(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚式移動ロボットに設けられた障害物センサの調整方法であって、
当該脚式移動ロボットを静止して立たせる位置決め手段を一端側に備えた第１の平板と、
前記第１の平板の前記位置決め手段から所定長さをおく他端側に立設され、かつ上面から見て互いの対向面が平行とならないように配置された第２の平板並びに第３の平板からなるターゲット手段とを有する調整治具を準備し、
前記位置決め手段にて当該脚式移動ロボットを位置決めし、
前記第１〜第３の平板の相対位置関係を検出した際の当該障害物センサの出力が前記第１〜第３の平板の実際の相対位置関係と合致するように、当該障害物センサを調整することを特徴とする脚式移動ロボットに設けられた障害物センサの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脚式移動ロボットに設けられた障害物センサの調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明と同一出願人は、経路を予め特定せずに脚式移動ロボットを移動させる際に未知の障害物に対応できるようにするために、スリット光を照射することで障害物の表面に形成された光切断線をカメラで撮像し、その画像データを基に三次元座標データを算出し、この三次元座標データに基づいて前方の障害物の有無を判別するように構成された障害物センサを特願２０００−３４５８２０号明細書において提案した。
【０００３】
上記明細書に記載の２足歩行ロボットは、障害物センサが腰部に設けられており、レーザ光の照射角度およびカメラに撮像された光像から障害物の位置や床面の凹凸を幾何学的に算出するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、この障害物センサは、レーザ光源とカメラとの相対位置関係およびレーザ光の照射角度を既知の値として障害物の位置を計算するものであるため、その取り付け位置の機械的な誤差によって障害物の検知精度に大きな影響を及ぼされるものであった。そのため、極めて精密な組み付け精度を要し、ロボットに対してセンサを組み付けるのに少なからぬ手数を要していた。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、ロボットに対するセンサの組み付け及び調整を容易化するための脚式移動ロボットに設けられた障害物センサの調整方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、脚式移動ロボット（Ｒ）を静止して立たせる位置決め手段（保持枠２３）を一端側に備えた第１の平板（水平板２２）と、第１の平板の前記位置決め手段から所定長さをおく他端側に立設され、かつ上面から見て互いの対向面が平行とならないように配置された第２の平板（２４）並びに第３の平板（２５）からなるターゲット手段（２６）とを有する調整治具を準備し、前記位置決め手段にて当該脚式移動ロボットを位置決めし、前記第１〜第３の平板の相対位置関係を検出した際の当該障害物センサ（Ｓ）の出力が前記第１〜第３の平板の実際の相対位置関係と合致するように、当該障害物センサを調整することを特徴とする脚式移動ロボットに設けられた障害物センサの調整方法を提供することとした。
【０００７】
このようにすれば、基準となるターゲットから得られた検出値が規定値となるように障害物センサを組み付ければ良いので、取り付け角度や位置などの面倒な計測を行わずに高精度な位置決めができる。
【０００８】
特に、前記位置決め手段並びに前記第１〜第３の平板を、組立・分解自在な結合手段を介して互いに結合させるものとすれば、保管や運搬の利便性を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用される脚式移動ロボットとしての２足歩行ロボットの障害物センサの構成を示すブロック図である。この障害物センサＳは、床面などに対してマルチスリット光を照射するレーザ光源１と、レーザ光源１から照射されたマルチスリット光を撮像する狭基線長カメラ２ａおよび広基線長カメラ２ｂと、レーザ光源の発光タイミングと、狭基線長カメラおよび広基線長カメラの撮像タイミングとをタイミング信号を出力することによって制御する発光制御部３と、カメラ２ａ・２ｂが撮像した画像を取り込んでＡ／Ｄ変換した上で画像メモリに記憶する画像取り込み部４と、画像取り込み部４に取り込まれた画像に基づいて障害物までの距離を算出する距離推定部５とからなっている。
【００１１】
