JP2003084831A - ロボット走行制御システム - Google Patents

ロボット走行制御システム

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JP2003084831A
JP2003084831A JP2001277682A JP2001277682A JP2003084831A JP 2003084831 A JP2003084831 A JP 2003084831A JP 2001277682 A JP2001277682 A JP 2001277682A JP 2001277682 A JP2001277682 A JP 2001277682A JP 2003084831 A JP2003084831 A JP 2003084831A
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gps
robot
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control system
antenna
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JP2001277682A
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English (en)
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Akinari Sugiyama
晃也 杉山
Hiroichi Sugiyama
博一 杉山
Senichi Kasai
銑衣智 笠井
Toshiyuki Saito
利行 斉藤
Hiroshi Isshiki
浩 一色
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Pegasusnet Co Ltd
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Pegasusnet Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地上から地下又は/及び建築構造物内等のあ
らゆる場所で正確且つシームレスな走行制御ができる、
ロボット走行制御システムを得る。 【解決手段】 ロボットにGPS受信機及びGPSアン
テナを配設し、複数のGPS衛星から発射されるGPS
信号を直接受信して当該ロボットの位置情報を算出す
る。また、地下又は/及び建築構造物内の天井又は空間
上部にGPS再放射器を分散設置し、該GPS再放射器
から発射されるGPS信号を受信し、又は地下又は/及
び建築構造物内の天井又は空間上部にシュードライトG
PSを設置し、該シュードライトGPSから発射される
擬似GPS信号を受信して当該ロボットの位置情報を算
出する。そして、該位置情報をロボット自体が演算処理
して走行ルートの決定を行い、又は該位置情報を誘導装
置に送信することにより誘導装置で走行ルートの決定を
行いロボットに指示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地上や地下又は建
築構造物内等のあらゆる場所において、自走可能なロボ
ット(産業用ロボット及び民生用ロボットを始めあらゆ
る形態のロボットを含む)の位置情報を把握することに
より、地上から地下又は/及び建築構造物内等のあらゆ
る場所をシームレスに、且つ正確に走行することができ
る、自走可能なロボットの走行制御システムに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、ロボットは産業用ロボットとして
工場内の生産ラインで主に使用されてきた。該産業用ロ
ボットの動作として、ライン上のワークに対する溶接・
ネジ止・部品配置・塗装等を行うものや、ピッキング装
置等により集められた部品や製品の搬送を行うものがあ
る。前者は予めラインに沿って固定された位置で動作す
るものであり、後者は予め決められた搬送ルート上を無
人搬送車にて移動するものである。また、近年民生用ロ
ボットとして、ペット型ロボットや二足歩行型ロボット
が商品化され販売されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記産
業用ロボットにおいて、移動可能な無人搬送車は、工場
内の床面又は天井に張り巡らされた誘導ライン上を移動
するだけであり、自由に走行することはできなかった。
このため、ラインの変更に伴う走行ルートの変更には、
ルート変更やシステム変更に伴う多額の費用と日数が必
要になるといった問題点があった。また、民生用ロボッ
トにおけるペット型ロボットや二足歩行型ロボットは、
該ロボットに配設した各種センサーからのセンサー信号
を人工知能(AI)にて解析処理することによりリアル
な動作が行えるものの、自己の位置を把握しながら自由
に移動することができないといった問題点があった。
【0004】また、位置を把握するための技術として、
