JP2006146850A - Mobile robot position detecting system compatible with ic tag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触無線ICタグを用いて、ライントレース対応の移動型ロボットの移動走行動作時の移動走行軌道の図示化及び、位置情報、制御情報の提供を容易に行う手段に関する。The present invention relates to a means for easily showing a moving travel path and providing position information and control information during a mobile travel operation of a mobile robot that supports line tracing using a non-contact wireless IC tag.
従来の工場などの屋内で部品の搬送用に使用されているライントレース移動型ロボットは、移動型ロボットの移動始点から移動終点までの経路に白線テープを貼り、移動型ロボットに設置しているセンサにて白線テープ軌道の確認を行いながら移動走行し、移動目標地点に設置した停止線を移動型ロボットに設置したセンサにて読み取ることにより、移動走行動作の停止を行わせている。移動走行動作開始は、移動型ロボットに設置してある移動走行動作開始スイッチにて行っている。A line trace mobile robot used to transport parts indoors, such as conventional factories, has a white line tape attached to the path from the movement start point to the movement end point of the mobile robot. The mobile travel operation is stopped by reading the stop line installed at the target movement point with a sensor installed in the mobile robot while confirming the white line tape track. The mobile travel operation is started by a mobile travel operation start switch installed in the mobile robot.
また、図3に示すように、停止線の替わりに、床面にバーコードを配置し、移動型ロボットに設置しているバーコードリーダにて読み取り、移動走行動作を停止させる、という手段も講じられている。In addition, as shown in FIG. 3, instead of a stop line, a bar code is arranged on the floor surface, read by a bar code reader installed in the mobile robot, and the moving traveling operation is stopped. It has been.
白線テープに沿って走行する方法の他には、側壁を利用し、超音波の反射を感知し、側壁から一定の距離を保持しながら走行する方法や、赤外線の反射を利用して、走行する方法もとられている。In addition to the method of running along the white line tape, the side wall is used to sense the reflection of the ultrasonic wave and the vehicle is run while maintaining a certain distance from the side wall, or the infrared ray is used to run. The method has been taken.
最近では、無人自動車の高速走行対応として、地面に磁石を埋め込み、磁気センサで、感知するという手段も検討されている。Recently, in order to support unmanned automobiles at high speeds, a means of embedding a magnet in the ground and detecting it with a magnetic sensor has been studied.
また、移動型ロボットの位置検知をおこなうに際しては、GPSシステムを使用する方法がとられている。A method using a GPS system is used to detect the position of the mobile robot.
さらに、位置検知に関しては、無線LANシステムを使用し、電波の到来時間差測定に基づく三辺測量でおこなう方法も講じられている。Furthermore, with respect to position detection, a method of performing trilateral surveying based on measurement of the arrival time difference of radio waves using a wireless LAN system has been taken.
しかしながら、屋内におけるライントレース対応の移動型ロボットは、主に部材の搬送目的に使用しているため、移動始点と移動終点位置は、決められているが、移動走行動作中の移動型ロボットの位置を確認するには、目視に頼っており、常時、移動型ロボットの位置管理ができない、という問題がある。However, since the indoor type mobile robot that supports line tracing is mainly used for conveying parts, the movement start point and movement end position are determined, but the position of the mobile robot during the mobile travel operation is determined. However, there is a problem that the position of the mobile robot cannot be managed at all times.
また、床面に配置したバーコードを移動型ロボット内に設置してあるバーコードリーダで読み取り、移動型ロボットの動作を制御する際には、バーコード面に汚れやゴミが付着して誤認識或いは、読み取れない、という問題もある。Also, when the barcode placed on the floor is read with a barcode reader installed in the mobile robot, and the operation of the mobile robot is controlled, dirt and dust adhere to the barcode surface and cause incorrect recognition. There is also a problem that it cannot be read.
