JP2009252162A - Apparatus and method for generating map data - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a map data generating apparatus that correctly recognizes even an optical special object and generates an appropriate surrounding environment map. <P>SOLUTION: Included are: a temporary map data generation portion that generates temporary map data which contain a self-position at a current position and the entire area of which is divided into grids; a grid information accumulation portion that updates, registers and accumulates a past laser-scanning result for each grid of the temporary map data; a determination process portion that determines whether each grid is an obstacle or movable based on information of each grid accumulated in the grid information accumulation portion; and a true map data generation portion that generates true map data which reflect an actual environment based on a determination result by the determination process portion. The determination process portion determines whether each grid is an obstacle or not based on a percentage of reflected laser in a predetermined-direction area which reflects laser at a high percentage. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、地図データ生成装置、地図データ生成方法および移動ロボットに関する。   The present invention relates to a map data generation device, a map data generation method, and a mobile robot.

自律移動ロボットが自律的に移動するためには、障害物の位置情報を正確に有する地図が必要となる。移動ロボットが周辺地図を作成する方法としては、レーザー距離計(レーザーレンジファインダ)を用いた方法が知られている(例えば特許文献1)。   In order for an autonomous mobile robot to move autonomously, a map having accurate positional information of obstacles is required. As a method for creating a surrounding map by a mobile robot, a method using a laser distance meter (laser range finder) is known (for example, Patent Document 1).

特開2005−326944号公報JP 2005-326944 A

レーザー距離計は、レーザーが物体に当たって戻ってきたところを受光部で検知することによって周辺環境にある物体を認識している。したがって、鏡面研磨されているガラスなど光学的に特殊な性質をもつ物体(例えば、窓ガラス、鏡、レンズ)の場合、レーザーが当たってもうまく戻ってこないため、これを正確に認識できない場合が多々生じる。すると、実際の環境と移動ロボットが認識している周辺環境とが異なってくる事態が生じる。その結果、実際には通過できないガラスを通り抜けるような移動経路を生成してしまう恐れがあり、大変に危険である。   The laser rangefinder recognizes an object in the surrounding environment by detecting a light receiving unit where the laser hits the object and returns. Therefore, in the case of an object with special optical properties (for example, window glass, mirror, lens) such as glass that has been mirror-polished, it may not be recognized correctly because it does not return well even if the laser hits it. It happens a lot. Then, a situation occurs in which the actual environment and the surrounding environment recognized by the mobile robot are different. As a result, there is a risk of generating a movement path that passes through the glass that cannot actually pass through, which is very dangerous.

本発明の目的は、光学的特殊物体も正確に認識して適切な周辺環境地図を生成する地図データ生成装置、地図データ生成方法および移動ロボットに関する。   An object of the present invention relates to a map data generation device, a map data generation method, and a mobile robot that accurately recognize an optical special object and generate an appropriate surrounding environment map.

本発明の地図データ生成装置は、レーザー光を乱反射する障害物に加えて光学的に特殊な障害物を含む環境を自律的に移動可能でありかつレーザー距離計を有する移動ロボットが参照する地図データを生成する地図データ生成装置であって、現在位置における前記移動ロボットの自己位置を含むとともに全体がグリッドに分割された仮地図データを生成する仮地図データ生成部と、前記仮地図データのグリッドごとに過去のレーザー走査の結果を更新登録して蓄積するグリッド情報蓄積部と、前記グリッド情報蓄積部に蓄積されたグリッドごとの情報に基づいて各グリッドが障害物であるか否かを判定する判定処理部と、前記判定処理部による判定結果に基づいて実際の環境を反映した真地図データを生成する真地図データ生成部と、を備え、前記グリッド情報蓄積部は、あるグリッドにレーザーが飛来した方向であるレーザー飛来方向αと、これら飛来したレーザーのうちでそのグリッドで反射した反射レーザーが飛来した方向である反射レーザー飛来方向βと、をグリッドごとに登録しており、前記判定処理部は、レーザーを反射する割合が高い所定方向範囲における反射レーザーの割合に基づいて各グリッドが障害物であるか否かを判定することを特徴とする。 The map data generation apparatus of the present invention is a map data that can autonomously move in an environment including an optically special obstacle in addition to an obstacle that diffusely reflects laser light, and that is referred to by a mobile robot having a laser rangefinder. A temporary map data generating unit for generating temporary map data including the self-position of the mobile robot at the current position and divided into grids as a whole, and for each grid of the temporary map data A grid information storage unit that updates and stores past laser scanning results and determines whether each grid is an obstacle based on information for each grid stored in the grid information storage unit A processing unit, and a true map data generation unit that generates true map data reflecting an actual environment based on a determination result by the determination processing unit. Said grid information storage unit includes a laser incident direction alpha i is a direction in which the laser is flying to a grid, the reflected laser incident direction beta j is the direction in which the reflected laser flew reflected by the grid of these flying the laser And for each grid, the determination processing unit determines whether each grid is an obstacle based on a ratio of the reflected laser in a predetermined direction range in which the ratio of reflecting the laser is high. Features.

本発明では、前記判定処理部は、グリッドごとに前記反射レーザー飛来方向βjの平均値である平均反射方向βaveを算出する平均反射方向算出部と、前記平均反射方向を含む所定の方向範囲において飛来したレーザーの数M’と反射したレーザーの数N’をそれぞれカウントするカウント部と、前記カウント部によるカウント値から前記所定の方向範囲における反射レーザーの割合が所定閾値よりも高いグリッドを障害物として判定する閾値判定部と、を備えることが好ましい。   In the present invention, the determination processing unit jumps in a predetermined direction range including the average reflection direction and an average reflection direction calculation unit that calculates an average reflection direction βave that is an average value of the reflected laser flying directions βj for each grid. A counting unit that counts the number of lasers M ′ and the number N ′ of reflected lasers, and a grid in which the ratio of reflected lasers in the predetermined direction range is higher than a predetermined threshold from the count value of the counting unit as an obstacle It is preferable to include a threshold determination unit for determining.

本発明では、前記平均反射方向算出部には、反射レーザー飛来方向の平均値βaveを用いて反射レーザー飛来方向βの標準偏差σβを算出する標準偏差算出部を備え、前記平均反射方向を含む所定の方向範囲は、前記レーザー飛来方向の平均値βave±標準偏差σβであることが好ましい。 In the present invention, the average reflection direction calculating unit includes a standard deviation calculating unit that calculates a standard deviation σ β of the reflected laser flying direction β j using an average value βave of the reflected laser flying direction, and the average reflected direction is predetermined range of directions, including, it is preferable that the a laser traveling direction of the mean Betaave ± standard deviation sigma beta.

本発明では、グリッド情報蓄積部は、さらに、反射レーザーによって計測された距離dを反射レーザーの飛来方向βjと対にして蓄積しており、前記判定処理部は、さらに、レーザーの飛来回数Mとレーザーの反射回数Nとの割合に基づいて通常の障害物があるグリッドを判定する障害物グリッド判定部を備え、前記障害物グリッド判定部にて通常の障害物と判定された以外のグリッドに関してレーザーを反射する割合が高い所定方向範囲における反射レーザーの割合に基づいて各グリッドが光学特殊障害物であるか否かを判定し、前記グリッド情報蓄積部には、真地図データに登録された光学特殊障害物との関係から不適当であると判断されるレーザー走査データを削除してグリッド情報蓄積部に蓄積されている情報を修正するグリッド情報修正部が設けられていることが好ましい。 In the present invention, the grid information storage unit further distance d j measured by reflected laser has accumulated in the incident direction βj pair of reflected laser, the determination processing section is further flying times of the laser M An obstacle grid determination unit that determines a grid with a normal obstacle based on the ratio of the number of reflections and the number of reflections of the laser, and the grid other than that determined as a normal obstacle by the obstacle grid determination unit It is determined whether or not each grid is an optical special obstacle based on the ratio of the reflected laser in a predetermined direction range in which the ratio of reflecting the laser is high, and the grid information storage unit stores the optical registered in the true map data. A grid that corrects the information stored in the grid information storage unit by deleting laser scanning data that is determined to be inappropriate from the relationship with special obstacles It is preferred that broadcast correction unit is provided.

本発明では、前記グリッド情報修正部は、前記グリッド情報蓄積部から反射レーザーの飛来方向βとその反射レーザーによる計測距離dとを順に読み出して飛来方向βとは逆向きにそのグリッドから計測距離dの長さを有する仮想レーザーを生成し、前記仮想レーザーが光学特殊障害物を適正な角度を外れた方向で通過している場合にそのレーザーの情報を削除することが好ましい。 In the present invention, the grid information correction unit sequentially reads the reflection laser flying direction β j and the measurement distance d j by the reflection laser from the grid information storage unit, and reverses the flying direction β j from the grid. generating a virtual laser having a length of measurement distance d j, it is preferable to delete the information of the laser when the virtual laser is passing through in a direction out of the proper angle optical special obstacle.

本発明では、前記判定処理部は、グリッドごとに前記反射レーザー飛来方向βの平均値である平均反射方向βaveを算出する平均反射方向算出部を備え、前記グリッド情報修正部は、仮想レーザーが前記光学特殊障害物のグリッドを通過する方向が前記平均反射方向βaveから所定閾値以上にずれている場合にそのレーザーの情報を削除することが好ましい。 In the present invention, the determination processing unit includes an average reflection direction calculation unit for calculating an average value in the form of the average reflection direction βave of the reflected laser incident direction beta j for each grid, the grid information adjustment unit, a virtual laser It is preferable to delete the laser information when the direction of passing through the grid of the optical special obstacle deviates from the average reflection direction βave by a predetermined threshold or more.

