WO2006003841A1 - 自走式移動車 - Google Patents

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WO2006003841A1
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displacement sensor
self
movement
mobile vehicle
optical displacement
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PCT/JP2005/011584
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French (fr)
Inventor
Toshihiro Senoo
Keisuke Hara
Tsuyoshi Ogawa
Akihiro Okazaki
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Sharp Kabushiki Kaisha
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • G05D1/0253—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means extracting relative motion information from a plurality of images taken successively, e.g. visual odometry, optical flow

Definitions

  • the present invention relates to a self-propelled mobile vehicle that can move back and forth and turn.
  • a self-propelled robot that has a traveling device, a traveling control means, various sensors, and a working device and performs various operations automatically while traveling or moving to a target position.
  • a self-propelled cleaning robot is a robot that performs a cleaning function as a work function, a cleaning means such as a suction nozzle or a brush provided at the bottom of the main body, a drive and steering means as a moving function, a wall or pillar, furniture, an office machine
  • An obstacle detection means for detecting an obstacle such as a position recognition means for recognizing a position. While detecting obstacles such as surrounding walls and pillars of the cleaning place by the obstacle detection means, the position recognition means recognizes its own position and moves within a predetermined cleaning area to perform a predetermined cleaning operation.
  • a self-propelled vacuum cleaner In a self-propelled vacuum cleaner, the changing force of the light image on the floor surface. Multiple optical movement distance sensors that detect the two-dimensional movement distance, and the two-dimensional movement distance detected by these sensors. And a movement amount detecting unit for detecting the two-dimensional movement distance and turning angle of the cleaner body based on the movement amount detecting unit for controlling the movement of the cleaner body based on the detected two-dimensional movement distance and turning angle.
  • Patent Document 1 A self-propelled vacuum cleaner that is configured to detect the movement distance and turning angle with high accuracy and to accurately control the robot body is shown (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-180586 (paragraphs [0036] to [0039], FIGS. 1 to 5) [0004]
  • a plurality of optical displacement sensor units must be mounted. This must be a cost increase factor. Also, it is important to reduce the size of the main body when moving in the room of a general household. In order to install multiple sensors, it is necessary to prepare a space for it.
  • a rotational speed sensor that detects the amount of rotation of the wheel.
  • the rotational speed sensor has restrictions on the installation position and space around the foot of the wheel. It has become This is an obstacle to downsizing of traveling vehicles.
  • An object of the present invention is to provide a moving means and a movement control device therefor, and can detect a forward distance and a turning angle using a single displacement sensor to automatically travel, saving space. It is to provide a self-propelled mobile vehicle that can achieve low cost and low cost.
  • the present invention includes a moving means for moving the main body, a displacement sensor provided in the main body, and a movement control means for controlling the moving means based on a detection value detected by the displacement sensor.
  • the displacement sensor is used as one optical displacement sensor that captures the traveling floor surface
  • the movement control means uses the straight travel distance that the main body has moved based on the variation data of the traveling floor image captured by the optical displacement sensor. It is characterized by finding the turning angle.
  • the displacement sensor is one optical displacement sensor.
  • a pattern on the traveling floor is imaged at predetermined time intervals and images before and after the time are compared.
  • the displacement sensor By using one optical displacement sensor as the displacement sensor, there is no need to provide a rotation sensor around the foot to detect the rotation of the wheel, and there is a space limitation for arranging multiple optical displacement sensors. This saves space and saves space. In addition, since the number of sensors is reduced, the cost is low.
  • a self-propelled mobile vehicle in order to measure the amount of movement of the image force taken by one optical displacement sensor unit, it is necessary to include the presence or absence of the rotational movement in advance. Since we do not know, it is generally necessary to perform a calculation (matrix calculation) with coordinate rotation transformation. To that end, a microcomputer with high processing capacity must be installed. This contributes to an increase in the cost of self-propelled mobile vehicles.
  • a self-propelled mobile vehicle can reach any point by a combination of straight forward and backward movement and on-the-spot rotational movement. Alternatively, it can be specified for in-situ rotational movement.
  • the optical displacement sensor can detect the movement amount in each movement pattern.
