JP4337421B2 - Position measuring method and position measuring system for moving object - Google Patents

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修作 岡本
善彦 松川
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視領域内を移動する物体の位置を計測する位置計測方法及び位置計測システムに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、移動機能を有する作業ロボットの機能が高まり、移動ロボットを利用した多くのシステムが開発されている。ロボットの移動を制御及び管理するためには、作業領域内を移動するロボットの位置把握が不可欠である。ロボットの位置把握技術には、自身の移動台車の車輪回転量でロボット自身が移動量を把握し、自身の初期位置と移動量とを用いて逐次の自己位置を把握する方法、ロボットと周囲環境の固定な目印との位置関係を、超音波及び光を媒体としたロボットと周囲環境との間でのセンシング技術で把握し、ロボット位置を特定する手法がある。本発明は後者の手法に関わる。
【0003】
従来の技術を、図5を用いて解説する。移動ロボット401は、監視領域を移動するものであり、タイミングパルス送信部402は、位置検出の基準時間となるタイミングパルスを発信するものであり、タイミングパルス受信部406−1〜2は、タイミングパルスを受信し、超音波の送信を促すものであり、超音波送信部403−1〜2は、監視領域に固定設置された複数の周波数の異なる超音波を、タイミングパルスの受信後に出力するものである。
【0004】
また、超音波受信部404は、複数の周波数の超音波を受信し、周波数分離するものであり、位置検出部405は、超音波の周波数から超音波送信部を認識し、タイミングパルスの送信時間と超音波の受信時間とから監視領域内の位置を検
出するものである。
【0005】
なお、移動ロボット401は、タイミングパルス送信部402、超音波受信部404及び位置検出部405を含む構成である。
(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平6−35535号公報(第3頁、第1図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、超音波の特性上、領域内に配置される構造物からの反射波が避けられないため、この反射波を検出してしまうことで、位置検出に誤差を生じるという課題を有していた。
【0008】
また、ソフトウェア的に反射波からの情報を特定しようとすると、直接波、反射波による検出値の混在する複数の受信器から得られた距離情報の内から、複数の距離情報の組み合わせを準備し、各距離情報の組み合わせと受信器間の位置情報や移動領域の形状情報と合わせて検出した組み合わせの数だけの位置情報の間で、一致度合いを判断基準として一致度の低い組み合わせの中から反射波受信による情報を特定するというような方法が考えられるが、処理量が多く実現が困難なだけでなく、検出された反射波の数が直接波の数よりも多い場合は、反射波の除去が確実に行われないままロボット位置の誤検出を招いてしまうという課題を有していた。
【0009】
本発明は、従来の課題を解決するものであり、反射超音波による位置検出のための外乱情報を、軽微な装置構成と計算処理を伴わない方法で排除することで、位置検出誤りを軽減し、検出精度を向上させた位置計測装置を提供することを目的とする。
【0010】
上記課題を解決するために、本発明は、監視領域内の既知の位置に予め配置された複数の受信部と、位置計測装置用無線送受信部と、位置検出部とを備えた位置計測装置が、
移動ロボット用無線送受信部を備え、前記監視領域内を移動するロボットの位置を計測する方法であって、前記ロボットが、超音波信号と光信号と位置計測要求信号を同時に送信する第1工程と、前記複数の受信部が前記光信号と前記超音波信号を受信し、前記位置計測装置用無線送受信部が位置計測要求信号とを受信する第2の工程と、前記位置検出部が、前記複数の受信部が受信した光信号が予め定めた光強度の閾値以上である場合、前記超音波信号が直接波であると判断する第3の工程とを有し、前記第3の工程で、前記超音波信号が直接波でないと判断した場合、前記位置計測装置用無線送受信部が前記移動ロボット用無線送受信部に位置変更を要請する信号を送信する位置計測方法を用いて位置計測を行う。
【0011】
発明の方法によって、超音波の反射波による影響を抑制した位置計測を行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
【0013】
(実施の形態1)
図1は、本発明第1の実施の形態による位置計測装置の構成を示す図である。
【0014】
移動ロボット101は、監視領域内を移動するものであり、位置計測装置102は、移動ロボット101の監視領域内の位置を計測するものであり、光源部104は、移動ロボット101と位置計測装置102との間に遮蔽物の有無を判断するための光信号を出力するものであり、超音波発振部105は、超音波を出力するものである。
【0015】
また、移動ロボット制御部103は、自己の位置計測を要求する信号である位置計測要求信号を出力し、光源部104と超音波発振部105とに光信号と超音波の出力を要求するものであり、移動ロボット用無線送受信部106は、位置計測要求信号を送信し、位置計測装置102が計測した移動ロボット101の位置情報を受信するものである。
【0016】
また、受信部107−1〜n(nは自然数)は、監視領域内の既知の場所に予め配置され、光信号及び超音波を受信するものであり、発振部111は、移動ロボット101の位置計測の基準となる連続パルス信号出力するものであり、位置検出部109は、受信部107−1〜nをリセットし、光信号と超音波信号の受信時間の差から移動ロボット101との距離を算出するものである。
【0017】
また、地図記憶部110は、監視領域の形状と受信部107−1〜nの配置位置とを含む地図情報が予め記憶されているものであり、無線送受信部108は、移動ロボット101から位置計測要求信号を受信し、光信号の受信を示す光信号確認信号と、算出した移動ロボット101の位置情報とを送信するものである。
【0018】
