JPS60211308A - 移動体の空間座標定位装置 - Google Patents

移動体の空間座標定位装置

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Publication number
JPS60211308A
JPS60211308A JP59067647A JP6764784A JPS60211308A JP S60211308 A JPS60211308 A JP S60211308A JP 59067647 A JP59067647 A JP 59067647A JP 6764784 A JP6764784 A JP 6764784A JP S60211308 A JPS60211308 A JP S60211308A
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JP
Japan
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point
transmitting
receiving port
signal
coordinate
Prior art date
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Pending
Application number
JP59067647A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenjiro Kumamoto
熊本 健二郎
Kosuke Shinnai
新内 浩介
Sadanori Shintani
新谷 定則
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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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59067647A priority Critical patent/JPS60211308A/ja
Publication of JPS60211308A publication Critical patent/JPS60211308A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves

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、空間座標定位装置に係り、特に、運用に当っ
て空間座標定位を位置精度の補償制御に適用する、多自
由度動作機構の注目点定位に好適な移動体の空間座標定
位装置に関する。
〔発明の背景〕
本発明の達成しようとする機能に同等な従来の定位装置
に、航空機航法用VOR/DMEがある。
前者はVHFHF全方向電波方位後者は距離測定装置で
ある0本方式はすでに世界的な基準となっており、その
詳細は、winicらの“VOR/DMESystem
 Improve+u+nt″Proc、IEEf!、
58. 3(1970年3月)430にも示されている
。前者は、磁北に対する方位を、位相信号に直接与えめ
るもので、後者は、発信装置が固定され、信号授受の取
り決めにより時間差より距離をめるものである。第1図
(イ)は、この方式の動作原理の説明図である。
VORについては、図示省略するが、基準位相信号とし
て、全方位で位相が一定のものと、磁北方位で同位相と
なる方位によって位相の異なる信号とを同時に移動体A
が受信し、位相差が方位と検知できる。一方、第1図(
ロ)には、DMEの信号関係を、上段が移動体、下段が
固定体として示している。移動体からINQで示す質問
パルスが送信されると、距離に比例するR/C秒後に固
定体がNGRで示す受信パルスを検出する。固定体は5
0μsecに固定された遅延後、ANSで示す応答パル
スを送信する。逆に、R/C秒後に移動体はRARで示
す受信パルスを検出する。すなわち、距離Rは、(T 
psec −50) /Cにより容易に算出される。し
かし、第1図(イ)(ロ)によって原理を示す従来方式
の1例では、使用目的が人命に係る輸送機関に使用され
るため、大掛りで、複雑な装置構成を必要とし、コスト
も高くなる欠点があった。本発明の利用分野への適用を
目的として、自己の座標でなく、対象体との相対関係位
置で定位することも試みられているが、なお価格は高い
〔発明の目的〕
本発明の目的は、限定された面積制約のもとで、最小の
検出装置によって、低価格で構造が簡易な信頼性の高い
移動体の空間座標定位装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明では、移動体の注目
点かその近傍に、唯1個の送受信口とこれを固定半径の
球面上を揺動させる駆動機および送受信センサ、送受信
の遅延時間より固定点からの距離をめる送受信装置と、
送信信号を正しく同一位置にある受信口へ反射するため
に球面に形成された反射体を持つことを特徴とする。注
目点の空間座標を定位するには、任意の空間3方位につ
いての距離を定める必要があるので、球面の反射体は、
3個必要となる。また、送受信口からみて反射体3個ま
での空間には障害物があると距離の検出が不可能となる
ので、3個の反射体は目的に従い配置するものとする。
注目点の空間座標は、固定された3個の反射体の形成す
る固定3角形の回心を基準点とし、その点と注目点を結
ぶ距離と回心の残り1座標から、注目点の残る1座標を
