JPS61221910A - 無人移動体の誘導方法 - Google Patents

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】 （イ）発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は移動ロボット等の無人移動体の誘導方法及び
それに使用する交流光源検出装置に関するものである。

この種の無人移動体は病院、工場等の室内を移動する。

［従来の技術］ ロボット等の移動体は、レール上を走行するものを除け
ば、直接位置を読取るスケールを利用できないので、移
動体の制御装置に位置の情報を与えるための他の手段が
必要であり、そのような手段の一つとしてランドマーク
がある。

移動体は移動経路に沿って床や壁に取り付けたランドマ
ークを視覚センサによって読み取り、ランドマークから
位置の情報を得て、予め与えられたマツプと比較して自
己の方向や姿勢を制御して走行する。

従来、ランドマークとして提案されているものは、多く
は廊下の床や壁を利用するものであった。

すなわち廊下の床や壁に帯状の白線を連続して貼布した
方式、不連続に貼布した方式、または、四角形、三角形
等の幾何学的図形を用いた方式等がある。

［発明が解決しようとする問題点〕 しかるに、床にランドマークを貼布する方式は、いずれ
も汚れたり、破損したりする欠点があり、また特にラン
ドマークを貼布する手間がかかる。

ランドマークを壁に貼布する方式についても同様であっ
て、貼布する手間がかかるし、移動体の種類によって視
覚センサの高さが変われば、ランドマークもその高さに
応じて貼り替えなければならない。また、汚損や破損に
よって使用不能となり、さらに廊下等の荷物が壁土のラ
ンドマークを隠蔽する可能性も大きい。

このようなことから、設置に手間がかからず、汚損や破
損若しくは荷物による隠蔽の可能性の少ないランドマー
クの方式の開発が望まれている。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、既設の施設をそのままランドマークとして利用する
ことができ、したがってランドマーク設置の手間を要せ
ず、かつ、ランドマークの汚損や破損若しくは荷物によ
る隠蔽の可能性が少なく、常に正確かつ容易に情報を入
手して移動体をｌ１１１２１！することができる無人移
動体の制御方法及びその制御方法に使用する交流光源検
出装置を提供することを目的とするものである。

（ロ）発明の構成 Ｅ問題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の無人移動体の制御方法
は、予め定められたマツプにしたがって移動する移動体
の誘導方法であって、交流光源を検出し得る交流光源検
出装置を使用して移動通路の天井に設けられた交流光源
を検出し、前記交流光源をガイドマークとして使用する
ことを特徴としている。また、この発明の交流光源検出
装置は、光源からの光を受光して充電変換する光電変換
素子と、前記光電変換素子からの出力を設定されたバン
ドでフィルタリングするバンドパスフィルターと、前記
バンドパスフィルターの出力を設定されたしきい値で比
較するコンパレータと、前記光電変換素子の出力を設定
されたしきい値で比較するコンパレータと、前記２つの
コンパレータの出力に基づいて判断を行う判断回路とを
備えることを特徴としている。

以下、これらの発明の詳細を一実施例を示す図面につい
て説明する。

第１図及び第２図において、１は移動体であり、この移
動体１が誘導の対象である。

移動体１は車体２内に制御装［３及び駆動装置４とを備
え、駆動装＠４はコンピュータを内蔵した制御装Ｒ３に
よって制御されて車輪５を駆動して、床面６上を移動す
る。　ｉ制御装置１ｉ３には予め移動体１の移動経路の
マツプがプログラムされて内蔵されており交流光源検出
装！５！７からの信号を入力して処理し、駆動装Ｈ４を
制御する。このような構成の移動体１は公知であるが、
この発明で特に公知の移動体１と顕著に相違する点はラ
ンドマークとして天井交流光源８を使用することであり
、この天井交流光ｌＩ８を検出するために、交流光源検
出装置７の視線が垂直上方若しくは斜め上方を向く上向
きに設定されている点である。

天井交流光源とは天井９に支持された光源のうち、交流
電力によって発光する光源をいい、このような光源の典
型例としては蛍光灯１２や白熱電灯がある。蛍光灯１２
等は、照明のために設置されるものであるが、天井から
固定位置にｉ！Ｑ［された蛍光灯１２等は、設置位置が
明らかになっていて、かつ変位することがないから、ラ
ンドマークとして利用することができる。

蛍光灯１２はそのまま使用してもよいが、蛍光灯１２に
バーコード等の光学的に読み取り可能な他の標識を設け
れば蛍光灯１２に移動体１の移動の！＋１１１１に必要
なさらに多くの情報を含ませることができる。蛍光灯１
２にバーコードを設ける場合に、直接蛍光灯１２にバー
コード−を描いてもよいが、バーコードが表現する情報
の内容を変更する場合に、対処できるようにするために
、バーコードを蛍光灯１２に対して取り外し可能とする
ことが有効である。このためには第３図に示すように、
例えば幅の異なる合成樹脂製の黒色のリング１３ａ、１
３ｂを多数準備しておいて、これらを蛍光灯１２に材料
の弾性を利用して嵌着、離脱させればバーコードの内容
を変えることができる。

