JP2002036152A

JP2002036152A - 自律移動ロボット

Info

Publication number: JP2002036152A
Application number: JP2000224671A
Authority: JP
Inventors: Hisato Nakajima; 久人中嶋; Koichi Mitani; 宏一三谷; Yukihiko Kitano; 幸彦北野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】的地や経路の指定あるいは修正などを微小移
動も含めて容易に行う。【解決手段】自らの位置や方向を計測する位置姿勢計
測部３と、予めプログラムされた目的地への自律走行を
上記位置姿勢計測部３での位置姿勢計測結果に基づいて
行わせる制御部４とを備えるほか、操作者が意図する操
作を検出する操作検出部５を備える。上記制御部４は操
作検出部５での検出結果に基づいて操作者が意図した移
動や姿勢変化も行わせる。数値入力のほかに、操作検出
部５に対する操作入力によっても移動や姿勢変化を行わ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は目的地までの自律走
行を行う自律移動ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自律移動ロボットに対して、移動の目的
地や走行経路等を指示するには、特開平４−３７２００
３号公報（特許第２７３９２６２号）もしくは特開平８
−２７８８１８号公報などに示されているように、予め
移動環境を計測して作成した地図上で目的地や経路を数
値で指定したり、現地点から目的地までの相対的な位置
関係を同様に数値で指定することが一般的に行われてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこうした
数値による目的地の指示では、自律移動ロボットを壁に
そって寄せるといった環境に合わせた細かな移動をロボ
ットに求める場合、所望の移動を実現するには何度も指
示を繰り返さなければならないのが実状である。また、
工場などではなく、オフィスや商店、一般家庭、福祉施
設等の幅広い走行路を整備することができない上に、専
門のエンジニアを配備することができない環境では、数
値指定によるものでは実用に際して問題が多い。

【０００４】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは目的地や経路の指定
あるいは修正などを微小移動も含めて容易に行うことが
できる操作インターフェイスを装備した自律移動ロボッ
トを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、自ら
の位置や方向を計測する位置姿勢計測部と、予めプログ
ラムされた目的地への自律走行を上記位置姿勢計測部で
の位置姿勢計測結果に基づいて行わせる制御部とを備え
ている自律移動ロボットにおいて、操作者が意図する操
作を検出する操作検出部を備えるとともに、上記制御部
はこの操作検出部での検出結果に基づいて操作者が意図
した移動や姿勢変化も行わせるものであることに特徴を
有している。数値入力のほかに、操作検出部に対する操
作入力によっても移動や姿勢変化を行わせることができ
るようにしたものである。

【０００６】上記操作検出部としては、操作者の操作で
傾くハンドル部と該ハンドル部の傾きの方向及び角度と
に応じた出力を出す操作量検出部とからなるもの、操作
者の操作が加えられるハンドル部と、ハンドル部に加え
られた少なくとも２軸方向の力を検出する操作量検出部
とからなるもの、方向指示用の複数個のスイッチである
もの、操作者の手の動きを捕らえる光学的手段であるも
の、マイクとこのマイクで捕らえた操作者の音声の内容
を認識する音声認識手段からなるものなどを好適に用い
ることができる。

【０００７】そして制御部としては、操作検出部が検出
する操作量が予め定めた上限値を越える時、移動や姿勢
変化を停止させるもの、操作検出部に操作者が与えた操
作量に応じた移動や姿勢変化を操作検出部に対する操作
入力の終了後に行わせるもの、操作検出部に操作者が操
作を行った時間に応じた移動や姿勢変化を操作検出部に
対する操作入力の終了後に行わせるもの、操作検出部か
らの操作入力に基づく移動や姿勢変化の動作中に、記憶
している環境地図と比較してその動作の安全性の判定を
行い、危険であるとの判定結果により操作入力に基づく
移動や姿勢変化を中止させるもの、操作検出部からの操
作入力に基づく移動や姿勢変化の動作中に、周辺の障害
物を検出するセンサの検出結果との比較を行って、その
動作の安全性の判定を行い、危険であるとの判定結果に
より操作入力に基づく移動や姿勢変化を中止させるもの
を好適に用いることができるほか、操作検出部からの操
作入力と、記憶している環境地図とを比較して操作入力
に基づく動作の安全性の判定を行い、危険であるとの判
定結果により操作入力を無視するもの、操作検出部から
の操作入力と周辺の障害物を検出するセンサの検出結果
との比較を行って操作入力に基づく動作の安全性の判定
を行い、危険であるとの判定結果により操作入力を無視
するものなども好適に用いることができる。

