JP4355886B2

JP4355886B2 - Autonomous moving body position correction device

Info

Publication number: JP4355886B2
Application number: JP2001081701A
Authority: JP
Inventors: 洋一下笹; 孝夫有木
Original assignee: SOHGO SECURITY SERVICES CO.,LTD.
Current assignee: SOHGO SECURITY SERVICES CO.,LTD.
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: JP2002244733A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自律移動体に設けた走行距離検出手段および走行方向検出手段の検出結果をもとに走行位置を推定しながら予め設定された走行経路に基づいて所定の区域を自律移動する自律移動体の走行位置を修正する装置に関するものであり、特に、自律移動体と任意の場所に設置した超音波標識の距離を検出し、検出された距離をもとに推定走行位置と実際の走行位置（本明細書中で「実際の走行位置」とは、「自律移動体の真の走行位置」の他に、「最も確からしい自律移動体の走行位置」あるいは「自律移動体の現在の走行位置」を含む概念をいう。以下同じ。）の誤差を修正する、自律移動体の走行位置修正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）
自律移動体は、通例、走行距離検出手段および走行方向検出手段を具備し、この走行距離検出手段、走行方向検出手段により検出された走行距離および走行方向をもとに走行位置を推定しながら、予め走行経路記憶手段に記憶された走行経路に基づいて所定の区域を自律走行する（例えば、自律移動体が本体の左右に設けた駆動輪により走行する場合は、駆動輪の回転数をもとに走行距離を検出し、ジャイロコンパスを用いることにより走行方向を検出している）。
【０００３】
しかしながら、検出された走行距離および走行方向には、それぞれの検出手段において発生する測定誤差や駆動輪のスリップ等に起因して多少なりとも誤差が含まれ、検出された走行距離および走行方向をもとに推定される走行位置と実際の走行位置との間に誤差が生じ得るため、誤差を速やかに修正する必要があった。
【０００４】
（従来技術）
従来、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正するため、画像処理方式、反射板とレーザ光を利用した方式等が提案されている。
【０００５】
このうち、画像処理方式は、目標物として利用する木や、人工的な標識の位置および画像データを予め自律移動体に記憶させておき、自律移動体に設けたカメラにより撮影された画像と予め記憶された画像データとを比較照合し、目標物の位置の誤差を検出し、誤差がある場合にはその誤差を計算して推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正するものである。
【０００６】
一方、反射板とレーザ光を利用した方式は、自律移動体からレーザ光を出力し、所定の位置に予め設置してある反射板によってレーザ光が反射されて戻ってきた時、レーザ光の戻ってきた角度などの情報をもとに走行位置を確認し、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正するものである。
【０００７】
しかしながら、画像処理方式にあっては、
▲１▼太陽など外乱光による影響を受けやすい；
▲２▼画像処理を行なうことから処理が複雑となり、リアルタイム処理が困難である；
という問題点があった。
【０００８】
また、反射板とレーザ光を利用した方式にあっては、
▲１▼太陽光など外乱光の影響を受けやすいため、レーザ光が反射されて戻ってきた時に誤反射か否かの検出を行なわなければならず処理が複雑になる；
▲２▼走行位置を確認できるのは、自律移動体が反射板の前を通過した時のみであり、反射板と自律移動体との距離に関する情報を得られないことから、廊下などにおいて走行距離の誤差を修正する手段としてしか使えないため汎用性がない；
という問題点があった。
【０００９】
更に、最近では、警備用の自律移動体として、所定の区域を警備員の代わりに巡回し、火災や侵入者などの異常の有無を確認する自律移動体が提案されている。
【００１０】
この警備用の自律移動体は、自律移動体に搭載した異常検知センサが火災や侵入者などの異常を検知すると、異常を検知した方向へ向きを変えたり、異常を検知した方向へ接近するなどして詳しい状況を確認するものであり、予め定められた走行経路のみを走行する自律移動体と比べると、推定走行位置と実際の走行位置との間に誤差が生じ易く、その分発生した誤差を修正する頻度乃至必要性が高い。このため、予め設定された走行経路を離れて走行した場合に、設定された走行経路に復帰できるよう推定走行位置と実際の走行位置の誤差を速やかに修正する必要があった。また、この警備用の自律移動体にあっては、予め設定する走行経路を、警備先のあらゆる要望に応じて設定できるようにすることが通例求められるが、その場合、走行経路には通路だけではなく、例えば、屋外や、体育館あるいは倉庫などの広いスペースが含まれることがあり、その際、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正するため上記の画像処理方式や、反射板とレーザ光を利用した方式を適用しても、予め設定された走行経路を離れた場所において、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正するには、予め設定された走行経路を離れた場所にも目標物あるいは反射板を多数設けなければならなかった。さらに、屋外、体育館あるいは倉庫においては、構造物例えば壁面と自律移動体との距離を検出することが必ずしも容易ではなく、壁面との距離を検出できない場合には、前記の画像処理方式や反射板とレーザ光を利用した方式では、自律移動体の正確な走行位置を検出することは困難であった。
【００１１】
かかる状況下において、警備用の自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する手段として、超音波標識を利用して誤差を修正する方式が提案されている。この方式は、
（１）超音波標識に、予め識別番号（ＩＤ番号）を設定し、
（２）自律移動体が、超音波標識に対し識別番号を指定する情報を含む電波を出力すると、超音波標識は、受信した電波に含まれる識別番号と、予め設定された識別番号が一致した場合に超音波を返送し、
（３）自律移動体が、超音波標識から返送された超音波を検出すると、電波を出力してから超音波を受信するまでの時間をもとに自律移動体と超音波標識との距離を検出し、
（４）その後、予め記憶してある超音波標識の位置と検出された距離をもとに、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する、
ものであり、自律移動体と超音波標識の間で電波と超音波による送受信が可能な場所であれば、自律移動体と超音波標識との距離の検出が可能なため、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正することができるが、次の▲１▼乃至▲５▼の問題点を有していた。すなわち、
▲１▼超音波標識に電波を受信するためのシステム、および受信した電波に含まれる識別番号を認識するためのシステムを組込まなければならず、超音波標識の構造が複雑になり、小型化することが容易ではなく、さらには消費電力も大きい；
▲２▼受信した電波に含まれる識別番号を認識する処理時間が厳密に一定ではなく、処理時間の違いから距離の測定結果に誤差が生ずる（例えば、超音波は約３４０ｍ／秒で伝達するので、０．００１秒の違いでも±３４ｃｍの測定誤差が生じる）；
▲３▼自律移動体と超音波標識との間に障害物が存在する場合、自律移動体から出力された電波が超音波標識に到達し超音波標識から超音波を返送する際、超音波標識から返送された超音波は障害物により遮られて自律移動体へ直接到達せず、周囲で反射した反射波が自律移動体に到達するため、反射波が迂回した分だけ距離の測定結果に誤差が生ずる；
▲４▼自律移動体の走行経路中に廊下や屋外が混在する場合、それぞれの場所において、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を最も効率的かつ効果的に修正する手順が異なる；
▲５▼誤差の修正を複数の超音波標識からの距離を検出して行なおうとする場合に、障害物などの影響により１つの超音波標識からの距離しか検出できなかった場合、従来の方法では誤差の修正を行なえない；
という▲１▼乃至▲５▼の問題点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、所定の区域を移動する自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正するために利用する超音波標識の構成を単純化し、処理時間の一定化が図れる自律移動体の走行位置修正装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、誤った距離情報を取得することなく走行位置の修正が図れ、信頼性の高い自律移動体の走行位置修正装置を提供することにある。
【００１４】
本発明のもう一つ他の目的は、自律移動体が走行する場所に応じて最適な誤差修正手順を自動的に選択して切換え、走行位置の誤差の修正が図れる自律移動体の走行位置修正装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の更にもう一つ他の目的は、複数の超音波標識からの距離を検出して自律移動体の走行位置の誤差を修正しようとする時に、障害物などの影響により１つの超音波標識からの距離しか検出できない場合でも、走行位置の誤差の修正を的確に図れる自律移動体の走行位置修正装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る発明は、自律移動体が走行距離および走行方向を検出して走行位置を推定しながら予め設定された走行経路に基づいて所定の区域を自律移動するに際し、任意の位置に設置され自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波を出力する超音波標識を利用して、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する自律移動体の走行位置修正装置であって、
赤外線を出力する赤外線出力手段と、
超音波標識が出力する超音波を検出する超音波検出手段と、
前記赤外線出力手段が赤外線を出力してから前記超音波検出手段が超音波標識から出力される超音波を検出するまでの応答時間を計時する計時手段と、
該計時手段により計時された応答時間をもとに、自律移動体と超音波標識との距離を検出する距離検出手段とを具備し、
自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波標識から出力される超音波を自律移動体が受信するまでの応答時間を計測し、自律移動体と超音波標識の距離を検出して自律移動体の走行位置の修正を行なうことを特徴とする自律移動体の走行位置修正装置である。
【００１７】
本願の請求項２に係る発明は、自律移動体が走行距離および走行方向を検出して走行位置を推定しながら予め設定された走行経路に基づいて所定の区域を自律移動するに際し、任意の位置に設置され自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波を出力する超音波標識を利用して、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する自律移動体の走行位置修正装置であって、
自律移動体の走行経路および超音波標識の位置を記憶している走行経路記憶手段と、
自律移動体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
自律移動体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、
前記走行距離検出手段および走行方向検出手段により求められた走行距離および走行方向から自律移動体の走行位置を推定する走行位置推定手段と、
赤外線を出力する赤外線出力手段と、
超音波標識が出力する超音波を検出する超音波検出手段と、
前記赤外線出力手段が赤外線を出力してから前記超音波検出手段が超音波標識から出力された超音波を検出するまでの応答時間を計時する計時手段と、
該計時手段により計時された応答時間をもとに、自律移動体と超音波標識との距離を検出する距離検出手段とを具備し、
自律移動体から出力された赤外線に応答して超音波標識から出力された超音波を自律移動体が受信するまでの応答時間をもとに自律移動体と超音波標識の距離を検出し、
前記走行位置推定手段により推定された推定走行位置をもとに自律移動体の走行にともない発生が予想される誤差範囲を重ね合わせた推定走行範囲を求めるとともに、前記距離検出手段により自律移動体との距離が検出された超音波標識について、前記走行経路記憶手段に記憶された当該超音波標識の位置を中心として、検出された自律移動体と当該超音波標識との距離を半径とする推定予想位置円を求め、更に、推定走行範囲と推定位置円が重複する範囲である推定予想位置円の円弧の重心を求めて自律移動体の実際の走行位置とし、推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する自律移動体との走行位置修正装置である。
【００１８】
本願の請求項３に係る発明は、自律移動体が走行距離および走行方向を検出して走行位置を推定しながら予め設定された走行経路に基づいて所定の区域を自律移動するに際し、任意の位置に設置され自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波を出力する超音波標識を利用して、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する自律移動体の走行位置修正装置であって、
自律移動体の走行経路および超音波標識の位置を記憶している走行経路記憶手段と、
自律移動体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
自律移動体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、
前記走行距離検出手段および走行方向検出手段により求められた走行距離および走行方向から自律移動体の走行位置を推定する走行位置推定手段と、
赤外線を出力する赤外線出力手段と、
超音波標識が出力する超音波を検出する超音波検出手段と、
前記赤外線出力手段が赤外線を出力してから前記超音波検出手段が超音波標識から出力された超音波を検出するまでの応答時間を計時する計時手段と、
該計時手段により計時された応答時間をもとに、自律移動体と超音波標識との距離を検出する距離検出手段とを具備し、
自律移動体から出力された赤外線に応答して超音波標識から出力された超音波を自律移動体が受信するまでの応答時間をもとに自律移動体と超音波標識の距離を検出し、
前記走行位置推定手段により推定された推定走行位置をもとに自律移動体の走行にともない発生が予想される誤差範囲である、前記走行距離検出手段および前記走行検出手段の検出誤差により発生する誤差範囲を重ね合わせた推定走行範囲を求めるとともに、前記距離検出手段により自律移動体との距離が検出された超音波標識について、前記走行経路記憶手段に記憶された当該超音波標識の位置を中心として、検出された自律移動体と当該超音波標識との距離を半径とする推定予想位置円を求め、更に、推定走行範囲と推定予想位置円が重複する範囲である推定予想位置円の円弧の重心を求めて自律移動体の実際の走行位置とすることにより推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正し、
次回に誤差を修正する場合に備え、前記走行経路記憶手段に記憶された超音波標識の位置データと超音波標識の実際の位置データとの誤差により生じる自律移動体と超音波標識との距離の測定誤差、並びに推定予想位置円の円弧から重心を求めた際に発生する誤差を考慮し、求められた推定予想位置円の円弧の重心が有する誤差の範囲を予め求めておき、
次回に誤差を修正する場合には、前記走行位置推定手段により推定された走行位置に求めた推定予想位置円の円弧の重心が有する誤差の範囲を重ね合わせ、さらに自律移動体の走行にともない発生が予想される誤差範囲である、前記走行距離検出手段および前記走行方向検出手段の検出誤差により発生する誤差範囲を重ね合わせて新たな推定走行範囲を求め、
順次、自律移動体の推定走行範囲を更新することにより推定走行範囲と実際の走行位置との誤差を修正することを特徴とする自律移動体の走行位置修正装置である。
【００１９】
本願の請求項４に係る発明は、自律移動体が走行距離および走行方向を検出して走行位置を推定しながら予め設定された走行経路に基づいて所定の区域を自律移動するに際し、任意の位置に設置され自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波を出力する超音波標識を利用して、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する自律移動体の走行位置修正装置であって、
自律移動体を走行制御するとともに、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差の修正を行なう走行・誤差修正制御手段と、
自律移動体の走行経路および超音波標識の位置を記憶している走行経路記憶手段と、
自律移動体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
自律移動体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、
前記走行距離検出手段および走行方向検出手段により求められた走行距離および走行方向から自律移動体の走行位置を推定する走行位置推定手段と、
赤外線を出力する赤外線出力手段と、
超音波標識が出力する超音波を検出する超音波検出手段と、
前記赤外線出力手段が赤外線を出力してから前記超音波検出手段が超音波標識から出力された超音波を検出するまでの応答時間を計時する計時手段と、
該計時手段により計時された応答時間をもとに、自律移動体と超音波標識との距離を検出する距離検出手段とを具備し
自律移動体から出力された赤外線に応答して超音波標識から出力された超音波を自律移動体が受信するまでの応答時間をもとに自律移動体と少なくとも１つの超音波標識の距離を検出し自律移動体の走行位置の修正を行なうことを特徴とする自律移動体の走行位置修正装置である。
【００２０】
本願の請求項５に係る発明は、上記走行・誤差修正制御手段が、自律移動体の走行を制御する走行部と、自律移動体と超音波標識との距離が検出された検出距離数に基づいて、記憶された誤差修正手順のうちから最適の誤差修正手順を選択し、推定走行位置と実際の走行位置との誤差の修正を図る誤差修正部を備えてなる自律移動体の走行位置修正装置である。
【００２１】
本願の請求項６に係る発明は、自律移動体が走行距離および走行方向を検出して走行位置を推定しながら予め設定された走行経路に基づいて所定の区域を自律移動するに際し、任意の位置に設置され自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波を出力する超音波標識を利用して、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する自律移動体の走行位置修正装置であって、
自律移動体を走行制御するとともに、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差の修正を行なう走行・誤差修正制御手段と、
自律移動体の走行経路および超音波標識の位置を記憶している走行経路記憶手段と、
自律移動体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
自律移動体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、
前記走行距離検出手段および走行方向検出手段により求められた走行距離および走行方向から自律移動体の走行位置を推定する走行位置推定手段と、
赤外線を出力する赤外線出力手段と、
超音波標識が出力する超音波を検出する超音波検出手段と、
前記赤外線出力手段が赤外線を出力してから前記超音波検出手段が超音波標識から出力された超音波を検出するまでの応答時間を計時する計時手段と、
該計時手段により計時された応答時間をもとに、自律移動体と超音波標識との距離を検出する距離検出手段と
自律移動体の走行方向に存在する構造物との距離を検出する測距手段を具備し、
前記走行・誤差修正制御手段が、自律移動体と超音波標識との距離が検出された検出距離数に基づいて、記憶された誤差修正手順のうちから最適の誤差修正手順を選択し、推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する誤差修正部を備え、
該誤差修正部が、次の▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼に示す第１乃至第４の誤差修正手順を記憶していることを特徴とする自律移動体の走行位置修正装置である。
▲１▼構造物との距離を把握して自律走行している場合に、１つの超音波標識との距離を検出し、構造物から検出された距離離隔した直線と、超音波標識を中心として、検出された距離を半径とする円弧との交点を求め、更に、求められた交点と推定走行位置とを照合することにより実際の走行位置を求め、推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する第１の誤差修正手順。
▲２▼２つの超音波標識と自律移動体との距離をそれぞれ検出し、それぞれの超音波標識を中心とし、検出されたそれぞれの距離を半径とする円弧との交点を求め、更に、求められた交点と推定走行位置とを照合することにより実際の走行位置を求め、推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する第２の誤差修正手順。
▲３▼３つ以上の超音波標識と自律移動体との距離をそれぞれ検出し、それぞれの超音波標識を中心とし、検出されたそれぞれの距離を半径とする円弧との交点を求めて実際の走行位置を求め、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する第３の誤差修正手順。
▲４▼前記走行位置推定手段により推定された推定走行位置をもとに自律移動体の走行にともない発生が予想される誤差範囲を重ね合わせた推定走行範囲を求めるとともに、前記距離検出手段により自律移動体との距離が検出された超音波標識について、前記走行経路記憶手段に記憶された当該超音波標識の位置を中心として、検出された自律移動体と当該超音波標識との距離を半径とする推定予想位置円を求め、更に、推定走行範囲と推定予想位置円が重複する範囲である推定予想位置円の円弧の重心を求めて自律移動体の実際の走行位置とし、推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する第４の誤差修正手順。
【００２２】
本願の請求項７に係る発明は、自律移動体が走行距離および走行方向を検出して走行位置を推定しながら予め設定された走行経路に基づいて所定の区域を自律移動するに際し、任意の位置に設置され自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波を出力する超音波標識を利用して、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する自律移動体の走行位置修正装置であって、
自律移動体を走行制御するとともに、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差の修正を行なう走行・誤差修正制御手段と、
自律移動体の走行経路および超音波標識の位置を記憶している走行経路記憶手段と、
自律移動体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
自律移動体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、
前記走行距離検出手段および走行方向検出手段により求められた走行距離および走行方向から自律移動体の走行位置を推定する走行位置推定手段と、
赤外線を出力する赤外線出力手段と、
超音波標識が出力する超音波を検出する超音波検出手段と、
前記赤外線出力手段が赤外線を出力してから前記超音波検出手段が超音波標識から出力された超音波を検出するまでの応答時間を計時する計時手段と、
該計時手段により計時された応答時間をもとに、自律移動体と超音波標識との距離を検出する距離検出手段と、
自律移動体の走行方向に存在する構造物との距離を検出する測距手段を具備し、
前記走行・誤差修正制御手段が、自律移動体と超音波標識との距離が検出された検出距離数に基づいて、記憶された誤差修正手順のうちから最適の誤差修正手順を選択し、推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する誤差修正部を備え、
該誤差修正部が、次の▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼に示す第１乃至第４の誤差修正手順を記憶していることを特徴とする自律移動体の走行位置修正装置である。
▲１▼構造物との距離を把握して自律走行している場合に、１つの超音波標識との距離を検出し、構造物から検出された距離離隔した直線と、超音波標識を中心として、検出された距離を半径とする円弧との交点を求め、更に、求められた交点と推定走行位置とを照合することにより実際の走行位置を求め、推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する第１の誤差修正手順。
▲２▼２つの超音波標識と自律移動体との距離をそれぞれ検出し、それぞれの超音波標識を中心とし、検出されたそれぞれの距離を半径とする円弧との交点を求め、更に、求められた交点と推定走行位置とを照合することにより実際の走行位置を求め、推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正する第２の誤差修正手順。
▲３▼３つ以上の超音波標識と自律移動体との距離をそれぞれ検出し、それぞれの超音波標識を中心とし、検出されたそれぞれの距離を半径とする円弧との交点を求めて実際の走行位置を求め、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する第３の誤差修正手順。
▲４▼前記走行位置推定手段により推定された推定走行位置をもとに自律移動体の走行にともない発生が予想される誤差範囲である、前記走行距離検出手段および前記走行検出手段の検出誤差により発生する誤差範囲を重ね合わせた推定走行範囲を求めるとともに、前記距離検出手段により自律移動体との距離が検出された超音波標識について、前記走行経路記憶手段に記憶された当該超音波標識の位置を中心として、検出された自律移動体と当該超音波標識との距離を半径とする推定予想位置円を求め、更に、推定走行範囲と推定予想位置円が重複する範囲である推定予想位置円の円弧の重心を求めて自律移動体の実際の走行位置とすることにより推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正し、次回に誤差を修正する場合に備え、前記走行経路記憶手段に記憶された超音波標識の位置データと超音波標識の実際の位置データとの誤差により生じる自律移動体と超音波標識との距離の測定誤差、並びに推定予想位置円の円弧から重心を求めた際に発生する誤差を考慮し、求められた推定予想位置円の円弧の重心が有する誤差の範囲を予め求めておき、次回に誤差を修正する場合には、前記走行位置推定手段により推定された走行位置に求めた推定予想位置円の円弧の重心が有する誤差の範囲を重ね合わせ、さらに自律移動体の走行にともない発生が予想される誤差範囲である、前記走行距離検出手段および前記走行方向検出手段の検出誤差により発生する誤差範囲を重ね合わせて新たな推定走行範囲を求め、順次、自律移動体の推定走行範囲を更新することにより推定走行範囲と実際の走行位置との誤差を修正する第４の誤差修正手順。
【００２３】
【発明の実施の形態】
自律移動体の走行位置修正装置は、自律移動体が走行距離および走行方向を検出して走行位置を推定しながら予め設定された走行経路に基づいて所定の区域を自律移動するに際し、任意の位置に設置され自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波を出力する超音波標識を利用して、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差の修正を図り、その際、検出された超音波標識との距離数に応じてを誤差修正手順が選択され自動的に切換わる。
【００２４】
そして、自律移動体から出力される赤外線に応答して超音波標識から出力される超音波を自律移動体が受信するまでの応答時間を計測し、自律移動体と超音波標識の距離を検出して自律移動体の走行位置の修正を行なう。
【００２５】
走行位置修正装置は、自律移動体を走行制御するとともに、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置との誤差の修正を行なう走行・誤差修正制御手段と、自律移動体の走行経路および超音波標識の位置を記憶している走行経路記憶手段と、自律移動体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、自律移動体の走行方向を検出する走行方向検出手段と、走行距離検出手段および走行方向検出手段により求められた走行距離および走行方向から自律移動体の走行位置を推定する走行位置推定手段と、自律移動体と超音波標識との距離を検出する距離検出手段とを含んで構成されている。
【００２６】
走行・誤差修正制御手段は、誤差修正部を含んで構成され、誤差修正部は、記走行位置推定手段により推定された推定走行位置をもとに自律移動体の走行にともない発生が予想される誤差範囲である、走行距離検出手段および走行検出手段の検出誤差により発生する誤差範囲を重ね合わせた推定走行範囲を求めるとともに、距離検出手段により自律移動体との距離が検出された超音波標識について、走行経路記憶手段に記憶された当該超音波標識の位置を中心として、検出された自律移動体と当該超音波標識との距離を半径とする推定予想位置円を求め、更に、推定走行範囲と推定予想位置円が重複する範囲である推定予想位置円の円弧の重心を求めて自律移動体の実際の走行位置とすることにより推定走行位置と実際の走行位置との誤差を修正し、次回に誤差を修正する場合に備え、走行経路記憶手段に記憶された超音波標識の位置データと超音波標識の実際の位置データとの誤差により生じる自律移動体と超音波標識との距離の測定誤差、並びに推定予想位置円の円弧から重心を求めた際に発生する誤差を考慮し、求められた推定予想位置円の円弧の重心が有する誤差の範囲を予め求めておき、次回に誤差を修正する場合には、走行位置推定手段により推定された走行位置に求めた推定予想位置円の円弧の重心が有する誤差の範囲を重ね合わせ、さらに自律移動体の走行にともない発生が予想される誤差範囲である、走行距離検出手段および走行方向検出手段の検出誤差により発生する誤差範囲を重ね合わせて新たな推定走行範囲を求め、順次、自律移動体の推定走行範囲を更新することにより推定走行範囲と実際の走行位置との誤差を修正する誤差修正手順を少なくとも記憶している。
【００２７】
超音波標識は、任意の位置に設置され、自律移動体から出力された赤外線を検出する赤外線検出手段と、赤外線検出手段が自律移動体から出力された赤外線を検出すると超音波を出力する超音波出力手段を具備している。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明に係る自律移動体の走行位置修正装置について、図１、図２に基づき具体的に説明する。
【００２９】
図１は走行位置修正装置及び超音波標識の構成を示すブロック図、図２は走行位置修正装置を構成する走行・誤差修正制御手段の構成を示すブロック図である。
【００３０】
図１および図２において、自律移動体の走行位置修正装置１は、自律移動体１０に搭載される。
【００３１】
この走行位置修正装置１は、走行・誤差修正制御手段１１、走行経路記憶手段１２、走行距離検出手段１３、走行方向検出手段１４、走行位置推定手段１５、赤外線出力手段１６、超音波検出手段１７、計時手段１８、距離検出手段１９、測距手段２０、信号入出力手段２１を具備している。前記赤外線出力手段１６、超音波検出手段１７、計時手段１８、距離検出手段１９は超音波標識５０との距離を検出することに寄与する
【００３２】
自律移動体１０は、予め前記走行経路記憶手段１２に記憶された走行経路に基づき、前記走行距離検出手段１３および走行方向検出手段１４により検出された走行距離および走行方向をもとに、前記走行位置推定手段１５により走行位置を推定しながら走行する。
【００３３】
前記走行・誤差修正制御手段１１は、自律移動体１０を走行制御するとともに、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置との誤差の修正を行なう。
【００３４】
このため、前記走行・誤差修正制御手段１１は、自律移動体１０の走行を制御する走行部１１Ａと、自律移動体１０と超音波標識５０との距離が検出された検出距離数に基づいて、記憶された誤差修正手順のうちから最適の誤差修正手順を選択し、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正を図る誤差修正部１１Ｂを備えている。
【００３５】
更に、前記誤差修正部１１Ｂは、後述の内容の第１乃至第４の各誤差修正手順（アルゴリズム）を記憶している第１乃至第４の各誤差修正手順記憶部１１Ｂ１，１１Ｂ２，１１Ｂ３，１１Ｂ４と、これらの第１乃至第４の誤差修正手順記憶部１１Ｂ１，１１Ｂ２，１１Ｂ３，１１Ｂ４に記憶された誤差修正手順のうちから最適な誤差修正手順を選択する誤差修正手順選択方法記憶部１１Ｂ５を備えている。
【００３６】
前記走行経路記憶手段１２は、予め設定された自律移動体１０の走行経路を記憶するとともに超音波標識の位置を記憶する。
【００３７】
前記走行距離検出手段１３は、自律移動体１０の左右に設けた駆動輪の回転数を求めて走行距離を検出する。
【００３８】
前記走行方向検出手段１４は、ジャイロコンパスにより走行方向を検出する。自律移動体１０が本体の左右に設けた駆動輪によって走行する場合には、左右の駆動輪の回転数の差などをもとに走行方向を検出する。
【００３９】
前記走行位置推定手段１５は、前記走行距離検出手段１３および前記走行方向検出手段１４により求められた走行距離および走行方向から自律移動体１０が現在どの位置を走行しているかを求め、その検出結果をもとに、自律移動体１０の走行位置を推定する。そして、この推定走行位置と予め記憶された走行経路を照合することにより、自律移動体１０は予め定められた経路を走行する。
【００４０】
前記赤外線出力手段１６は、超音波標識５０（５０Ａ，５０Ｂ，‥‥，５０Ｎ）との距離を検出しようとする時に超音波標識５０に対して赤外線を出力する。このとき、赤外線をパルス出力することにより、超音波標識５０が外乱光によって誤作動（誤って超音波を返送）することを防止する。なお、このとき自律移動体１０と超音波標識５０の位置関係をもとに、距離を検出しようとする超音波標識が存在すると予想される方向にのみ赤外線を出力してもよい。
【００４１】
このことにより、例えば、自律移動体１０からほぼ同じ距離に複数の超音波標識５０が存在する場合でも、任意の超音波標識５０との距離を検出できる（全方向に赤外線を出力すると、この場合、ほぼ同じタイミングで超音波標識５０から返送された超音波を受信するため、どの超音波標識５０から返送された超音波かを識別できない恐れがある）。
【００４２】
前記超音波検出手段１７は、超音波標識５０から出力された超音波を検出する。
【００４３】
前記計時手段１８は、前記赤外線出力手段１６が赤外線を出力してから前記超音波検出手段１７が超音波標識５０から出力された超音波を検出するまでの応答時間を計時する。
【００４４】
前記距離検出手段１９は、前記計時手段１８により計時された応答時間をもとに自律移動体１０と超音波標識５０の距離を検出する。本発明においては、赤外線および超音波により送受信しており、自律移動体１０から出力された赤外線が超音波標識５０に到達するまでの時間を無視できるため、応答時間（秒）×音速（ｍ／秒）を自律移動体１０と超音波標識５０の距離とみなすことができる。
【００４５】
実際の距離検出においては、超音波標識５０において赤外線を受信してから超音波を出力するまでのタイムラグを考慮して、計時された応答時間に補正を加えたり、自律移動体周囲の温度を考慮して音速に補正を加えることで距離の検出精度を向上させることができる。ちなみに、大気中における音速Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）は、気温をｔ（℃）とすると、数１で表され、超音波標識から出力された超音波は、この式で表される速度で大気中を伝達するので気温による補正を行なう。
【数１】

