JP2010092343A - Control system of self-propelled vehicle - Google Patents

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Akihiro Okazaki
昭広 岡崎
Yuzuru Imae
讓 井前
Takao Sai
貴生 サイ
Tomoaki Kobayashi
友明 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system of a self-propelled vehicle which achieves a complex purpose and the shortening of working hours in real time control. <P>SOLUTION: The control system 1 of a self-propelled cleaner 100 comprises a displaceable body 110, an arm 120 which is fixed to the body 110 and displaceable relative to the body 110, a wheel driving motor unit 133 for driving the body 110, a first servo 127 and a second servo 128 for driving the arm 120, and a computer 200. The computer 200 suitably controls the wheel driving motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 so as to control the behavior of the body 110 and the behavior of the arm 120 using an evaluation function to evaluate the behavior of the body 110 and the behavior of the arm 120 based on both factors regarding the displacement of the body 110 and the displacement of the arm 120. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、一般的には自走式移動体の制御システムに関し、特定的には、例えば、自走式移動体本体を移動させながら、本体に取り付けられた可動部材を本体に対して変位させるように、複数の目的を同時に達成する自走式移動体の制御システムに関する。   The present invention generally relates to a control system for a self-propelled mobile body, and specifically, for example, a movable member attached to the main body is displaced with respect to the main body while the self-propelled mobile body is moved. As described above, the present invention relates to a control system for a self-propelled moving body that achieves a plurality of objects simultaneously.

従来、最適制御によって制御される自走式移動体やロボット等がある。自走式移動体やロボットを最適制御することによって、例えば、障害物を回避しながら目標位置まで移動する、といった複合的な目的をバランスよく達成するための最適な行動が可能になる。したがって、最適制御は、自律行動する自走式移動体やロボットに適したアルゴリズムである。   Conventionally, there are self-propelled moving bodies and robots controlled by optimal control. Optimal control of a self-propelled mobile body or robot makes it possible to perform an optimal action for achieving a balanced purpose such as moving to a target position while avoiding an obstacle, for example. Therefore, optimal control is an algorithm suitable for a self-propelled mobile body or robot that performs autonomous behavior.

例えば、特開2000−330609号公報(特許文献1)には、勾配法のような膨大な計算時間を要する繰り返し計算を必要とせず、リアルタイムに最適解を生成する実時間(リアルタイム)最適制御方法について記載されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-330609 (Patent Document 1) discloses a real-time optimal control method that generates an optimal solution in real time without requiring an iterative calculation that requires enormous calculation time as in the gradient method. Is described.

しかし、最適制御によって制御される自走式移動体やロボット等には、共通して、最適制御を行なうために必要な計算時間が長いという課題がある。そのため、例えば、オンラインでフィードバック制御を行なうことが困難である。   However, a common problem with self-propelled mobile bodies and robots controlled by optimal control is that the calculation time required for optimal control is long. Therefore, for example, it is difficult to perform feedback control online.

そこで、例えば、小林友明著、「移動ロボットの最適制御シミュレーション」、シミュレーション、日本シミュレーション学会、平成17年3月15日、第24巻、第1号、P.45-49(非特許文献1)には、実時間でフィードバック制御が可能な最適制御アルゴリズムが記載されており、最適制御の実用性が高まっている。
特開2000−330609号公報 小林友明著、「移動ロボットの最適制御シミュレーション」、シミュレーション、日本シミュレーション学会、平成17年3月15日、第24巻、第1号、P.45-49
Therefore, for example, Tomoaki Kobayashi, “Optimum Control Simulation of Mobile Robot”, Simulation, Japan Society for Simulation Technology, March 15, 2005, Vol. 24, No. 1, p. 45-49 (Non-Patent Document 1) describes an optimal control algorithm capable of feedback control in real time, and the practicality of optimal control is increasing.
JP 2000-330609 A Tomoaki Kobayashi, “Optimum Control Simulation of Mobile Robots”, Simulation, Japan Society for Simulation Technology, March 15, 2005, Vol. 24, No. 1, 45-49

上述の最適制御アルゴリズムを用いると、例えば、自走式移動体が目的の位置まで移動するといった簡単な目的を達成することができる。しかし、自走式移動体は、例えば掃除を行なうときには、自走式移動体が障害物を避けるという目的と、関節のあるアームを展開して家具の周辺を掃除するという目的と、壁沿いに移動するという目的との3つの目的を同時に達成しなければならない複雑な状況におかれる場合もある。このような複雑な状況において目的を達成するように制御を行なう場合には、上述の最適制御アルゴリズムを用いて、それぞれの目的を達成するために必要な計算時間を短縮したとしても、複数の目的のすべてを実時間制御で実行するためには、ハードウェアの条件によっては、例えばオンライン制御を行なうために充分なだけ、複数の目的のすべてを実行するために必要な合計の作業時間を短縮できない場合がある。   When the above-described optimal control algorithm is used, for example, a simple object in which a self-propelled moving body moves to a target position can be achieved. However, the self-propelled mobile body, for example, when cleaning, the purpose of the self-propelled mobile body to avoid obstacles, the purpose of expanding the articulated arm to clean around the furniture, along the wall In some cases, you may be in a complex situation where you have to achieve the three goals of moving at the same time. When controlling to achieve the objective in such a complicated situation, even if the calculation time required to achieve each objective is shortened using the above-mentioned optimal control algorithm, multiple objectives can be obtained. In order to execute all of the above in real-time control, the total work time required to execute all of the plurality of objectives cannot be reduced depending on hardware conditions, for example, sufficient for online control. There is a case.

このため、実時間制御をするかしないかに関わらず、計算時間を短縮するための工夫や、精度の高い制御を行なうための工夫を行なうことが必要である。   For this reason, it is necessary to devise a technique for shortening the calculation time and a technique for performing highly accurate control regardless of whether or not the real time control is performed.

計算時間を短縮するひとつの方法としては、上述のように、アルゴリズム自体に工夫をすることが考えられる。しかし、最適制御アルゴリズムにおいては、一般的に、計算時間と制御精度とは両立しえない関係にあり、計算時間を短縮すれば制御精度が低くなり、制御精度を高めようとすると計算時間が長くなってしまう。計算時間を節約するために計算精度を落とした場合には、最適解の導出に失敗する可能性が高くなる。また、上述のような複雑で複合的な目的を達成しようとすると、状況によっては、最終的な大目的を達成するために設定される複数の小目的どうしが干渉しあったり、それぞれの小目的の目的を満足する最適解の計算に失敗したりして、結果として自走式移動体が設計者の意図に反する挙動を示す場合がある。   As one method for shortening the calculation time, it is conceivable to devise the algorithm itself as described above. However, in the optimal control algorithm, the calculation time and the control accuracy are generally incompatible with each other. If the calculation time is shortened, the control accuracy is lowered. turn into. If the calculation accuracy is lowered to save calculation time, there is a high possibility that the derivation of the optimum solution will fail. Also, when trying to achieve the complex and complex objectives as described above, depending on the situation, multiple sub-objects set to achieve the final major objective may interfere with each other. In some cases, the calculation of the optimal solution that satisfies the target purpose fails, and as a result, the self-propelled mobile body behaves contrary to the designer's intention.

したがって、アルゴリズム自体を工夫しても、計算精度を保ったままで、複数の目的のそれぞれを実行するために必要な計算時間を短縮することによって複数の目的をすべて実行するために必要な計算時間を短縮して、自走式移動体に複数の目的を同時に達成させるように実時間制御を行なうことは困難である。   Therefore, even if the algorithm itself is devised, the calculation time required to execute all of the multiple objectives can be reduced by reducing the calculation time required to execute each of the multiple objectives while maintaining the calculation accuracy. It is difficult to perform real-time control so that the self-propelled mobile body can achieve a plurality of objectives simultaneously by shortening.

そこで、この発明の目的は、実時間制御において、複合的な目的を達成するとともに作業時間を短縮することが可能な自走式移動体の制御システムを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a control system for a self-propelled mobile body that can achieve a complex purpose and reduce working time in real-time control.

