JP7460328B2 - 移動ロボット、移動ロボットの制御システム、移動ロボットの制御方法 - Google Patents
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Description
まず、図1~図7を用いて、本発明に係る移動ロボットの制御システムの基本形態である第一の実施形態を説明する。第一の実施形態は、移動ロボット30が検出したビーコン11-1までの距離Zと、この距離Zに基づき算出したビーコン通過距離xに基づき、移動ロボット30が動作する実施形態である。
図8は、第二の実施形態に係る移動ロボット30の基本となる移動例を示す図である。移動ロボット30は、通路を定める境界40(40-1,40-2)に沿って配置される被検出体としてのビーコン11(11-1,11-2)を検出し、検出したビーコン11の位置に基づいて、境界40から一定距離Xrefを保ちながら目的地点に向かって移動する。発信器としてのビーコン11には、それぞれを一意に識別するビーコンIDが割り当てられている。ビーコン11は、例えば、ビーコンIDを示す信号を含む赤外線の信号を発信するものであり、その赤外線の信号における周期的な変化により表される。通路を定める境界40は、例えば壁や間仕切りや白線ラインなどといったものである。
Claims (3)
- 移動速度と進行方向とを変更する駆動部と、
目標地点までの移動経路に沿って配置された複数の被検出体を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離と方向とを取得し、前記被検出体までの距離と方向とが予め定められた関係を満たす進行方向を算出し、算出した進行方向に基づいて前記駆動部を駆動制御する制御部と、を備え、
前記移動経路には、移動ロボットの進行方向に対して少なくとも左右いずれか一方に境界が設定され、また、前記複数の被検出体は、前記移動経路を形成する前記境界に沿って配置され、さらに、前記移動ロボットが前記境界から一定距離(Xref)を保って移動するように、当該境界から一定距離(Xref)だけ離れた位置に目標経路(L)が設定された設定環境下で用いられる移動ロボットであって、
前記制御部は、
前記駆動部に対し、少なくとも前記移動ロボットが目標地点へ向けて前記目標経路(L)に沿った移動を開始しようとする初期動作の駆動制御と、
前記初期動作を終えて前記目標経路(L)に沿った移動を継続する通常動作の駆動制御と、
を実行可能であり、
前記初期動作において、前記制御部は、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離(Z)と方向(θ)に基づき、前記境界に沿って配置された前記被検出体と前記移動ロボットの現在位置との前記移動経路に対して直交する方向の被検出体通過距離(x)を算出可能であるとともに、
前記移動経路に沿って配置された前記被検出体から一定距離(Xref)離れた通過点(Ppass)を把握することで目標経路(L)を把握可能であり、また、
前記距離(Z)と前記方向(θ)から算出した前記被検出体通過距離(x)と、前記目標経路(L)を規定するために予め設定された前記被検出体からの距離である前記一定距離(Xref)に基づいて、前記被検出体通過距離(x)と前記一定距離(Xref)との差である差分(δx)を算出可能であり、さらに、
前記移動ロボットの並進速度に対する指令値である並進速度指令値(Vref)と、進行方向を基準として時計回り方向又は反時計回り方向へ進行方向を変更する際の角速度である角速度指令値(ωref)と、前記駆動部が有する2つのモータそれぞれに設けられているエンコーダにより測定された角速度である角速度の測定値(ωl’,ωr’)と、前記差分(δx)を取得し、当該差分(δx)を0(ゼロ)とするように前記駆動部に対する駆動制御をPID制御に基づき実行可能であるとともに、前記PID制御に基づいて差分(δx)を0(ゼロ)とするように角速度指令値(ωl,ωr)を算出して前記駆動部に対する駆動制御を実行可能であり、
前記通常動作において、前記制御部は、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離(Z)と前記方向(θ)に基づき、
前記被検出体通過距離(x)と、
前記移動ロボットの現在位置から進行方向に伸ばした移動直線に対して直交する直線であって、前記被検出体の位置から進行方向に伸ばした前記移動直線との交点までの距離である被検出体横までの移動距離(y)を算出可能であるとともに、
前記被検出体通過距離(x)と前記一定距離(Xref)との差である差分(ΔX)を算出可能であり、また、
当該差分(ΔX)と前記被検出体横までの移動距離(y)とに基づき、前記移動ロボットの進行方向に対する補正角(Δθ)を算出可能であり、さらに、
