JPH0379723B2 - - Google Patents
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- JPH0379723B2 JPH0379723B2 JP58201652A JP20165283A JPH0379723B2 JP H0379723 B2 JPH0379723 B2 JP H0379723B2 JP 58201652 A JP58201652 A JP 58201652A JP 20165283 A JP20165283 A JP 20165283A JP H0379723 B2 JPH0379723 B2 JP H0379723B2
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- positive
- travel
- orbit
- sensor
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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
- G05D1/0255—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using acoustic signals, e.g. ultra-sonic singals
-
- 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
- G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
- G05D1/0272—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising means for registering the travel distance, e.g. revolutions of wheels
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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
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- G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
- G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45083—Manipulators, robot
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49157—Limitation, collision, interference, forbidden zones, avoid obstacles
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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
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- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
- G05D1/027—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising intertial navigation means, e.g. azimuth detector
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Electric Vacuum Cleaner (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は例えば床面清掃を行なう移動ロボツト
の制御装置に関する。
の制御装置に関する。
（技術的背景）
無人走行により床面を移動しつつ清掃作業を行
なう移動ロボツトについて、本出願人により、例
えば特願昭57−232269号などとして提案されてい
る。
なう移動ロボツトについて、本出願人により、例
えば特願昭57−232269号などとして提案されてい
る。
これは清掃エリヤの学習機能をもち、その清掃
エリヤ内で自己の現在位置を認識しながら、所定
の走行路に従つて移動し、くまなくエリア内床面
の清掃を行なうものであり、従来のように、予定
の走行路に沿つて配設された位置観測手段や誘導
手段を一切必要とせず、全ゆる場所の清掃に適用
できるという特徴をもつている。
エリヤ内で自己の現在位置を認識しながら、所定
の走行路に従つて移動し、くまなくエリア内床面
の清掃を行なうものであり、従来のように、予定
の走行路に沿つて配設された位置観測手段や誘導
