JPH07311041A

JPH07311041A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH07311041A
Application number: JP7015750A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hamaguchi; 敬行浜口; Nobukazu Kawagoe; 宣和川越; Yuichi Kawakami; 雄一川上; Shigeru Oyokota; 茂大横田; Naoki Kubo; 直樹久保
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1995-11-28
Also published as: US5717484A

Abstract

(57)【要約】【目的】自律的に現在位置を的確に把握することがで
きる位置検出装置を提供する。【構成】駆動輪３５を有する移動体３３の上面に平面
的に所定距離離れた位置に受光部１３および受光部１９
が取付けられる。受光部１３および受光部１９は紙面に
対して貫通する方向の軸を中心に旋回する。一方、基準
局となるステーション３７の側面には平面的に所定距離
離れた位置に第１の発光部７および第２の発光部９が取
付けられる。受光部１３および受光部１９は旋回しなが
らサンプリングを行なうことによって、その受光量は受
光部の指向特性に応じて変化する。受光部の指向特性の
ピークが発光部の方向に一致したときに受光量が最大に
なる。受光量が最大となった旋回角に基づいて、第１の
発光部７および第２の発光部９に対する相対位置および
相対的な姿勢角が演算される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は位置検出装置に関する
ものであり、特に自律走行する走行車や移動ロボット等
に組込んで使用する位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工場等で導入されている自律移動走行車
やロボットは、予め入力された地図情報と、走行時に得
る距離センサ、障害物センサおよびジャイロセンサなど
の各種センサからの情報を参照しながら自律走行を行な
う。しかし、自律走行時、地図情報にはない障害物など
があった場合、各センサの働きにより、回避手段を取る
ことができるが、回避しきれない場合もある。そして衝
突などによるスリップ等によって位置情報が乱れ経路を
見失った場合の対処技術は提案されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の自
律移動走行車やロボットでは障害物などによる非常停止
時には、走行車やロボットを人手によって経路に戻して
やるか、スタート位置に戻してやる必要があり、人手を
煩わすことも多い。

【０００４】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、人手を必要とすることなく自律的
に移動体の現在位置を把握でき、また移動体に搭載した
各種センサ出力から演算された位置情報を補正すること
ができる位置検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る位置検出
装置は、第１の物体と第２の物体との相対位置および相
対的な姿勢角を検出するための位置検出装置であって、
第１の物体に取付けられ、平面的に所定距離離れた位置
に２個の発光部を有する発光手段と、第２の物体に取付
けられ、受光方向が変化するように旋回する受光部を有
する第１の受光手段と、第２の物体に、第１の受光手段
と所定距離離れた位置に取付けられ、受光方向が変化す
るように旋回する受光部を有する第２の受光手段と、第
１および第２の受光手段の受光部の各々が旋回すること
によって、発光手段から発光された光の受光量が最大と
なる旋回角度を検出する検出手段と、検出手段の検出出
力に基づいて、第１の物体の第２の物体に対する相対位
置および相対的な姿勢角を演算する演算手段とを備えた
ものである。

【０００６】

【作用】この発明においては、検出された発光部の各々
の旋回角度によって、第１の物体の第２の物体に対する
相対位置および相対的な姿勢角が演算される。

【０００７】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施例による発光手
段の構成を示すブロック図である。

【０００８】図を参照して、発光手段１はＣＰＵを中心
として構成される制御部３に、同期信号発生部５と、発
光ダイオードを含む第１の発光部７と、発光ダイオード
を含む第２の発光部９とが接続されて構成されている。
第１の発光部７および第２の発光部９は、同期信号発生
部５によって発生された信号に同期して発光するように
制御部３に制御される。また、発光部９（７）の指向特
性は、広角のものを用い、できるだけ広い範囲に光を放
射するものが好ましい。

【０００９】図２はこの発明の第１の実施例による移動
体に取付けられる受光手段の構成を示すブロック図であ
る。

【００１０】図を参照して、受光手段１０はＣＰＵを含
む制御部２３を中心として構成される。制御部２３には
第１の受光装置１１を構成するフォトダイオードを含む
受光部１３と、受光部１３の受光方向を変化させるため
に受光部１３を旋回させる旋回部１５とが各々接続され
る。また第１の受光装置１１とは平面的に所定距離離れ
た位置に設けられる第２の受光装置１７を構成する、フ
ォトダイオードを含む受光部１９と、受光部１９を旋回
させる旋回部２１とが各々制御部２３に接続される。ま
た、制御部２３には、受光部１３および１９の受光タイ
ミングの同期を取るための同期信号を発生するための同
期信号発生部３１と、受光部１３および１９から得た受
光量に基づいて所定の演算を行なう演算部２５とが接続
される。さらに演算部２５には、演算部２５の結果に基
づいて移動体の駆動部２９の制御を行なう駆動制御部２
７が接続される。また、受光部１９（１７）の指向特性
は、できるだけ狭角のものを用いることが好ましく、こ
れにより、検出精度を上げることができる。

