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【発明の名称】 移動体の寄り付き位置検出方法
【発明者】 【氏名】平田 亮吉

【氏名】河野 寿之
【要約】 【課題】複雑でない手段により作業対象物体に対して移動体を所望の位置に所望の姿勢で定置させることが可能な移動体の寄り付き位置検出方法を提供する。

【解決手段】この発明の移動体の寄り付き位置検出方法は、移動体１０が作業対象物２０に真正面で対向している状態（傾斜角度θ＝０）の場合に、移動体１０は、組み付けられたスライド式センサ１３の電圧検出子１３ａで被検出バー２１の電圧設定バー２１ａに接触し、接触した部分の電圧を検出する。検出した被検出バーの電圧と作業対象物体上の位置とは対応しているので、移動体は、検出した電圧の値によって、作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向、すなわち、従来では困難であったＹ方向に関する現在の位置を正確に検出でき、ひいては、移動体の寄り付き位置検出を正確に行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 移動体の寄り付き対象が垂直平面である作業対象物体までの距離を、水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより測定するとともに、測定値の差分がゼロになるように移動して、作業対象物に真正面で対向するように移動体の寄り付き位置を検出する、移動体の寄り付き位置検出方法において、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に延びるように配置され、一端から他端まで次第に変化する電圧を設定している被検出バーにスライド式センサで接触して、移動体の正面にある被検出バーの電圧を検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを検出することを特徴とする移動体の寄り付き位置検出方法。
【請求項２】 移動体の寄り付き対象が垂直平面である作業対象物体までの距離を、水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより測定するとともに、測定値の差分がゼロになるように移動して、作業対象物に真正面で対向するように移動体の寄り付き位置を検出する、移動体の寄り付き位置検出方法において、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に一列に並ぶように配置された複数の位置出し用反射板と、基準位置を示すキャリブレーション用反射板と具備する反射板ユニットに投光してキャリブレーション用反射板の位置を検出し、検出した位置を基準とし、さらに、反射板ユニットに投光して位置出し用反射板の位置を検出し、キャリブレーション用反射板から何番目の位置出し用反射板かを検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを検出することを特徴とする移動体の寄り付き位置検出方法。
【請求項３】 移動体の寄り付き対象が垂直平面である作業対象物体までの距離を、水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより測定するとともに、測定値の差分がゼロになるように移動して、作業対象物に真正面で対向するように移動体の寄り付き位置を検出する、移動体の寄り付き位置検出方法において、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に一列に並ぶように配置された反射率が順次に変化する複数の反射板を具備する反射板ユニットに投光して、複数の反射板の何れかから反射される反射光を受光し、受光量の大きさによっていずれの反射板から反射されたかを検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを検出することを特徴とする移動体の寄り付き位置検出方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動体の寄り付き位置検出方法に関し、特に、移動体の寄り付き対象が垂直平面である作業対象物体までの距離を、水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより測定するとともに、測定値の差分がゼロになるように移動して、作業対象物に真正面で対向するように移動体の寄り付き位置を検出する、移動体の寄り付き位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の移動体の寄り付き位置検出方法に適用可能な例として図８に示すような移動体誘導方法がある。図８の移動体誘導方法においては、移動体８０の正面には、エリアセンサ８１と、複数の障害物センサ８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄとを配置し、これらのセンサ８１，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄによって障害物９１，９２，９３を検出することにより、移動体８０がこれらの障害物９１，９２，９３を回避するように誘導している。