JPH0683441A - 慣性を利用したナビゲーションシステムを取り付けた移動ロボット - Google Patents
慣性を利用したナビゲーションシステムを取り付けた移動ロボットInfo
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- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、最短距離で戻ること、移動行路の
補正及び製造原価の削減を簡単な構成で実現する移動式
監視ロボットを提供する。 【構成】 移動ロボットにおいて、慣性を利用する羅針
儀に光センサを付して、この光センサがロボットの位置
にかかわりなく一定の向きを指示するべく独立システム
を形成することによって、ロボットが向きを変えると
き、羅針儀の周辺に円筒状にて取り囲まれた光反射板の
移動原理を利用して感知した移動変化位置により変えら
れた向きの角度が判断でき、さらに光反射板から反射さ
れる光の波形として左右回転の可否を判断するように
し、障害物によるロボットの角度外れを随時補いながら
移動できるようにする効果があるものである。
補正及び製造原価の削減を簡単な構成で実現する移動式
監視ロボットを提供する。 【構成】 移動ロボットにおいて、慣性を利用する羅針
儀に光センサを付して、この光センサがロボットの位置
にかかわりなく一定の向きを指示するべく独立システム
を形成することによって、ロボットが向きを変えると
き、羅針儀の周辺に円筒状にて取り囲まれた光反射板の
移動原理を利用して感知した移動変化位置により変えら
れた向きの角度が判断でき、さらに光反射板から反射さ
れる光の波形として左右回転の可否を判断するように
し、障害物によるロボットの角度外れを随時補いながら
移動できるようにする効果があるものである。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、慣性を利用したナビゲ
ーションシステムを取り付けた移動ロボットに関するも
のである。
ーションシステムを取り付けた移動ロボットに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来の移動ロボットは、任意の一点から
他の点へ移動する場合、方向を切換えるために、ステッ
プモータを用いてモータ回転数を調整しながら目的方向
に切り換えた後、再びマイクロコンピュータが駆動モー
タを作動させ一定の距離を移動する。この時に、ロボッ
トの移動した行路を記憶するために、上記方向切り換え
用のステップモータの回転数及び駆動モータの回転数を
マイクロコンピュータのメモリに一旦入力させておく。
元に戻る場合には、メモリ内容を利用して到着点から出
発点へ逆移動するよう構成されている。
他の点へ移動する場合、方向を切換えるために、ステッ
プモータを用いてモータ回転数を調整しながら目的方向
に切り換えた後、再びマイクロコンピュータが駆動モー
タを作動させ一定の距離を移動する。この時に、ロボッ
トの移動した行路を記憶するために、上記方向切り換え
用のステップモータの回転数及び駆動モータの回転数を
マイクロコンピュータのメモリに一旦入力させておく。
元に戻る場合には、メモリ内容を利用して到着点から出
発点へ逆移動するよう構成されている。
【０００３】従って、一地点から他地点への移動時に
は、単なる方向転換、つまりステップモータ及び駆動モ
ータの回転数に依存して行路が決められず、最初の出発
時の位置と移動後の現在到着位置とに基づく相対的な移
動ベクトル値を判断できないため、一地点から他地点へ
移動後再び元の出発点に戻る場合には、その時までの行
路を逆に戻って移動するよりしかない。
は、単なる方向転換、つまりステップモータ及び駆動モ
ータの回転数に依存して行路が決められず、最初の出発
時の位置と移動後の現在到着位置とに基づく相対的な移
動ベクトル値を判断できないため、一地点から他地点へ
移動後再び元の出発点に戻る場合には、その時までの行
路を逆に戻って移動するよりしかない。
【０００４】このため、最短距離で戻ることができない
という問題点が存するのみならず、単なるモータの回転
数により方向が決まるため、駆動部の摩擦抵抗や障害物
等によりモータの回転角が変化し、本来目標とした方向
からはずれた場合に、これを判断して移動行路が補正で
きない。また、正確な方向決定及び移動距離を調整する
ためにステップモータを使用することにより、総製造原
価が上昇するという問題点がある。
という問題点が存するのみならず、単なるモータの回転
数により方向が決まるため、駆動部の摩擦抵抗や障害物
等によりモータの回転角が変化し、本来目標とした方向
からはずれた場合に、これを判断して移動行路が補正で
きない。また、正確な方向決定及び移動距離を調整する
ためにステップモータを使用することにより、総製造原
価が上昇するという問題点がある。
【０００５】具体的な従来例としては、特開昭６０−２
３８２８１号によれば、第１図に示すごとく、平らな床
面を走行移動する台車１００上に視覚センサ２００の位
置及び方向等を設定するマニプレータ３００或いは雲台
