20 from the gyroscope 16. Since the attitude angle of the free-running robot is always computed as an accurate angle, the error between the computed value of the coordinate of the position of the free-running robot, which is obtained by computing based on the attitude angle, and a real coordinate is removed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自走ロボットに係り、特に精度の艮好な走行
制御方法に関するものである〇〔従来の技術〕 従来、無人走行車の姿勢角(進行方向)の補正は、実開
昭58−185511号公報に記載のように、ジャイロ
の零点の変動から生じる姿勢角の誤差を、車輛の停止ご
とあるいは走行路側壁に沿って設けられたマークを検出
して、車輛が走行指定コースからはずれて矯正の必要な
時期に補正する方法である。しかし、ジャイロの分解能
による誤差の補正については配慮されていなかった。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a self-propelled robot, and particularly relates to a highly accurate traveling control method. [Prior Art] Conventionally, the posture of an unmanned vehicle has been As described in Japanese Utility Model Application Publication No. 58-185511, the angle (direction of travel) is corrected by correcting errors in the attitude angle caused by fluctuations in the zero point of the gyro every time the vehicle stops or by adjusting a This method detects marks and makes corrections when the vehicle deviates from the designated driving course and needs to be corrected. However, no consideration was given to correcting errors due to the resolution of the gyro.

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

姿勢角に影響するジャイロの誤差原因には、前記ジャイ
ロの零点変動の外に、ジャイロ分解能の良否がある。そ
のジャイロ分解能によって生じる姿勢角の誤差は、零点
変動による姿勢角の誤差と同等あるいは分解能が悪い場
合は、零点変動以上の誤差原因となる。したがって、従
来技術のジャイロ零点変動のみの姿勢角補正では不十分
である。
In addition to the zero point fluctuation of the gyro, causes of errors in the gyro that affect the attitude angle include the quality of the gyro resolution. The error in the attitude angle caused by the gyro resolution is equivalent to the error in the attitude angle due to the zero point variation, or if the resolution is poor, it causes an error greater than the zero point variation. Therefore, attitude angle correction based only on gyro zero point fluctuations in the prior art is insufficient.

また、ジャイロ分解能による姿勢角の誤差は、走行中常
に累積する。そのため、姿勢角の補正を車輛の停止ごと
や、マークの比較により矯正の必要な時期に行う従来技
術では、停止あるいは矯正時までに走行する走行軌跡が
、姿勢角誤差のために、走行指定コースから大きくずれ
る問題点があった0 本発明の目的は、ジャイロの分解能により生じる姿勢角
の誤差を、ジャイロの角度データの入力ごと毎回補正し
、走行車を指定コースに沿って梢度艮く走行制御するこ
とにある。
Additionally, errors in attitude angle due to gyro resolution constantly accumulate during driving. Therefore, with conventional technology that corrects the attitude angle each time the vehicle stops or when correction is necessary by comparing marks, the trajectory of the vehicle until it stops or corrects the attitude angle is incorrect, resulting in The object of the present invention is to correct errors in the attitude angle caused by the resolution of the gyro each time the gyro angle data is input, and to make the vehicle run smoothly along a specified course. It's about controlling.

〔問題点を尊決するための手段〕[Means for resolving issues]

上記目的は、従来技術ではジャイロから得られる姿勢角
から補正し工いなかったジャイロ分解能による角度誤差
を走行車の姿勢角から補正することと、補正の時期であ
るが、従来は走行車の停止ごと、あるいは走行路側壁に
設けたマークを検出し、指定コースから見たマークとを
比較してジャイロデータから得られる姿勢角の矯正が必
要になった時期に姿勢角を補正しているのに対し、ジャ
イロから姿勢角の角度変化データを入力するごとに毎回
、ジャイロ分解能による角度誤差分を補正することによ
り達成される。
The purpose of the above is to correct the angular error due to the gyro resolution from the attitude angle of the vehicle, which was not corrected from the attitude angle obtained from the gyro in the conventional technology, and the timing of correction, but in the past, when the vehicle stopped Or, the attitude angle is corrected when it becomes necessary to correct the attitude angle obtained from the gyro data by detecting marks set on the side walls of the running road and comparing them with the marks seen from the designated course. On the other hand, this is achieved by correcting the angular error due to the gyro resolution each time the attitude angle change data is input from the gyro.

〔作用〕[Effect]

自走ロボット(走行車)の姿勢角(進行方向を示す座標
上の角度)は、ジャイロから得られる姿勢角の角度変化
量を積分することで計算される。
The attitude angle (the angle on the coordinates indicating the direction of movement) of the self-propelled robot (traveling vehicle) is calculated by integrating the amount of angular change in the attitude angle obtained from the gyro.