エリアセンサ８１としてはレーザスキャナが用いられ、障害物センサ８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄとしては超音波センサが用いられる。この場合、エリアセンサ８１は、障害物９１，９２，９３を大まかに検出し、障害物センサ８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄが障害物９１，９２，９３との間の距離を測定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近、作業対象物体に対して移動体を所望の位置に所望の姿勢で定置させたい、すなわち、作業対象物体に対する移動体の定位置寄り付きを行いたいという要望があり、上述の従来の移動体誘導方法を適用しようとする試みがなされているが種々の問題点に遭遇している。例えば、エリアセンサ８１が障害物９１，９２，９３を大まかに検出しているが、定位置寄り付きのためには分解能および精度が粗く、適用が困難である。また、障害物センサが障害物との間の距離を測定しているが、これは、図８におけるＸ方向の測定のみであって、Ｙ方向について位置を特定できないという問題がある。この発明は上記問題を解決すべくなされたものであって、複雑でなく経済的な手段により、作業対象物体に対して移動体を所望の位置に所望の姿勢で定置させることが可能な移動体の寄り付き位置検出方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、移動体の寄り付き対象が垂直平面である作業対象物体までの距離を、水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより測定するとともに、測定値の差分がゼロになるように移動して、作業対象物に真正面で対向するように移動体の寄り付き位置を検出する、移動体の寄り付き位置検出方法において、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に延びるように配置され、一端から他端まで次第に変化する電圧を設定している被検出バーにスライド式センサで接触して、移動体の正面にある被検出バーの電圧を検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを検出することを特徴としている。また、請求項２記載の発明は、移動体の寄り付き対象が垂直平面である作業対象物体までの距離を、水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより測定するとともに、測定値の差分がゼロになるように移動して、作業対象物に真正面で対向するように移動体の寄り付き位置を検出する、移動体の寄り付き位置検出方法において、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に一列に並ぶように配置された複数の位置出し用反射板と、基準位置を示すキャリブレーション用反射板と具備する反射板ユニットに投光してキャリブレーション用反射板の位置を検出し、検出した位置を基準とし、さらに、反射板ユニットに投光して位置出し用反射板の位置を検出し、キャリブレーション用反射板から何番目の位置出し用反射板かを検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを検出することを特徴としている。さらに、請求項３記載の発明は、移動体の寄り付き対象が垂直平面である作業対象物体までの距離を、水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより測定するとともに、測定値の差分がゼロになるように移動して、作業対象物に真正面で対向するように移動体の寄り付き位置を検出する、移動体の寄り付き位置検出方法において、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に一列に並ぶように配置された反射率が順次に変化する複数の反射板を具備する反射板ユニットに投光して、複数の反射板の何れかから反射される反射光を受光し、受光量の大きさによっていずれの反射板から反射されたかを検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを検出することを特徴としている。以上のような構成によれば、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、移動体は水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより、寄り付き位置と測定位置との差分がゼロになるように移動するために、作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関する現在の位置を正確に検出できる。