JP2007200070A - Mobile robot - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an abnormality detection capability by preventing erroneous determination on a slope or the like. <P>SOLUTION: This mobile robot 1 travels in a prescribed environment, a self position detection part 9 detects a self position of the mobile robot 1, and a sensor 11 generates sensed data on a measured object in an environment. A storage part 15 stores a group of sensed data obtained from past traveling as a group of reference data of abnormality decision. A reference data selection part 81 selects as similar reference data reference data correspond to a current self position and resemble current sensed data. An abnormality determination part 83 determines an abnormality in the environment by comparing the sensed data with the similar reference data. The reference data selection part 81 extracts the plurality of reference data corresponding to peripheral positions including the self position from among the group of reference data and selects one most similar to the sensed data from among the plurality of reference data. Similarity is determined on the basis of the number of coincident points where distances to the measured objects coincide with one another. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、所定の環境内を走行する移動ロボットに関し、特に、異常検出性能の向上に関する。   The present invention relates to a mobile robot that travels in a predetermined environment, and more particularly to improvement of abnormality detection performance.

近年、所定の経路を移動しながら周囲の物体を検知する移動ロボットが供されてきている。この移動ロボットとしては、ロボットの進行方向や周囲に、レーザ光線や可視光線、超音波、赤外線などの各種探査信号を照射して対象物からの反射回帰信号を検知信号として受信する検知センサを設け、このセンサの入力により経路近傍の物体を検知するものが知られるところである。   In recent years, mobile robots that detect surrounding objects while moving along a predetermined route have been provided. This mobile robot is provided with a detection sensor that irradiates various exploration signals such as laser beams, visible rays, ultrasonic waves, infrared rays, etc. in the traveling direction and surroundings of the robot and receives the reflected regression signal from the object as a detection signal. A device that detects an object in the vicinity of a route by the input of the sensor is known.

このような移動ロボットとしては例えば特許文献1の無人搬送車が挙げられる。この無人搬送車は、検知センサとしてレーザ測距センサを備える。レーザ測距センサはレーザ光を走査して、物体表面で反射したレーザ光線を受光する。受光までの時間と照射方向から物体の相対的な位置が算出される。同文献の無人搬送車は、特に、既設物を設定した既設物マップを予め記憶しており、既設物を除外した検知領域の物体を障害物として検知するように構成されており、これにより、既設物を障害物として検知することを防止して、既設物以外の障害物を検知している。
特開平9−6433号公報(図1等)
An example of such a mobile robot is the automatic guided vehicle disclosed in Patent Document 1. This automatic guided vehicle includes a laser distance measuring sensor as a detection sensor. The laser distance sensor scans the laser beam and receives the laser beam reflected from the object surface. The relative position of the object is calculated from the time until light reception and the irradiation direction. The automatic guided vehicle of the same document stores an existing object map in which an existing object is set in advance, and is configured to detect an object in a detection area excluding the existing object as an obstacle. The existing object is prevented from being detected as an obstacle, and obstacles other than the existing object are detected.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-6433 (FIG. 1 etc.)

しかし、従来文献の既設物マップを使って異常検知を行う構成では、下記例のような場合に誤判定が生じ得る。ここでは例として、所定の監視空間を巡回しながら異常を検出する監視用移動ロボットを考える。このような移動ロボットでは、監視空間への侵入物体検知だけでなく、監視空間に元々存在した物が持ち去られたことを検出する消失物体判定を行うことが求められる。しかし、既設物マップを使うと、例えば下記の状況で消失物体判定に誤りが生じ得る。   However, in the configuration in which abnormality detection is performed using the existing object map of the conventional literature, erroneous determination may occur in the following example. Here, as an example, a monitoring mobile robot that detects an abnormality while visiting a predetermined monitoring space is considered. In such a mobile robot, it is required not only to detect an intruding object into the monitoring space but also to perform a lost object determination to detect that an object originally present in the monitoring space has been taken away. However, when the existing object map is used, for example, an error may occur in the lost object determination in the following situation.

図1は、移動ロボットの巡回経路に坂道がある場合を示している。巡回経路に坂道があると、同一の場所でも坂の途中や坂の前後、往路と復路ではレーザセンサにより測定される値が異なる。また、同一の場所でもレーザセンサの測定値が異なってしまう別の例としては、巡回経路に金網のようなフェンスがある場合が挙げられる。移動ロボットは移動しながら特定の周期(例えば30msec)でレーザを走査して同一物を多数回にわたり測定するので、移動ロボットの傾き等の影響により、レーザセンサのビームが金網で反射されたり通り抜けたりし、その結果、同一の場所でも測定される値が異なってしまう。   FIG. 1 shows a case where there is a slope on the traveling route of the mobile robot. If there is a slope on the patrol route, the values measured by the laser sensor are different between the middle of the hill, before and after the hill, and on the forward and return passes even at the same location. Another example in which the measured values of the laser sensor are different at the same place is a case where there is a fence such as a wire mesh in the circuit route. A mobile robot scans a laser at a specific period (for example, 30 msec) while moving and measures the same object many times. Therefore, the laser beam is reflected by or passed through a metal mesh due to the tilt of the mobile robot. As a result, the measured values are different even in the same place.

これらの例のように、同一の場所でも状況によってレーザセンサの測定値が異なってしまうと、学習時に得られた測定点が既設物マップに記憶されるが、巡回時には同一の場所で測定点が得られないといった事象が発生し得る。このような事象が発生すると、移動ロボットは、もともとあったものが持ち去れた、即ち消失が発生したと判定し、誤報を行ってしまうことになる。   As in these examples, if the measured value of the laser sensor varies depending on the situation even in the same place, the measurement point obtained at the time of learning is stored in the existing object map. An event that cannot be obtained may occur. When such an event occurs, the mobile robot determines that the original one has been taken away, that is, has disappeared, and makes a false alarm.

図1の具体例をより詳細に説明すると、図1(a)は、移動ロボット201が巡回経路を往復する場合を示している。移動ロボット201は、レーザセンサで水平方向の物体を検出する。経路上には、レーザセンサの設置高さよりも高低差の大きい坂道202が存在する。この場合、往路の移動ロボット201には坂道202の像が見える。したがって、移動ロボット201が往路走行にて学習を行い、レーザセンサで測定された測定点を使って既設物マップを作成すると、既設物マップは、図1(b)に示されるように、経路に沿った壁203に加えて、坂道202のライン204を含むことになる。   The specific example of FIG. 1 will be described in more detail. FIG. 1A shows a case where the mobile robot 201 reciprocates on a patrol route. The mobile robot 201 detects a horizontal object with a laser sensor. On the path, there is a hill 202 having a height difference larger than the installation height of the laser sensor. In this case, an image of the slope 202 can be seen by the forward mobile robot 201. Therefore, when the mobile robot 201 learns in the forward travel and creates an existing object map using the measurement points measured by the laser sensor, the existing object map is displayed on the route as shown in FIG. In addition to the wall 203 along, the line 204 of the slope 202 will be included.

しかし、坂道202のライン204が見えるのは、移動ロボット201が往路を走行するときである。移動ロボット201が復路を走行するときは、坂道202のライン204の像は移動ロボット201には見えない。そのため、上記のような既設物マップを使うと、移動ロボット201は、復路走行時に、元々存在した物が持ち去られたと判断し、消失物体判定を誤って行ってしまうことになる。   However, the line 204 of the slope 202 is visible when the mobile robot 201 travels on the forward path. When the mobile robot 201 travels on the return path, the image of the line 204 on the slope 202 is not visible to the mobile robot 201. Therefore, when the existing object map as described above is used, the mobile robot 201 determines that the originally existing object has been taken away when traveling on the return road, and erroneously performs the lost object determination.

既設物マップを用いる場合のもう一つの誤判定要因として、移動ロボットの自己位置の検出精度が挙げられる。自己位置の検出には、ある程度のばらつきが伴う。このばらつきの影響で、レーザセンサで検出される物体の位置が、既設物マップの既設物とはずれてしまい、そのために、侵入物体および消失物体の検出精度が低下し、誤判定が生じ得る。このような誤判定は極力避けることが望まれる。   Another misjudgment factor when using an existing object map is the self-position detection accuracy of the mobile robot. The detection of the self-position involves some variation. Due to the influence of this variation, the position of the object detected by the laser sensor deviates from the existing object on the existing object map, so that the detection accuracy of the intruding object and the disappearing object is lowered, and erroneous determination may occur. It is desirable to avoid such erroneous determination as much as possible.

本発明は上記背景の下でなされたものであり、その目的は、上述の例のような誤判定を避けることができ、異常検出能力を向上できる移動ロボットを提供することにある。   The present invention has been made under the above-described background, and an object thereof is to provide a mobile robot that can avoid erroneous determination as in the above-described example and can improve abnormality detection capability.

本発明の移動ロボットは、所定の環境内を走行手段により走行する。この移動ロボットは、前記環境内での前記移動ロボットの自己位置を検出する位置検出部と、前記環境内の被測定物を検知して検知データを生成する検知部と、過去に前記環境内を走行したときに得られた前記検知データを各検知データが得られたときの自己位置と関連付けて異常判定の基準データ群として記憶する記憶部と、現在の走行にて前記位置検出部により検出される自己位置に対応し、かつ、前記検知部により生成される検知データに類似する基準データを、前記記憶部の前記基準データ群から類似基準データとして選択する基準データ選択部と、前記現在の走行にて検知した検知データを前記類似基準データと比較することにより前記環境内の異常を判定する異常判定部と、を備えている。   The mobile robot of the present invention travels in a predetermined environment by travel means. The mobile robot includes a position detection unit that detects a self-position of the mobile robot in the environment, a detection unit that detects a measurement object in the environment and generates detection data, A storage unit that stores the detection data obtained when traveling as a reference data group for abnormality determination in association with the self-position when each detection data is obtained, and is detected by the position detection unit during current traveling A reference data selection unit that selects reference data similar to the detection data generated by the detection unit as similar reference data from the reference data group of the storage unit, and the current running An abnormality determination unit that determines the abnormality in the environment by comparing the detection data detected in step 1 with the similarity reference data.

上記の発明によれば、過去の走行時に得られた基準データ群から、現在の自己位置に対応し、かつ、現在の検知データに類似した基準データが選択され、選択された基準データを使って異常判定が行われる。これにより、坂道などのように同一の場所であっても条件によって検知結果が異なり得る状況でも、同じ条件での過去の基準データが選択されて異常判定に使われる。したがって、誤判定を低減して、異常検出精度を向上できる。   According to the above invention, the reference data corresponding to the current self-position and similar to the current detection data is selected from the reference data group obtained during the past travel, and the selected reference data is used. Abnormality judgment is performed. As a result, even in the situation where the detection result may differ depending on the condition even on the same place such as a slope, past reference data under the same condition is selected and used for abnormality determination. Therefore, erroneous determination can be reduced and abnormality detection accuracy can be improved.

前記基準データ選択部は、前記基準データ群の中から前記自己位置を含む周辺位置で取得された複数の基準データを抽出し、これら複数の基準データの中から、前記検出部が取得した検知データに最も類似するものを類似基準データとして選択してよく、これにより、現在の自己位置に対応しており検知データに類似する基準データが選択される。このような処理によれば、自己位置検出にばらつきがあっても、類似性に基づく判断処理によって、自己位置と同じ位置で作られた基準データが選択されて異常判定に使われる。したがって、誤判定を低減して、異常検出精度を向上できる。   The reference data selection unit extracts a plurality of reference data acquired at peripheral positions including the self position from the reference data group, and the detection data acquired by the detection unit from the plurality of reference data May be selected as the similar reference data, whereby the reference data corresponding to the current self-position and similar to the detected data is selected. According to such processing, even if the self-position detection varies, the reference data created at the same position as the self-position is selected and used for abnormality determination by the judgment processing based on similarity. Therefore, erroneous determination can be reduced and abnormality detection accuracy can be improved.