この発明に従った自走式移動体の制御システムは、変位可能な本体と、本体に取り付けられ、本体に対して変位可能な可動部材と、本体を駆動するための第1の駆動部と、可動部材を駆動するための第2の駆動部と、第1の駆動部と第2の駆動部とを制御する制御部とを備え、制御部は、本体の変位に関する因子と可動部材の変位に関する因子との両方の因子に基づいて本体の挙動と可動部材の挙動とを評価する評価関数を利用して、本体の挙動と可動部材の挙動とを制御するように第1の駆動部と第2の駆動部とを最適制御する。   A control system for a self-propelled mobile body according to the present invention includes a displaceable main body, a movable member attached to the main body and displaceable with respect to the main body, a first drive unit for driving the main body, A second drive unit for driving the movable member; and a control unit for controlling the first drive unit and the second drive unit. The control unit relates to a displacement factor of the main body and a displacement of the movable member. The first driving unit and the second driving unit are controlled so as to control the behavior of the main body and the behavior of the movable member by using an evaluation function for evaluating the behavior of the main body and the behavior of the movable member based on both factors. And optimally control the drive unit.

本体は、第1の駆動部によって駆動される。本体に取り付けられた可動部材は、第2の駆動部によって駆動される。制御部は、第1の駆動部と第2の駆動部とをそれぞれ制御することによって、例えば、本体には移動をさせ、可動部材には所定の作業を行なわせるというように、自走式移動体に複合的な目的を達成させることができる。   The main body is driven by the first drive unit. The movable member attached to the main body is driven by the second drive unit. The control unit controls the first driving unit and the second driving unit, for example, so that the main body moves and the movable member performs a predetermined operation. The body can achieve multiple purposes.

実時間制御を行なうことによって自走式移動体に複合的な目的を達成させるためには、制御部は、第1の駆動部と第2の駆動部のそれぞれを実時間制御する必要がある。そこで、最適制御を行なうために用いられる評価関数として、本体の変位に関する因子と可動部材の変位に関する因子との両方の因子に基づいて本体の挙動と可動部材の挙動とを評価する評価関数を利用する。すなわち、例えば、まず初めに本体の変位に関する因子に基づいて本体の挙動を制御し、次に、可動部材の変位に関する因子に基づいて可動部材の挙動を制御する、というように、複数の制御を別々に、順に行なうのではなく、本体と可動部材の両方の変位に基づいて、本体と可動部材の両方の挙動を制御する。   In order for the self-propelled mobile body to achieve a composite purpose by performing real-time control, the control unit needs to control each of the first drive unit and the second drive unit in real time. Therefore, as an evaluation function used for optimal control, an evaluation function that evaluates the behavior of the main body and the movable member based on both the factors related to the displacement of the main body and the factors related to the displacement of the movable member is used. To do. That is, for example, first, the behavior of the main body is controlled based on the factor related to the displacement of the main body, and then the behavior of the movable member is controlled based on the factor related to the displacement of the movable member. The behavior of both the main body and the movable member is controlled based on the displacement of both the main body and the movable member, rather than separately and sequentially.

このようにすることにより、自走式移動体に複合的な目的を達成させるために、本体と可動部材とを別々に、順に制御する場合と比較して、精度を保って、作業時間を短縮することができる。   By doing in this way, in order to achieve a complex purpose in the self-propelled moving body, compared with the case where the main body and the movable member are controlled separately and sequentially, the accuracy is maintained and the working time is shortened. can do.

このようにすることにより、実時間制御において、複合的な目的を達成するとともに作業時間を短縮することが可能な自走式移動体の制御システムを提供することができる。   By doing so, it is possible to provide a control system for a self-propelled moving body that can achieve a complex purpose and reduce working time in real-time control.

また、最適制御において解の計算が困難な状況では、長い計算時間を必要とする場合があるが、例えば、状況に応じて評価関数内のパラメータを変化させることにより、最適制御における解の計算にかかる計算時間を短縮することができる。   Also, in situations where it is difficult to calculate a solution in optimal control, a long calculation time may be required.For example, by changing a parameter in the evaluation function depending on the situation, it is possible to calculate a solution in optimal control. Such calculation time can be shortened.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、本体が所定の目標変位に向かって動くように第1の駆動部を制御し、可動部材が所定の作業を行うように第1の駆動部と第2の駆動部とを制御することが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit controls the first drive unit so that the main body moves toward a predetermined target displacement, so that the movable member performs a predetermined operation. It is preferable to control the first driving unit and the second driving unit.

このようにすることにより、本体を所定の目標変位に向かって動かしながら可動部材に所定の作業を行わせるという複合的な目的を達成することができる。   By doing so, it is possible to achieve the combined purpose of causing the movable member to perform a predetermined operation while moving the main body toward a predetermined target displacement.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、本体が所定の障害物を回避して動くように第1の駆動部を制御し、可動部材が所定の作業を行うように第1の駆動部と第2の駆動部とを制御することが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit controls the first drive unit so that the main body moves while avoiding a predetermined obstacle, and the movable member performs a predetermined operation. Thus, it is preferable to control the first drive unit and the second drive unit.

このようにすることにより、本体が所定の障害物を回避して動きながら、可動部材が所定の作業を行うという複合的な目的を達成することができる。   By doing so, it is possible to achieve the combined purpose that the movable member performs a predetermined operation while the main body moves while avoiding a predetermined obstacle.

この発明に従った自走式移動体の制御システムは、本体が回避する障害物と可動部材の作業の対象とを検知するための視覚センサと、視覚センサによって検知された情報を処理するための視覚情報処理部とを備え、制御部は、視覚情報処理部によって処理された情報に基づいて、本体が回避する障害物を認識することが好ましい。   A control system for a self-propelled moving body according to the present invention includes a visual sensor for detecting an obstacle to be avoided by a main body and a target of work of a movable member, and processing information detected by the visual sensor. It is preferable that the control unit recognizes an obstacle to be avoided by the main body based on the information processed by the visual information processing unit.

このようにすることにより、制御部は、本体が回避する障害物と可動部材の作業の対象とを容易に認識することができる。   By doing in this way, the control part can recognize easily the obstruction which a main part avoids, and the object of work of a movable member.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、本体が回避する障害物と可動部材の作業の対象とを視覚センサが検知するときには、可動部材を視覚センサの視野外に移動させるように、第1の駆動部と第2の駆動部とを制御することが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit detects the obstacle that the main body avoids and the target of the work of the movable member when the visual sensor detects the movable member outside the visual field of the visual sensor. It is preferable to control the first drive unit and the second drive unit so as to be moved to each other.

このようにすることにより、制御部は、本体が回避する障害物と可動部材の作業の対象とを正確に認識することができる。   By doing in this way, the control part can recognize correctly the obstruction which a main part avoids, and the object of work of a movable member.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、可動部材は、所定の作業を行うための作業部を有し、制御部は、作業部の作業の対象と作業部との距離に基づいて、評価関数内のパラメータを変化させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the movable member has a working part for performing a predetermined work, and the control part is arranged at a distance between the work target of the working part and the working part. Based on this, it is preferable to change the parameters in the evaluation function.

例えば、作業部の作業の対象と作業部との距離が大きいときには、作業部の変位を重視せず、作業部を短時間で作業の対象に近づけることを重視するように制御し、一方、作業部の作業の対象と作業部との距離が小さいときには、作業部の変位を厳密に制御する。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。また、最適制御における計算時間を短縮することができる。   For example, when the distance between the work target of the work unit and the work unit is large, control is performed so as not to place importance on the displacement of the work unit but to place the work unit close to the work target in a short time. When the distance between the work target and the work part is small, the displacement of the work part is strictly controlled. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal. Moreover, the calculation time in the optimal control can be shortened.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、可動部材は、所定の作業を行うための作業部を有し、制御部は、作業部の作業の対象と本体との距離に基づいて、評価関数内のパラメータを変化させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the movable member has a working unit for performing a predetermined work, and the control unit is based on the distance between the work target of the working unit and the main body. Thus, it is preferable to change the parameter in the evaluation function.

例えば、作業部の作業の対象と本体との距離が大きいときには、本体の変位を重視せず、本体と本体に取り付けられた可動部材の作業部とを短時間で作業の対象に近づけることを重視するように制御し、一方、作業部の作業の対象と本体との距離が小さいときには、本体の変位を厳密に制御する。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。また、最適制御における計算時間を短縮することができる。   For example, when the distance between the work target of the work unit and the main body is large, the displacement of the main body is not emphasized, and it is important to bring the main body and the work part of the movable member attached to the main body close to the work target in a short time. On the other hand, when the distance between the work target of the working unit and the main body is small, the displacement of the main body is strictly controlled. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal. Moreover, the calculation time in the optimal control can be shortened.