すなわち、移動体の寄り付き位置検出を正確に行うことができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図１は、この発明の移動体の寄り付き位置検出方法の第１の実施の形態が適用された移動体が平らな作業対象物体に真っ直ぐ対向しようとする場合の例を示す平面図、図２は、平らな作業対象物体に真っ直ぐ対向した移動体が所望の位置に移動するためにスライド式端子を作動させているところを示す図、図３は、図２において、どのようにスライド式端子が作動しているかを示す拡大斜視図である。これらの図面において、平らな作業対象物体の垂直面に対して、直角に交わる方向、水平に平行する方向、垂直に平行する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とする。移動体１０の平らな正面の中央には、正面に対して直角に突出するスライド式センサ１３が配置され、スライド式センサ１３から左右にそれぞれ距離ｄ／２だけ離れて第１，第２の距離センサ１１，１２が配置されている。また、作業対象物体２０の対象面には被検出バー２１が水平に取り付けられている（ただし、図１においては、図面を見易くするために、被検出バー２１は省略してある）。
【０００６】第１，第２の距離センサ１１，１２（例えば、超音波センサ等を用いる）は、移動体１０の正面に直角な方向に進行した場合に作業対象物体２０に到達するまでの距離ｇ１，ｇ２を測定する。また、この２つの距離ｇ１，ｇ２の差分を利用して、作業対象物体２０に対する移動体１０の姿勢、すなわち、作業対象物体２０の対向平面に対する移動体１０の正面の傾きを表す角度θを下記の式（１）によって求め、θがゼロになるように制御する。
θ＝tan -1[ （g1-g2 ）/d）] ・・・ （１）
図２に示すように、θがゼロとなり、作業対象物体２０の真正面に対向したときには、Ｘ方向の距離ｇ１は、ｇ１＝ｇ２＝ｋ１（予め決められた定数）
となり、スライド式センサ１３の先端が被検出バー２１に接触する。
【０００７】図３に示されるように、被検出バー２１は、長さがＨの電圧設定バー２１ａとグランドバー２１ｂとから構成されており、電圧設定バー２１ａとグランドバー２１ｂとは、作業対象物体２０の垂直面のＺ方向に所定の間隔をおいて、Ｘ方向に平行して延びるように取り付けられている。電圧設定バー２１ａは、抵抗体であって、一端が電圧Ｖを有するＤＣ電源２２の正極に他端がＤＣ電源２２の負極およびグランドに接続されている。グランドバー２１ｂは、導体であって、グランドに接続されている。スライド式センサ１３は、移動体１０の正面に対して直角に所定距離だけ突出し、それぞれが後退自在に突出方向に付勢されている電圧検出子１３ａとグランド接触子１３ｂとを具備している。電圧検出子１３ａとグランド接触子１３ｂとは、Ｚ方向に所定の間隔をおいて配置され、それぞれが配置された高さは、電圧設定バー２１ａとグランドバー２１ｂとの高さと一致するようにされている。スライド式センサ１３と被検出バー２１とは、上述のように構成されているので、移動体１０が図２に示されるような姿勢および位置で停止すると、スライド式センサ１３の電圧検出子１３ａは電圧設定バー２１ａに、グランド接触子１３ｂはグランドバー２１ｂに付勢を受けつつ接触する。電圧検出子１３ａとグランド接触子１３ｂとの間のＤＣ電圧は、ＡＤボードによって検出されることにより、移動体１０がＹ方向に関して、どの位置にあるかが検出される。例えば、ＤＣ電源２２の負極に接続された電圧設定バー２１ａの端末から任意の距離“ｈ”におけるＤＣ電圧Ｖａは、下記の式（２）に従ってＡＤボードによって検出されるので、Ｖａ＝Ｖ×（ｈ／Ｈ） ・・・ （２）
逆に、ＡＤボードによって検出される電圧Ｖａによって、電圧検出子１３ａが電圧設定バー２１ａに接触している位置ｈが、下記の式（３）によって検出される。
ｈ＝Ｈ×（Ｖａ／Ｖ） ・・・ （３）
作業対象物体２０に対する被検出バー２１の取り付け位置は既知であるから、電圧設定バー２１ａに電圧検出子１３ａを接触させて、上式（３）によって所望の位置を検出することにより、Ｙ方向の所望の位置に移動体１０を移動させることができる。もちろん、Ｙ方向の所望の位置に移動体１０を移動させる際に、移動体の姿勢やＸ方向の位置がずれるようなことがあれば、第１，第２の距離センサ１１，１２の検出データを利用して、ずれを無くすように調整する。これらのことを行うことにより、移動体１０をＸ，Ｙ方向に関して所望の位置に所望の姿勢で移動させることができ、移動体の寄り付き位置検出を正確に行うことができる。さらに、上述の例において、例えば、移動体１０の正面のスライド式センサ１３の近辺にエリアセンサ（不図示、レーザスキャナ等）を配置し、移動体の寄り付き位置検出の初期に、作業対象物体２０に大まかに寄り付くために使用すれば、初期における寄り付きを効率的に行うことができる。
