JP2016057660A - Moving body route planning method and moving body route planning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自律的に認識した走行可能領域のうち幅が広い経路を自律的に選択して走行する自律移動可能な移動体の経路計画方法と装置に関する。 The present invention relates to a route planning method and apparatus for a mobile body capable of autonomous movement that autonomously selects a wide route from a travelable area recognized autonomously and travels.
無人走行可能な移動体の操縦手段は、遠隔操縦、半自律走行、及び自律走行に大別することができる。
半自律走行は例えば特許文献1に、自律走行は例えば特許文献2に開示されている。
The maneuvering means of the moving body capable of unmanned traveling can be roughly classified into remote control, semi-autonomous traveling, and autonomous traveling.
Semi-autonomous traveling is disclosed in, for example,
遠隔操縦は、ラジコン的な制御手段であり、操縦者が操作デバイス(ジョイスティックやハンドル、ペダルなど)により旋回方向や速度を指示し、移動体はそれに従って走行する。操縦画面には移動体のカメラで撮影した進行方向画像が表示されているので、操縦者はそれを見ながら車を運転するような感覚で操縦するものである。 The remote control is a radio-controlled control means, and the operator instructs the turning direction and speed with an operation device (joystick, handle, pedal, etc.), and the moving body travels accordingly. Since the navigation screen displays a traveling direction image taken with a camera of a moving body, the operator operates the vehicle as if driving a car while looking at it.
半自律走行(又はコマンド操縦と呼ぶ)は、移動体自身が、走行可能な領域や分岐路を認識しながら走行する。操縦画面上には、移動体の搭載カメラで撮影した進行方向の画像に、移動体の搭載センサで認識した進入可能分岐路が矢印などで重畳表示される。分岐路に入るかどうかの判断と指示は操縦者が行う。操縦者が何もしなければ、どの分岐路にも入らず、移動体が認識した走行可能領域のうち最も幅が広く見える方へ走行する。 In semi-autonomous traveling (or command operation), the mobile body travels while recognizing a travelable region and a branch path. On the control screen, an approachable branch path recognized by the moving body mounted sensor is superimposed and displayed with an arrow or the like on an image in the traveling direction taken by the moving body mounted camera. The pilot decides whether or not to enter the branch road and gives instructions. If the driver does nothing, he does not enter any branch road and travels to the widest visible area of the travelable area recognized by the moving body.
自律走行(又はウェイポイント操縦と呼ぶ)は、経由すべき地図上のポイント群(ウェイポイント)を走行開始前に与えておき、移動体は搭載センサで走行可能な領域を認識しながらウェイポイントを順次通過していくものである。
ウェイポイント操縦では、操縦者は走行開始の指示をしたりカメラ画像を確認したりすることはあるが、走行中に進行方向を指示することは無い。
In autonomous driving (or “waypoint maneuvering”), a point group (waypoint) on the map to be routed is given before the start of driving, and the mobile unit recognizes the area where the vehicle can travel with the mounted sensor. It will pass sequentially.
In waypoint maneuvering, the operator may instruct the start of traveling or check the camera image, but does not instruct the traveling direction during traveling.
上述したように、半自律走行において、移動体は、自律的に認識した走行可能領域のうち幅が広い経路を自律的に選択して走行する。
この場合、従来の経路計画手段では、1回の制御サイクルごとに経路計画をやり直すため、自律的に認識した環境認識のノイズや移動体の位置や姿勢の変化によって、経路の頻繁な切り替わりが発生することがあった。
As described above, in the semi-autonomous traveling, the mobile body travels by autonomously selecting a wide route from the travelable area recognized autonomously.
In this case, since the conventional route planning means redoes the route planning every control cycle, frequent switching of the route occurs due to autonomously recognized environmental recognition noise and changes in the position and orientation of the moving body. There was something to do.
図1、図2は、従来の経路の切り替わりの説明図である。
例えば、図1(A)(B)のように静止した障害物3が移動体1の進行方向に存在する場合、障害物3の位置が変化したと誤認して、左に避ける経路2aと右に避ける経路2bが切り替わる現象が発生する。その結果、静止した障害物3の前で移動体1が右往左往し、最終的には障害物3に衝突する可能性もある。
また、たとえ環境認識の精度が良く、認識された障害物3の位置に全く変化が無いとしても、図2(A)(B)のように移動体1から見た障害物3の回避のしやすさが変化し、経路2a,2bが突然切り替わる現象が発生する可能性がある。
1 and 2 are explanatory diagrams of conventional path switching.