すなわち、例えば、
（１）自律移動体に温度検出手段を設けて自律移動体の周囲の気温を検出し、上式に検出された気温を代入して音速を補正する；
あるいは、
（２）季節や時間帯、場所（屋内か屋外か、あるいは空調の有無）に応じて、それぞれ予想される気温を上式に代入して予め音速を求めておき、それを季節や時間帯あるいは場所によって使い分ける。
【００４６】
前記測距手段２０はセンサにより構成され、自律移動体１０が通路を走行する際、構造物（例えば壁面）との距離を一定に保って走行することにより、走行経路から外れないようにする［自律移動体１０が壁面との距離を一定に保って走行するために、自律移動体１０の側面に構造物との距離を検出するセンサ（例えば、超音波センサ）を設置し、構造物との距離を検出して構造物との距離を一定に保つようにしながら走行する］。
【００４７】
前記走行経路記憶手段１２、走行距離検出手段１３、走行方向検出手段１４、走行位置推定手段１５、赤外線出力手段１６、超音波検出手段１７、計時手段１８、距離検出手段１９、測距手段２０の各手段は、自律移動体内部の信号入出力手段２１を介して前記走行・誤差修正制御手段１１に接続されている。
【００４８】
超音波標識５０は、赤外線検出手段５１および超音波出力手段５２を備えており、前記赤外線検出手段５１は、自律移動体１０から出力された赤外線を検出する。このとき、外乱光の影響により誤検出しないよう、パルス出力された赤外線を検出した時に、自律移動体１０から出力された赤外線であると判断する。
【００４９】
前記超音波出力手段５２は、前記赤外線検出手段５１が赤外線を検出すると、自律移動体１０に対する応答として超音波を出力する。
【００５０】
自律移動体１０は、所定時間毎、方向転換の後、前回誤差を修正してから所定時間あるいは所定距離を走行した時など、任意の条件を満たしたとき、あるいは、予め設定された走行経路の地図情報に含まれている誤差修正の命令に従って、超音波標識との距離を検出し、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
【００５１】
以下に、超音波標識５０を利用して自律移動体１０と超音波標識５０の間の距離を測定する場合を、図３、図４、図７、図１０に示すフローチャート、図５、図６、図８、図９、図１１、図１２に示すタイムチャートにより説明する。
【００５２】
１−１．自律移動体が１つの超音波標識との距離を検出する場合：
図３に自律移動体が１つの超音波標識との距離を検出する場合の自律移動体（走行位置修正装置）における処理を示すフローチャートを、図４に超音波標識が超音波を出力する場合の処理を示すフローチャートを、図５に自律移動体と超音波標識との距離が検出された場合のタイムチャートを、図６に自律移動体と超音波標識との距離が検出できない場合のタイムチャートを示す。
【００５３】
先ず、図３、図５、図６を参照しながら、自律移動体が１つの超音波標識との距離を検出する場合を説明する。
▲１▼予想応答時間の算出（Ｓ１）
予め設定された走行経路の地図情報を参照するとともに、自律移動体１０の推定走行位置と、距離を検出する対象となる超音波標識５０の位置をもとに、自律移動体１０と超音波標識５０の距離を求め、自律移動体１０が赤外線を出力してから超音波を検出するまでの予想時間である予想応答時間Ｔ１を算出する。なお、予想応答時間Ｔ１を算出するのは、自律移動体１０と超音波標識５０との距離を検出する動作が無用に長くなることを防止し、かつ、距離を検出する超音波標識５０を限定するためである。予想応答時間Ｔ１を算出しておくことにより、超音波標識５０から超音波が返送されなかった場合に、予想応答時間Ｔ１の経過（実際には測定誤差αを考慮したＴ１＋αの経過）をもって超音波標識５０との距離を検出する動作を停止させる。
また、自律移動体１０から出力された赤外線が到達する範囲に複数の超音波標識５０Ａ，５０Ｂ，‥‥，５０Ｎが存在する場合に、距離を検出しようとした超音波標識、例えば５０Ａとは別の超音波標識、例えば５０Ｂから返送された超音波を検出しても、予想応答時間Ｔ１と測定された応答時間Ｔが異なることから識別でき、誤った距離の検出を防ぐことができる。これを利用して誤差の修正を行うのに最も適する超音波標識を選択して距離を検出することも可能である。
▲２▼赤外線出力（Ｓ２）
自律移動体１０から超音波標識５０に対して赤外線を出力する。
このとき、赤外線をパルス出力とすることにより、超音波標識５０が外乱光により誤作動（誤って超音波を返送）することが回避される。
▲３▼計時開始（Ｓ３）
自律移動体１０が赤外線を出力してから超音波を検出するまでの時間を計時するため、赤外線を出力するのと同時に計時を開始する。
▲４▼超音波検出？（Ｓ４）
超音波検出手段１７により、超音波標識５０から出力された超音波を検出したか否かを判断する。超音波を検出した場合はステップ５へ、検出しなかった場合はステップ７へ進む。
▲５▼応答時間検出（Ｓ５）
超音波を検出すると同時に応答時間Ｔ（赤外線を出力してから超音波を検出するまでの時間）を検出する。
▲６▼距離算出（Ｓ６）
ステップ５で検出された応答時間Ｔをもとに、自律移動体１０と超音波標識５０の間の距離を算出する。
▲７▼予想応答時間経過？（Ｓ７）
距離を検出しようとする超音波標識５０から超音波が返送されてくると予想される時間が経過したか否かを判断する。
このとき、推定走行位置と実際の走行位置に誤差があることを考慮し、余裕を持たせるためにステップ１で算出した予想応答時間に所定時間を加えたものを判断基準とする。予想応答時間が経過した場合はステップ８へ、経過していない場合はステップ４へ進む。
▲８▼計時終了（Ｓ８）
予想応答時間が経過しても超音波が検出されない場合は計時を終了する。
この場合には自律移動体１０と超音波標識５０の間の距離を検出できない。
【００５４】
１−２．超音波標識が超音波を出力する場合：
図４を参照しながら、超音波標識が超音波を出力する場合を説明する。
▲１▼赤外線受信？（Ｓ１１）
赤外線検出手段５１が自律移動体１０から出力された赤外線を受信したか否かを判断する。なお、外乱光による誤検出を防止するため、受信した赤外線がパルス出力であった場合に、自律移動体１０から出力された赤外線を受信したと判断する。自律移動体１０から出力された赤外線を受信したと判断した場合はステップ１２へ進む。
▲２▼超音波出力（Ｓ１２）
赤外線を受信したため、応答出力である超音波を超音波出力手段５２から出力する。
【００５５】
２．自律移動体が所望の複数の超音波標識すべてとの距離を検出しようとする場
合；
図７に自律移動体が所望の複数の超音波標識すべてとの距離を検出しようとする場合の処理を示すフローチャートを、図８に自律移動体と複数の超音波標識との距離ｌ１ｌ２，‥‥ｌｍが検出された場合のタイムチャートを、図９に自律移動体と複数の超音波標識との距離ｌ１ｌ２，‥‥，ｌｍのうち距離ｌｍを検出できない場合（予想時間Ｔｍ＋αの経過により計時を終了する場合）のタイムチャートを示す。
【００５６】
図７乃至図９を参照しながら自律移動体が所望の複数の超音波標識すべてとの距離を検出しようとする場合を説明する。
なお、ここでは、距離を検出しようとする超音波標識５０の数をｍ個とし、自律移動体に近い順に１，２，・・，ｎ番目の超音波標識と表現する。
また、ｎ番目の超音波標識から超音波が返送されるまでの予想応答時間をＴｎ、自律移動体とｎ番目の超音波標識の距離をｌｎとする。
▲１▼予想応答時間算出（Ｓ２１）
自律移動体１０の推定走行位置と、距離を検出しようとするそれぞれの超音波標識５０Ａ、５０Ｂ，‥‥，５０Ｎの位置をもとに、自律移動体１０が赤外線を出力してから超音波を受信するまでの予想応答時間（Ｔ１，Ｔ２，・・，Ｔｍ）をそれぞれ算出する。
▲２▼赤外線出力（Ｓ２２）
自律移動体１０から超音波標識５０Ａ、５０Ｂ，‥‥，５０Ｎに対して赤外線を出力する。赤外線はパルス出力とすることにより、超音波標識５０Ａ、５０Ｂ，‥‥，５０Ｎが外乱光により誤作動することを防止する。なお、このとき自律移動体１０と超音波標識５０Ａ、５０Ｂ，‥‥，５０Ｎの位置関係をもとに、距離を計測しようとする超音波標識５０Ａ、５０Ｂ，‥‥，５０Ｎが存在すると予想される方向にのみ赤外線を出力するようにするとよい。
▲３▼計時開始（Ｓ２３）
自律移動体１０が赤外線を出力してから超音波を受信するまでの時間を計測するため、赤外線が出力されるのと同時に計時を開始する。
▲４▼超音波の検出？（Ｓ２４）
超音波検出手段１７が超音波標識５０Ａ、５０Ｂ，‥‥，５０Ｎから出力された超音波を受信したか否かを検出する。超音波を検出した場合はステップ２５へ、検出しなかった場合はステップ２９へ進む。
▲５▼応答時間の検出（Ｓ２５）
超音波を検出すると同時に応答時間Ｔを検出する。
▲６▼予想応答時間と照合（Ｓ２６）
ステップ２５で検出された応答時間Ｔとステップ２１で算出した予想応答時間（Ｔ１，Ｔ２，・・，Ｔｍ）を照合し、どの超音波標識５０Ａ、５０Ｂ，‥‥，５０Ｎから返送された超音波であるのかを判断する。なお、このとき照合対象として用いるＴｎは、自律移動体１０の走行位置の誤差、各検出手段における測定誤差等を考慮してＴｎ±α（αは誤差をもとに設定）を用いる。
▲７▼距離算出（Ｓ２７）
ステップ２５で検出された応答時間Ｔ、およびステップ２６における照合結果をもとに、自律移動体１０とｎ番目の超音波標識５０Ｎの間の距離ｌｎを算出する。なお、より正確に距離を算出しようとするには、自律移動体１０の周囲の大気温度もとに補正を加える。
▲８▼距離ｌｍ算出？（Ｓ２８）
ステップ２７で算出された距離が、自律移動体１０とｍ番目の超音波標識５０Ｍとの距離ｌｍであるか否かを判断する。ｍ番目の標識との距離ｌｍが算出された場合は距離検出動作を終了し、異なる場合はステップ２９へ進む。
▲９▼Ｔｍ経過？（ステップ２９）
距離を測定しようとするｍ番目の超音波標識５０Ｍから超音波が返送されてくると予想される時間Ｔｍが経過したか否かを判断する。このとき、推定された走行位置と実際の走行位置に誤差があることを考慮し、余裕を持たせるためにステップ２１で算出した予想応答時間Ｔｍに所定時間を加えたものを比較対象とする。予想応答時間が経過した場合は距離の検出を終了し、経過していなければステップ２４へ進む。なお、超音波標識５０の配置によっては、自律移動体１０からの距離を有効に測定できる範囲内に、超音波標識５０がｍ個より少ない数しか存在しない場合も考えられる。この場合、Ｔｍをそのまま用いると距離の検出時間が長くなるので、有効に距離の測定を行える範囲から逆算して求めた最長の応答時間Ｔｍ’をＴｍの代わりに用いる。
【００５７】
３．自律移動体が所望の複数の超音波標識のうち、所定数（所望の複数の数より
少ない数）の超音波標識との距離を検出する場合：
図１０に自律移動体が所望の複数の超音波標識のうち、所定数（所望の複数の数より少ない数）の超音波標識との距離を検出する場合の処理を示すフローチャートを、図１１に自律移動体と複数の超音波標識との距離ｌ１，ｌ２，‥‥，ｌｍのうち所定数の超音波標識との距離［例えば、ｌ１，ｌ２，ｌ３（ｌｍ）］が検出される場合のタイムチャートを、図１２に自律移動体と複数の超音波標識との距離ｌ１，ｌ２，‥‥，ｌｍのうち所定数の超音波標識との距離［例えば、ｌ１，ｌ２，ｌ３（ｌｍ）］が検出できない場合のタイムチャートを示す。
【００５８】
図１０乃至図１２を参照しながら、自律移動体が所望の複数の超音波標識のうち、所定数（所望の複数の数より少ない数）の超音波標識との距離を検出する場合を説明する。
なお、図７の場合と同様に、距離を検出しようとする超音波標識５０の数をｍ個とし、自律移動体に近い順に１，２，・・，ｎ番目の超音波標識とし、また、ｎ番目の超音波標識から超音波が返送されるまでの予想応答時間をＴｎ、自律移動体とｎ番目の超音波標識の距離をｌｎとする。
図１０のフローチャートでは、ｍ個の超音波標識のうち、ａ個の超音波標識との距離が検出された時に距離の検出を終了する。これは、確実に所定数の超音波標識との距離を検出することと、距離の検出にかかる時間を必要最小限にすることを両立するものである。
▲１▼Ｋ＝０（Ｓ３１）
Ｋの値（自律移動体１０との距離が検出された超音波標識の数を表わす）を初期設定する。
▲２▼予想応答時間算出（Ｓ３２）
自律移動体１０の推定走行位置と、距離を検出しようとするそれぞれの超音波標識５０の位置をもとに、自律移動体１０が赤外線を出力してから超音波を受信するまでの予想応答時間（Ｔ１，Ｔ２，・・，Ｔｍ）をそれぞれ算出する。
▲３▼赤外線出力（Ｓ３３）、計時開始（Ｓ３４）
自律移動体１０から超音波標識５０に対して赤外線を出力する。赤外線はパルス出力とし、超音波標識５０が外乱光により誤作動することを防止する。なお、このとき自律移動体１０と超音波標識５０の位置関係をもとに、距離を計測しようとする超音波標識５０が存在すると予想される方向にのみ赤外線を出力するとよい。
その後、自律移動体１０が赤外線を出力してから超音波を受信するまでの時間を計測するために赤外線を出力するのと同時に計時を開始する（Ｓ３４）。
▲４▼超音波検出？（Ｓ３５）
超音波検出手段１７が超音波標識５０から出力された超音波を受信したか否かを検出する。超音波を検出した場合はステップ３６へ、検出しなかった場合はステップ４１へ進む。
▲５▼応答時間検出（Ｓ３６）、予想応答時間と照合（Ｓ３７）
超音波を検出すると同時に応答経過時間Ｔを検出する（Ｓ３６）。
その後、ステップ３６で検出された応答時間Ｔとステップ３２で算出した予想応答時間（Ｔ１，Ｔ２，・・，Ｔｍ）を照合し、どの超音波標識５０から超音波が返送されたのかを判断する。
▲６▼距離算出（Ｓ３８）
ステップ３６で検出された応答経過時間Ｔおよびステップ３７における照合結果をもとに、自律移動体１０とｎ番目の超音波標識５０Ｎの間の距離ｌｎを算出する。
▲７▼Ｋ＝Ｋ＋１（Ｓ３９）、Ｋ＝ａ？（Ｓ４０）
超音波標識５０との距離が検出されたので、Ｋの値に１加える。
Ｋとａを比較し、距離が検出された超音波標識５０の数がａ個となったか否かを判断する（Ｓ４０）。ａ個になれば距離の検出を終了し、ａ個に達しなければステップ４１へ進む。
▲８▼Ｔｍ経過？（Ｓ４１）
距離を測定しようとするｍ番目の超音波標識５０Ｍから超音波が返送されてくると予想される時間Ｔｍが経過したか否かを判断する。このとき、推定走行位置と実際の走行位置に誤差があることを考慮し、余裕を持たせるためにステップ３２で算出した予想応答時間Ｔｍに所定時間を加えたものを比較対象とする。予想応答時間が経過した場合は距離の検出を終了し、経過していなければステップ３５へ進む。
なお、超音波標識５０の配置によっては、自律移動体１０からの距離を有効に測定できる範囲内に、超音波標識がｍ個より少ない数しか存在しない場合も考えられる。この場合、Ｔｍをそのまま用いると、無用に距離の検出時間が長くなるので、有効に距離の測定を行える範囲から逆算して求めた最長の応答時間Ｔｍ’をＴｍの代わりに用いる。
【００５９】
以上の通り、図３、図４、図７、図１０に示すフローチャートにしたがって、自律移動体１０は超音波標識５０との距離を検出する。
【００６０】
（誤差修正手順）
自律移動体１０と超音波標識５０との間の距離が検出された後、それを利用して自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
誤差の修正は、前記第１乃至第４の誤差修正手順記憶部１１Ｂ１、１１Ｂ２，１１Ｂ３，１１Ｂ４に記憶された誤差修正手順を用いる。
【００６１】
（第１の誤差修正手順記憶部１１Ｂ１に記憶された誤差修正手順）
▲１▼第１の誤差修正手順（図１３参照）：
主に通路などで、１つの超音波標識との距離を利用して誤差修正を行なう場合で、自律移動体１０が、構造物（対象物）の例えば壁面８０に沿って走行する際に有効な誤差修正手順である。
自律移動体１０に設けた測距手段２０により、自律移動体１０と壁面８０との距離Ｌ、及び１つの超音波標識５０との距離ｌ１を検出する。壁面８０から距離Ｌ離隔した直線（図１３における自律移動体１０直進ライン）Ｒと、該超音波標識５０を中心として距離ｌ１を半径とする円弧との交点Ｆ１，Ｆ１’を求め、更に、求められた２つの交点Ｆ１，Ｆ１’と推定走行位置とを照合することにより実際の走行位置Ｆ１を求め、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置Ｆ１との誤差を修正する。かくして、自律移動体１０の実際の走行位置Ｆ１は特定される。
【００６２】
（第２の誤差修正手順記憶部１１Ｂ２に記憶された誤差修正手順）
▲２▼第２の誤差修正手順（図１４参照）：
主に屋外などで、２個の超音波標識５０との距離を利用して誤差修正を行なう場合で、複数の超音波標識５０Ａ，５０Ｂとの距離ｌ１，ｌ２を検出し、それぞれの超音波標識５０Ａ，５０Ｂを中心として、それぞれ検出された距離ｌ１，ｌ２を半径とする円弧との交点Ｆ１，Ｆ２を求め、さらに求められた交点Ｆ１，Ｆ２と推定走行位置とを照合することにより実際の走行位置Ｆ１を求め、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する（この場合、求められる交点Ｆ１，Ｆ２は２箇所であるが、推定走行位置との照合により、自律移動体１０の実際の走行位置Ｆ１は１箇所に特定する）。
【００６３】
（第３の誤差修正手順記憶部１１Ｂ３に記憶された誤差修正手順）
▲３▼第３の誤差修正手順（図１５参照）：
主に屋外などで、複数（３個以上）の超音波標識５０との距離を利用して誤差修正を行なう場合で、複数の超音波標識５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，‥‥との距離ｌ１，ｌ２，ｌ３，‥‥を検出し、それぞれの超音波標識５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，‥‥を中心として、それぞれ検出された距離ｌ１，ｌ２，ｌ３，‥‥を半径とする各円弧との交点Ｆ１を求め、さらに推定走行位置と照合することにより自律移動体１０の実際の走行位置を求め、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置Ｆ１の誤差を修正する。
【００６４】
（第４の誤差修正手順記憶部１１Ｂ４に記憶された誤差修正手順）
▲４▼第４の誤差修正手順（図１６乃至図１８参照）：
主に屋外などで、１つの超音波標識との距離を利用して誤差修正を行なう場合に有効な誤差修正手順である。
第４の誤差修正手順は次の通りである。
（１）まず、超音波が返送されてくる時間をもとに、自律移動体１０と超音波標識５０との距離ｌ１を求める（第１のステップ；図１６および図１７（Ａ）。
（２）次に、前記走行位置推定手段１５により推定された推定走行位置をもとに自律移動体１０の走行にともない発生が予想される誤差範囲（自律移動体１０が走行するにつれて発生する、前記走行距離検出手段１３および前記走行方向検出手段１４の検出誤差により発生する前後左右方向の誤差範囲）を求めて重ね合わせて推定走行範囲を求める（第２のステップ；推定走行範囲の求め方は段落番号【００６５】において詳述する。図１６及び図１７において符号Ｕで示される範囲である）。なお、２回目以降の誤差修正の場合は、自律移動体１０の現在位置に後記第８のステップで求めた推定される現在の走行範囲を重ね合わせ、更に、（前回誤差修正が行なわれてから走行した分によって発生した）誤差範囲を重ね合わせることにより新たな推定走行範囲を求める。
（３）前記距離検出手段１９により自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０について、前記走行経路記憶手段１２に記憶された当該超音波標識５０の位置（座標）を中心として、検出された自律移動体１０と当該超音波標識５０との距離ｌ１を半径とする推定予想位置円を求める（第３のステップ；図１６および図１７（Ａ）参照）。
（４）さらに、推定走行範囲Ｕと推定予想位置円とが重複する部位である推定予想位置円の線分（円弧）を求める。自律移動体１０は、一応この線分上のいずれかに居るとする（第４のステップ）。
（５）自律移動体１０は、上記（４）で求められた線分上に居るとして、推定走行範囲および推定予想位置円に対して最尤推量を適用することにより、最も確からしい自律移動体１０の走行位置であるＷ［（ｘ，ｙ）；自律移動体の座標］を求める（第５のステップ）。
（６）このＷを修正後の新たな走行位置（基準点）として定め、あらためて走行位置を設定し直す（第６のステップ；図１７（Ｂ）参照）。
（７）最尤推量によって求められた自律移動体１０の走行位置であるＷ（ｘ，ｙ）は最も確からしい位置であって自律移動体の真の走行位置と一致しているとは限らない。誤差を含んでいることを考慮せずに、このＷの座標をそのまま次の誤差修正に使ってしまうと、かえって誤差を大きくしてしまったり、走行位置を求めることができない等の事態を惹起するおそれがある。そこで、誤差分散行列を利用して、誤差を含んだ自律移動体の現在位置を求め次回以降の誤差において利用することとしている。ここでは、前記走行経路記憶手段１２に記憶された理想的に設置されたときの超音波標識の位置データと実際に設置された超音波標識の位置データとの誤差（ずれ）により生じる自律移動体１０と超音波標識との距離の測定誤差、並びに推定予想位置円の円弧から重心を求めた際に発生する誤差をもとに誤差分散行列によりその誤差の範囲を求める（第７のステップ）。
（８）上記（５）で求めた最も確からしい自律移動体１０の走行位置Ｗ（ｘ，ｙ）を基準として上記（７）で求めた誤差の範囲を重ね合わせて誤差範囲を含んだ新たな自律移動体１０の実際（現在）の走行位置を求め（第８のスプ）、次回以降の誤差修正において利用する（図１７（Ｃ）参照）。
この場合、上記（２）乃至（６）では、前記走行置推定手段１５により推定された推定走行位置をもとに自律移動体１０の走行にともない発生が予想される誤差範囲を重ね合わせた推定走行範囲を求めるとともに、前記距離検出手段１９により自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０について、前記走行経路記憶手段１２に記憶された当該超音波標識５０の位置を中心として、検出された自律移動体１０と当該超音波標識５０との距離ｌ１を半径とする推定予想位置円を求め、更に、推定走行範囲Ｕと推定予想位置円が重複する範囲である推定予想位置円の円弧ＰＱの重心Ｗ（ｘ，ｙ）を求めて自律移動体１０の実際（現在）の走行位置する。この場合、求められた重心Ｗ（ｘ，ｙ）は必ずしも自律移動体の真の走行位置とはならないが、発生する誤差を最小限に抑えることができる。
【００６５】
（第４の誤差修正手順における推定走行範囲の求め方）
図１８を参照しながら、第４の誤差修正手順における推定走行範囲Ｕの求め方を説明する。
図１８において、自律移動体１０の走行開始位置あるいは誤差の修正が行なわれた位置であり、推定走行位置と実際の走行位置が一致しているとみなされる位置（第４の誤差修正手順により誤差の修正を行なった場合、推定走行位置と実際の走行位置の誤差は少なくなるだけであるが、ここでは推定走行位置と実際の走行位置が一致しているとみなす）を基準点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とし、また、自律移動体１０がこのＰ１（ｘ１，ｙ１）から距離ｌｐ走行した後の推定走行位置をＰ２（ｘ２，ｙ２）とし、自律移動体１０がＰ１（ｘ１，ｙ１）からＰ２（ｘ２，ｙ２）まで距離ｌｐを移動した後に誤差の修正を行うものとする。このとき、自律移動体１０の進行方向に対しては最大ｇ（ｇ：ｌ×β、βは任意に設定する誤差の割合）の誤差が発生するものとし、また自律移動体１０の進行方向と直交方向に対して最大ｈ（ｈ：ｌ×γ、γは任意に設定する誤差の割合）の誤差が発生するものとし、ｈ＞ｇであると仮定すると、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）を中心として長軸の長さ２ｈ、短軸の長さ２ｇとする楕円で囲まれた部分が、自律移動体１０が実際にいると推定される推定走行範囲Ｕとなる。
そして、自律移動体１０の最も確からしい走行位置（実際の走行位置とする位置）を求めるため、推定走行範囲Ｕと自律移動体１０と超音波標識５０との距離ｌ１を半径とする推定予想位置円とが重複する範囲である推定予想位置円の円弧ＰＱを求め、さらにその円弧ＰＱの重心Ｗを求める。
その後、求められた重心Ｗの位置を自律移動体１０の実際の走行位置として再設定することにより、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
【００６６】
ここで、第４の誤差修正手順について、計算例を以下に示す。
図１９において、時間ｔを関数とする自律移動体の走行位置ｐ（ｔ）をベクトル表示するとき、数２で表すことができるとする。
【数２】