移動ロボット101は、移動ロボット制御部103、光源部104、超音波発振部105及び移動ロボット用無線送受信部106を含む構成であり、位置計測装置102は、受信部107−1〜n、発振部111、位置検出部109、地図記憶部110及び無線送受信部108を含む構成である。
【0019】
まず、移動ロボット101の動作について、図2を用いて説明する。
【0020】
まず、S201にて、監視領域内を移動する移動ロボット101は、自己の進行方法を決定するために、移動ロボット制御部103が、自己の位置の計測を要求する位置計測要求信号を出力し、光信号及び超音波信号を出力する送信要求信号を、移動ロボット用無線送受信部106、光源部104及び超音波発振部105に出力する。
【0021】
次に、S202にて、移動ロボット用無線送受信部106が、位置計測要求信号を位置計測装置102に送信し、光源部104が、光信号を出力し、超音波発振部105が、超音波信号を出力する。
【0022】
次に、S203にて、移動ロボット用送受信部が、位置計測装置102から送信される光信号の受信確認を示した光信号確認信号を受信した場合は、S204に移行し、位置計測装置102から送信される移動ロボット101の位置の変更を要請する位置変更要請信号を受信した場合は、S206に移行する。
【0023】
次に、S204にて、移動ロボット用無線送受信部106が、位置計測装置102が算出した移動ロボット101の位置情報である位置情報信号を受信し、移動ロボット制御部103に出力する。
【0024】
次に、S205にて、移動ロボット制御部103が、位置情報信号から自己の現在位置を認識する。
【0025】
次に、S206にて、移動ロボット制御部103が、移動ロボット101の位置を変更し、再度、S202に移行する。
【0026】
次に、位置計測装置102の動作について説明する。
【0027】
まず、無線送受信部108が、移動ロボット101からの位置計測要求信号を受信する。
【0028】
次に、受信部107−1〜nが、光信号を受信した場合は、受信部107−1〜nに含まれる時間計測カウンタを始動する。なお、光信号を受信するまでは、時間計測カウンタの値は0である。
【0029】
また、位置検出部109は、無線送受信部108が位置計測要求信号を受信し、受信部107−1〜nが光信号を受信した場合は、遮蔽物が存在しないことを示した光信号確認信号を無線送受信部108から移動ロボット101に送信し、無線送受信部108が位置計測要求信号を受信したが、受信部107−1〜nが光信号を受信しない場合は、遮蔽物が存在することを示した位置変更要請信号を無線送受信部108から移動ロボット101に送信する。
【0030】
位置測定装置が、光信号確認信号を移動ロボット101に返信することにより、移動ロボット101は、移動ロボット101と位置計測装置102との間の遮蔽物の有無を認識することが可能となり、自己位置の変更を行い、遮蔽物を回避することができる。
【0031】
ここで、一般に光信号は超音波に比較して、外壁等の監視領域内の構造物に対する反射率が圧倒的に低く、構造物からの拡散による信号強度の減衰も激しいという特性を持つことから、移動ロボット101の光源部104と位置計測装置102の受信部107−1〜nの間に障害物が存在した場合、光信号の直接波を受信する可能性は、超音波の直接波を受信する可能性に比べて格段に小さくなり、また、到達したとしても光信号強度は直接光受信強度よりも極端に小さくなる。
【0032】
このため、受信部107−1〜nが光信号を受信した場合は、超音波の直接波を受信する可能性が高いと考えられる。
【0033】
次に、受信部107−1〜nが、超音波を受信した場合は、時間計測カウンタを停止する。
【0034】
次に、位置検出部109が、時間計測カウンタの値に、連続パルス信号のパルス間隔と音速とを乗ずることで移動ロボット101から受信部107−1〜nまでの距離情報を算出する。
【0035】
なお、受信部107−1〜nは、受信可能な光強度の閾値を有限の移動距離範囲での直接受信強度程度に設定しておくことで、反射光の信号入力を排除できる。
【0036】
さらに、光源部104を点光源とすることで、点光源の光強度分布の指向性は超音波発振器のそれよりも小さいということから、反射光を除外するために、均一の閾値処理を全方位に対して実施しても、方位依存性は少なく、同等な効果を得ることができる。
【0037】
即ち、特定強度以上の光信号が直接受光できた移動ロボット101と受信部の間では、超音波の直接波の通路が確保されており、超音波の反射波を排除することが容易にできる。
【0038】
次に、位置検出部109が、複数の受信部から得られた距離情報と、地図記憶手段より読み出した予め記憶された各受信部107−1〜nの位置情報と、移動領域の形状情報とを合わせて、三角測量法を用いることにより、移動ロボット101の位置を検出することができる。
【0039】
次に、無線送受信部108が、検出した移動ロボット101の位置情報を一般的な無線プロトコルによって、移動ロボット101に伝達する。
【0040】
また、無線通信を用いることで、位置計測装置102からの位置検出要求を移動ロボット101に通知することで、位置計測装置102を起点とする位置検出も容易に実現できる。
【0041】
次に、図3に受信部107の構成を示す。
【0042】
受信部107は、近接した位置に光センサ201と超音波受信部202を持つことを特徴とする。
【0043】
光センサ201は、移動ロボット101が送信した光信号を受信するものであり、超音波受信部202は、移動ロボット101が送信した超音波信号を受信するものであり、閾値処理部203は、光センサ201が受信した光信号の信号強度を閾値処理することで、2値信号を出力するものである。
【0044】
また、ゲート回路部205は、全ての受信部107−1〜nに共通の発振器から出力される連続パルス信号が入力され、2値信号の立ち上がりエッジによりゲートをオープンすることで、連続パルス信号を出力し、超音波信号の立ち上がりエッジによりゲートをクローズするものであり、カウンタ部206は、ゲート回路部205が入力された連続パルス信号により、カウントを行い、位置検出部109から入力されるリセット信号によりカウンタ値をクリアするものである。
【0045】