  • the calculation for obtaining the detected straight force and the turning angle of the main body is simplified because it is performed in accordance with a known movement pattern that is specified in advance. As a result, it is possible to adopt a microcomputer that does not have a high calculation processing capacity.
  • the optical displacement sensor can be a sensor having two orthogonal axes as displacement detection axes.
  • the two orthogonal axes are the two axes in the plane that rotates in situ.
  • the position on the axis of rotation when the self-propelled mobile vehicle rotates on the spot is a position where the amount of rotational movement cannot be detected normally when the optical displacement sensor is placed at that position. Therefore, it is preferable that the position of the optical displacement sensor be excluded from the position on the rotation center axis when rotating in place.
  • the displacement detection axis of the optical displacement sensor is a front-rear axis that coincides with the vehicle front-rear center line passing through the rotation center axis when the self-propelled mobile vehicle rotates in-situ. It is preferable that the left-right axis is parallel to the left-right center line of the vehicle body passing through the rotation center axis and orthogonal to the front-rear center line of the vehicle body. That is, when the optical displacement sensor is placed at a position other than the rotation center axis when rotating in situ, the direction of the displacement detection axis, which is an orthogonal biaxial force of the optical displacement sensor, is relative to the rotation center axis.
  • the travel distance can be obtained by simple integration.
  • the optical displacement sensor can be a sensor having a spherical or curved contact surface. Since the optical displacement sensor has a spherical or curved contact surface, when the self-propelled mobile vehicle travels on the floor surface, the spherical or curved contact surface should pass through some irregularities on the floor without difficulty. Can do.
  • FIG. 1 is a side view showing an example of a self-propelled mobile vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is a structural diagram of an optical displacement sensor in a self-propelled mobile vehicle according to the present invention.
  • FIG. 3 is a principle diagram of an optical displacement sensor in a self-propelled mobile vehicle according to the present invention.
  • FIG. 4 is a layout view of an optical displacement sensor in a self-propelled mobile vehicle according to the present invention.
  • LED Light emitter
  • FIG. 1 is a side view showing an example in which a self-propelled mobile vehicle according to the present invention is applied as a vacuum cleaner.
  • a self-propelled mobile vehicle according to the present invention is applied as a vacuum cleaner.
  • At the bottom of the body 1 of the self-propelled mobile vehicle there are two driving wheels 2 and 2 that face each other in the width direction.
  • auxiliary wheels 6 for supporting the main body 1 are provided at positions away from each other in the traveling direction.
  • Each drive wheel 2 receives a control signal from the control unit 3 and is rotated by a drive motor (not shown).
  • both drive wheels 2 and 2 rotate simultaneously in the forward direction
  • both drive wheels 2 and 2 rotate simultaneously in the reverse direction.
  • both vehicles 2 and 2 rotate in different directions at the same speed, so that the mobile vehicle rotates on the spot.
  • the auxiliary wheel 6 rotates freely so that the main body 1 can smoothly travel along these movements, such as a ball caster. Forwarding 'By the combination of backward movement, turning, and stopping action, the self-propelled mobile vehicle can move freely inside the room, such as moving to any point on the running floor.
  • a working unit 5 is provided in front of the main body 1, and the working unit 5 is sucked in for cleaning, for example.
  • the floor can be cleaned by using the mouth.
  • the working unit 5 may be equipped with a surveillance camera that is installed only on the bottom of the main unit.
  • An optical displacement sensor 7 is provided behind the bottom surface of the main body 1.
  • Figure 2 shows the structure of this optical displacement sensor.
  • the optical displacement sensor 7 includes, for example, a commercially available optical mouse, a lens 10 for enlarging a subject to be photographed such as a floor surface, a light emitter 11 for illuminating the subject to be photographed, and a CCD 10 for example.
  • Image sensor 9 is provided.
  • the optical displacement sensor 7 continuously captures images with a short period of 1000 times or more per second, for example, compares the captured images before and after the time, calculates the displacement of the floor, and outputs it. (Details will be described later). By integrating the output from the image sensor 9 by the control unit 3 through the data output line 4, the movement distance of the main body 1 can be measured.
  • the optical displacement sensor 7 is a sensor for accurately grasping the relative position of the moving vehicle from the start point, and is used to grasp the position when creating a map of an undeveloped area and to return to the start point. It is useful for grasping the position and self-position on the completed map.