また、推定される位置および向きＰ（ｔ）をベクトル表示するとき、数３で表すことができるとする。
【数３】

３×３の誤差分散行列をΣ_ｐ（ｔ）、超音波標識の位置を（ｘ_Ｂ，ｙ_Ｂ）、自律移動体と超音波標識との距離をｒとし、自律移動体１０の位置をベクトルＳにて表示すると数４で表わすことができる。
【数４】

図１９において、点（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））は、（ｘ_Ｂ，ｙ_Ｂ）を中心とする半径ｒの円弧上に存在するので、一般式ｇ［ｐ（ｔ），Ｓ］は数５で表わされる。
【数５】

自律移動体１０が超音波標識５０を検出すると、最尤推量により位置の推定値は修正される。
いま、最尤推量によって推定される位置を（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），θ（ｔ））、
角速度をω，
理想的に設置されたときの超音波標識の位置と実際に設置された超音波標識の位置との誤差（ずれ）をσ_Ｓ，
角速度ωの誤差をσ_Ｓ ^２，
走行距離検出手段１３および走行方向検出手段１４による検出結果に対する誤差をＧ，
走行距離検出手段１３および走行方向検出手段１４による検出結果に対する誤差のベクトル表示をＧ^Ｔ、
自律移動体１０と超音波標識５０との距離検出結果に対する誤差をＫ、
自律移動体１０と超音波標識５０との距離検出結果に対する誤差のベクトル表示をＫ^Ｔ
とすると、
最尤推量によって推定される位置（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），θ（ｔ））は数６で、角速度ωは数７で、走行距離検出手段および走行方向検出手段による検出結果に対する誤差Ｇは数８で、自律移動体と超音波標識との距離検出結果に対する誤差Ｋは数９でそれぞれ表わされる。
【数６】

【数７】

【数８】

【数９】

そして、数６を修正後の実際の走行位置として設定し直す。
【数６】

また、超音波標識５０の座標データについて、
ｘ座標の誤差をσ_ｘＢ、
ｙ座標の誤差をσ_ｙＢ、
超音波標識５０の大きさ（超音波標識５０の赤外線検出手段および超音波出力手段は超音波標識５０の外周面に設けられているため超音波標識５０の大きさを考慮する）による誤差をσ_ｒ
とし、
超音波標識５０の位置の誤差分散行列Σ_Ｓを数１０のように示すと、角速度の誤差σ_Ｓ ^２は数１１のようにして求められる。
【数１０】

