AND ITS UNDERSTANDING OF A SIMPLE WORLD...A simple method is proposed for n．oise eliminat二ion Then the robo七1s images of a simple world are described and a method by which the

lS　E－T　R－81－2？

　　　　濾．　　　　　．8婆

　　　A　MOBILE　ROBOT　WITH　SONIC　SENSORS

AND　ITS　UNDERSTANDING　OF　A　SIMPLE　WORLD

　　　　　　　　　　　　　　　　by

　　　　　　　　　　　　Yutaka　Kanayama

　　　　　　　　　　　　　Shin’ichi　Yuta

　　　　　　　　　　　　　Jun’ichi　ljjima

　　　　　　　　　　　　February　27，　1981

ISE－TR－81－22

　　　A　Mobile　Robot　with　Sonic　Sensors

and　its　Understanding　of　a　Simple　World

Yutaka　Kanayama　　　　　ロ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ロ

　　　Un■vers■’ヒy　of　Tsukuba，　Sakura，　工baraki　305　Japan

Shin’ichi　Yuta

　　　Un■▽ers■’ヒy　of　Tsukuba，　Sakura，　工baraki　305　Japan

Jun’ichi　工ijima

　　　The　University　of　Electrocommunications，　Chofu，　Tokyo　182　Japan

Abstract：　　　　　This　paper　discusses　how　a　mobile　robot　with　．sSl！RgEELEe　S．一9．一．PA．S．．．．一．beSpme．．．；．．一S．一9g．S．．

can　l。。k　at　the　w・rld　and翼旦典9叫噸＄the　difference　between…璽聖．

and　pthg，．r，．obJ．e．．cts．　This　intelligent　self－contained　robot，　named

Yamabico　3・l　was　de▽eloped　under　a　proゴect　whose　purpose　was，　in

part　to　construct　a　robot　which　knows　its　position　in　the　world．

The　robot　has　璽乱～三≡P∫⊇9卑pqtgr　sys’ヒems　for　the　brain　and　the　legs，

and　a　cornmunication　system　between　the　two．　Zt　has　．ESQuy　supersQnic

eyesr　a　neck，　and　ba七teries．　The　leg　sys・ヒさm　consists　of　two　driving

wheels　with　DC　mo・ヒors　and　ensures　smoo’ヒh　movement・

　　　　　Second，　a　method　for　the　robot　to　recognize　a’simple　world　is

described．　A　simple　method　is　proposed　for　n．oise　eliminat二ion・

Then　the　robo七1s　images　of　a　simple　world　are　described　and　a　method

by　which　the　robσヒ　can　recognize鵡1≦血虹＿y愚．↓1β　is　proposed．　象黛旦t

』q巴鰭鰻無tting　is　used　f・r　the　discriminaセi・n・This　pr・cequre

giveS　theゑ工£短喚£9．．．㌻9．．the嚇ll　and　the罵ζgc襟9要．．．9≠．やe．．wall　with

respect　・ヒ○　・ヒhat　of　the　robot　i　s　pa　Uh・　　Fina：Llyr　a　robo’ヒ　con’ヒrol

me．　Phod　for　ssF－t一．F一．ha．．．．；．　gh．一t．rgp．．v．　ero｛．n，．t　．．a．long　q　wa」．．1　is　proposed．　The　software