For example, when a
Further, even if the environment recognition accuracy is good and the position of the recognized
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、自律的に認識した環境認識のノイズや位置や姿勢の変化による経路の頻繁な切り替わりを防止することができる自律移動可能な移動体の経路計画方法と装置を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a path planning method and apparatus for a mobile body capable of autonomous movement capable of preventing frequent switching of a path due to autonomously recognized environmental recognition noise and changes in position and posture. It is in.
本発明によれば、前方の障害物位置を検出可能な障害物センサを有する自律移動可能な移動体の経路計画方法であって、
コンピュータにより、
(A)前記障害物センサによる障害物位置から、移動体の前方の探索領域に障害物位置を含む局所地図を設定し、
(B)前記局所地図が設定された探索領域内において、直前経路を修正した修正経路を探索し、これから新経路を設定する、ことを特徴とする移動体の経路計画方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a route planning method for a mobile body capable of autonomous movement having an obstacle sensor capable of detecting an obstacle position ahead,
By computer
(A) From the obstacle position by the obstacle sensor, set a local map including the obstacle position in the search area in front of the moving body,
(B) A mobile route planning method characterized by searching a corrected route obtained by correcting a previous route in a search region in which the local map is set, and setting a new route from now on.
前記(B)において、
(B1)前記探索領域内において、現在位置からの更新経路を生成し、
(B2)前記更新経路のほうが前記修正経路より走行しやすい場合に、更新経路を新経路に設定し、それ以外の場合に、前記修正経路を新経路に設定する。
In (B) above,
(B1) In the search area, an update route from the current position is generated,
(B2) When the updated route is easier to travel than the modified route, the updated route is set as a new route, and in other cases, the modified route is set as a new route.
前記(B2)における前記更新経路のほうが前記修正経路より走行しやすい場合は、前記探索領域内において、前記修正経路および前記更新経路の長さと障害物までの最短距離の平均値の2つの指標を用いて判定する。 In the case where the updated route in (B2) is easier to travel than the corrected route, two indexes of the corrected route and the length of the updated route and the average value of the shortest distance to the obstacle are calculated in the search area. Use to determine.
前記(B)において、
(B3)直前経路上に間隔を隔てた複数の修正前通過点を現在位置から順に設定し、
(B4)障害物までの最短距離が最大又は第1閾値以上となるように、前記修正前通過点を通る直線上に、修正後通過点の位置を設定し、前記探索領域内において修正後通過点の位置を結ぶ経路を修正経路とする。
In (B) above,
(B3) A plurality of pre-correction passing points spaced apart on the immediately preceding route are set in order from the current position,
(B4) The position of the post-correction pass point is set on a straight line passing through the pre-correction pass point so that the shortest distance to the obstacle is the maximum or equal to or greater than the first threshold, and the post-correction pass in the search area A route connecting the positions of points is set as a corrected route.
前記(B3)において、修正前通過点の間隔を第1間隔に設定し、曲率が第2閾値より大きい部分又は障害物までの最短距離が第3閾値未満の部分の間隔を前記第1間隔より小さい値に設定する。 In (B3), the interval between the pre-correction passing points is set to the first interval, and the interval between the portion where the curvature is greater than the second threshold or the shortest distance to the obstacle is less than the third threshold is greater than the first interval. Set to a smaller value.
前記(B4)において、各修正後通過点の位置の修正量が第4閾値以下であり、かつ最大曲率が第5閾値以下となるように、修正経路を設定する。 In (B4), the correction path is set so that the correction amount of the position of each corrected passing point is not more than the fourth threshold and the maximum curvature is not more than the fifth threshold.
前記(B1)において、前記更新経路は、前記探索領域内において、
(B1.1)移動体の進行方向前方に間隔を隔てた第1の探索点を設定し、前記第1の探索点を通り移動体の進行方向に直交する直線上に、障害物までの最短距離が最大となる第1の更新点を設定し、
(B1.2)第1の更新点から順次、直前の更新点と新たな更新点を結ぶ方向に間隔を隔てた新たな探索点を設定し、新たな探索点を通り更新点を結ぶ方向に直交する直線上に、障害物までの最短距離が最大となる新たな更新点を設定し、
この設定を新たな更新点が探索領域内にある限り繰り返し、
(B1.3)移動体の現在位置、第1の更新点及び新たな更新点を順に結ぶ経路を更新経路とする。
In (B1), the update path is within the search area.
(B1.1) First search points spaced apart in front of the moving body in the traveling direction are set, and the shortest distance to the obstacle is on a straight line passing through the first search points and orthogonal to the traveling direction of the moving body. Set the first update point with the largest distance,
(B1.2) In order from the first update point, a new search point is set at an interval in the direction connecting the previous update point and the new update point, and the update point passes through the new search point and connects the update points. Set a new update point on the perpendicular line that maximizes the shortest distance to the obstacle,
Repeat this setting as long as the new update point is in the search area,
(B1.3) A route that connects the current position of the moving object, the first update point, and the new update point in order is defined as an update route.
