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【発明の名称】 位置検出システム
【発明者】 【氏名】高野瀬 剛

【氏名】佐野 雅仁

【氏名】沼田 亜紀子

【要約】 【課題】光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態になっても受け継ぎを繰り返すことで一時的な障害物に対処しシステムの発光リレー動作の信頼性を向上する。

【構成】光学ビーコン#2は光学ビーコン#1からの発光パターン光を受光すると、IDコード「2」を含む自己の発光パターン光の発光を開始する。そして、光学ビーコン#3からの発光パターン光を受光できないときには、所定時間経過後に2回目の発光パターン光の発光を開始する。そして、2回目の発光パターン光の発光したときに、光学ビーコン#3が光学ビーコン#2の発光パターン光を受光すると、光学ビーコン#3はIDコード「3」を含む自己の発光パターン光の発光を開始する。また、光学ビーコン♯2は光学ビーコン#3の発光パターン光を受光し、発光が光学ビーコン♯3に伝達されたとして発光パターン光の繰り返し発光動作を行わない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体の移動空間に分散して設けられ、所定の発光順序で且つそれぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の光学ビーコンと、
前記移動体に設けられ、前記各光学ビーコンからの光の発光パターンに含まれる識別情報から少なくとも3つの光学ビーコンを識別するとともに、この識別した各光学ビーコンからの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて前記移動体の位置を検出する検出手段を備え、
前記複数の光学ビーコンのうちいくつかは、発光順序が自己よりも1つ前の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識して発光する従属光学ビーコンであって、これら従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識しなければ再度発光し、この再発光動作を予め設定した回数繰り返しても1つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識できなければ発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンが異常であると判断することを特徴とする位置検出システム。
【請求項2】
各従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンが異常であると判断したときには、自己の発光パターンの発光を停止させることを特徴とする請求項1に記載の位置検出システム。
【請求項3】
各従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンが異常であると判断したときには、その旨を報知する異常報知手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の位置検出システム。
【請求項4】
各従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンの発光パターンを予め設定し、発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンが異常であると判断したときには、発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンの発光パターンで発光動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の位置検出システム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、建物内など移動空間における移動体の位置を検出する位置検出システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、移動体の位置を知るための手段として、移動体に回転式のレーザレーダを設けるとともに、移動体の周りの空間に少なくとも3つの反射器を固定し、レーザレーダから発せられるレーザ光により移動体の周囲を走査するシステムが知られている。このシステムでは、レーザ光の走査に伴う各反射器からの反射光の有無、およびレーザ光の走査角度情報に基づいて、移動体から見た各反射器の方向を検知することができる。また、各反射器で反射した光が戻ってくるまでの時間を計ることにより、移動体と各反射器との間の距離を検知することができる。そして、検知した方向および距離に基づいて、移動体の位置を特定することができる(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2003−302469号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
