JPS60117168A - Apparatus for discriminating position of running robot - Google Patents

Apparatus for discriminating position of running robot

Info

Publication number
JPS60117168A
JPS60117168A JP58224189A JP22418983A JPS60117168A JP S60117168 A JPS60117168 A JP S60117168A JP 58224189 A JP58224189 A JP 58224189A JP 22418983 A JP22418983 A JP 22418983A JP S60117168 A JPS60117168 A JP S60117168A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
robot
distance
room
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58224189A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0412433B2 (en
Inventor
Hitoshi Ogasawara
均 小笠原
Masao Obata
小畑 征夫
Kazuo Kaneko
一男 金子
Junji Shiokawa
淳司 塩川
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58224189A priority Critical patent/JPS60117168A/en
Publication of JPS60117168A publication Critical patent/JPS60117168A/en
Publication of JPH0412433B2 publication Critical patent/JPH0412433B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately grasp a position, by arranging an ultrasonic transmitter receives sharp in directionality so as to shift the same by 90 deg. to perform simultaneous measurement. CONSTITUTION:The main body 1 of a running robot is allowed to run to an advance direction 8 by driving wheels 2, 3, 4, 5 thereof. When a rotary shaft 6 is rotated at the same time, ultrasonic transmitters 9, 12, 14, 16 and ultrasonic receivers 10, 13, 15, 17 attached to a transmitter receiver frame 8 are rotated in a state shifted by 90 deg. in ultrasonic transmitting and receiving directions a, b, c, d. Ultrasonic transmitting signals and ultrasonic receiving signals obtained from the ultrasonic transmitters 9, 12, 14, 16 and the ultrasonic receivers 10, 13, 15, 17 and angle data signals to the robot advance direction 18 of the ultrasonic transmitting directions (a), (b), (c), (d) are inputted to a position operation apparatus 22. The robot 1 is rectangular in the use thereof and, therefore, the position thereof can be accurately calculated on the basis of the direction and distance to a wall.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、走行ロボットに係り、特に走行ロボットの位
置を正確に検知することのできる位置認識装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a traveling robot, and more particularly to a position recognition device that can accurately detect the position of a traveling robot.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来の走行ロボットに設けられているロボット位置認識
装置は、回転計で車輪の回転数を測定して走行距離と進
行方向を計算し、それらの値から走行ロボットの位置を
演算する方式であった。
The robot position recognition device installed in conventional mobile robots uses a tachometer to measure the number of rotations of the wheels, calculates the traveling distance and direction of movement, and calculates the position of the mobile robot from these values. .

しかし従来の車輪回転数を測定する方式だと、走行して
しる床面状態により車輪がスリラグして、走行ロボット
の走行距離や進行方向の計測に誤差が生じ、かつロボッ
トの位置はそれらの累積計算でめるため、ロボットの位
置を正確に認識できない欠点があった。
However, with the conventional method of measuring wheel rotation speed, the wheels lag due to the floor surface conditions on which the robot is traveling, causing errors in measuring the traveling distance and direction of travel of the robot. Since it is calculated using cumulative calculations, it has the disadvantage that the robot's position cannot be accurately recognized.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

そこで本発明の目的は、従来技術の欠点をなくし、走行
ロボットの位置を正確に認識することのできる位置認識
装置を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art and provide a position recognition device that can accurately recognize the position of a traveling robot.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、走行ロボットの位置を、走行している部屋の
形状に対して相対的に認識することとし、指向性の鋭い
超音波を反射する送信器とそれを受信する受信器を設け
、これらの超音波送受信器の超音波送受信方向を90°
ずらせて複数個配置し、かつ複数個の超音波送受信器を
同一軸を中心に回転させる構成とする。そして部屋の壁
から反射して来だ超音波を受信することにより壁までの
距離と、ロボットの進行方向あるいは基準方向に対する
壁の超音波反射面位置の方向を測定する。
The present invention recognizes the position of a running robot relative to the shape of the room in which it is running, and is equipped with a transmitter that reflects ultrasonic waves with sharp directivity and a receiver that receives them. The ultrasonic transmitter/receiver direction of the ultrasonic transmitter/receiver is set at 90°.
A plurality of ultrasonic transmitters/receivers are arranged in a staggered manner, and the plurality of ultrasonic transmitters/receivers are rotated around the same axis. By receiving the ultrasonic waves reflected from the walls of the room, the distance to the wall and the direction of the ultrasonic reflecting surface of the wall relative to the direction of movement of the robot or the reference direction are measured.

ところで一般家庭、オフィス、工場、病院。By the way, ordinary homes, offices, factories, and hospitals.

学校などの走行ロボットが使用される部屋、壁間は矩形
である場合がほとんどである。したがってこれら矩形の
部屋の中に走行ロボットを置き、ロボットに設置した前
記超音波送受信器で周囲の壁からの超音波の反射を受信
して壁までの距離と方向を測定すると、90°ずれた壁
のデータが4個得られるはずである。
In most rooms where mobile robots are used, such as in schools, the walls between the walls are rectangular. Therefore, when a running robot is placed inside these rectangular rooms and the ultrasonic transceiver installed on the robot receives the ultrasonic waves reflected from the surrounding walls to measure the distance and direction to the wall, the distance and direction to the wall are measured. You should be able to get 4 pieces of wall data.

