JPH05341031A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
- Publication number
- JPH05341031A JPH05341031A JP14775592A JP14775592A JPH05341031A JP H05341031 A JPH05341031 A JP H05341031A JP 14775592 A JP14775592 A JP 14775592A JP 14775592 A JP14775592 A JP 14775592A JP H05341031 A JPH05341031 A JP H05341031A
- Authority
- JP
- Japan
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- unit
- receiving
- moving
- transmitting
- ultrasonic wave
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的な駆動部を有さず、且つ、特別の超音
波センサを用いることにより安価で高精度な位置検出を
することができる位置検出装置を提供すること。 【構成】 無指向性の超音波発信部7 と受信部8 との
内、その何れか一方が移動部1 側に設けられ、他方が固
定部側に設けられており、該固定部側の発信部または受
信部は離れた位置に少なくとも２ヵ所設けられており、
かつ、前記発信部7からの超音波を受信部8 で受信する
ことにより前記発信部7 と受信部8 との距離を求めて前
記移動部の位置を演算するデータ処理部4 が設けられて
いる。
波センサを用いることにより安価で高精度な位置検出を
することができる位置検出装置を提供すること。 【構成】 無指向性の超音波発信部7 と受信部8 との
内、その何れか一方が移動部1 側に設けられ、他方が固
定部側に設けられており、該固定部側の発信部または受
信部は離れた位置に少なくとも２ヵ所設けられており、
かつ、前記発信部7からの超音波を受信部8 で受信する
ことにより前記発信部7 と受信部8 との距離を求めて前
記移動部の位置を演算するデータ処理部4 が設けられて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボット等に使用され
る位置検出装置に関する。
る位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットや農業機械等においては、自律
走行システムの研究が進められており、その一技術とし
て、自己の位置を検出する位置検出装置が多数提案され
ている（例えば、米国特許第4,700,301 号明細書、「機
械化農業」1989年1 月号49〜50頁参照) 。
走行システムの研究が進められており、その一技術とし
て、自己の位置を検出する位置検出装置が多数提案され
ている（例えば、米国特許第4,700,301 号明細書、「機
械化農業」1989年1 月号49〜50頁参照) 。
【０００３】これらの位置検出装置は、レーザ光を用い
た光電センサにより位置を検出しようとするものであっ
た。また、一部には、超音波センサを用いたものも提案
されている( 例えば、「機械化農業」1989年9 月号158
頁参照) 。この超音波センサを用いたものは、超音波の
反射波を利用して、壁や障害物との相対距離を計測しな
がら移動するものであった。
た光電センサにより位置を検出しようとするものであっ
た。また、一部には、超音波センサを用いたものも提案
されている( 例えば、「機械化農業」1989年9 月号158
頁参照) 。この超音波センサを用いたものは、超音波の
反射波を利用して、壁や障害物との相対距離を計測しな
がら移動するものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の光電センサ
を用いたものでは、投光部と受光部とを一箇所に設けて
それらを回転させて、投光部からの光を複数の反射部に
より反射させ、その反射光を受光部で受け、投光部から
見る反射部間角度を求めて自己の位置を算出するもので
あったので、投光部を回転させる機構及びその同期機構
が複雑になり、高価なものになると共に、機械的な移動
部分を有するので、精度的に高精度な位置検出が困難で
あった。
を用いたものでは、投光部と受光部とを一箇所に設けて
それらを回転させて、投光部からの光を複数の反射部に
より反射させ、その反射光を受光部で受け、投光部から
見る反射部間角度を求めて自己の位置を算出するもので
あったので、投光部を回転させる機構及びその同期機構
が複雑になり、高価なものになると共に、機械的な移動
