JPH0954617A - ロボットの位置認識装置およびその方法 - Google Patents
ロボットの位置認識装置およびその方法Info
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- JPH0954617A JPH0954617A JP7311299A JP31129995A JPH0954617A JP H0954617 A JPH0954617 A JP H0954617A JP 7311299 A JP7311299 A JP 7311299A JP 31129995 A JP31129995 A JP 31129995A JP H0954617 A JPH0954617 A JP H0954617A
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- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
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- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0255—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using acoustic signals, e.g. ultra-sonic singals
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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- G—PHYSICS
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
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- G05D1/0272—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising means for registering the travel distance, e.g. revolutions of wheels
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- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
- A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 別の外部装置なしに作業初期にロボットの現
在位置を正確に把握してロボットが目標地点まで正確に
走行しながら作業が行えるようにしたロボットの位置認
識装着、およびその制御方法を提供することにある。 【解決手段】 制御手段と、該制御手段の制御により前
記ロボットを移動させる駆動手段と、該駆動手段により
移動される前記ロボットの走行距離を検出する走行距離
検出手段と、前記駆動手段により移動されロボットの走
行方向の変化を検出する方向角検出手段と、前記ロボッ
トの走行する領域内の障害物、および壁面までの距離を
感知する障害物感知手段とからなるロボットの位置認識
装置、およびその制御方法。
在位置を正確に把握してロボットが目標地点まで正確に
走行しながら作業が行えるようにしたロボットの位置認
識装着、およびその制御方法を提供することにある。 【解決手段】 制御手段と、該制御手段の制御により前
記ロボットを移動させる駆動手段と、該駆動手段により
移動される前記ロボットの走行距離を検出する走行距離
検出手段と、前記駆動手段により移動されロボットの走
行方向の変化を検出する方向角検出手段と、前記ロボッ
トの走行する領域内の障害物、および壁面までの距離を
感知する障害物感知手段とからなるロボットの位置認識
装置、およびその制御方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自ら移動しながら
掃除、或は監視などの作業を行う自走式ロボットに関
し、とくに、作業初期に現在位置を正確に把握してロボ
ットが目標地点まで正確に走行できるようにしたロボッ
トの位置認識装置、およびその制御方法に関する。
掃除、或は監視などの作業を行う自走式ロボットに関
し、とくに、作業初期に現在位置を正確に把握してロボ
ットが目標地点まで正確に走行できるようにしたロボッ
トの位置認識装置、およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、従来のロボットは、ロボットの
走行領域内の所定壁面に設けられた信号発信器（超音
