JP3480576B2 - 自律した装置のために障害物を感知する方法及び装置 - Google Patents
自律した装置のために障害物を感知する方法及び装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
技術的分野
本発明は自律した装置に関するもので、例えば、自律
して、かつ自己修正をする真空掃除機の形態で使用され
る。より正確には、遅い伝搬波の周波数用の送信機を備
えた感知システムと、自律した装置の進路にある障害物
の位置と高さを感知し判断するという利点を提供する外
面的形態を持った受信システムによる、隣接環境におけ
る方位測定の方法及び装置に関する。
して、かつ自己修正をする真空掃除機の形態で使用され
る。より正確には、遅い伝搬波の周波数用の送信機を備
えた感知システムと、自律した装置の進路にある障害物
の位置と高さを感知し判断するという利点を提供する外
面的形態を持った受信システムによる、隣接環境におけ
る方位測定の方法及び装置に関する。
発明の背景
長年の間、自律した装置、例えば床掃除のためのもの
が望まれていた。特に、船のレーダーのようなものに類
似した水平に掃印する感知システムによって制御される
真空掃除機を提供することが望まれていた。
が望まれていた。特に、船のレーダーのようなものに類
似した水平に掃印する感知システムによって制御される
真空掃除機を提供することが望まれていた。
そして、その要求は、その装置が、例えば、所定のパ
ターンまたは所定の戦略に従って掃除機能を果たすこと
ができるように、部屋の中において自身で方位決定で
き、同時に部屋に配置されているかもしれない異なる障
害物との衝突を避け、また部屋の壁にぶつかることも避
けることができるものである。
ターンまたは所定の戦略に従って掃除機能を果たすこと
ができるように、部屋の中において自身で方位決定で
き、同時に部屋に配置されているかもしれない異なる障
害物との衝突を避け、また部屋の壁にぶつかることも避
けることができるものである。
1969年の特許文書SE313、409は、床掃除用の自主的に
操作する装置が開示されており、それは電気モーターで
駆動される一対の車輪を備えている。この装置は障害物
があった時、一方の車輪がバネの作用に対して自動的に
解放でき、それによって一対の車輪が垂直輪のまわりで
回転でき、装置の移動方向を変更でき、それに加えて、
装置が原則として移動でき、障害物を避けることができ
るように、車輪の回転方向を切り換えることができると
いう特徴がある。加えて、装置は一般的に掃除すべき表
面にわたって装置の移動をガイドする自動制御装置によ
って導かれる。
操作する装置が開示されており、それは電気モーターで
駆動される一対の車輪を備えている。この装置は障害物
があった時、一方の車輪がバネの作用に対して自動的に
解放でき、それによって一対の車輪が垂直輪のまわりで
回転でき、装置の移動方向を変更でき、それに加えて、
装置が原則として移動でき、障害物を避けることができ
るように、車輪の回転方向を切り換えることができると
いう特徴がある。加えて、装置は一般的に掃除すべき表
面にわたって装置の移動をガイドする自動制御装置によ
って導かれる。
更に、特許文書SE364、574は、対応する装置を開示し
ており、それは電気信号を送り、それによって装置の進
路にある障害物の幅を決定できる感知手段を備えた障害
物検出装置がその前部に設けられている。感知手段は完
全に機械的に操作し、マイクロスイッチで構成されてい
ることが好ましい。
ており、それは電気信号を送り、それによって装置の進
路にある障害物の幅を決定できる感知手段を備えた障害
物検出装置がその前部に設けられている。感知手段は完
全に機械的に操作し、マイクロスイッチで構成されてい
ることが好ましい。
1972年の出願から優先権のあるGB1、403、860には、
自動的処理、例えば、制限された領域の掃除用のプロセ
スと装置が開示されており、それによって装置は全領域
にわたって移動し、自動的に境界部分でその進路を変更
する。いずれにしても、装置は制限された領域内に存在
する他の障害物を事前に検出することができず、原則と
して制限された領域の全表面をカバーする所定のプログ
ラムに従って動作する。
自動的処理、例えば、制限された領域の掃除用のプロセ
スと装置が開示されており、それによって装置は全領域
にわたって移動し、自動的に境界部分でその進路を変更
する。いずれにしても、装置は制限された領域内に存在
する他の障害物を事前に検出することができず、原則と
して制限された領域の全表面をカバーする所定のプログ
ラムに従って動作する。
他にも、そのような装置系が更に1973年の出願DE2、3
60、002に優先権を有する1973年の特許文書CH619、799
に開示されている。この装置は２つの車輪によって駆動
され、幾つかのビーム入力と出力を表示する電子光学測
定装置が配置されている。測定装置は部屋を制限する壁
上の測定点と装置の間の距離を測定する働きをする。測
定点は座標計算プロセッサーに入力され、座標計算プロ
セッサーは測定点の座標を各々計算し、相関させ、制御
し、これらの計算された値を方位記憶装置に記憶する。
車輪に接続された進路カウンターによって、装置の動き
が付加的に計算され、装置は表面を掃除するためにこの
情報によって自動的かつ系統的に床の全表面を移動する
ように導かれる。
60、002に優先権を有する1973年の特許文書CH619、799
に開示されている。この装置は２つの車輪によって駆動
され、幾つかのビーム入力と出力を表示する電子光学測
定装置が配置されている。測定装置は部屋を制限する壁
上の測定点と装置の間の距離を測定する働きをする。測
定点は座標計算プロセッサーに入力され、座標計算プロ
セッサーは測定点の座標を各々計算し、相関させ、制御
し、これらの計算された値を方位記憶装置に記憶する。
車輪に接続された進路カウンターによって、装置の動き
が付加的に計算され、装置は表面を掃除するためにこの
情報によって自動的かつ系統的に床の全表面を移動する
ように導かれる。
ここでの欠点は、電子光学感知システムが、高速伝搬
速度のために、非常に短時間で測定できる測定システム
を要求するので、電子光学感知システムとして床の全面
にわたる移動において装置の進路に存在するかもしれな
い障害物の位置を突き止めることが難しいことである。
速度のために、非常に短時間で測定できる測定システム
を要求するので、電子光学感知システムとして床の全面
にわたる移動において装置の進路に存在するかもしれな
い障害物の位置を突き止めることが難しいことである。
まず、このようなシステムは、電子工学やコンピュー
ター技術で起きている最近の開発を以てしても、非常に
高価で、特に価格の面からは大衆が利用できるものでは
ない。このように、満足できる分解能で短い距離を測定
するそのような電子光学方法にはまだ技術的な困難があ
る。加えて、障害物が滑らかな角度の付いた表面を呈し
ている場合には、電子光学感知パルスはそのような方向
に反射してしまうかもしれないので、反射された信号が
受信機によって捕らえられず、従って、障害物の指示が
得られないので、装置はその移動中に障害物に衝突する
ことになる。
ター技術で起きている最近の開発を以てしても、非常に
高価で、特に価格の面からは大衆が利用できるものでは
ない。このように、満足できる分解能で短い距離を測定
するそのような電子光学方法にはまだ技術的な困難があ
る。加えて、障害物が滑らかな角度の付いた表面を呈し
ている場合には、電子光学感知パルスはそのような方向
に反射してしまうかもしれないので、反射された信号が
受信機によって捕らえられず、従って、障害物の指示が
得られないので、装置はその移動中に障害物に衝突する
ことになる。
James L.Crowleyによって1984年に書かれた、「知的
移動式ロボット用の位置概算」（“Position Estimatio
n for Intelligent Mobile Robot"）と題した文書、The
Laboratory for Household Robotics,Carnegie−Mello
n Universityにおいて、ロボットが公知あるいは未知の
環境において移動する時、ロボットの位置概算を維持す
るという問題の解決について更に説明されている。それ
に加えて、その文書はこれに関連した模型製作に使用さ
れる異なるアルゴリズムに対する多数の参照を提供して
おり、それはかかるロボットをガイドするためにデータ
プロセッサーをプログラムするために使用され得る。そ
の文書に示されている装置は、その移動を決定するため
にロボットの車輪の所では符号器を一部利用し、約7.5c
mの出発点直径と約３゜の広がりを持つビームを有する
外部表面までの距離を感知する回転センサーを一部利用
する。センサーは約５秒当り１回転で回転し、3cmの分
解能に対して6m以内の最も近い表面までその距離を戻
る。それからそれが動作すると思われる世界のガイド付
き周遊の間に学習モードに置かれる。学習モードから始
まり、装置はその後ある開始点から今は調査済みの環境
で自動的に方位決定をする。
移動式ロボット用の位置概算」（“Position Estimatio
n for Intelligent Mobile Robot"）と題した文書、The
Laboratory for Household Robotics,Carnegie−Mello
n Universityにおいて、ロボットが公知あるいは未知の
環境において移動する時、ロボットの位置概算を維持す
るという問題の解決について更に説明されている。それ
に加えて、その文書はこれに関連した模型製作に使用さ
れる異なるアルゴリズムに対する多数の参照を提供して
おり、それはかかるロボットをガイドするためにデータ
プロセッサーをプログラムするために使用され得る。そ
の文書に示されている装置は、その移動を決定するため
にロボットの車輪の所では符号器を一部利用し、約7.5c
mの出発点直径と約３゜の広がりを持つビームを有する
外部表面までの距離を感知する回転センサーを一部利用
する。センサーは約５秒当り１回転で回転し、3cmの分
解能に対して6m以内の最も近い表面までその距離を戻
る。それからそれが動作すると思われる世界のガイド付
き周遊の間に学習モードに置かれる。学習モードから始
まり、装置はその後ある開始点から今は調査済みの環境
で自動的に方位決定をする。
JP200360/83から優先権を有する米国特許No.4、674、
048では、移動式ロボット用のガイドシステムが開示さ
れており、それはその瞬間的な位置を計算し、逐次得ら
れた位置データを記憶し、その情報がロボットの連続移
