JP2009223812A - Autonomous mobile device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、障害物を回避して移動する自律移動装置に関する。 The present invention relates to an autonomous mobile device that moves while avoiding an obstacle.
従来から、障害物を回避して移動するさまざまな自律移動装置が提案されている。例えば、装置前面の幅方向に列設した距離検出手段によって前方における障害物の距離を測定し、その障害物の距離に基づいて求めた旋回方向と旋回半径による旋回を行って障害物を回避する装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, various autonomous mobile devices that move while avoiding obstacles have been proposed. For example, the distance detecting means arranged in the width direction of the front surface of the apparatus measures the distance of the obstacle in the front, and performs the turning with the turning direction and the turning radius determined based on the distance of the obstacle to avoid the obstacle. An apparatus is known (see, for example, Patent Document 1).
また、中心に回転中心を有する円形の装置であって、側面に配置した複数の指向性センサによって進行方向と左右の水平面内で放射状に複数の検出距離を取得し、各検出方位角に対する検出距離の軌跡を多項式近似し、その多項式近似式の極大点に対応する方位を一時的な回避進行方位として、障害物を旋回回避しながら移動する装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上述した特許文献1に示されるような装置においては、対象とする障害物が前方の障害物しか対応できず、後方や側方から移動してきた他の移動体(人、自律移動装置)などを回避することができない。また、特許文献2に示されるような装置は、円形形状の装置にセンサを配置する場合に有効な方法であり、矩形形状や楕円形状の移動体については考えられていない。
However, in the device as shown in
また、上述したように、前方に移動する際の前方における障害物の検出とその回避は、種々検討されて提案されているが、例えば、円形ではない装置外形を有する自律移動装置が旋回する際に、前方以外の自己の周辺に存在する障害物に対して、効率的に衝突回避を行うことについては知られていない。 Further, as described above, various methods have been proposed for detecting obstacles in front and avoiding them when moving forward. For example, when an autonomous mobile device having a non-circular device outer shape turns. In addition, it is not known how to efficiently avoid collision with obstacles existing around the self other than the front.
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、自律移動装置の側面に障害物が存在する場合であっても、その障害物に衝突することなく、効率的に移動を継続できる自律移動装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, and even when an obstacle exists on the side surface of the autonomous mobile device, it can move efficiently without colliding with the obstacle with a simple configuration. It aims at providing the autonomous mobile device which can be continued.
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、自己の周囲に存在する障害物の位置情報を検出する環境情報取得手段と、前記障害物位置情報を記憶する記憶手段と、前記環境情報取得手段によって検出される障害物位置情報に基づいて当該障害物を回避するように移動経路を決定する経路生成手段と、前記経路生成手段によって決定された移動経路に沿って自己の位置を移動させる移動手段と、を備える自律移動装置において、前記環境情報取得手段は、自己の側方の一定範囲内に障害物を検出した際には、その情報を自己の前方の仮想障害物情報として前記記憶手段に記憶させ、前記経路生成手段は、前記記憶手段に記憶された障害物位置情報および前記仮想障害物情報に基づいて移動経路を決定するものである。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の自律移動装置において、前記環境情報取得手段は、前記側方に検出した障害物が自律移動装置の回転中心より前方に位置する場合には当該障害物の検出された側の前方に仮想障害物が存在するものとし、前記障害物が前記回転中心より後方に位置する場合には当該障害物の検出された側とは反対側の前方に仮想障害物が存在するものとするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the first aspect, the environmental information acquisition means is configured to detect the obstacle when the obstacle detected on the side is located in front of the rotational center of the autonomous mobile device. When a virtual obstacle is present in front of the detected side of the obstacle, and the obstacle is located behind the center of rotation, the virtual obstacle is in front of the side opposite to the detected side of the obstacle. Things are supposed to exist.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の自律移動装置において、前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて前方の位置を可変とされているものである。 According to a third aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the first or second aspect, the virtual obstacle information has a variable front position according to a distance from the autonomous mobile device to a side obstacle. It is what has been.
請求項4の発明は、請求項3に記載の自律移動装置において、前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて左右方向位置を可変とされているものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the third aspect, the virtual obstacle information is variable in a left-right direction position according to a distance from the autonomous mobile device to a side obstacle. It is.
請求項5の発明は、請求項3に記載の自律移動装置において、前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて前方方向位置を可変とされているものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the third aspect, the virtual obstacle information is variable in a forward direction position in accordance with a distance from the autonomous mobile device to a side obstacle. It is.
請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなった後も、前記仮想障害物情報を保持するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to any one of the first to fifth aspects, the storage means is configured so that the virtual obstacle is detected even after the side obstacle is no longer detected. It holds information.
