CN113056651A - 信息处理装置以及移动机器人 - Google Patents

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Abstract

提供一种信息处理装置以及移动机器人，能够提高伴随移动体的移动检知环境变化时的检知精度。移动机器人(1)具备用于驱动控制机器人主体(1A)的各部分的控制单元(2)、用于检测机器人主体(1A)的周边的对象物的检测单元(3)、以及用于使机器人主体(1A)移动的移动单元(4)。控制单元(2)得到伴随移动机器人(1)的移动按每规定的时间间隔检测至环境内的不同位置(P1、P2)的距离的两套第一测量值组(S11、S12)，并且加工第一测量值组以生成每移动机器人(1)的移动距离的两套第二测量值组(S21、S22)，将生成的第二测量值组(S21、S22)彼此间进行比较来判定环境的变化。

Description

信息处理装置以及移动机器人
技术领域
本发明涉及一种信息处理装置以及移动机器人。
背景技术
以往，服务机器人或家用机器人等能够自律走行的移动机器人中，具体地实用化有扫除机器人或警备机器人、搬运机器人、向导机器人、看护机器人、农业机器人等各种移动机器人。例如，沿走行环境中的地面自律走行的移动机器人为了检知存在于走行环境中的障害物或高度落差等，一般配备有测量距地面或障害物等对象物的距离的距离传感器，使用这样的距离传感器的距离测量系统被提出(例如参照专利文献1)。
专利文献1中所记载的距离测量系统(信息处理装置)具备能够利用驱动轮沿地面走行的机器人主体(移动体)、测量至机器人主体的走行方向前方的对象物的距离的距离传感器(测距传感器)和基于距离传感器的测量结果控制驱动轮的驱动部的控制装置。距离传感器具有近距离用的第一测距传感器和远距离用的第二测距传感器，通过统合由各传感器测定的距离数据，使得走行方向前方的测量范围被扩大。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请(特开)JP2014-21625
发明内容
发明要解决的课题
为利用距离传感器至对象物的距离，检知障害物或高度落差等环境变化，考虑推断距离传感器的测量值上出现的环境变化模式，预先设定数值化环境变化模式的阈值的方法。但即使事先设定了这样的阈值，由于环境变化模式多样化，且受到移动体的移动速度、移动距离、姿势变化等影响，为提高环境变化的检知精度仍期望进一步改进。
本发明目的在于提供一种能够使伴随移动体的移动检知环境变化时的检知精度提高的信息处理装置以及移动机器人。
用于解决课题的手段
本发明的信息处理装置，处理在环境内移动的移动体的移动信息，其特征在于，具备判定单元，该判定单元得到伴随所述移动体的移动按每规定的时间间隔检测至所述环境内的不同位置的距离的多套第一测量值组，并且加工所述多套第一测量值组以生成每所述移动体移动距离的多套第二测量值组，通过将生成的所述多套第二测量值组彼此间进行比较来判定所述环境的变化。
根据这样构成的本发明，判定单元加工按每规定的时间间隔检测出的多套第一测量值组以生成多套第二测量值组，对生成的每移动体移动距离的第二测量值组彼此间进行比较以判定环境的变化，由此能够降低移动体的移动速度等的影响，能够使环境变化的检知精度提高。
所述判定单元基于检测所述移动体的移动距离的距离测量值，对所述多套第一测量值组的测量值间进行插值并且对每移动距离的值进行重采样以生成所述多套第二测量值组。
在此，第一测量值组由于是每规定的时间间隔检测出的采样值，所以当检测中移动体的速度变动，则对应第一测量值组的各测量值的检测位置的间隔会出现偏差。
根据上述这样的结构，判定单元基于检测移动体的移动距离的距离测量值对第一测量值组的测量值间进行插值并且对每移动距离的值进行重采样以生成第二测量值组，由此能够得到很好地反映了在环境内移动的移动体的位置的第二测量值组，能够使环境变化的检知精度进一步提高。
本发明中优选地，所述判定单元基于预先通过学习而设定加权系数的学习模型，将所述多套第二测量值组输入所述学习模型以得到所述环境的变化的有无作为输出
在此，本发明这样的基于作为移动体一边走行一边检测出的采样值的第一测量值组判定环境的变化的判定方法中，由于预测到移动体的走行条件变化或障害物等的移动等测量条件发生各种变化，故预先设定数值化环境变化模式的阈值是困难的。
