JPH0413582A - 作業ロボットの走行補正装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は床面清掃ロボットのように作業場所の特定され
ない床面を自動走行する作業ロボットの走行補正装置に
関する。

（従来の技術） 例えば床面清掃ロボットにおいては、車輪に設けたエン
コーダにより走行距離を計測すると共に、ロボット本体
に内蔵されているジャイロにより自分の位置を検出し、
その計測値および検出値をもとにマイクロコンピュータ
の制御により、予め設定された基準コースに沿って自動
走行させるようにしている。

しかし、ロボット用のセンサとしてエンコーダやジャイ
ロ等の内界センサだけでは床面清掃ロボットが長時間走
行している間に位置および方向に誤差が生じ、しかもそ
の累積によりますます誤差が大きくなってしまう。

そこで、床面清掃ロボットが一定距離走行する毎にロボ
ット外部に設置された基準点を探して位置と方向を補正
したり（前者）、既設のジャイロを廃止して清掃作業が
終了するまで補正の必要のない高精度のジャイロ、例え
ば精度が０．０１”　／ｈという慣性航法クラスのジャ
イロを用いる（後者）ことが考えられる。しかるに前者
では作業場所が特定されず、基準点が設置できる場所で
ないため、採用することができない。また後者ではこの
種のロボットに高精度のジャイロを搭載することは市場
の商品価格の立場から見ても高価である。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の床面清掃ロボットでは、作業場所が特
定されず、しかも誘導物体を配設してロボットを自動走
行させる場所でもないため、結果的には内界センサの精
度だけに頼らざるを得ないのが現状である。しかし、前
述したように内界センサの精度には限度があり、どうし
ても外部に一時的な基準点を設け、その位置との関係が
ら誤差を検知してロボットの位置および方向を補正する
必要があった。

本発明は作業場所内に１個以上の基準灯を一時的に静止
させて設け、その位置と作業ロボットの現在位置との距
離、方向等を一定時間毎に計測して相互関係から位置座
標、方向等の誤差を判別して正しい走行を続けるに必要
なデータにより作業ロボットの位置および方向を補正す
ることができる作業ロボットの走行補正装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、上部に位置を表示
する位置灯とその下方にレーザ光を放出すると共にこの
レーザ光を旋回可能な光学系を介して所定方向に反射す
るレーザ発生器とを備えた少なくとも１個の基準灯を作
業場所の適宜室められた基準位置に一時的に設置し、前
記作業場所を走行移動する作業ロボットの進行方向前面
および両側面に位置灯からの光の入射角度を測定する方
向測定器、位置灯の消灯時刻検出器およびレーザ先検出
器をそれぞれ配設すると共に、これら各測定器および検
出器の出力信号をもとに方向および位置を計測する計測
制御部を設ける構成とし、前記基準灯は前記位置灯を一
定周期で消灯させる消灯制御手段と、この消灯制御手段
により位置灯が消灯すると前記レーザ発生器からレーザ
光を発生させると共に前記光学系を前記作業ロボットの
存在する象限に合わせて予め設定された角度だけ旋回制
御するレーザ光制御手段と、このレーザ光制御手段によ
り前記光学系の旋回が停止すると前記位置灯を点灯制御
する点灯制御手段とを備え、前記計測制御部は前記各方
向計測器で計測された位置灯からの光の入射角度をもと
に前記基準灯までの距離および進行方向を算出する演算
手段と、この演算手段により求められた距離および進行
方向をもとに次の測定期間での速度、計測時刻、位置、
受光角度および進行方向を予測し、これを目標値として
設定する設定手段と、前記消灯時刻検出器により前記位
置灯の消灯時刻が検出されると始動し、前記レーザ光検
田器により前記レーザ発土器からのレーザ光が検出され
ると停止するクロックカウンタと、このクロックカウン
タが停止するとその時のクロック数から走行方向に関す
る角度を算出する角度演算手段とを備え、この角度演算
手段により求められた角度と前記設定手段により設定さ
れた目標値を比較して前記作業ロボ１．トを走行補正す
るようにしたものである。

（作用） このような構成の作業ロボットの走行補正装置にあって
は、方向測定器により基準灯の位置灯から放出される光
が受光されると、その入射角度をもとに基準灯までの距
離および進行方向を算出し、この距離および進行方向か
ら次の方向測定までの期間の速度、計測時刻、位置、受
光角度および進行方向を予測して目標値として設定され
、またレーザ光検出器により基準灯の位置灯からの光が
検出されるとクロックカウンタを始動し、レーザ発生器
からのレーザ光が検出されるとクロックカウンタを停止
してその時のクロック数から走行方向に関する角度を求
めて目標値と比較し、これらの相互関係から位置座標、
方向等の誤差を判別して作業ロボットの位置および方向
が補正されるので、誘導物体のない場所や作業場所が絶
えず変るような場所でも作業ロボットを安価にして正し
い走行を行なうことが可能となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による作業ロボットの走行補正装置に係
る基準位置を表示する基準灯の構成例を示すものである
。第１図において、１は基準灯の全体を示すもので、こ
の基準灯１は次のように構成されている。２は内部に電
源Ｅが設けられたベースとなる基台で、この基台２の上
面に制御装置３が設けられ、さらにその上にミラー４を
旋回させるパルスモータ等の旋回用モータ５が取付けら
れている。また、６は基台２に支持柱７を介して支持さ
れたケースで、このケース６の上面に広指向性で高輝度
、且つ特定波長で発光強度が最大である発光体、例えば
ＧａＡｓＰのダブルへテロ構造からなる発光ダイオード
（以下ＬＥＤと略記する）からなる位置灯８が取付けら
れている。また、ケース６内には上部から順に例えばＧ
ａＡｓを用いた半導体レーザダイオードからなるレーザ
光源９、コリメータレンズ１０、スリット１１およびレ
ンズ１２がそれぞれ配設されている。したがって、レー
ザ光源９から誘導放出されるレーザ光はコリメータレン
ズ１０、スリット１１およびレンズ１２を通して増幅さ
れた後、旋回用モータ５により旋回するミラー４に入射
し、ここでその入射方向に対して直角方向に反射される
。さらに、ケース６内の正面側の上部に他の基準灯の位
置灯８から放射される光を受ける受光器１３が設けられ
ている。この場合、旋回用モータ５、位置灯８、レーザ
光源９および受光器１３は制御装置３を介して電源Ｅに
それぞれ接続されている。

第２図は上記制御装置３の詳細な回路構成を示すブロッ
ク図である。第２図に示すように制御装置３は、制御の
中心を担うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）からなるシス
テム回路３−１、このシステム回路３−１にそれぞれ接
続されたタイマー付きクロックカウンタ３−２、クロッ
ク発生器３−３、メモリ３−４、入出力装置３−５およ
びインターフェース３−６と、さらにこのインターフェ
ース３−６にそれぞれ接続されたランプドライバ３−７
、レーザ光ドライバ３−８、モータドライバ３−９から
構成されている。この場合、インターフェース３−６に
は外部の受光器１３、ランプドライバ３−７には位置灯
８、レーザ光ドライバ３−８にはレーザ光源９、モータ
ドライバ３−９には旋回用モータ５かそれぞれ接続され
ている。なお、クロック発生器３−３はクロックカウン
タ３−２にも接続されている。

