JP2007225342A - Three-dimensional measuring device and autonomously moving device provided with three-dimensional measuring device - Google Patents

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JP2007225342A JP2006044422A JP2006044422A JP2007225342A JP 2007225342 A JP2007225342 A JP 2007225342A JP 2006044422 A JP2006044422 A JP 2006044422A JP 2006044422 A JP2006044422 A JP 2006044422A JP 2007225342 A JP2007225342 A JP 2007225342A
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Inventor
Yoshiaki Asahara
佳昭 朝原
Original Assignee
Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional measuring device capable of changing a measurement condition corresponding to measurement object.
SOLUTION: The three-dimensional measuring device 18 of this invention comprises the laser range sensor 20 for measuring the distance data, the rotational device 30 for rotating the laser range sensor 20, the encoder 38 for detecting the rotational angle of the rotational device 30; the arithmetic part 52a connected with the laser range sensor 20 and the encoder 38; the setting means 52c for setting the rotational period; and the rotation control part 52b for driving the rotation device 30 with set rotation period.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、空間の形状(空間内の物体の形状)を3次元で測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the shape of the space (shape of the object in space) in three dimensions.

空間内の物体の形状を3次元で測定する測定装置として、特許文献1の3次元測定装置が知られている。 As a measuring apparatus for measuring the shape of an object in space in three dimensions, it is known three-dimensional measuring device of Patent Document 1. この3次元測定装置は、光線を走査軸周りに走査することにより光線が走査された走査面上の距離データを測定する距離測定装置と、距離測定装置を走査軸と直交する回転軸周りに回転させる回転装置と、距離測定装置で得られた距離データと回転装置の回転角を用いて3次元距離データを演算する演算装置を有している。 The three-dimensional measuring apparatus, rotation and distance measuring device for measuring the distance data on the scanning plane the ray is scanned by scanning a light beam around the scan axis, the distance measuring device rotation axis perpendicular to the scanning axis It has a rotating device for the arithmetic unit for calculating a three-dimensional distance data by using the rotation angle of the resulting distance data and the rotating device in the distance measuring apparatus.
この測定装置では、距離測定装置が光線を照射しながら光線を照射する方向を走査軸周りで変化させる。 In this measuring device, the distance measuring device to change the direction of irradiating light while irradiating a light beam around the scan axis. 距離測定装置は、各照射角度において光線を照射し、光線を照射した方向に物体が存在するか否かを検出する。 The distance measuring device irradiates a light beam at each irradiation angle, detects whether the object in the direction of irradiating the light beam is present. 光線を照射した方向に物体が存在する場合には、その物体までの距離を測定する。 If there is an object in the direction of irradiating the light beam, for measuring a distance to the object. すなわち、距離測定装置は、光線を照射した走査軸周りでの角度と物体までの距離によって表される2次元距離データを測定する。 That is, the distance measuring device measures a two-dimensional distance data represented by the distance to the angle and object around the scanning axis of irradiating light. 2次元距離データの測定と同時に、回転装置が回転軸回りに距離測定装置を回転させ、距離測定装置による光線の照射方向が回転軸周りで変更される。 Simultaneously with the measurement of two-dimensional distance data, rotating device rotates the distance measuring device to the rotation axis, the irradiation direction of the light beam due to the distance measuring device is changed about an axis of rotation. その際、回転装置による回転軸周りの回転角(すなわち、距離測定装置が光線を照射した回転軸周りでの角度)がセンサによって検出される。 At that time, the rotation angle about the rotation axis by the rotating device (i.e., an angle of around rotation axis distance measuring device was irradiated with light) is detected by the sensor. 光線を照射した走査軸周りの角度と回転軸周りでの角度が分かれば、光線を照射した方向を特定することができる。 Knowing the angle and the angle of about an axis of rotation about scan axis irradiated with light, it is possible to identify the direction irradiated with light. このため、演算装置は、距離測定装置で測定された2次元距離データとセンサで検出された回転装置の回転角とを用いて3次元距離データを演算する。 Therefore, calculation unit calculates the three-dimensional distance data by using the rotation angle of the detected two-dimensional distance data and sensor measured by the distance measuring device rotator.

特表2001−524211号公報 JP-T 2001-524211 JP

3次元測定装置を他の装置に搭載しようとする場合、3次元測定装置の測定範囲や測定精度等の測定条件を測定目的等に応じて変更することが好ましい。 If the three-dimensional measuring device tries mounted on another device, it is preferable to change in accordance with the measurement range and measurement conditions of the measurement accuracy of three-dimensional measuring apparatus to measurement purposes, and the like. 例えば、自律移動装置に3次元測定装置を搭載し、3次元測定装置により障害物を検出しようとする場合、自律移動装置の進行方向の空間形状を測定することが重要となる。 For example, equipped with a three-dimensional measuring device in the autonomous mobile apparatus, when trying to detect the obstacle by a three-dimensional measuring apparatus, it is important to measure the traveling direction of the spatial shape of the autonomous mobile equipment. 従って、3次元測定装置には、自立移動装置の進行方向の空間形状のみを測定するよう測定範囲を限定し、あるいは、進行方向の測定精度(解像度)を高くすることが求められる。 Therefore, the three-dimensional measuring device, only the spatial shape of the traveling direction of the autonomous mobile unit to limit the measurement range to measure, or, it is required to increase the traveling direction of the measurement accuracy (resolution). しかしながら、特許文献1の測定装置では、測定条件を変更することができないため、自律移動装置にとっては不要な領域まで測定されてしまう。 However, in the measuring device Patent Document 1, it is not possible to change the measurement conditions, it would be measured until the unwanted areas for the autonomous mobile equipment. また、必要な解像度を得ようとすると測定に長時間を要してしまうという問題が生じる。 In addition, the problem that it takes a long time to measurement and an attempt is made to obtain the required resolution occurs.
上述したように、特許文献1の3次元測定装置は、測定範囲や測定精度等の測定条件を変更できないため、測定目的に応じた測定をすることができないという問題があった。 As described above, the three-dimensional measuring device of Patent Document 1, can not change the measurement conditions such as measurement range and measurement precision, there is a problem that can not be measured according to the measurement purpose.

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、測定目的等に応じて測定条件を変更することができる3次元測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a three-dimensional measuring device the measuring conditions can be changed depending on the measurement purpose or the like.

本発明の3次元測定装置は、光線を走査軸周りに走査することで光線が走査された走査面上の距離データを測定する距離測定装置と、距離測定装置が取付けられ、距離測定装置を走査軸と平行でない回転軸周りに回転させる回転装置と、回転装置の回転角を検出するセンサと、距離測定装置から入力される距離データとセンサから入力される回転角を用いて3次元距離データを演算する演算装置と、回転装置の回転周期及び/又は回転角度範囲を設定する設定手段と、設定された回転周期及び/又は回転角度範囲で回転装置を駆動する回転制御装置と、を有する。 Three-dimensional measuring apparatus of the present invention, scanning the distance measuring device for measuring the distance data on the scanning plane the ray is scanned by scanning a light beam around the scan axis, the distance measuring device is attached, the distance measuring device a rotating device for rotating about the rotation axis is not parallel to the axis, a sensor for detecting the rotation angle of the rotary device, the three-dimensional distance data by using the rotation angle input from the distance data and the sensor input from the distance measuring device having an arithmetic unit for calculating, setting means for setting the rotation period and / or the rotational angle range of the rotation device, and a rotation control device for driving the rotating device at a rotation period and / or the rotational angle range set.
この3次元測定装置では、回転周期及び/又は回転角度範囲が設定手段によって設定され、回転制御装置が設定された回転周期及び/又は回転角度範囲で回転装置を駆動する。 In this three-dimensional measuring device, the rotation period and / or the rotation angle range is set by the setting means, to drive the rotating device at a rotation cycle rotation control device is set and / or rotation angle range. 従って、設定手段によって距離測定装置が回転する回転周期及び/又は回転角度範囲変更することができる。 Therefore, it is possible to change the rotation cycle and / or rotational angle range distance measuring device is rotated by the setting means.
距離測定装置が回転する回転周期を変更すると、距離測定装置が回転する角速度が変更される。 The distance measuring device to change the rotation period of the rotating distance measuring apparatus angular velocity rotation is changed. 距離測定装置が回転する角速度が変更されると、距離測定装置が光線を照射する回転軸周りでの角度ピッチが変更される。 The distance measuring device is an angular velocity of rotation is changed, the distance measuring device is an angle pitch about an axis of rotation for irradiating a light beam is changed. 距離測定装置が光線を照射する角度ピッチは、3次元距離データ測定時の測定ポイントの密度(すなわち、測定の解像度)である。 Angular pitch distance measuring device irradiates the light beam is the density of the measuring points at the three-dimensional distance data measured (i.e., the resolution of the measurement). 従って、上述の3次元測定装置は、測定目的等に応じて距離測定装置が回転する周期を設定することで、測定の解像度を変更することができる。 Thus, three-dimensional measuring device described above, by the distance measuring device in accordance with the measured object or the like to set the cycle of rotation, it is possible to change the resolution of the measurement.
また、距離測定装置が回転する回転角度範囲を変更すると、距離測定装置が光線を走査する走査範囲(すなわち3次元距離データの測定範囲)が変更される。 Further, the distance measuring device to change the rotational angle range of rotation, the scanning range where the distance measuring device scans the light beam (i.e., the measurement range of the three-dimensional distance data) are changed. 従って、上述の3次元測定装置は、測定目的等に応じて距離測定装置の測定範囲を変更することができる。 Thus, three-dimensional measuring apparatus described above can change the measurement range of the distance measuring apparatus according to the measurement purpose or the like.

上述の3次元測定装置は、回転制御装置が、設定された回転周期及び/又は回転角度範囲を用いて算出された回転軌道に基づいて回転装置を駆動することができる。 3-dimensional measuring apparatus described above, the rotation control device, it is possible to drive the rotary device on the basis of the rotation trajectory that is calculated using the set rotation cycle and / or rotational angle range. この場合、算出された回転軌道は、設定された回転角度範囲の中心から所定の角度範囲内では等角速度とされていることが好ましい。 In this case, the calculated rotation path are preferably set to a constant angular velocity within the center of a predetermined angular range of rotation angle ranges that are set.
このような構成によれば、回転角度範囲の中心から所定の角度範囲内では、均一な解像度で測定を行うことができる。 According to this structure, within a predetermined angular range from the center of the rotation angle range, it is possible to perform measurement with a uniform resolution.

上述の3次元測定装置は、演算装置が、距離測定装置による1走査面上を光線が走査する時間と回転装置の角速度を用いて、センサから入力する回転角を補正して3次元距離データを演算することが好ましい。 3-dimensional measuring apparatus described above, the arithmetic apparatus, the upper one scanning surface by a distance measuring device using the angular velocity of the time and rotating device rays scans, three-dimensional distance data by correcting the rotation angle input from the sensor operation it is preferable to.
このような構成によれば、演算装置への距離測定装置からのデータ入力タイミングと、演算装置へのセンサからのデータ入力タイミングとのずれが補正され、精度よく3次元距離データを演算することができる。 According to such a configuration, a data input timing from the distance measuring device to the computing device, the deviation between the data input timing from the sensor to the arithmetic unit is corrected, it is possible to calculate accurately the three-dimensional distance data it can.

また、本発明は、状況に応じて測定条件を変更しながら3次元距離データを測定することによって、障害物を回避しながら目標地点まで移動する自律移動装置を提供する。 Further, the present invention is that by measuring the three-dimensional distance data while changing the measurement conditions according to circumstances, to provide an autonomous moving device that moves to the target point while avoiding obstacles.
すなわち、本発明の自律移動装置は、光線を走査軸周りに走査することで光線が走査された走査面上の距離データを測定する距離測定装置と、距離測定装置が取付けられ、距離測定装置を走査軸と平行でない回転軸周りに回転させる回転装置と、回転装置が搭載される移動体と、回転装置の回転角を検出するセンサと、距離測定装置から入力される距離データとセンサから入力される回転角を用いて3次元距離データを演算する演算装置と、演算装置で演算された3次元距離データを用いて移動体の移動方向及び移動速度を制御する移動体制御装置と、回転装置の回転周期及び/又は回転角度範囲を設定する設定手段と、設定された回転周期及び/又は回転角度範囲で回転装置を駆動する回転制御装置と、を有する。 That is, the autonomous mobile apparatus of the present invention, a distance measuring device for measuring the distance data on the scanning plane the ray is scanned by scanning a light beam around the scan axis, the distance measuring device is attached, the distance measuring device a rotating device for rotating the rotation axis not parallel to the scan axis, is input and the moving body rotating device is mounted, a sensor for detecting the rotation angle of the rotary device, from the distance data and the sensor input from the distance measuring device that an arithmetic unit for calculating a three-dimensional distance data by using the rotation angle, and the mobile control device for controlling the moving direction and moving speed of the moving object using a three-dimensional distance data calculated by the arithmetic unit, the rotary device a setting means for setting a rotation period and / or the rotational angle range, and a rotation control device for driving the rotating device at a rotation period and / or the rotational angle range set.
この自律移動装置でも、設定手段によって回転周期及び/又は回転角度範囲を変更することで、回転装置の回転周期及び/又は回転角度範囲を変更することができる。 In this autonomous mobile apparatus, by changing the rotation period and / or the rotational angle range by the setting means, it is possible to change the rotation period and / or the rotational angle range of the rotary device. 従って、自律移動装置の状況に応じて設定手段が回転装置の回転周期及び/又は回転角度範囲を変更することで、自律移動装置の状況に応じて距離測定装置の測定条件が変更され、自律移動に必要な3次元距離データを得ることができる。 Therefore, setting means in accordance with the status of the autonomous mobile equipment by changing the rotation period and / or the rotational angle range of the rotating device, measuring conditions of a distance measuring apparatus according to the situation of the autonomous mobile apparatus is changed, the autonomous mobile three-dimensional distance data required can be obtained. 移動体制御装置は、測定した3次元距離データを用いて移動体の移動方向及び移動速度を制御するので、自律移動装置は、障害物を回避しながら目的地点まで移動することができる。 Mobile controller, and controls the moving direction and moving speed of the moving object using a three-dimensional distance data measured, the autonomous mobile apparatus can move to the destination while avoiding obstacles.