【数１１】

更に、デッドレコニングにより推定された位置の誤差分散行列をΣ_ｐ（ｔ）とするとき、最尤推定後の誤差分散行列は数１２で与えられる。
【数１２】

【００６７】
第１乃至第４の誤差修正手順は以上の通りであるが、自律移動体１０の走行にともない発生する推定走行位置と実際の走行位置との誤差範囲が、走行位置の検知にともない如何に変化するかを図２０および図２１を用いて説明する。
【００６８】
第１乃至第３の誤差修正手順のいずれかを利用して走行位置の検知を行なう場合に、図２０の（イ）（ロ）（ハ）の各地点で走行位置の検知が行なわれると、その時点で自律移動体１０の実際の走行位置が定まるとともに、推定走行位置も１点に定まる。その後、自律移動体１０が走行すると、そこから新たに誤差範囲が発生する。
【００６９】
一方、第４の誤差修正手順を利用して走行位置の検知を行なう場合に、図２１の（ホ）（ヘ）（ト）の各地点で走行位置の検知および新たな推定走行範囲を求めるとすると、まず（ホ）の地点では、推定走行範囲Ｕ１を利用して最も確からしい走行位置を求めるとともに、新たな推定走行範囲Ｕ２を求める。（ヘ）の地点では、（ホ）の地点で求めた新たな推定走行範囲Ｕ２と、（ホ）の地点から（ヘ）の地点まで走行する間に発生する誤差範囲を加えて求めた推定走行範囲Ｕ３を利用して最も確からしい走行位置を求めるとともに、新たな推定走行範囲Ｕ４を求める。そして、（ト）の地点では、（ヘ）の地点と同様に、（ヘ）の地点で求めた新たな推定走行範囲Ｕ４と、（ヘ）の地点から（ト）の地点まで走行する間に発生する誤差範囲を加えて求めた推定走行範囲Ｕ５を利用して最も確からしい走行位置を求めるとともに、新たな推定走行範囲Ｕ６を求める。このようにして、順次、推定走行範囲を更新する。
【００７０】
したがって、第４の誤差修正手順を利用して走行位置の検知を行なった場合は、第１乃至第３の誤差修正手順を利用して走行位置の検知を行なった場合に比べ推定走行範囲は若干広くなるものの、推定走行範囲は検知の都度新たに設定され誤差範囲は抑えられる。
【００７１】
ところで、上記第１乃至４の各誤差修正手順は、例示した箇所において最も効果を発揮するものであるが、屋外などにおいて２つの超音波標識からの距離を検出して誤差を修正しようとする場合に、障害物などの影響により１つの超音波標識との距離しか検出できない場合や、赤外線と超音波による送受信可能な範囲にもともと１つの超音波標識しか存在しない場合がある。そのような場合には、１つの誤差修正手順のみで自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正−るのでは十分な効果を発揮できないおそれがある。
【００７２】
また、複数の超音波標識からの距離が検出された場合に、自律移動体の走行位置を修正する誤差修正手順（上記第２及び第３の誤差修正手順）のみを用いたのでは、障害物の影響などにより長時間にわたり走行位置が修正されない可能性があり、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の間に大きな誤差が生ずるおそれがある。
【００７３】
さらに、自律移動体の走行する位置によって、誤差を修正するために最適な誤差修正手順は異なる。
【００７４】
そこで、自律移動体との距離が検出された超音波標識の数に応じて上記第１乃至第４の誤差修正手順を使い分け、自律移動体の推定位置と実際の走行位置の誤差を修正することが望まれる。
【００７５】
（第１乃至第４の誤差修正手順を用いて行なう自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差の修正）
そこで、図２２、図２３を参照しながら、上記第１乃至第４の誤差修正手順を用いて自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差の修正を良好に行なう場合を説明する。
【００７６】
図２２に自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０の数に応じて、前記走行・誤差修正制御手段１１が前記第１乃至第４の誤差修正手順を選択する場合のフローチャートを示す。
▲１▼超音波標識との距離を検出？（Ｓ５１）
自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０がなければステップ５２へ、１つでも検出されればステップ５３へ進む。
▲２▼誤差修正なし（Ｓ５２）
自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０がない場合、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差の修正は行なわれない。
▲３▼距離を１つ検出？（Ｓ５３）
自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０が１つであればステップ５４へ、複数であればステップ５５へ進む。
▲４▼第４の誤差修正手順を利用（Ｓ５４）
自律移動体１０との距離を検出した超音波標識５０が１つであるため、第４の誤差修正手順により、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
▲５▼距離を２つ検出？（Ｓ５５）
自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０が２つであればステップ５６へ、３つ以上であればステップ５７へ進む。
▲６▼第２の誤差修正手順を利用（Ｓ５６）
自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０が２つであるため、第２の誤差修正手順により、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
▲７▼第３の誤差修正手順を利用（Ｓ５７）
自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０が３つ以上であるため、第３の誤差修正手順により、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
【００７７】
以上のステップにより、自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０の数により、誤差修正手順を自動的に使い分け（切換え）、自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
【００７８】
図２３に自律移動体１０が構造物の壁面８０との距離を一定に保って走行している状態（以下「通路走行モード」という）にあるか否か、および自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０の数によって、前記走行・誤差修正制御手段１１が前記第１乃至第４の誤差修正手順を切換える場合のフローチャートを示す。
【００７９】
ここでは、通路走行モードにあるか否かは、予め記憶する走行経路の情報として、走行経路のどの区間が通路走行モードであるかを設定する情報を含めることによって切換えるか、あるいは予め記憶する走行経路の情報中に、自律移動体１０と壁面８０との距離を示す情報が与えられた時に、通路走行モードに切換える。
▲１▼超音波標識との距離を検出？（Ｓ６１）
自律移動体１０との距離を検出できた超音波標識５０がなければステップ６２へ、１つでもあればステップ６３へ進む。
▲２▼誤差修正なし（Ｓ６２）
超音波標識との距離が検出できない場合、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差の修正は行なわれない。なお、自律移動体１０が通路走行モードにある時は、壁面８０との距離を一定に保つように修正を行う。
▲３▼通路走行モードか？（Ｓ６３）
自律移動体１０が通路走行モードにある時はステップ６４へ、通路走行モードにない時はステップ６５へ進む。
▲４▼第１の誤差修正手順を利用（Ｓ６４）
自律移動体１０が通路走行モードにある場合、第１の誤差修正手順を用い、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
▲５▼距離を１つ検出？（Ｓ６５）
自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０が１つであればステップ６６へ、複数であればステップ６７へ進む。
▲６▼第４の誤差修正手順を利用（Ｓ６６）
自律移動体１０が通路走行モードになく、自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０が１つであるため、第４の誤差修正手順を用い、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
▲７▼距離を２つ検出？（Ｓ６７）
自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０が２つであればステップ６８へ、３つ以上であればステップ６９へ進む。
▲８▼第２の誤差修正手順を利用（Ｓ６８）
自律移動体１０が通路走行モードになく、自律移動体１０との距離が検出された超音波標識が２つであるため、第２の誤差修正手順を用い、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
▲９▼第３の誤差修正手順を利用（Ｓ６９）
自律移動体１０が通路走行モードになく、自律移動体１０との距離が検出された超音波標識５０が３つ以上であるため、第３の誤差修正手順を用い、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
【００８０】
以上のステップにより、自律移動体１０が通路走行モードにあるか否か、および自律移動体１０との距離を検出した超音波標識５０の数によって誤差修正手順を自動的に使い分け（切換え）、自律移動体１０の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
【００８１】
前記誤差修正手順選択方法記憶部１１Ｂ５は、自律移動体１０の走行方向に対して構造物の（側面に存在する）壁面との距離を把握して自律走行している場合は、第１の誤差修正手順を利用して推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正し、自律移動体１０の走行方向に対して構造物の壁面との距離を把握しないで自律走行している場合は、第２乃至第４の走行誤差修正手順の中から１つの走行誤差修正手順を選択し、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正する。
【００８２】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成され、本発明によれば次の効果を奏する。
▲１▼超音波標識は赤外線パルスの受信により超音波を出力するだけであり、従来のように識別番号を照合したり、超音波とともに識別コードを送信する必要がないため、応答時間が均一になるとともに、超音波標識に識別コード発生手段を設ける必要がないことから全体の構成が簡単になる（この場合、消費電力が少ないことから太陽電池のみにより超音波標識を作動させることも可能である）。
▲２▼走行位置修正装置を構成する距離検出手段は自律移動体と超音波標識の間に障害物が存在すると距離を検出しないため、誤った距離情報を得る余地が無く、安定した距離情報を超音波標識から得ることが可能となる（従来の距離検出に用いる超音波標識は、電波を受信すると超音波を返送するものであり自律移動体と超音波標識の間に障害物が存在する場合、超音波標識が超音波を返送した時に、超音波が障害物によって遮られるため直接自律移動体には到達せず、周囲の壁面等で反射した反射波が自律移動体に到達する余地が多分にあり、このため、自律移動体と超音波標識の距離について、誤った検出結果が得られるおそれがあった）。
▲３▼超音波標識との距離が検出された数等に応じて、誤差修正手順（アルゴリズム）を使い分けられ、自律移動体が走行する場所の状況（廊下、屋外など）に応じて最適なアルゴリズムが選択され、無用に超音波標識の数を増やすことなく、推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正できる。
▲４▼複数の超音波標識からの距離を検出して自律移動体の推定走行位置と実際の走行位置の誤差を修正しようとする時に、１つの超音波標識からの距離しか検出できない場合でも、検出された１つの超音波標識からの距離により誤差を修正することができる。
▲５▼走行位置修正装置が出力する赤外線をパルス状にすることにより、外乱光により超音波標識が誤作動しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】走行位置修正装置及び超音波標識の構成を示すブロック図である。
【図２】走行位置修正装置を構成している走行・誤差修正制御手段の構成を示すブロック図である。
【図３】自律移動体が１つの超音波標識との距離を検出する場合の処理を示すフローチャートである。
【図４】超音波標識が超音波を出力する場合の処理を示すフローチャートである。
【図５】自律移動体と超音波標識との距離が検出された場合のタイムチャートである。
【図６】自律移動体と超音波標識との距離が検出できない場合のタイムチャートである。
【図７】自律移動体が所望の複数の超音波標識すべてとの距離を検出しようとする場合の処理を示すフローチャートである。
【図８】自律移動体と複数の超音波標識との距離ｌ１ｌ２，‥‥ｌｍが検出された場合のタイムチャートである。
【図９】自律移動体と複数の超音波標識との距離ｌ１ｌ２，‥‥，ｌｍのうち距離ｌｍを検出できない場合（予想時間Ｔｍ＋αの経過により計時を終了する場合）のタイムチャートである。
【図１０】自律移動体が所望の複数の超音波標識のうち、所定数（所望の複数の数より少ない数）の超音波標識との距離を検出する場合の処理を示すフローチャートである。
【図１１】自律移動体と複数の超音波標識との距離ｌ１ｌ２，‥‥ｌｍのうち所定数の超音波標識との距離［例えば、ｌ１ｌ２，ｌ３（ｌｍ）］が検出される場合のタイムチャートである。
【図１２】自律移動体と複数の超音波標識との距離ｌ１ｌ２，‥‥ｌｍのうち所定数の超音波標識との距離［例えば、ｌ１ｌ２，ｌ３（ｌｍ）］が検出できない場合のタイムチャートである。
【図１３】第１の誤差修正手順を説明するための図である。
【図１４】第２の誤差修正手順を説明するための図である。
【図１５】第３の誤差修正手順を説明するための図である。
【図１６】第４の誤差修正手順を説明するための図である。
【図１７】第４の誤差修正手順を説明するための図である。
【図１８】第４の誤差修正手順にける推定走行範囲の求め方を説明するための図である。
【図１９】第４の誤差修正手順の計算例に用いる図である。
【図２０】第１乃至第３の誤差修正手順において走行位置を検出する際に生ずる誤差範囲を説明するための図である。
【図２１】第４の誤差修正手順において走行位置を検出する際に生ずる誤差範囲と推定走行範囲を説明するための図である。
【図２２】誤算修正手順を選択するときのフローチャートである。
【図２３】誤算修正手順を選択するときの他のフローチャートである。
【符号の説明】
１走行位置修正装置
１０自律移動体
１１走行・誤差修正制御手段
１１Ａ走行部
１１Ｂ誤差修正部
１１Ｂ１第１の誤差修正手順記憶部
１１Ｂ２第２の誤差修正手順記憶部
１１Ｂ３第３の誤差修正手順記憶部
１１Ｂ４第４の誤差修正手順記憶部
１１Ｂ５誤差修正手順選択方法記憶部
１２走行経路記憶手段
１３走行距離検出手段
１４走行方向検出手段
１５走行位置推定手段
１６赤外線出力手段
１７超音波検出手段
１８計時手段
１９距離検出手段
２０測距手段
２１信号入出力手段
５０超音波標識
５０Ａ超音波標識
５０Ｂ超音波標識
５０Ｎ超音波標識
５１ａ赤外線検出手段
５１ｂ赤外線検出手段
５１ｎ赤外線検出手段
５２ａ超音波出力手段
５２ｂ超音波出力手段
５２ｎ超音波出力手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an autonomous movement that autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while estimating a travel position based on detection results of a travel distance detection means and a travel direction detection means provided in an autonomous mobile body. The present invention relates to a device for correcting the travel position of a body, and in particular, detects the distance between an autonomous mobile body and an ultrasonic sign placed at an arbitrary location, and based on the detected distance, the estimated travel position and the actual travel position (In this specification, “actual travel position” means “the most likely travel position of the autonomous mobile body” or “the current travel position of the autonomous mobile body” in addition to “the true travel position of the autonomous mobile body”. This is related to a traveling position correcting device for an autonomous mobile body that corrects the error of the same.
[0002]
[Prior art]
(Background of the Invention)
The autonomous mobile body typically includes a travel distance detection means and a travel direction detection means, and while estimating the travel position based on the travel distance and the travel direction detected by the travel distance detection means and the travel direction detection means, The vehicle autonomously travels in a predetermined area based on the travel route stored in advance in the travel route storage means (for example, when the autonomous mobile body travels with the drive wheels provided on the left and right sides of the main body, The travel direction is detected by using a gyro compass).
[0003]
However, the detected travel distance and travel direction include some errors due to measurement errors occurring in the respective detection means, slips of the drive wheels, etc., and the detected travel distance and travel direction are also included. Because an error may occur between the estimated travel position and the actual travel position, it is necessary to correct the error promptly.
[0004]
(Conventional technology)
Conventionally, in order to correct an error between an estimated traveling position of an autonomous mobile body and an actual traveling position, an image processing method, a method using a reflector and a laser beam, and the like have been proposed.
[0005]
Among these, the image processing method stores a tree to be used as a target, the position of an artificial sign and image data in advance in an autonomous mobile body, and an image captured by a camera provided in the autonomous mobile body in advance. The stored image data is compared and collated, an error in the position of the target is detected, and if there is an error, the error is calculated to correct the error between the estimated travel position and the actual travel position.
[0006]
On the other hand, the method using the reflector and the laser beam outputs the laser beam from the autonomous mobile body, and when the laser beam is reflected back by the reflector plate installed in advance at a predetermined position, the laser beam returns. The travel position is confirmed based on the information such as the angle, and the error between the estimated travel position and the actual travel position is corrected.
[0007]
However, in the image processing method,
(1) Susceptible to ambient light such as the sun;
(2) Since image processing is performed, the processing becomes complicated and real-time processing is difficult;
There was a problem.
[0008]
Also, in the system using a reflector and laser light,
(1) Since it is easily affected by disturbance light such as sunlight, it is necessary to detect whether or not there is a false reflection when the laser light is reflected and returned;
(2) The travel position can be confirmed only when the autonomous mobile body passes in front of the reflector, and information on the distance between the reflector and the autonomous mobile body cannot be obtained. It is not versatile because it can only be used as a means of correcting errors in
There was a problem.
[0009]
Furthermore, as an autonomous mobile body for security, an autonomous mobile body that patrols a predetermined area instead of a guard and confirms whether there is an abnormality such as a fire or an intruder has been proposed recently.
[0010]
This autonomous mobile body for security, when the abnormality detection sensor mounted on the autonomous mobile body detects an abnormality such as a fire or an intruder, changes the direction in which the abnormality was detected, or approaches the direction in which the abnormality was detected. Compared to an autonomous mobile body that travels only on a predetermined travel route, an error is more likely to occur between the estimated travel position and the actual travel position. The frequency or necessity to correct Therefore, when the vehicle travels away from a preset travel route, it is necessary to quickly correct the error between the estimated travel position and the actual travel position so that the vehicle can return to the set travel route. In addition, in this autonomous mobile body for security, it is usually required that a preset travel route can be set according to every request of the security destination. Instead, for example, it may include a wide space such as outdoors, a gymnasium or a warehouse, in which case the above image processing method to correct the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position, In order to correct the error between the estimated travel position and the actual travel position at a place away from the preset travel route even if the method using the reflector and the laser beam is applied, the preset travel route is used. Many targets or reflectors had to be provided in remote locations. Furthermore, in the outdoors, a gymnasium, or a warehouse, it is not always easy to detect the distance between a structure, for example, a wall surface and an autonomous mobile body. In the method using laser light, it is difficult to detect the exact traveling position of the autonomous mobile body.
[0011]
Under such circumstances, as a means for correcting the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body for security and the actual traveling position, a method of correcting the error using an ultrasonic sign has been proposed. This method is
(1) An identification number (ID number) is set in advance on the ultrasonic marker,
(2) When the autonomous mobile body outputs a radio wave including information specifying an identification number for the ultrasonic sign, the ultrasonic sign matches the identification number included in the received radio wave with a preset identification number In case the ultrasonic wave is returned,
(3) When the autonomous mobile body detects the ultrasonic wave returned from the ultrasonic marker, the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is calculated based on the time from when the radio wave is output until the ultrasonic wave is received. Detect
(4) Thereafter, the error between the estimated traveling position and the actual traveling position is corrected based on the position of the ultrasonic sign stored in advance and the detected distance.
As long as it is a place where radio waves and ultrasonic waves can be transmitted and received between the autonomous mobile body and the ultrasonic sign, the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic sign can be detected. However, the following problems (1) to (5) were encountered. That is,
(1) A system for receiving radio waves and a system for recognizing an identification number contained in the received radio waves must be incorporated into the ultrasonic sign, which complicates the structure of the ultrasonic sign and reduces the size. Is not easy and also consumes a lot of power;
(2) The processing time for recognizing the identification number contained in the received radio wave is not strictly constant, and an error occurs in the distance measurement result due to the difference in processing time (for example, ultrasonic waves are transmitted at about 340 m / sec. A measurement error of ± 34 cm occurs even with a difference of 0.001 seconds);
(3) When there is an obstacle between the autonomous mobile body and the ultrasonic sign, when the radio wave output from the autonomous mobile body reaches the ultrasonic sign and returns the ultrasonic wave from the ultrasonic sign, the ultrasonic sign The ultrasonic wave returned from the obstacle does not reach the autonomous mobile body directly because it is blocked by an obstacle, and the reflected wave reflected in the surroundings reaches the autonomous mobile body. Occurs;
(4) When the corridor and the outdoors are mixed in the travel route of the autonomous mobile body, the procedure for correcting the error between the estimated travel position and the actual travel position most efficiently and effectively is different in each place;
(5) When correcting the error by detecting the distance from a plurality of ultrasonic signs, if only the distance from one ultrasonic sign can be detected due to the influence of an obstacle, the conventional method Then you cannot correct the error;
There were problems (1) to (5).
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is used to correct an error between an estimated traveling position and an actual traveling position of an autonomous moving body that moves in a predetermined area. It is an object of the present invention to provide a traveling position correction device for an autonomous mobile body that simplifies the configuration of the ultrasonic sign and makes the processing time constant.
[0013]
Another object of the present invention is to provide a highly reliable traveling position correction device for an autonomous mobile body that can correct the traveling position without acquiring erroneous distance information.
[0014]
Another object of the present invention is to automatically select and switch the optimum error correction procedure according to the location where the autonomous mobile body travels, thereby correcting the travel position error of the autonomous mobile body. To provide an apparatus.
[0015]
Yet another object of the present invention is to detect a distance from a plurality of ultrasonic signs and to correct an error in the traveling position of the autonomous mobile object, due to the influence of an obstacle or the like. It is an object of the present invention to provide a traveling position correcting device for an autonomous mobile body that can accurately correct a traveling position error even when only the distance from the vehicle can be detected.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the invention according to claim 1 of the present application, when an autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting a travel distance and a travel direction and estimating a travel position, an arbitrary position Of the autonomous mobile body that corrects the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays output from the autonomous mobile body A travel position correction device,
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
Time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, comprising a distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Measures the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic sign in response to the infrared light output from the autonomous mobile object, detects the distance between the autonomous mobile object and the ultrasonic sign, and autonomously A travel position correcting device for an autonomous mobile body, wherein the travel position of the mobile body is corrected.
[0017]
In the invention according to claim 2 of the present application, when the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting a travel distance and a travel direction and estimating a travel position, an arbitrary position Of the autonomous mobile body that corrects the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays output from the autonomous mobile body A travel position correction device,
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
A time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, comprising a distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker based on the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker in response to the infrared light output from the autonomous mobile body,
Based on the estimated travel position estimated by the travel position estimation means, an estimated travel range obtained by superimposing an error range expected to occur with the travel of the autonomous mobile body is obtained, and the distance detection means For the ultrasonic sign from which the distance is detected, the estimated prediction using the distance between the detected autonomous mobile body and the ultrasonic sign as a radius around the position of the ultrasonic sign stored in the travel route storage means The position circle is obtained, and further, the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle in which the estimated traveling range and the estimated position circle overlap is obtained as the actual traveling position of the autonomous mobile body, and the estimated traveling position and the actual traveling position It is a traveling position correction apparatus with the autonomous mobile body which correct | amends the difference | error of this.
[0018]
In the invention according to claim 3 of the present application, when an autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting a travel distance and a travel direction and estimating a travel position, an arbitrary position Of the autonomous mobile body that corrects the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays output from the autonomous mobile body A travel position correction device,
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
A time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, comprising a distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker based on the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker in response to the infrared light output from the autonomous mobile body,
An error caused by a detection error of the travel distance detection means and the travel detection means, which is an error range that is expected to be generated as the autonomous mobile body travels based on the estimated travel position estimated by the travel position estimation means. An estimated traveling range obtained by overlapping the ranges is obtained, and the ultrasonic sign whose distance from the autonomous mobile body is detected by the distance detecting unit is centered on the position of the ultrasonic sign stored in the traveling route storage unit. Then, an estimated predicted position circle whose radius is the distance between the detected autonomous mobile body and the ultrasonic sign is obtained, and the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle that is the range where the estimated traveling range and the estimated predicted position circle overlap By correcting the error between the estimated traveling position and the actual traveling position by determining the actual traveling position of the autonomous mobile body,
In preparation for the case of correcting the error next time, the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic sign generated by the error between the position data of the ultrasonic sign stored in the travel route storage means and the actual position data of the ultrasonic sign is calculated. In consideration of the measurement error and the error that occurs when the center of gravity is calculated from the arc of the estimated predicted position circle, the range of the error that the calculated center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle has is obtained in advance.
