CN116171414A - 自主行走装置 - Google Patents

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traveling
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前田亮太
中川昌昭
田中秀明
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DMG Mori Co Ltd
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Abstract

自主行走装置(100)具备车轮驱动的行进主体(10)和激光传感器(105)。激光传感器105构成为：通过一边使激光以激光传感器(105)为中心旋转一边照射该激光，并接收该激光的反射光，由此输出二维距离数据，该二维距离数据按以激光传感器(105)为中心的不同角度表示到位于激光传感器(105)的周围的物体的距离。行进主体(10)还具备控制装置(101)，该控制装置(101)用于基于从激光传感器(105)输出的二维距离数据来控制行进主体(10)的行进。激光传感器(105)以扫描面相对于水平面具有规定角度的方式设置于行进主体(10)，该扫描面是在激光的旋转期间该激光所通过的范围。

Description

自主行走装置
技术领域
本公开涉及一种车轮驱动的自主行走装置。
背景技术
期望使工厂等的生产系统无人化。为了实现无人化，进行了自主行走装置的开发。自主行走装置将加工前的工件、工具等搬送到各机床，并回收各机床完成了加工的工件、使用完的工具等。
日本特开2019-8359号公报(专利文献1)公开了一种以“良好地制作地图信息”为目的的自主行走装置。该自主行走装置具备：距离测定装置，其对射出投射光的投光部进行旋转驱动，基于由测量对象物反射的反射光的接收光来输出距离测定数据；地图制作部，其基于距离测定数据来制作地图信息；以及障碍物传感器，其用于探测障碍物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-8359号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1所公开的自主行走装置基于沿水平方向射出的投射光来探测障碍物。因此，该自主行走装置能够探测在移动装置的行进方向上存在的障碍物，但无法探测在自主行走装置的上方或下方存在的障碍物。因此，期望一种能够探测位于自主行走装置的上方或下方的障碍物的自主行走装置。
用于解决问题的方案
在本公开的一例中，自主行走装置具备车轮驱动的行进主体和激光传感器。上述激光传感器构成为：通过一边使激光以该激光传感器为中心旋转一边照射该激光，并接收该激光的反射光，由此输出二维距离数据，该二维距离数据按以该激光传感器为中心的不同角度表示到位于该激光传感器的周围的物体的距离。上述自主行走装置还具备控制装置，该控制装置用于基于从上述激光传感器输出的二维距离数据来控制上述行进主体的行进。上述激光传感器以扫描面相对于水平面具有规定角度的方式设置于上述行进主体，该扫描面是在上述激光的旋转期间该激光所通过的范围。
在本公开的一例中，上述自主行走装置还具备设置在上述行进主体上的机械臂机器人。上述激光传感器以上述扫描面包括上述机械臂机器人的可动范围的方式设置于上述行进主体。
在本公开的一例中，上述自主行走装置还具备用于收容上述激光传感器的罩。上述激光传感器或上述罩以上述激光向上述罩入射的入射角大于0度且小于90度的方式设置于上述行进主体。
在本公开的一例中，上述激光传感器或上述罩以该激光传感器与该罩之间的距离越长则在上述激光的旋转期间向上述罩入射的激光的最小入射角越小的方式设置于上述行进主体。
在本公开的一例中，上述控制装置执行以下的三维数据生成处理：在使上述行进主体以铅直方向的旋转轴为中心进行旋转的过程中从上述激光传感器依次获取上述二维距离数据，基于依次获取到的该二维距离数据来生成表示上述行进主体的周围的空间的三维数据。
在本公开的一例中，基于上述自主行走装置包括在预先设定的范围内，来执行所述三维数据生成处理。
在本公开的一例中，上述自主行走装置构成为能够与用于操作该自主行走装置的用户终端进行通信。基于从上述用户终端接收到基于所述三维数据生成处理的执行操作的执行指令，来执行该处理。
