JP2009174898A - Moving body and environmental information generation method - Google Patents
Moving body and environmental information generation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009174898A JP2009174898A JP2008011386A JP2008011386A JP2009174898A JP 2009174898 A JP2009174898 A JP 2009174898A JP 2008011386 A JP2008011386 A JP 2008011386A JP 2008011386 A JP2008011386 A JP 2008011386A JP 2009174898 A JP2009174898 A JP 2009174898A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moving
- moving body
- acceleration
- sensor
- environmental information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000005021 gait Effects 0.000 claims description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 1
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 description 39
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 33
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 description 25
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 20
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 16
- 210000000544 articulatio talocruralis Anatomy 0.000 description 15
- 210000001624 hip Anatomy 0.000 description 13
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 11
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 11
- 210000003371 toe Anatomy 0.000 description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241001446528 Ornithopus Species 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明は、平面などの移動領域内を移動する移動体、および移動体の移動制御に利用可能な環境情報作成方法に関するものである。 The present invention relates to a moving body that moves in a moving region such as a plane, and an environment information creation method that can be used for movement control of the moving body.
近年、建物内部や屋外の広場などといった移動領域内において、人間の操作を要することなく、車輪や脚式歩行などの手段によって自律的に移動を行うような移動体が開発されつつある。 2. Description of the Related Art In recent years, mobile bodies have been developed that move autonomously by means of wheels, legged walking, etc., without requiring human operation in a moving area such as a building interior or an open space.
このような移動体は、移動する領域上の周囲の環境に関するマップを自律的に作成して記憶し、作成したマップ上に移動経路を自律的に作成し、作成した移動経路に沿った移動を行うものである。そして、このような移動体は、マップ情報を作成するためのカメラやセンサなどを備えており、これらのカメラやセンサを用いて移動体自体の周囲の環境情報を用いて連続的に取得する。このように、環境情報を連続的に更新することで、マップ情報上で作成した移動経路上に障害物が存在した場合や、人間が移動経路上を横切った場合においても、これらの障害物や人間を避けるように移動経路を修正することができる。(例えば特許文献1) Such a moving body autonomously creates and stores a map of the surrounding environment on the moving area, autonomously creates a movement route on the created map, and moves along the created movement route. Is what you do. Such a moving body includes a camera, a sensor, and the like for creating map information, and is continuously acquired using environmental information around the moving body using these cameras and sensors. In this way, by continuously updating the environment information, even if there are obstacles on the travel route created on the map information or when a human crosses the travel route, these obstacles and The travel route can be modified to avoid humans. (For example, Patent Document 1)
このような周囲の環境情報を取得しつつマップ情報を作成する移動体の一例として、例えば特許文献1において開示されているような、超音波センサを用いて環境情報を取得する移動体が知られている。このような移動体は、超音波センサにより得られる障害物の位置などの環境情報をマップ情報上に登録しつつ、エンコーダ積算によるオドメトリや移動領域上に設けられたランドマーク(特徴認識点)に基づく自己位置認識を行うことによって、自己位置と目標地点の間の移動経路を探索する。 As an example of a moving body that creates map information while acquiring surrounding environmental information, a moving body that acquires environmental information using an ultrasonic sensor as disclosed in Patent Document 1, for example, is known. ing. Such a moving body registers environmental information such as the position of an obstacle obtained by an ultrasonic sensor on map information, and uses odometry by encoder integration and landmarks (feature recognition points) provided on a moving area. By performing self-position recognition based on this, a movement route between the self-position and the target point is searched.
しかしながら、このような移動体においては、超音波センサにより得られる移動領域のマップの精度が十分でないため、実環境に近い高精度なマップ情報を作成することが困難である。そのため、例えば特許文献2に記載のように、レーザ光を照射し、そのレーザ光が対象物で反射するまでの時間を計測することで、対象物までの距離を算出する、いわゆるtime of flightの原理を用いたレーザレンジファインダ(LRF)のような高精度のセンサを用いるような技術が知られている。このようなレーザレンジファインダは、レーザ光の反射により距離を計測するセンサであり、移動体本体の周囲に存在する物体と、移動体本体との距離を測定することで、移動体本体の周囲に存在する物体の形状や移動体本体に対する相対的な位置関係を認識することが可能となる。 However, in such a moving body, since the accuracy of the map of the moving region obtained by the ultrasonic sensor is not sufficient, it is difficult to create highly accurate map information close to the actual environment. Therefore, for example, as described in Patent Document 2, the distance to the target is calculated by irradiating the laser beam and measuring the time until the laser beam is reflected by the target, so-called time of flight A technique using a high-precision sensor such as a laser range finder (LRF) using the principle is known. Such a laser range finder is a sensor that measures the distance by reflection of laser light. By measuring the distance between an object existing around the moving body and the moving body, the surroundings of the moving body can be measured. It is possible to recognize the shape of an existing object and the relative positional relationship with respect to the moving body.
しかしながら、このような移動体は、移動中に比較的大きな振動が生じる場合が多く、その際に移動体本体に取り付けられたセンサも併せて振動してしまうため、周囲の物体の形状や移動体本体との相対的な位置関係が精度よく認識できない場合がある。特に、移動領域の平面検出に大きな誤差が含まれてしまうと、脚式移動型や車輪移動型の移動体においては、正確な環境情報を取得することができず、適切な移動動作が行えなくなる可能性が生じる。 However, such a moving body often generates relatively large vibration during movement, and the sensor attached to the moving body main body also vibrates at that time, so the shape of the surrounding object and the moving body In some cases, the relative positional relationship with the main body cannot be accurately recognized. In particular, if a large error is included in the plane detection of the moving area, accurate environmental information cannot be obtained in a legged moving type or wheel moving type moving body, and an appropriate moving operation cannot be performed. A possibility arises.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、移動中に生じる振動等の影響を受けずに周囲の環境情報を正確に作成可能な移動体、および移動体の制御等に利用可能な環境情報作成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and a movable body capable of accurately creating surrounding environmental information without being affected by vibrations or the like generated during movement, and control of the movable body, etc. The purpose is to provide a method for creating environmental information that can be used in the future.
本発明にかかる移動体は、移動体本体と、周囲に存在する物体の前記移動体本体からみた相対位置を示す計測値を取得するセンサと、前記移動体本体に作用する加速度を検出する加速度検出部とを備え、前記センサの取得した計測値に基づいて、移動領域に存在する物体の形状や位置を示す環境情報を作成する移動体であって、前記センサが計測を行ったときの移動体本体の目標加速度と、前記加速度検出部により検出された加速度との大きさとの差を算出し、算出した差に基づいてセンサにより得られた計測値の信頼性を決定するとともに、その決定された信頼性に基づいて前記計測値を修正し、修正後の計測値に基づいて環境情報を作成することを特徴とするものである。 A moving body according to the present invention includes a moving body, a sensor that acquires a measurement value indicating a relative position of an object existing around the moving body, and acceleration detection that detects acceleration acting on the moving body. A moving body that creates environmental information indicating the shape and position of an object existing in a moving area based on the measurement value acquired by the sensor, and the moving body when the sensor performs measurement The difference between the target acceleration of the main body and the magnitude of the acceleration detected by the acceleration detection unit is calculated, and the reliability of the measurement value obtained by the sensor is determined based on the calculated difference, and the determined The measurement value is corrected based on the reliability, and the environment information is created based on the corrected measurement value.
上述のような移動体によれば、移動体本体に強い衝撃等が加えられ、振動などが生じた場合に、前記センサにより得た計測値の信頼性を考慮し、環境情報を作成することにより、振動などが生じていない場合の計測値を主として環境情報を作成することができる。したがって、移動中に生じた振動が、移動中に取得する環境情報に対して与える影響が小さくなる。 According to the mobile body as described above, when a strong impact or the like is applied to the mobile body and vibrations or the like occur, the environmental information is created in consideration of the reliability of the measurement value obtained by the sensor. Environmental information can be created mainly from the measured values when no vibration or the like occurs. Accordingly, the influence of vibration generated during movement on the environmental information acquired during movement is reduced.
