WO2016147848A1 - センサ位置決め装置 - Google Patents

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WO2016147848A1
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田中雄太
吉川浩一
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor positioning device, and more particularly, to a sensor positioning device used to set a position of a sensor used for detecting the position of a position measurement object to a target position.
  • a method for detecting the position of a mobile robot (position measurement object) that moves on the stage for example, a receiver provided on the mobile robot and a plurality of transmitters (sensors) arranged away from the mobile robot are used.
  • a method of obtaining the position of the mobile robot by triangulation and measuring the position of the mobile robot for example, a method for obtaining the position of the mobile robot by triangulation and measuring the position of the mobile robot.
  • patent document 1 a plurality of transmitters (sensors) 155 are arranged on a wall surface 153 around the stage 152 as shown in FIG.
  • the transmitter 155 includes a strobe light source that emits light at predetermined time intervals and a laser light source that emits laser light through a rotary slit.
  • the mobile robot 151 is provided with a receiver 156 that receives strobe light and laser light.
  • the position of the transmitter 155 fixed to the wall surface 153 is stored in advance in the mobile robot 151.
  • the mobile robot 151 moves in the stage 152, it receives the strobe light and laser light from the transmitter 155, and can recognize its position by triangulation.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a sensor positioning device capable of easily and accurately positioning a sensor even when an environment in which the sensor is to be installed is changed. To do.
  • the sensor positioning device of the present invention is Two sensors used for detecting the position of the position measurement object in cooperation with a sensor included in the position measurement object; A sensor holding jig configured to hold each of the two sensors at an arbitrary height position; An inter-sensor distance measuring jig that measures a horizontal distance between the two sensors and performs a reference function when setting the horizontal distance between the two sensors to a predetermined target distance; A weight and a weight suspension member whose length direction is vertical when the weight is suspended, and the weight is attached to the sensor holding jig via the weight suspension member, The vertical dimension of the weight, the length of the weight suspension member, and the distance from the upper end of the weight suspension member to the sensor when the weight comes into contact with a reference surface serving as a reference in the height direction A sensor height position reference setting jig capable of setting the total distance to match the target height of the sensor, While adjusting the height positions of the two sensors to be the respective target height positions set by the sensor height position reference setting jig, Based on
  • the senor is held by the sensor holding jig so that the sensor is positioned on a line extending from the vertical axis of the weight suspension member attached to the sensor holding jig. It is preferable.
  • the senor can always be positioned directly above the weight, so the horizontal distance between the sensors can be easily and reliably detected from the distance between the two weights.
  • the sensor holding jig is rotated around the vertical axis of the weight suspension member attached to the sensor holding jig, the direction of the sensor is changed without changing the horizontal position of the sensor. It becomes possible.
  • the sensor positioning device of the present invention is configured to obtain the distance between the sensors from the distance between the two weights suspended through the weight suspension member on each of the two sensor holding jigs. Preferably it is.
  • the horizontal distance between the two sensors can be easily and accurately determined. It becomes possible to set.
  • the sensor holding jig includes a base part configured to be extendable and a sensor holding part attached to an upper part of the base part for holding the sensor, and the sensor holding part.
  • the portion is preferably configured to be held by the base portion so that the axial direction thereof has a predetermined inclination with respect to the axial direction of the base portion.
  • the height position and orientation of the two sensors can be easily changed.
  • the sensor holding portion includes a horizontal shaft such that the sensor is positioned on a line extending from an axis, and an attachment member for attaching the weight suspension member to the horizontal shaft is rotatably attached. It is preferable that
  • the weight is always located directly below the sensor. It is possible to easily reset the height position and the horizontal distance between sensors.
  • the attachment member is detachably attached to the sensor holding jig.
  • the weight and the weight suspension member as well as the attachment member can be removed from the sensor holding jig, and can be easily stored and transported.
  • the senor has at least one function of ultrasonic transmission and ultrasonic reception.
  • an ultrasonic signal is transmitted from an accurate position by performing positioning using the sensor positioning device of the present invention.
  • the signal can be received at an accurate position, and the position of a position measurement object (for example, a mobile robot) can be accurately detected.
  • the sensor positioning device of the present invention adjusts the height positions of the two sensors so as to be the respective target height positions set by the sensor height position reference setting jig, and also uses the inter-sensor distance measurement jig. Based on the required horizontal distance between the two sensors, the horizontal distance between the two sensors can be adjusted to the target distance, so the height position of the two sensors, It becomes possible to set the distance between sensors easily and accurately.
  • FIG. 2 It is a perspective view showing a schematic structure of a sensor positioning device concerning an embodiment of the present invention. It is a front view of the sensor positioning device concerning the embodiment of the present invention. It is a figure which shows the sensor holding jig which comprises the sensor positioning apparatus shown in FIG. 2, (a) is a front view, (b) is a side view. It is an enlarged view which shows the modification of the sensor holding part of the sensor holding jig shown in FIG. 3, (a) is a side view, (b) is the figure seen from the bottom. It is a figure which shows an example of the use of the sensor installed using the sensor positioning apparatus. It is a figure which shows the example of installation of the conventional transmitter (sensor).
  • the sensor positioning device 10 includes two sensors 11 (11 a and 11 b) for detecting the position of the position measurement object 1 and two sensors 11. , Two sensor holding jigs 20 (20a, 20b) configured to be held at arbitrary height positions are provided.
  • the sensor positioning device 10 also includes two sensor height position reference settings for setting the two sensors 11 (11a, 11b) having the weight 31 and the weight suspension member 32 so as to coincide with the target height.