When the error is corrected next time, the error range of the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle obtained by superimposing the travel position estimated by the travel position estimating means is superimposed, and further, it is generated as the autonomous mobile body travels. Is a predicted error range, the error range generated by the detection error of the travel distance detection means and the travel direction detection means is overlapped to obtain a new estimated travel range,
An autonomous mobile body travel position correcting device that sequentially corrects an error between an estimated travel range and an actual travel position by updating the estimated travel range of the autonomous mobile body.
[0019]
In the invention according to claim 4 of the present application, when the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting a travel distance and a travel direction and estimating a travel position, an arbitrary position Of the autonomous mobile body that corrects the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays output from the autonomous mobile body A travel position correction device,
A travel / error correction control means for controlling the autonomous mobile body and correcting an error between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position;
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
A time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker based on the response time measured by the time measuring means.
Detects the distance between the autonomous mobile body and at least one ultrasonic marker based on the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker in response to infrared rays output from the autonomous mobile object Then, the traveling position correction device for an autonomous mobile body is characterized by correcting the traveling position of the autonomous mobile body.
[0020]
In the invention according to claim 5 of the present application, the travel / error correction control means is based on the number of detected distances in which the distance between the travel unit that controls the travel of the autonomous mobile body and the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is detected. An autonomous mobile travel position correction apparatus comprising an error correction unit that selects an optimal error correction procedure from the stored error correction procedures and corrects an error between the estimated travel position and the actual travel position. It is.
[0021]
In the invention according to claim 6 of the present application, when an autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting a travel distance and a travel direction and estimating a travel position, an arbitrary position Of the autonomous mobile body that corrects the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays output from the autonomous mobile body A travel position correction device,
A travel / error correction control means for controlling the autonomous mobile body and correcting an error between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position;
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
Time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker;
Distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker based on the response time measured by the time measuring means;
Comprising a distance measuring means for detecting a distance to a structure existing in the traveling direction of the autonomous mobile body;
The travel / error correction control means selects an optimum error correction procedure from the stored error correction procedures based on the number of detected distances from which the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is detected, and performs an estimated travel An error correction unit that corrects the error between the actual position and the position is provided.
In the traveling position correcting device for an autonomous mobile body, the error correcting section stores first to fourth error correcting procedures shown in the following (1), (2), (3), and (4). is there.
(1) When the vehicle is autonomously traveling while grasping the distance from the structure, the distance from one ultrasonic sign is detected, and the distance separated from the structure and the ultrasonic sign are the center. The intersection between the detected distance and the arc whose radius is the detected distance is obtained, and the actual traveling position is obtained by comparing the obtained intersection with the estimated traveling position, and an error between the estimated traveling position and the actual traveling position. A first error correction procedure for correcting.
(2) The distance between the two ultrasonic signs and the autonomous mobile body is detected, the intersection between the detected ultrasonic sign and the arc whose radius is the detected distance is determined. A second error correction procedure for obtaining an actual travel position by comparing the intersection and the estimated travel position and correcting an error between the estimated travel position and the actual travel position;
(3) Detect the distances between three or more ultrasonic signs and the autonomous mobile body, find the intersections with the arcs centered on each ultrasonic sign and each detected distance as the radius. A third error correction procedure for obtaining a travel position and correcting an error between the estimated travel position and the actual travel position.
(4) Based on the estimated travel position estimated by the travel position estimating means, an estimated travel range obtained by superimposing error ranges expected to be generated as the autonomous mobile body travels is obtained, and the distance detection means autonomously With respect to the ultrasonic sign from which the distance from the moving object is detected, the distance between the detected autonomous moving object and the ultrasonic sign is defined as a radius around the position of the ultrasonic sign stored in the travel route storage unit. And the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle, which is the range where the estimated traveling range and the estimated predicted position circle overlap, is determined as the actual traveling position of the autonomous mobile body. The 4th error correction procedure which corrects an error with the run position.
[0022]
In the invention according to claim 7 of the present application, when the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting a travel distance and a travel direction and estimating a travel position, an arbitrary position Of the autonomous mobile body that corrects the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays output from the autonomous mobile body A travel position correction device,
A travel / error correction control means for controlling the autonomous mobile body and correcting an error between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position;
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
Time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Comprising a distance measuring means for detecting a distance to a structure existing in the traveling direction of the autonomous mobile body;
The travel / error correction control means selects an optimum error correction procedure from the stored error correction procedures based on the number of detected distances from which the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is detected, and performs an estimated travel An error correction unit that corrects the error between the actual position and the position is provided.
In the traveling position correcting device for an autonomous mobile body, the error correcting section stores first to fourth error correcting procedures shown in the following (1), (2), (3), and (4). is there.
(1) When the vehicle is autonomously traveling while grasping the distance from the structure, the distance from one ultrasonic sign is detected, and the distance separated from the structure and the ultrasonic sign are the center. The intersection between the detected distance and the arc whose radius is the detected distance is obtained, and the actual traveling position is obtained by comparing the obtained intersection with the estimated traveling position, and an error between the estimated traveling position and the actual traveling position. A first error correction procedure for correcting.
(2) The distance between the two ultrasonic signs and the autonomous mobile body is detected, the intersection between the detected ultrasonic sign and the arc whose radius is the detected distance is determined. A second error correction procedure for obtaining an actual travel position by comparing the intersection and the estimated travel position and correcting an error between the estimated travel position and the actual travel position;
(3) Detect the distances between three or more ultrasonic signs and the autonomous mobile body, find the intersections with the arcs centered on each ultrasonic sign and each detected distance as the radius. A third error correction procedure for obtaining a travel position and correcting an error between the estimated travel position and the actual travel position.
(4) Due to the detection error of the travel distance detection means and the travel detection means, which is an error range that is expected to occur with the travel of the autonomous mobile body based on the estimated travel position estimated by the travel position estimation means. A position of the ultrasonic sign stored in the travel route storage means for the ultrasonic sign whose distance from the autonomous moving body is detected by the distance detection means while obtaining an estimated traveling range in which the generated error range is superimposed. The estimated predicted position circle whose radius is the distance between the detected autonomous mobile body and the ultrasonic sign is determined, and the estimated predicted position circle, which is the range where the estimated travel range and the estimated predicted position circle overlap, is obtained. By correcting the error between the estimated travel position and the actual travel position by obtaining the center of gravity of the arc and setting it as the actual travel position of the autonomous mobile body, in preparation for correcting the error next time, From the measurement error of the distance between the autonomous moving object and the ultrasonic marker caused by the error between the position data of the ultrasonic marker stored in the line path storage means and the actual position data of the ultrasonic marker, and the arc of the estimated predicted position circle In consideration of errors that occur when the center of gravity is obtained, the error range of the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle that has been obtained is obtained in advance, and when the error is corrected next time, the travel position estimating means The travel distance detection means, which is an error range that is expected to be generated when the autonomous mobile body travels, by superimposing the error range of the arc center of gravity of the estimated predicted position circle obtained by the travel position estimated by An estimated travel range is obtained by superimposing error ranges generated by detection errors of the travel direction detection means to obtain a new estimated travel range and sequentially updating the estimated travel range of the autonomous mobile body. Fourth error correction procedure for correcting an error between the actual running position.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
When the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area on the basis of a preset travel route while detecting the travel distance and the travel direction and estimating the travel position, the autonomous mobile body can detect an arbitrary position. In order to correct the error of the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared light output from the autonomous mobile body, An error correction procedure is selected and automatically switched according to the number of distances to the detected ultrasonic marker.
[0024]
Then, the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker in response to the infrared light output from the autonomous mobile body is measured, and the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is detected. To correct the position of the autonomous mobile body.
[0025]
The travel position correction device controls travel of the autonomous mobile body and travel / error correction control means for correcting an error between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position; A travel route storage means for storing the position of the sonic sign; a travel distance detection means for detecting the travel distance of the autonomous mobile body; a travel direction detection means for detecting the travel direction of the autonomous mobile body; a travel distance detection means; A travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel direction detection means, and a distance detection means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic sign Has been.
[0026]
The travel / error correction control means includes an error correction unit, and the error correction unit is expected to occur as the autonomous mobile body travels based on the estimated travel position estimated by the travel position estimation means. Regarding an ultrasonic sign in which an error range, an estimated travel range obtained by superimposing an error range generated by a detection error of the travel distance detection means and the travel detection means, is obtained, and the distance from the autonomous mobile body is detected by the distance detection means Then, an estimated predicted position circle whose radius is the distance between the detected autonomous mobile body and the ultrasonic sign, centered on the position of the ultrasonic sign stored in the travel route storage means, and further, an estimated travel range and By calculating the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle, which is the range where the estimated predicted position circle overlaps, and making it the actual traveling position of the autonomous mobile body, the error between the estimated traveling position and the actual traveling position is reduced. Correctly, in preparation for the case where the error is corrected next time, the autonomous mobile body and the ultrasonic marker are caused by the error between the position data of the ultrasonic marker stored in the travel route storage means and the actual position data of the ultrasonic marker. Considering the measurement error of the distance and the error that occurs when the center of gravity is calculated from the arc of the estimated predicted position circle, the range of the error that the calculated center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle has is calculated in advance. When correcting the error, the error range of the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle obtained by superimposing on the travel position estimated by the travel position estimation means is superimposed, and further, it is expected to occur as the autonomous mobile body travels. The error range generated by the detection error of the travel distance detection means and the travel direction detection means is overlapped to obtain a new estimated travel range, and the estimated travel range of the autonomous mobile body is sequentially updated. It is at least stored error correction procedure for correcting an error between the actual traveling position and the estimated travel range by.
[0027]
The ultrasonic marker is installed at an arbitrary position, and an infrared detecting unit that detects infrared rays output from the autonomous mobile body, and an ultrasonic wave that outputs ultrasonic waves when the infrared detection unit detects infrared rays output from the autonomous mobile body Output means are provided.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the traveling position correction device for an autonomous mobile body according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0029]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the traveling position correcting device and the ultrasonic marker, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of traveling / error correcting control means constituting the traveling position correcting device.
[0030]
In FIG. 1 and FIG. 2, the traveling position correction device 1 for an autonomous mobile body is mounted on an autonomous mobile body 10.
[0031]
The travel position correction device 1 includes a travel / error correction control means 11, a travel route storage means 12, a travel distance detection means 13, a travel direction detection means 14, a travel position estimation means 15, an infrared output means 16, and an ultrasonic detection means 17. A time measuring means 18, a distance detecting means 19, a distance measuring means 20, and a signal input / output means 21. The infrared output means 16, ultrasonic detection means 17, time measuring means 18, and distance detection means 19 contribute to detecting the distance from the ultrasonic marker 50.
[0032]
The autonomous mobile body 10 is based on the travel distance and the travel direction detected by the travel distance detection means 13 and the travel direction detection means 14 based on the travel route stored in the travel route storage means 12 in advance. The vehicle travels while estimating the travel position by the position estimation means 15.
[0033]
The travel / error correction control means 11 controls travel of the autonomous mobile body 10 and corrects an error between the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 and the actual travel position.
[0034]
For this reason, the traveling / error correction control means 11 is based on the traveling unit 11A that controls the traveling of the autonomous mobile body 10 and the number of detected distances in which the distance between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is detected. An error correction unit 11B that selects an optimal error correction procedure from the stored error correction procedures and corrects an error between the estimated travel position and the actual travel position is provided.
[0035]
Further, the error correction unit 11B stores first to fourth error correction procedure storage units 11B1, 11B2, 11B3, and 11B4 that store first to fourth error correction procedures (algorithms) having contents to be described later. And an error correction procedure selection method storage unit 11B5 for selecting an optimal error correction procedure from the error correction procedures stored in the first to fourth error correction procedure storage units 11B1, 11B2, 11B3, and 11B4. ing.
[0036]
The travel route storage means 12 stores a travel route of the autonomous mobile body 10 set in advance and stores the position of the ultrasonic marker.
[0037]
The travel distance detection means 13 detects the travel distance by obtaining the rotational speeds of the drive wheels provided on the left and right of the autonomous mobile body 10.
[0038]
The traveling direction detection means 14 detects the traveling direction using a gyrocompass. When the autonomous mobile body 10 travels by driving wheels provided on the left and right sides of the main body, the traveling direction is detected based on the difference in the rotational speed between the left and right driving wheels.
[0039]
The travel position estimation means 15 determines which position the autonomous mobile body 10 is currently traveling from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means 13 and the travel direction detection means 14, and the detection result thereof. Based on the above, the traveling position of the autonomous mobile body 10 is estimated. And the autonomous mobile body 10 drive | works the predetermined route by collating this estimated driving | running position with the driving | running route memorize | stored beforehand.
[0040]
The infrared output means 16 outputs infrared rays to the ultrasonic marker 50 when detecting the distance from the ultrasonic marker 50 (50A, 50B,..., 50N). At this time, pulse output of infrared rays prevents the ultrasonic marker 50 from malfunctioning due to disturbance light (incorrect return of ultrasonic waves). At this time, based on the positional relationship between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50, infrared rays may be output only in the direction in which the ultrasonic marker whose distance is to be detected is expected to exist.
[0041]
Thus, for example, even when there are a plurality of ultrasonic markers 50 at substantially the same distance from the autonomous mobile body 10, the distance to any ultrasonic marker 50 can be detected (if infrared rays are output in all directions, this case Since the ultrasonic waves returned from the ultrasonic marker 50 are received at substantially the same timing, it may be impossible to identify which ultrasonic marker 50 has been returned.
[0042]
The ultrasonic detection means 17 detects the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker 50.
[0043]
The time measuring means 18 measures the response time from when the infrared output means 16 outputs infrared light to when the ultrasonic detection means 17 detects the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker 50.
[0044]
The distance detecting means 19 detects the distance between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 based on the response time measured by the time measuring means 18. In the present invention, since transmission / reception is performed by infrared rays and ultrasonic waves and the time until the infrared rays output from the autonomous mobile body 10 reach the ultrasonic marker 50 can be ignored, response time (seconds) × sound velocity (m / Second) can be regarded as the distance between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50.
[0045]
In actual distance detection, the response time measured is corrected in consideration of the time lag from when the ultrasonic marker 50 receives infrared rays until the ultrasonic wave is output, and the temperature around the autonomous mobile body is taken into account. Then, by correcting the sound speed, the distance detection accuracy can be improved. By the way, the sound velocity V (m / sec) in the atmosphere is expressed by Equation 1 when the temperature is t (° C.), and the ultrasonic wave output from the ultrasonic label is in the atmosphere at the speed represented by this formula. Because it transmits, correction by the temperature is performed.
[Expression 1]

