JP2006195969A - Apparatus for generating movement path for autonomous mobile robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自律移動ロボットの移動経路生成装置に関し、特に、プログラミングの簡略化や演算処理の負荷軽減を実現し得る自律移動ロボットの移動経路生成装置に関するものである。 The present invention relates to a movement path generation apparatus for an autonomous mobile robot, and more particularly to a movement path generation apparatus for an autonomous mobile robot that can realize simplification of programming and reduction of the load of arithmetic processing.
自律移動ロボットにおいては、床上に固定物のある環境下にて、指示された目的位置まで固定物を避けながら円滑に移動する能力が重要である。このような能力をロボットに与えるための手法として、ロボットの視覚情報に基づいて検出した固定物の位置を地図上に記録した障害物データベースを作成し、その地図を参照して移動経路をプログラミングすることが知られている(特許文献1を参照されたい)。
しかるに、例えば、ショウルームやアトラクションのステージなどのように、通路が実質的に規定されていない環境下においては、目的地点を指定された時の移動経路の設定は思いの外厄介である。と言うのは、格別に通路が設定されていない平面上で目的地点を指定されたロボットは、単に現在位置から指定された目的地点までを直線で結んだルートを設定し、そのルート上にある障害物のところだけを避けて通るように自律制御することが一般的だからである。つまりこの従来の制御によると、障害物の直前まで直進し、障害物と所定の距離をあけるようにして障害物の周囲を迂回しつつ移動することになるので、移動時間が無駄になりがちであった。 However, in an environment where a passage is not substantially defined, such as a showroom or an attraction stage, setting a movement route when a destination point is designated is unexpectedly troublesome. This is because a robot with a destination point specified on a plane that does not have a special passage simply sets a route that connects a straight line from the current position to the specified destination point, and is on that route. This is because it is common to perform autonomous control so that only obstacles are avoided. In other words, according to this conventional control, the vehicle travels straight ahead just before the obstacle and moves around the obstacle so as to leave a predetermined distance from the obstacle, so the movement time tends to be wasted. there were.
視覚情報を加味して自己判断するプログラムを組むことも可能ではあるが、経路設定のアルゴリズムが複雑になり、演算処理の負荷が高くなるために消費電力が過大になるなど、バッテリを搭載した自律移動ロボットとしての実用化は極めて困難である。 Although it is possible to build a program to make self-judgment with visual information, the algorithm for route setting becomes complicated, and the load of calculation processing increases, so the power consumption becomes excessive and the autonomous system equipped with the battery Practical application as a mobile robot is extremely difficult.
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、指定された目的地へ移動する際の情報処理を簡略化し得る自律移動ロボットの移動経路生成装置を提供することにある。 The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and the main purpose of the present invention is an autonomous mobile robot that can simplify information processing when moving to a specified destination. It is to provide a movement path generation device.
