JPS59121408A - Controller of mobile robot - Google Patents
Controller of mobile robotInfo
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- JPS59121408A JPS59121408A JP57232269A JP23226982A JPS59121408A JP S59121408 A JPS59121408 A JP S59121408A JP 57232269 A JP57232269 A JP 57232269A JP 23226982 A JP23226982 A JP 23226982A JP S59121408 A JPS59121408 A JP S59121408A
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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
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0221—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving a learning process
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、予定の走行路上を無人走行する移動ロボット
の制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a mobile robot that runs unmanned on a scheduled running route.
従来、この種の移動ロボットにあっては、予定の走行路
に沿って配設さ几た誘導ケーブルからの磁界乞センザに
よって検知しながら、あるいは走行路に沿つて配設さｆ
′した光学的なテープやマーク乞センサによって検知し
ながら一定の走行ノぐターンにしたがう無人走行を行な
わせるようにしており、ロボットの誘導手段を別途膜け
なけｎばならず、走行路の設定、変更、保守などが煩雑
なものになってしまっている。Conventionally, in this type of mobile robot, the magnetic field is detected by a sensor that generates a magnetic field from a carefully arranged guide cable arranged along the planned running route, or
The robot runs unmanned according to a certain number of turns while being detected by an optical tape and a mark sensor. , changes, maintenance, etc. have become complicated.
まｆＣ１従米、ロボット自体にプログラム装置ｖ組み込
み、その設定プログラムにしたがってロボットの自動操
縦を行なわせることにより、一定の走行パターンによる
ロボットの走行制御を行なわせるようにしたものが開発
さ几ているが、そ几によってもロボットの走行路を変え
るにはその都度プログラムの設定変更を行なわせなけ几
ばならず、自在性に欠けるものになっている。In the US, a robot has been developed in which a programming device is built into the robot itself, and the robot automatically operates according to the setting program, thereby controlling the robot's travel according to a fixed travel pattern. However, depending on the method, changing the robot's travel path requires changing the program settings each time, resulting in a lack of flexibility.
本発明扛以上の点を考慮してなされたもので、ロボット
自身に走行路の学習機能をもたせ、自在に学習させた走
行路にしたがってロボットの無人定行χ行なわせるよう
にしたコンビ１−タシステムによる移動ロボットの制御
装置ン提供するものである。The present invention has been made in consideration of the above points, and is a combination system in which the robot itself is provided with a learning function of the traveling route, and the robot is made to perform an unmanned routine according to the freely learned traveling route. The present invention provides a control device for a mobile robot.
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第１図は本発明による移動ロボットの制御装置の基本構
成を示すもので、例えは移動ロボットの走行車輪の回転
に比例したパルス信号を出力する元電式、電磁式ま７ｔ
＋は機械接点式などからなる距離センサｌと、例えばヨ
一方向の角速度を検出するレート式のジャイロスコープ
、ガスレートセンナなどからなるロボットの移動方向の
変化に比例した信号を出力する方向センサ２と、ロボッ
トの走行に支障となる壁や溝などの障害物を検出する障
害物検出センナ群３と、距離センサｌからのパルス信号
ｔカウントしてロボットの走行距離を計測するとともに
、方向センサ２の出力からロボットの移動方向を判定し
【ロボットの単位走行距離ごとの２次元座標上における
現在位置を刻々と演算によりて求めながら、障害物検出
センサ群３からの検出信号状態に応じてロボットの走行
誘導の制御をなしてその駆動部４に走行指令？適宜与え
、かつ装置全体の集中制御馨行なわせる演算制御部５と
、その演算制御部５によって刻々と求めらｎた現在位置
および定行方向のデータ？順次格納して連続情報として
保持する記憶部６と、ロボットの走行軌跡および現在の
進行方向乞刻々更新表示させるＣＲＴ表示部７と、シス
テム圧電源のオン。FIG. 1 shows the basic configuration of a control device for a mobile robot according to the present invention.
＋ indicates a distance sensor l consisting of a mechanical contact type, etc., and a direction sensor 2 that outputs a signal proportional to a change in the robot's movement direction, consisting of a rate type gyroscope, gas rate sensor, etc. that detects the angular velocity in one direction, for example. , an obstacle detection sensor group 3 that detects obstacles such as walls and grooves that impede the robot's movement, and a direction sensor 2 that measures the distance traveled by the robot by counting pulse signals t from a distance sensor 1. The direction of movement of the robot is determined from the output of Controls the travel guidance and issues a travel command to the drive unit 4? An arithmetic and control section 5 provides data as appropriate and performs centralized control of the entire device, and data on the current position and heading direction that are obtained moment by moment by the arithmetic and control section 5. The storage section 6 stores sequential information and holds it as continuous information, the CRT display section 7 updates and displays the robot's travel trajectory and current direction of travel, and the system pressure power source is turned on.
