JP2886617B2 - 移動体の位置方位認識方法 - Google Patents
移動体の位置方位認識方法Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
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- Navigation (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は移動体の位置及び進行方向の方位を検出する
ための移動体の位置方位認識方法に関する。
ための移動体の位置方位認識方法に関する。
たとえば工場内の無人搬送車や、住宅内の人間を補助
するような移動車、建設現場における施工用移動車等の
移動体を所定のコースに沿って走行させるにあたり、移
動体そのものが自身の位置及び進行方向の方位（基準方
位に対するずれ）を認識して走行できるようにすれば、
移動体の走行制御がきわめて簡便になる。 そしてこのような移動体の位置方位認識方法として、
特開昭62−172215号公報に示されたものがある。これは
移動体に搭載した二組の発光受光手段と、移動体の進行
経路の環境中に設置されて上記二組の発光受光手段から
夫々発射された光を各発光受光手段に戻す一対の再帰的
光反射手段とからなる位置認識手段及び移動体の移動距
離（速度）検出手段と、この位置認識手段とは別の手段
として設けられた方位認識手段とから構成されている。
するような移動車、建設現場における施工用移動車等の
移動体を所定のコースに沿って走行させるにあたり、移
動体そのものが自身の位置及び進行方向の方位（基準方
位に対するずれ）を認識して走行できるようにすれば、
移動体の走行制御がきわめて簡便になる。 そしてこのような移動体の位置方位認識方法として、
特開昭62−172215号公報に示されたものがある。これは
移動体に搭載した二組の発光受光手段と、移動体の進行
経路の環境中に設置されて上記二組の発光受光手段から
夫々発射された光を各発光受光手段に戻す一対の再帰的
光反射手段とからなる位置認識手段及び移動体の移動距
離（速度）検出手段と、この位置認識手段とは別の手段
として設けられた方位認識手段とから構成されている。
しかし、上記従来例においては、位置認識手段と移動
距離検出手段のほかに、別途方位認識手段が必要となっ
ているために、更に簡略化された機材で位置方位の認識
ができるものが望まれている。 本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、そ
の目的とするところは移動体の位置及び移動方向を簡便
に認識することができる移動体の位置方位認識方法を提
供するにある。
距離検出手段のほかに、別途方位認識手段が必要となっ
ているために、更に簡略化された機材で位置方位の認識
ができるものが望まれている。 本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、そ
の目的とするところは移動体の位置及び移動方向を簡便
に認識することができる移動体の位置方位認識方法を提
供するにある。
しかして本発明は、移動体から所定の角度をなす２本
の扇状光ビームを投射し、移動体の進行経路に基準方向
に対して一定の関係で設置した一対の再帰的光反射手段
で上記各光ビームを反射させて、各光ビームについての
再帰的光反射手段による総計４つの反射光を移動体上の
各光ビーム用の受光手段で受光し、これら４つの反射光
の受光タイミングと、移動体が備える走行距離検出手段
からの上記受光タイミング間の走行距離情報とから、上
記４つの反射光のうちの最後に受光手段で受光された反
射光の受光位置を既知である上記再帰的光反射手段の位
置に対する相対位置として演算で求めるとともに、移動
体の進行方向である方位を上記基準方向に対する値とし
て演算で求めることに特徴を有している。 ［作用］ 本発明によれば、移動体の位置はもちろん、別途方位
認識手段を必要とすることなく、方位も認識することが
できる。 ［実施例］ 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、第
１図及び第２図において、１は自走式の移動体であり、
この移動体１の上面には２組の発光受光手段2,3が設置
されている。これら発光受光手段2,3は、共に上方に向
けて扇状の光ビームA,Bを投射するもので、発光受光手
段２が投射する平面状の光ビームＡは、ここでは第２図
（ａ）に示すように、移動体１の進行方向Ｙに対して直
角をなすように、そして発光受光手段３が投射する平面
状の光ビームＢは上記光ビームＡに対して平面視で角度
ψをなすようにされている。 そして、この移動体１の進行経路の環境中、ここでは
移動体１が床面を走行する室内の天井面には、一対の光
反射手段4,5が所定の間隔dlをおいて設置されている。
これら光反射手段4,5としては、入射した光を同じ方向