波、または赤外線信号発信器）から発信される超音波、
または赤外線信号をロボット本体の所定位置に設けられ
た信号受信器で受信しながら作業初期に走行領域を自由
走行するか、壁面に沿って走行する。この際、前記信号
発信器から発信される信号が信号受信器に受信される
と、信号発信器から発信される位置に関する符号を解読
してロボットの現在位置を把握し、その把握された現在
位置から掃除、或は監視などの付与された作業を開始す
る。
走行領域内の所定壁面に設けられた信号発信器（超音
波、または赤外線信号発信器）から発信される超音波、
または赤外線信号をロボット本体の所定位置に設けられ
た信号受信器で受信しながら作業初期に走行領域を自由
走行するか、壁面に沿って走行する。この際、前記信号
発信器から発信される信号が信号受信器に受信される
と、信号発信器から発信される位置に関する符号を解読
してロボットの現在位置を把握し、その把握された現在
位置から掃除、或は監視などの付与された作業を開始す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるロボ
ットの初期位置認識方法においては、位置情報をのせた
超音波、または赤外線信号を発信するための別途の外部
装置である信号発信器が必要となるため、構成が複雑と
なり、設置が煩雑となるという問題点があった。また、
床面の材質と状態により駆動輪に滑りが生じると、ロボ
ットが信号発信器に正確に到達できないため、信号発信
器の発信信号を信号受信部で受信できない現象が生じて
ロボットが左右側に移動しつつ信号発信器の発信信号を
信号受信部で受信する時まで走行の誤りが繰返されるた
め、現在位置の把握時間が長びくという問題点があっ
た。
ットの初期位置認識方法においては、位置情報をのせた
超音波、または赤外線信号を発信するための別途の外部
装置である信号発信器が必要となるため、構成が複雑と
なり、設置が煩雑となるという問題点があった。また、
床面の材質と状態により駆動輪に滑りが生じると、ロボ
ットが信号発信器に正確に到達できないため、信号発信
器の発信信号を信号受信部で受信できない現象が生じて
ロボットが左右側に移動しつつ信号発信器の発信信号を
信号受信部で受信する時まで走行の誤りが繰返されるた
め、現在位置の把握時間が長びくという問題点があっ
た。
【０００４】したがって、本発明は上記種々の問題点を
解決するためになされたものであって、本発明の目的
は、別の外部装置なしに作業初期にロボットの現在位置
を正確に把握してロボットが目標地点まで正確に走行し
ながら作業が行えるようにしたロボットの位置認識装
置、およびその制御方法を提供することにある。
解決するためになされたものであって、本発明の目的
は、別の外部装置なしに作業初期にロボットの現在位置
を正確に把握してロボットが目標地点まで正確に走行し
ながら作業が行えるようにしたロボットの位置認識装
置、およびその制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるロボットの位置認識装置は、自ら移動
しながら付与された作業を行う自走式ロボットにおい
て、前記ロボットの全体的な走行動作を制御する制御手
段と、該制御手段の制御により前記ロボットを移動させ
る駆動手段と、該駆動手段により移動される前記ロボッ
トの走行距離を検出する走行距離検出手段と、前記駆動
手段により移動されるロボットの走行方向の変化を検出
する方向角検出手段と、前記ロボットの走行する領域内
の障害物、および壁面までの距離を感知する障害物感知
手段とからなることを特徴とする。
に、本発明によるロボットの位置認識装置は、自ら移動
しながら付与された作業を行う自走式ロボットにおい
て、前記ロボットの全体的な走行動作を制御する制御手
段と、該制御手段の制御により前記ロボットを移動させ
る駆動手段と、該駆動手段により移動される前記ロボッ
トの走行距離を検出する走行距離検出手段と、前記駆動
手段により移動されるロボットの走行方向の変化を検出
する方向角検出手段と、前記ロボットの走行する領域内
の障害物、および壁面までの距離を感知する障害物感知
手段とからなることを特徴とする。
【０００６】また、本発明によるロボットの位置認識制
御方法は、所定の走行領域内を自ら移動しながら付与さ
れた作業を行うロボットの位置認識方法において、障害
物感知手段により感知された前記ロボットの前方壁面ま
での距離によってロボットと前方壁面との角度を演算し
て、その演算された角度だけ前記ロボットを回転させて
ロボットを前方壁面に垂直に整列させる垂直整列ステッ
プと、前記障害物感知手段により感知された前記ロボッ
トの左右側壁面までの距離によって前記ロボットを回転
させてロボットを走行領域内の中心点に移動させる中心