また、前記検知部は、前記検知データとして、前記環境内を走査して被測定物までの複数の測定点における距離を測定し、前記基準データ選択部は、前記基準データと前記検知データとで前記被測定物までの距離が一致する測定点の数に基づいて前記基準データ群から前記類似基準データを選択してよい。   Further, the detection unit scans the environment as the detection data and measures distances at a plurality of measurement points to the object to be measured, and the reference data selection unit uses the reference data and the detection data. The similar reference data may be selected from the reference data group based on the number of measurement points having the same distance to the object to be measured.

上記のように一致点に基づく処理により、検知データと類似する適切な基準データが選択される。好ましくは、一致点の数が最大になる基準データが、類似基準データとして選択される。一致点数を比較することで、類似基準データを選択するときに、侵入物体等の異常部分を除外した領域の類似性の高さを判定でき、検知データと比較すべき適切な基準データを選択できる。   As described above, appropriate reference data similar to the detection data is selected by the process based on the coincidence point. Preferably, the reference data that maximizes the number of matching points is selected as the similar reference data. By comparing the number of matching points, when selecting similar reference data, it is possible to determine the level of similarity of the area excluding abnormal parts such as intruding objects, and to select appropriate reference data to be compared with the detection data .

なお、検知データと基準データとで被測定物までの距離が所定値以内の測定点は、一致点として判定されてよい。   A measurement point whose distance to the object to be measured is within a predetermined value in the detection data and the reference data may be determined as a coincidence point.

また、好ましくは、基準データと検知データの角度が所定値ずつずらされて、両データの類似が判定される。これにより、基準データ取得時と巡回での検知データ取得時の移動ロボットの向きのずれに起因したばらつきも吸収することができ、さらに高精度の判定ができる。   Preferably, the angle between the reference data and the detection data is shifted by a predetermined value, and the similarity between the two data is determined. As a result, it is possible to absorb variations caused by the difference in the orientation of the mobile robot when acquiring the reference data and when detecting the detection data in a round, and it is possible to make a more accurate determination.

また、前記異常判定部は、前記検知データにおける被測定物までの距離が前記類似基準データにおける被測定物までの距離と比べて短い場合に侵入物体異常が発生したと判定し、前記検知データにおける被測定物までの距離が前記類似基準データにおける被測定物までの距離と比べて長い場合に消失物体異常が発生したと判定してよい。これにより、侵入物体と消失物体の異常を好適に判定できる。   The abnormality determination unit determines that an intruding object abnormality has occurred when a distance to the object to be measured in the detection data is shorter than a distance to the object to be measured in the similar reference data. If the distance to the object to be measured is longer than the distance to the object to be measured in the similar reference data, it may be determined that the lost object abnormality has occurred. Thereby, the abnormality of an intruding object and a loss | disappearance object can be determined suitably.

また、移動ロボットは、更に前記環境内の経路を走行するよう前記走行手段を制御する走行制御部を備え、前記位置検出部は、前記自己位置として、所定の基準位置からの前記経路上における走行距離情報を検出してよい。この構成は、移動ロボットが所定の経路を走行することを前提として、走行距離で自己位置を表しており、自己位置を簡単に検出することができる。また、自己位置が簡単な情報で表されるので、自己位置データを使用する他の処理も簡単にできる。   The mobile robot further includes a travel control unit that controls the travel unit so as to travel on the route in the environment, and the position detection unit travels on the route from a predetermined reference position as the self-position. Distance information may be detected. In this configuration, assuming that the mobile robot travels along a predetermined route, the self-position is represented by the travel distance, and the self-position can be easily detected. In addition, since the self-position is expressed by simple information, other processes using the self-position data can be easily performed.

また、前記位置検出部は、前記自己位置として、前記環境内の位置と前記移動ロボットの進行方向を含む情報を検出してもよい。この構成は、典型的にはデッドレコニングで位置を検出しながら走行する移動ロボットに適している。この構成により、所定の経路を走行しないときにも位置情報を好適に扱って異常を判定できる。   The position detection unit may detect information including a position in the environment and a traveling direction of the mobile robot as the self-position. This configuration is suitable for a mobile robot that typically travels while detecting a position by dead reckoning. With this configuration, even when the vehicle does not travel on a predetermined route, it is possible to determine abnormality by appropriately handling the position information.

上記のように、本発明は、過去の走行で得られる基準データ群から適切な基準データを選択してから異常判定を行うことにより、誤判定を低減して異常検出能力を向上することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the erroneous determination and improve the abnormality detection capability by performing the abnormality determination after selecting appropriate reference data from the reference data group obtained in the past travel. .

以下、本発明の実施の形態の移動ロボットを図面を参照して説明する。本実施の形態の移動ロボットは、監視区域内の所定経路を巡回しながらレーザセンサにて物体の侵入/消失などの異常の検出を行うものであり、警備用ロボットとして好適に使われる。移動ロボットは、異常を検出すると、遠隔の監視センタに撮像画像とともに異常信号を送出する。監視センタでは、異常信号を受信すると、受信した撮像画像が監視装置のモニタに表示され、監視員により異常が確認される。監視装置は、監視員の操作に従って移動ロボットを遠隔操作して異常対処を行う。   Hereinafter, a mobile robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The mobile robot of the present embodiment detects abnormalities such as intrusion / disappearance of an object with a laser sensor while traveling around a predetermined route in a monitoring area, and is preferably used as a security robot. When the mobile robot detects an abnormality, the mobile robot sends an abnormality signal together with the captured image to the remote monitoring center. In the monitoring center, when an abnormal signal is received, the received captured image is displayed on the monitor of the monitoring apparatus, and the abnormality is confirmed by the monitoring staff. The monitoring device performs remote control of the mobile robot according to the operation of the monitoring staff.

図2は、本実施の形態の移動ロボットの構成を示しており、図3は、移動ロボットが利用される環境である監視区域と移動ロボットの外観を示している。   FIG. 2 shows a configuration of the mobile robot according to the present embodiment, and FIG. 3 shows a monitoring area that is an environment in which the mobile robot is used and an appearance of the mobile robot.

図2に示すように、移動ロボット1は、移動手段3、移動制御部5、ガイド検出部7、自己位置検出部9、検知部11、侵入/消失判定部13、記憶部15、通信部17、撮像ユニット19及びこれら各部を制御する制御部21、さらに各部に電力を供給する電源部23により構成される。以下に各部を説明する。   As shown in FIG. 2, the mobile robot 1 includes a moving unit 3, a movement control unit 5, a guide detection unit 7, a self-position detection unit 9, a detection unit 11, an intrusion / disappearance determination unit 13, a storage unit 15, and a communication unit 17. The imaging unit 19 and a control unit 21 that controls these units, and a power source unit 23 that supplies power to the units. Each part will be described below.

移動ロボット1は、図3(b)に示すように4つの車輪を有し、それらのうちで右輪31、左輪33の2つが駆動輪として機能する。移動手段3は、右輪31、左輪33と左右輪を独立に駆動するモータ35、37で構成されており、左右輪の回転速度により直進走行速度および旋回走行速度が制御され、旋回方向も制御される。この左右輪の回転速度は移動制御部5により制御される。なお、左右独立に回転を制御する代わりに、舵角を制御して旋回速度を制御する方式が採用されてもよい。また、車輪駆動でなく、左右のクローラを独立に制御する方式が採用されてもよい。   The mobile robot 1 has four wheels as shown in FIG. 3B, and two of them, the right wheel 31 and the left wheel 33, function as drive wheels. The moving means 3 includes motors 35 and 37 that independently drive the right wheel 31, the left wheel 33, and the left and right wheels, and the straight traveling speed and the turning traveling speed are controlled by the rotational speeds of the left and right wheels, and the turning direction is also controlled. Is done. The rotation speed of the left and right wheels is controlled by the movement control unit 5. Instead of controlling the rotation independently on the left and right, a method of controlling the turning speed by controlling the steering angle may be adopted. Further, instead of wheel driving, a method of independently controlling the left and right crawlers may be employed.

ガイド検出部7は、移動経路上のガイド手段を検出する。ガイド手段は図3(a)に示されている。図示のように、予め設定された移動経路には、経路の全長にわたってガイド手段としての白線テープ101が固定的に設けられている。また、経路中の所定の地点には、白線テープ101とともに、地点指示手段としての指示マーカ103が固定的に設けられている。指示マーカ103は、白色矩形のマークであり、移動経路上に設定された区間の境界などの地点に設けられている。   The guide detection unit 7 detects guide means on the movement path. The guide means is shown in FIG. As shown in the figure, a white line tape 101 as a guide means is fixedly provided over the entire length of the path on a preset movement path. In addition to the white line tape 101, an indication marker 103 as a point indication means is fixedly provided at a predetermined point in the route. The instruction marker 103 is a white rectangular mark, and is provided at a point such as a boundary of a section set on the movement route.

ガイド検出部7は、白線検出カメラ41と路面情報抽出部43とで構成されている。白線検出カメラ41は、路面を撮影可能な様に移動ロボット1の底面に設置されている。路面情報抽出部43は、移動ロボット1のコンピュータによって実現され、画像処理を行う。路面情報抽出部43は、エッジ抽出やハフ変換などの処理により、白線検出カメラ41の撮影画像から、移動ロボット1の経路を誘導すべき白線テープ101、及び指示マーカ103を検出して制御部21に出力する。   The guide detection unit 7 includes a white line detection camera 41 and a road surface information extraction unit 43. The white line detection camera 41 is installed on the bottom surface of the mobile robot 1 so that the road surface can be photographed. The road surface information extraction unit 43 is realized by a computer of the mobile robot 1 and performs image processing. The road surface information extraction unit 43 detects the white line tape 101 and the pointing marker 103 that should guide the route of the mobile robot 1 from the photographed image of the white line detection camera 41 by processing such as edge extraction and Hough conversion, and the control unit 21. Output to.

なお、ガイド検出部7は上記の構成に限定されない。ガイド検出部7は、磁気センサ、電磁誘導センサなどで構成されてもよい。この場合、ガイド検出部7は、移動経路に設置されたガイド手段としての磁気ガイドまたは電磁誘導ガイドを検出するように構成されてよい。ガイド手段及びガイド検出部は、設置する環境により選択できるようにすることが好ましい。また、経路上にガイド手段や地点指示手段を設けることなく、デッドレコニングやGPSにより算出する位置情報に基づき、経路上の各地点が移動ロボット1により認識されてもよい。   In addition, the guide detection part 7 is not limited to said structure. The guide detection unit 7 may be configured by a magnetic sensor, an electromagnetic induction sensor, or the like. In this case, the guide detection unit 7 may be configured to detect a magnetic guide or an electromagnetic induction guide as guide means installed in the movement path. It is preferable that the guide means and the guide detection unit can be selected depending on the installation environment. Further, each point on the route may be recognized by the mobile robot 1 based on position information calculated by dead reckoning or GPS without providing guide means or point instruction means on the route.

移動制御部5は、駆動モータ35、37を制御するための手段である。移動制御部5は、ガイド検出部7による白線テープ101の検知出力に応じて、例えば周知のPID制御などにより、白線テープ101に沿って移動するよう駆動モータ35、37を制御する。また、移動制御部5は、走行区間の検出に応じて、予め設定された経路情報に基づき移動速度を制御する。移動速度は予め区間毎に設定されて、経路情報の一部として記憶されている。また、移動制御部5は、特定地点の検出に応じて経路情報に従って一時的に走行を停止したりもする。   The movement control unit 5 is a means for controlling the drive motors 35 and 37. The movement control unit 5 controls the drive motors 35 and 37 to move along the white line tape 101 by, for example, well-known PID control according to the detection output of the white line tape 101 by the guide detection unit 7. Moreover, the movement control part 5 controls a moving speed based on the preset route information according to the detection of the travel section. The moving speed is preset for each section and stored as a part of the route information. In addition, the movement control unit 5 temporarily stops traveling according to the route information in response to detection of the specific point.