を載置する移動式ロボットにおいて、台車１００が右左
独立駆動のスピンターン可能であり、また、マニプレー
タ３００が視覚センサ２００の上下位置及び傾斜（チル
ト）を設定することを特徴とする。そして、移動監視ロ
ボットに要する最小限の動作自由度が、ｘ軸及びｙ軸と
を床面とするｘｙｚの３次元空間において、ｚ軸方向の
上下移動、チルト動作４００、ｚ軸周囲のファン動作、
監視動作と対向した時の右左の平行移動の３者誘導であ
ることに着眼し、上下移動５００とチルト動作４００と
をマニプレータ３００で行い、ファン動作７００と平行
移動６００とを台車１００の移動機能で兼用させて行
う。
３８２８１号によれば、第１図に示すごとく、平らな床
面を走行移動する台車１００上に視覚センサ２００の位
置及び方向等を設定するマニプレータ３００或いは雲台
を載置する移動式ロボットにおいて、台車１００が右左
独立駆動のスピンターン可能であり、また、マニプレー
タ３００が視覚センサ２００の上下位置及び傾斜（チル
ト）を設定することを特徴とする。そして、移動監視ロ
ボットに要する最小限の動作自由度が、ｘ軸及びｙ軸と
を床面とするｘｙｚの３次元空間において、ｚ軸方向の
上下移動、チルト動作４００、ｚ軸周囲のファン動作、
監視動作と対向した時の右左の平行移動の３者誘導であ
ることに着眼し、上下移動５００とチルト動作４００と
をマニプレータ３００で行い、ファン動作７００と平行
移動６００とを台車１００の移動機能で兼用させて行
う。
【０００６】したがって、台車１００の自由度とマニプ
レータ３００の自由度とが小さくても、視覚センサの位
置及び方向を設定するのに十分な機能を備え、更に制御
が容易で小型であるとの効果がある。
レータ３００の自由度とが小さくても、視覚センサの位
置及び方向を設定するのに十分な機能を備え、更に制御
が容易で小型であるとの効果がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、どのよ
うな移動式監視ロボットも、上述のごとき従来の問題点
である最短距離で戻ること、移動行路の補正及び製造原
価の削減等を解決できていない。従って、本発明は、上
記種々の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明
の目的は、慣性を利用した羅針儀上に光センサを取り付
けて、上記光センサがロボットの位置の変更に係りなし
に、常に一定方向を指示するよう独立システムを形成す
ることにより、ロボットの方向変更時には、羅針儀の周
辺を円筒状に取り囲んだ光反射板の移動原理を利用して
感知した移動変位量により、変更された方向角度を判断
し、光反射板から反射される光の波形状態により、右左
回転の正否を判断するようにする、慣性を利用したナビ
ゲーションを取り付けた移動ロボットを提供する。ま
た、通常のモータにマグネティックセンサを付して簡単
に方向切り換え及び距離調整ができる移動ロボットの提
供にある。
うな移動式監視ロボットも、上述のごとき従来の問題点
である最短距離で戻ること、移動行路の補正及び製造原
価の削減等を解決できていない。従って、本発明は、上
記種々の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明
の目的は、慣性を利用した羅針儀上に光センサを取り付
けて、上記光センサがロボットの位置の変更に係りなし
に、常に一定方向を指示するよう独立システムを形成す
ることにより、ロボットの方向変更時には、羅針儀の周
辺を円筒状に取り囲んだ光反射板の移動原理を利用して
感知した移動変位量により、変更された方向角度を判断
し、光反射板から反射される光の波形状態により、右左
回転の正否を判断するようにする、慣性を利用したナビ
ゲーションを取り付けた移動ロボットを提供する。ま
た、通常のモータにマグネティックセンサを付して簡単
に方向切り換え及び距離調整ができる移動ロボットの提
供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のための本
発明による慣性を利用したナビゲーションシステムを取
り付けた移動ロボットは、ロボットを予め決められた位
置に移動する場合に、ロボット移動経路上の屈曲された
部分及び障害物による経路離脱を補償するための情報を
提供し、最初の出発点からの相対的なベクトル値として
ロボットの移動角度を検出することにより、方向角認識
用情報を提供するナビゲーションシステムと、ロボット
移動距離を測定する移動距離測定手段と、予め決められ
た距離を移動したのち、ロボットの方向を直角に切換え
る方向切換手段と、前記ナビゲーションシステムの情報
によりロボットの移動角度を決定し、最短距離を利用し
てロボットを復帰させるための最短復帰距離計算手段と
からなることを特徴とする。
発明による慣性を利用したナビゲーションシステムを取
り付けた移動ロボットは、ロボットを予め決められた位
置に移動する場合に、ロボット移動経路上の屈曲された
部分及び障害物による経路離脱を補償するための情報を
提供し、最初の出発点からの相対的なベクトル値として