  • a jig 30 (30a, 30b) is provided.
  • the sensor positioning device 10 measures the horizontal distance between the two sensors 11 (11a, 11b), and becomes a reference when setting the horizontal distance between the sensors 11 to a predetermined target distance.
  • An inter-sensor distance measuring jig 40 that performs the function is provided. As the inter-sensor distance measuring jig 40, a ruler with a scale is used.
  • the position measurement object 1 is a mobile robot and includes a sensor 2 therein. Specifically, the mobile robot can move in the horizontal direction while balancing on the sphere.
  • the two sensors 11 (11a, 11b) of the sensor positioning device 10 according to this embodiment have an ultrasonic transmission function, and cooperate with the sensor 2 having the ultrasonic reception function of the position measurement object 1. It is configured so that the position of the position measurement object 1 can be detected.
  • the sensor 2 (11a, 11b) is provided with an ultrasonic reception function, and the ultrasonic transmission function is provided as the sensor 2 included in the position measurement object 1. It is also possible to use a sensor with
  • the two sensor holding jigs 20 (20 a, 20 b) are respectively attached to the base portion 21 serving as the base portion and the upper portion of the base portion 21 to hold the sensor 11.
  • a sensor holding part 22 is provided.
  • the base 21 of the sensor holding jig 20 (20a, 20b) is installed on the floor and is configured to be extendable and contractable in the axial direction (vertical direction in this embodiment). By extending and contracting the base portion 21, the height position of the sensor 11 held by the sensor holding jig 20 can be adjusted. It is also possible to install the base unit 21 on the stage S.
  • the sensor holding part 22 includes a holding part main body 22 a and an attachment shaft part 22 b for attaching the holding part main body 22 a to the base part 21.
  • the two sensors 11 (11a, 11b) are attached to the holding portion main body 22a via a circuit board 22d on which the sensor 11 is mounted. Further, the sensor holding part 22 is held on the base part 21 with an inclination so that the axial direction of the mounting shaft part 22 b has a predetermined inclination with respect to the axial direction of the base part 21. By changing this inclination, it is possible to adjust the height direction position of each sensor 11 (11a, 11b) and the direction in which each sensor 11 (11a, 11b) faces.
  • the sensor holding portion 22 is attached to both sides of the sensor height position reference setting jig 30 (30a, 30b), which is disposed so as to protrude in the horizontal direction (in this embodiment, U-shaped).
  • a pair of horizontal shafts 22c to which the hooks 33 are attached are provided.
  • the weight suspension member 32 constituting the sensor height position reference setting jig 30 (30a, 30b) has a straight line due to the weight of the weight 31 when the weight 31 attached to its lower end is suspended. It is configured such that its length direction is in the vertical direction.
  • a material which comprises the weight suspension member 32 a wire, a chain, etc. are used, for example.
  • the weight suspension member 32 is attached to the sensor holding portion 22 via an attachment member 33 such as a hook, but the upper end side of the weight suspension member 32 is processed into a ring shape, for example.
  • a part of the weight suspension member 32 can also be configured to function as the attachment member 33.
  • the two sensors 11 are both sensor height position reference setting jigs 30 (30a, 11b) attached to the sensor holding jigs 20 (20a, 20b).
  • 30b) is held by the sensor holding jig 20 (20a, 20b) so as to be positioned on the lines X1a, X1b obtained by extending the vertical axis of the weight suspension member 32 constituting 30b).
  • the sensor 11 (11a, 11b) By positioning the sensor 11 (11a, 11b) on the lines X1a, X1b obtained by extending the vertical axis of the weight suspension member 32, the sensor holding jig 20 (20a, The horizontal position of the sensor 11 (11a, 11b) is not changed even if each of them is rotated and installed 20b).
  • the senor 11 (11a, 11b) is held by the sensor holding unit 22 so as to be positioned on the lines X2a, X2b obtained by extending the axis of the horizontal axis 22c of the sensor holding unit 22.
  • the sensor 11 (11a, 11b) can be positioned on the lines X1a, X1b extending the vertical axis of the weight suspension member 32 and the lines X2a, X2b extending the axis of the horizontal axis 22c. Yes.
  • the mounting member 33 As a method for mounting the mounting member 33 so as not to be displaced in the axial direction of the horizontal shaft 22c, for example, as shown in FIG. 3A, the mounting member 33 is positioned at a predetermined position of the horizontal shaft 22c. Examples of the method include providing the flange 22c1 and interposing a spacer (not shown).
  • the mounting position of the horizontal shaft 22c on both side surfaces of the sensor holding portion 22 and the axial direction of the horizontal shaft 22c of the functional portion of the sensor 11 (11a) (for example, a portion that transmits ultrasonic waves)
  • a step portion 22c2 is formed on the horizontal shaft 22c, and the position shifted from the mounting position of the horizontal shaft 22c on both side surfaces of the sensor holding portion 22 is It is also possible to configure so that the functional part of the sensor 11 (11a) is positioned on a line X2a obtained by extending the axis of the horizontal axis 22c so that the axis of 22c passes.
  • the weight 31 is suspended by the weight 31 of one of the sensor height position reference setting jigs 30 (30a, 30b).
  • a reference surface (a stage S of the stage S) serving as a reference in the height direction of the sensor 11 in a state of being suspended from the sensor holding jig 20 (that is, the horizontal axis 22c of the sensor holding portion 22) via the member 32 and the attachment member 33.