手段を一切必要とせず、全ゆる場所の清掃に適用
できるという特徴をもつている。
（発明の目的）
本発明は、このような移動ロボツトにおいて、
走行時のロボツトの目標軌道からのずれを迅速か
つ安定して補正することを可能とした、移動ロボ
ツトの制御装置を提供することを目的とする。
走行時のロボツトの目標軌道からのずれを迅速か
つ安定して補正することを可能とした、移動ロボ
ツトの制御装置を提供することを目的とする。
（発明の開示）
本発明は、左右の駆動輪を介して自走する移動
ロボツトにおいて、ロボツトの走行距離を検出す
るセンサと、その走行方向の変化を検出するセン
サと、これら両センサの出力にもとづいてロボツ
トの二次元座標上の位置を演算して求める位置識
別手段と、ロボツトの移動領域を二次元座標の単
位ブロツクごとに分割されたマツプに記憶させる
学習手段と、マツプの各ブロツクの縦列または横
列に沿つて設定した軌道上でロボツトを直線走行
させる手段と、直線走行して上記領域の境界に到
達したときはその場で反転させて次列へ移行させ
る手段と、前記軌道に対するロボツトの偏位量ｄ
を検出する手段と、同じく軌道に対するロボツト
の走行方向の角度差θを検出する手段と、ロボツ
トの右側駆動輪の速度をVR、左側駆動輪の速度
をVL、さらにα、βを定数としたとき、 VR−VL＝αd＋βtanθ （ただし、偏位量ｄを軌道に対して右側に偏位し
たとき正、左側に偏位したときを負に定義した場
合にはαは正の定数とし、その逆に定義した場合
にはαは負の定数とし、また、角度差θを軌道の
進行方向に対して時計回り方向を正と定義したと
きはβは正の定数とし、角度差θを反時計回り方
向を正と定義したときはβは負の定数とする）と
なるように補正制御する手段とを備える。
ロボツトにおいて、ロボツトの走行距離を検出す
るセンサと、その走行方向の変化を検出するセン
サと、これら両センサの出力にもとづいてロボツ
トの二次元座標上の位置を演算して求める位置識
別手段と、ロボツトの移動領域を二次元座標の単
位ブロツクごとに分割されたマツプに記憶させる
学習手段と、マツプの各ブロツクの縦列または横
列に沿つて設定した軌道上でロボツトを直線走行
させる手段と、直線走行して上記領域の境界に到
達したときはその場で反転させて次列へ移行させ
る手段と、前記軌道に対するロボツトの偏位量ｄ
を検出する手段と、同じく軌道に対するロボツト
の走行方向の角度差θを検出する手段と、ロボツ
トの右側駆動輪の速度をVR、左側駆動輪の速度
をVL、さらにα、βを定数としたとき、 VR−VL＝αd＋βtanθ （ただし、偏位量ｄを軌道に対して右側に偏位し
たとき正、左側に偏位したときを負に定義した場
合にはαは正の定数とし、その逆に定義した場合
にはαは負の定数とし、また、角度差θを軌道の
進行方向に対して時計回り方向を正と定義したと
きはβは正の定数とし、角度差θを反時計回り方
向を正と定義したときはβは負の定数とする）と
なるように補正制御する手段とを備える。
したがつて本発明によれば、移動ロボツトに清
掃スイーパやバキユームクリーナを取付けて床面
を移動しながら清掃させる場合、清掃領域を予め
指定して学習させると、後は全自動的に走行パタ
ーンを決定し、その走行パターンからずれること
なく最も効率よく清掃を行なうことができる。
掃スイーパやバキユームクリーナを取付けて床面
を移動しながら清掃させる場合、清掃領域を予め
指定して学習させると、後は全自動的に走行パタ
ーンを決定し、その走行パターンからずれること
なく最も効率よく清掃を行なうことができる。
（実施例）
以下本発明の実施例を説明する。
第１図において、１は移動ロボツトの走行距
離、例えば駆動輪の回転量に比例したパルス信号
を出力する距離センサ、２はロボツト走行方向の
変化を検出するガスレートジヤイロなどからなる
方向センサ、３は距離センサ１からのパルス信号
を計数してロボツトの走行距離を測定するととも
に、方向センサ２の出力からロボツトの移動方向
を判定して、ロボツトの単位走行距離ごとの二次
元座標上における現在位置を時々刻々と演算によ
つて求める位置識別手段である。
離、例えば駆動輪の回転量に比例したパルス信号
を出力する距離センサ、２はロボツト走行方向の
変化を検出するガスレートジヤイロなどからなる
方向センサ、３は距離センサ１からのパルス信号
を計数してロボツトの走行距離を測定するととも
に、方向センサ２の出力からロボツトの移動方向
を判定して、ロボツトの単位走行距離ごとの二次
元座標上における現在位置を時々刻々と演算によ
つて求める位置識別手段である。
４はロボツトの移動前面、両側面及び後面に設
けられ、超音波を発信しながら壁面や柱などの障
害物の有無や障害物までの距離を検知する障害物
センサ、５は同じくこれら障害物センサ４とは別
に機械的な接触によつて障害物を判断するタツチ
センサで、これらセンサ４，５の出力はマイクロ
プロセツサで構成される制御回路６に、アンプ７
及び入力ポート８Ｄを介して入力される。同時に
前記識別手段３の位置信号も、入出力ポート８Ａ
