JP2005025501A - 自走式機器およびそのプログラム - Google Patents

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Keiko Noda
桂子 野田
Hideji Abe
秀二 安倍
Yumiko Hara
由美子 原
Tetsuya Koda
哲也 甲田
Hirotsugu Kamiya
洋次 上谷
Hiroaki Kako
裕章 加来
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】自走式機器において、学習結果が目標点までの到達だけに用いられ、危険物のある領域でも毎回走行速度が速すぎて回避できずにぶつかる場合があるという課題を有していた。
【解決手段】駆動輪(走行手段)1と、走行制御手段2と、環境情報入力手段3と、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段5と、走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段9と、前記環境マップ学習手段9による学習結果により最高走行速度を決定する最高速度決定手段10を備え、各座標を決定された最高速度以下で走行することで、学習結果を活かして、危険物に対して直ぐに停止でき、危険を最適に回避しながら走行することができる自走式機器が提供できるようになる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間の介助なしに自立して走行する自走式機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の自走式機器は、環境マップ作成タスク、1つの部分目標を介してセンサで目標方向へ移動するタスク、誤差監視タスク等のタスクに実際の目標到達までの走行でボーナスやペナルティで重み付けして最大利得を得る、ないし最小の損失を有するルートを選択して走行するというように、学習した結果を目標への最適経路探索に用いるものであった(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特表平10−501908号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、学習結果が目標点までの到達だけに用いられ、学習の成果がその目標点までの走行を障害物や高温物等から安全に回避したものにすることに活かされないために、危険物のある領域でも毎回走行速度が速すぎて回避できずにぶつかる場合があるという課題を有していた。
【0005】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、学習結果を用いて、危険を最適に回避しながら走行することができる自走式機器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明は、走行手段と、走行手段を制御するための走行制御手段と、周囲の環境情報を入力するための環境情報入力手段と、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段と、走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段と、前記環境マップ学習手段による学習結果により最高走行速度を決定する最高速度決定手段とを備え、前記走行制御手段は、各座標を前記最高速度決定手段で決定された速度以下で走行するよう制御する自走式機器としたものである。
【0007】
これによって、学習結果を用いて、予めわかっている危険領域では走行の最高速度を落とすことで、危険物に対してすぐ停止でき、危険を最適に回避しながら走行し、危険領域にとどまることを避けることができる自走式機器を提供できるようになる。
【0008】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、走行手段と、走行手段を制御するための走行制御手段と、周囲の環境情報を入力するための環境情報入力手段と、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段と、走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段と、前記環境マップ学習手段による学習結果により最高走行速度を決定する最高速度決定手段とを備え、前記走行制御手段は、各座標を前記最高速度決定手段で決定された速度以下で走行するよう制御することにより、学習結果を用いて、予めわかっている危険領域では走行の最高速度を落とすことで、学習結果を用いて、危険物に対してすぐ停止でき、危険を最適に回避しながら走行することができる。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の自走式機器に加えて最高速度補正手段を備え、前記最高速度補正手段は、現在走行中の座標の最高速度を、直前に走行していた座標の最高速度と次に走行すべき座標の最高速度に応じて補正を行い、走行制御手段は、前記最高速度補正手段が補正した最高速度以下で走行するよう制御することにより、連続する座標毎の最高速度にデコボコが出てもスムースな走行速度の加速や減速ができる。
【0010】