また、本発明によれば、前方の障害物位置を検出可能な障害物センサを有する自律移動可能な移動体の経路計画装置であって、
前記障害物センサによる障害物位置から移動体の前方の探索領域に障害物位置を含む局所地図を設定する探索領域設定部と、
前記局所地図が設定された探索領域内において、直前経路を修正した修正経路を探索し、これから新経路を設定する新経路設定部と、を有する、ことを特徴とする移動体の経路計画装置が提供される。
Moreover, according to the present invention, there is provided a path planning device for a mobile body capable of autonomous movement having an obstacle sensor capable of detecting a front obstacle position,
A search area setting unit for setting a local map including an obstacle position in a search area in front of a moving object from an obstacle position by the obstacle sensor;
A route planning apparatus for a moving body, comprising: a new route setting unit that searches a corrected route obtained by correcting a previous route in a search region in which the local map is set, and sets a new route from now on. Provided.
前記新経路設定部は、
探索領域内において、現在位置からの更新経路を生成する更新経路生成部と、
前記修正経路が走行しやすい場合に、修正経路を新経路に設定し、それ以外の場合に、前記更新経路を新経路に設定する経路選択部と、を有する。
The new route setting unit
In the search area, an update path generation unit that generates an update path from the current position;
A route selection unit that sets the modified route as a new route when the modified route is easy to travel, and sets the updated route as the new route in other cases.
上記本発明の方法と装置によれば、障害物センサによる障害物位置から、移動体の前方の探索領域に障害物位置を含む局所地図を設定し、この探索領域内において、直前経路を修正した修正経路を探索し、これから新経路を設定する。
従って、自律的に認識した環境認識のノイズや移動体の位置や姿勢の変化があっても、修正経路は直前経路を修正したものであり、直前経路の近傍に位置しているので、経路の頻繁な切り替わりを防止することができる。これにより意図しない経路の切り替わりがなくなり、移動体が右往左往しなくなり走行が安定する。
According to the method and apparatus of the present invention, a local map including an obstacle position is set in the search area ahead of the moving object from the obstacle position by the obstacle sensor, and the immediately preceding route is corrected in the search area. A correction route is searched and a new route is set from now on.
Therefore, even if there is an autonomously recognized environmental recognition noise or a change in the position or posture of the moving body, the corrected route is a modified version of the immediately preceding route and is located near the immediately preceding route. It is possible to prevent frequent switching. As a result, there is no unintended route switching, the mobile body does not move back and forth, and traveling is stabilized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図3は、本発明の経路計画装置20を備えた移動体10の全体構成図である。
この図において、移動体10は、前方の障害物位置を検出可能な障害物センサ12を有し、自律移動可能に構成されている。障害物センサ12は、この例では、カメラ13とレーザセンサ14である。
カメラ13は、例えば1又は複数のデジタルカメラであり、移動体10の前方を撮影し、所定の周期(例えば制御サイクル)で画像データを出力する。例えば、一定の間隔を隔てた1対のカメラ13を用いることで、画像データから前方の障害物3の位置を検出することができる。
レーザセンサ14は、例えば1又は複数のレーザレーダであり、移動体10の前方の障害物3の位置(以下、障害物位置)を検出し、所定の周期(例えば制御サイクル)で障害物3の位置データを出力する。
なお、本発明において、前方の障害物位置を検出可能である限りで、障害物センサ12は、カメラ13又はレーザセンサ14のいずれか一方のみでもよい。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of the moving
In this figure, the moving
