JP2009515226A - 人工標識と地域座標系を用いた移動ロボットの地図の作成方法及び移動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明では、座標系は、グローバル座標系(global coordinate)と、地域座標系(local coordinate)に区分される。グローバル座標系とは、地図全体の基準となる座標系である。一方、地域座標系とは、移動ロボットが現在属している場所において人工標識を認識することによって生成される座標系である。
位相学地図において、ノードは特定の領域を示し、エッジはこのノードを連結する道を示す。ノードとエッジで形成されるグラフを通じて全体地図を抽象化した地図が位相学地図である。
計測一貫性とは、地図の形成時、地図の全ての部分がグローバル座標系に基づいて一貫した形態で表現されることを意味する。つまり、計測一貫性が維持される地図では、地図の全ての部分がグローバル座標系に基づいて記述され、このような特性により、地図の全ての部分は互いに関連性を有するようになる。
移動空間は位相学的なグラフで表現されるので、ノードとエッジは定義されなければならない。ノードを定義する最も実際的な方法は、人がいくつかの所定の場所をノードとして割り当てることである。全ての環境においてノードを定義するために、図3に示すように、移動空間全体の内でノードとして定義されるべき目標空間にある物体の位置に人工標識1を取付ける。
(1) グローバル座標系における認識された人工標識に関連するノードの位置
(2) 各エッジの形状及び長さ
(3) エッジを介して到達されるノードのID
(4) ノードに連結されたエッジの個数
作業空間では、ロボットは広い空間でさまざまな動作を行わなければならず、全ての空間が連結されている。このため、作業空間全体を一つのノードとして認識する方が便利である。ロボットを使って掃除を行うためには、ロボットは作業空間のどこにいても地域座標系に基づいて現在の位置を認識できるようにならなければならない。このため、作業空間全体に人工標識を十分に取付ける必要がある。作業空間全体を一つのノードと認識させ、十分な数の人工標識が作業空間を通して配置されると、ロボットが作業空間に着いた場合、作業空間に着いたことを自動的に認識することができる。
図7で示された地図を用いたロボットの移動方法は、次のように行われる。
以後、本発明に係るロボットの移動に対する3つの実施例について記述する。
Claims (12)
- 複数の人工標識と一つの地域座標系を用いて移動ロボットにより目標空間の地図を作成する方法であって、
前記方法は、
(a)移動ロボットにおいて、地図を作成する目標空間にある複数の物体に取り付けられた複数の人工標識のうちの一つを認識し、前記認識された人工標識を予め定められたノードとして定義するステップと、
(b)前記予め定められたノードから隣接する人工標識へ移動しつつ前記隣接する人工標識を目標ノードとして定義するステップと、
(c)前記予め定められたノードにおいて認識された人工標識または人工標識の近傍にある任意の点を地域座標系の原点として定義し、前記予め定められた人工標識から提供される座標軸または前記予め定められた人工標識に対して相対的に表現される特定の形態を前記原点の座標軸として定義し、前記予め定められたノード及び目標ノードの情報並びに前記予め定められたノード及び前記目標ノードを繋ぐエッジの情報を格納するステップと、
(d)前記ステップ(b)とステップ(c)を繰り返し実行することを通じて前記人工標識の全てに対し、隣接ノードの情報と各ノード間のエッジの情報を格納することによって地図を作成するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記目標空間を前記ロボットの移動経路を含む移動空間とロボットが予め定められた作業を行う作業空間とに区分することによって前記地図を作成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記移動空間及び前記作業空間ついてのノード及びエッジについての格納された情報は、認識された人工標識の地域座標系に基づくノードの位置の情報、各エッジの形状及び長さの情報、エッジを介して到達するノードのIDの情報、及びノードに連結されたエッジの個数の情報を含むことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の方法。
- 前記各エッジの形状及び長さの情報は、ロボットが一つのノードから他のノードまで手動または自動で移動する間、車輪またはセンサから得られた地域座標系の位置情報を通じて得られることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記エッジを介して到達するノードのIDの情報は、ロボットが一つのエッジに対する走行を終わらせる時に、認識された人工標識を通じて得られることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記作業空間は、空間全体を一つのノードとして認識されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記エッジは、実際の空間の位相学的な連結形態に基づいて記述され、前記ロボットが一つまたは複数のノードを経てあるノードから目標ノードに移動する場合、前記エッジは前記ノードを前記目標ノードに直接連結することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記作業空間は、格子マップとして表現されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記格子マップは、レーザースキャナ及び超音波センサを含む距離センサを用いて形成されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 人工標識及び地域座標系を用いた移動ロボットの移動方法であって、
前記方法は、
(a)地図を作成する目標空間に取り付けられた複数の人工標識に対し、人工標識近傍の予め定められた地点をノードとして定義し、前記人工標識または人工標識近傍の予め定められた地点を地域座標系の原点として定義し、前記人工標識から提供される座標軸または人工標識に対して相対的に表現される予め定められた形態を前記原点の座標軸として定義し、あるノード及びその隣接ノードについての情報並びに前記あるノードと前記隣接ノード間のエッジ情報を前記ロボットに格納するステップと、
(b)前記ロボットにおいて、目標ノードへの移動コマンドに応答して現在の位置から最も近隣のノードへ移動するステップと、
(c)前記最も近隣のノードに移動する間、ノード及びエッジについての情報を使用して前記隣接ノードから目標ノードへの経路を計画するステップと、
(d)各ノード間のエッジについての情報にしたがって前記ロボットが移動するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記目標空間は、前記ロボットの移動経路を含む移動空間と、前記ロボットの作業が行われる作業空間とに区分されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記ロボットが前記作業空間へ移動して作業を行う場合に、作業空間のノードと、前記作業空間内での地域座標系に対する座標点とを目標点として割り当てることを特徴とする請求項11に記載の方法。
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