JPH11161328A - 自走式ロボットの位置確認装置および位置確認方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行ルートに沿って複数の障害物が存在する
場合においても、正確な位置を得ることのできる自走式
ロボットの位置確認方法を得る。 【解決手段】 自走式ロボットの走行方向および走行速
度から一定時間経過後の位置を推定（ステップＳ１，Ｓ
２）し、この推定結果に基づいて予め設定された障害物
の位置情報から前記障害物の中の所定の障害物までの距
離を推定し（ステップＳ５）、自走式ロボットに設けら
れた距離センサによって得られた測距値と前記推定距離
とから所定の推定距離を選別し（ステップＳ８）、選別
された推定距離から各距離センサの前記測距値を減算処
理し（ステップＳ９）、得られた結果から自走式ロボッ
トの位置の補正する（ステップＳ１０）方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置を測定しなが
ら走行する自走式のロボットに関し、特に、周囲の壁や
柱などの障害物の位置情報が既知である場合における自
走式ロボットの位置確認装置および位置確認方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】距離センサ等によって周囲の障害物との
位置関係から自己の座標位置を割り出し、走行を制御す
る位置確認装置を備えた自走式ロボットが知られてい
る。このような自走式ロボットは、床面等に敷設された
識別標識から自己の位置を確認しながら走行するもの
や、例えば特開平８−９５６３７号公報や特開平５−２
５７５３０号公報に記載されている自走式ロボットのよ
うに、自走式ロボットの前後や側方に距離センサを備
え、この距離センサで周囲の障害物までの距離を測定し
ながら自己の位置を割り出し、走行するものがある。特
に、特開平５−２５７５３０号公報に記載されている自
走式ロボットは、自走式ロボットの走行方向，走行距離
から一定時間経過後の推定距離を割り出すとともに、距
離センサによる障害物までの測距値を求め、前記推定距
離と前記測距値とから絶対座標系における自走式ロボッ
トの位置を較正することができるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の自走式ロボットは、床面などに識別標識を設置
する必要があるため、床面等の加工が必要となり、コス
ト的に高くなるという問題がある。また、距離センサと
して超音波のような一定の拡がり角を有する測定波を使
用した場合、異なる走行ルートを走行しているにも関わ
らず自己の位置を同一のものとして認識してしまうとい
う問題がある。

【０００４】つまり、図５に示すように、壁面Ｗと自走
式ロボットＲとの間に複数本の柱Ｐ１〜Ｐ９が存在する
場合において、自走式ロボットＲがＹ１またはＹ２のい
ずれの走行ルートを走行しても、一定の測定範囲Ｅを有
する距離センサによって測定される障害物は、位置Ｘ１
においては柱Ｐ２（ルートＹ１の場合）または柱Ｐ３
（同（Ｙ２の場合）であり、位置Ｘ２においては柱Ｐ
４，７（ルートＹ１の場合）または柱Ｐ６，９（同（Ｙ
２の場合）であるから、両者の位置座標は全く同じに認
識されてしまうという不具合がある。このような不具合
は、特に、柱等の複数の障害物が存在する水中において
拡がり角が大きい超音波を使用した場合に生じやすい。
このような不都合は、前記した特開平５−２５７５３０
号公報に記載の自走式ロボットにおいても解決すること
はできない。

【０００５】本発明は上記の問題点にかんがみてなされ
たものであり、床面等を加工する必要がなく、距離セン
サが一定の拡がり角を有し、走行ルートに沿って柱のよ
うな複数の障害物が存在する場合においても、自走式ロ
ボットの正確な位置を得ることのできる自走式ロボット
の位置確認装置および位置確認方法を提供しようとする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の自走式ロボットの位置確認装置は、
周囲の障害物との距離を距離センサで測定し、自己の位
置座標を確認しながら自走式ロボットの走行の制御を行
う自走式ロボットの位置確認装置において、一定時間経
過後の位置を自走式ロボットの走行速度と走行方向から
推定する位置推定部と、予め入力された障害物の位置情
報を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記障
害物のうちの所定の障害物までの推定距離を、前記位置
推定部によって推定された自走式ロボットの推定位置か
ら演算処理によって割り出す測距推定値演算部と、前記
距離センサによって前記障害物までの測距値を求める測
距値演算部と、前記推定距離と前記測距値とを比較して
所定の前記推定距離を選別し、選別された前記所定の推
定距離と前記測距値とから自走式ロボットの位置誤差を
算出する位置誤差演算部と、この位置誤差演算部の算出
結果に基づいて自走式ロボットの補正位置を求める位置
補正部とから構成した。

