JP3118242B2 - Traveling car - Google Patents
Traveling carInfo
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Landscapes
- Electric Vacuum Cleaner (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 イ）産業上の利用分野 本発明は、所定領域内をあらかじめ決められた経路に
そって走行する走行車に関する。The present invention relates to a traveling vehicle that travels in a predetermined area along a predetermined route.
ロ）従来の技術 近年、清掃ロボットや作業車のようにあらかじめ決め
られた平坦な所定領域を走行する走行車が考えられてい
る。こうした走行車において、接地状態で設けられた複
数の計測輪により走行位置及び方向を算出し、それらの
情報を視覚認識により補正する手段や、１つの計測輪で
走行車の走行した距離を計測して、視覚認識で方向を検
出する手段等がある。B) Conventional technology In recent years, a traveling vehicle such as a cleaning robot or a work vehicle that travels in a predetermined flat predetermined area has been considered. In such a traveling vehicle, a traveling position and a direction are calculated by a plurality of measurement wheels provided in a ground contact state, a means for correcting the information by visual recognition, and a traveling distance of the traveling vehicle is measured by one measurement wheel. There are means for detecting the direction by visual recognition.
ハ）発明が解決しようとする課題 上述の視覚認識により補正する方法では、補正がなさ
れるまでの間に誤差を含んだ計測輪の情報に基ずいて位
置、方位を計算するため、誤差が蓄積されるという欠点
がある。また、走行車の方向を視覚認識で計測する方法
では、基準マークが領域の周囲に設置されているため、
走行車の位置によっては基準マークまでの距離が大きく
異なり、それが誤差にも影響するという不都合がある。C) Problems to be Solved by the Invention In the above-described method of correcting by visual recognition, the position and orientation are calculated based on the information of the measurement wheel including the error until the correction is performed, so that errors are accumulated. There is a disadvantage that it is done. Also, in the method of measuring the direction of the traveling vehicle by visual recognition, since the fiducial marks are set around the area,
The distance to the reference mark varies greatly depending on the position of the traveling vehicle, which has the disadvantage of affecting the error.
ニ）課題を解決するための手段 本発明はこのような点に鑑みて為されたものであっ
て、所定領域の中央部上方に設けられた基準マークを見
ながら、この所定領域内を予め定めた目標経路に従って
走行する走行車であって、上記基準マークを視覚認識す
る視覚認識手段と、この視覚認識手段が基準マークを視
覚認識するように視覚手段の向きを変更させる変更手段
と、上記視覚認識手段の向きを検出する方向検出手段
と、を有してなり、この方向検出手段により検出された
上記視覚認識手段の方向に基づいて、自身の向きを上記
目標経路に対して修正するようにしている。D) Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of such a point, and a predetermined area in a predetermined area is determined in advance while looking at a reference mark provided above a central portion of the predetermined area. A traveling vehicle that travels according to the target route, the visual recognition unit visually recognizing the fiducial mark, a changing unit that changes the direction of the visual unit so that the visual recognition unit visually recognizes the fiducial mark, Direction detecting means for detecting the direction of the recognizing means, based on the direction of the visual recognizing means detected by the direction detecting means. ing.
ホ）作用 走行領域の中央部上方に基準マークを設けると、走行
領域内における走行車及び基準マーク間の距離の最大値
が小さくなる。これにより、走行車及び基準マーク間の
距離に依存する方向検出手段の最大誤差が小さくなる。E) Operation When the reference mark is provided above the center of the travel area, the maximum value of the distance between the traveling vehicle and the reference mark in the travel area decreases. Thereby, the maximum error of the direction detecting means depending on the distance between the traveling vehicle and the reference mark is reduced.