  • the optical displacement sensor 7 is supported by the main body 1 by a support portion 8, and is pressed against the floor surface by an appropriate means such as a spring damper.
  • the bottom surface part 1 2 in contact with the floor surface has a spherical or smooth curved surface, and moves smoothly up and down following some irregularities on the floor surface, so that the amount of movement of the floor surface is always detected stably. can do.
  • the principle of the optical displacement sensor 7 will be described. For example, assume that a pattern image 21 on the floor surface is captured by the image sensor 9 at a certain time, and then the pattern image moves to the image 22 due to the movement of the main body 1. At this time, the optical displacement sensor 7 compares the image 21 with the image 22 to output a displacement in the X direction (hereinafter dX) 23 and a displacement in the Y direction (hereinafter dY) 24. Since the optical sensor 7 repeatedly shoots at a high speed relative to the speed of the moving vehicle, it is expected that the same pattern is captured in the two images to be compared. Note that this calculation may be performed by the control unit 3 instead of being performed on the sensor 7 side.
  • FIG. 4 is a layout diagram of the optical displacement sensor in the self-propelled mobile vehicle. A method for detecting the amount of movement of the main body 1 using one optical displacement sensor 7 will be described with reference to FIG.
  • the left and right center point forces of the wheels 2 and 2 on the vehicle body left and right center line 31 also extend vertically in the longitudinal direction of the main body 1.
  • the running line is the front-rear centerline 32.
  • the vehicle body center line 31 and the vehicle body center line 32 form two orthogonal axes.
  • the axis perpendicular to the plane defined by both center lines 31, 32 passes through the left and right center points of wheels 2 and 2 on the left and right center line 31 of the vehicle body, and moves when wheels 2 and 2 rotate at the same speed in opposite directions. This is the rotation axis 35 when the car rotates on the spot.
  • the optical displacement sensor 7 is mounted so that the displacement detection axes X and Y of the image sensor 9 are parallel to two orthogonal axes on the vehicle body side.
  • the displacement detection axis dX33 of the image sensor 9 is a left-right axis parallel to the direction of the vehicle body left-right center line 31
  • the displacement detection axis dY34 of the image sensor 9 is a front-rear axis coincident with the vehicle body front-rear center line 32.
  • the image of the image sensor 9 will be Displacement only in the Y-axis direction and dY is output. That is, since the direction of the displacement detection axis is made to coincide with the direction of linear movement, it is possible to directly detect the amount of linear movement. Also, in the case of a movement pattern in which the body 1 rotates on the spot, the image is displaced only in the X-axis direction at each moment, and dX is output. That is, since the direction of the displacement detection axis is made coincident with the circumferential direction, the amount of movement (turning angle amount) of the in-situ rotation can be directly detected.
  • dY represents the straight travel distance when going straight
  • dX represents the turning angle when turning.
  • the displacement detection axes X and Y of the image sensor 9 do not coincide with the two orthogonal axes on the vehicle body side (left and right center line 31 and front and rear center line 32)
  • the image on the image sensor 9 moves diagonally both when moving forward and when turning.
  • dX and dY are output in both cases.
  • the movement distance can be measured by the rotating coordinate transformation performed by the control unit 3.
  • the rotational coordinate conversion performs an operation to increase the floating point, so that the moving distance can be measured with the speed and accuracy according to the processing capability of the control unit 3.