ここで、位置灯８はシステム回路３−１によりランプド
ライバ３−７を介しである期間毎に点灯、消灯が繰返し
制御されるようになっている。また、レーザ光源９もシ
ステム回路３−１によりレーザ光ドライバ３−８を介し
て位置灯８の点灯、消灯期間とは異なる期間毎に点灯、
消灯が繰返し制御されるようになっている。

一方、第３図は計測制御部が組込まれた床面清掃ロボッ
トの構成例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側
面図である。第３図（ａ）、（ｂ）において、１４はロ
ボット本体で、このロボット本体１４の両側面上部のほ
ぼ中央に基準灯の位置灯から放射される光を受けて位置
灯の方向を測定する方向測定器１５ａ、１５ｂと位置灯
の消灯時刻を検出する消灯時刻検出器１６ａ、１６ｂと
がそれぞれ取付ｌすられ、さらにこれら検出器の下方に
基準灯から放出されるレーザ光を検出する５個のレーザ
光検出器１７ａ、１７ｂがそれぞれ上下方向に一列にし
て取付けられている。また、ロボット本体１４の進行方
向前面および後面上部のほぼ中央にも前述同様の方向測
定器１５ｃ、１５ｄと消灯時刻検出器１６ｃ、１６ｄと
がそれぞれ取付けられ、さらにその下方に５個のレーザ
光検出器１７ｃ、１７ｄがそれぞれ上下方向に一列にし
て取付けられている。この場合、ロボット本体１４の各
面に５個のレーザ検出器１７をそれぞれ垂直方向に取付
けているのは、作業場所の床面に存在する凹凸によって
ロボットが傾いてもレーザ光を検出できるようにするた
めである。さらに、ロボット本体１４内部の進行方向前
面側に計測制御装置１８と磁気方位センサ１９がそれぞ
れ取付けられている。

ここで、ロボット本体１４のある一側面に取付けられた
これら１組の各検出器の詳細な構成について第４図によ
り説明する。第４図において、方向測定器１５は前面に
設けられた窓にフィルター付きレンズ１５−２を取付け
たケース１５−１内に基準灯の位置灯から放射される光
を受ける一次元的に配設されたＣＣＤイメージセンサ１
５−３、このＣＣＤイメージセンサ１５−３からの信号
が入力される演算処理部１５−４、この演算処理部１５
−４にクロック信号を入力するクロック発生器１５−５
および演算処理部１５−４からのデータを記憶するメモ
リ１５−６がそれぞれ収納されている。演算処理部１５
−４はマイクロプロセッサとインターフェースとからな
り、ケース外部に設けられた旋回角度制御装置２０、タ
イマー付きクロックカウンタ２１、他の方向検出器に所
属する演算処理部１５−４、計測制御装置１８およびロ
ボットの走行制御装置２２に対してもデータの入出力が
行なえるようになっている。

旋回角度制御装置２０は消灯時刻検出器１６と結合され
たモータ２３およびここでは１台だけを代表して示すレ
ーザ検出器１７と結合されたモータ２４、前述の消灯時
刻検出器１６およびクロックカウンタ２１に接続されて
いる。

また、消灯時刻検出器１６は方向測定器１５と同様のフ
ィルター付きレンズ１６−１とフォトダイオード１６−
２とを備えている。この消灯時刻検出器１６は例えば基
準灯が２個設置された場合、それぞれの位置灯からの光
が方向測定器１５のイメージセンサ１５−３上に同時に
捕らえられると旋回測定用制御装置２０によりモータ２
３が制御されて一方の基準灯の位置灯のある点灯期間に
はその位置灯に向け、その後他方の基準灯の位置灯のあ
る点灯期間に対してはその位置灯に向くように旋回制御
される。

さらに、レーザ検出器１７は基準灯から放出されるレー
ザ光を選択受光するフィルタ１７−１とフォトダイオー
ド１７−２とを備え、クロックカウンタ２１に接続され
ている。このレーザ検出器１７も、上記と同様にそれぞ
れの位置灯からの光が方向測定器１５のイメージセンサ
１５−３上に同時に捕らえられたときには旋回測定用制
御装置２０によりモータ２４が制御されて一方の基準灯
の位置灯のある消灯期間にその基準灯のレーザ光源側に
向け、その後他方の基準灯の位置灯のある消灯期間に対
してその基準灯のレーザ光源側に向くように旋回制御さ
れる。

なお、消灯時刻検出器１６およびレーザ検出器１７に反
射光の影響がある場合には筒形のフードを付けるように
してもよい。

第５図は床面清掃ロボットの第３図に示すロボッ本体の
周囲４面に取付けられた方向測定器１５ａ〜１５ｄ１消
灯時刻時刻検出器１６ａ〜１６ｄおよびレーザ光検出器
１７ａ〜１７ｄのそれぞれの検出信号をもとに演算処理
する演算処理部１５−４ａ〜１５−４ｄを主体に計測制
御装置１８を含めた接続構成を示すものである。第５図
において、演算処理部１５−４ａ〜１５〜４ｄはそれぞ
れ相互に接続されるだけでなく計測制御装置１８のイン
ターフェース１８−２と走行制御装置２２にも接続され
ている。この計測制御装置１８はＭＰＵシステム回路１
８−１、インターフェース１８−２、メモリ１８−３、
クロック発生器１８−４、このクロック発生器１８−４
より発生するクロック信号をカウントするスタイマー付
きクロックカウンタ１８−５および入出力装置１８−６
から構成されている。また、計測制御装置１８のインタ
ーフェース１８−２には走行制御装置２２、エンコーダ
２５、磁気方位センサ１９またはガスレートジャイロ２
６が接続されている。

磁気方位センサ１９またはガスレートジャイロ２６は、
−時的に光が届かない場所での方向の検出を行なうもの
である。

次に上記のように構成された作業ロボットの走行補正装
置の作用について述べる。まず、作業場所での基準位置
は一時的に１箇所以上あればよく、その基準位置の１つ
に第１図に示す基重訂１を設置する。この場合、基準位
置の個数は第３図に示す床面清掃ロボットのロボット本
体１４に取付けられた方向測定器１５ａ、１５ｂ、１５
ｃの３点を結ぶ三角形において、１５Ｃと１５ａとの間
の距離１１または２１ｃｏｓ、ｅ＋　　（ｅ＋は三角形
の底角）を基準として使うことにより方向のずれを測定
するので、１０ｍ走行して直角方向のずれが３〜５ｃｍ
以内に入るような誤差以下であれば１個とされ、それ以
外は最低２個とされる。例えば半径１０ｍ位いの円また
はこれに準する正方形の場所では基重訂１を１個中央に
置けば良く、また幅が数ｍで長さが１００ｍ以上の場所
では少なくとも２個の基重訂１を設置してこれらの基準
打開で作る距離を方向測定時の基準として使用される。

