JPH0635534A - 屋内無線移動ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動する屋内が壁によって複数個の部屋に仕
切られている場合においても、確実に各部屋における屋
内移動ロボットの位置を検出でき、より一段と正確に目
的位置に移動できる屋内無線移動ロボットの提供。 【構成】 屋内移動ロボット１は、タイミングパルス送
信機２よりタイミングパルスを送信し、それと同時に超
音波送信機４より超音波を送信する。各部屋に設置され
た超音波受信機７−１１、７−１２、７−２１、７−２
２はタイミングパルスを受信した時点から超音波が届く
時点までの時間計測値を識別コード付き時間データに変
換して識別コード付き時間データ送信機６によって送信
する。移動ロボットコントローラ１０は、識別コード付
き時間データ受信機８によって受信した該時間データよ
り屋内移動ロボットの現在位置を検出し、コントロール
信号送信機９により指定走行経路ＣＬ上を移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場内など屋内で用い
られる移動ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場内などで用いられる移動ロボ
ットシステムが各種開発され実用化されている。これら
システムの移動ロボットは、床面に貼られた磁気テープ
や光学反射テープを検出し、それに沿って移動していく
もの、あるいは、ジャイロを搭載しそれによってロボッ
トの進行方向と進行速度を検出し、内部のメモリに記憶
されている走行経路と一致するように走行するもの等が
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テープ
方式のものは、床面にテープを貼付できない場所や貼付
しにくい場所があるという問題があると共に、走行路の
変更が難しいという問題がある。また、停止位置にマー
クを設けなければならないという問題がある。

【０００４】一方、ジャイロ方式のものは、まず、出発
点から指示された場所までの経路の走行距離を地図情報
に基づいて算出する。（以下、走行経路距離という。）
次に、走行中の進行方向と進行速度を検出し、前記検出
データより出発点から現在位置まで走行した距離を算出
する。（以下、走行距離という。）そして、前記走行距
離と上記走行経路距離とが一致したときをもって指示さ
れた場所に到達したと判断する。しかし、指示された場
所までの走行距離が短い場合には、特に、支障は生じな
いが、指示された場所までの走行距離が長い場合には、
ジャイロによる計測誤差が累積され、指示された場所か
ら大きくはずれて、停止するとい問題がある。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑み、上記方式の
問題点を解決することができる屋内無線移動ロボットを
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の屋内無線移動ロボットは、少なくとも１個
のタイミングパルス受信機と、少なくとも２個の超音波
受信機を屋内の移動区域周辺に設置し、ロボットが移動
する屋内の地図情報と該超音波受信機の地図上での位置
情報とを記憶する手段と、該タイミングパルス受信機が
タイミングパルスを受信した時点から該超音波受信機が
超音波を受信する時点までの時間を各々計測して、前記
時間データより地図上の移動ロボットの位置を検出する
手段と、移動ロボットの該位置データを記憶する手段
と、移動ロボットの該位置記憶手段に記憶された移動ロ
ボットの現在位置データと前回位置データから移動ロボ
ットの進行方向を検出する手段と、移動ロボットの該位
置データと該進行方向の検出情報に基づいて走行方向と
走行速度の情報を無線により移動ロボットに伝える手段
を具備した少なくとも１台の無線式ロボットコントロー
ラを屋内の移動区域周辺に設置し、少なくとも１個のタ
イミングパルス送信機と、該タイミングパルス送信機の
送信タイミングに同期して送信する少なくとも１個の超
音波送信機と、該無線式ロボットコントローラより送ら
れる走行方向と走行速度の情報を検出する手段と、前記
検出情報に基づいて走行方向と走行速度とを制御する駆
動制御手段とを具備することにより構成される超音波誘
導方式を具備することを第１の特徴としている。