このようにして最適制御における計算時間を短縮することによって、本体と可動部材とを別々に、順に制御する場合と比較して、精度を保って計算時間を短縮することができる。このようにして精度を保って計算時間を短縮することによって、例えば家電製品など、計算処理能力に限度のある組み込みシステムにおいて、オンライン最適制御を用いたシステムを実現することができる。また、精度を保って計算時間を短縮することによって、本来ならば計算時間のかかる複雑な制御モデルを利用することができるので、本体と可動部材とを別々に動かす必要がなくなる。そのため、本体と可動部材とを連動させて複合的な目的を達成する複雑なシステムを実現することができる。このようにして、簡単な構成の自走式移動体に、高い自由度と高い作業能力を持たせることができる。   By reducing the calculation time in the optimum control in this way, the calculation time can be shortened while maintaining accuracy, as compared with the case where the main body and the movable member are separately and sequentially controlled. By reducing the calculation time while maintaining the accuracy in this way, a system using online optimal control can be realized in an embedded system having a limited calculation processing capability, such as a home appliance. Further, by shortening the calculation time while maintaining accuracy, a complicated control model that originally requires calculation time can be used, so that it is not necessary to move the main body and the movable member separately. Therefore, it is possible to realize a complex system that achieves a composite purpose by interlocking the main body and the movable member. In this manner, a self-propelled mobile body having a simple configuration can be provided with a high degree of freedom and a high work ability.

例えば、自走式移動体としてアームを備える掃除ロボットを想定する場合には、アームによって家具の周辺や隙間、壁際などの狭い場所の掃除を正確な制御で行わせつつ、本体は掃除対象から一定の距離を隔てて移動し、また、動き回る障害物を回避し、さらに、何らかの上位の行動ルールによって作業領域を巡回するように制御することが考えられる。このような、本体とアームの両方の挙動に結果が左右される複雑な作業を破綻なくこなすことが可能になる。   For example, when assuming a cleaning robot equipped with an arm as a self-propelled mobile body, the body is fixed from the object to be cleaned while accurately cleaning the periphery of furniture, gaps, and walls, etc. It is conceivable to control the robot to travel around the work area according to some higher-level action rule, while avoiding obstacles that move around the distance of the user and moving around. Such complicated operations whose results are influenced by the behavior of both the main body and the arm can be performed without failure.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、可動部材は、所定の作業を行うための作業部を有し、評価関数は、作業部の作業の対象と作業部との距離に基づき、望ましくない場合に大きくなるペナルティ項を有し、ペナルティ項は、評価関数の積分内ペナルティ項と評価関数の積分外ペナルティ項とを含むことが好ましい。   In the control system for a self-propelled mobile body according to the present invention, the movable member has a working part for performing a predetermined work, and the evaluation function is a distance between the work target of the working part and the working part. Based on this, it is preferable to have a penalty term that increases when it is not desired, and the penalty term includes an in-integration penalty term of the evaluation function and an out-of-integration penalty term of the evaluation function.

このようにして、作業部の作業の対象と作業部との距離に応じて、本体の変位と可動部材の変位の一方を他方よりも重視して制御したり、可動部材の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視して制御したり、可動部材の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに短時間で大きな変位をさせたりすることができる。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。また、最適制御における計算時間を短縮することができる。   In this way, according to the distance between the work target of the work unit and the work unit, one of the displacement of the main body and the displacement of the movable member is controlled more than the other, or the displacement of the movable member is targeted without deviation. It is possible to control with emphasis on approaching the displacement, or to make a large displacement in a short time without emphasizing that the displacement of the movable member approaches the target displacement without deviation. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal. Moreover, the calculation time in the optimal control can be shortened.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、作業部の作業の対象と作業部との距離に基づいてペナルティ項の重み係数を変化させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled mobile body according to the present invention, the control unit preferably changes the weighting factor of the penalty term based on the distance between the work target of the work unit and the work unit.

作業部の作業の対象と作業部との距離に基づいてペナルティ項の重み係数を変化させることによって、作業部の作業の対象と作業部との距離に応じて、作業部の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視するように制御したり、あるいは、作業部の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに短時間で大きな変位をさせたりすることができる。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。   By changing the weighting factor of the penalty term based on the distance between the work target of the work part and the work part, the displacement of the work part can be targeted without deviation according to the distance between the work target of the work part and the work part. It is possible to control so as to place importance on approaching the displacement, or to make a large displacement in a short time without placing importance on bringing the displacement of the working unit close to the target displacement without deviation. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、作業部の作業の対象と作業部との距離が所定の値よりも大きい場合には、積分内ペナルティ項の重み係数を増大させ、積分外ペナルティ項の重み係数を減少させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit, when the distance between the work target of the work unit and the work unit is larger than a predetermined value, the weighting factor of the penalty term in the integral Is preferably increased and the weighting factor of the off-integration penalty term is decreased.

積分内ペナルティ項の重み係数を増大させ、積分外ペナルティ項の重み係数を減少させることによって、作業部の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに、短時間で大きな変位をさせることができる。作業部の作業の対象と作業部との距離が所定の値よりも大きい場合には、このようにすることにより、効率的に作業部を作業の対象に近づけることができる。   By increasing the weighting factor of the penalty term in the integral and decreasing the weighting factor of the penalty term outside the integration, it is possible to make the displacement of the working part large in a short time without placing importance on bringing the displacement of the working part close to the target displacement without deviation. Can do. When the distance between the work target of the work unit and the work unit is larger than a predetermined value, the work unit can be brought close to the work target efficiently by doing in this way.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、作業部の作業の対象と作業部との距離が所定の値よりも小さい場合には、積分内ペナルティ項の重み係数を減少させ、積分外ペナルティ項の重み係数を増大させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit, when the distance between the work target of the work unit and the work unit is smaller than a predetermined value, the weighting factor of the penalty term in the integral Is preferably decreased and the weighting factor of the off-integration penalty term is increased.

積分内ペナルティ項の重み係数を減少させ、積分外ペナルティ項の重み係数を増大させることによって、作業部の変位を厳密に、偏差なく目標変位に近づけることを重視して制御することができる。作業部の作業の対象と作業部との距離が所定の値よりも小さい場合には、このようにすることにより、効率的に作業部に所定の作業を行わせることができる。   By reducing the weighting factor of the penalty term in the integral and increasing the weighting factor of the penalty term outside the integration, it is possible to control the displacement of the working part strictly with close focus on the target displacement without deviation. When the distance between the work target of the work unit and the work unit is smaller than a predetermined value, the work unit can efficiently perform the predetermined work in this way.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、評価関数は、制御入力に対するペナルティ項を含み、制御部は、作業部の作業の対象と作業部との距離が所定の値よりも大きい場合には、制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、本体の変位に関する重み係数を減少させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled mobile body according to the present invention, the evaluation function includes a penalty term for the control input, and the control unit is configured such that the distance between the work target of the work unit and the work unit is greater than a predetermined value. In the case of being large, it is preferable to reduce the weighting coefficient related to the displacement of the main body among the weighting coefficients of the penalty term for the control input.

制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、本体の変位に関する重み係数を減少させることによって、本体を短時間で大きく変位させることができる。作業部の作業の対象と作業部との距離が所定の値よりも大きい場合には、このようにすることにより、効率的に本体と本体に取り付けられた可動部材の作業部とを作業の対象に近づけることができる。   By reducing the weighting factor related to the displacement of the main body among the weighting factors of the penalty terms for the control input, the main body can be largely displaced in a short time. When the distance between the work target of the work part and the work part is larger than a predetermined value, the work part of the movable member attached to the main body and the work part can be efficiently handled in this way. Can be approached.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、評価関数は、本体の目標変位と本体との距離に基づき、望ましくない場合に大きくなるペナルティ項を有し、ペナルティ項は、評価関数の積分内ペナルティ項と評価関数の積分外ペナルティ項とを含むことが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the evaluation function has a penalty term that increases when it is not desired based on the target displacement of the main body and the distance from the main body, and the penalty term is an evaluation function. It is preferable to include an in-integration penalty term and an out-of-integration penalty term of the evaluation function.