【０００８】制御部は、操作検出部に加えられた操作入
力が所定時間以上継続する時のみ、上記操作入力に基づ
く移動や姿勢変化を行わせるものとしてもよい。

【０００９】さらに制御部としては、予めプログラムさ
れた目的地への自律走行中に操作検出部への操作入力が
なされた時、操作入力に基づく動作を割り込み実行する
もの、あるいは動作モード切替スイッチを備えており、
該動作モード切替スイッチによる操作検出部の出力有効
モードに際してのみ、操作検出部への操作入力に基づく
動作を行わせるものが好適である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に
基づいて詳述すると、図１は自律移動ロボット１の構成
を示しており、ロボットを移動させるための駆動車輸の
モータ２０にはエンコーダ２１が取り付けられ、当該エ
ンコーダ２１からの信号を処理することで自律移動ロボ
ット１の位置と進行方向を算出することができるように
なっている。この算出結果には必ず誤差が含まれること
から、位置姿勢計測部３を設けてある。この位置姿勢計
測部３は、距離センサ３１などで周辺をセンシングする
ことや、ジャイロセンサ３２を搭載して姿勢の変化を計
測することなどによって、可能な限り正確な現在地を補
正し算出する。

【００１１】通常、この自律移動ロボット１は予め記憶
した移動環境地図３３上の、前記位置姿勢計測部３によ
って算出した自らの位置に基づいて、予めプログラムさ
れた目的地に自律走行するよう制御部４が駆動車輪を駆
動しているモータ２０を制御する。

【００１２】そして、この自律移動ロボット１には、操
作者の操作を検出する操作インターフェイスを装備した
操作検出部５を設けてあり、操作インターフェイスに対
する操作の検出結果が制御部４に伝達され、制御部４は
この検出結果に基づいて自律移動ロボット１の移動や姿
勢変化を行うことで、操作者が意図する移動および姿勢
の変化を実現している。

【００１３】ここで、上記操作検出部５としては、各種
のものを用いることができるが、図２に示した操作検出
部５は、直交する２方向へのスティックハンドル５０の
傾きが検出可能であるジョイスティックで構成してあ
り、１方向へのスティックハンドル５０の傾きを自律移
動ロボット１の前後方向への移動速度に相応させ、もう
一方向のスティックハンドル５０の傾きを自律移動ロボ
ット１の回転速度に相応させている。

【００１４】図３に示す操作検出部５は、スティックハ
ンドル５０に加えられた操作力を直交する２軸方向で検
出することができる力覚センサ５５を備えたものとして
構成し、力覚センサ５５で検出された１軸方向へのカを
自律移動ロボット１の前後方向への移動速度に相応さ
せ、もう１軸方向への力を自律移動ロボット１の回転速
度に相応させたものである。

【００１５】操作検出部５としては、上記のような方向
だけでなく操作量も出力することができるもののほか、
方向のみを出力できるものであってもよい。図４はこの
場合の一例を示しており、操作検出部５を４個のスイッ
チ５１ａ〜５１ｄにより構成し、操作者がスイッチ５１
ａを押すことで自律移動ロボット１を前進させ、スイッ
チ５１ｄを押すことで後退させるものとし、さらにスイ
ッチ５１ａ，５１ｃまたはスイッチ５１ｂ，５１ｄを同
時に押すことで自律移動ロボット１を時計回りに回転さ
せ、スイッチ５１ａ，５１ｂまたはスイッチ５１ｃ、５
１ｄを同時に押すことで自律移動ロボット１を反時計回
りに回転させるものとしている。

