JPH03188510A

JPH03188510A - 移動ロボットの誘導走行方法

Info

Publication number: JPH03188510A
Application number: JP1326151A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Hirai; 淳之平井; Toshihiro Ishibashi; 石橋　稔宏; Haruhiko Sato; 佐藤　治彦; Takumi Washisawa; 鷲沢　工
Original assignee: Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1991-08-16

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〕本発明は、移動ロボットの誘導走行方法と分離型の超音
波距離測定装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

移動ロボットやビークルの経路決定は、従来より反射テ
ープや電磁誘導線を床上に敷設し、それをラインガイド
として使う方式が一般であった。

しかし乍ら、これらのラインガイドを床面に散設できな
い環境、例えば床面が凸凹になっている場合や、ガイド
自体の損傷が激しい場合、−例を挙げればオフィス、家
庇、食堂などでは、この様なガイド方式は現実的ではな
い。

一方、ラインガイドを用いない方式としては、移動ロボ
ットが２次元フロワマップ情報を持っていて、足（具体
的にはホイール）の移動距離を積算していく方法（相対
位置計測）と、ジャイロ搭載やレーザ位置決めによる方
法（絶対位置計測）がある。

前者の方法は、差分測定の誤差が積算するため、いずれ
にせよ何らかの絶対位置の認識とそれによる位置カウン
トのリセットが必要である。当然ながらスタート位置の
設定も必要であり、またロボットやビークルの意志に反
した動き（例えば外乱）による位置の変化も問題となり
現実的ではない。

一方後者の方法は絶対位置が知られるため理想的では有
るが、計測原理上、極めて高価であり実用段階（例えば
一般家庭）では非現実的である。

この他に、障害物の存在（例えば壁）に期待して超音波
距離測定をする方法もあるが、壁の素材、高さなどの影
響があり実用には程遠い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はラインガイドを用いない方式であって、従来の
ように相対位置計測の誤差累積と、絶対位置計測のコス
ト高の双方を解決することのできる移動ロボットの誘導
走行方式と、その誘導走行方式の実施に適する距離測定
装置の実現を課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、
第１の発明は移動ロボットに搭載されたタイミングパル
ス発生装置から赤外線パルスに変換したタイミングパル
スを発信すると共に超音波送波装置から特定周波数の超
音波信号を送波し、このタイミングパルスと超音波信号
を移動ロボットの走行領域に設置された複数個の受信器
で受信し、その受信信号を地図情報を備えた誘導走行コ
ントローラに送り、この誘導走行コントロール装置では
前記受信器が受信したタイミングパルスと超音音波信号
から、移動ロボットとセンサ間の距離を検出して現在位
置を検知し、その検知情報を誘導走行コントロール装置
に記憶さセた設定走行路情報と比較して次の移動方向を
演算し、その演算結果を無線で移動ロボットに搭載され
た駆動装置に与えて移動ロボットを誘導走行せしめるよ
うにしたことを特徴とする移動ロボットの誘導走行方法
である。

また、第２の発明は、Ａ点に超音波発信部を、またＢ点
には超音波受信部を置いてＡ、８２点間の距離を測定す
る分離型の超音波距離測定装置において、Ａ点に発信超
音波信号と同期するタイミングパルスを赤外線パルスに
変換して送出する赤外線パルス発信装置を設け、Ｂ点に
は赤外線パルスの受信装置を設けて、これら２つの受信
号からＡ、８２点間の距離を測定することを特徴とする
分離型の超音波距離測定装置である。

〔作用〕

上記した第１の発明によると、精度の高い誘導走行制御
を行うことのできる移動ロボットの誘導走行制御装置を
安価に提供することができる。

また、第２の発明によると、移動ロボットの位置制御の
ようにワイヤレスで精度の高い距離の測定を必要とする
場合に有用な距離測定装置を提供することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図及び第２図は移動ロボッ）１を正方形の部屋２内
で誘導走行制御する場合の実施例の平面図及び側面図で
、３は部屋２の四隅の上部に設置した受信器、４は部屋
２の外に配置した地図情報を備えた誘導走行コントロー
ル装置である。

移動ロボット１には第４図及び第５図に示すように超音
波信号とタイミングパルスに同期した赤外線パルスを送
出する距離測定用信号発生装置１０１と、前記コントロ
ール装置４からの指令信号を受信した時ホイールＷ、、
Ｗ、を駆動する駆動装置１０２が搭載されている。なお
、１０３は前記赤外線パルスと超音波を送出する無指向
性の送信器、１０４は指令信号の受信アンテナである。