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Abstract

　移動手段とそのための移動制御装置とを備え、１つの光学式変位センサーを用いて前進距離と旋回角度を検知して自動走行をすることができ、省スペース化と、低コスト化とを図ることができる自走式移動車を提供する。 　自走式移動車は、本体１を移動させるための移動手段２と、本体１に設けられている変位センサーとしての一つの光学式変位センサー７と、光学式変位センサー７が検出した移動量に基づいて移動手段２の制御を行う移動制御手段とを備えている。移動制御手段は、光学式変位センサー７が検出した検出量から本体１の直進距離と旋回角度を求める。光学式変位センサー７は、走行床面上の模様等を所定の時間間隔で撮像し時間前後の画像を比較することで移動量を検出する。車輪の回転を検出するための回転センサーを設ける必要がなく、スペースの制約がなくなり、コスト的にも安価となる。

Description

明 細 書
自走式移動車
技術分野
[0001] 本発明は、前後直進移動と旋回移動とが可能な自走式移動車に関する。
背景技術
[0002] 従来、走行装置、走行制御手段、各種センサー類及び作業装置を持ち、走行しな がら、或いは目的位置に移動して自動的に各種作業を行う自走式ロボットが提案さ れている。例えば、自走式掃除ロボットは、作業機能として清掃機能を行うロボットで あり、本体底部に設けられる吸い込みノズルやブラシ等の清掃手段、移動機能として 駆動及び操舵手段、壁や柱、家具、事務機等の障害物を検出する障害物検出手段 、及び位置を認識する位置認識手段を備えている。障害物検出手段によって清掃場 所の周囲壁や柱等の障害物を検出しつつ、位置認識手段によって自己位置を認識 し、所定の清掃領域内を移動して所定の清掃作業を行う。
[0003] 自走式掃除機において、床面の光像の変化力 二次元の移動距離を検出する複 数の光学式移動距離センサーと、これらのセンサーによって検出された二次元の移 動距離に基づいて掃除機本体の二次元の移動距離及び旋回角度を検出する移動 量検出部と、検出された二次元の移動距離及び旋回角度に基づいて掃除機本体の 移動を制御する移動制御部とを設けて成り、移動距離と旋回角度とを高精度で検出 してロボット本体の正確な走行制御を図った自走式掃除機が示されて 、る（特許文 献 1)。
特許文献 1：特開 2003 - 180586号公報（段落 [0036]〜 [0039]、図 1〜図 5) [0004] この従来の自走式移動車では、光学式変位センサーユニットを複数搭載しなけれ ばならず、このことはコスト上昇要因となっている。また、一般家庭の室内を移動する ような場合には本体の小型化が重要である力 複数のセンサーを設けるためにはそ のためのスペースを用意する必要がある。更に、自走式移動車の移動距離を計測す る手段として、車輪の回転量を検知する回転数センサーがあるが、回転数センサー は、車輪等の足まわりにおける設置位置やスペースについての制約となっており、自 走式移動車の小型化の阻害要因となっている。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] そこで、本体を移動させるための移動手段、本体に設けられた変位センサー及び 変位センサーが検出した移動量に基づいて移動手段の制御を行う移動制御手段を 備えた自走式移動車にお!、て、自走式移動車の前進距離と旋回角度を 1つの変位 センサーによって検出可能とする点で解決すべき課題がある。
[0006] この発明の目的は、移動手段とそのための移動制御装置とを備え、 1つの変位セン サーを用いて前進距離と旋回角度を検知して自動走行をすることができ、省スぺー ス化と、低コストィ匕を図ることができる自走式移動車を提供することである。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明は、本体に備わり本体を移動させるための移動手段、本体に設けられた変 位センサー及び変位センサーが検出した検出値に基づいて移動手段の制御を行う 移動制御手段を備えた自走式移動車にお！ヽて、変位センサーを走行床面を撮影す る 1つの光学式変位センサーとし、移動制御手段は光学式変位センサーが撮影した 走行床面の画像の変動データに基づいて本体が移動した直進距離と旋回角度を求 めることを特徴として 、る。