上述の自律移動装置は、設定手段が、移動体の移動速度に応じて回転装置の回転周期を設定することが好ましい。 The above-described autonomous moving device, setting means, it is preferable to set the rotation period of the rotating device according to the moving speed of the moving body.
このような構成によると、移動体の速度に応じて、必要な解像度で3次元距離データを測定することができる。 According to such a configuration, depending on the speed of the moving body, it is possible to measure the three-dimensional distance data at the required resolution. 例えば、移動体の移動速度が高い場合には回転周期を短くして、解像度は低くなるが短時間で3次元距離データを取得できるようにする。 For example, when the moving speed of the moving body is high to shorten the rotation period, the resolution to be able to obtain three-dimensional distance data in a short time becomes lower. 一方、移動体の移動速度が低い場合には回転周期を長くして、時間をかけて解像度の高い3次元距離データを取得する。 On the other hand, when the moving speed of the moving object is low and long rotation period, to obtain three-dimensional distance data of high resolution over time.

上述の自律移動装置は、演算装置が、移動体の移動量を用いて3次元距離データを補正することが好ましい。 The above-described autonomous moving device, computing device, it is preferable to correct the three-dimensional distance data by using the amount of movement of the moving body.
すなわち、距離測定装置で得られる3次元距離データは自律移動装置の位置を基準とした相対的な位置で表される。 That is, three-dimensional distance obtained by the distance measuring device data is represented by the relative position relative to the position of the autonomous mobile apparatus. 従って、自律移動装置が移動しながら3次元距離データを測定すると、基準点が移動することとなるので、そのままでは3次元距離データを正確に測定することができない。 Therefore, when the autonomous mobile apparatus for measuring the three-dimensional distance data while moving, the reference point is to move, a can not accurately measure the three-dimensional distance data as it is.
上述の自律移動装置によれば、距離測定装置で得られた3次元距離データを移動体の移動量を用いて補正するため、3次元距離データを絶対的な位置で表すことができる。 According to the above-described autonomous mobile apparatus, a three-dimensional distance data obtained by the distance measuring device for correcting using the amount of movement of the moving body, it is possible to represent the three-dimensional distance data by absolute position. 従って、自律移動装置は移動しながらでも、距離測定装置で正確な3次元形状データを測定することができる。 Accordingly, the autonomous mobile apparatus can measure the accurate three-dimensional shape data by moving even while the distance measuring device.

上述の自律移動装置は、自律移動装置の鉛直軸に対する傾斜角を検出するセンサをさらに備え、回転制御装置は、センサで検出された傾斜角に基づいて距離測定装置を回転させる回転角度範囲を修正することが好ましい。 The above-described autonomous mobile apparatus, further comprising a sensor for detecting an inclination angle with respect to the vertical axis of the autonomous mobile equipment, the rotation control device, modify the rotation angle range for rotating the distance measuring device on the basis of the inclination angle detected by the sensor it is preferable to.
このような構成によれば、自律移動装置が鉛直軸に対して傾斜した場合は、センサで検出された傾斜角に基づいて距離測定装置を回転させる回転角度範囲が修正される。 According to such a configuration, if the autonomous mobile apparatus is inclined with respect to the vertical axis, the rotation angle range for rotation is corrected distance measuring device on the basis of the inclination angle detected by the sensor. このため、自律移動装置が傾斜していないときと同様の測定範囲(例えば、移動体の進行方向に対して所定の角度範囲内)で、3次元距離データを測定することができる。 Therefore, in the same measuring range as when the autonomous mobile equipment is not tilted (e.g., within a predetermined angular range with respect to the traveling direction of the moving object), it is possible to measure the three-dimensional distance data.

下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。 Initially listed major features of the embodiments described in detail below.
(形態1)自律移動装置は、自律移動体と、自律移動体上に搭載された3次元測定装置によって構成される。 (Embodiment 1) the autonomous mobile unit is composed of a autonomous moving body, by a three-dimensional measuring apparatus mounted on the autonomous moving body.
(形態2)3次元測定装置は、レーザを走査軸周りに走査することでレーザが走査された走査面上の距離データを測定するレーザレンジセンサと、レーザレンジセンサが取付けられ、レーザレンジセンサを走査軸と直行するピッチ軸周りに回転させる回転装置と、回転装置の回転角を検出するセンサと、レーザレンジセンサから入力される距離データとセンサから入力される回転角を用いて3次元距離データを演算する演算装置と、回転装置の回転周期及び/又は回転角度範囲を設定する設定手段と、設定された回転周期及び/又は回転角度範囲で回転装置を駆動する回転制御部を有する。 (Embodiment 2) three-dimensional measuring apparatus, a laser range sensor that measures the distance data on the scanning plane where the laser is scanned by scanning the laser around the scan axis, the laser range sensor is fitted, the laser range sensor a rotating device for rotating about a pitch axis orthogonal to the scanning axis, a sensor for detecting the rotation angle of the rotary device, three-dimensional distance data by using the rotation angle input from the distance data and the sensor input from the laser range sensor having an arithmetic unit for calculating, setting means for setting the rotation period and / or the rotational angle range of the rotary device, the rotation control unit for driving the rotating device at a rotation period and / or the rotational angle range set to.
(形態3)自律移動体は、4つの車輪を駆動することによって移動する4輪台車と、4輪台車の車輪の回転数を制御することによって4輪台車の移動方向及び移動速度を制御する移動体制御装置によって構成される。 (Embodiment 3) autonomous moving body is moved to control the four-wheel bogie to move, the moving direction and the moving speed of the four wheels carriage by controlling the rotational speed of the four wheels bogie wheels by driving the four wheels constituted by the body controller.
(形態4)回転制御装置は、設定された回転周期及び回転角度範囲を用いて算出された回転軌道に基づいて回転装置を駆動する。 (Embodiment 4) rotation control unit drives the rotary device on the basis of the rotation trajectory calculated using the rotation period and the rotation angle range has been set.
(形態5)算出された回転軌道は、設定された回転角度範囲の中心から所定の角度範囲内では等角速度とされている。 Rotation track (Embodiment 5) is calculated is a constant angular velocity from the center of the rotation angle range set within a predetermined angular range.
(形態6)3次元測定装置の演算装置は、レーザレンジセンサによる1走査面上をレーザが走査する時間と回転装置の角速度を用いて、センサから入力する回転角を補正して3次元距離データを演算する。 Arithmetic unit (Embodiment 6) three-dimensional measuring device using the angular velocity of the time and rotating device for scanning on one scanning surface by the laser range sensor laser, three-dimensional distance data by correcting the rotation angle input from the sensor to calculate the.
(形態7)演算装置は、レーザレンジセンサによるレーザの走査から演算装置への距離データの入力までの時間遅れに基づいて、センサから入力される回転角を補正して3次元距離データを演算する。 (Embodiment 7) arithmetic unit, based on the time delay from the laser scanning by the laser range sensor to the input of the distance data to the arithmetic unit calculates the three-dimensional distance data by correcting the rotation angle input from the sensor .
(形態8)設定手段は、移動体の移動速度に応じて回転装置の回転周期を設定する。 (Embodiment 8) setting means sets a rotation period of the rotating device according to the moving speed of the moving body.
(形態9)演算装置は、移動体の移動量を用いて3次元距離データを補正する。 (Embodiment 9) arithmetic unit corrects the three-dimensional distance data by using the amount of movement of the moving body.

本発明の一実施例に係る自律移動装置について図面を参照して説明する。 Will be described with reference to the drawings autonomous mobile apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1及び図2に示すように、自律移動装置10は、自律移動体16と、自律移動体16上に搭載された3次元測定装置18によって構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the autonomous mobile apparatus 10 includes an autonomous moving body 16 is constituted by a three-dimensional measuring device 18 mounted on the autonomous moving body 16.

(A)自律移動体16の構成 自律移動体16は、4輪台車40と、4輪台車40を制御する制御装置14によって構成されている。 (A) Configuration autonomous moving body 16 of the autonomous moving body 16 includes a four-wheel bogie 40 is composed of a controller 14 for controlling the four-wheel bogie 40.
4輪台車40は、台車本体42と、台車本体42を支持する4つの車輪44a〜44dによって構成されている。 4-wheel bogie 40 includes a carriage body 42, is constituted by four wheels 44a~44d supporting the carriage body 42. 台車本体42上には、3次元測定装置18が搭載されている。 On carriage body 42, three-dimensional measuring device 18 are mounted. 車輪44a〜44dにはモータ46a〜46dが接続されている。 Motor 46a~46d is connected to the wheels 44 a to 44 d. モータ46a〜46dが回転すると、車輪44a〜44dが回転し、自律移動装置10は移動する。 When the motor 46a~46d rotates, the wheel 44a~44d is rotated, the autonomous mobile apparatus 10 is moved. 車輪44a〜44dの回転速度を調節することによって自律移動装置10の移動速度を調節でき、左右の車輪44a〜44dの回転速度を変えることで自律移動装置10の移動方向を変更することができる。 Can adjust the movement speed of the autonomous moving device 10 by adjusting the rotational speed of the wheel 44 a to 44 d, it is possible to change the moving direction of the autonomous mobile apparatus 10 by varying the rotation speed of the left and right wheels 44 a to 44 d. モータ46a〜46dにはエンコーダ48a〜48dがそれぞれ接続され、エンコーダ48a〜48dによって各モータ46a〜46dの回転量o、p、q、r(すなわち、車輪の回転量)が検出される。 The motor 46a~46d connected encoder 48a to 48d, respectively, rotation amount o of each motor 46a~46d by the encoder 48a to 48d, p, q, r (i.e., the amount of rotation of the wheel) is detected. エンコーダ48a〜48dは、制御装置14に電気的に接続されている。 Encoder 48a~48d is electrically connected to the controller 14. エンコーダ48a〜48dで検出した車輪の回転量o、p、q、rは制御装置14に入力される。 Rotation amount o of the wheel detected by the encoder 48a~48d, p, q, r are input to the control device 14.
制御装置14は、CPU,ROM,RAMを備えたマイクロプロセッサ等によって構成されている。 Controller 14, CPU, ROM, and is constituted by a microprocessor or the like having a RAM. 制御装置14は、台車本体42に搭載されており、モータ46a〜46d及びエンコーダ48a〜48dと電気的に接続されている。 Controller 14 is mounted on the carriage main body 42, it is motor 46a~46d and encoder 48a~48d electrically connected. 制御装置14には図示しない入力装置が接続され、入力装置によって制御装置14に目的地が設定(入力)される。 Control the device 14 is connected to not shown input device, destination control unit 14 by the input device is set (input). また、制御装置14は、後述する3次元測定装置18の制御装置52と電気的に接続されている。 The control device 14 is electrically connected to the control unit 52 of the three-dimensional measuring device 18 to be described later. 後で詳述するが、3次元測定装置18の制御装置52は3次元マップを算出し、3次元マップは制御装置14へ入力される。 Although described later in detail, the control unit 52 of the three-dimensional measuring device 18 calculates the three-dimensional map, a three-dimensional map is input to the controller 14. 制御装置14は、入力された3次元マップ及び目的地に基づいて、モータ46a〜46dの目標回転速度を算出する。 Controller 14, based on the three-dimensional map and a destination input, calculates a target rotational speed of the motor 46 a to 46 d. そして、エンコーダ48a〜48dから入力される回転量o、p、q、rに基づいて算出される各モータ48a〜48dの回転速度と、算出された目標回転速度との偏差に基づいて、各モータ48a〜48dに制御指令値を出力する。 The rotation amount o inputted from the encoder 48a to 48d, p, q, based on the deviation of the rotational speeds of the respective motors 48a to 48d calculated based on the r, the calculated target rotational speed, each motor and it outputs the control command value 48a to 48d. 各モータ48a〜48dが制御指令値に基づいて駆動させることで、自律移動装置10は目的地に向かって移動する。 By the motors 48a~48d is to drive based on a control command value, the autonomous mobile apparatus 10 is moved toward the destination.
また、制御装置14は、3次元測定装置18の測定条件(詳しくは、後述する回転装置30の回転周期T、回転角度範囲W及び回転中心C)を設定し、設定した測定条件を制御装置52に入力する。 Further, the control unit 14, measurement conditions of the three-dimensional measuring device 18 (more specifically, the rotation period T of the rotating device 30 to be described later, the rotation angle range W and the center of rotation C) is set and control the set measurement conditions 52 input to. また、制御装置14は、エンコーダ48a〜48dから入力される回転量o,p,q,rに基づいて自律移動体16の位置及び進行方向を算出し、算出された自律移動体16の位置及び進行方向を制御装置52に入力する。 Further, the control unit 14, the rotation amount o inputted from the encoder 48a to 48d, p, q, and calculates the position and the traveling direction of the autonomous moving body 16 on the basis of the r, the position of the calculated autonomous moving body 16 and inputting a traveling direction control device 52.

(B)3次元測定装置18の構成 3次元測定装置18は、レーザレンジセンサ20と、レーザレンジセンサ20を回転させる回転装置30と、制御装置52によって構成されている。 (B) three-dimensional measuring device 18 constituting a three-dimensional measuring device 18 includes a laser range sensor 20, a rotating device 30 for rotating the laser range sensor 20, a controller 52. 回転装置30及び制御装置52は、4輪台車40上に設置されている。 Rotation device 30 and the control unit 52 is installed in a four-wheel bogie 40. レーザレンジセンサ20は、回転装置30上に取付けられている。 Laser range sensor 20 is mounted on a rotating device 30.