for　all　of　this　is　a　part　of　the　basic　brain　monitor　of　Yamabico　3．1．

　0．　工n・ヒroduction

　　　　　Mob±lity　is　an　extremeiy　±mpodr－tant　ability　for　intelligent．

robots’　because　’ヒhey　cannot　perform・ヒheir　・t二asks　：fully　without　it．

Many　mobile　robo七s　which　use　TV　cameras　for　understanding　thei：r

environment　have　been　reported　［1］［2］［3］［4］．　Scene　analysis　is

needed　for　an　inteUigent　automaton　to　recognize　objects　and　get

『ヒhree－dimensional　information．

　　　　　Supersonic　sensing　is　another　tool　for　understanding”ヒhe　world

［5］．　This　paper　describes　the　method，　abilities　and　iimitations　of

supersonic・　sensing　by　mobile　robots．　Smali　power　consumpt．ion，　good

cost／perfOrmance　ratios，　light　weighdヒ　and　ease　of　acquiring　distance

information　are　advan・ヒages　of　this　met二hod．

　　　　　Yamabico　3．1　is　a　self－cOntained　intelligent　robot．from　the

Yamabico　family　and　has　functions　very　similar　・ヒO　those　of　Yamabico

3　［6］．　The　name　r　roughly　equivalent　to　”Echo”，　was　’chosen　to

highlight　its　sonic　sensing　method．　Since　the　angular　precision

of　sonic　devices　is　limited，　the　images　obtained　are　fuzzY．　An

algori『ヒhm　for　deriving　reliable　information　from　noisy　data　is

presented　later　j　n　this　paper．

　　　　　工n　this　analysis，　the　environment　of　the　robot　is　restricted

to　a　hallway　su：rrounded　by　plana：r　waユls．　Worlds　of　七his　type　are

well　adap七ed　to　being　unders’ヒood　by　a　robot二wi七h　four　eyes．　This

is　the　first　step　foward　describing　the　world　by　using　simple　eyes．

Expe「’men七s ｽ’th　m。「e　c。mplex　w。「lqs　will　be　rep。rted　in　subsequent

papers．

　　　　　．Sec’t二ion　l　describes　the　hardware　and　sof・ヒware　of　the　Yamabico

3．1．　robot．　ln　Section　2，　some　results　of　basic　experi‘ments　with

superson■c　eyes、are　presented．　　These　resul七s　are　needed　in

designing　the　wall　recognition　algorithm　presen・ヒed　in　Section　3．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一1一