在本公开的一例中，上述行进主体具有三个以上的驱动轮。
根据与添附附图相关联地理解的本发明所涉及的下面的详细说明，本发明的上述目的、特征、方面及优点以及其它目的、特征、方面及优点将变得明确。
附图说明
图1是示出自主行走装置的外观的图。
图2是示出激光传感器以及从激光传感器输出的二维距离数据的图。
图3是从侧面方向示出自主行走装置的图。
图4是从上方示出自主行走装置的图。
图5是示出激光传感器与罩的配置关系的例子的图。
图6是示出自主行走装置的硬件结构的一例的图。
图7是示出自主行走装置的功能结构的一例的图。
图8是按时间序列示出由自主行走装置进行的旋转扫描的情形的图。
图9是从前进方向示出根据变形例1的自主行走装置的图。
图10是从上方示出根据变形例1的自主行走装置的图。
图11是从前进方向示出根据变形例2的自主行走装置的图。
图12是从上方示出根据变形例2的自主行走装置的图。
图13是从左表面SF3侧示出根据变形例3的自主行走装置的图。
图14是从上方示出根据变形例3的自主行走装置的图。
具体实施方式
下面，参照附图对根据本发明的各实施方式进行说明。在下面的说明中，对相同的部件和构成要素标注了相同的附图标记。它们的名称和功能也相同。因而，不重复进行它们的详细说明。此外，下面说明的各实施方式及各变形例也可以适当选择性地组合。
<A.自主行走装置100>
参照图1对自主行走装置100进行说明。图1是示出自主行走装置100的外观的图。
自主行走装置100将工件、工具等搬送对象物向任意的场所搬送。自主行走装置100包括行进主体10和机械臂机器人20。
行进主体10具有罩110。在罩110的内部设置有后述的激光传感器105(参照图2)。自主行走装置100基于激光传感器105的探测结果来控制行进主体10的行进。
行进主体10具有驱动轮WA和非驱动轮WB。驱动轮WA和非驱动轮WB例如是全向轮。驱动轮WA是接受后述的马达M(参照图6)的驱动力而被旋转驱动的车轮。另一方面，非驱动轮WB是不直接接受马达的驱动力、从动于驱动轮WA的车轮。
在图1中示出了具有两个驱动轮WA的行进主体10，但驱动轮WA的数量是任意的。典型的是，行进主体10具有两个以上的驱动轮WA。
另外，在图1中示出了具有两个非驱动轮WB的行进主体10，但非驱动轮WB的数量是任意的。典型的是，行进主体10具有一个以上的非驱动轮WB。
另外，在图1中示出了驱动轮WA为前轮、非驱动轮WB为后轮的例子，但也可以是驱动轮WA为后轮、非驱动轮WB为前轮。
在某个方面，对行进主体10设置两个驱动轮WA。在该情况下，第一、第二驱动轮WA负责前进方向R和后退方向B的行进。
在其它方面，对行进主体10设置三个以上的驱动轮WA。在该情况下，第一、第二驱动轮WA负责前进方向R和后退方向B的行进，第三驱动轮WA负责前进方向R的正交方向的行进。典型的是，第三驱动轮WA设置在从行进主体10的重心位置沿前进方向R或后退方向B离开了规定距离的位置处的行进主体10下部。自主行走装置100通过驱动第三驱动轮WA，能够使行进主体10以通过行进主体10的重心位置的铅直方向为旋转中心进行旋转。
机械臂机器人20设置在行进主体10上。另外，在行进主体10上设置有工件W的放置处。机械臂机器人20把持工件W并将该工件W移动到指定的位置。
此外，上述对4轴～7轴驱动的机械臂机器人20设置在行进主体10上的例子进行了说明，但能够在行进主体10上设置能够搬送工件或工具等搬送对象物的各种搬送装置。该搬送装置也可以是2轴～3轴驱动的机器人(例如，自动装载机)。
<B.激光传感器105>
接着，参照图2对设置在自主行走装置100的罩110内的激光传感器105进行说明。图2是示出激光传感器105以及从激光传感器105输出的二维距离数据D的图。
激光传感器105构成为一边使激光LA以激光传感器105的中心轴AX为旋转中心进行旋转一边照射该激光LA，并接收该激光LA的反射光。由此，激光传感器105输出按以中心轴AX为基准的不同角度表示到存在于周围的物体的距离的二维距离数据D。二维距离数据D按不同照射角度表示到存在于扫描面SC内的各物体的距离。
更具体地说，激光传感器105由照射部、反射镜以及受光部构成。该照射部朝向该反射镜照射激光。该反射镜能够通过马达(未图示)来以中心轴AX为旋转中心进行旋转，并向各方向反射激光LA。由此，激光传感器105向各方向照射激光LA。在物体位于激光传感器105的周围的情况下，激光LA被该物体反射而返回到激光传感器105。激光传感器105利用受光部来接收该反射光。
