JP2020101371A - Moving body, positioning method, and positioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体、位置決め方法、及び位置決めシステムに関する。 The present invention relates to a moving body, a positioning method, and a positioning system.
従来、物体の位置検出方法及び装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の技術では、レーザポインタロボットの単独のレーザ光源から、対象とする物体に対して２本のレーザ光を順次照射する。そして、第１のレーザスポットの重心位置と第２のレーザスポットの重心位置を物体の物体内座標系で計測する。これにより、対象物体のエリア座標系での位置が検出される。 Conventionally, a method and apparatus for detecting the position of an object are known (for example, refer to Patent Document 1). In the technique described in Patent Document 1, two laser beams are sequentially emitted to a target object from a single laser light source of a laser pointer robot. Then, the barycentric position of the first laser spot and the barycentric position of the second laser spot are measured in the intra-object coordinate system of the object. As a result, the position of the target object in the area coordinate system is detected.
また、設備機器等の据え付け位置の墨打ちを行うことができる据付面墨打ち装置が知られている（例えば、特許文献２）。特許文献２に記載の技術において、移動体２０が備える上部プレート２７ａは、上面に計測ターゲット３０が設けられている。また、計測ターゲット３０は三次元計測手段８０のレーザポインタが照射される箇所である。 In addition, an installation surface marking device that can perform marking at the installation position of equipment and the like is known (for example, Patent Document 2). In the technique described in Patent Document 2, the measurement target 30 is provided on the upper surface of the upper plate 27a included in the moving body 20. Further, the measurement target 30 is a portion irradiated with the laser pointer of the three-dimensional measuring means 80.
しかし、上記特許文献１に記載の技術では、位置検出対象物体が位置する床面に対してレーザ光を照射するため、レーザスポットが広がってしまい、位置検出対象物体の位置を精度良く検出することができない。位置検出対象物体の位置を精度良く検出するためには、高精度なレーザ機器が必要となるため、システムの構成が複雑となる。 However, in the technique described in Patent Document 1, since the laser beam is applied to the floor surface on which the position detection target object is located, the laser spot spreads and the position of the position detection target object can be accurately detected. I can't. In order to detect the position of the position detection target object with high accuracy, a highly accurate laser device is required, which complicates the system configuration.
また、上記特許文献２に記載の技術では、実質的に計測ターゲット３０を追尾する機能が必要であり、システムの構成が複雑となる。また、これらの技術を用いる場合には、システムの構成が複雑となるため、システムが高価となる。このため、簡易な構成によって墨打ちの位置決めを行うことができない、という課題がある。 Further, in the technique described in Patent Document 2, the function of tracking the measurement target 30 is substantially required, and the system configuration becomes complicated. Further, when these techniques are used, the system configuration becomes complicated, and the system becomes expensive. For this reason, there is a problem that black ink cannot be positioned with a simple configuration.
本発明は上記事実を考慮して、移動体による作業の位置決めを簡易に行うことを目的とする。 The present invention has been made in view of the above facts and has an object to easily perform work positioning by a moving body.
上記目的を達成するために、本発明の位置決め方法は、測距用レーザ光を目標位置へ向けて照射する照射工程と、光拡散板と床面に対する作業を行うための床面作業部とを含んで構成される作業機構を備える移動体のうちの、前記光拡散板が第１の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置と、前記光拡散板が第２の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置とに基づいて、前記床面作業部と前記目標位置との間の位置関係を算出する位置関係算出工程と、前記位置関係に基づいて、前記床面作業部の位置を調整する調整工程と、を含んで構成されている。これにより、移動体による作業の位置決めを簡易に行うことができる。 In order to achieve the above object, the positioning method of the present invention comprises an irradiation step of irradiating a laser beam for distance measurement toward a target position, and a light diffusing plate and a floor surface working unit for performing work on the floor surface. The position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the light diffusing plate is in the first position and the light diffusing plate is in the second position among the moving bodies including the working mechanism including Based on the position of the laser light reflected on the light diffusing plate when it is a position, a positional relationship calculating step of calculating a positional relationship between the floor surface working unit and the target position, in the positional relationship Based on the above, an adjusting step of adjusting the position of the floor surface working unit is included. This makes it possible to easily perform the work positioning by the moving body.
本発明の位置決め方法は、前記移動体を前記目標位置の方向へ移動させる移動工程を更に含み、前記位置関係算出工程では、前記移動体が停止した位置において、前記光拡散板が第１の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置と、前記光拡散板が第２の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置とに基づいて、前記位置関係を算出するようにすることができる。 The positioning method of the present invention further includes a moving step of moving the moving body toward the target position, and in the positional relationship calculating step, the light diffusing plate is at a first position at a position where the moving body is stopped. The position of the laser light reflected on the light diffusing plate and the position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the light diffusing plate is the second position. The relationship can be calculated.
本発明の位置決め方法は、前記照射工程によって照射された前記レーザ光と、前記光拡散板の面とが交差するように前記光拡散板を回転させる回転工程を更に含み、前記位置関係算出工程では、前記回転工程によって回転された前記光拡散板が第１の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置と、前記光拡散板が第２の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置とに基づいて、前記位置関係を算出するようにすることができる。これにより、システムが自動追尾機能を有しない場合であっても、移動体による作業の位置決めを簡易に行うことができる。 The positioning method of the present invention further includes a rotating step of rotating the light diffusing plate so that the laser beam emitted by the irradiating step and the surface of the light diffusing plate intersect with each other. , The position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the light diffusing plate rotated by the rotating step is at the first position, and the light when the light diffusing plate is at the second position. The positional relationship can be calculated based on the position of the laser light reflected on the diffusion plate. As a result, even when the system does not have the automatic tracking function, it is possible to easily perform the work positioning by the moving body.
本発明の位置決め方法は、複数の前記目標位置が存在する場合であって、複数の前記目標位置の各々へ前記移動体を移動させる際に、前記移動に要する時間と前記レーザ光と前記光拡散板の面とが交差するように前記光拡散板を回転させるのに要する時間との和を表す時間総和を算出し、前記時間総和が小さくなるような複数の前記目標位置の各々の間の移動経路を設定する設定工程と、前記設定工程において設定された前記移動経路に応じて、前記移動体を移動させる移動工程と、を更に含むようにすることができる。これにより、複数の目標位置が存在する場合に、移動体による作業の位置決めを効率的に行うことができる。 The positioning method of the present invention is, when a plurality of the target positions are present, when moving the moving body to each of the plurality of target positions, the time required for the movement, the laser light and the light diffusion. A time sum representing the sum of the time required to rotate the light diffusing plate so as to intersect the plane of the plate is calculated, and movement between each of the plurality of target positions such that the time sum becomes smaller. The method may further include a setting step of setting a route and a moving step of moving the moving body according to the moving route set in the setting step. Thereby, when there are a plurality of target positions, the work can be efficiently positioned by the moving body.
本発明の移動体は、光拡散板と床面に対する作業を行うための床面作業部とを含んで構成され、かつ移動可能な作業機構と、前記光拡散板の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された前記光拡散板の画像に基づいて、前記光拡散板が第１の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置と、前記光拡散板が第２の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置とを算出し、該算出結果を用いて前記床面作業部と前記目標位置との間の位置関係を算出し、前記位置関係に基づいて、前記床面作業部の位置を調整する制御部と、を備える移動体である。 The moving body of the present invention is configured to include a light diffusing plate and a floor surface working unit for performing work on the floor surface, and is movable, and an imaging unit that captures an image of the light diffusing plate. A position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the light diffusing plate is at the first position, and the light diffusing plate based on the image of the light diffusing plate captured by the image capturing unit. The position of the laser light reflected on the light diffusing plate at the second position is calculated, and the positional relationship between the floor surface working unit and the target position is calculated using the calculation result, And a control unit that adjusts the position of the floor surface working unit based on the positional relationship.
本発明の位置決めシステムは、測距用レーザ光を目標位置へ向けて照射するレーザ装置と、本発明の移動体と、を備える位置決めシステムである。 The positioning system of the present invention is a positioning system including a laser device that irradiates a laser beam for distance measurement toward a target position, and the moving body of the present invention.