このようにして、本体の目標変位と本体との距離に応じて、本体の変位と可動部材の変位の一方を他方よりも重視して制御したり、本体の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視して制御したり、本体の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに短時間で大きな変位をさせたりすることができる。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。また、最適制御における計算時間を短縮することができる。   In this way, according to the target displacement of the main body and the distance between the main body, one of the main body displacement and the displacement of the movable member is controlled more importantly than the other, or the main body displacement is brought close to the target displacement without deviation. Therefore, it is possible to make a large displacement in a short time without emphasizing that the displacement of the main body is close to the target displacement without deviation. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal. Moreover, the calculation time in the optimal control can be shortened.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、可動部材は、所定の作業を行なうための作業部を有し、ペナルティ項は、作業部の作業の対象と本体との距離に基づく重み係数を含み、制御部は、作業部の作業の対象と本体との距離に基づいて重み係数を変化させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the movable member has a work part for performing a predetermined work, and the penalty term is based on the distance between the work target of the work part and the main body. It is preferable that the control unit includes a weighting factor and changes the weighting factor based on the distance between the work target of the working unit and the main body.

作業部の作業の対象と本体との距離に基づいてペナルティ項の重み係数を変化させることによって、作業部の作業の対象と本体との距離に応じて、本体の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視するように制御したり、あるいは、本体の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに短時間で大きな変位をさせたりすることができる。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。   By changing the weighting factor of the penalty term based on the distance between the work target of the work section and the main body, the displacement of the main body is brought close to the target displacement without deviation according to the distance between the work target of the work section and the main body. It is possible to control so as to place importance on this, or to make a large displacement in a short time without placing importance on bringing the displacement of the main body close to the target displacement without deviation. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、作業部の作業の対象と本体との距離が所定の値よりも大きい場合には、積分内ペナルティ項の重み係数を増大させ、積分外ペナルティ項の重み係数を減少させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit sets the weighting factor of the penalty term in the integral when the distance between the work target of the work unit and the main body is larger than a predetermined value. Preferably, it is increased and the weighting factor of the off-integration penalty term is decreased.

積分内ペナルティ項の重み係数を増大させ、積分外ペナルティ項の重み係数を減少させることによって、本体の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに、短時間で大きな変位をさせることができる。作業部の作業の対象と本体との距離が所定の値よりも大きい場合には、このようにすることにより、効率的に、本体と本体に取り付けられた可動部材の作業部とを作業の対象に近づけることができる。   By increasing the weighting factor of the penalty term in integration and decreasing the weighting factor of the penalty term outside integration, it is possible to make a large displacement in a short time without placing importance on bringing the displacement of the main body close to the target displacement without deviation. it can. When the distance between the work target of the work unit and the main body is greater than a predetermined value, the work target of the movable member attached to the main body and the main body can be efficiently handled in this way. Can be approached.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、作業部の作業の対象と本体との距離が所定の値よりも小さい場合には、積分内ペナルティ項の重み係数を減少させ、積分外ペナルティ項の重み係数を増大させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit sets the weighting factor of the penalty term in the integral when the distance between the work target of the working unit and the main body is smaller than a predetermined value. It is preferable to decrease and increase the weighting factor of the off-integration penalty term.

積分内ペナルティ項の重み係数を減少させ、積分外ペナルティ項の重み係数を増大させることによって、本体の変位を厳密に、偏差なく目標変位に近づけることを重視して制御することができる。作業部の作業の対象と本体との距離が所定の値よりも小さい場合には、このようにすることにより、本体を厳密に作業の対象に近づけて、効率的に、作業部に所定の作業を行わせることができる。   By reducing the weighting factor of the penalty term in the integral and increasing the weighting factor of the penalty term outside the integration, the displacement of the main body can be controlled with an emphasis on being close to the target displacement strictly without deviation. When the distance between the work target of the work unit and the main body is smaller than a predetermined value, this makes it possible to bring the main body close to the work target strictly and efficiently perform the predetermined work on the work unit. Can be performed.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、評価関数は、制御入力に対するペナルティ項を含み、制御部は、作業部の作業の対象と本体との距離が所定の値よりも大きい場合には、制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、本体の変位に関する重み係数を減少させることが好ましい。   In the control system for a self-propelled mobile body according to the present invention, the evaluation function includes a penalty term for the control input, and the control unit has a distance between the work target of the work unit and the main body greater than a predetermined value. In this case, it is preferable to reduce the weighting factor related to the displacement of the main body among the weighting factors of the penalty term for the control input.

制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、本体の変位に関する重み係数を減少させることによって、本体を短時間で大きく変位させることができる。作業部の作業の対象と本体との距離が所定の値よりも大きい場合には、このようにすることにより、効率的に本体と本体に取り付けられた可動部材の作業部とを作業の対象に近づけることができる。   By reducing the weighting factor related to the displacement of the main body among the weighting factors of the penalty terms for the control input, the main body can be largely displaced in a short time. When the distance between the work target of the work unit and the main body is larger than a predetermined value, the work unit of the movable member attached to the main body and the main body can be efficiently set as a work target by doing in this way. You can get closer.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、第1の駆動部と第2の駆動部とをオンライン最適制御することが可能なアルゴリズムを利用することが好ましい。   In the control system for a self-propelled mobile body according to the present invention, it is preferable that the control unit uses an algorithm capable of online optimal control of the first drive unit and the second drive unit.

このようにすることにより、制御部を本体上に配置する必要がなくなる。制御部を本体上に配置する必要がないので、本体の重量を軽くすることができる。   In this way, it is not necessary to arrange the control unit on the main body. Since it is not necessary to arrange the control unit on the main body, the weight of the main body can be reduced.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、本体が所定の目標変位に向かって動くように第1の駆動部を制御し、可動部材が所定の作業を行なうように第1の駆動部と第2の駆動部とを制御し、オンライン最適制御のフィードバック周期毎に、評価関数内の可動部材の作業の対象の位置と本体の目標変位とを更新することが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit controls the first drive unit so that the main body moves toward a predetermined target displacement, and the movable member performs a predetermined operation. Preferably, the first drive unit and the second drive unit are controlled to update the target position of the main body and the target position of the movable member within the evaluation function for each feedback period of the online optimal control. .

オンライン最適制御のフィードバック周期毎に、評価関数内の可動部材の作業の対象の位置と本体の目標変位とを更新することによって、可動部材の作業の対象と本体の目標変位とが、フィードバック周期毎に移動する。本体は、このようにして移動させられる目標変位に追従するように変位するように制御される。また、可動部材は、このようにして移動させられる作業の対象を追うように変位するように制御される。このようにすることにより、本体と可動部材を滑らかに変位させることができる。   By updating the position of the movable member work target and the target displacement of the main body in the evaluation function for each feedback cycle of online optimal control, the work target of the movable member and the target displacement of the main body are changed every feedback cycle. Move to. The main body is controlled to be displaced so as to follow the target displacement moved in this manner. Further, the movable member is controlled so as to be displaced so as to follow the target of the work moved in this way. By doing in this way, a main body and a movable member can be displaced smoothly.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、可動部材は、本体に対して2以上の自由度によって変位可能であるように構成されていることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, it is preferable that the movable member is configured to be displaceable with two or more degrees of freedom with respect to the main body.

このようにすることにより、可動部材を目標変位に向かって動かすことが容易になる。   By doing in this way, it becomes easy to move a movable member toward target displacement.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、可動部材は、所定の作業を行なうための作業部を有し、制御部は、本体が所定の目標変位に向かって動くように第1の駆動部を制御し、作業部が所定の作業を行なうように第1の駆動部と第2の駆動部とを制御し、評価関数は、本体の目標変位と本体の変位との差に対する第1のペナルティ項と、作業部と作業部の作業の対象との距離に対する第2のペナルティ項とを含み、第1のペナルティ項の重み係数は、第2のペナルティ項の重み係数と比較して、相対的に小さいことが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the movable member has a working unit for performing a predetermined work, and the control unit is configured to move the main body toward a predetermined target displacement. The first driving unit is controlled, and the first driving unit and the second driving unit are controlled so that the working unit performs a predetermined work, and the evaluation function corresponds to a difference between the target displacement of the main body and the displacement of the main body. A first penalty term and a second penalty term for the distance between the work unit and the work target of the work unit, wherein the weighting factor of the first penalty term is compared with the weighting factor of the second penalty term. Therefore, it is preferable that it is relatively small.