本発明は、上記90°ずれた壁からのデータを90°ず
らせて配置した超音波送受イδ器で同時に測定すること
で、走行ロボットの位置を部屋の矩形形状に対して相対
的に認識し、かつ部屋の4方の壁についての方向と距離
のデータを同時に得ることで、ロボットの位置を正確に
把握できるようにした。
The present invention recognizes the position of the traveling robot relative to the rectangular shape of the room by simultaneously measuring the data from the wall shifted by 90 degrees with an ultrasonic transceiver δ device placed shifted by 90 degrees. By simultaneously obtaining direction and distance data about the four walls of the room, the robot's position can be accurately determined.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。第1
図は、本発明の超音波送受信器を備えた走行ロボットの
構成を示す平面図、第2図は、第1図の超音波送受信器
で得られたデータから走行ロボットの位置を演算する位
置認識装置のブロック図である。第3図はロボット位置
認識方法を示す図、第4図は、ロボット位置認識のアル
ゴリズムのフローチャートである。第1図で、1は走行
ロボットの本体、2.J 45は本体1を走行させる車
輪、6は本体1に取りつけ図は省略するが回転装置で矢
印7の方向に同軸する回転軸、8は本体1の上部に位置
し回転軸乙に固定された超音波送受信器を取りつけるだ
めの送受信器フレーム、9は送受信器フレーム8に固定
され指向性の鋭い超音波をaの方向に発射するための超
音波送信器、10は前記超音波送信器9の超音波発射方
向と同一方向aにその受信方向を有した超音波受信器で
、超音波送信器9からαの方向に発射された指向性の鋭
い超音波が物体11の面で反射され、α方向と反対の方
向に返って来た超音波を受信する超音波受信器である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure is a plan view showing the configuration of a traveling robot equipped with the ultrasonic transceiver of the present invention, and FIG. 2 is a position recognition system that calculates the position of the traveling robot from the data obtained by the ultrasonic transceiver of FIG. 1. FIG. 2 is a block diagram of the device. FIG. 3 is a diagram showing a robot position recognition method, and FIG. 4 is a flowchart of an algorithm for robot position recognition. In FIG. 1, 1 is the main body of the traveling robot, 2. J 45 is a wheel for running the main body 1, 6 is a rotating device attached to the main body 1 and the illustration is omitted, and the rotating shaft is coaxial in the direction of the arrow 7. 8 is located on the upper part of the main body 1 and fixed to the rotating shaft B. A transmitter/receiver frame to which the ultrasonic transmitter/receiver is attached; 9 is an ultrasonic transmitter fixed to the transmitter/receiver frame 8 for emitting highly directional ultrasonic waves in the direction a; 10 is the ultrasonic transmitter 9; The ultrasonic receiver has its reception direction in the same direction a as the ultrasonic emission direction, and the ultrasonic wave with a sharp directivity emitted from the ultrasonic transmitter 9 in the direction α is reflected by the surface of the object 11, This is an ultrasonic receiver that receives ultrasonic waves returned in the opposite direction.

12は、指向性の鋭い超音波を前記超音波送信器9シよ
び超音波受信器10の超音波送受信方向αより90°ず
れたbの方向に発射するための超音波送信器である。1
3は前記超音波送信器12の送信方向すにその受信方向
を有した超音波受信器である。同様に、14は9と反対
方向Cの方向に指向性の鋭い超音波を発射する超音波送
信器で、15は前記超音波送信器14の送信方向Cにそ
の受信方向を有した超音波受信器である。また同様に1
6は12と反対方向dの方向に指向性の鋭い超音波を発
射する超音波送信器で、17は前記超音波送信器16の
送信方向dにその受信方向を有した超音波受信器である
。そして超音波送信器9 、12.14.16および超
音波受信器10.’13.15.17は、前記送受信器
フレーム8に固定し、回転軸6を中心に矢印7の方向に
回転する。18は走行ロボットの本体1の進行方向であ
る。
Reference numeral 12 denotes an ultrasonic transmitter for emitting ultrasonic waves with sharp directivity in a direction b that is 90° shifted from the ultrasonic transmission/reception direction α of the ultrasonic transmitter 9 and the ultrasonic receiver 10. 1
Reference numeral 3 denotes an ultrasonic receiver whose receiving direction is the same as the transmitting direction of the ultrasonic transmitter 12. Similarly, 14 is an ultrasonic transmitter that emits highly directional ultrasonic waves in the direction C opposite to 9, and 15 is an ultrasonic receiver whose reception direction is in the transmission direction C of the ultrasonic transmitter 14. It is a vessel. Similarly, 1
6 is an ultrasonic transmitter that emits highly directional ultrasonic waves in the direction d opposite to 12, and 17 is an ultrasonic receiver whose reception direction is in the transmission direction d of the ultrasonic transmitter 16. . and ultrasonic transmitter 9, 12.14.16 and ultrasonic receiver 10. '13.15.17 is fixed to the transmitter/receiver frame 8 and rotates in the direction of arrow 7 about the rotation axis 6. 18 is the traveling direction of the main body 1 of the traveling robot.