特許文献1記載のシステムでは、初期設定として敷設後に移動体を定点に置いて校正登録作業を行う必要があることから、多数の移動体を用いるような場合には移動体毎に校正登録作業を行わねばならず面倒であるため、このような用途には向いていなかった。また、それ以降も移動体の移動データを継続的に取得しながら各反射器の位置を監視し続け、場合によっては移動体の自律移動の制御データとの比較をしなければならず、この点からも、多数の移動体が出入りするなどの自由な移動を行うような用途には向いていなかった。また、回転式のレーザレーダのような可動式の走査器を設けねばならないために、移動体が大型化するとともに、故障の可能性やコストが高くなるという問題がある。
【0004】
これに対し、移動体の移動空間に複数の発光手段を設け、これら発光手段から発せられる光の方向を検出し、この検出結果に基づいて移動体の位置を検出するシステムが考えられる。このシステムによれば、移動体に可動式の走査器を設けることなく移動体の位置を検出することが可能である。
【0005】
このシステムにおいて、各発光手段を所定の順序で発光させるようにすれば、全ての発光手段を常に発光させておく必要がないので、消費電力を低減することが可能である。そして、各発光手段を所定の順序で発光させる手段として、各発光手段から発せられる光を発光手段の相互間で順に受け継いで行くようにすれば、各発光手段同士をネットワーク接続する必要がなく、システム全体として構成を簡略化することが可能になる。
【0006】
しかし、このシステムにおいて各発光手段から発せられる光を発光手段の相互間で順に受け継いで行く方式を取った場合、例えば、障害物の介在によって一時的に発光手段間の光の受け継ぎができない状態が発生したときに、光の受け継ぎができなかった発光手段以降の発光手段の発光動作が停止し、移動体の位置検出ができなくなるという問題があった。
【0007】
そこで本発明は、移動体の移動空間に複数の光学ビーコンを設けることで移動体に対する校正登録作業を不要にし、また、移動体の小型化、消費電力の低減化を図ったものにおいて、さらに、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が発生しても光の受け継ぎを繰り返すことで一時的な障害物の介在に対処でき、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が長時間継続したときに初めて異常を判断することでシステムの発光リレー動作の信頼性を向上できる位置検出システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、移動体の移動空間に分散して設けられ、所定の発光順序で且つそれぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の光学ビーコンと、移動体に設けられ、各光学ビーコンからの光の発光パターンに含まれる識別情報から少なくとも3つの光学ビーコンを識別するとともに、この識別した各光学ビーコンからの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて移動体の位置を検出する検出手段を備え、複数の光学ビーコンのうちいくつかは、発光順序が自己よりも1つ前の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識して発光する従属光学ビーコンであって、これら従属光学ビーコンは、発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識しなければ再度発光し、この再発光動作を予め設定した回数繰り返しても1つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識できなければ発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンが異常であると判断することにある。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、移動体の移動空間に複数の光学ビーコンを設けることで移動体に対する校正登録作業を不要にし、また、移動体の小型化、消費電力の低減化を図ったものにおいて、さらに、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が発生しても光の受け継ぎを繰り返すことで一時的な障害物の介在に対処でき、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が長時間継続したときに初めて異常を判断することでシステムの発光リレー動作の信頼性を向上できる位置検出システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1に示すように、1は大型商店などの建物で、床、壁、天井で覆われ移動空間を形成している。この建物1の床面に移動体2が移動自在に配置されている。
【0011】
前記建物1の内壁上部や天井に、少なくとも3つの光学ビーコン、例えば、7個の光学ビーコン♯0〜♯6を分散して取付けている。これらの光学ビーコン♯0〜♯6は、発光素子として、例えば、赤外線光を発する発光ダイオードを用いており、それぞれの取付け位置を平面座標で表している。そして、前記移動体2に設けられた後述する検出ユニットの位置データメモリに各光学ビーコン♯0〜♯6の取付け位置を表す平面座標を記憶するようにしている。
【0012】
