JP2909850B2 - 無人走行車の姿勢角検出器 - Google Patents
無人走行車の姿勢角検出器Info
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- JP2909850B2 JP2909850B2 JP3166328A JP16632891A JP2909850B2 JP 2909850 B2 JP2909850 B2 JP 2909850B2 JP 3166328 A JP3166328 A JP 3166328A JP 16632891 A JP16632891 A JP 16632891A JP 2909850 B2 JP2909850 B2 JP 2909850B2
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- Japan
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- light
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- light receiving
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Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無人走行車の姿勢角検
出器に係り、特に広域エリアを往復走行する移動ロボッ
トに好適に採用できるものに関する。
出器に係り、特に広域エリアを往復走行する移動ロボッ
トに好適に採用できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自律走行を行う無人走行車（以
下、単に走行車という）の走行制御において、車体の姿
勢角を検出する方法としては、ジャイロや、車輪のころ
がり距離から演算する方法が知られている。しかし、こ
れらの演算値にはジャイロの使用時間や、走行距離の増
大に伴って誤差が累積されるため、これらの誤差を補正
する装置を設ける必要がある。
下、単に走行車という）の走行制御において、車体の姿
勢角を検出する方法としては、ジャイロや、車輪のころ
がり距離から演算する方法が知られている。しかし、こ
れらの演算値にはジャイロの使用時間や、走行距離の増
大に伴って誤差が累積されるため、これらの誤差を補正
する装置を設ける必要がある。
【０００３】かかる手段として、例えば走行車の走行経
路中に、基準となる反射板を設置し、該反射板と車体と
の距離をレンジファインダにて計測して姿勢角を求める
方法や、走行経路の床面上に所定のマークを敷設し、該
マークを撮像装置等にて２値化データとして取り込み、
所定の画像処理を行うことによって車体の姿勢角を求め
る方法等が提案されている。
路中に、基準となる反射板を設置し、該反射板と車体と
の距離をレンジファインダにて計測して姿勢角を求める
方法や、走行経路の床面上に所定のマークを敷設し、該
マークを撮像装置等にて２値化データとして取り込み、
所定の画像処理を行うことによって車体の姿勢角を求め
る方法等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、床面に
反射板やマーク等を設ける姿勢角補正手段は、例えば、
体育館や多目的ホール等の広域エリアを往復走行し、床
面を清掃する掃除ロボット等には走行中の障害物となる
ため採用することができない。従って、掃除ロボットの
作業エリアが広い場合には、長距離に渡って姿勢角を補
正することができず、走行精度が低下するといった問題
がある。特に走行車が、掃除ロボットである場合には、
未清掃領域が生じるという不都合もある。
反射板やマーク等を設ける姿勢角補正手段は、例えば、
体育館や多目的ホール等の広域エリアを往復走行し、床
面を清掃する掃除ロボット等には走行中の障害物となる
ため採用することができない。従って、掃除ロボットの
作業エリアが広い場合には、長距離に渡って姿勢角を補
正することができず、走行精度が低下するといった問題
がある。特に走行車が、掃除ロボットである場合には、
未清掃領域が生じるという不都合もある。
【０００５】本発明は、かかる問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、床面に反射板やマーク等といった補正
手段を設けることができない場所においても、走行車の
姿勢角を検出することを可能とする姿勢角検出器を提供
することにある。
で、その目的は、床面に反射板やマーク等といった補正
手段を設けることができない場所においても、走行車の
姿勢角を検出することを可能とする姿勢角検出器を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、予め定められ
たエリアを自律走行する無人走行車と、前記エリアの外
部から、該エリアに向けて光若しくはレーザ光を発する
