(57)【要約】【課題】  ロボット用位置方向推定システムを提供する。【解決手段】  ロボット３１０の位置を検出するために音波を発信する第１発信手段３０１と、音波が発信される瞬間に時間同期信号を発信する第２発信手段３０２とを含んで構成されるドッキングステーション３００と、  音波を受信する少なくとも２つの音波センサーから構成される第１受信手段３１１、時間同期信号を受信する第２受信手段３１２、時間同期信号が受信された時間と音波が受信された時間の時間差を利用して第１発信手段３０１から第１受信手段３１１までの距離を計算する距離計算部３１４、そして第１受信手段３１１に備えられた２つの音波センサー間の音波受信時間差を利用して３１０ロボットへの音波入射角を計算する入射角計算手段３１３とを含んで構成されるロボット３１０とから構成されるロボット用位置方向推定システム【選択図】      図３
2004212400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定空間を移動しつつ所定任務を行うロボットと前記ロボットのホームポジションに該当するドッキングステーションと、を含むロボット用位置方向推定システムにおいて、
前記ドッキングステーションは、
前記ロボットの位置を検出するために音波を発信する第１発信部と、
前記音波が発信される瞬間に時間同期信号を発信する第２発信部とを含み、
前記ロボットは、
前記ロボットに入射される前記音波を受信する少なくとも２つ以上の音波センサーが備えられた第１受信部と、
前記ロボットに入射される前記時間同期信号を受信する第２受信部と、
前記時間同期信号が受信された時間と前記音波が受信された時間の時間差を利用して前記第１発信部から前記第１受信部までの距離を計算する距離計算部と、
前記第１受信部に備えられた前記２つ以上の音波センサー間の音波受信時間差を利用して前記ロボットへの音波入射角を計算する入射角計算部と
を含むことを特徴とするロボット用位置方向推定システム。
【請求項２】
前記音波は超音波であることを特徴とする請求項１に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項３】
以前の位置と現在位置との間の位置変化及び方向変化を測定するエンコーダをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項４】
前記距離と前記入射角と前記位置変化と前記方向変化とを利用して前記ドッキングステーションから前記ロボットの現在位置及び方向を推定する状態観測器をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項５】
前記状態観測器は、
前記エンコーダ測定値によって前記ロボットの方向を推定するカルマンフィルターを含むことを特徴とする請求項４に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項６】
前記ロボットが指向している絶対方位角を計測する絶対方位角測定部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項７】
前記絶対方位角測定部の測定雑音をフィルタリングするカルマンフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項８】
ロボット及びドッキングステーションを含むロボット用位置方向推定システムにおいて、
前記ロボットは、
第１電波を発信する第１発信部と、
第２電波を受信する第２受信部と、
前記ロボットと前記ドッキングステーションとの距離を計算する距離計算部とを含み、
前記ドッキングステーションは、
前記第１電波を受信する第１受信部と、
前記第１電波受信後、所定時間経過後に前記第２電波を発信する第２発信部とを含み、
前記距離計算部は、
前記第１電波発信時点から前記第２電波受信時点までの時間及び前記第１電波受信後、前記第２電波を発信するまでの所定時間を利用して前記距離を計算することを特徴とするロボット用位置方向推定システム。
【請求項９】
前記第２受信部は、前記第２電波を受信するセンサーを少なくとも２つ以上含み、
前記ロボットは、前記第２受信部に備えられた前記２つ以上のセンサー間の第２電波受信時間差を利用して前記ロボットへの前記第２電波入射角を計算する入射角計算部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項１０】
以前の位置と現在位置との間の位置変化及び方向変化を測定するエンコーダをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項１１】
前記距離と前記入射角と前記位置変化と前記方向変化とを利用して前記ドッキングステーションから前記ロボットの現在位置及び方向を推定する状態観測器をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項１２】
