JPH10253372A - Recognition apparatus for position of moving body - Google Patents

Recognition apparatus for position of moving body

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JPH10253372A
JPH10253372A JP9082143A JP8214397A JPH10253372A JP H10253372 A JPH10253372 A JP H10253372A JP 9082143 A JP9082143 A JP 9082143A JP 8214397 A JP8214397 A JP 8214397A JP H10253372 A JPH10253372 A JP H10253372A
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JP
Japan
Prior art keywords
coordinates
moving body
turning
wheel
center
Prior art date
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Pending
Application number
JP9082143A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kikuo Hori
喜久雄 堀
Tomoya Futagami
智哉 二神
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Murata Machinery Ltd
Original Assignee
Murata Machinery Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10253372A publication Critical patent/JPH10253372A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a recognition apparatus by which the present position of a moving body can be recognized simply by a constitution wherein the running distance of a wheel and the swiveling angle of the moving body are found, the position of a swiveling center is decided by using them and the position of the moving body is found on the basis of the change portion of its coordinates. SOLUTION: Rotary encoders 4 which are attached to respective wheels measure the running distance Li of the wheels, and a gyro sensor 6 measures a swiveling angle Δθ. A division circuit 16 finds a distance (ri) up to a swiveling center from the respective wheels on the basis of the running distance Li and the swiveling angle Δθ. An intersection computing part 18 finds a swiveling center on the basis of the radius (ri) from the respective wheels on as to send its coordinates to a position computing part 20. The position computing part 20 finds the change portion of the coordinates of a running vehicle on the basis of the swiveling angle Δθ and the swiveling center R, and it finds new coordinates by adding previous coordinates P. When the running vehicle performs a linear motion and when the swiveling angle from the gyro sensor 6 is constant, it is regarded that the running vehicle performs the linear motion by the running distance Li, and the new coordinates P are found. A swiveling motion and the linear motion are changed over by switches S1 , S2 .

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の利用分野】この発明は、無人走行車等の移動体
の位置認識装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for recognizing the position of a moving object such as an unmanned vehicle.

【0002】[0002]

【従来技術】無人走行車等の移動体の走行には、現在位
置の認識が必要である。移動体の走行経路は短い時間の
範囲では直線あるいは円と近似でき、直線運動をしてい
る移動体の現在位置を求めるのは簡単である。問題は円
運動時の位置認識で、従来法では、移動体の各車輪の操
舵角から旋回中心への方向を求め、例えば4つの車輪か
ら旋回中心へ引いた線の交点に旋回中心が有るものとす
る。旋回中心が分かれば、移動体から旋回中心までの距
離(旋回半径)も判明し、現在位置は旋回中心から既知
半径の円周に沿って、車輪の回転数等から求めた走行距
離分進んだ点で定まることになる。
2. Description of the Related Art The traveling of a moving object such as an unmanned traveling vehicle requires recognition of a current position. The traveling path of the moving object can be approximated to a straight line or a circle in a short time range, and it is easy to obtain the current position of the moving object performing a linear motion. The problem is the position recognition at the time of circular motion. In the conventional method, the direction to the turning center is obtained from the steering angle of each wheel of the moving body. For example, the turning center is at the intersection of the lines drawn from four wheels to the turning center. And If the turning center is known, the distance from the moving body to the turning center (turning radius) is also known, and the current position is advanced along the circumference of the known radius from the turning center by the traveling distance calculated from the number of rotations of the wheels and the like. It will be determined by the point.

【0003】しかしながらこの手法では、操舵角を正確
に計測できることが位置認識の条件となる。操舵角の計
測には、各車輪に対して精密な調整を行い、車輪の向き
の変化を確実に測定できるようにする必要がある。この
調整は時間と高い技術とを要し、実際に精密な調整を施
すことは困難である。
However, in this method, the condition for position recognition is that the steering angle can be accurately measured. For the measurement of the steering angle, it is necessary to make a precise adjustment for each wheel so that a change in the direction of the wheel can be reliably measured. This adjustment requires time and a high technique, and it is difficult to make a precise adjustment in practice.

【0004】[0004]

【発明の課題】この発明の課題は、操舵角の調整無し
で、移動体の位置を認識できるようにすることにある
(請求項1〜3)。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make it possible to recognize the position of a moving body without adjusting the steering angle.