オフ、走行モードの切換え、スタート位置の設定。Off, switching driving mode, setting start position.
ＣＲＴ 表示部７における表示縮尺率などの表示形態の
設定変更、方向センサ２の感度調整などを適宜性なわせ
ることのできる操作部８とによって構成され、そｎら全
ての構成部分がロボットに搭載さｎている。なお、ロボ
ットの駆動部４は、例えばロボットの左、右の駆動輪に
そルぞｎ設けた駆動用モータ（直流サーボモーフまたに
ステップモータ）Ｖ−ｔの回転量のフィードバック制御
ｔなしながら独立的にｇｅｔ、て、操舵をも行なわせる
ことができるようになっている。また、障害物検出セン
ナ群３としては超音波センサ、タッチセンサ。It is composed of an operation section 8 that can change the display format settings such as the display scale rate on the CRT display section 7, and adjust the sensitivity of the direction sensor 2 as appropriate.All these components are mounted on the robot. I'm here. Note that the drive unit 4 of the robot operates independently without feedback control of the amount of rotation of drive motors (DC servomorphs or step motors) Vt provided on the left and right drive wheels of the robot, for example. It is now possible to get the vehicle to perform steering as well. Further, the obstacle detection sensor group 3 includes an ultrasonic sensor and a touch sensor.
ＩＴＶカメラなどの障害物の有無や障害物までの距離を
検知することのできる各種センサが用いら几、そｎら各
センサが移動ロボットの周囲に適宜配設さル、ロボット
の走行時に障害物が検出さ几たときには、そのときのセ
ンナ出方に応じて演算制御部５においてその障害物を回
避するようなロボットの込動制御が実行さｎるようｌＣ
なっている。また、記憶部６には検出さｎた障害物に関
するデータ、その他制御に必要なデータが保持、格納さ
几る。Various sensors such as ITV cameras that can detect the presence or absence of obstacles and the distance to the obstacles are used, and these sensors are appropriately placed around the mobile robot to detect obstacles when the robot is moving. When the obstacle is detected, the calculation control unit 5 executes the control of the robot to avoid the obstacle according to the way the sensor appears at that time.
It has become. Further, the storage unit 6 holds and stores data regarding detected obstacles and other data necessary for control.
このように病成さｎ７’（ものにあって、特に本発明で
はロボットの学習走行によって走行路または移動範囲ン
知得させる際、ロボットに取り付けらｎた障害物検出セ
ンナ群３をロボットの目として用いることにより、例え
ば第２図に示すようにロボットを壁面などの障害物に沿
って自走させることによってロボット自身で学習走行を
行なわせるよ５ＦＣすることを特徴としている。In particular, in the present invention, when the robot learns the travel path or movement range by learning the robot, the obstacle detection sensor group 3 attached to the robot is By using the robot as a robot, for example, as shown in FIG. 2, the robot is characterized by 5FC, which allows the robot to run on its own by running along obstacles such as walls, thereby making the robot perform a learning run on its own.
すなわち、ロボツ）Ｈの前部に第１のセンナ８１を、そ
の側部前方に第２のセンサ８２を、同側部後方に第３の
セ／すＳ３ｙ！−そ几ぞｎ設け、各センサ５ｔ−８３ｉ
ｃＪ：ツて一定距離（２０ｃＩｎ程度）にある前号およ
び側方のの各障害物馨検知することができるようにし、
それら各センサ８１−８３の検知状態？演算制御部５に
より読みとらせながら、第２図中ａ −ｂ区間ではセン
サＳｌによって壁面が検知さルていないことを条件とし
てセンサ８２．Ｓ３によってともに壁面が検知さ几るよ
りにロボット凡ン誘導し、ｂ点でセンサ５ＩＩＣＪ：ｔ
て前号の壁面が検知さｎたときには右方に操舵させ、０
点でセンサＳ３のみによ、て壁面が検知さｎていること
を条件として左方に操舵させることによって、ロボツ）
Ｒが壁面に沿って自走するような走行誘導の制ｎｗ行な
わせよようにしている。That is, the first sensor 81 is placed in the front of the robot (Robot) H, the second sensor 82 is placed in front of the side thereof, and the third sensor 82 is placed in the rear of the same side. -Each sensor 5t-83i
cJ: It is possible to detect each obstacle on the front and side at a certain distance (approximately 20 cIn),
Detection status of each of those sensors 81-83? While being read by the arithmetic control unit 5, the sensor 82. When both walls are detected by S3, the robot is guided, and at point b, sensor 5IICJ:t
When the previous wall is detected, steer to the right and zero.