通常、作業ロボットは細長い作業空間で使用される場合
が比較的多いので、ここでは２個の基重訂１を設置して
作業する場合を例に第６図および第７図を参照しながら
説明する。なお、第６図において、図示左側の基重訂１
ａに所属する構成要素に添字ａを付け、図示右側の基重
訂１ｂに所属する構成要素には添字すを付けて示す。し
たがって、左側の位置灯は８　ａ　ｓ右側の位置灯は８
ｂとなる。第６図において、図示左側の基重訂１ａの位
置灯８ａは第７図の時刻ｉａ２に消灯し、ｔ、３に点灯
して期間ｔ、、〜ｉａ２の開光が放射される。また、レ
ーザ光源９ａは期間ｔ、１〜ｔ、４の間点灯し、またミ
ラー４ａを旋回させる旋回用モータ５ａは時刻ｉａ２で
始動され、期間ｔ、２〜ｊａｌの間口転角速度ω□−ω
い。となるように回転し、ωＭＯは期間ｉａ２〜ｉａ３
の間に９０″旋回するような一定値となっている。この
ような動作は第２図の入出力装置３−５に作業場所の幅
と長さ、基重訂の個数と位置、レーザ光源の出力周期Ｔ
１モータの旋回時間ｔ２〜Ｌ３、レーザ光の旋回角度ｅ
１旋回象限を設定するためのロボットの出発位置とその
進行方向が入力されることで行われる。以下その作用を
第８図に示すフローチャートを参照しながら説明する。

すなわち、これらの入力値はメモリ３−４８にストアさ
れると同時にＭＰＵシステム回路３−１ａにより位置灯
８ａ、レーザ光源９ａの点灯時刻ｔａ３＋ｔｓｌと消灯
時刻ｉａ２、ｔ、４が決定され、システム回路３−１ａ
に通知に必要な時刻がクロックカウンタ３−２ａに伝達
設定され、さらに旋回用モータ５ａの回転方向と一定回
転角速度ωＭＯが設定される。まず位置灯８ａが点滅を
始めると相手側の基重訂１ｂの位置灯８ｂの点滅時刻を
受光器１３ａで検出して点滅時刻ｔ、２゜ｔｌ、と比較
し、基準灯ｌａ側を基準にしたときの相手側基重訂１ｂ
のクロック発生器３−３ｂのタイミングの可否を調べ、
否の場合にはＭＰＵシステム回路３−１ｂが持つクロッ
ク調整機能によリフロック発生器３−３ｂが３−３ａに
同期化されるまで待機する。このようにして左右の位置
灯８ａ、８ｂの点滅時刻による同期化が終了すると第８
図のプログラム結合子■に達し、位置灯８ａおよびレー
ザ光源９ａの点灯、消灯のサイクルが始まる。まず、Ｍ
ＰＵシステム回路３−１ａに始点ｔ、、が設定され、こ
のＭＰＵシステム回路３−１８からクロック発生器３−
３ａにクロックカウンタ３−２ａへのゲート開信号を与
えると同時にインターフェース３−６ａを通してランプ
ドライバ３−７ａに点灯指令を与え、位置灯８ａを点灯
する。またモータドライバ３−９ａには停止指令を与え
て旋回用モータ５ａを停止させる。このときクロックカ
ウンタ３−２ａをリセットしてクロック発生器３−３ａ
からカウンタ３−２ａヘクロック信号を送り、時間のカ
ウントを始める。

ここでは第６図−Ｙａ力方向レーザ光が静止放出される
。なお、ロボット本体１４が−Ｙａ軸上にあるときはレ
ーザ光検出器１７ｃにレーザ光が入力されることによっ
て走行誘導が行われる。

次にクロックカウンタ３−２８の内容が１−ｔ、４にな
るとＭＰＵシステム回路３−１８にその時刻が伝えられ
る。すると、このＭＰＵシステム回路３−１ａはレーザ
光ドライバ３−８ａに消灯指令を与え、レーザ光源９ａ
を消灯させる。相手側の位置灯８ｂの消灯時刻ｔ、２が
経過すると、ロボット本体１４による相手側位置灯８ｂ
の光の遮光を受光器１３ａで検出したかどうかを判定し
、検出していない場合にはさらに周期２Ｔで運転されて
いるかどうかをの判定が行われる。これも周期２Ｔで運
転されていないと判定された場合には、直ちにシステム
回路３−１ａからモータドライバ３−９８に始動指令が
出されると共に、加速運転指令が出される。これにより
時刻が１　＞　１．２にて旋回用モータ５ａが始動、加
速されて最大角速度で消灯時の旋回が行われる。そして
、ｔ−ｔ　、２がらの旋回角の合計が１回転に達すると
、クロックカウンタ３−２ａから１回転分のパルスカウ
ント数がシステム回路３−１ａに入力され、このシステ
ム回路３−１ａよりモータドライバ３−７ａに停止指令
が出され、これにより旋回用モータ５ａが停止し、第８
図のプログラムの結合子■に達する。次にクロックカウ
ンタ３−２ａが時刻ｉａｌをカウントすると、その時刻
がシステム回路３−１ａに伝達される。すると、このシ
ステム回路３−１ａよりレーザ光ドライバ３−８ａに点
灯指令が与えられ、レーザ光源９ａが点灯する。ここで
も第６図のＸａ力方向レーザ光がｊａ２まて静止放出さ
れる。続いてクロックカウンタ３−２ａが時刻【６２に
達すると、その旨がシステム回路３−１ａに伝達され、
このシステム回路３−１８よりランプドライバ３−７ａ
に消灯指令が出され、またモータドライバ３−９ａには
始動指令と一定角速度ωＭＯで旋回させるための指令が
出される。これにより位置灯８ａが消灯し、旋回用モー
タ５ａが始動され、一定角速度ωＭＯで反時計方向に旋
回を始める。引続いてクロックカウンタ３〜２ａは時刻
ｔ−Ｔまたは２Ｔに達すると、システム回路３−１ａに
その旨が伝達され、このシステム回路３−１ａにて周期
２Ｔで、且つｔ−Ｔの場合はクロックカウンタ３−２ａ
をリセットせずにプログラム結合子■へ移行するが、他
の場合にはすべてクロックカウンタ３−２８の内容がｔ
−〇にリセットしてプログラム結合子■へ移行する。な
お、時刻ｔｂ２までに受光器１３ａがロボット本体１４
による相手側位置灯２ｂからの光の遮光を検出するとシ
ステム回路３−１８では遮光の有無の判定を行なうがそ
の判定が遮光有りであれば、周期を２Ｔに設定する。ま
た、クロックカウンタ３−２ａの時刻がｔ＜Ｔであれば
、旋回用モータ５ａを停止したままプログラム結合子■
へ移る。逆にｔ＞Ｔであれば、システム回路３−１８に
より旋回用モータ５ａを始動させ加速して最大角速度で
消灯時の旋回が行なわれ、第９図（ｂ）の実線の旋回開
始時刻ｔ、２＜Ｔからの旋回角針が１回転に達したら停
止させてプログラム結合子■へ移る。また、システム回
路３−１８で相手側位置灯の遮光かなくても、周期２Ｔ
であることか判定されると、周期を２ＴからＴに戻して
旋回現象の変更が行なわれる。この様子を第９図に示す
。