本発明の地図データ生成方法は、光を乱反射する障害物に加えて光学的に特殊な障害物を含む環境を自律的に移動可能であり、かつ、レーザー距離計を有する移動ロボットが参照する地図データを生成する地図データ生成方法であって、現在位置における前記移動ロボットの自己位置を含むとともに全体がグリッドに分割された仮地図データを生成する仮地図データ生成工程と、前記仮地図データのグリッドごとに過去のレーザー走査の結果を更新登録して蓄積するグリッド情報蓄積工程と、前記グリッド情報蓄積工程にて蓄積されたグリッドごとの情報に基づいて各グリッドが障害物であるか移動可能であるかを判定する判定処理工程と、前記判定処理工程による判定結果に基づいて実際の環境を反映した真地図データを生成する真地図データ生成工程と、を備え、前記グリッド情報蓄積工程は、あるグリッドにレーザーが飛来した方向であるレーザー飛来方向αと、これら飛来したレーザーのうちでそのグリッドで反射した反射レーザーが飛来した方向である反射レーザー飛来方向βと、をグリッドごとに登録し、
前記判定処理工程は、レーザーを反射する割合が高い所定方向範囲における反射レーザーの割合に基づいて各グリッドが障害物であるか移動可能であるかを判定することを特徴とする。
The map data generation method of the present invention is capable of autonomously moving in an environment including an optically special obstacle in addition to an obstacle that irregularly reflects light, and is a map that is referenced by a mobile robot having a laser rangefinder. A map data generation method for generating data, including a temporary map data generation step for generating temporary map data including a self-position of the mobile robot at a current position and divided into grids as a whole, and a grid of the temporary map data Each grid can be moved as an obstacle based on the grid information accumulation process for updating and accumulating the past laser scanning results for each grid and the information for each grid accumulated in the grid information accumulation process. And a true map data for generating true map data reflecting the actual environment based on the judgment result of the judgment processing step. Comprising a data generating step, the grid information storage step, a laser incident direction alpha i is a direction in which the laser is flying in a certain grid, directions reflected laser reflected by the grid of these flying the laser flew Is registered for each grid, and the reflected laser flying direction β j is
The determination processing step is characterized by determining whether each grid is an obstacle or is movable based on a ratio of the reflected laser in a predetermined direction range in which a ratio of reflecting the laser is high.

本発明の移動ロボットは、光を乱反射する障害物に加えて光学的に特殊な障害物を含む環境を自律的に移動可能でありかつレーザー距離計を有する移動ロボットであって、前記地図データ生成装置を内蔵していることを特徴とする。   The mobile robot of the present invention is a mobile robot that can autonomously move in an environment including an optically special obstacle in addition to an obstacle that irregularly reflects light, and has a laser rangefinder, and generates the map data The device is built-in.

本発明によれば、周囲環境にある障害物を正確に認識し、周囲環境を適格に反映した地図データを得ることができる。従来のごとく単純に一回のレーザー走査結果を地図に登録しただけはガラス等の光学特殊障害物を認識することができなかった。この点、本発明においては、反射が生じやすい角度領域を求めたうえで、この範囲における過去のレーザー走査結果を判定の基礎とする。したがって、たとえば、ガラス板のように限られた角度範囲でしか検出できない光学的に特殊な障害物があった場合でも、これを正確に認識して正確な地図データを生成することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately recognize an obstacle in the surrounding environment and obtain map data that appropriately reflects the surrounding environment. It was not possible to recognize optical special obstacles such as glass simply by registering the result of a single laser scan on a map as in the past. In this regard, in the present invention, after obtaining an angle region in which reflection is likely to occur, a past laser scanning result in this range is used as a basis for determination. Therefore, for example, even when there is an optically special obstacle that can be detected only within a limited angle range such as a glass plate, it is possible to accurately recognize this and generate accurate map data.

本発明の実施形態について図示例を参照して説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、移動ロボット200の外観構成を示す図である。移動ロボット200は、本体部210と、移動手段220と、計測手段と、を備えている。
移動手段220は、車輪式、クローラ式、二脚歩行式など、本体部210を移動させることができれば構造は特に限定されるものではないが、図1中では車輪式の場合を示している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of the mobile robot 200. The mobile robot 200 includes a main body 210, a moving unit 220, and a measuring unit.
The structure of the moving means 220 is not particularly limited as long as the main body 210 can be moved, such as a wheel type, a crawler type, and a bipedal walking type, but FIG. 1 shows a case of a wheel type.

計測手段としては、レーザー距離計230と、オドメトリセンサ240と、が設けられている。
レーザー距離計230は、レーザー発射部と、受光部と、を備え、本体部210に付設されている。
レーザー距離計230は、図2に示すごとく、正面180度の領域をスキャンでき、その角度の分解能としては少なくとも1度ごとに検出可能である。
また、本体部210には、オドメトリセンサ240が内蔵されている。
オドメトリセンサ240の具体的構成は限定されるものではないが、移動ロボット200の加速度あるいは速度を検出する加速度センサや速度センサでもよく、あるいは、移動手段が車輪式である場合には車輪の回転量を検出するエンコーダであってもよい。
As a measuring means, a laser distance meter 230 and an odometry sensor 240 are provided.
The laser distance meter 230 includes a laser emitting unit and a light receiving unit, and is attached to the main body unit 210.
As shown in FIG. 2, the laser distance meter 230 can scan an area of 180 degrees in front, and can detect at least one degree as resolution of the angle.
The main body 210 has a built-in odometry sensor 240.
The specific configuration of the odometry sensor 240 is not limited, but may be an acceleration sensor or a speed sensor that detects the acceleration or speed of the mobile robot 200, or, if the moving means is a wheel type, the amount of rotation of the wheel. It may be an encoder that detects.

また、本体部210には、図示しない制御部が内蔵されており、この制御部は、地図画像を生成する地図データ生成部300と、生成された地図画像を参照して移動ロボット200の移動を制御する移動制御部(不図示)と、を備える。   The main unit 210 includes a control unit (not shown). The control unit generates a map data generation unit 300 that generates a map image, and moves the mobile robot 200 with reference to the generated map image. A movement control unit (not shown) for controlling.

地図データ生成部300について説明する。
図3は、地図データ生成部300の構成を示す図である。
地図データ生成部300は、レーザー距離計230による計測値およびオドメトリセンサ240による計測値に基づいて仮地図作成の処理を行う仮地図処理部310と、レーザー距離計230による計測値の蓄積データに基づいて仮地図処理部310にて作成された仮地図を補完して真地図作成の処理を行う真地図処理部320と、を備える。
The map data generation unit 300 will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the map data generation unit 300.
The map data generation unit 300 is based on the temporary map processing unit 310 that performs a process of creating a temporary map based on the measurement value obtained by the laser distance meter 230 and the measurement value obtained by the odometry sensor 240, and the accumulated data of the measurement value obtained by the laser distance meter 230. And a true map processing unit 320 that complements the temporary map created by the temporary map processing unit 310 and performs processing for creating a true map.

仮地図処理部310は、レーザー距離計230にて周囲をレーザー走査した走査データを一時的に記憶するレーザー走査データ記憶部311と、オドメトリセンサ240による計測値に基づいて移動ロボット200の自己位置を予測する自己位置予測部312と、レーザー走査データ記憶部311に記憶された走査データと自己位置予測部312による自己位置予測とを用いて自己位置が修正された移動ロボット200の絶対位置を含むとともに全体がグリッドに分割された周辺環境の仮地図を生成する仮地図データ生成部313と、を備える。   The temporary map processing unit 310 determines the self-position of the mobile robot 200 on the basis of the laser scanning data storage unit 311 that temporarily stores the scanning data obtained by scanning the surroundings with the laser rangefinder 230 and the measurement value obtained by the odometry sensor 240. The absolute position of the mobile robot 200 whose self-position is corrected using the self-position prediction unit 312 to be predicted, the scan data stored in the laser scan data storage unit 311 and the self-position prediction by the self-position prediction unit 312 is included. A temporary map data generation unit 313 that generates a temporary map of the surrounding environment that is divided into grids as a whole.

レーザー走査データ記憶部311は、レーザー距離計230にて取得された周囲の走査データを一時的に記憶する。
走査データは、例えば図4に示されるようなレーザーの照射方向および各照射方向における受光強度を含み、さらには、レーザーが戻ってくるまでの時間などを加えたデータであり、この走査データを基に障害物の存在とその障害物までの距離が分かる。
The laser scanning data storage unit 311 temporarily stores the surrounding scanning data acquired by the laser distance meter 230.
The scan data includes, for example, the laser irradiation direction and the received light intensity in each irradiation direction as shown in FIG. 4, and further includes the time until the laser returns, etc. Shows the existence of the obstacle and the distance to the obstacle.

自己位置予測部312は、オドメトリセンサ240によるセンサ値に基づいて移動ロボット200の自己位置を予測する。すなわち、移動前の自己位置に自己が進んだ経路および距離を加味して現時点で環境中のどの地点にいるかを予測する。   The self position prediction unit 312 predicts the self position of the mobile robot 200 based on the sensor value obtained by the odometry sensor 240. That is, a point in the environment at the present time is predicted by taking into consideration the route and distance that the self travels to the self position before the movement.