前記各光学ビーコン♯0〜♯6から発せられる赤外線光は、壁面の平坦部に取付けられている場合には、同一平面上で最大180度の範囲で左右方向に拡がり、かつ、下方向にも一定の角度で拡がるようになっている。また、壁面の角部に取付けられている場合には、同一平面上で90度あるいは270度の範囲で左右方向に拡がり、かつ、下方向にも一定の角度で拡がるようになっている。また、天井に取付けられている場合には、同一平面上で最大360度の範囲で左右方向に拡がり、かつ、下方向にも一定の角度で拡がるようになっている。なお、ここでは、光学ビーコン♯0,♯1,♯3〜♯6を壁面の平坦部に取付け、光学ビーコン♯2を天井に取付けている。
【0013】
前記各光学ビーコン♯0〜♯6には、符号(♯0〜♯6)順にそのまま対応する発光順位が予め定められている。そして、各光学ビーコン♯0〜♯6のうち、発光順位が1番目の光学ビーコン♯0を除く残りの光学ビーコン♯1〜♯6は、自己以外の複数の光学ビーコン、少なくとも発光順位が1つ前の光学ビーコン及び1つ後の光学ビーコンから発せられる光の到達領域に存在している。
【0014】
そして、前記各光学ビーコン♯1〜♯6は、発光順序が1つ前の光学ビーコンから発せられる発光パターン光を受光することにより発光動作を開始する従属光学ビーコンを構成し、順次発光動作をリレー形式で引き継いで行うようになっている。前記従属光学ビーコン♯1〜♯6は、発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識しなければ再度発光し、この再発光動作を予め設定した回数繰り返しても1つ後の光学ビーコンの発光パターンに含まれる識別情報を認識できなければ発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンが異常であると判断するようになっている。
【0015】
発光順位が1番目の光学ビーコン♯0は、基準光学ビーコンとして、一定周期で発光を繰返すもので、図2に示すように、発光パターン生成部10、タイマ11、ID設定部12及び発光ダイオード13により構成されている。前記発光パターン生成部10及びタイマ11は発光制御部を構成している。
【0016】
前記タイマ11は、前記光学ビーコン♯0の発光の繰返しの基準となる一定周期、すなわち、一定時間t1をカウントする。この一定周期は、残りの従属光学ビーコンである光学ビーコン♯1〜♯6の発光パターンの発光に要する時間の総和よりも長く設定されている。前記ID設定部12は、光学ビーコン♯0に固有の識別情報であるIDコードを設定するもので、操作者による操作によりIDコードを可変できるようになっている。
【0017】
前記発光パターン生成部10は、タイマ11が一定時間t1をカウントする毎に、所定周波数のキャリア信号を変調し、その変調信号(パルス信号)により、先頭の起動情報として特定の発光パターンを有する開始信号を生成し、続いて、前記ID設定部12の設定に応じたIDコードを生成し、これら開始信号及びIDコードに応じて発光ダイオード13を発光させる。そして、発光パターン光の発光動作は、開始信号の立ち上がりからIDコードの終了までの一定時間taが確保されている。すなわち、taは発光パターン光の発光動作時間である。
【0018】
前記ID設定部12で設定されるIDコードは一定時間tbに収まる3ビットの2進数値であり、前記光学ビーコン♯0用として“0(000)”が設定されている。前記一定時間ta、tbは、前記発光パターン生成部10内のクロック信号のカウントにより設定される。
【0019】
前記各光学ビーコン♯1〜♯6は、自己以外の光学ビーコンから発せられる発光パターン光のうち、予め定められている発光順位が1つ前の光学ビーコンから発せられる発光パターン光をその光に含まれているIDコードからそれぞれ判別し、その判別した発光パターン光を受けることにより動作して発光するようになっている。
【0020】
前記光学ビーコン♯1〜♯6の制御回路はそれぞれ同じ構成になっている。前記光学ビーコン♯1の制御回路は、図3に示すように、自己以外の光学ビーコンから発せられる発光パターン光を受けるフォトダイオード等の受光素子20、この受光素子20の受光信号に含まれている開始信号及びIDコードを判別する信号判別部21、この信号判別部21で開始信号及びIDコードが判別された場合に、この判別されたIDコードとIDメモリ23内の第1の特定IDコード(発光順位が1つ前の光学ビーコン#0のIDコード)及びIDメモリ23内の第2の特定IDコード(発光順位が1つ後の光学ビーコン#2のIDコード)をそれぞれ比較する比較部22を設けている。
【0021】
前記比較部22の比較結果を発光パターン生成部24に供給している。前記発光パターン生成部24には、タイマ25、ID設定部26、発光素子である発光ダイオード27及びカウンタ28が接続されている。前記タイマ25は、発光動作を開始するまでの時間t2およびこの時間t2と発光パターン生成部24による発光パターンの発光動作時間taとの加算時間(t2+ta)をカウントするようになっている。前記カウンタ28は、自己の発光動作の回数をカウントするようになっている。
【0022】
前記信号判別部21、比較部22、IDメモリ23、発光パターン生成部24及びタイマ25は発光制御部を構成している。
前記ID設定部26は、光学ビーコン♯1に固有の識別情報であるIDコードを設定するもので、操作者による操作により可変できるようになっている。前記発光パターン生成部24は、前記比較部22の比較において、信号判別部21で判別されるIDコードとIDメモリ23内の第1の特定IDコードとが一致した場合にタイマ25を動作させ、このタイマ25が所定時間t2をカウントすると、所定周波数のキャリア信号を変調し、その変調信号(パルス信号)により、特定の発光パターンを有する開始信号を生成し、続いて、ID設定部26の設定に応じたIDコードを生成し、これら開始信号及びIDコードに応じて発光ダイオード27を発光させる。