相对于此，根据上述这样的结构，判定单元由于基于预先通过学习而设定了加权系数的学习模型得到环境的变化的有无作为输出，所以能够应对各种环境变化模式。
另外，与受到移动体的移动速度等影响的第一测量值组相比，第二测量值组对学习模型的亲和性高，本发明的判定单元由于对学习模型输入第二测量值组而得到环境的变化的有无作为输出，所以与对学习模型直接输入第一测量值组而得到环境的变化的有无作为输出的情况相比，能够得到良好的判定结果。这时，作为学习模型能够采用使用了神经网络的学习模型、深度学习模型等合适的模型。
本发明中优选，所述学习模型通过执行由所述判定单元将所述多套第二测量值组彼此间进行比较以判定所述环境的变化的学习来设定加权系数。
根据这样的结构，由于学习模型通过执行由判定单元将多套第二测量值组彼此间进行比较以判定环境的变化的学习来设定加权系数，故能够应对各种环境变化模式。
本发明的移动机器人，其特征在于，具备：上述任一信息处理装置；使所述移动体移动的移动单元；作为所述环境内的不同位置检测至所述环境内的不同两位置的距离的第一距离传感器以及第二距离传感器；以及控制所述第一距离传感器以及所述第二距离传感器并且起到作为所述判定单元的功能的控制单元，由所述第二距离传感器检测的第二位置设定在沿所述移动体的移动方向比由所述第一距离传感器检测的第一位置接近所述移动体的位置。
根据这样构成的本发明的移动机器人，与前述的信息处理装置同样地，通过将每移动体移动距离的第二测量值组彼此间进行比较来判定环境的变化，从而能够降低移动体的移动速度等的影响，能够使环境变化的检知精度提高。另外，由第一距离传感器检测至沿着移动体的移动方向的前方的第一位置的距离，由第二距离传感器检测至第一位置后方的第二位置的距离，由此得到两套第一测量值组，从而能够可靠地伴随移动体的移动检测前方出现的环境变化。因此，移动机器人(移动体)移动之时能够很好地进行避开或者翻越障害物或高度落差等的判断。
本发明中优选地，所述控制单元具备：取得由所述第一距离传感器以及所述第二距离传感器检测出的至所述第一位置以及所述第二位置的距离的变化的距离变化取得部；将由所述距离变化取得部取得的至所述第一位置以及所述第二位置的距离的变化进行比较的距离变化比较部；以及基于由所述距离变化比较部比较的结果，判别所述移动体的姿势的变化引起的距离的变化和所述环境的变化引起的距离的变化的距离变化判别部。
根据这样的结构，距离变化判别部由于判别移动体的姿势的变化引起的距离的变化(同相位的变化)和环境的变化(障害物或高度落差等)引起的距离的变化(具有相位差的变化)，所以控制单元(判定单元)能够排除移动体的姿势的变化引起的距离的变化的同时、基于环境的变化引起的距离的变化，来准确地检测环境的变化。因此，能够降低移动体的姿势变化给予第一测量值组的测量值的影响，使测量精度提高，由此能够更进一步使环境变化的检知精度提高。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的移动机器人的侧面图。
图2是所述移动机器人的平面图。
图3是所述移动机器人的框图。
图4是表示所述移动机器人的动作的图。
图5是表示基于所述移动机器人的测量信息的概念图。
图6是表示基于所述移动机器人的姿势变化的测量信息的概念图。
图7是表示所述移动机器人中的信息处理装置的处理顺序的流程图。
图8是表示所述移动机器人的车高调整动作的图。
图9是表示基于所述移动机器人的测量动作的概念图。
图10是表示基于与图9速度不同的所述移动机器人的测量动作的概念图。
图11是表示由所述测量动作得到的第一测量值组的曲线图。
图12是表示加工所述第一测量值组生成的第二测量值组的曲线图。
图13是表示比较所述第二测量值组判定环境的变化的顺序的图。
图14是表示所述移动机器人的变形例的平面图。
图15是表示所述移动机器人的其他变形例的侧面图。
具体实施方式
以下，基于图1～图13说明本发明的一实施方式。
图1是本发明的一实施方式所涉及的移动机器人的侧面图，图2是移动机器人的平面图。图3是移动机器人的框图。如图1～3所示，移动机器人1具有例如作为沿着作为房间(环境)内的规定的面即地面F走行的作为移动体的机器人主体1A、用于驱动控制机器人主体1A的各部分使其自律走行的控制单元2、用于检测机器人主体1A周边的对象物和/或机器人主体1A的姿势的检测单元3和用于使机器人主体1A的移动单元4。另外，如图3所示，由控制单元2和检测单元3构成处理移动机器人1的移动信息的信息处理装置5。