部分を有するので、精度的に高精度な位置検出が困難で
あった。
【０００５】また、超音波センサを用いたものでは、発
信部と受信部が一体的に設けられており、単に障害物を
検出するだけであり、絶対的な位置検出が出来ないもの
であった。そこで、本発明は、機械的な駆動部を有さ
ず、且つ、特別の超音波センサを用いることにより安価
で高精度な位置検出をすることができる位置検出装置を
提供することを目的とする。
信部と受信部が一体的に設けられており、単に障害物を
検出するだけであり、絶対的な位置検出が出来ないもの
であった。そこで、本発明は、機械的な駆動部を有さ
ず、且つ、特別の超音波センサを用いることにより安価
で高精度な位置検出をすることができる位置検出装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴と
するところは、無指向性の超音波発信部と受信部との
内、その何れか一方が移動部側に設けられ、他方が固定
部側に設けられており、該固定部側の発信部または受信
部は離れた位置に少なくとも２ヵ所設けられており、か
つ、前記発信部からの超音波を受信部で受信することに
より前記発信部と受信部との距離を求めて前記移動部の
位置を演算するデータ処理部が設けられている点にあ
る。
に、本発明は次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴と
するところは、無指向性の超音波発信部と受信部との
内、その何れか一方が移動部側に設けられ、他方が固定
部側に設けられており、該固定部側の発信部または受信
部は離れた位置に少なくとも２ヵ所設けられており、か
つ、前記発信部からの超音波を受信部で受信することに
より前記発信部と受信部との距離を求めて前記移動部の
位置を演算するデータ処理部が設けられている点にあ
る。
【０００７】
【作用】本発明によれば、例えば、無指向性の超音波発
信部が、車両等の移動部に設けられ、無指向性の超音波
受信部が、所定の位置に固定的に設けられる。移動部は
移動しつつ発信部から超音波を発信する。この超音波は
固定部の受信部で受信される。発信部及び受信部は無指
向性なので、移動部が所定範囲内を移動する限りにおい
て、受信部は発信部からの超音波を受信することができ
る。
信部が、車両等の移動部に設けられ、無指向性の超音波
受信部が、所定の位置に固定的に設けられる。移動部は
移動しつつ発信部から超音波を発信する。この超音波は
固定部の受信部で受信される。発信部及び受信部は無指
向性なので、移動部が所定範囲内を移動する限りにおい
て、受信部は発信部からの超音波を受信することができ
る。
【０００８】このとき、データ処理部では、発信から受
信までの時間差を計測し、それに基づき発信部と受信部
間の距離を演算する。固定位置の受信部が２ヵ所に設け
られている場合は、各受信部間の距離は既知であり、且
つ、移動側の発信部と二つの受信部間の距離が前述の如
く演算されるので、移動部の平面位置が求められる。固
定位置の受信部を３ヵ所にすれば、移動部の空間位置が
求められる。
信までの時間差を計測し、それに基づき発信部と受信部
間の距離を演算する。固定位置の受信部が２ヵ所に設け
られている場合は、各受信部間の距離は既知であり、且
つ、移動側の発信部と二つの受信部間の距離が前述の如
く演算されるので、移動部の平面位置が求められる。固
定位置の受信部を３ヵ所にすれば、移動部の空間位置が
求められる。
【０００９】尚、移動部側に受信部を設け、固定側に発
信部を設けても同様である。
信部を設けても同様である。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１に示すものは、平面移動及び上下移動をするロ
ボットの自律走行システムに本発明の位置検出装置を適
用した構成図である。同図において、移動部1 に高周波
発信装置2 が設けられている。この発信装置2 からの高
周波を受信する受信装置3 が所定の位置に配置されてい
る。更に、前記発信装置2 及び受信装置3 からのデータ
により移動部1 の位置を求めるデータ処理部4 が設けら
れている。
る。図１に示すものは、平面移動及び上下移動をするロ
ボットの自律走行システムに本発明の位置検出装置を適
用した構成図である。同図において、移動部1 に高周波
発信装置2 が設けられている。この発信装置2 からの高
周波を受信する受信装置3 が所定の位置に配置されてい
る。更に、前記発信装置2 及び受信装置3 からのデータ
により移動部1 の位置を求めるデータ処理部4 が設けら
れている。
【００１１】前記移動部1 としては、工場内を移動する
搬送用車両、搬送ロボット、装置間のワークを移送する