【0023】
また、前記発光パターン生成部24は、この発光に引き続き、前記タイマ25を動作させて、所定時間(t2+ta)をカウントし、その所定時間内の前記比較部22の比較において、信号判定部21で判定されるIDコードとIDメモリ23内の第2の特定IDコードとが一致しない場合、再度、自己の発光動作終了時から所定時間t2後に、同じ開始信号及びIDコードに応じて発光ダイオード27を発光させる。
【0024】
前記ID設定部26で設定されるIDコードは3ビットの2進数値であり、前記光学ビーコン♯1用として“1(001)”が設定されている。なお、光学ビーコン♯2〜♯6のIDコードとしては、“2(010)”“3(011)”“4(100)”“5(101)”“6(110)”がそれぞれ設定されている。
【0025】
前記各光学ビーコン♯0〜♯6のそれぞれのIDコードとIDメモリ23内の第1の特定IDコード(発光順位が1つ前の光学ビーコンのIDコード)及びIDメモリ23内の第2の特定IDコード(発光順位が1つ後の光学ビーコンのIDコード)との対応関係は図4に示すようになっている。
【0026】
すなわち、光学ビーコン♯0は、IDメモリ23内に第1の特定IDコードは設定せず、第2の特定IDコードとして1つ後の光学ビーコン#1のIDコード「1」を設定している。光学ビーコン♯1は、IDメモリ23内に第1の特定IDコードとして発光順位が1つ前の光学ビーコンのIDコード「0」を設定し、第2の特定IDコードとして1つ後の光学ビーコン#2のIDコード「2」を設定している。
【0027】
光学ビーコン♯2は、IDメモリ23内に第1の特定IDコードとして発光順位が1つ前の光学ビーコンのIDコード「1」を設定し、第2の特定IDコードとして1つ後の光学ビーコン#3のIDコード「3」を設定している。他の光学ビーコン#3〜#5も同様にIDメモリ23内に第1の特定IDコードとして発光順位が1つ前の光学ビーコンのIDコード「2」〜「4」を設定し、第2の特定IDコードとして1つ後の光学ビーコンのIDコード「4」〜「6」を設定している。そして、光学ビーコン♯6は、IDメモリ23内に第1の特定IDコードとして発光順位が1つ前の光学ビーコンのIDコード「5」を設定し、第2の特定IDコードとしては何も設定しない状態になっている。
【0028】
図5は光学ビーコン♯0〜♯6の発光動作タイミングを示すタイミング図である。
前記光学ビーコン♯0は、一定時間t1毎に発光して開始信号及びIDコードからなる発光パターンを発光する。
【0029】
前記光学ビーコン♯1は、発光順序が1つ前の光学ビーコン♯0の発光パターン光を監視し、発光順序が1つ前の光学ビーコン♯0のIDコードを認識した場合に、光学ビーコン♯0の発光パターン光の発光が終了したT0のタイミングから一定時間t2後に自己の発光パターン光の発光を開始する。
【0030】
前記光学ビーコン#2は、発光順序が1つ前の光学ビーコン♯1の発光パターン光を監視し、発光順序が1つ前の光学ビーコン♯1のIDコードを認識した場合に、光学ビーコン♯1の発光パターン光の発光が終了したT1のタイミングから一定時間t2後に自己の発光パターン光の発光を開始する。
【0031】
前記光学ビーコン#2が発光パターン光の発光を開始すると、前記光学ビーコン♯1がその発光パターン光を受光し、光学ビーコン♯2のIDコードを認識する。こうして、光学ビーコン♯1は自己の発光が光学ビーコン♯2に伝達されたとして発光パターン光の繰り返し発光動作を行わない。
【0032】
前記光学ビーコン#3は、発光順序が1つ前の光学ビーコン♯2の発光パターン光を監視し、発光順序が1つ前の光学ビーコン♯2のIDコードを認識した場合に、光学ビーコン♯2の発光パターン光の発光が終了したタイミングから一定時間t2後に自己の発光パターン光の発光を開始する。
【0033】
こうして発光が光学ビーコン#2から光学ビーコン#3へ、光学ビーコン#3から光学ビーコン#4へ、光学ビーコン#4から光学ビーコン#5へ、光学ビーコン#5から光学ビーコン#6へと順次達される。そして、光学ビーコン#6が、発光順序が1つ前の光学ビーコン♯5のIDコードを認識した場合に、光学ビーコン♯5の発光パターン光の発光が終了したタイミングT5から一定時間t2後に自己の発光パターン光の発光を開始する。
【0034】
そして、光学ビーコン#6が一定時間taにわたる発光パターン光の発光を終了し、その後、所定時間が経過すると、光学ビーコン#0が発光パターン光の発光を開始してから一定時間t1が経過するので、光学ビーコン#0は再び開始信号及びIDコードからなる発光パターンを発光するようになる。
このようにして、各光学ビーコン♯0〜♯6は問題が発生しなければ、それぞれ1回の発光動作で順次引継ぎが行われることになる。
【0035】
これに対し、図6に示すように、光学ビーコン#2が光学ビーコン#1からの発光パターン光を受光し、光学ビーコン#1のIDコード「1」を認識すると、開始信号及びIDコード「2」からなる自己の発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ28は自己の発光パターン光の発光回数「1」をカウントする。そして、光学ビーコン#3からの発光パターン光に含まれるIDコードを監視する。
【0036】