ヘ）実施例 第１図は本発明走行車の一実施例である清掃ロボット
の上面概略図、第２図はその側面概略図を示す。これら
の図において、モータ１の出力は減速機２を介して駆動
輪3,3を個別に駆動する。また後輪はキャスター4,4にな
っていて自由にその方向が回転できるようになってい
る。台車５には、後述するキャスターを視覚認識するカ
メラ６、さらにはこのマークを追尾するためカメラを垂
直及び水平に回転させるためのモータ7,8、そして制御
回路９、バッテリー10、吸い込み口11を有している。F) Embodiment FIG. 1 is a schematic top view of a cleaning robot according to an embodiment of the traveling vehicle of the present invention, and FIG. 2 is a schematic side view of the cleaning robot. In these figures, the output of the motor 1 drives the drive wheels 3, 3 individually via the speed reducer 2. In addition, the rear wheels are casters 4,4 so that the direction can be freely rotated. The carriage 5 includes a camera 6 for visually recognizing casters to be described later, motors 7 and 8 for rotating the camera vertically and horizontally for tracking this mark, a control circuit 9, a battery 10, and a suction port 11. Have.
第３図はこの走行車が走行する領域の平面図、第４図
はその側面図を示し、領域の中央上部には上記カメラ６
による視覚認識の基準となる赤色のマーク12が設けられ
ている。13はこの領域を走行車が走行するときの走行経
路であって、この走行車が単一の平面上を移動するだけ
であるため、各時刻における２つのモータ7,8の回転角
（２自由度）のみで走行が定義でき、あらかじめ制御回
路にプログラム設定されている。FIG. 3 is a plan view of an area where the traveling vehicle travels, and FIG. 4 is a side view of the area.
A red mark 12 is provided as a reference for visual recognition by. Reference numeral 13 denotes a traveling route when the traveling vehicle travels in this area. Since this traveling vehicle only moves on a single plane, the rotation angles of the two motors 7, 8 at each time (two free angles) The travel can be defined only by degrees), and is programmed in advance in the control circuit.
カメラによる視覚認識をするためには、まず基準マー
ク12を検出することが必要になる。この実施例において
は、天井が白色の部屋を想定しており、その中央に上述
した赤色の円形の基準マークを設置している。そこでカ
メラから得た画像データであるRGB成分画像の中のＲ
（赤）画像には円形の基準マークのみが捕らえられてい
るので、その円の重心を計算すると、それが基準マーク
の位置（GX,GY）となる（第５図参照）。In order to perform visual recognition by a camera, it is necessary to detect the reference mark 12 first. In this embodiment, a room having a white ceiling is assumed, and the above-described red circular reference mark is provided at the center of the room. Therefore, R in the RGB component image which is the image data obtained from the camera
(Red) Since only a circular reference mark is captured in the image, when the center of gravity of the circle is calculated, it becomes the position (GX, GY) of the reference mark (see FIG. 5).
次いで（GX,GY）からロボットの進行方向を制御する
方法について述べる。第６図に示すように、カメラの垂
直方向の回転角をａ、その目標値（ロボットが理想的に
進行しているときのａの値）をadとする。そして第７図
に示すように、カメラの水平方向の回転角をｂ、その目
標値（露光装置が理想的に進行しているときの値）をbd
とする。さらに第５図に示すように基準マーク画像の中
心を（TX,TY）、基準マークの重心を（GX,GY）とする。Next, a method of controlling the traveling direction of the robot from (GX, GY) will be described. As shown in FIG. 6, the rotation angle in the vertical direction of the camera a, and the target value (the value of a when the robot is in progress ideally) and a d. Then, as shown in FIG. 7, b is the horizontal rotation angle of the camera, and b d is its target value (the value when the exposure apparatus is traveling ideally).
And Further, as shown in FIG. 5, the center of the reference mark image is (TX, TY), and the center of gravity of the reference mark is (GX, GY).
初期値として、ロボットが走行スタートする前に、カ
メラが基準マークを捕らえることができるように、回転
角を設定した後、カメラの視野から基準マークがずれな
いようにａとｂを制御することが必要となる。そのため
には、次のようなフィードバックループが有効である。As an initial value, before the robot starts running, after setting the rotation angle so that the camera can catch the fiducial mark, it is possible to control a and b so that the fiducial mark does not deviate from the field of view of the camera. Required. To that end, the following feedback loop is effective.