さて、第2図で、9 、12.14.16は第1図で述
べた超音波送信器、10.13.15.17は第1図で
述べた超音波受信器である。19は超音波送信器および
超音波受信器と接続したI10ボートである。20は、
第1図の超音波送信器9.12.14゜16の超音波発
射力Iflおよび超音波受信器10.13゜1j、 1
7の超音波受信方向であるα、h、c、 rL力方向ロ
ボット本体1の進行方向18との角度を測定する送受信
器回転角度測定器(第1図の構成での説明は省略しであ
るが、例えばエンコーダを用いれば良い。)である。2
1は、送受信器回転角度測定器2oと接続されたI10
ポートである。22はロボット位置を演算するCPUな
との位置演算装置である。そしてI10ボート19オよ
びI10ポート21と、位置演算装置22とは、データ
バス23で接続されている。
Now, in FIG. 2, 9, 12, 14, and 16 are the ultrasonic transmitters described in FIG. 1, and 10, 13, 15, and 17 are the ultrasonic receivers described in FIG. 19 is an I10 boat connected to an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver. 20 is
The ultrasonic emission force Ifl of the ultrasonic transmitter 9.12.14゜16 and the ultrasonic receiver 10.13゜1j, 1 in Fig. 1
A transmitter/receiver rotation angle measuring device for measuring the angle between α, h, c, and rL force directions in the ultrasonic reception directions 7 and the advancing direction 18 of the robot body 1 (explanation in the configuration shown in FIG. 1 is omitted). However, for example, an encoder may be used.). 2
1 is I10 connected to the transmitter/receiver rotation angle measuring device 2o.
It is a port. 22 is a position calculation device such as a CPU that calculates the robot position. The I10 port 19 and the I10 port 21 and the position calculation device 22 are connected by a data bus 23.

次に動作を説明する。第1図で、走行ロボットの本体1
を、車輪2,5,4..5を駆動して進行方向18の方
向に走行させる。同時に回転軸6を反時計方向(矢印7
)の方向に回転させておくと、送受信器フレーム8に取
り付けた超音波送信器?、 12.14.16シよび超
音波受信器10゜13、15.17は、超音波受信方向
αl bI ’#dを90°ずれた状態で回転する。超
音波送信器9 、12.14.1<iと超音波受信器1
0.13.15.17で得られる超音波送信信号と受信
信号はI10ボート19を経由して、ロボット位置演算
装置22に入力される。一方、レーダ回転角度測定器2
0で得られる、第1図で示した超音波送信器9,12゜
14、16及び超音波受信器10.13.15.17の
超音波送信方向α、b、c、dのロボット進行方向18
に対する角度のデータ信号は第2図でI10ボート21
を経由して、位置演算装置22に入力される。そして位
置演算装置22では、第4図のアルゴリズムフローチャ
ートで示す演算処理を行い、ロボットの位置をめる。第
4図の説明をする前に、部屋の形について述べる。一般
に、走行ロボットが使用される工場、家庭、オフィス。
Next, the operation will be explained. In Figure 1, the main body 1 of the traveling robot
, wheels 2, 5, 4. .. 5 to travel in the direction of travel 18. At the same time, rotate the rotating shaft 6 counterclockwise (arrow 7
), the ultrasonic transmitter attached to the transceiver frame 8? , 12.14.16 and the ultrasonic receivers 10°13, 15.17 rotate with the ultrasonic reception direction αl bI ′ #d shifted by 90°. Ultrasonic transmitter 9, 12.14.1<i and ultrasonic receiver 1
The ultrasonic transmission signal and reception signal obtained at 0.13.15.17 are input to the robot position calculation device 22 via the I10 boat 19. On the other hand, radar rotation angle measuring device 2
The robot traveling direction of the ultrasonic transmission directions α, b, c, d of the ultrasonic transmitters 9, 12° 14, 16 and ultrasonic receivers 10, 13, 15, 17 shown in FIG. 18
The angle data signal for the I10 port 21 in FIG.
It is input to the position calculation device 22 via. Then, the position calculation device 22 performs calculation processing shown in the algorithm flowchart of FIG. 4 to determine the position of the robot. Before explaining Figure 4, we will discuss the shape of the room. Generally, moving robots are used in factories, homes, and offices.

病院、学校などの部屋は矩形である。Rooms in hospitals, schools, etc. are rectangular.

この部屋の形が矩形であることを前提にして、第6図と
第4図により、位置演算装置22で行うロボット位置認
識のアルゴリズムを説明する。
On the premise that the shape of this room is rectangular, an algorithm for recognizing the robot position performed by the position calculation device 22 will be explained with reference to FIGS. 6 and 4.