を介して制御回路６に入力される。
けられ、超音波を発信しながら壁面や柱などの障
害物の有無や障害物までの距離を検知する障害物
センサ、５は同じくこれら障害物センサ４とは別
に機械的な接触によつて障害物を判断するタツチ
センサで、これらセンサ４，５の出力はマイクロ
プロセツサで構成される制御回路６に、アンプ７
及び入力ポート８Ｄを介して入力される。同時に
前記識別手段３の位置信号も、入出力ポート８Ａ
を介して制御回路６に入力される。
制御回路６は中央演算回路（CPU）９と読出
専用メモリ（ROM）及び読出書込メモリ
（RAM）からなる記憶部１０とで構成される。
１１Ａはクロツクパルスを出力するクロツクパル
ス発生器、１１Ｂは割込みコントローラである。
専用メモリ（ROM）及び読出書込メモリ
（RAM）からなる記憶部１０とで構成される。
１１Ａはクロツクパルスを出力するクロツクパル
ス発生器、１１Ｂは割込みコントローラである。
CPU９は後述するようにして駆動回路１２に
対して入出力ポート８Ｃを介して駆動信号を出力
し、走行用の左右の駆動輪に設けた駆動モータ
（サーボモータまたはステツプモータ）１３，１
４の回転を可逆的に制御し、同時にロボツトに取
付けた清掃用スイーパの駆動モータ１５の回転を
制御する。
対して入出力ポート８Ｃを介して駆動信号を出力
し、走行用の左右の駆動輪に設けた駆動モータ
（サーボモータまたはステツプモータ）１３，１
４の回転を可逆的に制御し、同時にロボツトに取
付けた清掃用スイーパの駆動モータ１５の回転を
制御する。
１６はシステム電源のオン・オフ、走行モード
の切換え、スタート位置の設定、方向センサ２の
感度調整などを適宜行なうことのできる操作部、
１７，１８はロボツトに移動領域の領界を学習さ
せるために、ラジオコントロールによつて駆動回
路１２に走行指令を優先的に割込ませ、その操縦
を任意に行なわせる、リモートコントロール送
信、受信ユニツトで、それぞれ出力は入出力ポー
ト８Ｂを介して制御回路６にも入力する。
の切換え、スタート位置の設定、方向センサ２の
感度調整などを適宜行なうことのできる操作部、
１７，１８はロボツトに移動領域の領界を学習さ
せるために、ラジオコントロールによつて駆動回
路１２に走行指令を優先的に割込ませ、その操縦
を任意に行なわせる、リモートコントロール送
信、受信ユニツトで、それぞれ出力は入出力ポー
ト８Ｂを介して制御回路６にも入力する。
第２図は移動ロボツトの具体的な構造を平面的
に示す概略図であるが、ロボツト本体３０は、そ
の外周に全域的に、前部バンパー３１、左右側部
バンパー３２，３３及び後部バンパー３４が設け
られ、各バンパー３１〜３４には前述した障害物
のタツチセンサ５が取付けてあり、バンパーが障
害物に接触したときにこれを感知するようになつ
ている。
に示す概略図であるが、ロボツト本体３０は、そ
の外周に全域的に、前部バンパー３１、左右側部
バンパー３２，３３及び後部バンパー３４が設け
られ、各バンパー３１〜３４には前述した障害物
のタツチセンサ５が取付けてあり、バンパーが障
害物に接触したときにこれを感知するようになつ
ている。
また、ロボツト本体３０の前面には、その中央
部及び両隅部にそれぞれ超音波センサ４Ａ…が、
また両側面にもそれぞれ１個づつの超音波センサ
４Ｂ…が、さらに後面の両隅部にもそれぞれ超音
波センサ４Ｃ…が設けてあり、前述したように障
害物を検知する。
部及び両隅部にそれぞれ超音波センサ４Ａ…が、
また両側面にもそれぞれ１個づつの超音波センサ
４Ｂ…が、さらに後面の両隅部にもそれぞれ超音
波センサ４Ｃ…が設けてあり、前述したように障
害物を検知する。
超音波センサ４Ａ，４Ｃは、通常は上記したタ
ツチセンサ５が障害物と接触する前に、障害物を
検知するのであるが、ロボツトの向きにより死角
に障害物が入つたは場合でもロボツトのバンパー
３１〜３４が軽く接触すればこれを感知できるよ
うにしてある。
ツチセンサ５が障害物と接触する前に、障害物を
検知するのであるが、ロボツトの向きにより死角
に障害物が入つたは場合でもロボツトのバンパー
３１〜３４が軽く接触すればこれを感知できるよ
うにしてある。
ロボツト本体３０は、この例では前方の走行輪
４０と、後方の左右の駆動輪４１，４２によつて
自由に走行しうるのであり、同時にロボツト本体
３０の前方下面に設けた２つの回転スイーパ４
３，４４により走行床面の清掃を行なう。
４０と、後方の左右の駆動輪４１，４２によつて
自由に走行しうるのであり、同時にロボツト本体
３０の前方下面に設けた２つの回転スイーパ４
３，４４により走行床面の清掃を行なう。
このようなロボツトにおいて第３図〜第６図を
参照しながらさらに本発明の特徴部分を説明す
る。
参照しながらさらに本発明の特徴部分を説明す
る。
第４図に示す領域を清掃する場合、その移動境
界を学習により憶え込むため、操作部１６により
学習走行モードに設定したうえで、リモートコン
トロール送受信ユニツト１７，１８を用いてロボ
ツトを図に示すスタート位置（Ｓ）に誘導し、そ