【0005】[0005]

【発明の構成】この発明は、移動体の位置の変化分を積
算して、移動体の現在位置を認識する装置において、前
記移動体は複数の車輪を備え、少なくともその2つの車
輪に回転数の検出手段を設けると共に、前記移動体の旋
回角を求めるための手段と、各車輪の回転数と前記の旋
回角を用いて各車輪から移動体の旋回中心までの距離を
求めるための手段と、各車輪を中心として旋回中心を通
る複数の円の交点から旋回中心の位置を求めるための手
段と、求めた旋回中心を中心に前記の旋回角だけ前記移
動体が旋回した際の位置の変化分と旋回前の座標とか
ら、移動体の新たな位置を求めるための手段とを設けた
ことを特徴とする。
The present invention relates to an apparatus for recognizing a current position of a moving body by integrating a change in the position of the moving body, wherein the moving body has a plurality of wheels, and at least two of the wheels have rotation speeds. Means for obtaining the turning angle of the moving body, and means for obtaining the distance from each wheel to the turning center of the moving body using the rotation speed of each wheel and the turning angle. Means for determining the position of the turning center from the intersection of a plurality of circles passing through the turning center about each wheel, and a change in the position when the moving body turns by the turning angle about the obtained turning center. Means for obtaining a new position of the moving body from the minute and the coordinates before the turn is provided.

【0006】好ましくは、移動体は所定の走行経路を無
軌道で走行する無人走行車で、走行経路の所定位置にマ
ークを設けると共に、前記移動体にマークに対する移動
体の位置を求めて、現在位置を校正するための手段を設
ける。
Preferably, the moving body is an unmanned vehicle that travels along a predetermined traveling route on a trackless basis, and a mark is provided at a predetermined position on the traveling route. A means for calibrating is provided.

【0007】また好ましくは、旋回角を求めるための手
段を、光ジャイロセンサで構成する。
Preferably, the means for determining the turning angle is constituted by an optical gyro sensor.

【0008】[0008]

【発明の作用と効果】この発明では、移動体の少なくと
も2つの車輪にロータリーエンコーダ等の回転数の検出
手段を設けて、各車輪の走行距離を求める。またジャイ
ロセンサ等の旋回角を求める手段を設けて、車輪の回転
数と旋回角から、各車輪から移動体の旋回中心までの距
離を求める。例えば旋回中心から各車輪までの距離をr
iとし、各車輪の走行距離をLi、旋回角を△θとする
と、車輪は半径riの円周上で角度△θの弧を走行した
ものと考えられるので、 ri=Li/△θ の関係があ
る。そこで各車輪から旋回中心までの距離が定まる。
According to the present invention, at least two wheels of the moving body are provided with means for detecting the number of revolutions such as a rotary encoder, and the traveling distance of each wheel is obtained. In addition, a means for obtaining a turning angle such as a gyro sensor is provided, and a distance from each wheel to the turning center of the moving body is obtained from the number of rotations and the turning angle of the wheel. For example, the distance from the turning center to each wheel is r
If the travel distance of each wheel is Li and the turning angle is △ θ, it is considered that the wheel has traveled an arc of an angle △ θ on the circumference of the radius ri, so the relation of ri = Li / △ θ There is. Then, the distance from each wheel to the turning center is determined.

【0009】移動体の少なくとも2つの車輪に回転数の
検出手段を設けたので、車輪を中心として旋回中心を通
る円が2つ以上求まる。そこでこれらの円の交点から旋
回中心の位置が定まる。旋回中心の位置が定まると、移
動体はこの点を中心として旋回角△θだけ旋回したもの
と考えられる。これが移動体の座標の変化分である。そ
こで前回の移動体の座標に、座標の変化分を加えること
によって移動体の現在位置を認識することができる。
Since at least two wheels of the moving body are provided with means for detecting the number of revolutions, two or more circles passing through the turning center with the wheel as the center can be obtained. Therefore, the position of the turning center is determined from the intersection of these circles. When the position of the turning center is determined, it is considered that the moving object has turned around this point by the turning angle △ θ. This is the change in the coordinates of the moving object. Therefore, the current position of the moving object can be recognized by adding a change in the coordinates to the coordinates of the previous moving object.

【0010】この発明では、移動体の現在位置の認識
に、車輪の操舵角を必要としない。このためこの発明で
は、簡単に移動体の現在位置を認識することができる。
According to the present invention, the steering angle of the wheels is not required for recognizing the current position of the moving body. Therefore, according to the present invention, the current position of the moving object can be easily recognized.