投光器を少なくとも一つ以上設けると共に、前記無人走
行車には、前記投光器の光若しくはレーザ光を受光して
車体の姿勢角を検出する検出器を設けてなり、該検出器
は、前記無人走行車が直進走行する軸線に対し４５度の
角度となるよう固着されたビームスプリッタと、該ビー
ムスプリッタから前記軸線方向及び該軸線と直交する方
向にそれぞれ正投影した領域に一次元受光素子が設けら
れ、一の一次元受光素子が、他の一の一次元受光素子を
前記ビームスプリッタを基準面として、面対称移動させ
た位置から、所定のオフセット距離を隔てて設けられて
いる事を特徴とするものである。
たエリアを自律走行する無人走行車と、前記エリアの外
部から、該エリアに向けて光若しくはレーザ光を発する
投光器を少なくとも一つ以上設けると共に、前記無人走
行車には、前記投光器の光若しくはレーザ光を受光して
車体の姿勢角を検出する検出器を設けてなり、該検出器
は、前記無人走行車が直進走行する軸線に対し４５度の
角度となるよう固着されたビームスプリッタと、該ビー
ムスプリッタから前記軸線方向及び該軸線と直交する方
向にそれぞれ正投影した領域に一次元受光素子が設けら
れ、一の一次元受光素子が、他の一の一次元受光素子を
前記ビームスプリッタを基準面として、面対称移動させ
た位置から、所定のオフセット距離を隔てて設けられて
いる事を特徴とするものである。
【０００７】
【実施例】本発明の一実施例を、以下図面に基づき説明
する。図１は、本発明の使用されるシステムの概略図、
図２は同ブロック図を示し、予め定められた走行エリア
１と、該走行エリア１を自律走行する走行車２と、前記
走行エリア１の外部から、該走行エリア１に向けて光若
しくはレーザ光（以下、単に光という）を発する投光器
３…とから構成される。
する。図１は、本発明の使用されるシステムの概略図、
図２は同ブロック図を示し、予め定められた走行エリア
１と、該走行エリア１を自律走行する走行車２と、前記
走行エリア１の外部から、該走行エリア１に向けて光若
しくはレーザ光（以下、単に光という）を発する投光器
３…とから構成される。
【０００８】走行車２は、車輪（不図示）のころがり距
離をエンコーダ１１にて検知し、自らの位置及び姿勢角
θｎをＣＰＵ１３にて演算しながら予め定められた走行
プログラムに基づいて所定の走行コースを無軌道で走行
しうる車両を示し、本例では前記走行エリア１を往復走
行を基本として、全領域をくまなく走行するものを例示
する。走行車２には、投光器３の光１０を受光して車体
の姿勢角を計測し得る姿勢角検出器４を設けており、こ
れについては後述する。
離をエンコーダ１１にて検知し、自らの位置及び姿勢角
θｎをＣＰＵ１３にて演算しながら予め定められた走行
プログラムに基づいて所定の走行コースを無軌道で走行
しうる車両を示し、本例では前記走行エリア１を往復走
行を基本として、全領域をくまなく走行するものを例示
する。走行車２には、投光器３の光１０を受光して車体
の姿勢角を計測し得る姿勢角検出器４を設けており、こ
れについては後述する。
【０００９】各々の投光器３…から送出されるする光１
０は、走行車２の走行コースにおいて長距離に相当する
軸線９（以下、単に軸線９という）に対し直交するよう
配設されており、本例ではビーム光を発するものを、計
３箇所、所定の間隔を隔てて配置している。
０は、走行車２の走行コースにおいて長距離に相当する
軸線９（以下、単に軸線９という）に対し直交するよう
配設されており、本例ではビーム光を発するものを、計
３箇所、所定の間隔を隔てて配置している。
【００１０】本発明に係る姿勢角検出器４は、箱体状の
ケース６内にビームスプリッタ５と、一対の一次元受光
素子（以下、単に受光素子という）７、８とを配置して
構成されている。また、前記走行車２が軸線９に対し姿
勢角変位が零の状態において、ビームスプリッタ５は、
投光器３が発する光軸に対し４５度の角度となるよう前
記ケース６に固着されている。また、該ビームスプリッ
タ５を、図において垂直方向及び水平方向に正投影した
領域にそれぞれ受光素子７、８が設けられる。更に、一
方の受光素子８は、図３に示すように、他方の受光素子
７をビームスプリッタ５を基準面として、面対称移動さ
せた位置７Ａから、所定のオフセット距離ｃを隔てて設
けられている。尚、上述の受光素子７、８及びビームス
プリッタ５は、それぞれ同一水平面内に配置されている
ものである。
ケース６内にビームスプリッタ５と、一対の一次元受光
素子（以下、単に受光素子という）７、８とを配置して
構成されている。また、前記走行車２が軸線９に対し姿
勢角変位が零の状態において、ビームスプリッタ５は、
投光器３が発する光軸に対し４５度の角度となるよう前
記ケース６に固着されている。また、該ビームスプリッ
タ５を、図において垂直方向及び水平方向に正投影した
領域にそれぞれ受光素子７、８が設けられる。更に、一
方の受光素子８は、図３に示すように、他方の受光素子
７をビームスプリッタ５を基準面として、面対称移動さ