第９図（ａ）は相手側位置灯８ｂの光の遮光前、同図（
ｂ）は相手側位置灯８ｂの光の遮光中で周期が２Ｔとさ
れ、最初の時刻ｔ−Ｔまでに実線の旋回がなされ、次の
ｔ−Ｔから２Ｔの間に点線の旋回が行なわれる。遮光が
終わると第９図（Ｃ）の実線の旋回が周期Ｔで行われる
。すなわち、新現象へ移行後に第９図（ｃ）の旋回が行
なわれることになる。第９図に見られるように、常に左
側の基重訂１ａは反時計回りであるのに対して右側の基
重訂１ｂは時計回りになっており、周期２Ｔの第９図（
ｂ）では最初に基重訂１ａのレーザ光の実線の旋回が行
なわれてから、基重訂１ｂのレーザ光の実線の旋回が行
なわれ、ｔ　−Ｔ以後は基重訂１ａのレーザ光の点線の
次に基重訂１ｂのレーザ光の点線の順に旋回が行なわれ
、実線の旋回から点線の旋回に移る間ミラー４ａはＸ方
向、ミラー４ｂはＹ方向に向いた位置で停止している。

次にクロックカウンタ３−２ａの時刻がｔ＜Ｔならば、
旋回用モータ５ａを停止したままプログラム結合子■に
移り、ｔ≧Ｔならば旋回用モータ５ａを始動して点線の
旋回開始時刻ｔ、２＞Ｔから１回転したら停止してプロ
グラム結合子■へ移行する。

一方、第３図に示す床面清掃ロボットが第６図のように
作業場所に置かれると、まず第５図に示す計測制御装置
１８内の入出力装置１８−６から第１０図に示すフロー
チャトに示すような処理手順で計測が実行される。まず
、作業場所の形状と主要寸法、基重訂１の個数と位置座
標、基準位置間の基準線りの長さ、周期Ｔ１周期単位の
方向計測間隔に１基準灯１ａ、ｌｂから放出されるレー
ザ光の旋回角度ｅと所要旋回時間ｔ２〜ｔ５、ロボット
の８発位置座標と進行方向が基準走行方向−Ｙａ、−Ｙ
ｂとなす角（通常０）が入力される。

これらの入力値が計測制御装置１８内のＭＰＵシステム
回路１８−１によってメモリ１８−３のストアと第１０
図のプログラムに従うデータ処理が行なわれる。すなわ
ち、位置灯８ａ、８ｂとロボット本体１４の位置座標関
係がロボット本体１４の計ｎ１に関与する側面が判断さ
れ、該当する面の計測器の組が初期設定される。同時に
計測間隔カウンタｋが０にリセットされる。また、計測
制御装置１８内のシステム回路１８−１が計測に関係あ
る時刻ｊｌｌ＋　　（ｍｌ　　ｉ＊３＋　　ｉ＠４＋’
　！、＋　　！ｌ１２＋！　ｂｌ、ｔｂ４＋　　Ｔ１を
計算して決め、タイマー付きクロックカウンタ１８−５
に伝達設定してからプログラム結合子■に移る。

プログラム結合子■に移ると計測制御装置１８内のシス
テム回路１８−１で始点ｊａ３が設定され、このシステ
ム回路１８−１からクロック発生器１８−４にゲート開
信号を与えると共にクロ・ツクカウンタ１８−５をリセ
ットすることにより、クロック発生器１８−４から出力
されるクロック信号をクロックカウンタ１８−５に入力
して時刻ｔのカウントを始める。

以下第６図のロボット本体の場合を例にとり、且つ計測
面をａ、ｃとして説明する。時刻ｔ、、より前にクロッ
クカウンタ１８−５はカウントを終了し、そのそのカウ
ント値を演算処理部１５−４ａ、１５−４ｃに伝送した
のち、停止待機している。また、この演算処理部１５−
４８．１５−４ｃは角ｅ　−ａ、　ｅ−０，を求めて理
想値と比較し、必要により修正する。時刻ｊａ３になる
と、システム回路１８−１からの指令によりカウンタ１
８−５をリセットしてオフする。

次に時刻ｉｍ３からｔ、４の開基重訂１ａからのレーザ
光がＸａ力方向向けて静止放出されるので、もしこの時
間にレーザ光検出器１７ａで連続受光し、ロボット本体
１４がＸａ力方向、逆方向に移動するのであれば、絶え
ずレーザ光検出器１７ａによりレーザ光を受光するよう
に計測制御装置１８に指令か出されてロボット本体１４
の移動制御が行なわれる。この場合、時刻ｔ、４になる
とレーザ光源９ａが消灯し、同時に計測制御装置１８内
のクロックカウンタ１８−５よりシステム回路１８−１
に時刻ｊｓ４が伝達されるので、このシステム回路１８
−１は基重訂１ａからの静止レーザ光を利用した走行制
御装置２２への移動制御を終了する。続いてシステム回
路１８−１で計測間隔カウンタｋが方向間隔に≧１に等
しいかどうかを判定し、ｋ≠にであれば計算サブルーチ
ンが呼び出され、時刻ｔ−τ。＋ｋＴ　（０≦に≦Ｋ）
を中心としてその前後で基重訂１ａ、ｌｂからのレーザ
光の入射角ｅ１．θ、を求め、ｅ　ＩＩＣ＋　ｅ　ｂｒ
および基重訂１ａ、ｌｂまでの距離ｒ＊＋　　ｒｂ、ｒ
ａｃ＋ｒｂｃの計算がｔ−ｔ、１までの間続けられる。

もし、ｋ−にならば計測制御装置１８内のクロックカウ
ンタ１８−５が時刻τ１をシステム回路１８〜１に伝達
するまでの間、計算のやり残しがあれば計算サブルーチ
ンが実行される。２つの位置灯８ｇ。

８ｂの同時点灯期間は第７図のＴ、、Ｔ２の期間である
が、ここではＴ１の中央にて１が設定された場合につい
て述べる。

さて、時刻τ１になると第５図と第４図にてクロックカ
ウンタ２１からｔ−τ、がシステム回路１８−１に伝達
されると、このシステム回路１８−１から演算処理部１
５−４ａ、１５−４ｂ１５−４ｃへの指示により方向測
定器１５ａ。

１５ｂ、１５ｃがそれぞれ同時に計測を開始する。

つまり、方向測定器１５ａは位置灯８ａからの光の方向
を、１５ｂは位置灯８ｂからの光の方向を、１５ｃは位
置灯８ｇ、８ｂからの光の方向をそれぞれ計測する。こ
の計測は一次元ＣＣＤイメージセンサ１５−３ａ、１５
−３ｂ、１５−３ｃの受光部で受光された空間的な受光
量分布を時系列信号に変エテ演算処理部１５−４ａ、１
５−４ｂ。

１５−４ｃに入力することで行なわれる。この場合、方
向測定器１５ｃは位置灯８ａ、８ｂからの２つの光を同
時に受光しているので、演算処理部１５−４ｃにより時
系列信号から角度ｅ　＊ｅ＋　　ｅ　ｂｅが計算される
が、他の方向測定器１５ｇ、１５ｂは演算処理部１５−
４ａ、１５−４ｂにより角度ｅ、、ｅ、が計算される。

