JPH0635535A - 屋内移動ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動する屋内が壁によって複数個の部屋に仕
切られている場合においても、確実に各部屋における自
己位置を検出でき、より一段と正確に目的位置に移動で
きる屋内移動ロボットの提供。 【構成】 屋内移動ロボット１は現在移動している部屋
の識別を行い、識別信号送信機２より識別信号を送信
し、タイミングパルス送信機３よりタイミングパルスを
送信する。そして、識別信号受信機８−１、８−２が受
信した識別信号の合致した超音波送信機６−１、７−１
または６−２、７−２より、タイミングパルス受信機９
−１、９−２がタイミングパルスを受信すると同時に超
音波が送信される。屋内移動ロボット１は、超音波受信
機４、５により超音波を受信する、そして、タイミング
パルスを送信した時点から超音波が届く時点までの時間
計測値より各部屋における現在自己位置を検出し、指定
走行経路ＣＬ上を移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場内など屋内で用い
られる移動ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場内などで用いられる移動ロボ
ットシステムが各種開発され実用化されている。これら
システムの移動ロボットは、床面に貼られた磁気テープ
や光学反射テープを検出し、それに沿って移動していく
もの、あるいは、ジャイロを搭載しそれによってロボッ
トの進行方向と進行速度を検出し、内部のメモリに記憶
されている指定走行経路と一致するように走行するもの
等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テープ
方式のものは、床面にテープを貼付できない場所や貼付
しにくい場所があるという問題があると共に、指定走行
路の変更が難しいという問題がある。また、停止位置に
マークを設けなければならないという問題がある。

【０００４】一方、ジャイロ方式のものは、まず、出発
点から指示された場所までの経路の走行距離を地図情報
に基づいて算出する。（以下、走行経路距離という。）
次に、走行中の進行方向と進行速度を検出し、前記検出
データより出発点から現在位置まで走行した距離を算出
する。（以下、走行距離という。）そして、前記走行距
離と上記走行経路距離とが一致したときをもって指示さ
れた場所に到達したと判断する。しかし、指示された場
所までの走行距離が短い場合には、特に、支障は生じな
いが、指示された場所までの走行距離が長い場合には、
ジャイロによる計測誤差が累積され、指示された場所か
ら大きくはずれて、停止するとい問題がある。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑み、上記方式の
問題点を解決することができる屋内移動ロボットを提供
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の屋内移動ロボットは、少なくとも１個のタ
イミングパルス受信機と、前記受信機が受信したタイミ
ングパルスによって送信する少なくとも２個の周波数が
異なる超音波送信機を屋内の移動区域周辺に設置し、移
動する屋内の地図情報と該超音波送信機の地図上での位
置情報とを記憶する手段と、少なくとも１個のタイミン
グパルス送信機と、該周波数を各々受信する少なくとも
２個の超音波受信機とを具備し、タイミングパルスを送
信した時点から、該超音波送信機の超音波を受信する時
点までの時間を各々計測して、前記時間データより地図
上の自己位置を検出する手段と、該自己位置データを記
憶する手段と、該自己位置記憶手段に記憶された現在自
己位置データと前回自己位置データから進行方向を検出
する手段と、該自己位置データと進行方向の検出情報に
基づいて走行方向を制御する操向制御手段とより構成さ
れる超音波誘導方式を具備することを第１の特徴として
いる。

【０００７】また、本発明は、屋内移動区域の壁で仕切
られた各々の部屋に、少なくとも２個の周波数の異なる
超音波送信機を、各々の部屋の移動区域周辺に設置し、
該超音波送信機の各々に識別コードを付加し、各々の該
識別コードを記憶する手段と、識別信号受信機を各々の
超音波送信機に具備し、該識別信号受信機により受信し
た受信識別信号を受信識別コードに変換する手段と、該
受信識別コードと記憶している該記憶識別コードとを比
較する手段と、該受信識別コードと該記憶識別コードと
が同一の場合、一定時間の間、超音波送信機が作動でき
るようにする手段とを各々の超音波送信機に具備し、移
動ロボットに各々の超音波送信機の該識別コードを記憶
する手段と、上記自己位置検出に必要な超音波送信機を
検出する手段と、前記超音波送信機の記憶識別コードを
検出する手段と、前記記憶識別コードを識別信号に変換
する手段と、前記識別信号を送信する識別信号送信機
と、該識別信号を送信した時点より一定時間後にタイミ
ングパルスを送信するタイミングパルス送信機とを具備
することを第２の特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明は上記した構成によって、屋内移動ロボ
ットの指定走行経路を容易に変更することができ、定め
られた経路から外れても自己復帰することができる。ま
た、走行距離に応じて発生する誤差の累積を防止するこ
とができ、目的地が遠距離にある場合でも、一段と正確
に目的位置に停止することができる。