点移動ステップと、前記中心点移動ステップから移動さ
れた走行領域内の中心点から前記ロボットを壁面に垂直
に移動させつつ左右側壁面の距離が変化する特異点を探
索する特異点探索ステップと、該特異点探索ステップか
ら探索された特異点にしたがって左右側壁面の距離、座
標、および方向を把握してロボットの現在位置、および
方向を決定する位置決定ステップと、該位置決定ステッ
プで決定されたロボットの現在位置、および方向にした
がって作業を行う作業遂行ステップとからなることを特
徴とする。
御方法は、所定の走行領域内を自ら移動しながら付与さ
れた作業を行うロボットの位置認識方法において、障害
物感知手段により感知された前記ロボットの前方壁面ま
での距離によってロボットと前方壁面との角度を演算し
て、その演算された角度だけ前記ロボットを回転させて
ロボットを前方壁面に垂直に整列させる垂直整列ステッ
プと、前記障害物感知手段により感知された前記ロボッ
トの左右側壁面までの距離によって前記ロボットを回転
させてロボットを走行領域内の中心点に移動させる中心
点移動ステップと、前記中心点移動ステップから移動さ
れた走行領域内の中心点から前記ロボットを壁面に垂直
に移動させつつ左右側壁面の距離が変化する特異点を探
索する特異点探索ステップと、該特異点探索ステップか
ら探索された特異点にしたがって左右側壁面の距離、座
標、および方向を把握してロボットの現在位置、および
方向を決定する位置決定ステップと、該位置決定ステッ
プで決定されたロボットの現在位置、および方向にした
がって作業を行う作業遂行ステップとからなることを特
徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施形態に
ついて添付図面に沿って詳述する。図１に示すように、
駆動手段１０はロボット１の前後進、および左右側の移
動を制御するものであって、前記駆動手段１０は前記ロ
ボット１を右側に移動させるよう左側走行モータ１１１
を駆動する左側モータ駆動部１１と、前記ロボット１掃
除機を左側に移動させるよう右側走行モータ１２１を駆
動する右側モータ駆動部１２とから構成されている。前
記左側走行モータ１１１と右側走行モータ１２１には図
示のない駆動輪がそれぞれ取付けられている。
ついて添付図面に沿って詳述する。図１に示すように、
駆動手段１０はロボット１の前後進、および左右側の移
動を制御するものであって、前記駆動手段１０は前記ロ
ボット１を右側に移動させるよう左側走行モータ１１１
を駆動する左側モータ駆動部１１と、前記ロボット１掃
除機を左側に移動させるよう右側走行モータ１２１を駆
動する右側モータ駆動部１２とから構成されている。前
記左側走行モータ１１１と右側走行モータ１２１には図
示のない駆動輪がそれぞれ取付けられている。
【０００８】さらに、走行距離検出手段２０は、前記駆
動手段１０により移動されるロボット１の走行距離を検
出するものであって、前記走行距離検出手段２０は、前
記駆動手段１０の制御により駆動する左側駆動輪の回転
数、すなわち、前記左側走行モータ１１１の回転数に比
例するパルス信号を発生させて前記ロボット１が右側に
移動した走行距離を検出する左側エンコーダ２１と、前
記駆動手段１０の制御により駆動する右側駆動輪の回転
数、すなわち、前記右側走行モータ１２１の回転数に比
例するパルス信号を発生させて前記ロボット１が左側に
移動した走行距離を検出する右側エンコーダ２２とから
構成されている。
動手段１０により移動されるロボット１の走行距離を検
出するものであって、前記走行距離検出手段２０は、前
記駆動手段１０の制御により駆動する左側駆動輪の回転
数、すなわち、前記左側走行モータ１１１の回転数に比
例するパルス信号を発生させて前記ロボット１が右側に
移動した走行距離を検出する左側エンコーダ２１と、前
記駆動手段１０の制御により駆動する右側駆動輪の回転
数、すなわち、前記右側走行モータ１２１の回転数に比
例するパルス信号を発生させて前記ロボット１が左側に
移動した走行距離を検出する右側エンコーダ２２とから
構成されている。
【０００９】また、方向角検出手段３０は、前記駆動手
段１０により移動されるロボット１の走行方向変化を検
出するものであって、前記方向角検出手段３０は前記駆
動手段１０により移動されるロボット１の回転時に変化
する電圧レベルにしたがってロボット１の回転速度を感
知して走行方向変化を検出するジャイロセンサなどの方
向角センサである。
段１０により移動されるロボット１の走行方向変化を検
出するものであって、前記方向角検出手段３０は前記駆
動手段１０により移動されるロボット１の回転時に変化
する電圧レベルにしたがってロボット１の回転速度を感
知して走行方向変化を検出するジャイロセンサなどの方
向角センサである。