動のために使用される。その後ロボットは指定された領
域内の移動パターンを計算し、それによって未移動の領
域を残さずに範囲内を移動し、可能性のある障害物に気
付き、その進路を変更することができる。その上、ロボ
ットはその駆動輪のすべりによる位置誤差またはモータ
ーの操作エラー補償する。
048では、移動式ロボット用のガイドシステムが開示さ
れており、それはその瞬間的な位置を計算し、逐次得ら
れた位置データを記憶し、その情報がロボットの連続移
動のために使用される。その後ロボットは指定された領
域内の移動パターンを計算し、それによって未移動の領
域を残さずに範囲内を移動し、可能性のある障害物に気
付き、その進路を変更することができる。その上、ロボ
ットはその駆動輪のすべりによる位置誤差またはモータ
ーの操作エラー補償する。
それに加えて、米国特許No.4、114、711（1978）、
４、700、424（1987）、４、887、415（1989）等の多数
の他の文書があり、それらも自動的にガイドされる自律
した装置の異なる配置を開示している。
４、700、424（1987）、４、887、415（1989）等の多数
の他の文書があり、それらも自動的にガイドされる自律
した装置の異なる配置を開示している。
1987年の米国特許No.4、638、445の別の文書は、作業
場での障害物の位置及びそこまでの距離に関するデータ
を得るため、少なくとも２列のセンサーを使用する移動
式ロボット用の視覚システムを開示している。下向きに
見る１つのセンサー列が基本的に近くの物体を見るため
に使用され、他の列が遠くの物体を見るために主に使用
される。この装置はその後モノスタティックセンサーと
して操作する超音波変換器を利用する。略図が書かれた
そのシステムはかなり大きな背の高い装置を要求し、床
処理、特に真空掃除機用の自律した装置にはふさわしく
ない。
場での障害物の位置及びそこまでの距離に関するデータ
を得るため、少なくとも２列のセンサーを使用する移動
式ロボット用の視覚システムを開示している。下向きに
見る１つのセンサー列が基本的に近くの物体を見るため
に使用され、他の列が遠くの物体を見るために主に使用
される。この装置はその後モノスタティックセンサーと
して操作する超音波変換器を利用する。略図が書かれた
そのシステムはかなり大きな背の高い装置を要求し、床
処理、特に真空掃除機用の自律した装置にはふさわしく
ない。
最後に、1992年に発行された最近の文書である米国特
許No.5、111、401は、最初の位置から環境内の目的地ま
で床の上を移動する自律した車両に指図をする航行制御
システムを開示している。車両は床に適用される少なく
とも１つの反射式符号化ストライプに依存する。更に航
行は無線リンクを介して別個に設置されるホストコンピ
ューターに依存し、それは車両内の局部プロセッサーと
共に車両をガイドする。
許No.5、111、401は、最初の位置から環境内の目的地ま
で床の上を移動する自律した車両に指図をする航行制御
システムを開示している。車両は床に適用される少なく
とも１つの反射式符号化ストライプに依存する。更に航
行は無線リンクを介して別個に設置されるホストコンピ
ューターに依存し、それは車両内の局部プロセッサーと
共に車両をガイドする。
これら全ての先行技術に共通するのは、その方位付け
と舵取りに必要な方法が多数別々に組み合わされるため
に、しばしば不体裁な大きさになり、とりわけそれらは
全く複雑で、製造費が高くなる。
と舵取りに必要な方法が多数別々に組み合わされるため
に、しばしば不体裁な大きさになり、とりわけそれらは
全く複雑で、製造費が高くなる。
従って、自律した装置のシステムに適用され得る方法
を提供することが望まれている。自律した装置のシステ
ムは、この方法によって経済的な製造原価で製造するこ
とを可能にし、例えば、部屋の自動真空掃除用の既製品
を一般大衆が使用できるような価格で供給することを可
能にした。
を提供することが望まれている。自律した装置のシステ
ムは、この方法によって経済的な製造原価で製造するこ
とを可能にし、例えば、部屋の自動真空掃除用の既製品
を一般大衆が使用できるような価格で供給することを可
能にした。
発明の要約
本発明によれば、自律した装置用の近接感知方法及び
システムが提供され、この装置はマイクロプロセッサー
システムと、比較的遅い伝搬の屈折波を利用する送信機
手段と受信機手段を備えた感知システムから成り、それ
によって近接領域内の反射が特別な受信機システムによ
って検出され、前記遅い伝搬波の周波数用のマイクロプ
ロセッサーにつながれる。
システムが提供され、この装置はマイクロプロセッサー
システムと、比較的遅い伝搬の屈折波を利用する送信機
手段と受信機手段を備えた感知システムから成り、それ
によって近接領域内の反射が特別な受信機システムによ
って検出され、前記遅い伝搬波の周波数用のマイクロプ
ロセッサーにつながれる。
本発明の第１の目的によれば、受信手段は、遅い伝搬
波を反射する障害物に対する三次元方向を簡単な方法で
得るために、湾曲した基準線に沿って位置付けられる。
波を反射する障害物に対する三次元方向を簡単な方法で
得るために、湾曲した基準線に沿って位置付けられる。
本発明の第２の目的によれば、吸収手段または反射
器、またはその組合せが少なくとも１つの受信手段の上
に配置され、それによってこれが、受信手段において望
ましくない方向からの反射の受信を減衰させる「出窓」
として作用する。
器、またはその組合せが少なくとも１つの受信手段の上
に配置され、それによってこれが、受信手段において望
ましくない方向からの反射の受信を減衰させる「出窓」
として作用する。
本発明の第３の目的によれば、一般的に湾曲した基準
線に沿った少なくとも１つの受信手段が残りの受信機に
比べて高さが異なるように付加的に配置され、好ましく
は一般的に湾曲した基準線に沿った受信機の各々の列の
最も外側の受信手段が、残りの受信手段に対して高さが
異なるように配置される。
線に沿った少なくとも１つの受信手段が残りの受信機に
比べて高さが異なるように付加的に配置され、好ましく
は一般的に湾曲した基準線に沿った受信機の各々の列の
最も外側の受信手段が、残りの受信手段に対して高さが
異なるように配置される。
本発明の付加的な目的によれば、装置に近接する障害
物を感知するための波は、比較的遅い伝搬の周波数上で
定期的に送られる掃引（チャープされた）信号を構成
し、その信号は所定の間隔で繰り返され、それによって
比較的遅い伝搬の波は縦の波と、主として超音波範囲内
の音響周波数とで構成されている。
物を感知するための波は、比較的遅い伝搬の周波数上で
定期的に送られる掃引（チャープされた）信号を構成
し、その信号は所定の間隔で繰り返され、それによって
比較的遅い伝搬の波は縦の波と、主として超音波範囲内
の音響周波数とで構成されている。
本発明の付加的な目的によれば、湾曲した基準線に沿
った受信手順は、この波周波数に適合されており、自律
した装置内のマイクロプロセッサーに適当なデジタル信
号を作り出すために配置されている別のマイクロフォン
部材から成る。
った受信手順は、この波周波数に適合されており、自律
した装置内のマイクロプロセッサーに適当なデジタル信
号を作り出すために配置されている別のマイクロフォン
部材から成る。
図面の説明
添付図面を参照して発明を望ましい実施例で説明す
る。
る。
図１は本発明を真空掃除ロボットとして実施した場合
の自律した装置の側面図を表示し、 図２は図１の真空掃除ロボットの平面図を表示し、 図３は図１の真空掃除ロボットの拡大横断面図を表示
し、 図４は多数の能動ビーコンまたはトランスポンダーが
設けられた部屋を示し、そこでは図１の真空掃除ロボッ
トが部屋の壁に沿った最初の一周によって方位決定しな
ければならない、 図５は図１による真空掃除ロボットが部屋を調査した
後、原則として掃除行為を行う方法を示し、 図６は内蔵式感知機能によるトランスポンダーの位置
の概算のための一般的な基本図を表示し、 図７は一部分仮説方法により、一部分外面的形態の進
路概算によるトランスポンダーの位置の概算を示し、 図８は部屋の最初の一周の間のトランスポンダーに向
けての方位決定を示し、 図９は別の送信機と受信機を備えた感知の原則、及び
送信機とターゲット間、及びターゲットと受信機間の異
なる伝搬時間を表示し、 図10は本発明の望ましい実施例による送信機と多数の
受信機間の関係を幾何学的に示し、 図11は典型的に受信される信号、浮動しきい値、そし
てマイクロフォンの１つによって検出される信号を示
し、 図12は図示した実施例において、ロボットの検分領域
の区画、前方方向の方形に関係する前部領域とロボット
の右側と左側に置かれた方形に関係する側面領域を表示
し、 図13は１点から全てのマイクロフォン素子までの距離
の計算を行い、それによって使用される多数のマイクロ
フォンが航行機能により行われる決定に依存する方法を
表示し、そして 図14は送信機部材とマイクロフォン間の高さの違いの
補償を計算するための幾何学的な図を表示する。
の自律した装置の側面図を表示し、 図２は図１の真空掃除ロボットの平面図を表示し、 図３は図１の真空掃除ロボットの拡大横断面図を表示
し、 図４は多数の能動ビーコンまたはトランスポンダーが
設けられた部屋を示し、そこでは図１の真空掃除ロボッ
トが部屋の壁に沿った最初の一周によって方位決定しな
ければならない、 図５は図１による真空掃除ロボットが部屋を調査した
後、原則として掃除行為を行う方法を示し、 図６は内蔵式感知機能によるトランスポンダーの位置
の概算のための一般的な基本図を表示し、 図７は一部分仮説方法により、一部分外面的形態の進
路概算によるトランスポンダーの位置の概算を示し、 図８は部屋の最初の一周の間のトランスポンダーに向
けての方位決定を示し、 図９は別の送信機と受信機を備えた感知の原則、及び
送信機とターゲット間、及びターゲットと受信機間の異
なる伝搬時間を表示し、 図10は本発明の望ましい実施例による送信機と多数の
受信機間の関係を幾何学的に示し、 図11は典型的に受信される信号、浮動しきい値、そし
てマイクロフォンの１つによって検出される信号を示
し、 図12は図示した実施例において、ロボットの検分領域
の区画、前方方向の方形に関係する前部領域とロボット
の右側と左側に置かれた方形に関係する側面領域を表示
し、 図13は１点から全てのマイクロフォン素子までの距離
の計算を行い、それによって使用される多数のマイクロ
フォンが航行機能により行われる決定に依存する方法を
表示し、そして 図14は送信機部材とマイクロフォン間の高さの違いの
補償を計算するための幾何学的な図を表示する。
図に示された望ましい実施例
全般的な説明