せた位置７Ａから、所定のオフセット距離ｃを隔てて設
けられている。尚、上述の受光素子７、８及びビームス
プリッタ５は、それぞれ同一水平面内に配置されている
ものである。
【００１１】各々の受光素子７、８により得られた電気
信号は、Ａ／Ｄコンバータ１２を介してＣＰＵ１３へと
送られる。また、ＣＰＵ１３には、走行車２の走行距離
を検知するエンコーダ１１の信号が入力される。
信号は、Ａ／Ｄコンバータ１２を介してＣＰＵ１３へと
送られる。また、ＣＰＵ１３には、走行車２の走行距離
を検知するエンコーダ１１の信号が入力される。
【００１２】次に、本発明の作用について説明する。図
４は走行車の制御フローチャートを示し、これを基に走
行車２は、走行開始地点にて、姿勢角θｎを初期化（θ
ｎ→０）した後、自らの走行プログラムに基づき走行コ
ースを走行する。この際、サンプリング時間毎にエンコ
ーダ１１により検知される走行距離に基づきＣＰＵ１３
にて逐次車体の姿勢角変位△θｓを求め、さらに姿勢角
変位△θｓを逐次積分し、姿勢角θｎを得て、これを減
ずるようステアリング回路１４がステアリングモータ等
の制御対象１５を制御する。尚、「θｎ」の「ｎ」は、
逐次値を意味する。
４は走行車の制御フローチャートを示し、これを基に走
行車２は、走行開始地点にて、姿勢角θｎを初期化（θ
ｎ→０）した後、自らの走行プログラムに基づき走行コ
ースを走行する。この際、サンプリング時間毎にエンコ
ーダ１１により検知される走行距離に基づきＣＰＵ１３
にて逐次車体の姿勢角変位△θｓを求め、さらに姿勢角
変位△θｓを逐次積分し、姿勢角θｎを得て、これを減
ずるようステアリング回路１４がステアリングモータ等
の制御対象１５を制御する。尚、「θｎ」の「ｎ」は、
逐次値を意味する。
【００１３】そして、図３に示すように、前記投光器３
から送出された光が、走行車２に設けられた姿勢角検出
器４にて受光されると、光１０の一部はビームスプリッ
タ５によってその一部が分割されて受光素子７方向に進
路変更し、一方の該受光素子７により受光され、残りの
光は、ビームスプリッタ５を透過して他方の受光素子８
により受光される。各々の受光素子７、８により得られ
た電気信号は、それぞれＡ／Ｄコンバータ１２を介して
ＣＰＵ１３へと送られる。ここで、投光器３が発する光
１０と、走行車の車体幅方向の基準軸１６との角度（以
下、計測姿勢角という）をθｐとすると、θｐは
から送出された光が、走行車２に設けられた姿勢角検出
器４にて受光されると、光１０の一部はビームスプリッ
タ５によってその一部が分割されて受光素子７方向に進
路変更し、一方の該受光素子７により受光され、残りの
光は、ビームスプリッタ５を透過して他方の受光素子８
により受光される。各々の受光素子７、８により得られ
た電気信号は、それぞれＡ／Ｄコンバータ１２を介して
ＣＰＵ１３へと送られる。ここで、投光器３が発する光
１０と、走行車の車体幅方向の基準軸１６との角度（以
下、計測姿勢角という）をθｐとすると、θｐは
【数１】により求められる。ただし、ａは受光素子７の
左端から受光位置までの距離、ｂは受光素子８の下端か
ら受光位置までの距離、ｃは受光素子８のオフセット距
離である。
左端から受光位置までの距離、ｂは受光素子８の下端か
ら受光位置までの距離、ｃは受光素子８のオフセット距
離である。
【００１４】計測姿勢角θｐが得られると、現在のＣＰ
Ｕ１３での演算で求められた車体の姿勢角θｎの値に、
計測姿勢角θｐを代入する（θｐ→θｎ）。従って、姿
勢角θｎが計測姿勢角θｐに置き換えられた後は、エン
コーダ１１により検知される走行距離から求まる姿勢角
変位△θｓを計測姿勢角θｐに加減算していくことにな
る。
Ｕ１３での演算で求められた車体の姿勢角θｎの値に、
計測姿勢角θｐを代入する（θｐ→θｎ）。従って、姿
勢角θｎが計測姿勢角θｐに置き換えられた後は、エン
コーダ１１により検知される走行距離から求まる姿勢角
変位△θｓを計測姿勢角θｐに加減算していくことにな
る。
【００１５】次に、本発明の第二実施例について説明す
る。図５に示すように、投光器３から発せられる光がビ
ーム光以外のような場合に対処すべく、ビームスプリッ
タ５からの各々の分波光をレンズ１７、１８を介して受
光素子７、８に入射させるように構成している。この場
合にも、一方側のレンズ１８及び受光素子８を、それぞ
れオフセット距離ｃを設けて配置すれば良い。
る。図５に示すように、投光器３から発せられる光がビ
ーム光以外のような場合に対処すべく、ビームスプリッ
タ５からの各々の分波光をレンズ１７、１８を介して受
光素子７、８に入射させるように構成している。この場
合にも、一方側のレンズ１８及び受光素子８を、それぞ
れオフセット距離ｃを設けて配置すれば良い。
【００１６】
【発明の効果】本発明を採用することにより、床面に反
射板やマーク等の補正手段を設ける必要がなく、走行車
の姿勢角補正が可能となるため、走行精度を低下させる
ことなく、走行車を所定の走行コースへと誘導し得る。