本発明の姿勢角の補正方法は、ジャイロ分解能より生じ
る角度変化量の誤差を、ジャイロから姿勢角の角度変化
量データを制御装置に入力するごとに毎回補正する。そ
れによって、自走ロボットの姿勢角は常に正確な角度に
演算されるので、その姿勢角をもと忙計算する自走ロボ
ットの位置座標の演算値と実際の座標との誤渣がな(な
り、自走ロボットを梢度良く走行制御できる。
The attitude angle correction method of the present invention corrects an error in the amount of change in angle caused by the gyro resolution each time data on the amount of change in attitude angle is input from the gyro to the control device. As a result, the attitude angle of the self-propelled robot is always calculated to be an accurate angle, so there is no difference between the calculated value of the self-propelled robot's position coordinates, which is calculated based on the attitude angle, and the actual coordinates. , it is possible to control the movement of a self-propelled robot with good precision.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例として掃除を目的とした自走掃
除ロボットの例を図面により説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a self-propelled cleaning robot for the purpose of cleaning will be described below with reference to the drawings as an embodiment of the present invention.

第1図は、本笑施例の自走掃除ロボットの全体構成を示
す斜視図である。1は左車輪、2は左車輪1を駆動する
左車輪駆動モータ、6は左車輪10回転数を測定する左
車輪用エンコーダ、4は左、 6 。
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a self-propelled cleaning robot according to this embodiment. 1 is a left wheel, 2 is a left wheel drive motor that drives the left wheel 1, 6 is an encoder for the left wheel that measures 10 revolutions of the left wheel, 4 is the left wheel, 6 .

車輪1と左車輪駆動モータ2を連結する歯車および左車
輪1とエンコーダ3を連結する歯車を収納した歯車ケー
スである。5は右車輪、6は右車輪5を駆動する右車輪
駆動モータ、7は右車輪5の回輪数を測定する右車輪用
エンコーダ、8は右車輪5と右車輪駆動モータ6を連結
する歯車および右車輪5とエンコーダ7を連結する歯車
を収納した歯車ケースである。9は超音波を発射及び受
信する超音波送受信器、10は回転円板である。12は
超ftl用のパラボラアンテナで、超音波送受信器9か
ら発射された超音波を指向性の鋭い超音波として点線の
方向に反射する機能と、部屋の壁面や障害物の面に当っ
て点線の逆の方向で帰って来た超音波を超音波送受信器
9に導く機能をする。上記超音波送受信器9とパラボラ
アンテナ12は、回転円板10に固定されていて、円板
10と共に回転軸11を中心に回転する。13は、回転
円板10を回転させる超音波レーダ回転モータ、14は
、パラボラアンテナ12の超音波発信と受信方向を計測
する超音波レーダ用エンコーダ、15は、超音波レーダ
、4 。
This is a gear case that houses a gear that connects the wheel 1 and the left wheel drive motor 2 and a gear that connects the left wheel 1 and the encoder 3. 5 is a right wheel, 6 is a right wheel drive motor that drives the right wheel 5, 7 is a right wheel encoder that measures the number of rotations of the right wheel 5, and 8 is a gear that connects the right wheel 5 and the right wheel drive motor 6. and a gear case that houses gears that connect the right wheel 5 and the encoder 7. 9 is an ultrasonic transceiver that emits and receives ultrasonic waves, and 10 is a rotating disk. Reference numeral 12 is a parabolic antenna for ultra-FTL, which has the function of reflecting the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmitter/receiver 9 in the direction of the dotted line as ultrasonic waves with sharp directivity, and the function of reflecting the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmitter/receiver 9 in the direction of the dotted line when it hits the wall of the room or the surface of an obstacle. It functions to guide the ultrasonic waves returned in the opposite direction to the ultrasonic transmitter/receiver 9. The ultrasonic transmitter/receiver 9 and parabolic antenna 12 are fixed to a rotating disk 10 and rotate together with the disk 10 around a rotating shaft 11. 13 is an ultrasonic radar rotation motor that rotates the rotary disk 10; 14 is an encoder for ultrasonic radar that measures the ultrasonic transmission and reception directions of the parabolic antenna 12; 15 is an ultrasonic radar; 4;