ロボットの移動角度を検出することにより、方向角認識
用情報を提供するナビゲーションシステムと、ロボット
移動距離を測定する移動距離測定手段と、予め決められ
た距離を移動したのち、ロボットの方向を直角に切換え
る方向切換手段と、前記ナビゲーションシステムの情報
によりロボットの移動角度を決定し、最短距離を利用し
てロボットを復帰させるための最短復帰距離計算手段と
からなることを特徴とする。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付された図２〜
図９に沿って詳しく述べる。図２〜図８において、１は
ロボット本体であり、２はロボット１が切り換えるべき
方向角度を最初の出発時からの相対的なベクトル値とし
て認識し、路面の障害物等によるロボット１の角度値の
外れを補う慣性ナビゲーションシステムであり、３は後
述する方向調整モータの作動により、正確に９０°でロ
ボット１が方向を切り換えるよう構成された駆動車輪１
５を含む駆動装置であり、２３は上記駆動装置３に連動
される無動力車輪であり、５０は全動作を制御するマイ
クロコンピュータである。
図９に沿って詳しく述べる。図２〜図８において、１は
ロボット本体であり、２はロボット１が切り換えるべき
方向角度を最初の出発時からの相対的なベクトル値とし
て認識し、路面の障害物等によるロボット１の角度値の
外れを補う慣性ナビゲーションシステムであり、３は後
述する方向調整モータの作動により、正確に９０°でロ
ボット１が方向を切り換えるよう構成された駆動車輪１
５を含む駆動装置であり、２３は上記駆動装置３に連動
される無動力車輪であり、５０は全動作を制御するマイ
クロコンピュータである。
【００１０】図４は、ナビゲーションシステムの構成図
であり、（ａ）は永久磁石５とマグネティックコイル１
２との構成関係図、（ｂ）は円板４上の第１の永久磁石
５のより詳細な図である。円板４上にＮ極とＳ極とに分
けられている第１永久磁石５を設けて、羅針儀６を構成
し、この上段にマイクロコンピュータ５０の制御により
動作し、光を生じる第１光発生装置７と、この装置７か
ら放射された後、物件に突き当たって反射されて、戻る
光量を感知する第１光センサ８とが上下に相互対向する
ように取り付けられている。
であり、（ａ）は永久磁石５とマグネティックコイル１
２との構成関係図、（ｂ）は円板４上の第１の永久磁石
５のより詳細な図である。円板４上にＮ極とＳ極とに分
けられている第１永久磁石５を設けて、羅針儀６を構成
し、この上段にマイクロコンピュータ５０の制御により
動作し、光を生じる第１光発生装置７と、この装置７か
ら放射された後、物件に突き当たって反射されて、戻る
光量を感知する第１光センサ８とが上下に相互対向する
ように取り付けられている。
【００１１】また、羅針儀６が自重により摩擦力が生じ
ると、ロボット１の正確な位置を指示するのを妨げる要
因となるため、この要因を取り除くために、羅針儀６の
下部にその下端部がＮ極あるいはＳ極からなる第２永久
磁石１１を取り付け、その下には第２永久磁石１１と同
じ極性をもつマグネティックコイル１２を設ける。ロボ
ット１の移動時には、マグネティックコイル１２に電源
を印加して磁化させると、同じ極性をもつ第２永久磁石
１１が上層に隔離され押し上げられて、羅針儀６全体が
支持軸１３により指示されながら磁力により一定点の空
中に位置するため、方向指示を正確にすることができ
る。
ると、ロボット１の正確な位置を指示するのを妨げる要
因となるため、この要因を取り除くために、羅針儀６の
下部にその下端部がＮ極あるいはＳ極からなる第２永久
磁石１１を取り付け、その下には第２永久磁石１１と同
じ極性をもつマグネティックコイル１２を設ける。ロボ
ット１の移動時には、マグネティックコイル１２に電源
を印加して磁化させると、同じ極性をもつ第２永久磁石
１１が上層に隔離され押し上げられて、羅針儀６全体が
支持軸１３により指示されながら磁力により一定点の空
中に位置するため、方向指示を正確にすることができ
る。
【００１２】羅針儀６の周辺円周上には反射円筒１０を
設け、ロボット１が任意の左右に向きを変えた時、羅針
儀６はロボット１の方向の変化に関係なしに、常に一定
の向きを指示しているのに反し、この反射円筒１０はロ
ボット１の移動につれて同一角度で共に動くため、羅針
儀６上に位置した第１光発生装置７から光を放射すると
第１光センサ８で放射光を感知し、上記感知した反射光
の波形をマイクロコンピュータ５０で分析すると、ロボ
ット１の正確な移動角度が判断できるのである。
設け、ロボット１が任意の左右に向きを変えた時、羅針
儀６はロボット１の方向の変化に関係なしに、常に一定
の向きを指示しているのに反し、この反射円筒１０はロ
ボット１の移動につれて同一角度で共に動くため、羅針
儀６上に位置した第１光発生装置７から光を放射すると
第１光センサ８で放射光を感知し、上記感知した反射光
の波形をマイクロコンピュータ５０で分析すると、ロボ
ット１の正確な移動角度が判断できるのである。
【００１３】図５は、ナビゲーションシステム２による
ロボット１の回転方向，角度または距離を測定する説明