本発明によれば、移動体による作業の位置決めを簡易に行うことができる、という効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an effect that the work can be easily positioned by the moving body.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
［第１実施形態］ [First Embodiment]
＜位置決めシステムの構成＞ <Configuration of positioning system>
図１は、第１実施形態に係る位置決めシステム１０の構成の一例を示す図である。図１に示されるように、位置決めシステム１０は、測距用レーザ光を目標位置へ向けて照射するレーザ装置１２と、位置決めされた位置において床面に対する作業を行う床面作業ロボット１４とを含む。本実施形態では、床面作業ロボット１４が建設現場の床面に対して墨出しを行う場合を例に説明する。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a positioning system 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the positioning system 10 includes a laser device 12 that irradiates a laser beam for distance measurement toward a target position, and a floor work robot 14 that works on the floor surface at the positioned position. .. In the present embodiment, a case where the floor work robot 14 marks out the floor surface of a construction site will be described as an example.
また、図２に、位置決めシステム１０の制御系の構成の一例を示す。図２に示されるように、位置決めシステム１０のレーザ装置１２の制御系は、機能的には、レーザ制御部１２Ａと、レーザ通信部１２Ｂとを備えている。また、図２に示されるように、位置決めシステム１０の床面作業ロボット１４の制御系は、ロボット制御機器１４Ａと、カメラ１４Ｂと、移動駆動モータ１４Ｃと、位置決め駆動モータ１４Ｄとを備えている。 Further, FIG. 2 shows an example of the configuration of the control system of the positioning system 10. As shown in FIG. 2, the control system of the laser device 12 of the positioning system 10 functionally includes a laser control unit 12A and a laser communication unit 12B. Further, as shown in FIG. 2, the control system of the floor work robot 14 of the positioning system 10 includes a robot control device 14A, a camera 14B, a movement drive motor 14C, and a positioning drive motor 14D.
（レーザ装置） (Laser device)
レーザ装置１２のレーザ制御部１２Ａは、測距用レーザ光を目標位置へ向けて照射する。レーザ通信部１２Ｂは、床面作業ロボット１４との間で情報のやり取りをする。 The laser control unit 12A of the laser device 12 irradiates the distance measurement laser light toward the target position. The laser communication unit 12B exchanges information with the floor work robot 14.
レーザ装置１２は、例えば、図３に示されるように、３次元レーザ測定器によって実現される。３次元レーザ測定器であるレーザ装置１２は、レーザ制御部１２Ａから出力された制御信号に応じて、出力口１２Ｘから測距用レーザを出力する。測距用レーザは、制御信号によって指定された方位に対して照射され、床面と略平行に照射される。また、レーザ装置１２は、測距用レーザが照射された対象物までの水平距離を測定する。 The laser device 12 is realized by, for example, a three-dimensional laser measuring instrument as shown in FIG. The laser device 12, which is a three-dimensional laser measuring device, outputs the distance measuring laser from the output port 12X according to the control signal output from the laser control unit 12A. The distance measuring laser is emitted in the direction designated by the control signal and is emitted substantially parallel to the floor surface. Further, the laser device 12 measures the horizontal distance to the object irradiated with the distance measuring laser.
レーザ装置１２は、図３に示されるように、Ｚ軸まわり（方位方向）に回転する。レーザ装置１２は、床面に対して水平な軸と垂直な軸を中心軸として回転する２組のモータ（図示省略）を備えており、指定した任意の方向へ向けて測距用レーザを照射することができる。 As shown in FIG. 3, the laser device 12 rotates around the Z axis (azimuth direction). The laser device 12 includes two sets of motors (not shown) that rotate about an axis that is horizontal and an axis that is vertical to the floor surface, and irradiates the laser for distance measurement in any designated direction. can do.
（床面作業ロボット） (Floor work robot)
図４は、床面作業ロボット１４の構成の一例を示す図である。床面作業ロボット１４は、図４に示されるように、制御部の一例としてのロボット制御機器１４Ａ、撮像部の一例としてのカメラ１４Ｂ、移動機構１６、移動機構１６を駆動させるための移動駆動モータ１４Ｃ、ペン描画装置１８、ペン描画装置１８を移動させるための位置決め駆動モータ１４Ｄ、支持フレーム２０、及び光拡散板２２を備える。なお、図４の下段の図は、図４の上段の図におけるＸ−Ｘ’面の断面図である。床面作業ロボット１４は移動体の一例である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the floor work robot 14. As shown in FIG. 4, the floor work robot 14 includes a robot control device 14A as an example of a control unit, a camera 14B as an example of an imaging unit, a moving mechanism 16, and a movement drive motor for driving the moving mechanism 16. 14C, a pen drawing device 18, a positioning drive motor 14D for moving the pen drawing device 18, a support frame 20, and a light diffusion plate 22. The lower diagram of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line X-X′ in the upper diagram of FIG. 4. The floor work robot 14 is an example of a mobile body.
本実施形態の移動機構１６は、図４に示されるように、独立２輪駆動機構である。 The moving mechanism 16 of this embodiment is an independent two-wheel drive mechanism, as shown in FIG.
移動駆動モータ１４Ｃは、ロボット制御機器１４Ａの制御に応じて動力を出力する。移動駆動モータ１４Ｃから出力された動力に応じて移動機構１６が駆動する。 The movement drive motor 14C outputs power according to the control of the robot control device 14A. The moving mechanism 16 is driven according to the power output from the moving drive motor 14C.
ペン描画装置１８は、支持フレーム２０に設置されている。また、ペン描画装置１８は、ｘ‐ｙリニアステージ１８Ａと、ペンホルダー１８Ｂと、ペン１８Ｃとを備えている。ペンホルダー１８Ｂ及びペン１８Ｃは、本発明の床面に対する作業を行うための床面作業部の一例である。 The pen drawing device 18 is installed on the support frame 20. In addition, the pen drawing device 18 includes an xy linear stage 18A, a pen holder 18B, and a pen 18C. The pen holder 18B and the pen 18C are an example of a floor working unit for performing work on the floor of the present invention.
ｘ‐ｙリニアステージ１８Ａは、床面作業ロボット１４の座標系を表すロボット座標系のＸＲ軸及びＹＲ軸方向に移動可能なように構成されている。 The xy linear stage 18A is configured to be movable in the X R axis and Y R axis directions of a robot coordinate system that represents the coordinate system of the floor work robot 14.
ペンホルダー１８Ｂには、ペン１８Ｃを鉛直方向に上下させるペン上げ下げ機構（図示省略）が備えられている。ペンホルダー１８Ｂは、任意の位置でペン先を床面に押し付けることができ、建設現場の床面に墨出しをすることができる。したがって、ｘ‐ｙリニアステージ１８Ａとペンホルダー１８Ｂのペン上げ下げ機構（図示省略）とを制御することにより、床面に任意の文字や図形を描くことができる。 The pen holder 18B is provided with a pen lifting mechanism (not shown) for vertically moving the pen 18C. The pen holder 18B can press the pen tip against the floor surface at any position, and can mark the floor surface of the construction site. Therefore, by controlling the xy linear stage 18A and the pen lifting/lowering mechanism (not shown) of the pen holder 18B, it is possible to draw arbitrary characters or figures on the floor surface.
位置決め駆動モータ１４Ｄは、ロボット制御機器１４Ａの制御に応じて動力を出力する。位置決め駆動モータ１４Ｄから出力された動力に応じて、ｘ‐ｙリニアステージ１８Ａが移動し、ペンホルダー１８Ｂ及びペン１８Ｃが所定の位置となる。 The positioning drive motor 14D outputs power according to the control of the robot control device 14A. The xy linear stage 18A moves according to the power output from the positioning drive motor 14D, and the pen holder 18B and the pen 18C come to predetermined positions.
光拡散板２２は、図４に示されるように、ペンホルダー１８Ｂの上部に配置される。また、光拡散板２２は、床面に対して略垂直であって、かつ光拡散板２２の平面がロボット座標系のＸＲ軸に一致又は平行であるように配置される。また、図４に示されるように、光拡散板２２の中心軸はペン１８Ｃの中心軸と略一致するように配置されている。 The light diffusion plate 22 is arranged on the upper portion of the pen holder 18B as shown in FIG. Further, the light diffusing plate 22 is arranged so as to be substantially perpendicular to the floor surface, and the plane of the light diffusing plate 22 is aligned with or parallel to the X R axis of the robot coordinate system. Further, as shown in FIG. 4, the central axis of the light diffusion plate 22 is arranged so as to substantially coincide with the central axis of the pen 18C.
なお、ペン描画装置１８と光拡散板２２とカメラ１４Ｂとは一体となっており、一体として移動可能なような構成となっている。具体的には、位置決め駆動モータ１４Ｄから出力された動力に応じて、ペン描画装置１８と光拡散板２２とカメラ１４Ｂとが移動する。 The pen drawing device 18, the light diffusing plate 22, and the camera 14B are integrated, and are configured to be movable as a unit. Specifically, the pen drawing device 18, the light diffusion plate 22, and the camera 14B move according to the power output from the positioning drive motor 14D.