めることができ、この演算処理は送受信装置に容易に一
体としうる。直接に適用を想定している、多関接多自由
度の動作構造である。ロボットや多自由度治具では、目
標空間座標に対して、実現された空間座標の値を計測し
、その誤差を修正するように調整をすればよい。よって
、送受信口の予測位置は、あらかじめ算出することがで
きるので、任意の空間に固定された3つの球面反射体の
予測方向も算出できる。実現に当っては、送受信口の緩
動による方向探索をあてどもなく試行することによる時
間の浪費も#liMすることができる。探索方法は、移
動の始点と定位時点に対し、間接の自由度の方向で定ま
るベクトルの前記2点の方向成分を優先し直接成分を次
の方向に選べばよい。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を、第2図によって説明する。据
置型の多関節ロボット1の、定位すべき着目点を手首部
1aとする。ここに送受信装置または、その送受信口2
が設けられている。その部分の詳細図を第3図に示して
いる。送受信装置またはその送受信口の基準点を28と
し、信号の導通路2bの任意高さに、2軸方向の駆動装
置2cが設けられている。駆動装置2cを2軸面内の任
意方向へ水平に移動すると導通路2bの先端は、基準点
2aまわりを同一半径の球面2d上で動く。
多関節ロボット1の手首部1aに設けられた送受信口2
を見通すことのできる任意の固定位置、に球面を示す反
射体3a、3b、3cが3個設けられている。この空間
座標点をそれぞれMl、M2 。
M3とし、その座標値をそれぞれ(X+*’l+pZl
>e (X2# )’2y Zly □CB# Vat
za)の直交座標値で示す。これら球面を示す反射体3
a、3b、3cの相互距離を38と3b間はL12.3
bと3c間はL23.3cと3a間は1Lstとすると
、 のように一義的に定まる。導通路2bの先端がある任意
の方向へ指向した時に、空間へ信号を送信してやり、そ
の延長線上に球面をなす反射体3a。
3b、3cがあると、信号は正反対方向に反射し、元の
位置へ戻り、受信される。信号はパルス状に送信でき、
送受信の遅延時間は容易に計数しうるので、信号波の速
度に対して距離をめうる。空間内で定位すべき着目点の
未知座標は、直交座標系や円筒座標系でも、3未知数が
あり、球面反射体との距離によって、3つの既知数”I
 e Q2 tQ3が定まっているので、幾何学関係に
より、未知3変数が定まる。たとえば、反射体の固定位
置座標から定まる図心4から鉛直線を仮想することによ
って、注目点2に関係する座標が定まる。着目点2の目
標値は、ロボットのような場合は、予め知られているの
で、正しく球面反射体の方向を走査するために、無効な
動作を排除しうる。すなわち、着目点を定位すべき目標
値毎に、着目点から見た球面反射体の方位または、その
指向を実現する駆動装置の基準点2aに対する位置を計
算しておき、その値から始めて、この目的に最も合致し
た方向探索法を与えることができる。この実施例では、
送受信装置の送信、受信検出に半導体レーザー送信器、
半導体受信素子を考えているが。
この場合は、信号ビームの直線性、信号耐騒音性が高く
、わずかな消費入力でかつ、構成が簡易で信頼性の高い
、コンパクトな装置を構成できる。
第4図には、本実施例に示す座標定位送受信装置の制御
回路ブロック構成を示す。送信素子12と受信素子13
に対しては、駆動のために必要な直流電流と電圧が、送
受信器駆動電源5によって、5a、5bのように供給さ
れる。送信素子12に対しては、前掲第2図に示した3
個の球面反射体に対して識別可能な信号を送出する必要
がある。
第4図に示す実施例では、高速に定位を達成するために
、3個号を容易に副弁しうるよう、3種パルス同期変調
回路6を、送受信器駆動電源5と、送信素子12の中間
に設置し、直流分電力5aに対し、変調信号6aが供給
される。受信素子13で受信された信号13aは、送信
素子12と共通の時周期発振器より供給される時周期信
号7bと照合され、3種パルス弁別受送信時間差検出回
路8によって、時間差信号8aに変換される。時間差信
号8aは、次に3方向距離算出回路9によって、前掲第
2図に示す3個の球面反射体との距離データ9aとして
、出力される。距離データ9aは、前掲第2図において
定義されている基準距離データ14a (球面体相互の
rA1113データ)と合わせて、空間座標演算回路1
4によって、空間内の座標値としてめられる。また、第
2図に示す球面の中心へ向けての、送受信口2の方向制
御は、送受信口2の目標魚座s11 aと、球面反射体
座標データllbを入力として、送受信口目標方向算出
回路11によって、方向角信号11cとして出力される
。この信号を受けた送受信口方向制御回路10は、前掲
第3図に示す、導通路先端移動面2d上で目標方向に向
けるための水平駆動機構2cを駆動する。第4図では送
信素子12と受信素子13に対する方向制御量10a、
10bを示している。また送信素子12の方向が定まっ
た時点で、3種パルス周効変調回路6へは、パルス種の
切換えを行なうため方向制御量10aの定常値を与える
。受信素子13からは、同一種のパルス受信によって、
受信素子の方向制御量10bを固定するため、受信信号
13aも同時に伝送される。
これらの動作を連続として示せば、次のようになる。第
2図に示す送受信口の設置された着目点2が目標位置に
到達する。第4図中の目標点座標11aが定まり、任意
の1番目の球面反射体へ向けての、第1種のパルスが3
種パルス周期変調回路6によって送信素子12へ変調信