激光传感器105接收来自物体的反射光并计算到该物体的距离。作为一例，激光传感器105基于从照射激光LA起直到接收到该激光LA的反射光为止的时间来计算从激光传感器105到物体的距离。典型的是，激光传感器105通过将光的速度乘以该时间来计算到物体的距离。激光传感器105通过将该距离与激光LA的照射角度建立关联，来输出按以中心轴AX为基准的不同角度表示距离的二维距离数据D。
激光传感器105所输出的距离数据的角度范围能够任意地设定。在图2的例子中，0度～270度的角度范围被设定为有效。
<C.激光传感器105的方向>
接着，参照图3和图4对激光传感器105相对于自主行走装置100的方向进行说明。图3是从侧面方向示出自主行走装置100的图。图4是从上方示出自主行走装置100的图。
激光传感器105例如设置在行进主体10的前表面。自主行走装置100的前表面是构成行进主体10的表面中的位于自主行走装置100的前进方向上的表面。在该情况下，距离测定的有效角度的范围被设定为前进方向侧的180度的范围。后退方向侧的180度的范围被设定为无效。
如图3和图4所示，激光传感器105以激光LA的扫描面SC相对于水平面H(地面)具有规定角度θ的方式设置于行进主体10。即，激光传感器105以扫描面SC不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。
在某个方面，角度θ大于0度且大于90度。正的角度θ表示相对于水平面H的靠上空侧的角度。在角度θ大于0度且大于90度的情况下，自主行走装置100能够探测存在于行进主体10的上方的障碍物。典型的是，角度θ大于30度且小于60度。在图3中示出了角度θ约为45度的例子。
在其它方面，角度θ大于-90度且小于0度。负的角度θ表示相对于水平面H的靠地面侧的角度。在角度θ大于-90度且小于0度的情况下，自主行走装置100能够探测存在于行进主体10的下方的障碍物。典型的是，角度θ大于-60度且小于-30度。
通过像这样将激光传感器105以扫描面SC倾斜了规定角度θ的状态设置于行进主体10，自主行走装置100能够探测存在于行进主体10的上方或行进主体10的下方的障碍物。另外，自主行走装置100在自主行走的过程中，从激光传感器105依次获取二维距离数据D，由此能够对周围的形状进行三维扫描。
典型的是，激光传感器105以扫描面SC包括机械臂机器人20(参照图1)的可动范围的方式设置于行进主体10。换句话说，扫描面SC与机械臂机器人20的可动范围的至少一部分重叠。由此，激光传感器105能够捕捉机械臂机器人20的动作。
<D.激光传感器105与罩110的配置关系>
接着，参照图5对激光传感器105与罩110的配置关系进行说明。图5是示出激光传感器105与罩110的配置关系的例子的图。
罩110例如由使从激光传感器105照射出的激光L1透过的构件构成。作为一例，罩110为树脂罩。
图5的(A)和图5的(B)所示的激光L1表示在激光的旋转期间向罩110入射的激光中的向罩110入射的入射角θ最小的激光。入射角θ表示激光L1与罩表面的正交方向所形成的角度。罩表面表示构成罩110的表面中的、激光L1所入射的表面。
在图5的(A)中示出了激光L1以直角向罩110入射的情况下的例子。在入射角θ为0度的情况下，激光L1的一部分被罩110反射，并作为反射光L2返回到激光传感器105。另一方面，激光L1的剩余部分被物体OB反射，并作为反射光L3返回到激光传感器105。在该情况下，激光传感器105根据反射光L2而将罩110误探测为障碍物。
在图5的(B)中示出了激光L1不以直角向罩110入射的情况下的例子。在入射角θ大于0度的情况下，来自罩110的反射光L2不会返回到激光传感器105。另一方面，来自物体OB的反射光L3返回到激光传感器105。其结果是，激光传感器105能够探测到物体OB而未探测到罩110。因此，激光传感器105或罩110以在激光的旋转期间向罩110入射的激光L1不以直角入射到罩110的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105或罩110以入射角θ大于0度且小于90度的方式设置于行进主体10。
根据激光传感器105与罩110之间的距离d来决定罩110相对于激光L1的倾斜程度。距离d表示激光L1在激光传感器105与罩110之间通过的距离。