【００１６】また、図５に示すものにおいては、操作検
出部５を４個の受光部材５２ａ〜５２ｄにより構成し
て、操作者が受光手段５２ａを手で覆うことで受光手段
５２ａが捕らえる光量が減少すれば自律移動ロボット１
を前進させ、受光手段５２ｄでの受光量が減少すれば自
律移動ロボット１を後退させるものとし、さらに受光手
段５２ａ，５２ｃまたは受光手段５２ｂ，５２ｄが同時
に受光量の減少を検出した場合は自律移動ロボット１を
時計回りに回転させ、受光手段５２ａ，５２ｂまたは受
光手段５２ｃ，５２ｄが同時に受光量の減少を検出した
場合は自律移動ロボット１を反時計回りに回転させるも
のとしている。受光部材５２ａ〜５２ｄに代えて、撮像
手段である光学的部材を用いて、手の動きを画像処理で
求めるようにしてもよい。

【００１７】このほか、操作検出部５を図６に示すよう
にマイク５３と音声認識手段で構成し、操作者がマイク
５３に対して発した特定の語彙の認識により、予め定め
た一定距離の移動、もしくは一定角度の姿勢変化を行わ
せるようにしてもよい。

【００１８】いずれにしても、操作検出部５として、操
作量の検出も行うことができるものを用いる場合、操作
検出部５が検出した操作量（スティックハンドル５０の
傾斜角度や力覚センサ５５で検出した各軸方向への力の
値）について上限値を設定し、この上限値を超える値が
操作検出部５から出力された場合、制御部４は、図７に
示すように、操作検出部５からの操作入力に基づいた移
動や姿勢変化の動作を中止するものとしておくのが好ま
しい。操作者の意図しない操作で自律移動ロボット１が
高速で移動したり姿勢変化してしまうことを防ぐことが
できる。

【００１９】また、自律移動ロボット１が移動している
間、操作検出部５に対して操作者が所定の動作を常時保
つことは、自律移動ロボット１の移動速度や姿勢変化
（方向転換）によっては困難となることから、図８に示
すように、操作者の操作入力の開始から終了までの間に
操作検出部５が検出した操作量の最大値に応じて、操作
入力の終了後に移動や姿勢の変化を行うようにしてもよ
い。自律移動ロボット１が移動や姿勢変化をしている
間、操作者が操作検出部５に触れておく必要がなくな
る。上記操作量に代えて、図９に示すように、操作入力
の開始から終了までの操作時間の値に応じて、操作入力
の終了後に移動や姿勢の変化を行うようにしてもよい。

【００２０】なお、このように操作入力の終了後にそれ
までの操作量あるいは操作時間に応じた移動や姿勢変化
を行わせる場合、操作者が操作検出部５に触れていない
状態で移動または姿勢変化を行っている時点で、操作検
出部５に新たな操作入力があれば、その時点で停止させ
てしまうのが好ましい。また、図１０に示すように、操
作者が操作検出部５に触れていない状態で移動または姿
勢変化を行っている時、前記自律移動ロボット１が記憶
している環境地図と比較し、それ以上の移動や姿勢変化
が自律移動ロボット１を壁に追突させたり、階段から落
としてしまうなどの危険があると判定した場合、その時
点で移動または姿勢変化を中止するようにしておくのが
好ましい。同様に、自律移動ロボット１の周辺をセンシ
ングするセンサを設けておき、操作者が操作検出部５に
触れていない状態で移動または姿勢変化を行っている
時、図１１に示すように、上記センサの検出結果と比較
して、それ以上の移動または姿勢変化が危険であると判
定した場合、その時点で移動または姿勢変化を中止する
ようにしてもよい。