また、遅延部204は、カウントのストップが確立するために、超音波信号の立ち上がりエッジを十分に遅延させるものであり、カウントメモリ部は、遅延した超音波信号の立ち上がりエッジによりカウンタ部206から入力されたカウント値を記憶し、位置検出部109から入力されるリセット信号によりカウンタ値をクリアするものである。
【0046】
次に、本発明の位置検出処理の進行手順を図4に示す。
【0047】
まず、S301にて、無線送受信部108が、移動ロボット101から送信された位置計測要求信号を受信する。
【0048】
次に、S302にて、光センサ201が、移動ロボット101から送信された光信号を受信した場合は、S303に移行し、光信号を受信しない場合は、S311に移行する。
【0049】
次に、S303にて、位置検出部109が、光信号及び位置計測要求信号の受信を確認した後に、光信号確認信号を無線送受信部108から出力する。
【0050】
次に、S304にて、カウンタ部206が、時間計測のためのカウンタのカウントが開始される。
【0051】
次に、S305にて、超音波受信部202が、移動ロボット101から送信された超音波信号を受信する。
【0052】
次に、S306にて、カウンタ部206が、時間計測カウンタを停止し、カウンタメモリ部207が、カウンタ値を記憶し、位置検出部109に出力する。
【0053】
次に、S307にて、位置検出部109が、カウンタ値に、パルス間隔と音速とを乗ずることで移動ロボット101から受信部107−1〜nまでの距離情報を算出する。
【0054】
次に、S308にて、位置検出部109が、移動ロボット101の位置検出のための距離情報が充分であるかを判断する。
【0055】
次に、S309にて、位置検出部109が、移動ロボット101と受信部107−1〜nの距離と地図情報記憶部に予め記憶した受信部107−1〜nの位置情報と移動領域の形状情報とから、移動ロボット101の位置を検出する。
【0056】
次に、S310にて、無線送受信部108が、算出した移動ロボット101の位置情報を移動ロボット101に送信する。
【0057】
次に、S311にて、位置検出部109が、位置計測要求信号の受信を確認し、光信号が受信されない場合に、位置変更要請信号を無線送受信部108から出力する。
【0058】
かかる構成によれば、光信号と超音波信号とを併用することで、超音波信号の直接波のみを用いて位置計測を行うことで、監視領域の複雑化に伴って増大する反射超音波信号によるロボット位置の誤検出を防止することができる。
【0059】
なお、光源部104を熱源部とし、光センサ201を熱センサとしても、同様の効果を得ることができる。
【0060】
なお、本実施の形態では、単体の移動ロボットを用いた位置計測システムについて説明したが、複数の移動ロボットを用いた位置計測システムについても、超音波の周波数を移動ロボット毎に変更することで、同様の効果を得ることができる。
【0061】
【発明の効果】
以上に記載の通り、本発明の位置計測装置及び移動ロボットによれば、超音波の直接波のみをを用いて位置検出処理を実施することで、移動ロボットの位置検出誤りを減らし、位置精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態による位置計測装置の構成を示す斜視図
【図2】 本発明の第1の実施の形態による移動ロボットの動作を示すフローチャート
【図3】 本発明の第1の実施の形態による位置検出手段の構成を示す図
【図4】 本発明の第1の実施の形態による位置検出処理の流れを示すフローチャート
【図5】 従来の位置計測装置の構成を示す図
【符号の説明】
101 移動ロボット
102 位置計測装置
103 移動ロボット制御部
104 光源部
105 超音波発振部
106 移動ロボット用無線送受信部
107−1〜n 受信部
108 無線送受信部
109 位置検出部
110 地図記憶部
111 発振部
201 光センサ
202 超音波受信部
203 閾値処理部
204 遅延部
205 ゲート回路部
206 カウンタ部
207 カウンタメモリ部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a position measurement method and a position measurement system for measuring the position of an object moving within a monitoring area.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the function of a work robot having a mobile function has increased, and many systems using the mobile robot have been developed. In order to control and manage the movement of the robot, it is indispensable to grasp the position of the robot moving in the work area. The robot position grasping technology includes a method in which the robot itself grasps the amount of movement based on the wheel rotation amount of its own moving carriage, and grasps the self position sequentially using its own initial position and amount of movement, the robot and the surrounding environment. There is a method of identifying the position of the robot by grasping the positional relationship with the fixed landmarks by a sensing technique between the robot using ultrasonic waves and light as a medium and the surrounding environment. The present invention relates to the latter technique.