ａ（ｎ＋１）＝Ca＊（GY−TY）＋ａ（ｎ） ｂ（ｎ＋１）＝Cb＊（GX−TX）＋ｂ（ｎ） ここでCa,Cbはフィードバックゲインであり、ロボッ
トの走行速度とカメラの回転のギヤ比等によって決めら
れる。このようにしてえられたｂを用いて、ロボットの
ステアリング角は次の式で計算できる。a (n + 1) = C a * (GY-TY) + a (n) b (n + 1) = C b * (GX-TX) + b (n) where C a, C b is the feedback gain, the travel of the robot It is determined by the speed and the gear ratio of the camera rotation. Using b obtained in this way, the steering angle of the robot can be calculated by the following equation.
Ｓ＝CS＊（ｂ−bd）〔但しCSは比例定数〕 このように、進行方向は以上のアルゴリズムで制御で
き、目標経路上を移動することができる。S = CS * (b- bd ) [where CS is a proportional constant] As described above, the traveling direction can be controlled by the above algorithm, and the vehicle can move on the target route.
ト）発明の効果 以上述べた如く本発明の走行車は、視覚認識手段が認
識すべき基準マークを所定領域の中央部上方に設けるこ
とにより、走行車及び基準マーク間の距離に依存する方
向検出手段の最大誤差が小さくなるため、走行車の位置
によらず正確な走行を行うことが可能となる。G) Effects of the Invention As described above, the traveling vehicle according to the present invention provides the reference mark to be recognized by the visual recognition means above the center of the predetermined area, thereby detecting the direction depending on the distance between the traveling vehicle and the reference mark. Since the maximum error of the means is reduced, accurate traveling can be performed regardless of the position of the traveling vehicle.
第１図は本発明走行車の構成を用いた清掃ロボットの一
実施例を示す上面図、第２図はその側面概略図、第３図
は走行経路を示す平面図、第４図は基準マークの位置を
示す側面図、第５図はカメラで捕らえた基準マーク画像
を示す模式図、第６図はカメラの垂直方向の回転状態を
示す側面図、第７図はカメラの水平方向の回転状態を示
す平面図である。 1,7,8……モータ、２……減速機、 ３……駆動輪、４……キャスター、 ５……台車、６……カメラ、 ９……制御回路、10……バッテリー、 11……吸い込み口、12……マーク、 13……走行経路。FIG. 1 is a top view showing an embodiment of a cleaning robot using the configuration of the traveling vehicle according to the present invention, FIG. 2 is a schematic side view thereof, FIG. 3 is a plan view showing a traveling route, and FIG. 5, FIG. 5 is a schematic diagram showing a reference mark image captured by the camera, FIG. 6 is a side view showing a vertical rotation state of the camera, and FIG. 7 is a horizontal rotation state of the camera. FIG. 1,7,8 ... motor, 2 ... reducer, 3 ... drive wheel, 4 ... caster, 5 ... cart, 6 ... camera, 9 ... control circuit, 10 ... battery, 11 ... Inlet, 12 …… Mark, 13 …… Traveling route.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−116294（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143309（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−191404（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−304510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−297705（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243104（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−179472（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−144109（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−27142（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 1/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-50-116294 (JP, A) JP-A-2-143309 (JP, A) JP-A-3-191404 (JP, A) JP-A-1- 304510 (JP, A) JP-A-62-297705 (JP, A) JP-A-1-243104 (JP, A) JP-A-55-179472 (JP, U) JP-A-57-144109 (JP, U) JP-B-59-27142 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G05D 1/02
Claims (1)
ークを見ながら、この所定領域内を予め定めた目標経路
に従って走行する走行車であって、上記基準マークを視
覚認識する視覚認識手段と、この視覚認識手段が基準マ
ークを視覚認識するように視覚手段の向きを変更させる
変更手段と、上記視覚認識手段の向きを検出する方向検
出手段と、を有してなり、この方向検出手段により検出
された上記視覚認識手段の方向に基づいて、自身の向き
を上記目標経路に対して修正することを特徴としてなる
走行車。1. A traveling vehicle which travels in a predetermined target area according to a predetermined target route while looking at a reference mark provided above a central portion of a predetermined area, and visually recognizes the reference mark. Changing means for changing the direction of the visual means so that the visual recognition means visually recognizes the reference mark; and direction detecting means for detecting the direction of the visual recognition means. A vehicle that corrects its own direction with respect to the target route based on the direction of the visual recognition means detected by the vehicle.
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