このようにすることにより、本体の変位を目標変位に近づけることよりも、作業部の変位を目標変位に近づけることを重視して制御することができる。   By doing so, it is possible to control with emphasis on bringing the displacement of the working unit closer to the target displacement rather than bringing the displacement of the main body closer to the target displacement.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、可動部材は、所定の作業を行なうための作業部を有し、制御部は、本体が所定の障害物を回避して動くように第1の駆動部を制御し、作業部が所定の作業を行うように第1の駆動部と第2の駆動部とを制御し、評価関数においては、本体が回避する障害物は、作業部の作業の対象、または、作業部の作業の対象の近傍の点であるように設定されることが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the movable member has a working part for performing a predetermined work, and the control part moves so that the main body avoids a predetermined obstacle. The first driving unit is controlled, and the first driving unit and the second driving unit are controlled so that the working unit performs a predetermined work. In the evaluation function, the obstacle that the main body avoids is the working unit. It is preferable that the point is set to be a point in the vicinity of the target of the work or the target of the work of the working unit.

このようにすることにより、作業部が作業の対象に対して所定の作業を行うようにしながら、本体が作業部の作業の対象に近づきすぎないように制御することができる。   By doing in this way, it can control so that a main part does not come too close to the object of work of a work part, while making a work part perform predetermined work to the object of work.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、掃除が必要な任意の場所に向かって本体が移動するように第1の駆動部を制御し、可動部材が掃除を行なうように第1の駆動部と第2の駆動部とを制御することが好ましい。   In the control system for a self-propelled moving body according to the present invention, the control unit controls the first driving unit so that the main body moves toward an arbitrary place where cleaning is required, and the movable member performs cleaning. It is preferable to control the first drive unit and the second drive unit to perform.

このようにすることにより、効率的に掃除を行うことが可能な自走式移動体の制御システムを提供することができる。   By doing in this way, the control system of the self-propelled movable body which can perform cleaning efficiently can be provided.

この発明に従った自走式移動体の制御システムにおいては、制御部は、作業対象空間内に存在する物体の周辺に向かって本体が移動するように第1の駆動部を制御し、可動部材が掃除を行なうように第1の駆動部と第2の駆動部とを制御することが好ましい。   In the control system for the self-propelled moving body according to the present invention, the control unit controls the first driving unit so that the main body moves toward the periphery of the object existing in the work target space, and the movable member It is preferable to control the first drive unit and the second drive unit so as to perform cleaning.

このようにすることにより、効率的に掃除を行うことが可能な自走式移動体の制御システムを提供することができる。   By doing in this way, the control system of the self-propelled movable body which can perform cleaning efficiently can be provided.

以上のように、この発明によれば、実時間制御において、複合的な目的を達成するとともに作業時間を短縮することが可能な自走式移動体の制御システムを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a control system for a self-propelled mobile body that can achieve multiple purposes and can reduce the work time in real-time control.

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、この発明のひとつの実施の形態として、自走式掃除機の全体を示す斜視図である。図2は、図1に示す自走式掃除機の本体の内部を図1の矢印IIで示す方向から見たときの斜視図であり、図3は、図1に示す自走式掃除機の本体の内部を図1の矢印IIIで示す方向から見たときの斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing the entirety of a self-propelled cleaner as one embodiment of the present invention. 2 is a perspective view when the inside of the main body of the self-propelled cleaner shown in FIG. 1 is viewed from the direction indicated by the arrow II in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of the self-propelled cleaner shown in FIG. It is a perspective view when the inside of a main body is seen from the direction shown by the arrow III of FIG.

図1に示すように、自走式掃除機100として自走式掃除機100の本体110の表面には、主に、本体110を床面上で変位可能であるように、すなわち、本体110の位置と姿勢とを変化させることが可能であるように支持する一対の車輪130と、可動部材の一例であるアーム120と、視覚センサとして広角カメラ140とが配置されている。自走式掃除機100は、例えば、アーム120を除いておよそ一辺が20cmの立方体程度の大きさである。この実施の形態においては、アーム120は、本体110の正面側に取り付けられているものとする。   As shown in FIG. 1, the surface of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 as the self-propelled cleaner 100 is mainly arranged so that the main body 110 can be displaced on the floor surface. A pair of wheels 130 that support the position and posture so as to be changeable, an arm 120 that is an example of a movable member, and a wide-angle camera 140 as a visual sensor are arranged. For example, the self-propelled cleaner 100 has a size of a cube having a side of about 20 cm except for the arm 120. In this embodiment, it is assumed that the arm 120 is attached to the front side of the main body 110.

自走式掃除機100は、アーム120の先端によって、作業対象空間の部屋の中で自走式掃除機100の本体110が進入できないような狭い場所や入り組んだ形状の場所の清掃を重点的に行うことを目的とした自走式掃除機100である。この実施の形態においては、例えば、12〜20畳程度の部屋を作業対象空間、すなわち、掃除される部屋とする。   The self-propelled cleaner 100 focuses on cleaning a narrow place or an intricately shaped place where the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 cannot enter the room of the work target space by the tip of the arm 120. A self-propelled cleaner 100 intended to be performed. In this embodiment, for example, a room of about 12 to 20 tatami mats is a work target space, that is, a room to be cleaned.

広角カメラ140は、床面から160mm程度の高さを維持するよう取り付けられ、下方を向くように角度がつけられている。   The wide-angle camera 140 is attached so as to maintain a height of about 160 mm from the floor surface, and is angled so as to face downward.

図2と図3に示すように、本体110の内部には、本体110の駆動源としてバッテリ150と、第1の駆動部として車輪駆動用モータユニット133と、広角カメラ140に接続される映像用無線通信手段141と、集塵用ファンモータ162と、ダストカップ163とが配置されている。また、本体110の内部には、これらの各部材を制御するための制御回路部171と、電源通信回路部172とが配置されている。本体110の下部には、吸引用開口部161が形成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the main body 110 includes a battery 150 as a drive source of the main body 110, a wheel drive motor unit 133 as a first drive unit, and a video camera connected to the wide-angle camera 140. A wireless communication unit 141, a dust collecting fan motor 162, and a dust cup 163 are arranged. In addition, a control circuit unit 171 for controlling these members and a power supply communication circuit unit 172 are arranged inside the main body 110. A suction opening 161 is formed in the lower portion of the main body 110.

図4は、アームの全体を示す斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view showing the entire arm.

図4に示すように、アーム120は、第1のリンク部121と、第2のリンク部122と、第3のリンク部123と、第1のリンク部121を本体110に取り付ける第1の関節124と、第1のリンク部121と第2のリンク部122とを接続する第2の関節125と、第2のリンク部122と第3のリンク部123とを接続する第3の関節126と、第1の関節124を駆動する第1のサーボ127と、第2の関節125を駆動する第2のサーボ128とから構成されている。また、アーム120の先端部120a、すなわち、第3のリンク部123の先端には、作業部の一例である吸気口129が形成されている。吸気口129は、所定の作業として掃除を行なうために塵埃を吸引する。第1のサーボ127と第2のサーボ128は、アーム120を駆動するための第2の駆動部の一例である。   As shown in FIG. 4, the arm 120 includes a first link part 121, a second link part 122, a third link part 123, and a first joint that attaches the first link part 121 to the main body 110. 124, a second joint 125 that connects the first link portion 121 and the second link portion 122, and a third joint 126 that connects the second link portion 122 and the third link portion 123. The first servo 127 that drives the first joint 124 and the second servo 128 that drives the second joint 125 are configured. In addition, an intake port 129 that is an example of a working unit is formed at the distal end portion 120 a of the arm 120, that is, at the distal end of the third link portion 123. The air inlet 129 sucks dust for cleaning as a predetermined operation. The first servo 127 and the second servo 128 are an example of a second drive unit for driving the arm 120.

第1のリンク部121は、第1の関節124を介して本体110に対して変位可能であるように本体110に取り付けられている。第2の関節125は、アーム120全長の略中間点に位置する。第2のリンク部122は、第2の関節125を介して、第1の関節124に対して変位可能であるように取り付けられている。第3の関節126は、受動的に動作する弾性関節である。第3のリンク部123は、第3の関節126を介して、第2のリンク部122に対して受動的に変位可能であるように取り付けられている。このようにして、アーム120は、本体110(図1)に対して2以上の自由度で変位可能であるように構成されている。   The first link portion 121 is attached to the main body 110 so as to be displaceable with respect to the main body 110 via the first joint 124. The second joint 125 is located at a substantially middle point of the entire length of the arm 120. The second link portion 122 is attached so as to be displaceable with respect to the first joint 124 via the second joint 125. The third joint 126 is an elastic joint that operates passively. The third link portion 123 is attached to the second link portion 122 via the third joint 126 so as to be passively displaceable. In this way, the arm 120 is configured to be displaceable with two or more degrees of freedom with respect to the main body 110 (FIG. 1).