【０００８】次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は、この発明の移動体の寄り付き位置検出方法の第２の実施の形態が適用された移動体が平らな作業対象物体に真っ直ぐ対向しようとする場合の例を示す平面図、図５は、平らな作業対象物体に真っ直ぐ対向した移動体が所望の位置に移動するために発光ダイオードとフォトダイオードとを作動させているところを示す図である。この第２の実施の形態は、図１ないし図３の第１の実施の形態におけるスライド式センサ１３と被検出バー２１との代わりに、発光素子１６、受光素子１５、固定スリット１７と、反射板ユニット３０とを用い、反射板ユニット３０からの反射光のパルスをカウンタ（不図示）でカウントするようにしたものである。したがって、ｇ１＝ｇ２＝ｋ２（予め決められた定数）となり、作業対象物体２０の対向平面に対する移動体１０の正面の傾きを表す角度θがゼロとなるまでの動作は、第１の実施の形態と同じなので説明は省略する。この例においては、受光素子１５は、３つのフォトダイオード１５ａ，１５ｂ，１５ｃからなり、発光素子１６は、３つの発光ダイオード１６ａ，１６ｂ，１６ｃからなっている。また、フォトダイオード１５ａ，１５ｃと、発光ダイオード１６ａ，１６ｃとは、同じ高さに配置されているが、フォトダイオード１５ｂと、発光ダイオード１６ｂとは、フォトダイオード１５ａ，１５ｃと発光ダイオード１６ａ，１６ｃとに比較し、低い位置に配置されている。反射板ユニットには、位置出し用反射板３１，３２，〜，３ｎが等間隔で水平一列に配置され、この列の何れかの位置出し用反射板の真下（この例では、位置出し用反射板３３の真下）に位置出し用反射板と同型の一枚のキャリブレーション用反射板３０ａが配置されている。そして、上述のようにｇ１＝ｇ２＝ｋ２となったら、発光ダイオード１６ｂを発光させると、光は反射板ユニット３０のキャリブレーション用反射板３０ａの高さに照射される。そこで、移動体１０は、光がキャリブレーション用反射板３０ａに反射され、固定スリット１７を通過して、フォトダイオード１５ｂに受光されるようにＹ方向に平行移動する。フォトダイオード１５ｂが受光すると、移動体１０は、カウンタのパルスカウント値をゼロにリセットし、発光ダイオード１６ｂの発光を停止する。そこで、移動体１０は、発光ダイオード１６ａ，１６ｃの発光を開始し、それぞれが発光した光が反射板ユニット３０の位置出し用反射板３１，３２，〜，３ｎに反射され固定スリット１７を通過してくる反射光を、それぞれフォトダイオード１５ａ，１５ｃによって受光する。移動体１０は、フォトダイオード１５ａ，１５ｃによって受光する毎に、移動方向に従って、カウンタのカウントをカウントアップあるいはカウントダウンし、現在の位置を検出することによって所望の位置に到達する。
【０００９】作業対象物体２０に対する反射板ユニット３０のキャリブレーション用反射板３０ａおよび位置出し用反射板３１，３２，〜，３ｎの取り付け位置は既知であるから、フォトダイオード１５ａ，１５ｃにより位置出し用反射板３１，３２，〜，３ｎからの反射光を受光することによって所望の位置を検出すれば、Ｙ方向の所望の位置に移動体１０を移動させることができる。もちろん、Ｙ方向の所望の位置に移動体１０を移動させる際に、移動体の姿勢やＸ方向の位置がずれるようなことがあれば、第１，第２の距離センサ１１，１２の検出データを利用して、ずれを無くすように再調整する。これらのことを行うことにより、移動体１０をＸ，Ｙ方向に関して所望の位置に所望の姿勢で移動させることができ、移動体の寄り付き位置検出を正確に行うことができる。さらに、上述の例において、例えば、移動体１０の正面の素子１５，１６の近辺にエリアセンサ（不図示、レーザスキャナ等）を配置し、移動体の寄り付き位置検出の初期に、作業対象物体２０に大まかに寄り付くために使用すれば、初期における寄り付きを効率的に行うことができる。また、この例では、位置出し用反射板３１，３２，〜，３ｎの検出に、フォトダイオード１５ａ，１５ｃと、発光ダイオード１６ａ，１６ｃとを２対となるように２個ずつ使用したが、それぞれの対が位置出し用反射板３１，３２，〜，３ｎの対向する側方エッジの内側を検出できるように配置すれば、正確に位置出し用反射板３１，３２，〜，３ｎの位置を検出できる。もちろん、それほど精度が必要でなければ、１対にしてもよい。また、受光素子１１をフォトダイオードとしたが、フォトトランジスタあるいはＣｄｓセル等の光センサでもよい。
【００１０】次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は、この発明の移動体の寄り付き位置検出方法の第３の実施の形態が適用された移動体が平らな作業対象物体に真っ直ぐ対向しようとする場合の例を示す平面図、図７は、平らな作業対象物体に真っ直ぐ対向した移動体が所望の位置に移動するために発光ダイオードとフォトダイオードとを作動させているところを示す図である。ただし、図６においては、図面を見易くするために、反射板ユニット４０の表示は省略してある。この第３の実施の形態は、図４および図５の第２の実施の形態における反射板ユニット３０の代わりに、反射板４０を用いている。反射板４０は、キャリブレーション用反射板３０ａを具備せず、位置出し用反射板３１，３２，〜，３ｎの代わりに、形状および配置は同様であるが、順次にそれぞれの反射率が変化する反射板４１，４２，〜，４ｎを具備している。したがって、ｇ１＝ｇ２＝ｋ３（予め決められた定数）となり、作業対象物体２０の対向平面に対する移動体１０の正面の傾きを表す角度θがゼロとなるまでの動作は、第１，第２の実施の形態と同じなので説明は省略する。