また、このような移動体においては、前記センサが計測を行った際の移動体本体の目標加速度と、加速度検出部により検出された加速度との差が所定の閾値を超える場合に、そのセンサにより得られた計測値を用いずに環境情報を作成するようにしてもよい。この場合、一定以上の大きさ(加速度)による振動などの影響を受けることなく、移動体本体の周囲に存在する環境情報を作成することができる。 Further, in such a moving body, when the difference between the target acceleration of the moving body when the sensor performs measurement and the acceleration detected by the acceleration detecting unit exceeds a predetermined threshold, the sensor The environmental information may be created without using the obtained measurement value. In this case, it is possible to create environment information existing around the mobile body without being affected by vibrations caused by a certain size (acceleration) or more.
また、このような環境情報としては、移動体本体の移動する領域上に存在する物体の形状および位置を3次元的に表すマップ情報を含むことが好ましい。すなわち、移動体本体の周囲に存在する物体の、前記移動体本体からみた相対位置を表す情報として、それらの物体の形状や位置を3次元的に表すことによって、障害物の認識や自己位置の認識等を容易に行うことが可能となる。 Moreover, it is preferable that such environmental information includes map information that three-dimensionally represents the shape and position of an object present on the area where the mobile body moves. That is, as information representing the relative positions of the objects present around the mobile body viewed from the mobile body, the shape and position of the objects are three-dimensionally represented, so that obstacle recognition and self-location Recognition and the like can be easily performed.
また、前記センサとしては、周囲に存在する物体が、移動体本体からどれだけ離れた位置に存在するかを計測する距離計測部であることが好ましい。すなわち、前述のような、レーザ光を照射し、そのレーザ光が対象物で反射するまでの時間を計測することで、対象物までの距離を算出するレーザレンジファインダ(LRF)のような高精度のセンサを用いると、より正確な環境情報を作成することが可能となる。このようなレーザレンジファインダを用いて、移動体本体の周囲に存在する物体と、移動体本体との距離を測定することで、前述のような、移動体本体の移動する領域上に存在する物体の形状および位置を3次元的に表すマップ情報を容易に作成することが可能となる。また、距離計測部としては、このようなレーザレンジファインダなどのセンサだけではなく、超音波を照射し、照射した超音波の反射に基づいて環境情報を取得する超音波センサであってもよい。このような超音波センサは、比較的広域な領域を同時にセンシングできるとともに、ある程度の精度が得られるため、移動体の移動領域のマップ情報を得るセンサとして、好適に用いられる。 Moreover, it is preferable that the sensor is a distance measuring unit that measures how far away an object existing in the vicinity is from the moving body. That is, as described above, high accuracy such as a laser range finder (LRF) that calculates the distance to an object by measuring the time until the laser beam is irradiated and reflected by the object. If this sensor is used, more accurate environmental information can be created. By using such a laser range finder, by measuring the distance between the object existing around the moving body and the moving body, the object existing on the moving area of the moving body as described above It is possible to easily create map information that three-dimensionally represents the shape and position of each. The distance measurement unit may be not only a sensor such as a laser range finder, but also an ultrasonic sensor that irradiates ultrasonic waves and acquires environmental information based on reflection of the irradiated ultrasonic waves. Such an ultrasonic sensor is preferably used as a sensor for obtaining map information of a moving area of a moving body because it can sense a relatively wide area at the same time and obtain a certain degree of accuracy.
また、このような移動体は、操作者が搭乗することにより移動する搭乗型の移動体であってもよいが、作成された環境情報に基づいて自律的に移動経路を作成し、作成した移動経路に基づいて自律的に移動動作を行うような自律移動型の移動体であってもよい。このような自律移動型の移動体の場合、作成する環境情報の精度が向上しているため、段差などの移動上の障害物を適切に回避した移動経路を確実に作成することができる。 In addition, such a moving body may be a boarding-type moving body that moves when the operator is boarded, but it automatically creates a movement route based on the created environment information and creates the created movement. It may be an autonomously moving type mobile body that autonomously moves based on a route. In the case of such an autonomous moving type moving body, since the accuracy of the environmental information to be created is improved, it is possible to reliably create a moving route that appropriately avoids obstacles such as steps.
なお、移動体本体の移動する領域としては、特に限定されるものではないが、このような移動領域として、床面などの平面である場合に本発明は好適に用いることが可能となる。この場合、移動領域としての平面の形状を環境情報として取得する。このようにすると、移動体本体が移動を行う際に、移動する領域の表面形状を考慮した移動を行うことが可能となる。 In addition, although it does not specifically limit as an area | region to which a mobile body main body moves, When this movement area | region is planes, such as a floor surface, this invention can be used suitably. In this case, the shape of the plane as the movement area is acquired as environment information. If it does in this way, when a movable body main body will move, it will become possible to perform the movement which considered the surface shape of the field to move.
また、前述のような平面上を移動する移動体本体の例としては、作成された環境情報から歩容データを取得し、取得した歩容データに従って移動動作を行う、例えば2足歩行型の移動体などが上げられる。このような移動体本体の場合、移動領域としての平面上に存在する凹凸を正確に認識することで、脚部を移動させる位置を適切に選択することができるため、安定した歩行動作を行うことが可能となる。 In addition, as an example of the moving body that moves on the plane as described above, gait data is acquired from the created environment information, and a moving operation is performed according to the acquired gait data, for example, biped walking type movement The body is raised. In the case of such a moving body, it is possible to appropriately select the position to move the leg by accurately recognizing the unevenness present on the plane as the moving area, so that a stable walking motion is performed. Is possible.
また、前記移動体本体が、前記平面上に接触する車輪を駆動して移動する車輪駆動型の移動体である場合においても、移動領域としての平面上に存在する凹凸や障害物などを避けるように移動経路を作成することができるため、同じく安定した移動動作を行うことが可能となる。 Further, even when the mobile body is a wheel drive type mobile body that moves by driving a wheel that is in contact with the plane, so as to avoid irregularities or obstacles existing on the plane as a moving area. Therefore, it is possible to perform a stable movement operation.
また、このような移動体は、移動する領域内において自己位置を認識する機能を備えていることが好ましい。例えば、移動領域における周囲の環境を視覚的に認識するカメラをさらに備え、移動領域内において特定の場所に設けられたランドマークを前記カメラにより視覚的に認識することで自己位置を算出する機能を備えていると、より好ましい。この場合、ランドマークにより移動領域内における自己位置の認識に、作成した周囲の環境情報を加えることで、周囲の情報をより正確に認識することが可能となる。例えば、予め移動領域内における障害物(壁や家具など)が設置されている場合、その移動領域内においてこれらの障害物を認識した際に、これらの障害物との相対的な位置関係から自己位置を正確に求めることができる。また、これらの障害物以外の物体を認識した場合は、この物体が新たに設置された障害物もしくは人間などの一時的に存在する移動対象であるといった判別を行うことも可能となる。 Moreover, it is preferable that such a moving body has a function of recognizing its own position in the moving area. For example, the camera further includes a camera that visually recognizes the surrounding environment in the moving area, and has a function of calculating a self-position by visually recognizing a landmark provided at a specific place in the moving area. It is more preferable if it is provided. In this case, it is possible to recognize the surrounding information more accurately by adding the created surrounding environment information to the recognition of the self-position within the moving region by the landmark. For example, when obstacles (walls, furniture, etc.) are installed in advance in the moving area, when these obstacles are recognized in the moving area, the self is determined from the relative positional relationship with these obstacles. The position can be determined accurately. Further, when an object other than these obstacles is recognized, it is possible to determine that the object is a newly installed obstacle or a temporarily existing moving target such as a human.