アーム120の第1のリンク部121と第2のリンク部122と第3のリンク部123の内部には、空洞が形成されている。アーム120の内部の空洞には、可撓性のホース(図示しない)が収容されている。アーム120の内部に収容されているホースは、第3のリンク部123の先端に形成されている吸気口129と、本体110の吸引用開口部161(図3)とを接続する流路を形成している。第2の関節125と第3の関節126には切り欠きが形成されている。このようにすることにより、第2の関節125と第3の関節126においてアーム120が曲げられても、内部のホースがつぶされることを防いで流路を確保することができる。   A cavity is formed inside the first link portion 121, the second link portion 122, and the third link portion 123 of the arm 120. A flexible hose (not shown) is accommodated in the cavity inside the arm 120. The hose accommodated in the arm 120 forms a flow path that connects the air inlet 129 formed at the tip of the third link portion 123 and the suction opening 161 (FIG. 3) of the main body 110. is doing. Notches are formed in the second joint 125 and the third joint 126. By doing so, even if the arm 120 is bent at the second joint 125 and the third joint 126, the internal hose can be prevented from being crushed and a flow path can be secured.

以上のように構成された自走式掃除機100においては、集塵用ファンモータ162が駆動されると、アーム120の先端の吸気口129からゴミや埃がアーム120の内部に吸引される。アーム120の内部に吸引されたゴミや埃は、アーム120の内部のホースを通って、吸引用開口部161から本体110の内部に流入する。本体110の内部に流入したゴミや埃といった塵埃は、本体110内の流路(図示しない)を通って、ダストカップ163に運ばれ、ダストカップ163内にためられる。   In the self-propelled cleaner 100 configured as described above, when the dust collection fan motor 162 is driven, dust and dust are sucked into the arm 120 from the air inlet 129 at the tip of the arm 120. The dust and dust sucked into the arm 120 flows into the main body 110 from the suction opening 161 through the hose inside the arm 120. Dust such as dust and dust that has flowed into the main body 110 passes through a flow path (not shown) in the main body 110, is carried to the dust cup 163, and is accumulated in the dust cup 163.

図5は、自走式掃除機の制御システムの制御関連の構成を示すブロック図である。   FIG. 5 is a block diagram showing a control-related configuration of the control system of the self-propelled cleaner.

図5に示すように、自走式掃除機100の制御システム1は、制御関連の構成として、自走式掃除機100に配置される構成要素と、自走式掃除機100とは別に配置されるコンピュータ200とを備える。自走式掃除機100に配置される構成要素は、広角カメラ140と、映像用無線通信手段141と、通信回路173を有する電源通信回路部172と、制御回路部171と、車輪駆動用モータユニット133と、第1のサーボ127と第2のサーボ128である。コンピュータ200は、送受信手段210と視覚情報処理部220と制御プログラム230とを有する。コンピュータ200は制御部の一例であり、例えば、パーソナルコンピュータが用いられる。   As shown in FIG. 5, the control system 1 of the self-propelled cleaner 100 is arranged separately from the components arranged in the self-propelled cleaner 100 and the self-propelled cleaner 100 as a control-related configuration. Computer 200. The components disposed in the self-propelled cleaner 100 are a wide-angle camera 140, a video wireless communication unit 141, a power communication circuit unit 172 having a communication circuit 173, a control circuit unit 171, and a wheel drive motor unit. 133, a first servo 127, and a second servo 128. The computer 200 includes a transmission / reception unit 210, a visual information processing unit 220, and a control program 230. The computer 200 is an example of a control unit, and for example, a personal computer is used.

自走式掃除機100の映像用無線通信手段141は、コンピュータ200の送受信手段210に無線で信号を送信する。コンピュータ200の送受信手段210は、自走式掃除機100の通信回路173に無線で信号を送信する。このように、自走式掃除機100とコンピュータ200は、無線の送受信を行う。   The video wireless communication unit 141 of the self-propelled cleaner 100 wirelessly transmits a signal to the transmission / reception unit 210 of the computer 200. The transmission / reception means 210 of the computer 200 transmits a signal wirelessly to the communication circuit 173 of the self-propelled cleaner 100. Thus, the self-propelled cleaner 100 and the computer 200 perform wireless transmission / reception.

広角カメラ140は、障害物や作業の対象物を検知して、映像用無線通信手段141に画像情報として信号を送信する。映像用無線通信手段141は、コンピュータ200に広角カメラ140から受信した信号を無線で送信する。   The wide-angle camera 140 detects an obstacle or a work object, and transmits a signal as image information to the video wireless communication unit 141. The video wireless communication unit 141 wirelessly transmits a signal received from the wide-angle camera 140 to the computer 200.

コンピュータ200の送受信手段210は、映像用無線通信手段141から送信された情報を受信する。コンピュータ200の視覚情報処理部220は、映像用無線通信手段141から送信された情報に基づいて、広角カメラ140が検知した情報を処理し、広角カメラ140が検知した障害物や作業の対象物を認識する。コンピュータ200の制御プログラム230は、後述するように、視覚情報処理部220によって認識された障害物や作業の対象物についての情報に基づいて、車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128を駆動する条件を計算する。コンピュータ200は、制御プログラム230が計算した条件に関する情報を含む制御信号を、送受信手段210を介して自走式掃除機100の通信回路173に無線で送信する。制御信号は、車輪130の回転角速度、アーム120の関節の回転角速度に関する指令を含む。   The transmission / reception means 210 of the computer 200 receives the information transmitted from the video wireless communication means 141. The visual information processing unit 220 of the computer 200 processes information detected by the wide-angle camera 140 based on the information transmitted from the video wireless communication unit 141, and detects obstacles and work objects detected by the wide-angle camera 140. recognize. The control program 230 of the computer 200, as will be described later, is based on information about obstacles and work objects recognized by the visual information processing unit 220, and the wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the first servo motor. The condition for driving the second servo 128 is calculated. The computer 200 wirelessly transmits a control signal including information on the condition calculated by the control program 230 to the communication circuit 173 of the self-propelled cleaner 100 via the transmission / reception means 210. The control signal includes a command related to the rotational angular velocity of the wheel 130 and the rotational angular velocity of the joint of the arm 120.

自走式掃除機100の通信回路173は、コンピュータ200から受信した制御信号を制御回路部171に送信する。制御回路部171は、受信した制御信号に基づいて、車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128を駆動する。このようにして、自走式掃除機100の本体110の移動と回転と、アーム120の姿勢とが制御プログラム230の意図どおりにコントロールされる。   The communication circuit 173 of the self-propelled cleaner 100 transmits the control signal received from the computer 200 to the control circuit unit 171. The control circuit unit 171 drives the wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 based on the received control signal. In this way, the movement and rotation of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 and the posture of the arm 120 are controlled as intended by the control program 230.

制御回路部171は、通信回路173を介して、自走式掃除機100の位置と姿勢に関する情報と、アーム120の位置と姿勢に関する情報を制御プログラム230に無線でフィードバックする。   The control circuit unit 171 wirelessly feeds back information about the position and posture of the self-propelled cleaner 100 and information about the position and posture of the arm 120 to the control program 230 via the communication circuit 173.

このように、自走式掃除機100は、コンピュータ200上で動かされる制御プログラム230で生成された命令を無線で受信することによって操作され、また逆に、広角カメラ140が検知した画像情報と自走式掃除機100の変位とアーム120の変位に関する情報とを無線で制御プログラム230にフィードバックする。   As described above, the self-propelled cleaner 100 is operated by wirelessly receiving a command generated by the control program 230 operated on the computer 200, and conversely, the image information detected by the wide-angle camera 140 and the self-propelled cleaner 100 are automatically detected. Information regarding the displacement of the traveling cleaner 100 and the displacement of the arm 120 is fed back to the control program 230 wirelessly.

次に、自走式掃除機100の制御シーケンスについて説明する。   Next, the control sequence of the self-propelled cleaner 100 will be described.