【００２１】このほか、図１２あるいは図１３に示すよ
うに、操作入力の開始から終了までの操作量の最大値あ
るいは操作時間に応じた移動や姿勢変化が環境地図との
比較やセンサの検出結果との比較の上で安全かどうかを
先にチェックし、この比較結果が安全である時のみ、上
記操作量の最大値あるいは操作時間に応じた移動や姿勢
変化の動作を開始させるようにしてもよい。

【００２２】また、操作入力があればその時点から移動
や姿勢変化を行わせる場合においても、操作入力の検出
から直ちにその動作に移るのではなく、図１４に示すよ
うに、操作検出部５で検出している操作が一定時間以上
継続した後に、その操作に応じた移動や姿勢変化を行う
ようにするのが好ましい。操作者が誤って操作検出部５
に触れて意図しない移動や姿勢変化をさせてしまうこと
を防ぐことができる。

【００２３】そして、このような操作検出部５を利用し
た移動や姿勢変化は、目的地への自律走行についての数
値入力された目的地の微修正や、自動探索設定された移
動経路の微修正、移動経路そのもののティーチングなど
に好適に用いることができるほか、手動操縦モードを自
律移動モードとは別に持たせておき、図１５に示すよう
に、予めプログラムされた目的地への自律モードでの移
動中に、操作検出部５へ操作者の操作が入力されたなら
ば、目的地への自律移動動作を中止し、直ちに操作検出
部５にて検出された操作に応えた移動もしくは姿勢変化
の動作を始めるように、つまりは手動操縦モードによる
動作が割り込み実行されるようにしておくと、使い勝手
のよい自律移動ロボット１の運用が可能となる。

【００２４】このほか、操作検出部５とは別に設けた動
作モード切替スイッチ（図示せず）によって、操作検出
部５による操作の有効と無効を切替えることができるよ
うにしておいてもよい。操作者が意図した操作入力のみ
を検出可能することが可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明においては、自らの
位置や方向を計測する位置姿勢計測部と、予めプログラ
ムされた目的地への自律走行を上記位置姿勢計測部での
位置姿勢計測結果に基づいて行わせる制御部とを備えて
いる自律移動ロボットにおいて、操作者が意図する操作
を検出する操作検出部を備えるとともに、上記制御部は
この操作検出部での検出結果に基づいて操作者が意図し
た移動や姿勢変化も行わせるものであるために、数値入
力のほかに、操作検出部に対する操作入力によっても移
動や姿勢変化を行わせることができるものであり、この
ために目的地や経路の指定あるいは修正などを微小移動
も含めて容易に行うことができる。

【００２６】上記操作検出部として、操作者の操作で傾
くハンドル部と該ハンドル部の傾きの方向及び角度とに
応じた出力を出す操作量検出部とからなるものや、操作
者の操作が加えられるハンドル部と、ハンドル部に加え
られた少なくとも２軸方向の力を検出する操作量検出部
とからなるものを用いた場合、方向だけでなく速度の指
示も行うことができる。

【００２７】また、操作検出部として、方向指示用の複
数個のスイッチを用いる場合、操作検出部を低コストで
得ることができ、操作者の手の動きを捕らえる光学的手
段を用いる場合、操作者は非接触で操作を行うことがで
きるものとなり、さらにマイクとこのマイクで捕らえた
操作者の音声の内容を認識する音声認識手段からなる操
作検出部を用いれば、音声指示で操作を行うことができ
るものとなる。

【００２８】そして制御部として、操作検出部が検出す
る操作量が予め定めた上限値を越える時、移動や姿勢変
化を停止させるものを用いることで、過度な速度での移
動や姿勢変化を防止することができる。