また、一度、蛍光灯１２に嵌着したリング１３ａ。

１３ｂを相互に隣接させたり１１隔さぜることによりバ
ーコードのバーの幅を変えることもできる。

この場合に、リング１３ａ、１３ｂの当接面から蛍光灯
１２の光が漏洩することを防ぐためには、第４図に示す
ように、リング１３ａ、１３ｂの端面に環状溝１４、環
状突出部１５を形成して相互に嵌合可能としてもよい。

次に交流光源検出装置７の構成について説明する。

第５図に示すように、交流光源検出装置７は光学系１７
、光電変換素子１８、増幅器２１、バンドパスフィルタ
２２、コンパレータ２３ａ。

２３ｂ及び判断回路２４を備えている。

光学系１７は蛍光灯１２からの光を光電変換素子１８の
受光面上に集光する。光電変換素子１８としては例えば
ＣＯＤ、フォトダイオードやフォトトランジスタを使用
し、受光量に応じた電気石（例えば電流）を出力する。

光電変換素子１８の出力は増幅！２１に入力されて増幅
された後、バンドパスフィルタ２２に入力される。バン
ドパスフィルタ２２は入力信号から特定発光周波数の交
流光源成分だけをフィルタリングしてとり出す機能を持
つものである。例えば蛍光灯１２が５０サイクルの交流
電源によって発光するものとすれば、その発光周波数は
１００Ｈｚであるからバンドパスフィルタ２２のバンド
を１００Ｈｚに設定しておけば、入力信号から蛍光灯の
交流成分だけを取り出すことができる。バンドパスフィ
ルタ２２の出力はコンパレータ２３ａに入力され、コン
パレータ２３ａで矩形波が生成される。

また、交流光源検出装［７は外光の影響を除去し、蛍光
灯の有無の判断を確実にするために他のコンパレータ２
３ｂを備えている。すなわち、コンパレータ２３ｂは増
幅１１Ｓ２１の出りをバンドパスフィルタ２２を通さず
に直接入力する。コンパレータ２３ｂのスレシホールド
レベルをあるレベルに設定しておけば、入力光が太陽光
などの外光であればコンパレータ２３ｂの出力は“Ｈｉ
ｇｈ”になるが、コンパレータ２３ａからは矩形波が出
力されず、入力光が交流光源でないことが判断できる。

また交流誘導によりコンパレータ２３ａの出力が１００
Ｈｚの矩形波を出力しても入力光の絶対値を判断するコ
ンパレータ２３ｂは“Ｌｏｗ”の出力であるので、交流
光源有無の判定が確実に行えることになる。したがって
、外光等の影響を考慮しないでもよい通常の環境で使用
する場合には、コンパレータ２３ｂは設けなくてもよい
。コンパレータ２３ｂの出力はコンパレータ２３ａの出
力とともに判断回路２４に入力され、蛍光灯１２の有無
が検出される。判断回路２４としては例えばＡＮＤ回路
を使用することができる。

［作用］ 次に以上述べた無人移動体の誘導方法及び交流光源検出
装置の作用を説明する。

第１図に示すように、移動体１は廊下２６の床面６上を
走行するものとする。移動体１のｖ制御装！１３のコン
ピュータには移動体１の移動経路のマツプと、そのマツ
プ上のそれぞれ蛍光灯１２の位置との関係をプログラム
して予め記憶させておく。

合板りに、移動体１が矢印で示す方向に走行して来て、
図に示す位置に達したとすると、移動体１の交流光源検
出装Ｈ７がｎ・番目の蛍光灯１２を検出し、その信号を
制御１置３に入力し、制御装置３は入力された信号に基
づいて、プログラムとデータに従って、舵取り角度を算
出し、駆動装置４を制御し、移動体１は廊下の角を曲が
る。次に移動体１が’　ｉ＋１番目の蛍光灯１２の下に
達すると、同様に交流光源検出装置７がｎｉ＋１番目の
蛍光灯１２を検出し、その信号が制御装置３に入力され
、制御装置３は舵取り角度が元に戻るように駆動装置４
を制御する。蛍光灯１２の検出は交流光源検出Ｖｔ置７
によって行う。