【０００７】また、本発明は、屋内移動区域内の壁で仕
切られた各々の部屋に、少なくとも２個の超音波受信機
を各々の部屋の移動区域周辺に設置し、該超音波受信機
の各々に識別コードを付加し、該識別コードを記憶する
手段と、上記計測時間データを該計測時間データに該記
憶識別コードを付加した識別コード付き時間データに変
換する手段と、該識別コード付き時間データを無線また
は有線により上記無線式ロボットコントローラに伝える
手段とを各々の超音波受信機に具備し、各々の部屋の該
識別コードを記憶する手段と、該識別コード付き時間デ
ータより該識別コードと計測時間データとを検出する手
段とを該無線式ロボットコントローラに具備することを
第２の特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明は上記した構成によって、屋内移動ロボ
ットの走行経路を容易に変更することができ、定められ
た経路から外れても自己復帰することができる。また、
走行距離に応じて発生する誤差の累積を防止することが
でき、目的地が遠距離にある場合でも、一段と正確に目
的位置に停止することができる。

【０００９】特に、前記第２の特徴を有する本発明で
は、移動する屋内が壁によって複数個の部屋に仕切られ
ている場合においても、確実に屋内の移動区域における
移動ロボットの位置を検出でき一段と正確に目的位置へ
移動できる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例の屋内無線移動ロボッ
トについて、図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の一実施例における屋内無線移動ロボットおよび該ロ
ボットの屋内移動区域および該区域周辺にに配設された
タイミングパルス受信機、超音波受信機と移動ロボット
コントローラの配置状態を示す斜視図である。図１にお
いて、１は屋内移動ロボット、２はタイミングパルス送
信機、３は移動ロボットコントロール信号受信機、４は
超音波送信機、５はタイミングパルス受信機、６は識別
コード付き時間データ送信機、７−１１、７−１２、７
−２１、７−２２は超音波受信機、８は識別コード付き
時間データ受信機、９は移動ロボットコントロール信号
送信機、１０は移動ロボットコントローラ、１１−１、
１１−２は移動する各部屋、ＣＬは指定走行経路であ
る。

【００１１】以上のように構成された屋内無線移動ロボ
ットについて、以下図１を用いてその動作を説明する。
まず、屋内移動ロボット１に搭載されたタイミングパル
ス送信機２よりタイミングパルスを送信する。それと同
時に超音波が超音波送信機４から、あらかじめ決められ
た時間だけ送信される。

【００１２】超音波受信機７−１１、７−１２、７−２
１、７−２２は、時間カウンタを搭載しており（図１に
は図示していない）、タイミングパルス受信機５がタイ
ミングパルスを受信すると同時に時間カウンタをリセッ
トし、時間のカウントを開始する。そして、超音波受信
機７−１１、７−１２、７−２１、７−２２が各々超音
波を受信すると超音波受信機７−１１、７−１２、７−
２１、７−２２の時間カウンタは超音波を受信した時点
の各々の受信時間カウント数を保持し、超音波を受信し
ないときは時間カウンタの最大値を保持する（図１には
図示していない）。そして、超音波受信機７−１１、７
−１２、７−２１、７−２２は、識別コードを記憶して
おり（図１には図示していない）、受信時間カウント数
を識別コード付き時間データに変換し、識別コード付き
時間データ送信機６によりタイミングパルスを受信した
時点より予め決められた時間間隔後に該識別コード付き
時間データ各々送信する。

【００１３】識別コード付き時間データ受信機８は、受
信した該識別コード付き時間データを受信した時点より
予め決められた時間（タイミングパルス送信時間間隔以
下の時間）保持する（図１には図示していない）。

【００１４】移動ロボットコントローラ１０は、スター
ト後タイミングパルス送信時間間隔毎に、識別コード付
き時間データ受信機８により受信された該識別コード付
き時間データを読み込む。そして、読み込んだ該識別コ
ード付き時間データを各々識別コードと計測時間データ
に変換し、該計測時間データを各超音波送信機別に識別
し記憶する（図１には図示していない）。

【００１５】次に、上記構成による本実施例の動作説明
をする。図２は、屋内移動ロボット１の指定走行経路Ｃ
Ｌと超音波送信機７−１１、７−１２、７−２１、７−
２２の配置、図３は、本実施例のフローチャートを示
す。

【００１６】図２において、移動する部屋１１−１の基
準点Ａ、Ｂには超音波受信機７−１１、７−１２が配置
され、点Ａを原点とし、点Ｂを通る線をＹ軸とする座標
系で屋内移動ロボット１および部屋１１−１の地図座標
を示している。また、移動する部屋１１−２の基準臣
Ｃ、Ｄには超音波受信機７−２１、７−２２が配置さ
れ、点Ｃを原点とし、点Ｄを通る線をＹ軸とする座標系
で屋内移動ロボット１および部屋１１−２の地図座標を
示している。屋内移動ロボット１の位置は、Ｔ（Ｘｔ，
Ｙｔ）で示す。