Section　4　is　devoted

along　a　waU．

to　a　meセhod　by　which　Yamabico　can　walk　straight

1．　Amobile　Robo・ヒ　Yamabico．3．1

　　　　　Yamabico　3．i　was　constructed　to　serve　as　a　tool　to　develop　the

world－understanding　concep七　used　by　mobile　robots．　　（See　Figure　l）

One　of　the　main　purposes　of　this　project　is　to　construct　a　robot

which　is　aware　of　i’ヒs　position　in　the　world，　wi’ヒh　or　without　a　map。

The Dresults　reported　in　this　paper　are　the　first　step　towards　that

goal．

1．1　Hardware

　　　　　The　architecture　of　Yamabico・3．］r　is　shown　in　：Figure　2．　　工’ヒs

main　features　are　as　follows：

（1）　rヒ　consists　of　a　bra＝Ln，　tWo　工egs，　a　neck，　four　supersonic　eyes，

　　　　and　batteries，　carried　in　one　body．

（2）　工’ヒ　con’t：ains　七wo　microcompUt；er　systems　for　the　brain　and　the　leg

　　　　、system，　which　are　hand－shaked　’ヒhrough　a　communication　por’ヒ．．

　　　　Each　of　the　system　consists　o£　an　MC6802　8．bit　microprocessor，

　　　　ROM，　RAM　and　monitor．

（3）The　entire　b・dy　can　be　mQved　by七w。　driv斗ng　wheels　and　tw。

　　　　swiVel－ca　s｛二〇：r　wheels．　　The　dri▽ing　wheels　are　con・ヒ：ζo二Lled　by　a

　　　　mic：roprocessor　and　DC　mo『ヒors　’ヒ。　ensure　smooth　movement　［7］．

（4）・・The　eye　system　is　mdun’ヒed　on　’ヒhe　neckr　which　ca；ロ　acotate　around

　　　　the　central　axis．

（5）　The　eye　system　consis七s・of　four　transmi『ヒter－recei▽er　pairs　Which

　　　　are　moun’ヒed　so　tha’ヒ　adjacent　eyes　are　separated　gQ。　in’a2imuth．

　　　　Each　transmi’ヒter　emits　40KHz　waves　horizontaユly　∂r〕d　the

　　　　correspondinq．receiver　ge七s　an　echo　if　an　obゴec●ヒ　exists　in　j．ts

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－　2　一一

　　　　direction。　The　time　interval　is　proportional　・ヒ。　・ヒhe　dis七ance

　　　　to　the　object．　This　eye　can　detect　an　object　as　far　as　3m

　　　　distant。　　The　horns　are　now　being　rebuil’ヒ　and　七he　sensing

　　　　ability　wili　be　impxoved．

（6）　The　energy　supply　is　from　NiCD　batteries．

！．2　Software

　　　　　Yamabico　is　a　multipr。cess・r　system　and　its　s。ftware　sys七em　is

devided　into　two　parts；　the　brain　monitor　and　the　leg　moni・ヒor．　The

leg　system　is　a　slave　of　the　brain　system．　The　communication　between

the七wo　is　done　by　an　interrupt　procedure　through　the　co㎜uni6ation

port　and　there　is　a　leg　command　system　（See　Figure　3）．

　　　　　The　m・st　imp。rtan七brain　m。nit。r　functi。hs　are，

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（1）

（2）

（3）

（4）

SupP。rting　c。ncurrent　pr・cesses　and・nterrupt　handling・

SupPorting　basic　工／O　functions　indluding　console　ones，　such　as

　　　ロ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　コ

son■q　eye　operat■on．

Sending　commands　to　the　leg　system，　such　as　a　turn　co㎜and．

Suppor・ヒing　basic　arithmetic　functions．

Execu’t＝ion　of　七he　user　I　s　proqrams．

　The　mos’ヒ　impor七ant　leg　monitor　func’ヒions　are：

Supporting　concurrent　processes　and　interrupt　handling。

SupP。rtinq　the　basic　leg　c。㎜andr・

Sending　commands　to　the　brain　system．

Suppor’ヒing　basic　arithmetic　func『ヒions．

a：．m一一g！in1igslSg！2ELES3sE一一gU！｝g－SgnE！s2LSgpsgizsCharactensbics　of　the　Sonzc　Sensors

　　　　　工n　this　section，　basic　experimental　da・ヒa　of　the　sonic　sensors

of　Yamabico　3・l　are　presented．　Assume　the　robo・ヒ　is　mo▽ing　straigh・ヒ

’ヒ。　the　right　along　a　wall　（See　Figure　4）．　　工f　Yamabico　uses　七he

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・一　3　一

lef七　eye　・ヒ。　measure　the　distance　’ヒ。　●ヒhe　wall　at　fixed　intervals，

we　obtain　a　sequence　of　pointst　Pot　Pl，　…，　Pi．　Assume　that　the

path　of　the　robo七　is　straiqh’ヒ，　and　take　a　coordinat二e　system　such

・ヒhat：the　x　axis　coincides　with　the　pa’ヒh．　　Then　the　sequence　is

exp「essed　as（x・’y・）’●’ （xi’yi）’whe「e　each　xゴis。btained

by　using　a　leg　command　that　tells　the　walking　distance，　and　each

yゴis。btained　by　using　an　eye　function・．

　　　　　The　following　figures　show　how　a　simple　would　is　seen　by　the

robot　wit二h　supersonic　eyes．　Fi　gure　5　shows　a　result　for　an　une▽en

wall．　　Each　dot　in　’ヒhe　figure　represents　an　object　which　caused　an

echo．　No・ヒe　tha’ヒ　at　the　transient　area　TA，　the　obser▽ed　▽alues　do

no’ヒchange　ab：rup’ヒly．　We　no●ヒice　some　points　which　lie　much　closer　七〇

七he　r・b・t　than　adゴacentか・in七s　d。．　We　call　them　n。ise　datar　which

are　supposed　to　be　caused　by　environmental　sonic　noise．　，　All　noise

data　are　smaller　than　true　da‘La．　Zn　a　usgal　laboratory　environment　r

the　pr・babili七y。f　n。ise　data　gccurrence　is　ab・ut　l署・

　　　　　Figure　6　and　7　describe　how　the　eye　sees　a　plastic　sylinder・

and　a　person　standing　in　fron’ヒ　of　a　s’ヒraigh・ヒ　wall．　The　broken

ve：rtical　lines　in　the　figures　represent　七he　absence　of　echoes　at

・ヒhose　poin・ヒs．　］＝n　this　case　we　st：ipulate　that　y．＝0．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）

