JPS60107580A - 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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JPS60107580A
JPS60107580A JP21400383A JP21400383A JPS60107580A JP S60107580 A JPS60107580 A JP S60107580A JP 21400383 A JP21400383 A JP 21400383A JP 21400383 A JP21400383 A JP 21400383A JP S60107580 A JPS60107580 A JP S60107580A
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JP
Japan
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robot
pulse
receivers
pulses
receiver
Prior art date
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Pending
Application number
JP21400383A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuru Watabe
満 渡部
Masao Obata
小畑 征夫
Kazuo Kaneko
一男 金子
Hitoshi Ogasawara
均 小笠原
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
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Publication of JPS60107580A publication Critical patent/JPS60107580A/ja
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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

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、家腿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相変が良く、シか
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
の近くの海上そ航行する船、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(f
lPj′r3の点を01とし、01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の位置請求めると、船1には磁気ある
いはジャイロなどのコンパス(羅針酪)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、才た船1にはレーダを備えていて、船1の進
行方向に対する兄信所3の点03の方向θとAからOs
iでの距離Itsを計測し、x−y座標軸でのA点のX
座標(OxからBまでの距離)はJlsin (180
’−〇−α)でy座v*<hカラB * テ(7) 距
離) l;tllcca (18(f−〇−α)とまる
しかし、従来の技術を走行する帰阪用のロボットに利用
すると、走行ロボットは家越の部屋や工場などの建物の
中で使うので、部屋あるいは姥1勿の中には金塊や磁気
を使った機器かあるために、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伯号発
信部でその点を02とTる。
5は走行するロボット、6は部屋内にある磁気伽器ある
いは一7属である。そして磁気@器6などがあると、ロ
ボット5に備えlこ磁気コンパスは6に影*されて基準
方位(北N)が苓来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02とする北(N)をy軸とするxyX座標に
おけるロボット5の位置を、X座標(02力)らGまで
の距離)を132m (180°−θ−β)、X座標(
CからG談での距離)を!2■(18σ−θ−β)と認
識してしまう。そ座標(ΔC02G)4xy座標に移す
とΔB02G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(02
からDまでの距離)が12si11(180a−〇−α
)、yJ!標(CからDまでの距離)が1zas (1
80’−〇−α)でありロボットの位置は0点である。
したかって従来技術を利用すると、このように進行方向
αそβだと誤って判断するため、正しいロボ゛7トの位
−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[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S動できるボータ
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演算装置を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
2個の信号送受信器と、それら無指向性の送受信器を一
部距離離して取りつける受信部フレームとで、前記21
11の送受信器を粘ぶ巌をX−X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(実施例では一方の送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た直後、
フレーム側の送信機から次々とパルスを送出するときの
ロボット側で受信した信号の時間差から、定めた座標系
に耶けるロボットの位iiを計測する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第3区〜第9図により説明す
る。
第3図は家庭の部屋あるいは工場などの建物の床面を上
から見た図である。第3図で、7は床面を矢印7aの方