図で、（ａ）は図４の反射円筒１０に取り付けられて方
向性をもって左右回転角度をマイクロコンピュータ５０
で判断できるようにする反射鏡を示す図、（ｂ）は反射
円筒１０上に取り付けられた反射鏡９の左右方向を説明
する図、（ｃ）は（ｂ）で反射鏡９がＢ方向へ回転する
場合に第１光センサ８が感知する波形図、（ｄ）は
（ｂ）で反射鏡９がＡ方向に回転する場合に第１光セン
サ８の感知する波形図である。
ロボット１の回転方向，角度または距離を測定する説明
図で、（ａ）は図４の反射円筒１０に取り付けられて方
向性をもって左右回転角度をマイクロコンピュータ５０
で判断できるようにする反射鏡を示す図、（ｂ）は反射
円筒１０上に取り付けられた反射鏡９の左右方向を説明
する図、（ｃ）は（ｂ）で反射鏡９がＢ方向へ回転する
場合に第１光センサ８が感知する波形図、（ｄ）は
（ｂ）で反射鏡９がＡ方向に回転する場合に第１光セン
サ８の感知する波形図である。
【００１４】方向性を有す反射鏡９が、ロボット１の移
動に連れて左側か右側に回転、つまり（ｂ）のごとくＢ
方向かＡ方向に回転することにより、反射鏡９で反射さ
れた波形の形と変化量とが異なる。言い換えれば、
（ｃ）のごとく、Ｂ方向へ回転する場合の第１光センサ
８の感知した波形と、（ｄ）のごとくＡ方向に回転する
場合の第１光センサ８の感知した波形が夫々異なるた
め、この異なる波形をマイクロコンピュータで判読し、
左側なり右側への回転角度を判断できるのである。
動に連れて左側か右側に回転、つまり（ｂ）のごとくＢ
方向かＡ方向に回転することにより、反射鏡９で反射さ
れた波形の形と変化量とが異なる。言い換えれば、
（ｃ）のごとく、Ｂ方向へ回転する場合の第１光センサ
８の感知した波形と、（ｄ）のごとくＡ方向に回転する
場合の第１光センサ８の感知した波形が夫々異なるた
め、この異なる波形をマイクロコンピュータで判読し、
左側なり右側への回転角度を判断できるのである。
【００１５】図６によれば、所定直径をもつ円板１４上
に駆動車輪１５を取り付け、上記駆動車輪１５の中心軸
にいくつかのギヤ１６を連結させ、駆動モータ１７の回
転数に比例した距離をロボットが移動する。円板１４の
周縁には複数個のギヤ１８を形成し、方向調整モータ１
９に付されたギヤ１８−１に歯合されるようする。方向
調整モータ１９の作動により円板１４が９０o に正確に
回転すると、円板１４上端に設けられたマグネティック
２０が円板支持台２１上に設けられたマグネティック感
知センサ２２と一致して、９０o の方向の変化が終了し
たことを認識すると、ひとまず方向調整モータ１９の作
動を中止した後、マイクロコンピュータ５０の制御によ
り、再び駆動モータ１７を作動させ、一定距離だけロボ
ット１が移動するようにする。次いで、再びロボット１
が一定角度回ると、ナビゲーションシステム２で上記回
転角度を認識してマイクロコンピュータ５０により、そ
の回転角度を判断する。
に駆動車輪１５を取り付け、上記駆動車輪１５の中心軸
にいくつかのギヤ１６を連結させ、駆動モータ１７の回
転数に比例した距離をロボットが移動する。円板１４の
周縁には複数個のギヤ１８を形成し、方向調整モータ１
９に付されたギヤ１８−１に歯合されるようする。方向
調整モータ１９の作動により円板１４が９０o に正確に
回転すると、円板１４上端に設けられたマグネティック
２０が円板支持台２１上に設けられたマグネティック感
知センサ２２と一致して、９０o の方向の変化が終了し
たことを認識すると、ひとまず方向調整モータ１９の作
動を中止した後、マイクロコンピュータ５０の制御によ
り、再び駆動モータ１７を作動させ、一定距離だけロボ
ット１が移動するようにする。次いで、再びロボット１
が一定角度回ると、ナビゲーションシステム２で上記回
転角度を認識してマイクロコンピュータ５０により、そ
の回転角度を判断する。
【００１６】図７において、円縁に沿って一定間隔で無
動力車輪２３の中心軸２４の一端に複数個の孔２５の形
成された駆動円板２６を付け、上記孔２５の両側には、
図７の（ｂ）のごとく、光を生ずる第２光発生装置２７
と、これより放射された光の反射光を感知する第２光セ
ンサ２８とが設けられている。つまり、ロボット１の移
動につれた無動力車輪２３の移動によって、中心軸２４
の一端に形成された複数孔２５を通過する光の波形数を
第２光センサ２８で感知し、マイクロコンピュータ５０
に入力すると、予め記憶されている移動距離判別プログ
ラムによりロボット１の正確な移動距離を判断する。
動力車輪２３の中心軸２４の一端に複数個の孔２５の形
成された駆動円板２６を付け、上記孔２５の両側には、
図７の（ｂ）のごとく、光を生ずる第２光発生装置２７
と、これより放射された光の反射光を感知する第２光セ
ンサ２８とが設けられている。つまり、ロボット１の移
動につれた無動力車輪２３の移動によって、中心軸２４
の一端に形成された複数孔２５を通過する光の波形数を
第２光センサ２８で感知し、マイクロコンピュータ５０
に入力すると、予め記憶されている移動距離判別プログ
ラムによりロボット１の正確な移動距離を判断する。