自己位置検出部9は、レゾルバ51、53と位置算出部55とからなり、位置検出部として機能する。レゾルバ51、53はそれぞれモータ35、37に設置されており、モータ35、37のモータ回転軸の絶対位置を検出する。レゾルバ51、53は回転量検出部の一形態である。位置算出部55は、移動ロボット1のコンピュータにより実現され、レゾルバ出力から得られるモータ回転軸の回転量から左右輪31、33それぞれの回転量を算出し、左右輪それぞれの回転量と車輪半径から算出された左右輪の走行距離の平均を求めることにより、移動ロボット1の走行距離を算出する。本実施の形態では、巡回経路となる移動経路が固定されているため、走行距離をもって自己位置とすることができる。走行距離として記録するのは、巡回開始地点からの総距離としてもよいし、各指示マーカ103の位置からの距離としてもよい。   The self-position detection unit 9 includes resolvers 51 and 53 and a position calculation unit 55 and functions as a position detection unit. The resolvers 51 and 53 are installed in the motors 35 and 37, respectively, and detect the absolute position of the motor rotation shaft of the motors 35 and 37. The resolvers 51 and 53 are one form of the rotation amount detection unit. The position calculation unit 55 is realized by a computer of the mobile robot 1, calculates the rotation amounts of the left and right wheels 31 and 33 from the rotation amount of the motor rotation shaft obtained from the resolver output, and calculates the rotation amount and wheel radius of each of the left and right wheels. The travel distance of the mobile robot 1 is calculated by calculating the average of the calculated travel distances of the left and right wheels. In the present embodiment, since the travel route serving as the cyclic route is fixed, the travel distance can be set as the self-position. The travel distance may be recorded as the total distance from the tour start point or the distance from the position of each instruction marker 103.

また、位置算出部55は、ガイド検出部7による指示マーカ103の検知出力に応じて、指示マーカ103の検知回数を計数し、経路情報に基づき現在の走行区間を検出するとともに、自己位置の補正などを行う。   In addition, the position calculation unit 55 counts the number of detections of the indication marker 103 according to the detection output of the indication marker 103 by the guide detection unit 7, detects the current travel section based on the route information, and corrects the self position. And so on.

検知部11は、移動ロボット1が巡回を開始するときに作動して、移動ロボット1周辺の物体を検出する手段である。検知部11は、移動ロボット1の前方に向けて設置されたレーザセンサ61から成り、レーザ発振器より照射されるレーザ光が光路上にある物体にて反射した際の反射光を受光する。検知部11は、走査鏡とこの走査鏡を回転駆動する手段とによりレーザ発振器より発射されるレーザ光の照射方向を制御して、移動ロボット1の前方を含む所定の範囲を、例えば30msecの周期で空間走査している。   The detection unit 11 is a unit that operates when the mobile robot 1 starts patrol and detects objects around the mobile robot 1. The detection unit 11 includes a laser sensor 61 installed toward the front of the mobile robot 1 and receives reflected light when the laser light emitted from the laser oscillator is reflected by an object on the optical path. The detection unit 11 controls the irradiation direction of the laser light emitted from the laser oscillator by the scanning mirror and the means for rotationally driving the scanning mirror, so that a predetermined range including the front of the mobile robot 1 is set to a period of, for example, 30 msec. Spatial scanning with.

そして、検知部11は、レーザ光の照射から反射光検出までの時間より算出される検知部11とレーザ光を反射した物体(測定点)との距離と、回転駆動される走査鏡の角度とにより、レーザ光を反射した物体、即ちレーザ光を反射した測定点の相対位置を算出する。相対位置は、移動ロボット1を基準とした測定点の位置である。また、検知部11は、所定時間以内に反射波が返ってこない場合には、レーザ光の照射可能な距離内に物体がないと判断して、所定の擬似データを相対位置として記録する。擬似データは所定の値でよく、レーザセンサ61の有効測定距離より大きな適当な値でよい。   The detection unit 11 then calculates the distance between the detection unit 11 calculated from the time from laser light irradiation to reflected light detection and the object (measurement point) reflecting the laser light, and the angle of the scanning mirror that is rotationally driven. Thus, the relative position of the object reflecting the laser beam, that is, the measurement point reflecting the laser beam is calculated. The relative position is the position of the measurement point with respect to the mobile robot 1. Further, when the reflected wave does not return within a predetermined time, the detection unit 11 determines that there is no object within the distance that can be irradiated with the laser light, and records predetermined pseudo data as a relative position. The pseudo data may be a predetermined value or an appropriate value larger than the effective measurement distance of the laser sensor 61.

検知部11により得られる測定データを本実施の形態では測距データと呼ぶ。測距データは本発明の検知データの一形態である。   In the present embodiment, measurement data obtained by the detection unit 11 is referred to as distance measurement data. Ranging data is a form of detection data of the present invention.

記憶部15は、移動ロボット1での各種の処理に使用される情報を記憶している。記憶部15が記憶する情報には、移動経路の情報を示した経路情報71と、検知部11の測定結果の集合である基準測距データ群73と、位置算出部55により算出された移動ロボット1の現在の位置情報(自己位置)75が含まれる。   The storage unit 15 stores information used for various processes in the mobile robot 1. The information stored in the storage unit 15 includes route information 71 indicating information on a moving route, a reference distance measurement data group 73 that is a set of measurement results of the detection unit 11, and a mobile robot calculated by the position calculation unit 55. 1 current position information (self-position) 75 is included.

経路情報71としては、移動経路中の各区間(ある指示マーカから次の指示マーカまでの区間)の番号に対応して、予め測量した区間距離、区間の始点終点間の方位角の差(角度差)、各区間の走行速度、各指示マーカ上でのロボットの動作などが記憶されている。経路情報では、区間番号が、該当区間までに検出されるべきマーカの数(検出回数)と対応付けられている。走行制御では、マーカ検出回数から区間番号が特定され、区間番号から経路情報を参照して走行速度やマーカ上でのロボットの動作が特定される。   As the route information 71, in correspondence with the number of each section (section from one pointing marker to the next pointing marker) in the moving path, the section distance measured in advance and the difference in azimuth between the start point and end point of the section (angle) Difference), the traveling speed of each section, the operation of the robot on each indication marker, and the like are stored. In the route information, the section number is associated with the number of markers (number of detections) to be detected by the corresponding section. In the traveling control, the section number is specified from the number of marker detections, and the traveling speed and the operation of the robot on the marker are specified by referring to the route information from the section number.

基準測距データ群73は、監視区域内の経路を走行することによりレーザセンサ61で測定した基準測距データの集合である。過去の走行の際に経路上で所定距離毎に得られた各々の測距データが基準測距データであり、経路全体に渡って得られた基準測距データの集合が基準測距データ群である。各々の基準測距データは、そのデータが得られたときの移動ロボット1の位置情報と関連づけて記憶されている。なお、このとき、データが得られたときの位置情報に加えマーカ区間や巡回する経路のコース番号などと関連づけられてよい。基準測距データは、後述する異常判定処理にて比較基準のデータとして用いられて、現在の走行で得られるレーザセンサ61の測距データと比較される。測距データが既述のように本発明の検知データの一形態であるのに対して、基準測距データは本発明の基準データの一形態である。   The reference distance measurement data group 73 is a set of reference distance measurement data measured by the laser sensor 61 by traveling on a route in the monitoring area. Each distance measurement data obtained for each predetermined distance on the route during past driving is the reference distance measurement data, and a set of reference distance measurement data obtained over the entire route is a reference distance measurement data group. is there. Each reference distance measurement data is stored in association with position information of the mobile robot 1 when the data is obtained. At this time, in addition to the position information when the data is obtained, it may be associated with the marker section, the course number of the route to be visited, and the like. The reference distance measurement data is used as comparison reference data in an abnormality determination process, which will be described later, and is compared with distance measurement data of the laser sensor 61 obtained in the current travel. The distance measurement data is a form of the detection data of the present invention as described above, whereas the reference distance measurement data is a form of the reference data of the present invention.

基準測距データは上述のように過去の走行の際の測距データであるが、この点に関し、基準測距データは、移動ロボット1が巡回監視の前に学習目的の走行を行ったときに生成されてよい。また、基準測距データは、前回の巡回監視の際の測定データであってもよい。どちらの場合も、基準測距データは、過去の学習走行で得られたデータといえる。   As described above, the reference distance measurement data is distance measurement data in the past travel. In this regard, the reference distance measurement data is obtained when the mobile robot 1 travels for learning purposes before traveling monitoring. May be generated. Further, the reference distance measurement data may be measurement data in the previous patrol monitoring. In either case, the reference distance measurement data can be said to be data obtained in a past learning run.

また、測距データおよび基準測距データは、具体的には、レーザセンサ61の1回の走査で、前方の所定の範囲を所定の角度間隔で測定した結果である。例えば、180度の範囲を0.5度間隔で測距データを取得すると、361個の距離値が得られる。これらの361個の距離のセットが、一つの測距データになる。測距データは、角度と距離のテーブルでもよい。そして、測距データが学習データとして記憶されて、基準測距データとして扱われることになる。   Further, the distance measurement data and the reference distance measurement data are specifically the result of measuring a predetermined range in front at predetermined angular intervals by one scan of the laser sensor 61. For example, when distance measurement data is acquired in a range of 180 degrees at intervals of 0.5 degrees, 361 distance values are obtained. A set of these 361 distances becomes one distance measurement data. The distance measurement data may be a table of angles and distances. Then, the distance measurement data is stored as learning data and handled as reference distance measurement data.

また、位置情報75は、自己位置検出部9の位置算出部55によって算出された移動ロボット1の自己位置情報であり、具体的には既述のように走行距離が位置情報になる。   The position information 75 is self-position information of the mobile robot 1 calculated by the position calculation unit 55 of the self-position detection unit 9, and specifically, the travel distance is position information as described above.

侵入/消失判定部13は、検知部11で得られた測距データと、位置算出部9が算出した自己位置情報と、記憶部15に記憶された基準測距データ群73とに基づき、異常を判定する。侵入/消失判定部13は、基準データ選択部81と異常判定部83を有し、異常判定部83は評価値算出部85を有している。基準データ選択部81は、基準測距データ群から、現在の自己位置に対応し、かつ、現在の測距データに最も類似する基準測距データを、類似基準測距データとして選択する。ここで、現在の自己位置に対応した基準測距データとは、自己位置を含む自己位置周辺位置で取得された基準測距データである。なお、自己位置が含まれるマーカ区間で取得された基準測距データや、自己が走行している経路のコース番号に対応して記憶された基準測距データとしてもよい。異常判定部83は、基準データ選択部81で選択されたデータと現在の測距データを比較して侵入および消失の異常を判定する。異常判定部83では、評価値算出部85が、基準データ選択部81で選択されたデータと現在の測距データを比較し、比較結果に基づいて、物体の有無を判定するための評価値を算出し、異常判定部83は、評価値が所定の値を越えた場合、侵入物が存在しており異常が発生したと判定する。また、異常判定部83は同様に消失物体の判定を行う。侵入/消失判定部13の処理は後述にて詳細に説明する。異常が判定されると、通信部17より異常信号を出力し、また、移動制御部5は制御部21に制御されて移動の停止や減速、侵入物体や障害物の回避や追跡などの決められた処理を行う。   The intrusion / disappearance determination unit 13 detects abnormalities based on the distance measurement data obtained by the detection unit 11, the self-position information calculated by the position calculation unit 9, and the reference distance measurement data group 73 stored in the storage unit 15. Determine. The intrusion / disappearance determination unit 13 includes a reference data selection unit 81 and an abnormality determination unit 83, and the abnormality determination unit 83 includes an evaluation value calculation unit 85. The reference data selection unit 81 selects, from the reference distance measurement data group, the reference distance measurement data corresponding to the current self-position and most similar to the current distance measurement data as the similar reference distance measurement data. Here, the reference distance measurement data corresponding to the current self-position is reference distance measurement data acquired at a position around the self-position including the self-position. In addition, it is good also as the reference | standard ranging data memorize | stored corresponding to the reference | standard ranging data acquired in the marker area in which a self position is included, or the course number of the path | route which self is traveling. The abnormality determination unit 83 compares the data selected by the reference data selection unit 81 with the current distance measurement data to determine whether there is an intrusion or disappearance abnormality. In the abnormality determination unit 83, the evaluation value calculation unit 85 compares the data selected by the reference data selection unit 81 with the current distance measurement data, and determines an evaluation value for determining the presence or absence of an object based on the comparison result. When the evaluation value exceeds the predetermined value, the abnormality determination unit 83 determines that an intruder exists and an abnormality has occurred. In addition, the abnormality determination unit 83 similarly determines a lost object. The processing of the intrusion / disappearance determination unit 13 will be described in detail later. When an abnormality is determined, an abnormality signal is output from the communication unit 17, and the movement control unit 5 is controlled by the control unit 21 to determine movement stoppage or deceleration, avoidance or tracking of an intruding object or obstacle, and the like. Process.