しかし、何らかの原因で、発光順序が1つ後の光学ビーコン#3が光学ビーコン#2の発光パターン光を受光できない事態が発生すると、光学ビーコン#3が発光動作を開始しないので、光学ビーコン#2は光学ビーコン#3からの発光パターン光に含まれる光学ビーコン#3のIDコードを認識することはできない。
【0037】
このときには、光学ビーコン#2は自己の発光パターン光の発光を終了してから所定時間(t2+ta+t2)経過した後に再度発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ28は自己の発光パターン光の発光回数「2」をカウントする。そして、再び光学ビーコン#3からの発光パターン光に含まれるIDコードを監視する。
【0038】
そして、今回も光学ビーコン#2が光学ビーコン#3のIDコードを認識することができなければ、光学ビーコン#2は自己の2回目の発光パターン光の発光を終了してから所定時間(t2+ta+t2)経過した後に再度発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ28は自己の発光パターン光の発光回数「3」をカウントする。そして、再び光学ビーコン#3からの発光パターン光に含まれるIDコードを監視する。
【0039】
光学ビーコン#2において、例えば、発光パターン光の発光を3回繰り返しても光学ビーコン#3のIDコードを認識することができなければ光学ビーコン#3に異常が発生していると判断する設定が行われていれば、3回目の発光パターン光の発光によっても光学ビーコン#3のIDコードを認識することができなかったときには、光学ビーコン#2は光学ビーコン#3に異常が発生していると判断し、以降の発光パターン光の発光を停止する。
【0040】
これにより、光学ビーコン#3が故障して発光動作ができない場合には、光学ビーコン#2の必要以上の発光動作を抑えることができ、エネルギーの省力化やシステムの長寿命化を図ることができる。
【0041】
また、図7に示すように、光学ビーコン#2が2回目の発光パターン光の発光したときに、光学ビーコン#3が光学ビーコン#2の発光パターン光を受光し、光学ビーコン#2のIDコード「2」を認識すると、光学ビーコン#3は開始信号及びIDコード「3」からなる自己の発光パターン光の発光を開始する。これにより、光学ビーコン#2は光学ビーコン#3からの発光パターン光を受光し、含まれているIDコード「3」を認識する。
【0042】
こうして、光学ビーコン♯2は自己の発光が光学ビーコン♯3に伝達されたとして発光パターン光の繰り返し発光動作を行わない。これにより、例えば、光学ビーコン♯2から光学ビーコン#3への光の伝搬が障害物で一時的に遮られることが発生した場合、障害物が除去されることで光学ビーコン♯2から光学ビーコン♯3への光の伝達が行われると、それを認識して光学ビーコン#3が故障した場合と区別することができる。こうして一時的な障害物の介在に対処できる。
【0043】
このように、各光学ビーコン#0〜#6の相互間で光の受け継ぎができない状態が発生しても光の受け継ぎを繰り返すことで一時的な障害物の介在に対処でき、各光学ビーコン相互間で光の受け継ぎができない状態が3回の発光動作を繰り返しても継続されるという長時間継続したときに初めて異常を判断することでシステムの発光リレー動作の信頼性を向上できる。
【0044】
一方、前記移動体2は、光学ビーコン♯0〜♯6からの入射光に含まれているIDコードから少なくとも3つの光学ビーコンを識別し、識別した各光学ビーコンからの光の方向を検出し、この検出結果に基づく演算により自己の位置を検出する機能を有する。
【0045】
前記移動体2の制御部は、図8に示す構成になっている。すなわち、受光部30、光点位置計測部31、入射角度計算部32、自己位置演算部33、コード検知部34、位置データメモリ35を有する検出手段を設けている。
【0046】
受光部30は、光学ビーコン♯0〜♯6から発せられた光を入射部36に入射し、二次元光学センサ37に集光する。前記入射部36は、図9に示すように、絞り板36aを有し、その絞り板36aの開口(絞り)に入射する光をレンズ36bにより二次元光学センサ37に集光して、二次元光学センサ37の上面に集光点を形成する。
【0047】
前記光点位置計測部31は、前記二次元光学センサ37における各集光点を計測する。前記入射角度計算部32は、前記光点位置計測部31で計測される各集光点と二次元光学センサ37の上面の中心位置に立つ中心軸との間の距離に基づいて、前記入射部36への該当する光学ビーコンからの入射光の入射角度をそれぞれ計算する。
【0048】
前記二次元光学センサ37としては、例えばPSD(Position Sensitive Detector)と称される位置センサが採用される。この位置センサは、集光点の受光強度の重心位置を検知するもので、その重心位置に応じた電圧レベルの信号を出力する。すなわち、集光点の受光強度の重心位置のX,Y座標がXc,Ycであれば、電圧レベルVXc,VYcの信号が位置センサから出力される。そして、この重心位置Xc,Ycを用いた下式で得られる角度の方向に、発光元の光学ビーコンが存在することが分かる。
【0049】
tan−1(Yc/Xc)±π
前記コード検知部34は、前記入射部36への各入射光に含まれている開始信号及びIDコードを前記二次元光学センサ37の出力により検知する。前記位置データメモリ35は、前記光学ビーコン♯0〜♯6の位置データをその光学ビーコン♯0〜♯6のIDコードに対応付けて記憶している。
【0050】