The
The
In the present invention, the
図3において、移動体10は、さらに、操舵用アクチュエータ15、ブレーキ/アクセル用アクチュエータ16、車両制御用コンピュータ17、及びアンテナ18を備える。
In FIG. 3, the moving
操舵用アクチュエータ15は、移動体10の進行方向を変更する。
ブレーキ/アクセル用アクチュエータ16は、移動体10のブレーキとアクセルを動作させる。
車両制御用コンピュータ17は、操舵用アクチュエータ15及びブレーキ/アクセル用アクチュエータ16を作動、停止させる機能を有している。
車両制御用コンピュータ17は、さらにアンテナ18と図示しない無線LANを介して、外部の遠隔操縦装置(図示せず)と送受信するようになっている。
遠隔操縦装置は、例えば、カメラ13の画像を表示する表示部(図示せず)と遠隔操縦手段(図示せず)を備え、移動体10を遠隔操縦可能に構成されている。
The steering actuator 15 changes the traveling direction of the moving
The brake /
The
The
The remote control device includes, for example, a display unit (not shown) that displays an image of the
上述した構成により、移動体10は、遠隔操縦可能であると共に、車両制御用コンピュータ17により自律移動可能に構成されている。
なお、本発明において、操舵用アクチュエータ15、ブレーキ/アクセル用アクチュエータ16、車両制御用コンピュータ17、アンテナ18、及び遠隔操縦装置は必須ではなく、これらを省略することができる。
With the above-described configuration, the moving
In the present invention, the steering
図3において、移動体10は、さらに本発明の経路計画装置20を備える。経路計画装置20は、例えば経路計画用コンピュータ(PC)である。
なお、経路計画装置20は、移動体10に独立して設けられるのが好ましいが、車両制御用コンピュータ17に搭載してもよく、或いは無線LANを介して接続された遠隔操縦装置に搭載してもよい。
In FIG. 3, the moving
The
経路計画装置20(経路計画用コンピュータ)は、障害物センサ12(この例ではカメラ13とレーザセンサ14)の検出データを所定の周期(例えば制御サイクル)で受信し、移動体10の前方の探索領域Cに障害物位置を含む局所地図を設定する。
この局所地図は、車両制御用コンピュータ17に出力され、車両制御用コンピュータ17はこの局所地図を基に自律移動可能に構成されている。
また、移動体10は、本発明の経路計画装置20により、遠隔操縦装置からの入力信号がない場合には、局所地図から自律的に認識した走行可能領域のうち幅が広い経路を自律的に選択するように構成されている。
The path planning device 20 (path planning computer) receives the detection data of the obstacle sensor 12 (in this example, the
The local map is output to the
In addition, the
図4は、本発明の経路計画装置20の全体構成図である。
この図において、本発明の経路計画装置20は、記憶装置21、探索領域設定部22及び新経路設定部24を有する。
FIG. 4 is an overall configuration diagram of the
In this figure, the
記憶装置21は、コンピュータの記憶媒体(RAM,ROM,ハードディスクなど)であり、探索領域Cを記憶する。
探索領域設定部22は、障害物センサ12(この例ではカメラ13とレーザセンサ14)による障害物位置から移動体10の前方の探索領域Cに障害物位置を含む局所地図を設定する。探索領域Cは、例えば50m×50mの矩形領域であるが、障害物位置を含む限りで、任意の大きさ及び形状に設定することができる。
なお、探索領域Cは、遠隔操縦装置の表示部(図示せず)とは相違し、コンピュータの記憶装置21に記憶される仮想上の領域である。なお、この探索領域Cを、遠隔操縦装置による表示範囲と一致させてもよい。
The
The search
The search area C is a virtual area stored in the
探索領域Cは、制御サイクル毎に更新される。従って移動体10の前進中は、探索領域Cは、制御サイクル毎に変化する。探索領域Cは、経路計画装置20の記憶装置21に制御サイクル毎に記憶される。
The search area C is updated every control cycle. Therefore, during the forward movement of the moving
新経路設定部24は、局所地図が設定された探索領域C内において、直前経路4(図5〜7、後述する)を修正した修正経路6を探索し、これから新経路を設定する。直前経路4とは、直前の経路、すなわちその制御サイクルの前の経路を意味する。
The new
図4において、新経路設定部24は、更新経路生成部25と経路選択部26とを有する。
更新経路生成部25は、探索領域C内において、現在位置Sからの更新経路9を生成する。
経路選択部26は、修正経路6が走行しやすい場合に、修正経路6を新経路に設定し、それ以外の場合に、更新経路9を新経路に設定する。それ以外の場合には、修正経路6の探索が不能、又は探索した修正経路6が走行しにくい場合が含まれる。
In FIG. 4, the new
The update
The
図5は、本発明による移動体の経路計画方法の全体フロー図である。
この図において、本発明の移動体の経路計画方法は、S1〜S8の各ステップ(工程)からなる。
FIG. 5 is an overall flowchart of the mobile route planning method according to the present invention.
In this figure, the mobile route planning method of the present invention comprises the steps (steps) S1 to S8.