(B−1)回転装置30の構成 回転装置30は、フレーム35と、モータ37と、モータ37の回転角度を検出するエンコーダ38によって構成される。 Configuration rotating device 30 of the (B-1) rotating device 30 includes a frame 35, a motor 37, by an encoder 38 for detecting the rotation angle of the motor 37.
フレーム35は、4輪台車40上に固定されている基台部35aと、基台部35aの両端から上方にそれぞれ伸びる二つの縦フレーム35b、35cによって構成されている。 Frame 35 includes a base portion 35a which is fixed to the four-wheel bogie 40, two vertical frame 35b extending respectively upwardly from both ends of the base portion 35a, is formed by 35c. 縦フレーム35b,35cの先端近傍にはそれぞれ貫通孔36a,36bが形成されている(図3参照)。 Vertical frame 35b, respectively in the vicinity of the tip of the 35c through holes 36a, 36b are formed (see FIG. 3). 貫通孔36a,36bには、後述するレーザレンジセンサ20の軸部22a、22bがそれぞれ挿入される。 Through-holes 36a, the 36b, the shaft portion 22a of the laser range sensor 20 to be described later, 22b are respectively inserted. 軸部22a,22bが縦フレーム35b,35cの貫通孔36a,36bにそれぞれ取付けられると、レーザレンジセンサ20が縦フレーム35b,35c間に回転可能に支持される(詳細には、図1に示す回転軸32周りに回転可能に支持される)。 Shaft portions 22a, 22b are vertical frame 35b, 35c of the through hole 36a, when mounted, respectively 36b, the vertical frame 35b laser range sensor 20 is rotatably supported between 35c (specifically, shown in FIG. 1 is rotatably supported around the rotational axis 32).
縦フレーム35bにはモータ37が設置されている。 Motor 37 is installed in the vertical frame 35b. モータ37は、レーザレンジセンサ20の軸部22aに接続されている。 Motor 37 is connected to the shaft portion 22a of the laser range sensor 20. モータ37が回転すると、それに応じて軸部22aが回転し、軸部22aが回転することでレーザレンジセンサ20が縦フレーム35b,35cに対して回転軸32周りに回転する。 When the motor 37 rotates, the shaft portion 22a is rotated accordingly, the laser range sensor 20 by the shaft portion 22a is rotated to rotate about the rotational axis 32 vertical frame 35b, with respect to 35c. モータ37は、制御装置52と電気的に接続され、制御装置52から出力される制御指令値に基づいて回転する。 Motor 37, the control device 52 and is electrically connected to and rotates based on the control command value output from the controller 52. したがって、制御装置52によってレーザレンジセンサ20を回転させる回転周期T及び回転範囲W及び回転範囲中心Cは変更可能とされている。 Accordingly, the rotation period T and the rotation range W and the rotational center of the range C to rotate the laser range sensor 20 by the controller 52 is changeable.
モータ37には、モータ37の回転角度θ(レーザレンジセンサ20から出射されるレーザがx軸となす角度θ(以下、鉛直角度θともいう)(図11参照))を検出するエンコーダ38が接続されている。 The motor 37, the rotation angle of the motor 37 theta (angle laser emitted from the laser range sensor 20 makes with the x-axis theta (hereinafter, also referred to as a vertical angle theta) (see FIG. 11)) encoder 38 for detecting the connection It is. エンコーダ38は、制御装置52と電気的に接続されており、エンコーダ38が検出したレーザレンジセンサ20の鉛直角度θは制御装置52に入力される。 The encoder 38, the control device 52 and are electrically connected, the vertical angle θ of the laser range sensor 20 which the encoder 38 detects are inputted to the controller 52.

(B−2)レーザレンジセンサ20の構成・作用 レーザレンジセンサ20は、レーザが出射される角度φ(レーザがy軸となす角度φ(以下、水平角度φともいう)(図3参照))を0°〜180°の間で変化させながらレーザを走査し、レーザを走査した走査面上の距離データを測定する。 (B-2) Configuration and operation laser range sensor 20 of the laser range sensor 20, the angle phi of the laser is emitted (laser angle phi (hereinafter which form the y-axis, also referred to as a horizontal angle phi) (see FIG. 3)) the scanning the laser while changing between 0 ° to 180 °, to measure the distance data on the scanning surface by scanning a laser. レーザレンジセンサ20によるレーザを出射する水平角度φの変更と同時に回転装置30によるレーザを出射する鉛直角度θを変更することで、レーザレンジセンサ20は水平角度φ=0°〜180°及び鉛直角度θ1〜θ2の回転範囲内にレーザを走査し、距離データを測定する。 By changing the vertical angle θ for emitting laser according simultaneously rotating device 30 and changing the horizontal angle phi for emitting a laser by the laser range sensor 20, the laser range sensor 20 is horizontal angle φ = 0 ° ~180 ° and a vertical angle scanning the laser in the rotation range of Shita1~shita2, measuring the distance data. なお、レーザを鉛直方向に変化させる角度範囲θ1〜θ2は、制御装置14によって設定される。 The angle range θ1~θ2 changing the laser in the vertical direction is set by the controller 14.

図3は、レーザレンジセンサ20の内部構造を模式的に示す図である。 Figure 3 is a diagram showing an internal structure of a laser range sensor 20 schematically. 図3に示すように、レーザレンジセンサ20は、フレーム22と、フレーム22内に配置された距離測定ユニット24、ミラー25、ミラー25を回転させるモータ28、及びモータ28の回転角度を検出するエンコーダ28aから構成されている。 As shown in FIG. 3, the laser range sensor 20 detects the frame 22, the distance measurement unit 24 disposed within the frame 22, a mirror 25, a motor 28 for rotating the mirror 25, and the rotation angle of the motor 28 encoder and a 28a.

フレーム22の後面側(図3における左側)の断面は方形状に形成され、正面側(図3における右側)の断面は後述する回転軸23を中心とする半円状に形成されている。 The cross section of the rear side (left side in FIG. 3) of the frame 22 is formed in a rectangular shape, the cross section of the front side (right side in FIG. 3) is formed in a semicircular shape around the rotation shaft 23 to be described later.
フレーム22の方形状の部分の側面22c、22dには軸部22a、22bが形成されている。 Side 22c of the portion of the square-shaped frame 22, the shaft portion 22a, 22b is formed on the 22d. 上述したように、軸部22a、22bは、回転装置30の縦フレーム35b、35cの貫通孔36a、36bにそれぞれ挿入されている。 As described above, the shaft portion 22a, 22b, the vertical frame 35b of the rotary device 30, 35c of the through hole 36a, are inserted respectively 36b. フレーム22の半円状の部分の側面22eは全面にわたって開口し、その開口部は樹脂部材27によって閉じられている。 Side 22e of the semicircular portion of the frame 22 is open over the entire surface, the opening is closed by the resin member 27. 樹脂部材27は、波長が900nm前後の赤外線光はよく透過するが、その他の波長の光はカットする樹脂材料によって形成されている。 Resin member 27, the wavelength is transmitted well infrared light of about 900 nm, light of other wavelengths is made of a resin material to be cut. 樹脂部材27は、レーザレンジセンサ20の内部に外部の光が入射するのを防止し、レーザレンジセンサ20の誤動作を防止する。 Resin member 27 prevents the inside to the outside of the light of the laser range sensor 20 is incident, to prevent malfunction of the laser range sensor 20.

フレーム22の内部であって半円形側面22eの中心に対応する箇所にはミラー25が配置されている。 Mirror 25 at a location corresponding to the internal and even in the center of the semi-circular side surface 22e of the frame 22 is disposed. ミラー25の板厚は非常に薄く、ミラー25の表面及び裏面は鏡面状に形成されている。 Thickness of the mirror 25 is very thin, the surface and the back surface of the mirror 25 is formed on the mirror surface. ミラー25は、回転軸23に取付けられており、回転軸23の回転に伴って回転するようになっている。 Mirror 25 is mounted on the rotary shaft 23 so as to rotate with rotation of the rotary shaft 23. 回転軸23にはモータ28が接続されている。 Motor 28 is connected to the rotary shaft 23. モータ28は、ミラー25を予め設定された周期(本実施例では、26.4msec)で回転させる。 Motor 28 (in this embodiment, 26.4Msec) preset cycle mirror 25 is rotated at. モータ28にはモータ28の回転角度を検出するエンコーダ28aが取り付けられている。 Encoder 28a is mounted for detecting the rotation angle of the motor 28 to the motor 28. すなわち、エンコーダ28aは、ミラー25の回転角度ψ(レーザを出射する水平角度φ)を検出する。 That is, the encoder 28a detects the rotation angle of the mirror 25 [psi (the horizontal angle φ for emitting laser). エンコーダ28aの検出分解能は0.5°である。 Detection resolution of the encoder 28a is 0.5 °. 従って、エンコーダ28aは、ミラー25の回転角度ψが0.5°の整数倍となるタイミングでその回転角度ψを検出する。 Accordingly, the encoder 28a is the rotation angle ψ of the mirror 25 to detect the rotation angle ψ at the timing when an integral multiple of 0.5 °. エンコーダ28aは、距離測定ユニット25と電気的に接続されており、エンコーダ28aが検出したミラー25の回転角度ψは距離測定ユニット25に入力されるようになっている。 The encoder 28a, the distance measuring unit 25 are electrically connected to, so that the rotation angle ψ of the mirror 25 which the encoder 28a detects inputted to the distance measuring unit 25.

ミラー25から見てψ=180°の方向には距離測定ユニット24が配されている。 In the direction of the look [psi = 180 ° from the mirror 25 the distance measuring unit 24 is disposed. 図4に示すように、距離測定ユニット24は、レーザ光源24a、受光素子24b、演算装置26、及びレンズ部24cを備えており、これらは筐体24d内に設置されている。 As shown in FIG. 4, the distance measuring unit 24, a laser light source 24a, includes the light receiving element 24b, the arithmetic unit 26, and the lens portion 24c, which are disposed in the housing 24d.

レーザ光源24aは、波長900nm前後の赤外線レーザ光を出射する。 Laser source 24a emits the infrared laser light having a wavelength of about 900 nm. レーザ光源24aは、演算装置26によって制御され、所定のタイミングでレーザ光を出射する。 The laser light source 24a is controlled by the arithmetic unit 26 emits laser light at a predetermined timing.

受光素子24bは、レーザ光源24aから出射するレーザ光が、直接、入射されない位置に配置されている。 The light receiving element 24b, the laser beam emitted from the laser light source 24a is disposed to direct, not incident position. 受光素子24bは、900nm前後の波長の光に対して高感度な受光素子であり、所定以上の強度の光を受けるとONする。 The light receiving element 24b is a highly sensitive light receiving element for light of wavelength around 900 nm, is ON when receiving light of a predetermined intensity or more. また、受光素子24bは演算装置26と電気的に接続されており、受光素子24bの出力値は演算装置26に入力されるようになっている。 Further, the light receiving element 24b is electrically connected to the arithmetic unit 26, the output value of the light receiving element 24b is adapted to be input to the arithmetic unit 26.

筐体24dのミラー25側の側面は、その一部が開口しており、その開口部にレンズ部24cが配置されている。 Side surface of the mirror 25 side of the housing 24d is partially are open, the lens portion 24c is disposed in the opening. レンズ部24cは、レンズ及びミラー等によって構成された光学部品である。 Lens unit 24c is an optical component which is composed of lenses and mirrors or the like. レンズ部24cは、レーザ光源24aから出射するレーザ光をミラー25に導く。 Lens portion 24c guides the laser light emitted from the laser light source 24a to a mirror 25. ミラー25に入射した光は、ミラー25で反射され、レーザレンジセンサ20外に照射される。 The light incident on the mirror 25 is reflected by a mirror 25, it is irradiated to the outer laser range sensor 20. また、レーザレンジセンサ20内に入射する光は、ミラー25で反射されてレンズ部24cに導かれ、レンズ部24dから受光素子24bへ導かれる。 Moreover, light incident on the laser range sensor 20 is reflected by the mirror 25 is guided to the lens unit 24c, it is guided from the lens unit 24d to the light receiving element 24b.

図5に示すように、演算装置26には、レーザ光源24a、受光素子24b及びエンコーダ28aが電気的に接続されている。 As shown in FIG. 5, the arithmetic unit 26 includes a laser light source 24a, the light receiving element 24b and the encoder 28a are electrically connected. 演算装置26は、レーザ光源24aを駆動し、受光素子24b及びエンコーダ28aからの信号を処理する。 Arithmetic unit 26 drives the laser light source 24a, for processing signals from the light receiving element 24b and an encoder 28a. 演算装置26は、さらに、制御装置52とUSBケーブル60によって接続されている。 Arithmetic unit 26 is further connected by the controller 52 and the USB cable 60.
演算装置26は、制御部26a、センシング部26b、カウント部26c、記憶部26d、及び演算部26eを備えている。 Arithmetic unit 26 includes a control unit 26a, the sensing portion 26b, counting unit 26c, a storage unit 26 d, and a calculation unit 26e. カウント部26cは、電源がONされてからの経過時間をカウントし続ける。 Counting unit 26c continues to count the elapsed time since the power is ON. 制御部26aは、エンコーダ28aが検出するミラー25の回転角度ψを検出し、回転角度ψを検出すると同時にレーザ光源24aをパルス的に駆動する。 Control unit 26a detects the rotation angle ψ of the mirror 25 which the encoder 28a detects drives simultaneously laser light source 24a detects the rotation angle ψ in pulses. これにより、エンコーダ28aの回転角度ψの検出タイミングに同期してレーザ光源24aからレーザ光がパルス的に出射される。 Thus, the laser light is pulsed manner emitted from the laser light source 24a in synchronization with the detection timing of the rotation angle ψ of the encoder 28a. また、制御部26aはレーザ光を出射すると同時に、カウント部26cの時間データjを読み取る。 The control unit 26a is at the same time emits a laser beam, reads the time data j of the counting unit 26c. 制御部26aが検出する回転角度ψ及び時間データjは記憶部26dに記憶される。 Rotation angle ψ and time data j controller 26a detects is stored in the storage unit 26 d. センシング部26bは、受光素子24bの検出信号を読取る。 Sensing unit 26b reads the detection signal of the light receiving element 24b. 読取った時間データkは記憶部26dに記憶される。 Time data k which has been read is stored in the storage unit 26 d. 演算部26eは、記憶部26dに記憶されている回転角度ψ、時間データj、kから、レーザ光の照射角度φと、そのレーザ光が反射された位置(障害物等の物体)とレーザレンジセンサ20間の距離dを算出する(図12参照)。 Computing unit 26e is the rotation angle ψ stored in the storage unit 26 d, the time data j, from k, the irradiation angle of the laser beam phi, and laser range that the laser beam is reflected position (an object such as an obstacle) calculating the distance d between the sensor 20 (see FIG. 12).