控制单元2具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等运算单元和ROM(Read-Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机读取存储器)等存储单元而控制移动体主体1A的动作，如图3所示，具备用于驱动控制移动单元4的移动控制部21、用于驱动控制检测单元3的检测控制部22、如后所述用于处理移动机器人1的移动信息的距离变化取得部23、距离变化比较部24、距离变化判别部25和可靠度评价部26、以及用于存储各种程序和数据的的存储部27。
检测单元3例如具备设于机器人主体1A的前部的作为前方传感器的第一距离传感器31和第二距离传感器32、变更这些距离传感器31、32检测距离的方向的传感器方向变更部33、以及用于检测机器人主体1A的姿势的姿势检测单元34。第一距离传感器31和第二距离传感器32分别在机器人主体1A的前部设置多个，用于测量至机器人主体1A的前方的对象物的距离，例如由照射红外线激光等激光而测量距离的激光测距仪构成。传感器方向变更部33通过使第一距离传感器31和第二距离传感器32在上下方向转动来变更激光的照射方向。姿势检测单元34例如由加速度传感器构成，检测机器人主体1A相对水平面的倾斜。
如图1、2所示，多个第一距离传感器31检测至机器人主体1A的移动方向D1前方的地面F上的第一位置P1的距离，多个第二距离传感器32检测至移动方向D1前方的地面F上的第二位置P2的距离。另外，多个第一距离传感器31和第二距离传感器32如图2所示，检测至沿着与机器人主体1A的移动方向D1交叉的交叉方向D2设定的多个第一位置P1和多个第二位置P2的距离。第二位置P2设定在沿机器人主体1A的移动方向D1上比第一位置P1接近机器人主体1A的位置，在平坦的地面F上第一位置P1与第二位置P2的距离差L被设定为规定值。第二距离传感器32具有比第一距离传感器31低的分辨率，即，第一距离传感器31由距离的分辨率高(细)的传感器构成，第二距离传感器32由距离的分辨率比第一距离传感器31低(粗)的传感器构成。
移动单元4具备：具有马达等的驱动部41、前后左右的四轮的车轮42、以及变更前轮的高度而调整机器人主体1A的车高的车高调整部43。驱动部41通过各自独立地旋转驱动作为左右的后轮的车轮42，来使机器人主体1A前进或后退或者转换方向。车高调整部43通过使作为左右的前轮的车轮42在上下方向变位，来调整机器人主体1A的车高。
图4是表示移动机器人的动作的图，图5是表示基于移动机器人的测量信息的概念图。图4(A)所示，移动机器人1沿地面F向移动方向D1前方走行时，第一距离传感器31检测至地面F的第一位置P1的距离，第二距离传感器32检测至地面F的第二位置P2的距离。基于第一距离传感器31的测量数据被传送给控制单元2的距离变化取得部23，距离变化取得部23取得至地面F的距离的变化，如图5(A)所示，基于该距离的变化将第一变化值S1按时序存储于存储部27。基于第二距离传感器32的测量数据被传送给距离变化取得部23，距离变化取得部23驱动至地面F的距离的变化，如图5(B)所示，基于该距离的变化将第二变化值S2按时序存储于存储部27。这时，地面F若是平坦的，则变化值S1、S2也没有变化(即变化值S1、S2为零)，或变化值S1、S2仅显示微小的值。
接着，如图4(B)所示，在移动机器人1的移动方向D1前方的地面F存在物体M的情况下，第一位置P1到达物体M，第一距离传感器31检测出至物体M的距离时，则距离变化取得部23如图5(A)所示取得比至地面F近的距离的变化，作为第一变化值S1a存储于存储部27。并且，如图4(C)所示，第二位置P2到达物体M，第二距离传感器32检测出至物体M的距离时，则距离变化取得部23如图5(B)所示取得比至地面F近的距离的变化，作为第二变化值S2a存储于存储部27。此时，若第一位置P1在物体M的前方，则由第一距离传感器31测量至地面F的距离，所以第一变化值S1再为零或微小值。并且，如图4(D)所示，若第二位置P2在物体M的前方，则第二变化值S2再为零或微小值。