(By steering the robot to the left on the condition that the wall is detected only by sensor S3 at the point)
I am trying to control the travel guidance so that R can run on its own along the wall surface.
以下、本発明による移動ロボットの制御装置の動作につ
いて説明する。The operation of the mobile robot control device according to the present invention will be explained below.
まず、ロボットを第３図に示すスタート位置Ｓにつかせ
たうえで、操作部８によりシステムを学習走行モードに
設定するとともに、操作部８のセットボタンを押して２
次元座標上におけるスタート点（Ｘｏ＋ｙｏ）および進
行方向の基準θｏンそ几ぞ几演算制御部５に設定させる
。次いで、前述した壁面などの障害物に沿うロボットの
学習走行を開始させると、演算制御部５は距離センサｌ
および方向センサ２からそ几ぞｎ送らｎてくる信号にも
とづいて２次元座標上におけるロボットの現在位置（ｘ
ｖ ｙ ）および進行方向θを刻々と演算によって求
め、その演算結果を記憶部６に逐次送って記憶保持させ
る。また、演算制御部５は、記憶部６の保持内容にした
がってＣＲＴ 表示部７にロボットの走行軌跡の表示を
行なわせていく。しかして、ロボットが全コースＣｙ４
−学習走行することに、に５、その走行コースＣの２次
元座標上における連続した位置に関するデータが記憶部
６に記憶保持さ几ることになる。また、ＣＲＴ表示部７
に表示さｎたロボットの走行軌跡によって学習した走行
コースＣｔモニタすることができるようＩＣ７ｚる。First, after placing the robot at the starting position S shown in Fig. 3, set the system to the learning running mode using the operating section 8, and press the set button on the operating section 8 to set the system to the learning running mode.
The starting point (Xo+yo) on the dimensional coordinates and the standard θon of the traveling direction are set in the calculation control unit 5 accordingly. Next, when the robot starts a learning run along an obstacle such as a wall, the arithmetic control unit 5 activates the distance sensor l.
The current position of the robot on the two-dimensional coordinates (x
v y ) and the traveling direction θ are calculated moment by moment, and the calculation results are sequentially sent to the storage unit 6 for storage and retention. Further, the arithmetic control section 5 causes the CRT display section 7 to display the traveling trajectory of the robot according to the contents held in the storage section 6. However, robots are all courses Cy4
- During the learning run, data regarding consecutive positions on the two-dimensional coordinates of the driving course C are stored in the storage unit 6. In addition, the CRT display section 7
The IC7z allows the learned travel course Ct to be monitored based on the robot travel trajectory displayed on the IC7z.
次に、学習走行が完了したのちにロボットをスタート位
置Ｓにつかせたうえで、操作部８［よりシステムを無人
走行モードＶＣ切り換えると、演算制御部５に記憶部６
に記憶さｎている学習走行時のデータにもとづいてロボ
ットの移動可能領域を判断し、その領域内で予め設定さ
Ａ７を走行パターン（そのパターンデータが演算制御部
５の内部メモリに登録さｎている）をもってロボットの
走行誘導を開始させる。Next, after the learning run is completed, the robot is placed at the start position S, and when the system is switched to the unmanned running mode VC using the operation unit 8, the arithmetic and control unit 5 is
The movable area of the robot is determined based on the data during the learning run stored in the area, and A7 is set in advance within that area as a running pattern (the pattern data is registered in the internal memory of the arithmetic control unit 5). ) to start guiding the robot.
第４図り例えばロボットにスィーパ一式による床面清掃
ユニットを搭載して室内の清掃作業を行なわせるように
したときの走行パターンの一例を示すもので、室の壁面
に沿ってロボット’に学習走行させることによって得ら
几たロボットの移動可能領域Ａから、演算制御部５にそ
の領域Ａ内の床面をスィーパ−によって順次清掃するこ
とができるようなパターンにしたがう走行路Ｌｉ予め決
めらｆ′１．た演算手順により作成し、その走行路りの
２次元座標上に２ける位置のデータン記憶部６にロボッ
トの無人走行時の誘導データとして保持させる。その際
、演算制御部５は、距離センサ１および方向センサ２か
らの信号に応じて２次元座標上における現在位置および
進行方向の確認を行ないながら、ロボットが予定の走行
路Ｌηλら外ｎることがないよりにその走行誘導の監視
制御を行なう。The fourth figure shows an example of a running pattern when a robot is equipped with a floor cleaning unit consisting of a sweeper set and is made to perform indoor cleaning work.The robot' is made to learn to run along the walls of a room. From the movable area A of the robot obtained by this method, the arithmetic and control unit 5 predetermines a running path f'1 according to a pattern that allows the sweeper to sequentially clean the floor surface within the area A. ．． The information is created using the calculation procedure described above, and is stored in the data storage unit 6 at the position of 2 on the two-dimensional coordinates of the travel route as guidance data during unmanned travel of the robot. At this time, the arithmetic control unit 5 checks the current position and traveling direction on the two-dimensional coordinates according to the signals from the distance sensor 1 and the direction sensor 2, and makes sure that the robot does not deviate from the planned travel path Lηλ. Monitoring and control of the driving guidance is performed rather than nothing.