次に計測間隔カウンタに−０とする。第３図（ａ）のよ
うに方向測定器１５ａと１５ｂ、１５ｂと１５ｃの間の
距離は共に等しいので１とする。また、方向測定器１５
ａおよび１．５　ｂを挾む角１５ｃ１５ａ１５ｂおよび
１５ｃ１５ｂ１５ａも共に等しく、これをθ１．１とす
る。第５図で演算処理部１５−４ａは位置的に隣接する
演算処理部１５−４ｃから位置灯８ａからの光の角度ｅ
　ｓｃを受取り、位置灯８ａと方向測定器１５ａ問およ
び位置灯８ａと方向測定器１５ｃ間のそれぞれの距離「
、およびｒ、。を既知量ｅ。

ｅ　ａｅ＋　　θ１．！とから（１）式により求められ
る。

すなわち、 ｒ　＊ｃ−Ｉ　５ｌｒｌ（６’　ａ　　＋　ｆｊ　＋　
　）　　／　ｓ＋ｎ（ｅ　＊　　　ｅ　ｓｃ）’＋ｒ　
、−１５ｉｎ（６１ｍｅ＋θ＋　　）／５ｉｎ（ｅ　＊
　　　ｅ　ｍｅ）ざらに（１）式から得たｒａ、ｒｍ（
は（２）式の両辺の差が、例えば数％以下ならば妥当と
する。

”　ｒａ　’　＋　ｒｍ’ｅ’　　２　ｒ　＠　ｒ＊＋
ｃｏｓ（ｅｍ　　ｅａｇ）・・・（２） また１つ前の方向計測時刻τ。の計測値で計算しメモリ
１８−３ｇにストアしたｒｅ、ｒａｅの目標値と例えば
誤差３％以下ならば妥当とする。

同様に演算処理部１５−４ｂでは演算処理部１５−４ｃ
から角ｅ　ｂｅを受取って位置灯８ｂと方向測定器１．
５　ｂ間の距離［、と位置灯８ｂと方向測定器１５ｃ間
の距離ｒｂｔを既知量ｅｂ、ｅｂｃｌθ＋、Ｉから（１
）式によって求めてから「。。

「、の妥当性を（２）式によって調べ、メモリ１５−６
ｂにストアしたｒｂ＋　　ｒｂｃの目標値との誤差を調
べる。さらに既順当１ａｌｂ間の距離は基準線りとして
メモリ１５−６ｃにあるので、演算処理部１５−４ｃて
は計測値ｅ、ｅ、ｅ、、を取出し、演算処理部１５−４
ａ、１５−４ｂからｉｔｓ値ｒ＊ｃ＋ｒｂいメモリ１５
−６からはＬを受取り、（３）式で計算した両辺の差の
大きさが例えば数％以下ならばｒ　ｍｅ＋　　ｒ　ｂｃ
は妥当とし続いて時刻τ。に計測した値で計算し、メモ
リ１５−６ｃにストアした’ａｃ＋　　ｒｂｔの目標値
と比較し、ｒｌ、ｒｂｅか許容値、例えば３％以下なら
妥当とする。

＝　ｒ　”ｓａ　＋　ｒ　２ｂｃ’２　ｒ　ｍｃ　ｒ　
ｂｔｃＯ８（Ｗ−θ、、−ｅ　ｂ、）許容値以上の場合
には一時的にに一］として２〜３回連続して計測し、（
２）式の差から差異の傾向をつかみ、差異の小さい側の
データと既知量を（３）式に代入して差異の大きい側の
データ、すなわち角度と距離の確からしい推定値を求め
る。

このようにしてｒａｃ’＋ｒｂｅの精度が上ったロボッ
ト本体１４の進行方向と基準線りとのなす角θを（４）
式で求めて時刻ｒ。の計算値で計算し、メモリ１５−６
ｃにストアされたｅの目標値と比較してθの妥当性をチ
エツクする。

ｅ　−ｃｏｓ−’（ｒ　ｍｃｓｌｎｅ　、、　−ｒ　ｂ
ｃｓｉｎｅ　ｂｅ）　／　Ｌ　。

または、 ｅ　”　５ｉｎ−’（ｒ　、Ｃ０８ｅ　ｂｅ　　　ｒ　
ｂｃｃｏｓｅ　ｂｃ）／　Ｌ・・・（４） 例えばｅの許容誤差３％以下ならば、ｅは妥当とみなし
、そのまま現状の進行方向とする。もし、それ以上の誤
差ならば角ｅに関連するデーター式を演算処理部１５−
４ｃから計測制御装置１８のシステム回路１８−１と走
行制御装置２２へ伝送して進路の変更をさせる。速度Ｖ
の原因で距離ｒａ　＋　　ｒｂ　＋　　ｒｓ＋１　　ｒ
ｂｃの差が大きい場合についても同様に修正される。演
算処理部１５−４ａ１５−４ｂ、１５−４ｃて求められ
た妥当な角度と距離はすべて計測制御装置１８に送られ
システム回路１８−１により次の計測時刻までの走行制
御に必要な量の計算とメモリ１８−３への記憶が計算サ
ブルーチンを使い、計測に必要な時間の合間を縫って続
けられる。

さて、計測制御装置１８内のクロックカウンタ１８−５
からシステム回路１８−１に時刻１−ｔ、の通知がある
と、レーザ光検出器１７ｃが基重訂１ｂから−Ｙｂ方向
の静止レーザ光をｔ１□まての間連続受光し、且つその
移動方向が−ｙｂの前後方向の場合に限ってこのレーザ
光をガイドとする走行制御が期間４．、〜ｉｓ４のよう
に行なわれる。同時に時刻ｔ、にてシステム回路１８−
１が方向測定器１５ｂ、１５ｃの演算処理部１５−４ｂ
、１５−４ｃに計測準備指令を出す。第４図の演算処理
部１５−４ｂ、１５−４ｃでは、メモリー５−６ｂ、１
５−６ｃから予め計算されている位置灯８ｂの消灯時刻
ｔ、２．での消灯時刻検出器１６ｂ、１６ｃ、予想角Φ
、Ｉ；　Φ、。１および受光予測時刻τｂ＋＋　　ｂｃ
ｉでのレーザ光検τ 吊器１７ｂ、１７ｃの理想的な角度ψｂ１．　　ψｂｅ
ｔ（ｉ−２−に、　　３−Ｋ・・・・・・０．１）を取
出し、演算処理部１５−４ｂ、１５−４ｃから旋回角度
測定用制御装置２０ｂ、２０ｃに送られ、ここから消灯
時刻検出器１６ｂ、１６ｃの角度がΦ１゜Φ、、になる
ようにモータ２３ｂ、２３ｃを回転させる。次に旋回角
度測定用制御装置２０ｂ。

２０ｃによりレーザ光検出器１７ｂ、１７ｃの角度かψ
ｂｌ＋　　ψｂｃｌになるまでモータ２４ｂ２４Ｃを回
転させ、クロックカウンタ２１ｂ。

２１Ｃをオンにする。ここで、メモリ１５−６ｂ。

１５−６ｃにストアされたデータと方向測定時刻τとの
関係は計測間隔カウンタｋが、Ｋ＞ｋ＞０の場合、現在
のデータはほぼｋＴ時間前のτ。に計測された数値を使
って計算され、ストアされたものであり、τ。の計測で
１−２−に３−Ｋ・・・・・・０．１のデータが作られ
、現在１−１−に＋にの周期にあることになる。

