JP2010061293A - Route searching device, route searching method, and route searching program - Google Patents

Route searching device, route searching method, and route searching program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily search for a movement route on which a moving object can move while avoiding an obstacle, and to search for a movement route which enables the route length thereof and expected arrival time of the moving object to an optional spot on the route to be easily calculated. <P>SOLUTION: A route searching device includes: a searching space generation part 20 which sets a movement inhibition region with an obstacle present in a movement region as a center, and generates the shape of the outer periphery of the set movement inhibition region by using a graphic having prescribed curvature set based on the moving speed of an autonomous moving object 10; and a route searching part 21 which searches a route based on the moving speed of the autonomous moving object 10 from route candidates obtained by connecting the tangent of the movement inhibition area with the outer periphery of the movement inhibition region, and which, when the result of the route searching shows that the autonomous moving object passes on the outer periphery of the movement inhibition area, regards the movement route section excluding the outer periphery of the movement inhibition area as a tangent and regards the movement route section on the outer periphery of the movement inhibition area as the movement route following the graphic among the movement routes. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は経路探索装置、経路探索方法、及び経路探索プログラムに関する。   The present invention relates to a route search device, a route search method, and a route search program.

近年、屋内や屋外の限られたエリアなどの所定の移動領域を自律的に移動する、いわゆる自律移動体としての車両や歩行ロボットなどが開発されている。このような自律移動体を移動させるためには、移動領域内での自律移動体の自己位置を認識させると共に、自律移動体が移動しようとする移動経路を予め又はリアルタイムに作成する必要がある。   In recent years, vehicles and walking robots as so-called autonomous moving bodies that autonomously move in a predetermined movement area such as a limited area indoors or outdoors have been developed. In order to move such an autonomous mobile body, it is necessary to recognize the self-position of the autonomous mobile body in the movement area and to create a movement route on which the autonomous mobile body is to move in advance or in real time.

自律移動体の移動経路作成方法としては、等間隔のグリッドを保持したグリッドマップを用いて経路探索を行う方法が良く知られている。即ち、このようなグリッドマップ上に、移動始点及び移動終点を配置し、経路探索アルゴリズム(A*探索アルゴリズムなど)により経路の全探索を行う。ここで、探索した経路は線分の組合せであるため、そのままでは自律移動体は経路に追従することができない。このため、その探索した経路を滑らかな曲線経路へと修正する処理が行われる(例えば特許文献1など)。
特開2007−257094号公報
As a method for creating a moving route of an autonomous mobile body, a method of performing a route search using a grid map holding an equally spaced grid is well known. That is, a movement start point and a movement end point are arranged on such a grid map, and a full route search is performed by a route search algorithm (A * search algorithm or the like). Here, since the searched route is a combination of line segments, the autonomous mobile body cannot follow the route as it is. For this reason, the process which correct | amends the searched path | route to the smooth curve path | route is performed (for example, patent document 1 etc.).
JP 2007-257094 A

上述したように、従来の技術では、グリッドマップ上において探索した経路はそのままでは自律移動体が追従可能な経路とはならない。このため、自律移動体が追従可能な経路となるように円滑化処理を加える必要がある。しかしながら、この処理は以下の問題点を発生させる。   As described above, in the conventional technique, the route searched on the grid map is not a route that can be followed by the autonomous mobile body. For this reason, it is necessary to add a smoothing process so that it becomes a path | route which an autonomous mobile body can track. However, this process causes the following problems.

まず、円滑化処理後の経路は、処理前の経路と同等の安全性を保証しているとは限らないという点が挙げられる。これは、線分の繰り返しで表現されるグリッド経路に対して円滑化処理を施すことにより、グリッド間を通過するような経路が生成される。このように新たに経路が生成された場合には、障害物との衝突判定を行ってはいないために、障害物と衝突(接触)する危険性が残るためである。   First, it can be mentioned that the route after the smoothing process does not always guarantee the same safety as the route before the process. In this method, a smoothing process is performed on the grid path expressed by repeating the line segment, thereby generating a path that passes between the grids. This is because, when a new route is generated in this way, the collision with the obstacle is not determined, so that there is a risk of collision (contact) with the obstacle.

また、円滑化処理前の経路が最短であることは探索アルゴリズムの性質から保証することができるものの、処理後の経路が最短であるとは限らないという点が挙げられる。これは、経路の円滑化処理には、経路の最短性を保証する処理が含まれていないためである。   In addition, although the shortest route before the smoothing process can be guaranteed from the nature of the search algorithm, the route after the processing is not always the shortest. This is because the route smoothing process does not include a process for guaranteeing the shortest path.

さらにまた、円滑化処理後の経路について、その経路長を正確に計算することができないため、各地点における自律移動体の到達時間を計算することが困難であるという点が挙げられる。これは、滑らかにした後の経路は非線形に表現されるものが多く、経路長の計算が難しいためである。   Furthermore, since the route length cannot be accurately calculated for the route after the smoothing process, it is difficult to calculate the arrival time of the autonomous mobile body at each point. This is because the route after smoothing is often expressed non-linearly and it is difficult to calculate the route length.

このように、従来の技術は、グリッドマップ上において経路探索を行い、さらに、経路に円滑化処理を加えるという二段階の処理を経ることで、上述した様々な問題点を有するものであった。従って、移動体が障害物を回避して移動可能な移動経路を容易に探索すると共に、その経路長、及び経路上の任意地の点までの到着予想時刻を容易に計算可能な移動経路を探索することができる経路探索技術が強く求められている。   As described above, the conventional technique has the above-described various problems by performing a two-step process of searching for a route on a grid map and further applying a smoothing process to the route. Therefore, the moving body can easily search for a moving route that can move while avoiding an obstacle, and can also search for a moving route that can easily calculate the route length and the estimated arrival time to any point on the route. There is a strong demand for route search technology that can do this.

従って、本発明は、移動体が障害物を回避して移動可能な移動経路を容易に探索すると共に、その経路長、及び経路上の任意地の点までの到着予想時刻を容易に計算可能な移動経路を探索することができる経路探索装置、経路探索方法、及び経路探索プログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can easily search for a moving route in which the moving body can avoid the obstacle and can easily calculate the route length and the estimated arrival time to any point on the route. An object of the present invention is to provide a route search device, a route search method, and a route search program capable of searching for a moving route.

本発明に係る経路探索装置は、移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索装置であって、前記移動領域内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域の外周の形状を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成する探索空間生成部と、前記移動禁止領域の接線と前記移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、前記自律移動体の移動速度に基づいて経路探索を行い、当該経路探索の結果、前記自律移動体が前記移動禁止領域の外周上を通過する場合には、前記移動経路のうち、前記移動禁止領域の外周を除く移動経路部分を前記接線とし、前記移動禁止領域の外周上の移動経路部分を前記図形に従う移動経路とする経路探索部とを有するものである。   A route search device according to the present invention is a route search device that starts a movement from a movement start point existing in a movement region and searches for a movement route of an autonomous mobile body that reaches a movement end point existing in the movement region. A figure having a predetermined curvature in which a movement prohibited area is set around an obstacle existing in the movement area, and the shape of the outer periphery of the set movement prohibited area is set based on the moving speed of the autonomous mobile body A search space generation unit that generates a path from a route candidate formed by connecting a tangent of the movement prohibited area and an outer periphery of the movement prohibited area, based on the moving speed of the autonomous mobile body, As a result of the route search, when the autonomous mobile body passes on the outer periphery of the movement prohibited area, the movement path portion excluding the outer periphery of the movement prohibited area is set as the tangent line, and the movement prohibited area A movement path portion on the outer periphery of those having a route searching unit for a moving path according to the figure.

これにより、障害物との衝突を回避する移動経路を探索することができる。また、探索された移動経路は、移動禁止領域の接線と所定の曲率に従った移動禁止領域の外周とから構成されるため、移動経路に対してさらなる円滑化処理を必要としない。即ち、探索された移動経路を滑らかな経路へと修正する処理を別途必要としないため、移動体は探索された移動経路をそのまま移動することができる。また、このように構成された移動経路は、経路長を容易かつ正確に算出することができるため、経路上の各地点における自律移動体の到達時間を算出することが可能となる。従って、移動体が障害物を回避して移動可能な移動経路を容易に探索すると共に、その経路長、及び経路上の任意地の点までの到着予想時刻を容易に計算可能な移動経路を探索することができる。   Thereby, it is possible to search for a movement route that avoids a collision with an obstacle. Further, since the searched movement path is composed of the tangent line of the movement prohibition area and the outer periphery of the movement prohibition area in accordance with a predetermined curvature, no further smoothing processing is required for the movement path. In other words, since a separate process for correcting the searched movement route to a smooth route is not required, the mobile body can move the searched movement route as it is. Further, since the travel route configured as described above can easily and accurately calculate the route length, it is possible to calculate the arrival time of the autonomous mobile body at each point on the route. Therefore, the moving body can easily search for a moving route that can move while avoiding an obstacle, and can also search for a moving route that can easily calculate the route length and the estimated arrival time to any point on the route. can do.

また、前記図形は、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する円であるか、又は、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する複数の円と当該複数の円間の共通接線とからなる図形とすると好適である。図形を例えばこのような構成とすることで、移動禁止領域の外周の長さを容易かつ正確に計算することができる。   Further, the figure is a circle having a predetermined curvature set based on the moving speed of the autonomous mobile body, or a plurality of circles having a predetermined curvature set based on the moving speed of the autonomous mobile body And a common tangent line between the plurality of circles. For example, when the figure has such a configuration, the length of the outer periphery of the movement prohibited area can be calculated easily and accurately.

さらにまた、前記経路探索部は、前記移動始点と前記移動禁止領域との共通接線の長さと、前記移動禁止領域の外周における前記接線の接点間の外周の長さと、前記移動禁止領域間の共通接線の長さと、前記移動禁止領域と前記移動終点との共通接線の長さと、前記自律移動体の移動速度とから、前記自律移動体による前記経路候補の移動時間を算出し、当該算出した移動時間が最小となる経路候補を前記移動経路として経路探索を行うと好適である。   Furthermore, the route search unit may include a length of a common tangent line between the movement start point and the movement prohibited area, a length of an outer circumference between contact points of the tangent at an outer circumference of the movement prohibited area, and a common area between the movement prohibited areas. The movement time of the route candidate by the autonomous mobile body is calculated from the length of the tangent line, the length of the common tangent line between the movement prohibited area and the movement end point, and the movement speed of the autonomous mobile body, and the calculated movement It is preferable that the route search is performed using the route candidate having the shortest time as the travel route.

また、前記探索空間生成部は、前記生成した移動禁止領域の外周部分が他の前記移動禁止領域の外周部分と互いに重複する場合に、これら移動禁止領域間の配置関係に基づいて、前記生成した移動禁止領域の外周部分が前記経路候補を構成するか否かを判定し、前記生成した移動禁止領域の外周部分が前記経路候補を構成しないものと判定した場合には、前記生成した移動禁止領域の外周部分から、当該経路候補を構成しないものと判定した移動禁止領域の外周部分を除外するようにしてもよい。これにより、経路候補となりえない移動禁止領域の外周部分を除外することで、より効率的に経路探索を行うことができる。   Further, the search space generation unit generates the generation based on the arrangement relationship between the movement prohibited areas when the outer peripheral part of the generated movement prohibited area overlaps with the outer peripheral part of the other movement prohibited area. It is determined whether or not an outer peripheral part of the movement prohibited area constitutes the route candidate, and when it is determined that an outer peripheral part of the generated movement prohibited area does not constitute the route candidate, the generated movement prohibited area The outer peripheral portion of the movement prohibited area that is determined not to constitute the route candidate may be excluded from the outer peripheral portion. Accordingly, the route search can be performed more efficiently by excluding the outer peripheral portion of the movement prohibited area that cannot be a route candidate.

さらにまた、前記経路探索部は、前記移動禁止領域の接線のうち、他の前記移動禁止領域と重複する接線を前記経路候補から除外するようにしてもよい。これにより、経路候補となりえない移動禁止領域の接線を除外することで、より効率的に経路探索を行うことができる。   Furthermore, the route search unit may exclude, from the route candidates, tangents that overlap with other movement prohibited regions among the tangents of the movement prohibited region. As a result, the route search can be performed more efficiently by excluding the tangent of the movement prohibited area that cannot be a route candidate.

また、前記経路探索部は、移動障害物の将来位置を算出し、当該算出した移動障害物の将来位置に基づいて移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域が前記経路候補と重なる場合には、前記移動障害物の移動禁止領域の接線と前記移動障害物の移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補をさらに用いて、前記移動障害物の移動禁止領域の外周上を通過するように経路探索を行うと好適である。これにより、移動領域内に移動障害物が存在する場合においても、移動障害物を回避した移動経路を探索することができる。   Further, the route search unit calculates a future position of the moving obstacle, sets a movement prohibited area based on the calculated future position of the moving obstacle, and the set movement prohibited area overlaps the route candidate Further using a route candidate formed by connecting a tangent line of the movement-inhibited area of the moving obstacle to the outer periphery of the movement-inhibited area of the moving obstacle, and passing on the outer circumference of the movement-inhibited area of the moving obstacle. It is preferable to perform a route search as described above. Thereby, even when a moving obstacle exists in the moving area, it is possible to search for a moving route that avoids the moving obstacle.

さらにまた、前記経路探索部は、前記移動障害物の移動禁止領域の外周を通過する場合に、前記移動障害物の移動方向に対して後方の外周上を通過するように経路探索を行うようにしてもよい。これにより、移動障害物の移動方向の前方を移動せず回避するため、より安全な移動経路を探索することができる。   Furthermore, when the route search unit passes the outer periphery of the movement prohibited area of the moving obstacle, the route search unit performs a route search so as to pass on the outer periphery behind the moving obstacle. May be. Thereby, since it avoids without moving ahead of the moving direction of a moving obstacle, a safer movement route can be searched.

また、前記経路探索部は、移動障害物の将来位置を算出し、当該算出した移動障害物の将来位置に基づいて移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域が前記経路候補と重なる場合には、前記経路候補上において前記移動障害物の移動禁止領域と前記自律移動体との間に、前記自律移動体の移動速度を所定の速度へと減速指示する減速ノードを設定し、当該設定した減速ノードを用いて経路探索を行うと好適である。これにより、移動障害物の移動に応じた新たな移動経路を探索せずに済み、自律移動体を減速させるのみで移動障害物との回避が可能な移動経路を探索することができる。   Further, the route search unit calculates a future position of the moving obstacle, sets a movement prohibited area based on the calculated future position of the moving obstacle, and the set movement prohibited area overlaps the route candidate Is configured to set a deceleration node for instructing to decelerate the moving speed of the autonomous moving body to a predetermined speed between the movement prohibited area of the moving obstacle and the autonomous moving body on the route candidate. It is preferable to perform a route search using the reduced deceleration node. Thereby, it is not necessary to search for a new movement route according to the movement of the moving obstacle, and it is possible to search for a movement route that can be avoided from the moving obstacle only by decelerating the autonomous mobile body.

さらにまた、前記移動禁止領域の接線と当該移動禁止領域との接続を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定したクロソイド曲線により接続すると好適である。これにより、移動禁止領域の接線と移動禁止領域との接点においても、自律移動体は移動経路の追従性を維持しながら移動することができる。   Furthermore, it is preferable that the tangent of the movement prohibited area and the movement prohibited area are connected by a clothoid curve set based on the moving speed of the autonomous mobile body. Thereby, the autonomous mobile body can move while maintaining the followability of the movement path even at the contact point between the tangent line of the movement prohibited area and the movement prohibited area.