撮像ユニット19は、移動ロボット1に搭載されて周囲を撮像する手段である。撮像ユニット19は、例えば、図3(b)に示されるように、ロボット上部のハウジングに収納された6つのカメラを備える。これらカメラが異なる方向を向けられており、水平方向の360度の視野が確保される。撮像ユニット19の画像は記憶部15にバッファされて通信部17から監視センタへ送られる。   The imaging unit 19 is a means that is mounted on the mobile robot 1 and images the surroundings. For example, as shown in FIG. 3B, the imaging unit 19 includes six cameras housed in a housing above the robot. These cameras are pointed in different directions, ensuring a 360 degree field of view in the horizontal direction. The image of the imaging unit 19 is buffered in the storage unit 15 and sent from the communication unit 17 to the monitoring center.

通信部17は、遠隔の監視センタと信号を送受信する無線通信手段である。通信部17は、侵入/消失判定部13が侵入または消失の異常を検知した場合に、遠隔の監視センタに無線等で異常信号を出力する。また、通信部17は、撮像ユニット19が撮像した画像と自己位置検出部9が検出した移動ロボット1の自己位置を遠隔の監視センタに送信し、監視センタから受信した制御コマンドを制御部21に入力する。   The communication unit 17 is a wireless communication unit that transmits and receives signals to and from a remote monitoring center. When the intrusion / disappearance determination unit 13 detects an intrusion or disappearance abnormality, the communication unit 17 outputs an abnormality signal to a remote monitoring center by wireless or the like. The communication unit 17 transmits the image captured by the imaging unit 19 and the self-position of the mobile robot 1 detected by the self-position detection unit 9 to the remote monitoring center, and receives the control command received from the monitoring center to the control unit 21. input.

制御部21は、上述した移動ロボット1の各部構成を制御する手段であり、CPU等を備えたコンピュータで構成される。なお、上述した各部構成で、コンピュータ処理可能なものも同コンピュータで実現されてよい。例えば、路面情報抽出部43や、位置算出部55、侵入/消失判定部13、移動制御部5などは同コンピュータで実現されてよい。また、記憶部15は、同コンピュータのメモリおよび外部記憶装置などで実現されてよい。   The control unit 21 is a means for controlling the configuration of each part of the mobile robot 1 described above, and is configured by a computer including a CPU and the like. In addition, what can be computer-processed by each part structure mentioned above may be implement | achieved by the same computer. For example, the road surface information extraction unit 43, the position calculation unit 55, the intrusion / disappearance determination unit 13, the movement control unit 5, and the like may be realized by the same computer. The storage unit 15 may be realized by a memory of the computer, an external storage device, or the like.

次に、本実施の形態に係る移動ロボット1の動作を説明する。ここでは主として異常判定に関する動作を説明する。概略としては、移動ロボット1は過去の学習走行で得られた測距データを基準測距データ群として記憶し、そして、巡回時に得られた測距データと記憶されている基準測距データ群を比較して異常判定を行う。基準測距データ群を取得する過去の学習走行とは、学習だけを目的とした走行でもよく、または、過去に行われた巡回監視走行でもよい。以下では、基準測距データを取得する動作と、それを使った巡回時の動作とに分けて、移動ロボット1の動作を説明する。   Next, the operation of the mobile robot 1 according to the present embodiment will be described. Here, operations relating to abnormality determination will be mainly described. As an outline, the mobile robot 1 stores the distance measurement data obtained in the past learning run as a reference distance measurement data group, and the distance measurement data obtained at the time of patrol and the stored reference distance measurement data group. An abnormality is determined by comparison. The past learning run for acquiring the reference distance measurement data group may be a run for the purpose of learning alone or a patrol monitoring run performed in the past. In the following, the operation of the mobile robot 1 will be described by dividing it into an operation for obtaining the reference distance measurement data and an operation at the time of patrol using it.

図4は、基準測距データ群取得時の動作のフローチャートを示している。図4の処理は、制御部21の制御下で、制御部21を含む移動ロボット1の各部構成によって行われる。図示のように、移動ロボット1は、ロボット走行距離を初期化し(S1)、巡回経路にしたがって移動ロボット1の走行を開始し(S2)、現在の走行距離をP1として記録する(S3)。以下、走行距離は移動ロボット1の自己位置として扱われる。   FIG. 4 shows a flowchart of the operation when acquiring the reference distance measurement data group. The process of FIG. 4 is performed by each component configuration of the mobile robot 1 including the control unit 21 under the control of the control unit 21. As shown in the figure, the mobile robot 1 initializes the robot travel distance (S1), starts the travel of the mobile robot 1 according to the patrol route (S2), and records the current travel distance as P1 (S3). Hereinafter, the travel distance is treated as the self position of the mobile robot 1.

次に、移動ロボット1は、検知部11にレーザセンサ61の走査結果が入力されたか否かを判定する(S4)。移動ロボット1は、測距データが入力されていなければ(S4、No)、ステップS9に進む。   Next, the mobile robot 1 determines whether or not the scanning result of the laser sensor 61 is input to the detection unit 11 (S4). If the distance measurement data is not input (S4, No), the mobile robot 1 proceeds to step S9.

測距データは、レーザセンサ61の走査を行なうことにより得られる。測距データは、前方の所定範囲W°を所定の角度間隔S°でレーザセンサ61が走査した結果として得られ、D(n)(n=0,1,2,3・・・N)で表される。D(n)は被測定物までの距離であり、nは、S°おきの照射方向に順次付けられる番号であり、N=W/Sである。移動ロボット1は、測距データが入力されていれば(S4、Yes)、現在の走行距離を自己位置検出部9より取得して、P2として記録する(S5)。さらに、移動ロボット1は、前回のレーザセンサ61の測定周期で取得された走行距離P1と現在の走行距離P2を比較して、移動ロボット1が所定の距離以上進んだか判定し(S6)、所定距離以上進んでいなければ(S6、No)、ステップS4に戻る。   The distance measurement data is obtained by scanning the laser sensor 61. The distance measurement data is obtained as a result of the laser sensor 61 scanning the front predetermined range W ° at a predetermined angular interval S °, and D (n) (n = 0, 1, 2, 3... N). expressed. D (n) is a distance to the object to be measured, and n is a number sequentially given in the irradiation direction every S °, and N = W / S. If ranging data is input (S4, Yes), the mobile robot 1 acquires the current travel distance from the self-position detection unit 9 and records it as P2 (S5). Further, the mobile robot 1 compares the travel distance P1 acquired in the previous measurement cycle of the laser sensor 61 with the current travel distance P2, and determines whether the mobile robot 1 has traveled a predetermined distance or more (S6). If the distance has not been advanced (S6, No), the process returns to step S4.

移動ロボット1は、走行距離P1からP2までに所定距離以上進んでいたら(S6、Yes)、走行距離P1の値を現在の走行距離P2で置換し(S7)、走行距離、区間番号などとともに、レーザセンサ61の測距データ(D(n)(n=1,2,3・・・N)を記憶する(S8)。測距データは、さらに他の情報、例えば巡回コース番号などとともに記憶されてよい。   When the mobile robot 1 has traveled a predetermined distance or more from the travel distance P1 to P2 (S6, Yes), the value of the travel distance P1 is replaced with the current travel distance P2 (S7), along with the travel distance, section number, etc. The distance measurement data (D (n) (n = 1, 2, 3... N) of the laser sensor 61 is stored (S8) The distance measurement data is further stored together with other information such as a traveling course number. It's okay.

次に、移動ロボット1は、全経路の巡回を終了したか否かを判定する(S9)。巡回経路が終了してなければステップS4に戻り、巡回経路が終了していたら、移動ロボット1は処理を終了する。ステップS9の判定は、経路終点の指示マーカ103が検出されたか否かに基づいて判定される。   Next, the mobile robot 1 determines whether or not the patrol of all routes has been completed (S9). If the patrol route has not ended, the process returns to step S4. If the patrol route has ended, the mobile robot 1 ends the process. The determination in step S9 is made based on whether or not the route end point indicating marker 103 is detected.

以上に、基準測距データを取得する処理の好適な例を説明した。なお、上記の例では、移動経路が予め決まっていることを利用し、移動ロボット1の自己位置が走行距離で特定された。しかし、本発明はこれに限定されない。自己位置は、デッドレコニング等により取得した移動ロボット1の位置及び進行方向のデータであってもよい(位置はマップ上の座標でよい)。上述のように走行距離を自己位置として用いる場合との違いは、上記フローにおいて「走行距離」を「位置及び進行方向」で置き換えるだけでよく、また、この場合、後述の巡回処理でも、自己位置は同様に位置と方向で表される。   In the above, the suitable example of the process which acquires reference | standard ranging data was demonstrated. In the above example, the self-position of the mobile robot 1 is specified by the travel distance using the fact that the movement route is determined in advance. However, the present invention is not limited to this. The self position may be data of the position and the traveling direction of the mobile robot 1 acquired by dead reckoning or the like (the position may be coordinates on the map). As described above, the difference from the case where the travel distance is used as the self-position is only to replace “travel distance” with “position and traveling direction” in the above flow. Is similarly expressed in position and direction.

また、上記変形例の場合には、自己位置を検出する方法として、より具体的には、現在のロボットの位置(X、Y)と姿勢(ロボットの向きθ)が算出されてよい。本実施の形態では両車輪の回転速度で移動が制御されているので、位置検出処理では、車輪回転量から走行距離と角度変化を求め、これらの情報から各時点の位置と姿勢を捕捉することができる。このとき、角度変化は両車輪回転量の差と車輪間隔から算出される。これは、デッドレコニングとして一般に知られる手法である。   In the case of the above modification, more specifically, the current position (X, Y) and posture (robot direction θ) of the robot may be calculated as a method of detecting the self position. In this embodiment, since the movement is controlled by the rotational speeds of both wheels, the position detection process obtains the travel distance and the angle change from the wheel rotation amount, and captures the position and posture at each time point from these information. Can do. At this time, the angle change is calculated from the difference between the rotation amounts of both wheels and the wheel interval. This is a technique generally known as dead reckoning.

次に、移動ロボット1の巡回時の動作を説明する。図5は、移動ロボット1の巡回時の動作を示すフローチャートである。図5の処理は、制御部21の制御下で、制御部21を含む移動ロボット1の各部構成によって行われる。   Next, the operation of the mobile robot 1 during a tour will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the mobile robot 1 during patrol. The processing in FIG. 5 is performed by each component configuration of the mobile robot 1 including the control unit 21 under the control of the control unit 21.

図5において、巡回開始時、移動ロボット1は、ロボット走行距離を初期化し(S20)、巡回経路に従って走行を開始する(S21)。移動ロボット1は、検知部11にレーザセンサ61の測距データD(n)の入力があるか否かを判定する(S22)。測距データの入力がなければ(S22、No)、処理はステップS31に進む。   In FIG. 5, when starting the tour, the mobile robot 1 initializes the robot travel distance (S20) and starts traveling according to the tour route (S21). The mobile robot 1 determines whether or not the distance measurement data D (n) of the laser sensor 61 is input to the detection unit 11 (S22). If no distance measurement data is input (S22, No), the process proceeds to step S31.