に返す再帰的光反射手段、たとえば第４図に示すコーナ
ーキューブ（コーナーキューブプリズムとも称す）が使
用される。 第３図は上記発光受光手段2,3の一例を示すもので、
ケース20内に配された鏡筒21の内部には、奥から順に半
導体レーザ22、ビームスプリッタ23、シリンドリカル型
のレンズ24、そして1/4波長板25が設けられ、またビー
ムスプリッタ23の側面と対向するように受光器26が設け
られている。半導体レーザ22から出た直線光は、ビーム
スプリッタ23を経てレンズ24に入り、レンズ24において
扇状のビームに変換された後、1/4波長板25を通じて上
方に向けて投射される。 また、上記光反射手段4,5で反射されて帰ってきた反
射光は、再度1/4波長板25を通過する際に発射された光
と位相が半波長ずれたものとされた後、レンズ24におい
て直線光に戻され、そしてビームスプリッタ23において
上記位相のずれの故に受光器26側へと反射され、受光器
26に入射する。 尚、移動体１はその走行車輪の回転数等から少なくと
も走行距離を測定することができるものとする。また、
上記一対の光反射手段4,5は、この両者を結ぶ線が移動
体１の進行についての基準方位Ｘと直交するように配置
されるものとする。更に、発光受光手段2,3が夫々投射
する扇状の光ビームA,Bの各投射角度αは、第２図
（ｂ）に示すように、天井面に配された一対の光反射手
段4,5を共に見込む範囲内にあるようにされている。 次に動作について説明する。まず移動体１の方位（基
準方位Ｘからのずれ角度θ）の認識から説明すると、移
動体１の進行に伴って、発光受光手段２による光ビーム
Ａがいずれかの光反射手段4,5で反射することによる反
射光を発光受光手段２が最初にうける時点をa,他方の光
反射手段5,4による反射光を発光受光手段２が次に受け
る時間をｂとし、発光受光手段３による光ビームＢがい
ずれかの光反射手段4,5で反射することによる反射光を
発光受光手段３が最初に受ける時点をc,他方の光反射手
段5,4による反射光を発光受光手段３が次に受ける時点
をｄとすれば、第５図に示す場合、移動体１が図中イ点
からロ点まで移動する間に、まずｃ点を経て、ａ点、ｂ
点、そしてｄ点を通過することになり、この時、発光受
光手段2,3における受光器26,26は、移動体１の進行に伴
い、第６図に示すパルスPc,Pa,Pb,Pdを順に発すること
になる。 ここにおいて、基準方位Ｘに対する進行方向Ｙのずれ
角度θは、両光反射手段4,5を結ぶ線と光ビームＡとが
なす角度もθとなるために、ａ点からｂ点に至る間の移
動体１の走行距離をl1とする時、 で算出することができる。dlは前述のように両光反射手
段4,5の間の距離であり、l1は上記パルスPa,Pbが生じる
間の移動距離としてデータを得ることができる。 もっともここで得られる角度θは、正負（基準方位Ｘ
に対して右にずれているのか左にずれているのか）の判
別がつかないが、第７図に示すように、基準方位Ｘに対
するずれが逆方向で角度は同じである場合を考えると、
この場合、パルスPa,Pb,Pc,Pdは第８図に示すようにな
り、そしてこの場合、発光受光手段２による光ビームＡ
が二つ光反射手段4,5による反射光を順次受けるａ点か
らｂ点までの間の走行距離l1は第５図に示した場合と同
じであるものの、光ビームＡに対して光ビームＢが前述
のように角度ψをもつようにされているために、発光受
光手段３が光ビームＢのいずれかの光反射手段4,5によ
る反射光をまず受けて（ｃ点を通過して）から他方の光
反射手段5,4による反射光を受ける（ｄ点を通過する）
までの間の走行距離l2が第５図に示した場合と異なるこ
とになる。 つまり、発光受光手段２の受光パルスPa,Pb間の走行
距離l1及び発光受光手段３の受光パルスPc,Pd間の走行
距離l2と、ずれ角度θとの間に、光ビームA,B相互間の
角度ψに応じた第９図に示す相関があるために、ずれ角
度θについて、正負の判別を行うことができるものであ
る。もちろん、走行距離l1が０である時には、移動体１
は基準方位Ｘに対するずれ角度θが０°であり、走行距
離l2が０である時には、ずれ角度θが−ψであることに
なる。 次に、移動体１の位置の認識であるが、一対のの光反
射手段4,5を結ぶ線上の任意の一点（図では中点）を原
点として、第５図に示すようにx,y軸を定めた時、この
第５図中のｄ点の座標（x,y）は単純に幾何学的な計算
として求めることができる。 すなわち、ｂ点とｄ点との間の移動体１の走行距離を
第10図に示すようにl4とすれば、第10図中のの
各距離が であることから、 となる。 第５図に示す場合以外の時についても、同様に幾何学
的に位置を求めることができる。 尚、ここでは発光受光手段2,3が上方に向けて光ビー
ムA,Bを発するとともに、光反射手段4,5が移動体１の上
方に配された場合について説明したが、これに限るもの
ではなく、移動体１が空中を移動する場合など、光ビー