【０００７】この構成により、位置推定部は自走式ロボ
ットの走行速度と走行方向から所定時間経過後の推定位
置を求め、測距推定値演算部はこの推定位置に基づいて
既知の障害物の中の所定の障害物までの推定距離を全て
求める。従って、所定の障害物が複数存在する場合に
は、前記推定距離を複数求められることになる。位置誤
差演算部は、前記推定距離が複数ある場合には、前記推
定距離と前記測距値とを比較して所定の前記推定距離を
選別する。このようにして選別された推定距離が、特定
の障害物までの距離（推定距離）となる。位置誤差演算
部は、さらに選別された前記推定距離と前記測距値との
差を演算処理して自走式ロボットの位置誤差を求める。
このようにして、距離センサが一定の拡がり角を有し、
走行ルートに沿って柱のような複数の障害物が存在する
場合においても、自走式ロボットの正確な位置を得るこ
とができる。

【０００８】請求項２記載の自走式ロボットの位置確認
装置は、請求項１記載の自走式ロボットの位置確認装置
において、前記距離センサは、自走式ロボットの前後お
よび左右の４か所に設けられているものとして構成し
た。この構成により、水中で超音波のような測定波を使
用する場合においても、水温設定誤差による測距誤差を
キャンセルすることができる。

【０００９】請求項３記載の自走式ロボットの位置確認
装置は、請求項２に記載の自走式ロボットの位置確認装
置において、前記位置誤差演算部は、前記推定距離のう
ち各前記距離センサの測距値との差が最も小さくなる前
記推定距離を選別し、選別した前記推定距離と前記測距
値との差を位置誤差Δｆ，Δｂ，Δｌ，Δｒとし、この
位置誤差Δｆ，Δｂ，Δｌ，Δｒを前記位置補正部で、

【００１０】

【数１】 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ （Δｆcos θ＋Δｂcos （θ＋Π））／２ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ （Δｌcos θ＋Δｒsin （θ＋Π））／２

【００１１】［Ｘ′，Ｙ′：推定位置の座標値 θ：
走行方向 Δｆ：前方側の位置誤差Δｂ：後方側の位
置誤差 Δｌ：左方側の位置誤差 Δｒ：右方側の位置
誤差］の演算式により、自走式ロボットの位置を決定す
るものとした。この構成により、距離センサが一定の拡
がり角を有し、走行ルートに沿って柱のような複数の障
害物が存在する場合において、前記位置誤差演算部が選
別した前記推定距離にかかる障害物がすなわち距離セン
サによって測距値が得られた障害物であり、選別された
前記推定距離と前記測距値とを比較することによって自
走式ロボットの位置誤差を求めることができる。従っ
て、得られた位置誤差を上記の式に代入することによっ
て、簡単に自走式ロボットの正確な位置（Ｘ″，Ｙ″）
を求めることができる。

【００１２】請求項４記載の自走式ロボットの位置確認
装置は、請求項１記載の自走式ロボットの位置確認装置
において、前記距離センサは、自走式ロボットの前また
は後および左または右の２か所に設けられているものと
して構成した。水中のように水温設定誤差による測距誤
差をキャンセルする必要のない場合には、自走式ロボッ
トの前または後および左または右のいずれか２か所に距
離センサを設ければ十分であり、距離センサの数を減ら
して自走式ロボットを安価に製造することができる。

【００１３】請求項５記載の自走式ロボットの位置確認
装置は、請求項４に記載の自走式ロボットの位置確認装
置において、前記位置誤差演算部は、前記推定距離のう
ち各前記距離センサの測距値との差が最も小さくなる前
記推定距離を選別し、選別した前記推定距離と前記測距
値との差を位置誤差ΔｆまたはΔｂおよびΔｌまたはΔ
ｒとし、この位置誤差ΔｆまたはΔｂおよびΔｌまたは
Δｒを前記位置補正部で、

【００１４】

【数２】 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ Δｆcos θ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ Δｌcos θ

【００１５】［Ｘ′，Ｙ′：推定位置の座標値 θ：
走行方向 Δｆ：前方側の位置誤差Δｂ：後方側の位
置誤差 Δｌ：左方側の位置誤差 Δｒ：右方側の位置
誤差］の演算式により、自走式ロボットの位置を決定す
るものとした。この構成により、距離センサが一定の拡
がり角を有し、走行ルートに沿って柱のような複数の障
害物が存在する場合において、距離センサが自走式ロボ
ットの前または後および左または右のいずれか２か所に
しか設けられていない場合でも、自走式ロボットの正確
な位置を得ることができる。

