JPH0385403A - 自己位置認識システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は建設機械等の移動物体の無人運転を行う場合に
使用する自己位置認識システムに関する。

（従来の技術） 建設機械を無人化する為には自己の位置・姿勢を計測し
て、目標位置までの方向・距離を算出する必要がある。

この位置・姿勢の計測技術には、大別して次の２通りが
ある。

（イ）移動物体を離れた所から画像処理や測距測角儀に
よって３次元に精度よく計測する。

（ロ）移動物体自体に計測センサー（Ｍ１気方位センサ
ー・ジャイロ等）を搭載してリアルタイムに計測する。

（発明が解決しようとする課題） 前述した従来技術には次のような問題点がある。

（イ）画像処理や測距測角儀により計測する場合は、−
時的に移動物体を計測中は停止しなげればならず、作業
能率が悪い。

（ロ）計測センサを搭載する場合は、リアルタイムに計
測するが、精度が低く長時間使用すると誤差が累積し、
長時間の使用に適さない。

また、生産性の向上、労働者不足などの対策として、近
い将来、建設作業の自動化を図る施工ロボットの開発が
必要となり、同施工ロボットの開発に付随する要素技術
の一つとして、長時間の使用に適した自己位置認識シス
テムの開発が必要になる。本発明は、上記問題点を排除
し、長時間の使用に適した自己位置認識システムを提供
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 作業開始前に、移動物体の絶対位置座標を３次元位置自
動計測′装置により（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標を計測し、無線
によって送信する。移動物体は受信したｉｌｌ！１ｌｌ
−タを基に、その後の自己位置はロータリーエンコーダ
による距離情報、ジャイロや磁気方位センサーによる方
位情報、ジャイロによる傾斜情報を１１し、マイクロコ
ンピュータによって演算して、リアルタイムに自己位置
座標を３次元に計測する。また、一定時間経過すると、
自己位置座標を３次元位置自動計測システムにより計測
してリセットする。

（作　用） 移動物体は、ロータリーエンコーダ、ｌ方位位センサー
、ジャイロ等により、自己位置をリアルタイムに計測す
る。リアルタイム計測を長時間継続すると、誤差が２積
増大する一定時間毎に外部の３次元位置自動計測装置よ
り精度の高い自己位置情報を入力してリセットする。従
って長時間運転に際しても正確な自己位置が算出される
。

（実施例） 第１図乃至第３図において、１は移動物体、２は走行ロ
ーラ、３はロータリーエンコーダ（距離計測用）、４は
ジャイロ（ピッチ角計測用）　５は磁気方位センサー（
ヨーイング角計測用）、６はジャイロ（ヨーイング角計
測用）、７は方位修正器、８は座標演算ユニット、９は
方位角（ヨーイング角）、１０は傾斜角（ピッチ角）、
１１は移動距離、１２はＸ座標、１３はＹ座標、１４は
Ｘ座標、　１５は３次元位置自動計測装置、１６は反射
プリズム。

１７は無線器である。

このようなシステムにおいて、移動物体ｌは走行ローラ
２によって移動するＩ構を有し、移動物体１の移動距離
は走行ローラ２に取付けられたロータリーエンコーダ３
によって計測する。ロータリーエンコーダ３は走行ロー
ラ２の回転によって座標演算ユニット８にパルス信号を
発生する。

ジャイロ４は移動物体１の傾斜角１０を計測し座標演算
ユニット８にデジタル信号を送信する。

磁気方位センサー５は移動物体１の方位角９をデジタル
信号で方位修正器７に送信する。又ジャイロ６も同じく
方位角９をデジタル信号で方位修正器７に送信する。一
方方位修正器７は通常、高精度のジャイロ６の方位角情
報を優先するが、ジャイロ６のドリフト補正については
、一定時間分析して磁気方位センサーの方位角情報によ
ってジャイロ６の方位角を修正する。又磁気方位センサ
ー５とジャイロ６の方位角情報を分析し、地磁気の乱れ
により大きく方位角情報に誤差が生じた場合はジャイロ
６の方位角情報に収束する。そして方位修正器７は座標
演算ユニット８に方位角情報をデジタル信号で送信する
。