カメラ１４Ｂは、ペンホルダー１８Ｂの上部に配置される。また、カメラ１４Ｂは、光拡散板２２に対向するように配置される。そして、カメラ１４Ｂは、図４に示されるＤ方向から、光拡散板２２の画像を撮像する。ペン描画装置１８及び光拡散板２２は、本発明の作業機構の一例である。 The camera 14B is arranged above the pen holder 18B. The camera 14B is arranged so as to face the light diffusion plate 22. Then, the camera 14B captures the image of the light diffusion plate 22 from the D direction shown in FIG. The pen drawing device 18 and the light diffusion plate 22 are an example of the working mechanism of the present invention.
ロボット制御機器１４Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、各処理ルーチンを実現するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶手段としてのメモリ、及びネットワークインタフェース等を含んで構成されている。ロボット制御機器１４Ａは、例えば半導体集積回路、より詳しくはApplication Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）等によって構成されてもよい。ロボット制御機器１４Ａは、図２に示されるように、機能的には、ロボット制御部１４０と、目標位置記憶部１４１と、ロボット通信部１４２とを備えている。 The robot control device 14A includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) that stores a program for realizing each processing routine, a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data, and a storage unit. Memory and a network interface. The robot control device 14A may be configured by, for example, a semiconductor integrated circuit, more specifically, an application specific integrated circuit (ASIC) or the like. As shown in FIG. 2, the robot control device 14A functionally includes a robot control unit 140, a target position storage unit 141, and a robot communication unit 142.
ロボット制御部１４０は、カメラ１４Ｂ、移動駆動モータ１４Ｃ、及び位置決め駆動モータ１４Ｄを制御する。また、目標位置記憶部１４１には、建設現場の床面に対する墨出しの目標位置に関する位置情報が格納されている。また、ロボット通信部１４２は、レーザ装置１２との間で情報のやり取りをする。 The robot controller 140 controls the camera 14B, the movement drive motor 14C, and the positioning drive motor 14D. Further, the target position storage unit 141 stores position information regarding the target position for marking out on the floor surface of the construction site. The robot communication unit 142 also exchanges information with the laser device 12.
ロボット制御部１４０は、目標位置に関する位置情報を、目標位置記憶部１４１から読み出し、床面作業ロボット１４を目標位置へ移動させるように移動駆動モータ１４Ｃを制御する。なお、目標位置は複数存在するため、ロボット制御部１４０は、１つの目標位置に対する墨出しが完了すると、次の目標位置を目標位置記憶部１４１から読み出し、床面作業ロボット１４を次の目標位置へ移動させるように、移動駆動モータ１４Ｃを制御する。 The robot control unit 140 reads the position information regarding the target position from the target position storage unit 141, and controls the movement drive motor 14C so as to move the floor work robot 14 to the target position. Since there are a plurality of target positions, the robot control unit 140 reads the next target position from the target position storage unit 141 when the marking out for one target position is completed, and the floor work robot 14 is moved to the next target position. The movement drive motor 14C is controlled so as to move to.
また、ロボット制御部１４０は、カメラ１４Ｂを制御し、光拡散板２２に写ったレーザ光を撮像する。また、ロボット制御部１４０は、移動駆動モータ１４Ｃを制御し、床面作業ロボット１４の移動機構１６を駆動させる。 In addition, the robot control unit 140 controls the camera 14B and images the laser light reflected on the light diffusion plate 22. The robot controller 140 also controls the movement drive motor 14C to drive the movement mechanism 16 of the floor work robot 14.
また、ロボット制御部１４０は、カメラ１４Ｂによって撮像された光拡散板２２の画像に応じて、位置決め駆動モータ１４Ｄを制御し、ロボット座標系のＸＲ軸及びＹＲ軸において、ｘ‐ｙリニアステージ１８Ａを所定の方向へ移動させることにより、ペン１８Ｃを目標位置へ移動させる。なお、ペン１８Ｃを目標位置へ移動させる際には、ロボット制御部１４０は、光拡散板２２とカメラ１４Ｂとの間の位置関係を保ちながら、ｘ‐ｙリニアステージ１８Ａ及びペンホルダー１８Ｂの位置を制御する。位置決めの詳細に関しては後述する。 In addition, the robot control unit 140 controls the positioning drive motor 14D according to the image of the light diffusion plate 22 captured by the camera 14B, and in the X R axis and the Y R axis of the robot coordinate system, the xy linear stage. By moving 18A in a predetermined direction, the pen 18C is moved to the target position. When the pen 18C is moved to the target position, the robot controller 140 controls the positions of the xy linear stage 18A and the pen holder 18B while maintaining the positional relationship between the light diffusion plate 22 and the camera 14B. To do. Details of the positioning will be described later.
（位置決めシステム１０の作用） (Operation of the positioning system 10)
次に、本実施形態における位置決めシステム１０の作用の概要について説明する。 Next, an outline of the operation of the positioning system 10 in this embodiment will be described.
図５に示されるように、床面作業ロボット１４が走行する平面においてグローバル座標系のＸ軸‐Ｙ軸が設定される。この場合、位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）にレーザ装置１２が配置され、床面作業ロボット１４の現在位置Ｒ０（ｘ０，ｙ０）、床面作業ロボット１４の姿勢α０、及び現在の目標位置Ｔ０（ｘｔ０，ｙｔ０）に対するレーザの照射方向θ０は既知であることを前提とする。 As shown in FIG. 5, the X axis-Y axis of the global coordinate system is set on the plane on which the floor work robot 14 travels. In this case, the laser device 12 is arranged at the position P(x p , y p ), and the current position R 0 (x 0 , y 0 ) of the floor work robot 14, the posture α 0 of the floor work robot 14, and the current position R 0 (x 0 , y 0 ). It is assumed that the irradiation direction θ 0 of the laser with respect to the target position T 0 (x t0 , y t0 ) is known.
ここで、図５に示されるように、床面作業ロボット１４の姿勢α０は、測距用レーザの照射方向の軸が床面作業ロボット１４のロボット座標系のＹＲ軸に対して成す角とする。また、レーザの照射方向θ０は、グローバル座標系のＹ軸に対してレーザの照射方向が成す角とする。 Here, as shown in FIG. 5, the posture α 0 of the floor work robot 14 is an angle formed by the irradiation direction axis of the distance measuring laser with respect to the Y R axis of the robot coordinate system of the floor work robot 14. And Further, the laser irradiation direction θ 0 is an angle formed by the laser irradiation direction with respect to the Y axis of the global coordinate system.
床面作業ロボット１４を現在位置Ｒ０（ｘ０，ｙ０）から次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）まで移動させる方法としては様々な方法が考えられるが、本実施形態においては独立２輪駆動機構を有する床面作業ロボット１４の各車軸に取り付けられたエンコーダに応じた値に基づいて、既存技術であるオドメトリ手法に従って、床面作業ロボット１４の現在位置を計算する。 Although various methods can be considered as a method for moving the floor work robot 14 from the current position R 0 (x 0 , y 0 ) to the next target position T 1 (x t1 , y t1 ), in the present embodiment, Based on the value according to the encoder attached to each axle of the floor work robot 14 having an independent two-wheel drive mechanism, the current position of the floor work robot 14 is calculated according to the odometry method which is an existing technique.
床面作業ロボット１４を現在位置Ｒ０（ｘ０，ｙ０）から次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）まで移動させるためには、以下の手順（１）〜（４）に従う。 In order to move the floor work robot 14 from the current position R 0 (x 0 , y 0 ) to the next target position T 1 (x t1 , y t1 ), the following procedures (1) to (4) are performed.
手順（１）：
図６（ａ）に示されるように、レーザ装置１２は、次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）の方向に向けて測距用レーザを照射する。
Step (1):
As shown in FIG. 6A, the laser device 12 irradiates the laser for distance measurement toward the next target position T 1 (x t1 , y t1 ).
手順（２）：
次に、図６（ｂ）に示されるように、床面作業ロボット１４を角度α０＋β０だけ超信地旋回させる。なお、α０は既知であり、β０は幾何的関係から容易に計算できる。
Step (2):
Next, as shown in FIG. 6B, the floor work robot 14 is super-spinned by an angle α 0 +β 0 . Note that α 0 is known and β 0 can be easily calculated from the geometrical relationship.
