JP2002528810A - 衝突に対して安全な自律的走行システム - Google Patents

衝突に対して安全な自律的走行システム

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Abstract

(57)【要約】 範囲マーク（３５ａ〜３５ｆ）が移動ユニット（１３）の走行範囲（９）内に配置される。これは捕捉範囲（１７）を有する空間走査装置（１５）を含んでおり、捕捉範囲内で移動ユニットの走行範囲（９）を走行方向（２５）に走査し、かつその中に位置している範囲マークを捕捉する。空間走査装置が第１の安全部分範囲（１８）内に位置している範囲マークをもはや捕捉しないとき、プログラム制御される制御装置（１４）が移動ユニットを停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、自己走行する移動ユニットを含む自律的な走行システムに関する。
このような自律的な走行システムは、例えば所謂運転者なしの輸送システムの形
態で種々の用途に使用される。この種の多くの応用例の１つとして清掃装置の輸
送が挙げられる。この種走行システムは、自律的な清掃ロボットとも呼ばれる。
【０００２】 従来の構成形式の走行システムは、例えば工場建屋内の、各走行範囲の床内に
収容された無接触の案内手段を有する。これらは走行システムの自己走行する移
動ユニットに対する、例えば磁気的な一種の電子的レール又は軌道としての役割
を果たす。
【０００３】 新しい構成形式の走行システムでは、移動ロボットとも呼ばれ、自己走行する
移動ユニットは、割り当てられた走行範囲内でほぼ自律的に一般にプログラム制
御される制御装置の案内の下に移動する。この制御装置は、少なくとも走行方向
において移動ユニットの前方に位置する捕捉範囲を、無接触の空間走査装置によ
り走査する。この空間走査装置は、パルスレーザスキャナ又は超音波センサシス
テムであってよい。制御装置は、例えば自律的な清掃ロボットの場合、一緒に案
内される清掃装置が予め定められた作業を実行できるように、全ての走行範囲を
可能な限り均等にカバーして移動ユニットを移動させる課題を有するナビゲーシ
ョンプログラムを実行する。
【０００４】 プログラム制御される制御装置は、一般にナビゲーションプログラムに追加し
て、捕捉範囲内で検出される対象物と移動ユニットとの衝突を回避するアルゴリ
ズムをも実行する。移動する対象物、例えば人間の場合、衝突回避のためのアル
ゴリズムは、移動する対象物が捕捉範囲を去るまで、移動ユニットを一時的に停
止させる。固定している対象物、例えば物体又は建物部分の際には、場合によっ
ては迂回も行う。
【０００５】 自律的な走行システムに対する別の、場合によっては監督官庁から要求される
安全機能では、自律的な走行システムの移動ユニットを全ての状況の下で衝突に
対して保護しなければならない。その際一般に、例えば正規のナビゲーションプ
ログラムの実行時に、誤り又は変則に基づいて移動ユニットがそもそも予定され
ていない位置に達するときに初めて衝突の危険が生ずる。
【０００６】 衝突保護のために走行システムは、割り当てられた走行範囲を構造的に制限す
るための追加的な構造的な措置、例えば格子又は通行止めを有し得る。しかしそ
の際には、このような機械的な制限は非常に費用がかかるだけでなく、多くの場
合に、例えば階段、段差、プラットホーム等のような潜在的な衝突範囲には実際
上の理由から設置不可能であるという問題が生ずる。
【０００７】 本発明の課題は、その少なくとも１つの移動ユニットが制御装置および無接触
の空間走査装置を備えている自律的な走行システムを、移動ユニットの衝突保護
が可能な限り最少の追加的な費用で可能であるように構成することである。
【０００８】 この課題は、請求項１に挙げた特徴を有する自律的な走行システムにより解決
される。
【０００９】 本発明による衝突に対して安全な自律的な走行システムは、走行範囲内に空間
的に分配して配置された範囲マークを含む。さらに、走行システムの少なくとも
１つの自己走行する移動ユニットは、空間走査装置が少なくとも走行方向におい
て移動ユニットの前に位置している走行範囲を走査し、かつ少なくともその中に
位置している範囲マークを捕捉する捕捉範囲を有する無接触の空間走査装置を含
む。さらに、走行システムの少なくとも１つの自己走行する移動ユニットが空間
走査装置と接続されており、かつ空間走査装置が、第１の安全部分範囲内に位置
している範囲マークをもはや捕捉しないときに、移動ユニットを停止させる、プ
ログラム制御形の制御装置を含む。
【００１０】 本発明によるシステムは、衝突に対する安全規範として、少なくとも１つの範
囲マークが捕捉範囲の第１の安全部分範囲内に位置し、かつ制御装置により検出
可能でなければならないことに基づく。この条件が満足されるならば、移動ユニ
ットは制御装置により、特に移動ユニットの形式に関係するナビゲーション法に
従い損傷することなく移動できる。従って本発明によるシステムは具象的に、移
動ユニットがそれにより決定される仮想的な限界に達したときに初めて能動的に
なる仮想的な光学的なロープと比較される。本発明による衝突保護は、こうして
一般に既に存在している、また制御装置に作用する他のナビゲーションおよび安
全プログラムとならんで追加的に使用できる。
【００１１】 このような構成は、衝突保護の追加的な機能を達成するために既存の自己走行
する移動ユニットに外部的、構造的な変更を行わなくてよいという別の利点を有
する。それどころか衝突保護の機能が、制御装置のプログラム技術的な適合によ
り実現可能である。これらの適合は、実際に簡単な方法でプログラム構成部分の
ローディングにより実行可能である。
【００１２】 さらに、一般にいずれにせよ通常のナビゲーションおよび／又は衝突回避の目
的で存在しており、かつプログラム制御される制御装置により相応に評価される
空間走査装置の捕捉範囲内に、追加的な相応に形成された安全部分範囲を定める
ことにより衝突保護を達成するのが特に有利である。その場合、制御装置のプロ
グラムは捕捉範囲のこの特別なセグメントを、特に衝突に対する移動ユニットの
安全の目的で評価する。