ステップS1では、障害物センサ12(この例ではカメラ13とレーザセンサ14)による障害物位置から、移動体10の前方の探索領域Cに障害物位置を含む局所地図を設定する。
In step S <b> 1, a local map including the obstacle position is set in the search area C ahead of the moving
ステップS2では、探索領域C内において、現在位置Sからの更新経路9を生成する。
In step S2, an
ステップS3では、直前経路4が存在するか否かを判断する。
直前経路4が存在する場合(ステップS3でYes)、直前経路4を修正した修正経路6を探索する(ステップS4)。修正経路6は、直前経路4の近傍に探索するのがよい。
ここで、「直前経路4の近傍」とは、直前経路4の両側に一定幅を想定した場合に、その幅内に修正経路6が含まれることを意味する。この「一定幅」は、例えば移動体10が右往左往することなく走行できる大きさに設定するのがよい。
In step S3, it is determined whether or not the immediately preceding
When the immediately preceding
Here, “in the vicinity of the immediately preceding
修正経路6の探索が成功した場合(ステップS5でYes)、更新経路9のほうが修正経路6より走行しやすいか否かを判断する(ステップS6)。
修正経路6の探索が成功しない場合(ステップS5でNo)、すなわち修正経路6の探索が不能の場合、更新経路9を新経路とする(ステップS8)。
If the search for the corrected
If the search for the
ステップS6において、更新経路9のほうが修正経路6より走行しやすい場合(Yes)、更新経路9を新経路とする(ステップS8)
また、ステップS6でNoの場合、修正経路6を新経路とする(ステップS7)。
In step S6, when the updated
Further, in the case of No in step S6, the
ステップS6において「更新経路9のほうが修正経路6より走行しやすい場合」は、探索領域C内において、修正経路6および更新経路9の長さと障害物3までの最短距離の平均値の2つの指標を用いて判定する。
具体的には、例えば以下の(1)(2)のように判断する。
In
Specifically, for example, the following (1) and (2) are determined.
(1)探索領域C内において、修正経路6の長さが、更新経路9の長さの第6閾値倍以上の場合、「修正経路6は走行しやすい」と判断する。第6閾値は、1以上の正数であり、例えば1〜2、好ましくは1.5である。
例えば、後述する図6(A)において、上端部分Dの直前経路4の正面部分に新たな障害物3があり、修正経路6が行き止まりとなる場合、延長部6aが形成されないので、修正経路6の長さ(経路長さ)は更新経路9に比べて制御サイクル毎に徐々に短くなる。従って、第6閾値を1以上(例えば1.5前後)に設定することにより、移動体10が行き止まりに達する前に更新経路9に経路を切り替えることができる。
(1) In the search area C, if the length of the
For example, in FIG. 6A described later, when there is a
(2)探索領域C内において、修正経路6の障害物3までの最短距離の平均値が、更新経路9の障害物3までの最短距離の平均値の第7閾値倍以上の場合、「修正経路6は走行しやすい」と判断する。第7閾値は、1以上の正数であり、例えば1〜2、好ましくは1.5である。
例えば、後述する図6(A)において、上端部分Dの直前経路4の正面部分に狭い分岐路があり、その狭い分岐路を通る修正経路6の障害物3までの最短距離の平均値は、広い分岐路を通る更新経路9に比べて制御サイクル毎に徐々に小さくなる。従って、第7閾値を1以上(例えば1.5前後)に設定することにより、経路が広く走行しやすい更新経路9に経路を切り替えることができる。
(2) In the search area C, if the average value of the shortest distance to the
For example, in FIG. 6A to be described later, there is a narrow branch path in the front part of the
上記(1)(2)は、(1)を優先し(1)が成立しない場合に、(2)が成立か否かを判断するのがよい。
また、(1)(2)のいずれも成立しない場合は、走行しやすさが同程度とみなし、原則どおり修正経路6を新経路に設定する。
In the above (1) and (2), when (1) is prioritized and (1) is not established, it is preferable to determine whether (2) is established.
If neither (1) nor (2) is established, the ease of traveling is considered to be comparable, and the corrected
表1は、更新経路9を修正経路6と比較し、更新経路9を選択する場合「○」と修正経路6を選択する場合「×」を示している。
Table 1 shows that the
すなわちこの表において、記号「○」は、更新経路9のほうが走行しやすいので、更新経路9を選択することを意味する。また記号「×」は、修正経路6のほうが走行しやすい、または走行しやすさが更新経路9と同程度なので、修正経路6を選択することを意味する。
さらに、図中の太い折れ線は、記号「○」と記号「×」の選択境界線である。
That is, in this table, the symbol “◯” means that the
Further, a thick broken line in the figure is a selection boundary line between the symbol “◯” and the symbol “x”.
