JPH0659016A - 移動体の位置計測装置 - Google Patents

移動体の位置計測装置

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Publication number
JPH0659016A
JPH0659016A JP21111792A JP21111792A JPH0659016A JP H0659016 A JPH0659016 A JP H0659016A JP 21111792 A JP21111792 A JP 21111792A JP 21111792 A JP21111792 A JP 21111792A JP H0659016 A JPH0659016 A JP H0659016A
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JP
Japan
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moving body
reference position
light
self
reflected light
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP21111792A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Yamauchi
豊 山内
Kazuhiro Hiratsuka
和博 平塚
Daizo Takaoka
大造 高岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0659016A publication Critical patent/JPH0659016A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 予めコーナキューブの位置を測定して回路に
登録する手続きが不要であり、然も従来よりも高精度の
測定結果を得ることが出来る移動体の位置計測装置を提
供する。 【構成】 自走ロボット1上にレーザナビゲータ及び制
御回路を搭載し、レーザナビゲータを用いたコーナキュ
ーブCC1、CC2、CC3、CC4の位置計測では、
自走ロボット1が第1基準位置P1に設置された状態
で、各コーナキューブからの反射光の入射角度θ1を検
知すると共に、自走ロボット1が第1基準位置P1から
離れた第2基準位置P2に設置された状態で、各コーナ
キューブからの反射光の入射角度θ2を検知する。制御
回路14は、前記第1基準位置と第2基準位置の間隔a、
及び各基準位置における入射角度θ1、θ2に基づいて、
各コーナキューブの位置を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動清掃ロボット、自
動芝刈りロボット等の各種移動体の移動過程における現
在位置を計測する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、斯種装置として、移動体上からレ
ーザビームを回転走査して出射し、該移動体とは別体に
離間して配置した少なくとも3つの光反射器(コーナキ
ューブ)からの反射光を移動体上にて検知し、光反射器
の位置と各光反射器間の開き角度に基づいて、移動体の
現在位置を計測するレーザナビゲータが提案されている
(特公平2-48069号、特開平1-145517号)。
【0003】該装置は、図6に示す如く装置本体の上部
に回転可能に支持された円筒状のレーザスキャナー(15)
を具え、レーザスキャナー(15)の底部には、円筒体(54)
が下向きに突設されている。円筒体(54)の下方には半導
体レーザ(4)が設置され、該半導体レーザ(4)からのレ
ーザ光は、レンズ(41)を経て平行光に整形された後、円
筒体(54)内を通過して、レーザスキャナー(15)内のミラ
ー(42)にて水平方向へ反射され、更に円筒レンズ(43)を
経て上下方向の面ビームとなって、コーナキューブ(2)
へ向けて出射される。
【0004】尚、コーナキューブ(2)は、少なくとも3
個が移動体の移動平面上に予め位置決めされ、配置され
ている。
【0005】又、装置本体内にはDCモータ(5)が設置
され、該DCモータ(5)の回転は、原動プーリ(51)、タ
イミングベルト(52)及び従動プーリ(53)を経て、円筒体
(54)に伝えられる。これによって、円筒体(54)及びレー
ザスキャナー(15)は一体に回転し、レーザスキャナー(1
5)から出射されるレーザビームは水平面内にて回転走査
することになる。
【0006】コーナキューブ(2)からの反射光はミラー
(42)にて下方へ反射され、ミラー(44)、集光レンズ(45)
及び干渉フィルター(46)を経て、フォトダイオード(47)