更具体地说，激光传感器105或罩110以距离d越长则入射角θ1越小的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105或罩110以距离d越短则入射角θ1越大的方式设置于行进主体10。由此，自主行走装置100能够更可靠地防止将罩110误探测为障碍物。
<E.自主行走装置100的硬件结构>
接着，参照图6对自主行走装置100的硬件结构进行说明。图6是示出自主行走装置100的硬件结构的一例的图。
自主行走装置100包括控制装置101、ROM(Read Only Memory：只读存储器)102、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)103、通信接口104、上述的激光传感器105(参照图2)、马达驱动装置106以及存储装置120。这些组件连接于总线109。
控制装置101例如由至少一个集成电路构成。集成电路例如能够由至少一个CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、至少一个GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)、至少一个ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、至少一个FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或它们的组合等构成。
控制装置101通过执行控制程序122、操作系统等各种程序来控制自主行走装置100的动作。控制装置101基于接收到控制程序122的执行命令的情况来将控制程序122从存储装置120或ROM 102读出到RAM 103。RAM 103作为工作记忆(working memory)而发挥功能，用于临时保存执行控制程序122所需要的各种数据。
对通信接口104连接LAN(Local Area Network：局域网)、天线等。自主行走装置100经由通信接口104来实现与外部设备的无线通信或有线通信。该外部设备例如包括服务器(未图示)、用于对自主行走装置100进行操作的用户终端(未图示)等。该用户终端例如为平板终端、智能手机等。用户能够经由该用户终端来控制自主行走装置100的行进。
马达驱动装置106按照来自控制装置101的控制指令来控制马达M的旋转。该控制指令例如包含马达M的正转指令、马达M的反转指令、马达M的转速等。马达M例如采用步进马达或伺服马达等。对马达M连接上述的驱动轮WA(参照图1)。马达M的数量与驱动轮WA的数量相同。
存储装置120例如是硬盘、快闪存储器等存储介质。存储装置120保存控制程序122和三维地图124等。三维地图124的详细情况在后面叙述。控制程序122和三维地图124的保存位置不限定于存储装置120，也可以保存于控制装置101的存储区域(例如，高速缓冲存储器等)、ROM 102、RAM 103、外部设备(例如服务器)等。
另外，控制程序122也可以不以单个程序的形式来提供，而是以被编入为任意程序的一部分的形式来提供。在该情况下，基于控制程序122进行的自主行走装置100的行进控制处理通过与任意的程序协作来实现。即使是这种不包含一部分模块的程序，也不会脱离根据本实施方式的控制程序122的宗旨。并且，由控制程序122提供的功能的一部分或全部也可以通过专用的硬件来实现。并且，也可以以至少一个服务器执行控制程序122的处理的一部分的所谓的云服务那样的形式来构成自主行走装置100。
<F.自主行走装置100的功能结构>
参照图7对自主行走装置100的功能进行说明。图7是示出自主行走装置100的功能结构的一例的图。
如图7所示，作为功能结构的一例，自主行走装置100的控制装置101包括地图生成部152、行进控制部154以及旋转扫描部156。下面，依次说明这些结构。
(F1.地图生成部152)
地图生成部152基于在自主行走装置100的驱动期间从激光传感器105依次获取的二维距离数据D来生成表示自主行走装置100的周围的空间的三维地图124(三维数据)。
三维地图124例如通过SLAM(Simultaneous Localization and Mapping：即时定位与地图构建)技术来生成。三维地图124是为了确定自主行走装置100的位置而生成的信息，并且是示出自主行走装置100的行进场所内的静止物体的位置的信息。该静止物体例如是墙壁、架子等。