測距データが入力されていれば(S22、Yes)、移動ロボット1は、自己位置検出部9より移動ロボット1の走行距離Pを取得する(S23)。既に述べてきたように本実施の形態では走行距離Pが自己位置として処理される。そして、移動ロボット1の基準データ選択部81が、記憶部15の基準測距データ群73から、現在の走行距離Pの周辺の所定範囲で得られた所定数の基準測距データをバッファに読み出す(S24)。   If distance measurement data has been input (S22, Yes), the mobile robot 1 acquires the travel distance P of the mobile robot 1 from the self-position detector 9 (S23). As described above, in the present embodiment, the travel distance P is processed as the self-position. Then, the reference data selection unit 81 of the mobile robot 1 reads out a predetermined number of reference distance measurement data obtained in a predetermined range around the current travel distance P from the reference distance measurement data group 73 of the storage unit 15 to the buffer. (S24).

ここでは、基準測距データをDi(n)とする。“i”は、基準測距データの取得順に付けられた番号である。そして、現在の走行距離Pで過去に取得された基準測距データをDp(n)とする。基準データ選択部81は、基準測距データDp(n)を中心とした近傍の測距データ、具体的には、前後k個の基準測距データDi(n)(i=p−k,・・・p−1,p,p+1,・・・,p+k)をバッファに読み出す。   Here, the reference distance measurement data is Di (n). “I” is a number assigned in the order of obtaining the reference distance measurement data. The reference distance measurement data acquired in the past with the current travel distance P is defined as Dp (n). The reference data selection unit 81 is a distance measurement data in the vicinity of the reference distance measurement data Dp (n), specifically, k reference distance data Di (n) (i = pk,. ..., P-1, p, p + 1,..., P + k) are read into the buffer.

次に、基準データ選択部81は、バッファに読み出した複数のデータの中で、現在の測距データに最も類似する基準測距データを類似基準測距データとして選択する(S25)。類似基準測距データは本発明の類似基準データに相当する。類似基準測距データの選択処理は後述する。   Next, the reference data selection unit 81 selects the reference distance measurement data most similar to the current distance measurement data as the similar reference distance measurement data from among the plurality of data read out to the buffer (S25). The similar reference distance measurement data corresponds to the similar reference distance data of the present invention. The selection process of the similar reference distance measurement data will be described later.

次に、移動ロボット1の異常判定部83が、ステップS25で基準測距データ群73の中から選択された類似基準測距データを現在の測距データと比較して異常判定を行う(S26〜S30)。ここでは、まず、移動ロボット1は、基準測距データ群の中から選択された類似基準測距データと現在の測距データとの差分を計算し(S26)、差分データを用いて侵入物体判定処理を行う(S27)。侵入物体判定処理では、侵入物体に関する評価値が計算される。そして、異常判定部83は、ステップS27で侵入物体判定処理を行なった結果得られた評価値から侵入物体の有無を判定する(S28)。評価値が侵入判定用の所定の判定基準値以上であれば、侵入物体が有ると判定され、評価値が判定基準値未満であれば、侵入物体が無いと判定される。侵入物体が有れば(S28、Yes)、移動ロボット1の移動を停止し(S32)、異常警報を出力する(S33)。侵入物体判定の詳細は後述する。   Next, the abnormality determination unit 83 of the mobile robot 1 compares the similar reference distance measurement data selected from the reference distance measurement data group 73 in step S25 with the current distance measurement data and performs abnormality determination (S26 to S26). S30). Here, first, the mobile robot 1 calculates the difference between the similar reference distance measurement data selected from the reference distance measurement data group and the current distance measurement data (S26), and determines the intruding object using the difference data. Processing is performed (S27). In the intruding object determination process, an evaluation value related to the intruding object is calculated. Then, the abnormality determination unit 83 determines the presence or absence of an intruding object from the evaluation value obtained as a result of performing the intruding object determination process in step S27 (S28). If the evaluation value is greater than or equal to a predetermined determination reference value for intrusion determination, it is determined that there is an intruding object, and if the evaluation value is less than the determination reference value, it is determined that there is no intruding object. If there is an intruding object (S28, Yes), the movement of the mobile robot 1 is stopped (S32), and an abnormality alarm is output (S33). Details of the intruding object determination will be described later.

侵入物体が無ければ(S28、No)、異常判定部83は、ステップS26で計算した差分データを用いて消失物体判定処理を行う(S29)。ここでは、消失物体に関する評価値が計算される。異常判定部83は、ステップS29で消失物体判定処理を行った結果得られた評価値から消失物体の有無を判定する(S30)。評価値が消失判定用の所定の判定基準値以上であれば、物体消失が発生したと判定され、評価値が判定基準値未満であれば、物体消失が発生していないと判定される。消失物体が有れば(S30、Yes)、移動ロボット1の移動を停止し(S32)、異常警報を出力する(S33)。消失物体判定の詳細は後述する。   If there is no intruding object (S28, No), the abnormality determination unit 83 performs a lost object determination process using the difference data calculated in step S26 (S29). Here, an evaluation value related to the lost object is calculated. The abnormality determination unit 83 determines the presence or absence of a lost object from the evaluation value obtained as a result of performing the lost object determination process in step S29 (S30). If the evaluation value is equal to or greater than the predetermined determination reference value for disappearance determination, it is determined that the object disappearance has occurred. If the evaluation value is less than the determination reference value, it is determined that no object disappearance has occurred. If there is a lost object (S30, Yes), the movement of the mobile robot 1 is stopped (S32), and an abnormality alarm is output (S33). Details of the lost object determination will be described later.

消失物体が無ければ(S30、No)、移動ロボット1は、全経路の巡回を終了したか否かを判定する(S31)。巡回経路が終了してなければステップS22に戻り、巡回経路が終了していたら、移動ロボット1は処理を終了する。ステップS31の判定は、経路終点の指示マーカ103が検出されたか否かに基づいて判定される。   If there is no disappearing object (S30, No), the mobile robot 1 determines whether or not the patrol of all routes has been completed (S31). If the patrol route is not completed, the process returns to step S22. If the patrol route is completed, the mobile robot 1 terminates the process. The determination in step S31 is made based on whether or not the route end point indicating marker 103 is detected.

図6は、上述の巡回時の動作の概念図を示している。既に図5を用いて説明した通り、移動ロボット1の自己位置は走行距離Pで表される。現在位置である走行距離Pにて、測距データD(n)が得られたとする。基準データ選択部81は、記憶部15の基準測距データ群73から、走行距離Pの前後で得られた基準測距データを取り出す。図示のように、走行距離Pで得られた基準測距データDp(n)を中心に、2k+1個の基準測距データが取り出される。そして、基準データ選択部81は、取り出した2k+1個の基準測距データを現在の測距データD(n)と比較し、最も類似した基準測距データを、類似基準測距データとして抽出する。そして、異常判定部83が、抽出された類似基準測距データを、現在の測距データと比較して、侵入および消失の判定を行う。   FIG. 6 shows a conceptual diagram of the operation during the above-mentioned patrol. As already described with reference to FIG. 5, the self-position of the mobile robot 1 is represented by the travel distance P. Assume that distance measurement data D (n) is obtained at the travel distance P that is the current position. The reference data selection unit 81 takes out the reference distance measurement data obtained before and after the travel distance P from the reference distance measurement data group 73 of the storage unit 15. As shown in the drawing, 2k + 1 pieces of reference distance measurement data are extracted with reference to the distance measurement data Dp (n) obtained at the travel distance P. Then, the reference data selection unit 81 compares the extracted 2k + 1 reference distance measurement data with the current distance measurement data D (n), and extracts the most similar reference distance measurement data as similar reference distance measurement data. Then, the abnormality determination unit 83 compares the extracted similar reference distance measurement data with the current distance measurement data, and determines intrusion and disappearance.

次に、基準データ選択部81が類似基準測距データを選択する処理を説明する。ここでは、上述した2k+1個の基準測距データDi(n)(i=p−k,・・・p−1,p,p+1,・・・,p+k)から、現在の測距データD(n)に最も類似するデータが選択される。基準データ選択部81は、各々の基準測距データDi(n)を測距データD(n)と比較して、類似度が最も高い基準測距データDi(n)を選択する。   Next, a process in which the reference data selection unit 81 selects similar reference distance measurement data will be described. Here, from the 2k + 1 reference distance measurement data Di (n) (i = pk,..., P-1, p, p + 1,..., P + k), the current distance measurement data D (n The most similar data is selected. The reference data selection unit 81 compares each distance measurement data Di (n) with the distance measurement data D (n) and selects the reference distance measurement data Di (n) having the highest similarity.

本実施の形態では、類似度として、一致点の数が用いられる。一致点は、基準測距データDi(n)と測距データD(n)で、被測定物までの距離が一致する測定点である。   In the present embodiment, the number of matching points is used as the similarity. The coincidence point is a measurement point where the distance to the object to be measured coincides with the reference distance measurement data Di (n) and the distance measurement data D (n).

より詳細には、本実施の形態の例において、測距データD(n)(n=0〜N)は、0.5度間隔のN個の角度で測定された距離の集合である。各々の角度での距離を、“角度成分”という。測距データと基準測距データの角度成分の差が所定の閾値以下になる測定点を一致点といい、角度成分の差が閾値を超える測定点を不一致点と呼ぶ。類似度は、一致点の数で表される。   More specifically, in the example of the present embodiment, the distance measurement data D (n) (n = 0 to N) is a set of distances measured at N angles at intervals of 0.5 degrees. The distance at each angle is called an “angle component”. A measurement point where the difference between the angle components of the distance measurement data and the reference distance measurement data is equal to or smaller than a predetermined threshold is called a coincidence point, and a measurement point where the difference between the angle components exceeds the threshold is called a disagreement point. The similarity is represented by the number of matching points.

図7は、上記の一致点と不一致点を示している。図7において、横軸は角度であり、縦軸の距離差は、角度成分の差(各々の角度における測距データと基準測距データの差)である。距離差が閾値以内であれば、該当する測定点が一致点である(黒マーク)。距離差が閾値を超えていれば、該当する測定点は不一致点である(白マーク)。   FIG. 7 shows the matching points and the mismatching points. In FIG. 7, the horizontal axis is an angle, and the distance difference on the vertical axis is a difference in angle components (difference between distance measurement data and reference distance measurement data at each angle). If the distance difference is within the threshold, the corresponding measurement point is a coincidence point (black mark). If the distance difference exceeds the threshold value, the corresponding measurement point is a mismatch point (white mark).

本実施の形態の類似度は、以下の点で有利である。図7において、不一致点は、侵入物体または消失物体を測定した点である可能性が高い。このような異常物体のデータも含んだ類似度を算出すると、類似性を適切に評価できない可能性がある。これに対して、本実施の形態では、異常物体の測定点が除外されるので、好適な類似性評価ができる。   The similarity of this embodiment is advantageous in the following points. In FIG. 7, the mismatch point is highly likely to be a point where an intruding object or a disappearing object is measured. If the similarity including such abnormal object data is calculated, the similarity may not be properly evaluated. On the other hand, in the present embodiment, since the measurement point of the abnormal object is excluded, a suitable similarity evaluation can be performed.

また、レーザセンサ61の走査範囲は広範囲であり、本実施の形態の例では180°である。侵入物体等が存在することによる距離変化は走査範囲の一部分にのみ現れる。したがって、上記のように侵入物体等によって変化が起こる部分(角度成分)以外の測距データ同士を比較しても、適切に類似性を評価できる。   Further, the scanning range of the laser sensor 61 is wide, and is 180 ° in the example of the present embodiment. A change in distance due to the presence of an intruding object or the like appears only in a part of the scanning range. Therefore, the similarity can be appropriately evaluated even when the distance measurement data other than the portion (angle component) where the change is caused by the intruding object or the like as described above is compared.