このような課題を解決し得る自律移動ロボットの移動経路生成装置を提供するため、本発明の請求項1は、ロボットの移動領域内における経由候補点としての複数のノードの位置及び少なくとも1つの障害物の位置に関わる情報を記述した地図を管理するための地図管理手段(地図データ管理部7)と、ノード同士を所定の基準に基づいて互いに結ぶロボットが通行するべき直線としてのエッジを設定するエッジ設定手段(エッジ設定処理部11a)と、地図上でのロボットの現在位置を検出する現在位置検出手段(現在位置検出部15)と、ロボットの目的地を地図上に設定する入力手段(ユーザ端末13)と、設定されたエッジ同士を接続することによって所定の基準を最適化するような現在位置から目的地に至る経路を算出するための経路演算手段(経路演算処理部11b)とを有し、前記エッジ設定手段が、各ノードから所定の距離内にあり且つ途中に障害物がないノードに対してのみエッジを設定することを特徴とするものとした。特に請求項2の発明においては、前記エッジ設定手段が、地図上でのロボットの現在位置を、地図に予め設定されたノード以外の追加ノードとして認識し、その追加ノードを、所定の基準に基づいて予め設定されたノードと結ぶロボットが通行すべき直線としての追加エッジを設定する機能を有しており、前記演算手段及び前記エッジ設定手段が、予め設定されたノードに基づくエッジに加えて追加エッジをも対象とすることを特徴とするものとした。
In order to provide a movement path generation device for an autonomous mobile robot that can solve such a problem, claim 1 of the present invention provides the position of a plurality of nodes as route candidate points in the movement area of the robot and at least one obstacle. Map management means (map data management unit 7) for managing a map describing information related to the position of an object and an edge as a straight line to be passed by a robot that connects nodes to each other based on a predetermined standard Edge setting means (edge
また請求項3の発明は、前記演算手段が最適化すべき基準が、時間、距離又はエネルギ消費量を含むことを特徴とするものとし、請求項4の発明は、ノードが、ロボットが検出可能なように移動領域内に設置されたランドマークを含むことを特徴とするものとした。
更に請求項5の発明は、前記入力手段を、ロボットが経由すべき追加ノードとして少なくとも1つの経由点を設定すべく適合されていることを特徴とするものとし、請求項6の発明は、入力手段を、ロボットの移動領域を画像表示する表示手段を有することを特徴とするものとし、請求項7の発明は、現在位置検出手段が、ロボットに備えられ且つその情報を入力手段に転送するようにしたことを特徴とするものとした。
The invention according to
Further, the invention of claim 5 is characterized in that the input means is adapted to set at least one waypoint as an additional node to be passed by the robot. The means includes a display means for displaying an image of a moving area of the robot, and the invention according to claim 7 is such that the current position detection means is provided in the robot and transfers the information to the input means. It was characterized by that.
このような本発明の請求項1の構成によれば、安全に通過可能な経由候補点(ノード)および経由候補点同士間を結ぶ経路(エッジ)を予め設定しておけるので、ロボットはその経路を辿れば安全に目標地点へ到達することができることとなる。しかも、全てのノード間の全ての組み合わせについてエッジを設定せずに、互いに比較的近接したノード間のみにエッジを設定するので、ルート生成の際の経路の候補を最小化することができる。従って、本発明によれば、演算処理などの負荷を過大にせずに円滑な移動経路を容易に且つ柔軟に生成することができる。特に請求項2の構成により、ロボットの出発点、到着点を自由に設定することができ、ロボットの行動をより自由なものとすることが可能となる。
According to such a configuration of
また請求項3の構成によれば、高度に合理的な移動経路の生成が可能となり、請求項4及び5の構成によれば、経路設定のより一層の多様化を図ることができる。そして請求項6の構成により、グラフィック・ユーザ・インターフェイスを介してロボットの移動経路生成に関する指示をオペレータが発することができるようになり、ロボットの移動経路を簡単にかつ正確に生成することが可能となる。
更に請求項7の構成によれば、自己位置を自動的に補正しつつロボットが移動することができるので、長距離を移動する際に誤差が累積して逸脱量が増大する不都合を容易に払拭することができる。
Further, according to the configuration of
Furthermore, according to the configuration of the seventh aspect, the robot can move while automatically correcting its own position. Therefore, it is possible to easily eliminate the disadvantage that the deviation amount increases when moving over a long distance. can do.