さらに、側壁を利用し、超音波の反射をセンサで読み取り、移動型ロボットが移動走行する場合には、側壁が音を反射しやすい材質でなければならず、周囲の雑音の影響によっても誤動作しやすく、赤外線の反射を利用する方法においても、赤外線が反射しやすい素材の側壁でなければならず、また、側壁に沿ってのみの移動走行動作となり、使用範囲が限定されてしまう、という問題もある。Furthermore, when the mobile robot moves and travels by using the side wall to read the reflection of ultrasonic waves with a sensor, the side wall must be made of a material that easily reflects sound, and malfunctions due to the effects of ambient noise. Even in the method using infrared reflection, the side wall must be made of a material that easily reflects infrared rays. Also, there is a problem that the traveling range is limited along the side wall and the range of use is limited. is there.
無人走行自動車の走行対応としての磁気センサで感知する方法は、単一の移動走行経路を判断する場合には、有効であるが、複数の移動走行経路の変更や移動型ロボットの位置検知に対しては、不向き、という問題がある。The method of sensing with a magnetic sensor for driving unmanned vehicles is effective when judging a single traveling route, but it can be used to change multiple traveling routes and detect the position of a mobile robot. Is unsuitable.
また、パーソナルコンピュータを利用し、移動型ロボットの移動走行中の位置検知を行う際には、移動始点からの移動距離を算出する方法が一般的と考えるが、移動型ロボットの移動走行速度及び、走行時間により算出するか、移動型ロボットに装着されている車輪の回転数により算出することになるが、移動型ロボットは、直線走行と曲線走行では、走行速度も異なる場合もあり、移動走行経路の変更の度に、算出するのは、容易なことではない、という問題もある。In addition, when detecting the position of the mobile robot while traveling using a personal computer, a method of calculating the movement distance from the movement start point is generally considered, but the traveling speed of the mobile robot and It is calculated based on the travel time or based on the number of rotations of the wheels attached to the mobile robot. However, the travel speed of the mobile robot may be different between linear travel and curved travel. There is also a problem that it is not easy to calculate each time a change is made.
さらに、移動型ロボットの移動走行軌道をパーソナルコンピュータの画面上に図示する際には、かなり複雑なシステムを構築する必要があり、コストが膨大となり、移動走行軌道の図示変更が容易には、できないという問題がある。Furthermore, when the moving travel trajectory of the mobile robot is illustrated on the screen of the personal computer, it is necessary to construct a considerably complicated system, which increases the cost and makes it difficult to change the travel travel trajectory. There is a problem.
移動型ロボットの位置検知という意味では、GPSシステムの使用が最近では、一般化されているが、測定誤差が大きく、測定誤差を小さくするシステムを構築するには、かなりのコストを要することとなる。また、GPSシステムは、移動型ロボットの位置検知を目的としており、移動型ロボットの移動走行軌道の変更や動作制御に際しては、別のシステムが必要となる、という問題もある。In the sense of detecting the position of a mobile robot, the use of a GPS system has recently been generalized, but it requires a considerable cost to build a system that has a large measurement error and a small measurement error. . Further, the GPS system is intended to detect the position of the mobile robot, and there is a problem that another system is required for changing the moving travel path of the mobile robot and controlling the operation.
また、無線LANを使用した場合には、電波の到来時間差を利用しているため、金属などの反射物の影響により、使用範囲が限定され、位置検出の測定誤差も数メートルも生じる場合もある、という問題もある。In addition, when a wireless LAN is used, since the difference in arrival time of radio waves is used, the range of use is limited due to the influence of reflectors such as metal, and there are cases where measurement errors in position detection and several meters occur. There is also a problem.
本発明は、以上述べてきた課題を同時に解決するものであり、ライントレース対応の移動型ロボットの移動走行軌道の画面上への図示化及び、位置情報の表示をおこなう上において必要な情報を容易に提供し、移動型ロボットの動作制御をも容易にすることを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems at the same time, and easily displays information necessary for displaying a moving trajectory of a mobile robot supporting line trace on a screen and displaying position information. The purpose is to facilitate the operation control of the mobile robot.
