JPH08150582A - 移動ロボット走行システム - Google Patents

移動ロボット走行システム

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JPH08150582A
JPH08150582A JP29263694A JP29263694A JPH08150582A JP H08150582 A JPH08150582 A JP H08150582A JP 29263694 A JP29263694 A JP 29263694A JP 29263694 A JP29263694 A JP 29263694A JP H08150582 A JPH08150582 A JP H08150582A
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JP
Japan
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optical
mobile robot
traveling
optical system
optical devices
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JP29263694A
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English (en)
Inventor
Kotaro Watase
光太郎 渡瀬
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動ロボットの誘導用テープの設置工事を不
要にする。 【構成】 移動ロボット1,第1,第2光学装置4,
5,制御装置6によりシステムが構成される。移動ロボ
ット1には信号受信部7,反射ターゲット8,走行装置
9,制御部10が設けられる。両光学装置には投光器1
1,受光器12を有する光学系13と、光学系を回転す
るモータ14及び光学系の回転角を検出するロータリエ
ンコーダ15が設けられ、走行ゾーン周辺の異なる位置
に設置される。制御装置6には移動ロボットに制御信号
を送信する信号送信部21と制御・演算部22とが設け
られ、走行ゾーンの周辺に設置される。制御・演算部2
2は各光学系の方向をスキャニングさせ、受光器の出力
が最大となるときの各光学系の光軸と基準線(両光学装
置の間を結ぶ直線)とのなす角θ1 ,θ2 を各ロータリ
エンコーダの出力より求め、基準線の長さLとから三角
測量により移動ロボットの座標位置を演算し、基準走行
経路と比較して走行方向を指示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は移動ロボット走行シス
テムに関し、特に移動ロボットの座標位置をレーザを利
用して計測しながら、その走行方向を遠隔制御するよう
にしたシステムに係わる。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
搬送用の移動ロボット走行システムは図8に示すよう
に、移動ロボット1の移動ゾーンの床面に張り付けられ
たテープ2をCCDカメラ3で認識し、その方向に走行
装置を制御するものであった。そのため走行ルートの変
更や新たにルートを設定する場合にテープの張り替え工
事が必要となり、その工事期間中は代替えとして有人の
搬送車両を用いるにしてもロボット移動ゾーンは工事中
のため使えず、他の移動ルートを設けなければならず、
はなはだ不便であった。更に、代替ルートを設けられな
い場合には、工場設備を止めなければならないこともあ
った。この発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、走行ルートのテープ設置工事を不
要にしようとするものである。
【0003】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1の発明は、移動ロボットと、第1,第2
光学装置と、制御装置とより成る移動ロボット走行シス
テムである。前記移動ロボットは、制御装置から送られ
た制御信号を受信する信号受信部と、第1,第2光学装
置から照射されたレーザ光を反射させる反射ターゲット
と、走行装置と、これら各部を制御する制御部とを備え
ている。
【0004】前記第1,第2光学装置は、レーザ光を照
射する投光器及び反射ターゲットで反射されたレーザ光
を受光検出する受光器を有する光学系と、その光学系を
回転駆動するモータと、光学系の回転角を検出するロー
タリエンコーダとを備え、移動ロボットの走行ゾーン周
辺の相異なる位置に設置される。前記制御装置は、移動
ロボットに制御信号を送信する信号送信部と、制御・演