請求項3に記載の発明は、走行手段と、走行手段を制御するための走行制御手段と、周囲の環境情報を入力するための環境情報入力手段と、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段と、走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段と、前記環境マップ学習手段による学習結果により前記環境情報入力手段で入力される値の減速開始すべき閾値を決定する減速開始閾値決定手段とを備え、前記走行制御手段は、各座標を少なくとも前記減速開始閾値決定手段で決定された減速開始閾値で通常の走行速度からの減速を開始するよう制御することにより、学習結果を用いて、予めわかっている危険領域では減速開始を早めに行って、危険物に対してすぐ停止でき、危険を最適に回避しながら走行することができる。
【0011】
請求項4に記載の発明は、走行手段と、走行手段を制御するための走行制御手段と、周囲の環境情報を入力するための環境情報入力手段と、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段と、走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段と、前記環境マップ学習手段による学習結果により座標毎の走行終了の可否を決定する走行終了可否決定手段とを備え、前記走行制御手段は、前記走行終了可否決定手段で走行終了不可と決定された座標では走行終了させないことにより、学習結果を用いて、予めわかっている危険領域では走行終了しないことで、危険領域にとどまることを避けることができる。
【0012】
請求項5に記載の発明は、特に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の環境情報入力手段として障害物検知手段を備え、環境マップ学習手段は障害物の有無を学習することにより、学習結果を用いて、予めわかっている障害物領域に対して走行の最高速度を落としたり、減速開始を早めに行うことで、障害物に対してすぐ停止でき、自分自身も障害物に当たって損傷を被ることもなく、障害物にも損傷を与えることもなく走行することができ、障害物の多い場所で走行停止して走行終了後に入っていきた人間等に危害を加えることを避けることができる。
【0013】
請求項6に記載の発明は、特に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の環境情報入力手段として温度検知手段を備え、環境マップ学習手段は温度レベルを学習することにより、学習結果を用いて、予めわかっている温度レベルに合わせて走行の最高速度を落としたり、減速開始を早めに行うことで、高温危険物や人体や動物に対してすぐ停止でき、自分自身も高温危険物により発火等の損傷を被ることもなく、人体や動物に危害を加えることもなく走行することができ、高温危険物や人体や動物がいる可能性の高い場所で走行停止して走行終了後に入っていきた人間等に危害を加えることを避けることができる。
【0014】
請求項7に記載の発明は、特に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の環境情報入力手段として段差検知手段を備え、環境マップ学習手段は段差の有無を学習することにより、学習結果を用いて、予めわかっている段差の有無に合わせて走行の最高速度を落としたり、減速開始を早めに行うことで、危険な段差ですぐ停止でき、段差で転落して自分自身も損傷を被ることもなく、転落して人体や家具や建具等に危害や損傷を与えることもなく走行することができ、段差のある場所で走行停止して転落する危険を避けることができる。
【0015】
請求項8に記載の発明は、特に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の走行制御手段は、環境情報入力手段の入力値と変化量から急停止と判断した時には走行手段を急停止させ、環境マップ学習手段は前記走行制御手段が急停止制御した頻度を学習することにより、学習結果を用いて、予めわかっている急停止の多い領域で走行の最高速度を落としたり、減速開始を早めに行うことで、行き来する人や動物等に危害を加えないようゆっくり走行し、できるだけ急停止を避けてスムースな走行を行い、急停止の多い危険な場所では走行停止しない安全な自走式機器とすることができる。
【0016】
請求項9に記載の発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載の発明に加えて、調整手段を備え、前記調整手段は、環境マップ学習手段が複数の項目について学習を行い最高速度決定手段または減速開始閾値決定手段または走行終了可否決定手段が下した決定の調整を行い、安全方向に最終決定することにより、学習結果を用いて、危険領域を総合的に判断して、予めわかっている予めわかっている危険領域では走行の最高速度を落としたり、減速開始を早めに行ったり、危険領域で走行終了しないことで、危険物に対してすぐ停止でき、危険を最適に回避しながら走行し、危険領域にとどまることを避けることができる。
【0017】
請求項10に記載した発明は、コンピュータを請求項1〜9のいずれか1項記載の自走式機器の全てもしくは一部として機能させるためのプログラムとする構成として、コンピュータを請求項1〜9のいずれか1項記載の自走式機器の全てもしくは一部として機能させることで、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走式機器の全てもしくは一部を容易に実現することができる。