なお表1において、「幅」とは、「障害物3までの最短距離の平均値」を意味する。
また、A=「更新経路9の幅」/「修正経路6の幅」とした場合、幅が「広い」とはA>「第1指定値」を意味し、「狭い」とはA<「第2指定値」を意味し、同程度とは、Aが「第2指定値」以上、「第1指定値」以下を意味する。
同様に、B=「更新経路9の長さ」/「修正経路6の長さ」とした場合、長さが「長い」とはB>「第3指定値」を意味し、「短い」とはB<「第4指定値」を意味し、同程度とは、Bが「第4指定値」以上、「第3指定値」以下を意味する。
「第1指定値」〜「第4指定値」は、予め設定する任意の正数である。
In Table 1, “width” means “average value of the shortest distance to the
When A = “width of the
Similarly, when B = “length of the
“First designated value” to “fourth designated value” are arbitrary positive numbers set in advance.
図6は、本発明による修正経路6の探索方法の説明図である。
図6(A)は、探索領域C上の直前経路4を示している。この図において、Sは移動体10の現在位置、3は障害物である。
この図において、破線で示す上端部分Dは、直前の制御サイクルでは探索領域Cに該当しない。そのため、直前経路4は探索領域Cの上端部まで達しておらずその間に空白領域が存在する。
後述する修正経路6の延長部6aは、この空白領域(上端部分D)に相当する。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the search method for the
FIG. 6A shows the immediately preceding
In this figure, the upper end portion D indicated by a broken line does not correspond to the search region C in the immediately preceding control cycle. For this reason, the immediately preceding
An extension 6a of the
図6(B)〜図6(E)は、修正経路6の探索ステップを示している(図5のステップS4)。 6B to 6E show a search step for the correction path 6 (step S4 in FIG. 5).
図6(B)において、探索領域C内において、直前経路上に間隔を隔てた複数の修正前通過点5aを現在位置Sから順に設定する。
この際、修正前通過点5aの間隔を第1間隔L1に設定し、曲率が第2閾値より大きい部分、又は障害物3までの最短距離が第3閾値未満の部分の間隔を第1間隔L1より小さい値に設定することが好ましい。
In FIG. 6B, in the search area C, a plurality of
At this time, the interval between the
第1間隔L1(修正前通過点5aの間隔)は、任意の固定値、又は例えば走行速度に比例した値とするのがよい。
第2閾値は、例えば移動体10が自由に旋回できる値に設定する。この場合、「曲率が第2閾値より大きい部分」は、旋回半径が小さい部分であり、移動体10が自由に旋回できるように設定する。
第3閾値は、移動体10が支障なく通過できる範囲で小さい値に設定する。この場合、「障害物3までの最短距離が第3閾値未満の部分」は、障害物3に接近する部分に相当する。
The first interval L1 (the interval between the
For example, the second threshold value is set to a value at which the moving
The third threshold value is set to a small value within a range in which the moving
次に、図6(C)において、障害物3までの最短距離が最大又は第1閾値以上となるように、修正前通過点5aを通る直線上に、修正後通過点5bの位置を設定する。
修正前通過点5aを通る直線は、直前経路4の法線であるのが好ましいが、「移動体10から見て左右方向」、「最も近い障害物3と逆方向」、などでもよい。
第1閾値は、例えば移動体10が自由に旋回できる値に設定するのがよい。なお、第1閾値以上であれば、障害物3までの最短距離が最大となるように、修正後通過点5bの位置を修正してもよい。
Next, in FIG. 6C, the position of the
The straight line passing through the
For example, the first threshold value is preferably set to a value at which the moving
また、各修正後通過点5bの位置の修正量が第4閾値以下であり、かつ最大曲率が第5閾値以下となるように、修正経路6を生成する、ことが好ましい。
第4閾値と第5閾値は、移動体10が右往左往することなく走行できる大きさに設定するのがよい。
In addition, it is preferable to generate the
The fourth threshold value and the fifth threshold value are preferably set to a size that allows the moving
次いで、図6(D)に示すように、探索領域C内において修正後通過点5bの位置を結ぶ経路を修正経路6として出力する。
また、移動体10の前進中の探索領域Cは、制御サイクル毎に変化するので、直前の制御サイクルによる直前経路4は、修正経路6の延長部6aを含んでいない。したがって、図6(D)に示すように、直前経路4を修正して延長部6aを含む修正経路6を形成する。延長部6aの形成は、後述する更新経路9の生成方法と同一であるのがよい。
Next, as shown in FIG. 6D, a route that connects the position of the corrected passing
In addition, since the search area C while the moving
図7は、更新経路9の生成方法の例を示す図である。この図において、図7(A)は、第1の更新点8aの設定方法を示し、図7(B)は、更新経路9の生成までを示している。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method for generating the
図7(A)において、探索領域C内において、移動体10の進行方向前方に間隔を隔てた第1の探索点7aを設定し、次いで、第1の探索点7aを通り移動体10の進行方向に直交する直線上に、障害物3までの最短距離が最大となる第1の更新点8aを設定する。なお、第1の更新点8aは、移動体10から見て障害物3の手前側であり、障害物3の向こう側(例えば点8b)には設定しない。
In FIG. 7A, in the search area C,