また、例えば第５図に示すように、通路の壁面に沿って
ロボットビリモートコントロールによって走行させたと
きの学習走行により得らｎたデータから、演算制御部５
はその通路の真ん中を通る走行路ＬＹ決定し、その走行
路り上ピロボットが無人走行するような走行誘導の制御
をも容易に行なわせることが可能となる。For example, as shown in FIG.
It becomes possible to determine the traveling route LY passing through the middle of the passage, and to easily control the traveling guidance so that the pilot robot runs unmanned on the traveling route.
以上、本発明による移動ロボットの制御装置にあっては
、ロボット自身に走行路または走行領域の学習機能ｔも
たせ、その学習内容にしたがつてロボットの所定の無人
定行を行なわせるようにしたもので、従来のようにロボ
ットの誘導手段を別途に設ける必要が全くなく、またプ
ログラムの設定変更をなすようなことなく走行路の設定
変更ピロボット自身により容易に行なわせることができ
、自在性にｉｎたものになるという利点ン有している。As described above, in the control device for a mobile robot according to the present invention, the robot itself is provided with a learning function of the traveling route or the traveling area, and the robot is made to perform a predetermined unmanned routine according to the learning content. Therefore, there is no need to provide a separate guide means for the robot as in the past, and the robot itself can easily change the travel path settings without changing the program settings. It has the advantage of being a valuable asset.
第１図に本発明による移動ロボットの制御装置の一実施
例〉示すブロック構成図、第２図はロポｙ）の自走学習
時における走行状態の一例を示す図、第３図にロボット
の学習走行の状態７示す図、第４図および第５図は学習
走行によつて得た走行可能領域内におけるロボットの走
行ノくターンの一例乞そルぞ几示す図である。
１・・・距離センサ ２・・・方向センサ ３・・・障
害物検出センサ群 ４・・・駆動部 ５・・・演算制御
部 ６・・・記憶部 ７・・・ＣＲＴ表示部 ８・・・
操作部
出願人代理人 鳥 井 清
第１図
第２図Fig. 1 is a block configuration diagram showing an embodiment of a mobile robot control device according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of a running state during self-propelled learning of robot y), and Fig. 3 is a diagram showing an example of the robot's learning state. FIGS. 4 and 5, which show the traveling state 7, are diagrams showing examples of the robot's traveling turns within the travelable area obtained through the learning traveling. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Distance sensor 2... Direction sensor 3... Obstacle detection sensor group 4... Drive unit 5... Arithmetic control unit 6... Storage unit 7... CRT display unit 8...・
Operation Department Applicant's Representative Kiyoshi Torii Figure 1 Figure 2
Claims (1)
行にともなう方向の変化を検出する第２のセンサと、そ
几ら第１および第２のセンサの各出力にもとづいてロボ
ットの単位走行距離ごとの２次元座標上の位置Ｙ演算に
よって求める演算制御部と、その求めらｎた刻々変化す
る位置のデータ乞順次格納して保持する記憶部とからな
り、ロボットの学習走行によって記憶部に保持させたデ
ータにもとづいて演算制御部によりロボットの走行誘導
の制御７行なわせるようにしたものにあって、障害物検
出センサの出力状態に応じて障害物に沿うロボットの学
習走行の制御を行なわせる手段をとるようにしたことビ
特徴とする移動ロボットの制御装置。A first sensor detects sound of the distance traveled by the robot, a second sensor detects changes in direction as the robot travels, and a unit distance traveled by the robot is determined based on the outputs of the first and second sensors. It consists of a calculation control unit that calculates the position Y on the two-dimensional coordinates for each time, and a storage unit that sequentially stores and retains the data of the determined position that changes every moment. In this system, the arithmetic control unit performs seven steps of controlling the robot's travel guidance based on the data obtained, and the robot's learning travel along the obstacle is controlled in accordance with the output state of the obstacle detection sensor. A control device for a mobile robot, characterized in that it takes the following measures.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57232269A JPS59121408A (en) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | Controller of mobile robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57232269A JPS59121408A (en) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | Controller of mobile robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59121408A true JPS59121408A (en) | 1984-07-13 |
Family
ID=16936594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57232269A Pending JPS59121408A (en) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | Controller of mobile robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59121408A (en) |
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- 1982-12-24 JP JP57232269A patent/JPS59121408A/en active Pending
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