前記並進速度指令値(Vref)と、前記角速度指令値(ωref)と、前記角速度の測定値(ωl’,ωr’)と前記補正角(Δθ)とに基づいて、前記移動ロボットを前記並進速度指令値(Vref)および前記角速度指令値(ωref)で移動させつつ、進行方向を前記補正角(Δθ)変更させるように角速度指令値(ωl,ωr)を算出して前記駆動部に対する駆動制御を実行可能であって、
前記制御部は、前記初期動作が前記通常動作に優先して動作するように前記駆動部に対して駆動制御を実行することで、前記移動ロボットが常に前記目標経路(L)に向けて早期に接近するように動作し、前記制御部による前記PID制御に基づく前記駆動部に対する駆動制御の実行が継続された後、前記差分(δx)が0(ゼロ)になった場合、前記制御部は、前記PID制御に基づく前記初期動作を終了し、続けて前記通常動作を実行することを特徴とする移動ロボット。 - 移動ロボットの移動速度と進行方向とを変更する駆動部と、
目標地点までの移動経路に沿って配置された複数の被検出体を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離と方向とを取得し、前記被検出体までの距離と方向とが予め定められた関係を満たす進行方向を算出し、算出した進行方向に基づいて前記駆動部を駆動制御する制御部と、
を備え、
前記移動経路には、前記移動ロボットの進行方向に対して少なくとも左右いずれか一方に境界が設定され、
前記複数の被検出体は、前記移動経路を形成する前記境界に沿って配置され、
前記移動ロボットが前記境界から一定距離(Xref)を保って移動するように、当該境界から一定距離(Xref)だけ離れた位置に目標経路(L)を設定した移動ロボットの制御システムにおいて、
前記制御部は、
前記駆動部に対し、少なくとも前記移動ロボットが目標地点へ向けて前記目標経路(L)に沿った移動を開始しようとする初期動作の駆動制御と、
前記初期動作を終えて前記目標経路(L)に沿った移動を継続する通常動作の駆動制御と、
を実行可能であり、
前記初期動作において、前記制御部は、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離(Z)と方向(θ)に基づき、前記境界に沿って配置された前記被検出体と前記移動ロボットの現在位置との前記移動経路に対して直交する方向の被検出体通過距離(x)を算出可能であるとともに、
前記移動経路に沿って配置された前記被検出体から一定距離(Xref)離れた通過点(Ppass)を把握することで目標経路(L)を把握可能であり、また、
前記距離(Z)と前記方向(θ)から算出した前記被検出体通過距離(x)と、前記目標経路(L)を規定するために予め設定された前記被検出体からの距離である前記一定距離(Xref)に基づいて、前記被検出体通過距離(x)と前記一定距離(Xref)との差である差分(δx)を算出可能であり、さらに、
前記移動ロボットの並進速度に対する指令値である並進速度指令値(Vref)と、進行方向を基準として時計回り方向又は反時計回り方向へ進行方向を変更する際の角速度である角速度指令値(ωref)と、前記駆動部が有する2つのモータそれぞれに設けられているエンコーダにより測定された角速度である角速度の測定値(ωl’,ωr’)と、前記差分(δx)を取得し、当該差分(δx)を0(ゼロ)とするように前記駆動部に対する駆動制御をPID制御に基づき実行可能であるとともに、前記PID制御に基づいて差分(δx)を0(ゼロ)とするように角速度指令値(ωl,ωr)を算出して前記駆動部に対する駆動制御を実行可能であり、
前記通常動作において、前記制御部は、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離(Z)と前記方向(θ)に基づき、
前記被検出体通過距離(x)と、
前記移動ロボットの現在位置から進行方向に伸ばした移動直線に対して直交する直線であって、前記被検出体の位置から進行方向に伸ばした前記移動直線との交点までの距離である被検出体横までの移動距離(y)を算出可能であるとともに、
前記被検出体通過距離(x)と前記一定距離(Xref)との差である差分(ΔX)を算出可能であり、また、
当該差分(ΔX)と前記被検出体横までの移動距離(y)とに基づき、前記移動ロボットの進行方向に対する補正角(Δθ)を算出可能であり、さらに、
前記並進速度指令値(Vref)と、前記角速度指令値(ωref)と、前記角速度の測定値(ωl’,ωr’)と前記補正角(Δθ)とに基づいて、前記移動ロボットを前記並進速度指令値(Vref)および前記角速度指令値(ωref)で移動させつつ、進行方向を前記補正角(Δθ)変更させるように角速度指令値(ωl,ωr)を算出して前記駆動部に対する駆動制御を実行可能であって、
前記制御部は、前記初期動作が前記通常動作に優先して動作するように前記駆動部に対して駆動制御を実行することで、前記移動ロボットが常に前記目標経路(L)に向けて早期に接近するように動作し、前記制御部による前記PID制御に基づく前記駆動部に対する駆動制御の実行が継続された後、前記差分(δx)が0(ゼロ)になった場合、前記制御部は、前記PID制御に基づく前記初期動作を終了し、続けて前記通常動作を実行することを特徴とする移動ロボットの制御システム。 - 移動ロボットの移動速度と進行方向とを変更する駆動部と、