の位置で操作部１６のセツトボタンを押して二次
元座標上におけるスタート点（x0、y0）及び進
行方向の基準θ0をそれぞれ設定する。
界を学習により憶え込むため、操作部１６により
学習走行モードに設定したうえで、リモートコン
トロール送受信ユニツト１７，１８を用いてロボ
ツトを図に示すスタート位置（Ｓ）に誘導し、そ
の位置で操作部１６のセツトボタンを押して二次
元座標上におけるスタート点（x0、y0）及び進
行方向の基準θ0をそれぞれ設定する。
次いで、リモートコントロール送受信ユニツト
１７，１８を用いて、点線で示す予定コースにし
たがうロボツトの学習走行を開始させると、制御
回路６のCPU９は位置識別手段３から送られて
くるロボツトの現在位置（ｘ、ｙ）及び進行方向
θを記憶部１０に順次記憶させ、これによりロボ
ツトの移動すべき領域境界を学習させる。
１７，１８を用いて、点線で示す予定コースにし
たがうロボツトの学習走行を開始させると、制御
回路６のCPU９は位置識別手段３から送られて
くるロボツトの現在位置（ｘ、ｙ）及び進行方向
θを記憶部１０に順次記憶させ、これによりロボ
ツトの移動すべき領域境界を学習させる。
学習コースの走行が完了すると、移動境界が二
次元座標上において、ｘ軸とｙ軸に対応して単位
距離ごとに分割されたブロツクとしてマツプ上に
記憶される。
次元座標上において、ｘ軸とｙ軸に対応して単位
距離ごとに分割されたブロツクとしてマツプ上に
記憶される。
次いで、ロボツトをスタート点または、スター
ト点に隣接するＡ点につかせ、操作部１６により
無人走行モードに切換えると、制御回路６は駆動
回路１２に駆動信号を送つてロボツトの走行を開
始する。
ト点に隣接するＡ点につかせ、操作部１６により
無人走行モードに切換えると、制御回路６は駆動
回路１２に駆動信号を送つてロボツトの走行を開
始する。
このロボツトの走行はCPU９によつて次のよ
うに行なわれる。
うに行なわれる。
まず、マツプ上のｘ軸に沿つて縦方向に各ブロ
ツクの上を一直線に進ませる。
ツクの上を一直線に進ませる。
このとき同時にロボツトが通過したブロツクが
順次記憶部１０に記憶保持される。
順次記憶部１０に記憶保持される。
一直線にすすんで境界に達したことを位置識別
手段３で判断すると、その位置から左方向に（未
走行列の方向）に反転させて次の走行列（ｘ軸に
沿う）に移行させ、再び直線走行させる。同時に
走行ブロツクの左右に障害物があるか否かを、両
側面の超音波センサ４Ｂで検出し、障害物があつ
たときはこれを記憶部１０に記憶し、ないときは
走行可能ブロツクとして記憶する。
手段３で判断すると、その位置から左方向に（未
走行列の方向）に反転させて次の走行列（ｘ軸に
沿う）に移行させ、再び直線走行させる。同時に
走行ブロツクの左右に障害物があるか否かを、両
側面の超音波センサ４Ｂで検出し、障害物があつ
たときはこれを記憶部１０に記憶し、ないときは
走行可能ブロツクとして記憶する。
直線走行は順次繰り返されることになり、一列
づつ通過ブロツクが増え、同時に記憶された走行
可能域を消去していく。
づつ通過ブロツクが増え、同時に記憶された走行
可能域を消去していく。
一方、前面の超音波センサ４Ａが前に障害物を
Ｆ点で感知すると、上記境界を識別したときと同
様に、ロボツトを未走行列の方向へ反転させ、同
時に障害物を検知したブロツクを、記憶部１０に
記憶させる。
Ｆ点で感知すると、上記境界を識別したときと同
様に、ロボツトを未走行列の方向へ反転させ、同
時に障害物を検知したブロツクを、記憶部１０に
記憶させる。
このようにして、障害物を検知しながらこれと
衝突することなく、障害物と境界との間を往復走
行し、次いで進行前方に障害物を検知しなくなる
と、そのまま縦列方向に境界を識別するまで進
む。
衝突することなく、障害物と境界との間を往復走
行し、次いで進行前方に障害物を検知しなくなる
と、そのまま縦列方向に境界を識別するまで進
む。
このとき、障害物の側面を通り過ぎると、ロボ
ツトの左右に同時に走行可能なブロツクが存在す
ることになる。
ツトの左右に同時に走行可能なブロツクが存在す
ることになる。
この場合、境界に到達してからの反転はいまま
でとは逆方向に行ない、障害物によつて走行不能
となつていた、背面の未走行域を走行させる。こ
のときの反転を行なつたＢ点は、次に元位置へ復
帰させるときのために記憶部１０に記憶させてお
く。
でとは逆方向に行ない、障害物によつて走行不能
となつていた、背面の未走行域を走行させる。こ
のときの反転を行なつたＢ点は、次に元位置へ復
帰させるときのために記憶部１０に記憶させてお
く。
この取り残した未走行域を、前述したのと同様
に縦列方向に順次反転をしながら移動し、Ｃ点に
おいて次の反転方向に既に走行済みのブロツクが
あることを識別したら、未走行域の走行終了と判
断して、前記Ｂ点までの横列方向に直線走行して
戻り、Ｂ点の隣りのブロツクであるＤ点より再び
縦列方向への走行を開始する。
に縦列方向に順次反転をしながら移動し、Ｃ点に
おいて次の反転方向に既に走行済みのブロツクが