【０００９】特に、前記第２の特徴を有する本発明で
は、移動する屋内が壁によって複数個の部屋に仕切られ
ている場合においても、確実に各部屋における自己位置
を検出でき一段と正確に目的位置に移動できる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例の屋内移動ロボットに
ついて、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の
一実施例における屋内移動ロボットおよび該ロボットの
屋内移動区域および該区域に配設されたタイミングパル
ス受信機と超音波送信機の配置状態を示す斜視図であ
る。図１において、１は屋内移動ロボット、２は識別信
号送信機、３はタイミングパルス送信機、４、５は各々
周波数が異なる超音波受信機、６−１、６−２は４の周
波数に対応した超音波送信機、７−１、７−２は５の周
波数に対応した超音波送信機、８−１、８−２は識別信
号受信機、９−１、９−２はタイミングパルス受信機、
１０−１、１０−２は移動する各部屋、ＣＬは指定走行
経路である。

【００１１】以上のように構成された屋内移動ロボット
について、以下図１を用いてその動作を説明する。ま
ず、屋内移動ロボット１は現在移動している部屋の識別
コードを検出し識別信号に変換する、そして、屋内移動
ロボット１に搭載された識別信号送信機２より識別信号
を送信し、一定時間後にタイミングパルス送信機３より
タイミングパルスを送信する。該屋内移動ロボット１
は、時間カウンタを搭載しており（図１には図示してい
ない）、タイミングパルスを送信すると同時に時間カウ
ンタをリセットし、時間のカウントを開始する。

【００１２】また、識別信号受信機８−１、８−２は該
識別信号受信し、識別コードに変換し、該識別コードが
記憶識別コードと一致したとき一定時間の間、超音波送
信機６−１、７−１または６−２、７−２が作動できる
ようにする。そして、該タイミングパルスをタイミング
パルス受信機９−１または９−２が受信すると同時に各
々周波数の異なる超音波が超音波送信機６−１、７−
１、または６−２、７−２から、あらかじめ決められた
時間間隔だけ送信される。

【００１３】該周波数の異なる各々の超音波を屋内移動
ロボット１に搭載された超音波受信機４、５が受信する
と、屋内移動ロボット１の時間カウンタは各々の受信時
間カウント数を記憶する（図１には図示していない）。

【００１４】次に、上記構成による本実施例の動作を説
明する。図２は、屋内移動ロボット１の指定走行経路Ｃ
Ｌと超音波送信機６−１、７−１、６−２、７−２の配
置、図３は、本実施例のフローチャートを示す。

【００１５】図２において、移動する部屋１０−１の基
準点Ａ、Ｂには超音波送信機６−１、７−１が配置さ
れ、点Ａを原点とし、点Ｂを通る線をＹ軸とする座標系
で屋内移動ロボット１および部屋１０−１の地図座標を
示している。また、移動する部屋１０−２の基準点Ｃ、
Ｄには超音波送信機６−２、７−２が配置され、点Ｃを
原点とし、点Ｄを通る線をＹ軸とする座標系で屋内移動
ロボット１および部屋１０−２の地図座標を示してい
る。屋内移動ロボット１の位置は、Ｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）で
示す。

【００１６】図２では、説明を簡単にするために、移動
する各部屋１０−１、１０−２の４辺をＸ軸、またはＹ
軸に平行にした例を示したが、部屋１０−１の周囲に基
準点Ａ、Ｂ、部屋１０−２の周囲に基準点Ｃ、Ｄを配置
してあれば各部屋１０−１、１０−２の形状および４辺
の向きは、任意である。また、２部屋の場合を示してい
るが部屋数は任意である。

【００１７】屋内移動ロボット１は、指定走行経路ＣＬ
に沿って走行するが、指定走行経路ＣＬの形状も任意で
ある。

【００１８】図３のフローチャートに従って制御手順を
説明する。

【００１９】まず、ステップＳ１では、屋内移動区域の
各部屋１０−１、１０−２の地図情報を地図記憶部に入
力する。

【００２０】ステップＳ２では、超音波送信機６−１、
７−１、６−２、７−２の地図上での位置を送信機位置
記憶部に入力する。

【００２１】ステップＳ３では、指定走行経路ＣＬをＸ
座標をＸｎ、Ｙ座標をＹｎとして走行経路記憶部に入力
する。

【００２２】ステップＳ４では、屋内移動ロボット１を
走行開始地点に置き走行を開始させる。

【００２３】ステップＳ５では、上記受信時間カウント
数より屋内移動ロボット１の超音波送信機６−１、７−
１または６−２、７−２からの距離を算出し、三角測量
法により移動している部屋１０−１または１０−２にお
けるＸ、Ｙ座標上の屋内移動ロボット１の自己位置Ｔ
（Ｘｔ，Ｙｔ）の演算を行い、該自己位置データを自己
位置記憶部に記憶する。また、現在自己位置データと前
回自己位置データから進行方向を検出する。そして、該
現在自己位置データより現在移動している部屋の識別を
行う。