また、前記探索空間生成部は、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した大きさの図形と、前記自律移動体自体の大きさに対して所定の安全距離を加算して設定した大きさの図形とから、より大きな値の図形を選択し、当該選択した図形を前記所定の曲率を有する図形として用いると好適である。これにより、自律移動体の移動速度に基づく移動経路の追従性と、衝突回避を重視する移動経路の安全性とを考慮した移動経路を探索することができる。   In addition, the search space generation unit adds a predetermined safe distance to the figure having a size set based on the moving speed of the autonomous mobile body and the size of the autonomous mobile body itself. It is preferable to select a figure having a larger value from the figure and use the selected figure as the figure having the predetermined curvature. As a result, it is possible to search for a movement route in consideration of the followability of the movement route based on the movement speed of the autonomous mobile body and the safety of the movement route that places importance on collision avoidance.

さらにまた、前記探索空間生成部は、前記移動領域内に占める前記障害物の範囲が所定の範囲以上である場合に、当該移動領域を四分割し、当該四分割処理を繰り返すことにより、四分割処理後の移動領域内に占める前記障害物の範囲が前記所定の範囲よりも小さな移動領域を算出し、当該算出した移動領域を探索空間として用いると好適である。これにより、自律移動体の移動に応じて経路探索の対象とする移動領域を限定することで、計算時間を削減することができる。従って、広大な探索空間においても経路探索を実現することができる。   Furthermore, the search space generation unit divides the movement area into four when the range of the obstacle in the movement area is equal to or greater than a predetermined range, and repeats the four-division process, thereby It is preferable to calculate a movement area in which the range of the obstacle occupying the movement area after processing is smaller than the predetermined range, and use the calculated movement area as a search space. Thereby, calculation time can be reduced by limiting the movement area | region used as the object of a route search according to a movement of an autonomous mobile body. Therefore, the route search can be realized even in a vast search space.

また、前記移動領域は3次元の領域であり、前記探索空間生成部は、3次元形状の障害物を中心とする移動禁止領域の外周の形状を、所定の曲率を有する3次元形状の図形を用いて生成すると好適である。このように、2次元空間に限定されず、3次元空間においても経路探索を行うことで、例えばマニピュレータなどの軌道計算にも適用することができる。   In addition, the movement area is a three-dimensional area, and the search space generation unit converts a shape of the outer periphery of the movement prohibition area centered on a three-dimensional obstacle into a three-dimensional figure having a predetermined curvature. It is preferable to generate by using. Thus, the present invention is not limited to the two-dimensional space, and can be applied to trajectory calculation of a manipulator, for example, by performing a route search in the three-dimensional space.

さらにまた、前記移動領域における前記障害物の配置位置に応じて、前記図形の大きさを設定すると好適である。これにより、ユーザーの意図を反映させた移動経路を探索することができる。   Furthermore, it is preferable that the size of the figure is set according to the arrangement position of the obstacle in the moving area. Thereby, it is possible to search for a movement route reflecting the user's intention.

また、本発明は方法としても具現化され、本発明に係る経路探索方法は、移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索方法であって、前記移動領域内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域の外周の形状を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成し、前記移動禁止領域の接線と前記移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、前記自律移動体の移動速度に基づいて経路探索を行い、当該経路探索の結果、前記自律移動体が前記移動禁止領域の外周上を通過する場合には、前記移動経路のうち、前記移動禁止領域の外周を除く移動経路部分を前記接線とし、前記移動禁止領域の外周上の移動経路部分を前記図形に従う移動経路とするものである。   In addition, the present invention is also embodied as a method, and the route search method according to the present invention starts moving from a movement start point existing in the movement area and reaches the movement end point existing in the movement area. A path search method for searching for a movement path of a vehicle, wherein a movement prohibited area is set around an obstacle existing in the movement area, and the shape of the outer periphery of the set movement prohibited area is set to move the autonomous mobile body. Based on the moving speed of the autonomous mobile body from a route candidate generated using a figure having a predetermined curvature set based on the speed and connecting a tangent line of the movement prohibited area and the outer periphery of the movement prohibited area When the autonomous mobile body passes on the outer periphery of the movement prohibited area as a result of the route search, the movement route portion excluding the outer periphery of the movement prohibited area is selected from the movement route. Tangent And, a movement path portion on the outer periphery of the movement inhibition region in which the movement path according to the figure.

これにより、障害物との衝突を回避する移動経路を探索することができる。また、探索された移動経路は、移動禁止領域の接線と所定の曲率に従った移動禁止領域の外周とから構成されるため、移動経路に対してさらなる円滑化処理を必要としない。即ち、探索された移動経路を滑らかな経路へと修正する処理を別途必要としないため、移動体は探索された移動経路をそのまま移動することができる。また、このように構成された移動経路は、経路長を容易かつ正確に算出することができるため、経路上の各地点における自律移動体の到達時間を算出することが可能となる。従って、移動体が障害物を回避して移動可能な移動経路を容易に探索すると共に、その経路長、及び経路上の任意地の点までの到着予想時刻を容易に計算可能な移動経路を探索することができる。   Thereby, it is possible to search for a movement route that avoids a collision with an obstacle. Further, since the searched movement path is composed of the tangent line of the movement prohibition area and the outer periphery of the movement prohibition area in accordance with a predetermined curvature, no further smoothing processing is required for the movement path. In other words, since a separate process for correcting the searched movement route to a smooth route is not required, the mobile body can move the searched movement route as it is. Further, since the travel route configured as described above can easily and accurately calculate the route length, it is possible to calculate the arrival time of the autonomous mobile body at each point on the route. Therefore, the moving body can easily search for a moving route that can move while avoiding an obstacle, and can also search for a moving route that can easily calculate the route length and the estimated arrival time to any point on the route. can do.

また、本発明はプログラムとしても具現化され、本発明に係る経路探索プログラムは、移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索プログラムであって、コンピュータに対して、前記移動領域内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域の外周の形状を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成するステップと、前記移動禁止領域の接線と前記移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、前記自律移動体の移動速度に基づいて経路探索を行い、当該経路探索の結果、前記自律移動体が前記移動禁止領域の外周上を通過する場合には、前記移動経路のうち、前記移動禁止領域の外周を除く移動経路部分を前記接線とし、前記移動禁止領域の外周上の移動経路部分を前記図形に従う移動経路とするステップとを実行させるものである。   The present invention is also embodied as a program, and the route search program according to the present invention starts moving from a movement start point existing in the movement area and reaches an end point of movement existing in the movement area. A path search program for searching for a movement path of a computer, wherein a movement prohibition area is set around an obstacle existing in the movement area for a computer, and an outer periphery shape of the set movement prohibition area is The step of generating using a figure having a predetermined curvature set based on the moving speed of the autonomous moving body, and the route candidate formed by connecting the tangent of the movement prohibited area and the outer periphery of the movement prohibited area, When a route search is performed based on the moving speed of the moving body, and the autonomous moving body passes on the outer periphery of the movement prohibited area as a result of the route search, It said moving and said tangential movement path portion excluding the outer periphery of the prohibited area is a moving path portion on the outer periphery of the movement inhibition area which and a step of the movement path according to the figure.

これにより、移動体が障害物を回避して移動可能な移動経路を容易に探索すると共に、その経路長、及び経路上の任意地の点までの到着予想時刻を容易に計算可能な移動経路を探索することができる。   As a result, the moving body can easily search for a moving route that can move while avoiding an obstacle, and can easily calculate the route length and the expected arrival time to any point on the route. Can be explored.

本発明によれば、移動体が障害物を回避して移動可能な移動経路を容易に探索することができると共に、その経路長、及び経路上の任意地の点までの到着予想時刻を容易に計算可能な移動経路を探索することができる経路探索装置、経路探索方法、及び経路探索プログラムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to easily search for a moving route in which a moving body can avoid an obstacle, and to easily determine the route length and the estimated arrival time to a point on the route. It is possible to provide a route search device, a route search method, and a route search program that can search for a computable travel route.

発明の実施の形態1.
本実施の形態1に係る経路探索装置は、まず、移動領域内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定する。ここで、設定した移動禁止領域の外周の形状を、自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成する。そして、経路探索装置は、移動禁止領域の接線と移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、自律移動体の移動速度に基づいて経路探索を行う。経路探索の結果、自律移動体が移動禁止領域の外周上を通過する場合には、経路探索装置は、移動経路のうち、移動禁止領域の外周を除く移動経路部分を接線とし、移動禁止領域の外周上の移動経路部分を図形に従う移動経路とする。自律移動体は、探索した移動経路を参照して、移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、移動領域内に存在する移動終点に到達する。
Embodiment 1 of the Invention
The route search apparatus according to the first embodiment first sets a movement prohibited area centering on an obstacle present in the movement area. Here, the outer peripheral shape of the set movement prohibited area is generated using a figure having a predetermined curvature set based on the moving speed of the autonomous mobile body. Then, the route search device searches for a route based on the moving speed of the autonomous mobile body from a route candidate formed by connecting the tangent of the movement prohibited region and the outer periphery of the movement prohibited region. As a result of the route search, when the autonomous mobile body passes on the outer periphery of the movement prohibited region, the route search device uses the movement route portion of the movement route excluding the outer periphery of the movement prohibited region as a tangent, Let the movement path part on the outer periphery be a movement path according to the figure. The autonomous mobile body refers to the searched movement route, starts moving from the movement start point existing in the movement area, and reaches the movement end point existing in the movement area.

このようにして探索された移動経路は、移動禁止領域の接線と所定の曲率に従った移動禁止領域の外周とから構成されるため、移動経路に対してさらなる円滑化処理を必要としない。即ち、探索された移動経路を滑らかな経路へと修正する処理を別途必要としないため、移動体は探索された移動経路をそのまま移動することができる。また、このように構成された移動経路は、経路長を容易かつ正確に算出することができるため、経路上の各地点における自律移動体の到達時間を算出することが可能となる。従って、移動体が障害物を回避して移動可能な移動経路を容易に探索すると共に、その経路長、及び経路上の任意地の点までの到着予想時刻を容易に計算可能な移動経路を探索することができる。   Since the travel path searched in this way is composed of the tangent line of the travel prohibition area and the outer periphery of the travel prohibition area according to a predetermined curvature, no further smoothing processing is required for the travel path. In other words, since a separate process for correcting the searched movement route to a smooth route is not required, the mobile body can move the searched movement route as it is. Further, since the travel route configured as described above can easily and accurately calculate the route length, it is possible to calculate the arrival time of the autonomous mobile body at each point on the route. Therefore, the moving body can easily search for a moving route that can move while avoiding an obstacle, and can also search for a moving route that can easily calculate the route length and the estimated arrival time to any point on the route. can do.

以下、図面を参照しながら本実施の形態1に係る経路探索装置について説明する。図1は、移動領域としての床部1上の限られたエリアP(破線に囲まれた領域)を、自律移動体としての車両10が制御部15からの信号により移動する自律移動体制御システム100の一実施形態を概略的に示すものである。図1では、床部1上のエリアP上に物体は表記されていないが、既知の固定障害物及び外界センサにより検知された固定障害物や移動障害物が存在し、車両10はこれらの障害物を回避する必要がある。   Hereinafter, the route search apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an autonomous mobile body control system in which a vehicle 10 as an autonomous mobile body moves in a limited area P (area surrounded by a broken line) on a floor 1 as a mobile area by a signal from a control unit 15. 1 schematically illustrates one embodiment of 100. In FIG. 1, objects are not shown on the area P on the floor portion 1, but there are known fixed obstacles and fixed obstacles and moving obstacles detected by an external sensor, and the vehicle 10 detects these obstacles. There is a need to avoid things.

図2に示すように、車両10は、箱型の車両本体10aと、1対の対向する車輪11と、キャスタ12を備える対向2輪型の車両であり、これらの車輪11、キャスタ12とで車両本体10aを水平に支持するものである。さらに、車両本体10aの内部には、車輪11をそれぞれ駆動する駆動部(モータ)13と、車輪の回転数を検出するためのカウンタ14と、車輪を駆動するための制御信号を作成し、駆動部13にその制御信号を送信する制御部15が備えられている。そして、制御部15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15aには、制御信号に基づいて車両10の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するための制御プログラムが記録されている。前述の移動速度や移動距離などは、カウンタ14で検知された車輪11の回転数に基づいて求められている。   As shown in FIG. 2, the vehicle 10 is an opposed two-wheel vehicle including a box-shaped vehicle main body 10 a, a pair of opposed wheels 11, and casters 12. The vehicle body 10a is supported horizontally. Further, a drive unit (motor) 13 for driving the wheels 11, a counter 14 for detecting the number of rotations of the wheels, and a control signal for driving the wheels are generated and driven inside the vehicle body 10 a. The control part 15 which transmits the control signal to the part 13 is provided. A control program for controlling the moving speed, moving direction, moving distance, etc. of the vehicle 10 based on the control signal is recorded in a storage area 15a such as a memory as a storage unit provided in the control unit 15. ing. The moving speed, moving distance, etc. described above are obtained based on the number of rotations of the wheel 11 detected by the counter 14.

また、車両本体10aの前面には、移動する方向に現れた障害物等を認識するための外界センサ16が固定されており、この外界センサ16で認識した画像や映像等の情報が制御部15に入力された結果、制御プログラムに従って車両の移動する方向や速度等が決定される。外界センサ16は、障害物等において反射されたレーザを検知するセンサや、CCDカメラにより構成することができる。   In addition, an external sensor 16 for recognizing an obstacle or the like appearing in the moving direction is fixed on the front surface of the vehicle main body 10a, and information such as an image and a video recognized by the external sensor 16 is controlled by the control unit 15. As a result, the moving direction and speed of the vehicle are determined according to the control program. The external sensor 16 can be configured by a sensor that detects a laser reflected by an obstacle or the like, or a CCD camera.

さらに、車両本体10aの上面には、自己位置を認識するためのアンテナ17が備えられており、例えば図示しないGPS等からの位置情報を受け取り、制御部15においてその位置情報を解析することにより、自己の位置を正確に認識することができる。   Furthermore, the upper surface of the vehicle body 10a is provided with an antenna 17 for recognizing its own position. For example, by receiving position information from a GPS or the like (not shown) and analyzing the position information in the control unit 15, It is possible to accurately recognize its own position.

このように構成された車両10は、1対の車輪11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、車両10は、外部からの移動場所を指定する制御部15からの指令にしたがって、エリアP内の指定された目的地までの移動経路を作成し、その移動経路に追従するように移動することで、目的地に到達する。   The vehicle 10 configured in this way independently controls the drive amount of the pair of wheels 11 so that the vehicle travels straight, moves in a curve (turns), moves backward, and rotates on the spot (centering on the midpoint of both wheels). It is possible to perform a movement operation such as turning. Then, the vehicle 10 creates a movement route to the designated destination in the area P in accordance with a command from the control unit 15 that designates a movement location from the outside, and moves so as to follow the movement route. In order to reach the destination.

制御部15内部に備えられた記憶領域15aには、床部1上のエリアP全体の形状に、略一定間隔d(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記憶されている。障害物の存在の有無を示す障害物情報が、予め又はリアルタイムに各グリッドに対して設定される。制御部15は、グリッドマップ上において特定される自己位置を移動始点として、目的地である移動終点までの移動経路を作成し、作成された移動経路に従って移動を行う。   In the storage area 15a provided inside the control unit 15, grid lines that connect lattice points arranged at substantially constant intervals d (for example, 10 cm) are virtually depicted in the shape of the entire area P on the floor portion 1. The grid map obtained by this is stored. Obstacle information indicating the presence or absence of an obstacle is set for each grid in advance or in real time. The control unit 15 creates a movement route from the self-position specified on the grid map to the movement start point to the movement end point that is the destination, and moves according to the created movement route.

図3は、制御部15が有する経路探索機能の構成を示すブロック図である。制御部15は、探索空間生成部20と、経路探索部21と、経路データ22と、自己位置計算部23と、障害物位置データ24とを有する。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the route search function that the control unit 15 has. The control unit 15 includes a search space generation unit 20, a route search unit 21, route data 22, a self-position calculation unit 23, and obstacle position data 24.