【0018】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0019】
(実施例1)
図1は本発明の第1の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。1は走行手段である駆動輪、2は駆動輪1を制御するための走行制御手段、3は周囲の環境情報を入力するための環境情報入力手段(本実施例では、振動検知手段4)、5は走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段で、走行方向検出部6と走行距離検出部7の出力から座標演算部8で走行座標を演算するものである。走行座標検知手段5では、走行開始位置を原点とし、所定範囲の幅(本実施例では、本体の縦、横幅)を持ったセルで座標位置を検知するものとする。9は走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段、10は環境マップ学習手段9の学習結果に応じて最高走行速度を決定する最高速度決定手段、11は最高速度決定手段10で決定された最高速度をセル毎に記憶するための最高速度記憶手段である。
【0020】
また、図2は本実施例の環境マップ学習手段9の学習結果と最高速度決定手段10での決定内容との対応表である。
【0021】
以下、本実施例の動作について図1および図2を用いて説明する。まず、走行制御手段2は、環境情報入力手段3である振動検知手段4で走行中の振動を検知しながら、走行座標検知手段5で走行中のセルを検知して走行範囲を走行する。走行の際、環境マップ学習手段9では、振動検知手段4で検知した振動値を予め定められた1〜5の5段階のレベル(最大をレベル5)に分け、セル毎にそのセルを走行中の平均振動レベルを算出し、平均振動レベルの最新の5回分の移動平均をとって四捨五入して学習する。5回以上走行したセルは学習完了とする。
【0022】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していれば、学習した振動レベルに応じて最高速度決定手段10が最高速度を0〜3の4レベル(最速をレベル3とし、例えばレベル3を30cm/秒、レベル2を20cm/秒、レベル1を10cm/秒、レベル0は走行不可とする)に決定する。即ち、環境マップ学習手段9で学習した振動レベルが1であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル上げるよう決定する。例えば従来がレベル1ならレベル2へと1レベル上げ、既にレベル3ならレベル3を保持するよう決定する。
【0023】
また、環境マップ学習手段9で学習した振動レベルが2であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを保持するよう決定する。さらに、環境マップ学習手段9で学習した振動レベルが3または4であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル下げるよう決定する。例えば従来がレベル3ならレベル2へと1レベル下げ、既にレベル1ならレベル1を保持するよう決定する。環境マップ学習手段9で学習した振動レベルが5であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルとは無関係にレベル0とし走行不可とする。
【0024】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していなければ、最高速度決定手段10は無条件にレベル2に決定する。
【0025】
いずれの場合も、更新された最高速度のレベルは、最高速度記憶手段11に記憶される。
【0026】
走行制御手段2は、最高速度記憶手段11に記憶された走行中のセルの最高速度以下で駆動輪1を制御して走行させる。
【0027】
尚、本実施例では、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段5を、走行方向検出部6と走行距離検出部7の出力から座標演算部8で走行座標を演算するものとしたが、GPSを用いてもかまわない。また、本実施例では、環境マップ学習手段9で学習するレベルを5段階、最高速度決定手段10で決定する最高レベルを4段階としたが、各々任意の段階としてもかまわないし、各々レベルでなく絶対値としてもかまわない。
【0028】
以上のように本実施例によれば、学習結果を用いて、予めわかっている例えば起伏の激しい振動の多い危険領域では走行の最高速度を落とすことで、危険物に対してすぐ停止でき、危険を最適に回避しながら走行することができる。
【0029】
(実施例2)
図3は、本発明の第2の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。図1の構成に加えて、最高速度補正手段12を備えている。また、図4は本実施例の最高速度決定手段10の決定に従い最高速度記憶手段11に記憶された最高速度レベルと最高速度補正手段12により補正された後の最高速度レベルとの対応表で、走行順のセルについて並べて示している。例えば、現在走行中のセルが走行順1のセルの場合、13は現在走行中のセルの最高速度、14は直前に走行していたセルの最高速度、15は次に走行すべきセルの最高速度、16は補正後のセルの最高速度を示している。但し、走行開始セルは、最高速度決定手段10の決定に従い最高速度記憶手段11に記憶されたレベルとは無関係にレベル0とみなすものとする。
【0030】