  • Upper surface The vertical dimension h1a of the weight 31 when the weight 31 comes into contact with S1, the length h2a of the weight suspension member 32, and the distance h3a from the upper end of the weight suspension member 32 to the sensor 11 are totaled.
  • the distance (length) Ha can be set as the target height of the sensor 11 (11a).
  • the weight 31 is connected to the sensor holding jig 20 (that is, the horizontal axis 22c of the sensor holding portion 22) via the weight suspension member 32 and the attachment member 33.
  • the vertical dimension h1b of the weight 31 and the weight suspension member 32 of the weight 31 when the weight 31 comes into contact with a reference surface (upper surface of the stage S) S1 serving as a reference in the height direction of the sensor 11 are measured.
  • a length H2b and a distance Hb obtained by adding up the distance h3b from the upper end of the weight suspension member 32 to the sensor 11 can be set as the target height of the sensor 11 (11b).
  • the heights of the two sensors 11 (11a, 11b) can be set to the target height. It is configured to be able to.
  • the distances h3a and h3b in this embodiment are distances in the vertical direction from the upper end of the weight suspension member 32 to the sensor 11 (11a and 11b). Further, in this embodiment, the vertical distances h3a and h3b to the sensor 11 (11a and 11b) are configured to coincide with the vertical distance to the axis of the horizontal shaft 22c to which the mounting member 33 is mounted. Has been.
  • the heights of the two sensors 11 (11a, 11b) are set to the respective target by the two sensor height position reference setting jigs 30 (30a, 30b). It is configured so that it can be set to a height. Note that, even when the target heights of the two sensors 11 (11a, 11b) are the same, the height positions of the two sensors 11 (11a, 11b) can be similarly set to the target height. Not too long.
  • the inter-sensor distance measurement jig 40 is disposed on the upper surface (reference surface) S1 of the stage S.
  • the upper surface (reference surface) S1 of the stage S is horizontal, and the distance between the weights 31 of the sensor height position reference setting jig 30 (30a, 30b) is determined by the inter-sensor distance measurement jig 40. By measuring, the distance in the horizontal direction between the two sensors 11 (11a, 11b) is measured.
  • the inter-sensor distance measuring jig 40 is not limited to a ruler with a scale, and a steel material or a wire having a predetermined length can also be used. Further, two marks of a predetermined interval written in advance on the stage S and the lower end 31a of the weight 31 may be adjusted together.
  • the above-mentioned distance (length), Ha, and Hb of the sensor height position reference setting jig 30 (30a, 30b) are adjusted to be the target height of the sensor 11 (11a, 11b).
  • a predetermined target height a plurality of sensor height position reference setting jigs 30 (30a, 30b) in which Ha and Hb are changed are prepared, and predetermined Ha and Hb are selected from among them. It is also possible to select and use the sensor height position reference setting jig 30 (30a, 30b).
  • the sensor height position reference setting jig 30 (30a, 30b) is attached to the sensor holding part 22 constituting the sensor holding jig 20 (20a, 20b), and the weight suspension member 32 is straightened by the weight of the weight 31.
  • the height of the sensor holding jig 20 (20a, 20b) is such that the weight 31 suspended by the weight suspension member 32 slightly contacts the upper surface (reference surface) S1 of the stage S. Adjust.
  • the sensor holding jig 20 (until the state in which the lower end 31a of the weight 31 suspended from the weight suspension member 32 is in contact with the upper surface (reference surface) S1 of the stage S (a slightly floating state)).
  • the height of 20a, 20b) may be adjusted.
  • the lower end 31a of the weight 31 abuts on the upper surface (reference surface) S1 of the stage S and the weight suspension member 32 is slack, or the lower end 31a of the weight 31 is slightly from the upper surface (reference surface) S1 of the stage S.
  • the deviation from the target value (error) may be within the allowable range.
  • the sensor 11 (11a, 11b) is hold
  • the horizontal distance between the two weights 31 is the two target distances.
  • the distance between the sensor holding jigs 20 (20a, 20b) is adjusted so as to be the horizontal distance d1 between the sensors 11 (11a, 11b). Thereby, the horizontal distance between the sensors 11 (11a, 11b) is adjusted to the target distance.
  • FIG. 5 shows a state in which the position setting of the two sensors 11 (11a, 11b) is completed and the sensor height position reference setting jig 30 (30a, 30b) and the inter-sensor distance measuring jig 40 are removed. ing.
  • two transmitters that transmit ultrasonic waves are used as the two sensors 11 (11a, 11b), and the upper surface (reference surface) S1 of the stage S is used as the sensor 2 for the mobile robot 1.
  • the receiver which receives an ultrasonic wave is provided in the position of height H2 from will be described.
  • the two sensors (transmitters) 11 may be configured to include an optical transmitter using infrared rays in addition to the ultrasonic transmitter. Infrared rays and ultrasonic waves are transmitted simultaneously, and distances d2 and d3 can be accurately measured in real time from the difference in arrival time of infrared rays and ultrasonic waves from the sensor to the mobile robot 1.
  • the target heights of the two sensors 11 (11a, 11b) are the same has been described.
  • the target height positions may be different.