障害物位置データ24は、エリア内に存在する障害物の位置情報である。尚、障害物の位置情報は、ユーザーが予め登録してもよいし、前述したように外界センサ16により取得してもよい。例えば、車両10の移動する領域の図面などからユーザーが障害物位置情報を予め登録してもよいし、車両10に備えたレーザレンジセンサなどの測距センサにより障害物を検出した後、グリッドマップに障害物位置情報を登録するようにしてもよい。   The obstacle position data 24 is position information of obstacles existing in the area. The position information of the obstacle may be registered in advance by the user, or may be acquired by the external sensor 16 as described above. For example, the user may register obstacle position information in advance from a drawing of a moving area of the vehicle 10, or the grid map after detecting an obstacle by a distance measuring sensor such as a laser range sensor provided in the vehicle 10. Obstacle position information may be registered in.

自己位置計算部23は、前述のように、GPS等から得られた車両10の位置情報を、このグリッドマップ上における自己の位置に置き換えて、グリッドマップ上における自己位置として認識する。グリッドマップ上において、車両10の自己位置に相当する場所、目的地である移動終了点、及び移動終了点における車両10の移動方向が特定される。   As described above, the self-position calculating unit 23 replaces the position information of the vehicle 10 obtained from the GPS or the like with its own position on the grid map and recognizes it as the self-position on the grid map. On the grid map, the location corresponding to the vehicle's own position, the movement end point that is the destination, and the movement direction of the vehicle 10 at the movement end point are specified.

探索空間生成部20は、グリッドマップ内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定する。ここで、探索空間生成部20は、設定した移動禁止領域の外周の形状を、車両10の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成する。   The search space generation unit 20 sets a movement prohibited area centering on an obstacle present in the grid map. Here, the search space generation unit 20 generates the shape of the outer periphery of the set movement prohibited area using a figure having a predetermined curvature set based on the moving speed of the vehicle 10.

経路探索部21は、移動禁止領域の接線と移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、車両10の移動速度に基づいて経路探索を行う。ここで、経路探索部21は、経路探索の結果、車両10が移動禁止領域の外周上を通過する場合には、移動経路のうち、移動禁止領域の外周を除く移動経路部分を接線とし、移動禁止領域の外周上の移動経路部分を図形に従う移動経路とする。そして、経路探索部21は、探索した移動経路を経路データ22として記憶する。制御部15は、探索された経路データ22に従って、車両10の移動を制御する。   The route search unit 21 performs a route search based on the moving speed of the vehicle 10 from a route candidate formed by connecting the tangent line of the movement prohibited region and the outer periphery of the movement prohibited region. Here, when the vehicle 10 passes on the outer periphery of the movement prohibited area as a result of the route search, the route search unit 21 uses the movement route portion excluding the outer periphery of the movement prohibited area as a tangent to move. The moving path portion on the outer periphery of the prohibited area is set as a moving path according to the figure. The route search unit 21 stores the searched travel route as route data 22. The control unit 15 controls the movement of the vehicle 10 according to the searched route data 22.

続いて、制御部15が有する経路探索機能について、図4に示すフローチャートと図5乃至14を用いて説明する。図4は、制御部15による経路探索処理を示すフローチャートである。   Next, the route search function of the control unit 15 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 4 and FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing route search processing by the control unit 15.

まず制御部15は、車両10が経路探索を行う探索空間としてのグリッドマップを作成する(S101)。図5に、車両10が経路探索を行うグリッドマップの一例を示す。図5に示すように、グリッドマップ内には、移動始点としての現在位置から移動終点としてのゴールGへと移動する途中に障害物グリッドBが配置される。車両10は、グリッドマップ内に存在する障害物グリッドBを回避するように、現在位置からゴールGへと到達する移動経路を探索する。尚、探索空間としてはグリッドマップに限定されず、後述する移動禁止領域の外周上の接点(以下、ノードと称する。)と、それら接点間を接続する曲線及び直線(以下、アークと称する。)とを用いて表現可能な探索空間であればよい。   First, the control unit 15 creates a grid map as a search space in which the vehicle 10 searches for a route (S101). FIG. 5 shows an example of a grid map on which the vehicle 10 searches for a route. As shown in FIG. 5, in the grid map, an obstacle grid B is arranged on the way from the current position as the movement start point to the goal G as the movement end point. The vehicle 10 searches for a movement route that reaches the goal G from the current position so as to avoid the obstacle grid B existing in the grid map. Note that the search space is not limited to a grid map, but contacts (hereinafter referred to as nodes) on the outer periphery of a movement prohibited area described later, and curves and straight lines (hereinafter referred to as arcs) connecting the contacts. Any search space that can be expressed using

次いで、制御部15は、車両10の移動を禁止する領域である移動禁止領域を設定する。ここでは、車両10の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形として円を採用し、制御部15は、移動禁止領域の外周の形状を、円を用いて生成する。即ち、制御部15は、各障害物グリッドBを中心とする経路円を作成する(S102)。図6に、各障害物グリッドBを中心として作成した経路円の例を示す。   Next, the control unit 15 sets a movement prohibited area that is an area where the movement of the vehicle 10 is prohibited. Here, a circle is adopted as a figure having a predetermined curvature set based on the moving speed of the vehicle 10, and the control unit 15 generates the shape of the outer periphery of the movement prohibited area using the circle. That is, the control unit 15 creates a route circle centered on each obstacle grid B (S102). In FIG. 6, the example of the path | route circle produced centering on each obstacle grid B is shown.

尚、移動禁止領域の外周を定める図形としては円に限定されず、車両10が障害物グリッドBに衝突しないような安全な距離を保ち、かつ、車両10が追従可能な曲率を有する図形であればよい。採用する図形としては、例えば、図7に示すように、車両10の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する円(図7A)、又は、車両10の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する複数の円とそれら複数の円間の共通接線とからなる図形(図7B、図7C)に示すような図形としてもよい。このような図形によれば、移動禁止領域の外周の長さを容易かつ正確に計算することができる。また、図7に示す図形以外の図形であっても、最終的に生成される移動経路の経路長が計算可能な図形を採用すると好適である。尚、以下の説明においては、説明の簡略化のため、移動禁止領域の外周を定める図形は円であるものとして説明する。   The figure that defines the outer periphery of the movement prohibited area is not limited to a circle, and may be a figure that maintains a safe distance so that the vehicle 10 does not collide with the obstacle grid B and has a curvature that the vehicle 10 can follow. That's fine. As the figure to be adopted, for example, as shown in FIG. 7, a circle having a predetermined curvature set based on the moving speed of the vehicle 10 (FIG. 7A), or a predetermined set based on the moving speed of the vehicle 10. It is good also as a figure as shown in the figure (FIG. 7B, FIG. 7C) which consists of a several circle | round | yen which has a curvature, and the common tangent line between these several circles. According to such a figure, the length of the outer periphery of the movement prohibited area can be calculated easily and accurately. Moreover, even if it is a figure other than the figure shown in FIG. 7, it is preferable to employ a figure that can calculate the path length of the finally generated movement route. In the following description, for simplification of description, the figure that defines the outer periphery of the movement prohibited area is assumed to be a circle.

また、制御部15は、作成した経路円のうち、移動経路となりえない円を除外し、残った円については、他の障害物グリッドBと衝突しない円弧の範囲を計算する。即ち、経路円の円弧の一部が他の経路円と互いに重複する場合には、これら経路円の配置関係に基づいて、移動経路となりえない円と、移動経路となりうる円のうちで不要な円弧部分とを除外する。経路候補となりえない経路円と、経路円のうち不要な円弧部分とを除外することで、より効率的に経路探索を行うことができる。尚、円を辿る移動経路は右回りと左回りとがある。以下の説明では、中心が同一の場合であっても、右回りで回る場合と、左回りで回る場合とを、それぞれ別の円を回る場合として扱うものとする。   Further, the control unit 15 excludes a circle that cannot be a movement route from the created route circle, and calculates a range of an arc that does not collide with another obstacle grid B for the remaining circle. That is, when a part of the arc of the path circle overlaps with another path circle, based on the arrangement relationship of these path circles, it is unnecessary among circles that cannot be travel paths and circles that can be travel paths. Excludes the arc part. By excluding route circles that cannot be route candidates and unnecessary arc portions of the route circle, route search can be performed more efficiently. Note that there are clockwise and counterclockwise movement paths that follow the circle. In the following description, even when the centers are the same, the case of turning clockwise and the case of turning counterclockwise are treated as cases of turning different circles.

図8を参照して、移動経路となりえない円の判定方法について説明する。ここでの判定は、周囲に位置する円によって、その円が埋もれているか否かを判定するものである。図8に示す例では、経路円Cが移動経路となりうる円であるか否かを判定する。尚、円Cの半径をrとし、円Cの中心をcとする。円Cの中心cと円Cの中心cとを結ぶ線分をcとし、円Cの中心cと円Cの中心cとを結ぶ線分をcとする。線分cと線分cとがなす角をθxyとする。まず、不等式|c|<r+rの関係を満足する円Cを全て列挙し、その集合をCとする。そして、C∈Cである全ての円Cについて、線分cとx軸とのなす角の順にソートし、隣接する線分のなす角θxyを計算する。このとき、以下の数1を満足するθxyが一つでも存在する場合には、円Cは経路となりうる。全ての円の半径が等しい場合には、数1は単純にθxy>πと置き換えられる。尚、数1が等式となった場合には、円Cと、円Cと、円Cとが共通接線を有する状態となる(例えば、図8に示す接線LとL12が重なる状態となる。)。

Figure 2010061293

図8Aに示す例では、θ12は数1に示す条件を満足しているため、円Cは経路となりうるものと判定される。一方で、図8Bに示す例では、どのθxyも数1に示す条件を満足しておらず、円Cは経路となりえないものと判定される。従って、制御部15は、図8Bに示す円Cを除外する。 With reference to FIG. 8, a method of determining a circle that cannot be a movement route will be described. The determination here is to determine whether or not the circle is buried by surrounding circles. In the example shown in FIG. 8, it is determined whether or not the route circle C 0 is a circle that can be a moving route. Note that the radius of the circle C x is r x and the center of the circle C x is c x . A line segment connecting the center c x center c 0 and the circle C x of the circle C 0 and c 0 c x, c 0 a line segment connecting the center c y of the center c 0 and the circle C y of the circle C 0 Let it be cy . An angle formed by the line segment c 0 c x and the line segment c 0 c y is defined as θ xy . First, all the circles C x satisfying the relationship of the inequality | c 0 c x | <r 0 + r x are listed, and the set is defined as C U. Then, the C x ∈ C U a is any of a circle C x, sorted in order of the angle between the line segment c 0 c x and x-axis, to calculate the angle theta xy adjacent segment. At this time, if there is at least one θ xy that satisfies the following formula 1, the circle C 0 can be a path. If all the radii are equal, Equation 1 is simply replaced by θ xy > π. When Equation 1 becomes an equation, the circle C 0 , the circle C x, and the circle C y have a common tangent (for example, the tangents L 0 and L 12 shown in FIG. Overlapping state.)
Figure 2010061293

In the example shown in FIG. 8A, θ 12 satisfies the condition shown in Equation 1, and therefore it is determined that the circle C 0 can be a route. On the other hand, in the example shown in FIG. 8B, none of the θ xy satisfies the condition shown in Equation 1, and it is determined that the circle C 0 cannot be a route. Accordingly, the control unit 15 excludes the circle C 0 shown in FIG. 8B.

次いで、制御部15は、車両10の現在位置と速度及び角速度とから、車両10が最初に辿る仮想的な円を作成し、上述した場合と同様にして、作成した仮想円について、障害物グリッドBと衝突しない円弧の範囲を計算する。仮想円は、進路の左側と右側の2つを作成する。図9に、以上のようにして作成した経路円と仮想円ICR、ICLを示す。尚、図9に示す例では、経路円について、障害物グリッドBと衝突しない円弧の範囲を太線により示している。   Next, the control unit 15 creates a virtual circle that the vehicle 10 first follows from the current position, speed, and angular velocity of the vehicle 10, and performs the obstacle grid for the created virtual circle in the same manner as described above. The range of the arc that does not collide with B is calculated. The virtual circle creates two on the left and right sides of the course. FIG. 9 shows the path circle and the virtual circles ICR and ICL created as described above. In the example shown in FIG. 9, the range of arcs that do not collide with the obstacle grid B is indicated by bold lines in the path circle.

尚、仮想円の位置及び大きさは、車両10の位置情報及び速度情報から決定する。車両10が停止している場合には、例えば図10Aに示すように、車両10に接するように仮想円ICR、ICLを配置する。車両10が移動している場合には、例えば図10Bに示すように、車両10の移動速度に応じて車両10が追従しやすいように仮想円ICR、ICLの半径を大きくし、車両10の前方に配置する。また、仮想円は車両10の進行方向ベクトルに沿って微分可能な曲線であればよく、円以外にも、クロソイド曲線やスプライン曲線などを用いて作成してもよい。   The position and size of the virtual circle are determined from the position information and speed information of the vehicle 10. When the vehicle 10 is stopped, for example, as shown in FIG. 10A, virtual circles ICR and ICL are arranged so as to contact the vehicle 10. When the vehicle 10 is moving, for example, as shown in FIG. 10B, the radii of the virtual circles ICR and ICL are increased so that the vehicle 10 can easily follow in accordance with the moving speed of the vehicle 10. To place. The virtual circle may be a curve that can be differentiated along the traveling direction vector of the vehicle 10 and may be created using a clothoid curve, a spline curve, or the like other than the circle.

次いで、制御部15は、車両10の移動速度から、作成した2つの仮想円に車両10が到達するまでの時間を計算し、その到達点をノードとして設定する。制御部15は、仮想円のその2つのノードを最初のOpenノードとし、Openノードリストに追加する(S103)。S103における計算の結果からOpenノードが存在するか否かを判定する(S104)。判定の結果、Openノードが一つもなかった場合には、探索は失敗であるものとして処理を終了する。一方で、Openノードが一つ以上存在する場合には、S105へと進む。   Next, the control unit 15 calculates the time until the vehicle 10 reaches the two created virtual circles from the moving speed of the vehicle 10, and sets the arrival point as a node. The control unit 15 sets the two nodes of the virtual circle as the first Open node and adds them to the Open node list (S103). It is determined from the calculation result in S103 whether an Open node exists (S104). If there is no Open node as a result of the determination, the process is terminated as a search failure. On the other hand, if there are one or more Open nodes, the process proceeds to S105.

以下、制御部15は、Openノードのうち、全探索の評価値が最小となるノードNを探索する。探索対象はゴールGと移動禁止領域を示す円である。ここで、全探索に用いる評価値としては、ノードまでの到達時間が短いものほどその値が小さいものとする。全探索手法としては、A*探索アルゴリズムやダイクストラ法などの公知の手段を用いることができる。尚、以下の説明では、ノードNが属する円を円Cと表記する。   Hereinafter, the control unit 15 searches for the node N having the smallest evaluation value of the full search among the Open nodes. The search target is a circle indicating the goal G and the movement prohibited area. Here, as the evaluation value used for the full search, the shorter the arrival time to the node, the smaller the value. As the full search method, known means such as an A * search algorithm or Dijkstra method can be used. In the following description, the circle to which the node N belongs is expressed as a circle C.

制御部15は、Openノードリストから、最も評価値が低いノードNを選択する(S105)。制御部15は、例えば図10Aに示すように、ノードNを選択する。そして制御部15は、選択したノードNが、ゴールであるか否かを判定する(S106)。判定の結果、ノードNがゴールであった場合には、探索は成功として経路探索処理を終了する。一方で、判定の結果、ノードNがゴールでなかった場合には、S107へと進む。   The control unit 15 selects the node N having the lowest evaluation value from the Open node list (S105). For example, as illustrated in FIG. 10A, the control unit 15 selects the node N. Then, the control unit 15 determines whether or not the selected node N is a goal (S106). As a result of the determination, if the node N is a goal, the search is successful and the route search process is terminated. On the other hand, if it is determined that the node N is not a goal, the process proceeds to S107.

