JPH05282040A

JPH05282040A - 自動走行ロボット

Info

Publication number: JPH05282040A
Application number: JP4078074A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Mimura; 聡三村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、走行ルートに位置データを持たない
マーカを設置した場合、マーカを検出したときにこのマ
ーカと対応する位置データを確実に読み出して走行距離
の正確な補正を行なう。【構成】自動走行ロボット(1) が走行中、その補正手段
(11)によりマーカデータテーブル(14)から許可区間(B)
が読み取られ、現時点での走行距離から許可区間(B) を
走行しているかが判断される。この判断の結果、許可区
間(B) を走行中であり、かつこのときにマーカ(M) を検
出すると、補正手段(11)により走行距離に対する補正が
実行される。これにより自動走行ロボット(1) は走行ル
ート(L) に従って走行する。又、許可区間(B) の走行中
にマーカ(M) が検出されず、このマーカ不検出が基準値
以上となると、自動走行ロボット(1) は異常信号発生手
段(11)により異常信号が発生される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管内を無人で走行して
管内清掃等を行うする自動走行ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる自動走行ロボットは、自身の位置
を検出するジャイロコンパス、走行距離センサなどの位
置検出装置及び走行ルートなどのマップデータが記憶さ
れた記憶装置を搭載している。そして、この自動走行ロ
ボットは、位置検出装置より検出された走行距離などの
位置データと記憶装置に記憶されているマップデータと
を突き合わせながら走行ルートに従って走行する。

【０００３】ところが、走行ロボットは、位置検出装置
により生じる誤差により走行ルートから徐々に外れる欠
点を持っている。

【０００４】これに対する対策として自動走行ロボット
には、走行ルートに予め適当な間隔でキャリブレーショ
ンマーカ（以下、マーカと省略する）を設置し、これら
マーカを検出したときに、測定した走行距離の誤差を補
正して走行ルートから外れるのを防止する補正機能を備
えたものがある。

【０００５】この走行距離の補正方式としては２方式あ
り、その１つの方式は直接マーカにマーカ位置データを
持たせ、このマーカ位置データを読み取って補正するも
のである。この場合、マーカ位置データの読み取りに
は、マーカ位置データをバーコード化して読み取る方
式、マーカ位置データを数字により刻印し、この数字を
画像処理により読み取る方式などがある。

【０００６】又、他の補正方式は、マーカに対して何等
マーカ位置データを持たせず、代わりに自動走行ロボッ
トのメモリに各マーカ位置データを記憶させ、走行中マ
ーカを検出する毎に順次マーカ位置データを読み出して
補正するものである。

【０００７】しかしながら、前者の補正方式では、バー
コードの読み取りや画像処理して読み取るための読取装
置が高価であり、又マーカ位置データの補正処理が面倒
である。

【０００８】又、後者の補正方式では、全て同一マーカ
を使用できると共にマーカ位置データの補正もメモリ上
のデータを書き換えるだけで比較的容易であるが、マー
カの検出の際、どの位置に設置されたマーカを検出した
かの判別が困難となっている。このため、マーカセンサ
がマーカ以外のものをマーカとして誤検出したり、又検
出したマーカとメモリ上のマーカ位置データとが対応し
ない場合が生じ、別の位置のマーカの位置データにより
間違った補正を行うことがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の自
動走行ロボットにおいては、読取装置が高価であった
り、又マーカ以外のものを誤検出したり、マーカとメモ
リ上のマーカ位置データとが対応せず、別のマーカのマ
ーカ位置データにより間違った補正を行うことがある。