仮地図データ生成部313は、自己位置予測部312による自己位置予測とレーザー走査の結果を統合して自己位置予測のずれを修正しつつ、レーザー走査の結果に基づいて仮の環境地図を作成する。
このとき、自己位置予測の修正にあっては、まず、移動前と移動後とにおけるそれぞれのレーザー走査の結果で特徴点を抽出し、それら特徴点が重なるようにマッチングをとる。
そして、自己位置予測部312における自己位置予測と前記マッチングとのずれを求めて、先に求めた自己位置予測を修正し、自己位置推定を行う。
このようにするのは、オドメトリセンサ240による自己位置予測だけでは、移動量をインクリメントしていくだけであるので誤差が累積して実際の位置と予測位置とが大きくずれてきてしまう恐れが高く、しかもそのずれを修復できないためである。
この点、レーザー走査の結果を用いて逐次修正を加えることでロバストな自己位置推定が行われる。
The temporary map data generation unit 313 creates a temporary environment map based on the result of the laser scanning while integrating the self-position prediction by the self-position prediction unit 312 and the result of the laser scanning to correct the deviation of the self-position prediction. .
At this time, in correcting the self-position prediction, first, feature points are extracted based on the results of laser scanning before and after the movement, and matching is performed so that these feature points overlap.
Then, a deviation between the self-position prediction and the matching in the self-position prediction unit 312 is obtained, the self-position prediction obtained earlier is corrected, and self-position estimation is performed.
In this way, the self-position prediction by the odometry sensor 240 only increments the amount of movement, so there is a high risk that errors will accumulate and the actual position and the predicted position will deviate greatly. This is because the deviation cannot be repaired.
In this regard, robust self-position estimation is performed by making sequential corrections using the results of laser scanning.

そして、推定された自己位置にレーザー走査の結果を加味して、周囲環境の仮地図を作成する。   Then, a temporary map of the surrounding environment is created by adding the result of laser scanning to the estimated self-position.

ここで、単純に移動の前後におけるレーザー走査の結果をマッチングさせるために特徴点(例えばレーザーを反射して戻してきたグリッド)を登録しただけの仮地図の例を示し、さらに、仮地図データに内在する恐れがある実際環境との差異について説明する。   Here, an example of a temporary map in which a feature point (for example, a grid returned by reflecting a laser) is simply registered in order to match the results of laser scanning before and after movement is shown. Explain the differences from the actual environment that may be inherent.

移動ロボット200の作業環境中では、図1に示すように、通常の障害物910と、通常の障害物とは異なりレーザー光に対して特殊な作用を示す光学特殊障害物920と、がある。
ここで、通常の障害物とは、不透明で表面が粗い物体である。
このような通常の障害物では光を乱反射するため、図5に示されるように、障害物の面に対する光の入射角に関わらず一定の反射強度が得られる。
そのため、レーザー距離計230の受光部にて障害物からの反射光を受光することにより障害物の存在を誤りなく認識することができる。
In the working environment of the mobile robot 200, as shown in FIG. 1, there are a normal obstacle 910 and an optical special obstacle 920 that has a special action on laser light unlike a normal obstacle.
Here, a normal obstacle is an object which is opaque and has a rough surface.
Since such a normal obstacle reflects light irregularly, as shown in FIG. 5, a constant reflection intensity can be obtained regardless of the incident angle of light with respect to the surface of the obstacle.
Therefore, the presence of the obstacle can be recognized without error by receiving the reflected light from the obstacle at the light receiving unit of the laser distance meter 230.

その一方、光学特殊障害物とは、表面が鏡面研磨されており、かつ、光透過性を有するガラスに代表されるものである。
このような光学特殊障害物では、入射角が小さいとレーザーを鏡面反射してしまう。
また、入射角が大きいと、表面からの反射のみならず、光学特殊障害物を透過した向こう側の物体からの反射光を戻してしまうことがある。
光学特殊障害物では、図6に示されるように、光学特殊障害物の面に対する入射角によって反射強度が異なり、移動ロボット200が光学特殊障害物の面に正対(入射角90°付近)しているときにのみ所定の反射強度が得られる。
On the other hand, the optical special obstacle is represented by a glass whose surface is mirror-polished and has optical transparency.
In such an optical special obstacle, when the incident angle is small, the laser is specularly reflected.
In addition, when the incident angle is large, not only the reflection from the surface but also the reflected light from the object on the other side transmitted through the optical special obstacle may be returned.
In the optical special obstacle, as shown in FIG. 6, the reflection intensity varies depending on the incident angle with respect to the surface of the optical special obstacle, and the mobile robot 200 faces the surface of the optical special obstacle (incident angle near 90 °). A predetermined reflection intensity can be obtained only when

このような光学特殊障害物がある場合、レーザー距離計230によるレーザー走査の結果に基づいて障害物を地図画像データに登録すると、実際の環境とは異なる地図データが作成されることとなる。
たとえば、図7に示されるように、ガラス板920と障害物910とがある場合、ガラス920に対して入射角が浅いレーザーLは鏡面反射されるため、ガラス方向からの反射光が実際には鏡面反射した先にある障害物910を反映していることがある。
さらに、ほとんどのレーザーはガラス920を透過してしまうため(例えばL)、ガラス920から戻ってくるレーザーを受光部で認識できず、結果としてレーザーが透過してしまった領域に関してはガラス自体の存在が認識されないこととなる。
したがって、レーザー走査の結果をそのまま仮地図データに登録したのでは、図8に示されるように、実際に存在するガラス920が登録されず、さらには実際には存在しない障害物の虚像930が登録されてしまう。
When there is such an optical special obstacle, if the obstacle is registered in the map image data based on the result of the laser scanning by the laser rangefinder 230, map data different from the actual environment will be created.
For example, as shown in FIG. 7, when there is a glass plate 920 and an obstacle 910, the laser L 1 having a shallow incident angle with respect to the glass 920 is specularly reflected, and thus the reflected light from the glass direction is actually reflected. May reflect the obstacle 910 at the end of the specular reflection.
Further, since most lasers pass through the glass 920 (for example, L 2 ), the laser returning from the glass 920 cannot be recognized by the light receiving unit, and as a result, the region where the laser has passed is not in the glass itself. The existence will not be recognized.
Therefore, if the result of laser scanning is directly registered in the temporary map data, as shown in FIG. 8, the glass 920 that actually exists is not registered, and the virtual image 930 of the obstacle that does not actually exist is registered. Will be.

仮地図データ生成部313にて生成された仮地図データは真地図処理部320に送られて、蓄積データに基づいた補完処理により実際の環境を的確に反映した真地図データに補正される。   The temporary map data generated by the temporary map data generation unit 313 is sent to the true map processing unit 320, and is corrected to true map data that accurately reflects the actual environment by a complementing process based on the accumulated data.

真地図処理部320は、過去のレーザー走査の結果を蓄積するとともに仮地図データ生成部313にて生成された仮地図の各グリッドに過去のレーザー走査の結果を登録したグリッド情報蓄積地図を生成するグリッド情報蓄積部330と、グリッド情報蓄積部330にて生成されたグリッド情報蓄積地図に登録された情報に基づいて各グリッドが障害物であるか否かを判定する判定処理部340と、判定処理部340による判定結果に基づいて実際の環境を的確に反映した真地図データを生成する真地図データ生成部390と、を備える。   The true map processing unit 320 accumulates past laser scanning results and generates a grid information accumulation map in which past laser scanning results are registered in each grid of the temporary map generated by the temporary map data generation unit 313. A grid information storage unit 330; a determination processing unit 340 that determines whether each grid is an obstacle based on information registered in the grid information storage map generated by the grid information storage unit 330; A true map data generation unit 390 that generates true map data that accurately reflects the actual environment based on the determination result by the unit 340.

グリッド情報蓄積部330は、過去のレーザー走査の結果を蓄積しているとともに、仮地図データ生成部313にて新たに生成された仮地図データ上のグリッドごとに過去のレーザー走査の結果を更新登録していく。ここで、グリッド情報蓄積部330は、次のように過去のレーザー走査の結果をグリッドごとに更新登録する。   The grid information accumulation unit 330 accumulates past laser scanning results, and updates and registers past laser scanning results for each grid on the temporary map data newly generated by the temporary map data generation unit 313. I will do it. Here, the grid information storage unit 330 updates and registers the past laser scanning results for each grid as follows.

すなわち、各グリッドには、レーザーがそのグリッドに飛来した回数Mと、各飛来時におけるレーザーの飛来方向α(i=1〜M)と、が登録される。
さらに、グリッドがレーザーを反射している場合には、そのグリッドがレーザーを反射した回数Nと、各反射時におけるレーザーの飛来方向β(j=1〜N)と、が登録される。
グリッドごとの登録データをテーブルにすると例えば次のようになる。
That is, in each grid, the number M of times the laser has come to the grid and the laser flying direction α i (i = 1 to M) at the time of each flying are registered.
Further, when the grid reflects the laser, the number N of times the grid reflected the laser and the laser flying direction β j (j = 1 to N) at each reflection are registered.
When the registration data for each grid is made into a table, for example, it is as follows.

Figure 2009252162
Figure 2009252162

ここでいう方向を規定するにあたっては、移動ロボット200の移動に伴って仮地図データが更新作成されるたびに0°の基準線も移動ロボット200の向きに応じて更新し、それに合わせて飛来方向の角度を修正していってもよく、逆に、基準線は絶対座標系(ワールド座標系)に固定しておいて新たに取得されたレーザー走査データの方を修正してもよい。
いずれにしても全体で整合していれば角度の基準線の取り方は任意である。
なお、方向としては、場合によっては0°から180°の範囲で規定し、0°≦αi、βj<180°とすることが好ましい。
たとえば、板ガラスを考えた場合、表面と裏面との両方で反射がおこるため、表面から当たって反射されたレーザーと裏面から当たって反射されたレーザーとが区別されてしまい、好ましくない。
そこで、このような場合には180°を超える角度に関しては180°をマイナスして0°≦αi、βj<180°に規定しなおすことが好ましい。
In defining the direction here, every time the temporary map data is updated and created in accordance with the movement of the mobile robot 200, the 0 ° reference line is also updated according to the direction of the mobile robot 200, and the flying direction accordingly. Alternatively, the reference line may be fixed in the absolute coordinate system (world coordinate system) and the newly acquired laser scanning data may be corrected.
In any case, as long as it is consistent as a whole, the angle reference line is arbitrarily determined.
In some cases, the direction is defined in a range of 0 ° to 180 °, and 0 ° ≦ αi and βj <180 °.
For example, when a plate glass is considered, since reflection occurs on both the front surface and the back surface, the laser reflected from the front surface and the laser reflected from the back surface are distinguished, which is not preferable.
Therefore, in such a case, it is preferable to redefine the angle exceeding 180 ° by subtracting 180 ° and satisfying 0 ° ≦ αi and βj <180 °.