[0003]
The conventional technique will be described with reference to FIG. The mobile robot 401 moves in a monitoring area, the timing pulse transmission unit 402 transmits a timing pulse serving as a reference time for position detection, and the timing pulse reception units 406-1 and 406-2 receive timing pulses. The ultrasonic transmitters 403-1 and 40-2 are configured to output ultrasonic waves having different frequencies fixedly installed in the monitoring area after receiving the timing pulse. is there.
[0004]
The ultrasonic receiving unit 404 receives ultrasonic waves of a plurality of frequencies and separates the frequencies, and the position detecting unit 405 recognizes the ultrasonic transmitting unit from the ultrasonic frequency and transmits the timing pulse transmission time. And a position in the monitoring area are detected from the reception time of the ultrasonic waves.
[0005]
The mobile robot 401 includes a timing pulse transmission unit 402, an ultrasonic reception unit 404, and a position detection unit 405.
(For example, refer to Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-35535 (page 3, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration, the reflected wave from the structure arranged in the region is unavoidable due to the characteristics of the ultrasonic wave, and detecting this reflected wave causes an error in position detection. Had.
[0008]
In addition, when trying to identify information from reflected waves by software, a combination of multiple distance information is prepared from distance information obtained from multiple receivers with mixed detection values of direct and reflected waves. Reflection from combinations with low degree of matching, based on the degree of matching, between the combination of each distance information and the positional information of the number of combinations detected together with the positional information between the receiver and the shape information of the moving area Although it is possible to identify information by wave reception, it is not only difficult to implement due to the large amount of processing, but also if the number of reflected waves detected is greater than the number of direct waves, the reflected waves are removed. However, there is a problem that erroneous detection of the robot position is caused without being reliably performed.
[0009]
The present invention solves the conventional problem, and reduces the position detection error by eliminating disturbance information for position detection by reflected ultrasonic waves by a method that does not involve a slight apparatus configuration and calculation processing. An object of the present invention is to provide a position measuring device with improved detection accuracy.
