JPS62105207A - 移動ロボツトの誘導装置 - 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】 ビ）産業上の利用分野 本発明は移動ロボットの誘導装置に関し、たたえは移動
ロボットの搭載電池を充電するために１受電プラグを、
型内に設けた給電コンセントに結合する場合等に利用す
ることができるものである。

（ロ）従来の技術 現在、ロボットは産業用を中心知発達しており、工場内
でロボットを固定し、その位置で特定の作業を行うよう
にしている。しかし、た、！：えは床面を清掃する作業
の如く、ロボットを移動させて行う作業も多い。このよ
うな移動ロボットは工場内だけでなく、オフィス内や家
庭内にも適用できる利点がある。

かかる移動ロボットにおいては、特定の場所に移動ロボ
ットをいかに誘導するかが、重要な技術課題になってい
る。

移動ロボットの自動走行について、「電気学会雑誌１０
３巻２号」（昭和５８年２月電気学会発行）の１９乃至
２４頁には、移動ロボットのセンシング方式からみた分
類に従って、誘導方式、位臂方向検出方式、状態検知方
式、環境認識方式に分けていくつかの方法が示されてい
る。

誘導方式として、誘導ケーブルを床に敷設し電。

磁縛導を利用する方法、テープを床に敷設し光の反射を
利用する方法、壁面に金属テープを貼り静電容量変化を
利用する方法などが示されているが、特に家庭内におい
て、ケーブルやテープを貼ることは問題が多い。

位置方向検出方式として、３つの光源や超音波源を室内
に基準点として設け、三角測量を利用する方法、路面に
スリットパターンやマークを貼りカメラで認識する方法
が示されているが、制御が複雑になったり、カメラなど
を用いると高価になる。

状態検知方式として、地１件読み取り方式や、車輪の速
度から位置を知る方式や、ジャイロを用いる方式々どが
あるが、エンコーダやジャイロを用いるため高価になっ
てしまう。

環境認識として、工ＴＶカメラによるパターン認識や、
超音波や触覚センサによる外界認識の方法があるが、カ
メラを用いると高価になるし、又パターンＨ９のために
は構成が複雑になる。また超音波センサや触覚センサに
よる方法では、得られる情報量が少なく、障害物を回避
したりするのには適しているものの、特定の場所に到達
させることは困難とシる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 従来の移動ロボットの誘導方式は、いずれも家庭内等で
は適用し誰いものであり、特定場所て誘導する場合、そ
の特定場所の近傍位置まで移動ロボットを誘導すること
ができるが、特定場所における移動ロボットの姿勢を特
定状態にすることが困難である。

本発明はかかる点に！！み発明されたものにして、簡単
な構成で特定場所における移動ロボットの姿勢を特定状
態にすることができる誘導装置を提供せんとするもので
ある。

に）問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため、本発明は誘導点に設けら
れた放射源と、この放射源からの放射波を検出する２個
の検出素子と、この２個の検出素子を進行方向の前面左
右対称位置に、放射波の受波面が進行方向に対し所定角
度外側に向くように取付けたロボット本体と、ロボット
本体に設けられ、２個の検出素子の出力が等しくなるよ
うにロボット本体の進行を制御する制御回路と、を具備
してなり、放射波の指向性の最大強度軸の方向からロボ
ット本体が誘導点て接近することを特徴とするものであ
る。

（ホ）作用 ロボット本体の進行方向の延長線上に、放射源からの放
射波の指向性の最大強度軸があるときには、ロボット本
体の前面左右対称位ｉＨに取付けた２個の検出素子の検
出出力が等しいので、ロボット本体は放射源に向って直
進する。

放射源からの放射波の指向性の９大雀度軸に対し、ロボ
ット本体の進行方向がずれているときには、前−４６Ｊ
々大強度軸から遠い方の検出素子の出力が、近い方の検
出素子の出力より小さいので、ロボット本体は制御回路
の作動（で基づいて、９大強度軸の方向に進行方向を賓
える。

この時、最大強度軸から遠い方の゛検出素子の受波面へ
の放射波の入射角度が９０度に近づくようにロボット本
体の進行方向が変化するため、この検出素子の出力が増
加する。一方、最大強度軸に近い方の検出素子の受波面
への放射波の入射角度は小さくなるので、この検出素子
の出力が低下する。この場合に、両検出素子の受波面が
ロボット本体の進行方向に対し、所定角度外側に向くよ
うになっているので、両検出素子の受波面が平行である
場合（で比し、両検出素子の出力差が大きく、より大き
く事大強度軸に進行方向を変える。

このように、両検出素子の出力の差に基づいて、ロボッ
ト本体の進行方向が変わり、その進行方向は放射源に向
うベクトルと最大強度軸に向うベクトルの合成方向とな
る。またこの進行方向は両検出素子の出力差に応じて変
化して、最大強度軸に向うベクトルが次第に小さくなる
。かくしてロボット本体は量大強度軸に沿って放射源に
接近することになる。

（へ）実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は誘導装置の模式図である。

この図面において、１は放射光源にして、商用電源に接
続された給電部（たとえばコンセント）を取付ける屋内
の壁面２に、、給電部の上方位置に役者されている。こ
の放射光源から第２図に示すように指向性を有する放射
光が放射され、その最大強度軸はＯＦで示されている。