なお、移動体の自己位置を認識する手段としては、これに限られるものではなく、移動体の外部に設けられたGPS等の設備から送信される位置情報を受信することで、移動体の自己位置を取得するものや、移動領域内において移動した方向および距離から自己位置を算出するものであってもよい。このような自己位置を認識する手段としては、例えば移動体が車輪の回転駆動により移動するものである場合は、移動する際に得られる車輪の回転数や回転方向、車輪の向き等に基づいて、移動した地点の位置を算出する、いわゆるエンコーダ積算によるオドメトリ法などが用いられる。 Note that the means for recognizing the self position of the mobile body is not limited to this, and by receiving position information transmitted from equipment such as GPS provided outside the mobile body, the mobile body's self position can be obtained. The position may be acquired, or the self position may be calculated from the direction and distance moved in the moving area. As a means for recognizing such a self-position, for example, when the moving body is moved by rotational driving of the wheel, it is based on the rotational speed and rotational direction of the wheel obtained when moving, the direction of the wheel, etc. The so-called encoder integration based odometry method for calculating the position of the moved point is used.
また本発明は、移動体の制御等に利用可能な環境情報作成方法をも提供するものであり、この環境情報作成方法は、周囲に存在する物体の、移動体からみた相対位置を示す計測値を取得し、取得した計測値に基づいて移動体の周囲における環境情報を作成するものであって、前記相対位置の計測時における加速度を検出し、検出された加速度の大きさと、目標加速度との差を算出し、算出した差の大きさに基づいて計測された相対位置の信頼性を決定するとともに、決定した信頼性に基づいて取得した計測値を修正し、修正後の計測値に基づいて環境情報を作成することを特徴としている。 The present invention also provides a method for creating environmental information that can be used for control of a moving body. This environmental information creating method is a measurement value that indicates a relative position of an object existing in the vicinity as viewed from a moving body. And creating environmental information around the moving object based on the acquired measurement value, detecting acceleration at the time of measuring the relative position, and detecting the magnitude of the detected acceleration and the target acceleration. Calculate the difference, determine the reliability of the measured relative position based on the calculated magnitude of the difference, modify the measured value acquired based on the determined reliability, and based on the corrected measurement value It is characterized by creating environmental information.
上述のような環境情報作成方法によれば、移動体に強い衝撃等が加えられ、振動などが生じた場合に、前記センサにより得た計測値の信頼性を考慮し、環境情報を作成することにより、振動などが生じていない場合の計測値を主として環境情報を作成することができる。したがって、移動体の移動中に生じた振動が、移動中に取得する環境情報に対して与える影響が小さくなる。 According to the environmental information creation method as described above, when a strong impact or the like is applied to the moving body and vibration occurs, the environmental information is created in consideration of the reliability of the measurement value obtained by the sensor. Thus, it is possible to create environment information mainly using measurement values when no vibration is generated. Therefore, the influence that the vibration generated during the movement of the moving body has on the environmental information acquired during the movement is reduced.
なお、このような環境情報作成方法を利用する移動体としては、必ずしも自律的に移動するものに限定されず、人が搭乗し、移動する方向や速度を操作により制御するものについてもよい。すなわち、このような環境情報作成方法を利用することによって、移動体の周囲の環境情報が正確に作成できるため、操作者による操作または自律的な動作により適切な移動を行うことが可能となる。 In addition, as a moving body using such an environment information creation method, it is not necessarily limited to the thing which moves autonomously, The thing which a person boarded and controls the direction and speed to move by operation may be used. In other words, by using such an environment information creation method, environment information around the moving body can be created accurately, so that appropriate movement can be performed by an operation by an operator or an autonomous operation.
以上、説明したように、本発明によると、移動中に生じる振動等の影響を受けずに周囲の環境情報を正確に作成可能な移動体、および移動体の制御等に利用可能な環境情報作成方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a mobile body that can accurately create surrounding environmental information without being affected by vibrations and the like generated during movement, and environmental information creation that can be used for control of the mobile body, etc. A method can be provided.
発明の実施の形態1.
以下に、図1から図8を参照しつつ本発明の実施の形態1にかかる移動体(以下、単に移動体という)について説明する。この実施の形態においては、脚式歩行型の移動体を操縦する操縦者が移動体に搭乗し、操縦者自身の移動手段として用いる例を示すものとする。
Embodiment 1 of the Invention
Hereinafter, a moving body according to a first embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as a moving body) will be described with reference to FIGS. 1 to 8. In this embodiment, an example is shown in which a driver who controls a legged walking type moving body gets on the moving body and uses it as a moving means of the driver himself.
図1は、移動体10を側方(移動体の移動する方向を向いて右方向)から見た様子を概略的に表す概略図であり、移動体10に操縦者75が搭乗している様子を表している。そして図2は、図1に示す移動体10を後方から見た様子を表している。なお、図1および図2においては、説明の便宜上、移動体10が進行する向き(前後方向)をx軸、移動体10が進行する方向について水平方向に直交する向き(左右方向)をy軸、移動体の鉛直方向に延びる向き(上下方向)をz軸とし、これらの3軸からなる座標系を用いて説明する。