第５図及び第６図に示すように、交流光源検出装置１７
の光学系１７に蛍光灯１２の光が入ると光学系１７は、
その光を光電変換素子１８の受光面上に集光する。光電
変換素子１８は入射した光量に応じた電流に変換する（
第６図（ａ））。この電流は増幅器２１に入力されて電
圧増幅される（第６図（ｂ））。増幅された電圧は一方
でバンドパスフィルタ２２に入力される。バンドパスフ
ィルタ２２ではバンドを例えば１００１−１２に設定す
ることによって、蛍光灯の発光周波数を含む１００Ｈ２
の交流成分だけが取り出される（第６図（Ｃ））。バン
ドパスフィルタ２２の出力はコンパレータ２３ａに入力
され、蛍光灯の光量に相当するスレッシホールドレベル
を越える電圧が入りした場合に矩形波を発生する（第６
図（ｄ））。

コンパレータ２３ａの出力は判断回路２４に入力される
。他方、増幅器２１の出力をコンパレータ２３ｂに入力
する。コンパレータ２３ｂでは蛍光灯の光ｍに相当する
スレッシホールドレベルが設定され、このスレッシホー
ルドレベルを越えた入力がある場合にｌ−（ｉｇｈの信
号を出力する（第６図（ｅ））。コンパレータ２３ｂの
出力は判断回路２４に入力される。判断回路２４ではコ
ンパレータ２３ａの出力が矩形波であり、コンパレータ
２３ｂの出力がＨｉａｈであれば、光電変換素子１８に
交流光源（蛍光灯１２）からの光が当っていると判断す
る。

移動体１の姿勢は壁に沿った移動中は超音波センサ２８
等を用いて制御することができる。しかし初期状態とし
て移動体１が壁に対して任意の位置に置かれたとき、自
動的に壁と平行にしたいとき蛍光灯を利用することがで
きる。すなわち、第７図に示すように、壁面２７に対し
て蛍光灯１２が一定角度（図示の場合は直角）で設置さ
れているとすれば、移動体１を全方向に移動可能に構成
しておき、移動体１を一旦蛍光灯１２を通過させ、その
後、移動体１を後退させて再び蛍光灯１２を通過させ、
ａ点、ｂ点で蛍光灯１２を検出して、移動体１の位置を
算出すれは、移動体１の壁面２７に対する姿勢が算出さ
れるので、制御装置３によって駆動装置４を制御して車
輪５の舵取りをして姿勢を直す。また、移動体１を回転
可能な構造とした場合には、交流光源検出装ｃ７がａ点
で蛍光灯１２を検出したときに、その場で移動体１を回
転させ、ｂ点で再び蛍光灯１２を検出し、このａ点、ｂ
点から移動体１の姿勢を算出してもよい。この姿勢の制
御には他のセンサ、例えば固定型の超音波センサ２８（
第２図）を移動体１に取り付け、前記の交流光源検出装
置７からの信号によって、移動体１を壁面２７に対して
ほぼ平行に姿勢制御した後に、超音波センサ２８を使用
して壁面２７との位置を正確に検出して、正確な姿勢制
御をしてもよい。また、超音波センサ２８は、移動体１
に上向きに取り付けて、廊下の大月の高さを計測するよ
うにして・ｂよい。

蛍光灯１２にバーコードをｆＪ着した場合には、そのバ
ーコードの解読を確実にするために、交流光源検出装＠
７にバーコードリーダ処理回路を設けるとともに、光学
系１７として自動焦点調節機構を持つものを使用するこ
とが望ましい。この場合には光電変換素子１８は交流光
源を認識する機能とバーコードを認識する機能を兼ね、
交流光源を前述の方法で認識したのち、光電変換素子は
バーコード解読機能に切り換わる。

［他の実施例］ 交流光源検出装置の他の実施例について述べる。

受光素子アレーで構成するが、大月交流光源８（蛍光灯
１２）の検出が不可能な死角を生じないようにすること
が重要である。受光素子アレーにおける素子の配列は、
第９図に示すように、多数の素子を直線状に配列した受
光素子アレー３１や、第１０図に示寸ように、多数の素
子をマトリックス状に配列した受光素子アレー３２を使
用することが考えられるが、直線状の受光素子アレー３
１は直線状の天井交流光源８（蛍光灯１２）に対して死
角があり、また、マトリックス状の受光素子アレー３２
は、多数の素子を必要として価格が高価であるのみなら
ず、かつ信号の処理がきわめて煩雑であるという問題が
ある。そこで、第１１図に示すように多数の素子を円環
状に配列した受光素子アレー３３が好適である。このよ
うな受光素子アレー３３を使用した場合には、第１２図
に示すように、ＸをΔ点から測定した中心角、ｙをＢ点
から測定した中心角とすると、直線状の天井交流光源８
（蛍光灯１２）と移動体１との角度θはθ＝（１／２）
（ｘ＋ｙ） となって、容易に求めることができる。