算部とを備え、走行ゾーンの周辺に設置され、制御・演
算部は、第1,第2光学装置の各モータを制御して各光
学系の方向をスキャニングさせ、各受光器の出力が最大
となるときの各光学系の光軸を基準線(第1,第2光学
装置の間を結ぶ直線)とのなす角度θ1 ,θ2 を各ロー
タリエンコーダの出力より求め、それらの角度θ1 ,θ
2 と基準線の長さLとから三角測量により、移動ロボッ
トの座標位置を演算し、その位置データを内蔵のメモリ
に予め記憶された基準走行経路と比較し、移動ロボット
のとるべき走行方向を示すデータを信号送信部に入力す
るものである。
【0005】(2)請求項2の発明では、前記(1)に
おいて、第1,第2光学装置の光学系は、一端が解放、
他端が閉塞された外部円筒を有し、その解放端及び閉塞
端の軸心位置に投光器及び受光器がそれぞれ配され、外
部円筒の中間に解放端に入射する移動ロボットからの反
射光を受光器に集光するレンズが配されている。 (3)請求項3の発明では、前記(1)において、制御
装置の信号送信部が無線送信機で、移動ロボットの信号
受信部が無線受信機でそれぞれ構成されている。
【0006】(4)請求項4の発明では、前記(1)に
おいて、第1,第2光学装置のモータが、パルスモータ
とされる。 (5)請求項5の発明では、前記(1)において、第
1,第2光学装置の光学系は、第1(または第2)光学
装置より第2(または第1)光学装置に向けて照射され
たレーザ光を第1(または第2)光学装置へ反射させる
反射板をそれぞれ有するものである。
【0007】(6)請求項6の発明では、前記(5)に
おいて、制御装置は、第1光学装置のモータを制御して
第2光学装置に向けてレーザ光を照射させ、第2光学装
置のモータを制御して反射板を第1光学装置に対向さ
せ、その反射板の反射光を第1光学装置が受光したとき
のロータリエンコーダの角度出力θ01を第1光学系の角
度基準値とし、同様にして、第2光学装置より第1光学
装置へレーザ光を照射し、その反射板で反射されたレー
ザ光を受光したときのロータリエンコーダの角度出力θ
02を第2光学装置の角度基準値としている。
【0008】(7)請求項7の発明では、前記(2)及
び(5)において、第1,第2光学装置の外部円筒の閉
塞端の外面に、反射板が解放端と反対方向に向けて取付
けられている。
【0009】
【実施例】この発明の移動ロボット走行システムは、図
1に示すように移動ロボット1と、第1,第2光学装置
4,5と、制御装置6とで構成される。移動ロボット1
には、制御装置6から送信された制御信号を受信する信
号受信部7,第1,第2光学装置4,5より照射された
レーザ光を反射させる反射ターゲット8,走行装置9及
びこれら各部を制御する制御部10が備えられる。
【0010】第1,第2光学装置4,5には、レーザ光
を照射する投光器11及び反射ターゲート8で反射され
たレーザ光を受光検出する受光器12を有する光学系1
3と、その光学系13を回転駆動するモータ14と、光
学系13の回転角を検出するロータリエンコーダ15と
が備えられ、走行ゾーン16の周辺の互いにある程度離
れた地点に設置される。図3では方形の走行ゾーンの隣
接する角部P1 ,P2に設置されている。
【0011】制御装置6には、移動ロボット1に制御信
号を送信する信号送信部21と、制御・演算部22とが
備えられる。制御・演算部22は、第1,第2光学装置
4,5の各モータ14を制御して各光学系13の角度を
スキャニングさせ、各受光器12の出力が最大となると
きの各光学系の光軸24(図2参照)と基準線24(第
1,第2光学装置の間を結ぶ直線;図3,図4参照)と
のなす角度θ1 ,θ2を各ロータリエンコーダ15の出
力より求め、それらの角度θ1 ,θ2 と基準線24の長
さLとから三角測量の原理により、移動ロボット1の座
標位置P3 (x,y)を演算する。そして、その位置デ
ータを予め内蔵のメモリに記憶されている基準走行経路
と比較し、移動ロボット1のとるべき走行方向を指示す
るデータを信号送信部21に入力する。
【0012】図1の例では信号送信部21及び信号受信
部7はそれぞれ比較的安価に得られる無線送信機及び無
線受信機で構成されている。しかし、光送信器、光受信
器など他の手段を用いることもできる。図2に第1,第
2光学装置4,5の構造を示す。光学系13は、一端が
解放、他端が閉塞された外部円筒31を有し、その解放
端及び閉塞端の軸心位置に、それぞれ投光器11及び受
光器12が配され、外部円筒の中間に解放端に入射する
移動ロボットからの反射光Lbを受光器12に集光する
レンズ32が配されている。
【0013】この例では外部円筒31の閉塞端の外面に
反射板37が解放端と反対方向に向けて取付けられてい
る。この反射板37は後述するが、対向する相手側光学
