JPS60107579A - 走行ロボツトの位置認識装置 - Google Patents

走行ロボツトの位置認識装置

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JPS60107579A
JPS60107579A JP21400083A JP21400083A JPS60107579A JP S60107579 A JPS60107579 A JP S60107579A JP 21400083 A JP21400083 A JP 21400083A JP 21400083 A JP21400083 A JP 21400083A JP S60107579 A JPS60107579 A JP S60107579A
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JP
Japan
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robot
signal
receivers
pulse
room
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Pending
Application number
JP21400083A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Ogasawara
均 小笠原
Mitsuru Watabe
満 渡部
Masao Obata
小畑 征夫
Kazuo Kaneko
一男 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60107579A publication Critical patent/JPS60107579A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G01S5/22Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、家庭の部屋および建物内を走行させるロボッ
トに係り、特にロボットの位置認識の精度が良く、しか
も簡単な構成とした自走ロボットの位置認識装置に関す
るものである。
〔発明の背景〕
従来の位置認識は、航空機や船にみられ、第1図に示す
ように、磁気コンパス等で基準の方位(例えば北N)に
対する進行方向を知り、ある発信所に対する航空機およ
び船の位置をめる方法であった。
第1図で位置のめ方を説明する。第1図で1は陸地2の
近くの海上を航行する船、3は陸地2にある灯台等の信
号発信所、A点は船1の観測点である。そして発信所6
0点をDIとし、0、を原点とし基準となる方位(北N
)を座標軸のy軸、他の座標軸をX軸とする座標軸での
船1の位置をめると、船1には磁気あるいはジャイロな
どのコンパス(羅針盤)を備えていて第1図の基準とな
る方位(北N)に対する船1の進行方向αを知り、また
船1にはレーダな備えていて、船1の進行方向に対する
発信所60点Osの方向θとAから01までの距離I!
1を計測し、x −y座標軸でのA点のX座標(0,か
らBまでの距離)は4 aLTL(180’−〇−α)
でy座標(AからBまでの距離)は4 c、ea (1
800−θ−a)とまる。
しかし従来の技術を走行する掃除用のロボットに利用す
ると、走行ロボットは家庭の部屋亨工場などの建物の中
で使うので、部屋あるいは建物の中には金属や磁気を使
った機器があるために、コンパスの基準となる方位(例
えば北N)が狂ってしまい、ロボット自体の位置が正し
く計測できない欠点が生じる。第2図でその詳細を説明
する。
第2図で、4は部屋あるいは建物(以下部屋という)の
ある場所に設けた信号発信部でその点を0.とする。5
は走行するロボット、6は部屋内にある磁気機器あるい
は金属である。そして磁気機器6などがあると、ロボッ
ト5に備えた磁気コンパスは6に影響されて基準方位(
北N)が本来5を方向を指すべきなのに5mの方向を北
(N)だと判断してしまう。したがってロボット5の北
(N)に対する進行方向のαをβだと誤って判断し、原
点0.とする北(N)をy軸とするxy座標系における
ロボット5の位置を、X座標(0,カー1−1Gまでの
距離) ヲ4 、+L(I Boo−θ−B)y座標(
CからGまでの距離)を&G#−(180o−θ−/)
と認識してしまう。そ座標(ΔCo、 G )をxy座
標に移すと△EO,Gとなりロボットの位置はE点と認
識することになる。しかし実際のロボットの位置はX座
標(0,からDまでの距離)が4 Ab ?L (18
0°−〇−α)、y座標(CからDまでの距離が4 o
ti (180°−θシ)でありロボットの位置は0点
である。したがって従来技術を利用すると、このように
進行方向αをβだと誤って判断するため、正しいロボッ
トの位置を認識できない欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来技術の欠点をなくし、金属や磁気
機器のある部屋あるいは建物の中で使用しても、走行す
るロボットの定めた座標系における位置を正確に認識で
き、しかも部屋や建物の中でじゃまにならないような簡
単な構成にし、かつ座標の基準原点を移動できるポータ
プルにまとめ、どの部屋にも持って行けるように使用し
やすくした走行ロボットの位置認識装置を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