[0010]
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a position measurement device including a plurality of reception units arranged in advance at known positions in a monitoring area, a wireless transmission / reception unit for a position measurement device, and a position detection unit. ,
A method for measuring a position of a robot that moves in the monitoring area, comprising a wireless transceiver for a mobile robot, wherein the robot transmits an ultrasonic signal, an optical signal, and a position measurement request signal simultaneously; A second step in which the plurality of reception units receive the optical signal and the ultrasonic signal, and the position measurement device wireless transmission / reception unit receives a position measurement request signal; and the position detection unit includes the plurality of position detection units. A third step of determining that the ultrasonic signal is a direct wave when the optical signal received by the receiving unit is equal to or greater than a predetermined light intensity threshold, and in the third step, When it is determined that the ultrasonic signal is not a direct wave, the position measurement device wireless transmission / reception unit performs position measurement using a position measurement method that transmits a signal for requesting position change to the mobile robot wireless transmission / reception unit .
[0011]
By the method of the present invention, it is possible to perform position measurement while suppressing the influence of reflected waves of ultrasonic waves.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the invention described in the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a position measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0014]
The mobile robot 101 moves within the monitoring area, the position measurement device 102 measures the position of the mobile robot 101 within the monitoring area, and the light source unit 104 includes the mobile robot 101 and the position measurement device 102. An optical signal for determining the presence or absence of a shielding object is output between the two and the ultrasonic oscillator 105 outputs an ultrasonic wave.
[0015]
Further, the mobile robot control unit 103 outputs a position measurement request signal that is a signal for requesting its own position measurement, and requests the light source unit 104 and the ultrasonic oscillation unit 105 to output optical signals and ultrasonic waves. The mobile robot wireless transmission / reception unit 106 transmits a position measurement request signal and receives position information of the mobile robot 101 measured by the position measurement apparatus 102.
[0016]
The receiving units 107-1 to 10-n (n is a natural number) are arranged in advance in known locations in the monitoring area and receive optical signals and ultrasonic waves. The oscillating unit 111 is a position of the mobile robot 101. The position detection unit 109 resets the receiving units 107-1 to 107-n and determines the distance from the mobile robot 101 based on the difference between the reception times of the optical signal and the ultrasonic signal. Is to be calculated.
[0017]
The map storage unit 110 stores map information including the shape of the monitoring area and the arrangement positions of the reception units 107-1 to 107-n in advance, and the wireless transmission / reception unit 108 measures the position from the mobile robot 101. A request signal is received, and an optical signal confirmation signal indicating reception of the optical signal and the calculated position information of the mobile robot 101 are transmitted.
[0018]
The mobile robot 101 includes a mobile robot control unit 103, a light source unit 104, an ultrasonic oscillation unit 105, and a mobile robot wireless transmission / reception unit 106. The position measurement device 102 includes reception units 107-1 to 107-n, oscillation units. 111, a position detection unit 109, a map storage unit 110, and a wireless transmission / reception unit 108.
[0019]
First, the operation of the mobile robot 101 will be described with reference to FIG.
[0020]
First, in S201, the mobile robot 101 moving in the monitoring area outputs a position measurement request signal for requesting the measurement of its own position by the mobile robot control unit 103 in order to determine its own progress method. The transmission request signal for outputting the optical signal and the ultrasonic signal is output to the mobile robot wireless transmission / reception unit 106, the light source unit 104, and the ultrasonic oscillation unit 105.
[0021]
Next, in S202, the mobile robot wireless transmission / reception unit 106 transmits a position measurement request signal to the position measurement device 102, the light source unit 104 outputs an optical signal, and the ultrasonic oscillation unit 105 outputs an ultrasonic signal. Is output.
[0022]
Next, in S203, when the mobile robot transmission / reception unit receives an optical signal confirmation signal indicating reception confirmation of the optical signal transmitted from the position measurement device 102, the process proceeds to S204. When the transmitted position change request signal for requesting the change of the position of the mobile robot 101 is received, the process proceeds to S206.
[0023]
Next, in step S <b> 204, the mobile robot wireless transmission / reception unit 106 receives a position information signal, which is the position information of the mobile robot 101 calculated by the position measurement device 102, and outputs the position information signal to the mobile robot control unit 103.
[0024]
Next, in S205, the mobile robot control unit 103 recognizes its current position from the position information signal.
[0025]
Next, in S206, the mobile robot control unit 103 changes the position of the mobile robot 101, and proceeds to S202 again.
[0026]
Next, the operation of the position measuring device 102 will be described.
[0027]
First, the wireless transmission / reception unit 108 receives a position measurement request signal from the mobile robot 101.
