JPH0816237A - ロボットの自動運転システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単なシステムでロボットを無人で自動運転す
る。 【構成】作業面を複数のレーンに分割しレーンを順次移
動して種々の作業を行うロボット１２と、レーザー発振
器１からのレーザービームをハーフミラー２で二分し、
ロボット１２の走行方向に形成される走行ガイド用ビー
ムＬ１と、ロボット１２の走行方向と直角に作業面の両
端に形成される方向変換用ビームＬ２と、ロボット１２
内に走行方向側に設けられる受光器９と、ロボット１２
内に走行方向と直角方向側に設けられる２つの受光器１
０、１１とを備え、受光器９によりロボット１２をビー
ムＬ１に沿って走行させ、受光器１０、１１がビームＬ
２を検出すると、ビームＬ１を移動させた後、ロボット
１２を左または右に９０゜旋回させ、受光器１０、１１
がビームＬ１を検出するまで移動させた後、受光器９が
ビームＬ１を検出する位置までロボット１２を旋回させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業面を複数のレーン
に分割し、レーンを順次移動して種々の作業を行うロボ
ットの自動運転システムに関し、例えば、土木、建設現
場における雑草の除去作業、ゴルフ場等における芝刈作
業或いは農業における種々の農作業に好適に利用され
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、土木、建設現場における雑草の除
去作業、ゴルフ場等における芝刈作業或いは農業におけ
る種々の農作業にロボットを用いる場合、その運転方法
には、（イ）無線によるリモコン操作、（ロ）双方向自
動追尾装置による自動運転、（ハ）搭乗式がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の運転方法のうち、（イ）と（ハ）の方式は、ロボッ
トの操作に作業員が必ず一人以上張りつく必要があると
ともに、高齢化した作業員に負担をかけ、ロボットが現
場で普及しない原因の一つになっている。また、前記
（ロ）の方式は、ロボットの自動走行が可能であるが、
システムが非常に高価であること、およびプログラム等
の準備に時間がかかること、場所によっては処理の誤差
が大きくなる等の問題がある。

【０００４】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、簡単なシステムでロボットを無人で自動運転するこ
とができる自動運転システム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】そのために本発明のロボ
ットの自動運転システムは、作業面を複数のレーンに分
割しレーンを順次移動して種々の作業を行うロボット１
２と、レーザー発振器１からのレーザービームをハーフ
ミラー２で二分し、ロボット１２の走行方向に形成され
る走行ガイド用ビームＬ１と、ロボット１２の走行方向
と直角に作業面の両端に形成される方向変換用ビームＬ
２と、ロボット１２内に走行方向側に設けられる走行方
向検出用受光器９と、ロボット１２内に走行方向と直角
方向側に設けられる２つの方向変換位置検出用受光器１
０、１１とを備え、走行方向検出用受光器９によりロボ
ット１２を走行ガイド用ビームＬ１に沿って走行させ、
方向変換位置検出用受光器１０、１１が方向変換用ビー
ムＬ２を検出すると、走行ガイド用ビームＬ１を隣のレ
ーンに移動させた後、ロボット１２を左または右に９０
゜旋回させ、方向変換位置検出用受光器１０、１１が走
行ガイド用ビームＬ１を検出するまで移動させた後、走
行方向検出用受光器９が走行ガイド用ビームＬ１を検出
する位置までロボット１２を旋回させることを特徴とす
る。なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にす
るために図面と対比させるためのもので、これにより本
発明の構成が何ら限定されるものではない。

【０００６】

【作用】本発明においては、レーザー発信器からのビー
ムをハーフミラーで２分し、一方のビームを走行用ガイ
ド用ビームとして、他方のビームを方向変換用ビームと
して使用し、ロボットが、走行ガイド用ビームから外れ
て走行すると、受光器がこれを検出し方向修正動作を行
い、受光器が方向変換用ビームを入力すると、走行用ガ
イド用ビームを隣のレーンに移動させた後、ロボットを
自動的に方向変換させて隣のレーンへ移動させるもの
で、レーザービームとミラーから構成される簡単なシス
テムで、ロボットの自動運転が可能になる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図１は本発明に係わるロボットの走行パターンを
示し、作業面Ｐを複数のレーンＲ１、Ｒ２、…に分割
し、ロボットを図示矢印Ｔに示す如く、レーンＲ１、Ｒ
２、…に従って順次走行させる。作業面Ｐの広さは、例
えば１５ｍ×５０〜１００ｍ、各レーン間のラップ量は
１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度とする。