図１の右側面の図、そして図２の上平面図において、
自律した真空掃除機10の実施例が示されており、それは
本発明の方法及びシステムを応用したものである。真空
掃除機10は原則として２つの駆動輪12と13が設けられた
円形のハウジング11から成る。ハウジング11の上には、
本技術による装置用の制御と指示器が設けられた制御パ
ネル15と、装置の真空掃除ユニット14からの空気の出口
がある。図３は、真空掃除機10の横断面を表示する簡略
化された図で、ハウジング11が原則として３つの区画に
より構成されていることを示す。１つ目の区画である後
部区画17は真空掃除ユニット14の上のほこりを集めるた
めのもので、２つ目の中央区画18は例えば蓄電池や駆動
モーター等の重い構成部材用のものであり、そして３つ
目の前部区画19は残りの設備、例えばマイクロプロセッ
サーや関連プリント回路基板、そしてその操作の間の真
空掃除機の方位決定やガイダンスのための送信機や受信
機のための電子光学部品のためのものである。また図３
に見られるように、ハウジング11は付加的に、事前に検
出されない障害物と衝突するような場合のために機械式
センサー21がその前方縁に一般的な方法で設けられてい
る。別の実施例では、区画19（図３）の全ハウジング
が、例えば真空掃除機がソファーの下等に入る時のため
に、高い所にある障害物を感知するためにｘ、ｙ座標に
おいて移動可能な機械式センサーを構成している。ハウ
ジング11の上部には、超音波送信機20が置かれ、それは
多数の超音波マイクロフォンと共に、真空掃除機の進路
にある障害物の検出のために使用される。図示した実施
例では、超音波送信機は約15mmの直径を持つシリンダー
で、それはハウジング11の上に約20mm突き出ており、上
部に音吸収板が設けられ、その上に付加的にIR受信機が
置かれている。このように、この実施例では、ハウジン
グ11、超音波送信機20、及び機械式センサー21が一体化
された装置を構成している。
自律した真空掃除機10の実施例が示されており、それは
本発明の方法及びシステムを応用したものである。真空
掃除機10は原則として２つの駆動輪12と13が設けられた
円形のハウジング11から成る。ハウジング11の上には、
本技術による装置用の制御と指示器が設けられた制御パ
ネル15と、装置の真空掃除ユニット14からの空気の出口
がある。図３は、真空掃除機10の横断面を表示する簡略
化された図で、ハウジング11が原則として３つの区画に
より構成されていることを示す。１つ目の区画である後
部区画17は真空掃除ユニット14の上のほこりを集めるた
めのもので、２つ目の中央区画18は例えば蓄電池や駆動
モーター等の重い構成部材用のものであり、そして３つ
目の前部区画19は残りの設備、例えばマイクロプロセッ
サーや関連プリント回路基板、そしてその操作の間の真
空掃除機の方位決定やガイダンスのための送信機や受信
機のための電子光学部品のためのものである。また図３
に見られるように、ハウジング11は付加的に、事前に検
出されない障害物と衝突するような場合のために機械式
センサー21がその前方縁に一般的な方法で設けられてい
る。別の実施例では、区画19（図３）の全ハウジング
が、例えば真空掃除機がソファーの下等に入る時のため
に、高い所にある障害物を感知するためにｘ、ｙ座標に
おいて移動可能な機械式センサーを構成している。ハウ
ジング11の上部には、超音波送信機20が置かれ、それは
多数の超音波マイクロフォンと共に、真空掃除機の進路
にある障害物の検出のために使用される。図示した実施
例では、超音波送信機は約15mmの直径を持つシリンダー
で、それはハウジング11の上に約20mm突き出ており、上
部に音吸収板が設けられ、その上に付加的にIR受信機が
置かれている。このように、この実施例では、ハウジン
グ11、超音波送信機20、及び機械式センサー21が一体化
された装置を構成している。
図４と図５では、真空掃除機が部屋の自動掃除を行う
方法の原則が表示されている。図示例の部屋では、一例
として、ソファー30があり、この場合には部屋には真空
掃除機の方位決定のために４つのトランスポンダー31〜
34が設けられている。この例では、全てのトランスポン
ダーは掃除される領域内にあるが、トランスポンダーは
制限された掃除領域の範囲外に配置されてもよいことに
注意すべきである。真空掃除機が部屋の自動掃除を行う
時、それは伝統的な方法で、まず部屋を制限している壁
に沿って、トランスポンダー31または「ビーコン０」か
ら開始し、ウォールトラッキングで部屋のまわりを一周
する。ウォールトラッキングの間に追跡される壁は、常
に超音波装置によって登録され、こうして装置が右回り
をしている時常に装置の左側に存在するようになる。加
えて、トランスポンダー31〜34がシステムによって登録
され、そのシステムではトランスポンダーが活動し、ト
ランスポンダーが装置から送信された超音波パルスを登
録した時に応答する。図示した実施例では、かかるサウ
ンドパルス、あるいは総引パルス（チャープパルス）が
100ミリ秒毎に送信され、その間同時に装置が壁に沿っ
て移動する。注目すべきことは、チャープ信号を使用す
る実施例では、独特なパルスの代わりに全く連続した信
号が発せられるように、それを延ばすことももちろん可
能であることである。実際問題として図示した実施例に
おいて、同じ超音波送信機が近接方位決定のためとトラ
ンスポンダーとの通信のための両方に使用される。トラ
ンスポンダーからの応答と壁に沿った動きによって、マ
イクロプロセッサーが部屋の一種の画像を構築し、その
場合装置がこの方位決定ラウンドの間に移動する距離が
長ければ長い程、トランスポンダーの正確な位置がより
正確に決定されると同時に、カバーされる進路に沿って
掃除機能を果す。このラウンドの間に、表示した例にお
けるソファー30は超音波装置によって登録され、発生さ
れる部屋の「マップ」の中に置かれる。このマップは部
屋が真空掃除される時に、更に連続して書き込みされ
る。
方法の原則が表示されている。図示例の部屋では、一例
として、ソファー30があり、この場合には部屋には真空
掃除機の方位決定のために４つのトランスポンダー31〜
34が設けられている。この例では、全てのトランスポン
ダーは掃除される領域内にあるが、トランスポンダーは
制限された掃除領域の範囲外に配置されてもよいことに
注意すべきである。真空掃除機が部屋の自動掃除を行う
時、それは伝統的な方法で、まず部屋を制限している壁
に沿って、トランスポンダー31または「ビーコン０」か
ら開始し、ウォールトラッキングで部屋のまわりを一周
する。ウォールトラッキングの間に追跡される壁は、常
に超音波装置によって登録され、こうして装置が右回り
をしている時常に装置の左側に存在するようになる。加
えて、トランスポンダー31〜34がシステムによって登録
され、そのシステムではトランスポンダーが活動し、ト
ランスポンダーが装置から送信された超音波パルスを登
録した時に応答する。図示した実施例では、かかるサウ
ンドパルス、あるいは総引パルス（チャープパルス）が
100ミリ秒毎に送信され、その間同時に装置が壁に沿っ
て移動する。注目すべきことは、チャープ信号を使用す
る実施例では、独特なパルスの代わりに全く連続した信
号が発せられるように、それを延ばすことももちろん可
能であることである。実際問題として図示した実施例に
おいて、同じ超音波送信機が近接方位決定のためとトラ
ンスポンダーとの通信のための両方に使用される。トラ
ンスポンダーからの応答と壁に沿った動きによって、マ
イクロプロセッサーが部屋の一種の画像を構築し、その
場合装置がこの方位決定ラウンドの間に移動する距離が
長ければ長い程、トランスポンダーの正確な位置がより
正確に決定されると同時に、カバーされる進路に沿って
掃除機能を果す。このラウンドの間に、表示した例にお
けるソファー30は超音波装置によって登録され、発生さ
れる部屋の「マップ」の中に置かれる。このマップは部
屋が真空掃除される時に、更に連続して書き込みされ
る。
部屋の一周が完了した後、真空掃除機は図５に図示さ
れている部屋の残されている表面の自動掃除を自動的に
行うための準備が完了される。それからマイクロプロセ
ッサーは全表面が装置によってカバーされ、同時に適当
な少量の重なりを持つように、移動パターンを計算す
る。
れている部屋の残されている表面の自動掃除を自動的に
行うための準備が完了される。それからマイクロプロセ
ッサーは全表面が装置によってカバーされ、同時に適当
な少量の重なりを持つように、移動パターンを計算す
る。
この操作機能の間、装置は「マップイメージ」を利用
し、トランスポンダーの位置との比較により、また車輪
によって登録されるカバーされた進路によって、装置の
移動を確認する。車輪12、13の別個の駆動モーター及び
それらの位置によって、装置はその後ハウジング11の限
界線を構成する円の原点になるその対称点のまわりを快
適に回転することができる。図示した実施例における駆
動モーターは、例えば日本サーボ株式会社から提供され
る製品名KH56HM2−501を備えたステップモーターであ
る。
し、トランスポンダーの位置との比較により、また車輪
によって登録されるカバーされた進路によって、装置の
移動を確認する。車輪12、13の別個の駆動モーター及び
それらの位置によって、装置はその後ハウジング11の限
界線を構成する円の原点になるその対称点のまわりを快
適に回転することができる。図示した実施例における駆
動モーターは、例えば日本サーボ株式会社から提供され
る製品名KH56HM2−501を備えたステップモーターであ
る。
装置が移動すると同時に、超音波システムが範囲０〜
40cm内の近接領域の感知を行って、可能性のある障害物
を検出し、それはある理由から以前に発生されたマッピ
ングイメージでは注目されず、その装置によって駆動さ
せることができない。装置の背が低いため、例えばテー
ブルまたはいすの下を真空掃除することができ、それに
よってそれらの脚を避けるだけでよい。装置が障害物を
登録した時、それはまず回転して全ての何もない表面の
掃除を続ける。その後、もし可能であれば、次の障害物
に進む前に、例えば、障害物のまわりを一周して障害物
のまわりの掃除をする。掃除を完了した後、ロボットは
充電のために開始位置に戻る。
40cm内の近接領域の感知を行って、可能性のある障害物
を検出し、それはある理由から以前に発生されたマッピ
ングイメージでは注目されず、その装置によって駆動さ
せることができない。装置の背が低いため、例えばテー
ブルまたはいすの下を真空掃除することができ、それに
よってそれらの脚を避けるだけでよい。装置が障害物を