【００１０】障害物感知手段４０は、前記駆動手段１０
により移動されるロボット１の走行経路に存在する障害
物の有無、および障害物までの距離を感知するととも
に、壁面までの距離を検出するものであって、前記障害
物感知手段４０は前記ロボット１の前面に存在する障害
物なり、壁面ＷＦまでの距離を感知する第１の障害物感
知部４１と、前記ロボット１の左側に存在する障害物な
り、壁面ＷＬまでの距離を感知する第２の障害物感知部
４２と、前記ロボット１の右側に存在する障害物なり、
壁面ＷＲまでの距離を感知する第３の障害物感知部４３
とから構成されている。
により移動されるロボット１の走行経路に存在する障害
物の有無、および障害物までの距離を感知するととも
に、壁面までの距離を検出するものであって、前記障害
物感知手段４０は前記ロボット１の前面に存在する障害
物なり、壁面ＷＦまでの距離を感知する第１の障害物感
知部４１と、前記ロボット１の左側に存在する障害物な
り、壁面ＷＬまでの距離を感知する第２の障害物感知部
４２と、前記ロボット１の右側に存在する障害物なり、
壁面ＷＲまでの距離を感知する第３の障害物感知部４３
とから構成されている。
【００１１】前記障害物感知手段４０の第１の障害物感
知部４１は、前記ロボット１の移動する前面に超音波が
生じ、その発生された超音波が壁面ＷＦなり障害物にぶ
つかって反射された信号、つまりエコー信号を受信して
ロボット１の前面に位置された障害物なり壁面ＷＦまで
の距離を感知する第１の超音波センサと、該第１の超音
波センサ４１１が超音波を発生するよう５０Ｈｚの方形
波を前記第１の超音波センサ４１１に入力する第１のセ
ンサ駆動部４１２と、前記第１の超音波センサ４１１を
所望の方向へ１８０°往復回転させるステップインモー
タ４１３と、該ステップインモータ４１３を駆動するス
テップインモータ駆動部４１４とから構成されている。
知部４１は、前記ロボット１の移動する前面に超音波が
生じ、その発生された超音波が壁面ＷＦなり障害物にぶ
つかって反射された信号、つまりエコー信号を受信して
ロボット１の前面に位置された障害物なり壁面ＷＦまで
の距離を感知する第１の超音波センサと、該第１の超音
波センサ４１１が超音波を発生するよう５０Ｈｚの方形
波を前記第１の超音波センサ４１１に入力する第１のセ
ンサ駆動部４１２と、前記第１の超音波センサ４１１を
所望の方向へ１８０°往復回転させるステップインモー
タ４１３と、該ステップインモータ４１３を駆動するス
テップインモータ駆動部４１４とから構成されている。
【００１２】また、前記障害物感知手段４０の第２の障
害物感知部４２は、前記ロボット１の移動する左側に超
音波が生じ、その生じた超音波が壁面ＷＬなり障害物に
ぶつかって反射された信号を受信してロボット１の左側
に位置された障害物なり壁面ＷＬまでの距離を感知する
第２の超音波センサ４２１と、該第２の超音波センサ４
２１が超音波を発生するよう５０Ｈｚの方形波を前記第
２の超音波センサ４２１に入力する第２のセンサ駆動部
４２２とから構成されている。
害物感知部４２は、前記ロボット１の移動する左側に超
音波が生じ、その生じた超音波が壁面ＷＬなり障害物に
ぶつかって反射された信号を受信してロボット１の左側
に位置された障害物なり壁面ＷＬまでの距離を感知する
第２の超音波センサ４２１と、該第２の超音波センサ４
２１が超音波を発生するよう５０Ｈｚの方形波を前記第
２の超音波センサ４２１に入力する第２のセンサ駆動部
４２２とから構成されている。
【００１３】また、前記障害物感知手段４０の第３の障
害物感知部４３は、前記ロボット１の移動する右側に超
音波が生じ、その生じた超音波が壁面ＷＲなり障害物に
ぶつかって反射された信号を受信してロボット１の右側
に位置された障害物なり壁面ＷＲまでの距離を感知する
第３の超音波センサ４３１と、該第３の超音波センサ４
２１が超音波を発生するよう５０Ｈｚの方形波を前記第
３の超音波センサ４２１に入力する第３のセンサ駆動部
４３２とから構成されている。
害物感知部４３は、前記ロボット１の移動する右側に超
音波が生じ、その生じた超音波が壁面ＷＲなり障害物に
ぶつかって反射された信号を受信してロボット１の右側
に位置された障害物なり壁面ＷＲまでの距離を感知する
第３の超音波センサ４３１と、該第３の超音波センサ４
２１が超音波を発生するよう５０Ｈｚの方形波を前記第
３の超音波センサ４２１に入力する第３のセンサ駆動部
４３２とから構成されている。
【００１４】また、図において、制御手段５０は、前記
走行距離検出手段２０により検出された走行距離デー
タ、および前記方向角検出手段３０により検出された走
行方向データが所定時間間隔で入力されて前記ロボット
１の現在位置を演算し、前記障害物感知手段４０により
感知された障害物、および壁面にたいするデータが入力