【００２９】また操作検出部として、操作検出部に操作
者が与えた操作量に応じた移動や姿勢変化を操作検出部
に対する操作入力の終了後に行わせるものや操作検出部
に操作者が操作を行った時間に応じた移動や姿勢変化を
操作検出部に対する操作入力の終了後に行わせるものを
用いたならば、移動や姿勢変化中に操作を継続していな
くても良いものを得ることができ、この場合、操作検出
部からの操作入力に基づく移動や姿勢変化の動作中に、
記憶している環境地図と比較してその動作の安全性の判
定を行い、危険であるとの判定結果により操作入力に基
づく移動や姿勢変化を中止させるものや、操作検出部か
らの操作入力に基づく移動や姿勢変化の動作中に、周辺
の障害物を検出するセンサの検出結果との比較を行っ
て、その動作の安全性の判定を行い、危険であるとの判
定結果により操作入力に基づく移動や姿勢変化を中止さ
せるもの、あるいは操作検出部からの操作入力と、記憶
している環境地図とを比較して操作入力に基づく動作の
安全性の判定を行い、危険であるとの判定結果により操
作入力を無視するもの、操作検出部からの操作入力と周
辺の障害物を検出するセンサの検出結果との比較を行っ
て操作入力に基づく動作の安全性の判定を行い、危険で
あるとの判定結果により操作入力を無視するものとする
ことにより、操作者の操作が適切で無かった時にも安全
な運行を行うことができる。

【００３０】制御部は、操作検出部に加えられた操作入
力が所定時間以上継続する時のみ、上記操作入力に基づ
く移動や姿勢変化を行わせるものとした時には、操作物
が誤って操作検出部に触れて意図しない動きを行わせて
しまう事態が生じるのを防ぐことができる。

【００３１】さらに制御部として、予めプログラムされ
た目的地への自律走行中に操作検出部への操作入力がな
された時、操作入力に基づく動作を割り込み実行するも
のを用いれば、使い勝手の良い自律移動ロボットの運用
が可能となる。

【００３２】また、制御部として、動作モード切替スイ
ッチを備えており、該動作モード切替スイッチによる操
作検出部の出力有効モードに際してのみ、操作検出部へ
の操作入力に基づく動作を行わせるものを用いれば、操
作者が意図した操作入力のみを検出可能とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック図であ
る。