That is, for example,
(1) The temperature detection means is provided in the autonomous mobile body to detect the temperature around the autonomous mobile body, and the sound speed is corrected by substituting the detected temperature in the above equation;
Or
(2) Depending on the season, time zone, and location (indoors or outdoors, or whether air conditioning is used) Use properly depending on the location.
[0046]
The distance measuring means 20 is constituted by a sensor, and when the autonomous mobile body 10 travels along a passage, it keeps the distance from a structure (for example, a wall surface) constant so as not to deviate from the travel route. In order for the autonomous mobile body 10 to travel with a constant distance from the wall surface, a sensor (for example, an ultrasonic sensor) that detects the distance to the structure is installed on the side surface of the autonomous mobile body 10, Travel while detecting the distance and keeping the distance to the structure constant].
[0047]
Of the travel route storage means 12, travel distance detection means 13, travel direction detection means 14, travel position estimation means 15, infrared output means 16, ultrasonic detection means 17, time measurement means 18, distance detection means 19, distance measurement means 20 Each means is connected to the travel / error correction control means 11 via a signal input / output means 21 inside the autonomous mobile body.
[0048]
The ultrasonic marker 50 includes infrared detection means 51 and ultrasonic output means 52, and the infrared detection means 51 detects infrared rays output from the autonomous mobile body 10. At this time, it is determined that the infrared ray output from the autonomous mobile body 10 is detected when the pulsed infrared ray is detected so as not to be erroneously detected due to the influence of disturbance light.
[0049]
The ultrasonic output means 52 outputs an ultrasonic wave as a response to the autonomous mobile body 10 when the infrared detecting means 51 detects infrared rays.
[0050]
The autonomous mobile body 10 meets a predetermined condition such as when traveling for a predetermined time or a predetermined distance after correcting the previous error after changing the direction every predetermined time, or when a predetermined travel route is set. According to the error correction command included in the map information, the distance from the ultrasonic sign is detected, and the error between the estimated traveling position and the actual traveling position is corrected.
[0051]
Below, the case where the distance between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is measured using the ultrasonic marker 50 is shown in the flowcharts shown in FIGS. 3, 4, 7, and 10, FIGS. 5 and 6. 8, FIG. 9, FIG. 11, and FIG. 12 will be used for explanation.
[0052]
1-1. When the autonomous mobile body detects the distance to one ultrasonic sign:
FIG. 3 is a flowchart showing processing in the autonomous mobile body (running position correcting device) when the autonomous mobile body detects a distance from one ultrasonic sign, and FIG. 4 shows a case where the ultrasonic sign outputs an ultrasonic wave. FIG. 5 is a time chart when the distance between the autonomous mobile object and the ultrasonic marker is detected, and FIG. 6 is a time chart when the distance between the autonomous mobile object and the ultrasonic marker cannot be detected. Show.
[0053]
First, a case where the autonomous mobile body detects a distance from one ultrasonic marker will be described with reference to FIGS. 3, 5, and 6.
(1) Calculation of expected response time (S1)
While referring to the map information of the preset travel route, the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic sign are based on the estimated travel position of the autonomous mobile object 10 and the position of the ultrasonic sign 50 that is the target of detecting the distance. A distance of 50 is obtained, and an expected response time T1 that is an expected time from when the autonomous mobile body 10 outputs infrared rays to when it detects an ultrasonic wave is calculated. The expected response time T1 is calculated by preventing the operation of detecting the distance between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 from becoming unnecessarily long and limiting the ultrasonic marker 50 that detects the distance. It is to do. By calculating the expected response time T1, when no ultrasonic wave is returned from the ultrasonic marker 50, the ultrasonic wave has elapsed with the expected response time T1 (actually, the progress of T1 + α considering the measurement error α). The operation of detecting the distance from the sign 50 is stopped.
Further, when there are a plurality of ultrasonic signs 50A, 50B,..., 50N within a range where infrared rays output from the autonomous mobile body 10 reach, they are different from the ultrasonic signs for detecting the distance, for example, 50A. Even when an ultrasonic wave returned from 50B, for example, is detected, it can be distinguished from the difference between the expected response time T1 and the measured response time T, and detection of an erroneous distance can be prevented. It is also possible to detect the distance by selecting an ultrasonic marker most suitable for correcting the error using this.
(2) Infrared output (S2)
Infrared light is output from the autonomous mobile body 10 to the ultrasonic marker 50.
At this time, by using infrared as a pulse output, the ultrasonic marker 50 can be prevented from malfunctioning due to disturbance light (incorrect return of ultrasonic waves).
(3) Start timing (S3)
In order to measure the time from when the autonomous mobile body 10 outputs infrared rays until it detects ultrasonic waves, timing is started simultaneously with the output of infrared rays.
(4) Ultrasonic detection? (S4)
It is determined whether or not the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker 50 is detected by the ultrasonic wave detection means 17. If an ultrasonic wave is detected, the process proceeds to step 5; otherwise, the process proceeds to step 7.
(5) Response time detection (S5)
At the same time as detecting the ultrasonic wave, a response time T (time from outputting infrared rays to detecting ultrasonic waves) is detected.
(6) Distance calculation (S6)
Based on the response time T detected in step 5, the distance between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is calculated.
(7) Expected response time has elapsed? (S7)
It is determined whether or not the time expected to return the ultrasonic wave from the ultrasonic marker 50 to detect the distance has elapsed.
At this time, considering that there is an error between the estimated traveling position and the actual traveling position, a criterion obtained by adding a predetermined time to the expected response time calculated in step 1 is used as a criterion. If the expected response time has elapsed, the process proceeds to step 8, and if not, the process proceeds to step 4.
▲ 8 ▼ Timekeeping end (S8)
If no ultrasonic wave is detected even after the expected response time has elapsed, the timing is terminated.
In this case, the distance between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 cannot be detected.
[0054]
1-2. When the ultrasonic label outputs ultrasound:
A case where the ultrasonic marker outputs an ultrasonic wave will be described with reference to FIG.
(1) Infrared reception? (S11)
It is determined whether or not the infrared detection means 51 has received infrared rays output from the autonomous mobile body 10. In order to prevent erroneous detection due to ambient light, when the received infrared light is a pulse output, it is determined that the infrared light output from the autonomous mobile body 10 has been received. If it is determined that the infrared ray output from the autonomous mobile body 10 has been received, the process proceeds to step 12.
(2) Ultrasonic output (S12)
Since infrared rays have been received, an ultrasonic wave as a response output is output from the ultrasonic wave output means 52.
[0055]
2. When an autonomous mobile body tries to detect the distance to all desired ultrasonic signs
Together;
FIG. 7 is a flowchart showing a process when the autonomous mobile body tries to detect the distances from all the desired ultrasonic signs, and FIG. 8 shows the distances 1112,... Between the autonomous mobile body and the ultrasonic signs. Fig. 9 shows a time chart when lm is detected. Fig. 9 shows that the distance lm cannot be detected among the distances l112,... Shows the time chart.
[0056]
A case where the autonomous mobile body attempts to detect the distances to all desired plural ultrasonic signs will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
Here, the number of ultrasonic signs 50 whose distances are to be detected is m, and expressed as 1, 2,..., Nth ultrasonic signs in order from the closest to the autonomous mobile body.
Also, let Tn be the expected response time until the ultrasonic wave is returned from the nth ultrasonic marker, and ln be the distance between the autonomous mobile body and the nth ultrasonic marker.
(1) Expected response time calculation (S21)
Based on the estimated traveling position of the autonomous mobile body 10 and the positions of the respective ultrasonic signs 50A, 50B,..., 50N to be detected, ultrasonic waves are output after the autonomous mobile body 10 outputs infrared rays. Expected response times (T1, T2,..., Tm) until reception are calculated.
(2) Infrared output (S22)
Infrared rays are output from the autonomous mobile body 10 to the ultrasonic signs 50A, 50B,. Infrared rays are used as pulse outputs to prevent the ultrasonic markers 50A, 50B,..., 50N from malfunctioning due to ambient light. At this time, based on the positional relationship between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic signs 50A, 50B,..., 50N, the ultrasonic signs 50A, 50B,. It is better to output infrared rays only in the direction of
(3) Start timing (S23)
In order to measure the time from when the autonomous mobile body 10 outputs infrared rays to when it receives ultrasonic waves, time measurement is started simultaneously with the output of infrared rays.
(4) Ultrasonic detection? (S24)
The ultrasonic detection means 17 detects whether or not the ultrasonic waves output from the ultrasonic signs 50A, 50B,..., 50N are received. If an ultrasonic wave is detected, the process proceeds to step 25. If not detected, the process proceeds to step 29.
(5) Response time detection (S25)
The response time T is detected simultaneously with the detection of the ultrasonic wave.
(6) Expected response time and verification (S26)
The response time T detected in step 25 is collated with the expected response time (T1, T2,..., Tm) calculated in step 21, and the ultrasonic wave returned from which ultrasonic marker 50A, 50B,. It is judged whether it is. Note that Tn ± α (α is set based on the error) is used as the Tn used as a verification target at this time in consideration of an error in the traveling position of the autonomous mobile body 10, a measurement error in each detection unit, and the like.
(7) Distance calculation (S27)
Based on the response time T detected in step 25 and the collation result in step 26, a distance ln between the autonomous mobile body 10 and the nth ultrasonic marker 50N is calculated. In order to calculate the distance more accurately, correction is made based on the atmospheric temperature around the autonomous mobile body 10.
▲ 8 ▼ Distance lm calculation? (S28)
It is determined whether or not the distance calculated in step 27 is a distance lm between the autonomous mobile body 10 and the mth ultrasonic marker 50M. If the distance lm to the m-th sign is calculated, the distance detection operation is terminated.
▲ 9 ▼ Tm elapsed? (Step 29)
It is determined whether or not a time Tm that is expected to return an ultrasonic wave from the m-th ultrasonic marker 50M whose distance is to be measured has passed. At this time, considering that there is an error between the estimated traveling position and the actual traveling position, a target obtained by adding a predetermined time to the expected response time Tm calculated in step 21 is set as a comparison target. If the expected response time has elapsed, the distance detection is terminated. If not, the process proceeds to step 24. Note that depending on the arrangement of the ultrasonic signs 50, there may be a case where there are fewer than m ultrasonic signs 50 within a range in which the distance from the autonomous mobile body 10 can be effectively measured. In this case, if Tm is used as it is, the distance detection time becomes long. Therefore, the longest response time Tm ′ obtained by reverse calculation from the range in which the distance can be measured effectively is used instead of Tm.
[0057]
3. Among a plurality of ultrasonic signs desired by the autonomous mobile body, a predetermined number (from a desired number)
When detecting the distance from a small number of ultrasonic labels:
FIG. 10 is a flowchart showing processing when the autonomous mobile body detects a distance from a predetermined number (smaller than the desired number) of ultrasonic signs among a plurality of desired ultrasonic signs. Time when a distance [for example, l1, l2, l3 (lm)] between a predetermined number of ultrasonic signs among the distances l1, l2,..., Lm between the autonomous mobile body and the plurality of ultrasonic signs is detected. FIG. 12 shows a distance [for example, l1, l2, l3 (lm)] of a predetermined number of ultrasonic signs among the distances l1, l2,..., Lm between the autonomous mobile body and a plurality of ultrasonic signs. The time chart when it cannot detect is shown.
[0058]
With reference to FIG. 10 to FIG. 12, the case where the autonomous mobile body detects a distance from a predetermined number (smaller than the desired number) of ultrasonic signs among a plurality of desired ultrasonic signs will be described. .
As in the case of FIG. 7, the number of ultrasonic signs 50 to be detected is m, the first, 2,..., Nth ultrasonic signs in order from the closest to the autonomous mobile body, Let Tn be the expected response time from the nth ultrasonic marker to the return of the ultrasonic wave, and ln be the distance between the autonomous mobile body and the nth ultrasonic marker.
In the flowchart of FIG. 10, the distance detection ends when the distance from the a ultrasonic label among the m ultrasonic labels is detected. This is to achieve both the detection of the distance from the predetermined number of ultrasonic signs and the minimum time required for the detection of the distance.
(1) K = 0 (S31)
A value of K (representing the number of ultrasonic signs whose distance from the autonomous mobile body 10 is detected) is initially set.
(2) Expected response time calculation (S32)
Based on the estimated traveling position of the autonomous mobile body 10 and the position of each ultrasonic marker 50 whose distance is to be detected, the expected response time from when the autonomous mobile body 10 outputs infrared rays until receiving the ultrasonic waves (T1, T2,..., Tm) are calculated.
(3) Infrared output (S33), start timing (S34)
Infrared light is output from the autonomous mobile body 10 to the ultrasonic marker 50. Infrared rays are used as pulse outputs to prevent the ultrasonic marker 50 from malfunctioning due to ambient light. At this time, based on the positional relationship between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50, infrared rays may be output only in the direction in which the ultrasonic marker 50 whose distance is to be measured is expected to exist.
Thereafter, in order to measure the time from when the autonomous mobile body 10 outputs infrared rays to when it receives ultrasonic waves, time measurement is started simultaneously with the output of infrared rays (S34).
(4) Ultrasonic detection? (S35)
The ultrasonic detection means 17 detects whether or not the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker 50 has been received. If an ultrasonic wave is detected, the process proceeds to step 36. If not detected, the process proceeds to step 41.
(5) Response time detection (S36), matching with expected response time (S37)
Simultaneously with detecting the ultrasonic wave, the response elapsed time T is detected (S36).
Thereafter, the response time T detected in step 36 and the expected response time (T1, T2,..., Tm) calculated in step 32 are collated to determine from which ultrasonic marker 50 the ultrasonic wave is returned. .
(6) Distance calculation (S38)
Based on the response elapsed time T detected in step 36 and the collation result in step 37, the distance ln between the autonomous mobile body 10 and the nth ultrasonic marker 50N is calculated.
(7) K = K + 1 (S39), K = a? (S40)
Since the distance from the ultrasonic marker 50 is detected, 1 is added to the value of K.
A comparison is made between K and a, and it is determined whether or not the number of ultrasonic labels 50 whose distances have been detected is a (S40). If the number is a, the distance detection is terminated.
▲ 8 ▼ Tm elapsed? (S41)
It is determined whether or not a time Tm that is expected to return an ultrasonic wave from the m-th ultrasonic marker 50M whose distance is to be measured has passed. At this time, considering that there is an error between the estimated travel position and the actual travel position, a comparison target is obtained by adding a predetermined time to the expected response time Tm calculated in step 32 in order to provide a margin. If the expected response time has elapsed, the distance detection is terminated. If not, the process proceeds to step 35.
Depending on the arrangement of the ultrasonic signs 50, there may be a case where there are less than m ultrasonic signs within a range in which the distance from the autonomous mobile body 10 can be effectively measured. In this case, if Tm is used as it is, the distance detection time becomes unnecessarily long. Therefore, the longest response time Tm ′ obtained by back calculation from the range in which the distance can be measured effectively is used instead of Tm.
[0059]
As described above, the autonomous mobile body 10 detects the distance from the ultrasonic marker 50 according to the flowcharts shown in FIGS. 3, 4, 7, and 10.
[0060]
(Error correction procedure)
After the distance between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is detected, the error between the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 and the actual travel position is corrected using the detected distance.
The error correction uses the error correction procedure stored in the first to fourth error correction procedure storage units 11B1, 11B2, 11B3, and 11B4.
[0061]
(Error correction procedure stored in first error correction procedure storage unit 11B1)
(1) First error correction procedure (see FIG. 13):
This is effective when the autonomous mobile body 10 travels along, for example, the wall surface 80 of the structure (object), in the case where error correction is performed mainly in a passage or the like using the distance from one ultrasonic sign. This is an error correction procedure.
The distance measuring means 20 provided on the autonomous mobile body 10 detects the distance L between the autonomous mobile body 10 and the wall surface 80 and the distance l1 between one ultrasonic marker 50. Intersections F1 and F1 ′ between a straight line R (autonomous mobile body 10 straight line in FIG. 13) R separated from the wall surface 80 and an arc centered on the ultrasonic marker 50 and having a radius of the distance l1 are obtained. The actual traveling position F1 is obtained by collating the two intersections F1, F1 ′ thus obtained with the estimated traveling position, and the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body 10 and the actual traveling position F1 is corrected. Thus, the actual travel position F1 of the autonomous mobile body 10 is specified.
[0062]
(Error correction procedure stored in second error correction procedure storage unit 11B2)
(2) Second error correction procedure (see FIG. 14):
When error correction is performed mainly using the distance between two ultrasonic signs 50, such as outdoors, the distances l1 and l2 with respect to the plural ultrasonic signs 50A and 50B are detected, and the respective ultrasonic signs are detected. Centering on 50A and 50B, intersections F1 and F2 with arcs having radii detected at respective distances l1 and l2 are obtained, and the actual traveling is performed by comparing the obtained intersections F1 and F2 with the estimated traveling position. The position F1 is obtained, and the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position is corrected (in this case, there are two intersections F1 and F2 that are obtained, but by comparing with the estimated traveling position, the autonomous mobile body 10 actual travel positions F1 are specified in one place).
[0063]
(Error correction procedure stored in third error correction procedure storage unit 11B3)
(3) Third error correction procedure (see FIG. 15):
In the case where error correction is performed mainly using the distance from a plurality of (three or more) ultrasonic signs 50 outdoors, etc., the distances l1, l2 between the plural ultrasonic signs 50A, 50B, 50C,. , L3,... Are detected, and an intersection point F1 with each arc having a radius of each of the detected distances l1, l2, l3,... With the respective ultrasonic labels 50A, 50B, 50C,. Further, the actual travel position of the autonomous mobile body 10 is obtained by comparing with the estimated travel position, and the error between the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 and the actual travel position F1 is corrected.
[0064]
(Error correction procedure stored in the fourth error correction procedure storage unit 11B4)
(4) Fourth error correction procedure (see FIGS. 16 to 18):
This is an error correction procedure that is effective when error correction is performed mainly using the distance from one ultrasonic marker, such as outdoors.
The fourth error correction procedure is as follows.
(1) First, the distance l1 between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is obtained based on the time when the ultrasonic waves are returned (first step; FIG. 16 and FIG. 17A).
(2) Next, based on the estimated travel position estimated by the travel position estimating means 15, an error range that is expected to occur as the autonomous mobile body 10 travels (occurs as the autonomous mobile body 10 travels, The error range in the front / rear / left / right direction generated by the detection error of the travel distance detection means 13 and the travel direction detection means 14 is obtained and overlapped to obtain the estimated travel range (second step; how to obtain the estimated travel range) This will be described in detail in the paragraph number [0065] (the range indicated by the symbol U in FIGS. 16 and 17). In the case of the second and subsequent error correction, the estimated current travel range obtained in the eighth step, which will be described later, is superimposed on the current position of the autonomous mobile body 10, and (after the previous error correction has been performed). A new estimated travel range is obtained by superimposing error ranges (generated due to travel).
(3) With respect to the ultrasonic marker 50 in which the distance to the autonomous mobile body 10 is detected by the distance detector 19, the position (coordinates) of the ultrasonic marker 50 stored in the travel route storage unit 12 is the center. An estimated predicted position circle whose radius is the distance 11 between the detected autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is determined (third step; see FIGS. 16 and 17A).
(4) Further, a line segment (arc) of the estimated predicted position circle, which is a portion where the estimated traveling range U and the estimated predicted position circle overlap, is obtained. It is assumed that the autonomous mobile body 10 is located anywhere on this line segment (fourth step).
(5) Assuming that the autonomous mobile body 10 is on the line segment obtained in the above (4), the most likely autonomous mobile body is applied by applying the maximum likelihood guess to the estimated travel range and the estimated predicted position circle. W [(x, y); coordinates of autonomous moving body] which is 10 traveling positions is obtained (fifth step).
(6) This W is determined as a new travel position (reference point) after correction, and the travel position is set again (sixth step; see FIG. 17B).
(7) W (x, y), which is the travel position of the autonomous mobile body 10 determined by the maximum likelihood guess, is the most likely position and does not necessarily match the true travel position of the autonomous mobile body. . If this W coordinate is used as it is for the next error correction without considering that it contains an error, the error will be increased or the running position cannot be obtained. There is a fear. Therefore, an error variance matrix is used to determine the current position of the autonomous mobile body including the error and to use it for the error after the next time. Here, the autonomous mobile body caused by an error (deviation) between the position data of the ultrasonic marker when ideally stored and stored in the travel route storage means 12 and the position data of the ultrasonic marker actually installed The error range is determined by an error variance matrix based on the measurement error of the distance between 10 and the ultrasonic marker and the error generated when the center of gravity is calculated from the arc of the estimated predicted position circle (seventh step).
(8) A new error range is included by superimposing the error range obtained in (7) above on the basis of the most probable traveling position W (x, y) of the autonomous mobile body 10 obtained in (5) above. The actual (current) travel position of the autonomous mobile body 10 is obtained (eighth sp) and used in error correction after the next time (see FIG. 17C).
In this case, in the above (2) to (6), the estimation is performed by superimposing the error ranges expected to be generated by the traveling of the autonomous mobile body 10 based on the estimated traveling position estimated by the traveling position estimating means 15. While obtaining the travel range, with respect to the ultrasonic sign 50 whose distance from the autonomous mobile body 10 is detected by the distance detection means 19, with the position of the ultrasonic sign 50 stored in the travel route storage means 12 as the center, An estimated predicted position circle whose radius is the distance l1 between the detected autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is obtained, and an estimated predicted position circle that is a range where the estimated travel range U and the estimated predicted position circle overlap. The actual (current) travel position of the autonomous mobile body 10 is obtained by obtaining the center of gravity W (x, y) of the arc PQ. In this case, the obtained center of gravity W (x, y) is not necessarily the true travel position of the autonomous mobile body, but the generated error can be minimized.
[0065]
(How to determine the estimated travel range in the fourth error correction procedure)
A method of obtaining the estimated travel range U in the fourth error correction procedure will be described with reference to FIG.
In FIG. 18, the travel start position of the autonomous mobile body 10 or the position where the error has been corrected, and the position where the estimated travel position and the actual travel position are considered to match (the error is determined by the fourth error correction procedure). When the correction is performed, the error between the estimated travel position and the actual travel position is only reduced, but here the estimated travel position and the actual travel position are considered to match each other, and the reference point P1 (x1, y1), and the estimated travel position after the autonomous mobile body 10 travels a distance lp from P1 (x1, y1) is P2 (x2, y2), and the autonomous mobile body 10 is moved from P1 (x1, y1) to P2 It is assumed that the error is corrected after moving the distance lp to (x2, y2). At this time, an error of maximum g (g: l × β, β is an arbitrarily set error rate) is generated with respect to the traveling direction of the autonomous mobile body 10, and the traveling direction of the autonomous mobile body 10 is Assuming that an error of maximum h (h: l × γ, γ is an arbitrarily set error rate) occurs in the orthogonal direction, and assuming that h> g, P2 (x2, y2) is the center. A portion surrounded by an ellipse having a long axis length of 2h and a short axis length of 2g is an estimated traveling range U in which the autonomous mobile body 10 is estimated to be actually present.
Then, in order to obtain the most probable travel position of the autonomous mobile body 10 (position as the actual travel position), an estimated predicted position having a radius of the distance 11 between the estimated travel range U, the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 An arc PQ of an estimated predicted position circle that is a range where the circle overlaps is obtained, and a center of gravity W of the arc PQ is obtained.
Thereafter, the error between the estimated travel position and the actual travel position is corrected by resetting the obtained position of the center of gravity W as the actual travel position of the autonomous mobile body 10.
[0066]
Here, a calculation example of the fourth error correction procedure is shown below.
In FIG. 19, it is assumed that the traveling position p (t) of the autonomous mobile body having a function of time t can be expressed by Expression 2 when it is displayed as a vector.
[Expression 2]