回転モータ13と回転軸及びレーダ用エンコーダ14を
連結する歯車を収納した歯車ケースである。歯車ケース
は、また超音波送受信器9及びパラボラアンテナ12、
回転円板10を支えるフレームともなる。上記の超音波
送受信器9とパラボラアンテナ12と回転円板10と回
転軸11とレーダ回転モータとレーダエンコーダ14と
歯車ケース15ヲまとめて超音波レーダと呼ぶ。
This is a gear case that houses gears that connect the rotary motor 13, the rotary shaft, and the radar encoder 14. The gear case also includes an ultrasonic transceiver 9 and a parabolic antenna 12,
It also serves as a frame that supports the rotating disk 10. The above-described ultrasonic transmitter/receiver 9, parabolic antenna 12, rotating disk 10, rotating shaft 11, radar rotation motor, radar encoder 14, and gear case 15 are collectively referred to as an ultrasonic radar.

16はジャイロで、自走ロボットの姿勢角(進行方向)
の角度変化量を計測する。17は掃除機で、その掃除方
式はバキーームクリーナ一方式である。
16 is a gyro, which indicates the attitude angle (progressing direction) of the self-propelled robot.
Measure the amount of angular change. 17 is a vacuum cleaner, and its cleaning method is a vacuum cleaner type.

18は掃除機17と接続しているごみ吸口である。18 is a dirt suction port connected to the vacuum cleaner 17.

19は、超音波レーダのデータを検出する回路と、ジャ
イロの測定回路と、左右車輪のエンコーダの測定回路で
S成されている測定回路部である。20は、自走掃除ロ
ボットの走行制御部である。22は走行制御部20と接
続した制御用電源、23は左右両車輪駆動モータ2,6
と掃除機17のモータ及び超音波レーダ回転モータ13
に接続した駆動用電源である。24は、以上の構成部品
を配置して固定するだめのロボット本体フレームである
。25は本体フレーム24に取りつけたキャスターで、
左右の車輪1と5とで3点支持により、本体フレーム2
4を尿と平行に支持している。26は、以上の構成部を
収納したロボットボディである。27は走行方法の切り
換えや、自動走行と手動走行の切り換えの操作を行うた
めの操作部である。
Reference numeral 19 denotes a measurement circuit section which is composed of a circuit for detecting data from an ultrasonic radar, a measurement circuit for a gyro, and a measurement circuit for left and right wheel encoders. 20 is a travel control section of the self-propelled cleaning robot. 22 is a control power source connected to the travel control unit 20; 23 is a left and right wheel drive motor 2, 6;
and the motor of the vacuum cleaner 17 and the ultrasonic radar rotation motor 13
This is the drive power supply connected to. 24 is a robot main body frame on which the above-mentioned components are arranged and fixed. 25 is a caster attached to the main body frame 24,
The main body frame 2 is supported by three points on the left and right wheels 1 and 5.
4 is supported parallel to the urine. 26 is a robot body that houses the above components. Reference numeral 27 denotes an operation unit for switching the driving method and switching between automatic driving and manual driving.

第3図は、走行制御のシステム図であり、各構成部品は
第2図と対応している。第5図で、20は走行制御部で
ある。走行制御部20には、超音波レーダ検出回路28
と超音波レーダ用エンコーダ測定回路29とジャイロ測
定回路30と左右車輪エンコーダ測定回路31か、デー
タ入カボートに接続している。また走行制御部20には
、走行命令や掃除の開始停止を出力するポートに、左右
車輪駆動モータ2.6と掃除機17のモータと超音波レ
ーダ回転モータ13か接続している。さらに走行制御部
20には、ロボットの自己位置座標や部屋の壁および障
害物の位置座標を記憶するメモリ20aと制御用電源2
2か接続している。前記超音波レーダ検出回路28には
超音波送受信器9か、レーダ用エンコーダ測定回路29
には超音波レーダエンコーダ14が、ジャイロ測定回路
30にはジャイロ16が、車輪エンコーダ測定回路31
には左右車輪エンコーダ3゜7が、それぞれ接続してい
る。また、駆動用電源23は、左右車輪駆動モータ2,
6と掃除機17のモータと超音波レーダ回転モータ13
に接続している。
FIG. 3 is a system diagram of travel control, and each component corresponds to FIG. 2. In FIG. 5, 20 is a travel control section. The travel control unit 20 includes an ultrasonic radar detection circuit 28
The ultrasonic radar encoder measuring circuit 29, the gyro measuring circuit 30, and the left and right wheel encoder measuring circuit 31 are connected to a data input port. Further, in the travel control unit 20, the left and right wheel drive motors 2.6, the motor of the cleaner 17, and the ultrasonic radar rotation motor 13 are connected to ports that output travel commands and start/stop of cleaning. Furthermore, the travel control unit 20 includes a memory 20a that stores the robot's own position coordinates and the position coordinates of walls and obstacles in the room, and a control power supply 2.
2 are connected. The ultrasonic radar detection circuit 28 includes an ultrasonic transmitter/receiver 9 or a radar encoder measurement circuit 29.
has an ultrasonic radar encoder 14, a gyro measurement circuit 30 has a gyro 16, and a wheel encoder measurement circuit 31.
Left and right wheel encoders 3.7 are respectively connected to the left and right wheel encoders 3. Further, the drive power source 23 is connected to the left and right wheel drive motors 2,
6, vacuum cleaner 17 motor, and ultrasonic radar rotation motor 13
is connected to.