【００１３】 本発明の別の利点は、走行範囲内に空間的に分配配置された範囲マークが、特
に人に対して人工的な障害物とならないことにある。それどころかこれらは、例
えばいずれにせよ存在しているケース部分、例えば壁、柱、蓋等に既存の空間お
よび運動構造を損なうことなしに取付けられる。捕捉範囲およびその中に位置し
ている安全部分範囲の広がりの理由から、範囲マークは移動ユニットの潜在的な
衝突個所の直近に取付けてはならない。むしろこれらは安全部分範囲の最大の広
がりだけ、即ちほぼシステムの光学的なロープの長さだけ離されていなければな
らない。潜在的な衝突個所が例えば階段の踊り場であれば、人がそこを通行する
のを、本発明による走行システムの範囲マークが妨げることはない。
【００１４】 本発明の他の有利な実施例は従属請求項に含まれている。
【００１５】 以下、図示の実施例により本発明を一層詳細に説明する。
【００１６】 図１は、例として走行範囲９としての役割を果たすプラットホームを平面図で
示す。これは例えば自己走行する移動ユニット１３に対する、高められた走行レ
ベルを形成し、かつレール設備１により占められる、引下げられた衝突レベル１
１からプラットホーム縁５を介して隔てられている。これは潜在的な衝突範囲で
ある。本発明による自律的な走行システムは、自己走行する移動ユニット１３が
いかなる場合にもプラットホーム縁５を越えて走行しないようにする。図面の例
ではこうして移動ユニットの自己走行範囲が破線で示されており、またほぼ移動
ユニットの軌道中心を示す線３により境界を規定されている。
【００１７】 本発明に従い、図面中に５つの範囲マーク３５ａ〜３５ｆが例として走行範囲
９内に空間的に分布して配置されている。勿論、図示しない他の範囲マークを、
例えばリング状に閉じた配置の形態で空間的に分布させてもよい。図示の例では
案内マーク３５ａ〜３５ｆは例として線状に、同じく線状のプラットホーム縁５
に対し平行に両方向矢印７により示す近似的に等しい間隔で配置されている。
【００１８】 図示の例では、直線的に自己走行範囲９の境界３に沿って矢印２５の方向に移
動する自己走行移動ユニット１３は、捕捉範囲１７を持つ無接触の空間走査装置
１５を含んでいる。空間走査装置１５、好ましくは、パルスレーザスキャナは移
動ユニット１３の頭端に取付けられており、かつ特にデータバスを介して制御装
置１４と接続されている。捕捉範囲１７は、図示の例では楕円形の断面を持つ。
捕捉範囲１７内で少なくとも走行方向２５において移動ユニット１３の前方に位
置する走行範囲の部分は、空間走査装置１５により走査され、かつ例えばその中
に位置する範囲マーク３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを捕捉する。
【００１９】 本発明により、移動ユニット１３内のプログラム制御される制御装置１４によ
り捕捉範囲１７のただ１つの部分が衝突保護の目的で評価される。これは図面の
例では参照符号１８を付しており、また以下で第１の安全部分範囲と呼ぶ。第１
の安全部分範囲１８が移動ユニット１３の走行方向２５から近似的に両側方に向
いたそれぞれ右および左の捕捉ローブ１９および２１を有すると有利である。走
行方向に対し横方向の、両捕捉ローブの最大の広がりは符号３３を、また走行方
向の各個の捕捉ローブの最大の広がりは符号２９を付されている。
【００２０】 本発明により移動ユニット１３は、捕捉範囲１７の第１の安全部分範囲１８内
に位置する範囲マークを空間走査装置１５がもはや捕捉しないときに、制御装置
により停止される。移動ユニットの再始動がオペレータによる介入又は検査の後
に初めて可能となるように、移動ユニット１３が、範囲マーク３５ａ〜３５ｆの
少なくとも１つが捕捉されないとき、強制的に停止させるのがよい。
【００２１】 特に走行方向２５の第１の安全部分範囲１８における最大広がりは、衝突保護
の枠内での、本発明による走行システムの“光学的なロープ”の長さをほぼ決定
する。隣接する範囲マークの間隔７が移動ユニット１３の走行方向２５の、第１
の安全部分範囲１８の最大広がりよりも小さいことは有利である。図示の例では
隣接する範囲マーク３５ｃおよび３５ｄは、右側の捕捉ローブ１９のこの外側の
縁範囲２９内に位置しており、空間走査装置１５および制御装置１４により認識
される。同様な方法で、少なくとも２つの隣接する範囲マークが後側の縁範囲３
３において右又は左の捕捉ローブ内で認識される。
【００２２】 別の実施例により、範囲マークが移動ユニット１３の捕捉範囲１７のほぼ各々
の空間方向から検出可能であるように構成されおよび／又は取付け範囲マークを
保持するための保持体を有するのが有利である。このような保持体は、好ましく
は柱又は半球状に形作られ、かつ建物の天井又は保持部分に取付けられる。
【００２３】 範囲マークは、例えば保持体の外側に載せた箔の形態で構成するとよい。さら
に範囲マークの表面は、これらが移動ユニットの空間走査装置、例えばパルスレ
ーザスキャナおよび制御装置により、一般的にマークとして検出可能なだけでな
く、具体的に範囲マークとして検出可能であるように構成するとよい。これに伴
い、これらのマークが走行システムにより自動的に、走行範囲内に衝突保護では
ない他の目的で配置された他のマークから区別される。
【００２４】 上に既に述べたように、空間走査装置１５の捕捉範囲１７内で別のセグメント
も定められ、また制御装置により他の目的で、例えば衝突回避のために評価され
る。図示の例では、捕捉範囲１７は移動ユニット１３の走行方向２５に近似的に
接して第２の安全部分範囲２３を含んでいる。その際、移動ユニット１３は制御
装置１４により、空間走査装置１５が第２の安全部分範囲１８内に位置する物体
を捕捉したとき、強制的に一時的に停止される。物体が離れた後に移動ユニット
は自動的に再び移動を開始する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による移動ユニットを示す平面図。
【符号の説明】
９ 走行範囲 １３ 移動ユニット １４ 制御装置 １５ 空間走査装置 １７ 捕捉範囲 １８ 第１の安全部分範囲 １９、２１ 捕捉ローブ ２３ 第２の安全部分範囲 ２５ 走行方向 ３５ａ〜３５ｆ 範囲マーク