　　　　　We　are　interested　in　the　angular　precision　of　sonic　sensing．

工f　’ヒhe　eye　looks　at　a　wall　at　an　incidence　angle　of　450，　then　’ヒhe

sonic　recei▽er　accepts　no　echoes　a’ヒ　all．　　Figure　8　shows　responses

which　are．o：btained　by　scanning　’ヒhe　wall　when　’ヒhe　neck　is　ro．ヒa’ヒing．

The　data　tell　us　that七he　eye　gets　an　ech。　when　it　l。。ks’ ≠煤@the　wail

a’ヒ　an　incidence　angle　less　『ヒhan　200．

　　　　　When　the　robot　is　sta’ヒionary　and　a　person　goes　by　beヒween　・ヒhe

robot　and　a’@wall，　the　eye　perceives　an　image　like　that　shown．　in

Figure　9．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一　4　一

　　　　　The　preceding　results　say　tha七measured　values　sometimes

contain　noise，　’ヒhat　false　▽alues　are　always　smaller　than　the　true

ones’　and　tha『ヒ　under　certain　condi’ヒions　・ヒhe　eye　misses　echoes．

Let　us　propose　a　simple　method　of　elimina・ヒing　noise．

　　　　　Assume　’ヒhat　the　robot　is　moving　and・coordinates　（x．’　y，）　have　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　コ　　⊃

been　obse：rved．　　Le｛二　（x，　y）　be　the　results　of　the　next　observation．

「pmos七cases’there　is　a　parame七erδsuch　that　the　difference

ly　一yゴビδナ・n－the・ther　hand’if　y・yi一δ，七hen　y　might　p・s』ib・y

be　noise　data・　Also，　if　y＝0，　（・ヒhat　is，　：no　echo　has　come），　・ヒhere

i串　a　slight　possibility　七hat　the　eye　will　catch　an　echo　in　七he

second　trial・　　工n　the　lat’ヒe：r　two’cases’　new　coordina・ヒes　（x曾，　y雪）　are

immediately　obse「ved　and　are　taken　as（xゴ＋・’yゴ＋、）・That　is・

　　　　　　　　　　（Xj＋・・　Yj＋・）一｛：1∴llhl誌ll岬y≠0’

Thenr　’ヒhis　method　makes　not　more　・ヒhan　two　measurements　for　one　point．

One　reason　　　　’ヒhe　robot　does　not二make　many　obser▽a・ヒions　is　・ヒha七

’ヒhe　robot　is　mo▽ing　be・ヒween　sonic　emissions．

　　　　　：F■gure　lO　shows　the　result　of　noise　elimination　in　the　same

　　　コen▽■ronment　as　’ヒhat　of　Figure　5．　This　function　is　implemented　in

the　basic　eye　subrout；ines　of　the　brain　monitor．

pt．　Recognizzng　Walls

　　　　　エtis　necessary　f。r　a　m。biie　r。b。t　t。　kn。w　the　distance　fr。m

itself　t。　the　nearest　wall・工七is’h。wever，　n。t　apPr・priate　y・ge七

QniY　one　value　and　accep・ヒ　i・ヒ　as　a　1・ヒrue　distance’　because　random

十　　Typically，　δ＝4cm．

一　5　一

　　ノ

noise　may　override　a　signal　and．　because　the　eye　may　pick　up　a　value

in　a　tranrient　a「ea　between　tw。　walls・The　following　l．ine．趾ting

procequre　is　employed　after　noise　elimin．ation．　This　is

a　sort　of　one．　一dirnensional　image　processing．

　　　　　We　h4ve　to　determ」ng　whether　or　not　the　mobUe　robot　is　facing

a　planar　wal：L．　　For　tha’ヒ　purpose，　we　’ヒake　the　last　2：N＋l　data

（XnvN，　YmN）r　’”r　（XN，　YN）　and　make　a　least　squares　tit　to　get　the

equation．　y＝ax＋b．w±th　respect．to　the　robot　path．　（See　Figure　ll）．

Assume　that　f・r　allゴwith－N≦」≦N’yゴ≠0・That　is’at　each　2N＋l

point，　the　eye　accepts　an　echo．

　　　　　The　coefficients　a　and　b　and　the　sqm，　of　squares　of　residuals

S　are　giyen　by　the　foUowing．equations．

　　　　　　　　　　（iXj2）a＋（lxゴ）b．一lxゴyゴ

　　　　　　　　　　（iXゴ）a＋（！’）や＝lyゴ

　　　　　　　　　　S＝lyゴ2－aΣxゴyゴbΣyゴ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　コ　　　　　　］　　　　　　　　　　　　　　コ