請求項7の発明は、請求項6に記載の自律移動装置において、前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなってから一定時間後に、前記仮想障害物情報を消去するものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the sixth aspect, the storage means erases the virtual obstacle information after a predetermined time from when the side obstacle is no longer detected. .
請求項8の発明は、請求項6に記載の自律移動装置において、前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなってから一定距離移動後に、前記仮想障害物情報を消去するものである。
The invention according to claim 8 is the autonomous mobile device according to
請求項1の発明によれば、自己の側方障害物の情報を自己の前方の仮想障害物情報としてこの情報に基づいて移動経路を決定するので、障害物を回避するための移動経路を形成するアルゴリズムは、前方における障害物を回避するためのアルゴリズムを用いることができる。従って、制御プログラムの簡単化や制御の高速化を実現でき、効率的に移動を継続できる。自律移動装置の外形構造が円形であってその中心に回転中心がある場合を除くと、自律移動装置の旋回時に側方障害物と衝突することが考えられるが、本発明によれば、そのような側方障害物との衝突を回避することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the movement path is determined based on the information of the side obstacle of the self as the virtual obstacle information ahead of the self, the movement path for avoiding the obstacle is formed. As the algorithm to perform, an algorithm for avoiding obstacles ahead can be used. Therefore, the control program can be simplified and the control speed can be increased, and the movement can be continued efficiently. Except for the case where the outline structure of the autonomous mobile device is circular and the center of rotation is at the center of the autonomous mobile device, it can be considered that the autonomous mobile device collides with a side obstacle when turning, but according to the present invention, Collisions with other side obstacles can be avoided.
請求項2の発明によれば、自律移動装置の回転中心と側方障害物との位置関係を考慮して仮想障害物を適切に配置するので、自律移動装置の側方に障害物が存在する場合であっても、その障害物に衝突しないように直進したり、回避のための旋回移動をしたり、旋回動作を抑制したりして、効率的に目的地に向けて移動を継続できる。また、側方障害物として、側方や後方から接近する人や台車など他の移動体もその対象とされる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、自律移動装置から側方障害物までの距離に応じて仮想障害物の位置を変化させるので、例えば、側方障害物が近いほど仮想障害物を自律移動装置に近く配置し、遠ければ遠くに配置することにより、障害物回避に対する衝突の危険度を反映して適切な移動経路を決定することができる。また、障害物が近い場合の移動速度を、遠い場合よりも遅くすることにより、仮想障害物の位置に応じて、効率的で安全な移動を実行できる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、側方障害物までの距離に応じて、仮想障害物を配置する左右方向位置を変化させるので、旋回時の衝突回避に注目した移動経路を決定できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the horizontal position in which the virtual obstacle is arranged is changed according to the distance to the side obstacle, so that it is possible to determine a movement route that focuses on collision avoidance during turning.
請求項5の発明によれば、側方障害物までの距離に応じて、仮想障害物を配置する前方方向の位置を変化させるので、移動手段による移動速度の制御に注目して衝突回避のための移動経路を決定できる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、環境情報取得手段によって検出される側方障害物が、例えば移動体であって環境情報取得手段の障害物検出範囲に入出することにより短時間に頻繁に検出情報が変化する場合であっても、安定した自然な動作のもとで効率的に自律移動装置の移動を継続できる。 According to the sixth aspect of the present invention, the side obstacle detected by the environment information acquisition means is, for example, a mobile body, and frequently enters the obstacle detection range of the environment information acquisition means, so that the detection information is frequently obtained in a short time. Even if it changes, the movement of an autonomous mobile device can be continued efficiently under a stable natural operation.
請求項7の発明によれば、上記と同様の効果が得られる。
According to the invention of
請求項8の発明によれば、上記と同様の効果が得られる。 According to the invention of claim 8, the same effect as described above can be obtained.
以下、本発明の一実施形態に係る自律移動装置について、図面を参照して説明する。なお、図1の自律移動装置1のブロック構成は、全ての実施形態において共通であり、各実施形態において適宜参照される。
Hereinafter, an autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The block configuration of the autonomous
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る自律移動装置のブロック構成を示し、図2は同装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示し、図3(a)(b)(c)は同装置が側方障害物を検出した際の旋回動作の様子を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a block configuration of the autonomous mobile device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows how a virtual obstacle is arranged when the device detects a side obstacle. a), (b), and (c) show the state of the turning operation when the apparatus detects a side obstacle.