第3図で、ロボットの走行する矩形の部屋を0PQRと
し、走行ロボットがA点からB点に動いたとする。その
場合1位置演算装置22では、第4因に示すように、ま
ず第2図の超音波送信器9゜12、14.1(Sと超音
波受信器10.13.15.17とで得られる超音波の
発信信号と受信信号とにより、超音波が発信されてから
受信されるまでの時間を計算する。この時間は位置演算
装置22の内部クロックのカウントでめる。次に上記超
音波の発信から受信までの時間と超音波速度530φと
をかけることで、第1図の回転軸6がら物体11までの
距離tを計算する。なおロボットの位置は回転軸6で考
える。次に送受信器回転角度測定器20からの信号より
、超音波送受信器が第1図のロボット進行方向から物体
を検出するまでの時間を1位置演算装置22の内部クロ
ックのカウントしてめ、その時間と送受信器の回転角速
度WO/!とをかけることにより、第1図の物体11の
ロボット進行方向18に対する角度θを計算する。次に
、物体を超音波の反射で検出した時の回転角度測定器に
よる角度データのうち90°ずれたデータ、すなわち第
1図の超音波送信器9 、12.14.16および超音
波受信器10.13゜15、17で同時に得られるデー
タを捜す。したがって、ロボットが第3図の矩形の部屋
0PQRのA点にあるとすれば、上記で捜した90°ず
れた角度データに対応した距離データは、 La、 t
b、 tc。
In FIG. 3, it is assumed that the rectangular room in which the robot runs is 0PQR, and that the running robot moves from point A to point B. In that case, in the 1-position calculation device 22, as shown in the fourth factor, first, the ultrasonic transmitter 9.12, 14.1 (S) and the ultrasonic receiver 10.13.15.17 in FIG. The time from when the ultrasonic wave is transmitted to when it is received is calculated based on the transmitted signal and received signal of the ultrasonic wave.This time is determined by counting the internal clock of the position calculation device 22.Next, when the ultrasonic wave is The distance t from the rotation axis 6 to the object 11 in Fig. 1 is calculated by multiplying the time from transmission to reception by the ultrasonic velocity 530φ.The position of the robot is considered in terms of the rotation axis 6.Next, transmit and receive Based on the signal from the instrument rotation angle measuring device 20, the internal clock of the 1-position calculation device 22 counts the time until the ultrasonic transceiver detects an object from the direction of movement of the robot shown in FIG. The angle θ of the object 11 in Fig. 1 with respect to the robot traveling direction 18 is calculated by multiplying by the rotational angular velocity of the device WO/! Among the angle data, search for data that is shifted by 90 degrees, that is, data obtained simultaneously by the ultrasonic transmitters 9, 12, 14, and 16 and the ultrasonic receivers 10, 13, 15, and 17 in Fig. 1. Therefore, the robot If it is located at point A of the rectangular room 0PQR in Figure 3, the distance data corresponding to the 90° shifted angle data found above is La, t
b, tc.

Ad である。そこで、基準になる座標を第3図に示す
ように、A点から距離LcLの物体位置αを通り線分A
αに対する垂直線ORをy軸とし、A点から距離Ahの
物体位置すを通シ線分Ahに対する垂直線opをX軸と
し、ORとopの交点を原点Oとする座標を設定する。
It is Ad. Therefore, as shown in Figure 3, the reference coordinates are determined by a line segment A that passes through the object position α at a distance LcL from point A.
Coordinates are set in which the perpendicular line OR to α is taken as the y axis, the perpendicular line op to the line segment Ah passing through the object position at the distance Ah from point A is taken as the X axis, and the intersection of OR and op is the origin O.

したがってA点の座標(q、yo)は(ta、 Lb 
)となる。次に上記座標設定ずみかを判断する。そして
座標が設定されてい々ければ、前記90°ずれた物体検
出の角度データに対応した物体までの距離のデータtα
、 1b、 Lc。
Therefore, the coordinates (q, yo) of point A are (ta, Lb
). Next, it is determined whether the above coordinates have been set. Then, as the coordinates are set, data tα of the distance to the object corresponding to the angle data of object detection shifted by 90° is set.
, 1b, Lc.

Adよシ部屋の形状を第3図のA点における矩形0PQ
Rと予測し、上記x@yfmおよび原点とする座標を設
定する。上記座標がすでに設定されていれば、すなわち
第3囚のB点の座標をめる場合、前記90°ずれた角度
と対応する距離のうち矩形の部屋0PQRの壁までの距
離と一致する距離データ、B点でのAg、Z7.l−y
、 LAを捜し、B点の座標(x、y)を(L、、11
)とする。さらに、B点の座標(x、y)を出発点7点
の座標(% 、 yo )と置き換え、第4図のアルゴ
リズムフローチャートの処理を最初に戻し、ロボットの
位置B点の座標(x、y)を次々にめる。以上の第3図
と第4図のアルゴリズムで走行ロボットの位置を矩形0
PQRの部屋に対して相対的に認識する。
The shape of the room is a rectangle 0PQ at point A in Figure 3.
Predict R, and set the above x@yfm and the coordinates of the origin. If the above coordinates have already been set, that is, when calculating the coordinates of point B of the third prisoner, the distance data that corresponds to the 90° shifted angle and the distance to the wall of rectangular room 0PQR , Ag at point B, Z7. l-y
, LA and find the coordinates (x, y) of point B as (L,, 11
). Furthermore, the coordinates (x, y) of point B are replaced with the coordinates (%, yo) of the 7 starting points, the processing of the algorithm flowchart in Figure 4 is returned to the beginning, and the coordinates (x, y) of point B at the robot position are ) one after another. Using the algorithms shown in Figures 3 and 4 above, the position of the traveling robot is set to rectangle 0.
Recognize it relative to the PQR room.