ムA,Bを下方に、光反射手段4,5を移動体１の下方に配置
してもよいものである。 更に、光反射手段4,5として、第４図（ｃ）に示すよ
うに、各光反射手段4,5に個別のマスクパターンを描く
ことでデジタルコードマークを付して、光反射手段4,5
で反射する光ビームA,Bの反射光の波形に固有の情報が
のるようにしておけば、複数対の光反射手段4,5を配置
して順次移動体１を誘導することが容易となる。
の扇状光ビームを投射し、移動体の進行経路に基準方向
に対して一定の関係で設置した一対の再帰的光反射手段
で上記各光ビームを反射させて、各光ビームについての
再帰的光反射手段による総計４つの反射光を移動体上の
各光ビーム用の受光手段で受光し、これら４つの反射光
の受光タイミングと、移動体が備える走行距離検出手段
からの上記受光タイミング間の走行距離情報とから、上
記４つの反射光のうちの最後に受光手段で受光された反
射光の受光位置を既知である上記再帰的光反射手段の位
置に対する相対位置として演算で求めるとともに、移動
体の進行方向である方位を上記基準方向に対する値とし
て演算で求めることに特徴を有している。 ［作用］ 本発明によれば、移動体の位置はもちろん、別途方位
認識手段を必要とすることなく、方位も認識することが
できる。 ［実施例］ 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、第
１図及び第２図において、１は自走式の移動体であり、
この移動体１の上面には２組の発光受光手段2,3が設置
されている。これら発光受光手段2,3は、共に上方に向
けて扇状の光ビームA,Bを投射するもので、発光受光手
段２が投射する平面状の光ビームＡは、ここでは第２図
（ａ）に示すように、移動体１の進行方向Ｙに対して直
角をなすように、そして発光受光手段３が投射する平面
状の光ビームＢは上記光ビームＡに対して平面視で角度
ψをなすようにされている。 そして、この移動体１の進行経路の環境中、ここでは
移動体１が床面を走行する室内の天井面には、一対の光
反射手段4,5が所定の間隔dlをおいて設置されている。
これら光反射手段4,5としては、入射した光を同じ方向
に返す再帰的光反射手段、たとえば第４図に示すコーナ
ーキューブ（コーナーキューブプリズムとも称す）が使
用される。 第３図は上記発光受光手段2,3の一例を示すもので、
ケース20内に配された鏡筒21の内部には、奥から順に半
導体レーザ22、ビームスプリッタ23、シリンドリカル型
のレンズ24、そして1/4波長板25が設けられ、またビー
ムスプリッタ23の側面と対向するように受光器26が設け
られている。半導体レーザ22から出た直線光は、ビーム
スプリッタ23を経てレンズ24に入り、レンズ24において
扇状のビームに変換された後、1/4波長板25を通じて上
方に向けて投射される。 また、上記光反射手段4,5で反射されて帰ってきた反
射光は、再度1/4波長板25を通過する際に発射された光
と位相が半波長ずれたものとされた後、レンズ24におい
て直線光に戻され、そしてビームスプリッタ23において
上記位相のずれの故に受光器26側へと反射され、受光器
26に入射する。 尚、移動体１はその走行車輪の回転数等から少なくと
も走行距離を測定することができるものとする。また、
上記一対の光反射手段4,5は、この両者を結ぶ線が移動
体１の進行についての基準方位Ｘと直交するように配置
されるものとする。更に、発光受光手段2,3が夫々投射
する扇状の光ビームA,Bの各投射角度αは、第２図
（ｂ）に示すように、天井面に配された一対の光反射手
段4,5を共に見込む範囲内にあるようにされている。 次に動作について説明する。まず移動体１の方位（基
準方位Ｘからのずれ角度θ）の認識から説明すると、移
動体１の進行に伴って、発光受光手段２による光ビーム
Ａがいずれかの光反射手段4,5で反射することによる反
射光を発光受光手段２が最初にうける時点をa,他方の光
反射手段5,4による反射光を発光受光手段２が次に受け
る時間をｂとし、発光受光手段３による光ビームＢがい
ずれかの光反射手段4,5で反射することによる反射光を
発光受光手段３が最初に受ける時点をc,他方の光反射手
段5,4による反射光を発光受光手段３が次に受ける時点
をｄとすれば、第５図に示す場合、移動体１が図中イ点
からロ点まで移動する間に、まずｃ点を経て、ａ点、ｂ
点、そしてｄ点を通過することになり、この時、発光受
光手段2,3における受光器26,26は、移動体１の進行に伴
い、第６図に示すパルスPc,Pa,Pb,Pdを順に発すること
になる。 ここにおいて、基準方位Ｘに対する進行方向Ｙのずれ
角度θは、両光反射手段4,5を結ぶ線と光ビームＡとが
なす角度もθとなるために、ａ点からｂ点に至る間の移
動体１の走行距離をl1とする時、 で算出することができる。dlは前述のように両光反射手
段4,5の間の距離であり、l1は上記パルスPa,Pbが生じる