像这样地得到第一变化值S1以及第二变化值s2，则控制单元2的距离变化比较部24比较第一变化值S1和第二变化值S2。作为距离变化比较部24的比较方法，例如图5(C)所示，算出取第一变化值S1和第二变化值S2的差分所得的差分值S3，算出留作该差分值S3的第一差分值S3a和第二差分值S3b的时间差T1。距离变化判别部25基于由距离变化比较部24比较的第一变化值S1和第二变化值S2的差分值S3，判别移动机器人1的姿势的变化引起的距离的变化(同相位的变化)和地面F的形状引起的距离的变化(具有相位差的变化)。具体地，若第一差分值S3a和第二差分值S3b是成为规定的阈值以上的值，其发生的时间差T1是对应于移动机器人1的速度的时间差(相位差)，则距离变化判别部25判别变化值S1a、S2a为地面F的形状(即物体M)引起的距离的变化。在此，对应于移动机器人1的速度的时间差是第一位置P1和第二位置P2的距离差L除以移动机器人1的速度求得的时间差。
另一方面，作为移动机器人1的姿势的变化引起的距离的变化，能够例示图6所示的情况。图6是表示基于移动机器人的姿势变化的测量信息的概念图。图6(A)中表示基于第一距离传感器31检测出的至地面F的第一位置P1的距离，距离变化取得部23取得的至地面F的距离的变化值S1。图6(B)中表示基于第二距离传感器32检测出的至地面F的第二位置P2的距离，距离变化取得部23取得的至地面F的距离的变化值s2。在此，变化值S1b、S2b的发生时间(timing)大致为同时的情况下，由距离变化比较部24算出的作为第一变化值s1和第二变化值S2的差分的差分值S3如图6(C)所示大致为零。像这样地差分值S3大致为零的情况下，距离变化判别部25判别变化值S1b、S2b的发生时间(timing)没有时间差(相位差)，不是地面F的形状引起的，而是移动机器人1的姿势的变化引起的距离的变化。
另外，检测单元3的姿势检测单元34检测移动机器人1的姿势的变化。即，车轮42处于地面F上的细小凹凸、地板或瓷砖的接缝、大地毯的落差等，导致机器人主体1A振动或相对于地面F在前后左右倾斜地摇摆，则该振动或倾斜、摇摆等姿势变化由姿势检测单元34检测出并发送给检测控制部22。像这样地机器人主体1A的姿势变化被检测出后，则控制单元2的可靠度评价部26评价由距离变化取得部23取得的第一变化值S1以及第二变化值s2的可靠度。并且，距离变化比较部24基于可靠度评价部26的评价结果决定是否比较第一变化值S1以及第二变化值S2。即，若此时的变化值S1、S2是不可靠的，则可靠度评价部26进行了评价的情况下，不执行前述那样的利用距离变化比较部24进行的第一变化值S1和第二变化值S2的比较。
关于以上这样的利用信息处理装置5(控制单元2和检测单元3)处理移动机器人1的移动信息的顺序，一并参照图7进行说明。图7是表示移动机器人中的信息处理装置的处理顺序的流程图。信息处理装置5以规定周期(例如0.1秒程度的短时间)反复进行图7所示的步骤ST1～ST9从而处理移动机器人1的移动信息。
当在移动机器人1的移动中控制单元2开始移动信息处理，则检测控制部22使第一距离传感器31检测至第一位置P1的距离(第一距离检测工序：步骤ST1)，并且使第二距离传感器32检测至第二位置P2的距离(第二距离检测工序：步骤ST2)。另外，检测控制部22使姿势检测单元34检测机器人主体1A的姿势变化(姿势变化检测工序：步骤ST3)。当由距离检测工序(步骤ST1、ST2)检测出至第一位置P1和第二位置P2的距离，则距离变化取得部23取得至地面F的距离的变化，使变化值S1、S2存储于存储部27(距离变化取得工序：步骤ST4)。另外，距离变化取得部23基于取得的变化值S1、S2通过使用后述的学习模型的判定方法判定走行环境的变化(环境变化判定工序：步骤ST5)。当由姿势变化检测工序(步骤ST3)检测出机器人主体1A的姿势变化，则可靠度评价部26评价此时的变化值S1、s2的可靠度(可靠度评价工序：步骤ST6)。
可靠度评价工序(步骤ST6)中，判断变化值S1、S2没有可靠度的情况下(步骤ST6中为″否″)，控制单元2返回第一距离检测工序(步骤ST1)，重复前述的各步骤ST1～ST6。可靠度评价工序(步骤ST6)中，判断变化值S1、S2具有可靠度的情况下(步骤ST6中为″是″)，控制单元2执行下一个步骤ST8。即，距离变化比较部24算出取第一变化值S1和第二变化值S2的差分所得的差分值S3(距离变化比较工序：步骤ST8)。接着，距离变化判别部25基于差分值S3判别移动机器人1的姿势的变化引起的距离的变化和地面F的形状引起的距离的变化(距离变化判别工序：步骤ST9)，之后返回第一距离检测工序(步骤ST1)。