[0008] この自走式移動車によれば、変位センサーが一つの光学式変位センサーであって 、例えば、走行床面上の模様等を所定の時間間隔で撮像し時間前後の画像を比較 することで、自走式移動車の直線移動量と回転移動量とから成る移動量を求めること ができる。変位センサーを 1つの光学式変位センサーとすることで、車輪の回転を検 出するための回転センサーを足まわりに設ける必要がなくなると共に、複数の光学式 変位センサーを配置するためのスペースの制約がなくなり、省スペースを図ることが できる。また、センサーの個数が少なくなるのでコスト的にも安価となる。
[0009] この自走式移動車にお!、て、一つの光学式変位センサーユニットが撮影した画像 力 移動量を計測するためには、特に回転移動量についてはその有無を含めて事 前にわからないため、一般には、座標回転変換を伴う計算 (行列計算)をする必要が ある。そのためには、処理能力の高いマイクロコンピュータを搭載しなければならず、 このことは自走式移動車のコスト上昇の一因となっている。自走式移動車は、一般に 、前後直進移動とその場回転移動との組み合わせることで任意の地点に到達できる ので、移動制御手段は、移動手段による自走式移動車の移動パターンを前後直進 移動又はその場回転移動に指定することができる。移動制御手段が移動手段による 自走式移動車の移動パターンを指定している場合には、光学式変位センサーがそ れぞれの移動パターンでの移動量を検出することができる。検出した検出量力 本 体の直進距離と旋回角度を求める計算は、予め指定されて既知の移動パターンに 応じて行われるために、簡単になる。その結果、搭載するマイクロコンピュ—タには、 計算処理能力がさほど高くないものでも採用することが可能となる。
[0010] この自走式移動車において、光学式変位センサーを、直交 2軸を変位検出軸として 有するセンサーとすることができる。直交 2軸は、その場回転をする平面内の 2軸であ る。この場合、自走式移動車がその場回転をするときの回転中心軸線上の位置は、 光学式変位センサーがその位置に置かれたときには回転移動量を正常に検出でき ない位置である。したがって、光学式変位センサーの設置位置としてはその場回転を するときの回転中心軸線上の位置を除くことが好ま 、。
[0011] この自走式移動車において、光学式変位センサーの変位検出軸を、自走式移動車 がその場回転をするときの回転中心軸線を通る車体前後中心線に一致する前後軸 と、前記回転中心軸線を通り前記車体前後中心線に直交する車体左右中心線と平 行な左右軸とすることが好ましい。即ち、光学式変位センサーをその場回転をすると きの回転中心軸線上以外の位置に配置するに際して、光学式変位センサーの直交 2軸力 成る変位検出軸の方向は、回転中心軸線に対して、前後直進方向と一致す る径方向及びそれと直交する周方向と一致する。自走式移動車が前後直進する移 動パターンでは、車体前後中心線に一致する前後の変位検出軸の方向が移動方向 に一致しているので、前後直進移動量を直接に検出することができる。また、自走式 移動車がその場回転をする移動パターンでは、車体左右中心線と平行な左右の変 位検出軸の方向が移動方向に一致して 、るので、その場回転移動量を直接に検出 することができる。いずれの場合も、移動量は、簡単な積算によって求めることができ る。 [0012] この自走式移動車において、光学式変位センサーを球面又は曲面の接地面を有 するセンサーとすることがきる。光学式変位センサーが球面又は曲面の接地面を有 することによって、自走式移動車が床面を走行するときに、球面又は曲面の接地面 が床面上の多少の凹凸を難なく通過することができる。
発明の効果
[0013] 上記のように、車輪の回転量センサーではなぐ走行床面を撮影する 1つの光学式 変位センサーを用いているので、足まわりの省スペース化を図り、部品点数の減少に 基づいて低コストィ匕を図ることができる。また、自走式移動車の移動パターンを限定し た場合には、 1つの光学式変位センサーが検出した画像データに基づく計算により、 自走式移動車の移動距離を処理能力がそれほど高くない安価なマイクロコンピュー タでも計算することができるので、自走式移動車の製造コストを更に低減させることが 可能となる。また、光学式変位センサーの配置をも合わせて工夫することによって、 座標回転変換のような高処理能力が要求されることなぐ自走式移動車の移動量を 積算することで得ることができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]図 1は、本発明による自走式移動車の一例を示す側面図である。
[図 2]図 2は、本発明による自走式移動車における光学式変位センサーの構造図で ある。
[図 3]図 3は、本発明による自走式移動車における光学式変位センサーの原理図で ある。