あることを識別したら、未走行域の走行終了と判
断して、前記Ｂ点までの横列方向に直線走行して
戻り、Ｂ点の隣りのブロツクであるＤ点より再び
縦列方向への走行を開始する。
このようにして、Ｇ点に到達すると、学習した
移動領域において、未走行域がなくなつたことを
判断して、全ての移動を完了する。
移動領域において、未走行域がなくなつたことを
判断して、全ての移動を完了する。
未走行領域が残つているか否かの判別は、記憶
部１０に記憶された既走行域と障害物領域とを比
較して行なう。
部１０に記憶された既走行域と障害物領域とを比
較して行なう。
この実施例では、既走行の走行列の中に未走行
域があときは、障害物がなくなつた時点で直ちに
この方向へと移動するようにしたが、いつたん全
ての境界内の走行を終了してから、残りの未走行
域へと移るようにしてもよい。
域があときは、障害物がなくなつた時点で直ちに
この方向へと移動するようにしたが、いつたん全
ての境界内の走行を終了してから、残りの未走行
域へと移るようにしてもよい。
このロボツトの移動中、スイーパ４３，４４を
回転させておくことにより、移動領域の床面清掃
がくまなく効率的に行なわれることになる。
回転させておくことにより、移動領域の床面清掃
がくまなく効率的に行なわれることになる。
このように移動ロボツトを自走させるのである
が、このとき、駆動輪４１，４２のスリツプや駆
動モータ１３，１４の回転誤差などから、第５図
に示すようにロボツトが目標の走行軌道からずれ
てくることがある。
が、このとき、駆動輪４１，４２のスリツプや駆
動モータ１３，１４の回転誤差などから、第５図
に示すようにロボツトが目標の走行軌道からずれ
てくることがある。
本発明では、この目標軌道に対する偏位を修正
するために次のように構成される。
するために次のように構成される。
軌道に対してロボツトの偏位量を検出する手段
と、同じく軌道に対するロボツトの角度差を検出
する手段と、ロボツトが軌道からいずれかに偏位
しているときに、軌道からのロボツトの偏位量：
ｄ、軌道に対するロボツトの走行方向の角度差：
θとしたとき、軌道に対してロボツトが右側に偏
位しているときのｄを正、角度差θは時計回り方
向に正として、（右側駆動輪４１の回転速度）−
（左側駆動輪４２の回転速度）＝αd＋βtanθ（ただ
しαとβを正の定数として）となるように、左右
の駆動輪の回転速度を制御する手段を備える。
と、同じく軌道に対するロボツトの角度差を検出
する手段と、ロボツトが軌道からいずれかに偏位
しているときに、軌道からのロボツトの偏位量：
ｄ、軌道に対するロボツトの走行方向の角度差：
θとしたとき、軌道に対してロボツトが右側に偏
位しているときのｄを正、角度差θは時計回り方
向に正として、（右側駆動輪４１の回転速度）−
（左側駆動輪４２の回転速度）＝αd＋βtanθ（ただ
しαとβを正の定数として）となるように、左右
の駆動輪の回転速度を制御する手段を備える。
なお、この場合、軌道に対してロボツトが左側
に偏位したときのｄを正としたときは、αの極性
を前記と逆にとれば、この式の意味するところは
全く一致し、同様にθを反時計回り方向に正とす
るならば、βの極性を逆にとればよい。
に偏位したときのｄを正としたときは、αの極性
を前記と逆にとれば、この式の意味するところは
全く一致し、同様にθを反時計回り方向に正とす
るならば、βの極性を逆にとればよい。
具体的には、ｄを右側偏位時を正としたときは
αは正、ｄを左側偏位時を正としたときはαは
負、またθは時計回り方向を正としたときはβを
正、θを反時計回り方向を正としたときはβを負
とするのである。
αは正、ｄを左側偏位時を正としたときはαは
負、またθは時計回り方向を正としたときはβを
正、θを反時計回り方向を正としたときはβを負
とするのである。
換言するならば、前式において、ｄとθのいか
なる極性においても、αd＋βtanθ＝０を与えるθ
の向きが、目標軌道に近づく方向であるように、
α、βの極性を選択する。
なる極性においても、αd＋βtanθ＝０を与えるθ
の向きが、目標軌道に近づく方向であるように、
α、βの極性を選択する。
CPU９は位置識別手段３からの情報（位置及
び方向）をもとに、これら各手段の動作を所定の
周期で繰り返し行なわれるように制御し、ロボツ
トの位置が軌道から偏位しているときに、これを
修正して直進走行させるのである。
び方向）をもとに、これら各手段の動作を所定の
周期で繰り返し行なわれるように制御し、ロボツ
トの位置が軌道から偏位しているときに、これを
修正して直進走行させるのである。
その動作ルーチンについて、第６図に示し、第
５図を参照しながらこれを説明する。
５図を参照しながらこれを説明する。
まず、現在位置の目標からの偏位量ｄと角度差
θを読み込み、位置が軌道から偏位しているかど
うかを判断する。もし、偏位していないときは左
右の駆動輪の速度として、同一の基準速度Voを
維持して、軌道に沿つて直進走行させる。
θを読み込み、位置が軌道から偏位しているかど