本発明のICタグ対応移動型ロボット位置検知システムは、床面或いは、地表面に、配置した非接触無線ICタグ、ライントレース移動型ロボット及び、移動型ロボットへ設置した、非接触無線ICタグに対応するリーダ・ライタアンテナ部、リーダ・ライタアンテナ部への電磁エネルギーの供給或いは、非接触無線ICタグへの情報の書き込み信号の生成或いは、リーダ・ライタアンテナ部が受信した非接触無線ICタグからの情報信号を変換処理するリーダ・ライタ本体部、基地局或いは、基地局に接続されている中継器との情報通信をおこなう無線部、非接触無線ICタグ情報及び基地局からの情報に基づき移動型ロボットの動作を制御し、また、移動型ロボットの動作状況を演算処理し、動作情報信号として生成する制御部、無線部との情報通信をおこない、情報の保存、指示情報の発信、情報解析処理及び、情報表示をおこなう基地局、基地局に接続された中継器、という構成を有している。
この構成により、移動型ロボットの移動走行動作中に、移動型ロボットへ設置したリーダ・ライタアンテナ部は、移動型ロボットの移動走行軌道上に配置された非接触無線ICタグからの情報信号を読み取り、読み取った情報信号は、リーダ・ライタ本体部及び無線部を経由して基地局へ伝送される。また、移動型ロボットの制御部から、無線部を経由して、基地局へ移動型ロボットの動作状況情報が、伝送される。これらの情報に基づき、基地局において情報解析をおこない、移動型ロボットの位置座標を作成し、基地局の表示部に図示化されることとなる。The IC tag-compatible mobile robot position detection system according to the present invention is a non-contact wireless IC tag, a line trace mobile robot, and a non-contact wireless IC tag installed on the mobile robot. Corresponding reader / writer antenna unit, supply of electromagnetic energy to reader / writer antenna unit, generation of information write signal to non-contact wireless IC tag, or non-contact wireless IC tag received by reader / writer antenna unit Based on the information from the reader / writer main unit, base station or repeater connected to the base station, non-contact wireless IC tag information and information from the base station Control unit that controls the movement of the mobile robot, calculates the operation status of the mobile robot, and generates an operation information signal Performs information communication, storage information, transmitting the instruction information, the information analysis process and a base station that performs information display, connected repeater to the base station, has a configuration that.
With this configuration, the reader / writer antenna unit installed in the mobile robot reads the information signal from the non-contact wireless IC tag placed on the mobile robot trajectory during the mobile robot's mobile travel operation. The read information signal is transmitted to the base station via the reader / writer main unit and the radio unit. Also, the operation status information of the mobile robot is transmitted from the control unit of the mobile robot to the base station via the radio unit. Based on these pieces of information, information analysis is performed in the base station, and the position coordinates of the mobile robot are created and illustrated on the display unit of the base station.
また、本発明のICタグ対応移動型ロボット位置検知システムは、移動型ロボットの動作中において、移動型ロボットへ設置したリーダ・ライタアンテナ部が読み取った、床面或いは、地表面に、配置した非接触無線ICタグ情報を基地局に伝送し、読み取った非接触無線ICタグの情報を、基地局の表示部に図示化した移動型ロボットの移動走行軌道上のリーダ・ライタアンテナ部が非接触無線ICタグ情報を読み取った位置に数値或いは、記号として表示をおこない、リーダ・ライタアンテナ部による非接触無線ICタグ情報の読み取り位置を点滅表示させる構成を有している。この構成により、移動型ロボットの位置を基地局の表示部に表示でき、また、必要に応じて、基地局に保存した移動型ロボット位置情報を表示部で確認できることとなる。In addition, the IC tag-compatible mobile robot position detection system of the present invention is a non-locating system arranged on the floor surface or the ground surface read by the reader / writer antenna unit installed in the mobile robot during the operation of the mobile robot. Contact wireless IC tag information is transmitted to the base station, and the read / write information of the read non-contact wireless IC tag is displayed on the display unit of the base station. The reading position of the non-contact wireless IC tag information by the reader / writer antenna unit is flashed and displayed as a numerical value or a symbol at the position where the IC tag information is read. With this configuration, the position of the mobile robot can be displayed on the display unit of the base station, and the mobile robot position information stored in the base station can be confirmed on the display unit as necessary.