図6を参照してレーザレンジセンサ20の動作について説明する。 Referring to FIG 6 the operation of the laser range sensor 20. レーザレンジセンサ20が起動すると、モータ28が回転して、ミラー25が26.4msecの周期で回転する。 When the laser range sensor 20 is activated, the motor 28 rotates, the mirror 25 rotates with a period of 26.4Msec. ミラー25の回転角度ψは、エンコーダ28aによって検出される。 Rotation angle ψ of the mirror 25 is detected by the encoder 28a. すなわち、エンコーダ28aは、ミラー25の回転角度ψが0.5°の整数倍となるタイミングでその回転角度ψを検出し、その回転角度ψを演算装置26へ入力する。 That is, the encoder 28a is the rotation angle ψ of the mirror 25 detects the rotation angle ψ at the timing when an integral multiple of 0.5 °, and inputs the rotation angle ψ to the arithmetic unit 26. モータ28はミラー25を26.4msecの周期で回転させているため、エンコーダ28aが回転角度ψを検出する周期は、26.4msec/360/2≒36.7μsecとなる。 Since the motor 28 which rotates the mirror 25 in a cycle of 26.4Msec, cycle encoder 28a detects the rotation angle ψ is a 26.4msec / 360/2 ≒ 36.7μsec. なお、ミラー25は表裏が同様に鏡面状に形成されており、表裏の区別が無い。 Incidentally, the mirror 25 is the front and back are formed in the mirror surface in the same manner, there is no distinction between front and back. 従って、ミラー25の回転角度ψ=0°の場合と回転角度ψ=180°の場合とでは、ミラー25は全く同じ状態になっているとみなせる。 Thus, in the case the case of the rotation angle [psi = 0 ° of the mirror 25 of the rotation angle [psi = 180 °, can be regarded as mirror 25 has exactly the same state. 従って、演算装置26は、エンコーダ28aが検出する回転角度がψ=180°となると、回転角度ψ=0°と判定する。 Thus, the arithmetic unit 26, when the rotation angle encoder 28a detects a [psi = 180 °, judges that the rotation angle ψ = 0 °.

レーザレンジセンサ20が起動すると、まず、制御部26aはエンコーダ28aが検出したミラー25の回転角度ψを読み取り(ステップS2)、読取った回転角度ψが0°であるか否かを判定する(ステップS4)。 When the laser range sensor 20 is activated, first, the control unit 26a determines whether the reading of the rotation angle ψ of the mirror 25 which the encoder 28a detects (step S2), the rotation angle ψ read is 0 ° (step S4). 回転角度ψが0°で無い場合(ステップS4でNO)は、制御部26aは、回転角度ψが0°となるまでステップS2とステップS4を繰り返し実施する。 If the rotation angle ψ is not 0 ° (NO in step S4), the control unit 26a, the rotation angle ψ is carried Repeat Step S2 and Step S4 until 0 °. 一方、回転角度ψが0°であると判定する(ステップS4でYES)と、その旨を示すデータMをUSBケーブル60に出力し、ステップS6に進む。 On the other hand, the determined angle of rotation ψ is 0 ° (YES in step S4), and outputs the data M indicating that the USB cable 60, the process proceeds to step S6. なお、USBケーブル60に出力されたデータMは制御装置52に入力される。 The data M which has been outputted to the USB cable 60 is input to the control unit 52.

ステップS6に進むと、記憶部26dが現在の回転角度ψが0°であることを記憶する。 In step S6, the storage unit 26d stores that the current rotation angle ψ is 0 °. 記憶部26dに回転角度ψ=0°であることを記憶するのとほぼ同時に、制御部26aはレーザ光源24aのパルス駆動を開始する(ステップS8)。 Substantially simultaneously with the store that in the storage unit 26d which is the rotation angle ψ = 0 °, the control unit 26a starts a pulse drive of the laser light source 24a (step S8). これにより、レーザ光源24aからレーザ光がパルス的に出射される。 Thus, the laser light is pulsed manner emitted from the laser light source 24a.
ステップS8でレーザ光源24aを駆動させると、それと同時に制御部26aはカウント部26cでカウントされている時間データjを読み取る(ステップS10)。 When driving the laser light source 24a at step S8, at the same time the control unit 26a reads the time data j being counted by the counting unit 26c (step S10). 読み取った時間データjは記憶部26dに記憶される。 Time data j read is stored in the storage unit 26 d. その際、記憶部26は、時間データjをステップS6で記憶した回転角度ψと関連付けて記憶する。 At this time, the storage unit 26 stores in association with the rotation angle ψ storing time data j in step S6.

次に、制御部26bは、受光素子24bがONしたか否かを判定する(ステップS12)。 Next, the control unit 26b determines whether or not the light receiving element 24b is ON (step S12). すなわち、ステップS8でレーザ光源24aからレーザ光が出射されると、そのレーザ光はレンズ部24dを通って距離測定ユニット24の外部へ出射される。 That is, when the laser light is emitted from the laser light source 24a at step S8, the laser beam is emitted through the lens portion 24d to the outside of the distance measuring unit 24. 距離測定ユニット24の外部に出射されたレーザ光は、ψ=180°の方向からミラー25(詳細には、回転軸23近傍部分(以下、レーザ原点23aという))に入射する。 Distance laser light emitted to the outside of the measuring unit 24, a mirror 25 (in detail, the rotary shaft 23 adjacent portion (hereinafter, referred to as laser origin 23a)) in the direction of [psi = 180 ° is incident on. ミラー25に入射したレーザ光は、ミラー25に対する入射角と、ミラー25からの出射角が等しくなるように反射される。 The laser light incident on the mirror 25, the incident angle to the mirror 25, the outgoing angle from the mirror 25 is reflected to be equal. 上述したとおり、距離測定ユニット24は固定されている。 As described above, the distance measuring unit 24 is fixed. 一方、ミラー25は回転軸23を中心に回転する。 On the other hand, the mirror 25 rotates about the rotary shaft 23. 従って、ミラー25で反射したレーザ光の反射方向は、ミラー25の回転角度ψによって決まる。 Therefore, the reflecting direction of the laser beam reflected by the mirror 25 is determined by the rotation angle ψ of the mirror 25. ミラー25で反射したレーザ光の反射方向を、図3における角度φで表すと、φ=2ψが成立する。 The reflection direction of the laser beam reflected by the mirror 25, is represented by the angle phi in Figure 3, φ = 2ψ is established.
上述の計算式から明らかなように、ミラーの回転角度ψが0°〜90°の場合にはレーザの出射角度φは0°〜180°となる。 As apparent from the above formula, the laser emission angle φ of the 0 ° to 180 ° when the rotation angle ψ of the mirror is 0 ° to 90 °. また、回転角度ψが90°〜180°の場合には、ステップS4の判定によって、レーザ光源24aからレーザが出射されない。 Further, when the rotation angle ψ is 90 ° to 180 °, depending on the determination in step S4, the laser is not emitted from the laser light source 24a. 従って、レーザ光源24aから出射されたレーザ光は、角度φ=0°〜180°となる方向へ反射される。 Therefore, the laser beam emitted from the laser light source 24a is reflected in a direction at an angle φ = 0 ° ~180 °.

ミラー25のレーザ原点23aで反射されたレーザ光は、樹脂部材27に入射する。 The laser beam reflected by the laser origin 23a of the mirror 25 is incident on the resin member 27. 樹脂部材27は、上述の通り、ミラー25の回転軸23を中心とした半円状に形成されており、また、波長900nm前後の光を透過する。 Resin member 27, as described above, is formed a rotary shaft 23 of the mirror 25 and the semi-circular center, also transmits a wavelength of about 900nm light. 従って、レーザ原点23aで反射したレーザ光は樹脂部材27に対して垂直に入射し、樹脂部材27内を透過して外部に出射される。 Therefore, laser light reflected by the laser origin 23a is incident perpendicularly to the resin member 27, it is emitted to the outside through the resin member 27. すなわち、レーザレンジセンサ20から水平角度φとなる方向へレーザ光が出射される。 That is, the laser beam is emitted from the laser range sensor 20 in the direction to be horizontal angle phi.

レーザレンジセンサ20からレーザ光が出射された方向に物体が存在すると、その物体にレーザ光が照射され、その物体によってレーザ光の乱反射が起きる。 When the laser beam from the laser range sensor 20 is an object exists in the emitted direction, the laser beam is irradiated on the object, diffused reflection of the laser beam caused by the object. 乱反射したレーザ光の一部は、レーザレンジセンサ20内に戻ってミラー25によって反射され、距離測定ユニット24のレンズ部24cを介して受光素子24bに導かれる。 Some of the irregularly reflected laser light is reflected by the mirror 25 back to the laser range sensor 20, it is guided to the light receiving element 24b through the lens portion 24c of the distance measuring unit 24. 受光素子24bに導かれる光は、レーザ光源24aからのレーザ光が乱反射された光であるため、その波長は900nm前後である。 The light guided to the light receiving element 24b, since the laser light from the laser light source 24a is a light that is diffusely reflected, its wavelength is around 900 nm. 受光素子24bは900nm前後の波長の光に対して高感度であるので、受光素子24bが乱反射されたレーザ光を受けるとONする。 Since the light receiving element 24b is sensitive to light of wavelength around 900 nm, it is ON when receiving the laser light receiving element 24b is reflected diffusely. 一方、レーザレンジセンサ20からレーザ光が出射された方向に物体が存在しないと、物体によるレーザ光の乱反射が生じないため、受光素子24bはONしない。 On the other hand, the laser beam from the laser range sensor 20 does not exist an object to the emission direction, because the diffuse reflection of the laser beam by the object does not occur, the light receiving element 24b does not turn ON. したがって、ステップS12で、制御部26aは受光素子24bがONしたか否かを判定する。 Therefore, in step S12, the control unit 26a determines whether the light receiving element 24b is turn ON.

受光素子24bがONした場合(すなわち、受光素子24bの出力信号をセンシング部26bが検出した場合(ステップS12でYES))、制御部26aは、受光素子24bがONしたことを検出すると同時に、カウント部26cでカウントされている時間データkを読み取り、読み取った時間データkを記憶部26dに記憶する(ステップS14)。 (If that is, it detects the sensing portion 26b of the output signal of the light receiving element 24b is (YES at step S12)) the light receiving element 24b may have turned ON, the control unit 26a, at the same time when it is detected that the light receiving element 24b is turned ON, the count reading time data k which is counted by the section 26c, and stores the time data k read in the storage unit 26 d (step S14). その際、記憶部26dには、読取った時間データkをステップS6で記憶された回転角度ψと関連付けて記憶される。 At this time, the storage unit 26 d, and stored the time data k read in association with the rotation angle ψ stored in step S6. すなわち、記憶部26dには、回転角度ψ及び時間データj及び時間データkとによって構成される距離データAが記憶される。 That is, the storage unit 26 d, the rotation angle ψ and time data j and the distance data A constituted by the time data k is stored.
受光素子24bがONしていない場合(ステップS12でNO)は、制御部26aはステップS8を実行してからの経過時間が所定時間t(エンコーダ28aが回転角度ψを検出する周期である36.7μsecよりも短い時間に設定されている。)を経過したか否かを判定する(ステップS16)。 If the light receiving element 24b is not ON (NO at step S12), the control unit 26a is the period elapsed from the running step S8 for detecting a predetermined time t (encoder 28a rotation angle [psi 36. is set to be shorter than 7μsec.) determines whether the elapsed (step S16). 所定時間を経過していない場合(ステップS16でNO)は、ステップS12に戻って、ステップS12からの処理を繰返す。 If the predetermined time period has not elapsed (NO in step S16), the flow returns to step S12, and repeats the process from step S12. 一方、所定時間を経過している場合(ステップS16でYES)は、制御部26aはレーザ光を出射した方向に物体が存在しないと判定し、ステップS10で記憶した時間データjを記憶部26dから消去して、ステップS6で記憶したミラー25の回転角度ψについての距離データAをL(=レーザレンジセンサ20の検出限界距離)とする(ステップS18)。 Meanwhile, (YES in step S16) If it has been the predetermined time, the control unit 26a determines that the object in the direction of emitted laser light is not present, time data j stored in step S10 from the storage unit 26d erased, the distance data a for the rotation angle ψ of the mirror 25 stored in step S6 and L (= detection limit distance of the laser range sensor 20) (step S18).

ステップS20に進むと、制御部26aはエンコーダ28aが再びミラー25の回転角度ψを検出するまで待機し、エンコーダ28aが回転角度ψを検出すると、制御部26aがその回転角度ψを読み取る(ステップS20)。 In step S20, the control unit 26a waits until it detects the rotation angle [psi mirror 25 encoder 28a again, the encoder 28a detects the rotation angle [psi, the control unit 26a reads the rotation angle [psi (step S20 ). 次いで、制御部26aはステップS20で読み取った回転角度ψが、90.5°であるか否かを判定する(ステップS22)。 Then, the control unit 26a is a rotation angle ψ read in step S20, determines whether or not 90.5 ° (step S22). 回転角度ψが90.5°で無い場合(ステップS22でNO)は、ステップS6に戻って、ステップS6からの処理が実行される。 If the rotation angle ψ is not 90.5 ° (NO in step S22), the process returns to the step S6, the process from step S6 is executed. これにより、記憶部26dにはステップS20で読取った回転角度ψについての距離データAが記憶されることとなる。 Thus, the storage unit 26d so that the distance data A for the rotation angle ψ read in step S20 is stored.

以上のように、回転角度ψ=90.5°となるまでは、演算装置26によってステップS6〜ステップS22が繰り返し実行される。 As described above, until the rotational angle [psi = 90.5 °, step S6~ step S22 is repeatedly executed by the arithmetic unit 26. 上述の処理は、回転角度ψ=0°からψ=90°の間で0.5°ピッチで実行される。 The above process is performed in 0.5 ° pitch between the rotation angle [psi = 0 ° for ψ = 90 °. 上述の通り、ミラー25の回転角度ψと、レーザ光の放出角度φはφ=2ψの関係である。 As described above, the rotation angle ψ of the mirror 25, the release angle phi of the laser beam is the relationship φ = 2ψ. 従って、レーザ光は、φ=0°から180°の間で1°ピッチでレーザレンジセンサ20から出射されて、そのたびに距離データAの測定が実行される。 Therefore, the laser light is emitted from the laser range sensor 20 at 1 ° pitch between phi = 0 ° of 180 °, is performed the measurement of distance data A each time.