此外，本实施方式中，步骤ST5的环境变化判定工序是在步骤ST9的距离变化判别工序之前执行，但也可以在距离变化判别工序之后执行，这种情况下，可以仅当距离变化判别部25判别不是移动机器人1的姿势的变化引起的距离的变化，而是地面F的形状引起的距离的变化的情况下，执行环境变化判定工序。
通过如以上那样处理移动机器人1的移动信息，从而控制单元2一直在判别机器人主体1A的移动方向D1前方的地面F是否平坦能够走行、或者机器人主体1A的移动方向D1前方的地面F是否存在凹凸或障害物(物体M)等的同时由移动单元4使机器人主体1A走行。机器人主体1A的移动方向D1前方的地面F存在障害物(物体M)的情况下，由于该物体M距地面F的高度也被判别，所以控制单元2判定物体M能否被翻越。判定物体M不能被翻越的情况下，控制单元2通过移动控制部21使移动单元4驱动控制以避开物体M。判定不调整机器人主体1A的车高就能翻越物体M的情况下，控制单元2继续通过移动控制部21使移动单元4驱动控制来翻越物体M。
另一方面，判定若调整机器人主体1A的车高则能翻越物体M的情况下，控制单元2通过移动控制部21驱动控制车高调整部43，如图8所示，通过使作为左右的前轮的车轮42向下变位，从而抬高机器人主体1A的前方侧的车高。图8是表示移动机器人的车高调整动作的图。如图8(A)所示，当通过车高调整部43抬高机器人主体1A的前方侧的车高，则机器人主体1A的姿势变化，所以第一距离传感器31和第二距离传感器32的方向变化。当该姿势变化由姿势检测单元34检测出，则控制单元2通过检测控制部22驱动控制传感器方向变更部33，将第一距离传感器31和第二距离传感器32的方向变更为向下。另外，如图8(B)所示，当作为前轮的车轮42翻到物体M上而使机器人主体1A的姿势也发生变化，则基于姿势检测单元34的检测，通过检测控制部22的控制，传感器方向变更部33将第一距离传感器31和第二距离传感器32的方向也变更为向下。
接着，关于信息处理装置5对走行环境的变化(地面F的高度落差或凹凸、作为障害物的物体M等的有无)的判定方法，一并参照图9～图13进行详细说明。图9、10是表示基于移动机器人的测量动作的概念图，图10(A)表示移动机器人的移动速度比图9的情况快的情况，图10(B)表示移动机器人的移动速度比图9的情况慢的情况。图11是表示由移动机器人的测量动作得到的第一测量值组的曲线图，图12是表示加工第一测量值组加工而生成的第二测量值组的曲线图。图13是表示比较第二测量值组以判定环境的变化的顺序的图。信息处理装置5的控制单元2起到作为判定走行环境的变化的判定单元的功能。
如图9、10所示，伴随移动机器人1的移动，第一距离传感器31检测至机器人主体1A的移动方向D1前方的地面F上的第一位置P1的距离，第二距离传感器32检测至移动方向D1前方的地面F上的第二位置P2的距离。该第一及第二距离传感器31、32的距离检测大致同时执行，并且以规定的时间间隔(例如0.01秒间隔)连续执行。由第一距离传感器31检测出的至第一位置P1的距离以及由第二距离传感器32检测出的至第二位置P2的距离形成两套(多套)分别是连续采样数据的第一测量值组S11、S12而分别存储于存储部27(参照图11)。在此，如图10(A)所示，移动机器人1的移动速度比图9的情况快的情况下，第一测量值组S11、S12的间隔大，如图10(B)所示，移动机器人1的移动速度比图9的情况慢的情况下，第一测量值组S11、S12的间隔小。
图11(A)表示作为由第一距离传感器31检测出的至第一位置P1的距离的测量值的第一测量值组S11，图11(B)表示作为由第二距离传感器32检测出的至第二位置P2的距离的测量值的第一测量值组S12。如图11(A)所示，至第一位置P1的距离(第一测量值组S11)在测量时间为0.6秒左右之前显示150mm前后的大致恒定值，当超过0.6秒将急剧降低，这表示第一位置P1已到达物体M。如图11(B)所示，至第二位置P2的距离(第一测量值组S12)当测量时间为0.7秒左右之前显示65～70mm前后的大致恒定值，当超过0.7秒将急剧降低，这表示第二位置P2已到达物体M。