[0028]
Next, when the receiving units 107-1 to 10-n receive optical signals, the time measurement counters included in the receiving units 107-1 to 10-n are started. Note that the value of the time measurement counter is 0 until an optical signal is received.
[0029]
In addition, the position detection unit 109, when the wireless transmission / reception unit 108 receives the position measurement request signal and the reception units 107-1 to 107-n receive the optical signal, indicates an optical signal confirmation signal indicating that there is no shielding object. Is transmitted from the wireless transmission / reception unit 108 to the mobile robot 101, and the wireless transmission / reception unit 108 receives the position measurement request signal. However, if the reception units 107-1 to 107-n do not receive the optical signal, it indicates that there is an obstacle. The indicated position change request signal is transmitted from the wireless transmission / reception unit 108 to the mobile robot 101.
[0030]
When the position measurement device returns an optical signal confirmation signal to the mobile robot 101, the mobile robot 101 can recognize the presence or absence of an obstacle between the mobile robot 101 and the position measurement device 102, and the self-position. It is possible to avoid the shielding object.
[0031]
Here, in general, the optical signal has a characteristic that the reflectivity to the structure in the monitoring region such as the outer wall is overwhelmingly lower than the ultrasonic wave, and the signal intensity is greatly attenuated by diffusion from the structure. When there is an obstacle between the light source unit 104 of the mobile robot 101 and the receiving units 107-1 to 107-n of the position measuring device 102, the possibility of receiving the direct wave of the optical signal is to receive the direct wave of the ultrasonic wave. The optical signal intensity is extremely smaller than the direct optical reception intensity even if the optical signal intensity is reached.
[0032]
For this reason, when receiving part 107-1-n receives an optical signal, it is thought that possibility of receiving an ultrasonic direct wave is high.
[0033]
Next, when the receiving units 107-1 to 10-n receive ultrasonic waves, the time measurement counter is stopped.
[0034]
Next, the position detection unit 109 calculates distance information from the mobile robot 101 to the reception units 107-1 to 107-n by multiplying the value of the time measurement counter by the pulse interval of the continuous pulse signal and the sound speed.
[0035]
Note that the receiving units 107-1 to 10-n can eliminate the signal input of reflected light by setting the threshold value of the receivable light intensity to approximately the direct reception intensity within a finite moving distance range.
[0036]
Furthermore, by using the light source unit 104 as a point light source, the directivity of the light intensity distribution of the point light source is smaller than that of the ultrasonic oscillator, so that uniform threshold processing is performed in all directions in order to exclude reflected light. Even if it implements to, there are few azimuth | direction dependences and the equivalent effect can be acquired.
[0037]
That is, a path for direct ultrasonic waves is ensured between the mobile robot 101 and a receiving unit that can directly receive an optical signal having a specific intensity or higher, and it is easy to eliminate reflected ultrasonic waves.
[0038]
Next, the position detection unit 109 receives the distance information obtained from the plurality of reception units, the position information of each of the reception units 107-1 to 10-n stored in advance read from the map storage unit, the shape information of the moving area, In addition, the position of the mobile robot 101 can be detected by using the triangulation method.
[0039]
Next, the wireless transmission / reception unit 108 transmits the detected position information of the mobile robot 101 to the mobile robot 101 using a general wireless protocol.
[0040]
In addition, by using wireless communication, a position detection request from the position measurement device 102 is notified to the mobile robot 101, so that position detection starting from the position measurement device 102 can be easily realized.
[0041]
Next, FIG. 3 shows the configuration of the receiving unit 107.
[0042]
The receiving unit 107 is characterized by having an optical sensor 201 and an ultrasonic receiving unit 202 at close positions.
[0043]
The optical sensor 201 receives an optical signal transmitted by the mobile robot 101, the ultrasonic receiving unit 202 receives an ultrasonic signal transmitted by the mobile robot 101, and the threshold processing unit 203 By performing threshold processing on the signal intensity of the optical signal received by the sensor 201, a binary signal is output.
[0044]
In addition, the continuous pulse signal output from the common oscillator is input to all the receiving units 107-1 to 107-n, and the gate circuit unit 205 receives the continuous pulse signal by opening the gate at the rising edge of the binary signal. The counter unit 206 counts according to the continuous pulse signal input to the gate circuit unit 205 and receives the reset signal input from the position detection unit 109. This clears the counter value.
[0045]
The delay unit 204 sufficiently delays the rising edge of the ultrasonic signal in order to establish the count stop, and the count memory unit inputs from the counter unit 206 by the delayed rising edge of the ultrasonic signal. The counted value is stored, and the counter value is cleared by a reset signal input from the position detection unit 109.