図６で示される第３の実施の形態における受光素子１５および発光素子１６として、図７に示されるように発光ダイオード１６ｄとフォトダイオード１５ｄとを使用する。ｇ１＝ｇ２＝ｋ３となったら、移動体１０は、発光ダイオード１６ｄの発光を開始し、発光した光が反射板ユニット４０の反射板４１，４２，〜，４ｎの何れかによって反射されてくる反射光を、フォトダイオード１５ｄによって受光する。移動体１０は、受光した受光量を予め設定しておいた閾値と比較し、受光した光が反射板４１，４２，〜，４ｎの何れによって反射されたものかを判断し、現在の位置を検出する。作業対象物体２０に対する反射板ユニット４０の反射板４１，４２，〜，４ｎの取り付け位置は既知であるから、フォトダイオード１５ｄにより反射板４１，４２，〜，４ｎからの反射光を受光することによって所望の位置を検出すれば、Ｙ方向の所望の位置に移動体１０を移動させることができる。もちろん、Ｙ方向の所望の位置に移動体１０を移動させる際に、移動体の姿勢やＸ方向の位置がずれるようなことがあれば、第１，第２の距離センサ１１，１２の検出データを利用して、ずれを無くすように再調整する。これらのことを行うことにより、移動体１０をＸ，Ｙ方向に関して所望の位置に所望の姿勢で移動させることができ、移動体１０の寄り付き位置検出を正確に行うことができる。さらに、上述の例において、例えば、移動体１０の正面の素子１５，１６の近辺にエリアセンサ（不図示、レーザスキャナ等）を配置し、移動体の寄り付き位置検出の初期に、作業対象物体２０に大まかに寄り付くために使用すれば、初期における寄り付きを効率的に行うことができる。また、この例では、反射板４１，４２，〜，４ｎの検出に、フォトダイオード１５ｄと、発光ダイオード１６ｄとを使用したのでより簡単な構成で実現できるが、図５の第２の実施の形態のように２対のフォトダイオードおよび発光ダイオードや、固定スリットを使用すれば、より精度よく反射板４１，４２，〜，４ｎの位置を検出でき、ひいては、移動体１０の寄り付き位置検出をより正確に行うことができる。
【００１１】
【発明の効果】以上に詳述したように、この発明の移動体の寄り付き位置検出方法は、移動体の寄り付き対象が垂直平面である作業対象物体までの距離を、水平方向に所定間隔を開けて移動体上に配置した距離センサにより測定するとともに、測定値の差分がゼロになるように移動して、作業対象物に真正面で対向するように移動体の寄り付き位置を検出する、移動体の寄り付き位置検出方法において、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に延びるように配置され、一端から他端まで次第に変化する電圧を設定している被検出バーにスライド式センサで接触して、移動体の正面にある被検出バーの電圧を検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを検出することにより、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、移動体は、組み付けられたスライド式センサで被検出バーに接触し、接触した部分の電圧を検出すれば、その電圧と作業対象物体上の位置とは対応しているので、移動体は、検出した電圧の値によって、作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関する現在の位置を正確に検出でき、ひいては、移動体の寄り付き位置検出を正確に行うことができる。また、この発明の移動体の寄り付き位置検出方法は、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に一列に並ぶように配置された複数の位置出し用反射板と、基準位置を示すキャリブレーション用反射板と具備する反射板ユニットに投光してキャリブレーション用反射板の位置を検出し、検出した位置を基準とし、さらに、反射板ユニットに投光して位置出し用反射板の位置を検出し、キャリブレーション用反射板から何番目の位置出し用反射板かを検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを非接触で検出することができる。さらに、移動体が作業対象物に真正面で対向している状態の場合に、作業対象物体の垂直平面に水平に一列に並ぶように配置された反射率が順次に変化する複数の反射板を具備する反射板ユニットに投光して、複数の反射板の何れかから反射される反射光を受光し、受光量の大きさによっていずれの反射板から反射されたかを検出し、移動体が作業対象物体の垂直平面に沿った水平な方向に関し、如何なる位置にあるかを非接触で検出できる。
【出願人】 【識別番号】０００００６６２２
【氏名又は名称】株式会社安川電機
【出願日】 平成１１年６月２２日（１９９９．６．２２）
【代理人】 【識別番号】１０００７３８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】萩野 平 （外４名）
【公開番号】 特開２００１−４３５７（Ｐ２００１−４３５７Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【出願番号】 特願平１１−１７５６２９