【0011】移動体の種類は任意であるが、好ましくは
所定の限られた走行経路を無軌道で走行する無人走行車
とし、走行経路の所定位置にマークを設ける。そして移
動体にはマークに対する移動体の位置を求めるための手
段を設けて、位置認識の結果を校正するようにする。旋
回角を求めるための手段としてはジンバル型のジャイロ
センサ等でも良いが、好ましくは光ジャイロセンサ、特
に好ましくは光ファイバジャイロセンサを用いる。光ジ
ャイロセンサはジンバル型のメカニカルなジャイロセン
サに比べて安価であり、かつ長寿命である。またメカニ
カルなジャイロセンサでは、ジンバルの回転が安定する
まで長時間ウォームアップする必要があるが、光ジャイ
ロセンサでは数分程度のウォームアップで計測を開始で
きる。
Although the type of the moving body is arbitrary, it is preferably an unmanned traveling vehicle traveling on a predetermined limited traveling route without a track, and a mark is provided at a predetermined position on the traveling route. The moving body is provided with a means for determining the position of the moving body with respect to the mark, and the result of the position recognition is calibrated. As a means for determining the turning angle, a gimbal type gyro sensor or the like may be used, but preferably an optical gyro sensor, particularly preferably an optical fiber gyro sensor is used. The optical gyro sensor is inexpensive and has a long service life as compared with a gimbal type mechanical gyro sensor. A mechanical gyro sensor needs to warm up for a long time until the rotation of the gimbal is stabilized, but an optical gyro sensor can start measurement in a few minutes.

【0012】[0012]

【実施例】図1〜図7に実施例を示す。図1に位置認識
装置の構成を示すと、1は工場や倉庫等で無人で物品を
搬送するための無人走行車で、2Rは右側の前輪、2L
は左側の前輪で、同様に3Rは右側の後輪で、3Lは左
側の後輪である。各車輪にはロータリーエンコーダ4を
取り付けて車輪の回転数を測定する。ロータリーエンコ
ーダ4は少なくとも2つの車輪に取り付ければよく、ま
た車輪の回転数を検出し得るものであれば任意のセンサ
を用いることができる。6は光ファイバジャイロセンサ
で、8は位置認識部、10はCCDカメラで他のカメラ
でも良い。12はキャリブレーション部で、CCDカメ
ラ10で撮影したマークの画像により現在位置を校正す
るためのものである。また14はアンテナで、ホストコ
ンピュータ等から走行指令を受信する。
1 to 7 show an embodiment. FIG. 1 shows the configuration of a position recognition device. Reference numeral 1 denotes an unmanned traveling vehicle for unmannedly transporting articles in factories, warehouses, and the like, and 2R denotes a right front wheel and 2L.
Is a left front wheel, 3R is a right rear wheel, and 3L is a left rear wheel. A rotary encoder 4 is attached to each wheel to measure the number of rotations of the wheel. The rotary encoder 4 may be attached to at least two wheels, and any sensor can be used as long as it can detect the number of rotations of the wheels. Reference numeral 6 denotes an optical fiber gyro sensor, 8 denotes a position recognition unit, and 10 denotes a CCD camera, which may be another camera. Reference numeral 12 denotes a calibration unit for calibrating the current position based on the image of the mark taken by the CCD camera 10. Reference numeral 14 denotes an antenna for receiving a travel command from a host computer or the like.

【0013】図2に各センサからの信号の処理を示す
と、16は除算部で、ロータリーエンコーダ4で求めた
走行距離Li(iは1〜4で、車輪番号を示す)をジャイ
ロセンサ6で求めた旋回角△θで除算し、各車輪から旋
回中心までの距離ri(iは1〜4)を求める。18は交
点算出部で、各車輪から半径riの円を引いた際の交点
を求め、この点を無人走行車1の旋回中心とする。旋回
中心の座標Rは位置算出部20に送られ、旋回中心Rを
中心として、旋回角△θだけ無人走行車1が旋回運動し
たものとし、この間の無人走行車1の座標の変化分△P
を求める。そして△Pを以前の座標Pに加えると新たな
座標が求まる。
FIG. 2 shows the processing of signals from the respective sensors. Reference numeral 16 denotes a division unit, and the gyro sensor 6 calculates the travel distance Li (i is 1 to 4 and indicates a wheel number) obtained by the rotary encoder 4. The distance ri (i is 1 to 4) from each wheel to the turning center is obtained by dividing by the obtained turning angle △ θ. Reference numeral 18 denotes an intersection calculation unit that obtains an intersection when a circle having a radius ri is drawn from each wheel, and uses this point as the turning center of the unmanned vehicle 1. The coordinates R of the turning center are sent to the position calculation unit 20, and it is assumed that the unmanned traveling vehicle 1 makes a turning motion around the turning center R by the turning angle △ θ, and a change ΔP in the coordinates of the unmanned traveling vehicle 1 during this period.
Ask for. Then, new coordinates are obtained by adding ΔP to the previous coordinates P.