本実施の形態の基準データ選択部81は、さらに、下記の処理によって測距データの角度誤差も吸収する。図8に示すように、基準データ選択部81は、同じ角度の測定点同士だけでなく、各々の基準測距データを少しずつずらしてから測距データと比較して、各々の基準測距データの類似度として、最も高い類似度(一致点数)を採用し、これにより、移動ロボット1の回転方向等に起因する角度ずれを吸収する。図8の例では、現在の測距データの点Aに対応する基準測距データの点はQ3であるが、角度方向に基準測距データがずらされて、点Aが点Q2、Q1とも比較され、これにより角度方向のずれが吸収される。   The reference data selection unit 81 of the present embodiment further absorbs the angle error of the distance measurement data by the following processing. As shown in FIG. 8, the reference data selection unit 81 shifts each reference distance measurement data not only between the measurement points of the same angle, but also slightly compares each distance measurement data with each reference distance measurement data. As the similarity, the highest similarity (number of coincidence points) is adopted, thereby absorbing the angular deviation caused by the rotation direction of the mobile robot 1 or the like. In the example of FIG. 8, the point of the reference distance measurement data corresponding to the point A of the current distance measurement data is Q3. However, the reference distance measurement data is shifted in the angular direction, and the point A is compared with the points Q2 and Q1. Thus, the angular deviation is absorbed.

ただし、上記のように角度方向のずれを考慮する場合、データ数を少なくする必要があり、測距データから両端部分を除いた範囲が用いられる。本実施の形態の例では、走査範囲が180度である。基準測距データと測距データが±15度の範囲でずらされるとすると、150度分のデータが比較される。測距データからは、左右の15度分のデータが除かれて、中央の150度分のデータが残される。基準測距データからも150度分のデータが使われる。そして、基準測距データは、両側へ少しずつ、最大で15度分ずらされる。本実施の形態の例のように0.5度間隔で測定を行う場合、両側へ最大で30個分、少しずつデータがずらされ、各々のずれ位置で一致点がカウントされて類似度が求められ、各基準測距データの類似度として最大の類似度が採用されることになる。そして、複数の基準測距データの中で最も類似度の高い一の基準測距データを類似基準測距データとして抽出する。   However, when considering the deviation in the angular direction as described above, it is necessary to reduce the number of data, and a range obtained by removing both end portions from the distance measurement data is used. In the example of the present embodiment, the scanning range is 180 degrees. If the reference distance measurement data and the distance measurement data are shifted within a range of ± 15 degrees, the data for 150 degrees are compared. From the distance measurement data, the data for 15 degrees on the left and right are removed, and the data for the center 150 degrees are left. Data for 150 degrees is also used from the reference distance measurement data. Then, the reference distance measurement data is shifted a little by 15 degrees on both sides little by little. When measurement is performed at intervals of 0.5 degrees as in the example of the present embodiment, data is shifted little by 30 on both sides, and the matching points are counted at each shift position to obtain the similarity. Therefore, the maximum similarity is adopted as the similarity of each reference distance measurement data. Then, one reference ranging data having the highest similarity among the plurality of reference ranging data is extracted as similar reference ranging data.

また、上記の処理を行った場合、一致点の数が最大になる複数の基準測距データが存在する可能性がある。この場合には、任意の一つの基準測距データが選択されてよい。より好ましくは、それら複数の基準測距データから、最も類似する基準測距データが選択される。例えば、基準データ選択部81は、各々の基準測距データにおいて、各一致点での距離差分の絶対値の総和を求め、この総和が最小になる基準測距データを選択する。このような処理により、一致点の数を使った判定で複数の候補が選択された場合に、さらに最も適切な一つの候補を選択することができる。   In addition, when the above processing is performed, there may be a plurality of reference distance measurement data in which the number of matching points is maximized. In this case, any one reference distance measurement data may be selected. More preferably, the most similar reference distance measurement data is selected from the plurality of reference distance measurement data. For example, the reference data selection unit 81 obtains the sum of absolute values of the distance difference at each matching point in each reference distance measurement data, and selects the reference distance measurement data that minimizes the sum. By such a process, when a plurality of candidates are selected by the determination using the number of matching points, it is possible to select one more appropriate candidate.

上述の類似基準測距データの選択処理をまとめると、下記のようになる。   The selection process of the similar reference distance measurement data is summarized as follows.

1):走行距離Pでの測距データD(n)を得る。 1): Ranging data D (n) at the travel distance P is obtained.

2):走行距離Pでの基準測距データDp(n)前後の2k+1個の基準測距データDi(n)(i=p−k,・・・p−1,p,p+1,・・・,p+k)を記憶部15から読み出す。 2): 2k + 1 reference distance data Di (n) before and after the reference distance data Dp (n) at the travel distance P (i = pk,... P-1, p, p + 1,. , P + k) is read from the storage unit 15.

3):測距データD(n)と各基準測距データDi(n)の類似度として一致点数を求め、このうち類似度が最大になる基準測距データを、類似基準測距データとして選択する。このとき、各基準測距データDi(n)は所定範囲で角度方向に少しずつずらされて、最大の一致点数が類似度として採用される。一致点は、以下の式を満たす測定点である。
−Th≦(Di(n−j)−D(n))≦Th
ここで、Thは閾値である。また、jは、角度方向のずらし量を示している。
3): The number of coincidence points is calculated as the similarity between the distance measurement data D (n) and each reference distance measurement data Di (n), and the reference distance measurement data having the maximum similarity is selected as the similarity reference distance measurement data. To do. At this time, each reference distance measurement data Di (n) is slightly shifted in the angular direction within a predetermined range, and the maximum number of matching points is adopted as the similarity. The coincidence point is a measurement point that satisfies the following expression.
−Th ≦ (Di (n−j) −D (n)) ≦ Th
Here, Th is a threshold value. Further, j indicates the shift amount in the angular direction.

4):類似度が最大になる複数の基準測距データが存在する場合、一致点における差分絶対値の総和(Σ|Di(n−j)−D(n)|)が比較され、この総和が最小になる基準測距データが最終的に類似基準測距データとして選択される。 4): When there is a plurality of reference distance measurement data with the maximum similarity, the sum of absolute differences (Σ | Di (n−j) −D (n) |) at the coincidence points is compared, and this sum The reference distance measurement data that minimizes is finally selected as similar reference distance measurement data.

5):選択された類似基準測距データが測距データD(n)と比較されて、異常判定が行われることになる。このとき、選択された類似基準測距データは、3)の処理で一致点数が最大になるように角度方向にずらされた状態が保持され、ずらされたままの状態で異常判定処理が行われる。 5): The selected similar reference distance measurement data is compared with the distance measurement data D (n), and abnormality determination is performed. At this time, the selected similar reference distance measurement data is held in a state shifted in the angular direction so that the number of matching points is maximized in the process of 3), and the abnormality determination process is performed in the state of being shifted. .

以上に類似基準測距データの選択処理を説明した。次に、図5のステップS27における侵入物体判定処理とステップS29における消失物体判定処理について、図9〜図11を参照して説明する。これらの処理では、侵入物体判定および消失物体判定についての評価値が、侵入/消失判定部13の異常判定部83によって算出される。図9は侵入物体判定処理のフローチャートであり、図10は消失物体判定処理のフローチャートであり、図11は両判定処理の概念図である。   The selection process of the similar reference distance measurement data has been described above. Next, the intruding object determination process in step S27 and the lost object determination process in step S29 will be described with reference to FIGS. In these processes, the evaluation values for the intrusion object determination and the disappearance object determination are calculated by the abnormality determination unit 83 of the intrusion / disappearance determination unit 13. FIG. 9 is a flowchart of the intruding object determination process, FIG. 10 is a flowchart of the lost object determination process, and FIG. 11 is a conceptual diagram of both determination processes.

図9において、異常判定部83は、現在の測距データと類似基準測距データの差分の計算結果から、現在の測距データが選択測距データよりも所定距離以上近くなっている変化点の有無を調べる(S200)。変化点は、図11において、距離差が負の値であって−Δ以下の点(距離差が−側にΔ以上の点)である。   In FIG. 9, the abnormality determination unit 83 calculates a change point where the current distance measurement data is closer than the selected distance measurement data by a predetermined distance or more based on the calculation result of the difference between the current distance measurement data and the similar reference distance measurement data. Existence is checked (S200). In FIG. 11, the change point is a point where the distance difference is a negative value and is −Δ or less (a point where the distance difference is − or more on the − side).

異常判定部83は、変化点があればその連続区間を調べ、連続する領域Ga(i)をラベリングする(S202)。ここでは、レーザセンサ61で走査する際の角度間隔が検知対象物体(例えば人)と比較して十分に密であるので、連続していない変化点(孤立点)がノイズとして除去されてよい。   If there is a change point, the abnormality determining unit 83 examines the continuous section and labels the continuous area Ga (i) (S202). Here, since the angular interval at the time of scanning with the laser sensor 61 is sufficiently dense as compared with the detection target object (for example, a person), discontinuous change points (isolated points) may be removed as noise.

次に、異常判定部83の評価値算出部85が評価値を計算する(S204)。ここでは、ラベルに含まれる測定点の数を領域Ga(i)の評価値Ea(i)とする。図11の例では、Ga(i)に3つの測定点が含まれているので、評価値Ea(i)=3となる。   Next, the evaluation value calculation unit 85 of the abnormality determination unit 83 calculates an evaluation value (S204). Here, the number of measurement points included in the label is the evaluation value Ea (i) of the region Ga (i). In the example of FIG. 11, since Ga (i) includes three measurement points, the evaluation value Ea (i) = 3.

評価値計算では、単純に測定点の数を評価値とするだけでなく、測距データと類似基準測距データの差分が大きければ大きいほど、異常の確からしさが増すので、差分(絶対値)に比例した重みを掛けてからその累積値を評価値Ea(i)としてもよい。   In the evaluation value calculation, not only the number of measurement points is simply used as the evaluation value, but the greater the difference between the distance measurement data and the similar reference distance measurement data, the greater the probability of abnormality, so the difference (absolute value) The cumulative value may be used as the evaluation value Ea (i) after a weight proportional to is applied.

評価値が算出されると、異常判定部83は、ラベルに含まれる測定点の角度と距離差と共にラベルの評価値を記憶部15に記憶させる(S206)。そして、異常判定部83は、前回周期と今回周期の処理結果の比較を行い、トラッキング対象が存在するかどうかを判定する(S208)。トラッキングでは、ロボットの移動距離を考慮し、前回周期と今回周期の間で、所定の角度、距離範囲内にほぼ同一サイズの物体があるか否かで、トラッキング対象の有無を判断する。該当物体が有れば、その物体がトラッキング対象になる。トラッキング対象が無ければ(S208、No)、侵入物体判定処理は終了する。   When the evaluation value is calculated, the abnormality determination unit 83 stores the evaluation value of the label in the storage unit 15 together with the angle and distance difference of the measurement points included in the label (S206). Then, the abnormality determination unit 83 compares the processing results of the previous period and the current period, and determines whether or not there is a tracking target (S208). In tracking, the movement distance of the robot is taken into consideration, and whether or not there is a tracking target is determined by whether or not there are objects of substantially the same size within a predetermined angle and distance range between the previous cycle and the current cycle. If there is a corresponding object, that object becomes the tracking target. If there is no tracking target (S208, No), the intruding object determination process ends.

トラッキング対象が存在する場合(S208、Yes)、異常判定部81は、前回周期で検出した領域の評価値に、今回周期で検出した評価値を累積加算し、新たな評価値 Ea(i)とする(S210)。これにより評価値が更新され、侵入物体判定処理が終了する。そして、図5のステップS28にて、評価値が所定値以上か否かによって、侵入物体の有無が判定されることになる。   When the tracking target exists (S208, Yes), the abnormality determination unit 81 cumulatively adds the evaluation value detected in the current cycle to the evaluation value of the area detected in the previous cycle, and obtains a new evaluation value Ea (i). (S210). As a result, the evaluation value is updated, and the intruding object determination process ends. Then, in step S28 of FIG. 5, the presence or absence of an intruding object is determined depending on whether or not the evaluation value is equal to or greater than a predetermined value.