自律移動装置1は、図1に示すように、自己の周囲の障害物を逐次検出して障害物位置情報11を取得する環境情報取得手段2と、障害物位置情報11を記憶する記憶手段3と、環境情報取得手段2によって取得される障害物位置情報11に基づいて障害物を回避するように移動経路を決定する経路生成手段4と、走行のための移動手段5と、経路生成手段4によって決定された移動経路に沿って自己の位置を移動させるように移動手段5を制御する移動制御手段6と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the autonomous
環境情報取得手段2は、前方における障害物検出エリアS(図2)内の物体や障害物までの自己位置からの距離を検出する前方用の距離センサと、距離センサによって取得した物体表面位置の座標を処理して、壁面や移動物体などの障害物を認識するための演算部を備えている。この前方用の距離センサは、例えば、走行方向前方の水平面内を所定一定角度でスキャンするレーザレーダや、超音波受波素子をアレイ状に複数配列して電子的スキャンにより3次元距離画像を得る超音波アレイセンサなどが好適に用いられる。これらのセンサによって取得された情報は、障害物位置情報11を構成する。
The environment information acquisition means 2 includes a front distance sensor that detects a distance from the self position to an object or an obstacle in the obstacle detection area S (FIG. 2) in front, and an object surface position acquired by the distance sensor. An arithmetic unit for processing the coordinates and recognizing an obstacle such as a wall surface or a moving object is provided. This forward distance sensor, for example, obtains a three-dimensional distance image by electronic scanning by arraying a plurality of ultrasonic wave receiving elements in a laser radar that scans a horizontal plane ahead of the traveling direction at a predetermined constant angle, or in an array. An ultrasonic array sensor or the like is preferably used. Information acquired by these sensors constitutes
また、自律移動装置1は、環境情報取得手段2として、上述の前方用の距離センサの他に、側方に存在する障害物や、側方から接近する人や移動体などの障害物を検出するための側方用の障害物センサを備えている。側方用の障害物センサは、前方用の距離センサと同様に、例えば、レーザレーダや赤外線センサや超音波センサなどを単独または組み合わせて構成することができる。この障害物センサは、必ずしも自律移動装置1の本体側方に備えている必要はなく、本体中央上部から左右下方における障害物を検出するものでもよい。
Further, the autonomous
移動手段5は、電池BTで駆動されるモータと駆動輪5a,5b(図2)とを備えて構成されている。このモータには、その回転数や回転速度を計測するエンコーダが設けられている。自律移動装置1の移動制御手段6は、このエンコーダの出力によって移動距離や移動方向を大略知ることができ、これをもとに、デッドレコニング(dead reckoning推定航法)を行う。
The moving means 5 includes a motor driven by the battery BT and driving
また、環境情報取得手段2の演算部、記憶手段3、経路生成手段4、および移動制御手段6等は全体で制御部10を構成しており、制御部10を構成するため、CPUやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成を備えた電子計算機、およびその上のプロセス又は機能の集合を用いることができる。
In addition, the calculation unit, the
自律移動装置1は、図2に示すように、外形が略矩形の車体中央左右に移動手段5としての駆動輪5a,5bを備えて進行方向aに示す前方方向に移動する。駆動輪5a,5bは、それぞれ独立に駆動可能である。自律移動装置1は駆動輪5a,5bを同じ方向に駆動して前進または後退し、互いに逆向きに同じ駆動力で駆動して、その場で回転中心Gの回りに右旋回または左旋回する。旋回時の左右の駆動力が異なれば、自律移動装置1は、前方または後方に進みながら右旋回または左旋回する。なお、駆動輪5a,5bの車軸に直交する方向が進行方向aとされている。
As shown in FIG. 2, the autonomous
また、上述の前方用の距離センサは、自律移動体1の前方における所定の半径を有する半円形の障害物検出エリアSにおいて、物体や障害物を検出する。自律移動体1は、経路生成手段4と移動制御手段6とを用いて、障害物検出エリアSにおける検出結果に基づく移動経路を生成しつつ障害物を回避しながら移動する。
Further, the distance sensor for the front described above detects an object or an obstacle in a semicircular obstacle detection area S having a predetermined radius in front of the autonomous
上述のような前方の障害物の情報(障害物位置情報11)に基づいて、前方障害物との衝突を回避しながら行う自律移動は、例えば、特許第3648604号に開示された方法や装置に基づいて行うことができる。 The autonomous movement performed while avoiding the collision with the front obstacle based on the information on the front obstacle as described above (obstacle position information 11) is performed by, for example, the method and apparatus disclosed in Japanese Patent No. 3648604. Can be done on the basis.