例如，用户通过使用用户终端手动地操作自主行走装置100来生成三维地图124。在该情况下，与用户操作相应的操作信号经由通信接口104被发送到控制装置101，由此控制装置101根据操作信号向马达驱动装置106输出指令来控制自主行走装置100的行进。此时，控制装置101基于从激光传感器105输入的二维距离数据D和自主行走装置100的位置，将位于自主行走装置100的周围的物体的位置映射到三维地图124中。例如，基于马达驱动装置106的驱动信息来确定自主行走装置100的位置。由此，在三维地图124中，表示物体的有无的信息与三维的坐标值(x，y，z)分别建立关联。
在假设激光传感器105的扫描面SC(参照图3)与水平面平行的情况下，激光传感器105无法获取高度方向上的物体的信息，仅能够生成二维地图。与此相对，在根据实施方式的自主行走装置100中，激光传感器105的扫描面SC(参照图3)相对于水平面倾斜。因此，自主行走装置100能够通过移动来三维地扫描周围。
另外，地图生成部152在生成三维地图124时，不需要使用能够测量三维形状的激光传感器(下面也称为“三维激光传感器”)。由于三维激光传感器非常昂贵，因此通过不使用三维激光传感器而能够大幅地削减自主行走装置100所耗费的费用。
(F2.行进控制部154)
接着，对图7所示的行进控制部154的功能进行说明。行进控制部154是用于控制自主行走装置100的行进的功能结构。
行进控制部154通过将从激光传感器105输入的二维距离数据D与三维地图124进行比较来确定自主行走装置100的当前位置。控制装置101通过确定当前位置来使自主行走装置100沿着三维地图124上的预先决定的路径行进。
并且，行进控制部154基于在自主行走装置100的驱动期间从激光传感器105依次获取到的二维距离数据D来探测位于自主行走装置100的周围的障碍物，以避免与该障碍物碰撞的方式控制自主行走装置100的行进。该障碍物例如包括人物、其它自主行走装置100等移动体、以及墙壁、架子等静止物体。
行进控制部154在没有探测到障碍物的期间，以沿着三维地图124上的预先决定的路径行进的方式控制自主行走装置100的行进。另一方面，行进控制部154在探测到障碍物的情况下，以避免与该障碍物碰撞的方式控制自主行走装置100的行进。
在某个方面，在到障碍物的距离为规定距离以上的情况下，行进控制部154以避开该障碍物的方式控制自主行走装置100的行进。另一方面，在到障碍物的距离小于规定距离的情况下，行进控制部154使自主行走装置100停止行进。
在其它方面，行进控制部154在探测到障碍物的情况下执行后述的旋转扫描处理。
(F3.旋转扫描部156)
接着，参照图8对图7所示的旋转扫描部156的功能进行说明。图8是按时间序列示出由自主行走装置100进行的旋转扫描的情形的图。
此外，在图8的例子中，在三维地图124内绘制有自主行走装置100，但自主行走装置100是为了便于说明而绘制的。
旋转扫描部156基于接收到旋转扫描指示而向行进控制部154输出停止指令和旋转指令。基于此，自主行走装置100开始使行进主体10以铅直方向的旋转轴为中心进行旋转(步骤S1)。典型的是，该旋转轴通过自主行走装置100的重心。
在使自主行走装置100旋转的过程中，地图生成部152从激光传感器105依次获取二维距离数据D，基于依次获取到的该二维距离数据D，将位于行进主体10的周围的物体的信息映射到三维地图124上(步骤S2、S3)。由此，生成表示自主行走装置100的周围的空间的三维数据。
如上所述，在根据实施方式的自主行走装置100中，激光传感器105的扫描面SC(参照图3)相对于水平面倾斜。因此，自主行走装置100能够通过在原地旋转来三维地详细扫描周围。另外，也不需要为了三维扫描而使用能够测量三维形状的激光传感器(三维激光传感器)。
此外，旋转扫描处理的执行定时是任意的。在某个方面，基于自主行走装置100包括在预先设定的范围(下面也称为“危险区域”。)内来执行旋转扫描处理。
更具体地说，在用户终端中显示三维地图124，用户使用鼠标等输入设备在三维地图124上设定危险区域。作为一例，该危险区域被设定为死胡同等复杂的路径、来往行人多的场所等。用户终端将所设定的该危险区域发送到自主行走装置100。自主行走装置100存储从用户终端接收到的危险区域的设定。之后，自主行走装置100在行进期间监视自身的位置是否到达了危险区域。在自主行走装置100的位置到达了危险区域的情况下，向旋转扫描部156发出旋转扫描指示。由此，执行旋转扫描处理，自主行走装置100能够更详细地确认危险区域的周围的状况。