次いで、制御部15は、ノードNが属する円Cが初めて訪れる円であるか否かを判定する(S107)。判定の結果、円Cを訪れるのが2回目以降であった場合には、1回目に訪れた際に作成した接線の情報をそのまま利用するものとし、S109へと進む。   Next, the control unit 15 determines whether or not the circle C to which the node N belongs is the first visited circle (S107). As a result of the determination, if the circle C is visited for the second time or later, the tangent information created at the first visit is used as it is, and the process proceeds to S109.

一方で、判定の結果、ノードNが属する円Cを初めて訪れた場合には、制御部15は、円C以外の各円に対して、移動禁止領域と交わらない接線を引く(S108)。より具体的には、制御部15は、円Cから、円Cと他の円との共通接線と、円CとゴールGとの接線を引く。そして、制御部15は、これら接線のうち、他の移動禁止領域に交わる接線を除外する。即ち、制御部15は、他の障害物グリッドBと接触しない接線を全て求める。経路候補となりえない不要な接線を処理対象から除くことで、より効率的に経路探索を行うことができる。   On the other hand, when it is determined that the circle C to which the node N belongs is visited for the first time, the control unit 15 draws a tangent line that does not intersect the movement prohibition area for each circle other than the circle C (S108). More specifically, the control unit 15 draws a common tangent line between the circle C and another circle and a tangent line between the circle C and the goal G from the circle C. And the control part 15 excludes the tangent which cross | intersects another movement prohibition area | region among these tangents. That is, the control unit 15 obtains all tangents that do not contact the other obstacle grid B. By removing unnecessary tangents that cannot be route candidates from the processing target, route search can be performed more efficiently.

尚、ここでは、共通接線として、図11に示す内接線Linと外接線Loutの2種類の共通接線を扱う。車両10の到達時間を計算する場合には、外接線Loutで接続された円の左右の回り方は図11Aに示すように円Cと同じであるものとし、内接線Linで接続された円の回り方は図11Bに示すように円Cと逆になるものとして計算する。中心が同一であっても、右回りで回る場合と左回りで回る場合の2通りを、それぞれ別の円として扱うものとする。 Here, as a common tangent, we deal with two common tangent inscribed line L in the circumscribed line L out shown in Figure 11. When calculating the arrival time of the vehicle 10, left and right around the way of the connected circle circumscribed line L out it is assumed to be identical to the circle C, as shown in FIG. 11A, which are connected by internal line L in The direction of the circle is calculated assuming that it is opposite to the circle C as shown in FIG. 11B. Even if the centers are the same, the two cases of clockwise rotation and counterclockwise rotation are treated as different circles.

次いで、制御部15は、S108で引かれた各接線の両端を出発ノード・到達ノードとして設定する(S109)。ここでは、円C以外の円から円Cへと引かれた接線と円Cの円弧との接点を到達ノードとし、円Cから他の円へと接線を引いた場合の円Cの円弧上の接点を出発ノードとして定義する。   Next, the control unit 15 sets both ends of each tangent drawn in S108 as the departure node / arrival node (S109). Here, a contact point between a tangent drawn from a circle other than the circle C to the circle C and the arc of the circle C is defined as an arrival node, and the circle C on the circle C when the tangent is drawn from the circle C to another circle is illustrated. Define a contact as a departure node.

次いで、制御部15は、ノードNと円Cの各出発ノード間、各出発ノードと各到達ノード間にアークを張り、車両10がアークを移動するために必要な移動コストを計算する(S110)。例えば図12に示すように、制御部15は、円Cの到達ノードから円Cの出発ノードまでにアーク1を張り、さらに、円Cの出発ノードから他の円の到達ノードまでアーク2を張る。尚、アークのコストは、アークの長さ(距離)と車両10の移動速度とから算出した移動時間とする。   Next, the control unit 15 puts an arc between each departure node of the node N and the circle C and between each departure node and each arrival node, and calculates a movement cost necessary for the vehicle 10 to move the arc (S110). . For example, as shown in FIG. 12, the control unit 15 extends the arc 1 from the reaching node of the circle C to the starting node of the circle C, and further extends the arc 2 from the starting node of the circle C to the reaching node of another circle. . The arc cost is a travel time calculated from the arc length (distance) and the travel speed of the vehicle 10.

次いで、制御部15は、他の円の円弧上の到達ノードを、Openノードリストに追加する(S111)。制御部15は、例えば図13に示す到達ノードをOpenノードリストに新たに追加する。制御部15は、Openノードを追加した後、S104へと戻り、最も評価値の低いノードNがゴールとなるか、又は、探索に失敗したかのいずれかの状態となるまで上述した処理を繰り返す。   Next, the control unit 15 adds the reaching node on the arc of another circle to the Open node list (S111). For example, the control unit 15 newly adds the reaching node illustrated in FIG. 13 to the Open node list. After adding the Open node, the control unit 15 returns to S104 and repeats the above-described processing until the node N with the lowest evaluation value becomes a goal or the search fails. .

経路探索に成功した場合には、制御部15は、例えば図14に示すような移動経路Rを経路データとして出力する。移動経路Rの各部分は、移動禁止領域の外周上の移動経路部分は円弧として構成されると共に、移動禁止領域の外周を除く移動経路部分は移動禁止領域間の接線から構成される。   When the route search is successful, the control unit 15 outputs, for example, a movement route R as shown in FIG. 14 as route data. In each part of the movement path R, the movement path part on the outer periphery of the movement prohibited area is configured as an arc, and the movement path part excluding the outer periphery of the movement prohibited area is configured by a tangent line between the movement prohibited areas.

これにより、障害物との衝突を回避する移動経路を探索することができる。また、探索された移動経路は、移動禁止領域の接線と所定の曲率に従った移動禁止領域の外周とから構成されるため、移動経路に対してさらなる円滑化処理を必要としない。即ち、探索された移動経路を滑らかな経路へと修正する処理を別途必要としないため、車両10は探索された移動経路をそのまま移動することができる。また、このように構成された移動経路は、経路長を容易かつ正確に算出することができるため、経路上の各地点における自律移動体の到達時間を算出することが可能となる。従って、車両10が障害物を回避して移動可能な移動経路を容易に探索すると共に、その経路長、及び経路上の任意地の点までの到着予想時刻を容易に計算可能な移動経路を探索することができる。   Thereby, it is possible to search for a movement route that avoids a collision with an obstacle. Further, since the searched movement path is composed of the tangent line of the movement prohibition area and the outer periphery of the movement prohibition area in accordance with a predetermined curvature, no further smoothing processing is required for the movement path. In other words, since there is no need for a separate process for correcting the searched travel route to a smooth route, the vehicle 10 can move the searched travel route as it is. Further, since the travel route configured as described above can easily and accurately calculate the route length, it is possible to calculate the arrival time of the autonomous mobile body at each point on the route. Therefore, the vehicle 10 easily searches for a moving route that can move while avoiding an obstacle, and searches for a moving route that can easily calculate the route length and the estimated arrival time to any point on the route. can do.

実施の形態2.
本実施の形態2に係る経路探索装置は、移動領域内に移動障害物が存在する場合においても、移動障害物の進行方向後方を移動する移動経路を探索することができる。上述した実施の形態1に係る経路探索装置では、移動障害物の移動予測について考慮していない。このため、移動領域内に移動障害物が存在する場合には、移動障害物の進行方向前方をふさぐような経路を探索することがある。移動障害物が例えば人間である場合に、大型の自律移動体(ロボット)が高速で人間の前方を横切るときには、横切られた人間は恐怖感を覚える。このため、移動障害物を回避する移動経路は、移動障害物の進行方向後方に回りこむ移動経路とすることが好ましい。
Embodiment 2. FIG.
The route search apparatus according to the second embodiment can search for a moving route that moves behind the moving obstacle in the traveling direction even when a moving obstacle exists in the moving region. In the route search device according to the first embodiment described above, the movement prediction of the moving obstacle is not taken into consideration. For this reason, when a moving obstacle exists in the moving area, a route that covers the front of the moving obstacle in the traveling direction may be searched. When the moving obstacle is a human being, for example, when a large autonomous moving body (robot) crosses the front of the human at high speed, the human being crossed feels fear. For this reason, it is preferable that the movement path | route which avoids a movement obstacle is a movement path | route which turns around to the advancing direction of a movement obstacle.

以下、図面を参照しながら本実施の形態2に係る経路探索装置について説明する。尚、本実施の形態2に係る車両10の構成及び機能は、以下で特に説明する点を除いて実施の形態1で示した車両10と同一であり、同一の構成及び機能については、その詳細な説明を省略する。   Hereinafter, the route search apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. The configuration and functions of the vehicle 10 according to the second embodiment are the same as those of the vehicle 10 shown in the first embodiment except for the points specifically described below, and the same configurations and functions are described in detail. The detailed explanation is omitted.

図15は、本実施の形態2に係る車両10の制御部15が有する経路探索機能の構成を示すブロック図である。制御部15は、探索空間生成部30と、経路探索部31と、経路データ32と、自己位置計算部33と、距離データ取得部35とを有する。尚、自己位置計算部33は、上述した実施の形態1における自己位置計算部23と同一の構成及び機能を有するため、ここでは説明を省略する。   FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a route search function included in the control unit 15 of the vehicle 10 according to the second embodiment. The control unit 15 includes a search space generation unit 30, a route search unit 31, route data 32, a self-position calculation unit 33, and a distance data acquisition unit 35. The self-position calculation unit 33 has the same configuration and function as the self-position calculation unit 23 in the above-described first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

距離データ取得部35は、車両10に備えたレーザレンジセンサなどの測距センサから障害物の距離データを検出し、移動領域内の障害物を検出する。距離データ取得部35は、検出した障害物の位置情報をグリッドマップに登録する。尚、移動領域内を移動する移動障害物については例えば円筒形により近似し、グリッド空間とは別個に情報を保持するものとする。また、移動障害物の運動は等速直線運動であるものと仮定する。さらに、移動障害物の移動方向の変化に関しては、短い周期で経路探索を繰り返すことにより対応するものとする。   The distance data acquisition unit 35 detects obstacle distance data from a distance measuring sensor such as a laser range sensor provided in the vehicle 10 and detects an obstacle in the moving region. The distance data acquisition unit 35 registers the detected obstacle position information in the grid map. Note that the moving obstacle moving in the moving region is approximated by, for example, a cylindrical shape, and information is held separately from the grid space. Further, it is assumed that the movement of the moving obstacle is a constant velocity linear movement. Further, the change in the moving direction of the moving obstacle is dealt with by repeating the route search in a short cycle.

探索空間生成部30は、グリッドマップ内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定する。ここで、探索空間生成部30は、設定した移動禁止領域の外周の形状を、車両10の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成する。また、探索空間生成部30は、移動領域内を移動する移動障害物に対しても移動禁止領域を設定する。尚、移動障害物に対して設定する移動禁止領域の詳細については後述する。   The search space generation unit 30 sets a movement prohibition area centering on an obstacle present in the grid map. Here, the search space generation unit 30 generates the shape of the outer periphery of the set movement prohibited area using a figure having a predetermined curvature set based on the moving speed of the vehicle 10. In addition, the search space generation unit 30 sets a movement prohibited area for a moving obstacle moving in the movement area. The details of the movement prohibited area set for the moving obstacle will be described later.

経路探索部31は、移動禁止領域の接線と移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、車両10の移動速度に基づいて経路探索を行う。ここで、経路探索部31は、移動障害物の将来位置を算出し、算出した移動障害物の将来位置に基づいて、移動障害物を回避する移動経路を探索する。そして、経路探索部31は、探索した移動経路を経路データ32として記憶する。制御部15は、探索された経路データ32に従って、車両10の移動を制御する。   The route search unit 31 performs a route search based on the moving speed of the vehicle 10 from the route candidates formed by connecting the tangent line of the movement prohibited region and the outer periphery of the movement prohibited region. Here, the route search unit 31 calculates a future position of the moving obstacle, and searches for a moving route that avoids the moving obstacle based on the calculated future position of the moving obstacle. The route search unit 31 stores the searched travel route as route data 32. The control unit 15 controls the movement of the vehicle 10 according to the searched route data 32.

続いて、本実施の形態2に係る制御部15が有する経路探索機能について、図16に示すフローチャートと図17乃至19を用いて説明する。図6は、本実施の形態2に係る制御部15による経路探索処理を示すフローチャートである。   Next, the route search function of the control unit 15 according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 16 and FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing route search processing by the control unit 15 according to the second embodiment.

まず制御部15は、車両10が経路探索を行う探索空間としてのグリッドマップを作成する(S201)。   First, the control unit 15 creates a grid map as a search space in which the vehicle 10 searches for a route (S201).

次いで、制御部15は、移動障害物の現在位置と移動速度を推定する(S202)。移動障害物の現在位置は測距センサ34の検出値に基づいて推定するものとしてもよいし、車両10に搭載されているセンサに限定されず、車両10が移動する環境内に設定されているカメラなどを用いて推定してもよい。また、移動障害物の移動方向及び移動速度は、パーティクルフィルタなどの統計的手法を用いて推定することができる。   Next, the control unit 15 estimates the current position and moving speed of the moving obstacle (S202). The current position of the moving obstacle may be estimated based on the detection value of the distance measuring sensor 34, and is not limited to the sensor mounted on the vehicle 10, but is set in an environment in which the vehicle 10 moves. You may estimate using a camera etc. In addition, the moving direction and moving speed of the moving obstacle can be estimated using a statistical method such as a particle filter.

次いで、制御部15は、各障害物グリッドBを中心とする経路円を作成する(S203)。また、制御部15は、作成した経路円のうち、移動経路となりえない円を除外し、残った円については、他の障害物グリッドBと衝突しない円弧の範囲を計算する。   Next, the control unit 15 creates a route circle centered on each obstacle grid B (S203). Further, the control unit 15 excludes a circle that cannot be a movement route from the created route circle, and calculates a range of an arc that does not collide with another obstacle grid B for the remaining circle.

次いで、制御部15は、車両10の現在位置と速度及び角速度とから、車両10が最初に辿る仮想的な円を作成し、上述した場合と同様にして、作成した仮想円について、障害物グリッドBと衝突しない円弧の範囲を計算する。また、制御部15は、車両10の移動速度から、作成した2つの仮想円に車両10が到達するまでの時間を計算し、その到達点をノードとして設定する。そして、制御部15は、仮想円のその2つのノードを最初のOpenノードとし、Openノードリストに追加する(S204)。制御部15は、Openノードが存在するか否かを判定する(S205)。判定の結果、Openノードが一つもなかった場合には、探索は失敗であるものとして処理を終了する。一方で、Openノードが一つ以上存在する場合には、S206へと進む。   Next, the control unit 15 creates a virtual circle that the vehicle 10 first follows from the current position, speed, and angular velocity of the vehicle 10, and performs the obstacle grid for the created virtual circle in the same manner as described above. The range of the arc that does not collide with B is calculated. Moreover, the control part 15 calculates the time until the vehicle 10 reaches | attains two created virtual circles from the moving speed of the vehicle 10, and sets the arrival point as a node. Then, the control unit 15 sets the two nodes of the virtual circle as the first Open node and adds them to the Open node list (S204). The control unit 15 determines whether or not an Open node exists (S205). If there is no Open node as a result of the determination, the process is terminated as a search failure. On the other hand, if there are one or more Open nodes, the process proceeds to S206.

以下、制御部15は、Openノードのうち、全探索の評価値が最小となるノードNを探索する。探索対象はゴールGと移動禁止領域を示す円である。ここで、全探索の評価値としては、ノードまでの到達時間が短いものほどその値が小さいものとする。全探索手法としては、A*探索アルゴリズムやダイクストラ法などの公知の手段を用いることができる。尚、以下の説明では、ノードNが属する円を円Cと表記する。   Hereinafter, the control unit 15 searches for the node N having the smallest evaluation value of the full search among the Open nodes. The search target is a circle indicating the goal G and the movement prohibited area. Here, as the evaluation value of the full search, the shorter the arrival time to the node, the smaller the value. As the full search method, known means such as an A * search algorithm or Dijkstra method can be used. In the following description, the circle to which the node N belongs is expressed as a circle C.