このようにして仮地図データのすべてのグリッドごとに過去のレーザー走査の結果が更新登録していき、グリッドごとに情報を持ったグリッド情報蓄積地図を生成する。   In this way, past laser scanning results are updated and registered for every grid of the temporary map data, and a grid information accumulation map having information for each grid is generated.

判定処理部340は、グリッド情報蓄積部330にて生成されたグリッド情報蓄積地図のグリッドごとのデータを精査してそのグリッドが障害物であるか移動可能であるかを判定する。   The determination processing unit 340 examines data for each grid of the grid information accumulation map generated by the grid information accumulation unit 330 and determines whether the grid is an obstacle or is movable.

図9は、判定処理部340の構成を示す図である。
判定処理部340は、グリッドごとに反射レーザー飛来方向βの平均値βaveを算出する平均反射方向算出部350と、反射レーザー飛来方向βの平均値の付近にある飛来レーザーと反射レーザーとの数をカウントするカウント部360と、カウント部360でのカウント結果に基づいて算出される飛来レーザーと反射レーザーとの比を所定閾値と対比してそのグリッドが障害物グリッドであるか否かを判定する閾値判定部370と、閾値判定部370における判定結果を記憶するグリッド判定結果記憶部380と、を備える。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the determination processing unit 340.
The determination processing unit 340 includes an average reflection direction calculation unit 350 that calculates an average value βave of the reflected laser flying direction β i for each grid, and a flying laser and a reflected laser that are near the average value of the reflected laser flying direction β i . Count unit 360 that counts the number, and determines whether the grid is an obstacle grid by comparing the ratio of the flying laser and the reflected laser calculated based on the count result of count unit 360 with a predetermined threshold And a grid determination result storage unit 380 that stores the determination result in the threshold determination unit 370.

平均反射方向算出部350は、グリッドごとに登録されている過去のレーザー走査の結果のうち、反射時のレーザー飛来方向βを抜き出して、このレーザー飛来方向βの平均値βaveを算出する。
また、平均反射方向算出部350には、標準偏差算出部351が設けられており、標準偏差算出部351は、レーザー飛来方向の平均値βaveを用いてレーザー飛来方向βの標準偏差σβを算出する。
The average reflection direction calculation unit 350 extracts the laser flying direction β j at the time of reflection from the past laser scanning results registered for each grid, and calculates the average value βave of the laser flying direction β j .
The average reflection direction calculation unit 350 is provided with a standard deviation calculation unit 351. The standard deviation calculation unit 351 calculates the standard deviation σ β of the laser flying direction β j using the average value βave of the laser flying direction. calculate.

カウント部360は、反射レーザー飛来方向βの平均値の付近にある飛来レーザーの数M’をカウントするレーザーカウント部361と、反射レーザー飛来方向βの平均値の付近にある反射レーザーの数N’をカウントする反射レーザーカウント部362と、を備える。すなわち、カウント部360は、βave±σβの範囲にある飛来レーザーおよび反射レーザーをそれぞれレーザーカウント部361と反射レーザーカウント部362とでカウントする。 Counting unit 360 includes a laser count unit 361 for counting the number M 'of flying laser in the vicinity of the average value of the reflected laser incident direction beta i, the number of reflected laser in the vicinity of the average value of the reflected laser incident direction beta i A reflection laser counting unit 362 that counts N ′. That is, the count unit 360 counts the flying laser and reflecting the laser is in the range of βave ± σ β in respectively the laser counting unit 361 and the reflected laser counting unit 362.

閾値判定部370は、障害物が存在する障害物グリッドであるか否かを判定する所定閾値を有し、平均反射方向の付近における反射レーザーの割合を前記閾値と対比する。
すなわち、レーザーカウント部361にてカウントされた飛来レーザーの数M’と反射レーザーカウント部362にてカウントされた反射レーザーの数N’とからβave±σβの範囲における反射レーザーの割合を求める。
反射レーザーの割合は、「N’/(M’+N’)」として算出する。
そして、この反射レーザーの割合を所定閾値に対比する。
The threshold determination unit 370 has a predetermined threshold for determining whether or not the obstacle grid is an obstacle, and compares the ratio of the reflected laser in the vicinity of the average reflection direction with the threshold.
That is, determine the percentage of reflected laser in the range from the of βave ± σ β 'number N of counted reflected laser as in reflected laser counting unit 362' number M of flying laser counted by a laser count unit 361.
The ratio of the reflected laser is calculated as “N ′ / (M ′ + N ′)”.
Then, the ratio of the reflected laser is compared with a predetermined threshold value.

ここで、障害物が光学特殊障害物である場合、光学特殊障害物ではレーザーが反射されて戻ってくる方向が狭い範囲に限られる。
具体的には、光学特殊障害物が鏡面であったり高い光透過性を有する場合、光学特殊障害物の面に正対する方向からレーザーを当てないと、鏡面反射したり透過したりするためこの光学特殊障害物からの反射光を計測できないこととなる。
ほとんどの角度範囲で反射光を計測できないため、単純に各回のレーザー走査の結果を地図データにプロットしたのみでは光学特殊障害物は地図に登録されない。
この点、反射光が計測される近辺に判断対象を絞って、改めて過去のレーザー走査結果を加味した判定を行い、その範囲で反射の割合が高ければ障害物であると判断でき、その範囲に絞った判定でもなおレーザーが通過する割合が高いグリッドはフリースペースであると判断できる。
Here, when the obstacle is an optical special obstacle, the direction in which the laser is reflected and returned by the optical special obstacle is limited to a narrow range.
Specifically, if the optical special obstacle is a mirror surface or has a high light transmittance, if the laser is not applied from the direction facing the surface of the optical special obstacle, this optical reflection will be reflected or transmitted. Reflected light from special obstacles cannot be measured.
Since reflected light cannot be measured in most angular ranges, optical special obstacles are not registered in the map simply by plotting the results of each laser scan on map data.
In this regard, the determination target is narrowed down to the vicinity where the reflected light is measured, and a determination is made by taking into account the past laser scanning results, and if the reflection ratio is high in that range, it can be determined that the object is an obstacle. Even with a narrowed determination, it can be determined that a grid where the rate of laser transmission is still high is free space.

すなわち、閾値判定部370における判定の結果、反射レーザーの割合「N’/(M’+N’)」が所定閾値以上であれば、そのグリッドは障害物があるグリッドであると判定する。
また、反射レーザーの割合「N’/(M’+N’)」が所定閾値よりも小さければ、そのグリッドは障害物ではないグリッドであると判定する。
このような判定結果は、グリッド判定結果記憶部380に送られる。
That is, if the ratio “N ′ / (M ′ + N ′)” of the reflected laser is equal to or greater than a predetermined threshold as a result of the determination by the threshold determination unit 370, the grid is determined to be a grid with an obstacle.
If the ratio “N ′ / (M ′ + N ′)” of the reflected laser is smaller than the predetermined threshold, it is determined that the grid is not an obstacle.
Such a determination result is sent to the grid determination result storage unit 380.

グリッド判定結果記憶部380は、閾値判定部370における判定結果を記憶していき、すべてのグリッドについての判定結果がそろったところでデータを真地図データ生成部390に送る。   The grid determination result storage unit 380 stores the determination results in the threshold determination unit 370 and sends the data to the true map data generation unit 390 when the determination results for all the grids are complete.

真地図データ生成部390は、すべてのグリッドについての判定結果を仮地図データのグリッドに更新登録していき、実環境を的確に反映した真地図データを作成する。   The true map data generation unit 390 updates and registers the determination results for all the grids in the temporary map data grid, and creates true map data that accurately reflects the actual environment.

このような地図作成が地図データ生成部300にて行われたのち、この地図データを参照して移動ロボット200の移動経路が自律的に選択されるとともに移動制御が実行される。   After such map creation is performed by the map data generation unit 300, the movement route of the mobile robot 200 is autonomously selected with reference to the map data, and movement control is executed.

次に、上記構成を備える第1実施形態の動作をフローチャートを参照して説明する。
図10は、第1実施形態の動作手順を示すフローチャートである。
まず、移動ロボット200が移動を行ったところで、センシングを実行する。
すなわち、オドメトリセンサ240によるオドメトリデータの取得(オドメトリデータ取得工程ST100)およびレーザー距離計230によるレーザー走査データの取得(レーザー走査工程ST110)が実行される。
取得されたレーザー走査データは、レーザー走査データ記憶部311に一時バッファされるとともに、グリッド情報蓄積部330に送られる。
Next, the operation of the first embodiment having the above configuration will be described with reference to a flowchart.
FIG. 10 is a flowchart showing the operation procedure of the first embodiment.
First, sensing is performed when the mobile robot 200 moves.
That is, acquisition of odometry data by the odometry sensor 240 (odometry data acquisition step ST100) and acquisition of laser scanning data by the laser distance meter 230 (laser scanning step ST110) are executed.
The acquired laser scanning data is temporarily buffered in the laser scanning data storage unit 311 and sent to the grid information storage unit 330.