【0014】以上の処理は無人走行車1が旋回している
際の処理であり、ジャイロセンサ6は位置算出部20に
θの変化を報告しており、θが一定で無人走行車1が直
線運動している場合、以前と同じ方向に各車輪の走行距
離Liだけ無人走行車1が直線移動したものとして新た
な位置Pを求める。旋回運動と直線運動とで処理を切り
替えるのに用いるのがスイッチS1,S2で、θが一定
の直線運動時にはスイッチS1を閉じて、除算部16や
交点算出部18は用いない。また旋回運動時にはスイッ
チS2を閉じて、上記のようにして新たな位置Pを求め
る。
The above process is a process when the unmanned traveling vehicle 1 is turning, and the gyro sensor 6 reports the change of θ to the position calculating unit 20. If the vehicle is moving, a new position P is obtained assuming that the unmanned traveling vehicle 1 has moved linearly in the same direction as before by the traveling distance Li of each wheel. Switches S1 and S2 are used to switch the processing between the turning motion and the linear motion. During the linear motion in which θ is constant, the switch S1 is closed, and the dividing unit 16 and the intersection calculating unit 18 are not used. During the turning motion, the switch S2 is closed, and a new position P is obtained as described above.

【0015】キャリブレーション部12は変位算出部2
2とマークの位置を記憶したマップ23とからなり、位
置算出部20から入力された無人走行車1の座標Pとか
ら、どのマークを観察しているかを決定して、そのマー
ク座標Mpを出力する。一方変位算出部22は、例えば
マークの2点をCCDカメラ10で撮影し、三角測量の
原理に従ってマークに対するCCDカメラ10の変位を
算出する。この変位を2次元座標でQとすると、 Mp
+Q で無人走行車1の座標が定まり、これを位置算出
部20にフィードバックして現在位置を校正する。
The calibration unit 12 includes a displacement calculation unit 2
2 and a map 23 storing the positions of the marks, the coordinates P of the unmanned traveling vehicle 1 input from the position calculator 20 determine which mark is being observed, and output the mark coordinates Mp. I do. On the other hand, the displacement calculation unit 22 captures, for example, two points of the mark with the CCD camera 10 and calculates the displacement of the CCD camera 10 with respect to the mark according to the principle of triangulation. Assuming that this displacement is Q in two-dimensional coordinates, Mp
The coordinates of the unmanned vehicle 1 are determined by + Q, and the coordinates are fed back to the position calculator 20 to calibrate the current position.

【0016】図3に光ファイバジャイロセンサの構成を
示すと、24はレーザダイオード等の光源で、25はフ
ォトダイオード等の検出器である。26はカプラーで、
光源24からの光を分岐させて両側から光ファイバ27
に送り、また光ファイバ27から戻った光を検出器25
へ送る。無人走行車1が旋回している場合、リング状の
光ファイバ27を時計回りに回る光と、反時計回りに回
る光との間には位相差が生じ、この位相差を検出器25
で検出する。そしてこの位相差は無人走行車1の角速度
(θの変化率)に比例し、これから旋回角△θを求め
る。光ファイバジャイロセンサ6はジンバル等のメカニ
カルな可動部が無いので長寿命である。またジンバルの
ように回転が安定するのを待つ必要が無いので、ウォー
ムアップ時間が数分程度と極めて短く、精密な調整が不
要なので安価である。
FIG. 3 shows the configuration of the optical fiber gyro sensor. Reference numeral 24 denotes a light source such as a laser diode, and reference numeral 25 denotes a detector such as a photodiode. 26 is a coupler,
The light from the light source 24 is split and the optical fibers 27 are split from both sides.
And returns the light from the optical fiber 27 to the detector 25.
Send to When the unmanned traveling vehicle 1 is turning, a phase difference is generated between the light rotating clockwise through the ring-shaped optical fiber 27 and the light rotating counterclockwise, and this phase difference is detected by the detector 25.
To detect. The phase difference is proportional to the angular velocity (rate of change of θ) of the unmanned vehicle 1, and the turning angle △ θ is determined from this. The optical fiber gyro sensor 6 has a long life because there is no mechanical movable part such as a gimbal. In addition, since it is not necessary to wait for the rotation to stabilize unlike a gimbal, the warm-up time is extremely short, about several minutes, and precise adjustment is unnecessary, so that the cost is low.