制御部15は、Openノードリストから、最も評価値が低いノードNを選択する(S206)。そして制御部15は、選択したノードNが、ゴールであるか否かを判定する(S207)。判定の結果、ノードNがゴールであった場合には、探索は成功として経路探索処理を終了する。一方で、判定の結果、ノードNがゴールでなかった場合には、S208へと進む。   The control unit 15 selects the node N having the lowest evaluation value from the Open node list (S206). Then, the control unit 15 determines whether or not the selected node N is a goal (S207). As a result of the determination, if the node N is a goal, the search is successful and the route search process is terminated. On the other hand, if it is determined that the node N is not a goal, the process proceeds to S208.

次いで、制御部15は、ノードNが属する円Cが初めて訪れる円であるか否かを判定する(S208)。判定の結果、円Cを訪れるのが2回目以降であった場合には、1回目に訪れた際に作成した接線の情報をそのまま利用するものとし、S210へと進む。   Next, the control unit 15 determines whether or not the circle C to which the node N belongs is the first visited circle (S208). As a result of the determination, if the circle C is visited for the second time or later, the tangent information created at the first visit is used as it is, and the process proceeds to S210.

一方で、判定の結果、ノードNが属する円Cを初めて訪れた場合には、制御部15は、円Cから静止障害物に衝突しない接線を引き、これらの接線集合Lを作成する(S209)。   On the other hand, if the result of determination is that the circle C to which the node N belongs is visited for the first time, the control unit 15 draws tangents that do not collide with stationary obstacles from the circle C and creates these tangent sets L (S209). .

次いで、制御部15は、接線集合Lに含まれる接線sを選択する(S210)。以下、接線集合Lに含まれる全ての接線sについて、S210〜S218の処理を繰り返す。   Next, the control unit 15 selects a tangent s included in the tangent set L (S210). Hereinafter, the processing of S210 to S218 is repeated for all tangents s included in the tangent set L.

次いで、制御部15は、選択した接線sの出発ノードまでの到達予想時刻tsを算出する(S211)。即ち、車両10が、接線sにおける出発ノードに到達するまでの到達予想時刻tsを算出する。言い換えると、現時点における接線sの出発地点(xr,yr)に対して、車両10が到達する到達予想時刻tsを算出する。   Next, the control unit 15 calculates the estimated arrival time ts of the selected tangent s to the departure node (S211). That is, the estimated arrival time ts until the vehicle 10 reaches the departure node on the tangent line s is calculated. In other words, the estimated arrival time ts at which the vehicle 10 reaches the departure point (xr, yr) of the tangent s at the current time is calculated.

次いで、制御部15は、接線sについて、時刻tsにおける車両の予想位置を中心とした各移動障害物との相対空間を作成する(S212)。より具体的には、制御部15は、時刻tsにおける移動障害物の位置を計算し、時刻tsにおける車両と移動障害物との相対的な位置関係を示す相対空間を作成する。例えば図17Aに示すように、車両10の移動経路の一部である接線Lに対して、移動障害物が白抜き矢印の方向に移動している場合を想定する。このとき制御部15は、図17Bに示すように、車両10が接線Lの出発地点に到達する時刻t1を算出すると共に、時刻t1における移動障害物の位置を計算する。尚、図17Bでは、時刻t1における車両10と移動障害物とを破線により示している。 Next, the control unit 15 creates a relative space for each tangent s and each moving obstacle centered on the predicted position of the vehicle at time ts (S212). More specifically, the control unit 15 calculates the position of the moving obstacle at the time ts, and creates a relative space indicating the relative positional relationship between the vehicle and the moving obstacle at the time ts. For example, as shown in FIG. 17A, a case is assumed in which a moving obstacle is moving in the direction of a white arrow with respect to a tangent L 1 that is a part of the moving path of the vehicle 10. At this time, the control unit 15, as shown in FIG. 17B, and calculates the time t1 when the vehicle 10 reaches the starting point of the tangential line L 1, to calculate the position of the moving obstacle at the time t1. In FIG. 17B, the vehicle 10 and the moving obstacle at time t1 are indicated by broken lines.

次いで、制御部15は、作成した相対空間を参照して、接線sについて、車両10と各移動障害物とが衝突するか否かの衝突判定処理を行う(S213)。   Next, the control unit 15 refers to the created relative space, and performs a collision determination process regarding whether or not the vehicle 10 and each moving obstacle collide with respect to the tangent line s (S213).

図18は、制御部15が作成した相対空間の一例を示す図である。制御部15は、移動障害物を中心として移動禁止領域を設定する。ここでは、移動禁止領域として円を設定するものとし、移動障害物に対して、その中心から半径rmの円を設定する。移動障害物の移動速度ベクトルを(vxm,vym)とする。また、車両10の半径をrrとし、車両10の移動速度ベクトルを(vxr,vyr)とする。制御部15は、車両10と移動障害物との相対速度ベクトル(vxm−vxr,vym−vyr)の延長線と、移動障害物の相対中心位置(xm−xr,ym−yr)との距離がrm+rr以下であるか否かを判定する。制御部15は、延長線と移動障害物の相対中心位置との距離がrm+rr以下である場合には、車両10と移動障害物とが衝突する可能性があるものと判定する。図18に示す例では、制御部15は、車両10と移動障害物とが衝突する可能性があるものと判定する。   FIG. 18 is a diagram illustrating an example of the relative space created by the control unit 15. The control unit 15 sets a movement prohibited area around the moving obstacle. Here, a circle is set as the movement prohibited area, and a circle having a radius rm from the center is set for the moving obstacle. Let (vxm, vym) be the moving speed vector of the moving obstacle. Further, the radius of the vehicle 10 is rr, and the moving speed vector of the vehicle 10 is (vxr, vyr). The control unit 15 determines that the distance between the extension line of the relative velocity vector (vxm-vxr, vym-byr) between the vehicle 10 and the moving obstacle and the relative center position (xm-xr, ym-yr) of the moving obstacle. It is determined whether or not rm + rr or less. When the distance between the extension line and the relative center position of the moving obstacle is equal to or less than rm + rr, the control unit 15 determines that the vehicle 10 and the moving obstacle may collide. In the example illustrated in FIG. 18, the control unit 15 determines that the vehicle 10 and the moving obstacle may collide.

S213における衝突判定処理結果から、車両10と各移動障害物とが接線sについて衝突する可能性があるか否かを判定する(S213)。判定の結果、移動障害物と衝突する可能性がない場合には、S216へと進む。   From the collision determination processing result in S213, it is determined whether or not there is a possibility that the vehicle 10 and each moving obstacle collide with respect to the tangent line s (S213). As a result of the determination, if there is no possibility of colliding with a moving obstacle, the process proceeds to S216.

一方で、移動障害物と衝突する可能性がある場合には、制御部15は、衝突する可能性のある移動障害物への回避円までの接線が引けるか否かを判定する(S215)。   On the other hand, when there is a possibility of colliding with the moving obstacle, the control unit 15 determines whether or not a tangent to the avoiding circle can be drawn to the moving obstacle that may collide (S215).

判定の結果、回避円までの接線を引くことができる場合には、制御部15は、移動障害物への回避円までの接線を引き、接線の両端を出発・到達ノードに登録すると共に、接線sを接線集合Lから取り除く(S216)。即ち、制御部15は、時刻tsにおける移動障害物を含む回避円へと接線を引く。このとき、移動障害物の進行方向ベクトルと引かれる接線のベクトルとの内積が負になるように、接線を引く(即ち、移動経路が移動障害物の後方を通過するようにする)。例えば図17Bに示すように、制御部15は、移動障害物の回避円に対して接線Lを引く。そして、制御部15は、引かれた各接線の両端を出発ノード・到達ノードとして設定する。 As a result of the determination, if the tangent to the avoidance circle can be drawn, the control unit 15 draws the tangent to the avoidance circle to the moving obstacle, registers both ends of the tangent in the departure / arrival nodes, and s is removed from the tangent set L (S216). That is, the control unit 15 draws a tangent line to the avoidance circle including the moving obstacle at time ts. At this time, the tangent is drawn so that the inner product of the moving direction vector of the moving obstacle and the drawn tangent vector becomes negative (that is, the moving path passes behind the moving obstacle). For example, as shown in FIG. 17B, the control unit 15 draws a tangent L 2 with respect to avoidance circle moving obstacle. Then, the control unit 15 sets both ends of each drawn tangent as a departure node / arrival node.

一方で、判定の結果、回避円までの接線を引くことができない場合には、制御部15は、接線sを接線集合Lから取り除く(S217)。そして、制御部15は、集合Lは空であるか否かを判定する(S218)。接線集合Lが空でない場合には、S210へと戻り、S218までの処理を繰り返す。一方で、接線集合が空である場合には、S219へと進む。   On the other hand, if the result of determination is that a tangent to the avoidance circle cannot be drawn, the control unit 15 removes the tangent s from the tangent set L (S217). Then, the control unit 15 determines whether or not the set L is empty (S218). If the tangent set L is not empty, the process returns to S210 and the processes up to S218 are repeated. On the other hand, if the tangent set is empty, the process proceeds to S219.

次いで、制御部15は、ノードNと円Cの各出発ノード間、各出発ノードと各到達ノード間にアークを張り、車両10がアークを移動するために必要な移動コストを計算する(S219)。さらに、制御部15は、各到着他の円の円弧上の到達ノードを、Openノードリストに追加する(S220)。制御部15は、Openノードを追加した後、S205へと戻り、最も評価値の低いノードNがゴールとなるか、又は、探索に失敗したかのいずれかの状態となるまで上述した処理を繰り返す。   Next, the control unit 15 establishes an arc between each departure node of the node N and the circle C, between each departure node and each arrival node, and calculates a movement cost necessary for the vehicle 10 to move the arc (S219). . Furthermore, the control unit 15 adds a reaching node on the arc of each arrival other circle to the Open node list (S220). After adding the Open node, the control unit 15 returns to S205, and repeats the above-described processing until the node N with the lowest evaluation value becomes a goal or the search fails. .

以下、上述したS209〜S218の処理について、図19乃至図24を参照して具体的に説明する。まず、図19に示す例において、S208において、円Cは初めて訪れる円であると判定されたものとする。次いで、制御部15は、S209において、円Cから静止障害物(図19において、円C以外の円であり、移動障害物M1、M2を除いた他の円により静止障害物を示す。)に衝突しない接線集合Lを作成する。例えば図20に示すように、S209における処理の結果、制御部15により接線s1〜s5が作成され、これらの接線を含む接線集合Lが作成される。   Hereinafter, the processing of S209 to S218 described above will be specifically described with reference to FIGS. First, in the example illustrated in FIG. 19, it is assumed that the circle C is determined to be the first visited circle in S208. Next, in S209, the control unit 15 changes from the circle C to a stationary obstacle (in FIG. 19, a circle other than the circle C, and a stationary obstacle is indicated by another circle excluding the moving obstacles M1 and M2). A non-collision tangent set L is created. For example, as shown in FIG. 20, as a result of the process in S209, the control unit 15 creates tangents s1 to s5, and creates a tangent set L including these tangents.

次いで、制御部15は、各接線についてS210〜S218に示した処理をそれぞれ行う。即ち、制御部15は、選択した接線sについて、上述したS211〜S213に示す処理を行う。接線集合Lが、例えば図21に示す接線s1〜s5により構成される場合には、制御部15は、接線s1〜s5それぞれに対して移動障害物との衝突判定を行う。各接線についての衝突判定の結果、図21に示す例では、制御部15は、接線s1は移動障害物M1と衝突し、接線s4は移動障害物M2と衝突するものと判定する(即ち、接線s1及び接線s4については、S214での判定の結果がYesとなる)。一方で、図21に示す例では、制御部15は、接線s1、s2、s5はいずれの移動障害物とも衝突しないものと判定する(即ち、接線s1、s2、s5については、S214での判定の結果がNoとなる)。そして、制御部15は、接線s1、s2、s5については、接線の両端を出発・到達ノードに登録した後、これらの接線s1、s2、s5を接線集合Lから取り除く。   Next, the control unit 15 performs the processes shown in S210 to S218 for each tangent. That is, the control unit 15 performs the processing shown in S211 to S213 described above for the selected tangent s. For example, when the tangent set L includes tangents s1 to s5 illustrated in FIG. 21, the control unit 15 performs a collision determination with the moving obstacle on each of the tangents s1 to s5. As a result of the collision determination for each tangent line, in the example shown in FIG. 21, the control unit 15 determines that the tangent line s1 collides with the moving obstacle M1 and the tangent line s4 collides with the moving obstacle M2 (that is, tangent line). For s1 and tangent s4, the result of determination in S214 is Yes). On the other hand, in the example illustrated in FIG. 21, the control unit 15 determines that the tangent lines s1, s2, and s5 do not collide with any moving obstacle (that is, for the tangent lines s1, s2, and s5, the determination in S214). Result is No). Then, for the tangent lines s1, s2, and s5, the control unit 15 registers both ends of the tangent line as the departure / arrival nodes, and then removes these tangent lines s1, s2, and s5 from the tangent set L.

一方で、制御部15は、接線s3及びs4については、移動障害物と衝突する可能性があるため、移動障害物との衝突を回避するための回避軌道の生成を試みる。まず、制御部15は、接線s3については、移動障害物M1と衝突する可能性があるため、移動障害物M1の回避軌道を生成する。即ち、衝突する移動障害物M1への回避円C_M1までの接線が引けるか否かを判定する。図22に示す例では、回避円C_M1までの接線sは他の静止障害物と衝突するため、制御部15は、この接線sを用いた回避軌道の生成は断念する(即ち、S215での判定の結果がNoとなる)。そして、制御部15は、接線s3を接線集合Lから取り除く。   On the other hand, the control unit 15 tries to generate an avoidance trajectory for avoiding the collision with the moving obstacle because the tangent lines s3 and s4 may collide with the moving obstacle. First, the control unit 15 generates an avoidance trajectory for the moving obstacle M1 because the tangent s3 may collide with the moving obstacle M1. That is, it is determined whether or not a tangent to the avoiding circle C_M1 can be drawn to the colliding moving obstacle M1. In the example shown in FIG. 22, since the tangent s up to the avoidance circle C_M1 collides with another stationary obstacle, the control unit 15 abandons the generation of the avoidance trajectory using the tangent s (that is, the determination in S215). Result is No). Then, the control unit 15 removes the tangent s3 from the tangent set L.

また、制御部15は、接線s4については、移動障害物M2と衝突する可能性があるため、移動障害物M2の回避軌道を生成する。即ち、衝突する移動障害物M2への回避円C_M2までの接線が引けるか否かを判定する。図23に示す例では、回避円C_M1までの接線s6は他の静止障害物と衝突しないため、制御部15は、この接線s6を用いて回避軌道を生成する(即ち、S215での判定の結果がYesとなる)。従って、この接線s6の両端を出発・到達ノードに登録した後、これらの接線s6を接線集合Lから取り除く。   Further, the control unit 15 generates an avoidance trajectory for the moving obstacle M2 because the tangent s4 may collide with the moving obstacle M2. That is, it is determined whether or not a tangent to the avoiding circle C_M2 can be drawn to the colliding moving obstacle M2. In the example shown in FIG. 23, since the tangent s6 up to the avoidance circle C_M1 does not collide with other stationary obstacles, the control unit 15 generates an avoidance trajectory using the tangent s6 (that is, the result of determination in S215). Becomes Yes). Accordingly, after registering both ends of the tangent s6 as the departure / arrival nodes, the tangent s6 is removed from the tangent set L.