間の移動距離としてデータを得ることができる。 もっともここで得られる角度θは、正負（基準方位Ｘ
に対して右にずれているのか左にずれているのか）の判
別がつかないが、第７図に示すように、基準方位Ｘに対
するずれが逆方向で角度は同じである場合を考えると、
この場合、パルスPa,Pb,Pc,Pdは第８図に示すようにな
り、そしてこの場合、発光受光手段２による光ビームＡ
が二つ光反射手段4,5による反射光を順次受けるａ点か
らｂ点までの間の走行距離l1は第５図に示した場合と同
じであるものの、光ビームＡに対して光ビームＢが前述
のように角度ψをもつようにされているために、発光受
光手段３が光ビームＢのいずれかの光反射手段4,5によ
る反射光をまず受けて（ｃ点を通過して）から他方の光
反射手段5,4による反射光を受ける（ｄ点を通過する）
までの間の走行距離l2が第５図に示した場合と異なるこ
とになる。 つまり、発光受光手段２の受光パルスPa,Pb間の走行
距離l1及び発光受光手段３の受光パルスPc,Pd間の走行
距離l2と、ずれ角度θとの間に、光ビームA,B相互間の
角度ψに応じた第９図に示す相関があるために、ずれ角
度θについて、正負の判別を行うことができるものであ
る。もちろん、走行距離l1が０である時には、移動体１
は基準方位Ｘに対するずれ角度θが０°であり、走行距
離l2が０である時には、ずれ角度θが−ψであることに
なる。 次に、移動体１の位置の認識であるが、一対のの光反
射手段4,5を結ぶ線上の任意の一点（図では中点）を原
点として、第５図に示すようにx,y軸を定めた時、この
第５図中のｄ点の座標（x,y）は単純に幾何学的な計算
として求めることができる。 すなわち、ｂ点とｄ点との間の移動体１の走行距離を
第10図に示すようにl4とすれば、第10図中のの
各距離が であることから、 となる。 第５図に示す場合以外の時についても、同様に幾何学
的に位置を求めることができる。 尚、ここでは発光受光手段2,3が上方に向けて光ビー
ムA,Bを発するとともに、光反射手段4,5が移動体１の上
方に配された場合について説明したが、これに限るもの
ではなく、移動体１が空中を移動する場合など、光ビー
ムA,Bを下方に、光反射手段4,5を移動体１の下方に配置
してもよいものである。 更に、光反射手段4,5として、第４図（ｃ）に示すよ
うに、各光反射手段4,5に個別のマスクパターンを描く
ことでデジタルコードマークを付して、光反射手段4,5
で反射する光ビームA,Bの反射光の波形に固有の情報が
のるようにしておけば、複数対の光反射手段4,5を配置
して順次移動体１を誘導することが容易となる。
以上のように本発明においては、移動体から所定の角
度をなす２本の扇状光ビームを投射し、移動体の進行経
路に基準方向に対して一定の関係で設置した一対の再帰
的光反射手段で上記各光ビームを反射させて、各光ビー
ムについての再帰的光反射手段による総計４つの反射光
を移動体上の各光ビーム用の受光手段で受光し、これら
４つの反射光の受光タイミングと、移動体が備える走行
距離検出手段からの上記受光タイミング間の走行距離情
報とから、上記４つの反射光のうちの最後に受光手段で
受光された反射光の受光位置を既知である上記再帰的光
反射手段の位置に対する相対位置として演算で求めると
ともに、移動体の進行方向である方位を上記基準方向に
対する値として演算で求めるものであり、このために２
つの扇状光ビームと光反射手段並びに移動体の走行距離
から、別途専用の方位認識手段を必要とすることなく、
方位も認識することができるものである。
度をなす２本の扇状光ビームを投射し、移動体の進行経
路に基準方向に対して一定の関係で設置した一対の再帰
的光反射手段で上記各光ビームを反射させて、各光ビー
ムについての再帰的光反射手段による総計４つの反射光
を移動体上の各光ビーム用の受光手段で受光し、これら
４つの反射光の受光タイミングと、移動体が備える走行
距離検出手段からの上記受光タイミング間の走行距離情
報とから、上記４つの反射光のうちの最後に受光手段で
受光された反射光の受光位置を既知である上記再帰的光
反射手段の位置に対する相対位置として演算で求めると
ともに、移動体の進行方向である方位を上記基準方向に
対する値として演算で求めるものであり、このために２
つの扇状光ビームと光反射手段並びに移動体の走行距離
から、別途専用の方位認識手段を必要とすることなく、
方位も認識することができるものである。
第１図は本発明一実施例の概略を示す斜視図、第２図
（ａ）（ｂ）は同上の平面図と正面図、第３図は発光受
光手段の断面図、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は再帰的光
反射手段の一例の正面図と平面図と説明図、第５図は方
位認識のための動作説明図、第６図は同上の受光パルス
のタイムチャート、第７図は他の場合の動作説明図、第
８図は同上の受光パルスのタイムチャート、第９図は角
度の正負判定の説明図、第10図は位置認識のための動作