以下、本実施例の動作について図3および図4を用いて説明する。環境マップ学習手段9で学習を行い、最高速度決定手段10で最高速度レベルを決定し、最高速度記憶手段11に記憶するまでの動作は、実施例1と同様である。
【0031】
最高速度補正手段12は、現在走行中のセルの最高速度が、直前に走行していたセルの最高速度と次に走行すべきセルの最高速度に等しいまたはその両者の間である場合は、最高速度の補正を行わない。現在走行中のセルの最高速度が、直前に走行していたセルの最高速度と次に走行すべきセルの最高速度の両者の間でない場合は、両者のいずれかに等しいかまたは両者の間のレベルに補正する。
【0032】
即ち、例えば図4において、現在走行中のセルが走行順1のセルの場合、現在走行中のセルの最高速度13はレベル3、直前に走行していたセルの最高速度はレベル0、次に走行すべきセルの最高速度はレベル1、補正後のセルの最高速度16はレベル1となる。以下、図4のとおりに補正を行うものである。
【0033】
以上のように本実施例によれば、連続する座標毎の最高速度にデコボコが出てもスムースな走行速度の加速や減速ができる。
【0034】
(実施例3)
図5は、本発明の第3の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。図1の構成の1〜9までの構成に加えて、減速開始閾値決定手段17を備えている。
【0035】
また、図6は本実施例の環境マップ学習手段9の学習結果と減速開始閾値決定手段17での決定内容との対応表である。
【0036】
以下、本実施例の動作について、図5および図6を用いて説明する。走行制御手段2が、環境情報入力手段3である振動検知手段4で走行中の振動を検知しながら、走行座標検知手段5で走行中のセルを検知して走行範囲を走行し、環境マップ学習手段9で、振動検知手段4で検知した振動値を予め定められた1〜5の5段階のレベル(最大をレベル5)に分け、セル毎にそのセルを走行中の平均レベルを算出し、平均レベルの最新の5回分の移動平均をとって四捨五入して学習するまでの動作は、実施例1と同様である。
【0037】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していれば、学習した振動レベルに応じて減速開始閾値決定手段17が減速開始閾値レベルを1〜5の5レベル(レベルは環境マップ学習手段9で学習する振動レベルと同じ)に決定する。即ち、環境マップ学習手段9で学習した振動レベルが1〜3であれば、減速開始閾値決定手段17は、走行中に常時、振動検知手段4から入力されるレベルが3以上になれば減速を開始するよう決定する。また、環境マップ学習手段9で学習した振動レベルが4または5であれば、減速開始閾値決定手段17は、走行中に常時、振動検知手段4から入力されるレベルが2以上になれば減速を開始するよう決定する。
【0038】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していなければ、減速開始閾値決定手段17は、無条件にレベル3に決定する。
【0039】
尚、本実施例では、減速開始閾値決定手段17が決定するのは振動レベルとしたが、振動の絶対値としてもかまわない。
【0040】
以上のように本実施例によれば、学習結果を用いて、予めわかっている危険領域では減速開始を早めに行って、危険物に対してすぐ停止でき、危険を最適に回避しながら走行することができる。
【0041】
(実施例4)
図7は、本発明の第4の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。図4の構成の減速開始閾値決定手段17に替えて、走行終了可否決定手段18を備えている。図8は、本実施例の環境マップ学習手段9の学習結果と走行終了可否決定手段18での決定内容との対応表である。
【0042】
以下、本実施例の動作について、図7および図8を用いて説明する。走行制御手段2が、環境情報入力手段3である振動検知手段4で走行中の振動を検知しながら、走行座標検知手段5で走行中のセルを検知して走行範囲を走行し、環境マップ学習手段9で、振動検知手段4で検知した振動値を予め定められた1〜5の5段階のレベル(最大をレベル5)に分け、セル毎にそのセルを走行中の平均レベルを算出し、平均レベルの最新の5回分の移動平均をとって四捨五入して学習するまでの動作は、実施例1と同様である。
【0043】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していれば、学習した振動レベルに応じて走行終了可否決定手段18が走行可否を決定する。即ち、環境マップ学習手段9で学習した振動レベルが3以下であれば、走行終了可否決定手段18は、そのセルを走行終了可とし、環境マップ学習手段9で学習した振動レベルが4以上であれば、走行終了可否決定手段18は、そのセルを走行終了不可と決定する。
【0044】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していなければ、走行終了可否決定手段18は、無条件に走行終了可と決定する。
【0045】
走行制御手段2は、走行中のセルが、走行終了可否決定手段18が走行終了可としたセルであれば、走行終了することができるが、走行中のセルが、走行終了可否決定手段18が走行終了不可としたセルであれば、走行終了可と決定されたセルまで走行後に走行を終了させることができる。
【0046】