装置より自己に向けて照射された投射光(レーザ光)L
aを相手側光学装置の光学系13へ反射させ、互いの光
軸24を合わせてその方向をもってそれぞれの基準方向
とするために用いられる。
【0014】モータ14としては、モータ軸の回転角を
高精度で制御できるパルスモータ(ステッピングモータ
等)を用いるのが望ましい。なお、制御装置6を第1ま
たは第2光学装置の筐体に収容してもよい。次に、三角
測量による移動ロボットの座標位置の検出方法について
詳述する。 (STEP1) 第1,第2光学装置4,5を図5のよ
うに対向させる。第1光学装置4から投射されたレーザ
光は、第2光学装置5の反射板37により反射され、第
1光学装置4の受光器12に集光される。このとき、両
光学装置が正確に対向していれば反射光量が最大となる
ので、そうなる様に第2光学装置5の光学系13を回転
させて、反射光量のピーク位置を捜す。反射光量が最大
になったとき、第1,第2光学装置4,5のロータリエ
ンコーダ15の値(角度)を読み、その値を基準角度θ
01,θ02とする。
【0015】(STEP2) 図4に示すように、第
1,第2光学装置の光学系13をそれぞれ反射ターゲッ
ト8をのせてある移動ロボット1の方向にスキャニング
させる。第1光学装置4から投光されたレーザ光は、反
射ターゲット8により反射され、第1光学装置4の受光
器12に集光される。反射光量はスキャニングさせると
図6に示すようにある位置でピーク値をとる。そのとき
のロータリエンコーダ15の読みをθ1 ′とする。
θ1 ′−θ01を求めることによって、基準角度から何度
の向きに光学系13が向いているのかがわかる。この値
を、θ1 =θ1 ′−θ 01と置くと、θ1 は既に述べた第
1光学装置4の光学系13の光軸24と基準線24との
なす角であり、光学系13の基準角度θ01からの回転角
である。第2光学装置5についても同様にして光学系1
3の基準角度θ02からの回転角θ2 を求める。
【0016】(STEP3) 第1,第2光学装置4,
5の設置点P1 ,P2 の間の距離Lは既知である。移動
ロボット1の位置P3 とP1 ,P2 とを結ぶ三角形は図
7に示すように、底辺L,底辺の両角θ1 ,θ2 の三角
形となる。よって、三角測量の原理から、移動ロボット
の位置P3 (x,y)が求められる。三角形の公式から
(1)式が成立する。しかし、aはP2 〜P3 間の距
離、bはP1 〜P3 間の距離である。
【0017】 a/sin θ1 =b/sin θ2 =L/sin θ3 ……… (1) 図7から、 b1 =b cosθ1 =L×( sinθ2 / sinθ3 )× cosθ1 … (2) sin θ3 = sin{180 −(θ1 +θ2 )} = sin180 cos(θ1 +θ2 )−cos180 sin(θ1 +θ2 ) = sin(θ1 +θ2 ) = sinθ1 cosθ2 + cosθ1 sinθ2 ……… (3) (3)を(2)に代入して b1 =L sinθ2 cosθ1 /(sinθ1 cosθ2 + cosθ1 sinθ2 ) =L tanθ2 /(tanθ1 + tanθ2 )=x ……… (4) b2 =b sinθ1 =L×( sinθ2 /sin θ3 )× sinθ1 … (5) (5)に(3)を代入して b2 =L sinθ2 sinθ1 /(sinθ1 cosθ2 + cosθ1 sinθ2 ) =L tanθ1 tanθ2 /(tanθ1 + tanθ2 )=y …… (6) よって、(4),(6)式により、移動ロボットの位置
3 (x,y)がわかる。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば、例えば1秒ごとに移
動ロボット1の位置を測定し、移動ロボット1がどの方
向に向けばよいのかという指示を与えることにより、定
められたコースを移動させることができる。従って、従
来のような床面への誘導テープの工事が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すブロック図。
【図2】A及びBは図1の第1,第2光学装置のそれぞ
れ断面図及び斜視図。
【図3】図1の要部の走行ゾーン内外における配置を示
す斜視図。
【図4】図1の第1,第2光学装置4,5の光学系13
を移動ロボット1の方向に向けたときの基準線24と各
光学系の光軸24とのなす角θ1 ,θ2 を説明するため
の斜視図。
【図5】図1の第1光学装置4の光学系13の前面と第
2光学装置5の光学系13の背面とを対向させて、前者
よりレーザ光を照射し、後者の反射板37で反射させた
状態を示す原理的な側面図。
【図6】図1の第1,第2光学装置4,5の光学系13
の角度をスキャニングして、移動ロボット1からの反射