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明が適用される自律移動ロボットの概略構成を示すブロック図である。このロボット1には、スピーカ2、ビデオカメラ3、及びマイクロフォン4が設けられており、ビデオカメラ3からの画像信号が画像処理部5に入力され、マイクロフォン4からの音声信号が音処理部6に入力され、適宜な合成音声生成手段で生成された音声信号がスピーカ2から出力される。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an autonomous mobile robot to which the present invention is applied. The
ビデオカメラ3は、モノクロまたはカラーの撮像素子を備えており、パン(左右方向)及びチルト(上下方向)動作がモータによって行われる。このビデオカメラ3からの画像出力は、フレームグラバーによってディジタル化され、連続または任意の間隔の2フレーム間の差分から動体が抽出される。また、左右一対のビデオカメラ3の画像から立体視して目標物までの距離情報が得られる。さらに画像情報からオプティカルフローに基づいて人の輪郭や移動体の位置を求め、人の顔を識別するための画像処理が行われる。
The
音処理部6では、暗騒音や残響成分を除去して目標音を抽出し易くすると共に、音の立ち上がり部分から、人が発する音声であるか、何らかの物体同士がぶつかり合う衝撃音であるかを推定する。また、一対のマイクロフォン4間の音圧差及び音の到達時間差に基づいて音源位置を特定する処理が行われる。
The
一方、このロボット1には、ロボットの移動領域における固定物などの配置、あるいは、例えば変圧器の設置場所や発熱体の周辺など、ロボットの活動に不適な区域を記述した地図データを格納すると共に、後記するユーザ端末からオペレータが入力したロボットの移動領域内における経由候補点としての複数のノードの位置を記録する地図データ管理部7と、ID・氏名・性別・生年月日・血液型などの一般情報、会社名・所属・役職・電話番号・メールアドレス・端末情報などの職業情報、及び顔認識のための顔データとからなる個人データを格納した個人データ管理部8と、地図を適宜に分画した領域毎の照明の種類、明るさ、平均騒音レベル、残響特性、床の硬さなどの環境データに基づく制御パラメータを格納したパラメータデータ管理部9とを備えたロボット支援サーバ10からの各種情報が与えられる。
On the other hand, the
このロボット1は、画像、音、地図、環境、および個人の各情報を基に、タスク設定部11がロボット1の行動様式を定義し、遂行すべき行動指令を行動制御部12に発する。また、タスク設定部11には、画像処理部5からの画像処理信号ならびに音処理部6からの音声信号が直接入力され、ロボット1の周辺情況の変化に対応した行動の修正指示を行動制御部12に発する。
In the
タスク設定部11には、キーボードやタッチパネルなどの入力デバイスと、液晶ディスプレーなどのモニタを備えたパーソナルコンピュータからなるユーザ端末13が接続されている。これは、ロボット1の起動・停止・原点復帰などをオペレータが指示してロボット1を遠隔操作するためのユーザインターフェースとして用いられると共に、ビデオカメラ3の映像やマイクロフォン4からの音、あるいは制御パラメータの設定状況など、ロボット自体の作動状況の監視に用いられる。さらに、各種情報や制御パラメータの新規・更新登録をオペレータが任意に行うことができる。またタスク設定部11には、地図データ管理部7に登録された各ノード同士間を所定の基準に基づいて結び、ロボットが通行すべき線としてのエッジを設定するエッジ設定処理部11aと、設定されたエッジを接続することによって所定の基準を満足する現在位置から目的地に至る経路を算出するための経路演算処理部11bとが含まれている。
The
行動制御部12では、タスク設定部11からの所定の動作指令に基づいて設定されたアクション指示値を手足関節部14に設けられたアクチュエータなどに与え、ロボット1の運動を制御する。特に脚部は、歩幅および歩数(歩容)の指示を受け、それに基づいて脚関節部を制御する。
In the
現在位置検出部15は、ロボット1の方向転換角度や移動距離を検出し、これとジャイロコンパス等からの検出値から最新の自己位置を推定し、この現在位置データを地図データ管理部7を介してタスク設定部11にフィードバックする。これによって目標地点と自己位置とを比較しつつ進路の補正を行う。
The current
図2は、ロボットの移動領域Eの一例を示す平面図である。この平面図は、地図データ管理部7に格納された地図データに基づいており、障害物として認識される固定物F1〜F4、並びに例えば光学マークを床面に施したランドマークL1・L2の位置が、ユーザ端末13のモニタ画面に画像表示され、オペレータがマウスポインタなどで指示情報を入力するグラフィック・ユーザ・インターフェースとなるように構成されている。なお、障害物有りと認識される領域は、単なる固定物の設置場所に限らず、上述したロボットの活動に不適な区域も含まれる。
FIG. 2 is a plan view showing an example of the movement area E of the robot. This plan view is based on the map data stored in the map data management unit 7, and the positions of the fixed objects F1 to F4 recognized as obstacles and the landmarks L1 and L2 provided with optical marks on the floor surface, for example. Is displayed on the monitor screen of the
