JP2006107475A - 移動ロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 移動可能なロボット本体部の自己位置を計測し、本体部の移動範囲の地図情報を地図データベースに格納し、自己位置情報と地図情報に基づいて地図情報上に設定されかつ本体部の移動に対して障害物となる障害物情報を検出可能な仮想センサの検出領域において障害物情報を抽出し、抽出された障害物情報に基づいて本体部が移動するための移動経路を算出する。
【選択図】図1A
Description
前記本体部の自己位置を計測する自己位置計測装置と、
前記本体部の移動範囲の地図情報を格納する地図データベースと、
前記自己位置計測装置により計測された自己位置情報と、前記地図データベースに格納された前記地図情報とに基づいて、前記地図情報上に設定されかつ前記本体部の移動に対して障害物となる障害物情報を検出可能な仮想センサの検出領域において前記障害物情報を抽出する障害物情報抽出部と、
前記障害物情報抽出部により抽出された前記障害物情報に基づいて、前記本体部が移動するための移動経路を算出する経路計算装置と、
を備える移動ロボットを提供する。
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
Do(ロボットの経路) =F([センサ情報])
例 :F([センサ情報]) =
Dt(目的地への移動成分)
+ G(回避ゲイン) * L1(障害物1までの距離)* D1(障害物1の方向)
+ G(回避ゲイン) * L2(障害物2までの距離)* D1(障害物2の方向)
+ ...
(障害物の数だけ続く)
なお、Do , Dt , D1, D2 ... はベクトルとする。
その差に比例ゲインを掛けた大きさを旋回速度成分とする。そうすることで、目的地の方向にロボット51が向くように方向の制御が行われる。また、直線速度成分は、以下のように算出することができる。まず、目的地との距離や障害物との距離に応じて進行速度を設定する。ここで、進行速度であるが、ロボットのモータが継続的に出しうる最大の回転速度時の速度を「最大速度」とすると、目的地付近や障害物が近い場合には、減速を始める距離をXdとして、例えば目的地や障害物の距離をxとすると、距離Xdの間に目的地や障害物が何も無ければその100%の速度を進行速度とする。距離Xdの間に目的地や障害物があれば以下の式で与えられるものとする。
[進行速度] = [最高速度] *( 1 − [減速ゲイン] * (Xd − x))
[直線速度成分] = [進行速度] * ( 1 − [旋回減速ゲイン] * | 旋回速度成分| )
[最大速度] = [車輪の半径] * [モータの継続最大回転数] * [ギア比]
[進行速度] = [最高速度] *( 1 − [減速ゲイン] * (Xd− x ) )
[直線速度成分] = [進行速度] * ( 1 − [旋回減速ゲイン] * | 旋回速度成分| )
ステップS12−1: 自己位置計測装置53によりロボット51の自己位置情報73を取得する。
ステップS12−2: 障害物検出センサ56により障害物の検出情報を取得する。
ステップS13−1: ステップS12で取得された自己位置情報73や障害物の検出情報、地図データベース52に格納された地図情報70を基に、必要であれば、仮想センサ設定変更装置57により仮想センサの算出情報の算出条件の設定を変更する。
ステップS13−2: ステップS12で取得された自己位置情報73を基に、仮想センサ設定変更装置57に従った算出条件によって、地図データベース52に格納された地図情報70より仮想センサの算出情報を仮想センサ情報計算装置54により算出する。
ステップS13−3: ステップS13−2で算出された仮想センサの算出情報を基に、必要であれば、仮想センサ設定変更装置57により仮想センサの算出情報の算出条件の設定を変更し、変更した仮想センサ設定変更装置57に従った算出条件によって地図データベース52に格納された地図情報70より、再度、仮想センサの算出情報を仮想センサ情報計算装置54により算出する。
これは、仮想センサの、実際のセンサ的な使い方を可能とするものである。
仮想センサにより、袋小路や迷路でロボットが通行できるか否かの判定情報。
(ロボットの移動経路が続く方向に、第2の検出領域を順次伸ばして行き、通路の出口に達するか否かを検出する。)
地図データベース52に、障害物の位置や形状と同様に、障害物のプロパティとして登録すればよい。
軽い障害物であれば、ロボットにより押しのけるという選択ができる。
また、障害物が脆い材質なら、慎重にロボットがよける判断材料にもなる。
(2) 障害物までの距離を検出するセンサ(例:超音波センサ、レーザーセンサなど)。
(3) ある角度範囲における障害物の有無や距離情報を検出するセンサ(例:光電センサ、レーザースキャナ)。
40d−4,40e−4…距離、40d−5…通行可能な通路、40d−6,40d−7,40e−6,40f−6…障害物、40e−3…角度方向、40f−7…行き止まり、40f−5…通路状、41s−1,41s−2,41s−3,41s−4…第2の検出領域、40G…障害物、40G−1…窪みの深さ、41h…追加領域、42…回転半径、51b−4…進行方向、51b−5…旋回速度成分、51b−6…移動経路、54…仮想センサ情報計算装置、56t,64s,65s…検出領域、57…仮想センサ設定変更装置、62…エンコーダ、63…オドメトリ計算装置、64…光電センサ、65…超音波センサ、70…地図情報、71b−3…方向、73…自己位置情報。
Claims (5)
- 移動可能なロボット本体部と、
前記本体部の自己位置を計測する自己位置計測装置と、
前記本体部の移動範囲の地図情報を格納する地図データベースと、
前記自己位置計測装置により計測された自己位置情報と、前記地図データベースに格納された前記地図情報とに基づいて、前記地図情報上に設定されかつ前記本体部の移動に対して障害物となる障害物情報を検出可能な仮想センサの検出領域において前記障害物情報を抽出する障害物情報抽出部と、
前記障害物情報抽出部により抽出された前記障害物情報に基づいて、前記本体部が移動するための移動経路を算出する経路計算装置と、
を備える移動ロボット。 - 前記本体部の周囲の検出領域における障害物を検出する障害物検出センサをさらに有し、前記経路計算装置が、前記障害物情報抽出部により抽出された前記障害物情報に加えて、前記障害物検出センサからの検出情報に基づいて前記本体部が移動するための移動経路を算出する請求項1に記載の移動ロボット。
- 前記障害物情報抽出部より抽出される前記障害物情報を、前記障害物検出センサが前記検出情報を前記経路計算装置に出力する信号と同じ信号に変換して前記経路計算装置に出力する変換装置をさらに備える請求項2に記載の移動ロボット。
- 前記障害物情報抽出部が前記障害物情報を抽出するための抽出条件を設定変更する仮想センサ設定変更装置をさらに備える請求項1〜3のいずれか1つに記載の移動ロボット。
- 前記仮想センサ設定変更装置が、前記地図データベースに格納された前記地図情報と、前記自己位置計測装置により計測された前記自己位置情報と、前記障害物情報抽出部により抽出された前記障害物情報と、前記障害物検出センサの検出情報と、前記経路計算装置により算出された移動経路との少なくとも1つに基づいて前記障害物情報抽出部が前記障害物情報を抽出するため抽出条件を変更する請求項4に記載の移動ロボット。
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