されて前記ロボット１の前方と左右に存在する壁面まで
の距離と角度を演算し、その情報結果にしたがって前記
ロボット１の走行経路を制御することによって、前記ロ
ボット１が正常軌道から逸脱せずに目標地点まで正確に
走行できるよう制御する中央処理装置ＣＰＵである。
走行距離検出手段２０により検出された走行距離デー
タ、および前記方向角検出手段３０により検出された走
行方向データが所定時間間隔で入力されて前記ロボット
１の現在位置を演算し、前記障害物感知手段４０により
感知された障害物、および壁面にたいするデータが入力
されて前記ロボット１の前方と左右に存在する壁面まで
の距離と角度を演算し、その情報結果にしたがって前記
ロボット１の走行経路を制御することによって、前記ロ
ボット１が正常軌道から逸脱せずに目標地点まで正確に
走行できるよう制御する中央処理装置ＣＰＵである。
【００１５】以下、上記のように構成されたロボットの
位置認識装置、およびその制御方法の作用、効果につい
て述べる。図２は、本発明によるロボットの走行制御動
作順を示すフローチャートである。図２におけるＳはス
テップを表す。
位置認識装置、およびその制御方法の作用、効果につい
て述べる。図２は、本発明によるロボットの走行制御動
作順を示すフローチャートである。図２におけるＳはス
テップを表す。
【００１６】まず、ユーザーがロボット１の所定位置に
装着されている動作スイッチをオンさせると、ステップ
Ｓ１では図示のない電源手段から供給される駆動電圧を
制御手段５０から入力されて前記ロボット１を走行作業
機能に適するよう初期化させながらユーザーの入力した
作業命令にしたがって動作を開始する。
装着されている動作スイッチをオンさせると、ステップ
Ｓ１では図示のない電源手段から供給される駆動電圧を
制御手段５０から入力されて前記ロボット１を走行作業
機能に適するよう初期化させながらユーザーの入力した
作業命令にしたがって動作を開始する。
【００１７】次いで、ステップＳ２では作業初期に走行
領域内の所定位置に任意の方向へ置かれたロボット１の
前面に装着された第１の超音波センサ４１１から、ステ
ップインモータ４１３の駆動にしたがって前方を基準に
所定間隔に回転されながら前記ロボット１の移動する前
方、つまりロボット１の走行方向の前方に存在する壁面
ＷＦに図３に示すように超音波を発生し、その発生され
た超音波が壁面ＷＦにぶつかって反射された信号を受信
してロボット１の前面に存在する壁面ＷＦまでの距離を
測定することにより、ロボット１と前方壁面ＷＦとの角
度を演算する。
領域内の所定位置に任意の方向へ置かれたロボット１の
前面に装着された第１の超音波センサ４１１から、ステ
ップインモータ４１３の駆動にしたがって前方を基準に
所定間隔に回転されながら前記ロボット１の移動する前
方、つまりロボット１の走行方向の前方に存在する壁面
ＷＦに図３に示すように超音波を発生し、その発生され
た超音波が壁面ＷＦにぶつかって反射された信号を受信
してロボット１の前面に存在する壁面ＷＦまでの距離を
測定することにより、ロボット１と前方壁面ＷＦとの角
度を演算する。
【００１８】ロボット１と前方壁面ＷＦとの角度を演算
する例を図３を参照して説明する。前記第１の超音波セ
ンサ４１１を所定角度に回転させつつ壁面ＷＦまでの距
離を測定した時、ｉ番目の方向が壁面ＷＦと垂直の方向
であると仮定すれば、ｉ−１、ｉ＋１番目の方向の距離
ｄ（ｉ−１）、ｄ（ｉ）、ｄ（ｉ＋１）は、下記式を満
足させる。 ｃｏｓ△θ・ｄ（ｉ−１）＝ｃｏｓ△θ・ｄ（ｉ＋１）
＝ｄ（ｉ）であれば、ｃｏｓ-1｛ｄ（ｉ）／ｄ（ｉ−
１）｝＝ｃｏｓ-1｛ｄ（ｉ）／ｄ（ｉ＋１）｝＝△θで
ある。もし、ｄ（ｉ−１）＝ｄ（ｉ）であるか、ｄ（ｉ
＋１）＝ｄ（ｉ）の場合には、 ０＜ｃｏｓ-1｛ｄ（ｉ）／ｄ（ｉ−１）｝＜△θ ０＜ｃｏｓ-1｛ｄ（ｉ）／ｄ（ｉ＋１）｝＜△θを満足
する 方向中から最短距離を示す方向が壁面ＷＦと垂直の方向
ｉにもっとも近いことを類推することができる。すなわ
ち、ｉ方向が壁面ＷＦと垂直の方向であれば、ｉ方向と
ロボット１の正面のなす角θｉは、ロボット１と壁面Ｗ
Ｆのなす角θに近似であると見なすことができる。
する例を図３を参照して説明する。前記第１の超音波セ
ンサ４１１を所定角度に回転させつつ壁面ＷＦまでの距
離を測定した時、ｉ番目の方向が壁面ＷＦと垂直の方向
であると仮定すれば、ｉ−１、ｉ＋１番目の方向の距離
ｄ（ｉ−１）、ｄ（ｉ）、ｄ（ｉ＋１）は、下記式を満
足させる。 ｃｏｓ△θ・ｄ（ｉ−１）＝ｃｏｓ△θ・ｄ（ｉ＋１）
＝ｄ（ｉ）であれば、ｃｏｓ-1｛ｄ（ｉ）／ｄ（ｉ−
１）｝＝ｃｏｓ-1｛ｄ（ｉ）／ｄ（ｉ＋１）｝＝△θで
ある。もし、ｄ（ｉ−１）＝ｄ（ｉ）であるか、ｄ（ｉ