本発明の自走式掃除機100の制御システム1は、移動手段として車輪130によって移動しつつ、本体110から伸びたアーム状の機構としてアーム120で、精度を要する何らかの作業を行う自走式掃除機100について、状況に応じて評価規範となる関数(評価関数)の内容をリアルタイムに変化させることにより、作業時間の節約と制御精度の確保を可能にするものである。   The control system 1 of the self-propelled cleaner 100 of the present invention is a self-propelled cleaner that performs some work requiring accuracy with the arm 120 as an arm-like mechanism extending from the main body 110 while being moved by a wheel 130 as a moving means. For the machine 100, it is possible to save work time and secure control accuracy by changing the contents of a function (evaluation function) serving as an evaluation standard in real time according to the situation.

自走式掃除機100が掃除される部屋の全体をどのようなルールで掃除するかについては、自走車やロボットの既存の経路計画法によって達成するものとして、ここではその手段は問わない。以下に、より下位の制御方法として、上位の行動ルールで大まかな行動ルートを決められているという前提で、なるべく上位の行動ルールによって定められたルートに沿って走行しつつ、狭い場所や入り組んだ場所の掃除を精密に行うための制御について説明する。   The rules for cleaning the entire room in which the self-propelled cleaner 100 is cleaned are not limited here as it is achieved by the existing route planning method for self-propelled vehicles and robots. Below, as a lower-level control method, it is assumed that a rough action route is determined by the higher-level action rules, and as it travels along the route determined by the higher-level action rules as much as possible, it is narrow and complicated Control for precisely cleaning a place will be described.

まず、自走式掃除機100は、広角カメラ140で掃除される部屋の内部を撮影する。広角カメラ140によって撮影された画像は、上述のように、コンピュータ200に送信されて、コンピュータ200が掃除をする対象物を認識する。   First, the self-propelled cleaner 100 takes an image of the interior of the room cleaned by the wide-angle camera 140. As described above, the image photographed by the wide-angle camera 140 is transmitted to the computer 200, and the computer 200 recognizes an object to be cleaned.

図6は、広角カメラが撮影した画像をコンピュータが認識する行程を順に示す図である。   FIG. 6 is a diagram sequentially illustrating a process in which the computer recognizes images taken by the wide-angle camera.

図6の(A)に示すように、床面301上の壁302際に、掃除の対象として円筒303が立てられている状態を想定する。この実施の形態においては、この場合には、自走式掃除機100は、壁302際と円筒303の底辺に沿って掃除を行うものとする。広角カメラ140は、図6の(A)に示す画像を撮影し、撮影された画像は、コンピュータ200の視覚情報処理部220に送信される。   As shown in FIG. 6A, it is assumed that a cylinder 303 is set up as a cleaning target on the wall 302 on the floor surface 301. In this embodiment, in this case, the self-propelled cleaner 100 performs cleaning along the wall 302 and along the bottom of the cylinder 303. The wide-angle camera 140 captures the image shown in FIG. 6A, and the captured image is transmitted to the visual information processing unit 220 of the computer 200.

視覚情報処理部220は、自走式掃除機100が掃除する対象物として、画面上に写った物体、すなわち、円筒303と、床面301との境界線を抽出する。画面上に複数の境界線が存在していることもあると考えられるが、そのような場合には、自走式掃除機100から見て一番手前に位置する境界線を選択する。   The visual information processing unit 220 extracts an object shown on the screen, that is, a boundary line between the cylinder 303 and the floor surface 301 as an object to be cleaned by the self-propelled cleaner 100. Although it is considered that a plurality of boundary lines may exist on the screen, in such a case, the boundary line located closest to the self-propelled cleaner 100 is selected.

次に、視覚情報処理部220は、図6の(B)に示すように、抽出された境界線を2次元マップに展開する。広角カメラ140は床面から160mm程度の高さを維持するよう取り付けられ、下を向くように角度がつけられている。そこで、広角カメラ140が取得した画像(カメラ画面)を処理することによって、画像に写っている境界線と自走式掃除機100までの距離をある程度算出することができる。このことを利用して、視覚情報処理部220は、境界線を抽出されたカメラ画面から、図6の(B)に示すような境界線の2次元マップを生成する。   Next, as shown in FIG. 6B, the visual information processing unit 220 expands the extracted boundary line into a two-dimensional map. The wide-angle camera 140 is attached so as to maintain a height of about 160 mm from the floor, and is angled so as to face downward. Thus, by processing the image (camera screen) acquired by the wide-angle camera 140, the distance between the boundary line shown in the image and the self-propelled cleaner 100 can be calculated to some extent. Using this, the visual information processing unit 220 generates a two-dimensional map of the boundary line as shown in FIG. 6B from the camera screen from which the boundary line has been extracted.

次に、視覚情報処理部220は、図6の(C)に示すように、2次元マップ内の境界線を5mm間隔で量子化して、アーム120が掃除するための目標点群を生成する。   Next, as shown in FIG. 6C, the visual information processing unit 220 quantizes the boundary lines in the two-dimensional map at intervals of 5 mm to generate a target point group for the arm 120 to clean.

また、自走式掃除機100の制御システム1は、広角カメラ140で掃除される部屋を撮影することにより、自走式掃除機100が回避する障害物の認識を行う。自走式掃除機100は、動かない障害物(静的障害物)については、静的障害物の周辺を掃除の対象とする。一方、動く障害物(動的障害物)については、動的障害物を回避する、あるいは、動的障害物から距離を取るように制御されるものとする。カメラを利用した動体検知の手法は公知のものが多く存在するが、自走式掃除機100の制御システム1においては、どの方式が用いられてもよい。視覚情報処理部220がカメラ画像上の障害物を動的障害物であると判断した場合にも、静的障害物の場合と同様に画像処理によって座標を抽出し、自走式掃除機100と動的障害物との位置関係を明らかにしておく。   Moreover, the control system 1 of the self-propelled cleaner 100 recognizes obstacles that the self-propelled cleaner 100 avoids by photographing a room to be cleaned by the wide-angle camera 140. The self-propelled cleaner 100 uses the area around the static obstacle as an object to be cleaned for an obstacle that does not move (static obstacle). On the other hand, the moving obstacle (dynamic obstacle) is controlled to avoid the dynamic obstacle or to take a distance from the dynamic obstacle. There are many known methods of moving object detection using a camera, but any method may be used in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100. Even when the visual information processing unit 220 determines that the obstacle on the camera image is a dynamic obstacle, the coordinates are extracted by image processing as in the case of the static obstacle, and the self-propelled cleaner 100 Clarify the positional relationship with dynamic obstacles.

なお、広角カメラ140が掃除される部屋の内部を撮影するときには、アーム120が広角カメラ140の視界を遮らないように、アーム120が図1の状態にたたまれるように、第1のサーボ127と第2のサーボ128が駆動されることが好ましい。   When photographing the inside of the room where the wide-angle camera 140 is cleaned, the first servo 127 is set so that the arm 120 is folded in the state of FIG. 1 so that the arm 120 does not block the field of view of the wide-angle camera 140. And the second servo 128 is preferably driven.

図7は、自走式掃除機と、自走式掃除機の掃除の目標点群とを模式的に示す図である。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a self-propelled cleaner and a target point group for cleaning of the self-propelled cleaner.

図7に示すように、自走式掃除機100が掃除を行う作業空間には基準となる座標系Wが存在し、自走式掃除機100は上位の制御により、ある時点で座標系{W}に基づく位置(x,y)にあるものとする。自走式掃除機100は、その位置で画像を撮影し、視覚情報処理部220が上述の処理によって掃除するための目標点群を生成する。このとき、自走式掃除機100の位置を原点として、新しい座標系{A}を生成する。新しい座標系{A}は、自走式掃除機100の正面とy軸の方向を合わせて生成される。この座標系{A}は、生成された時点では自走式掃除機100の変位、すなわち、自走式掃除機100の位置と姿勢を基準とするが、その後は環境に拘束されて自走式掃除機100とともには動かないものとする。座標系{A}の生成後、自走式掃除機100は座標系{A}を仮のワールド座標系(基準とする座標系)として行動する。 As shown in FIG. 7, a reference coordinate system W exists in a work space where the self-propelled cleaner 100 performs cleaning, and the self-propelled cleaner 100 is coordinated at a certain point {W } At position w P 0 (x 0 , y 0 ). The self-propelled cleaner 100 captures an image at the position, and generates a target point group for the visual information processing unit 220 to clean by the above-described processing. At this time, a new coordinate system {A} is generated with the position of the self-propelled cleaner 100 as the origin. A new coordinate system {A} is generated by matching the front of the self-propelled cleaner 100 and the y-axis direction. This coordinate system {A} is based on the displacement of the self-propelled cleaner 100, that is, the position and orientation of the self-propelled cleaner 100 at the time of generation, but is then restrained by the environment and is self-propelled. It shall not move with the vacuum cleaner 100. After generating the coordinate system {A}, the self-propelled cleaner 100 acts as the temporary world coordinate system (reference coordinate system) using the coordinate system {A}.