なお、本実施の形態では、移動ロボット1の自己位置として走行距離が取得されることから、巡回経路が直線でない場合は、正確な位置が取得されないため、厳密には正確なトラッキングができない。しかし、トラッキングでは同じ物体を正しく判定できれば十分であり、この観点では、走査間隔(周期)を短くすることにより巡回コースを直線と近似して、十分な正確さでトラッキングを行なうことができる。   In the present embodiment, since the travel distance is acquired as the self-position of the mobile robot 1, if the patrol route is not a straight line, an accurate position cannot be acquired, and thus accurate tracking cannot be performed strictly. However, in tracking, it is sufficient if the same object can be correctly determined. From this viewpoint, the traveling course can be approximated to a straight line by shortening the scanning interval (cycle), and tracking can be performed with sufficient accuracy.

また、既に説明したように、本実施の形態では、デッドレコニング等により二次元地図上での現在位置座標が得られてよい。この場合には、測距データを二次元地図上に投影することにより、前回周期と今回周期で二次元地図上において近傍位置に検出される物体をトラッキング対象としてもよい。   Further, as already described, in the present embodiment, the current position coordinates on the two-dimensional map may be obtained by dead reckoning or the like. In this case, by projecting the distance measurement data on the two-dimensional map, an object detected at a nearby position on the two-dimensional map in the previous cycle and the current cycle may be set as the tracking target.

次に、消失物体判定について説明する。図10において、異常物体判定部83は、測距データと類似基準測距データを比較したときの差分の結果から、測距データが類似基準測距データよりも所定距離以上遠くなっている変化点の有無を判定する(S300)。変化点は、図11の例では、距離差が+Δ以上の点(距離差が+側にΔ以上の点)である。   Next, lost object determination will be described. In FIG. 10, the abnormal object determination unit 83 determines that the distance measurement data is farther than the similar reference distance measurement data by a predetermined distance or more based on the difference between the distance measurement data and the similar reference distance measurement data. Whether or not there is is determined (S300). In the example of FIG. 11, the change point is a point where the distance difference is + Δ or more (a point where the distance difference is Δ or more on the + side).

異常判定部83は、変化点があればその連続区間を調べ、連続する領域をGd(j)としてラベリングする(S302)。侵入物体判定処理と同様、レーザセンサ61で走査する際の角度間隔が検知対象物体と比較して十分に密であるので、連続していない変化点(孤立点)がノイズとして除去されてよい。   If there is a change point, the abnormality determination unit 83 examines the continuous section, and labels the continuous area as Gd (j) (S302). Similar to the intruding object determination process, the angular intervals when scanning with the laser sensor 61 are sufficiently dense compared to the detection target object, so that the discontinuous change points (isolated points) may be removed as noise.

次に、異常判定部83の評価値算出部85が評価値を計算する(S304)。ここでは、抽出領域Gd(j)を構成する測定点の数を領域Gd(j)の評価値Ed(j)とする。図11の例では、Gd(j)に3つの測定点が含まれているので、Ed(j)=3となる。侵入物体判定処理と同様に、評価値計算では、単純に測定点の数を評価値とするだけでなく、測距データと類似基準測距データの差分が大きければ大きいほど、異常の確からしさが増すので、差分(絶対値)に比例した重みを掛けてからその累積値を評価値Ed(j)としてもよい。   Next, the evaluation value calculation unit 85 of the abnormality determination unit 83 calculates an evaluation value (S304). Here, the number of measurement points constituting the extraction region Gd (j) is defined as the evaluation value Ed (j) of the region Gd (j). In the example of FIG. 11, since Gd (j) includes three measurement points, Ed (j) = 3. Similar to the intruding object determination processing, in the evaluation value calculation, not only the number of measurement points is simply set as the evaluation value, but the greater the difference between the distance measurement data and the similar reference distance measurement data, the more likely the abnormality is. Therefore, the accumulated value may be used as the evaluation value Ed (j) after a weight proportional to the difference (absolute value) is applied.

評価値が算出されると、異常判定部83は、検出されたラベルに含まれる測定点の角度と距離差とともにラベルの評価値を記憶部15に記録する(S306)。そして、異常判定部83は、前回周期と今回周期の処理結果の比較を行い、トラッキング対象が存在するかどうかを判定する(S308)。判断基準は侵入物体判定と同様である。トラッキング対象が無ければ(S308、No)、消失物判定処理は終了する。   When the evaluation value is calculated, the abnormality determination unit 83 records the label evaluation value in the storage unit 15 together with the angle and distance difference of the measurement points included in the detected label (S306). Then, the abnormality determination unit 83 compares the processing results of the previous period and the current period, and determines whether there is a tracking target (S308). The determination criteria are the same as intruding object determination. If there is no tracking target (S308, No), the lost object determination process ends.

トラッキング対象が存在する場合(S308、Yes)、さらに、異常判定部83は、トラッキング対象(抽出領域Gd(j))が前回周期から移動しているかどうかを判定する(S310)。この処理は、トラッキング対象が消失物体か、或いは、基準測距データ群の取得時に監視領域内に移動物体があった場合かを判定するためである。   When the tracking target exists (S308, Yes), the abnormality determination unit 83 further determines whether the tracking target (extraction region Gd (j)) has moved from the previous cycle (S310). This process is for determining whether the tracking target is a lost object or if there is a moving object in the monitoring area when the reference distance measurement data group is acquired.

異常判定部83は、トラッキング対象が移動していない場合(S310、No)、前回周期で検出した領域の評価値に、今回周期で検出した評価値を累積加算し、新たな評価値Ed(j)とする(S212)。これにより評価値が更新され、消失物体判定処理が終了する。そして、図5のステップS30にて、評価値が所定値以上か否かによって、消失物体の有無が判定されることになる。   When the tracking target is not moving (S310, No), the abnormality determination unit 83 cumulatively adds the evaluation value detected in the current cycle to the evaluation value of the region detected in the previous cycle, and obtains a new evaluation value Ed (j ) (S212). As a result, the evaluation value is updated, and the lost object determination process ends. Then, in step S30 of FIG. 5, the presence or absence of a lost object is determined depending on whether or not the evaluation value is equal to or greater than a predetermined value.

異常判定部83は、トラッキング対象が移動していると判断された場合(S310、Yes)、評価値を初期化する(S314)。これは、以下の理由による。本来、トラッキング対象が消失物体であれば、トラッキング対象は移動しないはずである。トラッキング対象の移動は、基準測距データ群の取得時に監視領域内に移動物体があった場合などに起き得る。すなわち、基準測距データ群の取得時に移動物体があった場合に、巡回時にその物体が存在しなければ、基準測距データよりも距離が遠くなる領域Gd(j)が、移動領域として観測されることになる。一方、物体が消失したのであれば、トラッキングした対象は位置が変わらないはずである。そこで、トラッキング対象の領域Gd(j)が移動していると判定された場合は、消失物体ではないものとして、異常判定部83は領域Gd(j)の評価値を初期化し、これによりさらに正確な判定が可能になる。   If it is determined that the tracking target is moving (S310, Yes), the abnormality determining unit 83 initializes the evaluation value (S314). This is due to the following reason. Originally, if the tracking target is a lost object, the tracking target should not move. The movement of the tracking target can occur when there is a moving object in the monitoring area when the reference distance measurement data group is acquired. That is, when there is a moving object when acquiring the reference distance measurement data group, if the object does not exist at the time of patrol, an area Gd (j) that is farther than the reference distance measurement data is observed as the movement area. Will be. On the other hand, if the object has disappeared, the position of the tracked object should not change. Therefore, when it is determined that the tracking target region Gd (j) is moving, the abnormality determination unit 83 initializes the evaluation value of the region Gd (j) as a non-disappearing object, thereby further accurately. Judgment becomes possible.

以上に移動ロボット1の動作を説明した。次に、上記の移動ロボット1によって誤判定を回避できる具体例を説明する。ここでは図1の坂道の例を用いる。図1の坂道の前後を考えたとき、往路では坂道が物体として測定されるが、復路では坂道が測定されない。仮に、既存物体のマップを単純に使って異常判定を行おうとすると、復路で既存物体が検出されず、その結果、物体が消失したという誤った判定が行われる。   The operation of the mobile robot 1 has been described above. Next, a specific example in which the mobile robot 1 can avoid erroneous determination will be described. Here, the example of the slope of FIG. 1 is used. Considering before and after the hill in FIG. 1, the hill is measured as an object on the forward path, but the hill is not measured on the return path. If an abnormality determination is to be performed simply using a map of an existing object, the existing object is not detected on the return path, and as a result, an erroneous determination is made that the object has disappeared.

これに対して、本実施の形態では、図1のような場所では、往路と復路の両方でそれぞれ別の基準測距データが取得され、それぞれ取得したときの走行距離情報と関連付けて記憶される。このとき、往路の基準測距データは坂道を物体として含むが、復路の基準測距データは坂道を含まない。巡回時に、復路での測距データは、基準測距データが走行距離情報と関連付けて記憶されているため、坂道を含まない方である復路の基準測距データと比較され、そして異常判定が行われる。これにより、坂道を消失物体として誤判定するといった事態を避けることができる。   On the other hand, in the present embodiment, in the place as shown in FIG. 1, different reference distance measurement data is acquired for both the outward path and the return path, and is stored in association with the travel distance information at the time of acquisition. . At this time, the reference distance measurement data for the forward path includes a slope as an object, but the reference distance measurement data for the return path does not include a slope. At the time of patrol, the distance measurement data on the return path is compared with the reference distance measurement data on the return path that does not include the hill because the reference distance measurement data is stored in association with the travel distance information, and abnormality determination is performed. Is called. As a result, it is possible to avoid a situation in which a slope is erroneously determined as a lost object.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明した。上述のように、本発明によれば、過去の走行時に得られた基準データ群から、現在の自己位置に対応し、かつ、現在の検知データに類似した基準データが選択され、選択された基準データを使って異常判定が行われる。これにより、坂道などのように同一の場所であっても条件によって検知結果が異なり得る状況でも、同じ条件での過去の基準データが選択されて異常判定に使われる。したがって、誤判定を低減して、異常検出精度を向上できる。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. As described above, according to the present invention, the reference data corresponding to the current self-position and similar to the current detection data is selected from the reference data group obtained during past travel, and the selected reference is selected. Anomaly judgment is performed using data. Thus, even in the same place such as a hill or the like, even in a situation where the detection result may differ depending on the condition, the past reference data under the same condition is selected and used for abnormality determination. Therefore, erroneous determination can be reduced and abnormality detection accuracy can be improved.

この点に関してさらに説明すると、上記例の通り、坂道など高低差のある環境や、金網のような物体がある環境では、同一の場所でも、レーザセンサ等の検知部の測定値が異なって得られることがある。仮に、従来技術のように既存物体のマップを単純に使って異常判定を行ったとすると、既存物体が検出されず、その結果、物体が消失したという誤った判定がなされる可能性がある。これに対して、本発明によれば、過去の適切な基準データを用いて判定を行うことができ、消失物体の誤判定を避けることができる。こうして、本発明は、監視領域内への侵入物体を精度よく検出することができ、さらに坂道等の高低差のある環境などでも精度よく消失物体を検知することができる。   This point will be further described. As described in the above example, in an environment with a height difference such as a slope or an environment with an object such as a wire mesh, the measured values of the detection unit such as a laser sensor can be obtained differently even in the same place. Sometimes. If the abnormality determination is simply performed using the map of the existing object as in the prior art, the existing object is not detected, and as a result, there is a possibility that an erroneous determination that the object has disappeared is made. On the other hand, according to the present invention, determination can be performed using past appropriate reference data, and erroneous determination of a lost object can be avoided. In this way, the present invention can detect an intruding object into the monitoring area with high accuracy, and can detect a lost object with high accuracy even in an environment with a height difference such as a slope.