【００１７】図８において障害物のある場合、移動ロボ
ット１が出発点Ｓから出発して、マイクロコンピュータ
５０が随時角度を補正しながら、第２光センサ２８で感
知した反射光をマイクロコンピュータ５０に入力し、予
め入力された所定の移動距離ｘに対するデータと一致す
る地点Ａ′に至ると、左か右側に９０o に向きを変え
る。
ット１が出発点Ｓから出発して、マイクロコンピュータ
５０が随時角度を補正しながら、第２光センサ２８で感
知した反射光をマイクロコンピュータ５０に入力し、予
め入力された所定の移動距離ｘに対するデータと一致す
る地点Ａ′に至ると、左か右側に９０o に向きを変え
る。
【００１８】これは、駆動装置２３の方向調整モータ１
９の作動により円板１４が正確に９０o 回ると、円板１
４上に設けられているマグネティック２０が円板支持台
２１上に設けられているマグネティック感知センサ２２
と一致する原理により行われる。正確に９０o 回ると、
再び上記と同じ方法で、無動力車輪２３の第２光センサ
２８で感知した反射光データをマイクロコンピュータ５
０に入力し、再び所定距離ｙだけ移動するようになる。
９の作動により円板１４が正確に９０o 回ると、円板１
４上に設けられているマグネティック２０が円板支持台
２１上に設けられているマグネティック感知センサ２２
と一致する原理により行われる。正確に９０o 回ると、
再び上記と同じ方法で、無動力車輪２３の第２光センサ
２８で感知した反射光データをマイクロコンピュータ５
０に入力し、再び所定距離ｙだけ移動するようになる。
【００１９】つまり、Ａ点まで至ると、慣性ナビゲーシ
ョンシステム２に付された反射円筒１０の回った量をマ
イクロコンピュータ５０で感知して、Ａ′点までの距離
ｘ、Ａ点までの距離ｙに対する最短戻り距離を、角度α
１を利用して三角測定法により判断する。その最短戻り
距離を図８で１′として表わす。その後、到着点Ｃまで
の距離を利用して上記と同じ方法でロボット１の最短戻
り経路をマイクロコンピュータ５０が計算する。これは
全てマイクロコンピュータ５０内のソフトウェアにより
達成できる。
ョンシステム２に付された反射円筒１０の回った量をマ
イクロコンピュータ５０で感知して、Ａ′点までの距離
ｘ、Ａ点までの距離ｙに対する最短戻り距離を、角度α
１を利用して三角測定法により判断する。その最短戻り
距離を図８で１′として表わす。その後、到着点Ｃまで
の距離を利用して上記と同じ方法でロボット１の最短戻
り経路をマイクロコンピュータ５０が計算する。これは
全てマイクロコンピュータ５０内のソフトウェアにより
達成できる。
【００２０】図９は本ナビゲーションシステム２の動作
手順を示すフローチャートである。図９によれば、まず
本実施例のシステム２を取り付けられた移動ロボット１
に電源を印加すると、ステップＳ１でマイクロコンピュ
ータ５０は初期化プログラムにより初期値を設定したの
ち、ステップＳ２でマイクロコンピュータ５０の制御に
より駆動装置３、慣性を利用したナビゲーションシステ
ム２及び無動力車輪２３が動作開始とされ、作動された
駆動モータ１７の回転数に比例してロボット１の移動が
可能となる。一方、慣性ナビゲーションシステム２にお
いて、円板４上に形成された羅針儀６は、ロボット１の
方向の変化に係りなしに一定方向を指示するとともに、
ロボット１の移動につれて反射円筒１０が同じ角度で共
に移動する。
手順を示すフローチャートである。図９によれば、まず
本実施例のシステム２を取り付けられた移動ロボット１
に電源を印加すると、ステップＳ１でマイクロコンピュ
ータ５０は初期化プログラムにより初期値を設定したの
ち、ステップＳ２でマイクロコンピュータ５０の制御に
より駆動装置３、慣性を利用したナビゲーションシステ
ム２及び無動力車輪２３が動作開始とされ、作動された
駆動モータ１７の回転数に比例してロボット１の移動が
可能となる。一方、慣性ナビゲーションシステム２にお
いて、円板４上に形成された羅針儀６は、ロボット１の
方向の変化に係りなしに一定方向を指示するとともに、
ロボット１の移動につれて反射円筒１０が同じ角度で共
に移動する。
【００２１】次いで、ステップＳ３に進んで、ステップ
Ｓ２でマイクロコンピュータ５０の制御により、動作す
るナビゲーションシステム２の羅針儀６上に位置した第
１光発生装置７から光を放射し、反射光が反射鏡９によ
り反射されるとともに、無動力車輪２３の中心軸２４の
一端に付された駆動円板２６に形成された複数孔２５の
両側に設けた第２光発生装置２７からも光を放射させ
る。
Ｓ２でマイクロコンピュータ５０の制御により、動作す
るナビゲーションシステム２の羅針儀６上に位置した第
１光発生装置７から光を放射し、反射光が反射鏡９によ
り反射されるとともに、無動力車輪２３の中心軸２４の
一端に付された駆動円板２６に形成された複数孔２５の
両側に設けた第２光発生装置２７からも光を放射させ
る。
【００２２】次いで、ステップＳ４に進んで、ステップ
Ｓ３の第１光発生装置７及び無動力車輪２３に付された
第２光発生装置２７から放射後、この光を第２光センサ
８及び無動力車輪２３の第２光センサ２８を利用して感