【００２４】ステップＳ６では、指定走行経路ＣＬから
のずれ量（ΔＸ＝Ｘｔ−Ｘｎ，ΔＹ＝Ｙｔ−Ｙｎ）を演
算する。

【００２５】ステップＳ７では、上記進行方向とずれ量
に応じて屋内移動ロボット１の操舵角の制御が行われ
る。

【００２６】ステップＳ８では、全工程終了したか否か
の判断が行われる。全工程が終了していなければ、走行
が続行される。

【００２７】ステップＳ９では、現在移動している部屋
の識別コードを検出し、該識別コードを識別信号に変換
し、該識別信号ととタイミングパルスを送信する。

【００２８】ステップＳ１０では、時間カウンタをリセ
ットし、全工程が終了するまで上記動作が繰り返され
る。

【００２９】全工程が終了したならば、指定走行経路の
最終地点にて停止し、走行開始命令を待つ。

【００３０】なお、以上説明した本実施例では、指定走
行経路ＣＬの開始地点と終了地点が別々であったが、予
め走行経路指定時に開始地点と終了地点とを同一点とし
た閉じられた走行経路を指定し、繰り返し巡回走行を行
うこともできる。

【００３１】また、本実施例では、屋内移動ロボット１
に作業機能を付加していないが、掃除機能や監視機能等
を付加することによって、掃除ロボットや監視ロボット
等に適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果がえられる。 （１） 指定走行経路の形状を任意の形にすることがで
き、また、指定走行経路の変更も容易に行うことができ
る。

【００３４】（２） 屋内移動ロボットの自己位置を屋
内における各部屋の移動区域内で同定することができ、
計測誤差による累積誤差をふせぐことができる。

【００３５】（３） 超音波送信機は、屋内における各
部屋の移動区域周辺であれば、各部屋のどこに設置して
もよく、基準点の設定が容易である。

【００３６】（４） 屋内の移動区域が複数の部屋に壁
などで仕切られていても、各部屋に超音波送信機が設置
されていることにより、確実に超音波測距を行うことが
でき、一段と正確に指定走行経路を走行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における屋内移動ロボットおよび該ロボ
ットの屋内における各部屋の移動区域および該区域に配
設された識別信号受信機、タイミングパルス受信機と超
音波送信機の配置状態を示す斜視図である。

【図２】屋内移動ロボットの指定走行経路と超音波送信
機の配置を示す説明図である。

【図３】実施例の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・・屋内移動ロボット、 ２・・・・識別信号
送信機、 ３・・・・タイミングパルス送信機、
４、５・・・・超音波受信機、 ６−１、６−２、７
−１、７−２・・・・超音波送信機、 ８−１、８−
２・・・・識別信号受信機、 ９−１、９−２・・・
・タイミングパルス受信機、 １０−１、１０−２・
・・・屋内移動区域の部屋、 ＣＬ・・・・指定走行
経路

フロントページの続き (72)発明者 松井 照幸 愛知県名古屋市中区栄２丁目３番１号 株 式会社メイテック内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個のタイミングパルス受信機
   と、前記受信機が受信したタイミングパルスによって送
   信する少なくとも２個の周波数が異なる超音波送信機を
   屋内の移動区域周辺に設置し、 移動する屋内の地図情報と該超音波送信機の地図上での
   位置情報とを記憶する手段と、 少なくとも１個のタイミングパルス送信機と、 該周波数を各々受信する少なくとも２個の超音波受信機
   とを具備し、 タイミングパルスを送信した時点から、該超音波送信機
   の超音波を受信する時点までの時間を各々計測して、前
   記時間データより地図上の自己位置を検出する手段と、 該自己位置データを記憶する手段と、 該自己位置記憶手段に記憶された現在自己位置データと
   前回自己位置データから進行方向を検出する手段と、 該自己位置データと進行方向の検出情報に基づいて走行
   方向を制御する操向制御手段とより構成される超音波誘
   導方式を備えたことを特徴とする屋内移動ロボット。
2. 【請求項２】屋内移動区域の壁で仕切られた各々の部屋
   に、少なくとも２個の周波数の異なる超音波送信機を、
   各々の部屋の移動区域周辺に設置し、 該超音波送信機の各々に識別コードを付加し、 各々の該識別コードを記憶する手段と、 識別信号受信機を各々の超音波送信機に具備し、 該識別信号受信機により受信した受信識別信号を受信識
   別コードに変換する手段と、 該受信識別コードと記憶している該記憶識別コードとを
   比較する手段と、 該受信識別コードと該記憶識別コードとが同一の場合、
   一定時間の間、超音波送信機が作動できるようにする手
   段とを各々の超音波送信機に具備し、 移動ロボットに、各々の超音波送信機の該識別コードを
   記憶する手段と、 上記自己位置検出に必要な超音波送信機を検出する手段
   と、 前記超音波送信機の記憶識別コードを検出する手段と、 前記記憶識別コードを識別信号に変換する手段と、 前記識別信号を送信する識別信号送信機と、該識別信号
   を送信した時点より一定時間後にタイミングパルスを送
   信するタイミングパルス送信機とを具備することを特徴
   とした請求項１記載の屋内移動ロボット。