在其它方面，基于从用户终端接收到基于该处理的执行操作的执行指令，来执行旋转扫描处理。即，用户能够在生成三维地图124时、搬送对象物的搬送期间等任意的定时经由用户终端进行旋转扫描处理的执行操作。由此，用户能够在任意的场所使自主行走装置100执行旋转扫描处理，能够使自主行走装置100识别复杂的路径、来往行人多的危险场所的空间信息。
<G.变形例1>
接着，参照图9和图10对自主行走装置100的变形例1进行说明。图9是从根据变形例1的自主行走装置100的前进方向示出该自主行走装置100的图。
图10是从根据变形例1的自主行走装置100的上方示出该自主行走装置100的图。
上述图3和图4所示的自主行走装置100具备一个激光传感器105。与此相对，根据本变形例的自主行走装置100具备两个激光传感器105A、105B。
激光传感器105A、105B的功能及构造与上述的激光传感器105相同，因此不重复其说明。
下面，将从自主行走装置100的前进方向观察到的行进主体10的表面称为“前表面SF1”。另外，将从自主行走装置100的前进方向观察到的行进主体10的右表面称为“右表面SF2”。另外，将从自主行走装置100的前进方向观察到的行进主体10的左表面称为“左表面SF3”。另外，将从自主行走装置100的后退方向观察的情况下的自主行走装置100的表面称为“后表面SF4”。
激光传感器105A设置在前表面SF1与右表面SF2所形成的右前角部。由此，激光传感器105A能够探测位于前表面SF1侧的障碍物和位于右表面SF2侧的障碍物。
激光传感器105A以激光的扫描面SC1与水平面H形成规定角度θA的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105A以扫描面SC1不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。典型的是，角度θA大于-90度且小于0度，或者大于0度且小于90度。正的角度θA表示相对于水平面H的靠上空侧的角度。负的角度θA表示相对于水平面H的靠地面侧的角度。在图9中示出了角度θA约为45度的例子。
激光传感器105B设置在前表面SF1与左表面SF3所形成的左前角部。由此，激光传感器105B能够探测位于前表面SF1侧的障碍物和位于左表面SF3侧的障碍物。
激光传感器105B以激光的扫描面SC2与水平面H形成规定角度θB的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105B以扫描面SC2不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。典型的是，角度θB大于-90度且小于0度、或者大于0度且小于90度。正的角度θB表示相对于水平面H的靠上空侧的角度。负的角度θB表示相对于水平面H的靠地面侧的角度。在图9中示出了角度θB约为45度的例子。
激光传感器105A和激光传感器105B以扫描面SC1与扫描面SC2相交的方式进行配置。作为一例，扫描面SC1与扫描面SC2相互正交。
<H.变形例2>
接着，参照图11和图12对自主行走装置100的变形例2进行说明。图11是从根据变形例2的自主行走装置100的前进方向示出该自主行走装置100的图。图12是从根据变形例2的自主行走装置100的上方示出该自主行走装置100的图。
上述图9和图10所示的自主行走装置100具备两个激光传感器105A、105B。对于此，根据本变形例的自主行走装置100具备四个激光传感器105A～105D。
激光传感器105A～105D的功能及构造与上述的激光传感器105相同，因此不重复其说明。另外，激光传感器105A、105B的配置如“G.变形例1”中所说明的那样，因此也不重复其说明。
激光传感器105C设置在右表面SF2与后表面SF4所形成的右后角部。由此，激光传感器105C能够探测位于右表面SF2侧的障碍物和位于后表面SF4侧的障碍物。