手順（３）：
図６（ｃ）に示されるように、床面作業ロボット１４を直進させる。ここでレーザ位置決めロボット位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）、床面作業ロボットの中心位置を表す現在位置Ｒ０（ｘ０，ｙ０）、次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）の座標が既知であるため距離ｌ１を算出できる。
Step (3):
As shown in FIG. 6C, the floor work robot 14 is moved straight. Here, the laser positioning robot position P(x p , y p ), the current position R 0 (x 0 , y 0 ) representing the center position of the floor work robot, and the next target position T 1 (x t1 , y t1 ) Since the coordinates are known, the distance l 1 can be calculated.
手順（４）：
図６（ｄ）に示されるように、床面作業ロボット１４を角度γ1超信地旋回させる。γ1は、幾何的関係から算出することができる。
Step (4):
As shown in FIG. 6( d ), the floor work robot 14 is swiveled over the angle γ 1 . γ 1 can be calculated from the geometrical relationship.
上記の手順（１）〜（４）に従って移動することにより、原理的には、床面作業ロボット１４の回転中心を表すＲ１（ｘ１，ｙ１）は目標位置Ｔ１の直上にあり、光拡散板がレーザ装置１２から出力される測距用レーザに対して正対することになる。しかし、実際には床面と移動機構１６に対応するタイヤとの摩擦、床面の不陸、移動機構１６に対応するタイヤの滑り、及び制御周期のタイミング等により誤差を生じることになる。 By moving in accordance with the above procedures (1) to (4), in principle, R 1 (x 1 , y 1 ) representing the rotation center of the floor work robot 14 is immediately above the target position T 1 , The light diffusing plate faces the distance measuring laser output from the laser device 12. However, in reality, an error occurs due to friction between the floor surface and the tire corresponding to the moving mechanism 16, unevenness of the floor surface, slippage of the tire corresponding to the moving mechanism 16, timing of the control cycle, and the like.
そこで、本実施形態では、床面作業ロボット１４の現在位置Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、姿勢α１、及び現在位置Ｒ１（ｘ１，ｙ１）と目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）との間の偏差（Δｘ，Δｙ）を次の手順（５）〜（８）より求める。 Therefore, in the present embodiment, the current position R 1 (x 1 , y 1 ), the posture α 1 , and the current position R 1 (x 1 , y 1 ) of the floor work robot 14 and the target position T 1 (x t1 , The deviation (Δx, Δy) from y t1 ) is obtained by the following steps (5) to (8).
手順（５）：
カメラ１４Ｂによって撮像された光拡散板２２の画像から、カメラ座標系における測距用レーザのスポット重心座標を算出した後、光拡散板２２の中心軸から測距用レーザのレーザスポットまでの距離ｄｓｐｏｔ１を算出する。
Step (5):
After calculating the spot barycentric coordinates of the distance measuring laser in the camera coordinate system from the image of the light diffusing plate 22 captured by the camera 14B, the distance d from the central axis of the light diffusing plate 22 to the laser spot of the distance measuring laser Calculate spot1 .
図７（ａ）に示されるように、床面作業ロボット１４の現在位置Ｒ１（ｘ１，ｙ１）と目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）とがずれている状況を考える。この場合、測距用レーザのレーザスポットは、spot1の位置となる。この状態において、レンズ歪み除去処理及び正対化処理後の光拡散板２２の画像は、図７（ｂ）に示されるようになる。この光拡散板２２の画像からカメラ座標系における測距用レーザのスポット重心座標を算出する。光拡散板２２の画像は正対化処理が施されているため、レーザスポット重心座標の値を取得し、光拡散板２２の中心軸からレーザスポットまでの距離ｄｓｐｏｔ１を算出することができる。 As shown in FIG. 7A , consider a situation where the current position R 1 (x 1 , y 1 ) of the floor work robot 14 and the target position T 1 (x t1 , y t1 ) are deviated. In this case, the laser spot of the distance measuring laser is located at spot1. In this state, the image of the light diffusion plate 22 after the lens distortion removing process and the facing process is as shown in FIG. 7B. From the image of the light diffusion plate 22, the spot barycentric coordinates of the distance measuring laser in the camera coordinate system are calculated. Since the image of the light diffusing plate 22 has been subjected to the facing process, the value of the center coordinates of the laser spot can be acquired and the distance d spot1 from the central axis of the light diffusing plate 22 to the laser spot can be calculated.
手順（６）：
次に、レーザ装置１２は、レーザ装置１２の位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）から床面作業ロボット１４の光拡散板２２までの距離ｒｍｅａｓｕｒｅを測定する。また、ロボット制御機器１４Ａは、レーザ装置１２の位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）から目標位置Ｔ１までの距離ｒｔ１を算出する。レーザ装置１２の位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）と目標位置Ｔ１の座標は既知であるため、距離ｒｔ１を算出することができる。
Step (6):
Next, the laser device 12 measures the distance r measure from the position P(x p , y p ) of the laser device 12 to the light diffusing plate 22 of the floor work robot 14. In addition, the robot controller 14A calculates a distance r t1 from the position P(x p , y p ) of the laser device 12 to the target position T 1 . Since the coordinates of the position P(x p , y p ) of the laser device 12 and the target position T 1 are known, the distance r t1 can be calculated.
手順（７）：
図８（ａ）に示されるように、床面作業ロボット１４は、ペン描画装置１８を制御してＹＲ軸方向に、ペンホルダー１８Ｂとペン１８Ｃとカメラ１４Ｂとを距離ｄｙだけ移動する。この場合、測距用レーザのレーザスポットは、spot2の位置となる。このとき、カメラ１４Ｂによって撮像される光拡散板２２の画像は、図８（ｂ）に示されるようになる。そして、床面作業ロボット１４は、カメラ座標系におけるレーザスポット重心座標を算出し、光拡散板の中心軸からレーザスポットまでの距離ｄｓｐｏｔ２を算出する。
Step (7):
As shown in FIG. 8A, the floor work robot 14 controls the pen drawing device 18 to move the pen holder 18B, the pen 18C, and the camera 14B by a distance d y in the Y R axis direction. In this case, the laser spot of the distance measuring laser is located at spot2. At this time, the image of the light diffusion plate 22 captured by the camera 14B is as shown in FIG. 8(b). Then, the floor work robot 14 calculates the coordinates of the center of gravity of the laser spot in the camera coordinate system, and calculates the distance d spot2 from the central axis of the light diffusion plate to the laser spot.
手順（８）：
手順（５）〜（７）において算出又は測定された距離ｒｔ１，距離ｒｍｅａｓｕｒｅ，距離ｄｓｐｏｔ１，及び距離ｄｓｐｏｔ２を用いてＲ１（ｘ１，ｙ１），Δｘ，Δｙ，及び姿勢α１を幾何的関係から算出する。
Step (8):
Using the distance r t1 , the distance r measure , the distance d spot1 , and the distance d spot2 calculated or measured in the steps (5) to (7), R 1 (x 1 , y 1 ), Δx, Δy, and the posture α. 1 is calculated from the geometrical relationship.
手順（９）：
手順（８）で算出された（Δｘ，Δｙ）を用いて、ペン描画装置１８の位置を制御することで次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）の床面上に任意の文字や図形を描くことができる。
Step (9):
By controlling the position of the pen drawing device 18 using (Δx, Δy) calculated in step (8), an arbitrary character or a character is written on the floor surface of the next target position T 1 (x t1 , y t1 ). Can draw shapes.
手順（１）〜（９）を繰り返すことにより、複数の目標位置の床面上に順次任意の文字や図形を描くことができる。 By repeating steps (1) to (9), it is possible to sequentially draw arbitrary characters and figures on the floor surface at a plurality of target positions.
次に、図９〜図１０を参照して、位置決めシステム１０の作用の詳細を説明する。位置決めシステム１０が起動すると、図９に示すシーケンスが実行される。 Next, the operation of the positioning system 10 will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 10. When the positioning system 10 is activated, the sequence shown in FIG. 9 is executed.
ステップＳ１００において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、目標位置記憶部１４１に格納された次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）を読み出す。 In step S100, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 reads the next target position T 1 (x t1 , y t1 ) stored in the target position storage unit 141.
ステップＳ１０１において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１００で読み出された次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）に基づき、測距用レーザの照射方向θ１を算出する。そして、ステップＳ１０１において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、ロボット通信部１４２を介して、照射方向θ１をレーザ装置１２へ送信する。 In step S101, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 determines the irradiation direction θ 1 of the distance measuring laser based on the next target position T 1 (x t1 , y t1 ) read in step S100. calculate. Then, in step S 101, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 transmits the irradiation direction θ 1 to the laser device 12 via the robot communication unit 142.