登録した時、それはまず回転して全ての何もない表面の
掃除を続ける。その後、もし可能であれば、次の障害物
に進む前に、例えば、障害物のまわりを一周して障害物
のまわりの掃除をする。掃除を完了した後、ロボットは
充電のために開始位置に戻る。
こうして、この全般的に説明したシステムで、真空掃
除機または「ダストロボット」が得られ、それは自動的
に開始位置で、そのコマンドを受け取った後、部屋の１
点から自動的に部屋の真空掃除を行うことができる。図
示した実施例では、「ビーコン０」が装置用のドッキン
グポイントを構成し、そこでは装置は通常休んでいる状
態で、その内蔵蓄電池を再充電することができる。ま
た、蓄電池の以前の充電によって、装置が全部屋の真空
掃除を完了することができない場合には、付加的な充電
のために戻ることもできる。この場合に、トランスポン
ダー31〜34は付加的に活性タイプのものであり、それは
バッテリー、あるいは例えば利用できるコンセントに接
続されることによって自身の電源を持っており、また、
説明された実施例では蓄電池用の充電電流を得るための
ドッキングトランスポンダー31に適用できる。図４、
５、６及び８において、トランスポンダー34は典型的に
バッテリーによって自立しており、一方ドッキングトラ
ンスポンダー31のようなトランスポンダー32、33は利用
可能なコンセントに接続される。トランスポンダー32、
33は外観は小さなランプ装置を連想させ、それは時には
暗闇でガイディングライトを発生させるためにコンセン
トに差し込まれる。このように、原則として、床上から
の高さに関して、トランスポンダーは自由に配置されて
よく、必要性から壁の上及び床になければならない唯一
のものは、開始・ドッキングトランスポンダー31であろ
う。とにかく、望ましい実施例によれば、超音波送信機
から上向きの放射を減少させ得るためには、トランスポ
ンダーの高さは例えば床上1mに制限され、それによって
一般的な騒音背景の原因となる、上からの望ましくない
反射の数を減少させる。
除機または「ダストロボット」が得られ、それは自動的
に開始位置で、そのコマンドを受け取った後、部屋の１
点から自動的に部屋の真空掃除を行うことができる。図
示した実施例では、「ビーコン０」が装置用のドッキン
グポイントを構成し、そこでは装置は通常休んでいる状
態で、その内蔵蓄電池を再充電することができる。ま
た、蓄電池の以前の充電によって、装置が全部屋の真空
掃除を完了することができない場合には、付加的な充電
のために戻ることもできる。この場合に、トランスポン
ダー31〜34は付加的に活性タイプのものであり、それは
バッテリー、あるいは例えば利用できるコンセントに接
続されることによって自身の電源を持っており、また、
説明された実施例では蓄電池用の充電電流を得るための
ドッキングトランスポンダー31に適用できる。図４、
５、６及び８において、トランスポンダー34は典型的に
バッテリーによって自立しており、一方ドッキングトラ
ンスポンダー31のようなトランスポンダー32、33は利用
可能なコンセントに接続される。トランスポンダー32、
33は外観は小さなランプ装置を連想させ、それは時には
暗闇でガイディングライトを発生させるためにコンセン
トに差し込まれる。このように、原則として、床上から
の高さに関して、トランスポンダーは自由に配置されて
よく、必要性から壁の上及び床になければならない唯一
のものは、開始・ドッキングトランスポンダー31であろ
う。とにかく、望ましい実施例によれば、超音波送信機
から上向きの放射を減少させ得るためには、トランスポ
ンダーの高さは例えば床上1mに制限され、それによって
一般的な騒音背景の原因となる、上からの望ましくない
反射の数を減少させる。
ここでは図示した実施例として真空掃除機を説明して
いるが、発明は如何なる自律したロボット、例えば、床
みがきのような他の種類の掃除機能のための自律したロ
ボットにも適用できることはもちろんである。
いるが、発明は如何なる自律したロボット、例えば、床
みがきのような他の種類の掃除機能のための自律したロ
ボットにも適用できることはもちろんである。
方位決定機能の簡単な説明
方位決定機能のためには、方位決定装置POM（位置マ
ネージャー）が使用され、一部分はロボットを20ミリ秒
毎にガイドするため、そして一部分は位置付けのため
に、その装置のマイクロプロセッサー用の多数のサブル
ーチンを付加的に含んでいる。方位決定用の開始点とし
て使用され、それ自体の座標システムで原点を構成する
トランスポンダー31、つまり「ビーコン０」を除き全て
のトランスポンダーの位置は、ウォールトラッキングの
開始時点で、未知である。図６には、サウンドパルスが
「ビーコン３」、つまりトランスポンダー34によって登
録される開始位置が示されている。例えば、超音波パル
スが真空掃除機10の超音波送信機20からトランスポンダ
ー34まで伝搬する時間により、トランスポンダーまでの
距離を測定できる。次にトランスポンダーは真空掃除機
の受信機に別の周波数、例えば光パルスとか無線パルス
で超音波パルスを送り返すことによって、超音波パルス
を検出したことを認識する。この電磁波が伝搬して戻る
時間は比較的に無視できる程度のものであり、パルスが
送信されてからトランスポンダーにより検出されるまで
の時間間隔から推測され、トランスポンダーまでの距離
d1が得られる。そして送信機20を原点としd1に等しい半
径を持った円に沿ったどこかにトランスポンダーが位置
することが明らかである。
ネージャー）が使用され、一部分はロボットを20ミリ秒
毎にガイドするため、そして一部分は位置付けのため
に、その装置のマイクロプロセッサー用の多数のサブル
ーチンを付加的に含んでいる。方位決定用の開始点とし
て使用され、それ自体の座標システムで原点を構成する
トランスポンダー31、つまり「ビーコン０」を除き全て
のトランスポンダーの位置は、ウォールトラッキングの
開始時点で、未知である。図６には、サウンドパルスが
「ビーコン３」、つまりトランスポンダー34によって登
録される開始位置が示されている。例えば、超音波パル
スが真空掃除機10の超音波送信機20からトランスポンダ
ー34まで伝搬する時間により、トランスポンダーまでの
距離を測定できる。次にトランスポンダーは真空掃除機
の受信機に別の周波数、例えば光パルスとか無線パルス
で超音波パルスを送り返すことによって、超音波パルス
を検出したことを認識する。この電磁波が伝搬して戻る
時間は比較的に無視できる程度のものであり、パルスが
送信されてからトランスポンダーにより検出されるまで
の時間間隔から推測され、トランスポンダーまでの距離
d1が得られる。そして送信機20を原点としd1に等しい半
径を持った円に沿ったどこかにトランスポンダーが位置
することが明らかである。
トランスポンダーを位置付ける１つの方法は仮定法に
よるものである。図７に描かれた仮定法は、各トランス
ポンダーのために、多数の、例えば４つの平行したカル
マンフィルターを使ってみることを意味する。（カルマ
ン方程式の完全な説明は、例えば、A.Gelb“Applied Op
timal Estimation",MIT Press,1975及びH.Sorenson“Ka
lman Filtering:Theory an Application",IEEE Press,1
985に述べられている。）更に他のタイプのフィルター
ももちろん利用できる。このように、これは図７におい
て、４つの異なる仮定に対応し、その１つが徐々に選ば
れる。トランスポンダー距離d1が得られると、各々のフ
ィルター内のトランスポンダーの初期の位置が（xrobot
＋ｄ1,yrobot）、（ｘrobot,yrobot＋d1）（ｘrobot,y
robot−d1）そして（xrobot−ｄ1,yrobot）に指定され
る。もしどのフィルターも収束しなければ、全ての仮定
が拒絶され、その方法が繰り返される。「最善の見積
り」を見い出した後、集められた全ての値が再び使用さ
れるが、逆の順序である新しい計算集合にこの値が使用
される。その後得られた結果は最初に得られたものより
高い精度を持っている。
よるものである。図７に描かれた仮定法は、各トランス
ポンダーのために、多数の、例えば４つの平行したカル
マンフィルターを使ってみることを意味する。（カルマ
ン方程式の完全な説明は、例えば、A.Gelb“Applied Op
timal Estimation",MIT Press,1975及びH.Sorenson“Ka
lman Filtering:Theory an Application",IEEE Press,1
985に述べられている。）更に他のタイプのフィルター
ももちろん利用できる。このように、これは図７におい
て、４つの異なる仮定に対応し、その１つが徐々に選ば
れる。トランスポンダー距離d1が得られると、各々のフ
ィルター内のトランスポンダーの初期の位置が（xrobot
＋ｄ1,yrobot）、（ｘrobot,yrobot＋d1）（ｘrobot,y
robot−d1）そして（xrobot−ｄ1,yrobot）に指定され
る。もしどのフィルターも収束しなければ、全ての仮定
が拒絶され、その方法が繰り返される。「最善の見積
り」を見い出した後、集められた全ての値が再び使用さ
れるが、逆の順序である新しい計算集合にこの値が使用
される。その後得られた結果は最初に得られたものより
高い精度を持っている。
トランスポンダーを位置付ける別の方法は、幾何学的
進路決定によって行われる。この方法も図７及び図８に
描かれており、２つの「脚」s1、s2が作られ、それがト
ランスポンダー距離d1、d2、d3と共にトランスポンダー
位置を三角法で計算するための基礎を形成するまでロボ
ットが移動するように作用する。それから進路決定が好
ましくはカルマンフィルターに対する初期の値を形成す
る。充分な精度を得るために、この方法はs1、s2が充分
な長さがあり、ある最小の角度で交差することを必要と
する。この方法は、測定された全ての位置１と２の間の
トランスポンダー距離を記憶しなければならない（それ
らは初期値が最終的に決定された後フィルタリングされ
る）ので、一部冗漫である。その上、好ましくない備品
と組み合わされた特定の外面的形態が、トランスポンダ
ーだけが時折見えることを暗示し、それは２本の「脚」
が発生していないことを知らせるかもしれない。
進路決定によって行われる。この方法も図７及び図８に
描かれており、２つの「脚」s1、s2が作られ、それがト
ランスポンダー距離d1、d2、d3と共にトランスポンダー
位置を三角法で計算するための基礎を形成するまでロボ
ットが移動するように作用する。それから進路決定が好
ましくはカルマンフィルターに対する初期の値を形成す