うかを判断する。もし、偏位していないときは左
右の駆動輪の速度として、同一の基準速度Voを
維持して、軌道に沿つて直進走行させる。
これに対して、ロボツトが軌道から偏位してい
て、たとえば第５図に示すように、いま軌道に対
してロボツトが進行方向の右側にｄ（正）だけ偏
位し、しかも進行方向の軌道に対する角度差がθ
（正）であつたとする。
て、たとえば第５図に示すように、いま軌道に対
してロボツトが進行方向の右側にｄ（正）だけ偏
位し、しかも進行方向の軌道に対する角度差がθ
（正）であつたとする。
このロボツトの偏位を修正するために、右側の
駆動輪と左側の駆動輪との速度差（右側速度−左
側速度）が、αd＋βtanθとなるように駆動輪の回
転速度を補正制御する。
駆動輪と左側の駆動輪との速度差（右側速度−左
側速度）が、αd＋βtanθとなるように駆動輪の回
転速度を補正制御する。
この場合、左右の駆動輪にこのような速度差を
付与するのには、具体的には、たとえば左側駆動
輪の速度を基準速度Voを維持したまま、右側駆
動輪の速度Ｖ＝Vo＋（αd＋βtanθ）とするか、あ
るいは右側駆動輪の速度を基準速度Voとして、
左側駆動輪の速度Ｖ＝Vo−（αd＋βtanθ）とすれ
ばよい。
付与するのには、具体的には、たとえば左側駆動
輪の速度を基準速度Voを維持したまま、右側駆
動輪の速度Ｖ＝Vo＋（αd＋βtanθ）とするか、あ
るいは右側駆動輪の速度を基準速度Voとして、
左側駆動輪の速度Ｖ＝Vo−（αd＋βtanθ）とすれ
ばよい。
このような制御を行つた場合のロボツトの具体
的な行動について、(1)ｄ＋tanθ＞０、(2)ｄ＋tanθ
＝０、(3)ｄ＋tanθ＜０の場合に分けて説明する。
なお、ここでは説明の便宜上、α＝β＝１として
ある。
的な行動について、(1)ｄ＋tanθ＞０、(2)ｄ＋tanθ
＝０、(3)ｄ＋tanθ＜０の場合に分けて説明する。
なお、ここでは説明の便宜上、α＝β＝１として
ある。
(1) ｄ＋tanθ＞０の場合
これはｄが大きいか、あるいはθが負方向に
比較的小さな値、もしくはロボツトの向きが正
の角度範囲のときである。ｄ＋tanθ＞０である
ことは、右側駆動輪の回転速度が速い場合で、
ロボツトは左側に向きを変えながら進行する。
比較的小さな値、もしくはロボツトの向きが正
の角度範囲のときである。ｄ＋tanθ＞０である
ことは、右側駆動輪の回転速度が速い場合で、
ロボツトは左側に向きを変えながら進行する。
(2) ｄ＋tanθ＝０の場合
左右の駆動輪の速度は同一となり、直進す
る。ただし、上記設定では、ｄ＞０なのでtanθ
＜０、すなわちθ＜０となり、ロボツトは左向
きで軌道に向かう。
る。ただし、上記設定では、ｄ＞０なのでtanθ
＜０、すなわちθ＜０となり、ロボツトは左向
きで軌道に向かう。
(3) ｄ＋tanθ＜０の場合
これはｄが小さいか、θが負方向に大きな値
の角度範囲ときである。ｄ＋tanθ＜０であるこ
とは、左側の駆動輪の回転速度が速い場合で、
ロボツトは右側に向きを変えながら進行する。
の角度範囲ときである。ｄ＋tanθ＜０であるこ
とは、左側の駆動輪の回転速度が速い場合で、
ロボツトは右側に向きを変えながら進行する。
このようにして、いま軌道に対して右側に偏位
したロボツトは、左右の駆動輪に（ｄ＋tanθ）の
速度差を付与することにより、次第に軌道に向け
て位置が修正される。そして、正しく軌道に乗る
までの間、（ｄ＋tanθ）の値は、実際には(1)〜(3)
で示すように変化していくため、右側にずれてい
たロボツトは、最初は大きく左向きに回転しなが
ら進行し、次いでそのまま軌道に向けて直進し、
軌道に近づいてからは、こんどは逆方向に向きを
変えつつ軌道に緩やかに接近していくのである。
したロボツトは、左右の駆動輪に（ｄ＋tanθ）の
速度差を付与することにより、次第に軌道に向け
て位置が修正される。そして、正しく軌道に乗る
までの間、（ｄ＋tanθ）の値は、実際には(1)〜(3)
で示すように変化していくため、右側にずれてい
たロボツトは、最初は大きく左向きに回転しなが
ら進行し、次いでそのまま軌道に向けて直進し、
軌道に近づいてからは、こんどは逆方向に向きを
変えつつ軌道に緩やかに接近していくのである。
以上は軌道に対して進行右側にロボツトがずれ
た場合を説明したが、左側にずれた場合は、ｄ＋
tanθ＝０となる条件が、軌道に対して対称になる
だけで、同様にして位置修正が実行されることに
なる。
た場合を説明したが、左側にずれた場合は、ｄ＋
tanθ＝０となる条件が、軌道に対して対称になる
だけで、同様にして位置修正が実行されることに
なる。
ところで、角度θの補正項としてtan関数を用
いたため、−MAX＜tanθ＜MAXの範囲において
MAX値が充分に大きければ、軌道からの偏位量
ｄが相当大きくても、ｄ＋tanθ＝０となる位置、
角度が存在し、その点では左右の駆動輪は等速と
なり、その方向はｄが大きいほど軌道に対して直
角に近づくし、逆にｄが小さければ小さな交角で
近づくことになる。