以上のように本実施例によれば、学習結果を用いて、予めわかっている危険領域では走行終了しないことで、危険領域にとどまることを避けることができる。
【0047】
(実施例5)
図9は、本発明の第5の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。図1の構成の振動検知手段4に替えて、障害物検知手段19を備えている。また、環境マップ学習手段9の学習結果と最高速度決定手段10での決定内容との対応表は、実施例1同様の図2である。
【0048】
以下、本実施例の動作について図9および図2を用いて説明する。まず、走行制御手段2は、環境情報入力手段3である障害物検知手段19で障害物を検知しながら、走行座標検知手段5で走行中のセルを検知して走行範囲を走行する。走行の際、環境マップ学習手段9では、セル毎に最新の5回分について走行中に障害物を検出した回数の割合を算出し、その割合が20%未満をレベル1、20%以上40%未満をレベル2、40%以上60%未満をレベル3、60%以上80%未満をレベル4、80%以上をレベル5として学習する。5回以上走行したセルは学習完了とする。
【0049】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していれば、学習した障害物レベルに応じて最高速度決定手段10が最高速度を0〜3の4レベル(最速をレベル3とし、例えばレベル3を30cm/秒、レベル2を20cm/秒、レベル1を10cm/秒、レベル0は走行不可とする)に決定する。即ち、環境マップ学習手段9で学習した障害物レベルが1であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル上げるよう決定する。例えば従来がレベル1ならレベル2へと1レベル上げ、既にレベル3ならレベル3を保持するよう決定する。
【0050】
また、環境マップ学習手段9で学習した障害物レベルが2であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを保持するよう決定する。
【0051】
さらに、環境マップ学習手段9で学習した障害物レベルが3または4であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル下げるよう決定する。例えば従来がレベル3ならレベル2へと1レベル下げ、既にレベル1ならレベル1を保持するよう決定する。環境マップ学習手段9で学習した障害物レベルが5であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルとは無関係にレベル0とし走行不可とする。
【0052】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していなければ、最高速度決定手段10は無条件にレベル2に決定する。
【0053】
いずれの場合も、更新された最高速度のレベルは、最高速度記憶手段11に記憶される。
【0054】
走行制御手段2は、最高速度記憶手段11に記憶された走行中のセルの最高速度以下で駆動輪1を制御して走行させる。
【0055】
以上のように本実施例によれば、学習結果を用いて、予めわかっている障害物領域に対して走行の最高速度を落とすことで、障害物に対してすぐ停止でき、自分自身も障害物に当たって損傷を被ることもなく、障害物にも損傷を与えることもなく走行することができる。
【0056】
(実施例6)
図10は、本発明の第6の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。図1の構成の振動検知手段4に替えて、温度検知手段20を備えている。また、図11は、本実施例における環境マップ学習手段9の学習結果と最高速度決定手段10での決定内容との対応表である。
【0057】
以下、本実施例の動作について図10および図11を用いて説明する。まず、走行制御手段2は、環境情報入力手段3である温度検知手段20で周囲の温度を検知しながら、走行座標検知手段5で走行中のセルを検知して走行範囲を走行する。走行の際、環境マップ学習手段9では、温度検知手段20で検知した温度値を予め定められた1〜5の5段階のレベル(最高をレベル5とし、例えば0℃未満をレベル1、0℃以上25℃未満をレベル2、25℃以上40℃未満をレベル3、40℃以上60℃未満をレベル4、60℃以上をレベル5)に分け、セル毎にそのセルを走行中の平均温度レベルを算出し、平均温度レベルの最新の5回分の移動平均をとって四捨五入して学習する。5回以上走行したセルは学習完了とする。
【0058】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していれば、学習した温度レベルに応じて最高速度決定手段10が最高速度を0〜3の4レベル(最速をレベル3とし、例えばレベル3を30cm/秒、レベル2を20cm/秒、レベル1を10cm/秒、レベル0は走行不可とする)に決定する。即ち、環境マップ学習手段9で学習した温度レベルが2であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル上げるよう決定する。例えば従来がレベル1ならレベル2へと1レベル上げ、既にレベル3ならレベル3を保持するよう決定する。
【0059】