回転角度ψ=90.5°となった場合(ステップS22でYES)は、演算部26eが、記憶部26dに記憶されている各距離データAを用いて、レーザレンジセンサ20からレーザを出射した水平角度φと、レーザレンジセンサ20からレーザ光が照射された物体までの距離dを算出する(ステップS24)。 If a rotation angle ψ = 90.5 ° (YES in step S22), the operating section 26e is, with each distance data A stored in the storage unit 26 d, and emits a laser from the laser range sensor 20 It calculates the horizontal angle phi, the distance d from the laser range sensor 20 to the object irradiated with laser light (step S24). すなわち、角度φは、上述した通り、φ=2ψによって求められる。 That is, the angle phi is, as described above, is determined by φ = 2ψ. 距離dは、時間データjと時間データkの時間差によって求められる(具体的には、d=(k−j)/c(=光速)となる)。 The distance d is determined by the time difference time data j and time data k (specifically, the d = (k-j) / c (= speed of light)).
演算部26eは、記憶部26dに記憶されている全ての距離データAに対して上記の演算を実行し、角度φ及び距離dによって構成される距離データBに変換する。 Calculation unit 26e executes the arithmetic operation of the above for all distance data A in the storage unit 26d are stored, converted into constructed distance data B by the angle φ and distance d. 変換された各距離データBは記憶部26dに記憶される。 Each distance data B converted is stored in the storage unit 26 d.

ステップS26に進むと、ステップS24で変換された全ての距離データBが、USBケーブル60を介して制御装置52に出力される(ステップS26)。 In step S26, all the distance data B which has been converted in step S24 is output to the controller 52 via the USB cable 60 (step S26). 距離データBが制御装置52へ転送されると、演算部26eは、記憶部26dに記憶されている各距離データA及び各距離データBを消去する(ステップS28)。 The distance data B is transferred to the control unit 52, calculation unit 26e deletes the each distance data A and the distance data B stored in the storage unit 26 d (step S28).

ステップS24〜S28を実行している間も、モータ28によってミラー25は回転されている。 Even while executing step S24 to S28, the mirror 25 is rotated by a motor 28. ステップS24〜S28の処理は、ミラー25が回転角度ψ=90.5°からψ=180°(すなわちψ=0°)となるまでの間に実行されて終了する。 Processing in step S24~S28, the mirror 25 is completed is performed between the rotation angle [psi = 90.5 ° until ψ = 180 ° (i.e. ψ = 0 °). ステップS28が終了した後も、ミラー25は回転され、その間も、制御部26aはエンコーダ28aによってミラー25の回転角度ψを検出し(ステップS30)、ミラー25の回転角度ψが180°となったか否かを判定する(ステップS32)。 After the step S28 is completed also, the mirror 25 is rotated, even while the control unit 26a detects the rotation angle ψ of the mirror 25 by the encoder 28a (step S30), whether the rotation angle ψ of the mirror 25 becomes 180 ° determines whether (step S32). ミラー25の回転角度ψが180°とならない場合(ステップS32でNO)はステップS30に戻り、ミラー25の回転角度ψ=180°となる(ステップS32でYES)と、制御部26aは、ψ=180°をψ=0°とし(ステップS33)、ステップS6に戻って、ステップS6からの処理が再び実行される。 When the rotation angle [psi of the mirror 25 does not become 180 ° and (NO in step S32) returns to step S30, the rotation angle [psi = 180 ° of the mirror 25 (YES at step S32), the control unit 26a, [psi = the 180 ° and ψ = 0 ° (step S33), returns to step S6, the process from step S6 is executed again. なお、ステップS32においてもステップS4と同様に、制御部26aは、ψ=0°とすると、その旨を示すデータMをUSBケーブル60を介して制御装置52に出力する。 Similarly to step S4 also in step S32, the control unit 26a, when [psi = 0 °, and outputs the data M indicating that the control device 52 via a USB cable 60.

以上の説明から明らかなように、レーザレンジセンサ20は、ミラー25の回転角度ψが0°〜90°の期間にステップS6〜S22を繰り返し実行する。 As apparent from the above description, the laser range sensor 20, the rotation angle ψ of the mirror 25 repeatedly executes step S6~S22 a period of 0 ° to 90 °. これによって、レーザ原点23aから水平角度φ=0°〜180°の方向へレーザ光を出射し、距離データAが測定される。 Thus, the laser beam emitted from the laser origin 23a in the direction of the horizontal angle φ = 0 ° ~180 °, the distance data A is measured. また、ミラー25の回転角度ψが90°〜180°の期間にステップS24〜S26を実行して、距離データBを算出し、各距離データBを制御装置52へ転送する。 Further, the rotation angle ψ of the mirror 25 is to perform the steps S24~S26 a period of 90 ° to 180 °, calculates the distance data B, and transfers the respective distance data B to the controller 52. レーザレンジセンサ20が、距離データAの測定と、距離データBの算出と、距離データBの転送を繰り返し実行することによって、所定周期で制御装置52へ距離データBが転送される。 Laser range sensor 20, a measurement of the distance data A, the calculation of the distance data B, by repeatedly executing the transfer of distance data B, the distance data B is transferred to the controller 52 at predetermined intervals.

また、レーザレンジセンサ20は、距離データを測定している間も、回転装置30によって鉛直方向に回転されている。 The laser range sensor 20, also while measuring the distance data, and is rotated in the vertical direction by the rotation device 30. 回転装置30によって回転されることによって、レーザレンジセンサ20がレーザを出射する鉛直角度θが変更される。 By being rotated by the rotating device 30, the vertical angle θ is changed to the laser range sensor 20 emits a laser. 従って、レーザレンジセンサ20は、鉛直角度θを変更しながら水平角度φ=0°〜180°の範囲内で距離データを測定することとなる。 Thus, the laser range sensor 20, and thus to measure the distance data within the horizontal angle φ = 0 ° ~180 ° while changing the vertical angle theta. 従って、回転装置30によって鉛直角度θの回転範囲を変更することで、レーザレンジセンサ20の測定範囲を変更することができる。 Therefore, by changing the rotation range of the vertical angle θ by rotation device 30, it is possible to change the measurement range of the laser range sensor 20.

(B−3)制御装置52の構成 制御装置52は、CPU,ROM,RAMを備えたマイクロプロセッサ等によって構成されている。 Configuration controller 52 (B-3) control device 52, CPU, ROM, and is constituted by a microprocessor or the like having a RAM. 制御装置52は、レーザレンジセンサ20とUSBケーブル60によって接続され、また、回転装置30及び制御装置14と電気的に接続されている。 Controller 52 are connected by the laser range sensor 20 and the USB cable 60, also electrically connected to the rotating device 30 and the controller 14.
図2に示すように、制御装置52は、レーザレンジセンサ20から入力される距離データB等を用いて3次元距離データを算出する演算部52aと、回転装置30を制御する回転制御部52bと、レーザレンジセンサ20から入力される距離データを記憶する記憶部52cを有する。 2, the control unit 52 includes a computing section 52a for calculating the three-dimensional distance data by using the distance data B or the like inputted from the laser range sensor 20, a rotation control unit 52b for controlling the rotating device 30 , a storage unit 52c for storing the distance data inputted from the laser range sensor 20.

回転制御部52bは、自律移動体16の制御装置14によって設定される回転角度範囲W、回転中心C、回転周期Tに基づいて回転軌道を生成する。 Rotation control section 52b is a rotation angle range W to be set by the controller 14 of the autonomous moving body 16, the rotation center C, and generates a rotation path on the basis of the rotation cycle T. また、回転制御部52bは、生成した回転軌道に基づいて回転装置30に制御指令値を出力する。 Further, the rotation control unit 52b outputs a control command value to the rotating device 30 based on the generated rotation path. これにより、回転装置30は、生成された回転軌道でレーザレンジセンサ20を回転させることとなる。 Thus, the rotation device 30, so that the rotating laser range sensor 20 in the generated rotation path.

回転制御部52bは、制御装置14によって設定される回転角度範囲W、回転中心C、回転周期Tに基づいて上方最大角度及び下方最大角度を算出する。 Rotation control section 52b is a rotation angle range W to be set by the controller 14, the rotation center C, and calculates the upper maximum angle and lower maximum angle based on the rotation period T. 上方最大角度はC+Wによって得られる。 Upper maximum angle is obtained by C + W. 下方最大角度はC−Wによって得られる。 Lower maximum angle is obtained by C-W. そして、得られた上方最大角度及び下方最大角度を時間軸に対してTの周期で配置して回転軌道を生成する。 Then, to generate the rotation path arranged at a period of T the upper maximum angle and lower maximum angle obtained with respect to the time axis. 具体的には、上方最大角度及び下方最大角度となるタイミングの前後の所定期間を徐変期間Dとし、徐変期間Dでは回転角速度dθ/dtを一定の回転角加速度で変化させ、また、その他の期間を定角速度期間Eとし、定角速度期間Eでは回転角速度dθ/dtを一定角速度とするように回転軌道を生成する。 Specifically, the predetermined period before and after the timing at which the upper maximum angle and lower maximum angle and gradual change period D, the gradual change time period D the rotation angular velocity d [theta] / dt are changed at a constant angular acceleration, also other the duration and constant angular velocity period E, to produce a rotation path to a constant angular period constant angular rotation velocity d [theta] / dt in E.
図7、図8は、回転制御部52bによって生成されるレーザレンジセンサ20の回転軌道の例である。 7, FIG. 8 shows an example of a rotation path of the laser range sensor 20, which is generated by the rotation control unit 52b. 図7は、回転角度範囲W=W 、回転中心C=0、回転周期T=T に設定されたときの回転軌道である。 7, the rotational angle range W = W 1, the center of rotation C = 0, a rotation trajectory when set to the rotational period T = T 1. 図7に示す回転軌道では、上方最大角度が0+W =W 、下方最大角度が0−W =−W となっている。 The rotation path shown in FIG. 7, the upper maximum angle 0 + W 1 = W 1, is lower maximum angle and has a 0-W 1 = -W 1. 徐変期間Dでは一定の回転角加速度で回転角速度が変化し、定角速度期間Eでは回転角速度がdθ /dt(=一定)とされている。 Rotational angular velocity at a constant rotational angular acceleration in the gradual-change period D is varied, the rotational angular velocity in the constant velocity period E is the dθ 1 / dt (= constant).
図8は、回転角度範囲W=W 、回転中心C=−W 、回転周期T=T に設定されたときの回転軌道である。 Figure 8 is a rotation angle range W = W 2, the center of rotation C = -W 2, a rotation trajectory when set to the rotational period T = T 2. 図8に示す回転軌道では、上方最大角度が−W +W =0、下方最大角度が−W −W =−2W となっている。 The rotation path shown in FIG. 8, the upper maximum angle -W 2 + W 2 = 0, the lower the maximum angle is in the -W 2 -W 2 = -2W 2. 叙変期間Dでは一定の回転角加速度で回転角速度が変化し、定角速度期間Eでは回転角速度がdθ /dtとされている。 Ordination rotational angular velocity changes at varying periods constant angular acceleration In D, rotational angular velocity in the constant velocity period E is the d [theta] 2 / dt.

回転制御部52bは、回転軌道を生成すると、その回転起動に基づいて回転装置30に制御指令値を出力する。 Rotation control unit 52b, when generating the rotation path, and outputs a control command value to the rotating device 30 on the basis of the rotation start. したがって、回転装置30は、その回転軌道でレーザレンジセンサ20を回転させる。 Therefore, the rotation device 30 rotates the laser range sensor 20 in its rotation path. 上述したように、レーザレンジセンサ20は鉛直角度θの方向にレーザを射出する。 As described above, the laser range sensor 20 emits a laser in the direction of the vertical angle theta. 従って、レーザレンジセンサ20は上方最大角度から下方最大角度の間にレーザ光を走査する。 Thus, the laser range sensor 20 scans the laser beam during the above maximum angle of lower maximum angle. すなわち、上方最大角度から下方最大角度の間の角度範囲がレーザレンジセンサ20の測定範囲となる。 That is, the angle range between the upper maximum angle below the maximum angle is the measurement range of the laser range sensor 20.
また、レーザレンジセンサ20が回転する角速度dθ/dtが変更されると、レーザレンジセンサ20がレーザ光を放出する角度θ方向での角度ピッチが変更される。 Further, when the angular velocity d [theta] / dt of the laser range sensor 20 rotates is changed, the angle pitch at the angle θ direction in which the laser range sensor 20 emits a laser beam is changed. レーザレンジセンサ20がレーザ光を放出する角度ピッチは、距離データの測定ポイントの密度(すなわち、測定の解像度)である。 Angular pitch of the laser range sensor 20 emits laser light, the density of measurement points of the distance data (i.e., the resolution of the measurement). すなわち、回転角度範囲W、回転中心C、回転周期Tを設定することによって、レーザレンジセンサ20の回転角速度dθ/dtが変更され、これによって、レーザレンジセンサ20の測定解像度を変更することができる。 That is, the rotation angle range W, the rotation center C, by setting the rotation period T, the rotational angular velocity d [theta] / dt of the laser range sensor 20 is changed, which makes it possible to change the measurement resolution of the laser range sensor 20 .
また、回転制御部52bは、定角速度期間Eでは、回転角速度dθ/dtを一定角速度となるようにレーザレンジセンサ20を回転させる。 Further, the rotation control unit 52b is the constant angular velocity period E, rotate the laser range sensor 20 as the rotation angular velocity d [theta] / dt becomes a constant angular velocity. 従って、回転範囲中心Cから所定角度範囲内では、一定の解像度で距離データを測定することができる。 Thus, within a predetermined angular range from the rotation center of the range C, it is possible to measure the distance data at a fixed resolution.

なお、上述した回転角度範囲W、回転中心C及び回転周期Tは、自律移動装置10の移動速度に基づいて制御装置14が設定する。 The rotation angle range W as described above, the rotation center C and the rotation cycle T, the controller 14 is set based on the moving speed of the autonomous moving device 10. すなわち、自律移動体16の制御装置14は、エンコーダ48a〜48dで検出される検出結果に基づいて自律移動体16の移動速度を算出する。 That is, the control unit 14 of the autonomous moving body 16 calculates the moving speed of the autonomous moving body 16 based on the detection result detected by the encoder 48a to 48d. そして、算出された移動速度に基づいて、回転角度範囲W、回転中心C及び回転周期Tを設定する。 Then, based on the moving speed calculated, the rotational angle range W, setting the rotational center C and the rotation period T. これによって、回転制御部52bは、自律移動体16の移動速度に応じた回転軌道を生成し、その回転軌道に基づいてレーザレンジセンサ20を回転させる。 Thus, the rotation control unit 52b generates a rotation path corresponding to the moving speed of the autonomous moving body 16 rotates the laser range sensor 20 based on the rotation trajectory.

