JP2934770B2 - Method and apparatus for measuring wheel diameter of mobile robot - Google Patents
Method and apparatus for measuring wheel diameter of mobile robotInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、移動ロボットの車輪径を計測する方法及び
その装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a wheel diameter of a mobile robot.
移動ロボットを、指定した経路に沿って走行させる方
法として、路面に布設した誘導線等で走行経路を指定
し、誘導線に対する車体のずれを修正しつつ走行させる
誘導線式のものと、車輪の回転数を常時検出し、累積計
算することにより、移動ロボットの移動距離や方向の変
化を計測し、現在位置を計算して、指定された経路に沿
うように制御を行う慣性航海法的な手法、デッドレコニ
ング法が提案されている。As a method of traveling a mobile robot along a designated route, a traveling route is designated by a guiding line or the like laid on a road surface, and a guiding line type in which a vehicle travels while correcting a displacement of a vehicle body with respect to the guiding line, and An inertial navigation method that constantly measures the number of rotations and calculates the cumulative distance, measures changes in the moving distance and direction of the mobile robot, calculates the current position, and performs control along the specified route. A dead reckoning method has been proposed.
従来の技術で述べたもののうち前者においては、走行
経路の存在しない場所へロボットを移動させることがで
きないという問題点を有していた。The former one described in the prior art has a problem that the robot cannot be moved to a place where no traveling route exists.
後者においては、ロボットの駆動輪の径が常に一定で
あるとして駆動輪の回転数を求め、計算によりロボット
の現在位置及び姿勢の推定を行っているが、実際には移
動ロボット内部の電子機器の自重により、あるいは空気
漏れ等により、移動中に駆動輪の左右の径は必ずしも一
致しないため、計算によって求めた現在位置及び姿勢の
推定値と実際のそれらとの間には誤差が生じるという問
題点があった。In the latter, the number of revolutions of the drive wheel is determined assuming that the diameter of the drive wheel of the robot is always constant, and the current position and posture of the robot are estimated by calculation. Since the left and right diameters of the drive wheels do not always match during movement due to their own weight or due to air leaks, there is a problem that an error occurs between the estimated values of the current position and posture obtained by calculation and the actual values. was there.
従って本発明の目的は、走行中のロボットの駆動輪径
を正確に測定し、精度の高い走行制御を行なうための情
報をもたらす、移動ロボットの車輪径計測方法及びその
装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring the wheel diameter of a mobile robot, which accurately measure the drive wheel diameter of the traveling robot and provide information for performing highly accurate running control. .
本願の請求項１の発明は、移動ロボットの車輪の回転
を計測することにより車輪径を測定する、下記の（イ）
（ロ）（ハ）のステップよりなることを特徴とする移動
ロボットの車輪径計測方法である。The invention according to claim 1 of the present application measures the wheel diameter by measuring the rotation of the wheel of the mobile robot.
(B) A method for measuring the wheel diameter of a mobile robot, comprising the steps of (c).
（イ） ロボット走行床面上に平行に設置した２本の固
定マーカーの存在を検出するステップ。(B) detecting the presence of two fixed markers installed in parallel on the floor on which the robot travels;
（ロ） ２本の固定マーカーに対する移動ロボットの進
入角θ1，θ2を算出するステップ。(B) calculating the approach angles θ 1 and θ 2 of the mobile robot with respect to the two fixed markers;
（ハ） 進入角θ1，θ2よりロボットの左右の車輪径Ｄ
1,Drを計測するステップ。(C) The diameter D of the left and right wheels of the robot from the entry angles θ 1 and θ 2
1. Step of measuring Dr.
本願の請求項２の発明は、ロボット走行床面に設置し
たマーカーを検出し検出信号を出力する一対の検出手段
と、 該検出手段が送出する検出信号が入力すると、移動ロ
ボットの現在位置の情報をもとに実際の車輪径の計測を
行う制御手段と、 移動ロボットの現在位置及び速度を求め、指定された
移動ロボットの走行経路の情報と、現在位置及び速度の
情報をもとに移動ロボットを走行させるとともに、前記
制御手段により車輪径が計測されたときには、走行経路
の情報と、現在位置及び速度の情報と、計測された車輪
径の情報をもとに移動ロボットを走行させる走行手段を
備え、 移動ロボットの車輪の回転を計測することにより車輪
径を測定する、下記の（イ）（ロ）（ハ）のステップよ
りなることを特徴とする移動ロボットの車輪径計測方
法。The invention according to claim 2 of the present application is directed to a pair of detection means for detecting a marker installed on the floor on which the robot travels and outputting a detection signal, and when the detection signal transmitted by the detection means is input, information on the current position of the mobile robot is obtained. Control means for measuring the actual wheel diameter based on the current position and speed of the mobile robot, and the mobile robot based on the information on the travel path of the specified mobile robot and the information on the current position and speed. When traveling, and when the wheel diameter is measured by the control means, the traveling means for traveling the mobile robot based on the traveling route information, the current position and speed information, and the measured wheel diameter information. Measuring the wheel diameter by measuring the rotation of the wheels of the mobile robot, comprising the following steps (a), (b) and (c): Law.