本実施形態の自律移動装置1は、さらに、前方障害物に加えて、側方における障害物(側方障害物ともいう)との衝突を回避しながら自律的に移動する。このような移動を効率的に実行可能とするために、自律移動装置1の環境情報取得手段2は、図2に示すように、自律移動体1の側方における一定範囲内に障害物Mを検出した際に、その側方障害物Mに対応する仮想の障害物である仮想障害物Xを前方における障害物検出エリアSに仮想的に配置し、その仮想障害物Xの情報を仮想障害物情報12として生成すると共に記憶手段3に記憶させる。
In addition to the front obstacle, the autonomous
仮想障害物Xの配置位置は、図2に示した例の場合、回転中心Gに関する側方障害物M位置の点対称位置mの前方方向であって、障害物検出エリアS内における、自律移動装置1に最も近い位置とされている。自律移動装置1が、回転中心Gに関して点対称の外形を有する場合、このような仮想障害物Xの配置設定が、標準的な設定とされる(他の例は、例えば、第3の実施形態参照)。
In the case of the example shown in FIG. 2, the virtual obstacle X is arranged in the forward direction of the point-symmetrical position m of the side obstacle M with respect to the rotation center G, and is autonomously moved in the obstacle detection area S. The position is closest to the
ところで、上述の点対称位置mに側方障害物Mが検出された場合には、仮想障害物Xの位置は、やはり、上述と同じになる。つまり、図2に示した側方障害物M、および、その点対称位置mに検出される障害物のいずれであっても、図2の仮想障害物Xの配置となる。 By the way, when the side obstacle M is detected at the point symmetry position m described above, the position of the virtual obstacle X is still the same as described above. That is, any of the side obstacle M shown in FIG. 2 and the obstacle detected at the point-symmetrical position m has the arrangement of the virtual obstacle X shown in FIG.
経路生成手段4は、記憶手段3に記憶された前方における障害物位置情報11および仮想障害物情報12に基づいて移動経路を決定する。
The
自律移動装置1は、上述のように決定された移動経路に沿って移動することにより、前方障害物に加えて、側方における障害物との衝突を回避しながら効率的に自律移動することができる。この様子を、図3(a)〜(c)によって説明する。
The autonomous
図3(a)は、自律移動装置1が、その進行方向aの右方前方に位置する目的地Tに移動する様子を示す。自律移動装置1の左方後部側側方には、障害物Mが検出されており、この状態で直ちに右旋回すると、自律移動装置1の後部が障害物Mに衝突してしまう(図4(a)(b)参照)。
FIG. 3A shows a state in which the autonomous
そこで、環境情報取得手段2は、自律移動装置1の移動と共に移動する仮想障害物X1,X2,X3を、右前方に配置した状態を次々と反映させて仮想障害物情報12を生成し、その情報を記憶手段3に記憶させる。自律移動装置1は、前方障害物の情報(障害物位置情報11)に基づいて、前方障害物との衝突を回避しながら自律移動を行うので、仮想障害物情報12を障害物位置情報11と同等に扱うことができ、仮想障害物情報12が記憶手段3に記憶されている限り、右方向への旋回は抑止される。従って、自律移動装置1が右旋回することによって発生すると予測される自律移動装置1の後部と側方障害物Mとの衝突が回避される。
Then, the environment information acquisition means 2 produces | generates the
自律移動装置1が、図3(b)に示すように、側方障害物Mよりも前方に進むことにより、側方障害物Mとの後部衝突の問題が解消する。すると、環境情報取得手段2は、仮想障害物Xを配置して成る仮想障害物情報12の生成を中止する。これにより、記憶手段3における仮想障害物情報12が消去される。
As shown in FIG. 3B, the autonomous
経路生成手段4は、仮想障害物情報12が、記憶手段3からなくなったことにより(前方における障害物がないことを前提として)、右方前方に位置する目的地Tに最短で向かう移動経路bを決定する。自律移動装置1は、図3(c)に示すように、側方障害物Mとの衝突を回避した状態で、移動経路bに沿って右旋回して目的地Tに向かう。
The
本実施形態の自律移動装置1によれば、前方における障害物位置情報11および側方障害物Mに対応する仮想障害物情報12に基づいて移動経路bを決定するので、前方における障害物を回避するための移動経路bを形成する従来のアルゴリズムや方法によって、側方障害物Mとの衝突を回避できる。これにより、制御プログラムの簡単化や制御の高速化を実現でき、前方障害物と同様に、側方の障害物に衝突することなく、効率的に自律移動を継続できる。
According to the autonomous
(第2の実施形態)
図5(a)(b)(c)、図6はそれぞれ第2の実施形態に係る自律移動装置の例を示す。本実施形態では、自律移動装置1の構造、特に外形と回転構造に依存して仮想障害物を配置する例を説明する。
(Second Embodiment)
FIGS. 5A, 5B, 5C, and 6 show examples of autonomous mobile devices according to the second embodiment. In the present embodiment, an example will be described in which a virtual obstacle is arranged depending on the structure of the autonomous