【図２】同上の操作検出部の一例の斜視図である。

【図３】同上の操作検出部の他例の斜視図である。

【図４】同上の操作検出部のさらに他例の斜視図であ
る。

【図５】同上の操作検出部の別の例の斜視図である。

【図６】同上の操作検出部のさらに別の例の斜視図であ
る。

【図７】同上の制御の一例についてのフローチャートで
ある。

【図８】同上の制御の他例についてのフローチャートで
ある。

【図９】同上の制御のさらに他例についてのフローチャ
ートである。

【図１０】同上の制御の別の例についてのフローチャー
トである。

【図１１】同上の制御のさらに別の例についてのフロー
チャートである。

【図１２】同上の制御の他の例についてのフローチャー
トである。

【図１３】同上の制御のさらに他の例についてのフロー
チャートである。

【図１４】同上の制御の別の例についてのフローチャー
トである。

【図１５】同上の制御のさらに別の例についてのフロー
チャートである。

【符号の説明】

１自律移動ロボット３位置姿勢計測部４制御部５操作検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｇ０５Ｄ 1/02 ＨＲＷ (72)発明者北野幸彦大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 3F059 BC01 BC06 CA06 DA08 DC08 DD00 3F060 CA12 GD11 HA35 5H301 AA01 AA10 BB14 CC03 CC06 DD01 DD02 DD06 DD16 DD18 GG07 GG12 GG17 JJ01 LL01 LL08 LL11 MM04 MM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自らの位置や方向を計測する位置姿勢計
測部と、予めプログラムされた目的地への自律走行を上
記位置姿勢計測部での位置姿勢計測結果に基づいて行わ
せる制御部とを備えている自律移動ロボットにおいて、
操作者が意図する操作を検出する操作検出部を備えると
ともに、上記制御部はこの操作検出部での検出結果に基
づいて操作者が意図した移動や姿勢変化も行わせるもの
であることを特徴とする自律移動ロボット。
【請求項２】操作検出部は、操作者の操作で傾くハン
ドル部と該ハンドル部の傾きの方向及び角度とに応じた
出力を出す操作量検出部とからなることを特徴とする請
求項１記載の自律移動ロボット。
【請求項３】操作検出部は、操作者の操作が加えられ
るハンドル部と、ハンドル部に加えられた少なくとも２
軸方向の力を検出する操作量検出部とからなることを特
徴とする請求項１記載の自律移動ロボット。
【請求項４】操作検出部は、方向指示用の複数個のス
イッチであることを特徴とする請求項１記載の自律移動
ロボット。
【請求項５】操作検出部は、操作者の手の動きを捕ら
える光学的手段であることを特徴とする請求項１記載の
自律移動ロボット。
【請求項６】操作検出部は、マイクと、このマイクで
捕らえた操作者の音声の内容を認識する音声認識手段か
らなることを特徴とする請求項１記載の自律移動ロボッ
ト。
【請求項７】制御部は、操作検出部が検出する操作量
が予め定めた上限値を越える時、移動や姿勢変化を停止
させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に
記載の自律移動ロボット。
【請求項８】制御部は、操作検出部に操作者が与えた
操作量に応じた移動や姿勢変化を操作検出部に対する操
作入力の終了後に行わせるものであることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかの項に記載の自律移動ロボッ
ト。
【請求項９】制御部は、操作検出部に操作者が操作を
行った時間に応じた移動や姿勢変化を操作検出部に対す
る操作入力の終了後に行わせるものであることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかの項に記載の自律移動ロボ
ット。
【請求項１０】制御部は、操作検出部からの操作入力
に基づく移動や姿勢変化の動作中に、記憶している環境
地図と比較してその動作の安全性の判定を行い、危険で
あるとの判定結果により操作入力に基づく移動や姿勢変
化を中止させるものであることを特徴とする請求項１〜
４または８〜９のいずれかの項に記載の自律移動ロボッ
ト。
【請求項１１】周辺の障害物を検出するセンサを備え
ており、制御部は、操作検出部からの操作入力に基づく
移動や姿勢変化の動作中に、センサの検出結果との比較
を行って、その動作の安全性の判定を行い、危険である
との判定結果により操作入力に基づく移動や姿勢変化を
中止させるものであることを特徴とする請求項１〜４ま
たは８〜９のいずれかの項に記載の自律移動ロボット。
【請求項１２】制御部は、操作検出部からの操作入力
と、記憶している環境地図とを比較して操作入力に基づ
く動作の安全性の判定を行い、危険であるとの判定結果
により操作入力を無視するものであることを特徴とする
請求項１〜４または８〜９のいずれかの項に記載の自律
移動ロボット。
【請求項１３】周辺の障害物を検出するセンサを備え
ており、制御部は、操作検出部からの操作入力とセンサ
の検出結果との比較を行って操作入力に基づく動作の安
全性の判定を行い、危険であるとの判定結果により操作
入力を無視するものであることを特徴とする請求項１〜
４または８〜９のいずれかの項に記載の自律移動ロボッ
ト。
【請求項１４】制御部は、操作検出部に加えられた操
作入力が所定時間以上継続する時のみ、上記操作入力に
基づく移動や姿勢変化を行わせるものであることを特徴
とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の自律移動ロ
ボット。
【請求項１５】制御部は、予めプログラムされた目的
地への自律走行中に操作検出部への操作入力がなされた
時、操作入力に基づく動作を割り込み実行するものであ
ることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの項に記
載の自律移動ロボット。
【請求項１６】制御部は、動作モード切替スイッチを
備えており、該動作モード切替スイッチによる操作検出
部の出力有効モードに際してのみ、操作検出部への操作
入力に基づく動作を行わせるものであることを特徴とす
る請求項１〜１４のいずれかの項に記載の自律移動ロボ
ット。