[図 4]図 4は、本発明による自走式移動車における光学式変位センサーの配置図で ある。
符号の説明
[0015] 1 本体
2 駆動輪
3 制御部
4 データ出力線 7 光学式変位センサー
8 支持部
9 イメージセンサー（CCD)
10 レンズ
11 発光体 (LED)
21、 22 床面の画像
23 X方向の変位 dX
24 Y方向の変位 dY
31 車体左右中心線
32 車体前後中心線
33 dY
34 dX
35 その場回転をする場合の回転中心軸線
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下に、添付図面を参照して、この発明による自走式移動車の実施例を説明する 。図 1は本発明による自走式移動車が掃除機として適用された一例を示す側面図で ある。自走式移動車の本体 1の底部には、幅方向に対向する二つの走行用の駆動 輪 2, 2が設けられており、また、市販の掃除機と同様に、駆動輪 2, 2に対して走行方 向に離れた位置に本体 1を支えるための補助輪 6が設けられている。各駆動輪 2は、 制御部 3からの制御信号を受けて駆動モーター（図示せず）によって回転される。前 進の場合には両駆動輪 2, 2が前進方向に同時に回転し、後退の場合には両駆動輪 2, 2が後退方向に同時に回転する。旋回のときには両駆動輪 2, 2を異なる方向に 同じ速さで回転させることで、移動車はその場回転をする。また補助輪 6は、例えば ボールキャスターのように、これらの動きに沿って本体 1が滑らかに走行できるように 自在に回転する。前進 '後退と旋回と停止動作の組合せにより自走式移動車は走行 床面上の任意の点に移動する等、室内を自在に走行することができる。
[0017] 本体 1の前方には、作業部 5が設けられており、作業部 5を例えば清掃の吸い込み 口にすることにより床面の掃除作業を行うことができる。また、作業部 5は、本体底面 に設けられている場合だけでなぐ監視用のカメラを搭載するような場合も考えられる
[0018] 本体 1の底面後方には光学式変位センサー 7が設けられている。図 2はこの光学式 変位センサーの構造を表す図である。光学式変位センサー 7は、例えば市販されて いる光学マウスのように、床面のような撮影対象を拡大するレンズ 10と、撮影対象を 照らす LEDのような発光体 11と、例えば CCDのようなイメージセンサー 9とを備えて いる。光学式変位センサー 7は、例えば 1秒間に 1000回或いはそれ以上というような 短い周期で連続的に撮像し、時間的に前後する撮影画像を比較することで、床面の 変位を算出し、出力することができる（詳細は後述)。イメージセンサー 9からの出力を 、データ出力線 4を通じて制御部 3で積算することにより、本体 1の移動距離を計測す ることができる。光学式変位センサー 7は、移動車のスタート地点からの相対位置を 正確に把握するためのセンサーであって、未開拓の領域の地図を作成する場合の 位置の把握、スタート地点に戻るための自己位置の把握、でき上がった地図上の自 己位置の把握に役立つものである。
[0019] 光学式変位センサー 7は支持部 8によって本体 1に支持されており、尚且つスプリン グダンパーのような適切な手段で床面に押し当てられている。床面に接する底面部 1 2は、球状あるいは滑らかな曲面になっており、床面の多少の凹凸に追従して上下に 滑らかに動作することで、床面の移動量を常に安定して検出することができる。
[0020] 図 3に基づいて、光学式変位センサー 7の原理を説明する。例えば、あるとき床面 の模様の画像 21がイメージセンサー 9で撮像され、その後、本体 1が移動すること〖こ よって模様の画像が画像 22に移動したとする。このとき、光学式変位センサー 7は、 画像 21と画像 22を比較することで、 X方向の変位 (以下 dX) 23、 Y方向の変位 (以 下 dY) 24を出力する。光学式センサー 7は移動車の速度に対して高速で撮影を繰り 返しているので、比較する二つの画像で同一の模様が撮影されていることが期待さ れる。なお、この演算はセンサー 7側で行うのに代えて、制御部 3で行ってもよい。
[0021] 図 4は、自走式移動車における光学式変位センサーの配置図である。図 4を参照し て、一つの光学式変位センサー 7を用いて本体 1の移動量を検知する方法を説明す る。図 4において、左右の駆動輪 2, 2の車軸を結ぶ線が車体左右中心線 31であり、 車体左右中心線 31上の車輪 2, 2の左右中心点力も垂直に本体 1の前後方向に延 びる線が車体前後中心線 32である。車体左右中心線 31と車体前後中心線 32とは 直交した 2軸を構成している。車体左右中心線 31上の車輪 2, 2の左右中心点を通り 両中心線 31, 32で定まる平面に垂直な軸線は、車輪 2, 2が互いに逆方向に同じ速 さで回転するときに移動車がその場回転をする場合の回転中心軸線 35である。