前記自己位置演算部33は、コード検知部34で開始信号が検知される毎に、同コード検知部34で検知されるIDコードに基づいて前記位置データメモリ35を参照し、この参照により前記入射部36へ入射する3つの光の発光元である3つの光学ビーコンを識別し、この識別結果及び前記入射角度計算部32の算出結果から前記入射部36へ入射する3つの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて、例えば、三角測量の一種である後方交会法を使用して演算を行い、当該移動体2の位置を検出する。
【0051】
前記移動体2は、自己位置演算部33で検出される位置を蓄積して記憶するための蓄積メモリ38を有している。この蓄積メモリ38の記憶内容に基づき、前記移動体2の移動経路を解析することが可能になる。
【0052】
また、前記移動体2は、例えば、自律走行可能な移動ロボットとしての使用を可能にするため、コントローラ40、走行ユニット41、マップデータメモリ42、移動ルートプログラムメモリ43を有している。
【0053】
前記マップデータメモリ42は、建物1内の移動空間のマップデータを記憶している。前記移動ルートプログラムメモリ43は、当該移動体2の移動ルートを指定するための移動ルートプログラムを記憶している。前記コントローラ40は、前記移動ルートプログラムメモリ43内の移動ルートプログラムに従い、かつ前記自己位置演算部33の検出位置と前記マップデータメモリ42内のマップデータとの照合により、走行ユニット41を駆動制御する。
【0054】
このように、IDコードを含む発光パターンで発光する複数の光学ビーコン♯0〜♯6を移動体2の移動空間に分散して設け、移動体2では、光学ビーコン♯0〜♯6から到達して入射する光のIDコードから少なくとも3つの光学ビーコンを識別するとともに、識別した各光学ビーコンからの入射光の入射角度を算出し、これら識別結果及び算出結果から入射光の方向を検出する。そして、検出結果に基づく演算によって移動体2の位置を検出する。
【0055】
このような方式で移動体2の位置を検出するので、従来のような敷設後に移動体を所定の位置に置いて校正登録作業などの初期設定を行う必要はなく、面倒な作業を不要にできる。また、移動体2に可動式の走査器を設ける必要がないので移動体2の小型化を図ることができる。
【0056】
各光学ビーコン♯0〜♯6の発光については、常に発光させることなく、所定の順序で一定期間のみ発光動作させるので、光学ビーコン♯0〜♯6の発光に要する消費電力が少なくてすみ、省エネルギー効果が得られる。しかも、光学ビーコン♯0〜♯6が同時に発光しないので、移動体2側の受光システムが複雑化することはない。
【0057】
光学ビーコン♯0は定期的に発光し、かつ光学ビーコン♯1〜♯6は自己以外の光学ビーコン(発光順序が1つ前の光学ビーコン)から発せられる光を受けて順に発光するので、光学ビーコン♯0〜♯6の相互を配線接続する必要がない。よって、構成の簡略化およびコストの低減が図れる。
【0058】
光学ビーコン♯0が発光する周期を他の光学ビーコン♯1〜♯6の発光パターンの総和より長くしているので、通常の動作を行っている場合には、複数の光学ビーコンが同時に発光することが抑制される。このため、移動体2および光学ビーコン♯1〜♯6の受光部での検出精度を向上させることができる。なお、光学ビーコン#0の発光周期を、他の光学ビーコン#1〜#6が所定回数繰り返し再発光した場合の発光パターンの総和より長くしておくことも可能である。このようにすれば、複数の光学ビーコンが同時に発光することを確実に防止して、移動体2および光学ビーコン#1〜#6の受光部での検出精度をより向上させることができる。
【0059】
また、ID設定部12,26によって光学ビーコン♯0〜♯6のIDコードを可変設定できるので、光学ビーコン♯0〜♯6の構成を共通化することができる。すなわち、光学ビーコン♯0は図2の構成を有し、光学ビーコン♯1〜♯6は図3の構成を有しているが、両者は部品数、制御機能、符合が異なるだけで、基本的なハードウェアは同じである。このように、光学ビーコン♯0〜♯6の基本的なハードウェアを共通化できることにより、コストの低減が図れる。
【0060】
光学ビーコン♯0〜♯6から発せられる光の最初に、起動情報として特定の発光パターンを有する開始信号が含まれている。移動体2の自己位置演算部33は、その開始信号に応じてIDコードの認識態勢に入り、IDコードを的確に認識することができる。この点でも、位置検出の精度および信頼性が向上する。
【0061】
なお、この実施の形態では、光学ビーコン♯1〜♯6において、第1の特定IDコード(発光順位が1つ前の光学ビーコンのIDコード)及び第2の特定IDコード(発光順位が1つ後の光学ビーコンのIDコード)を保存するIDメモリ23を設けたが、比較部22にID設定部26の設定情報を与えることで、第1、第2の特定IDコードを比較部22内で計算により容易に算出できる場合はIDメモリ23を省略してもよい。
【0062】
(第2の実施の形態)
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。この実施の形態は、図10に示すように、移動体2の制御部に、二次元光学センサ37よりも応答性の良好な、例えばフォトダイオードからなる受光素子39を設けた点にある。その他の構成は前述した第1の実施の形態と同様である。
前記受光素子39は光学ビーコン♯0〜♯6からの発光パターン光を受光し、受光して得られる電気信号をコード検知部34に供給している。
【0063】