  • Position measurement object (mobile robot) 2 Sensors of Position Measurement Object 10 Sensor Positioning Device 11 Sensor Positioning Device Sensor 11a Sensor Positioning Device One Sensor 11b Sensor Positioning Device Other Sensor 20 Sensor Holding Jig 20a One Sensor Holding Jig 20b Other Sensor Holding jig 21 Base portion 22 Sensor holding portion 22a Holding portion main body 22b Mounting shaft portion of sensor holding portion 22c Horizontal axis of sensor holding portion 22c1 Horizontal shaft flange 22d Circuit board 30 Sensor height position reference setting jig 30a Sensor height position reference jig 30b The other sensor height position reference jig 31 Weight 31a Lower end of weight 32 Weight suspension member 33 Mounting member 40 Intersensor distance measurement jig d1 2 of sensor positioning device D2, d3 Distance between the sensor of the sensor positioning device and the sensor of the position measurement object h1a Vertical dimension of the weight of one sensor height position reference setting jig h2a One sensor height position reference setting Length of the weight suspension member h3a Distance from the upper end of the weight suspension member

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Abstract

　センサを設置すべき環境が変更された場合にも、センサの位置決めを容易に精度よく行うことが可能なセンサ位置決め装置を提供する。　２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）間の距離を計測するとともに、２つのセンサ間の距離を所定の目標距離ｄ１に設定する際にその基準となる機能を果たすセンサ間距離計測治具４０と、錘３１と、錘３１を吊り下げたときに長さ方向が鉛直方向を向く錘吊り下げ部材３２とを備え、錘が錘吊り下げ部材を介してセンサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）に取り付けられた状態で、錘が高さ方向の基準となる基準面に当接したときの、錘の鉛直方向寸法、錘吊り下げ部材の長さ、および、錘吊り下げ部材の上端から前記センサまでの距離を合計した距離（Ｈａ，Ｈｂ）を、センサの目標高さと一致するように設定することが可能なセンサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）とを備えた構成とする。

Description

センサ位置決め装置
　本発明は、センサ位置決め装置に関し、詳しくは、位置計測対象物の位置を検出するために用いられるセンサの位置を目標とする位置にセットするために用いられるセンサ位置決め装置に関する。
　ステージ上を移動する移動ロボット（位置計測対象物）の位置を検出する方法として、例えば、移動ロボットに設けた受信機と、移動ロボットから離して配設した複数の発信機（センサ）とを用いて、三角測量法により移動ロボットの位置を求め、移動ロボットの位置を計測する方法がある。
　そして、上述のような方法で移動ロボットの位置を計測するための方法およびそれに用いる装置が特許文献１に開示されている（図６参照）。
　そして、この特許文献１に開示されている装置１５０においては、図６に示すように、ステージ１５２の周囲の壁面１５３に、複数の発信機（センサ）１５５が配設されている。また、発信機１５５には、所定の時間間隔で発光するストロボ光源と、回転スリットを通してレーザ光を発光するレーザ光源が内蔵されている。
　移動ロボット１５１には、ストロボ光とレーザ光を受光する受信機１５６が設けられている。また、移動ロボット１５１には、壁面１５３に固定されている発信機１５５の位置が予め記憶されている。
　そして、移動ロボット１５１が、ステージ１５２内を移動する際に、発信機１５５からのストロボ光とレーザ光を受光し、三角測量法によって自己の位置を認識することができるように構成されている。
特開２００６－３３８５８０号公報
　しかし、特許文献１に記載されたような装置１５０においては、発信機（センサ）１５５をステージ１５２の周囲の所定の位置に固定することが必要であり、移動ロボット１５１を別の環境で動作させる（例えば異なる会場で展示する）場合には、センサを、別の異なる環境に対応した所定の位置に固定することが必要になるため、異なる環境で移動ロボット１５１を動作させる（展示する）ことが容易でないという問題がある。
　本発明は、上記課題を解決するものであり、センサを設置すべき環境が変更された場合にも、センサの位置決めを容易に精度よく行うことが可能なセンサ位置決め装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明のセンサ位置決め装置は、
　位置計測対象物が備えるセンサと協働して、前記位置計測対象物の位置を検出するために用いられる２つのセンサと、
　前記２つのセンサのそれぞれを、任意の高さ位置に保持することができるように構成されたセンサ保持治具と、
　前記２つのセンサ間の水平方向の距離を計測するとともに、前記２つのセンサ間の水平方向の距離を所定の目標距離に設定する際にその基準となる機能を果たすセンサ間距離計測治具と、
　錘と、前記錘を吊り下げたときに長さ方向が鉛直方向を向く錘吊り下げ部材とを備え、前記錘が前記錘吊り下げ部材を介して前記センサ保持治具に取り付けられた状態で、前記錘が高さ方向の基準となる基準面に当接したときの、前記錘の鉛直方向寸法、前記錘吊り下げ部材の長さ、および、前記錘吊り下げ部材の上端から前記センサまでの距離を合計した距離を、前記センサの目標高さと一致するように設定することが可能なセンサ高さ位置基準設定治具と