オペレータは、この平面図上にてロボットの通過経由地点をノードとして画面上で任意に設定・登録することができる(例えば図3の点a〜点f)。ここでオペレータが設定・登録するノードは、上述したランドマークL1・L2を含むものであって良い。また、ロボットが行動することが予定されている領域において、あるノードから次のノードまでの距離は、後記する閾値以内の距離にあるように設定する必要がある。即ち、互いに隣り合うノード同士の間隔が閾値を越えることがないように、各ノードの位置を設定・登録する。 The operator can arbitrarily set and register on the screen the passing point of the robot as a node on this plan view (for example, point a to point f in FIG. 3). Here, the node set and registered by the operator may include the landmarks L1 and L2 described above. Further, in the region where the robot is scheduled to act, the distance from one node to the next node needs to be set so as to be within a threshold value described later. That is, the position of each node is set and registered so that the interval between adjacent nodes does not exceed the threshold.
ロボットは、このようにして登録されたノード同士間を結ぶ経路、即ちエッジに沿って移動することになる。このエッジは、2つの条件を満たすように設定される。第1の条件は、あるノードから、所定の閾値内の距離にあるノードのみに向けてエッジが設定されることである。第2の条件は、ロボットが通過するのに適していない領域或いは障害物を通過するようなエッジは排除することである。以下、この条件を満たすエッジを設定するための処理フローについて図4を参照して説明する。 The robot moves along the path connecting the nodes registered in this way, that is, along the edge. This edge is set to satisfy two conditions. The first condition is that an edge is set only from a certain node toward a node at a distance within a predetermined threshold. The second condition is to exclude an edge that passes through an area or obstacle that is not suitable for the robot to pass. Hereinafter, a processing flow for setting an edge that satisfies this condition will be described with reference to FIG.
先ず、カウンタiを0とし(ST1)、ノードN0を検索するが、これを一般化するために、ノードNiから検索するものとして説明する。ノードNiを検索の結果、その存在が確認されたならば(ST2:YES)、ノードNiを取得する(ST3)。ここでノードNiが発見されない場合は(ST2:NO)、ノードが設定・登録されていないので、この処理を終了する。次に、ノードNiとは異なる全てのノードNjを、j=i+1から順次検索し(ST4)、それが存在すれば(ST5:YES)、ノードNjを取得する(ST6)。 First, the counter i is set to 0 (ST1), and the node N0 is searched. In order to generalize this, it is assumed that the search is performed from the node Ni. If the presence of the node Ni is confirmed as a result of the search (ST2: YES), the node Ni is acquired (ST3). If the node Ni is not found here (ST2: NO), the node is not set / registered, so this process is terminated. Next, all nodes Nj different from the node Ni are sequentially searched from j = i + 1 (ST4), and if it exists (ST5: YES), the node Nj is acquired (ST6).