図5(a)に示す自律移動装置1は、中央に回転中心Gを有する左右二輪駆動のものであり、図5(b)に示す自律移動装置1は、後方に回転中心Gを有する左右二輪駆動のものであり、図5(c)に示す自律移動装置1は、中央に回転中心を有する全方位移動型の四輪駆動のものでり、図6に示す自律移動装置1は、中心に回転中心Gを有する外形が円形の左右二輪駆動のである。なお、図中の車輪5cは補助輪であり、車輪5dは全方位駆動型の駆動輪である。
The autonomous
図5(a)(b)(c)に示すように、前後に縦長の外形を有する自律移動装置1における環境情報取得手段2は、側方障害物M1が自律移動装置1の回転中心Gより前方に位置する場合には、移動方向の左右両側に関して側方障害物M1の検出された側の前方に仮想障害物Xを配置し、側方障害物M2が回転中心Gより後方に位置する場合には側方障害物M2の検出された側とは反対側の前方に仮想障害物Xを配置する。仮想障害物は全て前方の障害物検出エリア内に配置される。これは、他の実施形態においても同様である。
As shown in FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 5 </ b> C, the environmental information acquisition means 2 in the autonomous
上述のような仮想障害物Xの配置によれば、矢印Rで示すような旋回時の回転中心Gと側方障害物M1,M2との位置関係が適切に考慮されているので、自律移動装置1の側面に障害物M1,M2が存在する場合であっても、その障害物M1,M2に衝突することなく、安全かつ効率的に移動を継続できる。 According to the arrangement of the virtual obstacle X as described above, since the positional relationship between the rotation center G and the side obstacles M1 and M2 at the time of turning as indicated by the arrow R is appropriately considered, the autonomous mobile device Even when the obstacles M1 and M2 exist on one side, the movement can be continued safely and efficiently without colliding with the obstacles M1 and M2.
また、図6に示すように、外形が円形の自律移動装置1における環境情報取得手段2は、側方障害物Mが自律移動装置1の進行方向の前面肩部に位置する場合には、当該側方障害物Mの検出された側の前方(進行方向a側)であって、自律移動装置1の正面により近い側に前記仮想障害物Xを配置する。このような仮想障害物Xの配置によれば、自律移動装置1の経路生成手段4は、障害物Mに衝突することなくその場回転して進行方向を変更して移動するように、移動経路bを決定することができる。
In addition, as shown in FIG. 6, the environment
(第3の実施形態)
図7は第3の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示す。本実施形態では、環境情報取得手段2が、自律移動装置1から側方障害物までの距離に応じて仮想障害物の存在位置を設定することについて説明する。
(Third embodiment)
FIG. 7 shows a state in which a virtual obstacle is arranged when the autonomous mobile device according to the third embodiment detects a side obstacle. In the present embodiment, it will be described that the environment
障害物Mが、自律移動装置1の側面からの距離x、前後の中心線から後方に距離yの位置に検出されている。すなわち、側方障害物Mが、回転中心Gよりも後方に検出されている。なお、自律移動装置1は、外形が略矩形であり、前後の長さは2Dである。
The obstacle M is detected at a position of distance x from the side surface of the autonomous
上述の側方障害物Mに対して、仮想障害物Xが、自律移動装置1の左右中心線から距離wの位置であって、前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアSの一番手前に配置されている。距離wは、α,β,γを所定の定数として、w=α(D−x)+βy+γとされている。回転中心Gに関して点対称の位置に障害物Mが検出された場合には、同様の距離wを用いることができる。
With respect to the side obstacle M described above, the virtual obstacle X is located at a distance w from the left-right center line of the autonomous
上述の距離wの式における距離xの寄与は、回転中心Gに近いところに障害物Mが検出された場合、すなわち、距離xがよりゼロに近い場合には、自律移動装置1が旋回動作をしても、障害物Mとの位置関係が余り変化しないので、衝突の危険性が少ないことを反映するものとなっている。距離xが長さDより大きくなった場合は、障害物Mが自律移動装置1の側方から外れて後方に位置することになるので、仮想障害物Xは設定されない。
The contribution of the distance x in the above formula of the distance w is that the autonomous
また、距離wの式における距離yの寄与は、距離yが小さいほど障害物Mが自律移動装置1に接近して検出され、衝突の危険度が増大することを反映しており、距離wと距離yは比例関係とされている。
In addition, the contribution of the distance y in the formula of the distance w reflects that the obstacle M is detected closer to the autonomous