そこで、周期１の方向測定時刻τ１の計測ては、ｉ−２
３・・・・・Ｋ＜Ｋ＋１のデータを作ることになる。

さて、現在に戻れば時刻ｔ、２になると位置灯８ｂか消
灯され、レーザ光源９ｂのレーザ光が旋回を始めると同
時に角度Φ、５．Φｂｃｌに向けられた消灯時刻検出器
１６ｂ、１６ｃが位置灯８ｂからめ光りの消灯時刻検出
して旋回角度測定用制御装置２０ｂ、２０ｃに伝達され
る。この旋回角度測定用制御装置２０ｂ、２０ｃはクロ
ック発生器１５−５ｂ、１５−５ｃからクロックカウン
タ２１ｂ、２１ｃへのゲートを開き、カウントを始める
と同時に計測制御装置１８に通知する。一方、計測制御
装置１８内ではシステム回路１８−１がクロックカウン
タ１８−５から時刻ｔ、２の通知を受取ってから一定時
間内に消灯時刻検出器１６ｂ。

１６ｃより消灯検出の通知を受取って確認が行なわれる
。もし障害物により位置灯２ｂの光が届かない場合、消
灯時刻検出器１６ｂ、１６ｃは消灯検出かできないため
、一定時間経過しても消灯検出の通知が来ない。このよ
うな場合にはシステム回路１８−１からの指令によりガ
スレートジャイロ２６による方位検出か、または磁気方
位センサ１９を使った地磁気のＮ極方向横比による一時
的な計測に切替える。

このように時刻ｔｂ２で計測に着手すると、計測制御装
置１８のシスム回路１８−１では再び計算サブルーチン
による計算とメモリ１５−６ａ。

１５−６ｂ、１５−６ｃへの記憶が行なわれる。

一方、第６図に示すレーザ光源９ｂからのレーザ光の検
出はロボット本体１４の速度をｖ（ｍ／ｓ）という一定
値とし、−Ｙｂ方向に平行に走行しているものとする。

このような状態のとき、いま説明を簡略化するため、τ
１にて位置測定が行なわれたばかりとすれば、第７図の
時刻τ、Ｉに位置Ｐ、にてレーザ光検出器１７ｂがそれ
ぞれレーザ光源９ｂからのレーザ光を検出すると、第４
図のレーザ光検出器１７ｂ、１７ｃはクロックカウンタ
２１ｂ、２１ｃのカウントを終了させる。

クロックカウンタ２１ｂ、２１ｃのカウントが終了する
と、クロック数を演算処理部１５−４ｂ１５−４ｃに伝
達してから待機する。一方、クロック数を受取った演算
処理部１５−４ｂ、１５４ｃではこれらに比例する角度
（π／　２−　ｅ　ｂ、）（π／２−８．、Ｊ）を求め
てから、余角ｅ、６゜ｅ□、を得て、理想的角度ψ、１
．ψｂｅｔと比較し、その差１ψ＞１　ｅｂ、ｌ、１ψ
ｂｃ１−θ、。、１が許容値以下ならば、そのまま時刻
ｔｂ３まて待機する。

しかし、差か許容値以上の場合にはエンコーダ２５の走
行距離とｅ、、、ｅ、。６を含めた大小関係から速度■
が指令値通りでなかったためか、曲がったためかか判断
され、演算処理部１５−４ｂ１５−４ｃから走行制御装
置２２にその差を小さくすへく指令を与えて走行誤差の
解消をするたけてなく、計測制御装置１８のシステム回
路１８１にも伝達する。このシステム回路１８−１では
計算サブルーチンを呼出してｌ−２＋に−Ｋ。

・・・・　１に対するメモリ１５−６ｂ、１５−６ｃの
データを補正計算して再ストアする。

さて、時刻ｔｂになると位置灯８ｂか点灯し、計測制御
装置１８内のクロックカウンタ１８−５からシステム回
路１８−１にそのときの時刻が伝達される。すると、こ
のシステム回路１８−１では演算処理部１５−４ｂ、１
５−４ｃにクロックカウンタ１７ｂ、１７ｃをリセット
すべき指令を８して、クロックカウンタ１７ｂ、１７ｃ
をオフする。続いて、ｔ５．からｔｂ４の間にレーザ光
源９ｂからレーザ光か−ｘｂ方向に向けて静止放出され
、もしこの時間にレーザ光検出器１７ｂが連続受光し、
且つ移動方向が−ｘｂ方向に沿っていればそのレーザ光
をガイドとして走行する。時刻ｔ、４ではレーザ光源９
ａが点灯する。ここで、システム回路１８−１に空き時
間があれば計算サブルーチンが実行される。時刻ｔ、１
ではレーザ光源９ａが点灯されるので、計測制御袋ｆｉ
！１８と、旋回角度制御装置２０ａ、２０ｃと、消灯時
刻検出器１６　ａ　＋　　１６　ｃと、レーザ光検出器
１７ａ１７ｃについて時刻ｔ、と同しことが行なわれる
。

続いてレーザ光源９ａが−Ｙａ方向に向けて静止放出さ
れるので、レーザ検８器１７ｃで連続受光し、移動方向
が−Ｙａに沿っていればその方向に走行する。時刻ｉａ
２になると、位置灯８ａか消灯し、レーザ光源９ａから
のレーザ光が旋回を始める。したがって、計測制御装置
１８と、消灯時刻検出器１６ａ、１６ｃ、レーザ光検出
器１７ａ。

１０００旋回制御装置２０ａ、２０ｃ、クロックカウン
タ２１ａ　２１Ｃ等に時刻ｔｂ２と同しことが行なわれ
る。さらに、周期Ｔを単位とする計測間隔カウンタｋが
１つ増される。時刻ｔ、２からｔ、３の間は時刻ｔｂ２
からｔｂ、と同じことがロボット本体の０面と８面での
計測および制御が行なわれる。

さて、計算サブルーチンは絶えずロボット本体１４が移
動する中で行なわれ、レーザ光源９ａ。

９ｂからのレーザ光を違った場所で受光することを考慮
して次の方向計測時刻τ、。１まての走行に関する目標
値を定めるた約に行なわれる。その計算結果は方向Ｃ１
定器１５ａ、１５ｂ、１５ｃに所属するメモリ１５−６
ａ、１５−６ｂ、１５−６Ｃにストアされる。これらの
目標値はレーザ光こよる計測周期Ｔ近くてに回繰返され
る角度ψφに関するものと、次の方向計測時刻τ４３．
における１回たけの角θと距Ｍｒに関するものがある。

ロボット本体１４か速度ｖ（ｍ／ｓ）て第６図にのよう
に−Ｙｂ方向と逆向きに平行に進む時刻をτ、とすると
、ここでは１つ前の方向計測時刻τ。−τ、−ＫＴ　（
Ｋ≧１）における方向測定器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの
測定値を使い、距離がＫｖＴだけ進行方向に進んだ位置
から見た角度ｅ、、ｅ、、ｅ、ｃ、ｅ、ｅ、ｅおよび距
離ｒ。