次にエッジを設定するが、このエッジは、仮に基点とするノードNiとの距離が、所定の閾値T、例えば、経路決定に適する単位として5mの距離よりも小さい位置にあるノードNjとのみ結ぶことができる(ST7:YES)。即ち、ノードNiから閾値(5m)以内の範囲に存在するノードNjを検索する。これに伴って、ノードNiとノードNjとの間に、ロボットの通行を妨げるような障害物、或いは高熱であったりしてロボットが接近するのに適していない領域の無いノードNjを検索する(ST8:YES)。これらの条件を満たすノードNjが取得されたならば、ノードNiとノードNjとの間にエッジEijを登録し(ST9)、ステップST10へ進む。この逆に、検索されたノードNjが遠すぎたり(ST7:NO)、間に障害物などがあったりした場合は(ST8:NO)、エッジを登録せずに処理フローはST10へと進む。 Next, an edge is set. This edge is connected only to a node Nj whose distance from the node Ni as a base point is smaller than a predetermined threshold T, for example, a distance of 5 m as a unit suitable for route determination. (ST7: YES). That is, the node Nj existing in the range within the threshold (5 m) from the node Ni is searched. Along with this, a node Nj is searched between the node Ni and the node Nj that has no obstacle that prevents the passage of the robot, or a region that is not suitable for the robot to approach due to high heat ( ST8: YES). If the node Nj satisfying these conditions is acquired, the edge Eij is registered between the node Ni and the node Nj (ST9), and the process proceeds to step ST10. Conversely, if the retrieved node Nj is too far (ST7: NO) or there are obstacles between them (ST8: NO), the process flow proceeds to ST10 without registering an edge.
ステップST10では、カウンタをj=j+1としてST5に戻り、ノードNiを基点とした上記の条件を満たすノードNjが存在しなくなるまで上記ステップを繰り返す。例えば、図5において、ノードbに対するノードc並びにノードdは上記の条件を満たすのでこれらの間にエッジを登録できるが、ノードbに対するノードeは距離が遠すぎるのでこれらの間にエッジを登録できない。また、ノードdとノードf間、あるいはノードeとノードf間は、これらの間に障害物F2が存在するのでエッジを登録できない。そしてノードNiとの間にエッジEijを登録できるノードNjが尽きたならば、カウンタをi=i+1とし(ST11)、基点とするノードを次に移し、ST2からの処理フローを繰り返す。このようにして、エッジEijを結ぶ基点となるノードNiが尽きる(ST2:NO)まで、上記ステップを繰り返すことにより、図5に示すように、各ノードNi・Njを経由してロボットが通行すべきエッジEijを全て登録する。なお、オペレータは、閾値Tの距離、例えば5mを単位としたエッジの設定に行き詰まることの無いような密度でノードを設定・登録しておくと良い。 In step ST10, the counter is set to j = j + 1, and the process returns to ST5, and the above steps are repeated until there is no node Nj that satisfies the above condition with the node Ni as a base point. For example, in FIG. 5, the node c and the node d for the node b satisfy the above-mentioned condition, so that an edge can be registered between them. However, the node e for the node b is too far away to register an edge between them. . Further, since there is an obstacle F2 between the node d and the node f or between the node e and the node f, an edge cannot be registered. When the node Nj that can register the edge Eij with the node Ni is exhausted, the counter is set to i = i + 1 (ST11), the node as the base point is moved to the next, and the processing flow from ST2 is repeated. In this way, by repeating the above steps until the node Ni serving as the base point connecting the edges Eij is exhausted (ST2: NO), the robot passes through the nodes Ni and Nj as shown in FIG. All the power edges Eij are registered. It should be noted that the operator may set and register nodes at such a density that does not get stuck in the edge setting in units of the threshold T, for example, 5 m.
ロボットが実際に移動する経路を設定する際には、先ずロボットの現在位置及び目的地を地図データ上に設定する。これらの位置は、必ずしも登録されたノードの位置とは一致しなくても良い。また、所望に応じて、1つ又は複数の経由地を設定しても良い。以下、ロボットの現在位置及び目的地並びに経由地を、上述の処理で登録されたノードに接続するエッジを設定・登録する過程について図6を参照して説明する。 When setting the route on which the robot actually moves, the current position and destination of the robot are first set on the map data. These positions do not necessarily match the registered node positions. Further, one or more waypoints may be set as desired. Hereinafter, a process of setting and registering an edge that connects the current position, destination, and waypoint of the robot to the node registered in the above-described process will be described with reference to FIG.