知する。次に、ステップＳ５で第１，２光センサ８，２
８で感知した光の波形数及び形態（実際は電圧）をマイ
クロコンピュータ５０に入力する。
Ｓ３の第１光発生装置７及び無動力車輪２３に付された
第２光発生装置２７から放射後、この光を第２光センサ
８及び無動力車輪２３の第２光センサ２８を利用して感
知する。次に、ステップＳ５で第１，２光センサ８，２
８で感知した光の波形数及び形態（実際は電圧）をマイ
クロコンピュータ５０に入力する。
【００２３】そののち、ステップＳ６に進んでロボット
１が前方に移動する際、妨げになる障害物が存在してロ
ボット１の正常の移動角度から外れたと判断されると、
障害物によるロボット１の移動変化により慣性ナビゲー
ションシステム２及び無動力車輪２３に夫々付された第
１，２光センサ８，２８により感知された反射光の波形
数及び形態の異なるデータがマイクロコンピュータ５０
に入力されるため、このデータとすでにマイクロコンピ
ュータ５０に入力されているロボット１の移動角度補償
プログラムによりステップＳ７でロボット１の移動角度
を補正する。
１が前方に移動する際、妨げになる障害物が存在してロ
ボット１の正常の移動角度から外れたと判断されると、
障害物によるロボット１の移動変化により慣性ナビゲー
ションシステム２及び無動力車輪２３に夫々付された第
１，２光センサ８，２８により感知された反射光の波形
数及び形態の異なるデータがマイクロコンピュータ５０
に入力されるため、このデータとすでにマイクロコンピ
ュータ５０に入力されているロボット１の移動角度補償
プログラムによりステップＳ７でロボット１の移動角度
を補正する。
【００２４】次に、ステップＳ８に進んで、マイクロコ
ンピュータ５０に設定された所定の距離だけ直進するこ
とになる。次いで、ステップＳ９で無動力車輪２３の第
２光センサ２８により、感知された反射光の波形数及び
形態がマイクロコンピュータ５０に予め入力された所定
の移動距離判別用プログラムのデータと一致すると、ロ
ボット１はマイクロコンピュータ５０の制御により左又
は右側に９０o 回転するようになる。
ンピュータ５０に設定された所定の距離だけ直進するこ
とになる。次いで、ステップＳ９で無動力車輪２３の第
２光センサ２８により、感知された反射光の波形数及び
形態がマイクロコンピュータ５０に予め入力された所定
の移動距離判別用プログラムのデータと一致すると、ロ
ボット１はマイクロコンピュータ５０の制御により左又
は右側に９０o 回転するようになる。
【００２５】上記左，右９０o 回転は、駆動装置３の方
向調整モータ１９が作動する場合に、円板１４が回転し
て、正確に９０o 回転すると、これにより円板１４上端
に設けられたマグネティック２０が円板支持台２１上に
設けられたマグネティック感知センサ２２と一致するこ
とにより、９０o 回転されたのが判別される。正確に９
０o 回転されたとすれば、ステップＳ６に戻り、再びロ
ボット１の移動前方に障害物があり、反射されて入力さ
れた光のデータとマイクロコンピュータ５０に予め入力
されたデータとの一致正否を判別する。この結果、一致
しない場合（Ｙｅｓのとき）ステップＳ７で移動角度を
補ったのち、ステップＳ８で直進し、ステップＳ９で左
あるいは右側へ９０o 回転するようになる。
向調整モータ１９が作動する場合に、円板１４が回転し
て、正確に９０o 回転すると、これにより円板１４上端
に設けられたマグネティック２０が円板支持台２１上に
設けられたマグネティック感知センサ２２と一致するこ
とにより、９０o 回転されたのが判別される。正確に９
０o 回転されたとすれば、ステップＳ６に戻り、再びロ
ボット１の移動前方に障害物があり、反射されて入力さ
れた光のデータとマイクロコンピュータ５０に予め入力
されたデータとの一致正否を判別する。この結果、一致
しない場合（Ｙｅｓのとき）ステップＳ７で移動角度を
補ったのち、ステップＳ８で直進し、ステップＳ９で左
あるいは右側へ９０o 回転するようになる。
【００２６】これを所定回繰り返して所望の位置に到達
すると、ステップＳ１０へ進んでロボット１が方向を変
えることにより、反射円筒１０の回転量をマイクロコン
ピュータ５０に入力し、ステップＳ１１で三角測定法に
よりベクトル量を測定し、ロボット１の最短戻り距離を
計算する。こうすれば、ステップＳ１２で最短距離の移
動により初期位置に戻ることができる。
すると、ステップＳ１０へ進んでロボット１が方向を変
えることにより、反射円筒１０の回転量をマイクロコン
ピュータ５０に入力し、ステップＳ１１で三角測定法に
よりベクトル量を測定し、ロボット１の最短戻り距離を
計算する。こうすれば、ステップＳ１２で最短距離の移
動により初期位置に戻ることができる。
【００２７】一方、ステップＳ６で障害物のない場合、
つまりＮｏのときには、直接ステップＳ８に進んでステ
ップＳ８以下の動作を行う。
つまりＮｏのときには、直接ステップＳ８に進んでステ
ップＳ８以下の動作を行う。
【００２８】
【発明の効果】上述のごとく、本発明による慣性を利用
したナビゲーションシステムを付された移動ロボット