（イ） ロボット走行床面上に平行に設置した２本の固
定マーカーE,Fの存在を検出するステップ。(B) detecting the presence of two fixed markers E and F installed in parallel on the floor on which the robot travels;
（ロ） ２本の固定マーカーE,Fに対する移動ロボット
の進入角をθ1，θ2、 固定マーカーＥを通過する際に前記検知手段の一方が
固定マーカーＥを検知してから前記検知手段の他方が固
定マーカーＥを検知するまでの移動ロボットの走行距離
を（Ｘ2−Ｘ1）、 固定マーカーＦを通過する際に前記検知手段の一方が
固定マーカーＦを検知してから前記検知手段の他方が固
定マーカーＦを検知するまでの移動ロボットの走行距離
を（Ｘ4−Ｘ3）、 一対の前記検出手段の間隔をTsとするとき、 移動ロボットの進入角θ1，θ2を より算出するステップ。(B) The approach angles of the mobile robot with respect to the two fixed markers E and F are θ 1 and θ 2. When passing through the fixed marker E, one of the detecting means detects the fixed marker E, and The traveling distance of the mobile robot until the other side detects the fixed marker E is (X 2 −X 1 ). When passing through the fixed marker F, one of the detecting means detects the fixed marker F and then the detecting means of the detecting means. When the traveling distance of the mobile robot until the other side detects the fixed marker F is (X 4 −X 3 ) and the interval between the pair of detection means is Ts, the approach angles θ 1 and θ 2 of the mobile robot are Step of calculating from:
（ハ） ロボットの左右の車輪径をＤ1,Dr、 予め指定した移動ロボットの駆動輪の直径をＤ、 移動ロボットが移動する際の移動ロボットの奇跡の半
径をｒ、 移動ロボットの左右の駆動輪の間隔をＴ、 内部位置計算で求められた、ロボットの中心がp1から
p2へ走行するときの距離をｌとするとき、 車輪径Ｄ1,Drを より計測するステップ。(C) The left and right wheel diameters of the robot are D 1 and Dr , the diameter of the drive wheel of the mobile robot specified in advance is D, the radius of the miracle of the mobile robot when the mobile robot moves is r, The distance between the drive wheels is T, and the center of the robot is calculated from the internal position.
When the distance when traveling to p2 is 1 and the wheel diameters D 1 and Dr are Step to measure more.
本願の請求項３の発明は、ロボット走行床面に設置し
たマーカーを検出し検出信号を出力する検出手段と、 該検出手段が送出する検出信号が入力すると、移動ロ
ボットの現在位置の情報をもとに実際の車輪径の計測を
行う制御手段と、 移動ロボットの現在位置及び速度を求め、指定された
移動ロボットの走行経路の情報と、現在位置及び速度の
情報をもとに移動ロボットを走行させるとともに、前記
制御手段により車輪径が計測されたときには、走行経路
の情報と、現在位置及び速度の情報と、計測された車輪
径の情報をもとに移動ロボットを走行させる走行手段と
からなる移動ロボットの車輪径計測装置である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a detecting means for detecting a marker installed on a floor on which a robot travels and outputting a detection signal. When the detection signal sent by the detecting means is inputted, information on the current position of the mobile robot is also obtained. Control means for measuring the actual wheel diameter, and the current position and speed of the mobile robot are obtained, and the mobile robot travels based on the information on the travel path of the specified mobile robot and the information on the current position and speed. And, when the wheel diameter is measured by the control means, comprises traveling path information, current position and speed information, and traveling means for traveling the mobile robot based on the measured wheel diameter information. This is a wheel diameter measuring device for a mobile robot.
本願の請求項４の発明は、走行手段と、 ロボット走行床面に設置したマーカーを検出し検出信
号を出力する検出手段と、 該検出手段が送出する検出信号が入力すると、移動ロ
ボットの現在位置の情報をもとに実際の車輪径の計測を
行う制御手段を具備し、 前記走行手段が、移動ロボットを移動させる走行機構
と、この走行機構を制御する走行機構制御手段より構成
され、 前記走行機構が、一対の駆動輪と、該駆動輪をそれぞ
れ駆動せしめる駆動モータと、該駆動モータに連結して
いるパルスエンコーダを備え、 前記走行機構制御手段が、移動ロボットが移動する経
路を指定する経路指定部と、該経路指定部が指定する経
路にしたがって移動ロボットが走行する際の速度や位置
姿勢を指定する目標速度・目標位置姿勢指定部と、前記
パルスエンコーダの出力パルスにより現在の移動ロボッ
トの速度や位置姿勢を求める現在速度・現在位置姿勢演
算部と、前記目標速度・目標位置姿勢指定部と現在速度
・現在位置姿勢演算部からの出力信号及び前記制御手段
で求めた車輪径の情報に基づき姿勢制御信号を出力する
姿勢制御部と、該姿勢制御部が送出する姿勢制御信号の
入力に基づき前記駆動モータの駆動制御を行うモーター
制御部を備えてなる移動ロボットの車輪径計測装置であ
る。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a traveling means, a detecting means for detecting a marker installed on the floor on which the robot travels and outputting a detection signal; Control means for measuring the actual wheel diameter based on the information of the traveling, the traveling means comprises a traveling mechanism for moving the mobile robot, and traveling mechanism control means for controlling the traveling mechanism, the traveling A mechanism including a pair of drive wheels, a drive motor for driving each of the drive wheels, and a pulse encoder connected to the drive motor, wherein the traveling mechanism control unit specifies a path on which the mobile robot moves; A designation unit, a target speed / target position / posture designation unit that designates a speed or a position / posture when the mobile robot travels according to the route designated by the route designation unit, and the pulse A current speed / current position / posture calculation unit for obtaining the current speed and position / posture of the mobile robot by an output pulse of the encoder; an output signal from the target speed / target position / posture designation unit; a current speed / current position / posture calculation unit; A posture control unit that outputs a posture control signal based on information on the wheel diameter obtained by the control unit; and a motor control unit that performs drive control of the drive motor based on an input of a posture control signal transmitted by the posture control unit. Is a wheel diameter measuring device of a mobile robot.