where　all　’summation　is　taken　from　一N　to　N．

　　　　　Let　x－N，…，　xN　be　n・rma・iz6d　as－N△x）…’N△x　respective・yナ・

That　is，　the’x　coordinate　is　local　ahd　moved　to　the　forward　direction

of　the　robot　as　a　new　current　vaiue　（x，　Y）　comes．　Let　K　denote’

争（N＋・）（2N＋・）．　Then　la；・band　S　a士e　e▽a・uated　by七he　f。・・。wingl

J

　　　　　　　　　　a千丈IXゴyゴ・

　　　　　　　　　　b　一　sSi．FTiiYj

　　　　　　　　　　　ly」∵妾（IX」y」）2一　sStT・（lyゴ）2

Tberef・re．七he・n・y　r’ ?曹浮奄窒?高?獅煤@is　t・c・mputeΣyゴ’Σx」yゴandΣy」2

at　each　step．　The　p’窒盾№窒≠香@for　this　evaluation　in　real　tirne　i．　s

十　　Typically　N＝8　and　△x＝・lcm．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一　6　一一

shown　±n　Figure　12．　Zn　this　programr　the　variables　”sumy”，　”sumxy”

and　”sumyy”　denote　the　above　summations．　z［！．　ar1］　is　an　array

representing　the　sequence　y－N　to　yN．　The　variable　”sig”，　”dx”　a’ 獅

lt　xO　1’represent　the　number　of　nonzero　values　in　’ヒhe　array　乞，　△x　and

nAx　respectively．　［Phe　2N＋1　data　under　consideratiop　a．re　recognized

as　on　a．st二：誓aight　wall　if　sig＝2N＋l　and　SくSmr　where　Sm　is　a

parametet。f　this　meth。d＋．

　　　　　This　algorit：hm　has　been　coded　and　execut二ed　for　the　situat二ion

shown　in　Figure　5．　The　result　is　presented　in　Figure　13，　where　the

bold　parts　of　the　lines　are　the　region　that　the　robot　recognized　as

a　wall．

　　　　　Tf　there　exists　any　difference　in　the　distances　between　walls

and　『ヒhe　robot，　then　t二he　robot　recognizes　the　shape　of　walls．　Thus，

the　robot　can　draw　a　map　of　a　woscld　which　the　robot　had　not　known

before．

4．　Control　of　Straight－Line　Movement

　　　　　TO　walk　straight　is　an　impo：r’ヒan’t二function　for　mobile　robo七s．

工t　is，　howev6r，　impossible　to　do　so　through　a　long　Pa・ヒh　wi・ヒhout

help　of　eyes，　because　of　imbalances　between　’ヒhe　’two　mot二〇r　sys七ems

and　irregularities　in　七he　floor　surface．　　Therefore　it　is　necessary

for　the　robot　to　utilize　its　eye　during　its　walk．

　　　　　A　first－order　pMedictipn　of　the　track　of　the　robot　is　the

basis　for　’ヒhis　method．　　SupPose　that　we　ha▽e　Yamabico　walk　along　a

long　straight　wall．　1ts　four　eyes　and　the　algorithm　described　±n

Section　3　can　be　used　for　that　purpose．

t　Typ±cally　Sin＝IOocm2．

一　7　一

　　　　　LL　l　is　a　line　on　which　the　mobile　robo’ヒ　is　to　walk，　and　is

away　from　the　wali　by　a　distance　c．　（See　F±gure　14）．　When　the

rgbot　is　at　Pl：

（1）　By　using　’ヒhe　algori’ヒhm．shown　is　Section　3，　the　robot　gets　the

　　　　distance　b　and．　the　slope　a　at　Pl　and　predicts　its　position　P2

　　　　which　is　beyond　Pl　by　a　distance　e．’　Let　b2　be　a　distance　from

　　　　the　wall　to　the　robot．

（2）　1f　c－t　S　b2　S　c＋t，　then　no　special　operatio．n　occurs．　Otherwis’