【００１１】図３はこの発明の第１の実施例によるもの
であって、図１および図２の発光手段および受光手段を
基準局となるステーションおよび移動体に組込んだ状態
を示した平面図である。

【００１２】図を参照して、駆動輪３５を備えた第１の
物体または第２の物体たる移動体３３の上平面には、受
光部１３および受光部１９が所定距離離れた位置に取付
けられ紙面において貫通する方向を軸として旋回する。

【００１３】一方、第１の物体たる基準局であるステー
ション３７の側面には、第１の発光部７および第２の発
光部９が平面的に離れた位置に取付けられている。そし
て第１の発光部７、第２の発光部９から発光された光を
受光すべく、受光部１３および受光部１９は旋回を行な
う。旋回に伴ってその受光量は受光部の指向特性に応じ
て変化し、受光部の指向特性のピークが発光部の方向に
一致したときに受光量が最大になる。

【００１４】図４は図３における移動体３３とステーシ
ョン３７との関係において、受光部の発光部に対する方
位角の関係を示した図であり、図５は受光部の各々と発
光部の各々とを抽出して相互の位置関係を示した図であ
る。

【００１５】両図を参照して、発光部７および発光部９
は、ステーション３７の原点０を中心に長さＬおよび長
さ−Ｌの位置に取付けられている。一方、移動体３３に
おける受光部１３と受光部１９とは平面的に所定距離Ｒ
だけ離れた位置に取付けられている。受光部１３は、発
光部７および発光部９の各々からの直線距離はＬｒ２お
よびＬｒ１であり、その方位角は各々Θｒ２およびΘｒ
１となっている。

【００１６】一方、受光部１９の発光部７および発光部
９の各々からの直線距離はＬｆ２およびＬｆ１となって
おり、その方位角はΘｆ２およびΘｆ１となっている。
また受光部１３および受光部１９の原点０に対する絶対
座標は（Ｘｒ、Ｙｒ）および（Ｘｆ、Ｙｆ）となってい
る。すなわち（Ｘｆ、Ｙｆ）および（Ｘｒ、Ｙｒ）はス
テーション３７のスタート位置（原点０）に対する絶対
座標となっており、これによって移動体とステーション
との相対位置および相対的な姿勢角が検出される。

【００１７】なお、受光部の各々の方位角は、受光部の
旋回によって受光量が最大値を示したときの旋回角度に
基づいて検出される。そして検出された方位角に基づい
て下記の式に基づいて受光部１３および受光部１９の各
々の発光部７および発光部９からの直線距離と、原点０
に対する絶対座標とが求められる。

【００１８】

【数１】

【００１９】図６は図３における移動体３３とステーシ
ョン３７との関係を側面的に見た図である。

【００２０】図を参照して、移動体３３に取付けられて
いる受光部１３（１９）は、ステーション３７の側面に
取付けられている第１の発光部７（第２の発光部９）か
ら射出された光を受光する。したがって、受光部と発光
部との位置は水平レベルにおいてほぼ等しくすること
は、受光量をより多くすることができ、方位角の検出精
度が向上する。また、図７の（１），（２）に示すよう
に、発光部の前に凸シリンドリカルレンズ８ａ（８ｂ）
を置き、発光部７（９）からの光を受光部の高さ位置に
垂直方向に集光することにより、受光量を増大すること
ができ、方位角の検出精度が向上する。

【００２１】図８の（１）はこの発明の第２の実施例に
おける移動体とステーションとの関係を側面的に見た図
であり、図８の（２）はその移動体の斜視図である。

【００２２】これらの図を参照して、受光部１３（１
９）の水平レベルの位置より、ステーション３７に取付
けられている第１の発光部７（第２の発光部９）の水平
レベルの位置の方が高くなっている。この場合、図６で
示した第１の実施例のように、何ら対策を取らなけれ
ば、第１の発光部７（第２の発光部９）から照射された
光は、十分受光部１３（１９）に受光されず、方位角の
検出精度が低下する。したがって、この実施例では、第
１の受光部１３（第２の受光部１９）の前面に凹シリン
ドリカルレンズ４３を設置し、指向特性を垂直方向に拡
大する。これによって、発光部の高さと受光部の高さと
が異なっても十分受光部は受光することができ、発光部
と受光部との位置関係での高さの制約を減少させること
ができる。これによって位置検出装置の設計の自由度が
増し、効率的な設計が可能となる。なお、図８の（１）
においては、発光部の高さのほうが受光部の高さより高
い場合を示しているが、もちろん受光部の高さが発光部
の高さより高い場合でも、同様の効果を奏する。