さらに、本発明のICタグ対応移動型ロボット位置検知システムは、移動型ロボットの動作中において、基地局からの指示情報に基づき、床面或いは、地表面に配置した非接触無線ICタグに書き込まれた、移動型ロボットに対する動作制御情報信号をリーダ・ライタアンテナ部により読み取り、動作制御情報信号を制御部へ伝達し、移動型ロボットの動作制御をおこなう構成を有している。この構成により、基地局からの移動型ロボットに対する動作制御指示情報が無くても、非接触無線ICタグ情報のみによる移動型ロボットの動作制御が可能となる。Furthermore, the IC tag-compatible mobile robot position detection system of the present invention is written on a non-contact wireless IC tag placed on the floor surface or the ground surface based on instruction information from the base station during the operation of the mobile robot. In addition, an operation control information signal for the mobile robot is read by the reader / writer antenna unit, and the operation control information signal is transmitted to the control unit to control the operation of the mobile robot. With this configuration, even when there is no operation control instruction information for the mobile robot from the base station, it is possible to control the operation of the mobile robot using only the non-contact wireless IC tag information.
以上のように本発明は、移動型ロボットの移動走行軌道上に配置された非接触無線ICタグ情報及び移動型ロボットの動作状況情報に基づき、基地局において自動的に移動型ロボットの移動走行軌道が表示部に図示化されることにより、移動走行軌道を変更した場合でも、労力を要することなく、変更した移動走行軌道の図示化が容易にできる。
また、基地局において、図示化した移動走行軌道上に、読み取った非接触無線ICタグ情報を表示できることにより、移動型ロボットの位置情報として観ることができ、また、情報の保存が可能であるため、本発明以外の情報との同期を取り、対にした位置情報として観ることもできる
さらに、ライントレース対応の移動型ロボットの移動走行軌道上に配置した非接触無線ICタグからの動作制御情報信号により、移動型ロボットの動作制御ができ、非接触無線ICタグの動作制御情報信号の書き換え或いは、制御部への基地局からの動作制御情報信号に対する、移動型ロボットの動作判断基準変更によっても、動作制御の変更が可能となる、という効果を有するICタグ対応移動型ロボット位置検知システムを提供することができるものである。As described above, the present invention is based on the non-contact wireless IC tag information arranged on the mobile travel path of the mobile robot and the operation status information of the mobile robot. Is displayed on the display unit, so that even if the moving traveling track is changed, the changed moving traveling track can be easily illustrated without requiring labor.
In addition, since the base station can display the read non-contact wireless IC tag information on the illustrated moving traveling track, it can be viewed as the position information of the mobile robot, and the information can be stored. In addition, it can be viewed as paired position information in synchronization with information other than that of the present invention. Further, an operation control information signal from a non-contact wireless IC tag arranged on the moving travel path of the mobile robot corresponding to the line trace Thus, it is possible to control the operation of the mobile robot, and by rewriting the operation control information signal of the non-contact wireless IC tag or by changing the operation determination standard of the mobile robot with respect to the operation control information signal from the base station to the control unit, It is possible to provide an IC tag-compatible mobile robot position detection system that has the effect that the operation control can be changed. That.