先ず、ロボットの現在位置UN0(例えば図7におけるHP)及び目的地UN1(例えば図7における点A)、更に必要に応じて経由地UN2を入力し(ST21)、それらを登録する(ST22)。次にカウンタkを0とし(ST23)、ノードUN0を検索する。これを一般化するために、ノードUNkを検索するものとして説明する。ノードUNkの存在が確認されたならば(ST24:YES)、ノードUNkを取得する(ST25)。次いで既に登録されているノードNjを順次検索し(ST26)、それが存在するか否かを判別する(ST27)。ノードNjが存在すれば、それがノードUNkとは一致しないものであるか否かを判別する(ST28)。ノードNjがノードUNkと一致していなければ(ST28:YES)、ノードNjを取得する(ST29)。 First, the robot's current position UN0 (for example, HP in FIG. 7) and destination UN1 (for example, point A in FIG. 7), and further via-point UN2 as necessary are input (ST21), and these are registered (ST22). Next, the counter k is set to 0 (ST23), and the node UN0 is searched. In order to generalize this, it is assumed that the node UNk is searched. If the existence of the node UNk is confirmed (ST24: YES), the node UNk is acquired (ST25). Next, the already registered node Nj is sequentially searched (ST26), and it is determined whether or not it exists (ST27). If the node Nj exists, it is determined whether or not the node Nj does not match the node UNk (ST28). If the node Nj does not match the node UNk (ST28: YES), the node Nj is acquired (ST29).
ロボットが、予め登録されたノード或いはエッジのネットワーク外のある現在位置、目的地或いは経由地等の特定位置から、予め登録されたノード或いはエッジのネットワーク内に移行する際には、ネットワーク内のノードの内でも、前記特定位置に可及的に近いノードを選択することが合理的である。そこで、取得されたノードNjのうちでも、更に2つの条件を満たすもののみについてエッジを登録する。第1の条件としては、ノードUNkとノードNjの間の距離が、所定の閾値T、例えば、経路決定に適する単位として5mの距離よりも小さいものとする(ST30)。即ち、ノードUNkから閾値T以内の距離の範囲に存在するノードNjを検索する。この閾値Tは、必要に応じて、図4に示した処理フローで用いた閾値とは異なる値に設定することもできる。第2の条件として、ノードUNk・ノードNj間に通行を妨げるような障害物或いは高熱であったりしてロボットが通行するのに適していない領域が無いようなノードNjを検索する(ST31)。このような条件を満たすノードNjが取得されたなら、ノードUNk・ノードNj間にエッジUEkjを登録し(ST32)、処理フローはST33へ進み、カウンタをj=j+1とした上でST27へ戻り、新たなノードNjを検索する。 When a robot moves from a specific position such as a current location, destination, or waypoint outside a pre-registered node or edge network to a pre-registered node or edge network, the node in the network Of these, it is reasonable to select a node as close as possible to the specific position. Therefore, among the acquired nodes Nj, edges are registered only for nodes that satisfy two conditions. As a first condition, it is assumed that the distance between the node UNk and the node Nj is smaller than a predetermined threshold T, for example, a distance of 5 m as a unit suitable for route determination (ST30). That is, the node Nj existing in the range of the distance within the threshold T from the node UNk is searched. The threshold T can be set to a value different from the threshold used in the processing flow shown in FIG. 4 as necessary. As a second condition, a search is made for a node Nj where there is no obstacle between the node UNk and the node Nj or there is no area that is not suitable for the robot to pass due to high fever (ST31). If the node Nj satisfying such conditions is acquired, the edge UEkj is registered between the node UNk and the node Nj (ST32), the process flow proceeds to ST33, the counter is set to j = j + 1, and the process returns to ST27. Search for a new node Nj.