（ハ）発明の効果 ［無人移動体の誘導方法の効果］ この発明の無人移動体の誘導方法においては、ランドマ
ークとして天井に設けられた蛍光灯の如き天井交流光源
を使用する。天井に設けられた蛍光灯は、もともと照明
の目的で設置されたものをそのままランドマークとして
利用できるので、マークを貼布する手間がかからない。

しかも、汚れたり、はげたり、また荷物で隠蔽されるこ
とがなく、したがって、マークの検出に必要な、判断回
路や、処理回路が簡単になり、移動体の制御を確実にす
るとともに、制御に要する機器を低廉にすることができ
る。

天井交流光源の位置は建物を建てた時点で固定されてお
り、その位置精度もよい。移動体の位置はエンコーダ、
ポテンショメータ等の内界センサで計測されるが、車輪
のすべり、Ｍ１算誤差等によって、数ｍの移動において
も、かなりの誤差が蓄積される。この発明ではこの誤差
を修正する参照点として天井にとりつけた交流光源を利
用することによって移動体の制御を正確にすることがで
きる。

また、移動体の姿勢制御に関しては、壁との距離を固定
超音波センサで計測して求めることができるが、この場
合でも、壁と移動体との角度が大きくずれている時には
、超音波センサが超音波の反射波を受信することができ
ない。しかるにこの発明の誘導方法では、移動体がその
場で回転するモード若しくはそれと等価なモードで移動
体を概略壁と平行にすれば、その後は固定超音波センサ
が使用でき、精密な測距が可能となり、移動体を壁に対
して正確に平行にすることができる。

また、蛍光灯にバーコードを付した場合には、通常のバ
ーコードリーダのように、自身に発光体を持つ必要がな
く、自動焦点調節機構を有する光学系を用いることによ
って、天井の高さの変化がある場合でも鮮明な像を得る
ことができ、移動体の停止、右折、左折、進路の変更、
壁からの距離の指定等の情報を得ることができる。

［交流光源検出装置の効果］ この発明の交流光源検出装置は、交流光源の発光周波数
特性を利用することによって比較的簡単な装置で、交流
光源を安価かつ正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は移動体と天井交流光源との位置関係を示す平面
説明図、第２図は移動体と大月交流光源との位置関係を
示す側面説明図、第３図は蛍光灯の斜視説明図、第４図
はリングを示す断面説明図、第５図は交流光源検出装置
の構成説明図、第６図は交流光源検出装置の構成機器の
出力波形を示す説明図、第７図は移動体の姿勢検出方法
を示す平面説明図、第８図は移動体の他の姿勢検出方法
を示す平面説明図、第９図は受光素子アレーの１例を示
す説明図、第１０図は受光素子アレーの他の例を示す説
明図、第１１図は受光素子アレーの他の例を示す説明図
、及び第１２図は第１１図に示す受光素子アレーにおけ
る移動体の角度算出方法を示す説 明図である。 １・・・移動体　　２・・・車体　　３・・・制御装置
４・・・駆動装置　　５・・・車輪　　６・・・床面　
　７・・・交流光源検出装置　　８・・・天井交流光源
　　９・・・天井　　１２・・・蛍光灯　　１３ａ・・
・リング１３ｂ・・・リング　　１４・・・環状渦　　
１５・・・環状突出部　　１７・・・光学系　　１８・
・・光電変換素子２１・・・増幅器　　２２・・・バン
ドパスフィルタ２３ａ・・・コンパレータ　　２３ｂ・
・・コンパレータ２４・・・判断回路　　２６・・・廊
下　　２７・・・壁面２８・・・超音波センサ　　３１
・・・受光素子アレー（直線状）　　３２・・・受光素
子アレー（マトリックス状）３３・・・受光素子アレー
（円環状）第１図 第３図 第４図 第５図 第６図 （ａ）　　　（ｂ）　　　（ｃ）　　　（ｄ）第７図 第８図 第９図　　　第１０図 第１１図　　　第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め定められたマップにしたがって移動する移動
   体の誘導方法であって、交流光源を検出し得る交流光源
   検出装置を使用して移動通路の天井に設けられた交流光
   源を検出し、前記交流光源をガイドマークとして使用す
   ることを特徴とする無人移動体の誘導方法。
2. （２）光源からの光を受光して光電変換する光電変換素
   子と、前記光電変換素子からの出力を設定されたバンド
   でフィルタリングするバンドパスフィルターと、前記バ
   ンドパスフィルターの出力を設定されたしきい値で比較
   するコンパレータと、前記コンパレータの出力に基づい
   て判断を行う判断回路とを備えることを特徴とする交流
   光源検出装置。