本願の請求項５の発明は、走行手段と、 ロボット走行床面に設置したマーカーを検出し検出信
号を出力する検出手段と、 該検出手段が送出する検出信号が入力すると、移動ロ
ボットの現在位置の情報をもとに実際の車輪径の計測を
行う制御手段を具備し、 前記走行手段が、移動ロボットを移動させる走行機構
と、この走行機構を制御する走行機構制御手段より構成
され、 前記走行機構が、一対の駆動輪と、該駆動輪をそれぞ
れ駆動せしめる駆動モータと、該駆動モータに連結して
いるパルスエンコーダを備え、 前記走行機構制御手段が、移動ロボットが移動する経
路を指定する経路指定部と、該経路指定部が指定する経
路にしたがって移動ロボットが走行する際の速度や位置
姿勢を指定する目標速度・目標位置姿勢指定部と、前記
パルスエンコーダの出力パルスにより現在の移動ロボッ
トの速度や位置姿勢を求める現在速度・現在位置姿勢演
算部と、前記目標速度・目標位置姿勢指定部と現在速度
・現在位置姿勢演算部からの出力信号及び前記制御手段
で求めた車輪径の情報に基づき姿勢制御信号を出力する
姿勢制御部と、該姿勢制御部が送出する姿勢制御信号の
入力に基づき前記駆動モータの駆動制御を行うモーター
制御部を備え、 移動ロボットの現在位置及び速度を求め、指定された
移動ロボットの走行経路の情報と、現在位置及び速度の
情報をもとに移動ロボットを走行させるとともに、前記
制御手段により車輪径が計測されたときには、走行経路
の情報と、現在位置及び速度の情報と、計測された車輪
径の情報をもとに移動ロボットを走行させる移動ロボッ
トの車輪径計測装置である。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a traveling means, a detecting means for detecting a marker installed on a floor on which the robot travels and outputting a detection signal, and a detection signal transmitted by the detection means being inputted, the current position of the mobile robot being inputted. Control means for measuring the actual wheel diameter based on the information of the traveling, the traveling means comprises a traveling mechanism for moving the mobile robot, and traveling mechanism control means for controlling the traveling mechanism, the traveling A mechanism including a pair of drive wheels, a drive motor for driving each of the drive wheels, and a pulse encoder connected to the drive motor, wherein the traveling mechanism control unit specifies a path on which the mobile robot moves; A designation unit, a target speed / target position / posture designation unit that designates a speed or a position / posture when the mobile robot travels according to the route designated by the route designation unit, and the pulse A current speed / current position / posture calculation unit for obtaining the current speed and position / posture of the mobile robot by an output pulse of the encoder; an output signal from the target speed / target position / posture designation unit; a current speed / current position / posture calculation unit; A posture control unit that outputs a posture control signal based on information on the wheel diameter obtained by the control unit, and a motor control unit that performs drive control of the drive motor based on an input of a posture control signal transmitted by the posture control unit, When the current position and speed of the mobile robot are obtained, the mobile robot travels based on the information on the travel route of the specified mobile robot and the information on the current position and speed, and the wheel diameter is measured by the control unit. , The travel route information, the current position and speed information, and the wheel diameter of the mobile robot that makes the mobile robot travel based on the measured wheel diameter information. It is a measuring apparatus.
本発明の実施の形態を添付図面とともに説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図は、本発明に係る移動ロボットの車輪径計測装
置の基本的構成を示す機能ブロック図、第２図は移動ロ
ボットの車輪径計測装置を構成している走行手段の構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing a basic configuration of a wheel diameter measuring device of a mobile robot according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of running means constituting the wheel diameter measuring device of the mobile robot. It is.
これらの図において、移動ロボットの車輪径計測装置
１は、走行手段２と、移動ロボット20（第４図等参照）
の走行床面に設置した２本の平行な固定マーカーE,F
（第５図参照）を検出する検出手段３と、この検出手段
３が送出する検出信号及び前記走行手段２が保持してい
る移動ロボット20の現在位置の情報をもとに車輪径の計
測を行う制御手段４とから構成される。In these figures, a mobile robot wheel diameter measuring apparatus 1 includes a traveling means 2 and a mobile robot 20 (see FIG. 4 and the like).
Parallel fixed markers E and F installed on the traveling floor
(See FIG. 5), and a wheel diameter is measured based on a detection signal sent from the detecting means 3 and information on the current position of the mobile robot 20 held by the traveling means 2. And control means 4 for performing the control.
このうち、前記走行手段２は、移動ロボット20を移動
させる走行機構５と、この走行機構５を制御する走行機
構制御手段６を具備し（第２図参照）、移動ロボットが
移動する経路を指定するとともに、移動ロボットの現在
位置の情報を前記制御手段４に出力し、前記制御手段４
により計測された車輪径に基づいて移動ロボット20を移
動させる。The traveling means 2 includes a traveling mechanism 5 for moving the mobile robot 20 and a traveling mechanism control means 6 for controlling the traveling mechanism 5 (see FIG. 2), and designates a path along which the mobile robot moves. And outputs information on the current position of the mobile robot to the control means 4.
The mobile robot 20 is moved on the basis of the wheel diameter measured by.
前記走行機構５は、左右一対の駆動輪18a,18bと、該
駆動輪18a,18bを独立に駆動せしめる駆動モータ14a,14b
と、該駆動モータ14a,14bに連結しているパルスエンコ
ーダ15a,15bとから構成されている。前記駆動輪18a,18b
はゴム製の中空タイヤにより形成され、第４図に示すよ
うに、駆動輪間距離Ｔを隔てて車軸に取付けられてい
る。The traveling mechanism 5 includes a pair of left and right drive wheels 18a, 18b, and drive motors 14a, 14b for independently driving the drive wheels 18a, 18b.
And pulse encoders 15a and 15b connected to the drive motors 14a and 14b. The drive wheels 18a, 18b
Is formed by a hollow tire made of rubber, and is attached to the axle at a distance T between drive wheels as shown in FIG.
又前記走行機構制御手段６は、移動ロボット20が移動
する経路を指定する経路指定部７と、該経路指定部７が
指定する経路にしたがって移動ロボット20が走行する際
の速度や位置姿勢を指定する目標速度・目標位置姿勢指
定部８と、前記パルスエンコーダ15a,15bの出力パルス
により現在の移動ロボット20の速度や位置姿勢を求める
現在速度・現在位置姿勢演算部９と、前記目標速度・目
標位置姿勢指定部８と現在速度・現在位置姿勢演算部９
からの出力信号及び前記制御手段４で求めた車輪径の情
報に基づき姿勢制御信号を出力する姿勢制御部10と、該
姿勢制御部10が送出する姿勢制御信号の入力に基づき前
記駆動モータ14a,14bの駆動制御を行うモーター制御部1
1とからなっている。The traveling mechanism control means 6 includes a route designation unit 7 for designating a route on which the mobile robot 20 moves, and a speed and a position and orientation when the mobile robot 20 travels according to the route designated by the route designation unit 7. A target speed / target position / posture designating unit 8 for calculating the current speed / current position / posture of the mobile robot 20 based on output pulses of the pulse encoders 15a and 15b; Position / posture designating unit 8 and current speed / current position / posture calculating unit 9
The attitude control unit 10 outputs an attitude control signal based on the output signal from the control unit 4 and the information on the wheel diameter obtained by the control means 4, and based on the input of the attitude control signal sent by the attitude control unit 10, the drive motor 14a, Motor control unit 1 that controls the drive of 14b
It consists of one.