　を備え、
　前記２つのセンサの高さ位置を、前記センサ高さ位置基準設定治具によって設定されたそれぞれの目標高さ位置となるように調整するとともに、
　前記センサ間距離計測治具によって求められる前記２つのセンサ間の距離に基づいて、前記２つのセンサ間距離を前記目標距離に調整することができるように構成されていることを特徴としている。
　また、本発明のセンサ位置決め装置は、前記センサが、前記センサ保持治具に取り付けられた前記錘吊り下げ部材の鉛直軸を延長した線上に位置するように前記センサ保持治具に保持されていることが好ましい。
　上記構成を備えることで、センサを常に、錘の真上に位置させることが可能になるため、２つの錘の間隔から、容易かつ確実にセンサ間の水平方向の距離を検出することが可能になるとともに、センサ保持治具に取り付けられた錘吊り下げ部材の鉛直軸を中心としてセンサ保持治具を回転させるようにした場合には、センサの水平方向位置を変えることなく、その向きを変更することが可能になる。
　また、本発明のセンサ位置決め装置においては、前記２つのセンサ保持治具のそれぞれに前記錘吊り下げ部材を介して吊り下げられた２つの錘の間隔から前記センサの間隔を求めるように構成されていることが好ましい。
　２つのセンサ保持治具のそれぞれに錘吊り下げ部材を介して吊り下げられた２つの錘の間隔からセンサの間隔を求めるようにした場合、２つのセンサ間の水平方向の距離を容易かつ精度よく設定することが可能になる。
　また、前記センサ保持治具が、伸縮可能に構成された基台部と、前記基台部の上部に取り付けられた、前記センサを保持するためのセンサ保持部とを備え、かつ、前記センサ保持部は、その軸方向が前記基台部の軸方向に対して所定の傾きを持つように傾斜して前記基台部に保持されるように構成されていることが好ましい。
　上記構成を備えることで、２つのセンサの高さ位置と向きを容易に変更することが可能になる。
　また、前記センサ保持部が、軸心を延長した線上に前記センサが位置するような水平軸を備えており、前記水平軸に前記錘吊り下げ部材を取り付けるための取り付け部材が回動可能に取り付けられていることが好ましい。
　上記構成を備えることで、センサ保持部の傾きを変更し、センサの向きや高さを変えた場合であっても、常にセンサの真下に錘が位置することになるため、２つのセンサのそれぞれの高さ位置やセンサ間の水平方向の距離を容易に設定し直すことが可能になる。
　また、前記取り付け部材が、前記センサ保持治具に対して取り外し可能に取り付けられていることが好ましい。
　上記構成を備えることで、取り付け部材とともに錘および錘吊り下げ部材を、センサ保持治具から取り外して、収納や運搬などを容易に行うことが可能になる。
　また、前記センサが、超音波発信および超音波受信のうちの少なくとも１つの機能を備えたものであることが好ましい。
　センサが、超音波発信および超音波受信のうちの少なくとも１つの機能を備えたものである場合、本発明のセンサ位置決め装置を用いて、位置決めを行うことにより、超音波信号を正確な位置から発信、または、正確な位置で受信することが可能になり、位置計測対象物（例えば、移動ロボット）の位置を正確に検出することが可能になる。
　本発明のセンサ位置決め装置は、２つのセンサの高さ位置を、センサ高さ位置基準設定治具によって設定されたそれぞれの目標高さ位置となるように調整するとともに、センサ間距離計測治具によって求められる２つのセンサ間の水平方向の距離に基づいて、２つのセンサ間の水平方向の距離を目標距離に調整することができるように構成されているので、２つのセンサの高さ位置と、センサ間距離を容易に精度よく設定することが可能になる。
本発明の実施形態にかかるセンサ位置決め装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態にかかるセンサ位置決め装置の正面図である。 図２に示すセンサ位置決め装置を構成するセンサ保持治具を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図３に示すセンサ保持治具のセンサ保持部の変形例を示す拡大図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は下からみた図である。 センサ位置決め装置を用いて設置されたセンサの用途の一例を示す図である。 従来の発信機（センサ）の設置例を示す図である。
　次に、本発明の実施形態の一例を示して、本発明をさらに詳しく説明する。
　本発明の実施形態にかかるセンサ位置決め装置１０は、図１に示すように、位置計測対象物１の位置を検出するための２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）と、２つのセンサ１１のそれぞれを、任意の高さ位置に保持することができるように構成された２つのセンサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）を備えている。
　また、センサ位置決め装置１０は、錘３１と錘吊り下げ部材３２を備えた、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）を目標高さと一致するように設定するための、２つのセンサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）を備えている。
　また、センサ位置決め装置１０は、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）間の水平方向の距離を計測するとともに、センサ１１間の水平方向の距離を所定の目標距離に設定する際にその基準となる機能を果たすセンサ間距離計測治具４０を備えている。センサ間距離計測治具４０としては、目盛り付きの定規が用いられている。
　この実施形態において、位置計測対象物１は、移動ロボットであり、その内部にセンサ２を備えている。具体的には、移動ロボットは、球上でバランスを取りながら、水平方向に移動できるものである。
　また、この実施形態にかかるセンサ位置決め装置１０の２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）は、超音波発信機能を備えており、位置計測対象物１が備える超音波受信機能を備えたセンサ２と協働して、位置計測対象物１の位置を検出することができるように構成されている。ただし、センサの構成や種類に特別の制約はなく、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）に超音波受信機能を備えたセンサを用い、位置計測対象物１が備えるセンサ２として、超音波発信機能を備えたセンサを用いることも可能である。