このようにして接線集合Lに含まれる各接線について処理を繰り返した結果、最終的に出発・到達ノードが登録された接線は、例えば、図24に示すように、4本の接線s1、s2、s5、s6となる。   As a result of repeating the processing for each tangent included in the tangent set L in this way, the tangents in which the departure / arrival nodes are finally registered are, for example, four tangents s1, s2, s5 and s6.

以上説明したようにして経路探索を行い、経路探索に成功した場合には、制御部15は、例えば図17Bにおいて実線で示すような回避経路Rを経路データとして出力する。回避経路Rの各部分は、移動障害物の円上の移動経路部分は円弧として構成されると共に、移動障害物の円を除いた移動経路部分は移動障害物円の接線から構成される。さらに、回避経路Rは、移動障害物の移動方向に対して後方を通過するものである。このため、回避経路Rに追従する車両10は、移動障害物の移動方向の前方を移動せず回避するため、より安全な移動を行うものである。   When the route search is performed as described above and the route search is successful, the control unit 15 outputs, for example, an avoidance route R as indicated by a solid line in FIG. 17B as route data. In each part of the avoidance path R, the movement path part on the circle of the moving obstacle is configured as an arc, and the movement path part excluding the circle of the moving obstacle is configured by a tangent line of the moving obstacle circle. Furthermore, the avoidance route R passes rearward with respect to the moving direction of the moving obstacle. For this reason, the vehicle 10 that follows the avoidance route R moves more safely in order to avoid moving ahead of the moving obstacle in the moving direction.

尚、制御部15は、移動障害物の後方を回りこんで回避するように移動経路を設定するが、移動障害物の後方を通過する回避経路としては、図25に示すような4種類の回避経路が想定される。図25Aには、車両10が前方の円Cを左回りした後、移動障害物の回避を右方向とした場合の回避経路(接線Lを含む。)を示す。図25Bには、車両10が前方の円Cを左回りした後、移動障害物の回避を左方向とした場合の回避経路(接線Lを含む。)を示す。図25Cには、車両10が前方の円Cを右回りした後、移動障害物の回避を右方向とした場合の回避経路(接線Lを含む。)を示す。図25Dには、車両10が前方の円Cを右回りした後、移動障害物の回避を左方向とした場合の回避経路(接線Lを含む。)を示す。 Note that the control unit 15 sets a movement route so as to avoid the obstacle around the moving obstacle. There are four types of avoidance routes as shown in FIG. A route is assumed. FIG 25A, after the vehicle 10 has left-handed front of the circle C, indicating the avoidance path in the case of avoidance of moving obstacle and right (. Including tangent L 3). FIG 25B, after the vehicle 10 has left-handed front of the circle C, indicating the avoidance path when the avoidance of moving obstacle was left (. Including tangent L 4). FIG 25C, after the vehicle 10 has clockwise in front of the circle C, indicating the avoidance path in the case of avoidance of moving obstacle and right (. Including tangent L 5). FIG 25D, after the vehicle 10 has clockwise in front of the circle C, indicating the avoidance path when the avoidance of moving obstacle was left (. Including tangent L 6).

実施の形態3.
本実施の形態3に係る経路探索装置は、移動領域内に移動障害物が存在する場合においても、移動経路自体を変更せずに、移動障害物との衝突を回避する移動経路を探索することができる。上述した実施の形態2に係る経路探索装置では、車両10が移動障害物の進行方向後方を移動する移動経路を新たに探索するものである。尚、本実施の形態3に係る車両10の構成及び機能は、以下で特に説明する点を除いて実施の形態2で示した車両10と同一であり、同一の構成及び機能については、その詳細な説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
The route search device according to the third embodiment searches for a movement route that avoids a collision with a movement obstacle without changing the movement route itself even when a movement obstacle exists in the movement region. Can do. In the route search device according to the above-described second embodiment, the vehicle 10 newly searches for a moving route along which the vehicle 10 moves behind the moving obstacle. The configuration and functions of the vehicle 10 according to the third embodiment are the same as those of the vehicle 10 shown in the second embodiment except for points specifically described below, and the same configurations and functions are described in detail. The detailed explanation is omitted.

本実施の形態3に係る制御部15は、上述した実施の形態2で説明したのと同様にして、現時点における経路円Cの出発地点に対して、車両10が到達する到達予想時刻t1を算出する。次いで、制御部15は、時刻t1における移動障害物の位置を計算する。例えば図26Aに示すように、車両10の移動経路の一部である接線Lに対して、移動障害物が白抜き矢印の方向に移動している場合を想定する。このとき制御部15は、図26Bに示すように、車両10が円Cの出発地点に到達する時刻t1を算出すると共に、時刻t1における移動障害物の位置を計算する。尚、図26Bでは、時刻t1における車両10と移動障害物を破線により示している。 The control unit 15 according to the third embodiment calculates the estimated arrival time t1 at which the vehicle 10 will reach the starting point of the route circle C at the current time in the same manner as described in the second embodiment. To do. Next, the control unit 15 calculates the position of the moving obstacle at time t1. For example, as shown in FIG. 26A, a case is assumed in which a moving obstacle is moving in the direction of a white arrow with respect to a tangent line L 1 that is a part of the moving path of the vehicle 10. At this time, as shown in FIG. 26B, the control unit 15 calculates time t1 when the vehicle 10 reaches the starting point of the circle C, and calculates the position of the moving obstacle at time t1. In FIG. 26B, the vehicle 10 and the moving obstacle at time t1 are indicated by broken lines.

次いで、制御部15は、車両10と移動障害物とが時刻t1において衝突する可能性があるか否かを判定する。判定の結果、衝突する可能性がある場合には、制御部15は、経路候補である接線上において、時刻t1の移動障害物の円と車両10の位置との間に、減速ノードを設定する。減速ノードは、車両10の移動速度を所定の速度へと減速指示するノードである。減速ノードの所定の速度は、移動障害物の円が現在の経路候補の接線を通過した以降に、車両10がその経路候補を移動することができる速度として求める。制御部15は、設定した減速ノードを用いて、以降の経路探索を行う。例えば図26Bに示すように、制御部15は、接線L上に減速ノードNを設定する。車両10は設定した減速ノードNを通過する際に減速するため、移動障害物との衝突を回避することができる。これにより、移動障害物の移動に応じた新たな移動経路を探索せずに済み、車両10を減速させるのみで移動障害物との回避が可能となる。 Next, the control unit 15 determines whether or not the vehicle 10 and the moving obstacle may collide at the time t1. As a result of the determination, if there is a possibility of a collision, the control unit 15 sets a deceleration node between the circle of the moving obstacle at the time t1 and the position of the vehicle 10 on the tangent that is the route candidate. . The deceleration node is a node that instructs to decelerate the moving speed of the vehicle 10 to a predetermined speed. The predetermined speed of the deceleration node is obtained as a speed at which the vehicle 10 can move the path candidate after the moving obstacle circle passes the tangent line of the current path candidate. The control unit 15 performs a subsequent route search using the set deceleration node. For example as shown in FIG. 26B, the control unit 15 sets the deceleration node N 8 on the tangent L 8. Vehicle 10 to decelerate when passing through the deceleration node N 8 is set, it is possible to avoid a collision with the moving obstacle. Thereby, it is not necessary to search for a new movement route according to the movement of the moving obstacle, and it is possible to avoid the moving obstacle only by decelerating the vehicle 10.

尚、上述した実施の形態2と本実施の形態3とを組み合わせることにより、移動障害物との衝突を回避するものとしてもよい。即ち、ゴールGへと到達するまでの時間を短くする行動として、移動障害物の後方を回避する回避経路を新たに探索する行動か、又は、移動障害物の前方において減速させる行動かのいずれかの行動を状況に応じて選択させるようにしてもよい。   In addition, it is good also as what avoids the collision with a moving obstacle by combining Embodiment 2 mentioned above and this Embodiment 3. FIG. That is, as an action to shorten the time to reach the goal G, either an action to newly search for an avoidance route that avoids the rear of the moving obstacle, or an action to decelerate in front of the moving obstacle The action may be selected according to the situation.

実施の形態4.
本実施の形態4に係る経路探索装置は、経路円の接線と他の経路円との接点においても、車両10が追従可能な移動経路を探索することができる。上述した各実施の形態に係る経路探索装置では、車両10の角速度の追従性が低い場合には、車両10は探索された移動経路を追従することが困難な場合がある。これは、移動経路を円と接線のみから構成しており、接線の接点において曲率半径に不連続が発生するためである。尚、本実施の形態4に係る車両10の構成及び機能は、以下で特に説明する点を除いて上述した各実施の形態で示した車両10と同一であり、同一の構成及び機能については、その詳細な説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
The route search device according to the fourth embodiment can search for a moving route that the vehicle 10 can follow at the contact point between the tangent to the route circle and another route circle. In the route search device according to each of the above-described embodiments, when the followability of the angular velocity of the vehicle 10 is low, it may be difficult for the vehicle 10 to follow the searched travel route. This is because the movement path is composed of only a circle and a tangent, and a discontinuity occurs in the radius of curvature at the contact point of the tangent. The configuration and function of the vehicle 10 according to the fourth embodiment are the same as those of the vehicle 10 described in each of the above-described embodiments except for the points specifically described below. Detailed description thereof is omitted.

本実施の形態4に係る制御部15は、経路円の接線と他の経路円の接点との接続を、車両10の移動速度に基づいて設定したクロソイド曲線により接続する。これにより、経路円の接線と他の経路円の接点においても、車両10は移動経路の追従性を維持しながら移動することができる。   The control unit 15 according to the fourth embodiment connects the connection between the tangent line of the route circle and the contact point of the other route circle using a clothoid curve set based on the moving speed of the vehicle 10. As a result, the vehicle 10 can move while maintaining the followability of the movement route even at the contact point of the route circle and the contact point of the other route circle.

図27は、本実施の形態4に係る制御部15による経路探索処理を示すフローチャートである。図27に示す例では、S108、S109における処理の対象をクロソイド曲線とする点において、図4に示した実施の形態1に係る制御部15による経路探索処理と異なる。その他の処理については上述した各実施の形態と同一であり、その詳細な説明は省略する。   FIG. 27 is a flowchart showing route search processing by the control unit 15 according to the fourth embodiment. The example shown in FIG. 27 is different from the route search process by the control unit 15 according to the first embodiment shown in FIG. 4 in that the processing target in S108 and S109 is a clothoid curve. Other processes are the same as those of the above-described embodiments, and detailed description thereof is omitted.

例えば図28Aや図28Bに示すように、制御部ノード15は、経路円の接線と他の経路円とをクロソイド曲線により接続する。制御部15は、クロソイド曲線において、曲線と直線とが切り替わる点をノードとして全探索を行う。クロソイド曲線を接線の代わりに用いることで、自動車のように角速度が小さな移動体や、追従性が低い移動体であっても、追従可能な移動経路を探索することができる。また、クロソイド曲線を表す式からその長さを計算することができるため、制御部15は、探索した移動経路の長さを計算することができる。さらに、クロソイド曲線の曲率の設定方法としては、例えば、車両10の移動速度が速い場合にはクロソイド曲線の曲率を大きくし、車両10の移動速度が遅い場合にはクロソイド曲線の曲率を小さくするように設定してもよい。   For example, as shown in FIGS. 28A and 28B, the control unit node 15 connects the tangent line of the route circle and another route circle with a clothoid curve. In the clothoid curve, the control unit 15 performs a full search using a node at which the curve and the straight line are switched as a node. By using a clothoid curve instead of a tangent line, it is possible to search for a movement path that can be followed even by a moving body having a small angular velocity or a moving body having a low followability, such as an automobile. Moreover, since the length can be calculated from the equation representing the clothoid curve, the control unit 15 can calculate the length of the searched movement route. Furthermore, as a method of setting the curvature of the clothoid curve, for example, the curvature of the clothoid curve is increased when the moving speed of the vehicle 10 is fast, and the curvature of the clothoid curve is decreased when the moving speed of the vehicle 10 is slow. May be set.

実施の形態5.
本実施の形態5に係る経路探索装置は、車両10の追従性を重視する移動経路の探索と、障害物との安全な回避を重視する移動経路の探索とを両立することができる。上述した各実施の形態に係る経路探索装置では、1種類の円を用いて、車両10の追従性と安全性という2つの性質を表現している。このため、車両10の経路追従性(車両10の最小回転半径)を重視して障害物の円を作成した場合には、車両10の回転半径に応じて作成した円の半径が小さなものとなり、障害物と衝突する可能性がある。一方で、障害物と衝突しないことのみを目標として障害物の円を作成した場合には、障害物の大きさに応じて作成した円の半径が小さなものとなり、車両10が追従できない可能性がある。尚、本実施の形態5に係る車両10の構成及び機能は、以下で特に説明する点を除いて上述した各実施の形態で示した車両10と同一であり、同一の構成及び機能については、その詳細な説明を省略する。
Embodiment 5 FIG.
The route search device according to the fifth embodiment can achieve both a search for a travel route that places importance on the followability of the vehicle 10 and a search for a travel route that places importance on safe avoidance with an obstacle. In the route search device according to each of the above-described embodiments, two types of properties of the vehicle 10 such as followability and safety are expressed using one kind of circle. For this reason, when the obstacle circle is created with emphasis on the path following property of the vehicle 10 (minimum turning radius of the vehicle 10), the radius of the circle created according to the turning radius of the vehicle 10 becomes small. May collide with obstacles. On the other hand, when an obstacle circle is created only for the purpose of not colliding with an obstacle, the radius of the circle created according to the size of the obstacle is small, and the vehicle 10 may not be able to follow. is there. The configuration and function of the vehicle 10 according to the fifth embodiment are the same as those of the vehicle 10 described in each of the above-described embodiments except for the points specifically described below. Detailed description thereof is omitted.

本実施の形態5に係る制御部15は、車両10の移動速度に基づいて設定した大きさの円と、車両10の大きさに対して所定の安全距離を加算して設定した大きさの円とから、より大きな値の円選択し、その選択した円を経路円として作成する。これにより、車両10の移動速度に基づく移動経路の追従性と、衝突回避を重視する移動経路の安全性とを両立して、移動経路を探索することができる。   The control unit 15 according to the fifth embodiment has a circle having a size set based on the moving speed of the vehicle 10 and a circle having a size set by adding a predetermined safety distance to the size of the vehicle 10. Then, a circle with a larger value is selected, and the selected circle is created as a route circle. As a result, it is possible to search for a movement route while achieving both the followability of the movement route based on the moving speed of the vehicle 10 and the safety of the movement route that places importance on collision avoidance.

例えば図29に示すように、制御部15は、2つの円から、より大きな円を選択する。図では、R1を車両10の追従限界半径とし(即ち、追従性を重視する円を示す。)、R2を(車両10の半径+所定の安全距離)とする(即ち、安全性を重視する円を示す。)。制御部15は、これらR1及びR2の値を算出し、より大きな値の円を選択し、経路探索を行う。例えば、図4に示した実施の形態1に係る制御部15による経路探索処理において、S102の経路円作成処理に先立って、これら2つの円から選択を行う。図29Aでは、半径がR1の円(追従性重視の円)では、追従は可能であっても障害物と接触する可能性がある。そこで、制御部15は、半径がR2の円(安全性重視の円)を選択する。また、図29Bでは、半径がR2の円(安全性重視の円)では、障害物と衝突しないものの、車両10が追従できない可能性がある。そこで、制御部15は、半径がR1の円(追従性重視の円)を選択する。   For example, as shown in FIG. 29, the control unit 15 selects a larger circle from the two circles. In the figure, R1 is the limit radius of tracking of the vehicle 10 (that is, a circle that places importance on followability), and R2 is (the radius of the vehicle 10 + a predetermined safety distance) (that is, a circle that places importance on safety). Is shown.) The control unit 15 calculates the values of R1 and R2, selects a circle with a larger value, and performs a route search. For example, in the route search process by the control unit 15 according to the first embodiment shown in FIG. 4, prior to the route circle creation process in S102, a selection is made from these two circles. In FIG. 29A, a circle with a radius of R1 (a circle that emphasizes followability) may contact an obstacle even if followability is possible. Therefore, the control unit 15 selects a circle having a radius R2 (a safety-oriented circle). In FIG. 29B, a circle with a radius of R2 (a safety-oriented circle) does not collide with an obstacle, but the vehicle 10 may not be able to follow. Therefore, the control unit 15 selects a circle having a radius R1 (a circle that emphasizes followability).