は、簡単な慣性ナビゲーションシステムを利用してロボ
ットの移動角度を正確に制御することはもとより、目標
点へ移動する場合に変えるべき方向角度を最初出発する
ときの相対的ベクトル値として認識して最短距離に戻る
ことができ、また移動中路面の摩擦力や障害物により任
意の角度に外れたときもナビゲーションシステムでこれ
を認識し、外れた角度だけ補うことにより、正確に目標
点に至ることができる。
したナビゲーションシステムを付された移動ロボット
は、簡単な慣性ナビゲーションシステムを利用してロボ
ットの移動角度を正確に制御することはもとより、目標
点へ移動する場合に変えるべき方向角度を最初出発する
ときの相対的ベクトル値として認識して最短距離に戻る
ことができ、また移動中路面の摩擦力や障害物により任
意の角度に外れたときもナビゲーションシステムでこれ
を認識し、外れた角度だけ補うことにより、正確に目標
点に至ることができる。
【００２９】また、ステップモータの不使用によって簡
単に向き及び距離制御ができ、目標点から最初の出発点
に戻るための出発点への正確なベクトル方向は、ナビゲ
ーションシステムで指示し、無動力車輪の中心軸に連結
されている駆動円板をとおして駆動距離を入力し、夫々
の行路を通過するごとに三角測定法により最短距離が計
算されるため、戻るときにはこの最短戻り距離を利用し
て戻るのができるという優れた効果がある。
単に向き及び距離制御ができ、目標点から最初の出発点
に戻るための出発点への正確なベクトル方向は、ナビゲ
ーションシステムで指示し、無動力車輪の中心軸に連結
されている駆動円板をとおして駆動距離を入力し、夫々
の行路を通過するごとに三角測定法により最短距離が計
算されるため、戻るときにはこの最短戻り距離を利用し
て戻るのができるという優れた効果がある。
【図１】従来の移動式監視ロボットの概略図である。
【図２】本実施例のロボットの全体的構成システムの平
面図である。
面図である。
【図３】本実施例のロボットの全体構成システムの側面
図である。
図である。
【図４】ナビゲーションシステムの構成図である。
【図５】ナビゲーションシステムの回転方向及び角度測
定の説明図である。
定の説明図である。
【図６】ロボットの駆動装置の構造図である。
【図７】無動力車輪の構造図である。
【図８】各移動点で三角測定法による戻り時の最短距離
計算の仕方のベクトル図である。
計算の仕方のベクトル図である。
【図９】移動ロボットの動作手順を示すフローチャート
である。
である。
１…ロボット、２…ナビゲーションシステム、３…駆動
装置、１５…駆動車輪、２３…無動力車輪、５０…マイ
クロコンピュータ
装置、１５…駆動車輪、２３…無動力車輪、５０…マイ
クロコンピュータ
Claims (5)
- 【請求項１】 ロボットを予め決められた位置に移動す
る場合に、ロボット移動経路上の屈曲された部分及び障
害物による経路離脱を補償するための情報を提供し、最
初の出発点からの相対的なベクトル値としてロボットの
移動角度を検出することにより、方向角認識用情報を提
供するナビゲーションシステムと、 ロボット移動距離を測定する移動距離測定手段と、 予め決められた距離を移動したのち、ロボットの方向を
直角に切換える方向切換手段と、 前記ナビゲーションシステムの情報によりロボットの移
動角度を決定し、最短距離を利用してロボットを復帰さ
せるための最短復帰距離計算手段とからなることを特徴
とする慣性を利用したナビゲーションシステムを取付け
た移動ロボット。 - 【請求項２】 前記ナビゲーションシステムは、 円板上にＮ極とＳ極とに分けられている第１永久磁石を
設けて羅針儀を構成し、 その上段に光を生ぜしめる第１光発生装置及びこの光発
生装置から放射された光が反射されて戻る光量を感知す
る第１光センサとを対向配置させ、 前記羅針儀の周辺円筒上に光を反射させる複数の反射鏡
を一定間隔に取付けた方向性を持つ円筒状反射鏡が設け
られ、 前記羅針儀の下段には端部がＮ極あるいはＳ極になって
いる第２永久磁石を設け、 その下端には前記第２永久
磁石と同一極性の端部を有するマグネティックコイルが
設けられていることを特徴とする請求項１記載の慣性を
利用したナビゲーションシステムを取付けた移動ロボッ
ト。 - 【請求項３】 前記移動距離測定手段は、 無動力車輪の中心軸の一端に円周に沿って一定間隔で複
数の孔の形成された駆動円板を取付け、 孔の両側に、光を生ずる第２光発生装置と光を感知する
第２光センサが取り付けられることを特徴とする請求項
１記載の慣性を利用したナビゲーションシステムを取付
けた移動ロボット。 - 【請求項４】 前記方向切換手段は、 ギヤが形成されている方向調整モータの作動により円板
が直角に回転すると、円板上段に取り付けられたマグネ
ティックが円板支持台上に取付けられたマグネティック
感知センサと一致しないよう製作されることを特徴とす
る請求項１記載の慣性を利用したナビゲーションシステ
ムを取付けた移動ロボット。 - 【請求項５】 前記最短復帰距離計算手段は、 ロボットの夫々の移動点でベクトル的な三角測定法によ
り最初の出発点までの復帰経路を計算することを特徴と