次に、走行制御部20で行う制御方法について説明する
。本実施例の自走掃除ロボットの走行方法は、第5図の
34に示すように直進とUターンを繰り返して部屋の壁
に沿って走行し、部屋内をくまなく掃除をさせる方法で
ある。そして、走行制御部20では、ロボットの自己位
置座標の計算と、部屋の壁を含めた障害物の位置座標の
計算と、障害物位置座標を第5図の35.36.37.
58に示すような情景地図としてのメモリと、上記自己
位置座標と情景地図をもとに走行方法の判断とを行う。
Next, a control method performed by the travel control section 20 will be explained. The running method of the self-propelled cleaning robot of this embodiment is as shown at 34 in FIG. 5, by repeatedly going straight and making U-turns, the robot runs along the walls of the room, and thoroughly cleans the inside of the room. Then, the travel control unit 20 calculates the robot's own position coordinates, calculates the position coordinates of obstacles including the walls of the room, and calculates the position coordinates of the obstacles at points 35, 36, and 37 in FIG.
The driving method is determined based on the memory as a scene map as shown in 58, the self-position coordinates, and the scene map.

それら自己位置座標計算と障害物位置計算と走行判断と
を走行制御部20では、一定周期Δを秒で繰り返し行う
The travel control unit 20 repeatedly performs the self-position coordinate calculation, obstacle position calculation, and travel judgment at a constant period Δ every second.

まず第2図と第4図で、自己位置座標の計算方法につい
て説明する。第2図は、前記走行制御部20で行う走行
制御の流れ図であり、その5TARTから右下の結合子
1までの処理は、上記一定周期△を秒間に行われる。第
4図は、出発点を座標の原点0とし、出発後のある時期
において、上記周期Δを秒間にa点からb点まで走行し
た図である。
First, a method for calculating self-position coordinates will be explained with reference to FIGS. 2 and 4. FIG. 2 is a flowchart of the travel control performed by the travel control section 20, and the processing from TART 5 to connector 1 at the lower right is performed at the constant period Δ in seconds. FIG. 4 is a diagram in which the starting point is the coordinate origin 0, and the vehicle travels from point a to point b in seconds at the above-mentioned period Δ at a certain time after departure.

また姿勢角はθ1からθbに変化した状況を示している
。ここで01は矢印32の進行方向のy軸と平行線ay
、となす角度であり、θbも同様で矢印63の進行方向
のy軸と平行ab)’bとなす角度である。
Further, a situation is shown in which the attitude angle changes from θ1 to θb. Here, 01 is a line ay parallel to the y-axis in the direction of movement of arrow 32
, and θb is also the same as the angle ab)'b parallel to the y-axis in the traveling direction of the arrow 63.

なお角度θ1.θbは、各自己位置a+bを通るy軸に
平行なIIIA a3’a ! by bの正方向を基
準に反時計回りを正、時計回りを負の角度として取り扱
う。
Note that the angle θ1. θb is IIIA a3'a ! parallel to the y-axis passing through each self-position a+b. Based on the positive direction of by b, counterclockwise rotation is treated as a positive angle, and clockwise rotation is treated as a negative angle.

自走ロボットの自己位置計算は、第2図で、まず左右車
輪エンコーダ3.7から車輪回転数碌わすパルス数デー
タnL+ nHを入力する。入力したパルス数データよ
り車輪の回転数と走行距離△1を(1)式で計算する。
To calculate the self-position of the self-propelled robot, as shown in FIG. 2, first, pulse number data nL+nH for increasing the wheel rotation speed is input from the left and right wheel encoders 3.7. From the input pulse number data, the wheel rotation speed and travel distance Δ1 are calculated using equation (1).