控制单元2将如以上操作每规定的时间间隔得到的两套第一测量值组S11、S12进行加工，生成每移动机器人1移动距离(例如每10mm间隔)的两套第二测量值组S21、S22。具体地，通过从存储于存储部27的过去的第一测量值组S11、S12取出规定时间量(例如图11中A所示的范围)的测量值，将取出的第一测量值组S11、S12变换为移动机器人1的移动距离内的测量值，从而如图12所示生成两套第二测量值组521、S22。在此，作为取出第一测量值组S11、S12的过去的规定时间的范围，例如是在该时间内移动机器人1的移动距离为150mm的范围。
图12中实线是从至第一位置P1的距离的测量值生成的第二测量值组s21，虚线是从至第二位置P2的距离的测量值生成的第二测量值组S22。像这样生成第二测量值组S21、S22之时，控制单元2事先根据移动机器人1的车轮42的转速等检测移动距离，基于该距离测量值对第一测量值组S11、S12进行插值，由此生成第二测量值组S21、S22。具体地，相对于测量第一测量值组S11、S12的各测量值的时刻适用移动距离，对测量值之间进行一维插值使其对应于移动距离，并且按每移动距离重新采样测量值，从而生成第二测量值组S21、S22。通过像这样对第一测量值组S11、S12进行插值重采样，由此即使因移动机器人1的移动速度的变动等导致第一测量值组S11、S12的间隔发生偏差的情况下，也能够抑制每移动距离的第二测量值组s21、S22所产生的偏差的影响。
此外，本实施方式中，测量值之间进行一维插值以与移动距离对应，但也可以采用其他插值法。
控制单元2如以上那样操作生成每移动机器人1移动距离的两套第二测量值组S21、S22后，将该两套第二测量值组S21、S22作为输入值，使用学习模型判定走行环境变化的有无。具体地，如图13所示，控制单元2将两套第二测量值组S21、S22作为输入1、输入2，使用具有卷积层、池化层、连接层，输出走行环境的变化的有无的神经网络来判定走行环境的变化的有无。被输入的两套第二测量值组S21、S22在卷积层通过具有规定的加权系数的过滤器执行卷积处理，抽出各自的特征并缩小数据量后，输出给池化层。进一步地，在池化层上，两套第二测量值组S21、S22维持各自的特征的同时由具有规定的加权系数的过滤器进行缩小处理后，输出给连接层。在连接层上，将从池化层输出的第二测量值组S21、S22各自的特征叠加进行比较，输出比较结果。学习模型基于该比较结果判定走行环境的变化的有无。此外，作为学习模型可以采用具有多个由卷积层、池化层和连接层构成的中间层的深度学习模型，但也可以采用其他适合的学习模型。
在以上这样的学习模型中，各层中使用的加权系数是通过事前的学习设定的。该学习在具有高度落差或凹凸、障害物等环境变化的环境中被执行，反复执行将如前所述生成的第二测量值组S21、S22输入学习模型以得到输出(环境的变化的有无)，并指示得到的输出是否适合实际的环境变化的工序。像这样进行输入和输出、及该输出的指示，从而学习模型自行变更加权系数，直到得到适宜的加权系数反复学习。使这样反复学习的结果所得的加权系数作为实用数值存储于存储部27，利用于移动机器人1的实际工作。
根据这样的本实施方式，能够起到以下的作用和效果。
(1)作为移动机器人1的判定单元的控制单元2将每规定的时间间隔检测的两套第一测量值组S11、S12进行加工以生成两套第二测量值组S21、S22，将生成的每移动机器人1移动距离的第二测量值组S21、S22彼此间进行比较判定环境的变化(地面F的高度落差或凹凸、作为障害物的物体M等的有无)，从而能够降低移动机器人1的移动速度等带来的影响，使环境变化的检知精度提高。
(2)作为判定单元的控制单元2基于移动机器人1的车轮42的转速等检测的距离测量值对第一测量值组s11、s12的测量值间进行插值并对每移动距离的值进行重采样以生成第二测量值组S21、S22，从而能够得到很好地反映了在环境内移动的移动机器人1的位置的第二测量值组S21、S22，使环境变化的检知精度进一步提高。
(3)作为判定单元的控制单元2由于基于预先通过学习设定了加权系数的学习模型作为输出得到环境的变化的有无，所以能够应对各种环境变化模式。另外，与受到移动机器人1的移动速度等影响的第一测量值组S11、S12比较，第二测量值组S21、S22对学习模型的亲和性高，控制单元2由于对学习模型输入第二测量值组S21、S22而作为输出得到环境的变化的有无，所以与对学习模型直接输入第一测量值组S11、S12而作为输出得到环境的变化的有无的情况比较，能够得到良好的判定结果。