【００２３】図９は図３で示されている第１の受光装置
１１の構成を示した側面図であり、図１０は図３の第１
の受光装置１１と第２の受光装置１７の旋回駆動装置の
構成を示した図である。

【００２４】両図を参照して、第１の受光装置１１はプ
ーリ４９の上にトルクリミッタ４７が設置され、さらに
その上に当接部材４５が設置されており、これらによっ
て旋回部１５が構成されている。受光部１３は当接部材
４５の上に固定されて取付けられている。なお、第２の
受光装置１７も第１の受光装置１１と同様の構成よりな
っている。

【００２５】第１の受光装置１１のプーリと第２の受光
装置１７のプーリとはタイミングベルト５３によって架
け渡されており、タイミングベルト５３はモータ５１に
よって駆動される。モータ５１が駆動されることによっ
てタイミングベルト５３を介して旋回部１５および旋回
部２１は図示のように時計回転方向に回転する。そして
当接部材４５および４６の各々の対向する位置にストッ
パ４８および５０が設けられている。これによって、当
接部材４５および４６がストッパ４８および５０に当接
することによって、トルクリミッタ４７が働き、当接部
材４５および４６、すなわち受光部１３および１９を回
転させようとするプーリからの駆動が遮断される。これ
によって、受光部１３および１９の旋回時における原点
の位置決めを正確に行なうことが可能となる。なおスト
ッパ４８および５０は、図示しないストッパ位置を微調
整するための位置調整機能を有しており、またモータ５
１は受光部１３および１９の各々ごとに設けてもよい。

【００２６】図１１および１２はこの発明の第３の実施
例によるものであって、図９および図１０の第１の実施
例に各々対応したものである。

【００２７】両図を参照して、当接部材５５はプーリ５
７に直接取付けられており、旋回部１５を構成する。受
光部１３は旋回部１５の上に固定的に取付けられてい
る。また、第２の受光装置１７は第１の受光装置１１と
同様の構成よりなっている。

【００２８】第１の受光装置１１のプーリ５７と第２の
受光装置１７のプーリとはタイミングベルト５４で架け
渡されているが、タイミングベルト５４の平滑面がプー
リに接触し、タイミングベルト５４の突起面は外方に向
かうように設置される。モータ５１は、このタイミング
ベルト５４の突起面に係合し、モータ５１の駆動によっ
て、第１の受光装置１１および第２の受光装置１７は各
々図示のように時計回転方向に回転する。そして、当接
部材５５および５６の各々に対向する位置にストッパ４
８および５０が設けられている。これによって、当接部
材５５および５６がストッパ４８および５０に当接する
と、タイミングベルト５４の平滑面が先の実施例におけ
るトルクリミッタと同様の働きを生じる。すなわち、プ
ーリ５７とタイミングベルト５４との間で滑りを生じ、
タイミングベルト５４は空転することになる。これによ
って、受光部１３および１９の旋回時における原点の位
置決めを正確に行なうことが可能となる。なお、先の実
施例と同様に、駆動用のモータおよびタイミングベルト
は受光装置ごとに設けてもよい。

【００２９】図１３はこの発明の第４の実施例によるも
のであって、蛍光灯の点灯する環境下で移動体とステー
ションとが位置する関係を側面的に示した図である。

【００３０】図を参照して、蛍光灯５９および６１によ
って照明が行なわれている屋内において走行車やロボッ
ト等を使用する際には、移動体３３の受光部１３（１
９）は、第１の発光部７（第２の発光部９）から照射さ
れた光のみならず、蛍光灯５９および６１から照射され
た光をも受光することになる。そのため、受光部１３
（１９）の光量の変化による方位角の検出精度が低下す
るおそれがある。したがってこの実施例では、移動体３
３およびステーション３７の各々に蛍光灯の光のみを受
光するための蛍光灯受光部６３および６５をその上面に
取付けている。これによって、第１の発光部７（第２の
発光部９）を、蛍光灯受光部６５の受光によって検出さ
れた蛍光灯の発光周波数の１／２倍の周波数に同期させ
て発光させる。一方、受光部１３（１９）は、蛍光灯受
光部６３の受光によって検出された蛍光灯の周波数に同
期させて受光を行なうように制御される。このようにし
て、蛍光灯の周波数に対応して出力される２個の連続し
た受光量の差を取ることによって、蛍光灯の光による受
光量を削除することができる。これによって、受光部１
３（１９）の受光量に基づいて、第１の発光部７（第２
の発光部９）から発光された光のみを受光した場合と同
様に処理することができる。結果として、蛍光灯５９お
よび６１の照明に関係なく、移動体３３のステーション
３７に対する位置を正確に検出することが可能となる。