[0022] 光学式変位センサー 7は、イメージセンサー 9の変位検出軸 X, Yが車体側の直交 2軸と平行となるように取付けられている。即ち、図 4では、イメージセンサー 9の変位 検出軸 dX33は車体左右中心線 31の方向と平行な左右軸であり、イメージセンサー 9の変位検出軸 dY34は車体前後中心線 32と一致した前後軸である。自走式移動 車の移動がどのような移動形態に基づ 、て 、るのかを予め移動パターンとして与える ことによって、搭載するマイクロコンピュータの処理能力が高くなくても、自走式移動 車の移動量を簡便に知ることができる。移動パターンとしては、上記したように、前後 の直進移動とその場旋回移動とすることができる。
[0023] 上記のような光学式変位センサー 7の配置と自走式移動車の移動パターンの選択 とにより、本体 1が前後直進する移動パターンの場合には、イメージセンサー 9の画像 は各瞬間で Y軸方向にのみ変位し、 dYが出力される。即ち、変位検出軸の方向を直 進移動する方向に一致させて 、るので、前後直進移動量を直接に検出することがで きる。また、本体 1がその場回転をする移動パターンの場合には、画像は各瞬間で X 軸方向にのみ変位し、 dXが出力される。即ち、変位検出軸の方向を周方向に一致さ せて 、るので、その場回転の移動量 (旋回角度量)を直接に検出することができる。 つまり、 dYは直進した場合の直進距離を示し、 dXは旋回した場合の旋回角度を示 すことになる。この値を制御部 3で積算することにより、 1つの光学式距離センサー 7 で本体 1の移動量を計測することが可能となる。この移動量計算の際には、複雑な座 標変換を行うための行列計算は必要ではない。なお、上記において、 dXと dYが入 れ替わっても問題ない。
[0024] イメージセンサー 9の配置として、車軸を結ぶ車体左右中心線 31と車体前後中心 線 32との交点を選択すると、本体 1が旋回した場合に正常に変位が検出できない。 したがって、その場回転時の回転中心軸線 35は、イメージセンサー 9の中心を一致 させるような光学式変位センサー 7の設置場所としては不適当である。
イメージセンサー 9の変位検出軸 X, Yが車体側の直交 2軸 (左右中心線 31と前後 中心線 32)と一致していない場合 (斜めに大きくずれている場合）には、本体 1が直 進する場合にも旋回する場合にも、イメージセンサー 9上の画像は斜めに移動する。 このため、いずれの場合にも dX、 dYが出力される。この場合も回転座標変換を制御 部 3で行うことにより移動距離の計測は可能である。し力しながら、回転座標変換は、 浮動小数点が多くなる演算を行うので、制御部 3の処理能力に応じた速度及び精度 で移動距離の計測ができる。

Claims

請求の範囲
[1] 本体に備わり前記本体を移動させるための移動手段、前記本体に設けられた変位 センサー及び前記変位センサーが検出した検出値に基づいて前記移動手段の制御 を行う移動制御手段を備えた自走式移動車にぉ 、て、前記変位センサーは走行床 面を撮影する 1つの光学式変位センサーであり、前記移動制御手段は前記光学式 変位センサーが撮影した前記走行床面の画像の変動データに基づいて前記本体が 移動した直進距離と旋回角度を求めることを特徴とする自走式移動車。
[2] 前記移動制御手段は、前記移動手段による前記自走式移動車の移動パターンを、 前後直進移動又はその場回転移動に指定することを特徴とする請求項 1に記載の自 走式移動車。
[3] 前記光学式変位センサーは、直交 2軸を変位検出軸として有しており、前記自走式 移動車が前記その場回転をするときの回転中心軸線上以外の位置に配置されてい ることを特徴とする請求項 2に記載の自走式移動車。
[4] 前記光学式変位センサーの前記変位検出軸は、前記自走式移動車が前記その場 回転をするときの回転中心軸線を通る車体前後中心線に一致する前後軸と、前記回 転中心軸線を通り前記車体前後中心線に直交する車体左右中心線と平行な左右軸 とであることを特徴とする請求項 3に記載の自走式移動車。
[5] 前記光学式変位センサーは、球面又は曲面の接地面を有することを特徴とする請 求項 1〜4のいずれか 1項に記載の自走式移動車。
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