次に、以上で得られたA点(曲、 yo )の座標(t
a、Ah)とB点(x、y)の座標(4,tf)のデー
タを使ったロボットの走行制御の1例を述べる。
Next, the coordinates (t
An example of robot travel control using data on the coordinates (4, tf) of points a, Ah) and B (x, y) will be described.

第3図で、A点ではZの方向にロボットを走行させたい
とする。したがってA点のロボット進行方向は、角度θ
Aの方向とする。しかし、実際にはZの方向(点線AZ
)からずれてB点まで走行し、B点での進行方向θBは
、 θ=tan−1’/ 3/n工taルー1Lにbになっ
たとする。七B 、−而 1.−1a こて、ロボットがAZ線上を走行するように、制御する
には、A点からB点までの距離りはヵαt、−t、)”
−+τQ−14,7−であるから、次にめざす位置をA
Z#上のB点からの距離がLであるD点と設定し、B点
での進行方向を上記θBから%B点から上記り点の方向
θDに進行方向を変える制御を行う。この制御に関して
は従来公知であるのでここでは詳述しない。ただし、こ
の例は、ロボットがほぼ定速で走行している場合である
In FIG. 3, it is assumed that the robot wants to run in the Z direction at point A. Therefore, the moving direction of the robot at point A is at an angle θ
The direction is A. However, in reality, the Z direction (dotted line AZ
) and travels to point B, and the traveling direction θB at point B becomes b, where θ=tan-1'/3/n workta-1L. 7B, - 1. -1a To control the robot to run on the AZ line, the distance from point A to point B is αt, -t,)”
-+τQ-14,7-, so the next target position is A
Point D is set at a distance L from point B on Z#, and control is performed to change the traveling direction at point B from the above θB to the direction θD of the above point. Since this control is conventionally known, it will not be described in detail here. However, this example is a case where the robot is running at a substantially constant speed.

次に、第1図の超音波送信器および超音波受信器の組を
、その超音波発信および受信方向を90゜ずらせて2個
以上設ける必要性について述べる。
Next, the necessity of providing two or more sets of the ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver shown in FIG. 1 with their ultrasonic transmission and reception directions shifted by 90 degrees will be described.

本発明の走行ロボットの位置認識は、ロボットを走行さ
せる部屋が矩形であると限定して、部屋の直交する壁を
基準にロボットの位置を認識する方式である。したがっ
て、前記B点の座標(xty)をめるのに第3図のC点
とf点についてのデータが必要なことかられかるように
、超音波送受信器は90°ずらせて少なくとも2個設け
る必要がある。もし超音波送受信器を1個だけ設けて、
それを回転して部屋の壁についての距離と方向のデータ
を測定した場合、ロボットの位置認識に誤差を生じる。
The position recognition of a running robot according to the present invention is a method in which the room in which the robot runs is limited to a rectangular shape, and the position of the robot is recognized based on orthogonal walls of the room. Therefore, as can be seen from the fact that data on points C and f in Fig. 3 are required to determine the coordinates (xty) of point B, at least two ultrasonic transmitters and receivers are provided, shifted by 90 degrees. There is a need. If only one ultrasonic transceiver is installed,
If it is rotated to measure distance and direction data about the walls of the room, errors will occur in the robot's position recognition.

その理由を説明すると、壁から超音波が反射して帰って
来るまでの時間は、例えば3rrL離れた壁(往復6扉
)については約18m sacである。したがって、3
m離れた壁のデータを測定するのに演算処理時間を含め
ると約2Qm seeかかる。そこで、角度を1°分割
でデータを取って行くと5矩形の部屋のある壁のデータ
を測定してから直交した次の壁のデータを測定するまで
にj8stcかがる。この間に走行ロボットは、例えば
速度30crtp/sacで走っているとすれば、次の
直交する壁のデータを測定するまでにロボットは約54
錆も走行するのでロボットの位置の認識は54錆の誤差
を生じる。
To explain the reason, the time it takes for ultrasonic waves to reflect from a wall and return is approximately 18 m sac for a wall that is 3rrL away (6 doors in both directions), for example. Therefore, 3
It takes approximately 2Qmsees to measure data on a wall that is m away, including calculation processing time. Therefore, if the data is obtained by dividing the angle by 1 degree, it will take j8stc from measuring the data of one wall in the 5 rectangular room to measuring the data of the next orthogonal wall. During this time, if the robot is running at a speed of 30 crtp/sac, for example, the robot will move approximately 54 km
Since rust also travels, recognition of the robot's position will result in an error of 54 rust.