一方、３次元位置自動計測装置１５によって、反射プリ
ズム１６の位置圧！　（Ｘ、　Ｙ、　Ｚ）を計測し、無
線器１７によって送受信し座標演算ユニット８に入力す
る。

座標演算ユニット８は各計測器の計測情報によって、下
記の弐により３次元座標を演算する。

Ｘ座標−Ｘ＋ΣΔＸ　ΔＸ＝Ｌ、−ｃｏｓθ’　ｃｏｓ
δＹ座標＝Ｙ＋ΣΔＹ　△Ｙ＝Ｌ−ｃｏｓθ・ｓｉｎδ
Ｚ座標−Ｚ＋ΣΔＺ　ΔＺ−Ｌ−ｓｉｎθ３次元位置自
動計測装置座標データ：　（Ｘ、Ｙ、Ｚ）移動距離　　
　　　　　　　　　　：Ｌ傾斜角　　　　　　　　　　
　　　　　：θ方位角　　　　　　　　　　　　　　：
δ演算は入力された（Ｘ、　Ｙ、　Ｚ）に微少時間当た
りの変位座標Δを加算して行く事によって、リアルタイ
ムに座標演算を行う。出力情報としては、Ｘ座標、Ｙ座
標、Ｚ座標、方位角、　Ｉｌｌ斜角、距離を出力する。

また３次元座標は一定時間経過すると、３次元位置計測
装置１５によって、再度、反射プリズム１６の位置座標
を計測してリセットする。このようにして、移動物体の
自己位置をリアルタイムに計測し、誤差が累積すると、
リセット機構により外部より精度の高い自己位置情報を
人力し、長時間高精度の計測を行うことができる。

（発明の効果） 本発明による自己位置認識システムは、距離計測器、方
位角計測器、傾斜角計測器、マイクロコンピュータ−及
び無線器を搭載した移動物体と、ターンテーブル、同タ
ーンテーブル上の光波距離計と画像処理装置、コンピュ
ーター及び無線器を設置した３次元位置自動計測装置と
を具え、前記移動物体の絶対位置座標を作業開始前に前
記３次元位置自動計測装置により計測して無線により同
移動物体に送信し、前記移動物体の移動に伴う距離、方
位、　ｉｌｌ斜の情報を前記距離計測器８方位角計測器
、傾斜角計測器により検出し、マイクロコンピュータで
演算を行ない、受信した絶対位置座標を基にして移動物
体の自己位置座標をリアルタイムに設定し、一定時間後
に移動物体の絶対位置座標を３次元位置自動計測装置に
より再度計測して無線により移動物体に送信し、移動物
体の自己位置座標を受信した絶対位置座標に従ってリセ
ットするように構成したことにより、次の効果を有する
。

移動物体の自己位置をリアルタイムに計測し、時間経過
とともに誤差が累積すると、リセット機構により、外部
より精度の高い自己位置情報を入力し、長持部に亘り高
精度の計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における制御部のブロック図、
第２図は移動物体の計器配置図、第３図は第２図のＡ−
Ａ矢視図である。 １・・・移動物体　　　　　２・・・走行ローラ３・・
・ロータリーエンコーダ ４・・・ジャイロ（ピッチ角計測用） ５・・・磁気方位センサー ６・・・ジャイロ（ヨーイング角計測用）７・・・方位
修正器　　　　８・・・座標演算ユニツ１５・・・３次
元位置自動計測装置 １７・・・無線器 ト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 距離計測器、方位角計測器、傾斜角計測器、マイクロコ
   ンピューター及び無線器を搭載した移動物体と、ターン
   テーブル、同ターンテーブル上の光波距離計と画像処理
   装置、コンピューター及び無線器を設置した３次元位置
   自動計測装置とを具え、前記移動物体の絶対位置座標を
   作業開始前に前記３次元位置自動計測装置により計測し
   て無線により同移動物体に送信し、前記移動物体の移動
   に伴う距離、方位、傾斜の情報を前記距離計測器、方位
   角計測器、傾斜角計測器により検出し、マイクロコンピ
   ュータで演算を行ない、受信した絶対位置座標を基にし
   て移動物体の自己位置座標をリアルタイムに設定し、一
   定時間後に移動物体の絶対位置座標を３次元位置自動計
   測装置により再度計測して無線により移動物体に送信し
   、移動物体の自己位置座標を受信した絶対位置座標に従
   ってリセットするように構成したことを特徴とする自己
   位置認識システム。