前記状態観測器は、
前記エンコーダ測定値によって前記ロボットの方向を推定するカルマンフィルターを含むことを特徴とする請求項１１に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項１３】
前記ロボットが指向している絶対方位角を計測する絶対方位角測定部をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のロボット用位置方向推定システム。
【請求項１４】
前記絶対方位角測定部の測定雑音をフィルタリングするカルマンフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のロボット用位置方向推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボット制御に係り、特にロボットの位置及び方向制御のためのローカリゼーションシステム（ロボット用位置方向推定システム）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットのローカリゼーションに関する方法または装置としては、相対的な位置を測定するための推測航法（Ｄｅａｄ−Ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ）及び慣性航法（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）、絶対的な位置を測定するためのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）及びアクティブビーコン、絶対的な方向を測定するためのマグネチックコンパスなどがあり、これに関しては、非特許文献１に詳細に説明されている。
【０００３】
図１は、３つのビーコンを使用して位置を検出する従来技術を説明するための図面である。ビーコン１及びビーコン２によって検出できる位置はＡ、Ｂである。したがって、Ａの位置を正確に検出するためにはビーコン３が必要である。しかし、これは位置のみを検出する技術であり、ＧＰＳも同じ原理である。
【０００４】
特許文献１は音響の方向を測定して自動充電器に帰還するアルゴリズムを提案している。特定周波数を有する音響を発生させて充電器などで音響を発生させれば、ロボットはその音響の方向を検出して充電器にドッキングできるようにする。この技術はロボットの方向のみを測定して制御できる。
【０００５】
特許文献２は幾つかのビーコンを使用してロボットの位置のみを認識する装置を提案している。
【特許文献１】韓国公開特許第２０００−６６７２８号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２００２−３３３０３号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｂｏｒｅｎｓｔｅｉｎ，Ｈ．Ｒ．Ｅｖｅｒｅｔｔ，Ｌ．Ｆｅｎｇ，ａｎｄ Ｄ．Ｗｅｈｅ  「Ｍｏｂｉｌｅ Ｒｏｂｏｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、１つのビーコンを使用するローカリゼーションを行う方法及び装置を提供するところにある。
【０００７】
また本発明が解決しようとする他の技術的課題は、電波を利用したロボット用位置方向推定システムを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記技術的課題を解決するために、所定空間を移動しつつ所定任務を行うロボットとロボットのホームポジションに該当するドッキングステーションを含む本発明によるロボット用位置方向推定システムにおいて、ドッキングステーションは、ロボットの位置を検出するために音波を発信する第１発信部と、音波が発信される瞬間に時間同期信号を発信する第２発信部と、を含み、ロボットは、ロボットに入射される音波を受信する少なくとも２つ以上の音波センサが備えられた第１受信部と、ロボットに入射される時間同期信号を受信する第２受信部と、時間同期信号が受信された時間と音波が受信された時間の時間差を利用して第１発信部から第１受信部までの距離を計算する距離計算部と、第１受信部に備えられた２つ以上の音波センサ間の音波受信時間差を利用してロボットへの音波入射角を計算する入射角計算部と、を含むことが望ましい。音波は超音波とすることができる。
【０００９】
本発明において、ロボットは、以前の位置と現在位置間の位置変化及び方向変化を測定するエンコーダを含むことができる。
【００１０】
本発明において、ロボットは、距離とロボットへの音波入射角と位置変化と方向変化とを利用して、ドッキングステーションからロボットの現在位置及び方向を推定する状態観測器を含むことができる。ここで、状態観測器は、カルマンフィルターを含むことができる。
【００１１】