また、本発明によれば、自己位置に対応する類似基準データを選択するとき、基準データ群の中から自己位置を含む周辺位置に対応する複数の基準データが抽出され、これら複数の基準データの中から、検出部が取得した検知データに最も類似するものが選択される。これにより、現在の自己位置に対応しており検知データに類似する基準データが好適に選択される。このような処理により、自己位置検出にばらつきがあっても、類似性に基づく判断処理によって、自己位置と同じ位置で作られた基準データが適切に選択されて異常判定に使われる。したがって、誤判定を低減して、異常検出精度を向上できる。   Further, according to the present invention, when selecting similar reference data corresponding to a self-position, a plurality of reference data corresponding to peripheral positions including the self-position are extracted from the reference data group, and the plurality of reference data Among them, the one most similar to the detection data acquired by the detection unit is selected. Thereby, the reference data corresponding to the current self-position and similar to the detection data is preferably selected. By such processing, even if self-position detection varies, reference data created at the same position as the self-position is appropriately selected and used for abnormality determination by determination processing based on similarity. Therefore, erroneous determination can be reduced and abnormality detection accuracy can be improved.

また、本発明によれば、検知データとして、環境内を走査して被測定物までの距離データが生成される。そして、基準データと検知データとで被測定物までの距離が一致する点の数に基づいて基準データ群から類似基準データが選択される。一致点に基づく処理により、上述したように適切な基準データを選択することができる。好ましくは、一致点の数が最大になる基準データが、類似基準データとして選択される。一致点数を比較することで、侵入物体等の異常部分を除外した領域の類似性の高さを判定でき、検知データと比較すべき適切な基準データを選択できる。なお、上記の例の通り、検知データと基準データとで被測定物までの距離が所定値以内の測定点は、一致点として判定されてよい。   Further, according to the present invention, distance data to the object to be measured is generated by scanning the environment as detection data. Then, similar reference data is selected from the reference data group based on the number of points where the distance to the object to be measured matches between the reference data and the detection data. By the process based on the coincidence point, appropriate reference data can be selected as described above. Preferably, the reference data that maximizes the number of matching points is selected as the similar reference data. By comparing the number of coincidence points, it is possible to determine the level of similarity of a region excluding an abnormal part such as an intruding object, and to select appropriate reference data to be compared with detection data. Note that, as described above, a measurement point whose distance to the object to be measured is within a predetermined value between the detection data and the reference data may be determined as a coincidence point.

また、上述の実施の形態では、基準データと検知データの角度が所定値ずつずらされて、両データの類似度が判定されており、これにより、基準データ取得時と巡回での検知データ取得時の移動ロボットの方向のばらつきも吸収することができ、さらに高精度の判定ができる。   In the above-described embodiment, the angle between the reference data and the detection data is shifted by a predetermined value, and the similarity between the two data is determined. Thus, when the reference data is acquired and when the detection data is acquired in a round Variations in the direction of the mobile robot can be absorbed, and more accurate determination can be made.

また、本発明は、検知データにおける被測定物までの距離が類似基準データと比べて近い場合に侵入物体異常が発生したと判定し、検知データにおける被測定物までの距離が類似基準データと比べて遠い場合に消失物体異常が発生したと判定しており、これにより、侵入物体と消失物体の異常を好適に判定できる。   Further, the present invention determines that an intruding object abnormality has occurred when the distance to the measurement object in the detection data is shorter than the similar reference data, and the distance to the measurement object in the detection data is compared with the similar reference data. If it is far away, it is determined that the disappeared object abnormality has occurred, so that the abnormality of the intruding object and the disappearing object can be suitably determined.

また、本発明は、環境内の経路を走行するよう走行手段を制御している。そして、移動ロボットの自己位置として、所定の基準位置からの経路上における走行距離情報が検出される。基準位置は上述の例では経路始点や指示マーカである。このように、移動ロボットが所定の経路を走行することを前提として、走行距離で自己位置を表しており、これにより、自己位置を簡単に検出することができる。また、自己位置が簡単な情報で表されるので、自己位置データを使用する他の処理も簡単にできる。   In the present invention, the traveling means is controlled to travel on a route in the environment. Then, travel distance information on a route from a predetermined reference position is detected as the mobile robot's own position. In the above example, the reference position is a route start point or an instruction marker. As described above, on the assumption that the mobile robot travels along a predetermined route, the self-position is represented by the travel distance, and thus the self-position can be easily detected. In addition, since the self-position is expressed by simple information, other processes using the self-position data can be easily performed.

また、別の例では、本発明は、移動ロボットの自己位置として、環境内の位置とロボットの進行方向を含む情報を検出してよい。この自己位置は典型的にはデッドレコニング走行で得られる。このような自己位置を用いることにより、所定の経路を走行しないときにも位置情報を好適に扱って異常を判定できる。   In another example, the present invention may detect information including the position in the environment and the traveling direction of the robot as the self-position of the mobile robot. This self-position is typically obtained by dead reckoning running. By using such a self-position, it is possible to determine abnormality by appropriately handling position information even when the vehicle does not travel on a predetermined route.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that those skilled in the art can modify the above-described embodiments within the scope of the present invention.

以上のように、本発明にかかる移動ロボットは、監視区域の異常を検出でき、警備用のロボットなどとして有用である。   As described above, the mobile robot according to the present invention can detect abnormalities in the monitoring area and is useful as a security robot or the like.

従来技術において経路上に坂道があるときの移動ロボットの異常判定処理を示す図である。It is a figure which shows the abnormality determination process of a mobile robot when there exists a slope on a path | route in a prior art. 本発明の実施の形態における移動ロボットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the mobile robot in embodiment of this invention. 移動ロボットが使用される環境および移動ロボットの外観を示す図である。It is a figure which shows the environment where a mobile robot is used, and the external appearance of a mobile robot. 基準測距データ群取得時の移動ロボットの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the mobile robot at the time of reference | standard ranging data group acquisition. 巡回時の移動ロボットの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the mobile robot at the time of patrol. 巡回時の移動ロボットの動作を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the operation | movement of the mobile robot at the time of patrol. 測距データと基準測距データの類似度を求める処理を示す図である。It is a figure which shows the process which calculates | requires the similarity degree of ranging data and reference | standard ranging data. 測距データと基準測距データの類似度を求める処理を示す図である。It is a figure which shows the process which calculates | requires the similarity degree of ranging data and reference | standard ranging data. 侵入物体判定処理のフローチャートである。It is a flowchart of an intruding object determination process. 消失物体判定処理のフローチャートである。It is a flowchart of a lost object determination process. 侵入物体判定処理および消失物体判定処理を概念的に示す図である。It is a figure which shows an intruding object determination process and a loss | disappearance object determination process notionally.

符号の説明Explanation of symbols

1 移動ロボット
3 移動手段
5 移動制御部
7 ガイド検出部
9 自己位置検出部
11 検知部
13 侵入/消失判定部
15 記憶部
17 通信部
19 撮像ユニット
21 制御部
31 右輪
33 左輪
35,37 モータ
41 白線検出カメラ
43 路面情報抽出部
51,53 レゾルバ
55 位置算出部
61 レーザセンサ
71 経路情報
73 基準測距データ群
75 位置情報
81 基準データ選択部
83 異常判定部
85 評価値算出部
101 白線テープ
103 指示マーカ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mobile robot 3 Moving means 5 Movement control part 7 Guide detection part 9 Self-position detection part 11 Detection part 13 Intrusion / disappearance determination part 15 Storage part 17 Communication part 19 Imaging unit 21 Control part 31 Right wheel 33 Left wheel 35, 37 Motor 41 White line detection camera 43 Road surface information extraction unit 51, 53 Resolver 55 Position calculation unit 61 Laser sensor 71 Path information 73 Reference distance measurement data group 75 Position information 81 Reference data selection unit 83 Abnormality determination unit 85 Evaluation value calculation unit 101 White line tape 103 Instruction Marker

Claims (6)

所定の環境内を走行手段により走行する移動ロボットであって、
前記環境内での前記移動ロボットの自己位置を検出する位置検出部と、
前記環境内の被測定物を検知して検知データを生成する検知部と、
過去に前記環境内を走行したときに得られた前記検知データを各検知データが得られたときの自己位置と関連付けて異常判定の基準データ群として記憶する記憶部と、
現在の走行にて前記位置検出部により検出される自己位置に対応し、かつ、前記検知部により生成される検知データに類似する基準データを、前記記憶部の前記基準データ群から類似基準データとして選択する基準データ選択部と、
前記現在の走行にて検知した検知データを前記類似基準データと比較することにより前記環境内の異常を判定する異常判定部と、
を備えたことを特徴とする移動ロボット。
A mobile robot that travels within a predetermined environment by traveling means,
A position detection unit for detecting a self-position of the mobile robot in the environment;
A detection unit that detects a measurement object in the environment and generates detection data;
A storage unit that stores the detection data obtained when traveling in the environment in the past as a reference data group for abnormality determination in association with the self-position when each detection data is obtained,
Reference data similar to the detection data generated by the detection unit corresponding to the self position detected by the position detection unit in the current travel is used as similar reference data from the reference data group of the storage unit. A reference data selection section to select;
An abnormality determination unit for determining an abnormality in the environment by comparing the detection data detected in the current travel with the similar reference data;
A mobile robot characterized by comprising:
前記基準データ選択部は、前記基準データ群の中から前記自己位置を含む周辺位置で取得された複数の基準データを抽出し、これら複数の基準データの中から、前記検出部が取得した検知データに最も類似するものを類似基準データとして選択することを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット。   The reference data selection unit extracts a plurality of reference data acquired at peripheral positions including the self position from the reference data group, and the detection data acquired by the detection unit from the plurality of reference data The mobile robot according to claim 1, wherein the most similar data is selected as similarity reference data. 前記検知部は、前記検知データとして、前記環境内を走査して被測定物までの複数の測定点における距離を測定し、
前記基準データ選択部は、前記基準データと前記検知データとで前記被測定物までの距離が一致する測定点の数に基づいて前記基準データ群から前記類似基準データを選択することを特徴とする請求項1または2に記載の移動ロボット。
The detection unit, as the detection data, scans the environment and measures distances at a plurality of measurement points to the object to be measured.
The reference data selection unit selects the similar reference data from the reference data group based on the number of measurement points having the same distance to the object to be measured in the reference data and the detection data. The mobile robot according to claim 1 or 2.
前記異常判定部は、前記検知データにおける被測定物までの距離が前記類似基準データにおける被測定物までの距離と比べて短い場合に侵入物体異常が発生したと判定し、前記検知データにおける被測定物までの距離が前記類似基準データにおける被測定物までの距離と比べて長い場合に消失物体異常が発生したと判定することを特徴とする請求項3に記載の移動ロボット。   The abnormality determination unit determines that an intruding object abnormality has occurred when a distance to the object to be measured in the detection data is shorter than a distance to the object to be measured in the similar reference data, and the object to be measured in the detection data The mobile robot according to claim 3, wherein it is determined that a lost object abnormality has occurred when a distance to an object is longer than a distance to an object to be measured in the similar reference data. 更に前記環境内の経路を走行するよう前記走行手段を制御する走行制御部を備え、
前記位置検出部は、前記自己位置として、所定の基準位置からの前記経路上における走行距離情報を検出することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の移動ロボット。
Furthermore, a travel control unit that controls the travel means to travel on the route in the environment,
The mobile robot according to claim 1, wherein the position detection unit detects travel distance information on the route from a predetermined reference position as the self position.
前記位置検出部は、前記自己位置として、前記環境内の位置と前記移動ロボットの進行方向を含む情報を検出することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の移動ロボット。   The mobile robot according to claim 1, wherein the position detection unit detects information including a position in the environment and a traveling direction of the mobile robot as the self-position.
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