る。充分な精度を得るために、この方法はs1、s2が充分
な長さがあり、ある最小の角度で交差することを必要と
する。この方法は、測定された全ての位置１と２の間の
トランスポンダー距離を記憶しなければならない（それ
らは初期値が最終的に決定された後フィルタリングされ
る）ので、一部冗漫である。その上、好ましくない備品
と組み合わされた特定の外面的形態が、トランスポンダ
ーだけが時折見えることを暗示し、それは２本の「脚」
が発生していないことを知らせるかもしれない。
１つのトランスポンダー34の位置付けが図６に示され
ており、それによって、検出されるそれぞれのトランス
ポンダーのためにシーケンスを完全に実行しなければな
らない。かかるシーケンスの主な要素は、例えば、下記
のようである。
ており、それによって、検出されるそれぞれのトランス
ポンダーのためにシーケンスを完全に実行しなければな
らない。かかるシーケンスの主な要素は、例えば、下記
のようである。
ａ）ロボットはトランスポンダー31から動き、トランス
ポンダー34までの距離を得る。最初の測定値d1がサンプ
ル１で得られる。
ポンダー34までの距離を得る。最初の測定値d1がサンプ
ル１で得られる。
ｂ）４つのカルマンフィルターを備えた図（実際には図
示した実施例）において、マイクロプロセッサー内のフ
ィルタープログラムを開始する。各フィルターの初期位
置は半径d1の円上に均一に分布される。
示した実施例）において、マイクロプロセッサー内のフ
ィルタープログラムを開始する。各フィルターの初期位
置は半径d1の円上に均一に分布される。
ｃ）各々の新しいサンプルをそれぞれのフィルターに入
力する。図において、４つのフィルターは同じデータ
（サンプル１、２、３、...）と平行して操作する。
力する。図において、４つのフィルターは同じデータ
（サンプル１、２、３、...）と平行して操作する。
ｄ）サンプル１、２、３、...（トランスポンダー距
離）はロボット位置と共に記憶される。これらは後に最
善の仮定のフィルタリングを繰り返す時に使用される。
離）はロボット位置と共に記憶される。これらは後に最
善の仮定のフィルタリングを繰り返す時に使用される。
ｅ）フィルターが一部構築され（所定の精度に達す
る）、一部収束されるまで、つまり、予想されたトラン
スポンダー距離と測定されたトランスポンダー距離との
差の留数が所定の値以下になるまで、フィルタリングを
続ける。
る）、一部収束されるまで、つまり、予想されたトラン
スポンダー距離と測定されたトランスポンダー距離との
差の留数が所定の値以下になるまで、フィルタリングを
続ける。
ｆ）最善の仮定の結果は見込みに関してはチェックされ
る。その後トランスポンダーの初期値として最善の仮定
の出力データで再フィルタリングを行い、それによって
より正確な精度が得られる。最後にトランスポンダー位
置を（例えば、マップイメージの形態で）航行部分に送
り、ロボットの位置付けのために使用する。
る。その後トランスポンダーの初期値として最善の仮定
の出力データで再フィルタリングを行い、それによって
より正確な精度が得られる。最後にトランスポンダー位
置を（例えば、マップイメージの形態で）航行部分に送
り、ロボットの位置付けのために使用する。
ロボットが部屋を一周し終わると、図示した実施例に
おける全てのトランスポンダーの位置が部屋の壁で制限
されている「マップイメージ」に優れた精度で入力さ
れ、また近接範囲用の超音波システムがこの一周の間に
発見した可能性のある他の障害物も入力される。この
後、ロボットが部屋の全表面をカバーするように計算さ
れたパターンに従って、そのマップイメージにより、そ
の掃除機能を開始する。
おける全てのトランスポンダーの位置が部屋の壁で制限
されている「マップイメージ」に優れた精度で入力さ
れ、また近接範囲用の超音波システムがこの一周の間に
発見した可能性のある他の障害物も入力される。この
後、ロボットが部屋の全表面をカバーするように計算さ
れたパターンに従って、そのマップイメージにより、そ
の掃除機能を開始する。
この移動パターンは、進路発生モジュールによって作
られ、多数のセグメントに分けられる通路に従う。これ
らのセグメントは直線または弓形のどちらかである。進
路トラッキングでは３つの座標系が使用される。
られ、多数のセグメントに分けられる通路に従う。これ
らのセグメントは直線または弓形のどちらかである。進
路トラッキングでは３つの座標系が使用される。
＊部屋をカバーし、最初の参照トランスポンダーに原点
を置いた１つの固定された部屋座標系、 ＊車両参照点、つまり望ましくはその中心に原点を置い
た１つの車両固定座標系、そして ＊部屋の中で動かされるセグメントの位置を提供する１
つのセグメント固定座標系。
を置いた１つの固定された部屋座標系、 ＊車両参照点、つまり望ましくはその中心に原点を置い
た１つの車両固定座標系、そして ＊部屋の中で動かされるセグメントの位置を提供する１
つのセグメント固定座標系。
全ての計算は、整数の算術を使用する図示した実施例
において実行されており、それによって下記の表に従っ
てスケーリングが応用される。「スケーリング」とは、
最も重要でないビット値を意味し、一方「語の長さ」は
量を表すために使用されるビット数を意味する。
において実行されており、それによって下記の表に従っ
てスケーリングが応用される。「スケーリング」とは、
最も重要でないビット値を意味し、一方「語の長さ」は
量を表すために使用されるビット数を意味する。
量 スケーリング 語の長さ
距離 1mm 16
角度 90゜/1024 16
位置 1mm 16
時間 1ms 32
本発明の方法及びシステムの望ましい実施例におい
て、反射された超音波を受信するために真空掃除機10の
前方ケースに配置される多数の受信手段によって、ロボ
ットの前の近接領域を感知するために、同じ超音波パル
スが当然の結果として使用される。かかる各々の受信手
段は時間スロット内で操作し、それは、例えば、超音波
パルスの送信の後、すぐ近くの領域に対応し、部屋の最
初の調査のための一周では発見されなかった付加的な障
害物を発見する働きをする。加えて、少なくともこれら
の受信手段のうちの１つは、最初の調査のために右回り
に回転しているときは、左側にある壁の周囲を制御する
ために使用される。超音波レーダーが衝突の危険がある
障害物を発見した時には、例えば、図示した実施例のロ
ボットはその速度を0.4m/sから、例えば、0.1m/sに落と
す。この速度では、機械式センサー21は障害物にぶつか
るかもしれず、機械式センサーの弾力のある距離内にロ
ボットを停止させるための時間が残されている。
て、反射された超音波を受信するために真空掃除機10の
前方ケースに配置される多数の受信手段によって、ロボ
ットの前の近接領域を感知するために、同じ超音波パル
スが当然の結果として使用される。かかる各々の受信手
段は時間スロット内で操作し、それは、例えば、超音波
パルスの送信の後、すぐ近くの領域に対応し、部屋の最
初の調査のための一周では発見されなかった付加的な障
害物を発見する働きをする。加えて、少なくともこれら
の受信手段のうちの１つは、最初の調査のために右回り
に回転しているときは、左側にある壁の周囲を制御する
ために使用される。超音波レーダーが衝突の危険がある
障害物を発見した時には、例えば、図示した実施例のロ
ボットはその速度を0.4m/sから、例えば、0.1m/sに落と
す。この速度では、機械式センサー21は障害物にぶつか
るかもしれず、機械式センサーの弾力のある距離内にロ
ボットを停止させるための時間が残されている。
近接感知システムの詳細な説明
図示された望ましい実施例での近接感知システムは、
１つの送信部材とマイクロフォン素子の形態をした５個
の受信手段を備えた超音波レーダーとして構築される。
１つの送信部材とマイクロフォン素子の形態をした５個
の受信手段を備えた超音波レーダーとして構築される。
換言すれば、幾つかの同時モノスタティックノンコヒ
ーレント感知システムで操作される他の装置とは逆に、
本装置はコヒーレントバイスタティックレーダーとして
操作する。マイクロプロセッサーは超音波パルスの送信
時間を決定する。パルス長は信号プロセッサーによって
決定され、それは送信部材を35kHzの１期間または数期
間まで励起する。次のパルスまたは掃引パルス（チャー
プ信号）が約100ミリ秒の後に送信される。この時間間
隔は完全な超音波レーダーサイクルに対応し、それは次
のパルスが送信される前に、可能性のあるターゲットの
位置が計算され、報告されることを意味する。
ーレント感知システムで操作される他の装置とは逆に、
本装置はコヒーレントバイスタティックレーダーとして
操作する。マイクロプロセッサーは超音波パルスの送信
時間を決定する。パルス長は信号プロセッサーによって
決定され、それは送信部材を35kHzの１期間または数期
間まで励起する。次のパルスまたは掃引パルス（チャー
プ信号）が約100ミリ秒の後に送信される。この時間間
隔は完全な超音波レーダーサイクルに対応し、それは次
のパルスが送信される前に、可能性のあるターゲットの
位置が計算され、報告されることを意味する。
マイクロフォン信号は受信された信号の振幅復調の
後、40kHzで各々サンプリングされる。チャネル毎のサ
ンプル数は200に制限される。これは５ミリ秒の時間ま
たは音速が340m/sに指定される場合は、170cmの音響伝
搬路に対応する。
後、40kHzで各々サンプリングされる。チャネル毎のサ
ンプル数は200に制限される。これは５ミリ秒の時間ま
たは音速が340m/sに指定される場合は、170cmの音響伝
搬路に対応する。
各マイクロフォン信号の検出は別個に行われる。検出
時間は図９に従って、送信素子からマイクロフォンＭま
での反射点R1を介した伝搬時間T1＋T2に対応し、それは
伝搬路に対応する。T1は送信機Ｓから反射点R1までの信
号の伝搬時間に対応し、T2は反射点R1から受信機Ｍまで
の信号の伝搬時間に対応する。この伝搬幾何学は各チャ
ネルにとって、各々の楕円の焦点に送信機と受信機を持
つ楕円に等しく、図６の類推において、トランスポンダ
ーの位置に関する楕円上のターゲットに等しい。受信機
の異なる位置で異なる楕円が得られ、それはポイントR1
において互いに交差する。
時間は図９に従って、送信素子からマイクロフォンＭま
での反射点R1を介した伝搬時間T1＋T2に対応し、それは
伝搬路に対応する。T1は送信機Ｓから反射点R1までの信
号の伝搬時間に対応し、T2は反射点R1から受信機Ｍまで
の信号の伝搬時間に対応する。この伝搬幾何学は各チャ
ネルにとって、各々の楕円の焦点に送信機と受信機を持