【００１６】請求項６記載の自走式ロボットの位置確認
方法は、周囲の障害物との距離を距離センサで測定し、
自己の位置座標を確認しながら自走式ロボットの走行の
制御を行う自走式ロボットの位置確認方法において、自
走式ロボットの走行方向および走行速度から一定時間経
過後の位置を推定し、この推定結果に基づいて予め設定
された障害物の位置情報から前記障害物の中の所定の障
害物までの距離を推定し、自走式ロボットに設けられた
距離センサによって得られた測距値と前記推定距離とか
ら所定の推定距離を選別し、選別された前記推定距離と
前記測距値との差を位置誤差として求め、求めた位置誤
差に基づいて自走式ロボットの位置の補正を行う方法と
した。この方法により、距離センサが一定の拡がり角を
有し、走行ルートに沿って柱のような複数の障害物が存
在する場合においても、自走式ロボットの正確な位置を
得ることができる。

【００１７】請求項７記載の自走式ロボットの位置確認
方法は、請求項６記載の自走式ロボットの位置確認方法
において、前後および左右の４個の距離センサによって
周囲の障害物までの距離を測定する方法とした。この方
法により、水中で超音波のような測定波を使用する場合
においても、水温設定誤差による測距誤差をキャンセル
することができる。

【００１８】請求項８記載の自走式ロボットの位置確認
方法は、請求項７記載の自走式ロボットの位置確認方法
において、前記推定距離のうち各前記距離センサの測距
値との差が最も小さくなる前記推定距離を選別し、選別
した前記推定距離と前記測距値との差を位置誤差Δｆ，
Δｂ，Δｌ，Δｒとして、

【００１９】

【数３】 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ （Δｆcos θ＋Δｂcos （θ＋Π））／２ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ （Δｌcos θ＋Δｒsin （θ＋Π））／２

【００２０】［Ｘ′，Ｙ′：推定位置の座標値 θ：
走行方向 Δｆ：前方側の位置誤差Δｂ：後方側の位
置誤差 Δｌ：左方側の位置誤差 Δｒ：右方側の位置
誤差］の演算式により自走式ロボットの位置を求める方
法とした。この方法により、距離センサが一定の拡がり
角を有し、走行ルートに沿って柱のような複数の障害物
が存在する場合において、前記位置誤差演算部が選別し
た前記推定距離にかかる障害物がすなわち距離センサに
よって測距値が得られた障害物であり、選別された前記
推定距離と前記測距値とを比較することによって自走式
ロボットの位置誤差を求めることができる。従って、得
られた位置誤差を上記の式に代入することによって、簡
単に自走式ロボットの正確な位置（Ｘ″，Ｙ″）を求め
ることができる。

【００２１】請求項９記載の自走式ロボットの位置確認
方法は、請求項６記載の自走式ロボットの位置確認方法
において、前または後および左または右の２個の距離セ
ンサによって周囲の障害物までの距離を測定する方法と
した。水中のように水温設定誤差による測距誤差をキャ
ンセルする必要のない場合には、自走式ロボットの前ま
たは後および左または右のいずれか２か所に距離センサ
を設ければ十分であり、この方法によっても自走式ロボ
ットの正確な位置を求めることができる。

【００２２】請求項１０記載の自走式ロボットの位置確
認方法は、請求項９記載の自走式ロボットの位置確認方
法において、前記推定距離のうち各前記距離センサの測
距値との差が最も小さくなる前記推定距離を選別し、選
別した前記推定距離と前記測距値との差を位置誤差Δｆ
またはΔｂおよびΔｌまたはΔｒとして、

【００２３】

【数４】 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ Δｆcos θ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ Δｌcos θ