また、オドメトリセンサ240によるオドメトリデータは自己位置予測部312に送られて運動学的に処理され、移動ロボット200の移動方向および移動距離から自己位置の予測が行われる(自己位置予測工程ST120)。   The odometry data from the odometry sensor 240 is sent to the self-position prediction unit 312 and processed kinematically, and the self-position is predicted from the moving direction and the moving distance of the mobile robot 200 (self-position prediction step ST120).

次に、ST130において、仮地図データ生成部313による仮地図データ生成工程が実行される。
この工程において、自己位置予測を参考にしながら移動前と移動後におけるレーザー走査の結果がマッチングされる。
そして、オドメトリデータとレーザー走査データとに基づき、自己位置予測を修正した移動ロボット200の絶対位置を含むとともに全体がグリッドに分割された仮地図データが生成される。
このように生成された仮地図データはグリッド情報蓄積部330に送られ、グリッドごとに過去のレーザー走査の結果が更新登録される(グリッド情報蓄積工程ST140)。
すなわち、これまでに飛来したレーザーの数Mと各レーザー飛来時の飛来方向αiとがグリッドごとに更新登録され、さらに、そのうちで反射したレーザーについては反射したレーザーの数Nとその反射レーザーの飛来方向βjとが更新登録される(表1参照)。
Next, in ST130, a temporary map data generation step by the temporary map data generation unit 313 is executed.
In this step, the results of laser scanning before and after movement are matched with reference to self-position prediction.
Then, based on the odometry data and the laser scanning data, temporary map data including the absolute position of the mobile robot 200 whose self-position prediction is corrected and the whole being divided into grids is generated.
The temporary map data generated in this way is sent to the grid information storage unit 330, and the past laser scanning results are updated and registered for each grid (grid information storage step ST140).
That is, the number M of lasers that have come so far and the flying direction αi at the time of each laser flying are updated and registered for each grid, and for the reflected lasers, the number N of reflected lasers and the flying of the reflected lasers. The direction βj is updated and registered (see Table 1).

このようにすべてのグリッドについてデータの更新登録が終了したところで、グリッドごとの更新データが判定処理部340に順次送られ、グリッドごとに障害物か移動可能であるかを判定する判定処理工程(ST150)が行われる。   Thus, when the update registration of data for all grids is completed, the update data for each grid is sequentially sent to the determination processing unit 340, and a determination processing step (ST150) for determining whether an obstacle or movement is possible for each grid. ) Is performed.

判定処理工程(ST150)について図11を参照して説明する。
図11は、判定処理工程ST150の手順を示すフローチャートである。
判定処理工程ST150では、まず、グリッド情報蓄積部330にて更新登録されたグリッド情報を順に読み出す(グリッド情報読出し工程ST200)。
読み出したグリッド情報は平均反射方向算出部350に送られて、反射レーザーが飛来した方向βの平均値βaveが算出される(平均反射方向算出工程ST210)。
続いてST220において、算出された平均反射方向βaveを用いて反射レーザー方向βjの標準偏差σβが算出される(標準偏差算出工程ST220)
このように算出された平均反射方向βaveおよび標準偏差σβはカウント部360に送られ、カウント工程ST230、ST240が実行される。
The determination processing step (ST150) will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of determination processing step ST150.
In the determination processing step ST150, first, the grid information updated and registered in the grid information storage unit 330 is sequentially read (grid information reading step ST200).
Grid information read is transmitted to the average reflection direction calculating section 350, the average value βave direction beta j of the reflected laser is flying is calculated (average reflection direction calculation step ST210).
Subsequently, in ST220, the standard deviation sigma beta reflective laser direction βj is calculated using the average reflection direction βave calculated (standard deviation calculation step ST220)
Thus calculated average reflection direction βave and standard deviation sigma beta is sent to the counting unit 360, count step ST230, ST240 is executed.

カウント工程にあっては、まず、先に算出された平均反射方向βave付近であるβave±σβの角度範囲にレーザー飛来方向αが入るレーザーの数M’をカウントする(レーザーカウント工程ST230)。
また、平均反射方向βave付近であるβave±σβの角度範囲に反射レーザー飛来方向βが入る反射レーザーの数N’をカウントする(反射レーザーカウント工程ST240)。
これらのカウント結果は閾値判定部370に送られ、閾値判定工程(ST250)が実行される。
In the counting process, first, to count the number M 'of the laser the laser incident direction alpha i an angular range of βave ± σ β is around an average reflection direction Betaave calculated previously enters (laser counting step ST230) .
In addition, the number N ′ of reflection lasers in which the reflection laser flying direction β j falls within the angle range of βave ± σ β that is in the vicinity of the average reflection direction βave is counted (reflection laser counting step ST240).
These count results are sent to the threshold determination unit 370, and a threshold determination step (ST250) is executed.

閾値判定工程ST250では、βave±σβの範囲における反射レーザーの割合を求め、この割合を所定閾値と対比する。
そして、反射レーザーの割合「N’/(M’+N’)」が閾値以上である場合には、このグリッドを障害物があるグリッドとして判定する。
また、反射レーザーの割合「N’/(M’+N’)」が閾値以下である場合には、このグリッドは障害物ではないと判定する。
このような判定結果は、グリッド判定結果記憶部380に送られて記憶される(グリッド判定結果記憶工程ST260)
In the threshold determination step ST250, determine the percentage of reflected laser in the range of βave ± σ β, contrasting this ratio with a predetermined threshold value.
When the ratio “N ′ / (M ′ + N ′)” of the reflected laser is equal to or greater than the threshold, this grid is determined as a grid with an obstacle.
Further, when the ratio “N ′ / (M ′ + N ′)” of the reflected laser is equal to or less than the threshold value, it is determined that this grid is not an obstacle.
Such a determination result is sent to and stored in the grid determination result storage unit 380 (grid determination result storage step ST260).

すべてのグリッドについて閾値判定が行われるまでグリッドごとにST200からST260を繰り返し、すべてのグリッドについて閾値判定を行ったところで判定データを真地図データ生成部390に送る。
真地図データ生成部390において、グリッドごとに得られた判定結果を仮地図データの各グリッドに登録し、真地図データを生成する(真地図データ生成工程ST160)
ST200 to ST260 are repeated for each grid until threshold determination is performed for all grids, and determination data is sent to the true map data generation unit 390 when threshold determination is performed for all grids.
In the true map data generation unit 390, the determination result obtained for each grid is registered in each grid of the temporary map data, and true map data is generated (true map data generation step ST160).

以上、このような構成を備える第1実施形態によれば、周囲環境にある障害物を正確に認識し、周囲環境を適格に反映した地図データを得ることができる。
従来のごとく単純に一回のレーザー走査結果を地図に登録しただけはガラス等の光学特殊障害物を認識することができなかった。
この点、本実施形態においては、平均反射方向算出部350によって反射が生じやすい角度領域を求めたうえで、この平均反射方向の近辺における過去のレーザー走査結果をカウント部360でカウントして抽出し、前記角度領域における反射割合を判定の基礎としている。
したがって、たとえば、ガラス板のように限られた角度範囲でしか検出できない障害物があった場合でも、これを正確に認識して正確な地図データを生成することができる。
As described above, according to the first embodiment having such a configuration, it is possible to accurately recognize an obstacle in the surrounding environment and obtain map data that appropriately reflects the surrounding environment.
It was not possible to recognize optical special obstacles such as glass simply by registering the result of a single laser scan on a map as in the past.
In this regard, in the present embodiment, the average reflection direction calculation unit 350 obtains an angle region where reflection is likely to occur, and the past laser scanning results in the vicinity of the average reflection direction are counted and extracted by the counting unit 360. The reflection ratio in the angle region is used as a basis for determination.
Therefore, for example, even when there is an obstacle that can be detected only within a limited angle range such as a glass plate, it is possible to accurately recognize this and generate accurate map data.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の基本的構成は第1実施形態に同様であるが、第2実施形態においては、判定処理部において通常の障害物と光学特殊障害物とを区別し、光学特殊障害物の位置に基づいて不適切であると判断されるレーザー走査データを蓄積データから削除しておく点に特徴を有する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. However, in the second embodiment, the determination processing unit distinguishes between normal obstacles and optical special obstacles, and positions of the optical special obstacles. The laser scanning data determined to be inappropriate on the basis of the above is deleted from the accumulated data.

図12は、第2実施形態においてグリッド情報蓄積部330および判定処理部440を示す図である。
グリッド情報蓄積部330は、各グリッドに関して過去のレーザー走査の結果を更新登録して保持しているところ、第2実施形態においては、さらに、反射レーザーによって計測された距離dも蓄積データとして蓄積していく。
すなわち、反射レーザーの飛来方向βjとその反射レーザーで計測された距離djと対にして蓄積していく。
FIG. 12 is a diagram illustrating the grid information storage unit 330 and the determination processing unit 440 in the second embodiment.
Grid information storage section 330, where holding by updating registers the results of the past of the laser scanning for each grid, in the second embodiment, further, a distance d j measured by reflecting a laser also accumulated as the accumulation data I will do it.
That is, it accumulates in pairs with the reflection laser flying direction βj and the distance dj measured by the reflection laser.

Figure 2009252162
Figure 2009252162

第2実施形態において、判定処理部440は、障害物グリッド判定部441と、障害物グリッド記憶部442と、光学特殊障害物判断部443と、グリッド情報修正部490と、を備えている。   In the second embodiment, the determination processing unit 440 includes an obstacle grid determination unit 441, an obstacle grid storage unit 442, an optical special obstacle determination unit 443, and a grid information correction unit 490.