説明図であって、１は移動体、2,3は発光受光手段、4,5
は光反射手段を示す。
（ａ）（ｂ）は同上の平面図と正面図、第３図は発光受
光手段の断面図、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は再帰的光
反射手段の一例の正面図と平面図と説明図、第５図は方
位認識のための動作説明図、第６図は同上の受光パルス
のタイムチャート、第７図は他の場合の動作説明図、第
８図は同上の受光パルスのタイムチャート、第９図は角
度の正負判定の説明図、第10図は位置認識のための動作
説明図であって、１は移動体、2,3は発光受光手段、4,5
は光反射手段を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津村 俊弘 大阪府大阪市住吉区我孫子３丁目７番21 号 (56)参考文献 特開 昭60−233712（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/30 G05D 1/02
Claims (1)
- 【請求項１】移動体から所定の角度をなす２本の扇状光
ビームを投射し、移動体の進行経路に基準方向に対して
一定の関係で設置した一対の再帰的光反射手段で上記各
光ビームを反射させて、各光ビームについての再帰的光
反射手段による総計４つの反射光を移動体上の各光ビー
ム用の受光手段で受光し、これら４つの反射光の受光タ
イミングと、移動体が備える走行距離検出手段からの上
記受光タイミング間の走行距離情報とから、上記４つの
反射光のうちの最後に受光手段で受光された反射光の受
光位置を既知である上記再帰的光反射手段の位置に対す
る相対位置として演算で求めるとともに、移動体の進行
方向である方位を上記基準方向に対する値として演算で
求めることを特徴とする移動体の位置方位認識方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2123500A JP2886617B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 移動体の位置方位認識方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2123500A JP2886617B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 移動体の位置方位認識方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0419586A JPH0419586A (ja) | 1992-01-23 |
| JP2886617B2 true JP2886617B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=14862160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2123500A Expired - Lifetime JP2886617B2 (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 移動体の位置方位認識方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2886617B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7571511B2 (en) | 2002-01-03 | 2009-08-11 | Irobot Corporation | Autonomous floor-cleaning robot |
| US8428778B2 (en) | 2002-09-13 | 2013-04-23 | Irobot Corporation | Navigational control system for a robotic device |
| US20090044370A1 (en) | 2006-05-19 | 2009-02-19 | Irobot Corporation | Removing debris from cleaning robots |
| KR101529848B1 (ko) | 2007-05-09 | 2015-06-17 | 아이로보트 코퍼레이션 | 표면 처리 로봇 |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP2123500A patent/JP2886617B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0419586A (ja) | 1992-01-23 |
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