トランスファーロボット、芝刈機等の農用車両等を例示
することができる。前記発信装置2 は、原発部5 と衝撃
波駆動部6 と発信部7 とから構成されている。
搬送用車両、搬送ロボット、装置間のワークを移送する
トランスファーロボット、芝刈機等の農用車両等を例示
することができる。前記発信装置2 は、原発部5 と衝撃
波駆動部6 と発信部7 とから構成されている。
【００１２】前記原発部5 は、図２（ａ）に示すよう
に、超音波発生の１サイクルを決めるものであり、同図
（ｂ）に示すように該原発部5 のパルスの立ち上がりエ
ッヂにて、衝撃波駆動部6 を駆動する。これにより、衝
撃波駆動部6 は、衝撃パルスを発生する。そして、この
衝撃パルスは発信部7 に印加され、該発信部7 より衝撃
波（高周波）が発生する。
に、超音波発生の１サイクルを決めるものであり、同図
（ｂ）に示すように該原発部5 のパルスの立ち上がりエ
ッヂにて、衝撃波駆動部6 を駆動する。これにより、衝
撃波駆動部6 は、衝撃パルスを発生する。そして、この
衝撃パルスは発信部7 に印加され、該発信部7 より衝撃
波（高周波）が発生する。
【００１３】前記発信部7 は、高周波を全方向に発信す
る無指向性のものであり、図３に示すように上方に向け
て超音波を発信することで、全方向に超音波を伝達する
ことができるものである。前記受信装置3 は、受信部8
と、受信波処理部9 とからなる。前記受信部8 は、３ヵ
所の固定位置に設けられている。３個の内の１つは、互
いに直交する直線の交点に位置し、他の２個は、その各
直線上に位置し、且つ、３個の受信部8 の高さは同一と
なるよう配置されている。
る無指向性のものであり、図３に示すように上方に向け
て超音波を発信することで、全方向に超音波を伝達する
ことができるものである。前記受信装置3 は、受信部8
と、受信波処理部9 とからなる。前記受信部8 は、３ヵ
所の固定位置に設けられている。３個の内の１つは、互
いに直交する直線の交点に位置し、他の２個は、その各
直線上に位置し、且つ、３個の受信部8 の高さは同一と
なるよう配置されている。
【００１４】前記受信部8 は、無指向性であり、前記発
信部7 の位置が変わっても所定の範囲においては受信可
能である。前記受信波処理部9 は、図２（ｃ）に示すよ
うに、前記受信部8 で受信した高周波を電気信号に変換
するものである。前記データ処理部4 は、比較部10と、
距離検出論理部11と、カウンター部12と、演算部13と、
表示部14と、指令部15と、及び、クロック発生部16とを
有する。
信部7 の位置が変わっても所定の範囲においては受信可
能である。前記受信波処理部9 は、図２（ｃ）に示すよ
うに、前記受信部8 で受信した高周波を電気信号に変換
するものである。前記データ処理部4 は、比較部10と、
距離検出論理部11と、カウンター部12と、演算部13と、
表示部14と、指令部15と、及び、クロック発生部16とを
有する。
【００１５】前記比較部10は、受信した波形が発信部7
からのものか、または、雑音かを区別するものであり、
受信波が正規のものであるとき、次の距離検出論理部11
に信号を発する。前記距離検出論理部11は、図２（ｄ）
に示すように、前記原発部5 のパルス発生時にオンし、
比較部10からの正規受信信号によりオフする距離検出波
を発生させるものである。この距離検出論理部11と前記
原発部5 とは同期されていなければならないので、両部
は有線、無線、光電送等の遠隔伝達手段によって同期さ
れている。
からのものか、または、雑音かを区別するものであり、
受信波が正規のものであるとき、次の距離検出論理部11
に信号を発する。前記距離検出論理部11は、図２（ｄ）
に示すように、前記原発部5 のパルス発生時にオンし、
比較部10からの正規受信信号によりオフする距離検出波
を発生させるものである。この距離検出論理部11と前記
原発部5 とは同期されていなければならないので、両部
は有線、無線、光電送等の遠隔伝達手段によって同期さ
れている。
【００１６】前記クロック発生部16では、カウンターパ
ルスが発生されており、このパルス信号は、図２（ｅ）
に示すように、前記距離検出波発生のときだけカウンタ
ー部12に入力されるよう構成されている。前記カウンタ
ー部12では、カウンターパルス数を計測することによ
り、時間を求めて、発信部7 と各受信部8 間の距離を計
算する。
ルスが発生されており、このパルス信号は、図２（ｅ）
に示すように、前記距離検出波発生のときだけカウンタ
ー部12に入力されるよう構成されている。前記カウンタ
ー部12では、カウンターパルス数を計測することによ
り、時間を求めて、発信部7 と各受信部8 間の距離を計
算する。
【００１７】前記演算部13では、図４に示すような演算