【００２４】［Ｘ′，Ｙ′：推定位置の座標値 θ：
走行方向 Δｆ：前方側の位置誤差Δｂ：後方側の位
置誤差 Δｌ：左方側の位置誤差 Δｒ：右方側の位置
誤差］の演算式により、自走式ロボットの位置を決定す
る方法とした。この方法により、距離センサが一定の拡
がり角を有し、走行ルートに沿って柱のような複数の障
害物が存在する場合において、距離センサが自走式ロボ
ットの前または後および左または右のいずれか２か所に
しか設けられていない場合でも、自走式ロボットの正確
な位置を得ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の自走式ロボットの
位置確認装置を、図面を参照して説明する。図１は本発
明の自走式ロボットの位置確認装置の一実施形態にかか
り、その構成を説明するブロック図である。自走式ロボ
ットの位置確認装置は、自走式ロボットに設けられた速
度計１０ａやジャイロ１０ｂ等から入力された走行速度
および走行方向角に関するデータからΔｔ時間経過後の
位置を推定する位置推定部１０と、予め入力された周囲
の壁面や柱等の障害物の位置情報を記憶するＲＯＭ等の
記憶部１１と、自走式ロボットから前後および左右に位
置する前記障害物までの距離を、位置推定部１０によっ
て推定された自走式ロボットの推定位置に基づいて演算
処理によって割り出す測距推定値演算部１２と、４つの
距離センサ１３ｆ，１３ｂ，１３ｌ，１３ｒによって実
際に測定された前記障害物までの測距値を求める測距値
演算部１３と、測距推定値演算部１２と測距値演算部１
３との演算結果から自走式ロボットの位置誤差を算出す
る位置誤差演算部１４と、この位置誤差演算部１４の算
出結果に基づいて自走式ロボットの補正位置を求める位
置補正部１５とから構成される。

【００２６】位置推定部１０では、速度計１０ａやジャ
イロ１０ｂ等から入力された走行速度Ｖおよび走行方向
角θに関するデータを、

【００２７】

【数５】 Ｘ′＝Ｘ ＋ Ｖcos θ・Δｔ Ｙ′＝Ｙ ＋ Ｖsin θ・Δｔ

【００２８】（但し、Ｘ，Ｙは自走ロボットの初期位置
座標） の式に代入してΔｔ秒後の自走式ロボットの座標位置
（Ｘ′，Ｙ′）を推定する。

【００２９】測距推定値演算部１２では、位置推定部１
１によって求められた座標位置（Ｘ′，Ｙ′）に自走式
ロボットが位置するという仮定の下、自走式ロボットか
ら前記障害物までの距離（測距推定値）を求める。この
場合、測距推定値演算部１２は、距離センサ１３ｆ，１
３ｂ，１３ｌ，１３ｒ（添字ｆ，ｂ，ｌ，ｒはそれぞれ
前，後，左，右を示す）の拡がり角および走行方向角θ
の誤差，位置推定部１０で推定された座標位置（Ｘ′，
Ｙ′）の誤差等を考慮して、距離センサ１３ｆ，１３
ｂ，１３ｌ，１３ｒの測定範囲内に含まれると思われる
既知の障害物までの距離を全て求める。

【００３０】つまり、前記障害物の位置座標は既知であ
るから、前記障害物のうち距離センサ１３ｆ，１３ｂ，
１３ｌ，１３ｒの測定範囲内に含まれると思われる所定
の障害物の位置座標と前記座標位置（Ｘ′，Ｙ′）とか
ら測距推定値を求めるわけである。距離センサ１３ｆ，
１３ｂ，１３ｌ，１３ｒの測定範囲内に含まれると思わ
れる所定の障害物が複数存在する場合には、前記所定の
障害物の数だけ測距推定値が得られることになる。

【００３１】測距値演算部１３では、超音波センサ等の
距離センサ１３ｆ，１３ｂ，１３ｌ，１３ｒから発射さ
れた超音波等が、障害物に反射して距離センサ１３ｆ，
１３ｂ，１３ｌ，１３ｒまで返ってくるまでの時間を測
定し、音速と時間との関係から自走式ロボットと前記障
害物との距離を求める。勿論、障害物との距離を測定す
ることができるものであれば、超音波に限らず赤外線や
その他のものであってもよい。

【００３２】位置誤差演算部１４では、測距推定値演算
部１２で求められた測距推定値と測距値演算部１３によ
って求められた測距値とを比較して、前記測距推定値の
中から最も適切なものを選択する。この実施形態では、
測距値と測距推定値との差の絶対値の差が最も小さい測
距推定値を選別するものとしている。例えば、右側の距
離センサ１３ｒによって得られた測距値をＡとした場合
において、測距推定値がＢ１，Ｂ２，Ｂ３と複数あった
場合には、位置誤差演算部１４は、｜Ａ − Ｂ１｜，
｜Ａ − Ｂ２｜および｜Ａ − Ｂ３｜の演算を行
い、｜Ａ − Ｂ１｜＜｜Ａ − Ｂ２｜＜ ｜Ａ −
Ｂ３｜である場合には、測距推定値Ｂ１を選別する。