障害物グリッド判定部441は、グリッド情報蓄積部330に蓄積されているデータに基づいて各グリッドが障害物グリッドであるか否かを判定する。
すなわち、グリッドごとに反射レーザーの割合を所定閾値と対比し、所定閾値以上であればそのグリッドには通常の障害物があると判断して障害物グリッドであると判定する。
The obstacle grid determination unit 441 determines whether each grid is an obstacle grid based on the data stored in the grid information storage unit 330.
That is, for each grid, the ratio of the reflected laser is compared with a predetermined threshold value.

ここでいう反射レーザーの割合は、レーザーの飛来回数Mとレーザーの反射回数Nとから「N/(M+N)」と求められる。
障害物グリッド判定部441は、障害物グリッドと判定したグリッドについては障害物グリッド記憶部442に判定結果を送り、その他のグリッドについては光学特殊障害物判断部443に送る。
The ratio of the reflected laser here is determined as “N / (M + N)” from the number M of lasers flying and the number N of laser reflections.
The obstacle grid determination unit 441 sends a determination result to the obstacle grid storage unit 442 for the grid determined to be an obstacle grid, and sends the other grid to the optical special obstacle determination unit 443.

障害物グリッド記憶部442は、反射レーザーの割合「N/(M+N)」が閾値以上であるグリッドを障害物グリッドとして記憶していく。   The obstacle grid storage unit 442 stores a grid in which the ratio “N / (M + N)” of the reflected laser is equal to or greater than a threshold value as an obstacle grid.

光学特殊障害物判断部443は、基本的に第1実施形態における判定処理部と同様の構成であり、平均反射方向算出部450と、カウント部460と、閾値判定部470と、グリッド判定結果記憶部480と、を備えている。
そして、カウント部460において、反射レーザーの平均反射方向βave付近であるβave±σβの範囲にある飛来レーザーおよび反射レーザーをカウントし、反射レーザーの割合を閾値に対比して障害物であるか否かを判定する。
The optical special obstacle determination unit 443 has basically the same configuration as the determination processing unit in the first embodiment, and includes an average reflection direction calculation unit 450, a count unit 460, a threshold determination unit 470, and a grid determination result storage. Part 480.
Then, whether the count unit 460, the average reflection direction Betaave counts flying laser and reflecting the laser is in the range of βave ± σ β is around obstacles by comparing the ratio of the reflected laser threshold of the reflected laser not Determine whether.

ただし、光学特殊障害物判断部443に送られてくるのは障害物グリッドを除外したグリッドデータであることから、閾値判定部470において反射レーザーの割合「N’/(M’+N’)」が閾値以上であるグリッドについては、ガラス等の光学特殊障害物であると判断される。
そこで、グリッド判定結果記憶部480では、閾値判定部470における判定において反射レーザーの割合「N’/(M’+N’)」が閾値以上であるグリッドについては光学特殊障害物であるとして記憶するとともに、平均反射方向算出部450にて算出された平均反射方向βaveを光学特殊障害物の法線方向として記憶する。
However, since what is sent to the optical special obstacle determination unit 443 is grid data excluding the obstacle grid, the threshold determination unit 470 calculates the ratio “N ′ / (M ′ + N ′)” of the reflected laser. A grid that is equal to or greater than the threshold is determined to be an optical special obstacle such as glass.
Therefore, in the grid determination result storage unit 480, the grid in which the ratio “N ′ / (M ′ + N ′)” of the reflected laser is greater than or equal to the threshold in the determination by the threshold determination unit 470 is stored as an optical special obstacle. The average reflection direction βave calculated by the average reflection direction calculation unit 450 is stored as the normal direction of the optical special obstacle.

障害物グリッド記憶部442およびグリッド判定結果記憶部480に記憶された判定結果に基づいてグリッドごとに障害物であるか、光学特殊障害物であるか、フリースペースであるかが仮地図データのグリッドに登録されていき、真地図データが生成される。   Based on the determination results stored in the obstacle grid storage unit 442 and the grid determination result storage unit 480, a grid of temporary map data indicating whether each grid is an obstacle, an optical special obstacle, or a free space And true map data is generated.

次に、グリッド情報修正部490について説明する。
グリッド情報修正部490は、真地図データに登録された光学特殊障害物との関係から不適当であると判断されるレーザー走査データを削除してグリッド情報を修正する。
グリッド情報修正部490は、グリッド情報蓄積部330から反射レーザーの飛来方向βとその反射レーザーによる計測距離dとを順に読み出す。
そして、飛来方向βとは逆向きにそのグリッドから計測距離dの長さを有する仮想レーザーを生成し、真地図データにプロットする。
Next, the grid information correction unit 490 will be described.
The grid information correction unit 490 corrects the grid information by deleting the laser scanning data determined to be inappropriate from the relationship with the optical special obstacle registered in the true map data.
The grid information correction unit 490 sequentially reads the reflection laser flying direction β j and the measurement distance d j by the reflection laser from the grid information storage unit 330.
Then, a virtual laser having a length of the measurement distance d j is generated from the grid in the direction opposite to the flying direction β j and plotted on the true map data.

たとえば、図13に示されるように、グリッドGxyがいくつかのレーザーを反射している場合、グリッドGxyから反射レーザーの飛来方向βjの逆方向で距離djの仮想レーザーLsを地図上にプロットする。   For example, as shown in FIG. 13, when the grid Gxy reflects several lasers, the virtual laser Ls having a distance dj is plotted on the map in the direction opposite to the reflected laser flying direction βj from the grid Gxy.

真地図データには光学特殊障害物が登録されているところ、仮想レーザーが光学特殊障害物のグリッドを通過していないか調査する。
ここで、仮想レーザー上に光学特殊障害物のグリッドがある場合、さらに、仮想レーザーの通過方向と光学特殊障害物の法線方向とを対比する。
仮想レーザーの通過方向と光学特殊障害物の法線方向とのずれ角が所定閾値以上である場合(例えばσβ以上である場合)、そのレーザーは適正な角度を外れた方向からレーザー距離計230の受光部に戻っていることになる。
When the optical special obstacle is registered in the true map data, it is investigated whether the virtual laser passes through the grid of the optical special obstacle.
Here, when there is a grid of optical special obstacles on the virtual laser, the passing direction of the virtual laser is compared with the normal direction of the optical special obstacle.
Virtual (if for example sigma beta or higher) shift angle between the normal direction of the passage direction and optical special obstacle lasers case is above a predetermined threshold value, the laser range finder 230 in the direction that the laser is an off-proper angle That is, it returns to the light receiving part.

すなわち、光学特殊障害物によって鏡面反射されて戻ってきたレーザーであるため、そのレーザーによって得られる情報は虚像930であって実際の環境を反映していない。
そこで、このような不適切なグリッド情報をグリッド情報蓄積部330から削除して、実際の環境を反映したデータのみを残し、グリッド情報を適正に修正する。
That is, since the laser is mirror-reflected by the optical special obstacle and returned, the information obtained by the laser is a virtual image 930 and does not reflect the actual environment.
Therefore, such inappropriate grid information is deleted from the grid information storage unit 330, and only the data reflecting the actual environment is left, and the grid information is corrected appropriately.

一方、仮想レーザーの通過方向と光学特殊障害物の法線方向とのずれ角が所定閾値よりも小さい場合(例えばσβより小さい場合)、このレーザーは光学特殊障害物(例えばガラス板)をぼほ正面から透過して戻ってきたものである。これは単にガラス板の向こう側に存在する通常障害物を反映していると考えられるため、このようなレーザーについて削除する必要はない。 On the other hand, if the angle of deviation between the virtual laser passing direction and the normal direction of the optical special obstacle is smaller than a predetermined threshold (for example, smaller than σ β ), this laser will cover the optical special obstacle (for example, a glass plate). It was transmitted from the front and returned. Since this is thought to simply reflect the normal obstacles that exist beyond the glass plate, there is no need to delete such a laser.

このような構成を備える第2実施形態の動作について説明する。
基本的な動作手順は第1実施形態と同様である。
ただし、第2実施形態においては、図14のフローチャートに示すように、判定処理工程にあたってグリッド情報読出し工程ST300の後、まず、障害物グリッド判定工程ST310が実行される。
障害物グリッド判定工程ST310では、グリッド情報蓄積部330に蓄積されているデータに基づいて各グリッドが障害物グリッドであるか否かを判定するところ、グリッドごとにレーザーの飛来回数Mとレーザーの反射回数Nとから反射レーザーの割合である「N/(M+N)」を算出して、この反射レーザーの割合を所定閾値と対比する。
The operation of the second embodiment having such a configuration will be described.
The basic operation procedure is the same as in the first embodiment.
However, in the second embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 14, the obstacle grid determination step ST310 is first executed after the grid information reading step ST300 in the determination processing step.
In the obstacle grid determination step ST310, it is determined whether or not each grid is an obstacle grid based on the data stored in the grid information storage unit 330. For each grid, the number M of lasers flying and the reflection of the laser are determined. From the number N, “N / (M + N)”, which is the ratio of the reflected laser, is calculated, and the ratio of the reflected laser is compared with a predetermined threshold value.

そして、反射レーザーの割合「N/(M+N)」が所定閾値以上である場合にはそのグリッドは通常の障害物があるグリッドと判定して(ST311:YES)、障害物グリッド記憶部に記憶する。   If the ratio “N / (M + N)” of the reflected laser is greater than or equal to a predetermined threshold, the grid is determined to be a grid with a normal obstacle (ST311: YES) and stored in the obstacle grid storage unit. .

一方、障害物グリッドでない場合(ST311:NO)、そのグリッドが光学特殊障害物であるか否かを判定する(ST320〜ST370)。   On the other hand, if it is not an obstacle grid (ST311: NO), it is determined whether or not the grid is an optical special obstacle (ST320 to ST370).