ここでDh、DRは左右車輪径、へは連輪エンコーダの
車輪1回転のパルス数である。
Here, Dh and DR are the left and right wheel diameters, and DR is the number of pulses per wheel rotation of the chain encoder.

次に、ジャイロ16から自走ロボットの姿勢角θ。Next, the attitude angle θ of the self-propelled robot is determined from the gyro 16.

θbの角速度データωi(’/s)を入力する。この角
速度データより第4図に示すa点とb点の姿勢角θ、と
θbの角度変化菫△θ&bを(2)式で計算する。
Input angular velocity data ωi ('/s) of θb. From this angular velocity data, the attitude angles θ at points a and b shown in FIG. 4, and the angular changes Δθ&b of θb are calculated using equation (2).

△θab=ωt・Δt ・・・・・・・・・(2)ここ
で、△tは前記した走行制餌の周期である。
Δθab=ωt·Δt (2) Here, Δt is the cycle of the above-mentioned running feeding restriction.

次に本発明の特徴である姿勢角のソフト補正について述
べる。ジャイロ16では、自走ロボットの動きに従って
、ロボットの姿勢角変化の角速度データωi (o/s
 )を測定する。ジャイロ16からの出力は、第6図に
示すように角速度データωLに対応する電圧VL(りで
行われる。ジャイロの分解能が△ω、とすると、第6図
で真の角速度データが0点のωz(o/s)、出力電圧
vL(V)テアルヘキハスカ、d点の角速度データωa
(0/s)、出力電圧Va(V)に出力され、ジャイロ
の分解能により角速度データに誤差を生じる。一般に市
販されているジャイロの分解能は0.04〜0.1 (
073)である。
Next, soft correction of attitude angle, which is a feature of the present invention, will be described. The gyro 16 generates angular velocity data ωi (o/s
) to measure. As shown in FIG. 6, the output from the gyro 16 is a voltage VL corresponding to the angular velocity data ωL.If the resolution of the gyro is Δω, the true angular velocity data in FIG. ωz (o/s), output voltage vL (V), angular velocity data at point d ωa
(0/s) and output voltage Va (V), and an error occurs in the angular velocity data due to the resolution of the gyro. Generally, the resolution of commercially available gyros is 0.04 to 0.1 (
073).

これによる自走ロボットの走行誤差は、第7図の40.
41.42に示すように5m走行させると、分解能0.
04 (o/s)では3〜5mの誤差を生じ、また分解
能か0.1 (o/s )だと6〜8crnの誤差を生
じる。
The running error of the self-propelled robot due to this is 40. in Figure 7.
41. When running for 5 m as shown in 42, the resolution is 0.
If the resolution is 0.04 (o/s), an error of 3 to 5 m will occur, and if the resolution is 0.1 (o/s), an error of 6 to 8 crn will occur.

この走行誤差をなくすために、本発明では、第2図の4
5に示す姿勢角を制御周期△を秒ごとにソフト補正を行
う。姿勢角のソフト補正は言いかえると、上記ジャイロ
による角速度テークωLを、ブータラ取るごとに、ソフ
ト的に補正することである。その方法は、第6図に示し
たジャイロ分解能んm(0/S)による角度補正量Δω
■を(3)式で計算し、前記姿勢角の角度変化量△θm
bに補正量ΔωHを加算する(4)式の補正を行い、そ
のΔθab十△ω11を、自走ロボットの姿勢角の角度
変化量Δθtとする。
In order to eliminate this running error, in the present invention, 4
The attitude angle shown in 5 is subjected to soft correction with a control period Δ every second. In other words, the soft correction of the attitude angle is to correct the angular velocity take ωL by the gyro in a soft manner every time the boot roller is taken. The method is to use the angle correction amount Δω based on the gyro resolution m(0/S) shown in Figure 6.
Calculate ■ using equation (3), and calculate the angular change amount △θm of the attitude angle.
A correction according to equation (4) is performed by adding the correction amount ΔωH to b, and the resulting Δθab+Δω11 is set as the angular change amount Δθt of the attitude angle of the self-propelled robot.

△ω11=△ω8・△t   ・・・・・・・・・(3
)Δθ器=△θ8b十△蜘 ・・・・・・・・・(4)
このソフト補正を図に示すと第8図になる。
△ω11=△ω8・△t ・・・・・・・・・(3
) Δθ device = △θ8b ten △ spider ・・・・・・・・・(4)
This software correction is illustrated in FIG. 8.