　　　　the　directi5n　of　the　robot　is　changed　by　Ae＝　liLitli　E－C　such　that　new

　　　　expected　point　Pi　is　on　LIJ’．　This　adjustment　of　direction　can

　　　　be　done　smmothly　by　one　of　the　leg　commands　of　Yamabico　3．1　［7］．

（3）　The　above　procedure　（1）　and　（2）　is　repeated　once　ih　a　distance

　　　　r　along　the　route．　t，　e　and　r　are　important　parameters　of　this

　　　　procedure．　Their　typical　values　are　5cm，　2m　and　lm．

5．　Concluding　Remarks

　　　　　The　four－way　eyes　work　21stLx．．m．y　well　in　recognizing　worlds　where

弓↓よ一・唄工S～鎚一脚allel・r．一Lゑ七工独隙鳳e鉱一The　c。st階

perfoDrmance　of　supersonic　eyes　is　good．　Least　square　fitting　is

prXac’ヒical　for　recOgnizing　walls　in　real　time．　The　leg　func・ヒions

mentiQned　in　this　paper　are　necessary　fOr　a　robo・ヒ　without　any　map

of　’ヒhe　world　and　also　for　a　robo『ヒ　tha・ヒ　has　a　Inap　of　the　world．

一　8　一

Acknowledgement

　　　　　The　authors　thank　Professor　J．　W．　Higgins　of　Tsukuba　University

for　his　useful　suggestions　and　oritical　reading　of　the　manuscript　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，プ

and　aiso　thank　Mr．　Shingo　Tokizono　for　his　experimental　work　for　the

charac『ヒeristics　of　sonic．eyes．

一　9　一

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ノ

References

［1］　Nilsson，　J．　J．，　A．Mobile　Automation：　An　Application　of

　　　　Ar・ヒificial　工ntelligence　Techniques，　Proc・　of　lst　工JCAI’

　　　　pp．・　509－520，　1969．

［2］　Dobrotin，’B．　and　R．　Lewis，　A　Practical　Manipulator　System，

　　　　Proc．　of　6th　工JCA工，　pp．　723－732，　1979．

［3】Th。mps。n，　A．　M．，　The　Na▽igati・n　Sy　Stem・f　the」PL　R。b。七，

　　　　Proc．　of　sth　工JCA工，　PP．　749－757，　1977・

［41Giralt，　G．，R．　Sobek　and　R．　Cha・ヒila，　A　Mul’ヒi－Le▽el　Planning

　　　　and　Naviqation　Sys七em　for　a　MobUe　Robo’ヒ’　Proc・　of　6’ヒh　工JCA工’

　　　　pp．　335－337，　1979．

［5］　Coles，　L．　S．，A．　M．　Robb，　P．　L・　Sinclai：r，　M・H。　Smi’ヒh　and

　　　　R．　R．　Sobek，　Decision　Analysis　for　an　Experimen’ヒal　Robot　wi’ヒh

　　　　an　Unreliable　Sensors，　Proc．　of　4th　IJCAZ，　pp．　749－757，　1975．

［6］　K：anayama，　Y．　et．a’ヒ．’　A　Self－Con’ヒained　Robo’ヒ　”Yamabiko”，　Proc．

　　　　3rd　USA－JAPAN　Comput二er　Conference，　PP．　246－250，　1979・

［7］　工iゴima，　J．　e・ヒ．al．，　Locomotion　Control　System　for　Mobile　Robo’ヒs’

　　　　Proc．　of　7th　IJCA工，　1981．

一　IO　一

Figure　Z Yamabico　3．1

brain．．＿一＿へ

／

reiprocessor Imemory

：　＝一

console t；6i颪㎜i；瀟、

interface

bus

supersonictransmitter／receiver　×4

step　motordriver

lrefgrencei

　　　コ　　　　　　　コ

pos■t■onde・ヒector

eye＋neck

processor 匡璽］ド司bus

dc　motorcontroUer

：婁：副匿轟壷

left　　、つ

legs

　　　　rot二ary　　　I－glggf2ggc　o　d　e．F．．j

right　　　　　　　　　”