激光传感器105C以激光的扫描面SC3与水平面H形成规定角度θC的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105C以扫描面SC3不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。典型的是，角度θC大于-90度且小于0度、或者大于0度且小于90度。正的角度θC表示相对于水平面H的靠上空侧的角度。负的角度θC表示相对于水平面H的靠地面侧的角度。在图11中示出了角度θC约为45度的例子。
激光传感器105D设置在左表面SF3与后表面SF4所形成的左后角部。由此，激光传感器105D能够探测位于左表面SF3侧的障碍物和位于后表面SF4侧的障碍物。
激光传感器105D以激光的扫描面SC4与水平面H形成规定角度θD的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105D以扫描面SC4不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。典型的是，角度θD大于-90度且小于0度、或者大于0度且小于90度。正的角度θD表示相对于水平面H的靠上空侧的角度。负的角度θD表示相对于水平面H的靠地面侧的角度。在图11中示出了角度θD约为45度的例子。
激光传感器105A和激光传感器105C以扫描面SC1与扫描面SC3相交的方式配置。作为一例，扫描面SC1与扫描面SC3相互正交。
激光传感器105B和激光传感器105D以扫描面SC2与扫描面SC4相交的方式配置。作为一例，扫描面SC2与扫描面SC4相互正交。
激光传感器105C和激光传感器105D以扫描面SC3与扫描面SC4相交的方式配置。作为一例，扫描面SC3与扫描面SC4相互正交。
<I.变形例3>
接着，参照图13和图14对自主行走装置100的变形例3进行说明。图13是从根据变形例3的自主行走装置100的左表面SF3侧示出该自主行走装置100的图。图14是从根据变形例3的自主行走装置100的上方示出该自主行走装置100的图。
在上述的图11和图12所示的自主行走装置100中，激光传感器105A～105D分别设置在行进主体10的角部。对于此，在根据本变形例的自主行走装置100中，两个激光传感器105F、105G设置于前表面SF1，两个激光传感器105H、105I设置于后表面SF4。
激光传感器105F～105I的功能及构造与上述的激光传感器105相同，因此不重复其说明。
激光传感器105F设置于前表面SF1。典型的是，激光传感器105F设置于前表面SF1的在水平方向上的中心位置。
激光传感器105F以激光的扫描面SC6与水平面H形成规定角度θF(未图示)的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105F以扫描面SC6不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。典型的是，角度θF大于0度且小于90度。正的角度θF表示相对于水平面H的靠上空侧的角度。在图13中示出了角度θF约为45度的例子。
激光传感器105G设置于前表面SF1。典型的是，激光传感器105G设置于前表面SF1的在水平方向上的中心位置。另外，激光传感器105F和激光传感器105G沿铅直方向设置于同轴上。典型的是，激光传感器105G配置在比激光传感器105F靠上侧的位置。
激光传感器105G以激光的扫描面SC7与水平面H形成规定角度θG(未图示)的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105G以扫描面SC7不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。典型的是，角度θG大于-90度且小于0度。负的角度θG表示相对于水平面H的靠地面侧的角度。在图13中示出了角度θG约为-45度的例子。
激光传感器105F和激光传感器105G以扫描面SC6与扫描面SC7相交的方式配置。作为一例，扫描面SC6与扫描面SC7相互正交。
激光传感器105H设置于后表面SF4。典型的是，激光传感器105H设置于后表面SF4的在水平方向上的中心位置。
激光传感器105H以激光的扫描面SC8与水平面H形成规定角度θH(未图示)的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105H以扫描面SC8不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。典型的是，角度θH大于0度且小于90度。正的角度θH表示相对于水平面H的靠上空侧的角度。在图13中示出了角度θH约为45度的例子。
