JP7325947B2 - Autonomous mobile robot and data measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、自律走行させる範囲の環境地図を作成することができると共に、設定経路に従って自律走行することができる自律移動ロボット、及びその自律移動ロボットによって種々データを計測、収集するデータ計測システムに関する。 The present invention relates to an autonomous mobile robot capable of creating an environment map of an autonomously traveling range and autonomously traveling along a set route, and a data measurement system for measuring and collecting various data by the autonomous mobile robot.
近年、病院、介護施設等の医療福祉施設において、看護師、介護士等の労力を軽減するために、配給膳、寝具類、洗濯物等を搬送する自律移動ロボットが使用されるようになってきた。
自律移動ロボットは、さらに、病院、介護施設内に収容する患者、被介護者のバイタルサインデータの収集、空港、商業施設等における人流データの把握、不審者、徘徊者の特定にも利用されることが期待されている。
In recent years, in medical and welfare facilities such as hospitals and nursing homes, autonomous mobile robots have been used to transport rations, bedding, laundry, etc., in order to reduce the labor of nurses and caregivers. Ta.
Autonomous mobile robots are also used to collect vital sign data of patients and caregivers housed in hospitals and nursing homes, to grasp data on the flow of people at airports and commercial facilities, and to identify suspicious people and loitering people. is expected.
この自律移動ロボットを利用するには、自律移動ロボットを走行させる範囲の環境地図を基に、自律移動ロボットを効率的に走行させる経路を設定し、その走行経路中においてデータ収集するための停止地点を決定しなければならない。
ここで、従来、自律移動ロボットを走行させ、その走行範囲の環境地図を自動的に作成する方法(特許文献1参照)、その環境地図を基に自律移動ロボットを効率的に走行させる経路を設定する方法(特許文献2参照)が提案されている。
In order to use this autonomous mobile robot, based on the environment map of the range in which the autonomous mobile robot runs, a route for efficient travel of the autonomous mobile robot is set, and stopping points for data collection are set along the travel route. must be determined.
Here, conventionally, an autonomous mobile robot is made to travel, and an environment map of the travel range is automatically created (see Patent Document 1), and a route for efficiently traveling the autonomous mobile robot is set based on the environmental map. A method (see Patent Document 2) has been proposed.
上記特許文献1によれば、環境地図作成方法によって環境地図を作成し、さらに、上記特許文献2によれば、環境地図に基づいて走行経路を設定し、自律移動ロボットを走行させることができる。
しかし、その走行経路中において所定のデータを収集するためには、自律移動ロボットを停止する地点を決定し、又、その地点においてデータを効率的に計測、収集し、迅速に処理、分析できるようにする必要があった。
According to the
However, in order to collect predetermined data along its travel route, it is necessary to determine the point where the autonomous mobile robot should stop, and to efficiently measure and collect data at that point so that it can be processed and analyzed quickly. It was necessary to
本発明は、このような課題に鑑みて為されたものであって、自律移動ロボットを走行させる範囲の環境地図を作成し、自律移動ロボットを効率的に走行させる経路を設定し、その走行経路中においてデータ計測するための停止地点を決定し、かつ、その地点においてデータを効率的に計測、収集し、迅速に処理、分析できるようにした自律移動ロボット及びデータ計測システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems. To provide an autonomous mobile robot and a data measurement system that can determine a stop point for data measurement inside, efficiently measure and collect data at that point, and quickly process and analyze it. and
上記目的を達成するために、本発明の自律移動ロボットは、本体に車輪を配置すると共に、駆動装置を配設した移動台車と、前記移動台車上に設置した支持台体と、前記支持台体に装備した計測装置と、前記移動台車を駆動すると共に、前記計測装置を作動する制御装置と、から構成される自律移動ロボットであって、
前記計測装置は、距離を計測するLIDAR(レーザー測距センサ)と、施設内の環境データを計測する環境データ計測装置と、から構成され、
前記制御装置は、前記自律移動ロボットを自律走行させる範囲の環境地図を作成する環境地図生成部と、この環境地図を格納する環境地図記憶部と、前記自律移動ロボットを自律走行させる走行経路を設定する走行経路生成部と、から構成され、
施設内の壁面、柱面に沿って前記自律移動ロボットを走行させ、前記LIDARにより前記自律移動ロボットと壁面、柱面との距離を計測することによって、前記環境地図生成部において、前記自律移動ロボットの移動履歴と、前記LIDARによる当該位置における壁面、柱面との距離計測値とを対応させて、環境地図データを作成し、この環境地図データを前記環境地図記憶部に格納し、
前記環境地図記憶部から前記環境地図データを取り出し、表示装置上に環境地図として表示させ、前記走行経路生成部において、前記自律移動ロボットの走行経路におけるスタート地点とゴール地点を設定し、さらに、走行経路における停止地点を設定して、スタート地点、停止地点、ゴール地点に至る走行経路を設定し、