このST320〜ST370については第1実施形態におけるST210〜ST260と同じ手順であるが、第2実施形態においては前もって障害物グリッド判定工程ST310によって障害物グリッドを別に判別しているため、ST360における閾値判定工程で閾値を超えるグリッドは光学特殊障害物であることとなる。
このようにして第2実施形態における判定処理工程では通常の障害物、光学特殊障害物、フリースペースがそれぞれ区別され、真地図データに登録される。
ST320 to ST370 are the same procedure as ST210 to ST260 in the first embodiment. However, in the second embodiment, since the obstacle grid is separately determined in advance by the obstacle grid determination step ST310, the threshold determination in ST360 is performed. The grid exceeding the threshold in the process is an optical special obstacle.
In this way, in the determination processing step in the second embodiment, a normal obstacle, an optical special obstacle, and a free space are distinguished from each other and registered in true map data.

第2実施形態においては、真地図データが生成されたのち、さらに、グリッド情報修正部によるグリッド情報修正工程が実行される。
図15は、グリッド情報修正工程の手順を示すフローチャートである。
In 2nd Embodiment, after true map data are produced | generated, the grid information correction process by a grid information correction part is further performed.
FIG. 15 is a flowchart showing the procedure of the grid information correction process.

グリッド情報修正工程においては、まず、グリッド情報蓄積部330からグリッド情報を読み出す(グリッド情報読出し工程ST400)。
このとき、グリッドごとに蓄積されている反射レーザーの飛来方向βjとその反射レーザーによって計測される距離djとを順に読み出していく。
続いて、仮想レーザー生成工程ST410において、飛来方向βとは逆向きにそのグリッドから計測距離dの長さを有する仮想レーザーを生成する。
生成した仮想レーザーは真地図データ上にプロットする。
In the grid information correction step, first, grid information is read from the grid information storage unit 330 (grid information read step ST400).
At this time, the flying direction βj of the reflected laser accumulated for each grid and the distance dj measured by the reflected laser are sequentially read out.
Subsequently, in the virtual laser generation step ST410, a virtual laser having a length of the measurement distance d j is generated from the grid in the direction opposite to the flying direction β j .
The generated virtual laser is plotted on the true map data.

真地図データ上には、障害物グリッド、光学特殊障害物グリッド、フリースペースがそれぞれ登録されているところ、仮想レーザーが通過する経路上に光学特殊障害物があるいか否かを調査する(通過グリッド調査工程ST420)。
仮想レーザーの通過経路上に光学特殊障害物がない場合(ST430:YES)、その反射レーザーの飛来方向βおよび計測距離dは適切なデータであると判断される。
そして、すべてのグリッド情報について調査が終了するまでST400にもどって繰り返される。
Obstacle grids, optical special obstacle grids, and free spaces are registered on the true map data, and it is investigated whether there are optical special obstacles on the path through which the virtual laser passes (passing grid). Investigation process ST420).
When there is no optical special obstacle on the passage path of the virtual laser (ST430: YES), it is determined that the flying direction β j and the measurement distance d j of the reflected laser are appropriate data.
And it returns to ST400 and repeats until investigation about all the grid information is complete | finished.

ここで、ST420の通過グリッド調査工程において仮想レーザーの通過経路上に光学特殊障害物がある場合(ST430:NO)、続いて、仮想レーザーの通過方向と光学特殊障害物の法線方向とを対比して通過方向が適正であるか判定する(通過方向判定工程ST450)。
仮想レーザーの通過方向と光学特殊障害物の法線方向とのずれ角が所定閾値(例えばσβ)よりも小さい場合にはレーザーの通過方向は適切である(ST460:YES)。
Here, when there is an optical special obstacle on the passage path of the virtual laser in the passing grid investigation step of ST420 (ST430: NO), the passage direction of the virtual laser is then compared with the normal direction of the optical special obstacle. Then, it is determined whether the passing direction is appropriate (passing direction determining step ST450).
When the deviation angle between the virtual laser passage direction and the normal direction of the optical special obstacle is smaller than a predetermined threshold (for example, σ β ), the laser passage direction is appropriate (ST460: YES).

その一方、仮想レーザーの通過方向と光学特殊障害物の法線方向とのずれ角が所定閾値以上である場合、レーザーは適正な角度を外れた方向からレーザー距離計230に戻っていることになる。
そこで、このようなレーザーの情報はグリッド情報蓄積部330のデータから削除する(グリッド情報削除工程ST470)。
このようにしてグリッド情報の適正な修正が実行される。
On the other hand, if the deviation angle between the passing direction of the virtual laser and the normal direction of the optical special obstacle is equal to or greater than a predetermined threshold, the laser has returned to the laser rangefinder 230 from a direction outside the proper angle. .
Therefore, such laser information is deleted from the data in the grid information storage unit 330 (grid information deletion step ST470).
In this way, appropriate correction of grid information is performed.

以上、このような第2実施形態によれば、通常障害物と光学特殊障害物とを区別して判定したうえで、さらに、光学特殊障害物との角度関係から不適切なレーザー走査結果をグリッド情報蓄積部330から削除する。
したがって、以後の判断においては不適切なデータを基礎にすることがないため、判断の精度が高まっていき、周囲環境をより適切に反映した地図データを生成することができる。
As described above, according to the second embodiment, after determining and distinguishing the normal obstacle and the optical special obstacle, the grid information indicates an inappropriate laser scanning result from the angular relationship with the optical special obstacle. Delete from the storage unit 330.
Accordingly, in the subsequent determination, since inappropriate data is not used as a basis, the accuracy of the determination is increased, and map data reflecting the surrounding environment more appropriately can be generated.

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
平均反射方向算出部に標準偏差算出部が設けられ、反射レーザー飛来方向の標準偏差σβを用いてβ±σβの範囲にある飛来レーザーと反射レーザーの割合を判定するとしたが、標準偏差によらず他の所定値によって範囲を区切ってもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are included in this invention.
The standard deviation calculation unit is provided in the average reflection direction calculation unit, and the standard deviation σ β in the reflected laser flying direction is used to determine the ratio of the flying laser and the reflected laser in the range of β ± σ β. Regardless, the range may be delimited by other predetermined values.

移動ロボットの外観構成を示す図。The figure which shows the external appearance structure of a mobile robot. レーザー距離計にて周囲をセンシングする様子を表す図。The figure showing a mode that the circumference is sensed with a laser distance meter. 第1実施形態において、地図データ生成部の構成を示す図。The figure which shows the structure of a map data generation part in 1st Embodiment. 走査データの一例を示す図。The figure which shows an example of scanning data. 通常の障害物での光反射強度を示す図。The figure which shows the light reflection intensity in a normal obstruction. 光学特殊障害物での光反射強度を示す図。The figure which shows the light reflection intensity in an optical special obstruction. ガラス板と通常障害物とがある場合におけるレーザーの経路の一例を示す図。The figure which shows an example of the path | route of a laser in case there exists a glass plate and a normal obstruction. レーザー走査の結果をそのまま登録した場合の問題を説明する図。The figure explaining the problem at the time of registering the result of laser scanning as it is. 第1実施形態において、判定処理部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the determination process part in 1st Embodiment. 第1実施形態の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure of 1st Embodiment. 第1実施形態において、判定処理工程の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the determination process process in 1st Embodiment. 第2実施形態において、判定処理部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the determination process part in 2nd Embodiment. 第2実施形態において、グリッドGxyから仮想レーザーLsを地図上にプロットした図。The figure which plotted virtual laser Ls on the map from grid Gxy in 2nd Embodiment. 第2実施形態において、判定処理工程の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure of a determination process process in 2nd Embodiment. 第2実施形態において、グリッド情報修正工程の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of a grid information correction process in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

200…移動ロボット、210…本体部、220…移動手段、230…レーザー距離計、240…オドメトリセンサ、300…地図データ生成部、310…仮地図処理部、311…レーザー走査データ記憶部、312…自己位置予測部、313…仮地図データ生成部、320…真地図処理部、330…グリッド情報蓄積部、340…判定処理部、350…平均反射方向算出部、351…標準偏差算出部、360…カウント部、361…レーザーカウント部、362…反射レーザーカウント部、370…閾値判定部、380…グリッド判定結果記憶部、390…真地図データ生成部、440…判定処理部、441…障害物グリッド判定部、442…障害物グリッド記憶部、443…光学特殊障害物判断部、450…平均反射方向算出部、460…カウント部、470…閾値判定部、480…グリッド判定結果記憶部、490…グリッド情報修正部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 ... Mobile robot, 210 ... Main part, 220 ... Moving means, 230 ... Laser distance meter, 240 ... Odometry sensor, 300 ... Map data generation part, 310 ... Temporary map processing part, 311 ... Laser scanning data storage part, 312 ... Self-position prediction unit, 313 ... provisional map data generation unit, 320 ... true map processing unit, 330 ... grid information storage unit, 340 ... determination processing unit, 350 ... average reflection direction calculation unit, 351 ... standard deviation calculation unit, 360 ... Count unit, 361 ... Laser count unit, 362 ... Reflected laser count unit, 370 ... Threshold value determination unit, 380 ... Grid determination result storage unit, 390 ... True map data generation unit, 440 ... Determination processing unit, 441 ... Obstacle grid determination 442 ... Obstacle grid storage unit 443 ... Optical special obstacle determination unit 450 ... Average reflection direction calculation unit 460 Counting unit, 470 ... threshold judgment unit, 480 ... Grid determination result storage unit, 490 ... Grid information correcting unit.