にて受光される。フォトダイオード(47)の出力は受光回
路(62)へ送られ、受光信号となって演算処理回路(61)へ
入力される。又、円筒体(54)の下端部にはエンコーダ
(6)が一体に取り付けられ、該エンコーダ(6)から出力
される角度信号及び基準信号が演算処理回路(61)へ入力
される。
【0007】演算処理回路(61)は前記入力データに基づ
いて三角測量の原理から移動体の位置と方位を算出し、
その結果をホストコンピュータ(3)へ送出する。
【0008】上記レーザナビゲータ(13)によれば、移動
体の位置及び方位がミリメートル、ミリラジアンの高い
分解能で算出されることになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のレー
ザナビゲータにおいては、各コーナキューブの位置(座
標)を作業者がメジャー等によって予め測定し、その結
果を演算処理回路(61)に登録しておく必要があるため、
測定作業が煩雑であるばかりでなく、ある程度の測定誤
差は避けられず、該測定誤差は、移動体の位置及び方位
の算出結果に大きな誤差となって現われる問題があっ
た。
【0010】本発明の目的は、予めコーナキューブの位
置を測定して回路に登録する手続きが不要であり、然も
従来よりも高精度の測定結果を得ることが出来る移動体
の位置計測装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る移動体の位置
計測装置は、移動体が第1の基準位置P1に設置された
状態で、各光反射器からの反射光の移動体に対する入射
角度θ1を検知すると共に、移動体が前記第1基準位置
から離れた第2の基準位置P2に設置された状態で、各
光反射器からの反射光の移動体に対する入射角度θ2
検知する光検知手段と、前記両基準位置の間隔a、及び
両基準位置における各光反射器についての入射角度
θ1、θ2に基づいて、各光反射器の位置を算出する演算
手段とを具えている。
【0012】
【作用】移動体の位置計測に際しては、先ず、少なくと
も3個の光反射器が移動体の移動平面上の任意位置に設
置される。そして、移動体の位置計測に先立って、各光
反射器の位置が光計測によって測定される。この際、光
計測のための光学系は、移動体の位置計測に用いるもの
を使用することが出来る。
【0013】先ず、移動体が第1の基準位置に設置さ
れ、この状態で、光ビームを回転走査して出射し、各光
反射器からの反射光を受光する。この結果、各光反射器
について、第1基準位置の移動体に対する反射光の入射
角度θ1が検知される。
【0014】次に、移動体が第2の基準位置に設置さ
れ、この状態で、光ビームを回転走査して出射し、各光
反射器からの反射光を受光する。この結果、各光反射器
について、第2基準位置の移動体に対する反射光の入射
角度θ2が検知される。
【0015】ここで、第1基準位置と第2基準位置の間
隔aは、光反射器間の距離に比べて充分に小さく設定出
来、周知の測長手段、例えば移動体に設けたロータリエ
ンコーダ等によって高精度に測定することが出来る。
【0016】次に、上記の入射角度θ1、θ2の測定結果
に基づいて、各光反射器の位置が算出される。この際、
任意の一つの光反射器の位置は、両基準位置の間隔a
と、該光反射器についての2つの入射角度θ1及びθ2
よって規定されるから(図4参照)、これらのデータに基
づいて該光反射器のX−Y座標が算出される。
【0017】その後、移動体の位置計測に移行し、光ビ
ームの回転走査に伴って各反射器からの反射光が検知さ
れ、各光反射器の位置(X−Y座標)と光反射器間の開き
角度に基づいて、移動体の現在位置が算出される。
【0018】
【発明の効果】本発明に係る移動体の位置計測装置によ
れば、移動体の位置計測に先立って、各光反射器の位置
が光計測によって高精度に測定され、該測定データに基
づいて移動体の位置が算出されるから、高精度の測定結
果を得ることが出来る。然も、従来の如き手作業による
光反射器の位置測定及び登録手続きは不要である。
【0019】
【実施例】以下、本発明に係る移動体の位置計測装置を
自走ロボットに搭載した一実施例につき、図面に沿って
詳述する。
【0020】図1に示す如く、自走ロボット(1)は、床
面の清掃や芝刈り等の作業機構(11)を具えると共に、モ
ータ駆動される車輪(12)によって任意の経路上を自走す
るものである。車輪(12)と同軸上には、床面に接触して
移動距離を測定するロータリエンコーダ(図示省略)が装
備されている。
【0021】自走ロボット(1)にはレーザスキャナー(1
5)を具えたレーザナビゲータ(13)が搭載される。レーザ
ナビゲータ(13)は、レーザスキャナー(15)からレーザビ
ームを回転走査して出射し、コーナキューブ(2)からの