いたため、−MAX＜tanθ＜MAXの範囲において
MAX値が充分に大きければ、軌道からの偏位量
ｄが相当大きくても、ｄ＋tanθ＝０となる位置、
角度が存在し、その点では左右の駆動輪は等速と
なり、その方向はｄが大きいほど軌道に対して直
角に近づくし、逆にｄが小さければ小さな交角で
近づくことになる。
したがつて、距離ｄが大きくずれているときは
急速に軌道修正が行なわれ、正しい軌道に近ずく
に従い緩かな角度で接近してくるため、軌道修正
時にハンチングなど制御の行き過ぎを防止して、
スムーズに軌道修正ができる。
急速に軌道修正が行なわれ、正しい軌道に近ずく
に従い緩かな角度で接近してくるため、軌道修正
時にハンチングなど制御の行き過ぎを防止して、
スムーズに軌道修正ができる。
なお、上記ｄ、tanθの各項に、正の定数α、β
をかけることで、αd＋βtanθ＝０となる点、すな
わち左右の駆動輪の速度を同一にして直進する点
に至るまでの軌道修正特性を任意に設定すること
が可能である。このときαの値が大きければ大き
いほど早く軌道に戻る特性を与え、βの値が大き
ければ大きいほど軌道と平行に保とうとする特性
を与える。
をかけることで、αd＋βtanθ＝０となる点、すな
わち左右の駆動輪の速度を同一にして直進する点
に至るまでの軌道修正特性を任意に設定すること
が可能である。このときαの値が大きければ大き
いほど早く軌道に戻る特性を与え、βの値が大き
ければ大きいほど軌道と平行に保とうとする特性
を与える。
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、ロボツトが直進
走行中に目標軌道からずれたときには、その偏位
量と方向に応じて迅速かつ安定的に位置姿勢を修
正することができるという効果がある。
走行中に目標軌道からずれたときには、その偏位
量と方向に応じて迅速かつ安定的に位置姿勢を修
正することができるという効果がある。
第１図は本発明のロボツト制御装置のブロツク
回路図、第２図はロボツト本体の概略平面図、第
３図は制御動作を示すフローチヤート、第４図、
第５図はロボツトの走行状態を示す説明図、第６
図は姿勢修正制御動作を示すフローチヤートであ
る。 １……距離センサ、２……方向センサ、３……
位置識別手段、４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）……障害
物センサ、５……タツチセンサ、６……制御回
路、８Ａ〜８Ｄ……入出力ポート、９……中央演
算回路（CPU）、１０……記憶部（ROM、
RAM）、１２……駆動回路、１３，１４……車
輪駆動モータ、１６……操作部、３０……ロボツ
ト本体、３１〜３４……バンパー、４１，４２…
…駆動輪、４３，４４……スイーパ。
回路図、第２図はロボツト本体の概略平面図、第
３図は制御動作を示すフローチヤート、第４図、
第５図はロボツトの走行状態を示す説明図、第６
図は姿勢修正制御動作を示すフローチヤートであ
る。 １……距離センサ、２……方向センサ、３……
位置識別手段、４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）……障害
物センサ、５……タツチセンサ、６……制御回
路、８Ａ〜８Ｄ……入出力ポート、９……中央演
算回路（CPU）、１０……記憶部（ROM、
RAM）、１２……駆動回路、１３，１４……車
輪駆動モータ、１６……操作部、３０……ロボツ
ト本体、３１〜３４……バンパー、４１，４２…
…駆動輪、４３，４４……スイーパ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 左右の駆動輪を介して自走する移動ロボツト
において、ロボツトの走行距離を検出するセンサ
と、その走行方向の変化を検出するセンサと、こ
れら両センサの出力にもとづいてロボツトの二次
元座標上の位置を演算して求める位置識別手段
と、ロボツトの移動領域を二次元座標の単位ブロ
ツクごとに分割されたマツプに記憶させる学習手
段と、マツプの各ブロツクの縦列または横列に沿
つて設定した軌道上でロボツトを直線走行させる
手段と、直線走行して上記領域の境界に到達した
ときはその場で反転させて次列へ移行させる手段
と、前記軌道に対するロボツトの偏位量ｄを検出
する手段と、同じく軌道に対するロボツトの走行
方向の角度差θを検出する手段と、ロボツトの右
側駆動輪の速度をVR、左側駆動輪の速度をVL、
さらにα、βを定数としたとき、 VR−VL＝αd＋βtanθ （ただし、偏位量ｄを軌道に対して右側に偏位し
たときを正、左側に偏位したときを負に定義した
場合にはαは正の定数とし、その逆に定義した場
合にはαは負の定数とし、また、角度差θを軌道
の進行方向に対して時計回り方向を正と定義した
ときはβは正の定数とし、角度差θを反時計回り
方向を正と定義したときはβは負の定数とする）
となるように補正制御する手段とを備えることを