前記検出手段３は、自律型の移動ロボット20の底面に
配設した一対の拡散反射型赤外線センサー19a,19bより
構成され、ロボット走行床面の反射率を測定し得るよう
に、前記駆動輪18a,18bの車軸に平行な方向に距離Tsを
隔てて設けてある（第４図参照）。The detection means 3 is composed of a pair of diffuse reflection type infrared sensors 19a and 19b disposed on the bottom surface of the autonomous mobile robot 20, and the drive wheels 18a are arranged to measure the reflectance of the floor on which the robot travels. , 18b at a distance Ts in a direction parallel to the axle (see FIG. 4).
又前記固定マーカーＥ、Ｆはセンサー19a,19bによっ
て検出されるように、ロボット走行床面と異なる反射率
を持つ材質で形成されている。The fixed markers E and F are formed of a material having a reflectance different from that of the floor on which the robot travels, as detected by the sensors 19a and 19b.
かくして、移動ロボットの車輪計測装置１は、前記パ
ルスエンコーダ15a,15bよりの出力パルスが前記走行機
構制御手段６に入力すると、移動ロボット20の移動距
離、現在速度、現在位置姿勢が算出され、これらの算出
値と、指定された径路を走行させるための目標速度、目
標位置姿勢等から左右の駆動輪18a,18bの回転速度、回
転方向が決定され、駆動モーター14a,14bを制御するこ
とにより、移動ロボット20は、まず指定された径路上を
走行移動する。Thus, when the output pulses from the pulse encoders 15a and 15b are input to the traveling mechanism control means 6, the wheel measuring device 1 of the mobile robot calculates the moving distance, the current speed, and the current position and posture of the mobile robot 20, and From the calculated value of and the target speed for running on the designated path, the rotation speed and rotation direction of the left and right drive wheels 18a, 18b are determined from the target position and orientation, and by controlling the drive motors 14a, 14b, The mobile robot 20 first travels and moves on a designated path.
また、前記検出手段３が固定マーカーE,Fを検出し、
前記検出手段３が送出する検出信号が前記制御手段４に
入力すると、前記制御手段４は移動ロボット20の現在位
置の情報をもとに車輪径の計測を行う。この計測された
車輪径の情報は前記走行手段２の前記姿勢制御部10に入
力され、前記姿勢制御部10は現在の速度及び位置に関す
る情報、車輪径の情報に基づき姿勢制御信号を出力す
る。前記姿勢制御部10が送出する姿勢制御信号が前記モ
ータ駆動部11に入力すると、前記モータ駆動部11は姿勢
制御信号に基づき前記駆動モータ14a,14bを駆動させ、
移動ロボット20は指定された経路上を走行移動するよう
に制御される。Further, the detection means 3 detects the fixed markers E and F,
When the detection signal sent from the detection means 3 is input to the control means 4, the control means 4 measures the wheel diameter based on information on the current position of the mobile robot 20. The information on the measured wheel diameter is input to the attitude control unit 10 of the traveling means 2, and the attitude control unit 10 outputs an attitude control signal based on information on the current speed and position and information on the wheel diameter. When the attitude control signal sent by the attitude control unit 10 is input to the motor drive unit 11, the motor drive unit 11 drives the drive motors 14a and 14b based on the attitude control signal,
The mobile robot 20 is controlled so as to travel on a specified route.
第３図は、本発明をマイクロコンピュータを用いて構
成した場合の一実施例を示す。FIG. 3 shows an embodiment in which the present invention is configured using a microcomputer.
制御手段４を構成するマイクロコンピュータシステム
は、CPU13、メインメモリであるROM14及びRAM15そして
検出手段３の検出信号入力インターフェース17という基
本構成からなっている。The microcomputer system constituting the control means 4 has a basic configuration including a CPU 13, a ROM 14 and a RAM 15, which are main memories, and a detection signal input interface 17 of the detection means 3.
ROM14にはロボットの走行に必要な走行指令の基本プ
ログラムと、車輪径の計測手続きに必要となる情報が記
憶されている。又RAM15は作業用メモリである。CPU13で
は、バス16を介して各部より送出されてくる信号を解読
処理して、各部に必要な制御信号を返信する。The ROM 14 stores a basic program of travel commands necessary for the robot to travel and information necessary for a procedure for measuring the wheel diameter. The RAM 15 is a working memory. The CPU 13 decodes a signal transmitted from each unit via the bus 16 and returns a necessary control signal to each unit.
さて、ここで第５図乃至第15図を用いて、移動ロボッ
トの車輪径を実際に計測する方法を説明する。Now, a method of actually measuring the wheel diameter of the mobile robot will be described with reference to FIGS. 5 to 15.
今、第５図における出発点Ａ（Ｘ＝０）からＸ軸に平
行に、直線走行した場合を考えると、左右の駆動輪18a,
18bの径が等しいときには、移動ロボット20は、Ｘ軸に
平行な直線Ｃ上を走行する。左右の駆動輪18a,18bの径
が等しくない場合には、左右の駆動輪を同じ速度で回転
すると、第５図における円弧Ｄ上を走行することになる
が、前記E,F、２本のテープ（固定マーカー）を移動ロ
ボットが横切って通過するときに、各々のテープE,Fと
移動ロボット20との進入角度を検出することにより、そ
のときの駆動輪の径を計測することが可能である。Now, assuming that the vehicle travels straight from the starting point A (X = 0) in FIG. 5 in parallel with the X axis, the left and right driving wheels 18a,
When the diameters of 18b are equal, the mobile robot 20 travels on a straight line C parallel to the X axis. If the left and right driving wheels 18a and 18b have unequal diameters, the left and right driving wheels rotate at the same speed and run on the arc D in FIG. When the moving robot passes across the tape (fixed marker), the diameter of the driving wheel at that time can be measured by detecting the approach angle between each of the tapes E and F and the moving robot 20. is there.