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 衝突に対して安全な自律的走行システムにおいて、 ａ）走行範囲（９）内に空間的に分配して配置されている範囲マーク（３５ａ 〜３５ｆ）と、 ｂ）少なくとも１つの自己走行する移動ユニット（１３）であって、 ｂ１）空間走査装置（１５）が移動ユニット（１３）の少なくとも走行方 向（２５）の前方に位置する走行範囲を走査し、かつ少なくともその中に 位置する範囲マーク（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）を捕捉する捕捉範囲（１ ７）を持つ無接触の空間走査装置（１５）と、 ｂ２）空間走査装置（１５）と接続されており、かつ空間走査装置（１５ ）が、第１の安全部分範囲（１８）内に位置する範囲マークをもは や捕捉しないときに、移動ユニット（１３）を停止させるプログラ ム制御形の制御装置（１４）と を含んでいる移動ユニット（１３）と を有することを特徴とする衝突に対して安全な自律的走行システム。
  2. 【請求項２】少なくとも１つの範囲マーク（３５ａ〜３５ｆ）が捕捉されな
    い際には、制御装置（１４）が移動ユニット（１３）を強制的に最終的に停止さ
    せることを特徴とする請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 第１の安全部分範囲（１８）が移動ユニット（１３）の走行
    方向（２５）から近似的に両側方に向けられたそれぞれ右および左の捕捉ローブ
    （１９、２１）を有することを特徴とする請求項１又は２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 隣接する範囲マーク（３５ｃ〜３５ｄ）の間隔（７）が特に
    近似的に移動ユニット（１３）の走行方向（２５）の第１の安全部分範囲（１８
    ）の最大の広がり（２９、３３）よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし
    ３の１つに記載のシステム。
  5. 【請求項５】 範囲マークが移動ユニット（１３）の捕捉範囲（１７）のほ
    ぼ各々の空間方向から検出可能であるように構成されおよび／又は取付けられて
    いる範囲マーク（３５ａ〜３５ｆ）を保持するための保持体を有することを特徴
    とする請求項１ないし４の１つに記載のシステム。
  6. 【請求項６】 ａ）捕捉範囲（１７）が移動ユニット（１３）の走行方向（２５）に近似的に接 して第２の安全部分範囲（２３）を有し、かつ ｂ）空間走査装置（１５）が第２の安全部分範囲（２３）内に位置している物体 を捕捉するとき、制御装置（１４）が移動ユニット（１３）を強制的に一時 的に停止させる ことを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載のシステム。
JP2000578707A 1998-10-23 1999-10-11 衝突に対して安全な自律的走行システム Withdrawn JP2002528810A (ja)

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