向に走行するロホ゛ノド、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(以下信号を超音談として説明
する)を出す発イH器、10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と13は
2個の超音波を送受信する送受イr器、14はこれら1
2と13の受信器を距離りだけ離して取りつける受信部
フレーム、15は受信器1;l;よび13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17は受信器12および13よりパルス
信号変換器15に超音阪信号を送信するための配線であ
り、又15は受信パルスに同期して順次超音波パルスを
送信するレスポンス送信機でもある。送信後のロボット
は受信に切りかわり、フレーム側より送信されたレスポ
ンスパルスを受信し19に送り込む。パルス信号を処理
し、ロボット70位亀をめる位置演算装置である。
次に動作を説明する。パルス信号発信器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3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背波なので空気の粗密波である。受
信器12および13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16.17を通してパルス信号
変換器15に送信する。15では超音波による信号をパ
ルス信号に変換し、パルスを整形した後直ちに夫々の送
信部からレスポンスパルスを送信する。それを受信した
ロボットはロボット7に塔載した位置演算装置t19に
送り込み、2つのレスポンスパルスの時間差を計測する
。ここで受信器12と13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、
12および13から送信されたレスポンスパルス信号2
3および24を、横軸を時間に取り辰わしたものである
。送受信器128よび13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113と14は違うはずである。そしてi
1!if波が一定速度(V /S)で進むので第4図の
ロボットの発信パルス22から同じロボットの受信器が
受信する才での12からのパルス時間11と、13から
の時間t2とでは時間差が生じる。したがって、位置演
算装[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i=明する。
第4図の発信パルス信チ22と23までの時間がt 1
(s)であったとすると、第3図の信号発信点8からレ
スポンスパルス受信器12までの距離13は超音波の速
度がVrsとすると13=Vts/2(ホ)である。同
様に信号発信点8から13までの距離14は信号を受信
するまでの時間をt2■でめれはJ4=V■且である。
そして受信器12と130位置をもとに座標を設定する
。第5図にその座像の定め方と、その座標をもとにした
ロボットの位置をめる方法を示す。
第5図で、送受信器12と13を結ぶ線をxy座座像の
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(この笑施例では受信器13の位置)7
i−座標原点03としてX@を定める。
との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Hからそれぞれの
受信器12オよび13までの距離は、前で述べたように
laf波の速度をV(m/s)とするとj3=」 −見
り畦 2.14− である。
県5図で、巌HIはX軸に、栂HJはy@におろした垂
線であり、受信器12の点そに113の点を原点03と
し、LOaHIおよびLHOaJを角度a、LHKJi
角度すとすると、(り式、(2)式が成り立つ。
714 = B z 73 = l) −−−−−−・
・・(リ 、11acxs a−L=13cxsb −
−(2)したがって信号発信点8であるHのX座像(0
3からIまでの距離)Xと、y座像(HからJまでの距
離)Yは、(3)式、(4)式でまる。
本笑施例によれは、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Br側することができる効果がめる。また受Q器
12と13をある距離りだけ離してフレーム14に固定
してさくだけでよく、構成が簡単であり、し力)も受信
器を賦す距[’Lは、部屋の大きさが一辺5mとfると
その方解能から見てL=約30鑞でよく、部屋の中でじ
ゃまになる大きざとはならない。
さらに送受信器12.13とフレーム14とパルス信号
変換器158ポータプルにまとめることが再記で、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Tくできる実用上の効
果も太きい。
次に本発明の他の実施例について胱鴫Tる。
今自走ロボットが送受信フレームに垂直な位置に来たと
き8v@べろと第4図のtl、t2は接近し23 、2
4のパルスは分離しにくくなりついには第6図の26 
、25の如く本来は2つのパルスであるが接近しTぎの
ため1 mのパルスに見ん、パルス+1.]間隔6の計
測梢度が悪くンぼる。このへN度を高める呆施例を第7
図に示す。14はフレーム、12゜13はフレーム両端
に取つけられた送受信機である。今12にパルスを受信
すると15に入りレスポンスパルスは27で発止しここ
では入力パルスの搬送周波数foが異る周仮数f1のパ
ルスとなって12より貴び退出される。13に入ったパ
ルスに応答するパルスは28にて元の周波数Joでレス
ポンス送1Mされる。第8図の走行ロボット側7では8
でほとんど同時に12.13よりのレスポンスパルスそ
受(Mし29で増巾]−るが、2省のパルスの搬送g、
周波数が異るためこれ7!−J” + f ”のフィル
ター30.31を通し、別々のパルスとして何生すル0
32,33のパルス波形成形缶8通した恢34のパルス
時間差計測回路で35のコンピュータニ入れる。従って
いかにパルスが接近しても第6図25のように1個のパ
ルスになることは無く、パルスの時間差は厳密に計測す
ることができる。
次に他の実施例として第8図の36の位置に遅延線路を
