平成3年度 研究報告 大分県工業試験場（3）視点移動に関する研究（第2報）
電子部 小田原 幸 生

1 はじめに視覚センサをロボットの眼として自動化に用いることがいろいろと試みられている。本研究では、固定された画面（位置）だけでなく、視点を移動して追尾や探索が可能になるように視点移動に関する研究を行った。

昨年度の研究報告で臼玉型視点移動機構を製作し、．た光源の追尾試験を行ったことを報告した。今匝＝ま前回報告できなかった2次元PSl）による位置検出、視点移動機構制御回路の改良、平成4年2月
28口′、3月1口に大分市で開催された「，92大分新技写真1 視点移動ロボット術交流プラザj に出展したデモ装置（写真1〜3）の製作について報告する。

2 2次元PST）による位置検出について
2．1 位置検出装置の製作
光学的に位置を計測する方法としてはCCDなどの走査型撮像素子による方法やフォトダイオード・アレイ、i）SDによる方法などがある。今回は上）SDを用いれば装置がコンパクトに構成でき、操作も簡便になるので、2次元I〕SDを用い、ターゲット光源に赤外LEDを用い、明るい部屋でも使用できるようにパルス光による検出を行った。（表1に仕様を、図1〜3に回路図を、写真4に試作回路を示す。装置

写真2 デモ装置（全体写真）の回路は平成2年度研究報告とほぼ同じ。）

表1位置検出装置仕様
センサ 改良表面型2次元PSD（S2044）
浜松ホトニクス㈱製
有効受光面サイズ：4．7m皿×4．7mm
レンズ コンパクト1TVレンズ（f25mm上1、1．4）
酒井硝子エンジニアリング㈱製

夕し−Pゲット用赤外LED（TLNlO5B）東芝製（※詳しい資料は昨年度研究報告に掲載）

写真3 ターゲット移動機構
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図1 PSD受光パルス増幅回路

26 一

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図3 PSDタイミング発生回路、ターゲットLEDドライブ

4 位置検出の非直線性

写真4 位置検出回路（試作品）

2．2 位置検出試験
図4は位置検出の非直線性を計測したもので、検出距離を1mとし、検出エリヤ（200m三田X200mm）内した検出ヘッドにより検出を行い、位置検出装置の出力をⅩYレコーダで描かせたものである。これによると有効受光エリヤ外（斜線部）を除いて歪は極

LED間隔：5（cm）∑f ：7〜8（V） 測定周期：4．59（ms）（∨）

でターゲットの光源をフラットベッド型プロツタにより縦◎横直線的に走査させ、プロツタ上にセット

定巨 離 ニ50（cm）△Ⅹ／∑I O−5＋皐△Ⅹ（peak〉 ロ（Vノ ーヰ0

占時間t′0け（伽S）

図5 位置検出回路ステップ応答（X軸〉
27 wM

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図6 視点移動制御回路

めて小さいことが分かる。

が毎秒発光回数による制限を受けるので、検出距

図5は位置検出回路のステップ応答をオシロスコ

離を上げるために強く発光させれば毎秒発光回数ープで観察したものである。位置の移動は離れた位を下げなければならない。また、試作回路は手配置にある2偶の赤外LEDの発光を電気的に切り替線で、ノイズ、浮遊容量などのためゲイン、測定えることにより行った。

周波数を上げれば精度が落ちるなどの問題があ

2．3 位置検出のまとめる。もちろん、赤外LEDを複数個用いることがで試作した装置で有効受光範囲内で0．1％〜0。2％のきれば可能である。

高精度が得られたことについて、試験方法は異なるがカタロク。データ（中心部で1％）よりもかなり3 視点移動機構の制御の改良、デモ装置の製作良い性能である。これについてメーカーに問い合わ

3．1視点移動機構の制御の改良せたところ、次の様な回答が得られた。

視点移動機構には無線制御用の直流サ」ボモータ① PSD（S2044）の最近の実力は受光面4．7mmX4．7（以下、サーボという）を使用した。制御の詳細はmmに対して最大エラーでTVP。50（ルm）である

前回報告したとおりであるが、今回、次の2点につが、補正をすることによりエラー憶は小さくでいて改良を行った。

き、±30（〟m）にできる。

① サーボのポテンシオメータ出力の温度ドリフト②リニアリテイ。エラーの傾向は素子に形成されが大きいことが後で分かった。（これはラジコン模ている抵抗に依存するが、最近のものはばぼ直線型に登載する使い方では問題ないのかもしれなとなっている。

い。）この点を考慮して（昨年度報告、図4の）視検出距離、周波数をさらに上げることを試みたが、ターゲットの赤外LEDに流せるパルス電流
28 冊

点移動フィードバック制御回路を変更したので図6に示す。回路図では温度補正を近似的にソニヤ

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図7 リフトスチッビングモ開夕用パルス発生回路で行っているので十分ではないが、今までの様に温度が10〜150C変化すると動作不能に陥ることはなくなった。
② 位置検出回路で、センサからの信号が微弱な場合は回路は正常に動作せず、追尾システムも誤動作するので、この時はリレーで出力をカットするようにしている。これにより、何かの原因でターゲットの光源を見失った時には視点移動機構は動作を停止できるようになった。
③ 市販の2次元PSDによる位置検出装置（浜松
写真5 視点移動機構（2回目試作）

ホトニクス㈱製C239900）を登載して実験できるように新たに視点移動機構を制作した。（写真5）5 まとめ

この機構ではセンサを上下に駆動する軸の慣性2追尾システムの動きは前回に報告したようにボー次モーメントを小さくし、動きもスムーズになっド緑園におけるピーク周波数（揖p）で8（rad／s実た。

測）で、約1（m）離れたターゲットを追尾するに

3．2 視点移動デモ装置の製作は適当な速さである。制御に関して、現状もサーボ① 追尾システムに連動して動くもう一つの目玉を内部の回路のため周期23（ms）のサンプリング制御作り、2つの目玉とした。
② 目玉をいれるフレームを製作した。（大分大学研究生らの協力）③ 赤外LEDを付けた追尾ターゲットのぬいぐるとなっているが、今後、画像処理を用いた場合は処理がさらに遅くなるので、デジタル制御の応用など制御の面と、どのように視点移動させるかという情報処理の面とが課題である。

みを遠隔操作で動かせるようにリフトを製作しデモ装置を，92大分新技術交流プラザに出展するた。（図7リフト駆動回路、写真ユ〜3参照）

機会を得て、展示会ではたくさんの子供が目玉ロボットと遊んでくれた。
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