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a state in which the
図1に示すように、移動体10は、操縦者75が搭乗する移動体本体としての搭乗部100と、この搭乗部100に結合された腰部64と、腰部64に対して回動自在に固定される脚部12と、を備えた2足歩行型のロボットであり、操縦者75の操作によってその移動が制御されるものである。以下、詳細に説明する。
As shown in FIG. 1, the moving
2足歩行を行うための脚部12は、右脚14と左脚15から構成されている。詳細には、右脚14は右股関節16、右上腿18、右膝関節20、右下腿22、右足首関節24、右足先26を備え、同様に、左脚15は左股関節13、左上腿17、左膝関節25、左下腿19、左足首関節21、左足先23を備えている。右脚14と左脚15とはほぼ同様の構成を備えたものであるため、右脚14についてのみの説明を行い、左脚15についての説明は省略する。
The
図1および図2に示すように、右脚14は、右股関節16、股ヨーク28、股クロスシャフト30、股x軸回り駆動機構32、股y軸回り駆動機構33、股z軸回り駆動機構34等を備えている。股ヨーク28は、下方に向かって開いた略コ字状に形成されている。図3に示すように、股クロスシャフト30は、十字状に形成され、股ヨーク28と右上腿18は、股クロスシャフト30を介して接続されている。また、股クロスシャフト30は、股ヨーク28と右上腿18に対して回転可能に構成されており、その結果、右上腿18は、股ヨーク28に対して、x軸回りとy軸回りの角度が可変となるように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
股x軸回り駆動機構32は、股x軸モータ40、股x軸モータ側プーリ38、股関節側x軸プーリ43、ベルト39を備えている。股x軸モータ40は、ヨーク28に固定されている。股x軸モータ側プーリ38は、股x軸モータ40の駆動軸40aに取付けられている。股関節側x軸プーリ43は、股クロスシャフト30に固定されている。ベルト39は、股x軸モータ側プーリ38と股関節側x軸プーリ43に巻付けられている。股x軸モータ40が回転して股x軸モータ側プーリ38が回転すると、ベルト39を介して股関節側x軸プーリ43も回転する。股関節側x軸プーリ43が回転すると、それに固定されている股クロスシャフト30のx軸回りの角度が変化する。このため、右股関節16のx軸回りの関節角が変化する。股x軸モータ40を正転したり逆転したりすることにより、右上腿18が右側に持ち上げられたり、左側に持ち上げられたりする。
The crotch x-axis
股y軸回り駆動機構33は、股y軸モータ46、股y軸モータ側プーリ49、股関節側y軸プーリ50、ベルト52を備えている。股y軸モータ46は右上腿18に固定されるとともに、股y軸モータ側プーリ49は股y軸モータ46の駆動軸に取付けられている。また、股関節側y軸プーリ50は、股クロスシャフト30に固定されており、ベルト52は、股y軸モータ側プーリ49と股関節側y軸プーリ50に巻付けられている。このような構成によって、股y軸モータ46が回転すると、股y軸モータ側プーリ49が回転し、股y軸モータ側プーリ49が回転すると、ベルト52を介して股関節側y軸プーリ50が回転する。さらに、股関節側y軸プーリ50の回転にともなって、股クロスシャフト30のy軸回りの角度、すなわち、右股関節16のy軸回りの関節角を変化させることができる。このように、股y軸モータ46を正転したり逆転したりすることにより、右上腿18を右股関節16回りに前方側に持ち上げたり、後方側に持ち上げたりすることができる。
The crotch y-axis
また、図3に詳細に示すように、股z軸回り駆動機構34は、股z軸モータ54、股z軸モータ側プーリ56、股関節側z軸プーリ58、ベルト60等を備えている。股z軸モータ54はブラケット62を介して腰部64に固定されている。詳しくは省略するが、腰部64は、座席部100と結合されている。股z軸モータ側プーリ56は、股z軸モータ54の駆動軸に取付けられている。股関節側z軸プーリ58は、シャフト66によって股ヨーク28と連結されている。このため、股ヨーク28は、股関節側z軸プーリ58とともにz軸回りに回転する。シャフト66は、腰部64内に設けられているベアリング(図示省略)によって、回転可能に支持されている。ベルト60は、股z軸モータ側プーリ56と股関節側z軸プーリ58に巻付けられている。股z軸モータ54が回転すると、股z軸モータ側プーリ56が回転する。股z軸モータ側プーリ56が回転すると、ベルト52を介して股関節側z軸プーリ58が回転する。股関節側z軸プーリ58の回転にともなって股ヨーク28は回転し、それとともに右股関節16のz軸回りの関節角が変化する。股z軸モータ54が正転したり逆転したりすると、右股関節16のz軸回りの関節角が一方向に変化したり、他方向に変化したりする。右股関節16のz軸回りの関節角が一方向に変化したり、他方向に変化したりすると、右脚14が内股になったり、外股になったりする。
Further, as shown in detail in FIG. 3, the crotch z-axis
右膝関節20は、シャフト70と膝関節駆動機構72を備えている。シャフト70は、右上腿18と右下腿22をy軸回りに回転可能に接続している。膝関節駆動機構72は、膝モータ74、膝モータ側プーリ78、膝関節側プーリ76、ベルト79を有している。膝モータ74は、右上腿18に固定されている。膝モータ側プーリ78は、膝モータ74の駆動軸に取付けられている。膝関節側プーリ76は、右下腿22に固定されている。ベルト79は、膝モータ側プーリ78と膝関節側プーリ76に巻付けられている。膝モータ74が回転すると、膝モータ側プーリ78が回転する。膝モータ側プーリ78が回転すると、ベルト79を介して膝関節側プーリ76が回転する。膝関節側プーリ76が回転すると、右膝関節20のy軸回りの関節角が変化する。このように、膝モータ74を正転したり逆転したりすることにより、右下腿22を右膝関節20回りに前方側に持ち上げたり、後方側に持ち上げたりすることができる。
The right knee joint 20 includes a
なお、右下腿22を右膝関節20回りに前方側に持ち上げると、右上腿18と右下腿22は前方側に向かって開いた状態(右上腿18の延長線よりも前方側に、右下腿22が右膝関節20回りに回転した状態)、いわゆる「鳥足状態」をとることができる。なお、本実施の形態では、移動体10としてこのような「鳥足状態」を取り得るものを例示しているが、本発明はこれに限られたものではなく、人間のように、右上腿18と右下腿22が後方側に向かって開いた状態(右上腿18の延長線よりも後方側に、右下腿22が右膝関節20回りに回転した状態)を取り得るものであってもよい。
When the right
右足首関節24は、足首ヨーク80、足首クロスシャフト82、足首x軸回り駆動機構83、足首y軸回り駆動機構84を備えている。足首ヨーク80は、上方に向かって開いた略コ字状に形成されている。足首クロスシャフト82は、股クロスシャフト30と同様に十字状に形成されている。足首ヨーク80と右下腿22は、足首クロスシャフト82を介して接続されている。足首ヨーク80には、右足先26が固定されている。このように右下腿22と右足先26が右足首関節24を介して接続されているので、右足先26は右下腿22に対して、x軸回りとy軸回りの角度が可変となる。
The right ankle joint 24 includes an
足首x軸回り駆動機構83は、足首x軸モータ88、足首x軸モータ側プーリ85、足首関節側x軸プーリ87、ベルト86を備えている。足首x軸モータ88は、右下腿22に固定されている。足首x軸モータ側プーリ85は、足首x軸モータ88の駆動軸に取付けられている。足首関節側x軸プーリ87は、足首クロスシャフト82に固定され、ベルト86は、足首x軸モータ側プーリ85と足首関節側x軸プーリ87に巻付けられている。このような構成により、足首x軸モータ88が回転すると、足首x軸モータ側プーリ85が回転し、足首x軸モータ側プーリ86が回転すると、ベルト86を介して足首関節側x軸プーリ87が回転する。そして、足首関節側x軸プーリ87が回転することによって、足首クロスシャフト82とともに足首ヨーク80のx軸回りの角度が変化する。すなわち、足首x軸モータ88を正転させたり逆転させたりすることで、右足先26のつま先の向きを上下に制御することができる。
The ankle x-axis
足首y軸回り駆動機構84は、足首y軸モータ89、足首y軸モータ側プーリ90、足首関節側y軸プーリ91、ベルト92を備えている。足首y軸モータ89は右下腿22に固定されている。足首y軸モータ側プーリ90は、足首y軸モータ89の駆動軸に取付けられている。足首関節側y軸プーリ91は、足首クロスシャフト82に対して固定され、ベルト92は、足首y軸モータ側プーリ90と足首関節側y軸プーリ91に巻付けられている。したがって、足首y軸モータ89が回転すると、足首y軸モータ側プーリ90が回転し、足首y軸モータ側プーリ90が回転すると、ベルト92を介して足首関節側y軸プーリ91が回転する。そして、足首関節側y軸プーリ91が回転すると、足首クロスシャフト82とともに右足首ヨーク80のy軸回りの角度が変化する。足首y軸モータ89を正転させたり逆転させたりすることで、右足先26のつま先の向きを左右に制御することができる。
The ankle y-axis
また、図1および図2に示すように、左脚15は、左股関節13、左上腿17、左膝関節25、左下腿19、左足首関節21、左足先23を備えるものであり、この左脚15の構成は前述した右脚14の構成とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、脚部12に載置された搭乗部100について図1および図2および図4を参照しつつ説明する。搭乗部100は、操縦者75が着座するための座席106と、操縦者により操作される操作部108(右操作部108a、左操作部108b)と、脚部12の近傍領域を撮像するレーザレンジセンサ150と、レーザレンジセンサ150により得られる前記脚部近傍の領域を表示する表示部160と、撮像部170とを備えている。また、図1、図2に示されるように、搭乗部100は第1フレーム102および第2フレーム104を備え、第1フレーム102は座席106の座面の下面と、背当ての後面に沿う形状に形成されており、第2フレーム104は、第1フレーム102と結合され、座席106の左右と前方下部に配置される。また、図2に示されるように、第1フレーム102は、座席106の下方で、ブラケット112を介して腰部64と結合されている。座席106は、結合部材114を介してブラケット112と結合されている。