複数のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信し、
該GPS信号内の各種情報を解析して位置の特定化を行
う、GPSシステム(Global Positioning System:全
地球測位システム)があり、更に高精度のDGPSシス
テム(Differential GPS:ディファレンシャルGPS)
があるが、GPS信号がマイクロ波であるため地下又は
建築構造物内では使用できないといった問題点があっ
た。
【0005】本発明は、上記のような問題点を解決する
ために成されたものであり、自走可能なロボットの位置
情報を常に把握することにより、ロボット自体の判断又
は誘導装置からの指示による正確な走行制御と、地上か
ら地下又は/及び建築構造物内等のあらゆる場所におけ
るシームレスな走行制御を行うことができる、ロボット
走行制御システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のロボット走行制御システムにおいては、自
走可能なロボットにGPS受信機及びGPSアンテナを
配設し、地球上の複数のGPS衛星から発射されるGP
S信号をロボットのGPS受信機及びGPSアンテナに
て直接受信し、更にDGPSシステム採用の場合には前
記GPS信号を基準局にて直接受信して誤差補正情報を
ロボットに送信することにより当該ロボットの位置情報
を算出する。また、GPS地上局にGPS受信機及びG
PSアンテナを配設し、地球上の複数のGPS衛星から
発射されるGPS信号を受信すると共に当該GPS信号
を信号ケーブルを経由して地下又は/及び建築構造物内
の天井又は空間上部に分散設置したGPS再放射器にG
PS衛星対応で個々に接続し、該GPS再放射器から発
射されるGPS信号をロボットのGPS受信機及びGP
Sアンテナにて受信し、更にDGPSシステム採用の場
合には前記GPS信号を基準局にて受信して誤差補正情
報をロボットに送信することにより当該ロボットの位置
情報を算出し、又は地下又は/及び建築構造物内の天井
又は空間上部にシュードライトGPS(Pseudolite GP
S:擬似GPS)を設置し、該シュードライトGPSか
ら発射される擬似GPS信号をロボットのGPS受信機
及びGPSアンテナにて受信して当該ロボットの位置情
報を算出する。そして、該位置情報をロボット自体が演
算処理して走行ルートの決定を行い、又は該位置情報を
誘導装置に送信することにより誘導装置で走行ルートの
決定を行い、該走行ルートをロボットに指示することに
より、地上から地下又は/及び建築構造物内等のあらゆ
る場所におけるシームレスな走行制御が可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態及び実施例】本発明の実施の形態及
び実施例を図を用いて説明する。図1は本発明のロボッ
ト走行制御システムを構成する概略システム図である。
【0008】図1右側の地上部エリアの地上表面5に配
設された自走可能なロボット6にGPS受信機7及びG
PSアンテナ8を配設する。また、地球上の複数のGP
S衛星1,2,3,4から発射されるGPS信号#1,
#2,#3,#4を該GPS受信機7及びGPSアンテ
ナ8にて直接受信し、更にDGPSシステム採用の場合
には前記GPS信号#1,#2,#3,#4を基準局2
0にて直接受信し、誤差補正情報をアンテナ21よりロ
ボット6のアンテナ9に向けて送信する。そして、該ロ
ボット6に内蔵の演算装置にて前記複数のGPS信号#
1,#2,#3,#4に含まれる衛星位置,衛星受信機
間距離情報,時計情報等を解析し、更にDGPSシステ
ム採用の場合には誤差補正情報を併用することにより位
置情報が得られる。なお、現在地球上には24個以上の
GPS衛星が飛行しており、GPSの単独測位において
は4個以上のGPS衛星のGPS信号を同時受信し、G
PS受信機とGPS衛星との距離及び当該GPS受信機
の時計等との誤差を解析することにより測位を行うもの
である。このため、図1では4個のGPS衛星1,2,
3,4を示している。
【0009】次に、図1左側の地下部/建築構造物内部
エリアにおけるGPS地上局11にGPS受信機12及
びGPSアンテナ13を配設する。また、地球上の複数
のGPS衛星1,2,3,4から発射されるGPS信号
#1,#2,#3,#4を受信すると共に当該GPS信
号#1,#2,#3,#4を信号ケーブル14を経由し
て地下又は/及び建築構造物内の天井又は空間上部に分
散設置したGPS再放射器16,17,18,19にG
PS衛星対応で個々に接続する。該信号ケーブル14
は、GPS地上局11のGPS受信機12と地下又は建
築構造物の天井面15との距離が比較的短い場合や規模
の小さな建築構造物内では同軸ケーブル等のメタルケー
ブルでも良いが、大深度地下や規模の大きな建築構造物
内ではGPS信号の遅延による誤差を少なくするため光
ファイバーケーブルを使用するのが好ましい。
【0010】上記GPS再放射器16,17,18,1
9から発射されるGPS信号#1,#2,#3,#4