【００３３】位置補正部１５では、位置誤差演算部１４
で選別された測距推定値と測距値との差（位置誤差）を
使用して、

【００３４】

【数６】 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ （Δｆcos θ＋Δｂcos （θ＋Π））／２ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ （Δｌcos θ＋Δｒsin （θ＋Π））／２

【００３５】（但し、Δｆ，Δｂ，Δｌ，Δｒは前後お
よび左右方向について求められた位置誤差）の式に代入
してΔｔ秒後の座標位置の補正位置（Ｘ″，Ｙ″）を求
める。自走式ロボットの走行を制御する図示しない走行
制御部は、この補正位置（Ｘ″，Ｙ″）に基づいて自走
式ロボットの走行制御を行う。

【００３６】なお、この実施形態では、前後左右、あわ
せて４個の距離センサ１３ｆ，１３ｂ，１３ｌ，１３ｒ
を使用するものとして説明したが、このように前後左右
位置に複数の距離センサを設けることにより、水中にお
いて超音波センサで距離の測定を行う場合に、水温の設
定誤差による測距誤差がキャンセルされるという利点が
ある。従って、このような測距誤差を考慮する必要がな
い場合には、距離センサは必ずしも前後および左右位置
に設ける必要はなく、前または後および左または右のい
ずれかに設けるものとしてもよい。また、前後左右のう
ちの３方に距離センサを設けるものとしてもよい。距離
センサを前または後および左または右の２か所に設ける
場合は、上記およびの式は、例えば距離センサを前
方および左側に設けた場合において、

【００３７】

【数７】 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ Δｆcos θ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ Δｌcos θ

【００３８】と修正される。次に、本発明の自走式ロボ
ットの位置確認方法の実施形態を、上記の実施形態で説
明した自走式ロボットの位置確認装置の作用とともに説
明する。図２は上記構成の位置確認装置を備えた自走式
ロボットの動作を示す平面図、図３は自走式ロボットの
初期位置（Ｘ，Ｙ）と推定位置（Ｘ′，Ｙ′）および補
正位置（Ｘ″，Ｙ″）の位置関係を示す図、図４は本発
明の自走式ロボットの位置確認方法を説明するフロー図
である。なお、この説明においては図２および図３に示
すように、自走式ロボットＲの初期位置（Ｘ，Ｙ）を座
標軸上の原点（０，０）にとり、自走式ロボットＲはＸ
軸方向に沿って毎秒＋１cmの速度で走行するものとする
（すなわち、速度Ｖ＝１cm／s ，方向角度θ＝０ｒａｄ
である）。また、障害物としてはＹ＝＋２ｍ，−２ｍ、
Ｘ＝＋４ｍ，−４ｍに位置する壁面Ｗ１〜Ｗ４および位
置座標（１．５，１），（１．５，−１），（−１．
５，１），（−１．５，−１）に位置する四本の柱Ｐ１
〜Ｐ４が存在するものとして説明する。

【００３９】自走式ロボットＲが＋Ｘ方向に走行を初め
てからΔｔ＝１（sec ）後における測距推定値は、位置
推定部１０（図１参照）で上記式によって求められ
る。その位置座標は、（Ｘ′，Ｙ′）＝（１，０）であ
る（ステップＳ１，Ｓ２）。測距推定値演算部１２は、
この座標（Ｘ′，Ｙ′）＝（１，０）に自走式ロボット
Ｒが位置しているものと仮定して、記憶部１１から予め
記憶されている障害物である壁面Ｗ１〜Ｗ４および柱Ｐ
１〜Ｐ４の位置座標を読み出し（ステップＳ４）、読み
出した壁面Ｗ１〜Ｗ４および柱Ｐ１〜Ｐ４の位置座標の
中から、当該座標位置（Ｘ′，Ｙ′）＝（１，０）に位
置する自走式ロボットＲの距離センサ１３ｆ，１３ｂ，
１３ｌ，１３ｒの測定範囲Ｅ１〜Ｅ４内に含まれると思
われる壁面Ｗ１〜Ｗ４および柱Ｐ１〜Ｐ４を抽出する
（ステップＳ３）。このとき、距離センサ１３ｆ，１３
ｂ，１３ｌ，１３ｒの拡がり角および方向角の誤差，位
置推定部１０で推定された座標位置（Ｘ′，Ｙ′）の誤
差を考慮して、距離センサ１３ｆ，１３ｂ，１３ｌ，１
３ｒの測定範囲Ｅ１〜Ｅ４に含まれると思われる既知の
障害物（壁面Ｗ１〜Ｗ４および柱Ｐ１〜Ｐ４）の全てを
抽出する。