ｒｂ　＋　　ｒａ＋＋　　ｒｂ＋、ＫｖＴが目標値とし
て計算され、分散ストアされたものが使われる。

次に時刻τ、てはロボッ本体１４がＶ（τ、１τ１）た
け進行方向に進んだ位置Ｐ、からレーザ光検出器１７ｂ
かレーザ光源９ｂからのレーザ光を見た理想的な角度ψ
、１が目標値とされる。さらに、これに先立ち位置灯８
ｂの消灯時刻を検出するため、時刻ｔ、２、における消
灯時刻検出器１６ｂ　　１６ｃの予想角φ、１．φｂｃ
ｌはロボット本体１４がｖ（ｔｂｚ＋−τ、）だけ進ん
だ位置で設定される。レーザ光検出器１７ｃでは■（ｔ
　ｗ＋−τ１）進んだ位置Ｐ、５における理想的な角度
ψ。、１が時刻τｌ＋ｅｌての目標値とされる。

時刻がＴ／２ずれたｊ＊２１＋　　τ、ｅ１．τ、につ
いても同様にも目標値が定められる。当然のことなから
Ｐゎ、Ｐ、、、Ｐ、、Ｐ、ｃに関連してこれらの位置か
ら基重訂１ａ、ｌｂへの距離も計算される。

これらの時刻τ。の計測値て作られた目標値の組は１−
２−に、　　３−に、・・・・・・、０，１だけ生じる
。

また時刻τ１の位置Ｐ（τ、）およびＰ、、Ｐ、、。

ｐ、　　ｐ、ｅはすべてエンコーダ２５が計測した走行
距離について速度Ｖと設定時間差の積ｖＫＴ。

■　（τ、−τ。−ｋＴ）、ｖ（τｂｃｌ　−τ。

ｋＴ）、・・・・・という目標値と比較され、誤差が許
容値より大きければ、演算処理部１５−４ａ。

１５−４ｂ、１５−４ｃから走行制御装置２２に誤差を
なくすべく補正指令が出される。

磁気方位センサ１９は第１１図に示すようにホール素子
またはＣｏ系等の零磁歪材のアモルファス磁性体のよう
な磁界の方向によって起電力や出力電圧が変わる方向性
磁界センサ１９’−１と磁気抵抗素子センサ１９−２、
マイクロプロセッサ等からなる計測処理部１９−３で構
成されている。

計測処理部１９−３は計測制御装置１８のＭＰＵシステ
ム回路１８−１にインターフェース１８−２を介して接
続されている。磁気抵抗素子センサ１９−２は磁界の方
向に無関係に磁界の強さＨを計測する。一方、磁界セン
サ１９−１は第１１図では説明の簡略化のため４個の例
を示しているが、６個以上並べられる場合が多く、通常
は中央に４個積層される。

磁界センサ１９−１内の矢印は正の最大感度方向を示し
、磁界センサ１９−１の負方向は０点に対して対称の磁
界検出特性を持つ。先端にＮを持つ矢印は地磁気水平方
向成分の北極方向を示し、磁界センサ１９−１の１番が
計測した磁界の大きさをＨｌ、これが地磁気Ｎ極となす
角をｅ、とすれば、（５）式が成立する。

ＨニーＨｃｏｓθ１．θ＋　−ｃｏｓ　−’　（Ｈ：　
／Ｈ）ｉ冒１，２．３．４．・・・ ・・・　（５） したがって、磁気抵抗素子センサ１９−２で地磁気水平
方向成分の大きさＨを、方向性磁界センサ１９−１で設
定された方向に対する成分Ｈ１を計測し、計測処理部１
９−３で（５）式の演算をしてｅＩを求めれば、地磁気
水平方向成分のＮ極方向に対するロボット本体１４の進
行方向となす角度をθ８として、予め設定された最大感
度方向とロボット本体１４の進行方向のなす角度をｅ。

とすれば、ｅｌ−ｅ、が最も多く接近しているものを選
ぶ。このｅＭは光が届く場所の基準線りとなす角度ｅの
代りに使うことができる。しかも、磁気方位センサ１９
は内部に機械的に動く部分がないので、ロボットの振動
等の影響を受けることがなく、計測処理部１９−３での
演算処理時間だけ待たされるだけなので、計測時間が短
時間で済む。

このように本実施例では床面清掃ロボットの作業場所の
適宜の箇所に設置された２個の基重訂１ａ、１ｂにより
外部に任意に設定できる基準線りを設けてこれを計算基
準とし、しかも２個の基重訂１ａ、ｌｂの一方のレーザ
光の旋回方向を時計回り、他方のレーザ光の旋回方向を
反時計回りにしてロボット本体１４がどちらかに片寄っ
た位置にあっても常にどちらかの側でレーザ光を検出す
るまでの所要時間、例えばτ、、τｂ２１が長くなるよ
うにしている。その上、方向計測時刻を適当な小さい周
期としてその中にさらに小さい周期によりレーザ光によ
る計測時刻を設定できるようにしたものである。したが
って、従来のようにロボットにジャイロを内蔵している
ものとは異なり、走行時間に応じて誤差が累積すること
がなく、基重訂１から光が届く範囲であれば周囲に反射
があってもその影響を受けることなく本装置だけで床面
清掃ロボットを目標とする方向および位置に走行制御す
ることができる。

また、基重訂１の光が届かない場所ではその場所に入っ
たことが予測計測時刻とそれに対応する計測項目の関係
で直ちに検出され、ロボット本体に積載されたガスレー
トジャイロ２６、または時間的、位置的な磁気変動のな
い所では磁気方位センサ１９のいずれかに切替えて方向
検出と、エンコーダ２５による走行距離計測だけで一時
的に走行しても光計測の場合とほぼ同精度に近い精度を
得ることができる。

なお、上記実施例では２個の基重訂を設置する場合につ
いて述べたが、半径が１０ｍ位いの円、またはこれに準
する正方形のような作業場所ではその中央に１個の基重
訂を設置すると共に、この基重訂にレーザ光の各旋回区
間に対応する数の受光器１３をそれぞれ設け、且つロボ
ット本体１４の側面には基重訂１の位置灯８ａから放射
される光を受光器１３に向けて反射するミラーを取付け
てレーザ光の旋回範囲の変更を伝達するようにすれば、
床面清掃ロボットを目標とする方向および位置に走行制
御することができる。

また、上記実施例において、作業場所周辺に１０％以下
の反射物しかない場合には反射のだめの光路長の増加に
よる光の減衰と反射率による減衰から反射光の光束が急
激に小さくなり、多くは反射のため入射角度が変るので
、反射の影響を無視することができるようになる。この
ような場合には第４図の消灯時刻検出器１６の筒形のフ
ードおよびレーザ光検比器１７のフードを旋回するため
のモータ２３，２４を除去することかできる。

次に本発明の他の実施例を説明する。

第１２図は光が届かない場所で使用される磁気方位セン
サの他の構成例を示すものである。第１２図に示す磁気
方位センサ２７は、方向性磁界センサ２７−１および磁
気抵抗センサ２７−３のそれぞれの検出信号を交流骨を
除去するフィルタ２７−１を通して信号処理回路２７−
４に与え、その出力信号を計測処理部２７−５に与える
ようにしたものである。