実施の形態6.
本実施の形態6に係る経路探索装置は、広大な探索空間においても、移動経路の探索を実現することができる。上述した各実施の形態に係る経路探索装置では、探索アルゴリズムの性質上、障害物グリッドの個数の二乗に比例して、その計算量が増加する。このため、広い探索空間の場合には、移動経路の探索処理を実現することが困難となる可能性がある。尚、本実施の形態6に係る車両10の構成及び機能は、以下で特に説明する点を除いて上述した各実施の形態で示した車両10と同一であり、同一の構成及び機能については、その詳細な説明を省略する。
Embodiment 6 FIG.
The route search apparatus according to the sixth embodiment can realize a search for a moving route even in a vast search space. In the route search device according to each of the embodiments described above, the amount of calculation increases in proportion to the square of the number of obstacle grids due to the nature of the search algorithm. For this reason, in the case of a wide search space, it may be difficult to realize the travel route search process. The configuration and function of the vehicle 10 according to the sixth embodiment are the same as those of the vehicle 10 described in each of the above-described embodiments except for the points specifically described below. Detailed description thereof is omitted.

本実施の形態6に係る制御部15は、四分木(quad−tree)に代表されるようなデータ構造表現を用いて、計算量が増大しない程度にまで探索空間を分解する。そして、制御部15は、分解された各区分の領域を対象として、経路探索を行う。これにより、車両10の移動に応じて経路探索の対象とする移動領域を限定することで、計算時間を削減することができる。従って、広大な探索空間においても経路探索を実現することができる。尚、四分木データ構造とは、平面全体を縦横半分に四分割し、分割後の各領域が全て図形によって占められている場合、又は、全く図形が含まれていない場合には分割を中止し、それら以外の場合には、各領域をさらに四分割してデータを格納する。これを繰り返し、例えば図30Bに示すように2次元図形を区分する。これにより、四分木のツリー構造を用いて探索空間を表現することができる。   The control unit 15 according to the sixth embodiment uses a data structure representation represented by a quad-tree to decompose the search space to such an extent that the amount of calculation does not increase. And the control part 15 performs a route search for the area | region of each division | segmentation decomposed | disassembled. Thereby, calculation time can be reduced by limiting the movement area | region used as the object of a route search according to the movement of the vehicle 10. FIG. Therefore, the route search can be realized even in a vast search space. The quadtree data structure means that the entire plane is divided into four halves vertically and horizontally, and if the divided areas are all occupied by figures, or if no figures are included at all, the division is stopped. In other cases, each area is further divided into four to store data. This is repeated and the two-dimensional figure is segmented as shown in FIG. 30B, for example. Thereby, the search space can be expressed using the tree structure of the quadtree.

より具体的には、まず、制御部15は、車両10が現在位置する領域内の障害物グリッドの数を計算し、計算した障害物グリッドの数が所定の個数以上であるか否かを判定する。判定の結果、障害物グリッドの数が所定の個数以上である場合には、制御部15は、現在の車両10が位置する移動領域を四分割する。制御部15は、障害物グリッドの数が所定の数より少なくなるまで、この分割処理を繰り返す。そして、制御部15は、分割が終了した領域(障害物の数が所定の数より少ない領域)内において、サブゴールを設定し、上述したようにして現在の位置からサブゴールまでの経路探索を行う。分割された領域内でサブゴールに到達した場合、制御部15は、隣接する領域内の障害物グリッド数を計算し、計算した障害物グリッドの数が所定の個数以上であるか否かを判定する。以降、上述した処理を繰り返すことにより、ゴールまでの移動経路を探索する。   More specifically, first, the control unit 15 calculates the number of obstacle grids in the area where the vehicle 10 is currently located, and determines whether or not the calculated number of obstacle grids is equal to or greater than a predetermined number. To do. As a result of the determination, when the number of obstacle grids is equal to or greater than the predetermined number, the control unit 15 divides the moving region where the current vehicle 10 is located into four. The control unit 15 repeats this division process until the number of obstacle grids is less than a predetermined number. Then, the control unit 15 sets a subgoal in the area where the division is completed (area where the number of obstacles is smaller than a predetermined number), and performs a route search from the current position to the subgoal as described above. When the subgoal is reached in the divided area, the control unit 15 calculates the number of obstacle grids in the adjacent area, and determines whether or not the calculated number of obstacle grids is a predetermined number or more. . Thereafter, the movement route to the goal is searched by repeating the above-described processing.

例えば図30Aに示すように、車両10が領域P内を移動する場合を想定する。図24Bに示すように、制御部15は、領域Pに対応するグリッドマップMGを四分木構造により表現する。ここで、車両10が現在位置する区分を拡大したものをグリッドマップMLとして示している。グリッドマップMLに含まれる障害物グリッドの数は所定の数より少ない。制御部15は、グリッドマップMLにおいて、現在位置からサブゴールまでの局所移動経路Rを探索する。   For example, as shown in FIG. 30A, it is assumed that the vehicle 10 moves in the region P. As illustrated in FIG. 24B, the control unit 15 represents the grid map MG corresponding to the region P with a quadtree structure. Here, an enlarged view of a section where the vehicle 10 is currently located is shown as a grid map ML. The number of obstacle grids included in the grid map ML is less than a predetermined number. The control unit 15 searches for a local movement route R from the current position to the subgoal in the grid map ML.

その他の実施の形態.
上述した各実施の形態では、2次元平面内における経路探索処理について説明したが本発明はこれに限定されない。即ち、移動体が移動する移動領域は3次元の領域としてもよい。この場合には、経路探索装置は、3次元形状の障害物を中心とする移動禁止領域の外周の形状を、所定の曲率を有する3次元形状の図形を用いて生成する。例えば図31に示すように、経路探索装置は、障害物を中心として球S1、S2、S3を生成する。そして、経路探索装置は、障害物を中心とする球S1、S3に沿って、移動経路を探索する。このように、2次元空間に限定されず、3次元空間においても経路探索を行うことで、例えばマニピュレータなどの軌道計算にも適用することができる。
Other embodiments.
In each of the above-described embodiments, the route search process in the two-dimensional plane has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the moving area in which the moving body moves may be a three-dimensional area. In this case, the route search device generates a shape of the outer periphery of the movement prohibited area centered on the three-dimensional shape obstacle using a three-dimensional shape figure having a predetermined curvature. For example, as illustrated in FIG. 31, the route search device generates spheres S1, S2, and S3 with an obstacle as a center. Then, the route search device searches for a moving route along the spheres S1 and S3 centered on the obstacle. Thus, the present invention is not limited to the two-dimensional space, and can be applied to trajectory calculation of a manipulator, for example, by performing a route search in the three-dimensional space.

また、経路探索装置は、移動領域における障害物の配置位置に応じて、図形の大きさを設定するようにしてもよい。これにより、ユーザーの意図を反映させた移動経路を探索することができる。例えば、図32に示すように、部屋の中心に配置される障害物については経路円の大きさを他の障害物に対する経路円の大きなものとすることで、車両10に部屋の中心を移動させないような移動経路を意図的に経路探索装置に探索させることができる。また、図32に示すように、壁を示す障害物に対する経路円の大きさを他の障害物の経路円よりも小さなものとすることで、車両10に壁沿いに移動させるような移動経路を意図的に探索させることができる。   In addition, the route search device may set the size of the figure according to the arrangement position of the obstacle in the moving area. Thereby, it is possible to search for a movement route reflecting the user's intention. For example, as shown in FIG. 32, for the obstacle arranged at the center of the room, the center of the room is not moved by the vehicle 10 by setting the size of the route circle to be larger than that of other obstacles. Such a movement route can be intentionally searched for by the route search device. In addition, as shown in FIG. 32, by setting the size of the path circle for the obstacle indicating the wall to be smaller than the path circle of the other obstacles, a movement path that causes the vehicle 10 to move along the wall is provided. You can search intentionally.

また、上述した実施の形態では、自律移動体の制御部が経路探索機能を有するものとして説明したが本発明はこれに限定されない。経路探索機能は、例えば、自律移動体に搭載されたコンピュータや自律移動体とは別に設けられたコンピュータにより実現される。このコンピュータは、例えば、中央処理装置(CPU)、ROM、RAM、ハードディスク等の補助記憶装置、CD−ROM等の可搬型記憶媒体が挿入される記憶媒体駆動装置、入力手段や出力手段を備えている。ROM、補助記憶装置、可搬型記憶媒体等の記憶媒体には、オペレーティングシステムと協働してCPU等に命令を与え、アプリケーションプログラムを記録することができ、RAMにロードされることによって実行される。このアプリケーションプログラムは、本発明にかかる経路探索機能を実現する特有の経路探索プログラムを含む。経路探索プログラムによる経路探索は、中央処理装置がアプリケーションプログラムをRAM上に展開した上で当該アプリケーションプログラムに従った処理を補助記憶装置に格納されたデータを読み出し、また格納を行なうことにより、実行される。   In the above-described embodiment, the control unit of the autonomous mobile body has been described as having a route search function, but the present invention is not limited to this. The route search function is realized by, for example, a computer mounted on the autonomous mobile body or a computer provided separately from the autonomous mobile body. The computer includes, for example, a central processing unit (CPU), an auxiliary storage device such as a ROM, a RAM, and a hard disk, a storage medium driving device into which a portable storage medium such as a CD-ROM is inserted, an input unit, and an output unit. Yes. In a storage medium such as a ROM, an auxiliary storage device, or a portable storage medium, an application program can be recorded by giving instructions to the CPU in cooperation with the operating system, and executed by being loaded into the RAM. . This application program includes a unique route search program for realizing the route search function according to the present invention. The route search by the route search program is executed by the central processing unit developing the application program on the RAM, reading the data stored in the auxiliary storage device and executing the processing according to the application program, and storing it. The

尚、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention already described.

本発明の実施の形態1に係る自律移動体制御システムを概略的に示す全体図である。1 is an overall view schematically showing an autonomous mobile control system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る自律移動体としての車両を示す概略図である。It is the schematic which shows the vehicle as an autonomous mobile body which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control part which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る経路探索処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the route search process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る移動禁止領域の図形を例示する図である。It is a figure which illustrates the figure of the movement prohibition area | region which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る不要な経路円を判定する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that an unnecessary course circle concerning Embodiment 1 of the present invention is judged. 本発明の実施の形態1に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る経路円の接線の種類を例示する図である。It is a figure which illustrates the kind of tangent of the path | route circle which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control part which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る経路探索処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the route search process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る相対空間を例示する概念図である。It is a conceptual diagram which illustrates the relative space which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る経路探索処理の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る移動障害物の回避方法の種類を例示する図である。It is a figure which illustrates the kind of moving obstacle avoidance method concerning Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係る経路探索処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the route search process which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る経路探索処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the route search process which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るクロソイド曲線を例示する図である。It is a figure which illustrates the clothoid curve which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る経路円の選択処理を説明する図である。It is a figure explaining the selection process of the path | pass circle which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る四分木データ構造を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the quadtree data structure which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係る3次元空間における経路探索の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the route search in the three-dimensional space which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係る経路円の大きさの設定の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the setting of the magnitude | size of the path | route circle which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 床部、10 車両、10a 車両本体、11 車輪、12 キャスタ、
13 駆動部(モータ)、14 カウンタ、15 制御部、15a 記憶領域、
16 外界センサ、17 アンテナ、100 自律移動体制御システム、
21、31 経路探索部、22、32 経路データ、23、33 自己位置計算部、
24 障害物位置データ、34 測距センサ、35 距離データ取得部、
P エリア、G ゴール、B 障害物グリッド、
C 経路円、ICR、ICL 仮想円、C_M1、C_M2 回避円、N ノード、
L、s 接線、R 経路、
MG、ML グリッドマップ
1 floor, 10 vehicle, 10a vehicle body, 11 wheels, 12 casters,
13 drive unit (motor), 14 counter, 15 control unit, 15a storage area,
16 external sensor, 17 antenna, 100 autonomous mobile control system,
21, 31 Route search unit, 22, 32 Route data, 23, 33 Self-position calculation unit,
24 obstacle position data, 34 distance measuring sensor, 35 distance data acquisition unit,
P area, G goal, B obstacle grid,
C path circle, ICR, ICL virtual circle, C_M1, C_M2 avoidance circle, N node,
L, s tangent, R path,
MG, ML Grid map

Claims (27)

