JPS62126313A - 自走ロボツトにおける走行位置の検出方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レーザー光線を利用した自走ロボットにお
ける走行位置の検出方法に関するしのである。

［従来の技術］ 自走するロボットは、通路の壁や物体を知ｊ：Ｊ−ｉ。

て、衝突しないように直進やカーブ、スピンターンを行
い、そして自分の現実の走行位置を確認しつつ、目標ノ
ードや目標ステーションに移動することが必要である。

現在、自走ロボットにおいて、それ自身の現実の走行位
置を検出する方法としては、次の３つの方法が知られて
いる。

■視覚によって走行位置を検出する方法。

この方法を実施するためには、テレビカメラとその画像
を処理する処理部を必要とする。そして、テレビカメラ
に映った画像を処理し、正しい走行で得られるであろう
情報と比較することによって、現実の走行位置を検出す
る。

■超音波センサーを用いた検出方法。

超音波の送波、受波装置による測距部と、処理部とを必
要とする。そして、超音波の送波から受波までの間の時
間と、音速とによって、壁までの距離を測り、この距離
の変化と、予め与えられた通路の情報とを比較して、現
実の走行位置を検出する。

■光学センサーを用いた検出方法。

反射鏡や反射テープと、発光、受光装置と、処理部とを
必要とする。反射テープや反射鏡は通路に設置しておく
。そして、自走ロボットは、発光装置を点灯さＵｏつつ
、受光装置が通路側からの反射パターンによって、予め
与えられた反射位置や反射パターンと比較して現実の走
行位置を検出する。

し発明か解決しようとオろ問題点］ 」〕述した従来の３つの方法にあっては、それぞれ次の
ような問題があった。

■の方法の場合には、ハードウェアが高価となると」（
に、ソフトウェアの開発ら高価となり、ま）こ大きな技
術力ら必要となる。

■の方法の場合には、超音波の広がりのために、通路側
にお（）る距離測定点にずれか生じ、また音速が光速に
比して遅いために、測距距離の精度に限界があった。

■の方法の場合には、反射テープや反射鏡の汚れや走行
路の修正があったときに、その反射テープや反射鏡の移
設が必要となる。

この発明は、以上のような従来の問題を一掃することを
目的としている。

［問題点を解決するための手段］ この発明による自走ロボットの走行位置の検出方法は、
自走ロボットから、その自走ロボソ）・の走行通路の脇
の垂直壁に向って、所定の間隔の２本のレーザー光線を
平行に発射し、自走ロボットから垂直壁におけるレーザ
ー光線の２つの照射点を見たときのｆｆＪ度差を求め、
この角度差と、２本のレーザー光線の間隔とに括づいて
、自走ロボットから垂直壁までの間の圧力「を求め、こ
の求めた距離から自走ロボットの走行位置を検出するこ
とを特徴としている。

［作用コ この発明の自走ロボットの走行位置の検出方法は、自走
ロボットから２本のレーザー光線を発射して、自走ロボ
ットの走行通路脇の垂直壁に対する２本のレーザー光線
の照射点のａＪ度差を求め、そしてこの角度差と、２本
のレーザー光線の間隔から、自走ロボットと垂直壁との
間の距離を求めて、自走ロボットの現実の走行位置を検
出する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を参照しなから説明する
。

自走ロボットの本体には、第３図に表すように、レーザ
ー光を発射するレーザー発信装置Ｉと、このレーザー発
信装置１から発射されたレーザー光を２本の平行なレー
ザー光に分ける半透明鏡２および反射鏡３と、自走ロボ
ットの通路の脇の垂直壁に対する２本のレーザー光の照
射点を映ずテレビカメラ４と、このテレビカメラ４の画
像信号を演算処理する演算部（図示Ｕ゛ず）が搭載され
ている。

このような装置を備えた自走ロボットは、その走行通路
の脇に設けられた垂直壁Ｗとの間の距離を検出すること
によって、現実の走行位置を確認しつつ目標位置に向っ
て走行する。

自走ロボットと垂直壁Ｗとの間の距離の検出力ｌｈは次
のともｌ）である− まず、自走ロボット側から２本のレープ−光線を発射す
る。このレーザー光線は、互いに平行に、かつ上下方向
に所定の間隔ａを隔てて水平に発射する。自走ロボット
の走行通路脇の垂直壁Ｗに対するその２本のレーザー光
線の照射点をＰｌＯ＋Ｐ２０とする。当然、この２つの
照射点Ｐ　ＩＯ＋Ｐ　２０は鉛直方向にａ距離離れて位
置する。テレビカメラ４は、レンズ４ａを通してその２
っのの照射点Ｐｌ［１ＩＰ２０を画像面４ｂ上に映ず。

この画像面４ｂ上の映像点をＰ　１＋＋Ｐ　！Ｉとする
。

本例の場合は、テレビカメラ４を、下側のレーザー光線
の発射位置と同一の高さに備えている。

したがって、原理的には、第１図から明らかなようにテ
レビカメラ４から垂直壁Ｗまての間の距離、つまり自走
ロボットから垂直壁Ｗまでの間の距離りは、下式によっ
て求まる。