ステップＳ１０２において、レーザ装置１２のレーザ通信部１２Ｂは、上記ステップＳ１０１で床面作業ロボット１４から送信された照射方向θ１を受信する。そして、ステップＳ１０２において、レーザ装置１２のレーザ制御部１２Ａは、照射方向θ１へ測距用レーザを照射するようにレーザ装置１２を制御する。これにより、照射方向θ１へ測距用レーザが照射される。 In step S102, the laser communication unit 12B of the laser device 12 receives the irradiation direction θ 1 transmitted from the floor work robot 14 in step S101. Then, in step S102, the laser control unit 12A of the laser device 12 controls the laser device 12 to irradiate the distance measuring laser in the irradiation direction θ 1 . As a result, the distance measuring laser is irradiated in the irradiation direction θ 1 .
ステップＳ１０４において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１０２で算出された測距用レーザの照射方向θ１と、現在の目標位置Ｔ０（ｘｔ０，ｙｔ０）に応じた照射方向θ０と、現在の床面作業ロボット１４の姿勢α０とに基づいて、幾何学的関係から、床面作業ロボット１４の旋回角度β０を算出する。 In step S104, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 responds to the irradiation direction θ 1 of the ranging laser calculated in step S102 and the current target position T 0 (x t0 , y t0 ). The turning angle β 0 of the floor work robot 14 is calculated from the geometrical relationship based on the irradiation direction θ 0 and the current posture α 0 of the floor work robot 14.
ステップＳ１０６において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１０４で算出された旋回角度β０と現在の床面作業ロボット１４の姿勢α０とに基づいて、床面作業ロボット１４を角度（α０＋β０）だけ超信地旋回させるように、移動駆動モータ１４Ｃを制御する。これにより、移動駆動モータ１４Ｃから出力される動力に応じて移動機構１６が駆動し、床面作業ロボット１４は角度（α０＋β０）だけ超信地旋回する。 In step S106, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 controls the floor work robot 14 based on the turning angle β 0 calculated in step S104 and the current posture α 0 of the floor work robot 14. The movement drive motor 14C is controlled so as to make a super-spinning turn by an angle (α 0 +β 0 ). As a result, the moving mechanism 16 is driven according to the power output from the moving drive motor 14C, and the floor work robot 14 makes a super-spinning turn by an angle (α 0 +β 0 ).
ステップＳ１０７において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１００で読み出された次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）と、現在の床面作業ロボット１４の位置Ｒ０（ｘ０，ｙ０）とに基づいて、現在の床面作業ロボット１４の位置Ｒ０（ｘ０，ｙ０）から次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）までの距離ｌ１を算出する。 In step S107, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 reads the next target position T 1 (x t1 , y t1 ) read in step S100 and the current position R 0 of the floor work robot 14. Based on (x 0 , y 0 ), the distance l 1 from the current position R 0 (x 0 , y 0 ) of the floor work robot 14 to the next target position T 1 (x t1 , y t1 ) is calculated. calculate.
ステップＳ１０８において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、床面作業ロボット１４を次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）の方向へ移動させる。具体的には、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１０７で算出された距離ｌ１を走行させるように移動駆動モータ１４Ｃを制御する。移動駆動モータ１４Ｃから出力される動力に応じて移動機構１６が駆動し、床面作業ロボット１４は次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）へ向けて移動する。そして、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１０７で算出された距離ｌ１の走行が終了すると、床面作業ロボット１４を停止させるように、移動駆動モータ１４Ｃを制御する。 In step S108, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 moves the floor work robot 14 to the next target position T 1 (x t1 , y t1 ). Specifically, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 controls the movement drive motor 14C so as to travel the distance l 1 calculated in step S107. The movement mechanism 16 is driven according to the power output from the movement drive motor 14C, and the floor work robot 14 moves toward the next target position T 1 (x t1 , y t1 ). Then, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 controls the movement drive motor 14C so as to stop the floor work robot 14 when the traveling of the distance l 1 calculated in step S107 is completed.
ステップＳ１０９において、レーザ装置１２の位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）と、次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）と、距離ｌ１の走行前の床面作業ロボット１４の位置Ｒ０（ｘ０，ｙ０）とに基づいて、角度γ1を算出する。角度γ1は、位置Ｒ０（ｘ０，ｙ０）から位置Ｒ１（ｘ０，ｙ０）までの直線と、位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）から次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）までの直線とが交差する角度であるため、容易に算出される。 In step S109, the position P(x p , y p ) of the laser device 12, the next target position T 1 (x t1 , y t1 ), and the position R 0 of the floor work robot 14 before traveling at the distance l 1 The angle γ 1 is calculated based on (x 0 , y 0 ). The angle γ 1 is defined by the straight line from the position R 0 (x 0 , y 0 ) to the position R 1 (x 0 , y 0 ) and the next target position T 1 (x t1 from the position P(x p , y p ). , Y t1 ) is the angle of intersection with the straight line, and is therefore easily calculated.
ステップＳ１１０において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、レーザ装置１２から照射されたレーザ光と光拡散板２２の面とが交差するように光拡散板２２を回転させる。具体的には、ステップＳ１１０において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、床面作業ロボット１４を、上記ステップＳ１０９で算出された角度γ1だけ超信地旋回させるように、移動駆動モータ１４Ｃを制御する。これにより、移動駆動モータ１４Ｃから出力される動力に応じて移動機構１６が駆動し、床面作業ロボット１４は角度γ1だけ超信地旋回する。 In step S110, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 rotates the light diffusion plate 22 so that the laser light emitted from the laser device 12 intersects the surface of the light diffusion plate 22. Specifically, in step S110, the robot control unit 140 of the floor surface work robot 14 moves the floor surface work robot 14 by a movement drive motor so as to rotate the floor surface work robot 14 by the angle γ 1 calculated in step S109. 14C is controlled. As a result, the moving mechanism 16 is driven according to the power output from the movement drive motor 14C, and the floor work robot 14 makes a super turning turn by an angle γ 1 .
ステップＳ１１２において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、床面作業ロボット１４が停止した位置において、光拡散板２２を撮像するようにカメラ１４Ｂを制御する。そして、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、カメラ１４Ｂによって撮像された光拡散板２２の画像を取得する。なお、このときの光拡散板２２の位置を第１の位置とする。 In step S112, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 controls the camera 14B to image the light diffusion plate 22 at the position where the floor work robot 14 is stopped. Then, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 acquires an image of the light diffusion plate 22 captured by the camera 14B. The position of the light diffusion plate 22 at this time is referred to as a first position.
ステップＳ１１４において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１１２で取得された、光拡散板２２が第１の位置であるときに光拡散板２２に写った測距用レーザ光の位置spot1を算出する。具体的には、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、カメラ座標系における測距用レーザのスポット重心座標を、測距用レーザ光の位置spot1として算出する。そして、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、光拡散板２２に写った測距用レーザ光の位置に基づいて、カメラ座標系における光拡散板２２の中心軸から測距用レーザのレーザスポットまでの距離ｄｓｐｏｔ１を算出する。 In step S114, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 detects the distance measurement laser light captured on the light diffusion plate 22 when the light diffusion plate 22 is at the first position, which is acquired in step S112. Calculate position spot1. Specifically, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 calculates the spot barycentric coordinates of the distance measuring laser in the camera coordinate system as the position spot1 of the distance measuring laser light. Then, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 determines the laser of the distance measuring laser from the central axis of the light diffusing plate 22 in the camera coordinate system based on the position of the distance measuring laser light reflected on the light diffusing plate 22. The distance d spot1 to the spot is calculated.
ステップＳ１１６において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、ロボット通信部１４２を介して、距離ｄｓｐｏｔ１の算出が完了したことを表す制御信号をレーザ装置１２へ送信する。 In step S116, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 transmits a control signal indicating that the calculation of the distance d spot1 is completed to the laser device 12 via the robot communication unit 142.
次に図１０に示すステップＳ１１８において、レーザ装置１２のレーザ通信部１２Ｂは、上記ステップＳ１１６で床面作業ロボット１４から送信された制御信号を受信する。そして、ステップＳ１１８において、レーザ装置１２のレーザ制御部１２Ａは、レーザ装置１２から床面作業ロボット１４の光拡散板２２までの距離ｒｍｅａｓｕｒｅを測定する。 Next, in step S118 shown in FIG. 10, the laser communication unit 12B of the laser device 12 receives the control signal transmitted from the floor work robot 14 in step S116. Then, in step S118, the laser control unit 12A of the laser device 12 measures the distance r measure from the laser device 12 to the light diffusion plate 22 of the floor work robot 14.