が行われる。即ち、図４において、点Ｏは発信部7 の位
置、点Ａ，Ｄ，Ｅは各受信部8 の位置、点Ｂ，Ｃ，Ｆは
前記点Ａ，Ｄ，Ｅからの垂線が同一水平面と交差する点
である。ここにおいて、各受信部8 の高さは同一とされ
その高さβと、各受信部8 間の距離α、γは既知であ
り、発信部7 と各受信部8 間の距離ａ，ｂ，ｃは前記カ
ウンター部12で既に求められている。
が行われる。即ち、図４において、点Ｏは発信部7 の位
置、点Ａ，Ｄ，Ｅは各受信部8 の位置、点Ｂ，Ｃ，Ｆは
前記点Ａ，Ｄ，Ｅからの垂線が同一水平面と交差する点
である。ここにおいて、各受信部8 の高さは同一とされ
その高さβと、各受信部8 間の距離α、γは既知であ
り、発信部7 と各受信部8 間の距離ａ，ｂ，ｃは前記カ
ウンター部12で既に求められている。
【００１８】そこで、点ＯよりＡＤ線に垂線を引きその
長さをｎとする。点ＯよりＡＦ線に垂線を引きその長さ
をｍとする。そして、点Ｏより各面までの距離をｘ，
ｙ，ｚとすると、次の式が成立する。 ｘ2 ＋ｙ2 ＝ｎ2 …… (1) ｚ2 ＋ｙ2 ＝ｍ2 …… (2) ｘ2 ＋ｙ2 ＋ｚ2 ＝ｂ2 …… (3) 前記(1)(2)(3) 式より ｙ2 ＝ｎ2 ＋ｍ2 −ｂ2 ……(4) ｘ2 ＝ｎ2 −（ｎ2 ＋ｍ2 −ｂ2 ）＝ｂ2 −ｍ2 ……(5) ｚ2 ＝ｍ2 −（ｎ2 ＋ｍ2 −ｂ2 ）＝ｂ2 −ｎ2 ……(6) ｎは三辺ａ，ｂ，γでの垂直線であるので、 ｎ2 ＝ｂ2 −｛（γ2 ＋ｂ2 −ａ2 ）／２γ｝2 ……(7) ｍ2 ＝ｂ2 −｛（α2 ＋ｂ2 −ｃ2 ）／２α｝2 ……(8) (4)(8)式より ｙ2 ＝ｂ2 −｛（γ2 ＋ｂ2 −ａ2 ）／２γ｝2 −｛（α2 ＋ｂ2 −ｃ2 ）／２α｝2 ……(9) (5)(8)式より、 ｘ2 ＝｛（α2 ＋ｂ2 −ｃ2 ）／２α｝2 ……(10) (6)(7)式より、 ｚ2 ＝｛（γ2 ＋ｂ2 −ａ2 ）／２γ｝2 ……(11) 前記(9)(10)(11) 式により、発信部7 の位置ｘ，ｙ，ｚ
が演算部13で演算される。この結果が表示部14に表示さ
れる。
長さをｎとする。点ＯよりＡＦ線に垂線を引きその長さ
をｍとする。そして、点Ｏより各面までの距離をｘ，
ｙ，ｚとすると、次の式が成立する。 ｘ2 ＋ｙ2 ＝ｎ2 …… (1) ｚ2 ＋ｙ2 ＝ｍ2 …… (2) ｘ2 ＋ｙ2 ＋ｚ2 ＝ｂ2 …… (3) 前記(1)(2)(3) 式より ｙ2 ＝ｎ2 ＋ｍ2 −ｂ2 ……(4) ｘ2 ＝ｎ2 −（ｎ2 ＋ｍ2 −ｂ2 ）＝ｂ2 −ｍ2 ……(5) ｚ2 ＝ｍ2 −（ｎ2 ＋ｍ2 −ｂ2 ）＝ｂ2 −ｎ2 ……(6) ｎは三辺ａ，ｂ，γでの垂直線であるので、 ｎ2 ＝ｂ2 −｛（γ2 ＋ｂ2 −ａ2 ）／２γ｝2 ……(7) ｍ2 ＝ｂ2 −｛（α2 ＋ｂ2 −ｃ2 ）／２α｝2 ……(8) (4)(8)式より ｙ2 ＝ｂ2 −｛（γ2 ＋ｂ2 −ａ2 ）／２γ｝2 −｛（α2 ＋ｂ2 −ｃ2 ）／２α｝2 ……(9) (5)(8)式より、 ｘ2 ＝｛（α2 ＋ｂ2 −ｃ2 ）／２α｝2 ……(10) (6)(7)式より、 ｚ2 ＝｛（γ2 ＋ｂ2 −ａ2 ）／２γ｝2 ……(11) 前記(9)(10)(11) 式により、発信部7 の位置ｘ，ｙ，ｚ
が演算部13で演算される。この結果が表示部14に表示さ
れる。
【００１９】更に、前記位置データに基づき、移動部1
が次に移動すべき方向を指令部15で求める。その結果が
有線、無線、光電送等の遠隔指令手段により移動部1 に
指令される。尚、前記実施例では、受信部8 を３ヵ所に
設けたものを示したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、２ヵ所であってもよい。受信部が２ヵ所の場
合は、平面位置を検出することができる。
が次に移動すべき方向を指令部15で求める。その結果が
有線、無線、光電送等の遠隔指令手段により移動部1 に
指令される。尚、前記実施例では、受信部8 を３ヵ所に
設けたものを示したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、２ヵ所であってもよい。受信部が２ヵ所の場
合は、平面位置を検出することができる。
【００２０】また、本実施例では、発信部7 を移動側に
設け、受信部8 を固定側に設けたが、その逆であっても
よい。
設け、受信部8 を固定側に設けたが、その逆であっても
よい。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、無指向性の超音波セン
サーを用いたので、移動部の位置を高精度に検出するこ
とができる。
サーを用いたので、移動部の位置を高精度に検出するこ
とができる。