特に掃除ロボットに採用した場合には、掃除ロボットの
姿勢角補正が長期に渡って行えないような体育館やホー
ル等といったような場所でも姿勢角の補正が可能となる
ため、従来のように未清掃領域が生じるという不都合を
解決することができる。また、走行車が投光器の光を通
過する毎に姿勢角の補正が行えるため、投光器の設置数
を増すことにより、より一層の走行精度の向上を図るこ
とができる。
射板やマーク等の補正手段を設ける必要がなく、走行車
の姿勢角補正が可能となるため、走行精度を低下させる
ことなく、走行車を所定の走行コースへと誘導し得る。
特に掃除ロボットに採用した場合には、掃除ロボットの
姿勢角補正が長期に渡って行えないような体育館やホー
ル等といったような場所でも姿勢角の補正が可能となる
ため、従来のように未清掃領域が生じるという不都合を
解決することができる。また、走行車が投光器の光を通
過する毎に姿勢角の補正が行えるため、投光器の設置数
を増すことにより、より一層の走行精度の向上を図るこ
とができる。
【図１】本発明の使用されるシステムの概略図である。
【図２】本発明の使用されるシステムのブロック図であ
る。
る。
【図３】姿勢角検出器の原理を説明するための概念図で
ある。
ある。
【図４】無人走行車の制御フローチャートである。
【図５】本発明の他の実施例を示す概念図である。
２ 無人走行車 ３ 投光器 ４ 姿勢角検出器 ５ ビームスプリッタ ７ 一次元受光素子 ８ 一次元受光素子 １７ レンズ １８ レンズ
Claims (1)
- 【請求項１】 予め定められたエリアを自律走行する無
人走行車と、前記エリアの外部から、該エリアに向けて
光若しくはレーザ光を発する投光器を少なくとも一つ以
上設けると共に、前記無人走行車には、前記投光器の光
若しくはレーザ光を受光して車体の姿勢角を検出する検
出器を設けてなり、該検出器は、前記無人走行車が直進
走行する軸線に対し４５度の角度となるよう固着された
ビームスプリッタと、該ビームスプリッタから前記軸線
方向及び該軸線と直交する方向にそれぞれ正投影した領
域に一次元受光素子が設けられ、一の一次元受光素子
が、他の一の一次元受光素子を前記ビームスプリッタを
基準面として、面対称移動させた位置から、所定のオフ
セット距離を隔てて設けられていることを特徴とする無
人走行車の姿勢角検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166328A JP2909850B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 無人走行車の姿勢角検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166328A JP2909850B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 無人走行車の姿勢角検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362709A JPH04362709A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2909850B2 true JP2909850B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=15829327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3166328A Expired - Lifetime JP2909850B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 無人走行車の姿勢角検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2909850B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2990545B2 (ja) | 1991-06-10 | 1999-12-13 | 日本輸送機株式会社 | 無人走行車の姿勢角補正方法 |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP3166328A patent/JP2909850B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2990545B2 (ja) | 1991-06-10 | 1999-12-13 | 日本輸送機株式会社 | 無人走行車の姿勢角補正方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04362709A (ja) | 1992-12-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990309 |