　２つのセンサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）は、図１～図３に示すように、それぞれ、基礎部分となる基台部２１と、基台部２１の上部に取り付けられ、センサ１１を保持するためのセンサ保持部２２を備えている。
　センサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）の基台部２１は、床に設置され、その軸方向（この実施形態では鉛直方向）に伸縮可能に構成されている。基台部２１を伸縮させることで、センサ保持治具２０に保持されたセンサ１１の高さ位置を調整することができるように構成されている。なお、基台部２１をステージＳ上に設置することも可能である。
　センサ保持部２２は、保持部本体２２ａと、保持部本体２２ａを基台部２１に取り付けるための取り付け軸部２２ｂとを備えている。
　そして、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）は、センサ１１が実装された回路基板２２ｄを介して、保持部本体２２ａに取り付けられている。
　また、センサ保持部２２は、取り付け軸部２２ｂの軸方向が基台部２１の軸方向に対して所定の傾きを持つように傾斜して基台部２１に保持されている。この傾きを変えることで、各センサ１１（１１ａ，１１ｂ）の高さ方向の位置と、各センサ１１（１１ａ，１１ｂ）が向く方向を調整することが可能になる。
　また、センサ保持部２２は、その両側面に、水平方向に突出するように配設された、センサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）の取り付け部材（この実施形態では、Ｕ字状のフック）３３が取り付けられる一対の水平軸２２ｃを備えている。
　また、センサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）を構成する錘吊り下げ部材３２は、その下端に取り付けられた錘３１を吊り下げたときに、錘３１の重量がかかることによって直線状となり、その長さ方向が鉛直方向を向くように構成されている。なお、錘吊り下げ部材３２を構成する材料としては、例えば、ワイヤやチェーンなどが用いられる。
　なお、この実施形態では、錘吊り下げ部材３２を、フックなどの取り付け部材３３を介してセンサ保持部２２に取り付けるようにしているが、錘吊り下げ部材３２の上端側を例えば輪状に加工して、錘吊り下げ部材３２の一部が取り付け部材３３としても機能するように構成することも可能である。
　また、このセンサ位置決め装置１０において、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）は、いずれも、センサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）に取り付けられた、センサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）を構成する錘吊り下げ部材３２の鉛直軸を延長した線Ｘ１ａ，Ｘ１ｂ上に位置するように、センサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）に保持されている。
　センサ１１（１１ａ，１１ｂ）を、錘吊り下げ部材３２の鉛直軸を延長した線Ｘ１ａ，Ｘ１ｂ上に位置させることで、錘吊り下げ部材３２の鉛直軸を中心としてセンサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）を回転させてそれぞれ設置しても、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）の水平方向の位置が変わらないようにしている。
　また、この実施形態では、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）は、センサ保持部２２の水平軸２２ｃの軸心を延長した線Ｘ２ａ，Ｘ２ｂ上に位置するようにセンサ保持部２２に保持されている。
　なお、この実施形態では、図２および３などに示すように、取り付け部材３３を、上述の水平軸２２ｃの軸心方向に位置ずれしないような態様で、水平軸２２ｃに係合させることにより、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）が、錘吊り下げ部材３２の鉛直軸を延長した線Ｘ１ａ，Ｘ１ｂ、および、水平軸２２ｃの軸心を延長した線Ｘ２ａ，Ｘ２ｂ上に位置させることができるようにしている。
　なお、取り付け部材３３を、上述の水平軸２２ｃの軸心方向に位置ずれしないよう取り付けるための方法としては、例えば、図３（ａ）に示すように、水平軸２２ｃの所定の位置に位置決め用鍔部２２ｃ１を設けたり、スペーサ（図示せず）を介在させたりする方法が例示される。
　また、水平軸２２ｃのセンサ保持部２２の両側面への取り付け位置と、センサ１１（１１ａ）の機能部（例えば、超音波を発信する部分）の、水平軸２２ｃの軸方向について見た場合の位置が一致しない場合に、例えば、図４に示すように、水平軸２２ｃに段部２２ｃ２を形成して、センサ保持部２２の両側面への水平軸２２ｃの取り付け位置からずれた位置を水平軸２２ｃの軸心が通過するようにして、センサ１１（１１ａ）の機能部が、水平軸２２ｃの軸心を延長した線Ｘ２ａ上に位置するように構成することも可能である。
　また、この実施形態のセンサ位置決め装置１０において、センサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）のうちの一方の高さ位置基準設定治具３０（３０ａ）は、錘３１が錘吊り下げ部材３２、取り付け部材３３を介してセンサ保持治具２０（すなわち、センサ保持部２２の水平軸２２ｃ）に吊り下げられた状態で、センサ１１の高さ方向の基準となる基準面（ステージＳの上面）Ｓ１に錘３１が当接したときの、錘３１の鉛直方向寸法ｈ１ａ、錘吊り下げ部材３２の長さｈ２ａ、および、錘吊り下げ部材３２の上端からセンサ１１までの距離ｈ３ａを合計した距離（長さ）Ｈａを、センサ１１（１１ａ）の目標高さとして設定することができるように構成されている。
　また、他方の高さ位置基準設定治具３０（３０ｂ）は、錘３１が錘吊り下げ部材３２、取り付け部材３３を介してセンサ保持治具２０（すなわち、センサ保持部２２の水平軸２２ｃ）に吊り下げられた状態で、センサ１１の高さ方向の基準となる基準面（ステージＳの上面）Ｓ１に錘３１が当接したときの、錘３１の鉛直方向寸法ｈ１ｂ、錘吊り下げ部材３２の長さｈ２ｂ、および、錘吊り下げ部材３２の上端からセンサ１１までの距離ｈ３ｂを合計した距離Ｈｂを、センサ１１（１１ｂ）の目標高さとして設定することができるように構成されている。
　すなわち、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）の高さを、上記距離Ｈａ，Ｈｂと一致する高さとすることにより、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）の高さを目標高さにすることができるように構成されている。