[0046]
Next, FIG. 4 shows the procedure of the position detection process according to the present invention.
[0047]
First, in S <b> 301, the wireless transmission / reception unit 108 receives a position measurement request signal transmitted from the mobile robot 101.
[0048]
Next, when the optical sensor 201 receives an optical signal transmitted from the mobile robot 101 in S302, the process proceeds to S303, and when the optical signal is not received, the process proceeds to S311.
[0049]
In step S <b> 303, the position detection unit 109 outputs an optical signal confirmation signal from the wireless transmission / reception unit 108 after confirming reception of the optical signal and the position measurement request signal.
[0050]
Next, in S304, the counter unit 206 starts counting the counter for time measurement.
[0051]
Next, in S <b> 305, the ultrasonic receiving unit 202 receives an ultrasonic signal transmitted from the mobile robot 101.
[0052]
In step S <b> 306, the counter unit 206 stops the time measurement counter, and the counter memory unit 207 stores the counter value and outputs it to the position detection unit 109.
[0053]
In step S307, the position detection unit 109 calculates distance information from the mobile robot 101 to the reception units 107-1 to 107-n by multiplying the counter value by the pulse interval and the sound speed.
[0054]
Next, in S308, the position detection unit 109 determines whether the distance information for detecting the position of the mobile robot 101 is sufficient.
[0055]
Next, in S309, the position detection unit 109 determines the distance between the mobile robot 101 and the reception units 107-1 to 107-n, the position information of the reception units 107-1 to n stored in advance in the map information storage unit, and the shape of the movement area. The position of the mobile robot 101 is detected from the information.
[0056]
In step S <b> 310, the wireless transmission / reception unit 108 transmits the calculated position information of the mobile robot 101 to the mobile robot 101.
[0057]
Next, in S <b> 311, the position detection unit 109 confirms reception of the position measurement request signal, and outputs a position change request signal from the wireless transmission / reception unit 108 when an optical signal is not received.
[0058]
According to this configuration, by using the optical signal and the ultrasonic signal in combination, the reflected ultrasonic signal that increases as the monitoring area becomes complicated by performing position measurement using only the direct wave of the ultrasonic signal. Can prevent erroneous detection of the robot position.
[0059]
The same effect can be obtained by using the light source unit 104 as a heat source unit and the optical sensor 201 as a heat sensor.
[0060]
In the present embodiment, the position measurement system using a single mobile robot has been described, but the position measurement system using a plurality of mobile robots can also be changed by changing the ultrasonic frequency for each mobile robot. Similar effects can be obtained.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the position measurement apparatus and the mobile robot of the present invention, the position detection processing is performed using only the direct ultrasonic wave, thereby reducing the position detection error of the mobile robot and improving the position accuracy. Improvements can be made.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a position measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing an operation of a mobile robot according to the first embodiment of the present invention. The figure which shows the structure of the position detection means by 1st Embodiment of this. [FIG. 4] The flowchart which shows the flow of the position detection process by the 1st Embodiment of this invention. [FIG. 5] The structure of the conventional position measuring apparatus. Figure [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Mobile robot 102 Position measuring device 103 Mobile robot control part 104 Light source part 105 Ultrasonic oscillation part 106 Mobile robot radio | wireless transmission / reception part 107-1 to n receiving part 108 Wireless transmission / reception part 109 Position detection part 110 Map storage part 111 Oscillation part 201 Optical sensor 202 Ultrasonic wave receiving unit 203 Threshold processing unit 204 Delay unit 205 Gate circuit unit 206 Counter unit 207 Counter memory unit

Claims (6)

監視領域内の既知の位置に予め配置された複数の受信部と、
位置計測装置用無線送受信部と、位置検出部とを備えた位置計測装置が、
移動ロボット用無線送受信部を備え、前記監視領域内を移動するロボットの位置を計測する方法であって、
前記ロボットが、超音波信号と光信号と位置計測要求信号を同時に送信する第1工程と、
前記複数の受信部が前記光信号と前記超音波信号を受信し、前記位置計測装置用無線送受信部が位置計測要求信号とを受信する第2の工程と、
前記位置検出部が、前記複数の受信部が受信した光信号が予め定めた光強度の閾値以上である場合、前記超音波信号が直接波であると判断する第3の工程とを有し、
前記第3の工程で、前記超音波信号が直接波でないと判断した場合、
前記位置計測装置用無線送受信部が前記移動ロボット用無線送受信部に位置変更を要請する信号を送信する位置計測方法。
A plurality of receiving units arranged in advance at known positions in the monitoring area;
A position measuring device including a wireless transmitter / receiver for a position measuring device and a position detecting unit,
A method for measuring a position of a robot that includes a wireless transceiver for a mobile robot and moves within the monitoring area,
A first step in which the robot simultaneously transmits an ultrasonic signal, an optical signal, and a position measurement request signal;
A second step in which the plurality of reception units receive the optical signal and the ultrasonic signal, and the position measurement device wireless transmission / reception unit receives a position measurement request signal;
A third step in which the position detection unit determines that the ultrasonic signal is a direct wave when the optical signals received by the plurality of reception units are equal to or greater than a predetermined light intensity threshold;
If it is determined in the third step that the ultrasonic signal is not a direct wave,
A position measurement method in which the position measurement device wireless transmission / reception unit transmits a signal requesting a position change to the mobile robot wireless transmission / reception unit.