前記自律移動ロボットを走行経路のスタート地点まで移動させ、自律走行モードに切換えることによって、前記自律移動ロボットは、前記LIDARにより施設内の壁面、柱面との距離を計測しつつ移動すると共に、前記環境地図における走行経路を参照することによって、走行経路における位置及び方向を自動認識し、前記停止地点に到達すると、所定時間停止して、当該位置における施設内の環境データを計測し、再度、移動を開始して走行経路に沿って走行し、前記ゴール地点に至って停止することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the autonomous mobile robot of the present invention comprises: a mobile carriage having wheels arranged on a main body and a driving device provided thereon; a support platform installed on the mobile platform; and a control device that drives the movable carriage and operates the measuring device, wherein
The measuring device comprises a LIDAR (laser ranging sensor) for measuring distance and an environmental data measuring device for measuring environmental data in the facility,
The control device includes an environment map generation unit that creates an environment map of a range in which the autonomous mobile robot autonomously travels, an environment map storage unit that stores the environment map, and a travel route for autonomous travel of the autonomous mobile robot. and a traveling route generation unit that
By running the autonomous mobile robot along walls and pillars in the facility and measuring the distance between the autonomous mobile robot and the walls and pillars by the LIDAR, creating environmental map data by associating the movement history of the LIDAR with the distance measurement values of the wall surface and the column surface at the relevant position, storing the environmental map data in the environmental map storage unit;
The environment map data is extracted from the environment map storage unit and displayed as an environment map on a display device. Set a stop point on the route, set a running route to the start point, stop point, and goal point,
By moving the autonomous mobile robot to the start point of the traveling route and switching to the autonomous traveling mode, the autonomous mobile robot moves while measuring the distance to the wall surface and the column surface in the facility by the LIDAR. By referring to the travel route on the environment map, the position and direction on the travel route are automatically recognized, and when the stop point is reached, the vehicle stops for a predetermined time, measures the environmental data in the facility at that position, and moves again. , travels along the travel route, and stops when it reaches the goal point .
ここで、走行経路に沿って移動する途上において、人物、物体等の障害物が存在する場合には、前記LIDARがこれら障害物を検知して、前記自律移動ロボットは、当該障害物の周囲を迂回して移動していくことを特徴とする。
Here, when there are obstacles such as people and objects on the way of moving along the travel route, the LIDAR detects these obstacles, and the autonomous mobile robot moves around the obstacles. It is characterized by detouring and moving.
又、前記停止地点に到達すると、前記自律移動ロボットは、所定時間停止して、温湿度センサ、照度センサによって、当該地点における温度、湿度及び照度を測定することを特徴とする。 Also, when reaching the stop point, the autonomous mobile robot stops for a predetermined period of time, and measures the temperature, humidity, and illuminance at that point with a temperature/humidity sensor and an illuminance sensor.
上記目的を達成するために、本発明のデータ計測システムは、請求項1に記載の自律移動ロボットと、コンピュータと、クラウドサーバと、これらを接続する通信回線と、から構成されるデータ計測システムであって、
前記コンピュータは、クラウドサーバを介して前記自律移動ロボットに、前記環境地図データ、前記走行経路データ、前記スタート地点、ゴール地点及び停止地点の位置データという設定情報を送信し、
反対に、前記自律移動ロボットは、クラウドサーバを介して前記コンピュータに、前記環境データ計測装置によって計測した、前記停止地点における施設内の環境データを送信することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the data measurement system of the present invention is a data measurement system comprising the autonomous mobile robot according to
The computer transmits setting information such as the environment map data, the travel route data, and the position data of the start point, the goal point, and the stop point to the autonomous mobile robot via the cloud server,
Conversely, the autonomous mobile robot is characterized by transmitting environmental data in the facility at the stop point measured by the environmental data measuring device to the computer via the cloud server.