本実施例では、自律移動体16の移動速度が速い場合には回転角度範囲Wを狭く設定し、移動速度が遅い場合には回転角度範囲Wを広く設定する。 In this embodiment, when the moving speed of the autonomous moving body 16 is high and sets a narrow rotation angle range W, when the moving speed is slow to set a wide rotational angle range W. これによって、自律移動体16の移動速度が遅い場合には広い角度範囲の距離データが測定され、自律移動体16の移動速度が速い場合には必要最小限の範囲の距離データだけが測定される。 Thus, the moving speed of the autonomous moving body 16 is measured distance data in a wide angular range when slow, distance data of the range of the minimum required in the case the moving speed of the autonomous moving body 16 is high is determined .
また、自律移動体16の移動速度が速い場合には、回転中心Cを下方向(すなわち路面方向)に設定し、遅い場合には正面方向に設定する。 Further, when the moving speed of the autonomous moving body 16 is high, the rotation center C is set in a downward direction (i.e., the road direction), it is set in the front direction when slow. これによって、自律移動装置10の移動速度が速い場合には、自律移動体16が走行する路面上の距離データが主に測定される。 Thus, when the moving speed of the autonomous moving device 10 is fast, the distance data on the road surface which the autonomous moving body 16 travels is mainly measured.
また、自律移動体16の移動速度が速い場合には回転周期Tを短く設定し、移動速度が遅い場合には長く設定する。 Further, when the moving speed of the autonomous moving body 16 is high is set short rotation period T, set longer when the moving speed is slow. すなわち、自律移動体16の移動速度が速い場合には回転角速度dθ/dtが大きくなり、自律移動体16の移動速度が遅い場合には回転角速度dθ/dtが小さくなる。 That is, when the moving speed of the autonomous moving body 16 is high increases the rotational velocity d [theta] / dt, the rotational angular velocity d [theta] / dt becomes small when the moving speed of the autonomous moving body 16 is slow. これによって、自律移動体16の移動速度が速い場合には、より早く障害物を検知することができる。 Thus, when the moving speed of the autonomous moving body 16 is high, it can be detected more quickly obstacle.

上述した図7は自律移動体16の移動速度が遅い場合の回転軌道であり、図8は自律移動体16の移動速度が速い場合の回転軌道である。 Figure 7 described above is a rotational trajectory when the moving speed of the autonomous moving body 16 is low, FIG. 8 is a rotation trajectory when the moving speed of the autonomous moving body 16 is high. 図7、図8を比較すると、図7の回転角度範囲W は図8の回転範囲W よりも大きく設定されている。 Figure 7, a comparison of FIG. 8, the rotation angle range W 1 in FIG. 7 is set larger than the rotation range W 2 in FIG. 8. 従って、図7の回転軌道では、より広い範囲の距離データが測定される。 Accordingly, the rotation trajectory of FIG. 7, a wider range of the distance data is measured. また、図7では回転中心C=0とされているのに対し、図8では回転中心C=−Wとされている。 Further, with respect to what is the center of rotation C = 0 in FIG. 7, there is a center of rotation C = -W 8. 従って、図8の回転軌道では床面を中心に測定される。 Accordingly, the rotation trajectory of Figure 8 is measured around the floor. また、図8の回転周期T2は図7の回転範囲T よりも短く設定されている。 The rotation period T2 of FIG. 8 is set to be shorter than the rotation range T 1 of the FIG. 従って、図8の回転軌道では、より早く障害物を検知することができる。 Accordingly, the rotation trajectory of Figure 8, can be detected more quickly obstacle.

演算部52aは、制御装置14から入力される自律移動体16の位置及び進行方向と、記憶部52cに記憶されている距離データBと、鉛直角度θから3次元距離データを算出して3次元マップを生成する。 Calculation unit 52a and the position and the traveling direction of the autonomous moving body 16 which is input from the control unit 14 calculates the distance data B stored in the storage unit 52c, a three-dimensional distance data from the vertical angle theta 3D to generate the map. 演算部52aが算出した3次元マップは、制御装置14へ出力される。 Three-dimensional map by the calculation unit 52a is calculated is output to the control unit 14.

図9〜図12を用いて、演算部52aの動作について説明する。 With reference to FIGS. 9 to 12, the operation of the operation unit 52a. 図10に示すように、自律移動装置10は水平な平面上に置かれた状態で起動される。 As shown in FIG. 10, the autonomous mobile apparatus 10 is activated in a state of being placed on a horizontal plane. 図10の位置Aは、自律移動装置10が起動された時の位置である。 Position A in FIG. 10 is a position where the autonomous mobile apparatus 10 is activated.
図9に示すように、自律移動装置10が起動されると、まず、演算部52aが原点の設定を行う(ステップS34)。 As shown in FIG. 9, when the autonomous mobile apparatus 10 is started, first, the arithmetic unit 52a performs setting of the origin (step S34). すなわち、演算部52aは、起動時の位置(図10における位置A)を原点に設定する(詳細には、自律移動装置10の回転軸32上の中点34(基準点34)を原点に設定する)。 That is, the arithmetic unit 52a sets the position of the startup (the position in FIG. 10 A) to the origin (in particular, setting the midpoint 34 on the rotating shaft 32 of the autonomous mobile apparatus 10 (reference point 34) to the origin to). また、演算部52aは、起動時の自律移動装置10の正面方向をx軸、垂直方向をz軸、x軸及びz軸に対して直交する方向をy軸としたxyz座標系を設定する。 The arithmetic unit 52a sets x-axis in the front direction of the autonomous mobile apparatus 10 at the time of startup, the z-axis in the vertical direction, the xyz coordinate system and the direction orthogonal to the x-axis and z-axis and the y-axis.

自律移動装置10が起動すると、レーザレンジセンサ20が距離データの取得を開始するとともに、レーザレンジセンサ20が回転装置30によって回転される。 When the autonomous mobile apparatus 10 is activated, with the laser range sensor 20 starts acquisition of distance data, the laser range sensor 20 is rotated by the rotating device 30. 上述したように、レーザレンジセンサ20は、USBケーブル60を介して演算部52aにデータM(すなわち、レーザレンジセンサ20のミラー25の回転角度ψが0°である旨を示すデータ)を出力する(ステップS36)。 As described above, the laser range sensor 20 outputs the data to the arithmetic unit 52a via the USB cable 60 M (i.e., data indicating the rotation angle ψ of the mirror 25 of the laser range sensor 20 is 0 °) (step S36).

演算部52aにデータMが入力されると、演算部52aは回転装置30が検出する鉛直角度θを読取る(ステップS38)。 When the data M to the arithmetic unit 52a is inputted, the arithmetic unit 52a reads the vertical angle θ of the rotating device 30 is detected (step S38). 鉛直角度θの読み取りは、データMの入力と略同時に行われる。 Reading the vertical angle θ is performed input data M at substantially the same time. 従って、演算部52aが読取る鉛直角度θは、レーザレンジセンサ20がφ=0°の方向にレーザを出射したときの鉛直角度θである。 Thus, the vertical angle θ by the arithmetic unit 52a reads a vertical angle θ at which the laser range sensor 20 is emitted from the laser in the direction of φ = 0 °.

また、演算部52aは、自律移動体16の制御装置14から、自律移動装置10の位置(a,b)及び向きVを読取る(ステップS42)。 The arithmetic unit 52a from the controller 14 of the autonomous moving body 16, reads the position of the autonomous mobile apparatus 10 (a, b) and orientation V (step S42). 既に説明したように、位置(a,b)は基準点34を基準に算出され、上述のxyz座標系におけるx座標、y座標によって表されており、向きVはx軸に対する角度Rによって表されている。 As already explained, the position (a, b) is calculated on the basis of the reference point 34, x-coordinate in the xyz coordinate system described above, are represented by the y-coordinate, orientation V is represented by an angle R with respect to x-axis ing. なお、ステップS42で読取った位置(a,b)及び角度Rは、レーザレンジセンサ20がφ=0°の方向にレーザを出射したときのものとなる。 The position read in step S42 (a, b) and the angle R is a thing when the laser range sensor 20 is emitted from the laser in the direction of φ = 0 °.

上述したように、レーザレンジセンサ20は、データMを出力すると、φ=0°〜180°の間にレーザ光を走査させて、各出射角度φにおける距離データAを取得する。 As described above, the laser range sensor 20, and outputs the data M, by scanning a laser beam during the φ = 0 ° ~180 °, for obtaining distance data A at each exit angle phi. そして、φ=0°〜180°における全ての距離データAを取得した後に、各距離データAから距離データBを算出する。 Then, after obtaining all the distance data A at φ = 0 ° ~180 °, calculates the distance data B from the distance data A. レーザレンジセンサ20は各距離データBを算出すると、それらの距離データBをUSBケーブル60を介して制御装置52に出力する。 When the laser range sensor 20 to calculate the respective distance data B, and outputs their distance data B to the controller 52 via the USB cable 60. 制御装置52に入力された各距離データBは記憶部52cに入力される(ステップS44)。 Each distance data B input to the control unit 52 is input to the storage unit 52c (step S44).

記憶部52cに各距離データBが入力されると、演算部52aは、距離データBと、位置(a,b)と、角度Rと、鉛直角度θに基づいて、3次元距離データの演算を行う。 When the storage unit 52c is the distance data B is input, the arithmetic unit 52a includes a distance data B, position and (a, b), and an angle R, based on the vertical angle theta, the calculation of three-dimensional distance data do. 以下に、3次元距離データの演算方法について説明する。 The following describes a calculation method of three-dimensional distance data.

ステップS46では、演算部52aが、記憶部52cに記憶されている各距離データBの中から、演算を行う距離データBを1つ選択する。 In step S46, the arithmetic unit 52a is, from among the distance data B stored in the storage unit 52c, 1 single selecting distance data B for performing an operation. このとき、演算部52aは、記憶部52cに記憶されている各距離データBの中から、出射角度φが最も小さい距離データBを選択する。 At this time, the arithmetic unit 52a from among the distance data B stored in the storage unit 52c, the outgoing angle φ selects the smallest distance data B.

ステップS48では、ステップS46で選択した距離データBの出射角度φに基づいて鉛直角度θを補正する。 At step S48, the corrected vertical angle θ based on the output angle φ of the distance data B selected in step S46. すなわち、ステップS38で演算部52aが読取った鉛直角度θは、出射角度φ=0°の際の鉛直角度θである。 In other words, the vertical angle θ by the arithmetic section 52a is read in step S38, the a vertical angle θ during emission angle φ = 0 °. レーザレンジセンサ20は、φ=0°からφ=180°までレーザ光を走査している間も、回転装置30によって回転され、鉛直角度θは変更されている。 Laser range sensor 20, also while scanning the laser beam from the phi = 0 ° to phi = 180 °, is rotated by the rotating device 30, the vertical angle θ is changed. 従って、鉛直角度θを用いてφ=0°以外の距離データBを演算すると、演算結果に誤差が生じる。 Therefore, when calculating the distance data B other than phi = 0 ° with the vertical angle theta, an error occurs in the calculation results. 従って、鉛直角度θを補正する。 Therefore, to correct the vertical angle theta. 鉛直角度θの補正は以下の計算式によって行われる。 Correction of vertical angle θ is performed by the following equation.
θ' =θ+(dθ/dt)・td θ '= θ + (dθ / dt) · td
ここで、θ' は補正後の鉛直角度であり、dθ/dtはθを検出した時のレーザレンジセンサ20が回転する角速度であり、tdは鉛直角度θが読取られた時間と、距離データBが検出された時間との時間差である。 Here, theta 'is the vertical angle of the corrected, d [theta] / dt is the angular velocity of rotating laser range sensor 20 when it detects a theta, td is the time vertical angle theta is read, the distance data B There is a time difference between the time detected. 本実施例では、レーザレンジセンサ20がφ=0°〜180°の区間にレーザ光を走査する時間は6.6msecであるので、td=φ/180×6.6となる。 In this embodiment, since the time in which the laser range sensor 20 scans the laser beam in the interval φ = 0 ° ~180 ° it is a 6.6Msec, the td = φ / 180 × 6.6.
なお、ステップS42で演算部52aが読取った位置(a,b)及び角度Rも、出射角度φ=0°のときのデータである。 The position where the arithmetic unit 52a is read in step S42 (a, b) and the angle R is also a data for the time of the outgoing angle φ = 0 °. 従って、位置(a,b)及び角度Rを補正するようにしてもよい。 Therefore, the position (a, b) and the angle R may be corrected. ただし、本実施例では、自律移動装置10の移動速度が遅く、レーザレンジセンサ20が距離データを測定する周期の間に自律移動装置10が移動する量が少ないため、位置(a,b)及び角度Rを補正しなくても誤差はほとんど生じない。 However, in this embodiment, slow moving speed of the autonomous moving device 10, since the amount of the autonomous mobile apparatus 10 moves during a period in which the laser range sensor 20 measures the distance data is small, the position (a, b) and it is not necessary to correct the angle R error hardly occurs. 従って、本実施例では位置(a,b)及び角度Rの補正を行っていない。 Thus, in this embodiment the position (a, b) and not subjected to correction of the angle R.