本実施形態の自律移動装置1によれば、自律移動装置1から側方障害物Mまでの距離、すなわち、自律移動装置1の側面からの距離x、および前後の中心線からの前後方向の距離yに応じて、障害物Mに対する衝突の危険度を反映して仮想障害物Xの位置を変化させるので、適切な移動経路を決定することができる。これにより、仮想障害物の位置に基づいて、効率的で安全な移動を実行できる。
According to the autonomous
(第4の実施形態)
図8、図9は第4の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示す。本実施形態では、環境情報取得手段2が、自律移動装置1から側方障害物までの側方方向の距離(左右方向の距離)に応じて仮想障害物の左右方向位置を可変とすることについて説明する。
(Fourth embodiment)
8 and 9 show a state in which a virtual obstacle is arranged when the autonomous mobile device according to the fourth embodiment detects a side obstacle. In the present embodiment, the environment
自律移動装置1の環境情報取得手段2は、図8に示すように、自律移動装置1の左側方後方に検出された側方障害物M1が、自律移動装置1から側方方向の距離L1にある場合に、仮想障害物X1を前方右側の距離w1の位置に設定する。この場合、距離L1が大きいほど、距離w1が大きくされる。従って、距離L2に検出された側方障害物M2に対し、距離w2に仮想障害物X2が設定される。ここで、L1<L2,w1<w2である。仮想障害物Xの前後方向の位置は、前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアSの一番手前とされている。
As shown in FIG. 8, the environment
図9に示す例は、側方障害物M1,M2が、回転中心Gよりも前方に検出された場合を示す。この場合の距離の関係は、図8の場合と同様に、L1<L2,w1<w2とされている。仮想障害物Xの前後方向の位置も同様に、前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアSの一番手前とされている。 The example illustrated in FIG. 9 illustrates a case where the side obstacles M1 and M2 are detected ahead of the rotation center G. The distance relationship in this case is L1 <L2 and w1 <w2 as in the case of FIG. Similarly, the position of the virtual obstacle X in the front-rear direction is also set at the forefront of the semicircular obstacle detection area S for detecting a front obstacle.
本実施形態において、側方障害物M1,M2の前後方向の位置は、回転中心の後方か、または前方かについてのみ考慮されている。従って、判断処理が簡単であり、環境情報取得手段2の負担を少なくすることができる。また、側方障害物の位置が、回転中心の真横の場合には、図8、図9のいずれかにすればよい(他の実施形態においても同様)。
In the present embodiment, the position in the front-rear direction of the side obstacles M1, M2 is considered only on the rear side or the front side of the rotation center. Therefore, the determination process is simple, and the burden on the environment
本実施形態の自律移動装置1によれば、側方障害物までの側方方向の距離に応じて、仮想障害物を配置する側方方向の位置を変化させるので、旋回時の衝突回避に注目した移動経路を決定して移動できる。
According to the autonomous
(第5の実施形態)
図10、図11は第5の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示す。本実施形態では、環境情報取得手段2が、自律移動装置1から側方障害物までの側方方向の距離(左右方向の距離)に応じて仮想障害物の前後方向位置を可変とすることについて説明する。
(Fifth embodiment)
10 and 11 show a state in which a virtual obstacle is arranged when the autonomous mobile device according to the fifth embodiment detects a side obstacle. In the present embodiment, the environment
自律移動装置1の環境情報取得手段2は、図10に示すように、自律移動装置1の左側方後方に検出された側方障害物M1が、自律移動装置1から側方方向の距離L1にある場合に、自律移動装置1の側面から距離δwの位置であって、前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアSの一番手前から距離d1となる位置に仮想障害物X1を設定する。この場合、距離L1が大きいほど、距離d1が大きくされる。従って、距離L2に検出された側方障害物M2に対し、距離d2に仮想障害物X2が設定される。ここで、L1<L2,d1<d2である。
As shown in FIG. 10, the environment
図11に示す例は、側方障害物M1,M2が、回転中心Gよりも前方に検出された場合を示す。この場合の距離の関係は、図10の場合と同様に、L1<L2,d1<d2とされている。 The example shown in FIG. 11 shows a case where the side obstacles M1 and M2 are detected ahead of the rotation center G. The distance relationship in this case is L1 <L2 and d1 <d2 as in the case of FIG.