また、環境マップ学習手段9で学習した温度レベルが3であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを保持するよう決定する。さらに、環境マップ学習手段9で学習した温度レベルが1または4であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル下げるよう決定する。例えば従来がレベル3ならレベル2へと1レベル下げ、既にレベル1ならレベル1を保持するよう決定する。環境マップ学習手段9で学習した温度レベルが5であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルとは無関係にレベル0とし走行不可とする。
【0060】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していなければ、最高速度決定手段10は無条件にレベル2に決定する。
【0061】
いずれの場合も、更新された最高速度のレベルは、最高速度記憶手段11に記憶される。
【0062】
走行制御手段2は、最高速度記憶手段11に記憶された走行中のセルの最高速度以下で駆動輪1を制御して走行させる。
【0063】
以上のように本実施例によれば、学習結果を用いて、予めわかっている温度レベルに合わせて走行の最高速度を落とすことで、高温危険物や人体や動物に対してすぐ停止でき、自分自身も高温危険物により発火等の損傷を被ることもなく、人体や動物に危害を加えることもなく走行することができる。
【0064】
(実施例7)
図12は、本発明の第7の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。図1の構成の振動検知手段4に替えて、所定値(本実施例では5cm)以上の段差を検知する段差検知手段21を備えている。また、環境マップ学習手段9の学習結果と最高速度決定手段10での決定内容との対応表は、実施例1同様の図2である。
【0065】
以下、本実施例の動作について図12および図2を用いて説明する。まず、走行制御手段2は、環境情報入力手段3である段差検知手段21で段差を検知しながら、走行座標検知手段5で走行中のセルを検知して走行範囲を走行する。走行の際、環境マップ学習手段9では、セル毎に最新の5回分について走行中に段差を検出した回数の割合を算出し、その割合が20%未満をレベル1、20%以上40%未満をレベル2、40%以上60%未満をレベル3、60%以上80%未満をレベル4、80%以上をレベル5として学習する。5回以上走行したセルは学習完了とする。
【0066】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していれば、学習した段差レベルに応じて最高速度決定手段10が最高速度を0〜3の4レベル(最速をレベル3とし、例えばレベル3を30cm/秒、レベル2を20cm/秒、レベル1を10cm/秒、レベル0は走行不可とする)に決定する。即ち、環境マップ学習手段9で学習した段差レベルが1であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル上げるよう決定する。例えば従来がレベル1ならレベル2へと1レベル上げ、既にレベル3ならレベル3を保持するよう決定する。
【0067】
また、環境マップ学習手段9で学習した段差レベルが2であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを保持するよう決定する。
【0068】
さらに、環境マップ学習手段9で学習した段差レベルが3または4であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル下げるよう決定する。例えば従来がレベル3ならレベル2へと1レベル下げ、既にレベル1ならレベル1を保持するよう決定する。環境マップ学習手段9で学習した段差レベルが5であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルとは無関係にレベル0とし走行不可とする。
【0069】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していなければ、最高速度決定手段10は無条件にレベル2に決定する。
【0070】
いずれの場合も、更新された最高速度のレベルは、最高速度記憶手段11に記憶される。
【0071】
走行制御手段2は、最高速度記憶手段11に記憶された走行中のセルの最高速度以下で駆動輪1を制御して走行させる。
【0072】
以上のように本実施例によれば、危険な段差ですぐ停止でき、段差で転落して自分自身も損傷を被ることもなく、転落して人体や家具や建具等に危害や損傷を与えることもなく走行することができる。
【0073】
(実施例8)
図13は本実施例の第8の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。図9の構成に加えて、急停止検知手段22を備えている。また、障害物検知手段19は、測距センサとした。さらに、環境マップ学習手段9の学習結果と最高速度決定手段10での決定内容との対応表は、実施例1同様の図2である。
【0074】
以下、本実施例の動作について図12および図2を用いて説明する。まず、走行制御手段2は、環境情報入力手段3である障害物検知手段21で障害物を検知しながら、走行座標検知手段5で走行中のセルを検知して走行範囲を走行する。走行中に、常時障害物検知手段19で検知している距離が10cm以下で直前の検知した値が20cm以上であった時、走行制御手段2は、駆動輪1を急停止させる。急停止後は、走行制御手段2は、障害物を回避するように走行させる。急停止検知手段22は、走行制御手段2が急停止したことを検知する。