激光传感器105I设置于后表面SF4。典型的是，激光传感器105I设置于后表面SF4的在水平方向上的中心位置。另外，激光传感器105H和激光传感器105I沿铅直方向设置于同轴上。典型的是，激光传感器105I配置在比激光传感器105H靠上侧的位置。
激光传感器105I以激光的扫描面SC9与水平面H形成规定角度θI(未图示)的方式设置于行进主体10。换句话说，激光传感器105I以扫描面SC9不与水平面H平行的方式设置于行进主体10。典型的是，角度θI大于-90度且小于0度。负的角度θI表示相对于水平面H的靠地面侧的角度。在图13中示出了角度θI约为-45度的例子。
激光传感器105H和激光传感器105I以扫描面SC8与扫描面SC9相交的方式配置。作为一例，扫描面SC8与扫描面SC9相互正交。
<J.总结>
如上所述，激光传感器105以激光LA的扫描面SC相对于水平面H具有规定角度θ的方式设置于行进主体10。由此，自主行走装置100能够探测存在于行进主体10的上方或行进主体10的下方的障碍物。另外，自主行走装置100能够在自主行走的过程中从激光传感器105依次获取二维距离数据D，来对周围的形状进行三维扫描。
应当认为本次公开的实施方式在所有方面是例示而非限制性的。本发明的范围不是通过上述的说明表示的，而是通过权利要求书表示的，意图包括与权利要求书等同的意义和范围内的所有变更。
附图标记说明
10：行进主体；20：机械臂机器人；100：自主行走装置；101：控制装置；102：ROM；103：RAM；104：通信接口；105、105A、105B、105C、105D、105F、105G、105H、105I：激光传感器；106：马达驱动装置；109：总线；110：罩；120：存储装置；122：控制程序；124：三维地图；152：地图生成部；154：行进控制部；156：旋转扫描部。

Claims (8)

1.一种自主行走装置，具备：
车轮驱动的行进主体；以及
激光传感器，
其中，所述激光传感器构成为：通过一边使激光以该激光传感器为中心旋转一边照射该激光，并接收该激光的反射光，由此输出二维距离数据，所述二维距离数据按以该激光传感器为中心的不同角度表示到位于该激光传感器的周围的物体的距离，
所述自主行走装置还具备控制装置，所述控制装置用于基于从所述激光传感器输出的二维距离数据来控制所述行进主体的行进，
所述激光传感器以扫描面相对于水平面具有规定角度的方式设置于所述行进主体，所述扫描面是在所述激光的旋转期间该激光所通过的范围。
2.根据权利要求1所述的自主行走装置，其中，
所述自主行走装置还具备设置在所述行进主体上的机械臂机器人，
所述激光传感器以所述扫描面包括所述机械臂机器人的可动范围的方式设置于所述行进主体。
3.根据权利要求1或2所述的自主行走装置，其中，
所述自主行走装置还具备用于收容所述激光传感器的罩，
所述激光传感器或所述罩以所述激光向所述罩入射的入射角大于0度且小于90度的方式设置于所述行进主体。
4.根据权利要求3所述的自主行走装置，其中，
所述激光传感器或所述罩以该激光传感器与该罩之间的距离越长则在所述激光的旋转期间向所述罩入射的激光的最小入射角越小的方式设置于所述行进主体。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的自主行走装置，其中，
所述控制装置执行以下的三维数据生成处理：在使所述行进主体以铅直方向的旋转轴为中心进行旋转的过程中从所述激光传感器依次获取所述二维距离数据，基于依次获取到的该二维距离数据来生成表示所述行进主体的周围的空间的三维数据。
6.根据权利要求5所述的自主行走装置，其中，
基于所述自主行走装置包括在预先设定的范围内，来执行所述三维数据生成处理。
7.根据权利要求5或6所述的自主行走装置，其中，
所述自主行走装置构成为能够与用于操作该自主行走装置的用户终端进行通信，
基于从所述用户终端接收到基于所述三维数据生成处理的执行操作的执行指令，来执行该处理。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的自主行走装置，其中，
所述行进主体具有三个以上的驱动轮。
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