(4)移动机器人1的控制单元2由距离变化判别部25判别机器人主体1A的姿势变化引起的距离的变化(同相位的变化)和环境内的地面F的形状引起的距离的变化(具有相位差的变化)，通过排除机器人主体1A的姿势变化引起的距离的变化的同时、基于地面F的形状引起的距离的变化，能够可靠地检测凹凸或障害物等的对象物。因此，能够降低机器人主体1A的姿势变化给予距离测量的影响，能够使至存在于地面F的凹凸或障害物等对象物的距离的测量精度。
(5)第一距离传感器31以及第二距离传感器32通过检测至沿着与机器人主体1A的移动方向D1交叉的交差方向D2的多个第一位置P1以及第二位置P2的距离，由此能够以对应于机器人主体1A的宽度检测地面F的形状引起的距离的变化。
(6)第二距离传感器32具备比第一距离传感器31低的分辨率，由此当检测至位于沿移动方向D1比第一位置P1接近机器人主体1A的位置的第二位置P2的距离时，能够取得与由第一距离传感器31检测出的至第一位置P1的距离的变化的平衡。因此，距离变化判别部25能够容易判别机器人主体1A的姿势变化引起的距离的变化和地面F的形状引起的距离的变化。
(7)距离变化比较部24基于可靠度评价部26的评价结果，决定是否比较由距离变化取得部23取得的至第一位置P1以及第二位置P2的距离的变化，所以能够不比较可靠度低的至第一位置P1及第二位置P2的距离的变化，能够消减计算成本。
(8)控制单元2基于姿势检测单元34所检测出的机器人主体1A的姿势变化，通过传感器方向变更部33变更第一距离传感器31以及第二距离传感器32的方向，能够检测相对地面F的规定方向的距离，从而即使在机器人主体1A的姿势发生变化的情况下也能够可靠地检测至环境内的地面F的距离。
〔实施方式的变形〕
此外，本发明不限于上述实施方式，能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等包含于本发明。
例如，所述实施方式中，作为移动机器人1没有例示具体的方案，但作为移动机器人是服务机器人、家用机器人等，更具体地能够例示扫除机器人、警备机器人、搬运机器人、向导机器人等。另外，移动体的移动范围不限于二维平面空间，也可以是三维空间，这种情况下移动体可以是无人机等飞行器。另外，作为环境内的规定的面，不限于地面F等的水平面，也可以是竖直面或倾斜面等平面，也可以是适宜的曲面。
所述实施方式中，构成信息处理装置5的控制单元2和检测单元3设于作为移动体的机器人主体1A，但控制单元2的全部或一部不设于机器人主体1A，而设于能够与机器人主体1A通信的其他机器，由其他机器构成控制单元2的全部或一部分功能。另外，本发明的信息处理装置除适用于移动机器人1以外，也能够利用于处理自动驾驶汽车或作业车、飞行器等移动体的移动信息之用途。另外，移动体不限于如移动机器人1那样具备移动单元4，也可以是被其他装置或人等移动的推车等。
所述实施方式中，作为判定单元的控制单元2通过学习模型判定环境的变化，也可以不使用学习模型，而事先设定将环境变化模式数值化的阈值。
所述实施方式中，控制单元2基于根据移动机器人1的车轮42的转速等检测出的距离测量值来对第一测量值组S11、s12的测量值间进行插值并对每移动距离的值进行重采样以生成第二测量值组s21、S22，但只要能够加工多套第一测量值组而生成每移动体移动距离的多套第二测量值组即可，也可以采用与本实施方式不同的方法。
所述实施方式中，构成为基于可靠度评价部26的评价结果，距离变化比较部24决定是否比较由距离变化取得部23取得的至第一位置P1和第二位置P2的距离的变化，使得在可靠度低的情况下不比较距离的变化，但也可以构成为与可靠度无关地比较全部的距离的变化。另外，所述实施方式中，由姿势检测单元34检测机器人主体1A的姿势变化，由传感器方向变更部33变更第一距离传感器31和第二距离传感器32的方向，但姿势检测单元34和传感器方向变更部33不是本发明必须的构成，也能够适宜省略。
所述实施方式中，第一距离传感器31和第二距离传感器32由照射激光测量距离的激光测距仪构成，但距离传感器不限于激光测距仪，也可以是红外线传感器或LIDAR(LightDetection and Ranging激光探测与测量威Laser Imaging Detection and Ranging：激光成像探测与测量)等光学传感器，也可以是超音波传感器，另外也可以是具有照相机和撮像元件的图像传感器。另外，所述实施方式中，作为姿势检测单元34例示的是加速度传感器，但不限于此，也可以是陀螺传感器。另外，所述实施方式中，姿势检测单元34是检测机器人主体1A的振动或倾斜、摆动等细小的姿势变化、以及车高调整部43调整的车高的变化或向物体M的翻越引起的机器人主体1A的较大的姿势变化的两者的构成，可以分别由不同的传感器构成检测微小的姿势变化的第一姿势检测单元和检测较大的姿势变化的第二姿势检测单元。