する請求項１記載の慣性を利用したナビゲーションシス
テムを取付けた移動ロボット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019920000033A KR940006567B1 (ko) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 관성을 이용한 네비게이션 시스템이 부착된 이동로보트 |
| KR92-33 | 1992-01-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0683441A true JPH0683441A (ja) | 1994-03-25 |
| JP2702370B2 JP2702370B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=19327544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5000839A Expired - Fee Related JP2702370B2 (ja) | 1992-01-06 | 1993-01-06 | 慣性を利用したナビゲーションシステムを取り付けた移動ロボット |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5475600A (ja) |
| JP (1) | JP2702370B2 (ja) |
| KR (1) | KR940006567B1 (ja) |
| DE (1) | DE4300123C2 (ja) |
| GB (1) | GB2262997B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6109299A (en) * | 1997-11-25 | 2000-08-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Chamber structure |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5440216A (en) * | 1993-06-08 | 1995-08-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Robot cleaner |
| GB2313213B (en) * | 1993-06-08 | 1998-01-07 | Samsung Electronics Co Ltd | Robot cleaner |
| CN2637136Y (zh) * | 2003-08-11 | 2004-09-01 | 泰怡凯电器(苏州)有限公司 | 机器人的自定位机构 |
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| US8433468B2 (en) | 2010-07-28 | 2013-04-30 | Deere & Company | Robotic mower home finding system |
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| US8549826B2 (en) | 2011-07-25 | 2013-10-08 | Deere & Company | Robotic mower launch point system |
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-
1992
- 1992-01-06 KR KR1019920000033A patent/KR940006567B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-01-05 DE DE4300123A patent/DE4300123C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-06 GB GB9300169A patent/GB2262997B/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-06 JP JP5000839A patent/JP2702370B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR940006567B1 (ko) | 1994-07-22 |
| JP2702370B2 (ja) | 1998-01-21 |
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| KR930016203A (ko) | 1993-08-26 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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