つ楕円に等しく、図６の類推において、トランスポンダ
ーの位置に関する楕円上のターゲットに等しい。受信機
の異なる位置で異なる楕円が得られ、それはポイントR1
において互いに交差する。
検出可能な物体までの方向（ｘ、ｙ、ｚ）を設定する
ために、幾つかのマイクロフォンが利用される。図10に
おいて、図示した実施例として、部分的に上面図で、部
分的に拡大側面図で、可動車両上の送信素子及びマイク
ロフォン素子の位置のための適切な幾何が表示されてい
る。図の座標系はターゲット位置の計算のために利用さ
れる。ターゲット位置はｘとｙの座標を持った航行機能
に与えられる。全体で200のターゲットを報告できる。
ために、幾つかのマイクロフォンが利用される。図10に
おいて、図示した実施例として、部分的に上面図で、部
分的に拡大側面図で、可動車両上の送信素子及びマイク
ロフォン素子の位置のための適切な幾何が表示されてい
る。図の座標系はターゲット位置の計算のために利用さ
れる。ターゲット位置はｘとｙの座標を持った航行機能
に与えられる。全体で200のターゲットを報告できる。
ターゲット検出のためのアルゴリズムは受信された信
号に立ち上がりフランクが検出されることを暗示する。
号に立ち上がりフランクが検出されることを暗示する。
１つのサンプルは、浮動しきい値と固定されたマージ
ナルによって作られる信号レベルと比較される。サンプ
ルがこの検出レベルを越えている場合、検出が行われ、
サンプルを１に設定し、そうでない場合は０に設定す
る。浮動しきい値は信号の低域フィルタリングである。
ナルによって作られる信号レベルと比較される。サンプ
ルがこの検出レベルを越えている場合、検出が行われ、
サンプルを１に設定し、そうでない場合は０に設定す
る。浮動しきい値は信号の低域フィルタリングである。
図11は、受信された信号が１つのチャネルのために持
っている外見の例を表示している。受信されたレベル以
外は実線で書かれており、更に、作られたしきい値レベ
ルも点線によって示されている。検出値はダッシュ線で
記されている。最初の検出は送信素子からマイクロフォ
ン素子までの直線路から始まり、第２の検出はターゲッ
ト反射から始まる。浮動しきい値はパルスに存在する呼
出信号を検出するのを避けるためである。それに加え
て、このしきい値の設定は、振幅対時間の変化が同様に
作用する限り、チャネル間の振幅レベルの差はあまり重
要ではないことを暗示している。
っている外見の例を表示している。受信されたレベル以
外は実線で書かれており、更に、作られたしきい値レベ
ルも点線によって示されている。検出値はダッシュ線で
記されている。最初の検出は送信素子からマイクロフォ
ン素子までの直線路から始まり、第２の検出はターゲッ
ト反射から始まる。浮動しきい値はパルスに存在する呼
出信号を検出するのを避けるためである。それに加え
て、このしきい値の設定は、振幅対時間の変化が同様に
作用する限り、チャネル間の振幅レベルの差はあまり重
要ではないことを暗示している。
サンプルが検出される時、以前のサンプルも「１」に
設定される。図11において、例えば、サンプル63で検出
が行われる場合、サンプル62と63が「１」に設定され
る。この方法で、１回の検出が２つのサンプルに対応
し、位置付けを粗野なものにする。ターゲットエコーが
最終的に検出されると、図11に示された実線信号レベル
は付加的な検出が認められる前に、点線しきい値レベル
以下に低下する。
設定される。図11において、例えば、サンプル63で検出
が行われる場合、サンプル62と63が「１」に設定され
る。この方法で、１回の検出が２つのサンプルに対応
し、位置付けを粗野なものにする。ターゲットエコーが
最終的に検出されると、図11に示された実線信号レベル
は付加的な検出が認められる前に、点線しきい値レベル
以下に低下する。
検出後、信号ベクトルは多くの「１」と「０」で構成
され、それによって「１」が検出に対応する。各検出は
時間に対応する。この時間は、図９によれば、楕円の各
々の焦点に送信機Ｓと受信機Ｍを備えた楕円上の位置に
対応する。
され、それによって「１」が検出に対応する。各検出は
時間に対応する。この時間は、図９によれば、楕円の各
々の焦点に送信機Ｓと受信機Ｍを備えた楕円上の位置に
対応する。
５つのチャネルから楕円間の交差を計算することによ
って、ターゲットの位置を概算することができる。しか
しながら、この計算はきびしいものである。位置付けは
もっと簡単な方法で行うことができる。超音波レーダー
に関する要求は、ロボットの前及び側面の領域内でター
ゲットを検出し、位置決めすべきであるというものであ
る。この領域はｘとｙ方向における限界によって限定さ
れ、指摘される。
って、ターゲットの位置を概算することができる。しか
しながら、この計算はきびしいものである。位置付けは
もっと簡単な方法で行うことができる。超音波レーダー
に関する要求は、ロボットの前及び側面の領域内でター
ゲットを検出し、位置決めすべきであるというものであ
る。この領域はｘとｙ方向における限界によって限定さ
れ、指摘される。
図12aと12bにおいて、１つの前部分、１つの左部分及
び１つの右側部分から成る図示された望ましい実施例の
領域分割を示している。各々の領域は可能性のあるター
ゲット位置の四角に仕切られたポイントスクリーンに分
割される。プログラムコードではこれらのポイント間の
距離が与えられる。スクリーンの分解能はｘとｙ方向に
おいて同じ様に任意に選択される。全てのポイントで、
ターゲットが存在するか否かの決定が行われる。前領域
が図12aにおいて４つの定数で拡大されるのと同じ方法
で、側面領域が図12bにおいて４つの定数で拡大され
る。アルゴリズムの操作を表示するため、図13は図12a
のスクリーンポイントの１つを表示している。
び１つの右側部分から成る図示された望ましい実施例の
領域分割を示している。各々の領域は可能性のあるター
ゲット位置の四角に仕切られたポイントスクリーンに分
割される。プログラムコードではこれらのポイント間の
距離が与えられる。スクリーンの分解能はｘとｙ方向に
おいて同じ様に任意に選択される。全てのポイントで、
ターゲットが存在するか否かの決定が行われる。前領域
が図12aにおいて４つの定数で拡大されるのと同じ方法
で、側面領域が図12bにおいて４つの定数で拡大され
る。アルゴリズムの操作を表示するため、図13は図12a
のスクリーンポイントの１つを表示している。
図13は上から見た時の、例えば、スクリーンポイント
x3、y3から見た時の幾何学的形態の外観を示している。
この基本的な考察において、思考ターゲットは反射が常
に予想される結果を生じるシリンダーであると仮定す
る。他のターゲットのためにも幾何学的形態を予想する
ことができ、その場合反射される縦の波面は、例えば、
物体の２つの表面から同時に反射される波の間におこる
消去により、常に受信機に戻るとは限らないという危険
性があるだろう。選択されたポイントの位置は公知であ
り、それは、図13においては、送信機までの距離Rsが計
算されるということに導く。
x3、y3から見た時の幾何学的形態の外観を示している。
この基本的な考察において、思考ターゲットは反射が常
に予想される結果を生じるシリンダーであると仮定す
る。他のターゲットのためにも幾何学的形態を予想する
ことができ、その場合反射される縦の波面は、例えば、
物体の２つの表面から同時に反射される波の間におこる
消去により、常に受信機に戻るとは限らないという危険
性があるだろう。選択されたポイントの位置は公知であ
り、それは、図13においては、送信機までの距離Rsが計
算されるということに導く。
マイクロフォンの位置も公知であり、定数としてプロ
グラムコードに入力され、所望される場合には、R1から
R5は計算され得ることを暗示する。RsをR1〜R5に加える
ことによって５つの距離が得られる。
グラムコードに入力され、所望される場合には、R1から
R5は計算され得ることを暗示する。RsをR1〜R5に加える
ことによって５つの距離が得られる。
正しいサンプル数を得るために、距離は送信機と受信
機間の高さの差により補償されなければならず、それに
よって図14は幾何学の１例を表示している。
機間の高さの差により補償されなければならず、それに
よって図14は幾何学の１例を表示している。
実際の伝搬路R'は以下の式によって与えられる。
式中、R'は高さの補償を含む実際の伝搬路であり、ｈ
は送信機素子とマイクロフォン素子間の高さであり、Ｒ
はRs＋Rmに等しく、ｍは１、２、３、４、５である。
は送信機素子とマイクロフォン素子間の高さであり、Ｒ
はRs＋Rmに等しく、ｍは１、２、３、４、５である。
上記の式は確立されている技術により、各チャネルに
対して１回づつ、実行の際に２次のオーダーの多項式に
よって近似される。各々の距離は検出後に記憶される１
つの信号ベクトルにおいてサンプル数に対応する。伝搬
路は以下の式によって実際のマイクロフォン用のサンプ
ル数に転換される。
対して１回づつ、実行の際に２次のオーダーの多項式に
よって近似される。各々の距離は検出後に記憶される１
つの信号ベクトルにおいてサンプル数に対応する。伝搬
路は以下の式によって実際のマイクロフォン用のサンプ
ル数に転換される。
式中Nsはサンプル数であり、R'は幾何学的距離であ
り、ｖは音速であり、fsはサンプリング周波数である。
り、ｖは音速であり、fsはサンプリング周波数である。
また、受信機チャネルにおける遅延のために補償が含
まれなければならない。Ｎ＝Ns＋Nd、式中Ｎは実際のサ
ンプルであり、Nsは計算されるサンプル数であり、Ndは
測定される遅延である。
まれなければならない。Ｎ＝Ns＋Nd、式中Ｎは実際のサ
ンプルであり、Nsは計算されるサンプル数であり、Ndは
測定される遅延である。
条件として、セルがターゲットを含んでいようと、含
んでいなかろうと、企図されるセルに対応するサンプル
のための検出を含まなければならない観察済みのチャネ
ルがどれほどあるかが述べられている。例において考え
られるマイクロフォンの数は１と５の間で選択可能であ
り、航行機能によって選択される。
んでいなかろうと、企図されるセルに対応するサンプル
のための検出を含まなければならない観察済みのチャネ
ルがどれほどあるかが述べられている。例において考え
られるマイクロフォンの数は１と５の間で選択可能であ
り、航行機能によって選択される。
アルゴリズムは条件が満たされる（ターゲットが検出
される）場合に、あるいは条件が遂行され得ない（ター
ゲットが検出されない）ことが解るとすぐに、次の計算
ポイントに進む。例において、最大５つのマイクロフォ
ンで前方方向が調査された後、側面領域が最大３つのマ
イクロフォンを用いて調査される。