ここで、前記自律移動ロボットと前記クラウドサーバとを接続する通信回線は、一部を無線通信とする、インターネットであることを特徴とする。
Here, the communication line that connects the autonomous mobile robot and the cloud server is characterized by being the Internet, part of which is wireless communication.
本発明の自律移動ロボットによれば、自律移動ロボットを走行させる範囲の環境地図を作成し、自律移動ロボットを効率的に走行させる経路を設定し、その走行経路中においてデータ計測するための停止地点を決定し、かつ、その地点においてデータを効率的に計測、収集し、迅速に処理、分析することができる。 According to the autonomous mobile robot of the present invention, an environment map is created for the range in which the autonomous mobile robot travels, a route for efficiently traveling the autonomous mobile robot is set, and a stop point for data measurement is set along the travel route. can be determined, and data can be efficiently measured, collected, rapidly processed and analyzed at that point.
又、本発明のデータ計測システムによれば、前記自律移動ロボットを使用して、その走行経路中におけるデータ、及び、停止地点におけるデータを効率的に計測、収集し、迅速に処理、分析することができる。 Further, according to the data measurement system of the present invention, the autonomous mobile robot is used to efficiently measure and collect data along its travel route and data at stopping points, and quickly process and analyze the data. can be done.
先ず、本発明の自律移動ロボットの好適な実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。 First, preferred embodiments of the autonomous mobile robot of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
本発明の自律移動ロボット1は、図1に示すように、移動台車2と、支持台体3と、計測装置4と、制御装置5と、から構成される。
An autonomous
移動台車2は、本体21の左右両側に車輪22,22を、前側に小車輪23を配置し、本体21に駆動装置24を載置してある。
The
支持台体3は、支持板31,32,33を支持脚34,35,36によって連結したものである。
The
計測装置4は、LIDAR(レーザー測域センサ)41と、温湿度センサ42と、照度センサ43と、から構成される。
The
制御装置5は、図2に示すように、環境地図生成部51と、環境地図記憶部52と、走行経路生成部53と、駆動制御部54と、データ収集部55、通信制御部56と、から構成される。
As shown in FIG. 2, the
先ず、環境地図の作成方法について、図面を参照して説明する。 First, a method for creating an environment map will be described with reference to the drawings.
図3に示すように、操作者は、リモートコントローラー6を把持し、操作して、病院、介護施設、空港、商業施設等の施設内の壁面、柱面に沿って、自律移動ロボット1を走行させる。
As shown in FIG. 3, the operator holds and operates the remote controller 6 to run the autonomous
このとき、自律移動ロボット1は、LIDAR(レーザー測域センサ)41によって自律移動ロボット1と壁面、柱面との距離を計測するから、環境地図生成部51において、自律移動ロボットの移動履歴と当該位置における距離計測値とを対応させ、図4に示すように、自律走行させる範囲の環境地図が作成される。
At this time, since the autonomous
作成された環境地図データは、一旦、環境地図記憶部52に格納されるが、適宜、コンピュータ7からの指令によって、環境地図記憶部52から環境地図データを取り出し、表示装置71上に環境地図として表示できるようになっている。 The created environment map data is temporarily stored in the environment map storage unit 52, but the environment map data is taken out from the environment map storage unit 52 by a command from the computer 7 and displayed on the display device 71 as an environment map. can be displayed.
次に、走行経路の設定方法について、図面を参照して説明する。 Next, a method of setting a travel route will be described with reference to the drawings.
操作者は、コンピュータ7の入力装置72を操作し、環境地図記憶部52から環境地図データを取り出し、図7に示すように、表示装置71上に環境地図を表示させる。 The operator operates the input device 72 of the computer 7 to retrieve the environment map data from the environment map storage section 52 and display the environment map on the display device 71 as shown in FIG.