＋１）＝ｄ（ｉ）の場合には、 ０＜ｃｏｓ-1｛ｄ（ｉ）／ｄ（ｉ−１）｝＜△θ ０＜ｃｏｓ-1｛ｄ（ｉ）／ｄ（ｉ＋１）｝＜△θを満足
する 方向中から最短距離を示す方向が壁面ＷＦと垂直の方向
ｉにもっとも近いことを類推することができる。すなわ
ち、ｉ方向が壁面ＷＦと垂直の方向であれば、ｉ方向と
ロボット１の正面のなす角θｉは、ロボット１と壁面Ｗ
Ｆのなす角θに近似であると見なすことができる。
【００１９】次いで、ステップＳ３では前記制御手段５
０から出力される制御信号を駆動手段１０に入力して右
側走行モータ１２１を駆動させることにより、ロボット
１をθｉだけ左側に回転させてロボット１を前方の壁面
ＷＦに垂直に整列させ、ステップＳ４で第２の超音波セ
ンサ４２１から第２のセンサ駆動部４２２によりロボッ
ト１の移動する左側壁面ＷＬへ超音波を生じ、その生じ
た超音波が左側壁面ＷＬにぶつかって反射された信号を
受信して、図４に示すように、ロボット１の左側が壁面
ＷＬからの離隔距離ｄ１を感知してその感知された離隔
距離データｄ１を制御手段５０に出力する。
０から出力される制御信号を駆動手段１０に入力して右
側走行モータ１２１を駆動させることにより、ロボット
１をθｉだけ左側に回転させてロボット１を前方の壁面
ＷＦに垂直に整列させ、ステップＳ４で第２の超音波セ
ンサ４２１から第２のセンサ駆動部４２２によりロボッ
ト１の移動する左側壁面ＷＬへ超音波を生じ、その生じ
た超音波が左側壁面ＷＬにぶつかって反射された信号を
受信して、図４に示すように、ロボット１の左側が壁面
ＷＬからの離隔距離ｄ１を感知してその感知された離隔
距離データｄ１を制御手段５０に出力する。
【００２０】さらに、第３の超音波センサ４３１からは
第３のセンサ駆動部４３２によりロボット１の移動する
右側壁面ＷＲへ超音波を生じ、その生じた超音波が右側
壁面ＷＲにぶつかって反射された信号を受信して、図４
に示すように、ロボット１の右側が壁面ＷＲからの離隔
距離ｄ２を感知してその感知された離隔距離データｄ２
を制御手段５０に出力する。
第３のセンサ駆動部４３２によりロボット１の移動する
右側壁面ＷＲへ超音波を生じ、その生じた超音波が右側
壁面ＷＲにぶつかって反射された信号を受信して、図４
に示すように、ロボット１の右側が壁面ＷＲからの離隔
距離ｄ２を感知してその感知された離隔距離データｄ２
を制御手段５０に出力する。
【００２１】この際、離隔距離データをｄ１＞ｄ２とす
れば、駆動手段１０では制御手段５０から出力される制
御信号が入力されて右側走行モータ１２１を駆動させる
ことにより、ロボット１を左側に９０゜回転させて（ｄ
１＋ｄ２）／２になる中間地点に移動させる。
れば、駆動手段１０では制御手段５０から出力される制
御信号が入力されて右側走行モータ１２１を駆動させる
ことにより、ロボット１を左側に９０゜回転させて（ｄ
１＋ｄ２）／２になる中間地点に移動させる。
【００２２】上記過程を繰返すと、図５に示すような複
雑な構造の走行領域内でも走行領域（部屋）の中心点に
移動できるようになるため、ステップＳ５ではロボット
１の位置が部屋の中心点であるかを判別し、部屋の中心
点でない場合（ＮＯのとき）には、前記ステップＳ４に
戻りロボット１が部屋の中心点に移動する時までステッ
プＳ４以下の動作を繰返し行う。
雑な構造の走行領域内でも走行領域（部屋）の中心点に
移動できるようになるため、ステップＳ５ではロボット
１の位置が部屋の中心点であるかを判別し、部屋の中心
点でない場合（ＮＯのとき）には、前記ステップＳ４に
戻りロボット１が部屋の中心点に移動する時までステッ
プＳ４以下の動作を繰返し行う。
【００２３】前記ステップＳ５での判別の結果、ロボッ
ト１の位置が部屋の中心点の場合（ＹＥＳのとき）に
は、大きさと構造の知られている空間（走行領域）で現
在の位置は把握しているものの、方向は分らない状態で
あるため、ステップＳ６に進んで制御手段５０は、最終
的に方向を把握するために左側走行モータ１１１と右側
走行モータ１２１を駆動させることにより、ロボット１
を部屋の中心点から壁面に垂直になるよう移動させる。
ト１の位置が部屋の中心点の場合（ＹＥＳのとき）に
は、大きさと構造の知られている空間（走行領域）で現
在の位置は把握しているものの、方向は分らない状態で
あるため、ステップＳ６に進んで制御手段５０は、最終
的に方向を把握するために左側走行モータ１１１と右側
走行モータ１２１を駆動させることにより、ロボット１
を部屋の中心点から壁面に垂直になるよう移動させる。
【００２４】この際、ステップＳ７では前記ロボット１
の壁面への移動時にあらかじめ入力されている特異点を
探索すべきであるため、ロボット１の位置が左右側壁面
の距離の変化する最初の地点である特異点なるかを判別
し、特異点でない場合（ＮＯのとき）には、ステップＳ