Next, the
また、座席106の背当て後方には、第1フレーム102に固定されて、箱状の収容部120a、120bが設けられており、収容部120aには、ロボット10の動作を制御する制御部130が、収容部120bには図示しないバッテリー等が収容されている。
Further, box-shaped
レーザレンジセンサ150は、座席106の底面近傍において移動体10の進行方向および左右方向について各々回動自在に固定され、移動体10の前方に位置する外部環境の環境情報を取得するために用いられる。なお、レーザレンジセンサ150は、図示は省略するが、レーザ光を照射するレーザ光源と、反射したレーザ光を受光する受光部とを備えており、x軸、y軸方向の2軸について、アクチュエータを介して回動可能に構成されている。そして、レーザレンジセンサ150を回動しつつ移動し、脚部12の足先付近前方領域に存在する物体と、このレーザレンジセンサの取り付け位置までの距離を計測することにより、これらの物体と移動体1との相対的な位置関係を取得することができる。なお、このレーザレンジセンサ150により得られた計測値は、前述の制御部130に送信され、制御部130において、距離を測定した物体の形状および位置を3次元的に表すマップ情報を含む環境情報の作成に用いられる。このマップ情報を作成する手順の詳細については後述する。
The
表示部160は、座席106近くの、操縦者75が視認可能な位置に固定的または可動的に取り付けられたディスプレイであり、レーザレンジセンサ150により測定された物体を3次元的に表されたマップ情報を表示する。また、操作部108は、一般的なジョイスティックなどの操作子を備えた操縦手段であり、前後左右を含む任意の方向について、操作子を角度を無段階的に傾斜可能に構成されるものである。そして、操作部108は、右操作部108aおよび左操作部108bとから構成されており、操縦者75の操作により傾斜した各操作部の操作子の傾斜角度に応じて、脚部12の駆動量や駆動パターンを変更し、移動体10の動きを制御するものである。
The
また、撮像部170は、座席106の底面に取り付けられ、平面上における脚部12の足先(右足先26、左足先23)付近を撮像する。この撮像部170により撮像された映像は、前述の表示部160において、前述のマップ情報と併せて表示される。
The
なお、撮像部170によって撮像される位置は、操縦者75から死角となっている領域(死角領域)に設定されることが好ましい。この死角領域としては、操縦者75の姿勢や視線の高さ等によっても異なるが、概ね平面上の脚部12付近で、座席106の鉛直下方に位置する領域付近が該当する。
In addition, it is preferable that the position imaged by the
また、搭乗部100を構成する座席の背当て付近に設けられた収容部120aの内部には、操縦者75が操作部108を操作した結果に基づいて脚部12を駆動させるための制御部130と、加速度検出部としての加速度センサ140が組み込まれている。図4に示すように、制御部130は、脚部12を駆動し、移動体10を動かすための歩容データを記憶する記憶領域131と、この記憶領域131に記憶された歩容データを読み出す演算処理部132と、脚部12に含まれるモータを駆動するモータ駆動部132と、を備えている。これらの各構成要素は、収容部120bの内部に設けられたバッテリー(図示せず)から電力を供給されることで動作する。
In addition, a
記憶領域131に記憶された歩容データは、操作部108から送られる信号で特定される脚部12の移動量に対応づけて、脚部12の足先(右足先26、左足先23)の位置と移動体本体(本実施の形態においては搭乗部100)の位置とを、移動体の移動する空間を定める座標系(例えばxyz座標系)において経時的に指示するものである。
The gait data stored in the
演算処理部132は、操作部108からの信号に基づいて変化する歩容データを読み出すとともに、読み出した歩容データによって特定される移動体10の姿勢を実現するために必要な脚部12の関節角を算出し、算出した関節角に基づく信号をモータ駆動部133に送信する。モータ駆動部133は、演算処理部132より送信された信号に基づいて、各モータ(股x軸モータ40、股y軸モータ46、股z軸モータ54、膝モータ74、足首x軸モータ88、足首y軸モータ89など)の駆動量を特定し、これらの駆動量でモータを駆動させるためのモータ駆動信号を各モータに送信する。これによって脚部12の駆動量が変更され、移動体10の動きが制御される。
The
また、演算処理部132は、読み出した歩容データに基づいてモータの駆動を行うように指令するほか、レーザレンジセンサ150により計測された計測値に基づいて、移動体10の足先付近前方領域に存在する物体の形状および位置を3次元的に表すマップ情報を作成する。さらに、演算処理部132は、加速度センサ140からの信号を受け、レーザレンジセンサ150で計測した際の移動体10に作用する加速度の大きさを得る。詳細には、レーザレンジセンサ150の計測周期と、加速度センサ140で検出した加速度値の取得遅れ時間を考慮し、レーザレンジセンサ150で計測を行った瞬間の加速度値を算出する。そして、各計測値にそれぞれ加速度の大きさに関する情報を付与し、計測値の信頼性を判断する基準とする。すなわち、計測時の加速度を所定の閾値と比較し、閾値を上回る加速度が検出された際の計測値については、信頼性が低いと判断する。
Further, the
また、演算処理部132は、加速度センサ140からの信号を受けて、モータの駆動量を調整する。すなわち、加速度センサ140により検出した加速度に基づいて移動体10に作用する外力の大きさを判定し、外力を受けた際の移動体10の姿勢などに応じて脚部12の関節角を調整する。このような制御を、操縦者75の操作とは無関係に自律的に行うことで、移動体10は安定した状態を維持することができる。
In addition, the
次に、演算処理部132において、レーザレンジセンサ150によって計測された、移動領域としての平面(床面)上における移動体10の前方領域の物体等の形状や位置を表す計測値を用いて3次元的なマップ情報を作成する手順について説明する。このマップ情報を作成する過程においては、レーザレンジセンサ150により得られた計測値から、平面と推定される部分を検出する処理が行われる。この平面検出を行う手順について、図5に示すフローチャートおよび図6、7、8に示す図を用いて詳細に説明する。
Next, the
まず、レーザレンジセンサ150により計測を行い、移動体10の前方領域に存在する物体等の形状や位置を表す計測値を取得する(STEP101)。このとき、各計測値は、演算処理部132の記憶領域131に記憶される際に、計測時の加速度の大きさに関する情報が付与されて記憶される。図6は、レーザレンジセンサ150によって計測された、移動領域としての平面上における移動体10の前方領域の物体等の形状や位置を表す計測値を示しており、これらの計測値は、3次元座標上の座標として表されている。
First, measurement is performed by the
次に、これらの計測値について、計測時の加速度と目標加速度との差が所定の閾値を上回るものを信頼性が低いデータとして除去する(STEP102)。これにより、移動体10に外力や衝撃等が加わった際に計測されたデータを用いずに平面検出を行うことができる。
Next, for these measured values, data whose difference between the acceleration at the time of measurement and the target acceleration exceeds a predetermined threshold is removed as data with low reliability (STEP 102). Thereby, plane detection can be performed without using data measured when an external force or an impact is applied to the moving
そして、信頼性の低いデータが除去された後の計測値を示す座標のうち、2点からなる一対の座標の組み合わせをランダムに複数抽出し、それらの2点により特定される形状を示すベクトルを各々生成する(STEP103)。そして、生成されたベクトルのうち、法線として特定される基準ベクトル(例えば鉛直方向)に直交するベクトル群を選択し、これらのベクトル群により特定される平面を算出する(STEP104)。詳細には、選択されたベクトルのうち、同じ法線を持つ平面を切り出し、切り出された平面の、基準となる平面(床面)からの距離を各々算出することで、これらの平面を表す平面式を求める。 Then, a plurality of combinations of a pair of coordinates consisting of two points are randomly extracted from the coordinates indicating the measurement values after the data with low reliability is removed, and a vector indicating the shape specified by these two points is obtained. Each is generated (STEP 103). Then, a vector group orthogonal to a reference vector (for example, the vertical direction) specified as a normal line is selected from the generated vectors, and a plane specified by these vector groups is calculated (STEP 104). Specifically, from the selected vectors, planes having the same normal are cut out, and the planes representing these planes are calculated by calculating the distances of the cut out planes from the reference plane (floor surface). Find the expression.