以下、図1、図2の実施例により発明実施の態様を説明するが例示は、単に説明用のものであり、発明思想の制限、又は、限定を意味するものではない。
本発明の第1の実施の形態のICタグ対応移動型ロボット位置検知システムを図1に示す。
図1は、床面或いは、地表面に配置した非接触無線ICタグ101、ライントレース対応の移動型ロボット102及び、移動型ロボット102へ設置した、非接触無線ICタグ101に対応するリーダ・ライタアンテナ部103、リーダ・ライタアンテナ部103への電磁エネルギーの供給或いは、非接触無線ICタグ101への情報の書き込み信号の生成或いは、リーダ・ライタアンテナ部103が受信した非接触無線ICタグ101からの情報信号を変換処理するリーダ・ライタ本体部104、基地局107或いは、基地局107に接続されている中継器108との情報通信をおこなう無線部105、非接触無線ICタグ101情報及び基地局107からの情報に基づき移動型ロボット102の動作を制御し、また、移動型ロボット102の動作状況を演算処理し動作情報信号として生成する制御部106、無線部105との情報通信をおこない、情報の保存、指示情報の発信、情報解析処理及び、情報表示をおこなう基地局107、による構成を示している。
以上の構成による動作説明をする。
ライントレース対応の移動型ロボット102の移動走行軌道上の床面或いは、地表面に配置した各非接触無線ICタグ101に固有情報として、位置符号として用いる識別番号及び移動型ロボットの動作制御符号として用いる認識番号を書き込む。書き込み方法としては、非接触無線ICタグ101を床面或いは、地表面に配置する前に、書き込み専用のリーダ・ライタ装置で書き込み、その後に配置する方法、或いは、非接触無線ICタグ101を床面或いは、地表面に配置後、移動型ロボット102を各非接触無線ICタグ101上を移動走行させ、リーダ・ライタ本体部104及びリーダ・ライタアンテナ部103により書き込んでもよい。
次に、ライントレース対応の移動型ロボット102を床面或いは、地表面に引いたライン上を移動走行させる。そのとき、床面或いは、地表面に配置した非接触無線ICタグ101は、リーダ・ライタ本体部104で生成された電磁エネルギーをリーダ・ライタアンテナ部103より受信し、各非接触無線ICタグ101が保有する固有情報信号を発信する。発信された固有情報信号をリーダ・ライタアンテナ部103で受信し、リーダ・ライタ本体部104に伝達する。伝達された固有情報信号を復調し、リーダ・ライタ本体部104より無線部105へ伝達し、無線部105から基地局107或いは、基地局107に接続されている中継器108へ伝送する。
また、移動型ロボット102の動作を制御する制御部106より移動型ロボット102の移動速度情報及び、移動距離情報、右左折情報を動作状況情報信号として無線部105へ伝達し、無線部105から基地局107或いは、基地局107に接続されている中継器108へ伝送する。
このとき、移動速度情報及び移動距離情報は、移動型ロボット102の車輪径や動力として用いるモータの回転数からの割り出し、また、右左折情報は、ジャイロスコープの使用によるものでもよく、限定するものではない。
基地局107において、伝送されてきた情報を基に移動型ロボットの移動始点を2次元座標軸のX軸及びY軸ともにIn the following, the embodiment of the invention will be described with reference to the examples of FIGS. 1 and 2, but the examples are merely illustrative and do not imply any limitation or limitation of the inventive concept.
FIG. 1 shows an IC tag-compatible mobile robot position detection system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a non-contact
The operation of the above configuration will be described.
As unique information for each non-contact
Next, the
Also, the
At this time, the moving speed information and the moving distance information are determined from the wheel diameter of the
In the
座標とし、移動型ロボット102が移動始点から各非接触無線ICタグ101までの移動走行した距離を数値化し、移動走行動作中に読み取った各非接触無線ICタグ101に書き込まれている位置符号とともに、2次元点座標情報として基地局107の表示部に図示表示する。その後、2次元点座標情報として図示された順に点座標を線で結び図示表示する。
以上のように、各非接触無線ICタグ101情報を移動型ロボット102に設置したリーダ・ライタアンテナ部103により読み取った順に基地局107の表示部に図示でき、移動型ロボット102の移動動作軌道の変更をした場合でも、再度移動型ロボット102を移動走行をさせ、各非接触無線ICタグ101情報及び、そのときの移動型ロボット102の動作状況情報を基地局107に伝送することにより、容易に新しい移動走行軌道を図示化できる。The distance traveled from the moving start point to each contactless
As described above, each non-contact
次に、本発明の第2の実施の形態のICタグ対応移動型ロボット位置検知システムを図2に示す。
図2は、図1で示した基地局107の表示部201を示している。表示部201中には、図1で示した移動型ロボット102の移動走行軌道202及び図1で示したリーダ・ライタアンテナ部103が読み取った、各非接触無線ICタグ101情報としての、位置符号として用いる識別番号及び読み取り位置203を示している。
以上の表示による動作を説明する。
前述したように図1に示した各非接触無線ICタグ101は、位置を区別するための位置符号としての識別番号が書き込まれており、図1に示した移動型ロボット102に設置したリーダ・ライタアンテナ部103が読み込んだ識別番号は、図1に示した基地局107へ伝送される。
伝送されてきた識別番号は、前述した2次元点座標情報とともに、図1に示した基地局107において保存される。ゆえに、各2次元点座標上或いは、近隣に識別番号を別の数字或いは、記号に変換して表示することは、簡単なプログラムを作成することで可能であり、2次元点座標部分の点滅表示をさせることも容易である。
また、図1に示した基地局107に保存された各位置符号としての識別番号を表示部201に表示するタイミングは、図1に示した基地局107において、図1に示した無線部105から受信する都度表示する、或いは、基地局107に保存した他の情報をトリガ信号として、表示させてもよく、単に設計上の選択肢であり、本発明に属する。
以上のように、表示部201において、表示された移動走行軌道202上に図1に示した各非接触無線ICタグ101の位置符号としての識別番号が表示されることにより、図1に示した移動型ロボット102の位置が、明確になる。Next, an IC tag-compatible mobile robot position detection system according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG.