一方誘導走行コントロール装置４はナビゲーション装置
風のもので、第１図及び第３図に示すように、パーソナ
ルコンピュータＰＣに接続されるデイスプレィ４０１及
びキーボード４０２と、第５図に示すような受信器３に
より受信した赤外線パルス及び超音波信号から、移動ロ
ボッ）１（Ａ点）と受信器３　（Ｂ点）間の距離を計測
する計測回路４０３を４組備えた計測装置４０４と、パ
ーソナルコンピュータＰＣが演算した指令情報を移動ロ
ボット１へ送信する送信回路４０５とが設けられている
。なお４０６は送信アンテナである。

距離測定用信号発生装置１０１は、第５図に示すように
、タイミングパルス発生器１０５と超音波パルス発生器
１０６とを備え、それらの出力はアンドゲート１０７を
介して超音波パルス送信器１０８と発光ＬＥＤ１０９に
与えられ、外部に送出するように構成されている。

一方距離計測回路４０３は、超音波パルス送信器１０Ｂ
から送出される超音波パルスを受信する超音波パルス受
信器４０７と、発光ＬＥＤ　１０９から送出される赤外
線パルスを受信する受光モジュール４０８（受信器）と
を備え、受信した超音波パルス信号はフィルタ回路４０
９及び検波回路４１０を介して、レベルコンパレータ４
１１に与えられる。

１方受光モジュール４０８（受信器）で受信したタイミ
ングパルスは、レベルコンパレータ４１１の積分回路（
図示せず）のリセット信号としてレベルコンパレータ４
１１に入力すると共にセット信号としてフリップ・フロ
ップ４１２に与えられ、また微分回路４１３を介して距
離カウンタ４１４に与えられ、距離カウンタ４１４をリ
セットする。

レベルコンパレータ４１１はセット信号が入力すると動
作を開始し、入力電圧がコンパレータレベルに達すると
、レベルコンパレータ４１１からフリップ・フロップ４
１２へ°゛ｌ″ｌ″信号され、またその出力信号は微分
回路４１５によりラッチパルスとなって距離カウンタの
計数を停止させる。

距離カウンタ４１４はリセットパルス■が入力してから
ラッチパルス■が入力するまで、アンドゲート４１７を
介して入力するカウントパルス発生器４１６の出力パル
スを計数し、その計数結果をパーソナルコンピュータＰ
Ｃへ出力する。

このようにして４組の各距離計測回路４０３は移動ロポ
ッ）１（Ａ点）と部屋の四隅に設けた４組の受信器３　
（Ｂ点）間の距離Ｌ＊　、　Ｉ、＋　、　Ｌｘ。

Ｌ、をそれぞれ計測する。

なお受光モジュール４０８は、第６図に示すように、受
光ダイオード４１８．アンプ４１９．リミッタ４２０．
バンドパスフィルタ４２１．ｆｉｌｌ器４２２．積分器
４２３及びコンパレータ４２４から成るもので、公知の
構成である。

パーソナルコンピュータＰＣでは前述の距離情報から移
動ロボット１の位置を検出し、それを設定走行路情報と
比較して移動ロボットに与える指令信号を演算し、その
演算結果を無線で移動ロボッ）１に搭載された駆動装置
１０２に与えて移動ロボットを誘導走行させるものであ
る。

移動ロボット１の誘導走行制御は、先ず、キーボード４
０２を操作してデイスプレィ４０１を見乍ら誘導走行路
を設定し、移動ロボット１を起動せしめる。

そうすると、移動ロボット１からは超音波パルスと赤外
線パルスとを発し、受信器３で受信した受信信号でパー
ソナルコンピュータＰＣは移動ロボットｌの位置を検出
すると共に次の移動方向を演算し、その演算結果を移動
ロポッ）１に無線で送り、移動ロボットを目標位置まで
誘導走行させる。

部屋２内に机等の障害物がある場合にはその情報を地図
情報としてパーソナルコンピュータＰＣに記憶させてお
き、障害物の境界線から安全な一定距離を離して移動ロ
ボットを並行走行させるようにプログラムしておけば、
目標位置へ最短路で移動させることが可能である。

第５図に示した超音波距離測定方式においては、タイミ
ングパルス０の周期Ｔｓによって測定サンプリング周波
数を、またパルス巾τで超音波キャリアＯの送出時間を
決めている。