ここで、テープＥを通過したときの点Ｐ1におけるテ
ープＥと移動ロボット20の進入方向との角度をθ1、テ
ープＦを通過したときの点Ｐ2におけるテープＦと移動
ロボット20の進入方向との角度をθ2とし、θ1，θ2を
求めることにより、移動ロボット20の左右の駆動輪の直
径Ｄ1,Drが実際に求められることを以下に説明する。Here, the angle between the tape E at the point P 1 when passing the tape E and the approach direction of the mobile robot 20 is θ 1 , and the approach direction of the tape F and the mobile robot 20 at the point P 2 when passing the tape F angle and theta 2 between, theta 1, theta by obtaining a 2 will be described below that the diameter D 1 of the left and right driving wheels of the mobile robot 20, D r is actually determined.
〔Ａ〕 θ1，θ2の算出： 移動ロボット20は、常時ｘr,yr座標系における現在の
xy座標値及びｘ軸との傾きthを常に演算しており、ここ
ではその位置を、ｐ（x,y,th）と表す。但し、第６図で
は、移動ロボット20は、ｘ軸上を直進するように制御さ
れているので通常は、ｙ＝0,th＝０である。そこで移動
ロボット20に配設した固定マーカー用のセンサー19b′
がテープＥを感知したときの移動ロボット20内部で計算
された位置をp1′（x1,y1,th1）とし、第７図におい
て、センサー19a′がテープＥを感知したときの同位置
をp1″（x2,y2,th2）とする。移動ロボット20がp1′か
らp1″まで移動する間は移動ロボット20は直線走行して
いるとして、移動ロボット20がp1′からp1″までに走行
した距離（Ｘ1−Ｘ2）と、センサー19a′と19b′の間隔
Tsからθ1は次のように求まる（第６図乃至第８図参
照）。[A] Calculation of θ 1 , θ 2 : The mobile robot 20 always operates at the current position in the xr , yr coordinate system.
The xy coordinate value and the inclination th with respect to the x-axis are always calculated, and the position is represented as p (x, y, th) here. However, in FIG. 6, since the mobile robot 20 is controlled to move straight on the x-axis, y = 0 and th = 0 normally. Therefore, a fixed marker sensor 19b 'disposed on the mobile robot 20 is used.
Let p1 '(x1, y1, th1) be the position calculated inside the mobile robot 20 when the tape E is detected. In FIG. 7, the same position when the sensor 19a' detects the tape E is p1 ''. (X2, y2, th2) While the mobile robot 20 moves from p1 ′ to p1 ″, it is assumed that the mobile robot 20 is running straight, and the distance that the mobile robot 20 has traveled from p1 ′ to p1 ″ ( X 1 −X 2 ) and the distance between the sensors 19a ′ and 19b ′
From ts theta 1 is found as follows (see FIG. 6 through FIG. 8).
同様にして、センサー19b′がテープＦを感知したと
きの位置p2′のＸ座標をＸ3，センサー19a′がテープＦ
を感知したときの位置p2″の座標をＸ4とするとθ2は次
のように求まる（第９図乃至第11図参照）。 Similarly, the X-coordinate of 'position p2 when senses a tape F' sensor 19b X 3, the sensor 19a 'tape F
Theta 2 If coordinates and X 4 positions p2 "when the sense is obtained as follows (see FIG. 9 through FIG. 11).
θ1≠θ2の時は、p1からp2まで走行する移動ロボット
20の軌跡は第12図に示すように円弧の一部になる。第12
図において、ｒを軌跡の半径、Ｌを前記各テープE,F間
の間隔とすると、第12図から、 r sinθ2−r sinθ1＝Ｌ 従って、半径ｒは、 として求められる。 When θ 1 ≠ θ 2, the mobile robot travels from p1 to p2
The locus of 20 becomes a part of an arc as shown in FIG. Twelfth
In the figure, if r is the radius of the locus and L is the interval between the tapes E and F, from FIG. 12, r sin θ 2 −r sin θ 1 = L Therefore, the radius r is Is required.
尚、（３）式のｒが正の値の時は、移動ロボットの軌
跡は左曲がり、負の値の時は右曲がりとなる。Note that when r in the expression (3) is a positive value, the locus of the mobile robot turns left, and when r is a negative value, the locus turns right.
〔Ｂ〕 駆動輪径の算出： 次に、移動ロボット20の左右両輪の駆動輪径（直径）
Ｄ1,Drを第13図より求める。[B] Calculation of drive wheel diameter: Next, the drive wheel diameters (diameters) of the left and right wheels of the mobile robot 20
D 1 and Dr are obtained from FIG.
ここでは、 ・S:移動ロボットの軌跡の円弧； ・l:内部位置計算で求められた、ロボットの中心がp1か
らp2へ走行する距離； ・ｌ′：ロボットの中心がp1からp2間に実際に走行した
距離； ・ｌ1：左の駆動輪の実際の走行距離； ・ｌr：右の駆動輪の実際の走行距離； ・T:左右の駆動輪の間隔： とする。Here, S: arc of the trajectory of the mobile robot; l: distance traveled by the center of the robot from p1 to p2, calculated by the internal position calculation; l ': the center of the robot is actually between p1 and p2 L 1 : actual traveling distance of the left driving wheel; l r : actual traveling distance of the right driving wheel; T: interval between left and right driving wheels.