６に戻りロボット１を壁面に継続して移動させながら、
ステップＳ６以下の動作を繰返し行う。
の壁面への移動時にあらかじめ入力されている特異点を
探索すべきであるため、ロボット１の位置が左右側壁面
の距離の変化する最初の地点である特異点なるかを判別
し、特異点でない場合（ＮＯのとき）には、ステップＳ
６に戻りロボット１を壁面に継続して移動させながら、
ステップＳ６以下の動作を繰返し行う。
【００２５】前記ステップＳ７での判別の結果、特異点
である場合（ＹＥＳのとき）には、ステップＳ８に進ん
で図６に示すように、４つの特異点ａ、ｂ，ｃ，ｄ中の
ｂ点に達した時、左右側壁面の距離とあらかじめ入力さ
れているｂ点にたいする情報、つまり左右側壁面の距
離、座標Ｘｂ，Ｙｂ、前方壁面の方向から現在の位置と
方向を把握して決定する。
である場合（ＹＥＳのとき）には、ステップＳ８に進ん
で図６に示すように、４つの特異点ａ、ｂ，ｃ，ｄ中の
ｂ点に達した時、左右側壁面の距離とあらかじめ入力さ
れているｂ点にたいする情報、つまり左右側壁面の距
離、座標Ｘｂ，Ｙｂ、前方壁面の方向から現在の位置と
方向を把握して決定する。
【００２６】上記のような方法で現在の位置座標を得た
ロボット１は、ステップＳ９に進んであらかじめ入力さ
れている走行経路にしたがって掃除、あるいは監視など
の付与された作業を行うための始発点（原点）に移動し
ながらステップＳ１０に進んで付与された作業を行うよ
うになる。
ロボット１は、ステップＳ９に進んであらかじめ入力さ
れている走行経路にしたがって掃除、あるいは監視など
の付与された作業を行うための始発点（原点）に移動し
ながらステップＳ１０に進んで付与された作業を行うよ
うになる。
【００２７】次いで、ステップＳ１１ではロボット１が
付与された作業を行いつつ走行を終えたかを判別し、走
行を終えていない場合（ＮＯのとき）には、前記ステッ
プＳ１０に戻りステップＳ１０以下の動作を繰返し行
い、走行を終えた場合（ＹＥＳのとき）には、ロボット
１の走行動作を停止しつつ動作を終了する。
付与された作業を行いつつ走行を終えたかを判別し、走
行を終えていない場合（ＮＯのとき）には、前記ステッ
プＳ１０に戻りステップＳ１０以下の動作を繰返し行
い、走行を終えた場合（ＹＥＳのとき）には、ロボット
１の走行動作を停止しつつ動作を終了する。
【００２８】
【発明の効果】上述のように、本発明によるロボットの
位置認識装置、およびその制御方法によれば、別の外部
装置なしに作業の初期にロボットの現在位置を正確に把
握してロボットが目標地点まで正確に走行しながら作業
を行いうるようになるという優れた効果を有する。
位置認識装置、およびその制御方法によれば、別の外部
装置なしに作業の初期にロボットの現在位置を正確に把
握してロボットが目標地点まで正確に走行しながら作業
を行いうるようになるという優れた効果を有する。
【図１】 本発明の一実施形態によるロボットの位置認
識装置の制御ブロック図である。
識装置の制御ブロック図である。
【図２】 本発明の一実施形態によるロボットの位置認
識制御動作順を示すフローチャートである。
識制御動作順を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の一実施形態によるロボットの前方壁
面との角度演算にたいする説明図である。
面との角度演算にたいする説明図である。
【図４】 本発明の一実施形態によるロボットの両方壁
面との中間地点への移動にたいする説明図である。
面との中間地点への移動にたいする説明図である。
【図５】 本発明の一実施形態によるロボットの部屋の
中心点への移動にたいする説明図である。
中心点への移動にたいする説明図である。
【図６】 本発明の一実施形態によるロボットの特異点
への移動にたいする説明図である。
への移動にたいする説明図である。
１０ 駆動手段 １１ 左側モータ駆動部 １２ 右側モータ駆動部 ２０ 走行距離検出手段 ２１ 左側エンコーダ ２２ 右側エンコーダ ３０ 方向角検出手段 ４０ 障害物感知手段 ４１ 第１の障害物感知部 ４２ 第２の障害物感知部 ４３ 第３の障害物感知部 ５０ 制御手段 ４１１ 第１の超音波センサ ４１２ 第１のセンサ駆動部 ４１３ ステップインモータ ４１４ ステップインモータ駆動部 ４２１ 第２の超音波センサ ４２２ 第２のセンサ駆動部 ４３１ 第３の超音波センサ ４３２ 第３のセンサ駆動部
Claims (6)
- 【請求項１】 自ら移動しながら付与された作業を行う
自走式ロボットにおいて、 前記ロボットの全体的な走行動作を制御する制御手段
と、該制御手段の制御により前記ロボットを移動させる
駆動手段と、該駆動手段により移動される前記ロボット
の走行距離を検出する走行距離検出手段と、前記駆動手