【００４０】図２の場合においては、前側の距離センサ
１３ｆの測定範囲Ｅ２に含まれるものは壁面Ｗ１、後側
の距離センサ１３ｂの測定範囲Ｅ４に含まれるものは壁
面Ｗ２、左側の距離センサ１３ｌの測定範囲Ｅ１に含ま
れるものは壁面Ｗ４および柱Ｐ２、右側の距離センサ１
３ｒの測定範囲Ｅ２に含まれるものは壁面Ｗ２および柱
Ｐ４であるから、壁面Ｗ１〜Ｗ４および柱Ｐ１〜Ｐ４の
座標位置の中からこれらの座標位置を抽出する。次い
で、各測定範囲Ｅ１〜Ｅ４内に含まれる壁面Ｗ１〜Ｗ４
および柱Ｐ１，Ｐ２の位置座標と座標位置（Ｘ′，
Ｙ′）との関係に基づいて、壁面Ｗ１〜Ｗ４および柱Ｐ
１，Ｐ２までの推定距離（測距推定値）を割り出す（ス
テップＳ５）。その結果を示すと以下のようになる。 壁面Ｗ１まで３cm 壁面Ｗ３まで５cm 壁面Ｗ４まで２cm ，柱Ｐ２まで√（１２ ＋０．５２ ）＝１．１２cm 壁面Ｗ２まで２cm ，柱Ｐ４まで√（１２ ＋０．５２ ）＝１．１２cm

【００４１】この後、距離センサ１３ｆ，１３ｂ，１３
ｌ，１３ｒによって実際に測定された距離（測距値）
を、測距値演算部１３によって求める（ステップＳ６，
Ｓ７）。この実施形態における結果は以下のとおりであ
った。 前側の距離センサ１３ｆ：３．２cm 後側の距離センサ１３ｂ：４．８cm 左側の距離センサ１３ｌ：１．９cm 右側の距離センサ１３ｒ：１．３cm

【００４２】以上の結果より、位置誤差演算部１４で
は、測距推定値演算部１２で求められた測距推定値と測
距値演算部１３によって求められた測距値とを比較し
て、前記測距推定値の中から最も適切なものを選択す
る。具体的には、測距値と測距推定値との差の絶対値の
差が最も小さい測距推定値を選別する（ステップＳ
８）。このようにして得られた測距推定値が、すなわ
ち、距離センサ１３ｆ，１３ｂ，１３ｌ，１３ｒが測定
している障害物までの距離の推定値である。上記の例に
則して説明すれば、左側の距離センサ１３ｌ（測距値
１．９cm）は壁面Ｗ４までの距離を計測していると判断
でき、このことから、位置誤差演算部１４は自走式ロボ
ットの左方の測距推定値（２cmと１．１２cm）のうち、
壁面Ｗ４までの測距推定値（２cm）を採用することにな
る。位置補正部１５は、位置誤差演算部１４で選別され
た前記測距推定値と測距値との差（位置誤差）を使用し
て演算処理を行う（ステップＳ９）。以上のステップＳ
１〜ステップＳ８の結果を表にまとめると以下のように
なる。なお、単位はcmである。

【００４３】

【表１】

【００４４】位置補正部１５では、位置誤差演算部１４
で選別された測距推定値と測距値との差（位置誤差）を
使用して、上記の式より、

【００４５】

【数８】 Ｘ″＝０．８ Ｙ″＝０．１４

【００４６】の結果を得る（ステップＳ１０）。すなわ
ち、自走式ロボットＲの補正後の位置座標は、（Ｘ″，
Ｙ″）＝（０．８，０．１４）と求められる。以後、こ
の（Ｘ″，Ｙ″）を、（Ｘ，Ｙ）に置き換えて、上記手
順を繰り返す。