移動ロボット20は、指定した軌跡を移動するように、
左右の駆動輪18a,18bの回転速度の制御を行っている
が、そのときの回転速度の算出には、予め指定した車輪
の直径Ｄ（内部演算用車輪直径）を使用する。また前記
内部演算用車輪直径Ｄは、移動ロボット20の現在位置
を、パルスエンコーダー15a,15bから算出する場合にも
用いる。左右の駆動輪18a,18bがｎ回転した時の各々の
移動距離l,l′,l1,lrは、左右の動輪18a,18bの直径の平
均値を とすると ｌ＝π・Ｄ・ｎ ……（４） ｌ′＝π・Dm・ｎ ……（５） ｌ1＝π・Ｄ1・ｎ ……（６） ｌr＝π・Ｄr・ｎ ……（７） また、p1とp2を結ぶ円弧の中心角をθ（第13図参照）と
すると、 ｌ′＝ｒ・θ ……（８） θ＝θ2−θ1 ……（11） （４）乃至（11）式より、 従って、左右の駆動輪の直径Ｄ1,Drは、（12）乃至
（14式により、 と求められる。The mobile robot 20 moves along the specified trajectory,
The rotation speeds of the left and right drive wheels 18a and 18b are controlled, and the rotation speed at that time is calculated using a wheel diameter D (wheel diameter for internal calculation) specified in advance. The wheel diameter D for internal calculation is also used when the current position of the mobile robot 20 is calculated from the pulse encoders 15a and 15b. The moving distances l, l ', l 1 and l r when the left and right driving wheels 18a and 18b make n rotations are the average values of the diameters of the left and right driving wheels 18a and 18b. Then, l = π · D · n (4) l ′ = π · Dm · n (5) l 1 = π · D 1 · n (6) l r = π · D r · n (7) If the center angle of the arc connecting p1 and p2 is θ (see FIG. 13), l ′ = r · θ (8) θ = θ 2 −θ 1 (11) From equations (4) to (11), Accordingly, the diameters D 1 , Dr of the left and right driving wheels are expressed by the following equations (12) to (14). Is required.
特に、θ1＝θ2の時は、移動ロボット20の軌跡Ｓは第
14図に示すように直線となる。In particular, when θ 1 = θ 2 , the trajectory S of the mobile robot 20 is
It becomes a straight line as shown in FIG.
図中Ｐ1からＰ2まで車輪がｎ回転して実際にｌ′走行
したとすると、 ｌ′＝π・Ｄ1・ｎ＝π・Ｄr・ｎ ……（17） また、内部計算では、Ｐ1からＰ2までｌ走行したとする
と、 ｌ＝π・Ｄ・ｎ ……（18） （17），（18）式より、 また、第14図より Ｌ＝ｌ′cosθ1 ……（20） （19），（20）式より として求められる。'When the vehicle has traveled, l' wheels from figure P 1 to P 2 is actually l to n rotation = π · D 1 · n = π · D r · n ...... (17) Further, in the internal calculations, Assuming that the vehicle has traveled l from P 1 to P 2 , l = π · D · n (18) From equations (17) and (18), From FIG. 14, L = l′ cos θ 1 (20) From equations (19) and (20) Is required.
尚、上記実施例では、ロボットの姿勢を検出するため
の固定マーカーとして、床と反射率の異なるテープを、
又固定マーカーを検出する検出手段として、反射率を検
出する赤外線式センサーを用いたが、床に金属ワイヤを
埋め込み固定マーカーとし、磁気近接センサーをマーカ
ー検出手段としても良いこと勿論である。In the above embodiment, a tape having a different reflectance from the floor is used as a fixed marker for detecting the posture of the robot.
Although an infrared sensor for detecting the reflectance is used as the detection means for detecting the fixed marker, it is a matter of course that a metal wire is embedded in the floor as the fixed marker, and the magnetic proximity sensor may be used as the marker detection means.
本発明によれば次のような効果を奏する。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
走行中のロボットの左右の駆動輪径を実際に演算して
求めることができるため、ロボットの移動距離及び位置
の補正を行うことが極めて容易になる。Since the left and right driving wheel diameters of the running robot can be actually calculated and obtained, it is extremely easy to correct the moving distance and position of the robot.
また、走行制御で計算に用いる駆動輪の直径の値とし
て、計測された左右の駆動輪直径のデータを提供できる
ため、移動ロボットの位置の補正及び走行制御の補正が
可能で、走行誤差が少なく精度の高い走行制御が保証さ
れる。In addition, since data of the measured left and right driving wheel diameters can be provided as the values of the driving wheel diameters used for the calculation in the traveling control, the position of the mobile robot and the traveling control can be corrected, and the traveling error is reduced. Highly accurate travel control is guaranteed.
そして、走行中の駆動輪径を計測したデータより、タ
イヤの空気漏れ、パンク等の異常の検出もできる。Then, from the data obtained by measuring the diameter of the driving wheel during traveling, it is possible to detect an abnormality such as a tire air leak or puncture.
第１図は本発明の装置の基本的構成を示す機能ブロック
図、第２図は本発明の装置を構成している走行手段の構
成を示すブロック図、第３図は本発明をマイクロコンピ
ュータにより構成した場合の基本構成図、第４図は移動
ロボットの平面略図、第５図乃至第15図は走行中の移動
ロボットの駆動輪径の計測方法を説明するための説明図
である。 １……移動ロボットの車輪径計測装置 ２……走行手段 ３……検出手段 ４……制御手段 ５……走行機構 ６……走行機構制御手段 20……移動ロボット E,F……固定マーカーFIG. 1 is a functional block diagram showing the basic configuration of the device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of traveling means constituting the device of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic plan view of the mobile robot, and FIGS. 5 to 15 are explanatory diagrams for explaining a method of measuring the driving wheel diameter of the traveling mobile robot. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring device of wheel diameter of mobile robot 2 ... Traveling means 3 ... Detection means 4 ... Control means 5 ... Traveling mechanism 6 ... Traveling mechanism control means 20 ... Mobile robot E, F ... Fixed marker
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 B25J 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 21/00-21/32 B25J 5/00
Claims (5)
により車輪径を測定する、下記の（イ）（ロ）（ハ）の
ステップよりなることを特徴とする移動ロボットの車輪
径計測方法。 （イ） ロボット走行床面上に平行に設置した２本の固
定マーカーの存在を検出するステップ。 （ロ） ２本の固定マーカーに対する移動ロボットの進
入角θ1，θ2を算出するステップ。 （ハ） 進入角θ1，θ2よりロボットの左右の車輪径Ｄ
1,Drを計測するステップ。1. A method for measuring a wheel diameter of a mobile robot, comprising the following steps (a), (b) and (c) of measuring the wheel diameter by measuring the rotation of the wheel of the mobile robot. (B) detecting the presence of two fixed markers installed in parallel on the floor on which the robot travels; (B) calculating the approach angles θ 1 and θ 2 of the mobile robot with respect to the two fixed markers; (C) The diameter D of the left and right wheels of the robot from the entry angles θ 1 and θ 2