ステップＳ１２０において、レーザ装置１２のレーザ制御部１２Ａは、上記ステップＳ１１８で算出された距離ｒｍｅａｓｕｒｅを、レーザ通信部１２Ｂを介して床面作業ロボット１４へ送信する。 In step S120, the laser control unit 12A of the laser device 12 transmits the distance r measure calculated in step S118 to the floor work robot 14 via the laser communication unit 12B.
ステップＳ１２２において、床面作業ロボット１４のロボット通信部１４２は、上記ステップＳ１２０で送信された、距離ｒｍｅａｓｕｒｅを受信する。 In step S122, the robot communication unit 142 of the floor work robot 14 receives the distance r measure transmitted in step S120.
ステップＳ１２３において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、レーザ装置１２の位置Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）から目標位置Ｔ１までの距離ｒｔ１を算出する。 In step S123, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 calculates the distance r t1 from the position P(x p , y p ) of the laser device 12 to the target position T 1 .
ステップＳ１２４において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、位置決め駆動モータ１４Ｄを制御して、ＹＲ軸方向にペンホルダー１８Ｂと光拡散板２２とカメラ１４Ｂとを距離ｄｙだけ移動させる。距離ｄｙは予め設定される。 In step S124, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 controls the positioning drive motor 14D to move the pen holder 18B, the light diffusion plate 22, and the camera 14B by the distance d y in the Y R axis direction. The distance d y is preset.
ステップＳ１２６において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、光拡散板２２を撮像するようにカメラ１４Ｂを制御する。そして、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、カメラ１４Ｂによって撮像された光拡散板２２の画像を取得する。なお、このときの光拡散板２２の位置を第２の位置とする。 In step S126, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 controls the camera 14B so as to image the light diffusion plate 22. Then, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 acquires an image of the light diffusion plate 22 captured by the camera 14B. The position of the light diffusion plate 22 at this time is referred to as a second position.
ステップＳ１２８において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１２６で取得された、光拡散板２２が第２の位置であるときに光拡散板２２に写った測距用レーザ光の位置spot2を算出する。上記ステップＳ１１４と同様に、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、カメラ座標系における測距用レーザのスポット重心座標を、測距用レーザ光の位置spot2として算出する。そして、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、光拡散板２２に写った測距用レーザ光の位置に基づいて、カメラ座標系における光拡散板２２の中心軸から測距用レーザのレーザスポットまでの距離ｄｓｐｏｔ２を算出する。 In step S128, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 detects the distance measurement laser light captured on the light diffusion plate 22 when the light diffusion plate 22 is at the second position, which is acquired in step S126. Calculate position spot2. Similar to step S114, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 calculates the spot barycentric coordinates of the distance measuring laser in the camera coordinate system as the position spot2 of the distance measuring laser light. Then, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 determines the laser of the distance measuring laser from the central axis of the light diffusing plate 22 in the camera coordinate system based on the position of the distance measuring laser light reflected on the light diffusing plate 22. The distance d spot2 to the spot is calculated.
ステップＳ１３０において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１１４で得られた算出結果と上記ステップＳ１２８で得られた算出結果とを用いて、ペンホルダー１８Ｂ及びペン１８Ｃと次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）との間の位置関係を算出する。具体的には、ステップＳ１３０において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１２３でロボット通信部１４２により受信された距離ｒｍｅａｓｕｒｅと、上記ステップＳ１２３で算出された距離ｒｔ１と、上記ステップＳ１１４で得られた距離ｄｓｐｏｔ１と、上記ステップＳ１２８で得られた距離ｄｓｐｏｔ２と、ペンホルダー１８Ｂ、光拡散板２２、及びカメラ１４Ｂを移動させた距離ｄｙと、照射方向θ１とに基づいて、幾何的関係から、床面作業ロボット１４の位置Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、床面作業ロボット１４の姿勢α１、及び位置関係の一例としての偏差（Δｘ，Δｙ）を算出する。 In step S130, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 uses the calculation result obtained in step S114 and the calculation result obtained in step S128 to determine the pen holder 18B and the pen 18C and the next target position. The positional relationship with T 1 (x t1 , y t1 ) is calculated. Specifically, in step S130, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 receives the distance r measure received by the robot communication unit 142 in step S123, and the distance r t1 calculated in step S123. the distance d spoT1 obtained in step S114, the distance d spoT2 obtained in step S128, pen holder 18B, a light diffusion plate 22, and the distance d y moving the camera 14B, the irradiation direction theta 1 Based on the geometrical relationship, the position R 1 (x 1 , y 1 ) of the floor work robot 14, the posture α 1 of the floor work robot 14, and the deviation (Δx, Δy) as an example of the positional relationship are calculated. To do.
ステップＳ１３２において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１３０で算出された偏差（Δｘ，Δｙ）に基づいて、ペンホルダー１８Ｂ及びペン１８Ｃの位置を調整する。具体的には、ステップＳ１３２において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、上記ステップＳ１３０で算出された偏差（Δｘ，Δｙ）がゼロになるように位置決め駆動モータ１４Ｄを制御し、ペン描画装置１８を移動させる。これにより、次の目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）の直上にペン描画装置１８のペン１８Ｃが位置することになる。 In step S132, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 adjusts the positions of the pen holder 18B and the pen 18C based on the deviation (Δx, Δy) calculated in step S130. Specifically, in step S132, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 controls the positioning drive motor 14D so that the deviation (Δx, Δy) calculated in step S130 becomes zero, and draws a pen. The device 18 is moved. As a result, the pen 18C of the pen drawing device 18 is located immediately above the next target position T 1 (x t1 , y t1 ).
ステップＳ１３４において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、ペン描画装置１８のうちのペンホルダー１８Ｂのペン上げ下げ機構（図示省略）を制御して、床面に墨出しを実行する。 In step S134, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 controls the pen lifting mechanism (not shown) of the pen holder 18B of the pen drawing device 18 to execute marking on the floor.
ステップＳ１３６において、床面作業ロボット１４のロボット制御部１４０は、ロボット通信部１４２を介して、目標位置Ｔ１（ｘｔ１，ｙｔ１）での墨出しが完了したことを表す制御信号をレーザ装置１２へ送信する。 In step S136, the robot control unit 140 of the floor work robot 14 sends, via the robot communication unit 142, a control signal indicating that the marking out at the target position T 1 (x t1 , y t1 ) is completed, to the laser device. Send to 12.
レーザ装置１２のレーザ通信部１２Ｂが制御信号を受信すると、レーザ装置１２のレーザ制御部１２Ａは、ステップＳ１００に戻り、更に次の目標位置の情報を読み出す。そして、ステップＳ１０２〜ステップＳ１３６の各処理によって順次墨出しが実行される。 When the laser communication unit 12B of the laser device 12 receives the control signal, the laser control unit 12A of the laser device 12 returns to step S100 and further reads the information of the next target position. Then, staking out is sequentially performed by the processes of steps S102 to S136.
以上説明したように、第１の実施形態では、レーザ光を目標位置へ向けて照射し、光拡散板２２と床面に対する作業を行うためのペン１８Ｃ及びペンホルダー１８Ｂとを含んで構成されるペン描画装置を備える床面作業ロボット１４のうちの、光拡散板２２が第１の位置であるときに光拡散板２２に写ったレーザ光の位置と、光拡散板２２が第２の位置であるときに光拡散板２２に写ったレーザ光の位置とに基づいて、ペン１８Ｃ及びペンホルダー１８Ｂと目標位置との間の位置関係を算出する。そして、第１の実施形態では、算出された位置関係に基づいて、ペンホルダー１８Ｂ及びペン１８Ｃの位置を調整する。これにより、移動体による作業の位置決めを簡易に行うことができる。また、システムが自動追尾機能を有しない場合であっても、移動体による作業の位置決めを簡易に行うことができる。 As described above, in the first embodiment, a pen including the light diffusing plate 22, the pen 18C and the pen holder 18B for performing work on the floor surface by irradiating the laser light toward the target position. In the floor work robot 14 including the drawing device, the position of the laser light reflected on the light diffusion plate 22 when the light diffusion plate 22 is at the first position, and the light diffusion plate 22 is at the second position. The positional relationship between the pen 18C and the pen holder 18B and the target position is calculated based on the position of the laser light reflected on the light diffusion plate 22 at this time. Then, in the first embodiment, the positions of the pen holder 18B and the pen 18C are adjusted based on the calculated positional relationship. This makes it possible to easily perform the work positioning by the moving body. Further, even when the system does not have the automatic tracking function, it is possible to easily perform the work positioning by the moving body.