【００３１】図１４は図１３で示した第４の実施例にお
ける蛍光灯および発光部からの光量と時間との関係を示
した図である。

【００３２】図を参照して、発光部からの発光周期は、
蛍光灯の周期の２倍の間隔で行なわれている。そして受
光データ取込時間として示されているように、受光周期
は蛍光灯周期と同じ長さで行なわれている。これによっ
て、隣り合ったデータ取込時間における受光量の差を取
れば、斜線で示されている発光部からの光量のみを取出
すことが可能となる。なお、受光の開始に際しては、移
動体の受光部は受光周期の位相をずらしながら光量検出
を続け、隣り合ったデータ取り込み時間における受光量
の差が最も大きかったところから同期を取り始めること
とする。これによって、発光部と受光部との同期を取る
ことができる。

【００３３】しかし、一旦同期を取ってから、発光手段
１の同期信号発生部５と、受光手段の同期信号発生部３
１の各々から出力されるクロックに基づいて発光および
受光を繰返すと、図に示されているように、データ取込
時間の位相差が生じるおそれがある。これはすなわち発
光手段１の同期信号発生部５から出力されるクロックの
周波数の倍数と、受光手段１０の同期信号発生部３１か
ら出力されるクロックの周波数には僅かな差があるため
に、サンプリング回数が増えれば位相誤差の蓄積が大き
くなるからである。これによって、発光部と受光部との
同期が正確に取れなくなってしまう。そこで、サンプリ
ングの開始後所定時間経過後には、再度受光部は、受光
周期の位相をずらしながら光量検出を続け、光量の最大
値となったところから同期を再度取直すことによって、
正確な発光および受光動作を行なうことが可能となる。

【００３４】また、図１５に示すように、発光手段は蛍
光灯の１／２倍の周波数で発光させ、受光部は蛍光灯の
２倍の周波数で受光させる。この場合、発光のデューテ
ィは、１／２周期間発光して、１／２周期間は消灯する
ようにして、受光側は１つの発光パルスを獲得する際、
４つの連続したデータ取込時間における受光量Ｄ１，Ｄ
２，Ｄ３，Ｄ４の値をもとに、｜Ｄ１−Ｄ３｜、｜Ｄ２
−Ｄ４｜を算出し、出力の大きな方を有効データとする
ことにより蛍光灯の光量をキャンセルし、発光手段から
のみの光の光量を測定することができる。また、発光手
段に対してどんなタイミングで受光しても、１つの発光
パルスの発光期間に獲得する２つの上記絶対値データの
うちどちらか一方は必ず正確に受光することができ、結
果として、発光手段と同期をとった場合と同じ効果が得
られる。

【００３５】さらに、図１６に示すように、受光側は１
つの発光信号を獲得するために、４つの連続したデータ
取込時間における受光量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の値を
もとに、｜Ｄ１−Ｄ３｜、｜Ｄ２−Ｄ４｜を算出し、そ
の比較により、出力の大きい方が有効なデータであると
認識することにより、有効データ取込タイミングを決定
し、それ以後受光周期を半分にして蛍光灯の周期と同じ
にし、隣り合う受光期間での受光量の差を求めることに
より、結果として発光手段と同期を取った場合と同じ効
果が得られる。しかし、この場合、発光部の同期信号発
生部から出力されるクロックの周波数の倍数と、受光部
の同期信号発生部から出力されるクロックの周波数には
わずかな差があるためにサンプリング回数が増えれば位
相誤差の蓄積が大きくなる。これにより、発光手段と受
光手段の同期が取れなくなる。そこで、所定時間経過
後、再度受光部を蛍光灯の２倍の周波数で受光させ、正
確に受信できている方のデータを受光したタイミングを
有効な受光タイミングとして、同期を取直すことにより
正確に送受信を行なうことが可能となる。

【００３６】図１７は、移動体上の受光センサに指向性
の広いセンサを用いた場合の受光データを示し、図１８
には受光センサに指向性の狭いセンサを用いた場合の受
光データを示した。指向性の広いセンサの受光データを
用いた場合は、受光信号のピークを判別できず、角度デ
ータ算出不可能な場合が生じてしまう。このため、指向
性の広い受光センサを用いた場合には、２つの発光手段
を同時に発光させるのではなく、図１９のように、蛍光
灯の１／４の周波数で交互に発光手段を発光させること
により、指向性の狭いセンサを用いた場合と同じ効果を
得ることができ、安価な受光センサを用いての位置検出
が実現される。

【００３７】図２０はこの発明の第５の実施例による光
トリガ回路の回路図であり、図２１は図２０の回路にお
ける各ノードの波形図である。

【００３８】この実施例では、受光手段は受光手段内に
受光検出用の受光部とは別に、主に蛍光灯の光を受光し
て同期信号を出力する光トリガ回路を有している。すな
わち、光トリガ回路によって出力されたトリガ信号に同
期して受光部が受光することによって蛍光灯との同期を
完全に取ることが可能となる。