反射光を検知して、自走ロボット(1)の現在位置及び方
位を計測するものであって、光学系は、図6に示す従来
のものと同一構成である。
【0022】レーザナビゲータ(13)による計測データは
図1の如くマイクロコンピュータから構成される制御回
路(14)へ送られて、自走ロボット(1)の走行制御に供せ
られる。
【0023】コーナキューブ(2)は、図2に示す如く自
走ロボット(1)の移動面上に、少なくとも3個、図示す
る例では4個CC1、CC2、CC3及びCC4が設置
されている。
【0024】自走ロボット(1)の位置計測に先立って、
各コーナキューブCC1、CC2、CC3及びCC4の
位置が光計測によって測定される。
【0025】先ず、図2の如く自走ロボット(1)が第1
基準位置P1に設置され、この状態で、光ビームを回転
走査して出射し、各コーナキューブからの反射光を検知
する。次に、自走ロボット(1)は第2基準位置P2まで
移動し、この状態で、同様に光ビームを回転走査して出
射し、各コーナキューブからの反射光を検知する。ここ
で、第1基準位置P1から第2基準位置P2までの移動距
離aは任意に設定出来る。
【0026】図4は、2つの基準位置P1及びP2におけ
る反射光の検知に基づいて、任意位置のコーナキューブ
CCの座標(X,Y)を測定する原理を示している。図示
の如くx−y平面にて自走ロボットの進行方向をy軸に
設定した場合、第1基準位置P1と第2基準位置P2の間
隔をa、第1基準位置P1におけるコーナキューブCC
からの反射光の入射角度をθ1、第2基準位置P2におけ
るコーナキューブCCからの反射光の入射角度をθ2
すると、コーナキューブCCの座標(X,Y)は下式によ
って表わされる。
【0027】
【数1】X=a/(tan(π/2−θ1)−tan(π/2−θ2)) Y=a×tan(π/2−θ1)/(tan(π/2−θ1)−tan(π
/2−θ2))
【0028】ここで、基準位置P1とP2の間隔aは、前
記ロータリエンコーダによって高精度に測定出来る。こ
の場合、間隔aの測定データは、前記制御回路(14)によ
って自動的に取り込まれる。又、間隔aは、コーナキュ
ーブ間の距離に比べて充分に小さく設定出来るから、メ
ジャーを用いた手作業によっても、高精度に測定するこ
とが出来る。この場合は、制御回路(14)に接続されたキ
ーボード等によって測定データを入力する。
【0029】図1に示す制御回路(14)には、上記数1の
演算手続きが登録されており、ロータリエンコーダから
得られる移動距離a、及びレーザナビゲータ(13)から得
られる入射角度θ1、θ2に基づいて、各コーナキューブ
の座標を算出する。
【0030】この様にして算出された各コーナキューブ
CC1、CC2、CC3及びCC4の座標は、図5に示
す如く前記制御回路に設けたメモリに登録される。
【0031】図3は、上述の如く各コーナキューブの座
標を算出した後、自走ロボットの移動過程における現在
位置及び方位を算出しつつ、自走ロボット本来の作業を
進める際の制御回路の一連の処理手続きを表わしてい
る。
【0032】先ず、第1基準位置での自走ロボットに対
する各コーナキューブからの反射光を検知して、各コー
ナキューブについての入射角度θ1を測定し(S1)、測
定結果を記憶する(S2)。
【0033】次に、第2基準位置における自走ロボット
に対する各コーナキューブからの反射光を検知して、各
コーナキューブについての入射角度θ2を測定し(S
3)、測定結果を記憶する(S4)。
【0034】続いて、上記の数1に基づいて各コーナキ
ューブの位置を算出し、その結果を記憶するのである
(S5)。
【0035】その後は、従来と同様であって、自走ロボ
ットの移動過程の任意時点にて、現在位置及び方位を算
出し(S6)、その結果に基づいて、自走ロボット本来の
作業を行なうためのホスト処理を実行する(S7)。例え
ば、床面清掃用の自走ロボットにおいては、予め制御回
路に設定されている走行経路上でのロボットの位置及び
方位が、実際に測定された現在位置及び方位に基づいて
修正される。
【0036】そして、自走ロボットの作業が終了したか
否かが判断され(S8)、作業が終了するまで、上記ステ
ップS6及びS7が繰り返される。この結果、例えば上
記の床面清掃ロボットにおいては、ロボットの正確な移
動によって、床面を余すところなく清掃することが出来
るのである。
【0037】上記装置によれば、自走ロボット(1)の位
置計測に先立って、各コーナキューブ(2)の位置がレー
ザナビゲータ(13)によって測定されるから、従来のメジ
ャーを用いた手作業による測定に比べて、高精度の測定
データを得ることが出来る。従って、自走ロボット(1)
の位置及び方位の測定においても、レーザナビゲータ(1
3)の分解能が損われることなく、高い精度の測定結果が