演算部52aは、鉛直角度θの補正を行うと、レーザレンジセンサ20が出射したレーザ光が照射された物体の、自律移動装置10に対する相対位置を算出する(ステップS50)。 Calculation unit 52a, when correcting the vertical angle theta, the object laser beam laser range sensor 20 is emitted is irradiated, and calculates the relative position with respect to the autonomous mobile apparatus 10 (step S50).
相対位置の算出は、距離データB(すなわち、出射角度φと距離d)と、補正後の鉛直角度θ'を演算することによって行われる。 Calculation of the relative position, distance data B (i.e., the outgoing angle φ and the distance d) and is carried out by calculating the vertical angle theta 'after correction. また、相対位置は、自律移動装置10の現在の位置(図10における位置B)における基準点34を原点とし、自律移動装置10の現在の進行方向をx'軸、垂直方向をz'軸、x'軸及びz'軸に直行する方向をy'軸としたx'y'z'座標系によって表される。 The relative position is the current position as the origin of the reference point 34 in the (position B in FIG. 10), the current traveling direction of the x 'axis, the vertical direction z' of the autonomous mobile equipment 10 the axis of the autonomous mobile apparatus 10, the direction orthogonal to the x 'axis and z' axis is represented by the coordinate system 'x'y'z was' axis of y.
相対座標(x',y',z')は、図11、図12に示す基準点34とレーザ原点23aとのオフセットベクトルOと、レーザの発振軌道を示すベクトルLとの和によって求められる。 Relative coordinates (x ', y', z ') is determined by the sum of 11, and the offset vector O of the reference point 34 and the laser origin 23a shown in FIG. 12, a vector L indicating the oscillation trajectory of the laser. オフセットベクトルOのパラメータ(x' ,y' ,z' )は、レーザレンジセンサ20と回転装置30との取り付け寸法により決まる定数x' o1及びz' o1 (図11参照)と鉛直角度θ' によって求めることができる。 Offset vector O parameters (x 'o, y' o , z 'o) is constant x determined by the mounting dimensions of the laser range sensor 20 and the rotating device 30' and the vertical angle o1 and z 'o1 (see Fig. 11) it can be determined by θ '. すなわち、 That is,

なお、αは、オフセットベクトルOとベクトルLとがなす角度である。 Incidentally, alpha is the angle formed by the offset vector O and vector L.
また、ベクトルLのパラメータ(x' ,y' ,z' )は、距離d及び出射角度φ及び鉛直角度θ' によって求めることができる。 Also it is determined by the parameters of the vector L (x 'L, y' L, z 'L) , the distance d and the output angle φ and the vertical angle theta'. すなわち、 That is,

従って、レーザが照射された物体の自律移動装置10に対する相対座標(x',y',z')は、下記の通りとなる。 Therefore, coordinates relative to the autonomous mobile apparatus 10 of the object laser is irradiated (x ', y', z ') becomes as follows.

演算部52aは、相対座標(x',y',z')を算出すると、相対座標(x',y',z')から、レーザが照射された物体のxyz座標系における絶対座標(x,y,z)を算出する(ステップS52)。 Calculation unit 52a relative coordinates (x ', y', z ') when calculating the relative coordinates (x', y ', z') from the absolute coordinates in the xyz coordinate system of the object laser is irradiated (x , y, z) is calculated (step S52). 絶対座標(x,y,z)は、レーザが照射された物体の絶対位置を示す3次元距離データである。 Absolute coordinates (x, y, z) is a three-dimensional distance data indicating the absolute position of the object laser is irradiated. 座標(x,y,z)は、座標(x',y',z')を、自律移動装置10の位置(a、b)及び自律移動装置10の進行方向Vとx軸とがなす角度Rを用いて座標変換することで求められる。 Coordinates (x, y, z) is the coordinates (x ', y', z ') to the position of the autonomous mobile unit 10 (a, b) and the traveling direction V and the angle formed by the x-axis of the autonomous mobile apparatus 10 obtained by the coordinate transformation using the R. すなわち、 That is,

演算部52aは、3次元距離データ(x,y,z)を算出すると、ステップS34で設定したxyz座標に、算出した3次元距離データ(x,y,z)をプロットする(ステップS54)。 Calculation unit 52a three-dimensional distance data (x, y, z), it is calculated, and the xyz coordinates set in step S34, the calculated three-dimensional distance data (x, y, z) is plotted (step S54). 3次元距離データ(x,y,z)をプロットすると、演算部52aはステップS46で選択した距離データBを記憶部52cから消去する(ステップS56)。 Three-dimensional distance data (x, y, z) is plotted, calculation unit 52a erases the distance data B selected in step S46 from the storage unit 52c (step S56). 距離データBを記憶部52cから消去すると、演算部52aは記憶部52cに距離データBが存在しているか否かを判定する(ステップS58)。 Clearing the distance data B from the storage unit 52c, the arithmetic unit 52a determines whether there exists a distance data B to the storage unit 52c (step S58).
記憶部52cに距離データBが存在している場合(ステップS58でYES)には、ステップS46に戻って、ステップS46からの処理を実行する。 In the case where the distance data B to the storage unit 52c is present (YES in step S58), it returns to step S46, and executes processing from step S46. これによって、全ての距離データBについて3次元距離データ(x,y,z)が算出される。 Thus, three-dimensional distance data for all the distance data B (x, y, z) is calculated. 一方、記憶部52cに距離データBが存在していない場合(ステップS58でNO)には、演算部52aはプロットした3次元マップを制御装置14へ出力し(ステップ60)、ステップS36に戻り、ステップS36からの処理を実行する。 On the other hand, when the storage unit 52c is distance data B is not present (NO in step S58), calculation unit 52a outputs a 3-dimensional map obtained by plotting the control unit 14 (step 60), returns to step S36, processing from step S36 to run.

以上の処理によって、記憶部52cに記憶された全ての距離データBから3次元距離データ(x,y,z)が算出される。 Through the above processing, three-dimensional distance data from all of the distance data B stored in the storage unit 52c (x, y, z) is calculated. 算出された各3次元距離データ(x,y,z)は、ステップS54によってxyz座標にプロットされる。 Each three-dimensional distance data calculated (x, y, z) is plotted in the xyz coordinate by step S54. これによって、xyz空間の形状を表す3次元マップが作成される。 Thus, three-dimensional map representing the shape of the xyz space is created.
なお、ステップS46〜S60の処理は、レーザレンジセンサ20が各距離データBをUSBケーブル60に出力(図6のステップS26)してから、次の測定期間が開始される(すなわち、図6のステップS32のデータMの出力)までの間に実行される。 The processing in steps S46~S60 from output laser range sensor 20 each distance data B to the USB cable 60 (step S26 in FIG. 6), the measurement period of the next is started (i.e., in FIG. 6 It is performed until the output) of the data M in the step S32. 従って、演算部52aがステップS46〜S60を実行している間に、レーザレンジセンサ20から演算部52aへデータMが入力されることは無い。 Thus, while the operation portion 52a is executing the step S46~S60, never data M from the laser range sensor 20 to the calculating unit 52a is inputted.
また、演算部52aは、レーザレンジセンサ20が1走査面上に光線を走査する時間(本実施例では6.6msec)を用いて算出した時間tdと回転装置30がレーザレンジセンサ20を回転させる角速度dθ/dtを用いて、回転装置30から入力される鉛直角度θを補正する。 The arithmetic unit 52a includes a laser range sensor 20 is rotating device 30 and the calculated time td with (6.6Msec in this embodiment) time for scanning a light beam on a scanning surface rotates the laser range sensor 20 using angular velocity d [theta] / dt, it corrects the vertical angle θ inputted from the rotation device 30. 従って、正確な3次元距離データを得ることができる。 Therefore, it is possible to obtain an accurate three-dimensional distance data.

次に、制御装置14が自律移動装置10の移動方向及び移動速度を制御する処理について、図13を参照して説明する。 Next, the control unit 14 is processing for controlling the moving direction and the moving speed of the autonomous moving device 10 will be described with reference to FIG. 13.
自律移動装置10を起動する際には、まず、制御装置14に目的地を入力する(ステップS62)。 When starting the autonomous mobile apparatus 10 first inputs a destination to the control unit 14 (step S62). 目的地は、絶対座標系のxy座標値によって指定される。 The destination is specified by the xy coordinate value of the absolute coordinate system. 目的地が入力されると、3次元測定装置18が起動して、3次元距離データの測定を開始する。 When a destination is input, the three-dimensional measuring device 18 is activated to start the measurement of three-dimensional distance data.

3次元測定装置18が3次元距離データの測定を開始すると、3次元測定装置18から3次元マップが出力され、その3次元マップは制御装置14に入力される(ステップS64)。 When the three-dimensional measuring device 18 starts the measurement of the three-dimensional distance data, 3-D map from the three-dimensional measuring device 18 are output, the three-dimensional map is input to the control unit 14 (step S64). 制御装置14は、入力された3次元マップから、自律移動装置10の現在の位置と目的地の位置から決まる進行方向に障害物が存在するか否か(障害物の位置)を判断する(ステップS66)。 Controller 14, from the input three-dimensional map, it is determined whether the current position and the obstacle in the traveling direction determined by the destination position of the autonomous mobile apparatus 10 exists (the position of the obstacle) (Step S66).

目的地方向に障害物が無いと判定する(ステップS66でNO)と、制御装置14はモータ46a〜46dに制御指令値を出力し、自律移動装置10を目的地の方向へ移動させる(ステップS68)。 Determines that there is no obstacle in the destination direction (NO in step S66), the controller 14 outputs a control command value to the motor 46 a to 46 d, to move the autonomous mobile apparatus 10 in the direction of the destination (step S68 ). 一方、目的地方向に障害物が有ると判定する(ステップS66でNO)と、制御装置14は、障害物を回避する方向に自律移動装置10の進行方向を変更し、その変更した進行方向に自立移動装置10が移動するようにモータ46a〜46dに制御指令値を出力する(ステップS70)。 On the other hand, it is determined that the obstacle exists in the destination direction (NO in step S66), the controller 14 changes the traveling direction of the autonomous mobile apparatus 10 in a direction to avoid the obstacle, the traveling direction and the change autonomous mobile apparatus 10 outputs a control command value to the motor 46a~46d to move (step S70).
なお、制御装置14は、自律移動装置10の移動方向に障害物がない場合は、所定速度まで自律移動装置10の移動速度を加速させる。 The control unit 14, if there is no obstacle in the moving direction of the autonomous mobile apparatus 10 accelerates the moving speed of the autonomous moving device 10 to a predetermined speed. すなわち、自律移動装置10の移動方向に障害物がない場合は、自律移動装置10が移動方向を変化させないため、その移動方向の3次元距離データが十分に得られている。 That is, when there is no obstacle in the moving direction of the autonomous mobile apparatus 10, because the autonomous mobile apparatus 10 does not change the direction of movement, three-dimensional distance data of the moving direction is sufficiently obtained. 従って、移動速度を加速しても移動装置10は障害物に衝突することなく移動することができる。 Accordingly, the mobile device 10 also to accelerate the moving speed can move without colliding with the obstacle.

制御装置14がステップS68またはステップS70によって自律移動装置10を移動させると、制御装置14は自立移動装置10が目的地に到着したか否かを判定する(ステップS74)。 When the control unit 14 moves the autonomous mobile apparatus 10 in step S68 or step S70, the controller 14 determines autonomous mobile apparatus 10 whether or not arrived at the destination (step S74). 自律移動装置10が目的地に到着していないと判定する(ステップS74でNO)と、ステップS64に戻って、ステップS64からの処理を実行する。 The autonomous mobile unit 10 determines not to have arrived at the destination and (NO in step S74), returns to step S64, and executes processing from step S64. 自律移動装置10が目的地に到着したと判定する(ステップS74でYES)と、自律移動装置10の移動を停止する。 The autonomous mobile apparatus 10 and determines that the destination has been reached (YES at step S74), stopping the movement of the autonomous mobile apparatus 10. これによって、自律移動装置10は障害物を回避して目的地まで移動することができる。 Thus, the autonomous mobile apparatus 10 may be moved to avoid the obstacle to the destination.

上述した説明から明らかなように、本実施例の自律移動装置10は、制御装置14によって回転装置30の回転周期T及び回転角度範囲Wを設定し、回転制御部52bによって設定された回転周期T及び回転角度範囲Wで回転装置30を駆動する。 As apparent from the above description, the autonomous mobile apparatus 10 of this embodiment, the rotation period T that sets the rotation cycle T and the rotation angle range W of the rotary device 30 by the controller 14, which is set by the rotation control unit 52b and driving the rotating device 30 at a rotational angle range W. 従って、レーザレンジセンサ20による距離データの測定の解像度と測定範囲を任意に変更することができる。 Therefore, it is possible to change the resolution and measurement range of the measurement of distance data by the laser range sensor 20 as desired.
また、本実施例の自律移動装置10では、回転制御部52bが回転中心Cから所定の角度範囲内では、等角速度で回転するように、レーザレンジセンサ20の回転軌道を生成する。 Moreover, the autonomous mobile apparatus 10 of the present embodiment, within a predetermined angular range rotation control unit 52b from the center of rotation C, so as to rotate at a constant angular velocity, generates a rotation path of the laser range sensor 20. 従って回転中心Cから所定の角度範囲内では、均一な解像度で距離データの測定を行うことができる。 Thus, in a predetermined angular range from the rotation center C, it is possible to measure the distance data in a uniform resolution.
また、本実施例の自律移動装置10では、演算部52aが、レーザレンジセンサ20による1走査面上を光線が走査する時間(6.6msec)を用いて算出した時間tdと回転装置30がレーザレンジセンサ20を回転させる角速度dθ/dtを用いて、回転装置30から入力される鉛直角度θを補正する。 Moreover, the autonomous mobile apparatus 10 of the present embodiment, calculation unit 52a is, the laser range sensor 20 1 scanning surface over time ray scans due to (6.6msec) rotating device 30 and the calculated time td with laser using angular velocity d [theta] / dt rotating the range sensor 20, corrects the vertical angle θ inputted from the rotation device 30. 従って、データの取得タイミングのずれが補正され、正確に3次元距離データを演算することができる。 Therefore, the deviation of the timing of obtaining the data is corrected, it can be calculated accurately three-dimensional distance data.
また、本実施例の自律移動装置10では、演算部52aが、自律移動装置10の移動量(すなわち、位置(a,b)及び角度R)を用いて、測定された3次元距離データを補正する。 Moreover, the autonomous mobile apparatus 10 of the present embodiment, calculation unit 52a is, the autonomous moving amount of the moving device 10 (i.e., position (a, b) and angle R) using, correct the measured three-dimensional distance data is to. 従って、測定された3次元距離データをxyz座標系(絶対座標系)の座標値に変換することができ、自律移動装置10は絶対座標系で指定された目的地に障害物を回避しながら移動することができる。 Thus, the measured three-dimensional distance data is can be converted into the coordinate values ​​of the xyz coordinate system (absolute coordinate system) while avoiding the autonomous mobile apparatus 10 is an obstacle to the destination specified in the absolute coordinate system moving can do.