【００３９】図２０を参照して、光トリガ回路は、蛍光
灯の光を受光するためのフォトダイオード６７と、フォ
トダイオード６７に入射した蛍光灯の光によって生じた
電圧をフィードバック抵抗を用いて増幅するための増幅
部６９と、増幅された電圧を微分するためのハイパスフ
ィルタ７１とハイパスフィルタ７１から出力された電圧
を所定電圧と比較するコンパレータを含む比較部７３
と、比較部７３から出力された信号が光トリガ信号とし
て取出される出力部７５とから構成されている。ここ
で、図２１の（１）は図２０のノードＮ１の電圧値Ｖ１
の波形図を示しており、図２１の（２）はノードＮ２に
おける電圧値Ｖ２の波形図をしきい値とともに示した図
であり、図２１の（３）は出力部７５の出力端子ＳＯか
ら出力される光トリガ信号としてのパルス信号Ｖ３を示
す図である。

【００４０】このようにして出力された光トリガ信号に
基づいて受光部が受光するように制御することによっ
て、蛍光灯との同期を完全に取ることが可能となる。

【００４１】図２２はこの発明の第５の実施例によるも
のであって、ステーションの発光手段内に取付けられた
光トリガ回路の回路図であり、図２３は図２２のノード
Ｎ₃Ｎ₄およびＮ₅における出力信号の波形図である。
図２２において増幅部６９、ハイパスフィルタ７１およ
び比較部７３の構成は、図１５で示した受光装置側のト
リガ回路の構成と同一である。この回路では、比較部７
３の出力側にフリップフロップ７８と、フリップフロッ
プ７８からの出力を受ける単安定マルチバイブレータ７
８′を含む発光信号出力部７７と、発光信号出力部７７
からの出力を受ける発光ダイオード８１を含む発光部７
９とから構成されている。ノードＮ₃において図２３の
（１）に示されているように、蛍光灯の発光周期に同期
したパルス信号が出力される。ここでフリップフロップ
７８は、入力される信号をカウントし、１パルス入力す
るごとに出力を反転する。すなわち、フリップフロップ
７８の出力側のノードＮ₄に、図２３の（２）に示され
るようなパルス信号が出力され、この信号が単安定マル
チバイブレータ７８′に入力されることにより、図２３
の（３）に示されるようなパルス信号が出力され、発光
部７９のバイポーラトランジスタ８０に入力されてこれ
をオンとし、これによって発光ダイオード８１は蛍光灯
の１／２の周期に完全に同期して発光する。このように
第５の実施例によれば、発光部および受光部ともに蛍光
灯の発光周期に完全に同期させて発光および受光をする
ことが可能となるため、受光による方位角の算出精度が
極めて高くなる。

【００４２】図２４は、この発明の上記の各実施例に基
づいて、位置検出装置が組込まれた移動体とステーショ
ンとの関係を示した平面図である。

【００４３】図を参照して、床面上の障害物や落下物８
３により、進路妨害を受けた移動体３３がその絶対位置
を認識できない状態となった場合を想定する。この場
合、基準局となるステーション３７に取付けられた２個
の発光手段からの信号を移動体３３に取付けられた受光
手段の旋回機能を有した２個の受光部が旋回を繰返しな
がら発光手段からの信号をサンプリングする。そして、
その受光信号が最大値となるときのステーション３７に
対する移動体３３の相対位置と姿勢（偏位角度すなわち
姿勢角θ）を演算し、その結果を駆動制御部に出力す
る。このようにして、走行車やロボットの移動体３３が
その絶対位置を見失ったような非常時においても、無事
にステーション３７に帰還することが可能となる。な
お、発光手段と受光手段の設置場所は逆にしてもよい
が、一般的に発光手段の方が、受光手段よりも消費電力
が大きいので、電源の供給能力の大きい側に発光手段を
設置するのが好ましい。

【００４４】図２５は、この発明の上記の各実施例によ
る位置検出装置が組込まれた移動体とステーションとに
おいて、移動体がデッドレコニングによって走行する場
合の状態を示した平面図である。

【００４５】図を参照して、デッドレコニング、すなわ
ち移動体３３が内界センサからのデータ（たとえば左右
駆動輪に取付けたエンコーダやジャイロセンサからのデ
ータ）をもとに移動体自身の位置を推定して認識し、こ
れによって床面上を走行する場合を想定する。この場
合、デッドレコニングの累積誤差によって生じた、地図
入力による基準走行経路からの絶対位置に対する誤差の
補正を行なう必要がある。この場合、本願発明の位置検
出装置を用いれば、基準局となるステーション３７に対
する移動体３３の相対位置および姿勢を検出し、これに
よって、基準走行経路への修正角度および修正距離を演
算する。そしてその演算結果を駆動部に出力し、移動体
３３の相対位置を補正しながら基準走行経路に誘導する
ことが可能となる。