次いで、図7(B)に示すように、第1の更新点8aから順次、直前の更新点8と新たな更新点8を結ぶ方向に間隔を隔てた新たな探索点7を設定する。さらに、新たな探索点7を通り更新点8を結ぶ方向に直交する直線上に、障害物3までの最短距離が最大となる新たな更新点8を設定する。
このステップは、新たな更新点8が探索領域C内にある限り繰り返す。
Next, as shown in FIG. 7B,
This step is repeated as long as the
次いで、移動体10の現在位置S、第1の更新点8a及び新たな更新点8を順に結ぶ経路を更新経路9とする。なお、最後の更新点8から探索領域Cの上端部までは、その直前の経路をそのまま延長するのがよい。
なお、更新経路9の生成方法はこの例に限定されず、その他の周知の方法であってもよい。
Next, a route that connects the current position S of the
Note that the method of generating the
上述した本発明の方法と装置によれば、障害物センサ12(この例ではカメラ13とレーザセンサ14)による障害物位置から、移動体10の前方の探索領域Cに障害物位置を含む局所地図を設定する。次いで、この局所地図が設定された探索領域C内において、直前経路4を修正した修正経路6を探索し、これから新経路を設定する。
従って、自律的に認識した環境認識のノイズや移動体10の位置や姿勢の変化があっても、修正経路6は直前経路4を修正したものであり、直前経路4の近傍に位置しているので、経路の頻繁な切り替わりを防止することができる。これにより意図しない経路の切り替わりがなくなり、移動体10が右往左往しなくなり走行が安定する。
According to the method and apparatus of the present invention described above, a local map including an obstacle position in the search area C in front of the moving
Therefore, even if there is an autonomously recognized environmental recognition noise or a change in the position or posture of the moving
また、探索領域C内において、現在位置Sからの更新経路9を生成し、修正経路6が走行しやすい場合に、修正経路6を新経路に設定し、それ以外の場合に、更新経路9を新経路に設定する。これにより、修正経路6が行き止まりや幅の狭い領域など、移動体10が走行困難な方面へ向かった場合は、走行しやすい更新経路9へ経路を切り替えることができる。
Further, in the search area C, an
従って、意図しない経路の切り替わりがなくなると共に、必要なときに経路を切り替えることができ、移動体10が右往左往しなくなり走行が安定し、移動体10が障害物3に衝突する可能性を大幅に低下することができる。
Accordingly, unintended route switching is eliminated, and the route can be switched when necessary. The moving
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.
C 探索領域、D 上端部分、L1 第1間隔、S 現在位置、
1 移動体、2a,2b 経路、3 障害物、4 直前経路、
5a 修正前通過点、5b 修正後通過点、6 修正経路、6a 延長部、
7 探索点、7a 第1の探索点、8 更新点、8a 第1の更新点、
8b 障害物の向こう側の点、9 更新経路、10 移動体、
12 障害物センサ、13 カメラ(デジタルカメラ)、
14 レーザセンサ(レーザレーダ)、15 操舵用アクチュエータ、
16 ブレーキ/アクセル用アクチュエータ、
17 車両制御用コンピュータ、18 アンテナ、
20 経路計画装置(経路計画用コンピュータ)、21 記憶装置、
22 探索領域設定部、24 新経路設定部、25 更新経路生成部、
26 経路選択部
C search area, D upper end portion, L1 first interval, S current position,
1 mobile, 2a, 2b route, 3 obstacle, 4 immediately preceding route,
5a Passing point before correction, 5b Passing point after correction, 6 Correction path, 6a Extension,
7 search points, 7a first search points, 8 update points, 8a first update points,
8b Points beyond obstacles, 9 update paths, 10 mobiles,
12 obstacle sensor, 13 camera (digital camera),
14 laser sensor (laser radar), 15 steering actuator,
16 Brake / accelerator actuators,
17 vehicle control computer, 18 antenna,
20 route planning device (route planning computer), 21 storage device,
22 search area setting unit, 24 new route setting unit, 25 update route generating unit,
26 Route selector
Claims (9)
コンピュータにより、
(A)前記障害物センサによる障害物位置から、移動体の前方の探索領域に障害物位置を含む局所地図を設定し、
(B)前記局所地図が設定された探索領域内において、直前経路を修正した修正経路を探索し、これから新経路を設定する、ことを特徴とする移動体の経路計画方法。 A path planning method for an autonomously movable vehicle having an obstacle sensor capable of detecting an obstacle position ahead,
By computer
(A) From the obstacle position by the obstacle sensor, set a local map including the obstacle position in the search area in front of the moving body,
(B) A route planning method for a moving body, wherein a corrected route obtained by correcting a previous route is searched in a search region in which the local map is set, and a new route is set from now on.