【図１】本発明の実施例を示す全体構成図である。
【図２】発信部と受信部のタイミングチャートである。
【図３】無指向性超音波の説明図である。
【図４】データ処理部の処理説明図である。
１ 移動部 ４ データ処理部 ７ 発信部 ８ 受信部
Claims (1)
- 【請求項１】 無指向性の超音波発信部と受信部との
内、その何れか一方が移動部側に設けられ、他方が固定
部側に設けられており、該固定部側の発信部または受信
部は離れた位置に少なくとも２ヵ所設けられており、か
つ、 前記発信部からの超音波を受信部で受信することにより
前記発信部と受信部との距離を求めて前記移動部の位置
を演算するデータ処理部が設けられていることを特徴と
する位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14775592A JPH05341031A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14775592A JPH05341031A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05341031A true JPH05341031A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15437424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14775592A Pending JPH05341031A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05341031A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004018670A1 (de) * | 2003-12-22 | 2005-08-04 | Lg Electronics Inc. | Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen einer Position eines mobilen Roboters |
| DE10331321B4 (de) * | 2003-07-10 | 2006-05-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren zur dreidimensionalen Objekterfassung |
| DE10333012B4 (de) * | 2003-03-07 | 2007-05-10 | Pepperl + Fuchs Gmbh | Ultraschalltriangulationssystem mit wenigstens einem Ultraschallsender und Verfahren hierzu |
| DE102011011932A1 (de) | 2010-02-18 | 2012-03-15 | Alois Rüschen | Navigationssystem zur Positions- und Richtungsbestimmung von mobilen Objekten insbesondere von Robotern |
| WO2016017580A1 (ja) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | シナノケンシ株式会社 | 三次元空間座標測定装置 |
| JP2017106861A (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 三井造船株式会社 | 木造構造物検査システム及び木造構造物検査方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0452582A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-02-20 | Nec Corp | 立***置測定機能付き垂直ラインアレイブイ |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP14775592A patent/JPH05341031A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0452582A (ja) * | 1990-06-21 | 1992-02-20 | Nec Corp | 立***置測定機能付き垂直ラインアレイブイ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950613 |