また本発明において、ロボットは、ロボットが指向している絶対方位角を計測する絶対方位角測定部をさらに含むことができる。ここで、ロボットは、最適の絶対方位角を測定するためにカルマンフィルターをさらに含むことができる。
【００１２】
上述した他の技術的課題を解決するための本発明によるロボット用位置方向推定システムはロボットとドッキングステーションとを含み、ロボットは、第１電波を発信する第１発信部と、第２電波を受信する第２受信部と、ロボットとドッキングステーションとの距離を計算する距離計算部と、を含み、ドッキングステーションは、第１電波を受信する第１受信部と、第１電波受信後、所定時間の経過後に第２電波を発信する第２発信部と、を含み、距離計算部は、第１電波発信時点から第２電波受信時点までの時間及び第１電波受信後、第２電波を発信することまでの所定時間を利用して距離を計算することを特徴とする。
【００１３】
第２受信部は、第２電波を受信するセンサを少なくとも２つ以上含み、ロボットは、第２受信部に備えられた２つ以上のセンサ間の第２電波受信時間差を利用してロボットへの第２電波入射角を計算する入射角計算部をさらに含むことができる。
【００１４】
システムは、以前の位置と現在位置間の位置変化及び方向変化を測定するエンコーダをさらに含むことができる。
【００１５】
システムは、距離と入射角と位置変化と方向変化とを利用してドッキングステーションからロボットの現在位置及び方向を推定する状態観測器をさらに含むことができる。ここで、状態観測器は、カルマンフィルターを含むことができる。
【００１６】
システムは、ロボットが指向している絶対方位角を計測する絶対方位角測定部をさらに含むことができる。ここで、このシステムは、カルマンフィルターをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるロボット用位置方向推定システムによれば、ドッキングステーションに備えられる１つのビーコンとロボットに備えられる超音波センサとによって、動いているロボットを基準として、固定されたドッキングステーションの位置及び方向が測定できる。また、カルマンフィルターが追加された構成として、ドッキングステーション座標を基準としたロボットのローカリゼーションが可能である。また、電波を利用したロボット用ローカリゼーションが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明によるロボット用のローカリゼーションシステム（ロボット用位置方向推定システム）の構成及び動作を添付した図面を参照して次の通りに説明する。
【００１９】
本発明は所定空間を移動しつつ所定任務を行うロボットと前記ロボットのホームポジションに該当するドッキングステーションを含むロボット用のローカリゼーションシステム（ロボット用位置方向推定システム）に関する。
【００２０】
図２は、ドッキングステーションとロボットとの位置・方向関係を定義するための（ｘ、ｙ、γ）座標系である。ここで、（ｘ、ｙ）はドッキングステーションを原点０としたロボット０’の平面位置を示し、γは、ロボットの現在姿勢で指向する方向を示す。ここで、（ｘ、ｙ）は、図面に示された極座標系表現である（Ｌ、φ）によって代替される場合もある。
【００２１】
図３は、本発明によるロボット用のローカリゼーションシステムの望ましい一実施例を説明するためのブロック図であって、ドッキングステーション３００とロボット３１０とを含む。ドッキングステーション３００は第１発信手段３０１及び第２発手段３０２を含むことが望ましい。
また、ロボット３１０は第１受信手段３１１、第２受信手段３１２、距離計算手段３１４、超音波入射角計算手段３１３、エンコーダ３１５及び状態観測器３１６を含むことが望ましい。
【００２２】
第１発信手段３０１は、ロボットの位置を検出するために音波、例えば、超音波を発信する。第２発手段３０２は、超音波が発信される瞬間に時間同期信号を発信する。時間同期信号は超音波の発信と受信間の時間差を利用してドッキングステーション３００とロボット３１０との位置関係を測定するためのものである。時間同期信号は、超音波より電波速度が非常に速い信号であって、例えば、赤外線（Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ：ＩＲ）または高周波信号（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）である。
【００２３】
第１受信手段３１１は、ドッキングステーション３００から発信されてロボット３１０に入射される超音波を受信する少なくとも２つ以上の超音波センサを含む。第２受信手段３１２は、ドッキングステーション３００から発信されてロボット３１０に入射されるロボット３１０に入射される時間同期信号を受信する。距離計算手段３１４は、時間同期信号が受信された時間と超音波が受信された時間の時間差を利用して第１発信手段３０１から第１受信手段３１１までの距離Ｌを計算する。言い換えれば、ドッキングステーション３００とロボット３１０間の距離Ｌを計算する。超音波入射角計算手段３１３は、第１受信手段３１１に備えられた２つ以上の超音波センサ間の超音波受信時間差を利用してロボット３１０への超音波入射角を計算する。