そして、求められた平面式により特定される平面上に、計測した計測値により表される各座標の関連付け(ラベリング)を行う(STEP105)。このラベリングにより、計測値としての座標群が特定の平面式により表される平面付近にそれぞれ関連付けられる。このように、特定の平面上に関連付けられた座標群の様子を、図7および図8に示す。図7および図8は、図6に示した計測値群から、床面上に存在する段差と推定される部分を拡大して表示したものであり、図7はレーザレンジセンサ150から見た相対的な位置関係を斜視的に示した様子、図8は段差を示す座標点群を床面に水平から見た様子を表している。
Then, the coordinates (labeling) of the coordinates represented by the measured values are performed on the plane specified by the obtained plane formula (STEP 105). By this labeling, coordinate groups as measurement values are associated with the vicinity of a plane represented by a specific plane expression. Thus, the state of the coordinate group linked | related on the specific plane is shown in FIG. 7 and FIG. FIGS. 7 and 8 are enlarged views of a portion estimated to be a step existing on the floor surface from the measurement value group shown in FIG. 6. FIG. 7 shows relative values viewed from the
最後に、これらの関連付けされた座標点群について、各々最小二乗フィッティングを行うことで平面を算出する(STEP106)。そして、算出された平面を含む環境情報をマップ情報として表示部160に表示する(STEP107)。操縦者75は、これらの環境情報を参照しつつ、移動体10の移動する方向などを決定するとともに、演算処理部132においては、環境情報により得られた床面情報に基づいて、足裏を接地させるための歩容データを適宜修正する。
Finally, a plane is calculated by performing least square fitting for each of these associated coordinate point groups (STEP 106). Then, the environment information including the calculated plane is displayed on the
本実施形態においては、計測したデータにより表される座標の中から一対の組み合わせをランダムに抽出し、平面検知を行うため、計測したデータにより示される座標の信頼性が平面検知の精度に大きく影響を与える。したがって、前述のように、移動体前方に存在する物体の形状および位置を示す計測値群の中から、信頼性の低いデータが除去することによって、作成された平面検知を含む環境情報の精度が向上し、この環境情報を参照しつつ移動を行うことによって安定した移動を行うことができる。特に、本実施形態のような歩行動作により移動を行う移動体においては、足裏を接地させる床面上の場所を正確に求めることができるため、確実に安定した歩行を行うことができる。 In the present embodiment, a pair of combinations are randomly extracted from the coordinates represented by the measured data, and plane detection is performed. Therefore, the reliability of the coordinates indicated by the measured data greatly affects the accuracy of the plane detection. give. Therefore, as described above, the accuracy of the environmental information including the plane detection created by removing low-reliability data from the measurement value group indicating the shape and position of the object existing in front of the moving body is improved. It is possible to improve and to move stably while referring to this environmental information. In particular, in a moving body that moves by a walking motion as in this embodiment, the location on the floor where the soles are grounded can be accurately determined, and therefore, stable walking can be performed reliably.
なお、この実施の形態においては、レーザレンジセンサで計測する領域として、移動体前方に限定された例を挙げて説明しているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、移動体の後方や側方など、移動体の移動領域(床面)について、移動体近傍を中心とした移動する範囲について、広く計測を行うようにしてもよい。 In this embodiment, the area measured by the laser range sensor is described as an example limited to the front of the moving body, but the present invention is not limited to this. In other words, the moving range (floor surface) of the moving body, such as the rear or side of the moving body, may be widely measured in the range of movement around the moving body.
なお、本発明における移動体は、前述の実施形態のような、操縦者の操作により移動動作が決定されるものに限られるものではなく、自律的に移動するものであってもよい。以下に、自律的に移動を行う自律型移動体に本発明を適用した例を挙げて説明する。 Note that the moving body in the present invention is not limited to the moving body determined by the operator's operation as in the above-described embodiment, and may be autonomously moving. Hereinafter, an example in which the present invention is applied to an autonomous mobile body that moves autonomously will be described.
発明の実施形態2.
図9は、略水平状の床部上の限られた移動領域P(破線に囲まれた領域)内を、車両型の移動体200が移動する一実施形態を概略的に示すものである。図9においては、移動領域P内には特に物体が載置されていない状態を示すものとし、移動体200が移動領域P内を任意に移動することができるものとする。なお、本実施形態における移動体の各構成のうち、前述の実施形態と同様の構成については、同一または同様の符号を付してその説明を省略するものとする。
Embodiment 2 of the Invention
FIG. 9 schematically shows an embodiment in which a vehicle-
図10に示すように、移動体200は、箱型の移動体本体200aと、1対の対向する車輪211、211と、キャスタ212を備える対向2輪型の移動体であり、これらの車輪211、211、キャスタ212とで移動体本体200aを水平に支持するものである。さらに、移動体本体200aの内部には、車輪211、211をそれぞれ駆動する駆動部(モータ)213、213と、車輪の回転数を検出するためのカウンタ214と、車輪を駆動するための制御信号を作成し、駆動部213、213にその制御信号を送信する演算処理部215、およびこれらの構成要素に電力を供給するためのバッテリー216が備えられている。そして、演算処理部215内部に備えられた記憶部としてのメモリなどの記憶領域215aには、制御信号に基づいて移動体200の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するためのプログラムとともに、移動領域Pの形状および大きさ、および移動領域P内(床面上)に予め配置された物体の大きさや配置などの基本マップ情報が記憶されている。
As shown in FIG. 10, the moving
さらに、移動体本体200の前面には、移動する方向(前方)にレーザ光を照射し、そのレーザ光が対象物で反射するまでの時間を計測するセンサとしてのレーザレンジファインダ217を備えている。このレーザレンジファインダ217は、前述の実施形態において用いたものと同様であるため、その詳細な説明については省略する。なお、図10においてはレーザレンジファインダ217が移動体本体200aの前面に2つ設けられた例が示されているが、本発明はこれに限られるものではなく、単一または3つ以上のレーザレンジファインダを用いた計測を行ってもよい。
Furthermore, a
また、移動体200は、その移動した方向および距離から、自己位置を取得することができる。すなわち、前述したカウンタ214で検知された車輪211、211の回転数を演算処理部215において積算することで、移動体200の移動した距離や方向などの情報を求め、これらの情報から、移動領域内における移動体200の自己位置(オドメトリ位置)を算出する。
Moreover, the
そして、これらの自己位置取得部より得られた位置情報は、前述したレーザレンジファンダ217により得られる環境情報に基づいて適宜修正される。この位置情報を修正する手法については、詳細な説明は省略するが、レーザレンジファインダにより得られた移動領域内に存在する物体の位置情報と、記憶領域215aにおいて予め記憶された基本マップ情報とをマッチングし、マッチングの結果、移動領域内において認識した移動体の自己位置を修正する。
Then, the position information obtained from these self-position acquisition units is appropriately corrected based on the environmental information obtained by the
また、移動体本体200aの内部には、加速度センサ218が内蔵されており、移動体本体200aが移動する際に生じた加速度や、移動体本体200aに加えられた衝撃により生じる加速度の大きさを検出する。すなわち、移動体本体200aが段差等を乗り越えた場合や障害物に接触した際に生じる加速度の大きさを検出することができる。この加速度センサ218で検出された加速度は、演算処理部215に送信され、演算処理部215においては、レーザレンジファインダ217の計測する周期と、加速度センサ218の加速度を取得する時間差遅れとを考慮して、レーザレンジファインダ217が計測した瞬間の加速度を検出する。
In addition, an
このように構成された移動体200は、1対の車輪211、211の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動(旋回)、後退、その場回転(両車輪の中点を中心とした旋回)などの移動動作を行うことができる。そして、移動体200は、移動領域P内の指定された目標地点までの移動経路を自律的に作成し、その移動経路に追従するように移動することで、目標地点に到達する。なお、このような目標地点は、人間からの指示や外部に設けられたサーバ等(図示せず)からの指令にしたがって定められる。
The
さらに、移動体200は、その車輪の駆動量を制御することで、移動時の目標加速度を算出しつつ移動する。すなわち、加速時や減速時における目標速度および目標加速度を算出しつつ、車輪の駆動量を制御することで、目標地点までの経路に沿って適切な速度や加速度で移動を行う。
Furthermore, the moving
次に、記憶領域215aの内部に記憶された、移動領域Pの形状や、その内部に含まれる物体(壁などの障害物)に基づいて作成されるグリッドマップについて説明する。