【００４７】この発明は上記の実施形態により何ら限定
されるものではない。水中超音波センサのように水温設
定誤差による測定誤差をキャンセルする必要のない場合
には、前側または後側の距離センサおよび左側または右
側の距離センサのいずれかを設けるだけでよい。例え
ば、前側の距離センサ１３ｆと左側の距離センサ１３ｌ
のみを設けた場合における上記ステップＳ１〜Ｓ９まで
の結果は、以下の表のようになる。

【００４８】

【表２】

【００４９】この実施形態ではステップＳ１０におい
て、上記，の式に換えて、

【００５０】

【数９】 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ Δｆcos θ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ Δｌcos θ

【００５１】の式を用いる。この式に上記Ｘ′，Ｙ′，
Δｆ，Δｌの数値を代入すると、

【００５２】

【数１０】 Ｘ″＝０．８ Ｙ″＝０．１

【００５３】の結果を得る。なお、上記の実施形態で
は、説明の便宜上計測時間Δｔを１秒として説明した
が、計測時間を短くするほどより正確な自走式ロボット
の走行ルートを得ることができることはいうまでもな
い。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、床面等を加工する必要
がなく、距離センサが一定の拡がり角を有し、走行ルー
トに沿って柱のような複数の障害物が存在する場合にお
いても、自走式ロボットの走行方向と走行速度とから得
られた推定位置を補正して、自走式ロボットの正確な位
置を求めることができる。また、距離センサを自走式ロ
ボットの前後および左右の４か所に設けたものは、水中
で柱が多数存在する場合でも、水温設定誤差による測定
誤差をキャンセルして自走式ロボットの位置を正確に求
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自走式ロボットの位置確認装置の一実
施形態にかかり、その構成を説明するブロック図であ
る。

【図２】図１の位置確認装置を備えた自走式ロボットの
動作を示す平面図である。

【図３】自走式ロボットの初期位置（Ｘ，Ｙ）と推定位
置（Ｘ′，Ｙ′）および補正位置（Ｘ″，Ｙ″）の位置
関係を示す図である。

【図４】本発明の自走式ロボットの位置確認方法を説明
するフロー図である。

【図５】本発明の従来例の問題点を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 位置推定部 １０ａ 速度計 １０ｂ ジャイロ １１ 記憶部 １２ 測距推定値演算部 １３ 測距値演算部 １３ｆ 前側の距離センサ １３ｂ 後側の距離センサ １３ｌ 左側の距離センサ １３ｒ 右側の距離センサ １４ 位置誤差演算部 １５ 位置補正部 Ｗ 壁面（障害物） Ｐ 柱（障害物） Ｅ 距離センサの測定範囲 Ｘ，Ｙ 初期位置の座標 Ｘ″，Ｙ 推定位置の座標 Ｘ″，Ｙ″ 位置補正後の座標