FIG. 2 shows the
The operation by the above display will be described.
As described above, each contactless
The transmitted identification number is stored in the
Further, the timing for displaying the identification number as each position code stored in the
As described above, the
次に、本発明の第3の実施の形態のICタグ対応移動型ロボット位置検知システムを図1にて説明する。
図1は、基地局107からの、移動型ロボット102へ設置した制御部106に対する、非接触無線ICタグ101に書き込まれた移動型ロボット102に対する動作制御情報に対応する指示情報に基づき、移動型ロボット102の動作中において、床面或いは、地表面に配置した非接触無線ICタグ101に書き込まれた移動型ロボット102に対する動作制御情報信号をリーダ・ライタアンテナ部103により読み取り、動作制御情報信号を制御部106へ伝達し、移動型ロボット102の動作制御をおこなう構成も示している。
以上の構成による動作説明をする。
前述したように非接触無線ICタグ101には、移動型ロボット102に対する動作制御符号として用いる認識番号が書き込まれている。
また、移動型ロボット102に設置した制御部106には、動作制御として移動型ロボット102の動作可能範囲である、移動走行速度、直進走行、右左折走行、走行停止、に関するプログラム設定がなされている。
ゆえに、基地局107からの移動型ロボット102に対する、動作制御と認識番号との関連指示情報に基づき、リーダ・ライタアンテナ部103より読み込んだ認識番号を制御部106にて識別し、識別した結果を動作制御プログラムに照合させることにより、移動型ロボット102の動作制御プログラムを稼働させ、移動型ロボット102の動作制御をおこなうことができる。
以上のように、非接触無線ICタグ101からの認識番号を読み取ることによって、基地局107から移動型ロボット102の移動走行軌道の制御が可能となり、ライン上の移動走行軌道であれば、自由に移動走行軌道を変更することができる。以上の説明により、ICタグ対応移動型ロボット位置検知システムの構築が実施可能である。Next, an IC tag-compatible mobile robot position detection system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows a mobile type based on instruction information corresponding to the operation control information for the
The operation of the above configuration will be described.
As described above, a recognition number used as an operation control code for the
In addition, the
Therefore, the
As described above, by reading the identification number from the non-contact
以上のことから、ライントレース対応の移動型ロボットの移動走行軌道の図示化が労力を要せずに可能となり、移動型ロボットの位置検知も、画面上でおこなうことができ、基地局内に保存されている情報と同期させての位置検知もおこなうことができる。また、移動型ロボットの動作制御を非接触無線ICタグを利用しておこなうことができるため、移動型ロボットの移動走行軌道の変更も容易にできる。From the above, it is possible to display the travel path of a mobile robot that supports line tracing without labor, and the position of the mobile robot can also be detected on the screen and stored in the base station. It is also possible to perform position detection in synchronization with existing information. In addition, since the operation control of the mobile robot can be performed using a non-contact wireless IC tag, it is possible to easily change the moving travel path of the mobile robot.
101 非接触無線ICタグ
102 移動型ロボット
103 リーダ・ライタアンテナ部
104 リーダ・ライタ本体部
105 無線部
106 制御部
107 基地局
108 中継器
201 表示部
202 移動走行軌道
203 識別番号及び非接触無線ICタグ情報読み取り位置
301 バーコード
302 移動型ロボット
303 バーコードリーダDESCRIPTION OF
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