本実施形態の自律移動装置1によれば、自律移動装置1から側方障害物までの側方方向の距離に応じて仮想障害物を配置する前方方向の位置(前後方向の位置)を変化させるので、移動手段による移動速度の制御に注目して衝突回避のための移動経路を決定できる。
According to the autonomous
例えば、側方障害物が近いほど仮想障害物を自律移動装置1に近く配置し、遠ければ遠くに配置することにより、障害物回避に対する衝突の危険度を反映させて、適切な移動経路を決定することができる。例えば、側方障害物までの距離がより遠い場合は、仮想障害物をより遠くに配置することにより、移動経路を選択生成する自由度がより増加し、目的地へ向けて適切な移動経路を決定でき、距離がより近い場合は、より厳しい制限のもとで障害物を回避する移動経路を決定して安全に移動することができる。また、移動手段5の構成を、障害物が近い場合の移動速度が遠い場合の移動速度よりも遅くなるようにしておくことにより、仮想障害物の位置に応じて、効率的で安全な移動を実行できる。
For example, a virtual obstacle is arranged closer to the autonomous
(第6の実施形態)
図12は第6の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示す。本実施形態では、自律移動装置1の外形が円形であってその中心に回転中心Gがある場合における、仮想障害物X1,X2の配置について説明する。この場合、側方障害物M1,M2との衝突は円形の自律移動装置1の旋回によっては発生しないが、自律移動装置1が進行方向aに前進するときに、自律移動装置1の肩部側方において衝突する可能性がある。
(Sixth embodiment)
FIG. 12 shows a state in which a virtual obstacle is arranged when the autonomous mobile device according to the sixth embodiment detects a side obstacle. In the present embodiment, the arrangement of the virtual obstacles X1 and X2 when the outer shape of the autonomous
そこで、自律移動装置1の環境情報取得手段2は、それぞれ側方障害物M1,M2の前方方向の位置であって前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアSの一番手前に仮想障害物X1,X2を配置する。すると、経路生成手段4は、自律移動装置1をその場回転(本例の場合、右回転)させて、進行方向aの向きを変えて移動する移動経路を生成する。本実施形態の自律移動装置1によると、このような側方障害物との衝突を容易に回避して効率的に移動を継続できる。
Therefore, the environment information acquisition means 2 of the autonomous
(第7の実施形態)
図13は第7の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出しつつ移動する際の移動処理のフローチャートを示し、図14は同装置による側方障害物を検出しつつ移動する際の移動処理の他の例のフローチャートを示す。本実施形態では、自律移動装置1が、安定した自然な動作のもとで効率的に移動を継続するための、仮想障害物情報12の記憶と消去について説明する。要点は、仮想障害物情報12の記憶を、側方障害物が検出されなくなった後の一定時間においても保持し、いわば、電気回路やデータ処理における平滑化フィルタの効果を導入して移動を安定化することにある。
(Seventh embodiment)
FIG. 13 shows a flowchart of a movement process when the autonomous mobile device according to the seventh embodiment moves while detecting a side obstacle, and FIG. 14 shows a case where the autonomous mobile device moves while detecting a side obstacle. The flowchart of the other example of this movement process is shown. In the present embodiment, the storage and deletion of the
側方障害物の検出と非検出を監視するために、自律移動体1の側方における環境情報取得手段2による障害物検出エリアをm分割する。側方障害物は、分割された各エリアa(i),i=1,・・,m毎に監視される。この分割の方法として、例えば、自律移動装置1の所定範囲内における側方領域を、回転中心に関して前後に、さらに左右に分割して4分割(m=4)とする。この場合、回転中心に関して互いに対角位置にある、左前側方と右後側方とをまとめて1つのエリアとし、同様に、左後側方と右前側方とをまとめて1つのエリアとし、全体で2分割(m=2)としてもよい。これは、仮想障害物の配置を、対角領域において共通化する場合に対応する。また、この分割数mは、多くすればより自然な移動を実現できるが、制御部10の過負荷にならない範囲で決めればよい。
In order to monitor the detection and non-detection of the side obstacle, the obstacle detection area by the environment information acquisition means 2 on the side of the autonomous
自律移動装置1の移動制御手段6は、上述のようにエリアa(i),i=1,・・,mが事前に設定された状態で、移動を開始すると各エリアa(i)毎に設定された全てのタイマ変数t(i)をリセットして、t(i)=0,i=1,・・,mとする(S1)。次に、経路生成手段4が、記憶手段3における障害物位置情報11、および仮想障害物情報12に基づいて移動経路を決定し(S2)、移動手段5が移動動作を行う(S3)。移動制御手段6は、目的地に到達したかどうか判断し(S4)、到達していたら処理を終了し(S4でYes)、到達していないなら(S4でNo)、変数i(i=1,・・,m)について、ステップS5を含む繰り返しの処理を行う(処理ループLP1,LP2)。
When the movement control means 6 of the autonomous
上記移動の間に、環境情報取得手段2は、前方および側方の障害物の検知を行っており、側方障害物をエリアa(i)内に検出したら(S5でYes)、仮想障害物X(i)に関する仮想障害物情報12を生成して記憶手段3に記憶させる(S9)。その後、ステップS10の処理が行われる。
During the above movement, the environment information acquisition means 2 detects the front and side obstacles, and if a side obstacle is detected in the area a (i) (Yes in S5), the virtual obstacle
また、ステップS5でエリアa(i)内に側方障害物を検出していない場合は(S5でNo)、タイマ変数t(i)が時間加算されて、t(i)=t(i)+Δtとされ(S6)、そのタイマ値が所定の上限値tmと比較される(S7)。 If a side obstacle is not detected in the area a (i) in step S5 (No in S5), the timer variable t (i) is added with time, and t (i) = t (i) + Δt (S6), and the timer value is compared with a predetermined upper limit value tm (S7).