　なお、この実施形態における上記の距離ｈ３ａ，ｈ３ｂは、錘吊り下げ部材３２の上端から、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）までの鉛直方向の距離である。
　また、この実施形態では、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）までの鉛直方向の距離ｈ３ａ，ｈ３ｂが、取り付け部材３３が取り付けられる上記水平軸２２ｃの軸心までの鉛直方向の距離と一致するように構成されている。
　上述のように、この実施形態のセンサ位置決め装置１０では、２つのセンサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）により、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）の高さを、それぞれの目標高さに設定することができるように構成されている。なお、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）の目標高さが同じである場合にも、同様に、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）の高さ位置を目標とする高さに位置決めできることはいうまでもない。
　この実施形態のセンサ位置決め装置１０において、センサ間距離計測治具４０は、ステージＳの上面（基準面）Ｓ１に配設されている。ステージＳの上面（基準面）Ｓ１は水平とされており、上述のセンサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）のそれぞれの錘３１の間の距離をセンサ間距離計測治具４０により測定することにより、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）間の水平方向の距離が計測されるように構成されている。
　なお、センサ間距離計測治具４０は、目盛り付きの定規に限らず、所定長さを有する鋼材やワイヤを用いることも可能である。また、ステージＳ上に予め記入された所定間隔の２つのマークと錘３１の下端３１ａを合わせて調整するように構成されていてもよい。
　次に、このセンサ位置決め装置１０を用いて、センサ１１の位置を設定する方法について説明する。なお、ここでは、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）の目標高さが同じである場合について説明する。
　まず、センサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）の上述の距離（長さ）、ＨａおよびＨｂを、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）の目標高さとなるように調整する。
　なお、所定の目標高さを想定して、ＨａおよびＨｂを変化させた複数のセンサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）を用意しておき、その中から所定のＨａおよびＨｂを有するセンサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）を選んで用いるようにすることも可能である。
　そして、センサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）を、センサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）を構成するセンサ保持部２２に取り付け、錘吊り下げ部材３２が錘３１の重量で真っ直ぐになった状態で、錘吊り下げ部材３２に吊り下げられた錘３１が、ステージＳの上面（基準面）Ｓ１にかすかに当接するように、センサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）の高さを調節する。
　場合によっては、錘吊り下げ部材３２に吊り下げられた錘３１の下端３１ａが、ステージＳの上面（基準面）Ｓ１に当接する直前（わずかに浮いている状態）まで、センサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）の高さを調節するようにしてもよい。
　なお、錘３１の下端３１ａがステージＳの上面（基準面）Ｓ１に当接して、錘吊り下げ部材３２がたるんだ分や、錘３１の下端３１ａがステージＳの上面（基準面）Ｓ１からわずかに浮上している分が、目標値からのずれ（誤差）となるが、このずれが許容範囲に収まっていればよい。
　これにより、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）が、実質的に目標とする高さ位置に保持される。
　次に、その状態で、センサ間距離計測治具４０により、２つの錘３１の間の水平方向の距離を確認しながら、２つの錘３１の間の水平方向の距離が、目標とする２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）間の水平方向の距離ｄ１となるように、センサ保持治具２０（２０ａ，２０ｂ）の間隔を調節する。
　これにより、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）間の水平方向の距離が目標距離に調節される。
　次に、図５を参照して、上述のセンサ位置決め装置１０を用いて位置を設定した２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）を用いて、位置計測対象物である移動ロボット（図示しないコンピュータなどの制御装置により、ステージＳ上において、所定の方向に移動させることができるように遠隔操作されているロボット）１の位置を検出する場合について説明する。なお、図５は、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）の位置設定が終わり、センサ高さ位置基準設定治具３０（３０ａ，３０ｂ）、センサ間距離計測治具４０が取り外された状態を示している。
　なお、ここでは、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）として、超音波を発信する２つの発信機が用いられており、移動ロボット１には、センサ２として、ステージＳの上面（基準面）Ｓ１から高さＨ２の位置に、超音波を受信する受信機が設けられている場合について説明する。
　図５に示すような状況下において、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）が目標高さＨａ，Ｈｂ（Ｈａ＝Ｈｂ）に位置決めされ、センサ１１（１１ａ，１１ｂ）間の水平方向の距離が目標距離ｄ１に設定されているので、２つのセンサ（発信機）１１（１１ａ，１１ｂ）による発信時刻と、移動ロボット１のセンサ（受信機）２による受信時刻との時間差から、２つのセンサ（発信機）１１（１１ａ，１１ｂ）と移動ロボット１のセンサ（受信機）２の距離ｄ２，ｄ３を精度よく求めることができる。