第8図は、第4図のa点とb点を重ねて、自走ロボット
の姿勢角θ4.θbおよび角度補正量Δθヨを示した図
であり、θ、とθbは自走ロボットの実際の姿勢角であ
る。ジャイロで得られる角速度テークωL(a/s)よ
り求める姿勢角の角度変化量は、△θab=ω2・△t
あるが、本発明ではジャイロ分解能による角度補正量△
θ8をΔθabに加算して、姿勢角の角度変化量Δθ番
を計算する。
FIG. 8 shows the attitude angle θ4 of the self-propelled robot by overlapping points a and b in FIG. It is a diagram showing θb and the angle correction amount Δθyo, where θ and θb are the actual posture angles of the self-propelled robot. The amount of change in attitude angle determined from the angular velocity take ωL (a/s) obtained by the gyro is △θab=ω2・△t
However, in the present invention, the angle correction amount △ due to the gyro resolution
By adding θ8 to Δθab, the angular change amount Δθ of the posture angle is calculated.

また以上の姿勢角のソフト補正の時期は、第9図の45
〜59に示すように、ジャイロから角速度テークωtを
読み取シ、ロボットの位置座標の計算及び走行命令を指
令する制御周期△を秒ごとに毎回行う。      。
In addition, the timing of the above soft correction of the attitude angle is 45 in Figure 9.
As shown in 59 to 59, the control cycle Δ for reading the angular velocity take ωt from the gyro, calculating the robot's position coordinates, and instructing the robot to travel is performed every second. .

第2図に戻夛、次に上記で求めた姿勢角の角度変化量△
θiによシ、第4図のb点の姿勢角θbをcω式で計算
する。
Returning to Figure 2, next is the amount of angular change in the attitude angle obtained above.
Based on θi, the attitude angle θb at point b in FIG. 4 is calculated using the cω formula.

θb:θa十Δθ器 ・・・・・・・・・(6)次に第
4図のbで示す自走ロボットの位置座標(xb、yb)
を(6)式と(7)式で計算する。ただし、a点の座標
は、自走ロボットの走行開始点を座標原点(0,0)に
初期設定し、a点の座標がすでにわかりている条件で、
b点の座標を次々に求める。
θb: θa + Δθ machine ・・・・・・・・・(6) Next, the position coordinates (xb, yb) of the self-propelled robot shown in b in Fig. 4
is calculated using equations (6) and (7). However, the coordinates of point a are set as the starting point of the self-propelled robot to the coordinate origin (0,0), and the coordinates of point a are already known.
Find the coordinates of point b one after another.

また、姿勢角θ、の初期値は0°(第5図のy@方向)
とする。
Also, the initial value of the attitude angle θ is 0° (y@direction in Figure 5)
shall be.

縞 yb=y、十△J−cQs(θ社+]二)・・・・・・
・・・(7)次に第1図及び第6図の9.12で示す超
音波レーダから障害物までの距離テーク1aを入力し、
さらに14の超廿波レーダエンコーダから障害物の方向
データθ8を入力する。そして障害物の位置座標を(8
)式と(9)式で計算する。その障害物の位置とロボッ
ト位置の関係は第4図に示す。
Stripe yb = y, 1△J-cQs (θ company +] 2)...
...(7) Next, input the distance take 1a from the ultrasonic radar to the obstacle shown in 9.12 in Figures 1 and 6,
Furthermore, obstacle direction data θ8 is input from 14 ultra-high frequency radar encoders. Then, the position coordinates of the obstacle are (8
) and (9). The relationship between the position of the obstacle and the robot position is shown in FIG.

X# =’)Ca−J−11・5in(θ2+θ、 )
 、、、 、、、−to+yG=y昧十18・L:IJ
s(θ、十08)・・・・・・・・・(9)上記障害物
位置は、第5図の35.36.37.38のテークを第
3図のメモリ20aに記憶する。
X#=')Ca-J-11・5in(θ2+θ, )
,,, ,,, -to+yG=yMai 18・L:IJ
s(θ, 108) (9) For the above obstacle position, the takes of 35, 36, 37, and 38 in FIG. 5 are stored in the memory 20a in FIG. 3.

次に、走行制御部20で次の制御周期△を秒間にどうい
う走行させるかの走行命令を判断を行う。
Next, the travel control unit 20 determines a travel command for how the vehicle should travel per second during the next control period Δ.

第2図では、まず前方に障害物が有るかの判定をし、障
害物がなければ、そのまま直進走行を左右の車輪モータ
2,6とその駆動回路部に指令する。
In FIG. 2, it is first determined whether there is an obstacle ahead, and if there is no obstacle, the left and right wheel motors 2, 6 and their drive circuits are instructed to run straight ahead.