【００４６】図２６はこの発明の第６の実施例によるも
のであって、移動体自体に発光部と受光部とを設けた場
合の例を示した図である。このようにすることにより、
上記の機能に加え、壁等の障害物までの距離を測定する
機能を持たせることができる。

【００４７】図を参照して、移動体３３は壁８４に向か
って接近するように移動するものとする。移動体３３の
上面には、ビーム光照射手段８５および８７が取付けら
れ、また旋回可能な受光部１３および１９が取付けられ
ている。この場合、ビーム光照射手段８５から壁８４に
向かって照射されたビーム光８６は壁８４によって拡散
反射されて受光部１３に受光される。受光部１３は旋回
しながらサンプリングし、その受光信号が最大値となる
ときの壁面８０に対する受光部１３の偏位角度を検出す
る。この検出された偏位角度に基づいて三角測距の原理
によって、移動体３３と、壁８４までの距離を演算し、
その演算結果を駆動部３５に出力して移動体３３の走行
を制御することができる。このようにステーションに対
する位置、姿勢検出用受光部を用いてさらに壁８４まで
の距離を算出することが可能になる。そして、図２６の
ように壁へ向かって直進する場合に、壁までの距離を測
定しながら、ぶつからないように停止することや図２７
に示すように、壁から一定距離を保ちながら壁に沿って
進むといったことが可能になる。

【００４８】図２８はこの発明の第７の実施例によるも
のである。図を参照して、移動体３３は壁８４に向かっ
て接近するように移動するものとする。旋回可能な受光
部１３および１９の上面には、ビーム光照射手段８８お
よび８９が取付けられている。この場合、ビーム光照射
手段８８および８９から壁８４に向かって発光されたビ
ーム光は壁８４によって拡散反射されて受光部１３およ
び１９に受光される。受光部１３および１９は旋回しな
がらサンプリングし、その受光信号が最大値となるとき
の壁面８０に対する受光部１３および１９の偏位角度を
検出する。この検出された偏位角度に基づいて、移動体
３３と壁８４までの距離、角度を演算し、その演算結果
を駆動部３５に出力して移動体３３の走行を制御するこ
とができる。

【００４９】以上の実施例から以下のような項目の発明
の保護が考えられる。１．第１の物体と第２の物体との相対位置および相対的
な姿勢角を検出するための位置検出装置であって、前記
第１の物体に取付けられ、所定距離離れた位置に２個の
発光部を有する発光手段と、前記第２の物体に取付けら
れ、受光方向が変化するように旋回する受光部を有する
第１の受光手段と、前記第２の物体に、前記第１の受光
手段と所定距離離れた位置に取付けられ、受光方向が変
化するように旋回する受光部を有する第２の受光手段
と、前記第１および第２の受光手段の受光部の各々が旋
回することによって、前記発光手段から発光された光の
受光量が最大となる旋回角度を検出する検出手段と、前
記検出手段の検出出力に基づいて、前記第１の物体の前
記第２の物体に対する相対位置および相対的な姿勢角を
演算する演算手段とを備えた、位置検出装置。

【００５０】２．前記発光手段と受光手段は、ほぼ同一
平面上にあることを特徴とする、項目１記載の位置検出
方法。

【００５１】（作用・効果）受光手段の受光量が増大
し、検出手段の検出精度が向上する。

【００５２】３．前記受光手段は、２個の発光手段を含
む平面に対して垂直方向に指向特性を拡大する光学系を
備えたことを特徴とする、位置検出方法。

【００５３】（作用・効果）発光手段と受光手段との高
さ方向の位置関係での制約が減少し、位置検出装置の設
計の自由度が増大する。

【００５４】４．前記発光手段中の同期信号発生部は、
移動体の移動領域を照射している蛍光灯の周波数に同期
し、その整数倍の分周比で前記発光部を発光させ、受光
手段は、前記発光手段の２倍の周波数で受光し、前記受
光部の出力信号のうち連続した２個の出力の差を取るこ
とを特徴とする、項目１から３のいずれかに記載の位置
検出方法。

【００５５】（作用・効果）蛍光灯の光量をキャンセル
し、受光手段からのみの光の光量を測定することができ
る。

【００５６】５．前記発光手段と前記受光手段は、各々
の同期信号の位相のずれを所定時間経過後補正すること
を特徴とする、項目４記載の位置検出方法。

【００５７】（作用・効果）より正確な送受信が可能と
なる。

【００５８】６．前記発光手段と前記受光手段は、主と
して前記蛍光灯の光を受光する第２の受光部を各々有
し、その信号に同期させて動作することを特徴とする、
項目４または５記載の位置検出方法。