【0017】図4に、車輪から旋回中心までの距離ri
の算出を示す。短時間での無人走行車1の運動は旋回を
伴う場合、旋回中心を中心とした弧状の運動と近似でき
る。そして弧の長さLはロータリーエンコーダ4により
車輪の回転数から求めることができる。またこの弧の弧
Liの角△θはジャイロセンサ6で求めることができ
る。旋回中心から車輪までの距離riと弧の長さLiとの
間には、 Li=ri/△θ の関係がある。このように
してロータリーエンコーダ4で求めた走行距離Liとジ
ャイロセンサで求めた旋回角△θとから、距離riを容
易に求めることができる。
FIG. 4 shows the distance ri from the wheel to the turning center.
Is shown. When the movement of the unmanned traveling vehicle 1 in a short time involves turning, it can be approximated to an arc-shaped movement centered on the turning center. The length L of the arc can be obtained from the rotation speed of the wheel by the rotary encoder 4. The angle △ θ of the arc Li of this arc can be obtained by the gyro sensor 6. There is a relationship Li = ri / iθ between the distance ri from the turning center to the wheel and the arc length Li. Thus, the distance ri can be easily obtained from the traveling distance Li obtained by the rotary encoder 4 and the turning angle △ θ obtained by the gyro sensor.

【0018】なおここで車輪自体の向きが精密に分かっ
ていれば、図4から直ちに旋回中心の座標も判明する。
しかしながらこのためには各車輪の車軸の向きを精密に
調整し、かつ車軸の向きの変化を操舵角として精密に測
定する必要がある。そしてこの測定は極めて困難であ
る。そこでこの発明では、複数の車輪に対して旋回中心
までの距離riを求めて、これらから旋回中心の座標R
を求める。
Here, if the direction of the wheel itself is known precisely, the coordinates of the turning center can be found immediately from FIG.
However, for this purpose, it is necessary to precisely adjust the direction of the axle of each wheel and accurately measure the change in the direction of the axle as the steering angle. And this measurement is extremely difficult. Thus, in the present invention, the distance ri to the turning center is obtained for a plurality of wheels, and the coordinates R of the turning center are obtained from these.
Ask for.

【0019】この機構を図5に示すと、例えば右前輪2
Rと左後輪3Lとについて、旋回中心までの距離を各々
求めたものとする。すると実際の旋回中心は右前輪2R
から所定の半径の円と左後輪3Lから所定の半径の円と
の交点に存在する。実施例では4つの車輪に各々ロータ
リーエンコーダ4を設けるので、演算で求まる交点の数
はさらに増加し、これらを平均化してより精密に旋回中
心の座標Rを求めることができる。
FIG. 5 shows this mechanism.
For R and the left rear wheel 3L, the distance to the turning center is determined. Then the actual turning center is the right front wheel 2R
And a circle having a predetermined radius from the left rear wheel 3L. In the embodiment, since the rotary encoder 4 is provided for each of the four wheels, the number of intersections obtained by calculation further increases, and these can be averaged to more accurately determine the coordinates R of the turning center.