前記第3の工程で、前記超音波信号が直接波であると判断した場合、前記受信部の配置位置を含む地図情報と、前記光信号と前記超音波信号の受信時間差とを用いて前記ロボットの位置情報を算出する請求項1に記載の位置計測方法。In the third step, when said ultrasonic signal is determined to be a direct wave, the use and the map information including the position of the front Symbol receiving unit, and a reception time difference of the optical signal and the ultrasonic signal The position measurement method according to claim 1, wherein position information of the robot is calculated. 前記ロボットが、さらに、点光源から構成される光源部を備えた請求項1または2のいずれかに記載の位置計測方法において、
前記第1工程で、点光源からなる光源部が前記光信号を送信し、
前記第3工程で、前記複数の受信部が受信した光信号に対して前記閾値を均一にする位置計測方法。
The position measurement method according to claim 1, wherein the robot further includes a light source unit configured by a point light source.
In the first step, a light source unit comprising a point light source transmits the optical signal,
A position measurement method in which the threshold is made uniform with respect to the optical signals received by the plurality of receivers in the third step.
超音波信号と光信号と位置計測要求信号とを同時に送信する監視領域内を移動するロボットの位置を計測するシステムであって、
前記光信号と前記超音波信号とを受信する前記監視領域内の既知の位置に予め配置された複数の受信部と、
前記位置計測要求信号を受信する位置計測装置用送受信部と、
前記位置計測装置用送受信部が前記位置計測要求信号を受信し、かつ、前記複数の受信部が受信した前記光信号が、予め定めた光強度の閾値以上である場合、前記超音波信号が直接波であると判断する位置検出部とを備え、
前記位置計測装置用無線送受信部は、前記位置検出部が前記超音波信号を直接波でないと判断した場合、前記移動するロボットの位置変更を要請する信号を送信する位置計測システム。
A system for measuring the position of a robot that moves in a monitoring area that simultaneously transmits an ultrasonic signal, an optical signal, and a position measurement request signal,
A plurality of receiving portions that are pre-positioned at a known position in the surveillance area for receiving the optical signal and the ultrasonic signal,
A position measuring device transceiver for receiving the position measurement request signal;
When the position measuring device transmitting / receiving unit receives the position measurement request signal and the optical signals received by the plurality of receiving units are equal to or greater than a predetermined light intensity threshold, the ultrasonic signal is directly A position detection unit that determines that the wave,
The position measuring system transmits and receives a signal for requesting a position change of the moving robot when the position detecting unit determines that the ultrasonic signal is not a direct wave.
前記位置検出部が、前記超音波信号が直接波であると判断した場合、前記受信部の配置位置を含む地図情報と、前記光信号と前記超音波信号の受信時間差とを用いて前記ロボットの位置情報を算出する請求項4に記載の位置計測システム。  When the position detection unit determines that the ultrasonic signal is a direct wave, the robot uses the map information including the arrangement position of the reception unit and the reception time difference between the optical signal and the ultrasonic signal. The position measurement system according to claim 4 which calculates position information. 請求項4または5のいずれかに記載の位置計測システムにおいて、
前記ロボットが、点光源から構成される光源部を備え、前記光源部から前記光信号が送信され、前記複数の受信部が受信した光信号に対して前記閾値を均一にすることを特徴とする位置計測システム。
In the position measurement system according to claim 4 or 5,
The robot includes a light source unit configured by a point light source, the optical signal is transmitted from the light source unit, and the threshold is made uniform with respect to the optical signals received by the plurality of receiving units. Position measurement system.
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