される）場合に、あるいは条件が遂行され得ない（ター
ゲットが検出されない）ことが解るとすぐに、次の計算
ポイントに進む。例において、最大５つのマイクロフォ
ンで前方方向が調査された後、側面領域が最大３つのマ
イクロフォンを用いて調査される。
上述のようにサンプル数の計算のために、右半分と左
半分の平面間に存在する対称が利用される。右半分の平
面は対応するセルとマイクロフォンのために同じサンプ
ル数を与えるので、左半分の平面用のサンプル数を計算
するだけで充分である。
半分の平面間に存在する対称が利用される。右半分の平
面は対応するセルとマイクロフォンのために同じサンプ
ル数を与えるので、左半分の平面用のサンプル数を計算
するだけで充分である。
ターゲット位置が記憶され、要求があれば、航行機能
に送られる。
に送られる。
レーダーアルゴリズムが関連データを作成するため
に、多数の定数に値が与えられなければならない、つま
り、ロボットのマイクロプロセッサー用の現行のサブル
ーチンを初期設定しなければならない。レーダーアルゴ
リズムが操作を開始すべき時には、以下の入力データが
存在しなければならない： ＊送信機に関連するマイクロフォン位置、それは原点
（0,0,0）に位置すると仮定される。（必ずしもロボッ
トの原点ではない）。マイクロフォン位置のｚ座標は、
サンプル数の計算において補正多項式として実行され
る。
に、多数の定数に値が与えられなければならない、つま
り、ロボットのマイクロプロセッサー用の現行のサブル
ーチンを初期設定しなければならない。レーダーアルゴ
リズムが操作を開始すべき時には、以下の入力データが
存在しなければならない： ＊送信機に関連するマイクロフォン位置、それは原点
（0,0,0）に位置すると仮定される。（必ずしもロボッ
トの原点ではない）。マイクロフォン位置のｚ座標は、
サンプル数の計算において補正多項式として実行され
る。
＊どの領域が企図されているか。
＊企図された領域の分解能。
＊測定された時間遅延。
＊距離の転換−サンプル。
測定されたデータ
＊利用できるチャネルからのサンプルベクトル（例えば
５）。
５）。
以下のパラメーターは航行機能から制御される。
＊前方方向の近接感知において使用されるマイクロフォ
ン数（例では最大５）。
ン数（例では最大５）。
＊前方方向における現行のセル用の検出を含まなければ
ならない最低のチャネル数に対する需要。
ならない最低のチャネル数に対する需要。
＊検出のためのマージナル。
＊側面領域の近接感知のために使用されるマイクロフォ
ン数。
ン数。
＊側面領域における現行のセル用の検出を含まなければ
ならない最低のチャネル数に対する需要。
ならない最低のチャネル数に対する需要。
以下の出力データが得られるであろう。
＊座標ｘ、ｙ及びｚにおけるターゲット位置。最大200
のターゲットが１つのパルス掃引から報告され得る（信
号プロセッサーの性能によって制限される）。航行機能
からの初期設定後に送信が行われる。
のターゲットが１つのパルス掃引から報告され得る（信
号プロセッサーの性能によって制限される）。航行機能
からの初期設定後に送信が行われる。
発明によれば、好ましくは、マイクロフォンを傾斜し
た面に、あるいは適切に湾曲した基準線に沿って置くこ
とによって、ターゲットの高さに関する情報が伝搬路の
比較によって得られる。なぜなら、関係するターゲット
からのエコーを指示する全てのマイクロフォンから測定
される路がターゲットの概算された位置と一致しなけれ
ばならないからである。図示した実施例の湾曲した基準
線はロボットの円形形状によって自然な方法で決定され
る。もちろん、このマイクロフォンを含む表面は、同時
に傾斜するように設計されてもよい。このように、ター
ゲット用の高さを導入し、このための伝搬路を補正する
ことにより、そのために各受信手段またはマイクロフォ
ンにおける全ての測定された距離が一致する高さが得ら
れ、それによって、ターゲットまでの距離を除き、ロボ
ットによって横切られる表面上にターゲットがあるかど
うかの判断が得られる。この高さ分解能は更に、少なく
とも１つの受信手段を残りの受信手段に対して高さが異
なるように配置することによって改善される。望ましい
実施例では、例えば、マイクロフォン１と５が、各々
（図13）残りのマイクロフォン２、３、４より高い位置
に置かれる。
た面に、あるいは適切に湾曲した基準線に沿って置くこ
とによって、ターゲットの高さに関する情報が伝搬路の
比較によって得られる。なぜなら、関係するターゲット
からのエコーを指示する全てのマイクロフォンから測定
される路がターゲットの概算された位置と一致しなけれ
ばならないからである。図示した実施例の湾曲した基準
線はロボットの円形形状によって自然な方法で決定され
る。もちろん、このマイクロフォンを含む表面は、同時
に傾斜するように設計されてもよい。このように、ター
ゲット用の高さを導入し、このための伝搬路を補正する
ことにより、そのために各受信手段またはマイクロフォ
ンにおける全ての測定された距離が一致する高さが得ら
れ、それによって、ターゲットまでの距離を除き、ロボ
ットによって横切られる表面上にターゲットがあるかど
うかの判断が得られる。この高さ分解能は更に、少なく
とも１つの受信手段を残りの受信手段に対して高さが異
なるように配置することによって改善される。望ましい
実施例では、例えば、マイクロフォン１と５が、各々
（図13）残りのマイクロフォン２、３、４より高い位置
に置かれる。
図示した実施例では、近接感知装置は、半径40cmの前
方に向けられた環状扇形の約200゜以内の障害物を「見
る」。近接感知のために、それは送信された音パルスの
後の３ミリ秒の受信時間に対応する。これは更に、次の
超音波パルスが送信される前に、データを処理し、解釈
し、記憶するため、プロセッサーシステムが別の97ミリ
秒を持っていることを意味する。加えて、前述のトラン
スポンダーも、例えば、IR信号によって応答を送る前に
一定の時間を待つ。それが、トランスポンダーからの信
号が現われ始める前に、プロセッサーシステムが近接感
知システム用のデータの処理のために、超音波パルスの
後の40ミリ秒のオーダーを利用する理由である。換言す
れば、送信された音パルスがトランスポンダーによって
検出された後、トランスポンダーの応答が40〜95ミリ秒
間の信号周波数用の受信手段に届くであろう。図示した
実施例において、この応答のための受信機手段は超音波
レーダー送信機素子20の上に置かれる（図１）。超音波
用に使用されるアルゴリズムによる物体までの近接感知
距離の分解能は5mm以上であるという目標を持ってい
る。
方に向けられた環状扇形の約200゜以内の障害物を「見
る」。近接感知のために、それは送信された音パルスの
後の３ミリ秒の受信時間に対応する。これは更に、次の
超音波パルスが送信される前に、データを処理し、解釈
し、記憶するため、プロセッサーシステムが別の97ミリ
秒を持っていることを意味する。加えて、前述のトラン
スポンダーも、例えば、IR信号によって応答を送る前に
一定の時間を待つ。それが、トランスポンダーからの信
号が現われ始める前に、プロセッサーシステムが近接感
知システム用のデータの処理のために、超音波パルスの
後の40ミリ秒のオーダーを利用する理由である。換言す
れば、送信された音パルスがトランスポンダーによって
検出された後、トランスポンダーの応答が40〜95ミリ秒
間の信号周波数用の受信手段に届くであろう。図示した
実施例において、この応答のための受信機手段は超音波
レーダー送信機素子20の上に置かれる（図１）。超音波
用に使用されるアルゴリズムによる物体までの近接感知
距離の分解能は5mm以上であるという目標を持ってい
る。
加えて、近接感知装置には受信手段の列の少なくとも
１つの受信手段の上に吸収体またはスクリーンが設けら
れ、それによって吸収体またはスクリーンが上及び／も
しくは側面からの望ましくない反射を減衰させ、受信手
段上の出窓として作用する。図示した実施例におけるこ
の吸収体またはスクリーンはその視界を上向きに制限す
るため、受信手段の上に置かれる単に小さな板である。
この板が吸収体またはスクリーンとして作用するかどう
かは、主としてその板が製造される材料の機能である。
１つの受信手段の上に吸収体またはスクリーンが設けら
れ、それによって吸収体またはスクリーンが上及び／も
しくは側面からの望ましくない反射を減衰させ、受信手
段上の出窓として作用する。図示した実施例におけるこ
の吸収体またはスクリーンはその視界を上向きに制限す
るため、受信手段の上に置かれる単に小さな板である。
この板が吸収体またはスクリーンとして作用するかどう
かは、主としてその板が製造される材料の機能である。
この装置は、例えばロボットが正確に通るのを許すよ
うな高さである家具の下を通る時に無くてはならないも
ので、それによってロボットの直接近接した周囲内でエ
コーが発生し、そうでなければそのエコーを正確に位置
付けるのが困難であろう。既に述べられたことによれ
ば、ロボットは衝突の危険を意味する物体を発見した
時、減速する。この場合、臨界範囲内に存在するエコー
にも関わらず、減速をすることは絶対的に必要なことと
は限らない。受信機には、別のエコーの外観を与える出
窓が設けられているため、プロセッサーはエコーがロボ
ットの上の表面から来るのかどうかを判断することがで
きるであろう。なぜなら、通常の高さの分解能がロボッ
トの前方の扇形内に来るエコーのために主として作用す
るからである。
うな高さである家具の下を通る時に無くてはならないも
ので、それによってロボットの直接近接した周囲内でエ
コーが発生し、そうでなければそのエコーを正確に位置
付けるのが困難であろう。既に述べられたことによれ
ば、ロボットは衝突の危険を意味する物体を発見した
時、減速する。この場合、臨界範囲内に存在するエコー
にも関わらず、減速をすることは絶対的に必要なことと
は限らない。受信機には、別のエコーの外観を与える出
窓が設けられているため、プロセッサーはエコーがロボ
ットの上の表面から来るのかどうかを判断することがで
きるであろう。なぜなら、通常の高さの分解能がロボッ
トの前方の扇形内に来るエコーのために主として作用す
るからである。
更に近接感知を改善するために、その受信機手段には
信号減衰可能性、例えば−20dBが提供され、それは近接
して置かれたターゲットからのエコーが強くなって、受
信手段が飽和される危険がある時にスイッチが入れられ
る。
信号減衰可能性、例えば−20dBが提供され、それは近接
して置かれたターゲットからのエコーが強くなって、受
信手段が飽和される危険がある時にスイッチが入れられ
る。