【0020】旋回中心の座標Rが求まると、この間の無
人走行車1の位置の変化△Pは、旋回中心Rを中心とし
て旋回角△θだけ移動した点で定まる。無人走行車1の
元の座標に基づいて各車輪の元の座標が定まり、それに
基づいて旋回中心Rの座標が求まる。次に定まった旋回
中心の座標Rと旋回角△θとにより無人走行車1の位置
の変化分△Pが定まる。そして元の座標Pに△Pを加算
すると、無人走行車1の新たな座標が求まる。このステ
ップを繰り返すと、旋回運動が続く間の無人走行車1の
座標をほぼ連続的に求めることができる。また直線運動
の場合、それ以前の旋回角△θの積算値から、直線運動
時の無人走行車1の進行方向が判明する。ここで各車輪
の走行距離は直線運動では一定で、無人走行車1の運動
方向の向きに各車輪の走行距離だけ前進したものとして
新たな座標が定まる。
When the coordinates R of the turning center are determined, the change ΔP in the position of the unmanned traveling vehicle 1 during this time is determined at a point where the unmanned vehicle 1 has moved by the turning angle Δθ about the turning center R. The original coordinates of each wheel are determined based on the original coordinates of the unmanned traveling vehicle 1, and the coordinates of the turning center R are determined based on the original coordinates. Next, the change ΔP in the position of the unmanned traveling vehicle 1 is determined by the determined turning center coordinate R and the turning angle Δθ. Then, when ΔP is added to the original coordinates P, new coordinates of the unmanned traveling vehicle 1 are obtained. By repeating this step, the coordinates of the unmanned traveling vehicle 1 during the turning motion can be obtained almost continuously. In the case of the linear motion, the traveling direction of the unmanned traveling vehicle 1 during the linear motion is determined from the integrated value of the turning angle △ θ before that. Here, the traveling distance of each wheel is constant in the linear motion, and new coordinates are determined assuming that the traveling distance of each wheel advances in the direction of the movement direction of the unmanned traveling vehicle 1.

【0021】図6に位置認識のキャリブレーションを示
す。無人走行車1は所定の走行経路を走行するが、この
走行経路には分岐やループ等があり、また許された走行
経路の幅の中で実際にどの位置を走行するかは様々であ
る。そして走行経路に沿って複数の位置にマーク30が
設置してある。このマーク30は図6のように線分とこ
れらの交点や端点からなるもので、幾何学的にはグラフ
として処理し得るものである。さてCCDカメラ10で
マーク30を撮影すると、マーク上の例えば2点を用い
て三角測量の原理により、マーク30に対するカメラ1
0の位置を求めることができる。例えば図6の場合、マ
ーク30の2点31,32を用いてカメラ10の位置を
求める。
FIG. 6 shows calibration for position recognition. The unmanned traveling vehicle 1 travels on a predetermined traveling route. The traveling route has a branch, a loop, and the like, and various positions actually travel within the width of the permitted traveling route. Marks 30 are provided at a plurality of positions along the traveling route. As shown in FIG. 6, the mark 30 is composed of line segments and their intersections and end points, and can be geometrically processed as a graph. Now, when the mark 30 is photographed by the CCD camera 10, the camera 1 with respect to the mark 30 is formed based on the principle of triangulation using, for example, two points on the mark.
The position of 0 can be determined. For example, in the case of FIG. 6, the position of the camera 10 is obtained using the two points 31 and 32 of the mark 30.

【0022】図2に示したように、キャリブレーション
部12にはマップ23があり、走行経路上の各マークの
座標が記録してある。そして無人走行車1のキャリブレ
ーション前の座標は位置算出部20で求まり、これから
どのマークを見ているのかが分かる。なおマークを取り
違えることを防ぐためには、マーク毎にパターンを変
え、マップ23に各マーク毎のパターンを記録しておけ
ば良い。さてCCDカメラ10で撮影した画像により、
マーク30を基準とする無人走行車1の座標Qが定ま
り、マーク30の座標はマップ23でMpとして既知で
ある。そこでMp+Q が無人走行車1の実際の座標と
なり、これを用いて位置算出部20をキャリブレーショ
ンする。
As shown in FIG. 2, the calibration section 12 has a map 23 in which the coordinates of each mark on the traveling route are recorded. The coordinates of the unmanned traveling vehicle 1 before calibration are obtained by the position calculation unit 20, and it is possible to know which mark the user is looking at from this. In order to prevent the marks from being confused, the pattern may be changed for each mark, and the pattern for each mark may be recorded in the map 23. Now, according to the image taken by the CCD camera 10,
The coordinates Q of the unmanned traveling vehicle 1 based on the mark 30 are determined, and the coordinates of the mark 30 are known as Mp in the map 23. Therefore, Mp + Q becomes the actual coordinates of the unmanned vehicle 1, and the position calculator 20 is calibrated using this.