所述实施方式中，第一距离传感器31和第二距离传感器32分别在机器人主体1A的前部设置有多个，但不限于此，能够采用图14所示的构成。图14是表示移动机器人的变形例的平面图。如图14所示，构成为第一距离传感器31和第二距离传感器32在机器人主体1A的前部中央各设置一个，并且设置为能够左右转动，由此检测出至沿着交叉方向D2的多个第一位置P1和第二位置P2的距离。
所述实施方式中，第一距离传感器31和第二距离传感器32由别体的传感器构成，但是不限于此，能够采用图15所示的构成。图15是表示移动机器人的其他变形例的侧面图。如图15所示，第一距离传感器31和第二距离传感器32由单个的传感器构成，构成为对应于该距离传感器31、32的上下方向的检测范围而第一位置P1和第二位置P2被识别。另外也可以是这样的构成：单个的距离传感器31、32由传感器方向变更部33上下转动，由此变更距机器人主体1A的检测距离，从而检测出至第一位置P1和第二位置P2的距离。另外，第二距离传感器32不限于是具有比第一距离传感器31低的分辨率，也可以是第一距离传感器31和第二距离传感器32具有相同的分辨率，也可以是第二距离传感器32具有比第一距离传感器31高的分辨率。
产业上的可利用性
如上所述，本发明能够很好地利用于能够降低移动体的姿势变化造成的影响，使至对象物的距离的测量精度提高的信息处理装置以及移动机器人。
附图标记说明
1 移动机器人
1A 机器人主体(移动体)
2 控制单元(判定单元)
3 检测单元
4 移动单元
5 信息处理装置
23 距离变化取得部
24 距离变化比较部
25 距离变化判别部
31 第一距离传感器
32 第二距离传感器
F 地面(规定的面)
M 物体(环境的变化)
P1 第一位置
P2 第二位置
S11、S12 第一测量值组
S21、S22 第二测量值组

Claims (6)

1.一种信息处理装置，该信息处理装置处理在环境内移动的移动体的移动信息，其特征在于，
所述信息处理装置具备判定单元，
所述判定单元得到伴随所述移动体的移动按每规定的时间间隔检测至所述环境内的不同位置的距离的多套第一测量值组，并且
加工所述多套第一测量值组以生成每所述移动体移动距离的多套第二测量值组，通过将生成的所述多套第二测量值组彼此间进行比较来判定所述环境的变化。
2.如权利要求1所述的信息处理装置，其特征在于，
所述判定单元基于检测所述移动体的移动距离的距离测量值，对所述多套第一测量值组的测量值间进行插值并且对每移动距离的值进行重采样以生成所述多套第二测量值组。
3.如权利要求1或2所述的信息处理装置，其特征在于，
所述判定单元基于预先通过学习而设定加权系数的学习模型，将所述多套第二测量值组输入所述学习模型以作为输出得到所述环境的变化的有无。
4.如权利要求3所述的信息处理装置，其特征在于，
所述学习模型通过执行由所述判定单元将所述多套第二测量值组彼此间进行比较以判定所述环境的变化的学习来设定加权系数。
5.一种移动机器人，其特征在于，
该移动机器人具备：
权利要求1～4任一项所述的信息处理装置；
使所述移动体移动的移动单元；
作为所述环境内的不同位置检测至所述环境内的不同两位置的距离的第一距离传感器以及第二距离传感器；以及
控制所述第一距离传感器以及所述第二距离传感器并且起到作为所述判定单元的功能的控制单元，
由所述第二距离传感器检测的第二位置设定在沿所述移动体的移动方向比由所述第一距离传感器检测的第一位置接近所述移动体的位置。
6.如权利要求5所述的移动机器人，其特征在于，
所述控制单元具备：
取得由所述第一距离传感器以及所述第二距离传感器检测出的至所述第一位置以及所述第二位置的距离的变化的距离变化取得部；
将由所述距离变化取得部取得的至所述第一位置以及所述第二位置的距离的变化进行比较的距离变化比较部；以及
基于由所述距离变化比较部比较的结果，判别所述移动体的姿势的变化引起的距离的变化和所述环境的变化引起的距离的变化的距离变化判别部。
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