Figure　2 The　architecture　of　Yamabico　3．1

一　ll　一

Brain

Leg

userls　program

monitor

．CO㎜an

monitor、

Figure　3 The　brain　and　the　leg　system

y

wa11／／／／／．1ん！／宏／

’隊

。

． ヴ

／ん／）∴堕冊’・！／’

・　／一’　／／

．一

robot　pathX

robot二

Figure　4　Walking　along　a　wall

一　12　一

150（（rm）

IOO

50

坐、

　　　ee　　ee

　　no　echo　　　＼

　サ　　　び　ロ　　　　　　　　　　　　　の　　　　ロ

「　ゆ　f　　o　φ！．「㌔　　，ρ94’　　　o　　　　　　　　　　　　　■　　　●

　　　胆

　　9　　　◎　

．　　●o　．

　　　　　　　　　　wa　11　・一

二1

．”∵…‘、御∴㌔“ゼ’◎∴ P…畠∵．．…．

．

．．

，

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一　22　一

．I　NSTITし「「E　OF　ELECTRON　I　CS　AND　INFORfvlATION　SC　I　ENCE

　　　　　　　　　　　　UN　I　VERS　I－rv　OF　TSUKUBA

　　　SAKURA－iVl，UR／A：，，　N　i　I　HAR　I－GUN，　I　BARAKI　JAPAN

RE［PORT　DOCUIViErvrAT　I　ON　PAGEREPORT　NUMBER

　　　　工SE－TR・一81－22

工工田L：E

A　Mobile　Robot　with　Sonic’Sensorsand　i’ヒs　Underst：anding　of　a　Simple　World

AUTHOR（s）

　　　Yutaka　Kanayama　　　　　　Un■vers■ty　of　Tsukubar　Sakura，　工baraki　305　Japan

Shin’ichi　Yuta　　　Unlversi’ty　of　Tsukuba，　Sakura，　1baraki　305　Japan

Jun冒ichi　工iゴima　　　The　University　of　Electrocommunications，　　　Chofu，　Tokyo　182　Japan

REPORT　DATE

February　27，　1981

地域IN　CATEGORY

Ar’ヒificial　工ntelligence

NUMBER　OF　PAGES

22

CR　CATEGOR工ES

3・6r　5・1

KEY　WORDS

Intelligent　Robots，　Mobile　Robots，　World－Understanding

Sonic　Sensors，　Leas’ヒ　Squares　Fitting

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ABSTRACT　　　　　　　　An　■ntelliqent　self－contained．：robot，　named　Ya皿abico　3．l　wasdevel・ped　under　a　pr。ゴect　wh・se　purp。se　was，　in　part　t。　c。nstructa．r・b・t　which　kn。ws　its　p。si・ti。n　in　the　w。rld．　The　r・bQt　ha＄tw。

m■c Mocomputer　systems　for七he　brain　and　the　legs，　and　a　co㎜un↓一catエ。n＄ystem　between　the　tw・・It　has　f。ur　supers。nic　eyes，．　a濫sa融a齢器モs＝誌言u婁ぎ：七9：。：舗彰謡t亨w・dr’v’ng

　　Second’　a　method　for　the　robot　to　recognize　a　simp工e　wqrld　isdescribed1・Asimple　meth。d　is　pr。P・sed　f。r　n・ise　eユiminati。n。Then　the　robot　l　s　images　of　a　simple　world　ate　descri：bed　and　ameth。d　by　which　the　r。b。t　can　rec・qnize　straight　wa「 撃撃刀@is

P「oposed・　：Least　squares　fitting　is　used　fo：r　the　discriminatiOn．This　pr・cedure　qi▽es七he　distance七・the　wall　and　the　directi。n：f脇tWこき搬h翻ε§c茎。茎Os鵠9豊｛蓋9蹴£臨蹴・wa互ln呈1・y’

P「oposed。　The　sof’ヒwa：re　for　all　o．f　this　is　a　par・ヒ　of　the　baSiCbra■n　monitor　of　Yamabico　3．1。

SUPPLETv［ENTAR￥　NOTES