【００２４】
図４に示すように、ドッキングステーション３００とロボット３１０との位置関係は（Ｌ、θ、γ）によって完全に表現することができる。ここで、Ｌはドッキングステーション３００の基準位置からロボット３１０までの距離であり、θはロボット３１０の角度基準軸であるロボット３１０のｘ軸に対する超音波入射角であり、γは、ロボット３１０が指向している方向を示す。
【００２５】
図５は、本発明によるロボット用のローカリゼーションシステムが行う距離測定方法を説明するための図面であり、距離計算手段３１４は受信された超音波と時間同期信号とを利用して、次の数式１のように距離Ｌを計算する。
【数１】
2004212400.tif 000003
【００２６】
ここで、ｃSは音速を意味し、その大きさは、３４０ｍ／ｓｅｃであり、Δｔは、ドッキングステーションから超音波を発信した時点からロボットが超音波を受信した時点間の時間差を意味する。
【００２７】
図５に示すように、ドッキングステーション３００の第１発信手段３０１で超音波を発信すると同時に、第２発手段３０２から時間同期信号、例えば、ＲＦ信号またはＩＲ信号を発信する。この時、ロボット３１０は第２受信手段３１２で時間同期信号を受信した瞬間から第１受信手段３１１から超音波を受信した瞬間までの時間差Δｔが測定できる。したがって、測定されたΔｔと音速（ｃ＝３４０ｍ／ｓｅｃ）を乗じて距離Ｌが計算できる。
【００２８】
図６Ａ及び図６Ｂは、ロボットに備えられた第１受信手段３１１で受信した超音波を利用し、超音波入射角計算手段３１３で入射角θを計算する方法を示した図である。超音波入射角計算手段３１３は、第１受信手段３１１に備えられた２つ以上の超音波センサ間の超音波受信時間差を利用してロボットへの超音波入射角θを、例えば、次の数式２または数式３のように計算する。図６Ａは、数式２に該当する図面であり、図６Ｂは、数式３に該当する図面である。
【数２】
2004212400.tif 000004
【００２９】
ここで、ｔ1は第１超音波センサに超音波が受信された時間であり、ｔ2は第２超音波センサに超音波が受信された時間である。Ｒは、ロボットの中心座標から超音波センサが設置された円の半径であり、Ｍは、設置された超音波センサの数であり、ｃは、音速の３４０ｍ／ｓｅｃである。ｎは、ロボット３１０の中心座標０’から超音波入射角度測定の基準センサを第１センサと指定する時、超音波が受信される超音波センサの順番である。
【００３０】
しかし、
2004212400.tif 000005
である場合、例えば、第１受信手段３１１に２つの超音波センサが備えられた場合には次の数式３のように入射角θが求められる。
【数３】
2004212400.tif 000006
【００３１】
ロボット３１０は、数式１ないし数式３によって求められた（Ｌ、θ）によってドッキングステーション３００の位置及び方向が決定できる。しかし、ドッキングステーション３００は（Ｌ、θ）のみではロボット３１０の現在位置が決定できない。図４を参照すれば、（Ｌ、θ）によって決定されるロボット３１０の位置は数多い。この時、γが定められることによって、ロボット３１０の現在位置が決定される。同時にロボット３１０が指向する方向も決定される。
【００３２】
以下で、カルマンフィルターを使用したエンコーダ信号によってこれをγを推定する方法を説明する。
【００３３】
エンコーダ３１５は、以前の位置と現在位置間の位置変化及び方向変化を測定する。エンコーダ３１５は、一般的にロボットの位置移動または方向変化指令を下してロボットがこれに従って動く時、その動きを制御する目的で設置される。エンコーダ３１５を利用すれば、動いた位置及び方向を積分して現在のロボットのローカリゼーションが分かる。もし、積分誤差がなければ、エンコーダ３１５のみでもロボットのローカリゼーションが可能である。これは走行距離計のように短い期間では比較的正確であるが、誤差のサンプリング度に誤差が累積される。
【００３４】
状態観測器３１６は、距離Ｌ、入射角θ、エンコーダ３１５によって測定された位置変化及び方向変化を利用してドッキングステーション３００に対するロボット３１０の現在位置及び方向を推定する。ここで、状態観測器３１６は、カルマンフィルターを含むことができる。
【００３５】
図７は、カルマンフィルターの一例を説明するためのブロック図である。システムの動態方程式がｙ＝Ｃｘ＋Ｄｕ＋Ｈｗである時、カルマンフィルターは公知された入力値ｕと測定雑音ｎとを内包する測定値ｙnを利用して最適化された出力と状態推定値を求める。
【００３６】
図３に示されたロボットのローカリゼーションのためのシステムモデリング及び離散システムモデリングを利用して次の通り詳細に説明する。