なお、本実施例の自律移動装置10では、自律移動装置10の移動速度に応じてレーザレンジセンサ20を回転させる回転周期T及び回転角度範囲W及び回転中心Cを設定したが、本発明はこのような実施形態に限られず、他の方法によって回転軌道を設定することもできる。 In the autonomous moving device 10 of this embodiment has set the rotation cycle T and the rotation angle range W and the center of rotation C rotating the laser range sensor 20 according to the moving speed of the autonomous moving device 10, the present invention is the not limited to the embodiments as may set the rotation path by other methods.
例えば、自律移動装置10に、自律移動体16の鉛直軸に対する傾斜角を検出するジャイロセンサをさらに設け、ジャイロセンサで検出された傾斜角に基づいて回転中心C及び/又は回転角度範囲Wを修正する構成としても良い。 For example, autonomous to the mobile device 10 may further include a gyro sensor for detecting an inclination angle with respect to the vertical axis of the autonomous moving body 16, fix the rotational center C and / or the rotational angle range W based on the tilt angle detected by the gyro sensor it may be configured to be. このような構成によれば、自律移動装置10が鉛直軸に対して傾斜した場合にも、ジャイロセンサで検出された傾斜角に基づいてレーザレンジセンサ20を回転させる回転中心C及び/又は回転角度範囲Wが修正される。 According to such a configuration, when the autonomous mobile apparatus 10 is inclined with respect to the vertical axis also, the center of rotation C and / or the rotational angle for rotating the laser range sensor 20 based on the inclination angle detected by the gyro sensor range W is corrected. これによって、自律移動装置10は、路面の傾斜状況に応じた測定範囲で、3次元距離データを測定することができる。 Thus, the autonomous mobile apparatus 10, the measurement range according to the slope condition of the road surface, it is possible to measure the three-dimensional distance data. 例えば、ジャイロセンサによって検出された傾斜角に基づいて回転中心Cを修正することで、路面が傾斜していないときと同様の測定範囲で3次元距離データを測定することができる また、自律移動装置10が凹凸のある路面を走行する場合には、回転中心Cを路面方向(すなわち、マイナス側)に設定する構成としても良い。 For example, to modify the rotation center C on the basis of the inclination angle detected by the gyro sensor, it is possible to measure the three-dimensional distance data at the same measuring range as when the road surface is not inclined Moreover, the autonomous mobile apparatus If the 10 travels on a road surface with irregularities, the rotation center C road direction (i.e., negative) may be configured to set. このような構成によれば、レーザレンジセンサ20の測定範囲が、路面を中心に設定されるので、路面の凹凸を好適に検出することができる。 According to this structure, the measurement range of the laser range sensor 20, since it is set around the road surface, it is possible to suitably detect the unevenness of the road surface.
また、屋内環境において自律移動装置10が移動する場合には、回転中心Cを天井方向(すなわち、プラス側)に設定する構成としても良い。 Further, if the autonomous mobile apparatus 10 is moved in the indoor environment, the rotation center C ceiling direction (i.e., positive) may be configured to set. このような構成によれば、レーザレンジセンサ20が天井の3次元距離データを測定することによって自律移動装置10の絶対位置を正確に同定することができる。 According to such a configuration, it is possible to laser range sensor 20 to accurately identify the absolute position of the autonomous mobile apparatus 10 by measuring the three-dimensional distance data of the ceiling.
また、通常時は、回転させずにレーザレンジセンサ20を起動し、レーザレンジセンサ20によって障害物が検知された場合にレーザレンジセンサ20を回転させる構成としても良い。 Moreover, normal starts the laser range sensor 20 without rotating, the laser range sensor 20 may be configured to rotate when the obstacle by the laser range sensor 20 is detected. これによって、障害物が検知されない状況では短い周期で進行方向の距離データを測定し、障害物が検知された場合にのみ回転装置によりレーザレンジセンサ20を回転させて障害物の形状等を測定することができる。 Thus, by measuring the travel direction of the distance data in a short period in a situation where the obstacle is not detected, by rotating the laser range sensor 20 by the rotation device only when the obstacle is detected to measure the shape of the obstacle or the like be able to.
また、上述の実施例では、鉛直角度θを補正する際に、時間tdを計算式によって算出したが、実験を行うことによって時間tdを求めても良い。 Further, in the above-described embodiment, when correcting the vertical angle theta, was calculated by the equation of time td, it may be calculated time td by performing experiments. 実験的に時間tdを求めることで、より正確に鉛直角度θを補正することができる。 By obtaining the experimental time td, it can be corrected more accurately vertical angle theta.
また、上述の実施例では、自律移動装置10の位置及び移動方向を、エンコーダ48a〜48dが検出する車輪の回転量o、p、q、rから算出していたが、本発明は、このような実施形態に限られない。 Further, in the above embodiment, the position and the moving direction of the autonomous mobile apparatus 10, the rotation amount o of wheels encoder 48a~48d detects, p, q, had been calculated from r, the present invention is thus not limited to do embodiment. 例えば、GPS(Global Positioning System)を利用して、自律移動装置10の位置及び移動方向を検出しても良い。 For example, by using a GPS (Global Positioning System), it may detect the position and the moving direction of the autonomous mobile apparatus 10.
また、上述の自律移動装置10では、回転角度範囲W、回転中心C、回転周期Tを設定することによって回転軌道が生成されたが、本発明はこのような実施形態に限られない。 Moreover, the autonomous mobile apparatus 10 described above, the rotation angle range W, the rotation center C, and rotation trajectory by setting the rotation period T is generated, the present invention is not limited to such embodiments. 例えば、上方最大角度や、下方最大角度や、回転角速度dθ/dtを設定することによって回転軌道を生成するようにしても良い。 For example, and upper maximum angle, and the lower the maximum angle, may be generated a rotation path by setting the rotational angular velocity d [theta] / dt.
さらに、上述した実施形態では、自律移動体16の制御装置14によって回転角度範囲W、回転中心C及び回転周期Tを設定したが、回転角度範囲W、回転中心C及び回転周期Tの設定は3次元測定装置18に別途設けた入力装置等によって行うようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the rotation angle range W by the controller 14 of the autonomous moving body 16 has been set the rotation center C and the rotation cycle T, the rotational angular range W, setting the rotation center C and the rotation period T 3 it may be performed by such an input device separately provided to a dimension measuring apparatus 18.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。 Having described the embodiments of the present invention in detail, these are merely illustrative and are not intended to limit the scope of the appended claims. 特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。 The technology described in the claims, various modifications of the specific examples described above, include those changes.
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。 The technical elements described in this specification or drawings is to exhibit technical usefulness solely or in various combinations, but the invention is not limited to the combination set forth in the claims at the time application. また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Furthermore, the technology illustrated in the present specification or drawings achieves a plurality of objects simultaneously, and has technical utility by achieving one of these objects.

本実施例の自律移動装置10の斜視図。 Perspective view of the autonomous mobile apparatus 10 of the present embodiment. 本実施例の自律移動装置10の構成を示すブロック図。 Block diagram showing the configuration of the autonomous mobile apparatus 10 of the present embodiment. 本実施例のレーザレンジセンサ20の内部構造図。 Internal structure of a laser range sensor 20 of the present embodiment. 距離測定ユニット24の拡大図。 Enlarged view of a distance measuring unit 24. 演算装置26のブロック図。 Block diagram of the arithmetic unit 26. 演算装置26の処理を示すフローチャート。 Flowchart showing a processing of a calculating unit 26. レーザレンジセンサ20の首振り運動の軌道を示すグラフ。 Graph showing the trajectory of the swinging motion of the laser range sensor 20. レーザレンジセンサ20の首振り運動の軌道を示すグラフ。 Graph showing the trajectory of the swinging motion of the laser range sensor 20. 演算部52aの処理を示すフローチャート。 Flowchart showing a processing of a calculating unit 52a. 本実施例の自律移動装置10の動きを示す斜視図。 Perspective view showing the movement of the autonomous mobile apparatus 10 of the present embodiment. レーザレンジセンサ20の側面図。 Side view of the laser range sensor 20. レーザレンジセンサ20の上面図。 Top view of the laser range sensor 20. 制御装置14の処理を示すフローチャート。 Flowchart illustrating a process of the control unit 14.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10:自律移動装置14:制御装置16:自律移動体18:3次元測定装置20:レーザレンジセンサ23:回転軸23a:レーザ原点24:距離測定ユニット24a:レーザ光源24b:受光素子24c:レンズ部25:ミラー26:演算装置26a:制御部26b:センシング部26c:カウント部26d:記憶部26e:演算部28:モータ28a:エンコーダ30:回転装置32:回転軸34:基準点37:モータ38:エンコーダ40:4輪台車42:台車本体44a〜44d:車輪46a〜46d:モータ48a〜48d:エンコーダ52:制御装置52a:演算部52b:回転制御部52c:記憶部 10: autonomous mobile equipment 14: control device 16: the autonomous moving body 18: three-dimensional measuring device 20: laser range sensor 23: rotation axis 23a: laser Origin 24: Distance measurement unit 24a: laser light source 24b: light receiving element 24c: lens part 25: mirror 26: arithmetic unit 26a: controller 26b: sensing portion 26c: counting unit 26 d: storage unit 26e: computing unit 28: motor 28a: encoder 30: rotation unit 32: rotating shaft 34: the reference point 37: motor 38: encoder 40: 4-wheel bogie 42: carriage body 44 a to 44 d: the wheel 46 a to 46 d: motor 48a to 48d: encoder 52: controller 52a: arithmetic unit 52 b: rotation control section 52c: storage unit

Claims (8)

  1. 空間の3次元形状を測定する3次元測定装置であって、 The three-dimensional measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of the space,
    光線を走査軸周りに走査することで光線が走査された走査面上の距離データを測定する距離測定装置と、 A distance measuring device for measuring the distance data on the scanning plane the ray is scanned by scanning a light beam around the scan axis,
    距離測定装置が取付けられ、距離測定装置を走査軸と平行でない回転軸周りに回転させる回転装置と、 Distance measuring device is mounted, a rotary device for rotating the distance measuring device about the rotation axis not parallel to the scan axis,
    回転装置の回転角を検出するセンサと、 A sensor for detecting the rotation angle of the rotary device,
    距離測定装置から入力される距離データとセンサから入力される回転角を用いて3次元距離データを演算する演算装置と、 An arithmetic unit for calculating a three-dimensional distance data by using the rotation angle input from the distance data and the sensor input from the distance measuring device,
    回転装置の回転周期及び/又は回転角度範囲を設定する設定手段と、 Setting means for setting the rotation period and / or the rotational angle range of the rotary device,
    設定された回転周期及び/又は回転角度範囲で回転装置を駆動する回転制御装置と、を有することを特徴とする3次元測定装置。 Three-dimensional measuring apparatus characterized by having, a rotation control device for driving the rotating device at the set rotation cycle and / or rotational angle range.
  2. 回転制御装置は、設定された回転周期及び/又は回転角度範囲を用いて算出された回転軌道に基づいて回転装置を駆動することを特徴とする請求項1に記載の3次元測定装置。 Rotation control apparatus, three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, characterized in that to drive the rotary device on the basis of the rotation trajectory calculated using the rotation period and / or the rotational angle range set.
  3. 算出された回転軌道は、設定された回転角度範囲の中心から所定の角度範囲内では等角速度となることを特徴とする請求項2に記載の3次元測定装置。 Calculated rotation trajectory, three-dimensional measuring apparatus according to claim 2, characterized in that a constant angular velocity within the center of a predetermined angular range of rotation angle ranges that are set.
  4. 演算装置は、距離測定装置による1走査面上を光線が走査する時間と回転装置の角速度を用いて、センサから入力する回転角を補正して3次元距離データを演算することを特徴とする請求項3に記載の3次元測定装置。 Computing device, using the angular velocity of the time and rotating device for scanning rays on one scanning surface by a distance measuring device, characterized by calculating the 3-dimensional distance data by correcting the rotation angle input from the sensor according three-dimensional measuring apparatus according to claim 3.
  5. 障害物を回避しながら目標地点まで移動する自律移動装置であり、 Is an autonomous mobile device to move to the target point while avoiding obstacles,
    光線を走査軸周りに走査することで光線が走査された走査面上の距離データを測定する距離測定装置と、 A distance measuring device for measuring the distance data on the scanning plane the ray is scanned by scanning a light beam around the scan axis,
    距離測定装置が取付けられ、距離測定装置を走査軸と平行でない回転軸周りに回転させる回転装置と、 Distance measuring device is mounted, a rotary device for rotating the distance measuring device about the rotation axis not parallel to the scan axis,
    回転装置が搭載される移動体と、 A moving body rotating device is mounted,
    回転装置の回転角を検出するセンサと、 A sensor for detecting the rotation angle of the rotary device,
    距離測定装置から入力される距離データとセンサから入力される回転角を用いて3次元距離データを演算する演算装置と、 An arithmetic unit for calculating a three-dimensional distance data by using the rotation angle input from the distance data and the sensor input from the distance measuring device,
    演算装置で演算された3次元距離データを用いて移動体の移動方向及び移動速度を制御する移動体制御装置と、 A mobile control unit for controlling the moving direction and moving speed of the moving object using a three-dimensional distance data calculated by the arithmetic unit,
    回転装置の回転周期及び/又は回転角度範囲を設定する設定手段と、 Setting means for setting the rotation period and / or the rotational angle range of the rotary device,
    設定された回転周期及び/又は回転角度範囲で回転装置を駆動する回転制御装置と、を有することを特徴とする自律移動装置。 Autonomous mobile apparatus characterized by having, a rotation control device for driving the rotating device at the set rotation cycle and / or rotational angle range.
  6. 設定手段は、移動体の移動速度に応じて回転装置の回転周期を設定することを特徴とする請求項5に記載の自律移動装置。 Setting means, autonomous mobile apparatus according to claim 5, characterized in that setting the rotation period of the rotating device according to the moving speed of the moving body.
  7. 演算装置は、移動体の移動量を用いて3次元距離データを補正することを特徴とする請求項5又は6に記載の自律移動装置。 Computing device, the autonomous mobile apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that to correct the three-dimensional distance data by using the amount of movement of the moving body.
  8. 移動体の鉛直軸に対する傾斜角を検出するセンサをさらに備え、回転制御装置は、センサで検出された傾斜角に基づいて距離測定装置を回転させる回転角度範囲を修正することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の自律移動装置。 Further comprising a sensor for detecting an inclination angle with respect to the vertical axis of the moving body, the rotation control device claims, characterized in that to correct the rotation angle range for rotating the distance measuring device on the basis of the inclination angle detected by the sensor autonomous mobile apparatus according to any one of 5-7.
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