【0075】
環境マップ学習手段9では、セル毎に最新の5回分について走行中に急停止を検出した回数の割合を算出し、その割合が20%未満をレベル1、20%以上40%未満をレベル2、40%以上60%未満をレベル3、60%以上80%未満をレベル4、80%以上をレベル5として学習する。5回以上走行したセルは学習完了とする。
【0076】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していれば、学習した急停止レベルに応じて最高速度決定手段10が最高速度を0〜3の4レベル(最速をレベル3とし、例えばレベル3を30cm/秒、レベル2を20cm/秒、レベル1を10cm/秒、レベル0は走行不可とする)に決定する。即ち、環境マップ学習手段9で学習した急停止レベルが1であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル上げるよう決定する。例えば従来がレベル1ならレベル2へと1レベル上げ、既にレベル3ならレベル3を保持するよう決定する。
【0077】
また、環境マップ学習手段9で学習した急停止レベルが2であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを保持するよう決定する。
【0078】
さらに、環境マップ学習手段9で学習した急停止レベルが3または4であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルを1レベル下げるよう決定する。例えば従来がレベル3ならレベル2へと1レベル下げ、既にレベル1ならレベル1を保持するよう決定する。環境マップ学習手段9で学習した急停止レベルが5であれば、最高速度決定手段10は最高速度記憶手段11に記憶されている最高速度のレベルとは無関係にレベル0とし走行不可とする。
【0079】
走行中のセルについて、環境マップ学習手段9で学習完了していなければ、最高速度決定手段10は無条件にレベル2に決定する。
【0080】
いずれの場合も、更新された最高速度のレベルは、最高速度記憶手段11に記憶される。
【0081】
走行制御手段2は、最高速度記憶手段11に記憶された走行中のセルの最高速度以下で駆動輪1を制御して走行させる。
【0082】
以上のように本実施例によれば、行き来する人や動物等に危害を加えないようゆっくり走行し、できるだけ急停止を避けてスムースな走行を行うことができる。
【0083】
(実施例9)
図14は、本発明の第9の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。4は振動検知手段、19は障害物検知手段、20は温度検知手段、21は段差検知手段、22は急停止検知手段、23は調整手段である。
【0084】
また、振動検知手段4について下される最高速度決定内容は図2と同様で、障害物検知手段19について下される最高速度決定内容は図2と同様で、温度検知手段20について下される最高速度決定内容は図11と同様で、段差検知手段21について下される最高速度決定内容は図2と同様で、急停止検知手段22について下される最高速度決定内容は図2と同様である。
【0085】
以下、本実施例の動作について説明する。振動検知手段4、障害物検知手段19、温度検知手段20、段差検知手段21、急停止検知手段22の各々について、環境環境マップ学習手段9で学習を行い、最高速度決定手段10で最高速度レベルを決定するまでの動作は、実施例1、実施例5、実施例6、実施例7、実施例8と同様である。
【0086】
調整手段23は、まず、最高速度決定手段10で最高速度レベルを下げると決定したものが1つでもあれば、最高速度レベルを下げるよう調整する。最高速度決定手段10で全て最高速度レベルを上げると決定した場合は、最高速度レベルを上げるよう調整する。いずれでもない場合は、最高速度レベルを保持するよう調整する。セルの走行に当たっては実施例2同様、最高速度補正手段12が最高速度の補正を行う。
【0087】
以上のように本実施例によれば、学習結果を用いて、危険領域を総合的に判断して、予めわかっている予めわかっている危険領域では走行の最高速度を落とすことで、危険物に対してすぐ停止でき、危険を最適に回避しながら走行することができる。
【0088】
(実施例10)
次に本発明の第10の実施例について図14を用いて説明する。本実施例は、コンピュータを、自走式機器の全てもしくは一部として機能させるためのプログラムとする構成として、コンピュータを全てもしくは一部として機能させるものである。
【0089】
以上のように本実施例によれば、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走式機器の全てもしくは一部を容易に実現することができる。
【0090】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、学習結果を用いて、危険物に対してすぐ停止でき、危険物に対して回避が容易で、自分自身も損傷を被ることもなく、危険物に対しても危害や損傷を与えることもなく安全な走行ができる自走式機器の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【図2】同、第1の実施例、第5の実施例、第7の実施例、第8の実施例、第9の実施例における環境マップ学習手段9の学習結果と最高速度決定手段10での決定内容との対応表を示す図