は、地上のGPS受信機12にて受信した複数のGPS
信号#1,#2,#3,#4より選択された1つのGP
S信号であり、地下又は/及び建築構造物内にあるロボ
ット6のGPS受信機7及びGPSアンテナ8でほぼ均
等に複数の異なるGPS信号#1,#2,#3,#4を
受信できるようにGPS再放射器16,17,18,1
9を分散する。図3は地下又は建築構造物内の天井にお
けるGPS再放射器の配置例図であり、GPS衛星1か
らのGPS信号#1を放射するGPS再放射器16,G
PS衛星2からのGPS信号#2を放射するGPS再放
射器17,GPS衛星3からのGPS信号#3を放射す
るGPS再放射器18,GPS衛星4からのGPS信号
#4を放射するGPS再放射器19を、上記条件を満た
すように分散配置した状態を示している。なお、該配置
パターンには、規則性があっても無くても構わない。
【0011】上記のようにして、GPS再放射器16,
17,18,19を分散配置することにより、地下又は
/及び建築構造物内にあるロボット6のGPS受信機7
及びGPSアンテナ8でほぼ均等に複数の異なるGPS
信号#1,#2,#3,#4を受信できる。更にDGP
Sシステム採用の場合には前記GPS信号#1,#2,
#3,#4を基準局20にて受信し、誤差補正情報をア
ンテナ21よりロボット6のアンテナ9に向けて送信す
る。これは、あたかもGPS再放射器16,17,1
8,19の位置にGPS衛星1,2,3,4があるのと
同様になり、ロボット6に内蔵の演算装置にて前記複数
のGPS信号#1,#2,#3,#4に含まれる衛星位
置,衛星受信機間距離情報,時計情報等を解析し、更に
DGPSシステム採用の場合には誤差補正情報を併用す
ることにより位置情報が得られる。
【0012】なお、本願発明者による特願2001−1
69834号公報の『地下又は建築構造物内で使用可能
なGPS方式』において、上記理論を数学的に解析証明
しているので参照されたい。
【0013】また、上記地下又は/及び建築構造物内の
天井又は空間上部に設置するGPS再放射器16,1
7,18,19の代わりにシュードライトGPSを設置
し、該シュードライトGPSから発射される擬似GPS
信号をロボット6のGPS受信機7及びGPSアンテナ
8にて受信することにより同様にして位置情報を得るこ
ともできる。
【0014】そして、該位置情報をロボット6自体が演
算処理して走行ルートの決定を行い、又は該位置情報を
外部の誘導装置22に送信することにより誘導装置22
で走行ルートの決定を行い、該走行ルートをロボット6
に指示することにより、地上から地下又は/及び建築構
造物内等のあらゆる場所におけるシームレスな走行制御
が可能となる。
【0015】また、図2は本発明のロボット走行制御シ
ステムにおける地上部のロボット及び地下部/建築構造
物内部のロボットの制御方法例を示した図であり、地上
部に設置された誘導装置22がLANケーブル24を経
由してコントロールセンター25に接続されている。地
上部のロボット6がアンテナ9より誘導装置22のアン
テナ23に向けて位置情報を送信すると、該誘導装置2
2は独自に又はコントロールセンター25からの指示に
より当該ロボット6に対して走行ルートの指示を行う。
また、地下部/建築構造物内部にあるロボット6の場合
は、該地下部/建築構造物内部と地上部の境界部付近に
設置した中継装置26のアンテナ27とアンテナ28を
中継することにより、前記地上部でのロボット6の走行
制御と同様の走行制御が可能となる。
【0016】なお、図1中央の移動部エリアでは地上部
から地下部/建築構造物内部への移動手段又は反対ルー
トへの移動手段として、エレベーター,エスカレータ
ー,階段,スロープ等があるが、上述の地上部エリアで
のGPS信号受信方法と、地下部/建築構造物内部エリ
アでのGPS信号受信方法を互いにカバーするようにす
れば、位置情報の取得が途切れることはなく、地上から
地下又は/及び建築構造物内等のあらゆる場所における
シームレスな走行制御ができることになる。
【0017】上述のロボット走行制御システムの応用例
として、盲人を誘導する盲導犬ロボット,障害者を誘導
する介助犬型ボット,施設内等を案内する案内ロボッ
ト,危険地域での火災の消火を行う消防ロボット,夜間
等に施設の警備を行う警備ロボット,病院内及び家庭内
で病人の世話をする介護ロボット,危険地域や進入困難
な場所の探査及び調査を行う探査ロボットや調査ロボッ
ト,あらゆる場所に荷物を運ぶ運搬ロボットなど応用範
囲は無限である。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のロボット走
行制御システムを自走可能なロボットに採用すれば、G
PSシステムにより地上から地下又は/及び建築構造物
内等のあらゆる場所にあるロボットの位置が正確に把握
することができる。該得られた位置情報によりロボット
自体の判断又は誘導装置の指示により、地上や地下又は
/及び建築構造物内等のあらゆる場所において正確なル
ートで走行を制御することができる。また、地上部から