2個の信号受信器と、それらの受信器を一足距離離して
取りつける受信部フレームとで、前記2個の受信器を結
ぶ線をx −y座標系の一方の座標軸(実施例ではy軸
)と定め、座標原点をその定めた座標軸上のある点(実
施例では一方の受信部の位置を原点)と定める。そして
ロボットから発信する超音波あるいは電波などの信号を
前記2個の受信器で受信し、それらの受信した信号の時
間差から、定めた座標系におけるロボットの位置を計測
する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を、第3図、第4図第5図によ
り説明する。
第5図は家庭の部屋あるいは工場などの建物の床面な上
から見た図である。第3図で、7は床面を矢印7αの方
向に走行するロボット、8はロボット7の観測点(信号
発信点とする)、9は8を中心に回転しながら超音波あ
るいは電波などの信号(以下信号を超音波として説明す
る)を出す発信器、1oは発信器9から出た指向性のあ
る超音波で11の方向に向いている。12ト15は2個
の超音波を受信する受信器、14はこれら12と15の
受信器を距離り離して取りつける受信部フレーム、15
は受信器12および15で受信した超音波信号をパルス
信号に変換し増幅するパルス信号変換器、16および1
7は受信器12および16よりパルス信号変換器15に
超音波信号を送信するための配線、18は15で変換し
たパルス信号をロボット7まで送信するための送信ケー
ブルである。19はロボッ)7に搭載した送信ケーブル
18で送られて来たパルス信号を処理し、ロボット7の
位置をめる位置演算装置である。
次に動作を説明する。信号発信器9はロボット7の上で
8を中心に回転しながら指向性のある超音波を発信して
いる。第5図は矢印11の方向に超音波が放射されてい
る瞬間の図である。
超音波は空気を進む音波なので空気の粗密波である。受
信器12および16は、この超音波の粗密波を受信し、
その信号を送信ケーブル1617を通してパルス信号変
換器15に送信する。16では超音波による信号をパル
ス信号に変換し、そのパルス信号は送信ケーブル18で
、ロボット7に搭載した位置演算装置19に送信される
ここで受信器12と15の信号の受信されるタイミング
について説明する。第4図は信号発信器9から出された
パルス信号22と、受信器1眺よび15で受信されたパ
ルス信号25および24を横軸を時間に取り表わしたも
のである。受信器12および16は第3図に示すように
距離り離れて固定されているので一般に発信器9の信号
発信点8からの距離l!1 と4は違うはずである。
そして超音波が一定速度(Vm/S )で進むので第4
図の発信パルス22から受信器12が受(Hするまでの
時間t、と、受信器13が受信するまでの時間t、とで
は時間差が生じる。
したがって位置演算装置19では第4図の発信パルスお
よび受信パルスの信号の時間差により走行ロボット7の
位置(厳密には信号発信点8)をめる。
次にロボットの位置のめ方を説明する。第4図の発信パ
ルス信号22から受信器12か信号を受信するまでの時
間がtl、14Gであったとすると、第6図の信号発信
点8から受信器12までの距離へは超音波の速度が■ψ
とすると、I!3=Vt、K)である。同様に信号発信
点8から受信器16までの距離4は信号を受信するまで
の時間をt2a4oであれば4二Vt2 (i)である
。そして受信器12と15の位置乞もとに座標を設定す
る。
第5図にその座も【の定め方と、その座標をもどにした
ロボットの位置をめる方法を示す。
第5図で、受信器12と15を結ぶ線をxy座標系の一
方の座標軸とする。この実施例ではy軸とする。
そしてy軸上の一点(この実施例では受信器16の位置
)を座標原点qとしてX軸を定める。
このxy座標系で、ロボット7の信号発信点8の位置を
Hとし、次のようにめる。信号発信点1]からそれぞれ
の受信器12および16までの距離は、前で述べたよう
に超音波の速度なV(φ)とするとis = Vt+ 
(z) * &−= Vtx (m) テアル。
第5図で、線HIはX軸に線HJはy軸におろした垂線
であり、受信器12の点をに、13の点を原点O,トシ
、LQ+HIオヨヒLHQJヲ角度” 、L)KJを角
度すとすると、+11式、(2)式が成り立つ。
4 JLnα= 41Lnh ・・・(])401FJ
α−1,= 4 crjb …(2)したがって信号発
信点8であるHのX座標(QからIまでの距11)Xと
、y座標(HからJまでの距離)Yは、(3)式、(4
)式でまる。
L 本実施例によれば、走行するロボット7を磁気機器ある
いは金属6のある部屋で使っても、ロボット7の位置を
正確に計測することができる効果がある。また受信器1
2と15をある距離りだけ離してフレーム14に固定し
てお(だけでよく、構成が簡単であり、しかも受信器を
離す距離りは、部屋の大きさが一辺5mとするとL=約
50cmでよく、部屋の中でじゃまになる大きさとはな
らない。
さらに受信器12.15とフレーム14とパルス信号変
換器15をポータプルにまとめることが可能で、どの部
屋へも移動でき、部屋ごとに受信器を設ける必要がなく
なるので、ロボット7を使いやすくできる実用上の効果
も大きい。
また第6図の送信ケーブル18を通して受信器から位置
演算装置19に信号を送信する代りに無線送信装置で送
信すると、送信ケーブルがない分、走行ロボットを使い
やすくできる効果がある。
さらに第6図では受信器12.13の位置を二次元の平
面xy座標で説明したが、高さ方向すなわち二次元のχ