【００１０】そこで本発明は、走行ルートにマーカ位置
データを持たないマーカを設置した場合、マーカを検出
したときにこのマーカと対応するマーカ位置データを確
実に読み出して走行距離の正確な補正ができる自動走行
ロボットを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、走行中に走行
ルートに設置されたマーカを検出し、このマーカ検出毎
に走行距離を補正して走行ルートに従って自動的に走行
する自動走行ロボットにおいて、少なくともマーカにお
ける走行距離補正の許可区間が記憶されたマーカデータ
テーブルと、走行距離から許可区間を走行中であるか否
かを判断し、許可区間の走行中にマーカを検出すると、
走行距離に対する補正を実行する補正手段と、許可区間
の走行中にマーカが検出されず、このマーカの不検出が
所定回数以上連続すると、異常信号を発生する異常信号
発生手段とを備えて上記目的を達成しようとする自動走
行ロボットである。

【００１２】

【作用】このような手段を備えたことにより、自動走行
ロボットが走行中、補正手段によりマータデータテーブ
ルから許可区間が読み取られ、現時点での走行距離から
許可区間を走行中であるかが判断される。この判断の結
果、許可区間を走行中で、かつこのときにマーカを検出
すると、補正手段により走行距離に対する補正が実行さ
れる。これにより、自動走行ロボットは走行ルートに従
って走行する。

【００１３】又、許可区間の走行中にマーカが検出され
ず、このマーカの不検出が所定回数以上連続すると、自
動走行ロボットは異常信号発生手段により異常信号を発
生する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００１５】図１は自動走行ロボットの構成図である。
この自動走行ロボット１は、図２に示すように予め決め
られた走行ルートＬに従って走行するもので、走行ルー
トＬに設置された各マーカＭを検出したときに走行距離
を補正する機能を有している。なお、各マーカＭは溶接
ビートにより形成されている。

【００１６】自動走行ロボット１の下部には駆動車輪２
及び走行車輪３が設けられ、かつ走行距離センサ４が取
り付けられている。このうち、駆動車輪２の回転軸には
回転計５が連結されており、この回転計５は回転数に応
じたパルス信号ｐｓを出力するものとなっている。

【００１７】又、走行距離センサ４は、エンコーダを内
蔵した従動車輪６から構成されるもので、従動車輪６の
回転に応じたパルス信号ｐｅを出力するものとなってい
る。又、従動車輪６を支持する可動アーム７にはマーカ
センサ８が設けられている。

【００１８】このマーカセンサ８は、溶接ビートから形
成されるマーカＭ上を従動車輪６が通過したときの可動
アーム７に加わる圧力変化からマーカＭの検出を示すマ
ーカ検出信号ｐｍを出力するものである。

【００１９】上記走行距離センサ４及び回転計５の各出
力端子はパルスカウンタ９に接続されている。このパル
スカウンタ９は、走行距離センサ４及び回転計５からの
各パルス信号ｐｓ、ｐｅを入力して別々にカウントする
機能を有するものである。このパルスカウンタ９はコン
ピュータ１０に接続されている。

【００２０】このコンピュータ１０は走行距離の補正処
理等を実行する機能を有するもので、計算・異常処理部
１１、検出信号判定部１２及びデータメモリ１３を有し
ている。

【００２１】このうち、データメモリ１３には図３に示
すマーカデータテーブル１４が形成されている。このマ
ーカデータテーブル１４には、各マーカＭのナンバー
（以下、マーカＮＯと称する）、マーカ位置データ、プ
ラス誤差、マイナス誤差が記憶されている。マーカＮＯ
は各マーカＭに対して自動走行ボット１の走行基準点側
から順次付された番号であり、例えば図２に示す通りに
「…、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１、…」となっている。

【００２２】マーカ位置データは走行基準点からの各マ
ーカＭまでの距離を示している。

【００２３】又、プラス誤差及びマイナス誤差は、１つ
マーカＮＯの若いマーカＭ、例えばマーカＮＯ「ｎ」か
ら見ればマーカＮＯ「ｎ−１」のマーカＭとの区間距離
を測定した場合に生じると考えられるプラスの最大誤差
及びマイナスの最大誤差である。しかるに、これらプラ
ス誤差及びマイナス誤差から走行距離補正の許可区間が
設定される。例えば、マーカＮＯ「ｎ」のマーカＭに対
する許可区間は、図４に示すようにマーカ位置データを
Ｎとすれば、［（Ｎ−ｅ），（Ｎ＋Ｅ）］となる。