このような構成においては、光学ビーコン♯0〜♯6からの発光パターン光に含まれる開始信号及びIDコードは受光素子39によって応答性よく受光されるので、コード検知部34は光学ビーコンのIDコードをより確実に検知できる。なお、その他の作用効果は前述した第1の実施の形態と同様である。
【0064】
(第3の実施の形態)
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。この実施の形態は光学ビーコン♯1〜♯6の制御回路に発光順序が自己よりも1つ後の光学ビーコンが異常であると判断したときには、その旨を報知する異常報知手段を設けた点にある。
【0065】
すなわち、光学ビーコン#1の制御回路は、図11に示すように、発光パターン生成部24に異常報知手段29を接続している。この構成は他の光学ビーコン#2〜#6の制御回路についても同様である。前記異常報知手段29としては、可視LEDやディスプレイなどの視覚的な報知手段であっても、ブザーやスピーカなどの聴覚的な報知手段であってもよい。また、システムを管理しているサーバなどに無線や有線で報知する手段であってもよい。
【0066】
このような構成においては、例えば、図6に示すように、光学ビーコン#2が光学ビーコン#3に対して発光パターン光を3回発光したにも拘わらず光学ビーコン#3からのIDコードを認識できなかったときには、発光パターン生成部24は光学ビーコン#3に異常が発生したと判断して繰返していた発光パターン光の発光動作を停止する。
【0067】
同時に、発光パターン生成部24は異常報知手段29に信号を送り、光学ビーコン#3に異常が発生したことを、視覚的に、あるいは聴覚的に、あるいはサーバを介して使用者に報知する。
【0068】
このように異常報知手段29を使用して使用者に異常が発生した光学ビーコンを知らせることができるので、光学ビーコンの異常発生に対して修理等の迅速な対処ができシステムの稼働率低下を極力防止できる。なお、その他の作用効果は前述した第1の実施の形態と同様である。
【0069】
(第4の実施の形態)
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
この実施の形態においては、少なくとも各光学ビーコン♯2〜♯6は、自己の発光する発光パターン光が発光順位の1つ前の光学ビーコンは勿論、2つ前の光学ビーコンまで届くように設定されている。また、少なくとも各光学ビーコン♯0〜♯4は、自己の発光する発光パターン光が発光順位の1つ後の光学ビーコンは勿論、2つ後の光学ビーコンまで届くように設定されている。
【0070】
そして、前記各光学ビーコン♯1〜♯6は、発光順序が1つ前の光学ビーコンは勿論、2つ前の光学ビーコンから発せられる発光パターン光に1つ前の光学ビーコンのIDコードがあれば発光動作を開始するようになっている。
【0071】
また、少なくとも前記各光学ビーコン♯0〜♯4は、発光順序が1つ後の光学ビーコンに対して3回、発光パターン光の発光動作を行っても発光順序が1つ後の光学ビーコンからの発光パターン光の受光が無ければ、IDコードを自己のIDコードから発光順序が1つ後の光学ビーコンのIDコードに切替えて発光パターン光の発光動作を行うようになっている。その他の構成については前述した第1の実施の形態と同様である。
【0072】
このような構成においては、図12に示すように、光学ビーコン#2が光学ビーコン#1からの発光パターン光を受光し、光学ビーコン#1のIDコード「1」を認識すると、開始信号及びIDコード「2」からなる自己の発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ28は自己の発光パターン光の発光回数「1」をカウントする。そして、光学ビーコン#3からの発光パターン光に含まれるIDコードを監視する。
【0073】
しかし、何らかの原因で、発光順序が1つ後の光学ビーコン#3が光学ビーコン#2の発光パターン光を受光できない事態が発生すると、光学ビーコン#3が発光動作を開始しないので、光学ビーコン#2は光学ビーコン#3からの発光パターン光に含まれる光学ビーコン#3のIDコードを認識することはできない。
【0074】
このときには、光学ビーコン#2は自己の発光パターン光の発光を終了してから所定時間(t2+ta+t2)経過した後に再度発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ28は自己の発光パターン光の発光回数「2」をカウントする。そして、再び光学ビーコン#3からの発光パターン光に含まれるIDコードを監視する。
【0075】
そして、今回も光学ビーコン#2が光学ビーコン#3のIDコードを認識することができなければ、光学ビーコン#2は自己の2回目の発光パターン光の発光を終了してから所定時間(t2+ta+t2)経過した後に再度発光パターン光の発光を開始する。このとき、カウンタ28は自己の発光パターン光の発光回数「3」をカウントする。そして、再び光学ビーコン#3からの発光パターン光に含まれるIDコードを監視する。
【0076】
そして、今回も光学ビーコン#3のIDコードを認識することができなければ光学ビーコン#3に異常が発生していると判断し、発光パターン光に含まれるIDコードを自己のIDコード「2」から、IDメモリ23の第2の特定IDコードとして設定されている光学ビーコン#3のIDコード「3」に切替えて発光パターン光の発光を行う。
【0077】