Next, a grid map created based on the shape of the moving area P stored in the
演算処理部215内部に備えられた記憶領域215aに記憶された基本マップ情報には、床部1上の移動領域P全体の形状を外枠として、その内部に略一定間隔m(例えば10cm)に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップが含まれている。このグリッドマップは、移動領域Pの形状を模した外枠の内部を、略一定間隔mに配置された格子点を結ぶグリッド線を描写したものであり、このグリッド線で囲まれたグリッド単位を用いて、移動体200の自己位置に相当する場所や目標地点である移動終了点を特定するとともに、移動領域内に予め配置された物体の位置などが登録されている。なお、間隔mは、移動体200の移動可能な曲率や絶対位置を認識する精度などの条件に応じて適宜変更可能である。
In the basic map information stored in the
また、演算処理部15は、グリッドマップ上において特定された自己位置を移動始点とし、この移動始点から目標地点である移動終点までの移動経路を作成することができる。さらに移動体200は、前述のように自己位置をリアルタイムに求めつつ(例えば10[msec]毎にマップ情報上における自己の位置情報を取得)、作成された移動経路に沿って移動を行う。詳細には、移動体10は移動始点を認識し、この移動始点から目的とする移動終点までの移動経路を、所定の間隔で単一または複数の中間点をグリッドマップ上に定め、これらの中間点をつなぎ合わせることでグリッドマップ上に移動経路を作成する。また、演算処理部215は、後述するように、マップ情報上に存在する障害物を検知すると、この障害物を避けるように移動経路を修正し、修正した移動経路を新しい移動経路として特定する。この移動経路の特定手法の詳細については説明を省略するが、マップ情報上に追加された障害物の位置等を考慮した上で、現在位置から目標地点点までの新たな移動経路を作成する等の手法が好適に用いられる。
In addition, the
このように構成された移動体200は、移動領域P内に移動を行いつつ、前述したレーザレンジファインダ217を用いて移動体10の前面の環境情報を作成する。この環境情報を作成する手法については、前述の実施形態において説明した手順と同様であるため、ここでは説明を省略する。
The moving
このように構成された移動体200が、自律移動を行うための経路を作成する手順について、図11に示すフローチャートを用いて説明する。
A procedure in which the
まず、移動体200は移動開始地点である自己位置をグリッドマップ上に認識し、記憶領域215a上に記憶する(STEP201)。そして、外部からの情報などにしたがって目標地点を定め(STEP202)、現在の自己位置から目標地点までの移動経路を作成する(STEP203)。
First, the moving
次に、周囲の環境情報を作成するためにレーザレンジファインダ217により周囲に存在する物体の形状や位置を認識するための計測を行い(STEP204)、その計測値に基づいて、計測した領域に存在する物体の形状の平面検知などを行うことによって3次元的に示すマップ情報を作成する(STEP205)。このマップ情報を作成するための詳細な手順は、前述の実施形態において説明したものと同様であるため詳細な説明は省略するが、加速度センサ218により得られた加速度と、目標加速度との差が所定の閾値よりも大きい時に得られた計測値を採用しないことで、精度のよいマップ情報が得られる。
Next, in order to create the surrounding environment information, the
そして、作成された周囲の環境情報、例えば新たに生じた障害物や人間などの移動対象などの情報に基づいて、移動経路の修正が必要か否かを判断する(STEP206)。移動経路の修正が必要であれば作成された環境情報により新たな移動経路を作成し(STEP207)、新たに作成された移動経路に沿って移動を行う(STEP208)。なお、STEP206において移動経路の修正が不要と判断されれば、STEP208に進んで元の移動経路に沿って移動動作を継続する。 Then, it is determined whether or not the movement route needs to be corrected based on the created surrounding environment information, for example, information on a newly generated obstacle such as an obstacle or a person (STEP 206). If it is necessary to modify the movement route, a new movement route is created based on the created environment information (STEP 207), and movement is performed along the newly created movement route (STEP 208). If it is determined in STEP 206 that the travel route is not required to be corrected, the process proceeds to STEP 208 and the travel operation is continued along the original travel route.
そして、移動後の自己位置が目標地点か否かを判断し(STEP209)、目標地点でなければSTEP204に戻って再度環境情報の更新を行い、移動動作を継続する。なお、現在の自己位置が目標地点であると判断されれば、所定の移動動作を終了させる処理を行い(STEP210)、移動を停止する(STEP211)。このように、周囲の環境を認識する動作を所定の微小な周期で繰り返し行うことで、周囲の障害物や移動対象を確実に避けながら移動を行うことができる。 Then, it is determined whether or not the self-position after the movement is the target point (STEP 209). If it is not the target point, the process returns to STEP 204, the environment information is updated again, and the movement operation is continued. If it is determined that the current position is the target point, a process for terminating the predetermined movement operation is performed (STEP 210), and the movement is stopped (STEP 211). In this manner, by repeatedly performing the operation of recognizing the surrounding environment at a predetermined minute cycle, it is possible to move while reliably avoiding surrounding obstacles and moving objects.
なお、前述の実施形態においては、レーザレンジファインダにより取得した環境情報と、予め記憶された基本マップ情報とをマッチングし、車輪の回転数などを用いたオドメトリ法により求めた自己位置を修正すると、より好適である。 In the above-described embodiment, by matching the environmental information acquired by the laser range finder and the basic map information stored in advance, and correcting the self-position obtained by the odometry method using the rotational speed of the wheel, More preferred.
また、このような実施形態の場合、オドメトリ法による自己位置認識に代えて、移動体にディジタルカメラなどの撮像手段を設け、移動領域内に設けられたランドマークを撮像し、視覚的に認識することによって、自己位置を求めるようにしてもよい。すなわち、撮像手段により撮像したランドマークの位置と、予め記憶された基本マップ情報に含まれるランドマークの位置とを比較することによって、相対的な自己位置を正確に求めることができる。 In the case of such an embodiment, instead of self-position recognition by the odometry method, the moving body is provided with imaging means such as a digital camera, and the landmarks provided in the moving area are imaged and visually recognized. Thus, the self-position may be obtained. That is, by comparing the position of the landmark imaged by the imaging unit with the position of the landmark included in the basic map information stored in advance, the relative self-position can be obtained accurately.
さらに、自己位置を求める手段としては、これらに限定されるものではなく、移動体の絶対位置を取得する外部の手段を設けてもよい。例えば、移動体を外部から認識し、認識した結果を移動体に送信することで自己位置を相対的に求めるようにすることもできる。このような自己位置を認識する手段としては、GPSなどの既知の手段や、移動体を外部から視覚的に撮像する手段などを用いることが可能である。 Furthermore, the means for obtaining the self position is not limited to these, and an external means for obtaining the absolute position of the moving body may be provided. For example, the mobile unit can be recognized from the outside, and the recognition result can be transmitted to the mobile unit to relatively determine the self position. As means for recognizing such a self-position, it is possible to use known means such as GPS, means for visually capturing a moving body from the outside, and the like.
また、前述の実施形態においては、レーザレンジセンサにより計測した計測値を用いて環境情報を作成する例のみを示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、超音波センサなどの計測値を用いて環境情報を作成するものについても利用可能である。すなわち、計測値が移動体に作用する加速度に影響を受けるセンサを用いるものであれば、本発明を適用することが可能である。 Further, in the above-described embodiment, only an example in which environment information is created using a measurement value measured by a laser range sensor is shown, but the present invention is not limited to this, for example, an ultrasonic sensor or the like It is also possible to use those that create environmental information using measured values. That is, the present invention can be applied to any sensor that uses a sensor whose measurement value is affected by acceleration acting on the moving body.