また、この放射光源は指向性が０点において、量大強度
軸に対し±１０度のものである。

３はロボット本体にして、その進行方向の前面左右対称
位置に、２個の受光素子４，５を取付けている。この場
合に、各受光素子の受光面６．７が夫々進行方向に対し
所定角度だけ外側を向くように、各受光素子が取付けら
れる。ロボット本体３け両受光素子４．５の出力が等し
くなるように、ロボット本体３の進行を制御する制御回
路８を備えている。この制御回路は比較回路９と駆動回
路１０を含み、駆動回路へ出力により車輪１１を駆動制
御する。

次に、以上の構成における動作を第３図乃至第５図に基
づいて説明する。これらの図面において、ロボット本体
３は省略され、２個の受光素千生５のみが示され、また
ロボット本体１の方向が一点鎖線で示されている。

ロボット本体３が第３図に示す位置関係で光源１からの
光がとどく範囲内にあるとき、量大強度軸ＯＰに近い方
の受光素子（６）の受光面６が光源からの光の向きに対
し９０度に近いので、この受光素子の出力が他の受光素
子（４）の出力より大きい状態にある。このため、制御
回路８の作動にてロボット本体３の向きを矢印方向ムに
変える。この向きを変えるために、車輪１１の前輪又は
後輪がディファレンシャルギアを介して、駆動されるよ
うにしてもよいし、左右の車輪１１．１１の駆動速度を
個別に匍制御するよってしてもよい。

第３図中の矢印方向に向きが変って、第４図に示すよう
に、ロボット本体３の向きが光＠１の方を向いたとする
。この場合にも、光が第２１′４に示す指向性を持って
いるため、最大強窄軸ＯＦに近い方の受光素子５の出力
が他の受光素子４の出力より大きく、第３図の場合と同
様に、矢印Ｂで示すように、さらにロボット本体の向き
を変える。

この時、受光素子５の受光面７に対する光の入射角度が
小さくなるため、この受光素子５の出力が小さくなる。

一方、他の受光素子４の受光面６に対する光の入射角度
が９０度に近づいていくため、その出力が大きくなる。

このため、ロボット本体の向きけ、両受光素子４．５の
出力が等しくなるように第５図の状態知変わり、量大強
度軸ｏｐにより早く近づく方向となる。異なる地点にお
ける受光素子４．５の出力が等しくなる方向を第６図に
示す。

かくして、ロボット本体３は最大強度軸ＯＦ上に至り、
その後はこの量大強度軸に沿って直進して光源１に接近
することになる。光源１に近接すると、ロボット本体３
に設けた近接検知器の出力にて制動がかかり、ロボット
本体３の受電部（たとえばプラグ）１２Ｍ’ｌｙ部に係
合する状態で、ロボット本体を停止する。

尚、ロボット本体３の方向制御は、ロボット本体３が一
定距離だけ進行するｍＫ行ってもよいし、所定速度の進
行中に行ってもよい。また、放射光源１け実施例の如く
固定の場合に限らず、放射光源１が移動してロボット本
体３が追従するようにしてもよい。

而して、実験によれば、受光素子４．５の指光性を、放
射光源の指向性±１０度より大きい１６５度のものと、
同じ±１０度のものとを用いてロボット本体３を誘導さ
せたところ、指光性の大きい受光素子を用いる方が、よ
り早く最大強度軸ＯＦ上を走行する（て至った。

以上の説明においては、放射源として光源を用い、検出
素子として受光素子を用いたが、放射源は指向性を有す
る放射波であればよく、電波を放射するものでもよく、
この場合には検出素子として電波を検出するコイルを使
用することができる。

（ト）発明の効果 本発明は誘導点て設けられた放射源吉、この放射免から
の放射波を検出する２個の検出素子上、この２個の検出
素子を進行方向の前面左右対称位ｆＱＶＣ，放射波の受
波面が進行方向に対し所定角度外側に向くように取付け
たロボット本体と、ロボット本体に設けられ、２個の検
出素子の出力が等しくなるようにロボット本体の進行を
制御する制御回路と、を具備してなり、放射波の指向性
の最大強度の方向からロボット本体が誘導点に接近する
ことを特徴とするものであるから、構成簡単にして、誘
導点におけるロボット本体の姿勢を、放射波の指向性の
最大強変軸にロボット本体の向きが一致するようにする
ことができる。

また、検出素子として、その指向性が、放射波の指向性
幅より広いものである場合には、ロボット本体をより早
く、前記最大強度軸上で走行させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は誘導装置の模
式図、第２図は放射源からの放射波の指向性を示す図、
第３図乃至第５図はロボット本体の動作説明用略図、第
６図は異なる位［Ｋおける２個の受光素子の出力が等し
くなる方向を示す１ｑである。 １・・・放射光源、３・・・ロボット本体、４．５・・
・受光素子、６，７・・・受波面、８・・・制御回路、
１１・・・車輪、１２・・・受電部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘導点に設けられた放射源と、 この放射源からの放射波を検出する２個の検出素子と、 この２個の検出素子を進行方向の前面左右対称位置に、
   放射波の受波面が進行方向に対し所定角度外側に向くよ
   うに取付けたロボット本体と、ロボット本体に設けられ
   、２個の検出素子の出力が等しくなるようにロボット本
   体の進行を制御する制御回路と、 を具備してなり、放射波の指向性の最大強度軸の方向か
   らロボット本体が誘導点に接近することを特徴とする移
   動ロボットの誘導装置。
2. （２）前記検出素子は、その指向性が、前記放射源から
   の放射波の指向性幅より広いものである特許請求の範囲
   第１項記載の移動ロボットの誘導装置。