目標地点までの移動経路に沿って配置された複数の被検出体を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離と方向とを取得し、前記被検出体までの距離と方向とが予め定められた関係を満たす進行方向を算出し、算出した進行方向に基づいて前記駆動部を駆動制御する制御部と、
を備え、
前記移動経路には、前記移動ロボットの進行方向に対して少なくとも左右いずれか一方に境界が設定され、
前記複数の被検出体は、前記移動経路を形成する前記境界に沿って配置され、
前記移動ロボットが前記境界から一定距離(Xref)を保って移動するように、当該境界から一定距離(Xref)だけ離れた位置に目標経路(L)が設定され、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離(Z)を取得する処理と、
前記被検出体までの距離(Z)に対して予め定められた関係を満たす進行方向を算出する処理と、
算出した進行方向に基づいて前記駆動部を駆動制御する処理と、
を含む処理を実行する移動ロボットの制御方法であって、
前記制御部は、
前記駆動部に対し、少なくとも前記移動ロボットが目標地点へ向けて前記目標経路(L)に沿った移動を開始しようとする初期動作の駆動制御と、
前記初期動作を終えて前記目標経路(L)に沿った移動を継続する通常動作の駆動制御と、
を実行可能であり、
前記初期動作において、前記制御部が、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離(Z)と方向(θ)に基づき、前記境界に沿って配置された前記被検出体と前記移動ロボットの現在位置との前記移動経路に対して直交する方向の被検出体通過距離(x)を算出する処理と、
前記移動経路に沿って配置された前記被検出体から一定距離(Xref)離れた通過点(Ppass)を把握することで目標経路(L)を把握する処理と、
当該移動ロボットが目標地点へ向けて前記目標経路(L)に沿った移動を開始しようとするときに、前記距離(Z)と前記方向(θ)から算出された前記被検出体通過距離(x)と、前記目標経路(L)を規定するために予め設定された前記被検出体からの距離である前記一定距離(Xref)に基づいて、前記被検出体通過距離(x)と前記一定距離(Xref)との差である差分(δx)を算出する処理と、
前記移動ロボットの並進速度に対する指令値である並進速度指令値(Vref)と、進行方向を基準として時計回り方向又は反時計回り方向へ進行方向を変更する際の角速度である角速度指令値(ωref)と、前記駆動部が有する2つのモータそれぞれに設けられているエンコーダにより測定された角速度である角速度の測定値(ωl’,ωr’)と、前記差分(δx)を取得し、当該差分(δx)を0(ゼロ)とするように前記駆動部に対する駆動制御をPID制御に基づき実行する処理とともに、前記PID制御に基づいて差分(δx)を0(ゼロ)とするように角速度指令値(ωl,ωr)を算出して前記駆動部に対する駆動制御を実行する処理を行い、
前記通常動作において、前記制御部が、
前記検出部により検出された前記被検出体までの距離(Z)と前記方向(θ)に基づき、
前記被検出体通過距離(x)を算出する処理と、
前記移動ロボットの現在位置から進行方向に伸ばした移動直線に対して直交する直線であって、前記被検出体の位置から進行方向に伸ばした前記移動直線との交点までの距離である被検出体横までの移動距離(y)を算出する処理と、
前記被検出体通過距離(x)と前記一定距離(Xref)との差である差分(ΔX)を算出する処理と、
当該差分(ΔX)と前記被検出体横までの移動距離(y)とに基づき、前記移動ロボットの進行方向に対する補正角(Δθ)を算出する処理と、
前記並進速度指令値(Vref)と、前記角速度指令値(ωref)と、前記角速度の測定値(ωl’,ωr’)と前記補正角(Δθ)とに基づいて、前記移動ロボットを前記並進速度指令値(Vref)および前記角速度指令値(ωref)で移動させつつ、進行方向を前記補正角(Δθ)変更させるように角速度指令値(ωl,ωr)を算出して前記駆動部に対する駆動制御を実行する処理を行い、
前記制御部が、前記初期動作が前記通常動作に優先して動作するように前記駆動部に対する駆動制御を実行する処理を行うことで、前記移動ロボットを常に前記目標経路(L)に向けて早期に接近するように動作させるとともに、前記制御部による前記PID制御に基づく前記駆動部に対する駆動制御の実行が継続された後、前記差分(δx)が0(ゼロ)になった場合、前記制御部が、前記PID制御に基づく前記初期動作を終了させ、続けて前記通常動作を実行させることを特徴とする移動ロボットの制御方法。
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