【０００８】図２は本発明のロボットの自動運転システ
ムの１実施例を示す構成図である。作業面Ｐの外周に沿
って、レーザー発振器１、ハーフミラー２、固定ミラー
３、４、５、６、回転ミラー駆動用受光器７および回転
ミラー装置８を三脚上に固定、配置し、作業面Ｐ内に
は、ロボット１２を配置する。ロボット１２の走行方向
側には、走行方向検出用受光器９が設けられ、走行方向
と直角な方向に２つの方向変換位置検出用受光器１０、
１１が設けられる。なお、図示しないがロボット１２に
は、走行用モータおよび方向修正装置および各種作業を
行うための作業装置が内蔵される。

【０００９】レーザー発振器１からのレーザービーム
は、ハーフミラー２で二分され、一方のビームは、走行
ガイド用ビームＬ１として固定ミラー６、回転ミラー装
置８を経てロボット１２の走行方向検出用受光器９に入
力され、他方のビームは、方向変換用ビームＬ２とし
て、固定ミラー３、４、５を経て回転ミラー駆動用受光
器７に入力される構成となっている。

【００１０】図３は前記回転ミラー装置８を示し、図Ａ
は側面図、図Ｂは正面図である。回転ミラー装置８は、
走行台９上にモータ１３、反射ミラー１４およびモータ
１３により回動される回転ミラー１５を有し、走行台９
は三脚１６により支持されるガイドレール１７上に走行
可能に載置されるとともに、ワイヤー１８によりステッ
ピングモータ１９に連結される。ステッピングモータ１
９は、回転ミラー駆動用受光器７の信号に基づきモータ
コントローラ２０により制御される。

【００１１】以上の構成により、図２の固定ミラー６か
らの走行ガイド用ビームＬ１は、反射ミラー１４で反射
され回転ミラー１５に至り、モータ１３により回動され
る回転ミラー１５により、図Ｂに示すように、走行ガイ
ド用ビームＬ１を上下方向にスキャンさせる。これによ
り、ロボット１２が凹凸面を走行しても、走行方向検出
用受光器９は、走行ガイド用ビームＬ１を確実に検出で
きることになる。また、ステッピングモータ１８により
回転ミラー装置８を図２のＹ方向へ移動させることによ
り、走行ガイド用ビームＬ１を順次、隣のレーンへ移動
させることが可能となる。

【００１２】次に図２および図４により、上記構成から
なる本発明のロボットの自動運転方法について説明す
る。図２においては、ロボット１２は、走行方向検出用
受光器９が走行ガイド用ビームＬ１を検出し、走行ガイ
ド用ビームＬ１に沿って作業を行いながらＸ方向に走行
する。走行ガイド用ビームＬ１から外れて走行すると、
受光器９がこれを検出し、ロボット１２は方向修正動作
を行う。

【００１３】図４はロボット１２が作業面の左端位置に
きて方向変換する動作を示している。図４Ａに示すよう
に、ロボット１２が左方向に走行し左端位置にくると、
回転ミラー駆動用受光器７に入力される方向変換用ビー
ムＬ２が遮断され、この信号により、ステッピングモー
タ１９を駆動し、回転ミラー装置８をスライドさせ、走
行ガイド用ビームＬ１を隣のレーンへ移動させる。次い
で、方向変換位置検出用受光器１１が、方向変換用ビー
ムＬ２を検出し、この信号によりロボット１２を９０°
左旋回させる。

【００１４】図４Ｂに示すように、９０°左旋回された
ロボット１２は、走行方向検出用受光器９が方向変換用
ビームＬ２を検出しこれに沿って走行し、方向変換位置
検出用受光器１０が走行ガイド用ビームＬ１を受光する
と、ロボット１２を停止させ、その位置でロボット１２
を９０°右旋回させる。