ST27において、全てのノードNjの検索が完了したならば、カウンタをk=k+1とした上でST24に戻り、新たなノードUNkを検索する。ST24において、全てのノードUNkの検索が完了したならば、ロボットが通行し得るエッジEij、UEkjが全て登録されたことになるので、公知の手法を利用して、現在位置から目的地に至るエッジEij、UEkjを通過する最短コースを計算する(ST35)。図7は、既に登録されているノードNij或いはエッジEijのネットワークに加えて、ネットワーク外の現在位置HP、目的地A、或いは経由地(図示せず)等の特定位置から、ネットワークに至るエッジUEkjを追加した様子を示している(請求項2)。 If all the nodes Nj have been searched in ST27, the counter is set to k = k + 1 and the process returns to ST24 to search for a new node UNk. If all the nodes UNk are searched in ST24, all the edges Eij and UEkj through which the robot can pass are registered. Therefore, the edge from the current position to the destination using a known method The shortest course that passes through Eij and UEkj is calculated (ST35). FIG. 7 shows an edge UEkj that reaches the network from a specific position such as a current position HP, a destination A, or a transit point (not shown) outside the network in addition to the already registered node Nij or edge Eij network. (Claim 2).
平面図が表示されたモニタ上で、例えば現在位置HPから目的地点Aへ移動せよという指令を入力すると、登録されたエッジを結びつつA地点に例えば最短距離で到達できるルートHP〜c〜e〜L2〜Aが自動的に検索されるので、ロボットは、その経路を順次辿って移動すれば良い。なお、移動ルートの設定は、例えば床面の平坦度や傾斜の程度、あるいは混雑の程度などの違いが地図上での距離だけでは加味されないので、距離だけで移動ルートを決めることが必ずしも適切ではない場合もあり得る。そこで所要時間やエネルギ消費量を勘案した評価値を算出し、その評価値が最高となるルートを選択するようにすると良い(請求項3)。またこの評価値の算出基準は、オペレータが予め設定したり、ロボットが実際に移動した結果を経験値として蓄積し、次の時にその値を反映させるようにしたりすると良い。 For example, when a command to move from the current position HP to the destination point A is input on the monitor on which the plan view is displayed, a route HP that can reach the point A with the shortest distance while connecting the registered edges, for example, HP to c to e. Since L2 to A are automatically searched, the robot may move by following the route sequentially. Note that the setting of the movement route is not always appropriate because the difference in the flatness of the floor, the degree of inclination, the degree of congestion, etc. is not taken into account only by the distance on the map. It may not be. Therefore, it is preferable to calculate an evaluation value considering the required time and energy consumption, and to select a route having the highest evaluation value (claim 3). The evaluation value calculation criteria may be set in advance by the operator, or the result of actual movement of the robot may be accumulated as an experience value so that the value is reflected at the next time.
一方、このようにして自律移動するロボットは、ジャイロコンパスやアクチュエータの変位量で移動距離並びに方向を認識しつつ移動するが、現在位置検出部15が算出した自己位置は、あくまでも推定値であり、移動平面上の絶対座標を表すものではない。そこで絶対座標として床面に直接設置されたランドマークL1・L2を適所に用意しておき、特に移動距離がある所定値を超える時には、いずれかのランドマークL1・L2を必ず経由するように経路を設定し、ランドマークL1・L2を通過するときに現在位置を補正するようにすることにより、移動中に誤差が累積することを回避することができる(請求項4)。なお、ランドマークL1・L2は、視覚により認識するもののみならず、磁気信号の発信器を床面に設置するものでも良い。
On the other hand, the robot autonomously moving in this way moves while recognizing the moving distance and direction based on the displacement amount of the gyrocompass and the actuator, but the self-position calculated by the
また、家具の配置換えを行うなどして経路マップ中のあるノード間が通行不能となることがあり得る。このような事態に直ちに対処し得るように、既に登録されたエッジの削除並びに変更をオペレータが任意に行うことができるようにすると良い(請求項5)。例えば、ノードcとノードeとの間のエッジが何らかの理由で通行不能になったときにエッジc〜eを削除すると、エッジc〜eを経由せずに最短距離で現在位置HPから目標地点Aへ到達できる経路として、HP〜b〜d〜L1〜f〜Aの経路が選択される。 Further, it may be impossible to pass between certain nodes in the route map by rearranging furniture. In order to cope with such a situation immediately, it is preferable that the operator can arbitrarily delete and change the registered edge (claim 5). For example, if the edges c to e are deleted when the edge between the node c and the node e becomes impassable for some reason, the target point A from the current position HP is reached at the shortest distance without passing through the edges c to e. The routes HP to b to d to L1 to f to A are selected as the routes that can be reached.