【0023】このようにすれば走行経路に凹凸等があ
り、これらによって旋回中心Rの座標の検出精度が低下
することを補うことができる。即ち図4,図5では無人
走行車1は平でスリップの無い平面を走行するものと仮
定してあるが、走行経路に凹凸があれば、ロータリーエ
ンコーダ4で求めた各車輪の走行距離と、実際の走行距
離とが異なり、その分の誤差が生じることになる。そし
てこのような誤差は積算されると徐々に増加する。そこ
で走行経路にマーク30を設けることにより、誤差の累
積を防止できる。
In this way, it is possible to compensate for a decrease in the accuracy of detecting the coordinates of the turning center R due to unevenness or the like in the traveling route. That is, in FIGS. 4 and 5, it is assumed that the unmanned traveling vehicle 1 travels on a flat, non-slip plane. However, if the traveling route has irregularities, the traveling distance of each wheel obtained by the rotary encoder 4 and The actual traveling distance is different, and an error corresponding to the actual traveling distance occurs. Such errors gradually increase when integrated. Therefore, by providing the mark 30 on the traveling route, accumulation of errors can be prevented.

【0024】図7に、実施例での位置認識のアルゴリズ
ムを示す。無人走行車1は例えば1日に1回ジャイロセ
ンサ6をウォームアップし、かつマークが存在する位置
の付近でCCDカメラ10でそのマークを撮影し、初期
位置をキャリブレーションするものとする。このように
して位置の初期値Pを求める。また旋回角△θの初期値
は0で、最初の運動方向が角度θの0方向の向きとな
る。無人走行車1が走行を開始すると、角θが変化する
か否かから直線運動か旋回運動かを判別し、直線運動で
あれば各車輪の走行距離Liをそのまま無人走行車1の
走行距離とし、角度θを用いて走行方向を決定して新た
な座標Pを得る。
FIG. 7 shows an algorithm of position recognition in the embodiment. It is assumed that the unmanned traveling vehicle 1 warms up the gyro sensor 6, for example, once a day, captures the mark with the CCD camera 10 near the position where the mark exists, and calibrates the initial position. Thus, the initial value P of the position is obtained. The initial value of the turning angle △ θ is 0, and the initial motion direction is the direction of the angle θ in the 0 direction. When the unmanned traveling vehicle 1 starts traveling, it is determined whether or not the angle θ changes, whether it is a linear motion or a turning motion. If it is a linear motion, the traveling distance Li of each wheel is used as the traveling distance of the unmanned traveling vehicle 1 as it is. , The traveling direction is determined using the angle θ, and a new coordinate P is obtained.

【0025】旋回運動を伴う場合、図4のようにして各
車輪に対して旋回中心までの距離riを求める。次に図
5のようにして各車輪から半径riの円の交点を求め、
この交点を旋回中心とし座標をRとする。旋回中心から
無人走行車1の重心までの距離をρとすると、ρは無人
走行車1の元の重心座標と旋回中心Rの座標の差で定ま
り、旋回に伴う位置の変化△Pはρ△θで定まる。そし
て無人走行車1の座標を△Pだけ修正することにより新
たな座標が定まる。
When a turning motion is involved, the distance ri to the turning center is determined for each wheel as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 5, the intersection of the circle with the radius ri is obtained from each wheel.
The intersection is defined as the turning center and the coordinates are set as R. Assuming that the distance from the turning center to the center of gravity of the unmanned traveling vehicle 1 is ρ, ρ is determined by the difference between the original center-of-gravity coordinates of the unmanned traveling vehicle 1 and the coordinates of the turning center R, and the change in position due to the turning {P is ρ} It is determined by θ. Then, new coordinates are determined by correcting the coordinates of the unmanned traveling vehicle 1 by ΔP.

【0026】無人走行車がマーク30の付近を通過する
と、CCDカメラ10を用いてマーク上の2点を観察
し、これから三角測量の原理でマークからの変位Qを求
める。そしてマップ23からマークの座標Mpを求め、
P=Mp+Q として座標位置を校正する。
When the unmanned vehicle passes near the mark 30, two points on the mark are observed using the CCD camera 10, and a displacement Q from the mark is determined from the triangulation principle. Then, the coordinates Mp of the mark are obtained from the map 23,
Calibrate the coordinate position as P = Mp + Q.

【0027】これらの結果、操舵角の測定無しで無人走
行車1の現在位置を認識でき、マーク30とCCDカメ
ラ10で現在位置を校正でき、かつジャイロセンサには
安価で長寿命かつウォーミングアップが容易な光ファイ
バジャイロセンサ6を用いることができる。
As a result, the current position of the unmanned vehicle 1 can be recognized without measuring the steering angle, the current position can be calibrated by the mark 30 and the CCD camera 10, and the gyro sensor is inexpensive, has a long life and is easy to warm up. The optical fiber gyro sensor 6 can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例の移動体の位置認識装置の配置を示す
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement of a moving object position recognition apparatus according to an embodiment.