1. Step of measuring Dr.
出し検出信号を出力する一対の検出手段と、 該検出手段が送出する検出信号が入力すると、移動ロボ
ットの現在位置の情報をもとに実際の車輪径の計測を行
う制御手段と、 移動ロボットの現在位置及び速度を求め、指定された移
動ロボットの走行経路の情報と，現在位置及び速度の情
報をもとに移動ロボットを走行させるとともに、前記制
御手段により車輪径が計測されたときには、走行経路の
情報と、現在位置及び速度の情報と、計測された車輪径
の情報をもとに移動ロボットを走行させる走行手段を備
え、 移動ロボットの車輪の回転を計測することにより車輪径
を測定する、下記の（イ）（ロ）（ハ）のステップより
なることを特徴とする移動ロボットの車輪径計測方法。 （イ） ロボット走行床面上に平行に設置した２本の固
定マーカーE,Fの存在を検出するステップ。 （ロ） ２本の固定マーカーE,Fに対する移動ロボット
の進入角をθ1，θ2、 固定マーカーＥを通過する際に前記検知手段の一方が固
定マーカーＥを検知してから前記検知手段の他方が固定
マーカーＥを検知するまでの移動ロボットの走行距離を
（Ｘ2−Ｘ1）、 固定マーカーＦを通過する際に前記検知手段の一方が固
定マーカーＦを検知してから前記検知手段の他方が固定
マーカーＦを検知するまでの移動ロボットの走行距離を
（Ｘ4−Ｘ3）、 一対の前記検出手段の間隔をTsとするとき、 移動ロボットの進入角θ1，θ2を より算出するステップ。 （ハ） ロボットの左右の車輪径をＤ1,Dr、 予め指定した移動ロボットの駆動輪の直径をＤ、 移動ロボットが移動する際の移動ロボットの奇跡の半径
をｒ、 移動ロボットの左右の駆動輪の間隔をＴ、 内部位置計算で求められた、ロボットの中心がp1からp2
へ走行するときの距離をｌとするとき、 車輪径Ｄ1,Drを より計測するステップ。2. A pair of detecting means for detecting a marker installed on the floor on which the robot travels and outputting a detection signal, and when a detection signal sent by the detecting means is input, the detection means outputs information based on information on the current position of the mobile robot. Control means for measuring the actual wheel diameter; determining the current position and speed of the mobile robot; and running the mobile robot based on the information on the travel route of the specified mobile robot and the information on the current position and speed. When the wheel diameter is measured by the control means, traveling means for traveling the mobile robot based on traveling path information, current position and speed information, and the measured wheel diameter information; Measuring the wheel diameter by measuring the rotation of the wheels of the mobile robot, comprising the following steps (a), (b), and (c). (B) detecting the presence of two fixed markers E and F installed in parallel on the floor on which the robot travels; (B) The approach angles of the mobile robot with respect to the two fixed markers E and F are θ 1 and θ 2. When passing through the fixed marker E, one of the detecting means detects the fixed marker E, and The traveling distance of the mobile robot until the other side detects the fixed marker E is (X 2 −X 1 ). When passing through the fixed marker F, one of the detecting means detects the fixed marker F and then the detecting means of the detecting means. When the traveling distance of the mobile robot until the other side detects the fixed marker F is (X 4 −X 3 ) and the interval between the pair of detection means is Ts, the approach angles θ 1 and θ 2 of the mobile robot are Step of calculating from: (C) The left and right wheel diameters of the robot are D 1 and Dr , the diameter of the drive wheel of the mobile robot specified in advance is D, the radius of the miracle of the mobile robot when the mobile robot moves is r, The distance between the driving wheels is T, the center of the robot is calculated from the internal position, and the center of the robot is from p1 to p2
When the distance when traveling to is l, the wheel diameters D 1 and Dr are Step to measure more.
出し検出信号を出力する検出手段と、 該検出手段が送出する検出信号が入力すると、移動ロボ
ットの現在位置の情報をもとに実際の車輪径の計測を行
う制御手段と、 移動ロボットの現在位置及び速度を求め、指定された移
動ロボットの走行経路の情報と、現在位置及び速度の情
報をもとに移動ロボットを走行させるとともに、前記制
御手段により車輪径が計測されたときには、走行経路の
情報と、現在位置及び速度の情報と、計測された車輪径
の情報をもとに移動ロボットを走行させる走行手段とか
らなる移動ロボットの車輪径計測装置。3. A detecting means for detecting a marker installed on the floor on which the robot travels and outputting a detection signal, and when a detection signal sent by the detecting means is inputted, the detection means outputs an actual signal based on information on the current position of the mobile robot. Control means for measuring the wheel diameter, the current position and speed of the mobile robot are determined, the traveling route of the designated mobile robot, and the mobile robot are driven based on the current position and speed information, When the wheel diameter is measured by the control means, the wheels of the mobile robot include running path information, current position and speed information, and running means for moving the mobile robot based on the measured wheel diameter information. Diameter measuring device.