Further, when the estimated position and orientation P (t) are displayed in vector, it can be expressed by Equation 3.
[Equation 3]

Σ 3 × 3 error variance matrix_{p (t)}, Position the ultrasonic label (x_B, Y_B), When the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is r, and the position of the autonomous mobile body 10 is displayed as a vector S, it can be expressed by the following equation (4).
[Expression 4]

In FIG. 19, a point (x (t), y (t)) is represented by (x_B, Y_B) On a circular arc having a radius r centering on), the general formula g [p (t), S] is expressed by Equation 5.
[Equation 5]

When the autonomous mobile body 10 detects the ultrasonic marker 50, the estimated position value is corrected by the maximum likelihood estimation.
Now, the position estimated by the maximum likelihood guess is (x (t), y (t), θ (t)),
The angular velocity is ω,
The error (deviation) between the position of the ultrasonic marker when it is ideally installed and the position of the ultrasonic marker actually installed is σ_S,
The error of angular velocity ω is σ_S ²,
The error with respect to the detection results by the travel distance detection means 13 and the travel direction detection means 14 is G,
An error vector display for the detection results by the travel distance detection means 13 and the travel direction detection means 14 is indicated by G^T,
The error with respect to the distance detection result between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is K,
An error vector display for the distance detection result between the autonomous mobile body 10 and the ultrasonic marker 50 is K.^T
Then,
The position (x (t), y (t), θ (t)) estimated by the maximum likelihood estimation is Equation 6, the angular velocity ω is Equation 7, and an error with respect to the detection results by the travel distance detection means and the travel direction detection means. G is Equation 8, and the error K for the distance detection result between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is represented by Equation 9.
[Formula 6]

[Expression 7]

[Equation 8]

[Equation 9]

Then, Equation 6 is reset as the actual travel position after correction.
[Formula 6]

Moreover, about the coordinate data of the ultrasonic marker 50,
The error of the x coordinate is σ_xB,
The error of y-coordinate is σ_yB,
An error due to the size of the ultrasonic marker 50 (in consideration of the size of the ultrasonic marker 50 because the infrared detecting means and the ultrasonic output means of the ultrasonic marker 50 are provided on the outer peripheral surface of the ultrasonic marker 50) is σ._r
age,
Error variance matrix Σ of the position of the ultrasonic marker 50_SIs expressed as Equation 10, the angular velocity error σ_S ²Is obtained as shown in Equation 11.
[Expression 10]

## EQU11 ##

Furthermore, the error variance matrix of the position estimated by dead reckoning is_pWhen (t) is assumed, the error variance matrix after maximum likelihood estimation is given by Equation 12.
[Expression 12]