以上の説明によって明らかなように本発明によれば、従来のような障害物を避けるための複雑な計算を行う必要がなく、また、設定可能な全てのエッジを計算対象として計算量を膨大とすることもなく、初期位置から目的地に至る最短コースを簡単かつ迅速に決定することができる。特に、設定されるべきノードの数及び位置を計画的に定めて置けば、より一層好適に本発明を実施することができる。 As is apparent from the above description, according to the present invention, it is not necessary to perform a complicated calculation for avoiding obstacles as in the prior art, and the calculation amount is enormous with all settable edges as calculation targets. Without doing so, the shortest course from the initial position to the destination can be determined easily and quickly. In particular, if the number and positions of nodes to be set are determined in a planned manner, the present invention can be implemented more suitably.
7 地図データ(地図管理手段)
11a エッジ設定処理部
11b 経路演算処理部
13 ユーザ端末(入力手段)
15 現在位置検出部(現在位置検出手段)
L1・L2 ランドマーク
F1〜F3 固定物
a〜f ノード(経由候補点)
7 Map data (map management means)
11a Edge
15 Current position detection unit (current position detection means)
L1 ・ L2 Landmark F1 to F3 Fixed object a to f Node (via candidate point)
Claims (7)
前記ロボットの移動領域内における経由候補点として予め設定された複数のノードの位置及び少なくとも1つの障害物位置に関わる情報を記述した地図を管理するための地図管理手段と、
前記ノード同士を所定の基準に基づいて互いに結ぶロボットが通行すべき直線としてのエッジを設定するエッジ設定手段と、
前記地図上における前記ロボットの現在位置を検出する現在位置検出手段と、
前記ロボットの目的地を前記地図上に設定する入力手段と、
前記エッジを接続することによって所定の基準を最適化するように前記ロボットの現在位置から前記目的地に至る経路を算出するための経路演算手段とを有し、
前記エッジ設定手段は、前記各ノードから所定の距離内にあり且つ途中に障害物がないノードに対してのみ前記エッジを設定するものであることを特徴とする自律移動ロボットの移動経路生成装置。 A movement path generation device for an autonomous mobile robot,
Map management means for managing a map describing information related to positions of a plurality of nodes and at least one obstacle position set in advance as via candidate points in the movement area of the robot;
Edge setting means for setting an edge as a straight line to be passed by a robot that connects the nodes to each other based on a predetermined criterion;
Current position detecting means for detecting the current position of the robot on the map;
Input means for setting the destination of the robot on the map;
Path calculating means for calculating a path from the current position of the robot to the destination so as to optimize a predetermined reference by connecting the edges;
The movement path generation apparatus for an autonomous mobile robot, wherein the edge setting means sets the edge only for a node that is within a predetermined distance from each node and has no obstacle in the middle.
前記経路演算手段及び前記エッジ設定手段は、予め設定された前記ノードに基づく前記エッジに加えて前記追加エッジをも対象とするものであることを特徴とする請求項1に記載の自律移動ロボットの移動経路生成装置。 The edge setting means recognizes the current position of the robot on the map as an additional node other than a node set in advance in the map, and sets the additional node as the node set in advance based on a predetermined criterion. It has a function to set an additional edge as a straight line that the connecting robot should pass,
The autonomous mobile robot according to claim 1, wherein the route calculation unit and the edge setting unit target the additional edge in addition to the edge based on the preset node. Travel path generator.
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