一方受信側においては、タイミングパルスが距離カウン
トのスタート起点とそのカウントのリセットパルスを作
るための基準信号となる。

超音波パルスキャリアの周波数は２０〜５０ＫＨ３程度
であり、充分な分解能と計測応答時間、更にはちらつき
の無い安全性を有する測定を行なうためには、タイミン
グパルスの仕様は、Ｔ、＝＝２０〜８０ｍ５ｅｃ、ｒ＝
０．２〜０．８ｍ５ｅｃの範囲でなければならない。

赤外線パルスは大気中を光速の遅れのみを伴い受光モジ
ュール４０Ｂに到達する。この光速の遅れは、勿論超音
波距離測定には殆んど影響を与えない。

〔発明の効果〕

本発明にか＼る誘導走行方法によれば、移動ロボットを
ラインガイドなしで、実用的精度（５ＣＩＩＭａｘ）で
ある範囲（２０ボ以内）で誘導走行制御することができ
る。

装置を比較的安価に提供することができる。

また本発明にか−る超音波距離測定装置によれば上記の
実用的精度の距離測定をワイヤレスで行うことができ、
特に移動ロボットの制御用として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略平面図、第２図はその側
面図、第３図は制御系全体の概略構成図、第４図は移動
ロボットの概略構成図、第５図は超音波距離測定装置の
ブロック図、第６図は受光モジュールのブロック図、第
７図は第５図の各部の信号波形図である。１・・・移動ロボット２・・・部屋３・・・受信器４・・・誘導走行コントロール装置１０１・・・距離測定用信号発生装置１０２・・・駆動装置１０３・・・送信器１０４・・・受信アンテナ１０５・・・タイミングパルス発生器１０６　　・　・１０７　・　・１０８　・　・１０９　・　・４０１　・　・４０２　・　・４０３　・　・４０４　　・　・４０５　・　・４０６　　・　・４０７　・　・４０８　・　・４０９　・　・４１０　　・　・４１１　・　・４１２　・　・４１３　・　・４１４　・　・４１５　　・　・４１６　・　・・超音波パルス発生器・アンドゲート・超音波パルス送信器・発光ＬＥＤ・デイスプレィ・キーボード・距離計測回路・距離計測装置・送信回路・送信アンテナ・超音波パルス受信器・受光モジュール・フィルタ回路・検波回路・レベルコンパレータ・フリップ・フロップ・微分回路・距離カウンタ・微分回路・カウントパルス発生器　１７１８１９２０２１２２２３２４・アンドゲート・受光ダイオード・アンプ・リミッタ・バントパスフィルタ・復調器・積分器・コンバレータｌ・・・移動ロボット２・・・部屋３・・・受信器４・・・誘１走ｆｆコントロールＶＩＷ１１０３・・・
送信器１０４・・・受信アンテナ４０１・・・デイスプレィ４０２・・・キーボード４０６・・・送信アンテナ第７図手続補正書（方式）事件の表示平成年特許願第３２６１５１号事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

（１）移動ロボットに搭載されたタイミングパルス発生
装置から赤外線パルスに変換したタイミングパルスを発
信すると共に超音波送波装置から特定周波数の超音波信
号を送波し、このタイミングパルスと超音波信号を移動
ロボットの走行領域に設置された複数個の受信器で受信
し、その受信信号を地図情報を備えた誘導走行コントロ
ール装置に送り、この誘導走行コントロール装置では前
記受信器が受信したタイミングパルスと超音音波信号か
ら、移動ロボットとセンサ間の距離を検出して現在位置
を検知し、その検知情報を誘導走行コントロール装置に
記憶させた設定走行路情報と比較して次の移動方向を演
算し、その演算結果を無線で移動ロボットに搭載された
駆動装置に与えて移動ロボットを誘導走行せしめるよう
にしたことを特徴とする移動ロボットの誘導走行方法。
（２）Ａ点に超音波発信部を、またＢ点には超音波受信
部を置いてＡ、Ｂ２点間の距離を測定する分離型の超音
波距離測定装置において、Ａ点に発信超音波信号と同期
するタイミングパルスを赤外線パルスに変換して送出す
る赤外線パルス発信装置を設け、Ｂ点には赤外線パルス
の受信装置を設けて、これら２つの受信号からＡ、Ｂ２
点間の距離を測定することを特徴とする分離型の超音波
距離測定装置。