段により移動されるロボットの走行方向の変化を検出す
る方向角検出手段と、前記ロボットの走行する領域内の
障害物、および壁面までの距離を感知する障害物感知手
段とからなることを特徴とするロボットの位置認識装
置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記走行距離検出手段
により検出された走行距離、および前記方向角検出手段
により検出された走行方向にしたがって前記ロボットの
位置を演算して前記駆動手段を制御することを特徴とす
る請求項１記載のロボットの位置認識装置。 - 【請求項３】 所定の走行領域内を自ら移動しながら付
与された作業を行うロボットの位置認識方法において、 障害物感知手段により感知された前記ロボットの前方壁
面までの距離によってロボットと前方壁面との角度を演
算して、その演算された角度だけ前記ロボットを回転さ
せてロボットを前方壁面に垂直に整列させる垂直整列ス
テップと、前記障害物感知手段により感知された前記ロ
ボットの左右側壁面までの距離によって前記ロボットを
回転させてロボットを走行領域内の中心点に移動させる
中心点移動ステップと、前記中心点移動ステップから移
動された走行領域内の中心点から前記ロボットを壁面に
垂直に移動させつつ左右側壁面の距離が変化する特異点
を探索する特異点探索ステップと、該特異点探索ステッ
プから探索された特異点にしたがって左右側壁面の距
離、座標、および方向を把握してロボットの現在位置、
および方向を決定する位置決定ステップと、該位置決定
ステップで決定されたロボットの現在位置、および方向
にしたがって作業を行う作業遂行ステップとからなるこ
とを特徴とする位置認識制御方法。 - 【請求項４】 前記垂直整列ステップは、前記ロボット
の前方に装着された第１の超音波センサがステップイン
モータの駆動にしたがって所定間隔に回転されながら感
知された多方向の前方壁面距離データにしたがってロボ
ットと前方壁面との角度を演算することを特徴とする請
求項３記載のロボットの位置認識制御方法。 - 【請求項５】 前記中心点移動ステップは、前記ロボッ
トの左右側面に装着された第２、および第３の超音波セ
ンサから感知された左右側壁面までの距離データにした
がって前記モータを左右側に９０°に回転させて中間地
点への移動を段階的に行うことを特徴とする請求項３記
載のロボットの位置認識制御方法。 - 【請求項６】 前記特異点探索ステップは、走行領域内
の中心点から前記ロボットを壁面に垂直に移動させなが
ら第２、および第３の超音波センサにより感知された左
右側壁面の距離データが変化する最初地点を特異点とし
て認識することを特徴とする請求項３記載のロボットの
位置認識制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950024442A KR0156722B1 (ko) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 로보트의 위치인식장치 및 그 제어방법 |
| KR199524442 | 1995-08-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0954617A true JPH0954617A (ja) | 1997-02-25 |
| JP2774087B2 JP2774087B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=19423092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7311299A Expired - Fee Related JP2774087B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-11-29 | ロボットの位置認識装置およびその方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5804942A (ja) |
| JP (1) | JP2774087B2 (ja) |
| KR (1) | KR0156722B1 (ja) |
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| JP2019013444A (ja) * | 2017-07-06 | 2019-01-31 | 三菱電機株式会社 | 自走式掃除機 |
| JP2020110260A (ja) * | 2019-01-09 | 2020-07-27 | 三菱電機株式会社 | 自走式掃除機 |
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