　また、２つのセンサ（発信機）１１（１１ａ，１１ｂ）の高さ位置Ｈａ，Ｈｂ（Ｈａ＝Ｈｂ）と、２つのセンサ（発信機）１１（１１ａ，１１ｂ）間の距離ｄ１が予め設定されているので、三角形の３辺の長さの関係より、移動ロボット１の水平方向の位置を精度よく検出することができる。
　なお、上記２つのセンサ（発信機）１１（１１ａ，１１ｂ）が、超音波の発信機に加え、赤外線を利用した光発信機を備えるように構成することも可能である。赤外線と超音波を同時に発信し、センサから移動ロボット１への、赤外線と超音波の到達時間の差から、距離ｄ２，ｄ３をリアルタイムで正確に計測することが可能になる。
　また、上記実施形態では、２つのセンサ１１（１１ａ，１１ｂ）の目標高さが同じである場合について説明したが、目標高さ位置を異ならせることも可能である。
　また、上記実施形態では、２つのセンサの位置を設定する場合を例にとって説明したが、３つ以上のセンサの位置を設定する場合にも適用することが可能である。
　本発明はさらにその他の点においても上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可能である。
　１　　　　　　　位置計測対象物（移動ロボット）
　２　　　　　　　位置計測対象物が備えるセンサ
　１０　　　　　　センサ位置決め装置
　１１　　　　　　センサ位置決め装置のセンサ
　１１ａ　　　　　センサ位置決め装置の一方のセンサ
　１１ｂ　　　　　センサ位置決め装置の他方のセンサ
　２０　　　　　　センサ保持治具
　２０ａ　　　　　一方のセンサ保持治具
　２０ｂ　　　　　他方のセンサ保持治具
　２１　　　　　　基台部
　２２　　　　　　センサ保持部
　２２ａ　　　　　保持部本体
　２２ｂ　　　　　センサ保持部の取り付け軸部
　２２ｃ　　　　　センサ保持部の水平軸
　２２ｃ１　　　　水平軸の鍔
　２２ｄ　　　　　回路基板
　３０　　　　　　センサ高さ位置基準設定治具
　３０ａ　　　　　一方のセンサ高さ位置基準治具
　３０ｂ　　　　　他方のセンサ高さ位置基準治具
　３１　　　　　　錘
　３１ａ　　　　　錘の下端
　３２　　　　　　錘吊り下げ部材
　３３　　　　　　取り付け部材
　４０　　　　　　センサ間距離計測治具
　ｄ１　　　　　　センサ位置決め装置の２つのセンサ間の距離
　ｄ２，ｄ３　　　センサ位置決め装置のセンサと位置計測対象物のセンサとの距離
　ｈ１ａ　　　　　一方のセンサ高さ位置基準設定治具の錘の鉛直方向寸法
　ｈ２ａ　　　　　一方のセンサ高さ位置基準設定治具の錘吊り下げ部材の長さ
　ｈ３ａ　　　　　一方のセンサ高さ位置基準設定治具の錘吊り下げ部材の上端からセンサまでの距離
　ｈ１ｂ　　　　　他方のセンサ高さ位置基準設定治具の錘の鉛直方向寸法
　ｈ２ｂ　　　　　他方のセンサ高さ位置基準設定治具の錘吊り下げ部材の長さ
　ｈ３ｂ　　　　　他方のセンサ高さ位置基準設定治具の錘吊り下げ部材の上端からセンサまでの距離
　Ｈａ　　　　　　一方のセンサの目標高さ
　Ｈｂ　　　　　　他方のセンサの目標高さ
　Ｈ２　　　　　　位置計測対象物のセンサの高さ
　Ｓ　　　　　　　ステージ
　Ｓ１　　　　　　基準面（ステージの上面）
　Ｘ１ａ　　　　　一方のセンサ高さ位置基準設定治具の錘吊り下げ部材の鉛直軸を延長した線
　Ｘ１ｂ　　　　　他方のセンサ高さ位置基準設定治具の錘吊り下げ部材の鉛直軸を延長した線
　Ｘ２ａ　　　　　一方のセンサ保持部の水平軸部の軸心を延長した線
　Ｘ２ｂ　　　　　他方のセンサ保持部の水平軸部の軸心を延長した線

Claims (7)

  1. 　位置計測対象物が備えるセンサと協働して、前記位置計測対象物の位置を検出するために用いられる２つのセンサと、
    　前記２つのセンサのそれぞれを、任意の高さ位置に保持することができるように構成されたセンサ保持治具と、
    　前記２つのセンサ間の水平方向の距離を計測するとともに、前記２つのセンサ間の水平方向の距離を所定の目標距離に設定する際にその基準となる機能を果たすセンサ間距離計測治具と、
    　錘と、前記錘を吊り下げたときに長さ方向が鉛直方向を向く錘吊り下げ部材とを備え、前記錘が前記錘吊り下げ部材を介して前記センサ保持治具に取り付けられた状態で、前記錘が高さ方向の基準となる基準面に当接したときの、前記錘の鉛直方向寸法、前記錘吊り下げ部材の長さ、および、前記錘吊り下げ部材の上端から前記センサまでの距離を合計した距離を、前記センサの目標高さと一致するように設定することが可能なセンサ高さ位置基準設定治具と
    　を備え、
    　前記２つのセンサの高さ位置を、前記センサ高さ位置基準設定治具によって設定されたそれぞれの目標高さ位置となるように調整するとともに、
    　前記センサ間距離計測治具によって求められる前記２つのセンサ間の距離に基づいて、前記２つのセンサ間距離を前記目標距離に調整することができるように構成されていること
    　を特徴とするセンサ位置決め装置。
  2. 　前記センサが、前記センサ保持治具に取り付けられた前記錘吊り下げ部材の鉛直軸を延長した線上に位置するように前記センサ保持治具に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ位置決め装置。
  3. 　前記２つのセンサ保持治具のそれぞれに前記錘吊り下げ部材を介して吊り下げられた２つの錘の間隔から前記センサの間隔を求めるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ位置決め装置。
  4. 　前記センサ保持治具が、伸縮可能に構成された基台部と、前記基台部の上部に取り付けられた、前記センサを保持するためのセンサ保持部とを備え、かつ、前記センサ保持部は、その軸方向が前記基台部の軸方向に対して所定の傾きを持つように傾斜して前記基台部に保持されるように構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のセンサ位置決め装置。
  5. 　前記センサ保持部が、軸心を延長した線上に前記センサが位置するような水平軸を備えており、前記水平軸に前記錘吊り下げ部材を取り付けるための取り付け部材が回動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ位置決め装置。
  6. 　前記取り付け部材が、前記センサ保持治具に対して取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載のセンサ位置決め装置。
  7. 　前記センサが、超音波発信および超音波受信のうちの少なくとも１つの機能を備えたものであることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のセンサ位置決め装置。
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