例えば、特許第5516204号公報に記載の技術は、移動体の位置及び姿勢の検出のために高価なトータルステーションが利用され、更に移動体の位置検出用のプリズムを複数備える必要がある。このため、プリズムの識別及び視準に時間を要するとともに全体システムを構築する際のコストがかかる。 For example, in the technique described in Japanese Patent No. 5516204, an expensive total station is used for detecting the position and orientation of the moving body, and it is necessary to further include a plurality of prisms for detecting the position of the moving body. For this reason, it takes time to identify and collimate the prism, and also costs to construct the entire system.
これに対し、本実施形態では、トータルステーションに比べて安価な３次元レーザ測量機としてのレーザ装置を利用し、かつ位置関係を固定した光拡散板とカメラとを移動させることで、移動体の位置と姿勢とを計測する。これにより、プリズムを複数必要とせず、プリズムの視準及び識別といった処理も不要となるため、短時間での計測が可能になる。また、安価に位置決めシステムを構築することができる。 On the other hand, in this embodiment, a laser device as a three-dimensional laser surveying instrument, which is less expensive than a total station, is used, and the position of the moving body is changed by moving the light diffusion plate and the camera whose positional relationship is fixed. And posture. This eliminates the need for a plurality of prisms and eliminates the processing such as collimation and identification of the prisms, thus enabling measurement in a short time. Also, the positioning system can be constructed at low cost.
また、本実施形態の位置決めシステム１０は、光拡散板２２とカメラ１４Ｂの位置関係を変えずに移動させることで床面作業ロボット１４の位置と姿勢とを計測する。光拡散板２２とカメラ１４Ｂの移動機構は、ペンホルダー１８Ｂ及びペン１８Ｃの移動機構と共用されるため、位置決めシステムを複雑化させず、かつコストを抑制することができる。 Further, the positioning system 10 of the present embodiment measures the position and orientation of the floor work robot 14 by moving the light diffusion plate 22 and the camera 14B without changing the positional relationship. Since the moving mechanism of the light diffusion plate 22 and the camera 14B is shared with the moving mechanism of the pen holder 18B and the pen 18C, the positioning system is not complicated and the cost can be suppressed.
［第２実施形態］ [Second Embodiment]
次に、第２実施形態に係る位置決めシステム１０について説明する。なお、第２実施形態に係る位置決めシステム１０の構成は、第１実施形態と同様の構成となるため、同一符号を付して説明を省略する。 Next, the positioning system 10 according to the second embodiment will be described. Note that the configuration of the positioning system 10 according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, so the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
第２実施形態では、複数の目標位置が存在する場合に、複数の目標位置の各々へ床面作業ロボット１４を移動させる際に、移動に要する時間と光拡散板２２を回転させるのに要する時間とを考慮して、複数の目標位置の各々の間の移動経路を設定する点が、第１実施形態と異なる。 In the second embodiment, when there are a plurality of target positions, when moving the floor work robot 14 to each of the plurality of target positions, the time required for the movement and the time required for rotating the light diffusion plate 22. In consideration of the above, the point that the movement route between each of the plurality of target positions is set is different from the first embodiment.
本実施形態においては、墨出しを行う際に、床面作業ロボット１４の光拡散板２２をレーザ装置１２に対して略垂直になるように姿勢を制御する必要がある。このため、複数の目標位置が存在する場合には、墨出しを順次行う経路によっては姿勢制御のために多くの時間を費やす。しかし、墨出しを順次行う経路を適切に選択すれば、複数の目標位置への墨出しを効率化することができる。また、複数の目標位置への墨出しを効率化することは、床面作業ロボット１４のバッテリー消費の観点からも合理的である。 In the present embodiment, when performing marking, it is necessary to control the posture so that the light diffusion plate 22 of the floor work robot 14 is substantially perpendicular to the laser device 12. Therefore, when there are a plurality of target positions, a lot of time is spent for posture control depending on the route for sequentially performing marking. However, by appropriately selecting a route for sequentially performing marking, marking can be efficiently performed at a plurality of target positions. Further, it is rational from the viewpoint of battery consumption of the floor work robot 14 to make the marking out to a plurality of target positions efficient.
そこで、第２実施形態においては、複数の目標位置が存在する場合に、複数の目標位置の各々へ床面作業ロボット１４を移動させる際に、移動に要する時間と光拡散板２２を回転させるのに要する時間とを考慮して、床面作業ロボット１４の移動経路を設定する。 Therefore, in the second embodiment, when there are a plurality of target positions, the time required for the movement and the light diffusion plate 22 are rotated when the floor work robot 14 is moved to each of the plurality of target positions. The movement path of the floor work robot 14 is set in consideration of the time required for.
この場合、床面作業ロボット１４の現在位置から次の目標位置に移動して墨出しを行うためには、旋回、直進又は後退、及び再度の旋回の３つの動作をする必要がある。本実施形態では、これら一連の動作に要する時間をコストとして設定する。このコストは、現在位置を表す座標と、次の目標位置を表す座標と、床面作業ロボット１４の移動速度Ｖ、床面作業ロボット１４の旋回速度ω、レーザ装置１２の座標Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）が既知であれば算出できる。 In this case, in order to move from the current position of the floor work robot 14 to the next target position and perform marking, it is necessary to perform three operations of turning, going straight or retreating, and turning again. In the present embodiment, the time required for these series of operations is set as the cost. This cost includes the coordinates indicating the current position, the coordinates indicating the next target position, the moving speed V of the floor work robot 14, the turning speed ω of the floor work robot 14, and the coordinates P(x p , If y p ) is known, it can be calculated.
具体的には、まず、床面作業ロボット１４のロボット制御機器１４Ａのロボット制御部１４０は、目標位置記憶部１４１に格納された複数の目標位置の各々を読み出す。そして、ロボット制御部１４０は、床面作業ロボット１４を、複数の目標位置の各々へ仮想的に移動させた際に要する時間をシミュレーションする。以下、シミュレーションについて詳しく説明する。 Specifically, first, the robot control unit 140 of the robot control device 14A of the floor work robot 14 reads each of the plurality of target positions stored in the target position storage unit 141. Then, the robot control unit 140 simulates the time required for virtually moving the floor work robot 14 to each of the plurality of target positions. The simulation will be described in detail below.
まず、ロボット制御部１４０は、現在位置を表す座標と、次の目標位置を表す座標と、現在の床面作業ロボット１４の姿勢と、床面作業ロボット１４の旋回速度ωとに基づいて、次の目標位置へ移動する際の旋回に要する時間を算出する。 First, the robot control unit 140 calculates the next position based on the coordinates indicating the current position, the coordinates indicating the next target position, the current posture of the floor work robot 14, and the turning speed ω of the floor work robot 14. The time required for turning when moving to the target position is calculated.
次に、ロボット制御部１４０は、現在位置を表す座標と、次の目標位置を表す座標と、床面作業ロボット１４の移動速度Ｖとに基づいて、現在位置から次の目標位置への移動に要する時間を算出する。 Next, the robot controller 140 moves from the current position to the next target position based on the coordinates indicating the current position, the coordinates indicating the next target position, and the moving speed V of the floor work robot 14. Calculate the time required.
次に、ロボット制御部１４０は、次の目標位置を表す座標と、現在の床面作業ロボット１４の姿勢と、レーザ装置１２の座標Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）と、床面作業ロボット１４の旋回速度ωとに基づいて、レーザ装置１２から出力されるレーザ光と光拡散板２２の面とが略垂直に交差するように光拡散板２２を回転させるのに要する時間を算出する。 Next, the robot control unit 140, the coordinates indicating the next target position, the current posture of the floor work robot 14, the coordinates P(x p , y p ) of the laser device 12, and the floor work robot 14 are described. Based on the turning speed ω, the time required to rotate the light diffusion plate 22 so that the laser light output from the laser device 12 and the surface of the light diffusion plate 22 intersect substantially perpendicularly is calculated.
次に、ロボット制御部１４０は、移動に要する時間と、レーザ光と光拡散板２２の面とが略垂直交差するように光拡散板２２を回転させるのに要する時間との和を表す時間総和を算出する。そして、ロボット制御部１４０は、時間総和が小さくなるような複数の目標位置の各々の間の移動経路を設定する。 Next, the robot controller 140 sums the time required to move and the time required to rotate the light diffuser plate 22 so that the laser light and the surface of the light diffuser plate 22 intersect substantially vertically. To calculate. Then, the robot controller 140 sets a movement route between each of the plurality of target positions such that the total time becomes small.