地磁気の水平方向成分を計測対象とし、地磁気の直流成
分が９９％以上でその大きさが０．３〜０．４０ｅであ
るから、フィルタ２７−１を信号処理回路２７−３の入
力段に設けて計測量の中から直流分のみを抽出するよう
にしている。一方、ロボット本体１４の作業場所から遠
く離れていない所に電気機械器具があって運転されてい
てもオン、オフ動作によって直流分と見なされる成分の
変化のない場合も多い。このような場合、最初にロボッ
ト本体１４の計測制御装置１８の入８力装置１８−６に
作業場所の情報を入力する時点で光が届かないと予想さ
れる場所のコーナを構成する点の座標値を入力しておき
、この近辺の光が届（場所の作業時に光か届かない環境
に隣接する場所の直流磁気成分とロボット本体１４の進
行方向のなす角度θ３の地図を狭い間隔の計測点を連ね
て方位センサ２７内のメモリ２７−６にストアしておく
。

このようにしておけば、地磁気に電気機会器具から出る
定常的な直流磁気成分か重畳されて磁界か場所によって
違っていても、磁界は連続的に変化するものであるから
、光か届かない場所の直流磁気成分はその周辺の計測さ
れた直流磁気成分と連続的につなかって変化している。

そこで、光の届かない場所で作業をする時にはメモリ２
７−６にストアされている直流磁気成分の角度ｅ　ｋｌ
の地図を使い、しかもｅＭを計測しながら連続してメモ
リ２７−６のｅＭの地図を書替えればよい。この場合、
光が届かない場所は狭いので、計測処理部２７−５で計
測したθ２か隣接場所の変動の傾向から大きく離れてい
るかどうかを調べることができるので、設定された走行
方向とロボット本体１４の走行方向との誤差を精度良く
見積もって計測制御装置１８へ伝達し、計測処理部２７
−５から適切な指示を走行制御装置２２に出すことがで
きる。

口発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、作業場所内の適宜の
箇所を基準位置にして基準灯を設置し、この基準灯から
方向を示す光と計測時刻を設定するためのレーザ光を発
生させ、作業ロボットでこれらの光を受けて基準位置と
作業ロボ・ソトの現在位置との距離および方向等を一定
時間毎に計測し、これらの相互関係から位置座標、方向
等の誤差を判別すると共に正しい走行を続けるに必要な
データを作成して作業ロボットの位置および方向を補正
するようにしたので、従来のようにロボッにジャイロを
内蔵したものとは異なり、走行時間に応じて誤差か累積
することがなく、基準灯から光が届く範囲であれば作業
ロボットを目標とする方向および位置に走行させること
ができる安価な作業ロボットの走行補正幹弁装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による作業ロボットの走行補正−装置の
一実施例における基準灯の側面図、第２図はこの基準灯
の制御装置を示すブロック図、第３図は同実施例におけ
る計測制御部を搭載した床面清掃ロボットを上面および
側面から見た構成図、第４図は同実施例における計測制
御部の構成説明図、第５図は同じく計測制御装置のブロ
ック図、第６図は同実施例の作用を説明するための図、
第７図は同じく基準灯の光の点灯、消灯とロボット側の
計測時点のタイミング図、第８図は同実施例における基
準灯の制御プロクラムを示すフローチャート図、第９図
は同じく一対の基準灯のレーザ光の旋回仕方と床面清掃
ロボットの位置関係の説明図、第１０図は同実施例にお
ける床面清掃ロボット内の計測制御部の制御プログラム
を示すフローチャート図、第１１図は第４図の計測制御
部の磁気方位センサの構成例を示すブロック図、第１２
図は第１１図とは異なる磁気方位センサの構成例を示す
ブロック図である。 １・・・基準灯、３・・・制御装置、３−１・・・ＭＰ
Ｕシステム回路、３−２・・・クロックカウンタ、３−
３・・・クロック発生器、３−４・・・メモリ、３−５
・・・入出力装置、３−６・・・インターフェース、３
−７・・・ランプドライバ、３−８・・・レーザ光ドラ
イバ、３−９・・・モータドライバ、４・・・ミラー５
・・旋回用モータ、８・・・位置灯、９・・レーザ光源
、１３・・・受光器、１４・・・ロボット本体、１５・
・・位置灯の方向測定器、１６−＝消灯時刻検出器、１
７・・・レーザ光検出器、１８・・・計測制御装置、１
８−１・・・ＭＰＵシステム回路、１８−２・・・イン
ターフェース、１８−３・・・メモリ、１８−４・・・
クロック発生器、１　Ｂ　−５−・クロックカウンタ、
１８−６・・・入出力装置、１９・・・磁気方位センサ
、２０・・旋回角度測定用制御装置、２１・・・クロッ
クカウンタ、２２・・・走行制御装置、２５・・・エン
コーダ、２６・・・ガスレートジャイロ。 第１図 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 Ｚ 第 図 １５ｄ’　Ｑゝ１７ｄ 第 図 −Ｙ 第 （ｂ） 図 Ｙ 第 １゜ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上部に位置を表示する位置灯とその下方にレーザ光を放
   出すると共にこのレーザ光を旋回可能な光学系を介して
   所定方向に反射するレーザ発生器とを備えた少なくとも
   １個の基準灯を作業場所の適宜箇所に定められた基準位
   置に一時的に設置し、前記作業場所を走行移動する作業
   ロボットの進行方向前面および両側面に位置灯からの光
   の入射角度を測定する方向測定器、位置灯の消灯時刻検
   出器およびレーザ光検出器をそれぞれ配設すると共に、
   これら各測定器および検出器の出力信号をもとに方向お
   よび位置を計測する計測制御部を設ける構成とし、 前記基準灯は前記位置灯を一定周期で消灯させる消灯制
   御手段と、この消灯制御手段により位置灯が消灯すると
   前記レーザ発生器からレーザ光を発生させると共に前記
   光学系を前記作業ロボットの存在する象限に合わせて予
   め設定された角度だけ旋回制御するレーザ光制御手段と
   、このレーザ光制御手段により前記光学系の旋回が停止
   すると前記位置灯を点灯制御する点灯制御手段とを備え
   、前記計測制御部は前記各方向測定器で測定された位置
   灯からの光の入射角度をもとに前記基準灯までの距離お
   よび進行方向を算出する演算手段と、この演算手段によ
   り求められた距離および進行方向をもとに次の方向測定
   期間での速度、計測時刻、位置、受光角度および進行方
   向を予測し、これを目標値として設定する設定手段と、
   前記消灯時刻検出器により前記位置灯の消灯時刻が検出
   されると始動し、前記レーザ光検出器により前記レーザ
   発生器からのレーザ光が検出されると停止するクロック
   カウンタと、このクロックカウンタが停止するとその時
   のクロック数から走行方向に関する角度を算出する角度
   演算手段とを備え、 この角度演算手段により求められた角度と前記設定手段
   により設定された目標値を比較して前記作業ロボットを
   走行補正することを特徴とする作業ロボットの走行補正
   装置。