Ｌ＝　− Ｌａｒ＋０ ｆｆ１１１度差、レンズ４ａと画像面４ｂとの間の距離
すと、画像面４ｂ上における映像点ＰＩｌ＋Ｐ２１間の
距離Ｃとによって求める。その求め方を第４図（ａ）　
、　（ｂ）に仄づいて説明する。

画像面４ｂは図中の左（３方向にスライド調整が可能で
あって、そのスライド調整により、その画像面４ｂｌに
上側の照射点Ｐ　＋ｎの映像点Ｐ１．を結像させろ。図
中（ｊはレンズ４ａの焦点距離であり、本例の場合は一
定である。また、本例の場合は、下側の照射点ｌ〕、。

と同一高さにテレビカメラ４を０１１１えているため、
その下側の照射点Ｐ２０の映像点Ｐ、＋はレンズ４ａの
中心Ｐ。を通って画像面４ｂ上に結像４゛る。したがっ
て、第４図（ａ）に表すように垂直壁Ｗか近いときには
、画像面４ｂをレンズ？Ｉ　ａから遠ざけるようにスラ
イドさけて距離すを大きくし、また第４図（ｂ）に表す
ように垂直壁Ｗが遠いときには、画像面４ｂをレンズ４
ａに近付けるようにスライドさＵｏて距離すを小さくす
る。

これに応じて、映像点ｐＨ＋Ｐ２１間の距離Ｃが変化４
゛る。

図１から明らかなように、画像面４ｂ上に映像点Ｐ　Ｉ
Ｉ＋Ｐ　２＋を結像さｕ”たとき、三角形Ｐ　ｏ、　Ｐ
　＋ｏ、　Ｐ、。と、三角形Ｐｏ、Ｐｚ、Ｉフ、ＩがＦ
［］原形となり、ｔａｎθがｃ／ｂとなる。

前記の式中のＬａｎ０をｃ／ｂと置さ換えると下式が得
られる。

Ｌ−ａ×− 距離Ｃの検出は、例えば、画像面４ｂに配したラインセ
ンサーなとを用いて行う、その検出信号と、距離すの検
出信号とに基づいて、図示しない演算部が」二式の演算
を行って距離Ｉ７を求めろ。

そして、この求めた距離■７と、予め与えられた距離と
を比較して、自走ロボットの現実の走行位置を検出する
。

なお、テレビカメラ４の配備位置は、同等上記実施例に
特定されず、要は、２本のレーザー光線に対して定まっ
た位置に備えればよい。当然、その配備位置によって、
距離１．の計算式ら変イつる。

例えば、２本のレーザー光線の中間に位置する高さにテ
レビカメラ４を備えた場合には、前述しｒこ計１９式中
のθをＣＯ／　２　）に置き換えると共に、ａを（ａ／
２）に置き換えて計算する。

また、画像面４ｂをスライドさＵずに、レンズ４　ａの
焦点距離を変えることによって、画像面４ｂ上に結像さ
Ｕｏろようにしてらよく、この場合には、レンズｌ　ａ
の焦点距離を１つのパラメータとしてｒＱ　Ｉ、ｆ差Ｏ
を求め、それから距離１７を〜１算する。

［発明の効果］ 以」二説明したように、この発明の自走〔ｌホットにお
ける走行１１′１．置の検出方法は、自走ロボットから
２本のレーザー光線を発射して、自走ロボットの走行通
路脇の垂直壁に対する２本のレーザー光線の照射点の角
度差を求め、そしてこの角度差と、２本のレーザー光線
の間隔から、自走ロボットと東直壁との間の距離を求め
て、自走ロボットの現実の走行位置を検出するから、次
のような効果を奏する。

■複雑な画像処理技術が不要であって、そのための開発
期間がいらない。また角度差を求める手段として安価な
テレビカメラを用いることが可能であり、装置の低コス
ト化を図ることができろ。

■光速による測距であるため、測距時間や測距範囲の制
約が少なく、検出精度が高い。

■走行路上に特別な反射器具が不要である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明を説明するための図であり、第１図はテ
レビカメラと垂直壁との関係を表す図、第２図はテレビ
カメラの画像面上におけろ映像点を表す図、第３図はレ
ーザー発信装置とテレビカメラの位置関係を１悦明する
ための図、第１１図（ａ）。 （ｂ）は検出原理を説明するための図である。 ！・・・レーザー発信装置、　　２・・・・半透明鏡、
３・・・・・反射鏡、　　４・・・・・テレビカメラ、
４ａ・・・・・・レンズ、　　４ｂ・・・・・画像面、
Ｗ・・・・・・垂直壁、　θ・・・・・・角度差、ａ・
・・・・・レーザー光線の間隔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自走ロボットから、その自走ロボットの走行通路の脇の
   垂直壁に向って、所定の間隔の２本のレーザー光線を平
   行に発射し、自走ロボットから垂直壁におけるレーザー
   光線の２つの照射点を見たときの角度差を求め、この角
   度差と、２本のレーザー光線の間隔とに基づいて、自走
   ロボットから垂直壁までの間の距離を求め、この求めた
   距離から自走ロボットの走行位置を検出することを特徴
   とする自走ロボットにおける走行位置の検出方法。