これに対して上記した超音波送受信器をその送受信方向
を90°ずらせて2個設置すると、矩形の部屋のある壁
のデータを測定してから、直交した他の壁のデータを訓
示するまでの時間は超音波′の反射して来る時間差だけ
である。例えばある壁までの距離が1mで直交する他の
壁壕での距離が4寡とすると、ある壁のデータを測定し
てから直交した他の壁のデータを測定するまでの時間は
、超音波が壁から反射して来る時間差20m5ecだけ
で、はぼ同時にデータが測定でき、その間にロボットが
走行する距離は、走行走度を30c+++/sとすると
約6MMで、nは無視できる誤差である。
On the other hand, if two ultrasonic transceivers are installed with their transmitting and receiving directions shifted by 90 degrees, the time between measuring data on one wall of a rectangular room and transmitting data on another orthogonal wall will be reduced. Time is only the difference in time between the reflected ultrasound waves. For example, if the distance to a certain wall is 1 m and the distance to another perpendicular wall is 4, the time from measuring data on one wall to measuring data on another perpendicular wall is Data can be measured almost simultaneously with a time difference of only 20 m5 ec when the robots reflect from the wall, and the distance the robot travels during that time is approximately 6 mm, assuming the traveling speed is 30 c++/s, and n is a negligible error.

さらに本実施例で超音波送受信器を4個設置した理由は
、部屋の中に物があって、ある方向の壁についてのデー
タが得られない場合、少なくとも2方の壁のデータが得
られるようにするためである。
Furthermore, the reason why four ultrasonic transceivers were installed in this example is that if there are objects in the room and data cannot be obtained for walls in a certain direction, data for at least two walls can be obtained. This is for the purpose of

次に本実施例の効果について述べる。本実施例によれば
、90°ずらした超音波送受信器で部屋の壁から超音波
の反射して来る時間よシ、壁までの距離と方向のデータ
が得られた時点での走行ロボットの位置を矩形の部屋に
対して相対的に認識するので、従来技術の走行している
床面状態により車輪がスリップして車輪の回転数と実際
に走った距離や進行方向の計測に誤差が生じたシ、車輪
の回転数の累積11算した場合の累積誤差がないので、
ロボットの位置を正確に認識できる効果がある。
Next, the effects of this embodiment will be described. According to this embodiment, the position of the traveling robot at the time when the ultrasonic transmitter/receiver shifted by 90 degrees obtains data on the time when the ultrasonic wave is reflected from the wall of the room, the distance to the wall, and the direction. Since the vehicle is recognized relative to a rectangular room, the wheels of the conventional technology could slip due to the condition of the floor surface on which the vehicle was running, causing errors in measuring the number of rotations of the wheels and the actual distance traveled and direction of travel. Since there is no cumulative error when calculating the cumulative number of rotations of the wheels by 11,
This has the effect of accurately recognizing the robot's position.

本実施例では、超音波送受信器を90”ずらせて4個設
置する例について説明した。この4個とした理由は矩形
の部屋に対応させて、4方の壁からの超音波の反射を同
時に受信できるようにしたいためである。しかし第3図
の走行ロボットの位置BのCx、y)の座標は、少なく
とも直交する2方の壁についてのデータすなわちり、と
14 @11と勺・旬とtA @tAとt、のいずれか
が測定されればめることができる。したがって、本発明
の超音波送受信器は、その送受信方向を90”ずらせて
少なくとも2個以上(2個、3個、4個)すなわち複数
個設ければよいが1部屋の壁との間に物がある場合、部
屋の壁についてのデータが得られないことが考えられる
ので安全性を考え4個としだものでおる。
In this example, we have explained an example in which four ultrasonic transmitters and receivers are installed at 90" intervals.The reason for installing four ultrasonic transmitters and receivers is to correspond to a rectangular room, so that the ultrasonic waves reflected from the four walls can be reflected simultaneously. This is because we want to be able to receive data.However, the coordinates (Cx, y) of position B of the traveling robot in Figure 3 are data for at least two orthogonal walls, that is, 14 @ 11 and Shun Tsugo It can be determined if either tA @tA or t is measured. Therefore, the ultrasonic transmitter/receiver of the present invention has at least two or more (two, three, 4) In other words, you can install more than one, but if there is something between the walls of a room, you may not be able to obtain data about the walls of the room, so for safety reasons, we set 4. .