タイマ値が上限値tmを超えてなく、t(i)>tmではない場合は(S7でNo)、現在の変数iをインクリメントした次の変数iについて処理が繰り返される。 If the timer value does not exceed the upper limit value tm and t (i)> tm is not satisfied (No in S7), the process is repeated for the next variable i incremented from the current variable i.
タイマ値が上限値tmを超えていて、t(i)>tmの場合は(S7でYes)、記憶手段3における仮想障害物X(i)に関する仮想障害物情報12が消去され(S8)、タイマ変数t(i)がリセット、t(i)=0され(S10)、現在の変数iをインクリメントした次の変数iについて処理が繰り返される。
If the timer value exceeds the upper limit value tm and t (i)> tm (Yes in S7), the
上述の処理ループLP1,LP2が終了すると、制御はステップS2に戻されて、上述の処理が、所定の制御周期のもとで繰り返される。 When the above processing loops LP1 and LP2 are finished, the control is returned to step S2, and the above processing is repeated under a predetermined control cycle.
上述の一連の処理によると、記憶手段3は、側方障害物が検出されなくなった後も、仮想障害物を前方に配置して成る仮想障害物情報12を保持し、側方障害物が検出されなくなってから一定時間(上限値tm)経過後に、仮想障害物情報12を消去する。
According to the above-described series of processing, the storage means 3 holds the
従って、本実施形態の自律移動装置1によれば、環境情報取得手段2によって検出される側方障害物が、例えば移動体であって環境情報取得手段2の障害物検出範囲に入ったり出たりすることにより短時間に頻繁に検出されたりされなかったりする場合であっても、安定した自然な動作のもとで効率的に移動を継続できる。
Therefore, according to the autonomous
図14のフローチャートによって示す処理は、上述の図13におけるタイマ変数t(i)を用いる代わりに、移動距離変数D(i)を用いるものである。従って、このフローチャートによる処理は、図13におけるステップS1,S6,S7,S10が、ステップ#1,#6,#7,#10に変更されたものであり、他のステップは図13に示す処理と同様である。
The process shown by the flowchart of FIG. 14 uses a moving distance variable D (i) instead of using the timer variable t (i) in FIG. Therefore, the processing according to this flowchart is obtained by changing steps S1, S6, S7, and S10 in FIG. 13 to
本例の場合、記憶手段3は、側方障害物が検出されなくなってから一定距離Dmを移動した後に、仮想障害物情報12を消去する。本例の自律移動装置1によれば、上記同様に、自律移動装置1の安定した自然な動作のもとで効率的に移動を継続できる。
In this example, the storage means 3 erases the
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を矛盾のない範囲で互いに組み合わせた構成とすることができ、そのような組合せ可能な構成の実施形態は明記されていなくても当然に本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made. For example, the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other within a consistent range, and such embodiments that can be combined are naturally included in the present invention even if they are not specified.
1 自律移動装置
2 環境情報取得手段
3 記憶手段
4 経路生成手段
5 移動手段
b 移動経路
G 回転中心
M,M1,M2 障害物
X,X1,X2 仮想障害物
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記環境情報取得手段は、自己の側方の一定範囲内に障害物を検出した際には、その情報を自己の前方の仮想障害物情報として前記記憶手段に記憶させ、
前記経路生成手段は、前記記憶手段に記憶された障害物位置情報および前記仮想障害物情報に基づいて移動経路を決定することを特徴とする自律移動装置。 Environment information acquisition means for detecting position information of obstacles existing around itself, storage means for storing the obstacle position information, and obstacles based on the obstacle position information detected by the environment information acquisition means In an autonomous mobile device comprising: path generation means for determining a movement path so as to avoid an object; and movement means for moving the position of the user along the movement path determined by the path generation means.
When the environmental information acquisition means detects an obstacle within a certain range of its own side, the information is stored in the storage means as virtual obstacle information ahead of itself,
The autonomous mobile device characterized in that the route generation means determines a movement route based on the obstacle position information and the virtual obstacle information stored in the storage means.
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