を出力する検出手段と、 該検出手段が送出する検出信号が入力すると、移動ロボ
ットの現在位置の情報をもとに実際の車輪径の計測を行
う制御手段を具備し、 前記走行手段が、移動ロボットを移動させる走行機構
と、この走行機構を制御する走行機構制御手段より構成
され、 前記走行機構が、一対の駆動輪と、該駆動輪をそれぞれ
駆動せしめる駆動モータと、該駆動モータに連結してい
るパルスエンコーダを備え、 前記走行機構制御手段が、移動ロボットが移動する経路
を指定する経路指定部と、該経路指定部が指定する経路
にしたがって移動ロボットが走行する際の速度や位置姿
勢を指定する目標速度・目標位置姿勢指定部と、前記パ
ルスエンコーダの出力パルスにより現在の移動ロボット
の速度や位置姿勢を求める現在速度・現在位置姿勢演算
部と、前記目標速度・目標位置姿勢指定部と現在速度・
現在位置姿勢演算部からの出力信号及び前記制御手段で
求めた車輪径の情報に基づき姿勢制御信号を出力する姿
勢制御部と、該姿勢制御部が送出する姿勢制御信号の入
力に基づき前記駆動モータの駆動制御を行うモーター制
御部を備えてなる移動ロボットの車輪径計測装置。4. A traveling means, a detecting means for detecting a marker installed on a floor on which the robot travels and outputting a detection signal, and when a detection signal transmitted by the detecting means is inputted, information on the current position of the mobile robot is also obtained. And control means for measuring the actual wheel diameter, wherein the travel means comprises a travel mechanism for moving the mobile robot, and travel mechanism control means for controlling the travel mechanism. A driving wheel for driving each of the driving wheels, and a pulse encoder connected to the driving motor, wherein the traveling mechanism control means specifies a path on which the mobile robot moves, A target speed / target position / posture specifying unit for specifying a speed or a position / posture when the mobile robot travels according to the path specified by the path specifying unit; And the current speed-current location and orientation calculation unit for determining the speed and position and orientation of the current mobile robot by the force pulse, the current speed and said target speed and target position posture specifying unit
A posture control unit that outputs a posture control signal based on an output signal from a current position / posture calculation unit and information on the wheel diameter obtained by the control unit, and the drive motor based on an input of a posture control signal sent from the posture control unit. A wheel diameter measuring device for a mobile robot, comprising a motor control unit for controlling the driving of a vehicle.
を出力する検出手段と、 該検出手段が送出する検出信号が入力すると、移動ロボ
ットの現在位置の情報をもとに実際の車輪径の計測を行
う制御手段を具備し、 前記走行手段が、移動ロボットを移動させる走行機構
と、この走行機構を制御する走行機構制御手段より構成
され、 前記走行機構が、一対の駆動輪と、該駆動輪をそれぞれ
駆動せしめる駆動モータと、該駆動モータに連結してい
るパルスエンコーダを備え、 前記走行機構制御手段が、移動ロボットが移動する経路
を指定する経路指定部と、該経路指定部が指定する経路
にしたがって移動ロボットが走行する際の速度や位置姿
勢を指定する目標速度・目標位置姿勢指定部と、前記パ
ルスエンコーダの出力パルスにより現在の移動ロボット
の速度や位置姿勢を求める現在速度・現在位置姿勢演算
部と、前記目標速度・目標位置姿勢指定部と現在速度・
現在位置姿勢演算部からの出力信号及び前記制御手段で
求めた車輪径の情報に基づき姿勢制御信号を出力する姿
勢制御部と、該姿勢制御部が送出する姿勢制御信号の入
力に基づき前記駆動モータの駆動制御を行うモーター制
御部を備え、 移動ロボットの現在位置及び速度を求め、指定された移
動ロボットの走行経路の情報と、現在位置及び速度の情
報をもとに移動ロボットを走行させるとともに、前記制
御手段により車輪径が計測されたときには、走行経路の
情報と、現在位置及び速度の情報と、計測された車輪径
の情報をもとに移動ロボットを走行させる移動ロボット
の車輪径計測装置。5. A traveling means, a detection means for detecting a marker installed on a floor on which the robot travels and outputting a detection signal, and when a detection signal sent by the detection means is inputted, information on the current position of the mobile robot is also obtained. And control means for measuring the actual wheel diameter, wherein the travel means comprises a travel mechanism for moving the mobile robot, and travel mechanism control means for controlling the travel mechanism. A driving wheel for driving each of the driving wheels, and a pulse encoder connected to the driving motor, wherein the traveling mechanism control means specifies a path on which the mobile robot moves, A target speed / target position / posture specifying unit for specifying a speed or a position / posture when the mobile robot travels according to the path specified by the path specifying unit; And the current speed-current location and orientation calculation unit for determining the speed and position and orientation of the current mobile robot by the force pulse, the current speed and said target speed and target position posture specifying unit
A posture control unit that outputs a posture control signal based on an output signal from a current position / posture calculation unit and information on the wheel diameter obtained by the control unit, and the drive motor based on an input of a posture control signal sent from the posture control unit. A motor control unit for controlling the driving of the mobile robot is obtained, the current position and the speed of the mobile robot are obtained, and the mobile robot travels based on the information on the traveling path of the specified mobile robot and the information on the current position and the speed, When the wheel diameter is measured by the control means, a wheel diameter measuring device for a mobile robot that causes the mobile robot to travel based on information on a traveling route, information on a current position and speed, and information on the measured wheel diameter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1275006A JP2934770B2 (en) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | Method and apparatus for measuring wheel diameter of mobile robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1275006A JP2934770B2 (en) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | Method and apparatus for measuring wheel diameter of mobile robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03137501A JPH03137501A (en) | 1991-06-12 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1275006A Expired - Fee Related JP2934770B2 (en) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | Method and apparatus for measuring wheel diameter of mobile robot |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008153122A1 (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-18 | Nec Corporation | System, method and program for moving mobile body |
| KR20180096702A (en) * | 2016-01-04 | 2018-08-29 | 저장 리뱌오 로보츠 컴퍼니 리미티드 | Robot wheel diameter supplement method and apparatus |
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1989
- 1989-10-24 JP JP1275006A patent/JP2934770B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP5099130B2 (en) * | 2007-06-13 | 2012-12-12 | 日本電気株式会社 | Mobile object moving system, method and program |
| KR20180096702A (en) * | 2016-01-04 | 2018-08-29 | 저장 리뱌오 로보츠 컴퍼니 리미티드 | Robot wheel diameter supplement method and apparatus |
| KR102136016B1 (en) | 2016-01-04 | 2020-07-21 | 저장 리뱌오 로보츠 컴퍼니 리미티드 | Method and device for complementing robot wheel diameter |
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| JPH03137501A (en) | 1991-06-12 |
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