なお、以上に説明した本発明に係る移動体、移動体におけるマップ情報作成方法および移動体における移動経路特定方法の実施の形態については、あくまでも一例であり、本発明はこれに限られるものではない。 例えば、前述した実施形態においては、移動体が記憶するマップ情報として、グリッドマップを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばマップ上の物体を特徴点(ノード)で表したトポロジーマップを用いることもできる。このようなマップを用いた場合、各特徴点(ノード)を結ぶリンクによって移動経路を作成すると好適である。 The above-described embodiments of the moving body, the map information creating method in the moving body, and the moving path specifying method in the moving body according to the present invention described above are merely examples, and the present invention is not limited thereto. . For example, in the above-described embodiment, the map information stored in the moving body has been described by taking a grid map as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, an object on the map is represented by a feature point (node). It is also possible to use a topology map represented by When such a map is used, it is preferable to create a movement route by a link connecting each feature point (node).
10,200・・・移動体
12・・・脚部
100・・・搭乗部(移動体本体)
130・・・制御部
140、218・・・加速度検出部(加速度センサ)
150、217・・・センサ(レーザレンジセンサ)
200a・・・移動体本体
211・・・車輪
P・・・移動領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,200 ... Moving
130:
150, 217 ... Sensor (Laser range sensor)
200a ... moving
Claims (9)
前記センサが計測を行ったときの移動体本体の目標加速度と、前記加速度検出部により検出された加速度との大きさとの差を算出し、算出した差に基づいてセンサにより得られた計測値の信頼性を決定するとともに、その決定された信頼性に基づいて前記計測値を修正し、修正後の計測値に基づいて環境情報を作成することを特徴とする移動体。 A movable body main body, a sensor that acquires a measurement value indicating a relative position of an object existing around the mobile body, and an acceleration detection unit that detects an acceleration acting on the movable body main body. Based on the acquired measurement value, it is a moving object that creates environmental information indicating the shape and position of an object existing in the moving region,
The difference between the target acceleration of the movable body when the sensor performs measurement and the magnitude of the acceleration detected by the acceleration detection unit is calculated, and the measurement value obtained by the sensor based on the calculated difference is calculated. A moving object characterized by determining reliability, correcting the measurement value based on the determined reliability, and creating environment information based on the corrected measurement value.
前記相対位置の計測時における加速度を検出し、検出された加速度の大きさと、目標加速度との差を算出し、算出した差の大きさに基づいて計測された相対位置の信頼性を決定するとともに、決定した信頼性に基づいて取得した計測値を修正し、修正後の計測値に基づいて環境情報を作成することを特徴とする環境情報作成方法。 An environment information creation method for obtaining a measurement value indicating a relative position of an object existing around the mobile object, and creating environment information around the mobile object based on the acquired measurement value,
The acceleration at the time of measuring the relative position is detected, the difference between the detected acceleration magnitude and the target acceleration is calculated, and the reliability of the measured relative position is determined based on the calculated difference magnitude. A method for creating environmental information, comprising correcting a measured value acquired based on the determined reliability and creating environmental information based on the corrected measured value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008011386A JP2009174898A (en) | 2008-01-22 | 2008-01-22 | Moving body and environmental information generation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008011386A JP2009174898A (en) | 2008-01-22 | 2008-01-22 | Moving body and environmental information generation method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009174898A true JP2009174898A (en) | 2009-08-06 |
Family
ID=41030157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008011386A Pending JP2009174898A (en) | 2008-01-22 | 2008-01-22 | Moving body and environmental information generation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009174898A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012185534A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Univ Of Tokyo | Three-dimensional environment restoration device, processing method therefor, and program |
JP2013088259A (en) * | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Nsk Ltd | Movement environment recognition device and method |
JP2013537651A (en) * | 2010-05-20 | 2013-10-03 | アイロボット コーポレイション | Mobile human interface robot |
JP2013537487A (en) * | 2010-05-20 | 2013-10-03 | アイロボット コーポレイション | Mobile human interface robot |
JP2017223587A (en) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・データ | Tracking object discovery device, tracking object discovery method and program |
KR101846228B1 (en) * | 2016-12-09 | 2018-04-06 | 국방과학연구소 | Driving guiding method for unmanned robot in inclined road |
JP2018116359A (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-26 | 本田技研工業株式会社 | Travel management system for autonomous mobile type robot |
WO2022239600A1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | 富士フイルム株式会社 | Information processing device, information processing method, and program |
-
2008
- 2008-01-22 JP JP2008011386A patent/JP2009174898A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013537651A (en) * | 2010-05-20 | 2013-10-03 | アイロボット コーポレイション | Mobile human interface robot |
JP2013537487A (en) * | 2010-05-20 | 2013-10-03 | アイロボット コーポレイション | Mobile human interface robot |
JP2014176966A (en) * | 2010-05-20 | 2014-09-25 | Irobot Corp | Mobile human interface robot |
JP2014195868A (en) * | 2010-05-20 | 2014-10-16 | アイロボット コーポレイション | Method of operating mobile robot to follow person |
JP2012185534A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Univ Of Tokyo | Three-dimensional environment restoration device, processing method therefor, and program |
JP2013088259A (en) * | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Nsk Ltd | Movement environment recognition device and method |
JP2017223587A (en) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・データ | Tracking object discovery device, tracking object discovery method and program |
KR101846228B1 (en) * | 2016-12-09 | 2018-04-06 | 국방과학연구소 | Driving guiding method for unmanned robot in inclined road |
JP2018116359A (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-26 | 本田技研工業株式会社 | Travel management system for autonomous mobile type robot |
US10649467B2 (en) | 2017-01-16 | 2020-05-12 | Honda Motor Co., Ltd. | Operation management system for autonomous mobile robots |
WO2022239600A1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | 富士フイルム株式会社 | Information processing device, information processing method, and program |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009174898A (en) | Moving body and environmental information generation method | |
JP5510081B2 (en) | Obstacle avoidance support device, obstacle avoidance support method, and moving object | |
US8873831B2 (en) | Walking robot and simultaneous localization and mapping method thereof | |
JP5310285B2 (en) | Self-position estimation apparatus and self-position estimation method | |
JP6052045B2 (en) | Autonomous mobile | |
WO2014178272A1 (en) | Autonomous moving body | |
JP2009031884A (en) | Autonomous mobile body, map information creation method in autonomous mobile body and moving route specification method in autonomous mobile body | |
JP5278283B2 (en) | Autonomous mobile device and control method thereof | |
JP4738472B2 (en) | Mobility control device having obstacle avoidance function | |
Chestnutt et al. | Biped navigation in rough environments using on-board sensing | |
JP2011209845A (en) | Autonomous mobile body, self-position estimation method and map information creation system | |
KR20130049610A (en) | Mobile object and walking robot | |
JP5067215B2 (en) | Mobile robot and environmental map generation method | |
JP5065206B2 (en) | Mobile body, inverted mobile body, and control method thereof | |
WO2015137169A1 (en) | Terrain determination device, legged mobile robot, robot system, control method for legged mobile robot, and control method for robot system | |
JP2009136987A (en) | Mobile robot and method of correcting floor surface shape data | |
JP2009136995A (en) | Target route setting support system | |
Hildebrandt et al. | Real-time pattern generation among obstacles for biped robots | |
JP2009258779A (en) | Mobile robot and footprint planning method | |
KR20170138977A (en) | Walking robot and simultaneous localization and mapping method thereof | |
JP4678007B2 (en) | Environmental map generation method and mobile robot | |
JP2007190654A (en) | Leg-wheel robot | |
JP2010061483A (en) | Self-traveling moving object and method for setting target position of the same | |
US20230166728A1 (en) | Traveling body and non-transitory recording medium | |
JP5895682B2 (en) | Obstacle detection device and moving body equipped with the same |