【００３７】
図３に示された本発明によるロボットの位置方向推定システムにおいて、ロボット３１０の位置・方向は、図４に示された、ドッキングステーション３００を原点とした座標系によって次の数式４のようにモデリングできる。
【数４】
2004212400.tif 000007
【００３８】
ここで、ｖ（ｔ）は線速度命令であり、ω（ｔ）は角速度命令である。理想的なシステムにおいては、位置・方向移動の命令値とロボットの実際移動位置とが同一である。
【００３９】
したがって、本発明によるロボットのローカリゼーションシステムの離散システムモデリングは次の数式５と同じである。
【数５】
2004212400.tif 000008
【００４０】
ここで、η（ｔ）は離散システムモデルでのプロセス雑音であり、Ｅ（＊）は＊の平均値であり、Ｑ（ｔ）はプロセス雑音の共分散行列である。
【００４１】
また、本発明によるロボットのローカリゼーションシステムの測定モデリングは、次の数式６と同じである。
【数６】
2004212400.tif 000009
【００４２】
ここで、μ（ｋＴ）はエンコーダ３１５、または超音波センサ３１１などによる測定雑音であり、Ｔはサンプリングタイムである。ｘ（ｋＴ）、ｙ（ｋＴ）、γ（ｋＴ）はエンコーダによる位置及び方向測定値である。Ｌ（ｋＴ）、θ（ｋＴ）は超音波センサ３１２による距離及び方向測定値である。
【００４３】
ロボットが指向している絶対方位角を計測する絶対方位角測定部、例えばジャイロスコープかマグネチックコンパスが備えられれば、γ（ｋＴ）はこれらの絶対方位角計測部による測定値に代置できる。
【００４４】
図８は、カルマンフィルターを含む状態観測器の一例を説明するためのブロック図であって、ロボット動き制御部８００、計測部８１０、状態観測器８２０を含む。状態観測器８２０は、システム推定部８２１、観測推定部８２２、合算部８２３、カルマンフィルター８２４及び単位時間遅延部８２５を含む。
【００４５】
ロボット動き制御部８００は、ロボット３１０の位置及び方向を動かすために線速度命令ｖ（ｔ）と角速度命令ｗ（ｔ）とを出力する。
【００４６】
2004212400.tif 000010
【数７】
2004212400.tif 000011
【００４７】
ここで、Ｌ（ｋ）はＵ（ｋ）を線形化する変換行列である。
【００４８】
2004212400.tif 000012
【数８】
2004212400.tif 000013
【００４９】
計測部８１０は、エンコーダ８１１、超音波センサ８１２などによってロボットの位置測定値Ｚ（ｋ＋１）を出力する。合算部８２３は、位置測定値Ｚ（ｋ＋１）と観測推定値の差を求める。
2004212400.tif 000014
【数９】
2004212400.tif 000015
【００５０】
2004212400.tif 000016
【数１０】
2004212400.tif 000017
【００５１】
単位時間遅延部８２５は時間進行する離散値解析において、時間段階を更新する手段である。すなわち、単位時間遅延部８２５を経ることによって、
2004212400.tif 000018
【００５２】
図９は、本発明によるロボット用のローカリゼーションシステムの望ましい他の実施例を説明するためのブロック図であって、ドッキングステーション９００とロボット９１０とを含む。ドッキングステーション９００は、第１発信手段９０１及び第２発信手段９０２を含むことが望ましい。また、ロボット９１０は、第１受信手段９１１、第２受信手段９１２、距離計算手段９１４、超音波入射角計算手段９１３、絶対方位角（γ）測定手段９１５及び状態観測器９１６を含むことが望ましい。
【００５３】
エンコーダ９１７はロボットの以前の位置と現在位置との間の位置変化及び方向変化を測定する。
【００５４】
絶対方位角（γ）測定手段９１５は、ロボット９１０が指向している絶対方位角（γ）を計測する手段であって、例えば、ジャイロスコープかマグネチックコンパスなどがある。ジャイロスコープなどによって測定された絶対方位角は測定雑音を含むので、カルマンフィルターを含む状態観測器９１６によってさらに最適化された出力が得られる。
【００５５】
前述した実施例は、音波、特に超音波によって行われるロボット用のローカリゼーションシステムの構成及び動作を中心として説明した。
【００５６】
次に、電波によるロボット用のローカリゼーションシステムの実施例を説明する。図１０は、電波を利用したロボットとドッキングステーション間の距離を測定する方法を説明するための図面である。
【数１１】
2004212400.tif 000019
【００５７】
ここで、ｃLは光束を意味し、Δｔはロボットで第１電波を発信した時点からドッキングステーションで第１電波を受信した時点までの時間を意味する。
【００５８】