入れた場合は第9図の25に相当するパルスは37の位
置に来て26と37のパルス間隔をさらに余裕を持って
計測することができる。
本発明では両送受信機がフレームに固定された場合を示
したが、これは2つの送受信機距離を一定に保つ上で便
利だからであり、12.13を別々に設置し、その間の
距離をコンピュータに入力してやっても効果は同じであ
る。
同じ周波数であっても応答送信する一方の送信開始時間
を遅延させても同様な効果があることは当然了解される
〔発明の効果〕
本発明によれば、走行するロボットを、金属あるいは磁
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Wそうけず、ロボット
の位Itを足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。
談だ送受信器の構成を、ただある距離だけ離して固定し
ておくだけでよく、送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、この送受信器を部屋の中に設
けてもじゃまにならない。
さらに送受信器とパルス信号変換器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
送受信器を設ける必要がなくなるので、走行ロボッ)8
使いやすくできる実用上の効果がある。また走行ロボッ
トよりレスポンス信号を使用するので往復時間が長くな
り計測が楽になる効果がある。談だレスポンスパルス搬
送周波数ヲ変えることにより接近したパルスの時間間隔
を正確に測定できる効果がある。
また、本実施例では2個の送受信器12.13で説明し
たが3個以上(複数個)送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xy2座標系でのロボットの
位−を認識できる効果がある。
【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1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
がめる場合の従来技術を利用した走行ロボットの位に誤
−の例を示す平面図、第3図は本発明の走行ロボットの
位1に認識装置の構成を示す床面を上から見た平面図、
第4図は本発明に8ける発信パルスと受信パルスの状態
を示す図、第5丙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電認織方法を示す平
面図、第6,9図は送受信パルスの時間関係線図、第7
.8図は他の実施例を示すブロック図である。 7・・・走行ロボット、8・・・信号発信点。 9・・・信号発信器、12・・・受信器。 13・・・受信器、14・・・受1g部フレーム。 15・・・パルス信号変換器。 18・・・送信ケーブル、 19・・・位[演算装置。 22.25.37・・・受信パルス波形。 30.31・・・バンドパスフィルタ。 34・・・パルス時間差計測回路。 代理人弁理士 高 橋 明 夫 第1m 一グ 第3図 時間(5i) 第6図 時間(S) 時間 (S)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、走行ロボットに塔載した信号送受信器および位置演
    算装置と、2個の送受信器を離して細物の壁板外のフレ
    ームに固定し、前記2個組の送受信器2よびフレームを
    一体に構成して建物内の他の場所にも移動可能にした信
    号送受信部と、超音波を受信した信号受信部から直ちに
    レスポンスパルス送信を行い、走行ロボットで受信し、
    前記位置演算装置にて2個組送信機よりのパルスの時間
    差を計測して自己位置を決定することを特徴とする走行
    ロボットの位置認識装置。
JP21400383A 1983-11-16 1983-11-16 走行ロボツトの位置認識装置 Pending JPS60107580A (ja)

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JP21400383A JPS60107580A (ja) 1983-11-16 1983-11-16 走行ロボツトの位置認識装置

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JPS60107580A true JPS60107580A (ja) 1985-06-13

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100860966B1 (ko) 2006-06-05 2008-09-30 삼성전자주식회사 이동 로봇의 위치 추정 방법 및 장치
US7630792B2 (en) 2003-12-22 2009-12-08 Lg Electronics Inc. Apparatus and method for detecting position of mobile robot
WO2019215957A1 (ja) * 2018-05-08 2019-11-14 株式会社デンソー 車両位置検出システム、車両位置検出装置

Cited By (5)

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DE102004018670B4 (de) * 2003-12-22 2011-06-16 LG Electronics Inc., Kangnam-gu Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen einer Position eines mobilen Roboters
KR100860966B1 (ko) 2006-06-05 2008-09-30 삼성전자주식회사 이동 로봇의 위치 추정 방법 및 장치
WO2019215957A1 (ja) * 2018-05-08 2019-11-14 株式会社デンソー 車両位置検出システム、車両位置検出装置
JP2019196928A (ja) * 2018-05-08 2019-11-14 株式会社デンソー 車両位置検出システム、車両位置検出装置

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