逆に障害物があれば、停止命令とUターン命令を指令す
る。
Conversely, if there is an obstacle, it issues a stop command and a U-turn command.

次に(6)式で計算した第4図のb点の姿勢角θbを0
6にするy軸に沿わせる走行制御、すなわち第4図の場
合は、左車輪の速度を右車輪の速度よシ高くする制御を
行い、y軸に沿わせるようにロボット進行方向を変える
制御を行う。
Next, the attitude angle θb at point b in Figure 4 calculated using equation (6) is 0.
In the case of Figure 4, the speed of the left wheel is controlled to be higher than the speed of the right wheel, and the robot's direction of movement is changed so that it follows the y-axis. conduct.

ただし、進行方向がy軸の負の方向の場合は、姿勢角θ
bが180°になるようなy軸に沿わせる制御を行う。
However, if the traveling direction is the negative direction of the y-axis, the attitude angle θ
Control is performed along the y-axis so that b becomes 180°.

次に、自走ロボットのb点の位置座標(Xb、yb)と
姿勢角θゎを、第4図のa点の値として更新する。
Next, the position coordinates (Xb, yb) and attitude angle θゎ of point b of the self-propelled robot are updated as the values of point a in FIG.

最後に、第5図の障害物位置をメモリした35〜68の
情景地図で囲まれた範囲に、ロボットの走行軌跡34が
くまなく走行しているかを判定する掃除終了かの判断を
行う。掃除が終シならば、自走ロボットの走行は終了し
、掃除が終シでなければ、処理は再び1のスタート直後
に戻す。
Finally, a determination is made as to whether the cleaning has been completed by determining whether the robot's traveling trajectory 34 has traveled throughout the range surrounded by the scene maps 35 to 68 in which the obstacle positions in FIG. 5 are memorized. If the cleaning is finished, the running of the self-propelled robot is finished, and if the cleaning is not finished, the process returns to the point immediately after the start of step 1.

本実施例によれば、第4図のb点の自走ロボットの姿勢
角θbおよびロボットの位置座標(Xb、yb)を誤差
なく演算することができ、第5図で述べた直進走行とU
ターンを繰シ返丁走行を精度良く走行制御できる効果が
ある。その例を第10図で示す。
According to this embodiment, the posture angle θb of the self-propelled robot at point b in FIG. 4 and the position coordinates (Xb, yb) of the robot can be calculated without error, and the straight running and
This has the effect of accurately controlling the running of the machine by repeating turns. An example is shown in FIG.

自走ロボットは、61を出発して部屋の壁60に沿って
上方向に直進する場合、第8図の姿勢角のソフト補正を
しないとθbは△θHだげ常に小さく演算される。した
がって、姿勢角θbをもとにy軸に沿わせる制御を行わ
せるので、ロボットは破線で示す軌跡を63まで進む。
When the self-propelled robot departs from 61 and moves straight upward along the wall 60 of the room, θb is always calculated to be smaller than ΔθH unless the soft correction of the attitude angle shown in FIG. 8 is performed. Therefore, since the robot is controlled to follow the y-axis based on the attitude angle θb, the robot advances along the trajectory shown by the broken line up to 63.

しかしロボットは、直進して62まで進んだと認識して
いる。そのため自走ロボットは、66の位置で壁に衝突
する。
However, the robot recognizes that it has gone straight to 62. Therefore, the self-propelled robot collides with the wall at position 66.

本実施例では、b点の姿勢角θbをジャイロ分解能によ
る角匿誤差△θ■を、ソフトで補正して、正確に演算す
るので、走行は第10図の実線で示す直進走行をし、壁
に衝突することがない。
In this embodiment, since the attitude angle θb at point b is accurately calculated by correcting the angular correction error Δθ■ due to the gyro resolution using software, the vehicle travels straight ahead as shown by the solid line in FIG. There will be no collision.

また本実施例の自走ロボットを掃除用の自走ロボットと
して使用した場合、精度の良い走行制御ができる点から
、自走ロボットを部屋の壁や障害物に接近して走行させ
ることができるので、掃除のやシ残しを少なくできる効
果もある。
Furthermore, when the self-propelled robot of this embodiment is used as a self-propelled cleaning robot, the self-propelled robot can be driven close to walls and obstacles in the room due to highly accurate travel control. It also has the effect of reducing the amount of residue left after cleaning.