ロボット制御部１４０は、設定された移動経路に応じて、床面作業ロボット１４を移動させるように、移動駆動モータ１４Ｃを制御する。これにより、複数の目標位置に対する墨出しに要する時間が短くなるような移動経路に沿って墨出しがなされる。 The robot control unit 140 controls the movement drive motor 14C so as to move the floor work robot 14 according to the set movement route. As a result, the marking is performed along the movement route that shortens the time required for marking the target positions.
第２実施形態に係る位置決めシステムの他の構成及び作用については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。 Other configurations and operations of the positioning system according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
以上説明したように、第２実施形態の位置決めシステムは、複数の目標位置が存在する場合に、複数の目標位置の各々へ床面作業ロボット１４を移動させる際に、移動に要する時間とレーザ光と光拡散板２２の面とが交差するように光拡散板２２を回転させるのに要する時間との和を表す時間総和を算出し、当該時間総和が小さくなるような複数の目標位置の各々の間の移動経路を設定する。そして、第２実施形態の位置決めシステムは、設定された移動経路に応じて、床面作業ロボット１４を移動させる。これにより、複数の目標位置が存在する場合に、移動体による作業の位置決めを効率的に行うことができる。 As described above, in the positioning system of the second embodiment, when there are a plurality of target positions, the time required for the movement and the laser light when moving the floor work robot 14 to each of the plurality of target positions. And a time required to rotate the light diffusing plate 22 so that the surface of the light diffusing plate 22 intersects with each other, and a total time is calculated, and each of the plurality of target positions that reduces the total time is calculated. Set the movement route between. Then, the positioning system of the second embodiment moves the floor work robot 14 according to the set movement route. Thereby, when there are a plurality of target positions, the work can be efficiently positioned by the moving body.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記各実施形態では、位置決めシステムの構成が、図１及び図２に示されるような場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ロボット制御機器１４Ａは、床面作業ロボット１４に搭載せずに、外部装置として構成するようにしてもよい。また、目標位置記憶部１４１及びレーザ制御部１２Ａに関しても、レーザ装置１２に搭載せずに、外部装置として構成するようにしてもよい。この場合には、レーザ装置１２及び床面作業ロボット１４は、外部装置との間の通信処理によって制御が行われる。 For example, in each of the above-described embodiments, the case where the configuration of the positioning system is as shown in FIGS. 1 and 2 has been described as an example, but the configuration is not limited to this. For example, the robot control device 14A may be configured as an external device without being mounted on the floor work robot 14. Further, the target position storage unit 141 and the laser control unit 12A may also be configured as external devices without being mounted on the laser device 12. In this case, the laser device 12 and the floor work robot 14 are controlled by communication processing with an external device.
また、上記各実施形態においては、床面作業部がペンホルダー１８Ｂ及びペン１８Ｃである場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ペンホルダー１８Ｂ及びペン１８Ｃを、床面への削孔装置又は床面へのピン打ち装置に変更するようにしてもよい。これにより、床面の穴あけ又はピン打ちを行うことができる。 Further, in each of the above-described embodiments, the case where the floor working unit is the pen holder 18B and the pen 18C has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the pen holder 18B and the pen 18C may be changed to a drilling device for the floor surface or a pinning device for the floor surface. As a result, it is possible to punch or pin the floor.
また、上記ではプログラムが記憶部（図示省略）に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ及びマイクロＳＤカード等の記録媒体の何れかに記録されている形態で提供することも可能である。 Further, although the mode in which the program is stored (installed) in the storage unit (not shown) in advance has been described above, the program is recorded in any recording medium such as a CD-ROM, a DVD-ROM, and a micro SD card. It is also possible to provide it in the form of being.
１２ レーザ装置
１２Ａ レーザ制御部
１２Ｂ レーザ通信部
１２Ｘ 出力口
１４ ロボット制御機器
１４ 床面作業ロボット
１４Ａ ロボット制御機器
１４Ｂ カメラ
１４Ｃ 移動駆動モータ
１４Ｄ 位置決め駆動モータ
１６ 移動機構
１８ ペン描画装置
１８Ａ リニアステージ
１８Ｂ ペンホルダー
１８Ｃ ペン
２０ 支持フレーム
２２ 光拡散板
１４０ ロボット制御部
１４１ 目標位置記憶部
１４２ ロボット通信部
12 laser device 12A laser control unit 12B laser communication unit 12X output port 14 robot control device 14 floor work robot 14A robot control device 14B camera 14C moving drive motor 14D positioning drive motor 16 moving mechanism 18 pen drawing device 18A linear stage 18B pen holder 18C Pen 20 Support frame 22 Light diffusion plate 140 Robot control unit 141 Target position storage unit 142 Robot communication unit
Claims (6)
光拡散板と床面に対する作業を行うための床面作業部とを含んで構成される作業機構を備える移動体のうちの、前記光拡散板が第１の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置と、前記光拡散板が第２の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置とに基づいて、前記床面作業部と前記目標位置との間の位置関係を算出する位置関係算出工程と、
前記位置関係に基づいて、前記床面作業部の位置を調整する調整工程と、
を含む位置決め方法。 An irradiation step of irradiating a laser beam for distance measurement toward a target position,
Among the moving bodies provided with a working mechanism including a light diffusing plate and a floor surface working unit for performing work on the floor surface, the light diffusing plate when the light diffusing plate is in the first position. On the basis of the position of the laser light reflected on the light diffusing plate and the position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the light diffusing plate is at the second position. A positional relationship calculating step of calculating a positional relationship between
An adjusting step of adjusting the position of the floor working unit based on the positional relationship;
Positioning method including.
前記位置関係算出工程では、前記移動体が停止した位置において、前記光拡散板が第１の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置と、前記光拡散板が第２の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置とに基づいて、前記位置関係を算出する、
請求項１に記載の位置決め方法。 Further comprising a moving step of moving the moving body toward the target position,
In the positional relationship calculating step, at the position where the moving body is stopped, the position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the light diffusing plate is the first position, and the position where the light diffusing plate is the second position. Based on the position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the position of, the positional relationship is calculated,
The positioning method according to claim 1.
前記位置関係算出工程では、前記回転工程によって回転された前記光拡散板が第１の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置と、前記光拡散板が第２の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置とに基づいて、前記位置関係を算出する、
請求項１又は請求項２に記載の位置決め方法。 Further comprising a rotating step of rotating the light diffusing plate so that the laser beam irradiated by the irradiation step and the surface of the light diffusing plate intersect.
In the positional relationship calculating step, the position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the light diffusing plate rotated in the rotating step is at the first position, and the light diffusing plate at the second position. Based on the position of the laser light reflected on the light diffusion plate when is, calculate the positional relationship,
The positioning method according to claim 1 or 2.
前記設定工程において設定された前記移動経路に応じて、前記移動体を移動させる移動工程と、を更に含む、
請求項３に記載の位置決め方法。 When a plurality of the target positions are present, and when the moving body is moved to each of the plurality of target positions, the time required for the movement, the laser light and the surface of the light diffusion plate intersect with each other. And a setting step of setting a movement path between each of the plurality of target positions such that the time total representing the sum of the time required to rotate the light diffusion plate and the time total is reduced. ,
Further comprising a moving step of moving the moving body according to the moving route set in the setting step,
The positioning method according to claim 3.
前記光拡散板の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された前記光拡散板の画像に基づいて、前記光拡散板が第１の位置であるときに前記光拡散板に写ったレーザ光の位置と、前記光拡散板が第２の位置であるときに前記光拡散板に写った前記レーザ光の位置とを算出し、該算出結果を用いて前記床面作業部と前記レーザ光が照射された位置を表す目標位置との間の位置関係を算出し、前記位置関係に基づいて、前記床面作業部の位置を調整する制御部と、
を備える移動体。 A work mechanism configured to include a light diffusing plate and a floor work unit for performing work on the floor, and movable,
An image pickup unit for picking up an image of the light diffusion plate,
Based on the image of the light diffusing plate captured by the image capturing unit, the position of the laser light reflected on the light diffusing plate when the light diffusing plate is at the first position, and the second position of the light diffusing plate And the position of the laser light reflected on the light diffusion plate when the position is, between the floor working unit and the target position representing the position irradiated with the laser light using the calculation result. Calculating the positional relationship of the, based on the positional relationship, a control unit for adjusting the position of the floor working unit,
A mobile body equipped with.
請求項５に記載の移動体と、
を備える位置決めシステム。 A laser device for irradiating a laser beam for distance measurement toward a target position,
The moving body according to claim 5;
Positioning system comprising.
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