得られることになる。
【0038】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
【0039】例えば第1基準位置と第2基準位置の間隔
aは所定値に設定し、該間隔の走行を自走ロボット(1)
の走行計画に組み込むことによって、全ての測定を自動
化することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を自走ロボットに実施した例を示す概略
構成図である。
【図2】各コーナキューブの位置を測定する際の自走ロ
ボットの2つの基準位置を示す平面図である。
【図3】本発明の位置測定の処理手続きを示すフローチ
ャートである。
【図4】コーナキューブの位置測定の原理を説明する平
面図である。
【図5】各コーナキューブの位置測定の結果を示す図表
である。
【図6】従来のレーザナビゲータの光学系及び回路構成
を示すブロック図である。
【符号の説明】
(1) 自走ロボット (13) レーザナビゲータ (14) 制御回路 (2) コーナキューブ P1 第1基準位置 P2 第2基準位置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体上から光ビームを回転走査して出
    射し、該移動体とは離間して別体に配置した少なくとも
    3つの光反射器からの反射光を移動体上にて検知し、各
    光反射器の位置と光反射器間の開き角度に基づいて、移
    動体の現在位置を計測する装置において、 移動体が第1の基準位置に設置された状態で、各光反射
    器からの反射光の移動体に対する入射角度θ1を検知す
    ると共に、移動体が前記第1基準位置から離れた第2の
    基準位置に設置された状態で、各光反射器からの反射光
    の移動体に対する入射角度θ2を検知する光検知手段
    と、 前記第1基準位置と第2基準位置の間隔a、及び両基準
    位置における各光反射器についての入射角度θ1、θ2
    基づいて、各光反射器の位置を算出する演算手段とを具
    えたことを特徴とする移動体の位置計測装置。
JP21111792A 1992-08-07 1992-08-07 移動体の位置計測装置 Withdrawn JPH0659016A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21111792A JPH0659016A (ja) 1992-08-07 1992-08-07 移動体の位置計測装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP21111792A JPH0659016A (ja) 1992-08-07 1992-08-07 移動体の位置計測装置

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Publication Number Publication Date
JPH0659016A true JPH0659016A (ja) 1994-03-04

Family

ID=16600690

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21111792A Withdrawn JPH0659016A (ja) 1992-08-07 1992-08-07 移動体の位置計測装置

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JP (1) JPH0659016A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7474256B2 (en) 2003-08-21 2009-01-06 Sharp Kabushiki Kaisha Position detecting system, and transmitting and receiving apparatuses for the position detecting system
CN112792825A (zh) * 2021-01-28 2021-05-14 中国建筑股份有限公司 一种建筑施工用移动式砖块铺设机器人系统以及控制方法
CN114063053A (zh) * 2021-11-11 2022-02-18 中煤(西安)地下空间科技发展有限公司 数据采集作业车及数据处理方法

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Date Code Title Description
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Effective date: 19991102