【００１５】図４Ｃに示すように、９０°右旋回された
ロボット１２は、走行方向検出用受光器９が走行ガイド
用ビームＬ１を検出し、走行ガイド用ビームＬ１に沿っ
て作業を行いながらＸ方向に走行する。回転ミラー駆動
用受光器７には再び方向変換用ビームＬ２が入力され
る。

【００１６】ロボット１２が右方向に走行し右端位置に
くると、回転ミラー駆動用受光器７に入力される方向変
換用ビームＬ２が遮断され、この信号により、回転ミラ
ー装置８をスライドさせ、走行ガイド用ビームＬ１を隣
のレーンへ移動させる。次いで、方向変換位置検出用受
光器１０が、方向変換用ビームＬ２を検出し、この信号
によりロボット１２を９０°右旋回させる。ロボット１
２は、走行方向検出用受光器９が方向変換用ビームＬ２
を検出しこれに沿って走行し、方向変換位置検出用受光
器１１が走行ガイド用ビームＬ１を受光すると、ロボッ
ト１２を停止させ、その位置でロボット１２を９０°左
旋回させる。ロボット１２は、図２に示す状態となり走
行方向検出用受光器９が走行ガイド用ビームＬ１を検出
し、走行ガイド用ビームＬ１に沿って作業を行いながら
走行する。

【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施
例においては、回転ミラー駆動用受光器７により回転ミ
ラー装置８を移動させているが、回転ミラー駆動用受光
器７は必ずしも必要ではなく、方向変換位置検出用受光
器１１の信号により、回転ミラー装置８を移動させ、所
定時間後、ロボット１２を走行させるようにしてもよ
い。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、レーザー発信器からのビームをハーフミラーで
２分し、一方のビームを走行用ガイド用ビームとして、
他方のビームを方向変換用ビームとして使用し、ロボッ
トが、走行ガイド用ビームから外れて走行すると、受光
器がこれを検出し方向修正動作を行い、受光器が方向変
換用ビームを入力すると、走行用ガイド用ビームを隣の
レーンに移動させた後、ロボットを自動的に方向変換さ
せて隣のレーンへ移動させるようにしたため、レーザー
ビームとミラーから構成される簡単なシステムでロボッ
トを無人で自動運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるロボットの走行パターンを示す
図

【図２】本発明のロボットの自動運転システムの１実施
例を示す構成図

【図３】本発明に係わる回転ミラー装置を示し図Ａは側
面図、図Ｂは正面図

【図４】本発明の作用を説明するための図

【符号の説明】

１…レーザー発振器、２…ハーフミラー、３、４、５、
６…固定ミラー ８…回転ミラー装置、９…走行方向検出用受光器 １０、１１…方向変換位置検出用受光器、１２…ロボッ
ト Ｌ１…走行ガイド用ビーム、Ｌ２…方向変換用ビーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業面を複数のレーンに分割しレーンを順
   次移動して種々の作業を行うロボットと、レーザー発振
   器からのレーザービームをハーフミラーで二分し、ロボ
   ットの走行方向に形成される走行ガイド用ビームと、ロ
   ボットの走行方向と直角に作業面の両端に形成される方
   向変換用ビームと、ロボット内に走行方向側に設けられ
   る走行方向検出用受光器と、ロボット内に走行方向と直
   角方向側に設けられる２つの方向変換位置検出用受光器
   とを備え、前記走行方向検出用受光器によりロボットを
   前記走行ガイド用ビームに沿って走行させ、前記方向変
   換位置検出用受光器が前記方向変換用ビームを検出する
   と、前記走行ガイド用ビームを隣のレーンに移動させた
   後、ロボットを左または右に９０゜旋回させ、前記方向
   変換位置検出用受光器が走行ガイド用ビームを検出する
   までロボット移動させた後、走行方向検出用受光器が走
   行ガイド用ビームを検出する位置までロボットを旋回さ
   せることを特徴とするロボットの自動運転システム。
2. 【請求項２】走行ガイド用ビームをロボットの走行方向
   に対して上下にスキャンさせることを特徴とする請求項
   １に記載のロボットの自動運転システム。