【００１７】図２では、説明を簡単にするために、移動
する各部屋１１−１、１１−２の４辺をＸ軸、またはＹ
軸に平行にした例を示したが、部屋１１−１の周囲に基
準点Ａ、Ｂ、部屋１１−２の周囲に基準点Ｃ、Ｄを配置
してあれば各部屋１１−１、１１−２の形状および４辺
の向きは、任意である。また、２部屋の場合を示してい
るが部屋数は任意である。そして、移動ロボットコント
ローラ１０を部屋の外に設置しているが、移動区域周辺
であれば部屋の中に設置してもよく、設置する部屋は任
意である。

【００１８】屋内移動ロボット１は、指定走行経路ＣＬ
に沿って走行するが、指定走行経路ＣＬの形状も任意で
ある。

【００１９】図３のフローチャートに従って制御手順を
説明する。

【００２０】まず、ステップＳ１では、屋内移動区域の
各部屋１１−１、１１−２の地図情報を移動ロボットコ
ントローラ１０の地図記憶部に入力する。

【００２１】ステップＳ２では、超音波受信機７−１
１、７−１２、７−２１、７−２２の地図上での位置を
移動ロボットコントローラ１０の受信機位置記憶部に入
力する。

【００２２】ステップＳ３では、指定走行経路ＣＬをＸ
座標をＸｎ、Ｙ座標をＹｎとして移動ロボットコントロ
ーラ１０の指定走行経路記憶部に入力する。

【００２３】ステップＳ４では、屋内移動ロボット１を
走行開始地点に置き走行を開始させる。

【００２４】ステップＳ５では、移動ロボットコントロ
ーラ１０は各超音波受信機別に識別された上記計測時間
データから、屋内移動ロボット１の現在移動している部
屋の識別を行い、屋内移動ロボット１から各超音受信機
７−１１、７−１２、または７−２１、７−２２までの
距離を算出する。

【００２５】ステップＳ６では、移動ロボットコントロ
ーラ１０は三角測量法により移動している部屋１１−１
または１１−２におけるＸ、Ｙ座標上の屋内移動ロボッ
ト１の現在位置Ｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）の算出を行い、該現在
位置データを位置記憶部に記憶する。

【００２６】ステップＳ７では、全行程終了したか否か
の判断が行われる。全行程が終了していなければ、走行
は続行される。

【００２７】ステップＳ８では、移動ロボットコントロ
ーラ１０は屋内移動ロボット１の現在位置データと前回
位置データから屋内移動ロボット１の進行方向を検出す
る。

【００２８】ステップＳ９では、移動ロボットコントロ
ーラ１０は屋内移動ロボット１の指定走行経路からのず
れ量（ΔＸ＝Ｘｔ−Ｘｎ，ΔＹ＝Ｙｔ−Ｙｎ）を演算
し、上記進行方向とずれ量に応じて屋内移動ロボット１
の操舵角と走行速度の制御信号を移動ロボットコントロ
ール信号送信機９より送信する。

【００２９】ステップ１０では、屋内移動ロボット１は
予め決められた時間間隔でタイミングパルスを送信す
る。

【００３０】ステップ１１では、屋内移動ロボット１は
タイミングパルスを送信すると同時に予め決められた時
間間隔だけ超音波を送信する。そして、全工程が終了す
るまで上記制御が繰り返される。

【００３１】全工程が終了したならば、移動ロボットコ
ントローラ１０は、屋内移動ロボット１を指定走行経路
ＣＬの最終地点にて停止させ、走行開始命令を待つ。

【００３２】なお、以上説明した本実施例では、指定走
行経路ＣＬの開始地点と終了地点が別々であったが、予
め走行経路指定時に開始地点と終了地点とを同一点とし
た閉じられた走行経路を指定し、繰り返し巡回走行を行
うこともできる。