(B1)前記探索領域内において、現在位置からの更新経路を生成し、
(B2)前記更新経路のほうが前記修正経路より走行しやすい場合に、更新経路を新経路に設定し、それ以外の場合に、前記修正経路を新経路に設定する、ことを特徴とする請求項1に記載の移動体の経路計画方法。 In (B) above,
(B1) In the search area, an update route from the current position is generated,
(B2) The updated route is set as a new route when the updated route is easier to travel than the corrected route, and the corrected route is set as a new route in other cases. 1. A route planning method for a moving object according to 1.
(B3)直前経路上に間隔を隔てた複数の修正前通過点を現在位置から順に設定し、
(B4)障害物までの最短距離が最大又は第1閾値以上となるように、前記修正前通過点を通る直線上に、修正後通過点の位置を設定し、前記探索領域内において修正後通過点の位置を結ぶ経路を修正経路とする、ことを特徴とする請求項1または2に記載の移動体の経路計画方法。 In (B) above,
(B3) A plurality of pre-correction passing points spaced apart on the immediately preceding route are set in order from the current position,
(B4) The position of the post-correction pass point is set on a straight line passing through the pre-correction pass point so that the shortest distance to the obstacle is the maximum or equal to or greater than the first threshold, and the post-correction pass in the search area 3. The route planning method for a moving object according to claim 1, wherein a route connecting points is set as a corrected route.
(B1.1)移動体の進行方向前方に間隔を隔てた第1の探索点を設定し、前記第1の探索点を通り移動体の進行方向に直交する直線上に、障害物までの最短距離が最大となる第1の更新点を設定し、
(B1.2)第1の更新点から順次、直前の更新点と新たな更新点を結ぶ方向に間隔を隔てた新たな探索点を設定し、新たな探索点を通り更新点を結ぶ方向に直交する直線上に、障害物までの最短距離が最大となる新たな更新点を設定し、
この設定を新たな更新点が探索領域内にある限り繰り返し、
(B1.3)移動体の現在位置、第1の更新点及び新たな更新点を順に結ぶ経路を更新経路とする、ことを特徴とする請求項2に記載の移動体の経路計画方法。 In (B1), the update path is within the search area.
(B1.1) First search points spaced apart in front of the moving body in the traveling direction are set, and the shortest distance to the obstacle is on a straight line passing through the first search points and orthogonal to the traveling direction of the moving body. Set the first update point with the largest distance,
(B1.2) In order from the first update point, a new search point is set at an interval in the direction connecting the previous update point and the new update point, and the update point passes through the new search point and connects the update points. Set a new update point on the perpendicular line that maximizes the shortest distance to the obstacle,
Repeat this setting as long as the new update point is in the search area,
(B1.3) The route planning method for a mobile unit according to claim 2, wherein a route connecting the current position of the mobile unit, the first update point, and the new update point in order is an update route.
前記障害物センサによる障害物位置から移動体の前方の探索領域に障害物位置を含む局所地図を設定する探索領域設定部と、
前記局所地図が設定された探索領域内において、直前経路を修正した修正経路を探索し、これから新経路を設定する新経路設定部と、を有する、ことを特徴とする移動体の経路計画装置。 A path planning device for an autonomously movable mobile body having an obstacle sensor capable of detecting an obstacle position ahead,
A search area setting unit for setting a local map including an obstacle position in a search area in front of a moving object from an obstacle position by the obstacle sensor;
A mobile route planning apparatus, comprising: a new route setting unit that searches a corrected route obtained by correcting a previous route in a search region in which the local map is set, and sets a new route from now on.
探索領域内において、現在位置からの更新経路を生成する更新経路生成部と、
前記修正経路が走行しやすい場合に、修正経路を新経路に設定し、それ以外の場合に、前記更新経路を新経路に設定する経路選択部と、を有する、ことを特徴とする請求項8に記載の移動体の経路計画装置。
The new route setting unit
In the search area, an update path generation unit that generates an update path from the current position;
9. A route selection unit that sets a corrected route as a new route when the corrected route is easy to travel, and sets the updated route as a new route in other cases. A path planning apparatus for a moving object according to claim 1.
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