【００２４】上記計算・異常処理部１１は次の各機能を
有している。すなわち、パルスカウンタ９の各カウント
値Ｎｓ、Ｎｅを取り込み、回転計５のパルス信号のカウ
ント値Ｎｓから走行速度を算出し、走行距離センサ４の
パルス信号のカウント値Ｎｅから走行距離を算出する距
離算出機能、走行距離から現在走行しているゾーン、例
えば図２に示すようにマーカＯＮ「ｎ」のマーカＭに向
かって走行している状態に、マーカＭまでのゾーンを
Ａ、マーカＭの許可区間をゾーンＢ、このゾーンＢより
先をゾーンＣとすれば、これらゾーンＡ、Ｂ、Ｃのうち
いずれのゾーンに走行中かを判断し、このゾーン情報Ｄ
を検出信号判定部１２へ送出するゾーン判定機能、許可
区間であるゾーンＢを走行中であるかを判断し、このゾ
ーンＢに走行中であると判断した場合に、検出信号判定
部１２からマーカ検出信号ｐｍを受けると、走行距離に
対する補正、つまりパルスカウンタ９に対してカウント
値Ｎｅの補正信号Ｆを送出する補正機能、ゾーンＢの走
行中にマーカＭが検出されず、このマーカＭの不検出の
回数が規定値以上となると、異常停止信号Ｇを駆動車輪
２の駆動部に送出する異常停止機能、を有している。

【００２５】又、計算・異常処理部１１は、各カウント
値Ｎｓ、Ｎｅを取り込み、回転計５の単位時間当りの回
転数から走行速度を求めると共に、走行距離センサ４の
単位時間当りの回転数から走行速度を求め、これら走行
速度を比較してその偏差を監視し、この偏差が最大誤差
を見込んだ基準値より大きくなれば、異常停止信号Ｇを
駆動車輪２の駆動部に送出する機能を有している。

【００２６】検出信号判定部１２は、ゾーン情報Ｄを受
け、ゾーンＢに走行中にマーカセンサ８からマーカ検出
信号ｐｍを受けると、このマーカ検出信号ｐｍを通過さ
せて計算・異常処理部１１に送る機能を有している。

【００２７】次に上記の如く構成された自動走行ロボッ
トの作用について図５に示す走行制御流れ図に従って説
明する。

【００２８】自動走行ロボット１は図２に示すようにマ
ーカＮＯ「ｎ−１」のマーカＭを通過し、次のマーカＮ
Ｏ「ｎ」のマーカＭに向かって走行している。この状態
にあっては、上記の如くのマーカＭに対する許可区間が
ゾーンＢ、このゾーンＢに到達するまでがゾーンＡ、ゾ
ーンＢより先がゾーンＣとなる。

【００２９】自動走行ロボット１が走行している状態
に、回転計５は駆動車輪２の回転に応じたパルス信号ｐ
ｓを出力し、又走行距離センサ４は従動車輪６の回転に
応じたパルス信号ｐｅを出力する。これらパルス信号ｐ
ｓ、ｐｅはそれぞれパルスカウンタ９に送られ、このパ
ルスカウンタ９は各パルス信号ｐｓ、ｐｅを別々にカウ
ントし、これらカウント値Ｎｓ、Ｎｅを得る。

【００３０】一方、計算・異常処理部１１は、ステップ
＃１においてデータメモリ１３に形成されたマーカデー
タテーブル１４からマーカＮＯ「ｎ」のマーカ位置デー
タＮ、プラス誤差Ｅ及びマイナス誤差ｅを読み出し、図
４に示すゾーンＢの区間を算出する。