【００５９】（作用・効果）蛍光灯の光による影響を排
除し、正確な検出が可能となる。

【００６０】７．前記受光手段は、蛍光灯の光を受光し
てトリガをかけることにより、同期させて動作すること
を特徴とする、項目４記載の位置検出方法。

【００６１】（作用・効果）蛍光灯の光による受光量を
削除できるので、発光手段から発光された光のみを受光
した場合と同様に処理できる。

【００６２】８．前記受光手段は、受光周期の位相をず
らしながら光量検出を行ない、光量の最大のところで同
期をかけて動作することを特徴とする、項目４から６の
いずれかに記載の位置検出方法。

【００６３】（作用・効果）発光手段と受光手段との同
期を確実に取ることができる。

【００６４】９．移動領域を照射している蛍光灯の周波
数の整数倍の分周比で、発光部を発光させる同期信号発
生部を有する発光手段と、前記発光手段の４倍の周波数
で受光するための同期信号発生部を有する受光手段とか
らなり、前記受光手段は、４つの連続したデータ取込時
間における受光量Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の値をもと
に、｜Ｄ１−Ｄ３｜、｜Ｄ２−Ｄ４｜を算出し、出力の
大きな方を有効データとすることにより、蛍光灯の光量
をキャンセルし発光手段のみの光の受光量を計測するこ
とを特徴とする、項目１記載の位置検出方法。

【００６５】（作用・効果）発光手段に対してどんなタ
イミングで受光しても、発光手段と同期を取った受光と
同じ結果が得られる。

【００６６】１０．移動領域を照射している蛍光灯の周
波数の整数倍の分周比で、各々の発光部を交互に発光さ
せる同期信号発生部を有する発光手段と、前記発光手段
の４倍の周波数で受光するための同期信号発生部を有す
る受光手段とからなり、前記受光手段は、４つの連続し
たデータ取込時間における受光量Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ
４の値をもとに、｜Ｄ１−Ｄ３｜、｜Ｄ２−Ｄ４｜を算
出し、出力の大きな方を有効データとすることにより、
蛍光灯の光量をキャンセルし、一方の発光手段のみの光
の受光量を計測し、同様の動作によりもう一方の発光手
段のみの光の受光量を計測することを特徴とする、項目
９記載の位置検出方法。

【００６７】（作用・効果）指向性の広い受光手段を用
いた場合でも、指向性の狭い受光手段を用いた場合と同
じ効果を得ることができる。

【００６８】１１．前記位相ずれの補正手段は、所定時
間ごとに前記発光手段の４倍のサンプリング周波数で、
４つの連続したデータ取込時間における受光量Ｄ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４の値をもとに、｜Ｄ１−Ｄ３｜、｜Ｄ２
−Ｄ４｜を算出し、その比較により、前記発光手段と同
期の取れる位相を決定することを特徴とする、項目５記
載の位置検出方法。

【００６９】（作用・効果）受光手段が発光手段と同期
を取った場合と同じ効果を得ることができる。

【００７０】１２．前記２個の受光手段は、各々トルク
リミッタを介して駆動部材と連結されており、前記受光
手段を位置決め用の当接部材に当接させることにより、
前記２個の受光手段の原点位置決めを可能としたことを
特徴とする、項目１記載の位置検出方法。

【００７１】（作用・効果）第１の受光手段と第２の受
光手段との旋回時の原点の位置決めが容易となる。

【００７２】１３．前記２個の受光手段は、各々回転部
材に固定されるとともに、前記２個の回転部材はベルト
により連結されており、ベルトの回転に伴い旋回し、前
記受光手段が位置決め用の当接部材に当接され、その後
は、前記ベルトと前記回転部材間で滑りを生じることに
より、前記２個の受光手段の原点位置決めを可能とした
ことを特徴とする、項目１記載の位置検出方法。

【００７３】（作用・効果）第１の受光手段と第２の受
光手段との旋回時の原点の位置決めが容易となる。

【００７４】１４．前記受光手段と対象面への発光手段
とを移動体に設置し、前記受光手段が所定角度範囲を旋
回させて得る対象面からの反射光の出力のうち最大値と
なる各旋回角度を検出することにより、対象面への距離
を測定することを可能としたことを特徴とする、項目１
記載の位置検出方法。

【００７５】（作用・効果）移動体自身で自己走行を制
御することができる。

【００７６】１５．前記受光手段と各々の前記受光手段
付近に設置された対象面への発光手段とを有し、前記受
光手段が所定角度範囲を旋回させて得る対象面からの反
射光の出力のうち最大値となる各旋回角度を検出するこ
とにより、対象面への距離、および角度を測定すること
を可能としたことを特徴とする、項目１記載の位置検出
方法。