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲の障害物との距離を距離センサで測
   定し、自己の位置座標を確認しながら自走式ロボットの
   走行制御を行う自走式ロボットの位置確認装置におい
   て、 一定時間経過後の位置を自走式ロボットの走行速度と走
   行方向から推定する位置推定部と、 予め入力された障害物の位置情報を記憶する記憶部と、 この記憶部に記憶された前記障害物のうちの所定の障害
   物までの推定距離を、前記位置推定部によって推定され
   た自走式ロボットの推定位置から演算処理によって割り
   出す測距推定値演算部と、 前記距離センサによって前記障害物までの測距値を求め
   る測距値演算部と、 前記推定距離と前記測距値とを比較して所定の前記推定
   距離を選別し、選別された前記所定の推定距離と前記測
   距値とから自走式ロボットの位置誤差を算出する位置誤
   差演算部と、 この位置誤差演算部の算出結果に基づいて自走式ロボッ
   トの補正位置を求める位置補正部と、 からなることを特徴とする自走式ロボットの位置確認装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自走式ロボットの位置確
   認装置において、 前記距離センサは、自走式ロボットの前後および左右の
   ４か所に設けられていること、 を特徴とする自走式ロボットの位置確認装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の自走式ロボットの位置
   確認装置において、 前記位置誤差演算部は、前記推定距離のうち各前記距離
   センサの測距値との差が最も小さくなる前記推定距離を
   選別し、選別した前記推定距離と前記測距値との差を位
   置誤差Δｆ，Δｂ，Δｌ，Δｒとし、この位置誤差Δ
   ｆ，Δｂ，Δｌ，Δｒを前記位置補正部で、 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ （Δｆcos θ＋Δｂcos （θ＋Π））／２ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ （Δｌcos θ＋Δｒsin （θ＋Π））／２ ［Ｘ′，Ｙ′：推定位置の座標値 θ：走行方向
   Δｆ：前方側の位置誤差Δｂ：後方側の位置誤差 Δ
   ｌ：左方側の位置誤差 Δｒ：右方側の位置誤差］の演
   算式に代入して前記自走式ロボットの位置を決定するこ
   と、を特徴とする自走式ロボットの位置確認装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の自走式ロボットの位置確
   認装置において、前記距離センサは、自走式ロボットの
   前または後および左または右の２か所に設けられている
   こと、を特徴とする自走式ロボットの位置確認装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の自走式ロボットの位置
   確認装置において、前記位置誤差演算部は、前記推定距
   離のうち各前記距離センサの測距値との差が最も小さく
   なる前記推定距離を選別し、選別した前記推定距離と前
   記測距値との差を位置誤差ΔｆまたはΔｂおよびΔｌま
   たはΔｒとし、この位置誤差ΔｆまたはΔｂおよびΔｌ
   またはΔｒを前記位置補正部で、 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ （ΔｆまたはΔｂ）cos θ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ （ΔｌまたはΔｒ）cos θ ［Ｘ′，Ｙ′：推定位置の座標値 θ：走行方向
   Δｆ：前方側の位置誤差Δｂ：後方側の位置誤差 Δ
   ｌ：左方側の位置誤差 Δｒ：右方側の位置誤差］の演
   算式に代入して自走式ロボットの位置を決定すること、
   を特徴とする自走式ロボットの位置確認装置。
6. 【請求項６】 周囲の障害物との距離を距離センサで測
   定し、自己の位置座標を確認しながら自走式ロボットの
   走行の制御を行う自走式ロボットの位置確認方法におい
   て、自走式ロボットの走行方向および走行速度から一定
   時間経過後の位置を推定し、この推定結果に基づいて予
   め設定された障害物の位置情報から前記障害物の中の所
   定の障害物までの推定距離を求め、自走式ロボットに設
   けられた距離センサによって得られた測距値と前記所定
   の障害物までの前記推定距離とから所定の推定距離を選
   別し、選別された前記推定距離と前記測距値との差を位
   置誤差として求め、求めた位置誤差に基づいて自走式ロ
   ボットの位置の補正を行うこと、を特徴とする自走式ロ
   ボットの位置確認方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の自走式ロボットの位置確
   認方法において、前後および左右の４個の距離センサに
   よって周囲の障害物までの距離を測定することを特徴と
   する自走式ロボットの位置確認方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の自走式ロボットの位置確
   認方法において、前記推定距離のうち各前記距離センサ
   の測距値との差が最も小さくなる前記推定距離を選別
   し、選別した前記推定距離と前記測距値との差を位置誤
   差Δｆ，Δｂ，Δｌ，Δｒとして、 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ （Δｆcos θ＋Δｂcos （θ＋Π））／２ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ （Δｌcos θ＋Δｒsin （θ＋Π））／２ ［Ｘ′，Ｙ′：推定位置の座標値 θ：走行方向
   Δｆ：前方側の位置誤差Δｂ：後方側の位置誤差 Δ
   ｌ：左方側の位置誤差 Δｒ：右方側の位置誤差］の演
   算式に代入して自走式ロボットの位置を求めること、を
   特徴とする自走式ロボットの位置確認方法。
9. 【請求項９】 請求項６記載の自走式ロボットの位置確
   認方法において、前または後および左または右の２個の
   距離センサによって周囲の障害物までの距離を測定する
   ことを特徴とする自走式ロボットの位置確認方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の自走式ロボットの位置
    確認方法において、前記推定距離のうち各前記距離セン
    サの測距値との差が最も小さくなる前記推定距離を選別
    し、選別した前記推定距離と前記測距値との差を位置誤
    差ΔｆまたはΔｂおよびΔｌまたはΔｒとして、 Ｘ″＝Ｘ′ ＋ （ΔｆまたはΔｂ）cos θ Ｙ″＝Ｙ′ ＋ （ΔｌまたはΔｒ）cos θ ［Ｘ′，Ｙ′：推定位置の座標値 θ：走行方向
    Δｆ：前方側の位置誤差Δｂ：後方側の位置誤差 Δ
    ｌ：左方側の位置誤差 Δｒ：右方側の位置誤差］の演
    算式により、自走式ロボットの位置を決定すること、を
    特徴とする自走式ロボットの位置確認方法。