なお本発明の超音波送受信器の数を例えば45゜ずつず
らせて8個すなわち90°ずらせた4個の粗金2組設け
たり、30°ずらせて12個すなわち90°ずらせた組
を6組設けたり、さらに増して4組、5組力どとするこ
とは、90°ずらせた超音波受信器を複数個備えた構成
の組合せなので本発明の範中に入るものである。以上の
ように超音波送受信器の数を増すと価格の面では不利で
あるが、部屋の壁との間に数多くの物体がある場合に部
屋の壁からのデータをより確実に得ることができ、ロボ
ットの、位置を正確に認識できる効果がある。
In addition, the number of ultrasonic transmitters and receivers of the present invention may be set, for example, by providing two sets of 8 pieces of rough metal with 4 pieces shifted by 45 degrees, that is, 4 pieces shifted by 90 degrees, or by providing 6 sets of 12 pieces shifted by 30 degrees, that is, 6 sets of 4 pieces shifted by 90 degrees. Or, further increasing the number of sets to 4 or 5 sets, etc., is a combination of structures including a plurality of ultrasonic receivers shifted by 90 degrees, and therefore falls within the scope of the present invention. As mentioned above, increasing the number of ultrasonic transceivers is disadvantageous in terms of price, but if there are many objects between the walls of the room, data from the walls of the room can be obtained more reliably. This has the effect of accurately recognizing the robot's position.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、走行ロボットの位置を正確に認識でき
る効果がある。なぜなら、一般に家庭、オフィス、工場
、病院、学校などの部屋や廊下などの形は矩形である。
According to the present invention, there is an effect that the position of a traveling robot can be accurately recognized. This is because rooms and hallways in homes, offices, factories, hospitals, schools, etc. are generally rectangular in shape.

したがって、矩形の部屋の中で本発明のロボット位置認
識装置を備えた走行ロボットを走らせた場合、超音波送
受信方向を90°ずらせた複数個の超音波送受信器で、
超音波が発射されてから部屋の壁から反射されて受信器
で受信されるまでの時間と超音波速度より、部屋の壁ま
での距離と方向を測定し、第6図に示すように、矩形の
部屋の少なくとも直交した2方の壁についての距離と方
向のデータが得られた時点での走行ロボットの位置が誤
差の累積がなく認識できるので、従来技術にかける車輪
の回転数を回転計で測定し、走行距離と進行方向を累積
計算して、それらの値からロボットの位置を計算でめる
場合の走行している床面状態により車輪のスリップが生
じ、走行距離、走行方向に誤差が生じて請求めたロボッ
トの位置の計算に誤差が累積してロボットの位置を正し
く認識できないような欠点がなくなり、本発明によれば
、走行ロボットの位置を矩形の部屋に対して正確に認識
できる効果がある。
Therefore, when a traveling robot equipped with the robot position recognition device of the present invention is run in a rectangular room, a plurality of ultrasonic transceivers whose ultrasonic transmitting and receiving directions are shifted by 90 degrees,
The distance and direction to the wall of the room are measured from the time from when the ultrasonic wave is emitted until it is reflected from the wall of the room and received by the receiver and the speed of the ultrasonic wave, and a rectangle is formed as shown in Figure 6. The position of the traveling robot at the time when distance and direction data for at least two perpendicular walls of the room are obtained can be recognized without accumulation of errors. When measuring, cumulatively calculating the travel distance and traveling direction, and calculating the robot's position from these values, wheel slip may occur due to the condition of the floor surface on which the robot is traveling, resulting in errors in the travel distance and traveling direction. According to the present invention, the position of a running robot can be accurately recognized with respect to a rectangular room without the drawback that the robot's position cannot be recognized correctly due to accumulated errors in calculating the robot's position. effective.

また本発明によれば、走行ロボットの位置を周囲の部屋
の形状に対して相対的に認識できるので、従来の車輪の
回転数を測定する回転計を備えた走行ロボットでは部屋
の壁にぶつからないようにするために周囲の部屋の形状
を検知する接触センサなどの装置が必要であるが、本発
明ではその装置が不要になる効果がある。
Furthermore, according to the present invention, the position of the traveling robot can be recognized relative to the shape of the surrounding room, so that the conventional traveling robot equipped with a tachometer that measures the number of rotations of the wheels will not collide with the walls of the room. In order to do this, a device such as a contact sensor that detects the shape of the surrounding room is required, but the present invention has the effect of eliminating the need for such a device.

さらに本発明では、特に一般家庭、オフィス工場、病院
、学校などの部屋や廊下の矩形の壁で囲まれた場所での
走行ロボットの位置認識に適している特有の効果もある
Furthermore, the present invention has a unique effect that is particularly suitable for recognizing the position of a traveling robot in a place surrounded by rectangular walls in a room or hallway such as a general home, an office factory, a hospital, or a school.