これにより、光学ビーコン#3に異常が発生して発光動作ができない状態にあっても、発光順位が2つ後の光学ビーコン#4は光学ビーコン#2からの発光パターン光を受光し、その中に含まれているIDコード「3」を認識して発光動作を開始するようになる。このように、発光動作が途切れることなく継続することができ、システムの稼働率低下を防止できる。そして、光学ビーコン#3の異常が障害物の介在等一時的なもので、光学ビーコン#0〜#6の発光動作が一周して次に光学ビーコン#2が発光動作を開始するまでに光学ビーコン#3の異常が解決されると、次には通常通りに光学ビーコン#3が発光することになる。また、光学ビーコン#3の異常が故障による場合はこの光学ビーコン#3を常に外して発光動作の引継ぎが継続されることになる。
【0078】
このとき、移動体2は光学ビーコン#2の発光パターンに含まれるIDコードを監視すれば、光学ビーコン#3に異常発生によって光学ビーコン#2がIDコードを切替えたことを判断できるので、移動体2は自己の位置を検出する上で光学ビーコン#3に異常が発生したことを考慮することができ支障は生じない。これにより、さらに信頼性を向上できる。
【0079】
また、図13に示すように、光学ビーコン#2は、発光パターン光に含まれるIDコードを自己のIDコード「2」から、IDメモリ23の第2の特定IDコードとして設定されている光学ビーコン#3のIDコード「3」に切替えて発光パターン光の発光を行うときに、その発光パターンのデータフォーマットに故障を示す故障ビットを追加すれば、この発光パターン光を受光する光学ビーコン#4はIDコード「3」を認識するが同時に故障ビットを認識することで、受光したIDコード「3」が光学ビーコン#3からのものではなく光学ビーコン#2からのものであると判断できる。すなわち、光学ビーコン#3に異常が発生したことを認識できる。また、移動体2はこの故障ビットを検出することで光学ビーコン#3に異常が発生したことを容易かつ確実に認識することができる。これにより、移動体2は自己の位置を支障なく検出することができる。これにより、さらに信頼性を向上できる。
【0080】
なお、その他の作用効果は前述した第1の実施の形態と同様である。
なお、この発明は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るシステム全体の概略構成を示す図。
【図2】同実施の形態における発光順位が1番目の光学ビーコンの制御部の構成を示すブロック図。
【図3】同実施の形態における発光順位が2番目の光学ビーコンの制御部の構成を示すブロック図。
【図4】同実施の形態における各光学ビーコンのIDコードと特定IDコードとの対応関係を示す図。
【図5】同実施の形態における各光学ビーコンの発光動作タイミングを示すタイミング図。
【図6】同実施の形態において光学ビーコン#3に異常が発生したときの光学ビーコン#2の動作を示す信号波形図。
【図7】同実施の形態において光学ビーコン#3に発光の引継ぎができたときの光学ビーコン#2の動作を示す信号波形図。
【図8】同実施の形態における移動体の制御部の構成を示すブロック図。
【図9】図8の入射部の構成を示す図。
【図10】本発明の第2の実施の形態における移動体の制御部の構成を示すブロック図。
【図11】本発明の第3の実施の形態における発光順位が2番目の光学ビーコンの制御部の構成を示すブロック図。
【図12】本発明の第3の実施の形態における光学ビーコン#3に異常が発生したときの光学ビーコン#2の動作を示す信号波形図。
【図13】同実施の形態における光学ビーコン#3に異常が発生したときの光学ビーコン#2の動作の他の例を示す信号波形図。
【符号の説明】
【0082】
1…建物(移動空間)、2…移動体、♯0〜♯6…光学ビーコン、10,24…発光パターン生成部、13,27…発光ダイオード、20…受光素子、23…IDメモリ、28…カウンタ、30…受光部、31…光点位置計測部、32…入射角度計算部、33…自己位置演算部。
【出願人】 【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
【出願日】 平成18年6月21日(2006.6.21)
【代理人】 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦

【識別番号】100091351
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 哲

【識別番号】100088683
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 誠

【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊

【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司

【識別番号】100109830
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 淑弘

【識別番号】100084618
【弁理士】
【氏名又は名称】村松 貞男

【識別番号】100092196
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 良郎


【公開番号】 特開2008−2911(P2008−2911A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−171836(P2006−171836)