そして、図7に示すように、スタートとゴール地点を設定し、さらに、走行経路における停止地点を設定すれば、走行経路生成部53において、スタート地点、停止地点、ゴール地点に至る走行経路が設定される。
Then, as shown in FIG. 7, when the start point and the goal point are set, and the stop point on the travel route is set, the
次に、操作者は、リモートコントローラー6を操作して、自律移動ロボット1をスタート地点まで移動させる。
そして、自律移動ロボット1を自律走行モードにすれば、自律移動ロボット1は、前記走行経路に沿って走行していく。
Next, the operator operates the remote controller 6 to move the autonomous
Then, when the autonomous
このとき、自律移動ロボット1は、図5及に示すように、LIDAR41によって壁面、柱面との距離を計測しつつ移動するから、環境地図を参照することによって、自律移動ロボット1の位置及び方向を自動認識することができる。
At this time, as shown in FIG. 5, the autonomous
走行経路に沿って移動する途上において、図6に示すように、人物、物体等の障害物が存在する場合には、LIDAR41がこれら障害物を検知して、障害物の周囲を迂回して移動していく。 As shown in FIG. 6, when there are obstacles such as people and objects while moving along the travel route, the LIDAR 41 detects these obstacles and moves around the obstacles. continue.
そして、図7に示すように、停止地点に到達すると、自律移動ロボット1は、所定時間停止し、温湿度センサ42、照度センサ43によって、当該地点における温度、湿度及び照度を測定する。
Then, as shown in FIG. 7, when reaching the stopping point, the autonomous
その後、自律移動ロボット1は、再度、移動を開始し、走行経路に沿って走行し、ゴール地点に至って停止する。
After that, the autonomous
次に、本発明のデータ計測システムの好適な実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。 Next, preferred embodiments of the data measurement system of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
本発明のデータ計測システム100は、図8に示すように、自律移動ロボット1と、コンピュータ7と、クラウドサーバ101と、これらを接続する通信回線102,103と、から構成される。
The data measurement system 100 of the present invention, as shown in FIG. 8, comprises an autonomous
ここで、自律移動ロボット1は自律走行するから、自律移動ロボット1とクラウドサーバ101とを接続する通信回線102は、一部を無線通信とする、インターネットとしてある。
一方、コンピュータ7とクラウドサーバ101とを接続する通信回線103は、全部を有線通信とする、インターネットとしてもよい。
Here, since the autonomous
On the other hand, the communication line 103 that connects the computer 7 and the cloud server 101 may be the Internet, which is entirely wired communication.
よって、コンピュータ7は、クラウドサーバ101を介して、自律移動ロボット1に、
環境地図データ、走行経路データ、スタート、ゴール、停止地点のデータ等、設定情報を送信する。
Therefore, the computer 7, via the cloud server 101, to the autonomous
Send setting information such as environment map data, driving route data, start, goal, and stop point data.
反対に、自律移動ロボット1は、クラウドサーバ101を介して、コンピュータ7に、
走行経路の途上における、又、停止地点における温度、湿度、照度等の各種センサデータを送信する。
On the other hand, the autonomous
Various sensor data such as temperature, humidity, illuminance, etc. on the way of the travel route and at the stop point are transmitted.
このようにして、データ計測システム100は、一日の所定時刻に、又、年間の所定月日に、自律移動ロボット1を病院、介護施設、空港、商業施設等の施設内で走行させて、種々データを収集すれば、一日の時刻、年間の月日に対応、最適化させた、空調、照明制御等を実施することができる。
In this way, the data measurement system 100 causes the autonomous
尚、計測、収集するデータは、温度、湿度、照度等に限定されるものではなく、CO2濃度、PM2.5濃度等の健康環境データ、体表面温度、脈拍、心拍等のバイタルサインデータ等であってもよい。 The data to be measured and collected is not limited to temperature, humidity, illuminance, etc., but may be health environment data such as CO2 concentration, PM2.5 concentration, vital sign data such as body surface temperature, pulse, heartbeat, etc. There may be.