そしてロボットは、距離推定部５で算出した障害物までの距離と移動経路決定部６で決定した移動経路とを基にして着地点決定部７で決定した着地点に足を移動させるように、例えば各関節に設けられたサーボモータを脚制御部８で制御するようにされている。
【００１２】
本発明による調整治具で調整される障害物センサＳは、例えば光切断法による距離測定法を利用したものであり、以下にその原理を説明する。
【００１３】
レーザー光源１から照射されたスリット光のスリット光面１１は、障害物１２上の照射点１２ａで反射し、その反射光は、カメラのレンズ１３を経て撮像素子の結像面１４に撮像される。ここでレーザ光源１とレンズ１３の中心とを結ぶ直線（基線）の長さ（基線長）をＬとし、基線が延在する面（測定面１５）とスリット光面１１との間の角度をθとし、レンズ１３の中心と照射点１２ａとを結ぶ直線の測定面１４に対する角度をφとすると、測定面１４から障害物１２上の照射点１２ａまでの距離Ｚは次式で求められる。
【００１４】
Ｚ＝Ｌ・ｔａｎ（θ）・ｔａｎ（φ）／（ｔａｎ（θ）・ｔａｎ（φ））
但し、ｔａｎ（）は正接関数を表す。
【００１５】
φは、レンズ１３の中心と結像面１４の中心とを結ぶ直線（撮像中心軸１６）と測定面１５とのなす角度φ０と、撮像中心軸１６に対する照射点１２ａの変位角φ１とをから、次式で表される。
【００１６】
φ＝φ０＋φ１
【００１７】
また、レンズ１３の中心と結像面１４との間の距離をｌとし、結像面１４上での結像面中心から照射点像までの変位量をΔｘとすると、変位角φ１は、次式で表される。
【００１８】
φ１＝ａｒｃｔａｎ（Δｘ／ｌ）
但しａｒｃｔａｎ（）は正接逆関数を表す。
【００１９】
以上のようにして、幾何学的な計算でレンズ１３から障害物１２までの距離を算出するので、障害物センサＳの取り付け位置精度が重要である。本発明は、障害物センサＳの検出値を調整するため治具を提供するものであり、以下に治具の構成について説明する。
【００２０】
調整治具２１は、図３に示すように、所定長さの基準平面を有する水平板２２と、直立姿勢で各関節をロックした状態のロボットＲの踵Ｈを保持するべく水平板２２の一端に設けられた保持枠２３と、水平板２２の他端に垂直に立設した２つの平板２４・２５を前端を閉じたＶ字形に配置してなるターゲット２６とを備えている。
【００２１】
保持枠２３とターゲット２６との間の距離は、脚制御系８の応答性に応じて定められており、例えば前方の障害物を検知してからバランスを崩さずに回避運動を行える程度の歩数に基づいて定められている。
【００２２】
この調整治具２１を用いてロボットＲに対する障害物センサＳの位置決めを行うに際しては、レーザ光源１とレンズ１３との相対的な位置決めは障害物センサＳの組立時に予め行っておくものとする。
【００２３】
スリット光をターゲット２６に照射した状態で結像面１４の画像データを取り出し、ターゲート２６の各板同士の交線が結像面１４上の所定の位置となり、その水平板２２からの立ち上げ位置が高さの０レベルとなるように、各パラメータの調整や、障害物センサＳの機械的な取り付け位置の調整（６自由度）を行えば良い。
【００２４】
なお、２つの平板２４・２５は、水平板２２から直角に立ち上がると共に、照射方向について平行でなければ良く、上記した先端を閉じたＶ字形に限定されるものではない。
【００２５】
また、水平板２２、保持枠２３、及び２つの平板２４・２５は、例えばボルト／ナットの如き反復着脱可能な結合手段や、互いに噛み合う凸部と凹部などの摩擦力で結合する継ぎ手手段を用いることにより、組立・分解可能なように構成されている。これにより、保管や運搬の利便性が高められる。
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、基準位置に設置されたターゲットにレーザ光を照射した際に規定の出力が得られるように調整すれば障害物センサの位置を正規の位置に設定することができるので、障害物位置検知精度を比較的容易に高めることができる。特に水平板、保持枠、及び２つの平板を、組立・分解可能なように構成するものとすれば、保管や運搬の利便性を高める上に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるブロック図
【図２】原理の説明図
【図３】本発明の治具の構成を示す斜視図
【符号の説明】
２１  調整治具
２２  水平板
２３  保持枠
２４・２５  平板
２６  ターゲット
Ｓ  障害物センサ
Ｒ  ロボット
【図１】
0003824913.tif 000002
【図２】
0003824913.tif 000003
【図３】
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