615゜ 〔発明の効果〕 本発明によれば、ジャイロ分解能から生じる自走ロボッ
トの姿勢角の誤差を、ジャイロの角速度テークを読み散
るごとに毎回ソフトプログラムで補正するので、自走ロ
ボットの姿勢角およびロボットの位置座標を誤差なく演
:Jl、¥ることかでき、自走ロボットを精度良く走行
制御できる効果かある。
615゜ [Effects of the Invention] According to the present invention, since the error in the attitude angle of the self-propelled robot caused by the gyro resolution is corrected by a software program each time the angular velocity take of the gyro is read out, the attitude angle of the self-propelled robot is The robot's position coordinates can be calculated without error, and the self-propelled robot can be controlled accurately.

したがって、走行中に部屋の壁や障害物、あるいは人に
衝突することを防止できる効果がある。
Therefore, it is possible to prevent the vehicle from colliding with walls, obstacles, or people while driving.

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

第1図は本発明の一実施例の自走掃除ロボットの斜視図
、第2図は本発明の自走ロボットの走行制御部mは実施
例の走行制御のシステム図、第4.第5図は本発明のロ
ボットの位置座標及び姿勢角の計算方法を示″f貌明図
、第6図はジャイロ分解能による角速度データ誤差fを
示す線図、第7図は分解能による走行のずれを示す線図
、第8図と第9図は本発明のジャイロ誤差をソフト補正
する方法を示す説明図、第10図は本発明の走+16+ 行軌跡を示す説明図である。 1・・・左車輪、2用左車輪駆動モータ、3・・・左車
輪エンコーダ、5・・・右車輪、6・・・右車輪駆動モ
ータ、7・・・右車輪エンコーダ、16・・・ジャイロ
、 20・・・走行制御部、22・・・制御用を源、2
3・・・駆動用電源、30・・・ジャイロ測定回路、3
1・・・車輪エンコーダ測定回路。 鵠麟埋士小川勝男
FIG. 1 is a perspective view of a self-propelled cleaning robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a system diagram of the travel control section m of the self-propelled robot according to the present invention, and FIG. Fig. 5 shows a method for calculating the position coordinates and attitude angle of the robot according to the present invention. 8 and 9 are explanatory diagrams showing the method of soft correction of gyro error according to the present invention, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing the +16+ travel locus of the present invention. 1... Left wheel, left wheel drive motor for 2, 3... left wheel encoder, 5... right wheel, 6... right wheel drive motor, 7... right wheel encoder, 16... gyro, 20. ...Traveling control unit, 22... Source for control, 2
3... Drive power supply, 30... Gyro measurement circuit, 3
1...Wheel encoder measurement circuit. Kurin Burial Officer Katsuo Ogawa

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、ロボットの走行距離を測定する走行距離測定装置と
、ロボット姿勢角の角度変化量を求めるためのジャイロ
の角速度データを測定するジャイロ測定装置と、車輪を
駆動する車輪駆動装置と、前記走行距離測定装置と姿勢
角の角度変化量測定装置のデータをもとにロボットの姿
勢角及び自己位置座標の演算と走行方法を判断して車輪
駆動装置に走行方法を指令する走行制御装置とを備えた
自走ロボットにおいて、ジャイロの角速度データを測定
するごとに毎回、走行制御装置で演算する姿勢角からジ
ャイロの分解能による姿勢角誤差角度を補正することを
特徴とする自走ロボットの走行制御方法。
1. A travel distance measurement device that measures the travel distance of the robot, a gyro measurement device that measures angular velocity data of a gyro to determine the amount of change in the robot posture angle, a wheel drive device that drives wheels, and the travel distance. It is equipped with a travel control device that calculates the robot's attitude angle and self-position coordinates based on the data from the measuring device and the attitude angle angular change measurement device, determines the traveling method, and instructs the wheel drive device on the traveling method. A travel control method for a self-propelled robot, comprising: correcting an attitude angle error angle due to resolution of the gyro from an attitude angle calculated by a travel control device each time angular velocity data of the gyro is measured in the self-propelled robot.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113260544A (en) * 2018-12-28 2021-08-13 爱知制钢株式会社 Correction method of gyroscope sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113260544A (en) * 2018-12-28 2021-08-13 爱知制钢株式会社 Correction method of gyroscope sensor
EP3904187A4 (en) * 2018-12-28 2022-09-28 Aichi Steel Corporation Correction method for gyro sensor
US11906307B2 (en) 2018-12-28 2024-02-20 Aichi Steel Corporation Correction method for gyro sensor

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