【００３１】次に計算・異常処理部１１は、ステップ＃
２においてパルスカウンタ９のカウント値Ｎｅを取り込
んで走行距離を算出し、次のステップ＃３において走行
距離から現在どこのゾーンＡ、Ｂ、Ｃを走行中であるか
を判断する。

【００３２】この判断の結果、自動走行ロボット１がゾ
ーンＡに走行中であれば、計算・異常処理部１１は再び
ステップ＃２に戻って走行距離を求め、かつゾーンＡを
走行中である旨のゾーン情報Ｄを検出信号判定部１２に
送出する。

【００３３】この検出信号判定部１２は、このゾーン情
報Ｄを受けることによりマーカ検出信号ｐｍが入力して
も計算・異常処理部１１への送出は禁止する。

【００３４】又、上記判断の結果、自動走行ロボット１
がゾーンＢに走行中であれば、計算・異常処理部１１
は、ゾーンＢを走行中である旨のゾーン情報Ｄを検出信
号判定部１２に送出し、かつステップ＃４に移ってマー
カ検出信号ｐｍの入力を待つ。

【００３５】この状態に、自動走行ボット１がマーカＭ
上を通過し、このときマーカセンサ８の従動車輪６がマ
ーカＭに接触すると、可動アーム７に加わる圧力が変化
し、マーカセンサ８はマーカ検出信号ｐｍを検出信号判
定部１２に送出する。

【００３６】この検出信号判定部１２は、ゾーンＢを走
行中であるのでマーカ検出信号ｐｍを入力すると、これ
を通過させて計算・異常処理部１１に送る。

【００３７】この計算・異常処理部１１は、マーカ検出
信号ｐｍを受けると、ステップ＃５に移ってパルスカウ
ンタ９に対し、マーカ位置データＮによりカウント値Ｎ
ｅを補正する補正信号Ｆを送出する。これにより、パル
スカウンタ９のカウント値Ｎｅはマーカ位置データＮに
より補正される。

【００３８】そして、計算・異常処理部１１はステップ
＃６においてマーカＮＯをカウントアップして「ｎ＋
１」とし、マーカＭの不検出のカウンタをクリアし、再
びステップ＃１に戻る。そうして、マーカＮＯ「ｎ＋
１」のマーカＭに対する許可区間を求める。

【００３９】一方、自動走行ロボット１がゾーンＣに走
行中であると判断されると、計算・異常処理部１１はス
テップ＃３からステップ＃７に移り、マーカＮＯをカウ
ントアップして「ｎ＋１」とし、マーカＭの不検出のカ
ウンタをカウントアップする。ここで、自動走行ロボッ
ト１がゾーンＣに走行中である場合は、マーカＭを検出
できずに通過したことを意味している。

【００４０】次に計算・異常処理部１１はステップ＃８
においてマーカ不検出のカウンタのカウント値ｍと規定
値とを比較し、カウント値ｍが規定値よりも小さければ
再びステップ＃１に戻る。

【００４１】しかし、カウント値ｍが規定値よりも大き
ければ、計算・異常処理部１１はステップ＃９に移って
異常停止信号Ｇを駆動車輪２の駆動部に送出する。この
結果、自動走行ロボット１は停止する。

【００４２】ところで、カウント値ｍが規定値よりも大
きい場合は、規定値以上連続してマーカＭを検出しなか
ったことであり、この場合は、走行距離センサ４により
測定された走行距離の誤差がプラス誤差Ｅ及びマイナス
誤差ｅにより大きくなっている。従って、計算・異常処
理部１１により求めたゾーンＢに基づいて、このゾーン
Ｂに到達したと判断しても、実際にはゾーンＢに到達し
てなく、マーカＭは検出されないことになる。

【００４３】又、走行距離の誤差がプラス誤差Ｅ及びマ
イナス誤差ｅにより大きくなる原因としては、走行距離
センサ４における従動車輪６の過大なスリップが考えら
れる。