特徴とする移動ロボツトの制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58201652A JPS6093524A (ja) | 1983-10-27 | 1983-10-27 | 移動ロボットの制御装置 |
| US06/567,978 US4674048A (en) | 1983-10-26 | 1984-01-04 | Multiple robot control system using grid coordinate system for tracking and completing travel over a mapped region containing obstructions |
| AT84100065T ATE44322T1 (de) | 1983-10-26 | 1984-01-04 | Steuerungssystem fuer einen bewegbaren roboter. |
| DE8484100065T DE3478824D1 (en) | 1983-10-26 | 1984-01-04 | Control system for mobile robot |
| EP84100065A EP0142594B1 (en) | 1983-10-26 | 1984-01-04 | Control system for mobile robot |
| CA000445143A CA1217836A (en) | 1983-10-26 | 1984-01-12 | Control system for mobile robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58201652A JPS6093524A (ja) | 1983-10-27 | 1983-10-27 | 移動ロボットの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6093524A JPS6093524A (ja) | 1985-05-25 |
| JPH0379723B2 true JPH0379723B2 (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=16444638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58201652A Granted JPS6093524A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-27 | 移動ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6093524A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2658366B2 (ja) * | 1989-03-14 | 1997-09-30 | 松下電器産業株式会社 | 移動作業用ロボット |
| KR940004375B1 (ko) * | 1992-03-25 | 1994-05-23 | 삼성전자 주식회사 | 자주식 청소기의 구동방법 |
| CN105892459B (zh) * | 2016-04-01 | 2018-07-06 | 清华大学 | 一种非时间参考的差速驱动机器人定点跟踪控制方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100505801C (zh) * | 2004-08-12 | 2009-06-24 | 华为技术有限公司 | 一种通话中加入背景音的方法及其系统 |
| CN100563279C (zh) * | 2004-12-20 | 2009-11-25 | 华为技术有限公司 | 一种实现彩铃的方法及其网络系统 |
| JP2011160220A (ja) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | サービス提供システムおよびアプリケーションサーバ |
| CN102624997B (zh) * | 2011-02-01 | 2016-03-30 | 阿尔卡特朗讯 | 用于为用户提供有关计费的语音服务的方法和装置 |
| US9542074B2 (en) * | 2011-10-13 | 2017-01-10 | Nuance Communications, Inc. | Method and apparatus for enhancing an interactive voice response (IVR) system |
-
1983
- 1983-10-27 JP JP58201652A patent/JPS6093524A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6093524A (ja) | 1985-05-25 |
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