【００７７】（作用・効果）対象面に対する受光手段の
偏位角度を検出できるので、対象面までの距離および角
度を容易に演算することができる。

【００７８】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、検出さ
れた発光部の各々の旋回角度によって、第１の物体の第
２の物体に対する相対位置および相対的な姿勢角が演算
されるので、第１の物体と他２の物体との位置関係を常
に確実に把握することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による発光手段の構成
を示すブロック図である。

【図２】この発明の第１の実施例による受光手段の構成
を示すブロック図である。

【図３】この発明の第１の実施例による、移動体とステ
ーションとの位置関係を示す平面図である。

【図４】図３に対応したものであって、受光部の各々の
発光部の各々に対する方位角の関係を示した図である。

【図５】図４の図に対応したものであって、ステーショ
ンにおける原点に対する受光部の各々の絶対座標等を示
した図である。

【図６】この発明の第１の実施例によるものであって、
移動体とステーションとの関係の一例を側面から見た図
である。

【図７】この発明の第１の実施例によるものであって、
移動体とステーションとの関係の他の例を側面から見た
図である。

【図８】この発明の第２の実施例によるものであって、
移動体とステーションとの関係を側面から見た図であ
る。

【図９】この発明の第１の実施例によるものであって、
第１の受光装置の構造を示した図である。

【図１０】この発明の第１の実施例によるものであっ
て、第１の受光装置および第２の受光装置を旋回させる
構造を示した図である。

【図１１】この発明の第３の実施例によるものであっ
て、第１の受光装置の構造を示した図である。

【図１２】この発明の第３の実施例によるものであっ
て、第１の受光装置および第２の受光装置を旋回させる
構造を示した図である。

【図１３】この発明の第４の実施例によるものであっ
て、蛍光灯で照明される屋内で使用される場合の移動体
とステーションとの関係を側面から見た図である。

【図１４】この発明の第４の実施例によるものであっ
て、蛍光灯および発光部の各々から発光される光の光量
の一例を時間軸で示した図である。

【図１５】この発明の第４の実施例によるものであっ
て、蛍光灯および発光部の各々から発光される光の光量
の他の一例を時間軸で示した図である。

【図１６】この発明の第４の実施例によるものであっ
て、蛍光灯および発光部の各々から発光される光の光量
のさらに他の一例を時間軸で示した図である。

【図１７】この発明の第４の実施例によるものであっ
て、指向性の広い受光センサで２つの発光パルスを同時
に受光した場合の受光データの特性を示した図である。

【図１８】この発明の第４の実施例によるものであっ
て、指向性の狭い受光センサで２つの発光パルスを同時
に受光した場合の受光データの特性を示した図である。

【図１９】図１７で示した指向性の広い受光センサを用
いた場合の蛍光灯および発光部の各々から発光される光
の光量を時間軸で示した図である。

【図２０】この発明の第５の実施例による光トリガ回路
の構成を示す回路図である。

【図２１】図２０の回路図における各ノードでの電流ま
たは電圧の波形図である。

【図２２】この発明の第５の実施例による光トリガ回路
および発光部の構造を示した回路図である。

【図２３】図２２の回路図における各ノードでのパルス
信号を示した図である。

【図２４】この発明の各実施例による位置検出装置を組
込んだ場合の移動体とステーションとの位置関係の一例
を示した図である。

【図２５】この発明の各実施例による位置検出装置を組
込んだ場合の移動体とステーションとの位置関係の他の
例を示した図である。

【図２６】この発明の第６の実施例による移動体の制御
動作の一例を示した図である。

【図２７】この発明の第６の実施例による移動体の制御
動作の他の例を示した図である。

【図２８】この発明の第７の実施例による移動体の制御
動作の一例を示した図である。

【符号の説明】

１発光手段７第１の発光部９第２の発光部１１第１の受光装置１３受光部１５旋回部１７第２の受光装置１９受光部２１旋回部２３制御部２５演算部３３移動体３７ステーションなお、図において同一符号は同一または相当部分を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川上雄一大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者大横田茂大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者久保直樹大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の物体と第２の物体との相対位置お
よび相対的な姿勢角を検出するための位置検出装置であ
って、前記第１の物体に取付けられ、平面的に所定距離離れた
位置に２個の発光部を有する発光手段と、前記第２の物体に取付けられ、受光方向が変化するよう
に旋回する受光部を有する第１の受光手段と、前記第２の物体に、前記第１の受光手段と所定距離離れ
た位置に取付けられ、受光方向が変化するように旋回す
る受光部を有する第２の受光手段と、前記第１および第２の受光手段の受光部の各々が旋回す
ることによって、前記発光手段から発光された光の受光
量が最大となる旋回角度を検出する検出手段と、前記検出手段の検出出力に基づいて、前記第１の物体の
前記第２の物体に対する相対位置および相対的な姿勢角
を演算する演算手段とを備えた位置検出装置。