光を受光器12で検出したときの検出出力の変化を示す
グラフ。
【図7】図1の実施例において、第1,第2光学装置
4,5の位置P1 ,P2 と移動ロボット1の位置P3
で作る三角形の各辺の長さとなす角を定義するための平
面図。
【図8】従来の移動ロボットの斜視図。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動ロボットと、第1,第2光学装置
    と、制御装置とより成る移動ロボット走行システムであ
    って、 前記移動ロボットは、前記制御装置から送られた制御信
    号を受信する信号受信部と、前記第1,第2光学装置か
    ら照射されたレーザ光を反射させる反射ターゲットと、
    走行装置と、これら各部を制御する制御部とを備え、 前記第1,第2光学装置は、レーザ光を照射する投光器
    及び前記反射ターゲットで反射された前記レーザ光を受
    光検出する受光器を有する光学系と、その光学系を回転
    駆動するモータと、光学系の回転角を検出するロータリ
    エンコーダとを備え、前記移動ロボットの走行ゾーン周
    辺の相異なる位置に設置され、 前記制御装置は、前記移動ロボットに制御信号を送信す
    る信号送信部と、制御・演算部とを備え、前記走行ゾー
    ンの周辺に設置され、 前記制御・演算部は、前記第1,第2光学装置の各モー
    タを制御して各光学系の方向をスキャニングさせ、各受
    光器の出力が最大となるときの各光学系の光軸と基準線
    (第1,第2光学装置の間を結ぶ直線)とのなす角度θ
    1 ,θ2 を各ロータリエンコーダの出力より求め、それ
    らの角度θ1 ,θ2 と前記基準線の長さLとから三角測
    量により、前記移動ロボットの座標位置を演算し、その
    位置データを内蔵のメモリに予め記憶された基準走行経
    路と比較し、移動ロボットのとるべき走行方向を示すデ
    ータを前記信号送信部に入力するものである、 移動ロボット走行システム。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記第1,第2光学
    装置の光学系は、一端が解放、他端が閉塞された外部円
    筒を有し、その解放端及び閉塞端の軸心位置に前記投光
    器及び受光器がそれぞれ配され、外部円筒の中間に前記
    解放端に入射する前記移動ロボットからの反射光を前記
    受光器に集光するレンズが配されていることを特徴とす
    る移動ロボット走行システム。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記制御装置の信号
    送信部が無線送信機で、前記移動ロボットの信号受信部
    が無線受信機でそれぞれ構成されていることを特徴とす
    る移動ロボット走行システム。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記第1,第2光学
    装置のモータが、パルスモータであることを特徴とする
    移動ロボット走行システム。
  5. 【請求項5】 請求項1において、前記第1,第2光学
    装置の光学系は、第1(または第2)光学装置より第2
    (または第1)光学装置に向けて照射されたレーザ光を
    第1(または第2)光学装置へ反射させる反射板をそれ
    ぞれ有することを特徴とする移動ロボット走行システ
    ム。
  6. 【請求項6】 請求項5において、前記制御装置は、前
    記第1光学装置のモータを制御して第2光学装置に向け
    てレーザ光を照射させ、第2光学装置のモータを制御し
    て前記反射板を第1光学装置に対向させ、その反射板の
    反射光を第1光学装置が受光したときの前記ロータリエ
    ンコーダの角度出力θ01を第1光学系の角度基準値と
    し、 同様にして、第2光学装置より第1光学装置へレーザ光
    を照射し、その反射板で反射されたレーザ光を受光した
    ときのロータリエンコーダの角度出力θ02を第2光学装
    置の角度基準値とすることを特徴とする移動ロボット走
    行システム。
  7. 【請求項7】 請求項2及び5において、前記第1,第
    2光学装置の前記外部円筒の前記閉塞端の外面に、前記
    反射板が前記解放端と反対方向に向けて取付けられてい
    ることを特徴とする移動ロボット走行システム。
JP29263694A 1994-11-28 1994-11-28 移動ロボット走行システム Withdrawn JPH08150582A (ja)

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