【００４４】そこで、計算・異常処理部１１は、各カウ
ント値Ｎｓ、Ｎｅを取り込み、回転計５の単位時間当り
の回転数から走行速度を求めると共に、走行距離センサ
４の単位時間当りの回転数から走行速度を求め、これら
走行速度を比較してその差を監視する。そして、この偏
差が基準値より大きくなれば、計算・異常処理部１１は
走行距離センサ４に過大なスリップが生じたと判断し、
異常停止信号Ｇを駆動車輪２の駆動部に送出する。この
結果、自動走行ロボット１は停止する。

【００４５】このように上記一実施例においては、自動
走行ロボット１の走行中にマーカデータテーブル１４か
らゾーンＢを読み取り、現時点での走行距離からゾーン
Ｂを走行中であるかを判断し、ゾーンＢを走行中で、こ
のときにマーカＭを検出すると、走行距離に対する補正
を実行し、又、ゾーンＢの走行中にマーカＭが検出され
ず、その回数が規定値以上になると異常停止を行なうよ
うにしたので、補正の許可区間であるゾーンＢの走行中
でしかマーカＭを検出して走行距離の補正ができず、ゾ
ーンＢ以外でマーカＭやこれに類似したものを検出した
としても、これをマーカＭと検出することはない。従っ
て、確実にマーカＭのみを検出し、かつそのマーカＭの
設置位置に対応するマーカ位置データにより走行距離を
補正できる。又、マーカセンサ８が誤動作しても、これ
による誤補正は行なわれない。

【００４６】又、回転計５により求められる走行速度と
走行距離センサ４により求められる走行速度とを比較し
てその偏差を監視するので、いち早く走行距離センサ４
に過大なスリップにより生じる走行距離の誤差の大きさ
を判断でき、これが大きくなった場合には異常停止がで
きる。

【００４７】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、マーカＭは、溶接ビートにより形成される
ものに限らず、配管内を走行するものであればフランジ
をマーカとしてもよく、又マーキング剤により形成して
もよい。

【００４８】又、自動走行ロボット１が異常停止した場
合、異常停止の報知を行なうようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、走
行ルートにマーカ位置データを持たないマーカを設置し
た場合、マーカを検出したときにこのマーカと対応する
マーカ位置データを確実に読み出して走行距離の正確な
補正ができる自動走行ロボットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる自動走行ロボットの一実施例を
示す構成図。

【図２】同走行ロボットの走行ルートを示す図。

【図３】同走行ロボットにおけるマーカデータテーブル
の模式図。

【図４】同走行ロボットににより求められる走行中の各
ゾーンを示す模式図。

【図５】同走行ロボットにおける走行制御流れ図。

【符号の説明】

１…自動走行ロボット、２…駆動車輪、４…走行距離セ
ンサ、５…回転計、６…従動車輪、７…可動アーム、８
…マーカセンサ、９…パルスカウンタ、１０…コンピュ
ータ、１１…計算・異常処理部、１２…検出信号判定
部、１３…データメモリ、１４…マーカデータテーブ
ル、Ｌ…走行ルート、Ｍ…マーカ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行中に走行ルートに設置されたマーカ
を検出し、このマーカ検出毎に走行距離を補正して前記
走行ルートに従って自動的に走行する自動走行ロボット
において、少なくとも前記マーカにおける前記走行距離補正の許可
区間が記憶されたマーカデータテーブルと、前記走行距
離から前記許可区間を走行中であるか否かを判断し、前
記許可区間の走行中に前記マーカを検出すると、前記走
行距離に対する補正を実行する補正手段と、前記許可区
間の走行中に前記マーカが検出されず、このマーカの不
検出が所定回数以上連続すると、異常信号を発生する異
常信号発生手段とを具備したことを特徴とする自動走行
ロボット。