[0067]
The first to fourth error correction procedures are as described above. However, the error range between the estimated travel position and the actual travel position that occur as the autonomous mobile body 10 travels changes as the travel position is detected. This will be described with reference to FIGS. 20 and 21. FIG.
[0068]
When the travel position is detected using any of the first to third error correction procedures, if the travel position is detected at each of the points (a), (b), and (c) in FIG. At that time, the actual traveling position of the autonomous mobile body 10 is determined, and the estimated traveling position is also determined as one point. Thereafter, when the autonomous mobile body 10 travels, a new error range is generated therefrom.
[0069]
On the other hand, when the travel position is detected using the fourth error correction procedure, the travel position is detected and a new estimated travel range is obtained at each of the points (e), (f), and (g) in FIG. Then, first, at the point (e), the most likely travel position is obtained using the estimated travel range U1, and a new estimated travel range U2 is obtained. At the point (F), the estimated travel range obtained by adding a new estimated travel range U2 obtained at the point (E) and an error range generated while traveling from the point (E) to the point (F). The most likely travel position is obtained using the range U3, and a new estimated travel range U4 is obtained. And at the point of (G), like the point of (F), the new estimated travel range U4 obtained at the point of (F) and during the travel from the point of (F) to the point of (G) The most likely travel position is obtained using the estimated travel range U5 obtained by adding the generated error range, and a new estimated travel range U6 is obtained. In this way, the estimated travel range is sequentially updated.
[0070]
Therefore, when the travel position is detected using the fourth error correction procedure, the estimated travel range is slightly larger than when the travel position is detected using the first to third error correction procedures. Although it becomes wider, the estimated travel range is newly set for each detection, and the error range is suppressed.
[0071]
By the way, each of the first to fourth error correction procedures is most effective in the exemplified locations. However, when an error is to be corrected by detecting the distance from two ultrasonic signs outdoors. In addition, there are cases where only a distance from one ultrasonic marker can be detected due to the influence of an obstacle or the like, and there is a case where only one ultrasonic marker exists originally in the range where infrared rays and ultrasonic waves can be transmitted and received. In such a case, there is a possibility that a sufficient effect cannot be exhibited if the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position is corrected with only one error correction procedure.
[0072]
Further, when only the error correction procedure (the second and third error correction procedures) for correcting the traveling position of the autonomous mobile body is detected when distances from a plurality of ultrasonic signs are detected, an obstacle is used. There is a possibility that the travel position is not corrected for a long time due to the influence of the above, and a large error may occur between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position.
[0073]
Furthermore, the optimum error correction procedure for correcting the error differs depending on the position where the autonomous mobile body travels.
[0074]
Accordingly, the error between the estimated position of the autonomous mobile body and the actual travel position is corrected by properly using the first to fourth error correction procedures according to the number of ultrasonic signs whose distance from the autonomous mobile body is detected. Is desired.
[0075]
(Correction of error between estimated traveling position and actual traveling position of autonomous mobile body performed using first to fourth error correction procedures)
Accordingly, a case where the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position is favorably corrected using the first to fourth error correction procedures will be described with reference to FIGS.
[0076]
FIG. 22 is a flowchart in the case where the travel / error correction control means 11 selects the first to fourth error correction procedures in accordance with the number of ultrasonic signs 50 whose distance from the autonomous mobile body 10 is detected. Show.
(1) Detecting the distance from the ultrasonic sign? (S51)
If there is no ultrasonic marker 50 from which the distance to the autonomous mobile body 10 is detected, the process proceeds to step 52, and if at least one is detected, the process proceeds to step 53.
(2) No error correction (S52)
When there is no ultrasonic marker 50 in which the distance from the autonomous mobile body 10 is detected, the error between the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 and the actual travel position is not corrected.
(3) One distance detected? (S53)
If there is one ultrasonic marker 50 whose distance from the autonomous mobile body 10 is detected, the process proceeds to step 54, and if there is a plurality, the process proceeds to step 55.
(4) Use the fourth error correction procedure (S54)
Since there is one ultrasonic marker 50 that detects the distance from the autonomous mobile body 10, the error between the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 and the actual travel position is corrected by the fourth error correction procedure.
(5) Detect two distances? (S55)
If there are two ultrasonic signs 50 from which the distance to the autonomous mobile body 10 is detected, the process proceeds to step 56, and if there are three or more, the process proceeds to step 57.
(6) Use the second error correction procedure (S56)
Since there are two ultrasonic signs 50 in which the distance from the autonomous mobile body 10 is detected, the error between the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 and the actual travel position is corrected by the second error correction procedure.
(7) Use third error correction procedure (S57)
Since there are three or more ultrasonic signs 50 from which the distance from the autonomous mobile body 10 is detected, the error between the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 and the actual travel position is corrected by the third error correction procedure.
[0077]
According to the above steps, the error correction procedure is automatically properly used (switched) according to the number of ultrasonic signs 50 whose distance from the autonomous mobile body 10 is detected, and the error between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position. To correct.
[0078]
In FIG. 23, whether or not the autonomous mobile body 10 is traveling with a constant distance from the wall surface 80 of the structure (hereinafter referred to as “passage traveling mode”), and the distance to the autonomous mobile body 10 is The flowchart in case the said driving | running | working / error correction control means 11 switches the said 1st thru | or 4th error correction procedure by the number of the ultrasonic marker 50 detected is shown.
[0079]
Here, whether or not the vehicle is in the passage travel mode is switched by including information for setting which section of the travel route is in the passage travel mode as the travel route information stored in advance, or stored in advance. When information indicating the distance between the autonomous mobile body 10 and the wall surface 80 is given in the route information, the mode is switched to the passage travel mode.
(1) Detecting the distance from the ultrasonic sign? (S61)
If there is no ultrasonic marker 50 that can detect the distance to the autonomous mobile body 10, the process proceeds to step 62, and if there is at least one, the process proceeds to step 63.
(2) No error correction (S62)
When the distance from the ultrasonic sign cannot be detected, the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body 10 and the actual traveling position is not corrected. When the autonomous mobile body 10 is in the passage traveling mode, correction is performed so as to keep the distance from the wall surface 80 constant.
▲ 3 ▼ Aisle driving mode? (S63)
When the autonomous mobile body 10 is in the passage traveling mode, the process proceeds to step 64, and when it is not in the passage traveling mode, the process proceeds to step 65.
(4) Use the first error correction procedure (S64)
When the autonomous mobile body 10 is in the passage travel mode, the error between the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 and the actual travel position is corrected using the first error correction procedure.
(5) One distance detected? (S65)
If there is one ultrasonic marker 50 whose distance to the autonomous mobile body 10 is detected, the process proceeds to step 66, and if there is a plurality, the process proceeds to step 67.
(6) Use the fourth error correction procedure (S66)
Since the autonomous mobile body 10 is not in the passage travel mode and there is one ultrasonic marker 50 in which the distance from the autonomous mobile body 10 is detected, the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 using the fourth error correction procedure And correct the error of the actual running position.
(7) Two distances detected? (S67)
If there are two ultrasonic signs 50 whose distances to the autonomous mobile body 10 are detected, the process proceeds to step 68, and if there are three or more, the process proceeds to step 69.
(8) Use the second error correction procedure (S68)
Since the autonomous mobile body 10 is not in the passage travel mode and there are two ultrasonic signs whose distance from the autonomous mobile body 10 is detected, the estimated travel position of the autonomous mobile body 10 is calculated using the second error correction procedure. Correct the actual travel position error.
(9) Use third error correction procedure (S69)
Since the autonomous mobile body 10 is not in the passage travel mode and there are three or more ultrasonic signs 50 in which the distance from the autonomous mobile body 10 is detected, the estimated travel of the autonomous mobile body 10 is performed using the third error correction procedure. Correct the error between the position and actual travel position.
[0080]
Through the above steps, the error correction procedure is automatically used (switched) automatically depending on whether or not the autonomous mobile body 10 is in the passage mode and the number of ultrasonic signs 50 that have detected the distance from the autonomous mobile body 10. The error between the estimated traveling position of the moving body 10 and the actual traveling position is corrected.
[0081]
When the error correction procedure selection method storage unit 11B5 is autonomously traveling while grasping the distance from the wall surface (existing on the side surface) of the structure with respect to the traveling direction of the autonomous mobile body 10, the first error is stored. If the error between the estimated travel position and the actual travel position is corrected using the correction procedure, and autonomous travel is performed without grasping the distance from the wall surface of the structure relative to the travel direction of the autonomous mobile body 10, One travel error correction procedure is selected from the second to fourth travel error correction procedures, and the error between the estimated travel position and the actual travel position is corrected.
[0082]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and the following effects are achieved according to the present invention.
(1) The ultrasonic marker only outputs an ultrasonic wave by receiving an infrared pulse, and there is no need to collate an identification number or transmit an identification code together with the ultrasonic wave as in the past, so the response time is uniform. In addition, since it is not necessary to provide an identification code generating means in the ultrasonic marker, the overall configuration is simplified (in this case, since the power consumption is low, it is possible to operate the ultrasonic marker only by a solar cell). ).
(2) The distance detection means constituting the travel position correction device does not detect the distance when there is an obstacle between the autonomous mobile body and the ultrasonic sign, so there is no room for obtaining incorrect distance information, and stable distance information can be obtained. It can be obtained from ultrasonic signs (conventional ultrasonic signs used for distance detection return ultrasonic waves when radio waves are received, and there are obstacles between the autonomous moving object and the ultrasonic signs. When the ultrasonic sign returns the ultrasonic wave, the ultrasonic wave is blocked by the obstacle, so it does not reach the autonomous mobile body directly, and there is probably room for the reflected wave reflected by the surrounding wall surface to reach the autonomous mobile body. Therefore, there is a possibility that an erroneous detection result may be obtained for the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker).
(3) The error correction procedure (algorithm) can be used properly according to the number of detected distances from the ultrasonic signs, etc., and the optimal algorithm according to the situation of the place where the autonomous mobile body travels (eg corridor, outdoors) Thus, the error between the estimated traveling position and the actual traveling position can be corrected without unnecessarily increasing the number of ultrasonic signs.
(4) Even when only the distance from one ultrasonic sign can be detected when trying to correct the error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position by detecting the distance from a plurality of ultrasonic signs, The error can be corrected by the distance from one detected ultrasonic label.
(5) By making the infrared rays output from the traveling position correcting device into a pulse shape, the ultrasonic marker can be prevented from malfunctioning due to ambient light.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a travel position correcting device and an ultrasonic marker.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of travel / error correction control means constituting the travel position correcting device.
FIG. 3 is a flowchart showing processing when an autonomous mobile body detects a distance from one ultrasonic marker.
FIG. 4 is a flowchart showing processing when an ultrasonic marker outputs ultrasonic waves.
FIG. 5 is a time chart when the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is detected.
FIG. 6 is a time chart when the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker cannot be detected.
FIG. 7 is a flowchart showing processing when an autonomous mobile body attempts to detect distances from all desired plural ultrasonic signs.
FIG. 8 is a time chart when distances 11l2,... Lm between the autonomous mobile body and a plurality of ultrasonic signs are detected.
FIG. 9 is a time chart in the case where the distance lm cannot be detected among the distances l112,..., Lm between the autonomous mobile body and the plurality of ultrasonic signs (when the time measurement is terminated due to the passage of the expected time Tm + α).
FIG. 10 is a flowchart showing processing when the autonomous mobile body detects a distance from a predetermined number (smaller than the desired number) of ultrasonic signs among a plurality of desired ultrasonic signs.
FIG. 11 is a time chart when a distance [for example, l11, l3 (lm)] between a predetermined number of ultrasonic signs among the distances l112,... Lm between the autonomous mobile body and a plurality of ultrasonic signs is detected. It is.
FIG. 12 is a time chart when distances [for example, l11, l3 (lm)] between a predetermined number of ultrasonic signs among the distances l112,... is there.
FIG. 13 is a diagram for explaining a first error correction procedure;
FIG. 14 is a diagram for explaining a second error correction procedure;
FIG. 15 is a diagram for explaining a third error correction procedure;
FIG. 16 is a diagram for explaining a fourth error correction procedure;
FIG. 17 is a diagram for explaining a fourth error correction procedure;
FIG. 18 is a diagram for explaining how to obtain an estimated travel range in a fourth error correction procedure.
FIG. 19 is a diagram used for a calculation example of a fourth error correction procedure.
FIG. 20 is a diagram for explaining an error range that occurs when a travel position is detected in the first to third error correction procedures;
FIG. 21 is a diagram for explaining an error range and an estimated travel range that are generated when a travel position is detected in a fourth error correction procedure;
FIG. 22 is a flowchart when selecting a miscalculation correction procedure;
FIG. 23 is another flowchart when selecting a miscalculation correction procedure;
[Explanation of symbols]
1 Traveling position correction device
10 Autonomous mobile objects
11 Driving / error correction control means
11A Traveling part
11B Error correction section
11B1 First error correction procedure storage unit
11B2 Second error correction procedure storage unit
11B3 Third error correction procedure storage unit
11B4 Fourth error correction procedure storage unit
11B5 Error correction procedure selection method storage unit
12 Travel route storage means
13 Travel distance detection means
14 Traveling direction detection means
15 Traveling position estimation means
16 Infrared output means
17 Ultrasonic detection means
18 Timekeeping
19 Distance detection means
20 Ranging means
21 Signal input / output means
50 Ultrasonic labeling
50A ultrasonic labeling
50B ultrasonic labeling
50N ultrasonic labeling
51a Infrared detection means
51b Infrared detection means
51n infrared detection means
52a Ultrasonic output means
52b Ultrasonic output means
52n Ultrasonic output means

Claims

When the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting the travel distance and travel direction and estimating the travel position, the autonomous mobile body is installed at an arbitrary position and output from the autonomous mobile body A traveling position correction device for an autonomous mobile body that corrects an error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays,
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
Time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, comprising a distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Measures the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic sign in response to the infrared light output from the autonomous mobile object, detects the distance between the autonomous mobile object and the ultrasonic sign, and autonomously A travel position correcting device for an autonomous mobile body, wherein the travel position of the mobile body is corrected.

When the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting the travel distance and travel direction and estimating the travel position, the autonomous mobile body is installed at an arbitrary position and output from the autonomous mobile body A traveling position correction device for an autonomous mobile body that corrects an error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays,
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
A time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, comprising a distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker based on the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker in response to the infrared light output from the autonomous mobile body,
Based on the estimated travel position estimated by the travel position estimation means, an estimated travel range obtained by superimposing an error range expected to occur with the travel of the autonomous mobile body is obtained, and the distance detection means For the ultrasonic sign from which the distance is detected, the estimated prediction using the distance between the detected autonomous mobile body and the ultrasonic sign as a radius around the position of the ultrasonic sign stored in the travel route storage means The position circle is obtained, and the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle, which is the range where the estimated traveling range and the estimated predicted position circle overlap, is obtained as the actual traveling position of the autonomous mobile body, and the estimated traveling position and the actual traveling position are determined. A traveling position correcting device for an autonomous mobile body that corrects an error with the above.

When the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting the travel distance and travel direction and estimating the travel position, the autonomous mobile body is installed at an arbitrary position and output from the autonomous mobile body A traveling position correction device for an autonomous mobile body that corrects an error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays,
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
A time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, comprising a distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker based on the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker in response to the infrared light output from the autonomous mobile body,
An error caused by a detection error of the travel distance detection means and the travel detection means, which is an error range that is expected to be generated as the autonomous mobile body travels based on the estimated travel position estimated by the travel position estimation means. An estimated traveling range obtained by overlapping the ranges is obtained, and the ultrasonic sign whose distance from the autonomous mobile body is detected by the distance detecting unit is centered on the position of the ultrasonic sign stored in the traveling route storage unit. Then, an estimated predicted position circle whose radius is the distance between the detected autonomous mobile body and the ultrasonic sign is obtained, and the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle that is the range where the estimated traveling range and the estimated predicted position circle overlap By correcting the error between the estimated traveling position and the actual traveling position by determining the actual traveling position of the autonomous mobile body,
In preparation for the case of correcting the error next time, the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic sign generated by the error between the position data of the ultrasonic sign stored in the travel route storage means and the actual position data of the ultrasonic sign is calculated. In consideration of the measurement error and the error that occurs when the center of gravity is calculated from the arc of the estimated predicted position circle, the range of the error that the calculated center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle has,
When the error is corrected next time, the error range of the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle obtained by superimposing the travel position estimated by the travel position estimating means is superimposed, and further, it is generated as the autonomous mobile body travels. Is a predicted error range, the error range generated by the detection error of the travel distance detection means and the travel direction detection means is overlapped to obtain a new estimated travel range,
A travel position correcting device for an autonomous mobile body, which sequentially corrects an error between the estimated travel range and the actual travel position by updating the estimated travel range of the autonomous mobile body.

When the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting the travel distance and travel direction and estimating the travel position, the autonomous mobile body is installed at an arbitrary position and output from the autonomous mobile body A traveling position correction device for an autonomous mobile body that corrects an error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays,
A travel / error correction control means for controlling the autonomous mobile body and correcting an error between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position;
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
A time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, comprising a distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Detects the distance between the autonomous mobile body and at least one ultrasonic marker based on the response time until the autonomous mobile body receives the ultrasonic wave output from the ultrasonic marker in response to infrared rays output from the autonomous mobile object A traveling position correction device for an autonomous mobile body, wherein the traveling position of the autonomous mobile body is corrected.

The travel / error correction control means is
A traveling unit that controls the traveling of the autonomous mobile body;
Based on the number of detected distances at which the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic sign is detected, the optimal error correction procedure is selected from the stored error correction procedures, and the error between the estimated travel position and the actual travel position The travel position correcting device for an autonomous mobile body according to claim 4, further comprising an error correcting unit that corrects the error.

When the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting the travel distance and travel direction and estimating the travel position, the autonomous mobile body is installed at an arbitrary position and output from the autonomous mobile body A traveling position correction device for an autonomous mobile body that corrects an error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays,
A travel / error correction control means for controlling the autonomous mobile body and correcting an error between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position;
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
A time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Comprising a distance measuring means for detecting a distance to a structure existing in the traveling direction of the autonomous mobile body;
The travel / error correction control means selects an optimum error correction procedure from the stored error correction procedures based on the number of detected distances from which the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is detected, and performs an estimated travel An error correction unit that corrects the error between the actual position and the position is provided.
A traveling position correcting device for an autonomous mobile body, wherein the error correcting unit stores first to fourth error correcting procedures shown in the following (1), (2), (3), and (4).
(1) When the vehicle is autonomously traveling while grasping the distance from the structure, the distance from one ultrasonic sign is detected, and the distance separated from the structure and the ultrasonic sign are the center. The intersection between the detected distance and the arc whose radius is the detected distance is obtained, and the actual traveling position is obtained by comparing the obtained intersection with the estimated traveling position, and an error between the estimated traveling position and the actual traveling position. A first error correction procedure for correcting.
(2) The distance between the two ultrasonic signs and the autonomous mobile body is detected, the intersection between the detected ultrasonic sign and the arc whose radius is the detected distance is determined. A second error correction procedure for obtaining an actual travel position by comparing the intersection and the estimated travel position and correcting an error between the estimated travel position and the actual travel position;
(3) Detect the distances between three or more ultrasonic signs and the autonomous mobile body, find the intersections with the arcs centered on each ultrasonic sign and each detected distance as the radius. A third error correction procedure for obtaining a travel position and correcting an error between the estimated travel position and the actual travel position.
(4) Based on the estimated travel position estimated by the travel position estimating means, an estimated travel range obtained by superimposing error ranges expected to be generated as the autonomous mobile body travels is obtained, and the distance detection means autonomously With respect to the ultrasonic sign from which the distance from the moving object is detected, the distance between the detected autonomous moving object and the ultrasonic sign is defined as a radius around the position of the ultrasonic sign stored in the travel route storage unit. And the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle, which is the range where the estimated traveling range and the estimated predicted position circle overlap, is determined as the actual traveling position of the autonomous mobile body. The 4th error correction procedure which corrects an error with the run position.

When the autonomous mobile body autonomously moves in a predetermined area based on a preset travel route while detecting the travel distance and travel direction and estimating the travel position, the autonomous mobile body is installed at an arbitrary position and output from the autonomous mobile body A traveling position correction device for an autonomous mobile body that corrects an error between the estimated traveling position of the autonomous mobile body and the actual traveling position using an ultrasonic sign that outputs ultrasonic waves in response to infrared rays,
A travel / error correction control means for controlling the autonomous mobile body and correcting an error between the estimated travel position of the autonomous mobile body and the actual travel position;
Traveling route storage means for storing the traveling route of the autonomous mobile body and the position of the ultrasonic sign;
Mileage detection means for detecting the mileage of the autonomous mobile body;
Traveling direction detection means for detecting the traveling direction of the autonomous mobile body;
Travel position estimation means for estimating the travel position of the autonomous mobile body from the travel distance and travel direction determined by the travel distance detection means and the travel direction detection means;
An infrared output means for outputting infrared;
An ultrasonic detection means for detecting the ultrasonic wave output by the ultrasonic marker;
A time measuring means for measuring a response time from when the infrared output means outputs infrared rays until the ultrasonic detection means detects an ultrasonic wave output from an ultrasonic marker;
Based on the response time measured by the time measuring means, distance detecting means for detecting the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker,
Comprising a distance measuring means for detecting a distance to a structure existing in the traveling direction of the autonomous mobile body;
The travel / error correction control means selects an optimum error correction procedure from the stored error correction procedures based on the number of detected distances from which the distance between the autonomous mobile body and the ultrasonic marker is detected, and performs an estimated travel An error correction unit that corrects the error between the actual position and the position is provided.
A traveling position correcting device for an autonomous mobile body, wherein the error correcting unit stores first to fourth error correcting procedures shown in the following (1), (2), (3), and (4).
(1) When the vehicle is autonomously traveling while grasping the distance from the structure, the distance from one ultrasonic sign is detected, and the distance separated from the structure and the ultrasonic sign are the center. The intersection between the detected distance and the arc whose radius is the detected distance is obtained, and the actual traveling position is obtained by comparing the obtained intersection with the estimated traveling position, and an error between the estimated traveling position and the actual traveling position. A first error correction procedure for correcting.
(2) The distance between the two ultrasonic signs and the autonomous mobile body is detected, the intersection between the detected ultrasonic sign and the arc whose radius is the detected distance is determined. A second error correction procedure for obtaining an actual travel position by comparing the intersection and the estimated travel position and correcting an error between the estimated travel position and the actual travel position;
(3) Detect the distances between three or more ultrasonic signs and the autonomous mobile body, find the intersections with the arcs centered on each ultrasonic sign and each detected distance as the radius. A third error correction procedure for obtaining a travel position and correcting an error between the estimated travel position and the actual travel position.
(4) Due to the detection error of the travel distance detection means and the travel detection means, which is an error range that is expected to occur with the travel of the autonomous mobile body based on the estimated travel position estimated by the travel position estimation means. A position of the ultrasonic sign stored in the travel route storage means for the ultrasonic sign whose distance from the autonomous moving body is detected by the distance detection means while obtaining an estimated traveling range in which the generated error range is superimposed. The estimated predicted position circle whose radius is the distance between the detected autonomous mobile body and the ultrasonic sign is determined, and the estimated predicted position circle, which is the range where the estimated travel range and the estimated predicted position circle overlap, is obtained. By correcting the error between the estimated travel position and the actual travel position by obtaining the center of gravity of the arc and setting it as the actual travel position of the autonomous mobile body, in preparation for correcting the error next time, From the measurement error of the distance between the autonomous moving object and the ultrasonic marker caused by the error between the position data of the ultrasonic marker stored in the line path storage means and the actual position data of the ultrasonic marker, and the arc of the estimated predicted position circle In consideration of errors that occur when the center of gravity is obtained, the error range of the center of gravity of the arc of the estimated predicted position circle that has been obtained is obtained in advance, and when the error is corrected next time, the travel position estimating means The travel distance detection means, which is an error range that is expected to be generated when the autonomous mobile body travels, by superimposing the error range of the arc center of gravity of the estimated predicted position circle obtained by the travel position estimated by An estimated travel range is obtained by superimposing error ranges generated by detection errors of the travel direction detection means to obtain a new estimated travel range and sequentially updating the estimated travel range of the autonomous mobile body. Fourth error correction procedure for correcting an error between the actual running position.