【図3】同、第2の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【図4】同、第2の実施例における最高速度記憶手段11に記憶された最高速度レベルと最高速度補正手段12により補正された後の最高速度レベルとの対応表を示す図
【図5】同、第3の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【図6】同、第3の実施例における環境マップ学習手段9の学習結果と減速開始閾値決定手段17での決定内容との対応表を示す図
【図7】同、第4の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【図8】同、第4の実施例における環境マップ学習手段9の学習結果と走行終了可否決定手段18での決定内容との対応表を示す図
【図9】同、第5の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【図10】同、第6の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【図11】同、第6の実施例、第9の実施例における環境マップ学習手段9の学習結果と最高速度決定手段10での決定内容との対応表を示す図
【図12】同、第7の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【図13】同、第8の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【図14】同、第9の実施例、第10の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 駆動輪(走行手段)
2 走行制御手段
3 環境情報入力手段
4 振動検知手段
5 走行座標検知手段
9 環境マップ学習手段
10 最高速度決定手段
12 最高速度補正手段
17 減速開始閾値決定手段
18 走行終了可否決定手段
19 障害物検知手段
20 温度検知手段
21 段差検知手段
22 急停止検知手段
23 調整手段

Claims (10)

  1. 走行手段と、走行手段を制御するための走行制御手段と、周囲の環境情報を入力するための環境情報入力手段と、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段と、走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段と、前記環境マップ学習手段による学習結果により最高走行速度を決定する最高速度決定手段とを備え、前記走行制御手段は、各座標を前記最高速度決定手段で決定された速度以下で走行するよう制御する自走式機器。
  2. 最高速度補正手段を備え、前記最高速度補正手段は、現在走行中の座標の最高速度を、直前に走行していた座標の最高速度と次に走行すべき座標の最高速度に応じて補正を行い、走行制御手段は、前記最高速度補正手段が補正した最高速度以下で走行するよう制御する請求項1記載の自走式機器。
  3. 走行手段と、走行手段を制御するための走行制御手段と、周囲の環境情報を入力するための環境情報入力手段と、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段と、走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段と、前記環境マップ学習手段による学習結果により前記環境情報入力手段で入力される値の減速開始すべき閾値を決定する減速開始閾値決定手段とを備え、前記走行制御手段は、各座標を少なくとも前記減速開始閾値決定手段で決定された減速開始閾値で通常の走行速度からの減速を開始するよう制御する自走式機器。
  4. 走行手段と、走行手段を制御するための走行制御手段と、周囲の環境情報を入力するための環境情報入力手段と、走行範囲内での座標を検知するための走行座標検知手段と、走行して収集した環境情報を座標毎に学習する環境マップ学習手段と、前記環境マップ学習手段による学習結果により座標毎の走行終了の可否を決定する走行終了可否決定手段とを備え、前記走行制御手段は、前記走行終了可否決定手段で走行終了不可と決定された座標では走行終了させない自走式機器。
  5. 環境情報入力手段として障害物検知手段を備え、環境マップ学習手段は障害物の有無を学習する請求項1〜4のいずれか1項記載の自走式機器。
  6. 環境情報入力手段として温度検知手段を備え、環境マップ学習手段は温度レベルを学習する請求項1〜4のいずれか1項記載の自走式機器。
  7. 環境情報入力手段として段差検知手段を備え、環境マップ学習手段は段差の有無を学習する請求項1〜4のいずれか1項記載の自走式機器。
  8. 走行制御手段は、環境情報入力手段の入力値と変化量から急停止と判断した時には走行手段を急停止させ、環境マップ学習手段は前記走行制御手段が急停止制御した頻度を学習する請求項1〜4のいずれか1項記載の自走式機器。
  9. 調整手段を備え、前記調整手段は、環境マップ学習手段が複数の項目について学習を行い最高速度決定手段または減速開始閾値決定手段または走行終了可否決定手段が下した決定の調整を行い、安全方向に最終決定する請求項1〜8のいずれか1項記載の自走式機器。
  10. コンピュータを請求項1〜9のいずれか1項記載の自走式機器の全てもしくは一部として機能させるためのプログラム。
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