地下部にかけての移動部においてもGPS信号の受信が
可能なため位置情報が途切れることなく、地上から地下
又は/及び建築構造物内等のあらゆる場所におけるシー
ムレスな走行制御を行うことができるという絶大な効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロボット走行制御システムを構成する
概略システム図である。
【図2】本発明のロボット走行制御システムにおける地
上部のロボット及び地下部/建築構造物内部のロボット
の制御方法例を示した図である。
【図3】地下又は建築構造物内の天井におけるGPS再
放射器の配置例図である。
【符号の説明】
1〜4 GPS衛星 5 地上表面 6 ロボット 7 GPS受信機 8 GPSアンテナ 9 アンテナ 10 地下/建築構造物床面 11 GPS地上局 12 GPS受信機 13 GPSアンテナ 14 信号ケーブル 15 天井面 16〜19 GPS再放射器 20 基準局 21 アンテナ 22 誘導装置 23 アンテナ 24 LANケーブル 25 コントロールセンター 26 中継装置 27 アンテナ 28 アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠井 銑衣智 静岡県静岡市御幸町8番地の3 ペガサス ネット株式会社内 (72)発明者 斉藤 利行 静岡県静岡市御幸町8番地の3 ペガサス ネット株式会社内 (72)発明者 一色 浩 静岡県静岡市御幸町8番地の3 ペガサス ネット株式会社内 Fターム(参考) 3C007 CS08 KS18 KV09 KX02 LT11 LT17 MT07 WA21 5H301 AA01 AA10 BB14 CC03 CC06 DD07 DD17 GG07 QQ06 5J062 AA05 BB06 BB08 CC07 DD12 EE00 EE04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自走可能なロボットにGPS受信機及び
    GPSアンテナを配設したことを特徴とする、ロボット
    走行制御システム。
  2. 【請求項2】 地球上の複数のGPS衛星から発射され
    るGPS信号をロボットのGPS受信機及びGPSアン
    テナにて直接受信し、更にDGPSシステム採用の場合
    には前記GPS信号を基準局にて直接受信して誤差補正
    情報をロボットに送信することにより当該ロボットの位
    置情報を算出することを特徴とした、請求項1に記載の
    ロボット走行制御システム。
  3. 【請求項3】 GPS地上局にGPS受信機及びGPS
    アンテナを配設し、地球上の複数のGPS衛星から発射
    されるGPS信号を受信すると共に当該GPS信号を信
    号ケーブルを経由して地下又は/及び建築構造物内の天
    井又は空間上部に分散設置したGPS再放射器にGPS
    衛星対応で個々に接続し、該GPS再放射器から発射さ
    れるGPS信号をロボットのGPS受信機及びGPSア
    ンテナにて受信し、更にDGPSシステム採用の場合に
    は前記GPS信号を基準局にて直接受信して誤差補正情
    報をロボットに送信することにより当該ロボットの位置
    情報を算出することを特徴とした、請求項1に記載のロ
    ボット走行制御システム。
  4. 【請求項4】 地下又は/及び建築構造物内の天井又は
    空間上部にシュードライトGPSを設置し、該シュード
    ライトGPSから発射される擬似GPS信号をロボット
    のGPS受信機及びGPSアンテナにて受信して当該ロ
    ボットの位置情報を算出することを特徴とした、請求項
    1に記載のロボット走行制御システム。
  5. 【請求項5】 位置情報をロボット自体が演算処理して
    走行ルートの決定を行い、地上から地下又は/及び建築
    構造物内等のあらゆる場所におけるシームレスな走行制
    御ができることを特徴とした、請求項1に記載のロボッ
    ト走行制御システム。
  6. 【請求項6】 位置情報を誘導装置に送信することによ
    り誘導装置で走行ルートの決定を行い、該走行ルートを
    ロボットに指示することにより、地上から地下又は/及
    び建築構造物内等のあらゆる場所におけるシームレスな
    走行制御ができることを特徴とした、請求項1に記載の
    ロボット走行制御システム。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1752702A1 (de) 2005-08-05 2007-02-14 Reis GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Verfahren und System zur Überwachung von Kollisionen zwischen Robotern und Personen
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