当業者であれば、添付クレームによって限定される本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に様
々な修正及び変更を加えられることが理解できるであろ
う。
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に様
々な修正及び変更を加えられることが理解できるであろ
う。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−273334（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−249076（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−245216（ＪＰ，Ａ)
米国特許4638445（ＵＳ，Ａ)
欧州特許出願公開351807（ＥＰ，Ａ
１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 15/00 - 15/93
G01S 7/52 - 7/64
G05D 1/02
Claims (18)
- 【請求項１】車輪とモーターが備えられ、その上特殊な
機能を実行するための手段を有した自律した装置（10）
用の近接感知方法であって、この装置は、近接方位決定
とマイクロプロセッサーシステムの形態で装置をガイド
するための手段と、少なくとも送信手段と受信手段から
成る近接感知システムとから成り、 遅い伝搬を持つ波が感知システムの送信手段から送信さ
れ、それによって前記マイクロプロセッサーシステムに
より、所定の時間スロットの間、一定の近接領域に対応
して、前記マイクロプロセッサーにデジタル信号を提供
するため信号インターフェイスが適切に設けられる多数
の受信手段を介して、前記遅い伝搬の波から反射が検出
され、こうしてコヒーレントバイスタティックシステム
を形成し、 前記遅い伝搬の波は連続した扇形内で装置の通常の移動
方向に送信され、 前記バイスタティックシステムの前記受信手段は、簡単
な方法で前記遅い伝搬の波を反射する障害物に対する三
次元方向を得るために、傾斜した面に、または好ましく
は湾曲した基準線に沿って配置され、 それによって、前記マイクロプロセッサーシステムによ
る近接領域内で方向付けがなされ、所定の時間スロット
内でこの波周波数上で反射された応答のデジタル処理か
らガイダンスを得る装置の付加的な自動運動において、
連続的に利用されることを特徴とする。 - 【請求項２】三次元分解能を改善するために、付加的に
少なくとも幾つかの前記受信手段が、残りの受信手段に
対して高さが異なるように配置されることを特徴とする
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】上から及び／もしくは側面からの望ましく
ない反射を減衰させるために、前記自律した装置には受
信手段の列にある少なくとも１つの受信手段の上に吸収
体が設けられ、前記吸収体は受信手段の上の出窓として
作用することを特徴とする請求項１または２に記載の方
法。 - 【請求項４】上から及び／もしくは側面からの望ましく
ない反射を減衰させるために、前記自律した装置には受
信手段の列にある少なくとも１つの受信手段の上にスク
リーンが設けられ、前記スクリーンは受信手段の上の出
窓として作用することを特徴とする請求項１、２または
３に記載の方法。 - 【請求項５】前記遅い伝搬の波は縦の音響波から成るこ
とを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記
載の方法。 - 【請求項６】前記遅い伝搬の波は超音波の範囲内の周波
数を持つ音響波から成ることを特徴とする請求項１から
５のうちいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】前記装置に近接する障害物を感知するため
に送信される前記遅い伝搬の波は、短い規則的に繰り返
されるパルスまたはその代わりに繰り返される掃引パル
ス（チャープ信号）から成ることを特徴とする請求項１
から６のうちいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項８】前記受信手段の列の各々の側にある最も外
側の受信手段は、受信システムの残りの受信手段に対し
て高さが異なるように配置されることを特徴とする請求
項１から７のうちいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項９】前記受信手段は、遅い伝搬の波の周波数に
採用されるマイクロフォン素子から成ることを特徴とす
る請求項１から８のうちいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１０】車輪とモーターが備えられ、その上特殊
な機能を実行するための手段を有した自律した装置用の
近接感知システムであって、この装置は近接方位決定と
マイクロプロセッサーシステムの形態で装置をガイドす
るための手段と、少なくとも送信手段と受信手段から成
る近接感知システムとから成り、 前記送信手段は遅い伝搬を持つ波を送信し、前記マイク
ロプロセッサーシステムは、特定の近接領域に対応する
所定の時間スロットの間に、前記マイクロプロセッサー
にデジタル信号を提供するために適切に信号インターフ
ェイスが設けられ、受信システムの受信手段を介して、
異なる障害物から前記遅い伝搬を持つ波の反射を記録
し、こうしてコヒーレントバイスタティックシステムを
形成しており、 前記送信手段は連続した扇形内でこの遅い伝搬の波を装
置の通常の移動方向に送信し、 前記受信システムの受信手段は、前記遅い伝搬の波を反
射した障害物に対する方向分解能を得るために、傾斜し
た面、または好ましくは湾曲した基準線に沿って配置さ
れ、 それによって前記マイクロプロセッサーシステムを用い
て、所定の時間スロット内で反射された応答のデジタル
処理により、自動化された動きにおいて障害物を避ける
ために連続して前記装置を前記マイクロプロセッサーを
介してガイドするため、近接領域内で方位決定基準を作
ることを特徴とする。 - 【請求項１１】三次元分解能を改良するために、付加的
に少なくとも幾つかの前記受信手段が、残りの受信手段
に対して高さが異なるように配置されることを特徴とす
る請求項10に記載のシステム。 - 【請求項１２】前記自律した装置には受信手段の列の少
なくとも１つの受信手段の上に吸収体が設けられ、前記
吸収体は、上から及び／もしくは側面からの望ましくな
い反射を減衰させ、また受信手段の上の出窓として同様
に作用することを特徴とする請求項10または11に記載の
システム。 - 【請求項１３】前記自律した装置には受信手段の列の少
なくとも１つの受信手段の上にスクリーンが設けられ、
前記スクリーンは上から及び／もしくは側面からの望ま
しくない反射を減衰させ、また受信手段の上の出窓とし
て同様に作用することを特徴とする請求項10、11または
12に記載のシステム。 - 【請求項１４】前記受信手段の列の各々の側にある最も
外側の受信手段は、受信システムの残りの受信手段に対
して高さが異なるように配置されることを特徴とする請
求項10から13のうちいずれか１項に記載のシステム。 - 【請求項１５】前記遅い伝搬の波は縦の音響波から成る
ことを特徴とする請求項10から14のうちいずれか１項に
記載のシステム。 - 【請求項１６】前記遅い伝搬の波は超音波の範囲内の周
波数を持つ音響波から成ることを特徴とする請求項10か
ら14のうちいずれか１項に記載のシステム。 - 【請求項１７】前記装置に近接する障害物を感知するた
めに送信される前記遅い伝搬の波は、短い規則的に繰り
返されるパルスまたはその代わりに繰り返される掃引パ
ルス（チャープ信号）から成ることを特徴とする請求項
10から14のうちいずれか１項に記載のシステム。 - 【請求項１８】前記受信手段は遅い伝搬の波の周波数に
採用されるマイクロフォン素子から成ることを特徴とす
る請求項10から14のうちいずれか１項に記載のシステ
ム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9401061-8 | 1994-03-29 | ||
| SE9401061A SE502834C2 (sv) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Förfarande och anordning för avkänning av hinder vid självgående anordning |
| PCT/SE1995/000330 WO1995026512A1 (en) | 1994-03-29 | 1995-03-28 | Method and device for sensing of obstacles for an autonomous device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09511060A JPH09511060A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3480576B2 true JP3480576B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=20393470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52512795A Expired - Lifetime JP3480576B2 (ja) | 1994-03-29 | 1995-03-28 | 自律した装置のために障害物を感知する方法及び装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5867800A (ja) |
| EP (1) | EP0753160B1 (ja) |
| JP (1) | JP3480576B2 (ja) |
| AU (1) | AU689571B2 (ja) |
| CA (1) | CA2186223A1 (ja) |
| DE (1) | DE69520736T2 (ja) |
| ES (1) | ES2156940T3 (ja) |
| SE (1) | SE502834C2 (ja) |
| WO (1) | WO1995026512A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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