Claims (8)

光を乱反射する障害物に加えて光学的に特殊な障害物を含む環境を自律的に移動可能であり、かつ、レーザー距離計を有する移動ロボットが参照する地図データを生成する地図データ生成装置であって、
現在位置における前記移動ロボットの自己位置を含むとともに全体がグリッドに分割された仮地図データを生成する仮地図データ生成部と、前記仮地図データのグリッドごとに過去のレーザー走査の結果を更新登録して蓄積するグリッド情報蓄積部と、前記グリッド情報蓄積部に蓄積されたグリッドごとの情報に基づいて各グリッドが障害物であるか否かを判定する判定処理部と、前記判定処理部による判定結果に基づいて実際の環境を反映した真地図データを生成する真地図データ生成部と、を備え、
前記グリッド情報蓄積部は、あるグリッドにレーザーが飛来した方向であるレーザー飛来方向αと、これら飛来したレーザーのうちでそのグリッドで反射した反射レーザーが飛来した方向である反射レーザー飛来方向βと、をグリッドごとに登録しており、
前記判定処理部は、レーザーを反射する割合が高い所定方向範囲における反射レーザーの割合に基づいて各グリッドが障害物であるか否かを判定する
ことを特徴とする地図データ生成装置。
A map data generation device that can autonomously move in an environment containing optically special obstacles in addition to obstacles that reflect light irregularly, and that generates map data to be referenced by a mobile robot having a laser rangefinder There,
A temporary map data generation unit that generates temporary map data that includes the self-position of the mobile robot at the current position and is entirely divided into grids, and updates and registers past laser scanning results for each grid of the temporary map data. Grid information accumulating unit that accumulates, a determination processing unit that determines whether each grid is an obstacle based on information for each grid accumulated in the grid information accumulating unit, and a determination result by the determination processing unit A true map data generation unit that generates true map data reflecting the actual environment based on
The grid information accumulating unit includes a laser flying direction α i that is a direction in which a laser has come to a certain grid, and a reflected laser flying direction β j that is a direction in which a reflected laser reflected by the grid among these lasers has come. Are registered for each grid,
The said determination process part determines whether each grid is an obstruction based on the ratio of the reflected laser in the predetermined direction range where the ratio which reflects a laser is high. The map data generation apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の地図データ生成装置において、
前記判定処理部は、グリッドごとに前記反射レーザー飛来方向βjの平均値である平均反射方向βaveを算出する平均反射方向算出部と、
前記平均反射方向を含む所定の方向範囲において飛来したレーザーの数M’と反射したレーザーの数N’をそれぞれカウントするカウント部と、
前記カウント部によるカウント値から前記所定の方向範囲における反射レーザーの割合が所定閾値よりも高いグリッドを障害物として判定する閾値判定部と、を備える
ことを特徴とする地図データ生成装置。
The map data generation device according to claim 1,
The determination processing unit calculates an average reflection direction βave that is an average value of the reflected laser flying directions βj for each grid, and
A counting unit that counts the number M ′ of lasers that have come in a predetermined direction range including the average reflection direction and the number N ′ of lasers that have reflected, respectively;
A map data generation device, comprising: a threshold determination unit that determines, as an obstacle, a grid in which a ratio of reflected lasers in the predetermined direction range is higher than a predetermined threshold based on a count value by the count unit.
請求項2に記載の地図データ生成装置において、
前記平均反射方向算出部には、反射レーザー飛来方向の平均値βaveを用いて反射レーザー飛来方向βの標準偏差σβを算出する標準偏差算出部を備え、
前記平均反射方向を含む所定の方向範囲は、前記レーザー飛来方向の平均値βave±標準偏差σβである
ことを特徴とする地図データ生成装置。
The map data generation device according to claim 2,
The average reflection direction calculation unit includes a standard deviation calculation unit that calculates the standard deviation σ β of the reflected laser flying direction β j using the average value βave of the reflected laser flying direction,
It said average predetermined direction range including the reflection direction, the map data generation apparatus, wherein the a laser traveling direction of the mean Betaave ± standard deviation sigma beta.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の地図データ生成装置において、
前記グリッド情報蓄積部は、さらに、反射レーザーによって計測された距離dを反射レーザーの飛来方向βと対にして蓄積しており、
前記判定処理部は、さらに、レーザーの飛来回数Mとレーザーの反射回数Nとの割合に基づいて通常の障害物があるグリッドを判定する障害物グリッド判定部を備え、前記障害物グリッド判定部にて通常の障害物と判定された以外のグリッドに関してレーザーを反射する割合が高い所定方向範囲における反射レーザーの割合に基づいて各グリッドが光学特殊障害物であるか否かを判定し、
前記グリッド情報蓄積部には、真地図データに登録された光学特殊障害物との関係から不適当であると判断されるレーザー走査データを削除してグリッド情報蓄積部に蓄積されている情報を修正するグリッド情報修正部が設けられている
ことを特徴とする地図データ生成装置。
In the map data generation device according to any one of claims 1 to 3,
The grid information accumulating unit further accumulates the distance d j measured by the reflection laser in a pair with the flying direction β j of the reflection laser,
The determination processing unit further includes an obstacle grid determination unit that determines a grid with a normal obstacle based on a ratio between the number M of lasers flying and the number N of reflections of the laser, and the obstacle grid determination unit includes Determine whether each grid is an optical special obstacle based on the ratio of the reflected laser in a predetermined direction range where the ratio of reflecting the laser is high with respect to the grid other than that determined as a normal obstacle,
The grid information storage unit corrects the information stored in the grid information storage unit by deleting laser scanning data determined to be inappropriate from the relationship with the optical special obstacle registered in the true map data. A map data generation device characterized in that a grid information correction unit is provided.
請求項4に記載の地図データ生成装置において、
前記グリッド情報修正部は、前記グリッド情報蓄積部から反射レーザーの飛来方向βとその反射レーザーによる計測距離dとを順に読み出して飛来方向βとは逆向きにそのグリッドから計測距離dの長さを有する仮想レーザーを生成し、
前記仮想レーザーが光学特殊障害物を適正な角度を外れた方向で通過している場合にそのレーザーの情報を削除する
ことを特徴とする地図データ生成装置。
The map data generation device according to claim 4,
It said grid information adjustment unit, the grid information measured from the storage unit and the traveling direction beta j of the reflected laser and the reflected laser by the measurement distance d j from the grid in the opposite direction to the incident direction beta j is read sequentially distance d j Generates a virtual laser with a length of
When the virtual laser passes through an optical special obstacle in a direction away from an appropriate angle, information on the laser is deleted.
請求項5に記載の地図データ生成装置において、
前記判定処理部は、グリッドごとに前記反射レーザー飛来方向βの平均値である平均反射方向βaveを算出する平均反射方向算出部を備え、
前記グリッド情報修正部は、仮想レーザーが前記光学特殊障害物のグリッドを通過する方向が前記平均反射方向βaveから所定閾値以上にずれている場合にそのレーザーの情報を削除する
ことを特徴とする地図データ生成装置。
In the map data generation device according to claim 5,
The determination processing section has a mean reflection direction calculation unit for calculating an average reflection direction βave an average value of the reflected laser incident direction beta j for each grid,
The grid information correcting unit deletes the laser information when the direction in which the virtual laser passes through the grid of the optical special obstacle is shifted from the average reflection direction βave by a predetermined threshold or more. Data generator.
光を乱反射する障害物に加えて光学的に特殊な障害物を含む環境を自律的に移動可能であり、かつ、レーザー距離計を有する移動ロボットが参照する地図データを生成する地図データ生成方法であって、
現在位置における前記移動ロボットの自己位置を含むとともに全体がグリッドに分割された仮地図データを生成する仮地図データ生成工程と、前記仮地図データのグリッドごとに過去のレーザー走査の結果を更新登録して蓄積するグリッド情報蓄積工程と、前記グリッド情報蓄積工程にて蓄積されたグリッドごとの情報に基づいて各グリッドが障害物であるか移動可能であるかを判定する判定処理工程と、前記判定処理工程による判定結果に基づいて実際の環境を反映した真地図データを生成する真地図データ生成工程と、を備え、
前記グリッド情報蓄積工程は、あるグリッドにレーザーが飛来した方向であるレーザー飛来方向αと、これら飛来したレーザーのうちでそのグリッドで反射した反射レーザーが飛来した方向である反射レーザー飛来方向βと、をグリッドごとに登録し、
前記判定処理工程は、レーザーを反射する割合が高い所定方向範囲における反射レーザーの割合に基づいて各グリッドが障害物であるか移動可能であるかを判定する
ことを特徴とする地図データ生成方法。
A map data generation method capable of autonomously moving in an environment containing optically special obstacles in addition to obstacles that reflect light irregularly, and generating map data to be referenced by a mobile robot having a laser rangefinder There,
A temporary map data generation step for generating temporary map data including the self-position of the mobile robot at the current position and divided into grids as a whole, and updating and registering past laser scanning results for each grid of the temporary map data Grid information accumulation step for accumulating, a determination processing step for determining whether each grid is an obstacle or movable based on the information for each grid accumulated in the grid information accumulation step, and the determination processing A true map data generation step of generating true map data reflecting the actual environment based on the determination result of the step,
The grid information accumulating step includes a laser flying direction α i which is a direction in which a laser has come to a certain grid, and a reflected laser flying direction β j which is a direction in which a reflected laser reflected by the grid among these lasers has come. And for each grid,
The map data generation method characterized in that the determination processing step determines whether each grid is an obstacle or is movable based on a ratio of reflected lasers in a predetermined direction range in which a ratio of reflecting the laser is high.
光を乱反射する障害物に加えて光学的に特殊な障害物を含む環境を自律的に移動可能であり、かつ、レーザー距離計を有する移動ロボットであって、
請求項1から請求項6のいずれかに記載の地図データ生成装置を内蔵している
ことを特徴とする移動ロボット。
A mobile robot capable of autonomously moving in an environment including an optically special obstacle in addition to an obstacle that irregularly reflects light, and having a laser distance meter,
A mobile robot comprising the map data generation device according to any one of claims 1 to 6.
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