ここで、電波を利用してΔｔを測定する方法を図１０を参照して説明する。図１０に示すように、ロボットは第１電波Ｓ１を発信し、ドッキングステーションはΔｔ後に第１電波Ｓ１を受信する。ドッキングステーションは、第１電波Ｓ１を受信後、所定時間ＴＭ経過後に第２電波Ｓ２を発信し、ロボットはΔｔ後に第２電波Ｓ２を受信する。したがって、ロボットの第１電波Ｓ１発信時点から第２電波Ｓ２受信時点までの時間をＴroundする時、次の数式１２のようにΔｔが決定できる。
【数１２】
2004212400.tif 000020
【００５９】
ここで、ロボットの立場で、Ｔroundは測定される値であり、ＴMは知っている値になる。
【００６０】
数式１１及び数式１２で説明した、ロボットとドッキングステーションとの距離測定を行うために、ロボットは第１発信部、第２受信部、及び距離計算部を含み、ドッキングステーションは第１受信部及び第２発信部を含むことができる。
【００６１】
第１発信部は第１電波を発信する。第１発信部は、ロボット内の適当な位置、例えば図５の３１２の位置に備えられる。
【００６２】
第２受信部は第２電波を受信する。第２受信部はロボット内の適当な位置、例えば図５の３１１の位置に備えられる。但し、距離のみを測定するためには、第２受信部は１つの電波受信センサのみを備えればよい。したがって、図５の３１１の位置のうちで適当な位置に１つのみが備えられればよい。
【００６３】
距離計算部は、数式１１及び数式１２によって、例えば図５に示されたロボット３１０とドッキングステーション３００間の距離Ｌを計算する。
【００６４】
第１受信部は第１電波を受信する。第１受信部は、ドッキングステーション内の適当な位置、例えば図５の３０１の位置に具備される。
【００６５】
第２発信部は第２電波を発信する。第２発信部は、ドッキングステーション内の適当な位置、例えば図５の３０２位置に具備される。
【００６６】
そして、電波によるロボット用のローカリゼーションシステムには、ロボットはドッキングステーションの方向を決定するために、第２受信部に第２電波を受信するセンサを少なくとも２つ以上含むことができる。センサは、例えば図５に示された３１１と同じ位置に具備される。また電波を利用したロボットへの第２電波入射角計算方法は、図６Ａ、数式２、図６Ｂ、数式３で超音波を例に挙げて説明と同一である。
【００６７】
電波を利用したロボット用のローカリゼーションシステムの構成及び動作は、図７で説明された超音波を利用したロボット用のローカリゼーションシステムで超音波を電波に代替したのと同一である。
【００６８】
本発明は上述した図面に例示されたもの限定されるものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲内でさらなる変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、音波または電波を利用してロボットとドッキングステーション間の位置関係の測定、ロボットの作業及びドッキングステーションへの帰還などの制御の遂行に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】３つのビーコンを使用して位置を検出する従来技術を説明する図である。
【図２】ドッキングステーションとロボットとの位置関係を（ｘ、ｙ、γ）によって示す座標系の図である。
【図３】本発明によるロボット用位置方向推定システムの望ましい一実施例を示すブロック図である。
【図４】ドッキングステーションとロボットとの位置関係を（Ｌ、θ、γ）によって示す座標系の図である。
【図５】本発明によるロボット用位置・方向推定システムが行う距離測定方法を示す図である。
【図６Ａ】ロボットに備えられた第２受信部で受信した超音波を利用して入射角θを計算する方法を示す図である。
【図６Ｂ】ロボットに備えられた第２受信部で受信した超音波を利用して入射角θを計算する方法を示す図である。
【図７】カルマンフィルターの一例を示すブロック図である。
【図８】カルマンフィルターを含む状態観測器の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明によるロボット用位置・方向推定システムの望ましい他の実施例を示すブロック図である。
【図１０】電波を利用したロボットとドッキングステーション間の距離を測定する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
３００、９００…ドッキングステーション
３０１、９０１…第１発信部
３０２、９０２…第２発信部
３１０、９１０…ロボット
３１１、９１１…第１受信部
３１２、９１２…第２受信部
３１３、９１３…入射角計算部
３１４、９１４…距離計算部
３１５…エンコーダ
３１６…状態観測器
９１５…絶対方位角測定部
９１６…状態観測器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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