移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索装置であって、
前記移動領域内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域の外周の形状を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成する探索空間生成部と、
前記移動禁止領域の接線と前記移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、前記自律移動体の移動速度に基づいて経路探索を行い、当該経路探索の結果、前記自律移動体が前記移動禁止領域の外周上を通過する場合には、前記移動経路のうち、前記移動禁止領域の外周を除く移動経路部分を前記接線とし、前記移動禁止領域の外周上の移動経路部分を前記図形に従う移動経路とする経路探索部と
を有する経路探索装置。
A path search device that starts a movement from a movement start point existing in a movement area and searches for a movement path of an autonomous mobile body that reaches a movement end point existing in the movement area,
A figure having a predetermined curvature in which a movement prohibition area is set around an obstacle existing in the movement area, and the shape of the outer periphery of the set movement prohibition area is set based on the movement speed of the autonomous mobile body. A search space generation unit to be generated using,
From a route candidate formed by connecting the tangent of the movement prohibited area and the outer periphery of the movement prohibited area, a route search is performed based on the movement speed of the autonomous mobile body, and as a result of the route search, the autonomous mobile body is When passing on the outer periphery of the movement prohibited area, the movement path portion of the movement path excluding the outer periphery of the movement prohibited area is defined as the tangent line, and the movement path portion on the outer periphery of the movement prohibited area follows the figure. A route search device having a route search unit as a movement route.
前記図形は、
前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する円であるか、又は、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する複数の円と当該複数の円間の共通接線とからなる図形である
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。
The figure is
A circle having a predetermined curvature set based on the moving speed of the autonomous mobile body, or a plurality of circles having a predetermined curvature set based on the moving speed of the autonomous mobile body and the plurality of circles The route search device according to claim 1, wherein the route search device is a figure composed of a common tangent line.
前記経路探索部は、
前記移動始点と前記移動禁止領域との共通接線の長さと、前記移動禁止領域の外周における前記接線の接点間の外周の長さと、前記移動禁止領域間の共通接線の長さと、前記移動禁止領域と前記移動終点との共通接線の長さと、前記自律移動体の移動速度とから、前記自律移動体による前記経路候補の移動時間を算出し、当該算出した移動時間が最小となる経路候補を前記移動経路として経路探索を行う
ことを特徴とする請求項1又は2記載の経路探索装置。
The route search unit
The length of the common tangent line between the movement start point and the movement prohibited area, the length of the outer circumference between the contact points of the tangent at the outer circumference of the movement prohibited area, the length of the common tangent line between the movement prohibited areas, and the movement prohibited area And a moving time of the route candidate by the autonomous moving body from the length of a common tangent line between the moving end point and the moving speed of the autonomous moving body, and the route candidate that minimizes the calculated moving time is calculated. The route search apparatus according to claim 1 or 2, wherein route search is performed as a movement route.
前記探索空間生成部は、
前記生成した移動禁止領域の外周部分が他の前記移動禁止領域の外周部分と互いに重複する場合に、これら移動禁止領域間の配置関係に基づいて、前記生成した移動禁止領域の外周部分が前記経路候補を構成するか否かを判定し、前記生成した移動禁止領域の外周部分が前記経路候補を構成しないものと判定した場合には、前記生成した移動禁止領域の外周部分から、当該経路候補を構成しないものと判定した移動禁止領域の外周部分を除外する
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の経路探索装置。
The search space generation unit
When the outer peripheral part of the generated movement prohibited area overlaps with the outer peripheral part of the other movement prohibited area, the outer peripheral part of the generated movement prohibited area is based on the arrangement relationship between the movement prohibited areas. It is determined whether or not a candidate is configured, and if it is determined that the outer peripheral portion of the generated movement prohibited area does not constitute the route candidate, the route candidate is determined from the outer peripheral portion of the generated movement prohibited area. The route search device according to any one of claims 1 to 3, wherein an outer peripheral portion of a movement prohibited area determined not to be configured is excluded.
前記経路探索部は、
前記移動禁止領域の接線のうち、他の前記移動禁止領域と重複する接線を前記経路候補から除外する
ことを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の経路探索装置。
The route search unit
5. The route search device according to claim 1, wherein, among the tangent lines of the movement prohibited area, a tangent line overlapping with another movement prohibited area is excluded from the route candidates.
前記経路探索部は、
移動障害物の将来位置を算出し、当該算出した移動障害物の将来位置に基づいて移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域が前記経路候補と重なる場合には、前記移動障害物の移動禁止領域の接線と前記移動障害物の移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補をさらに用いて、前記移動障害物の移動禁止領域の外周上を通過するように経路探索を行う
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。
The route search unit
A future position of the moving obstacle is calculated, a movement prohibited area is set based on the calculated future position of the moving obstacle, and when the set movement prohibited area overlaps the route candidate, The route search is further performed using the route candidate formed by connecting the tangent of the movement prohibited area and the outer periphery of the movement prohibited area of the moving obstacle so as to pass on the outer periphery of the movement prohibited area of the moving obstacle. The route search device according to claim 1.
前記経路探索部は、
前記移動障害物の移動禁止領域の外周上を通過する場合に、前記移動障害物の移動方向に対して後方の外周上を通過するように経路探索を行う
ことを特徴とする請求項6記載の経路探索装置。
The route search unit
The route search is performed so as to pass on a rear outer periphery with respect to a moving direction of the moving obstacle when passing on the outer periphery of the movement prohibited area of the moving obstacle. Route search device.
前記経路探索部は、
移動障害物の将来位置を算出し、当該算出した移動障害物の将来位置に基づいて移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域が前記経路候補と重なる場合には、前記経路候補上において前記移動障害物の移動禁止領域と前記自律移動体との間に、前記自律移動体の移動速度を所定の速度へと減速指示する減速ノードを設定し、当該設定した減速ノードを用いて経路探索を行う
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。
The route search unit
When a future position of the moving obstacle is calculated, a movement prohibited area is set based on the calculated future position of the moving obstacle, and when the set movement prohibited area overlaps with the route candidate, A deceleration node for instructing to decelerate the moving speed of the autonomous moving body to a predetermined speed is set between the movement prohibited area of the moving obstacle and the autonomous moving body, and a route search is performed using the set deceleration node. The route search device according to claim 1, wherein:
前記移動禁止領域の接線と当該移動禁止領域との接続を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定したクロソイド曲線により接続する
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。
The route search device according to claim 1, wherein a connection between the tangent of the movement prohibited area and the movement prohibited area is connected by a clothoid curve set based on a moving speed of the autonomous mobile body.
前記探索空間生成部は、
前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した大きさの図形と、前記自律移動体自体の大きさに対して所定の安全距離を加算して設定した大きさの図形とから、より大きな値の図形を選択し、当該選択した図形を前記所定の曲率を有する図形として用いる
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。
The search space generation unit
From a figure of a size set based on the moving speed of the autonomous mobile body and a figure of a size set by adding a predetermined safety distance to the size of the autonomous mobile body itself, The route search device according to claim 1, wherein a figure is selected, and the selected figure is used as the figure having the predetermined curvature.
前記探索空間生成部は、
前記移動領域内に占める前記障害物の範囲が所定の範囲以上である場合に、当該移動領域を四分割し、当該四分割処理を繰り返すことにより、四分割処理後の移動領域内に占める前記障害物の範囲が前記所定の範囲よりも小さな移動領域を算出し、当該算出した移動領域を探索空間として用いる
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。
The search space generation unit
When the range of the obstacle occupying the moving area is equal to or greater than a predetermined range, the moving area is divided into four parts, and the obstacle occupying the moving area after the quartering process is performed by repeating the four-dividing process. The route search device according to claim 1, wherein a moving area in which an object range is smaller than the predetermined range is calculated, and the calculated moving area is used as a search space.
前記移動領域は3次元の領域であり、
前記探索空間生成部は、
3次元形状の障害物を中心とする移動禁止領域の外周の形状を、所定の曲率を有する3次元形状の図形を用いて生成する
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。
The moving area is a three-dimensional area;
The search space generation unit
The route search device according to claim 1, wherein the shape of the outer periphery of the movement prohibited area centered on the three-dimensional obstacle is generated using a three-dimensional figure having a predetermined curvature.
前記移動領域における前記障害物の配置位置に応じて、前記図形の大きさを設定する
ことを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。
The route search device according to claim 1, wherein the size of the figure is set in accordance with an arrangement position of the obstacle in the movement area.
移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索方法であって、
前記移動領域内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域の外周の形状を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成し、
前記移動禁止領域の接線と前記移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、前記自律移動体の移動速度に基づいて経路探索を行い、当該経路探索の結果、前記自律移動体が前記移動禁止領域の外周上を通過する場合には、前記移動経路のうち、前記移動禁止領域の外周を除く移動経路部分を前記接線とし、前記移動禁止領域の外周上の移動経路部分を前記図形に従う移動経路とする経路探索方法。
A path search method for starting a movement from a movement start point existing in a movement area and searching for a movement path of an autonomous mobile body reaching a movement end point existing in the movement area,
A figure having a predetermined curvature in which a movement prohibition area is set around an obstacle existing in the movement area, and the shape of the outer periphery of the set movement prohibition area is set based on the movement speed of the autonomous mobile body. Generated using
From a route candidate formed by connecting the tangent of the movement prohibited area and the outer periphery of the movement prohibited area, a route search is performed based on the movement speed of the autonomous mobile body, and as a result of the route search, the autonomous mobile body is When passing on the outer periphery of the movement prohibited area, the movement path portion of the movement path excluding the outer periphery of the movement prohibited area is defined as the tangent line, and the movement path portion on the outer periphery of the movement prohibited area follows the figure. A route search method for a moving route.
前記図形は、
前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する円であるか、又は、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する複数の円と当該複数の円間の共通接線とからなる図形である
ことを特徴とする請求項14記載の経路探索方法。
The figure is
A circle having a predetermined curvature set based on the moving speed of the autonomous mobile body, or a plurality of circles having a predetermined curvature set based on the moving speed of the autonomous mobile body and the plurality of circles The route search method according to claim 14, wherein the route search method is a figure including a common tangent line.
前記経路探索を行うときに、前記移動始点と前記移動禁止領域との共通接線の長さと、前記移動禁止領域の外周における前記接線の接点間の外周の長さと、前記移動禁止領域間の共通接線の長さと、前記移動禁止領域と前記移動終点との共通接線の長さと、前記自律移動体の移動速度とから、前記自律移動体による前記経路候補の移動時間を算出し、当該算出した移動時間が最小となる経路候補を前記移動経路として経路探索を行う
ことを特徴とする請求項14又は15記載の経路探索方法。
When performing the route search, the length of the common tangent line between the movement start point and the movement prohibited area, the length of the outer circumference between the contact points of the tangent at the outer circumference of the movement prohibited area, and the common tangent line between the movement prohibited areas , The movement time of the route candidate by the autonomous mobile body is calculated from the length of the common tangent line between the movement prohibited area and the movement end point, and the movement speed of the autonomous mobile body, and the calculated travel time The route search method according to claim 14 or 15, wherein a route search is performed by using a route candidate having a minimum value as the travel route.
前記移動禁止領域の外周を生成したときに、当該生成した移動禁止領域の外周部分が他の前記移動禁止領域の外周部分と互いに重複する場合に、これら移動禁止領域間の配置関係に基づいて、前記生成した移動禁止領域の外周部分が前記経路候補を構成するか否かを判定し、前記生成した移動禁止領域の外周部分が前記経路候補を構成しないものと判定した場合には、前記生成した移動禁止領域の外周部分から、当該経路候補を構成しないものと判定した移動禁止領域の外周部分を除外する
ことを特徴とする請求項14乃至16いずれか1項記載の経路探索方法。
When generating the outer periphery of the movement prohibited area when the outer peripheral part of the generated movement prohibited area overlaps with the outer peripheral part of the other movement prohibited area, based on the arrangement relationship between these movement prohibited areas, It is determined whether or not an outer peripheral part of the generated movement prohibited area constitutes the route candidate. When it is determined that an outer peripheral part of the generated movement prohibited area does not constitute the route candidate, the generated The route search method according to any one of claims 14 to 16, wherein an outer peripheral portion of the movement prohibited region that is determined not to constitute the route candidate is excluded from an outer peripheral portion of the movement prohibited region.
前記経路探索を行うときに、
前記移動禁止領域の接線のうち、他の前記移動禁止領域と重複する接線を前記経路候補から除外する
ことを特徴とする請求項14乃至17いずれか1項記載の経路探索方法。
When performing the route search,
18. The route search method according to claim 14, wherein, among the tangent lines of the movement prohibited area, a tangent line overlapping with another movement prohibited area is excluded from the route candidates.
前記経路探索を行うときに、
移動障害物の将来位置を算出し、当該算出した移動障害物の将来位置に基づいて移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域が前記経路候補と重なる場合には、前記移動障害物の移動禁止領域の接線と前記移動障害物の移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補をさらに用いて、前記移動障害物の移動禁止領域の外周上を通過するように経路探索を行う
ことを特徴とする請求項14記載の経路探索方法。
When performing the route search,
A future position of the moving obstacle is calculated, a movement prohibited area is set based on the calculated future position of the moving obstacle, and when the set movement prohibited area overlaps the route candidate, The route search is further performed using the route candidate formed by connecting the tangent of the movement prohibited area and the outer periphery of the movement prohibited area of the moving obstacle so as to pass on the outer periphery of the movement prohibited area of the moving obstacle. The route search method according to claim 14.
前記経路探索を行うときに、
前記移動障害物の移動禁止領域の外周上を通過する場合に、前記移動障害物の移動方向に対して後方の外周上を通過するように経路探索を行う
ことを特徴とする請求項19記載の経路探索方法。
When performing the route search,
The route search is performed so as to pass on a rear outer periphery with respect to a moving direction of the moving obstacle when passing on the outer periphery of the movement prohibited area of the moving obstacle. Route search method.
前記経路探索を行うときに、
移動障害物の将来位置を算出し、当該算出した移動障害物の将来位置に基づいて移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域が前記経路候補と重なる場合には、前記経路候補上において前記移動障害物の移動禁止領域と前記自律移動体との間に、前記自律移動体の移動速度を所定の速度へと減速指示する減速ノードを設定し、当該設定した減速ノードを用いて経路探索を行う
ことを特徴とする請求項14記載の経路探索方法。
When performing the route search,
When a future position of the moving obstacle is calculated, a movement prohibited area is set based on the calculated future position of the moving obstacle, and when the set movement prohibited area overlaps with the route candidate, A deceleration node for instructing to decelerate the moving speed of the autonomous moving body to a predetermined speed is set between the movement prohibited area of the moving obstacle and the autonomous moving body, and a route search is performed using the set deceleration node. The route search method according to claim 14, wherein:
前記移動禁止領域の接線と当該移動禁止領域との接続を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定したクロソイド曲線により接続する
ことを特徴とする請求項14記載の経路探索方法。
The route search method according to claim 14, wherein the tangent of the movement prohibited area and the movement prohibited area are connected by a clothoid curve set based on a moving speed of the autonomous mobile body.
前記移動禁止領域の外周を生成するときに、
前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した大きさの図形と、前記自律移動体自体の大きさに対して所定の安全距離を加算して設定した大きさの図形とから、より大きな値の図形を選択し、当該選択した図形を前記所定の曲率を有する図形として用いる
ことを特徴とする請求項14記載の経路探索方法。
When generating the outer periphery of the movement prohibited area,
From a figure of a size set based on the moving speed of the autonomous mobile body and a figure of a size set by adding a predetermined safety distance to the size of the autonomous mobile body itself, The route search method according to claim 14, wherein a figure is selected, and the selected figure is used as the figure having the predetermined curvature.
前記移動禁止領域の外周を生成するときに、
前記移動領域内に占める前記障害物の範囲が所定の範囲以上である場合に、当該移動領域を四分割し、当該四分割処理を繰り返すことにより、四分割処理後の移動領域内に占める前記障害物の範囲が前記所定の範囲よりも小さな移動領域を算出し、当該算出した移動領域を探索空間として用いる
ことを特徴とする請求項14記載の経路探索方法。
When generating the outer periphery of the movement prohibited area,
When the range of the obstacle occupying the moving area is equal to or greater than a predetermined range, the moving area is divided into four parts, and the obstacle occupying the moving area after the quartering process is performed by repeating the four-dividing process. The route search method according to claim 14, wherein a movement area whose object range is smaller than the predetermined range is calculated, and the calculated movement area is used as a search space.
前記移動領域は3次元の領域であり、
前記移動禁止領域の外周を生成するときに、
3次元形状の障害物を中心とする移動禁止領域の外周の形状を、所定の曲率を有する3次元形状の図形を用いて生成する
ことを特徴とする請求項14記載の経路探索方法。
The moving area is a three-dimensional area;
When generating the outer periphery of the movement prohibited area,
The route search method according to claim 14, wherein the shape of the outer periphery of the movement prohibited area centered on the three-dimensional obstacle is generated using a three-dimensional figure having a predetermined curvature.
前記移動領域における前記障害物の配置位置に応じて、前記図形の大きさを設定する
ことを特徴とする請求項14記載の経路探索方法。
The route search method according to claim 14, wherein the size of the figure is set in accordance with an arrangement position of the obstacle in the movement area.
移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に到達する自律移動体の移動経路を探索する経路探索プログラムであって、
コンピュータに対して、
前記移動領域内に存在する障害物を中心として移動禁止領域を設定し、当該設定した移動禁止領域の外周の形状を、前記自律移動体の移動速度に基づいて設定した所定の曲率を有する図形を用いて生成するステップと、
前記移動禁止領域の接線と前記移動禁止領域の外周とを接続してなる経路候補から、前記自律移動体の移動速度に基づいて経路探索を行い、当該経路探索の結果、前記自律移動体が前記移動禁止領域の外周上を通過する場合には、前記移動経路のうち、前記移動禁止領域の外周を除く移動経路部分を前記接線とし、前記移動禁止領域の外周上の移動経路部分を前記図形に従う移動経路とするステップと
を実行させる経路探索プログラム。
A route search program for starting a movement from a movement start point existing in a movement region and searching for a movement route of an autonomous mobile body reaching a movement end point existing in the movement region,
Against the computer,
A figure having a predetermined curvature in which a movement prohibition area is set around an obstacle existing in the movement area, and the shape of the outer periphery of the set movement prohibition area is set based on the movement speed of the autonomous mobile body. Generating using, and
From a route candidate formed by connecting the tangent of the movement prohibited area and the outer periphery of the movement prohibited area, a route search is performed based on the movement speed of the autonomous mobile body, and as a result of the route search, the autonomous mobile body is When passing on the outer periphery of the movement prohibited area, the movement path portion of the movement path excluding the outer periphery of the movement prohibited area is defined as the tangent line, and the movement path portion on the outer periphery of the movement prohibited area follows the figure. A route search program for executing a step of making a moving route.
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