1 自律移動ロボット
2 移動台車
3 支持台体
4 計測装置
41 LIDAR
42 温湿度センサ
43 照度センサ
5 制御装置
51 環境地図生成部
52 環境地図記憶部
53 走行経路生成部
7 コンピュータ
71 表示装置
100 データ計測システム
101 クラウドサーバ
102 通信回線
103 通信回線
1
42 temperature and
Claims (5)
前記計測装置は、距離を計測するLIDAR(レーザー測距センサ)と、施設内の環境データを計測する環境データ計測装置と、から構成され、
前記制御装置は、前記自律移動ロボットを自律走行させる範囲の環境地図を作成する環境地図生成部と、この環境地図を格納する環境地図記憶部と、前記自律移動ロボットを自律走行させる走行経路を設定する走行経路生成部と、から構成され、
施設内の壁面、柱面に沿って前記自律移動ロボットを走行させ、前記LIDARにより前記自律移動ロボットと壁面、柱面との距離を計測することによって、前記環境地図生成部において、前記自律移動ロボットの移動履歴と、前記LIDARによる当該位置における壁面、柱面との距離計測値とを対応させて、環境地図データを作成し、この環境地図データを前記環境地図記憶部に格納し、
前記環境地図記憶部から前記環境地図データを取り出し、表示装置上に環境地図として表示させ、前記走行経路生成部において、前記自律移動ロボットの走行経路におけるスタート地点とゴール地点を設定し、さらに、走行経路における停止地点を設定して、スタート地点、停止地点、ゴール地点に至る走行経路を設定し、
前記自律移動ロボットを走行経路のスタート地点まで移動させ、自律走行モードに切換えることによって、前記自律移動ロボットは、前記LIDARにより施設内の壁面、柱面との距離を計測しつつ移動すると共に、前記環境地図における走行経路を参照することによって、走行経路における位置及び方向を自動認識し、前記停止地点に到達すると、所定時間停止して、当該位置における施設内の環境データを計測し、再度、移動を開始して走行経路に沿って走行し、前記ゴール地点に至って停止することを特徴とする自律移動ロボット。 In addition to arranging wheels on the main body, a mobile carriage having a driving device, a support platform installed on the mobile platform, a measuring device equipped on the support platform, and driving the mobile platform, A control device that operates a measuring device, and an autonomous mobile robot comprising:
The measuring device comprises a LIDAR (laser ranging sensor) for measuring distance and an environmental data measuring device for measuring environmental data in the facility,
The control device includes an environment map generation unit that creates an environment map of a range in which the autonomous mobile robot autonomously travels, an environment map storage unit that stores the environment map, and a travel route for autonomous travel of the autonomous mobile robot. and a traveling route generation unit that
By running the autonomous mobile robot along walls and pillars in the facility and measuring the distance between the autonomous mobile robot and the walls and pillars by the LIDAR, creating environment map data by associating the movement history of the LIDAR with the distance measurement values of the wall surface and the column surface at the relevant position, storing the environment map data in the environment map storage unit;
The environment map data is extracted from the environment map storage unit and displayed as an environment map on the display device. Set a stop point on the route, set a running route to the start point, stop point, and goal point,
By moving the autonomous mobile robot to the start point of the traveling route and switching to the autonomous traveling mode, the autonomous mobile robot moves while measuring the distance to the wall surface and the column surface in the facility by the LIDAR. By referring to the traveling route on the environmental map, the position and direction on the traveling route are automatically recognized, and when the stop point is reached, the vehicle stops for a predetermined time, measures the environmental data in the facility at that position, and moves again. , travels along the travel route, and stops when it reaches the goal point .
前記コンピュータは、クラウドサーバを介して前記自律移動ロボットに、前記環境地図データ、前記走行経路データ、前記スタート地点、ゴール地点及び停止地点の位置データという設定情報を送信し、
反対に、前記自律移動ロボットは、クラウドサーバを介して前記コンピュータに、前記環境データ計測装置によって計測した、前記停止地点における施設内の環境データを送信することを特徴とするデータ計測システム。 A data measurement system comprising the autonomous mobile robot according to claim 1 , a computer, a cloud server, and a communication line connecting them,
The computer transmits setting information such as the environment map data, the travel route data, and the position data of the start point, the goal point, and the stop point to the autonomous mobile robot via the cloud server,
Conversely, the autonomous mobile robot transmits environmental data in the facility at the stop point measured by the environmental data measuring device to the computer via a cloud server.
5. The data measurement system according to claim 4, wherein the communication line that connects the autonomous mobile robot and the cloud server is the Internet, part of which is wireless communication.
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