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

第1図は、本発明の走行ロボットの位置認識装置を備え
た走行ロボットの全体構成を示す平面図、第2図は、走
行ロボットの位置を演算する位置認識装置のブロック図
、第3図は、本発明の矩形の部屋に対するロボット位置
の認識方法を示す座標を示す図、第4図は、ロボット位
置認識アルゴリズムのフローチャート図である。 1・・・ロボット本体 2.3.4.5・・・車輪6・
・・回転軸 8・・・送受信器フレーム9、12.14
.16 ・・・超音波送信器10、13.15.17・
・・超音波受信器19・・・I10ボート 20・・・超音波送受信器の回転角度測定器21・・・
I10ボート 22・・・ロボット位置演算装置 第1 図 1A 躬2 図 9 第3区 第4図
FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a mobile robot equipped with a position recognition device for a mobile robot according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the position recognition device that calculates the position of the mobile robot, and FIG. FIG. 4 is a flowchart of the robot position recognition algorithm. 1... Robot body 2.3.4.5... Wheels 6.
... Rotation axis 8 ... Transmitter/receiver frame 9, 12.14
.. 16... Ultrasonic transmitter 10, 13.15.17.
...Ultrasonic receiver 19...I10 boat 20...Rotation angle measuring device 21 of ultrasonic transmitter/receiver...
I10 boat 22...Robot position calculation device 1 Fig. 1A 2 Fig. 9 Section 3 Fig. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 指向性の鋭い超音波を発射し、物体から反射して来た超
音波を受信することにより物体までの距離と物体位置の
ロボットから見か方向とを測定する超音波送受信器を、
その超音波送受信方向を90°ずらせて複数個配置し、
かつそれらの超音波送受信器を同一軸を中心に回転させ
て周囲全体の物体についての上記距離と方向のデータを
計測する構造とした超音波計測装置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。
An ultrasonic transmitter/receiver that measures the distance to an object and the direction of the object's position as viewed from the robot by emitting highly directional ultrasonic waves and receiving the ultrasonic waves reflected from the object.
A plurality of ultrasonic waves are arranged with their transmitting and receiving directions shifted by 90°,
The position of a traveling robot characterized by being equipped with an ultrasonic measuring device configured to rotate these ultrasonic transmitters and receivers around the same axis to measure the distance and direction data of objects all around the object. recognition device.
JP58224189A 1983-11-30 1983-11-30 Apparatus for discriminating position of running robot Granted JPS60117168A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58224189A JPS60117168A (en) 1983-11-30 1983-11-30 Apparatus for discriminating position of running robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58224189A JPS60117168A (en) 1983-11-30 1983-11-30 Apparatus for discriminating position of running robot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60117168A true JPS60117168A (en) 1985-06-24
JPH0412433B2 JPH0412433B2 (en) 1992-03-04

Family

ID=16809913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58224189A Granted JPS60117168A (en) 1983-11-30 1983-11-30 Apparatus for discriminating position of running robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60117168A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102004251A (en) * 2010-09-27 2011-04-06 北京航空航天大学 Compass-based horizontal scanning ultrasonic distance measurement instrument
CN104260092A (en) * 2014-07-08 2015-01-07 大连理工大学 Automatic tracking robot control device and automatic tracking robot
CN107972042A (en) * 2017-11-24 2018-05-01 合肥博焱智能科技有限公司 Swimming pool rescue robot rescue mode and device based on artificial intelligence

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57108777A (en) * 1980-12-26 1982-07-06 Toshiba Corp Position detector

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57108777A (en) * 1980-12-26 1982-07-06 Toshiba Corp Position detector

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102004251A (en) * 2010-09-27 2011-04-06 北京航空航天大学 Compass-based horizontal scanning ultrasonic distance measurement instrument
CN104260092A (en) * 2014-07-08 2015-01-07 大连理工大学 Automatic tracking robot control device and automatic tracking robot
CN107972042A (en) * 2017-11-24 2018-05-01 合肥博焱智能科技有限公司 Swimming pool rescue robot rescue mode and device based on artificial intelligence

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0412433B2 (en) 1992-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9507023B2 (en) Obstacle detection device for vehicle and obstacle detection system for vehicle
US8060256B2 (en) Apparatus, method, and medium for localizing moving robot and transmitter
KR20000062430A (en) Method for determining the vertical distance between an object and a device with a variable position
US20050043039A1 (en) Position detecting system, and transmitting and receiving apparatuses for the position detecting system
US20070118248A1 (en) Method and apparatus for reckoning position of moving robot
JP2000056006A (en) Position recognizing device for mobile
Figueroa et al. A method for accurate detection of time of arrival: Analysis and design of an ultrasonic ranging system
US7363125B2 (en) Tracking system and autonomous mobile unit
JP2004212400A (en) Position and direction predicting system for robot
US20180284220A1 (en) Tool for automatic multiple radar calibration
JPH07306042A (en) Method and device for forming peripheral map in cellular structure
JPH11295412A (en) Apparatus for recognizing position of mobile
Ghidary et al. A new Home Robot Positioning System (HRPS) using IR switched multi ultrasonic sensors
JP3826805B2 (en) Collision prevention method for autonomous vehicles
JPS60117168A (en) Apparatus for discriminating position of running robot
EP0492015A1 (en) Method and apparatus for navigating an automatic guided vehicle
Shoval et al. Measuring the relative position and orientation between two mobile robots with binaural sonar
Cho et al. Localization of a high-speed mobile robot using global features
JP2003029832A (en) Method and device for preparing two-dimensional map
KR100962674B1 (en) The method for estimating location of moble robot and mobile robot thereof
Shoval et al. Measurement of angular position of a mobile robot using ultrasonic sensors
US20120063269A1 (en) Rotary type distance estimation apparatus and moving body including the same
Forsberg et al. An autonomous plastering robot for walls and ceilings
JPH05257530A (en) Method and device for correcting bearing and position of moving robot
JP3998363B2 (en) Distance detection device and distance detection method for navigation object