号6aとじて与えられる。目標点座標11aと、球面反
射体座標11bにより、送受信口目標方向算出回路11
は、方向角信号11cを出力し、送受信口方向制御回路
10へ与えられる。送受信口が目標方向に定まれば、受
信素子13は、第1種のパルス信号を受信し、それを3
種パルス弁別受送信時間差検出回路8と、送受信口方向
制御回路1oへ出力する。前者は、後段の計算に供する
ため、3方向距離算出回路9へ、第1番目の時間差信号
8aを出力し、後者は、3種パルス周期変調回路6が、
パルス種切換を行なうための方向制御量10aの定常値
を出力する。以降は各反射体毎にこれをくり返す。
〔発明の効果〕
本発明によれば、唯1個の容易に小容積に形成しうる送
受信装置によって、空間内の座標定位を実施できるので
、移動体の着目点まわりに機能的影響を最小として、着
目点の空間座標定位を実現できる効果がある。移動体の
着目点の目標値は、あらかじめ、算出しうるので、送受
信装置の指向走査は、最小範囲で、座標定位を達成する
ことができ、間接的目的である、多自由度、多関接動作
機構の位置に関する閉ループ制御を、簡易な系によって
達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来技術の典型例である航空機航法支援装置
VOR/DMEの動作原理を説明する図。 第2図は、本発明の一実施例とその空間座標定位の原理
を説明する図。第3図は、本発明の実施例による送受信
号の詳細図。第4図は、実施例の座標定位送受信装置の
制御回路ブロック構成を示す図である。 0・・・固定点(発信/受信局)、A・・・移動体(受
信/発信局)、P・・・磁北に対する方位角、R・・・
移動体と固定点の距離、1・・・ロボット、1a・・・
手首部、2・・・着目点、2 a 、 2 b 、 2
 c 、 2 d −基準点。 信号導通路、水平駆動機構、導通路先端移動面、3a、
3b、3c・・・球面反射体、4・・・前項の3個によ
り定まる三辺形の空間図心、(11I Q2 +Q3・
・・着目点の相対距離、rllr21rl・・・球面反
射体の半径、M、、M、、M3・・・球面反射体の空間
座標変数、L12 t L23 r L31・・・同上
の構成 ′する距離、5・・・送受信器駆動電源、6・
・・3種パルス周期変調回路、7・・・時局期発振器、
8・・・3種パルス弁別受送信時間差検出回路、9・・
・3方向距離算出回路、10・・・送受信口方向制御回
路、11・・・送受信口目標方向算出回路、12・・・
送信素子、13・・・受信素子、1′4 ・空間座標演
算回路、5a・・・(駆動用)直流分電力、6a・・・
変調信号、7a。 7b・・時同期信号、8a・・・時間差信号、9a・・
・距離データ、10a、10b・・(素子)方向制御量
、11a・目標点座標、llb・・球面反射体座標、1
1c・・・方向角信号、13a・・・受信信号、14a
第 1 (2) ¥]ZI121

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 移動体の注目点か、その点を含む系で相対運動をしない
    近傍の点に基準点を有し、その基準点まわりの同一半径
    の球面上を揺動しうる形態とした信号の送受信口と該送
    受信口との間に常に障害物の出現しない位置に固定的に
    配置された、3個の球面反射体から構成されることを特
    徴とする移動体の空間座標定位装置。
JP59067647A 1984-04-06 1984-04-06 移動体の空間座標定位装置 Pending JPS60211308A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59067647A JPS60211308A (ja) 1984-04-06 1984-04-06 移動体の空間座標定位装置

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JP59067647A JPS60211308A (ja) 1984-04-06 1984-04-06 移動体の空間座標定位装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60211308A true JPS60211308A (ja) 1985-10-23

Family

ID=13351017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59067647A Pending JPS60211308A (ja) 1984-04-06 1984-04-06 移動体の空間座標定位装置

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JP (1) JPS60211308A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7474256B2 (en) 2003-08-21 2009-01-06 Sharp Kabushiki Kaisha Position detecting system, and transmitting and receiving apparatuses for the position detecting system
CN111736631A (zh) * 2020-07-09 2020-10-02 史全霞 一种农药喷洒机器人的路径规划方法及系统

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