2座標、yz座標にも応用できる。
また、本実施例では2個の受信器12.15で説明した
が3個以上(複数個)の受信器をある距離を離してフレ
ームに設けると三次元のxyz座標系でのロボットの位
置を認識できる効果もある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、走行するロボットを、金層あるいは磁
気を利用した機器かつコンクリートなどで囲まれた部屋
で使っても、それらにまったく影響を51ず、ロボット
の位置を定めた座標系に対して非常に正確に認識するこ
とができる効果がある。
また受信器の構成を、ただある距離だけ離して固定して
おくだけでよく、受信器の構成が簡単でかつ部屋に対し
て小さくてよいので、この受信器を部屋の中に設けても
じゃまにならない。
さらに受信器とパルス信号変換器をボータプルにまとめ
ることが可能で、どの部屋へも移動でき、部屋ごとに受
信器を設ける必要がなくなるので、走行ロボットを使い
やすくできる実用上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の磁気コンパスを利用した船の位置認識方
法を示す平面図第2図は部屋の中に磁気を使った機器が
ある場合の従来技術を利用した走行ロボットの位置誤認
の例を示す平面図、第3図は本発明の一実施例の走行ロ
ボットの位置認識装置の構成を示す床面な上から見た平
面図、第4図は本発明における発信パルスと受信パルス
の状態図、第5図は本発明における座標系の設定と、そ
の座標系における走行ロボットの位置認識方法を示す平
面図である。 7:走行ロボット 8:信号発信点 9:信号発信器 12:受信器 15:受信器 14:受信部フレーム 15:パルス信号変換器 18:送信ケーブル 19:位置演算装置 第1図 第3図 杵間(Jec)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 走行ロボットに搭載した信号域信器および位置演算装置
    と、2個の受信器を離して建物の壁以外のフレームに固
    定し、前記2個の受信器およびフレームを1体に構成し
    て建物内の他の場所にも移動可能にした信号受信部と、
    信号受信部から前記位置演算装置まで受信信号を送る送
    信ケーブルを設けたことを特徴とする走行ロボットの位
    置認識装置。
JP21400083A 1983-11-16 1983-11-16 走行ロボツトの位置認識装置 Pending JPS60107579A (ja)

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JP21400083A JPS60107579A (ja) 1983-11-16 1983-11-16 走行ロボツトの位置認識装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP21400083A JPS60107579A (ja) 1983-11-16 1983-11-16 走行ロボツトの位置認識装置

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JPS60107579A true JPS60107579A (ja) 1985-06-13

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ID=16648598

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JP21400083A Pending JPS60107579A (ja) 1983-11-16 1983-11-16 走行ロボツトの位置認識装置

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JP (1) JPS60107579A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001038897A1 (de) * 1999-11-19 2001-05-31 Bayerische Motoren Werke Vorrichtung und verfahren zur zuordnung eines werkzeugs zu einem werkstück
WO2016017580A1 (ja) * 2014-07-31 2016-02-04 シナノケンシ株式会社 三次元空間座標測定装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001038897A1 (de) * 1999-11-19 2001-05-31 Bayerische Motoren Werke Vorrichtung und verfahren zur zuordnung eines werkzeugs zu einem werkstück
US7055233B1 (en) 1999-11-19 2006-06-06 Bayerische Motoren Werke Ag Device and method for assigning a tool to a workpiece
WO2016017580A1 (ja) * 2014-07-31 2016-02-04 シナノケンシ株式会社 三次元空間座標測定装置

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