【００３３】また、本実施例では、屋内移動ロボット１
に作業機能を付加していないが、掃除機能や監視機能等
を付加することによって、掃除ロボットや監視ロボット
等に適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果がえられる。 （１） 走行経路の形状を任意の形にすることができ、
また、指定経路の変更も容易に行うことができる。

【００３５】（２） 屋内移動ロボットの現在位置を屋
内移動区域内で同定することができ、計測誤差による累
積誤差をふせぐことができる。

【００３６】（３） タイミングパルス受信機と超音波
受信機と移動ロボットコントローラは、屋内移動区域周
辺であれば、どこに設置してもよく、基準点の設定が容
易である。

【００３７】（４） 屋内の移動区域が複数の部屋に壁
などで仕切られていても、各部屋にタイミングパルス受
信機と超音波受信機が設置されていることにより、確実
に超音波測距を行うことができ、屋内移動ロボットを一
段と正確に指定走行経路上を走行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における屋内移動ロボットおよび該ロボ
ットの屋内移動区域および該区域周辺に配設されたタイ
ミングパルス受信機と超音波受信機と移動ロボットコン
トローラの配置状態を示す斜視図である。

【図２】屋内移動ロボットの走行コースと超音波受信機
の配置を示す説明図である。

【図３】実施例の制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・・屋内移動ロボット、 ２・・・・タイミン
グパルス送信機、３・・・・コントロール信号受信機、
４・・・・超音波送信機、 ５・・・・タイミン
グパルス受信機、 ６・・・・識別コード付き時間デ
ータ送信機、 ７−１１、７−１２、７−２１、７−
２２・・・・超音波受信機、 ８・・・・識別コード
付き時間データ受信機、 ９・・・・移動ロボットコ
ントロール信号送信機、 １０・・・・移動ロボット
コントローラ、 １１−１、１１−２・・・・移動す
る各部屋、 ＣＬ・・・・指定走行経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 照幸 愛知県名古屋市中区栄２丁目３番１号 株 式会社メイテック内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個のタイミングパルス受信機
   と、 該タイミングパルス受信機がタイミングパルスを受信し
   た時点から、超音波を受信する時点までの時間を計測す
   る手段と、前記計測時間データを無線または有線により
   無線式ロボットコントローラに伝える手段とを具備した
   少なくとも２個の超音波受信機を屋内の移動区域周辺に
   設置し、 ロボットが移動する屋内の地図情報と該超音波受信機の
   地図上での位置情報とを記憶する手段と、 該計測時間データの情報を検出する手段と、 該検出時間データより地図上の移動ロボットの位置を検
   出する手段と、 移動ロボットの該位置データを記憶する手段と、 移動ロボットの該位置記憶手段に記憶された移動ロボッ
   トの現在位置データと前回位置データから移動ロボット
   の進行方向を検出する手段と、 移動ロボットの該位置データと該進行方向の検出情報に
   基づいて走行方向と走行速度の情報を無線により移動ロ
   ボットに伝える手段を具備した少なくとも１台の無線式
   ロボットコントローラを屋内の移動区域周辺に設置し、 少なくとも１個のタイミングパルス送信機と、 該タイミングパルス送信機の送信タイミングに同期して
   送信する少なくとも１個の超音波送信機と、 該無線式ロボットコントローラより送られる走行方向と
   走行速度の情報を検出する手段と、 前記検出情報に基づいて走行方向と走行速度とを制御す
   る駆動制御手段とを具備することにより構成される超音
   波誘導方式を備えたことを特徴とする屋内無線移動ロボ
   ット。
2. 【請求項２】屋内移動区域内の壁で仕切られた各々の部
   屋に、少なくとも２個の超音波受信機を各々の部屋の移
   動区域周辺に設置し、 該超音波受信機の各々に識別コードを付加し、 該識別コードを記憶する手段と、 上記計測時間データを該計測時間データに該記憶識別コ
   ードを付加した識別コード付き時間データに変換する手
   段と、 該識別コード付き時間データを無線または有線により上
   記無線式ロボットコントローラに伝える手段とを各々の
   超音波受信機に具備し、 各々の部屋の該識別コードを記憶する手段と、 該識別コード付き時間データより該識別コードと計測時
   間データとを検出する手段とを該無線式ロボットコント
   ローラに具備することを特徴とした請求項１記載の屋内
   無線移動ロボット。