【図2】 実施例の移動体の位置認識装置のブロック図FIG. 2 is a block diagram of a position recognition device for a moving object according to the embodiment;

【図3】 実施例で用いた光ファイバジャイロセンサの
構成を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical fiber gyro sensor used in the embodiment.

【図4】 実施例での車輪から旋回中心までの距離の算
出を示すを特性図
FIG. 4 is a characteristic diagram showing calculation of a distance from a wheel to a turning center in the embodiment.

【図5】 実施例での旋回中心の決定と車両座標の変化
分の算出を示す特性図
FIG. 5 is a characteristic diagram showing determination of a turning center and calculation of a change in vehicle coordinates in the embodiment.

【図6】 実施例でのカメラとマークによる座標キャリ
ブレーションを示す特性図
FIG. 6 is a characteristic diagram showing coordinate calibration using a camera and a mark in the embodiment.

【図7】 実施例での移動体の位置認識アルゴリズムを
示すフローチャート
FIG. 7 is a flowchart illustrating a position recognition algorithm of a moving object in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 無人走行車 2R,2L 前輪 3R,3L 後輪 4 ロータリーエンコーダ 6 光ファイバジャイロセンサ 8 位置認識部 10 CCDカメラ 12 キャリブレーション部 14 アンテナ 16 除算部 18 交点算出部 20 位置算出部 22 変位算出部 23 マップ 24 光源 25 検出器 26 カプラー 27 光ファイバ 30 マーク 31,32 マーク上の点 S1,S2 スイッチ Reference Signs List 1 unmanned traveling vehicle 2R, 2L front wheel 3R, 3L rear wheel 4 rotary encoder 6 optical fiber gyro sensor 8 position recognition unit 10 CCD camera 12 calibration unit 14 antenna 16 division unit 18 intersection calculation unit 20 position calculation unit 22 displacement calculation unit 23 Map 24 Light source 25 Detector 26 Coupler 27 Optical fiber 30 Mark 31, 32 Point on mark S1, S2 Switch

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動体の位置の変化分を積算して、移動
体の現在位置を認識する装置において、 前記移動体は複数の車輪を備え、少なくともその2つの
車輪に回転数の検出手段を設けると共に、前記移動体の
旋回角を求めるための手段と、各車輪の回転数と前記の
旋回角を用いて各車輪から移動体の旋回中心までの距離
を求めるための手段と、各車輪を中心として旋回中心を
通る複数の円の交点から旋回中心の位置を求めるための
手段と、求めた旋回中心を中心に前記の旋回角だけ前記
移動体が旋回した際の位置の変化分と旋回前の座標とか
ら、移動体の新たな位置を求めるための手段とを設けた
ことを特徴とする、移動体の位置認識装置。
1. A device for recognizing a current position of a moving body by integrating a change in position of the moving body, wherein the moving body has a plurality of wheels, and at least two of the wheels have rotation number detecting means. Along with providing, means for determining the turning angle of the moving body, means for determining the distance from each wheel to the center of turning of the moving body using the rotation speed of each wheel and the turning angle, Means for determining the position of the turning center from the intersection of a plurality of circles passing through the turning center as a center, and a change in position when the moving body turns by the turning angle about the obtained turning center and before turning. And a means for determining a new position of the moving object from the coordinates of the moving object.
【請求項2】 前記移動体は所定の走行経路を無軌道で
走行する無人走行車で、前記走行経路の所定位置にマー
クを設けると共に、前記移動体にマークに対する移動体
の位置を求めて、現在位置を校正するための手段を設け
たことを特徴とする、請求項1の移動体の位置認識装
置。
2. The vehicle according to claim 1, wherein the moving body is an unmanned vehicle that travels along a predetermined traveling route on an untracked path, and a mark is provided at a predetermined position on the traveling route. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising means for calibrating the position.
【請求項3】 前記旋回角を求めるための手段を、光ジ
ャイロセンサで構成したことを特徴とする、請求項1ま
たは2の移動体の位置認識装置。
3. The moving object position recognition apparatus according to claim 1, wherein the means for obtaining the turning angle is constituted by an optical gyro sensor.
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