上述のようにして生成されたアーム120が掃除する目標点群も座標系{A}に基づいて表現される。掃除対象物近辺における自走式掃除機100の掃除行動は座標系{A}に基づいて制御される。   The target point group cleaned by the arm 120 generated as described above is also expressed based on the coordinate system {A}. The cleaning action of the self-propelled cleaner 100 in the vicinity of the cleaning object is controlled based on the coordinate system {A}.

自走式掃除機100の目標点群は、次の式(1)で表される。   The target point group of the self-propelled cleaner 100 is expressed by the following formula (1).

Figure 2010092343
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自走式掃除機100の掃除行動においては、適切なタイミングで式(1)中のiの値を増加させる。このようにすることにより、掃除の目標を逐次遷移させていくことができるので、複雑な形状にアーム120が追従するよう制御することができる。式(1)中のiの値を増加させることによって、アーム120の掃除の目標点を図6の(C)と図7に示す点群の左から右へ、順番に適切なタイミングで変えていく。このようにすることにより、アーム120について、掃除する対象物に沿った滑らかな動きを実現することができる。   In the cleaning action of the self-propelled cleaner 100, the value of i in the expression (1) is increased at an appropriate timing. By doing in this way, since the cleaning target can be sequentially changed, the arm 120 can be controlled to follow a complicated shape. By increasing the value of i in the equation (1), the target point for cleaning the arm 120 is changed from left to right in the point group shown in FIG. 6C and FIG. Go. By doing so, it is possible to realize a smooth movement of the arm 120 along the object to be cleaned.

アーム120を障害物に追従させる制御としては例えば、基本的には、小林友明著、「移動ロボットの最適制御シミュレーション」、シミュレーション、日本シミュレーション学会、平成17年3月15日、第24巻、第1号、P.45-49(以下、文献1とする)に記載されている実時間最適制御アルゴリズムを利用する。このアルゴリズムは最適制御の一種である。通常の最適制御における解の計算においては多くの反復計算が必要になるという問題点があり、計算時間がかかるため実時間でのフィードバック制御は困難であった。これに対して、上述の実時間最適制御アルゴリズムは解計算のための反復回数を減らすことによって、瞬間的な解の精度をいくらか落としているものの、走行中も繰り返し再計算を行うことにより最終的には計算精度を確保しつつ計算のオンライン化を実現している。   As a control for causing the arm 120 to follow an obstacle, for example, Tomoaki Kobayashi, “Optimum control simulation of a mobile robot”, simulation, Japan Society for Simulation Technology, March 15, 2005, Vol. 24, No. 1, p. The real-time optimal control algorithm described in 45-49 (hereinafter referred to as Reference 1) is used. This algorithm is a kind of optimal control. There is a problem that many iterative calculations are required in the calculation of the solution in the normal optimal control, and it takes a long calculation time, so feedback control in real time is difficult. On the other hand, the real-time optimal control algorithm described above reduces the accuracy of the instantaneous solution by reducing the number of iterations for solution calculation. Has achieved online calculation while ensuring accuracy.

自走式掃除機100では、この再計算のタイミングで、式(1)に示す目標点を遷移させることによって、制御上の目標点を一定時間間隔で変化させ、アーム120が目標点群に沿って動くように、つまり、アーム120が障害物の表面に沿って動くように指令値を与えている。   In the self-propelled cleaner 100, at the timing of this recalculation, the target point shown in Expression (1) is changed to change the control target point at regular time intervals, and the arm 120 follows the target point group. The command value is given so that the arm 120 moves along the surface of the obstacle.

図8は、自走式掃除機と、座標系{A}と座標系{B}との関係を模式的に示す図である。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the relationship between the self-propelled cleaner, the coordinate system {A}, and the coordinate system {B}.

図8に示すように、自走式掃除機100は本体110に拘束された座標系{B}を持つものとする。座標系{B}は、その原点が左車輪132と右車輪131の中間に位置し、x軸が自走式掃除機100の直進時の進行方向と一致するように設定されている。座標系{A}における座標系{B}の原点位置を(x,y)、座標系{B}のx軸と{A}のx軸とがなす角をθとして、それぞれ、自走式掃除機100の位置と姿勢として扱う。 As shown in FIG. 8, the self-propelled cleaner 100 has a coordinate system {B} constrained by the main body 110. The coordinate system {B} is set so that the origin is located between the left wheel 132 and the right wheel 131 and the x axis coincides with the traveling direction of the self-propelled cleaner 100 when traveling straight. In the coordinate system {A}, the origin position of the coordinate system {B} is (x, y), the angle formed by the x axis of the coordinate system {B} and the x axis of {A} is θ 0. Treated as the position and posture of the vacuum cleaner 100.

図8に示すように、座標系{B}のx軸と第1のリンク部121とがなす角をθとし、これを第1の関節124において本体110と第1のリンク部121とが成す角度(以下、第1の関節124の角度)とする。また、第1のリンク部121の長手方向に沿って延びる線と第2のリンク部122とがなす角をθとし、これを第2の関節125において第1のリンク部121と第2のリンク部122とが成す角度(以下、第2の関節125の角度)とする。 As shown in FIG. 8, the angle formed by the x-axis of the coordinate system {B} and the first link portion 121 is θ 1, and this is the relationship between the main body 110 and the first link portion 121 at the first joint 124. The angle formed (hereinafter, the angle of the first joint 124). In addition, an angle formed by a line extending along the longitudinal direction of the first link portion 121 and the second link portion 122 is θ 2, and this is defined as the first link portion 121 and the second link at the second joint 125. The angle formed by the link portion 122 (hereinafter, the angle of the second joint 125) is used.

アーム120の第3の関節126は能動的には制御されないので、図示を省略している。この図においては、第2のリンク部122と、第3の関節126と、第3のリンク部123との全体が第2のリンク部122として表されているとする。なお、アーム120の付け根の第1の関節124は座標系{B}のx軸上に配置(レイアウト)されているものとする。   Since the third joint 126 of the arm 120 is not actively controlled, the illustration is omitted. In this figure, it is assumed that the second link portion 122, the third joint 126, and the third link portion 123 are entirely represented as the second link portion 122. It is assumed that the first joint 124 at the base of the arm 120 is arranged (laid out) on the x-axis of the coordinate system {B}.

次に、自走式掃除機100の最適制御に用いられる評価関数について説明する。   Next, an evaluation function used for optimal control of the self-propelled cleaner 100 will be described.

文献1に記載されている評価関数は移動ロボットの最適制御に関するもので、状態変数として移動ロボットの位置(x座標,y座標)と方位角(姿勢)を選択している。   The evaluation function described in Document 1 relates to the optimal control of the mobile robot, and selects the position (x coordinate, y coordinate) and azimuth (posture) of the mobile robot as state variables.

自走式掃除機100の制御においては、自走式掃除機100の本体110の位置(x座標,y座標)と方位角(姿勢)に加えて、アーム120に関するパラメータを状態変数に含めることにより、実時間最適制御によってアーム120の挙動をも制御することが可能になっている。また、アーム120を目的の変位、すなわち、目的の位置と姿勢に向かって動かすと同時に、本体110も実時間最適制御によってコントロールされるため、アーム120による作業の自由度が向上する。このようにして、複雑な挙動の清掃が可能になる。   In the control of the self-propelled cleaner 100, in addition to the position (x coordinate, y coordinate) and azimuth (posture) of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100, parameters related to the arm 120 are included in the state variable. The behavior of the arm 120 can also be controlled by real-time optimal control. Moreover, since the arm 120 is moved toward the target displacement, that is, the target position and posture, and the main body 110 is controlled by the real-time optimal control, the degree of freedom of work by the arm 120 is improved. In this way, complex behavior cleaning becomes possible.

自走式掃除機100の制御においては、状態変数ξとして、本体110の位置(x,y)と、本体110の姿勢θと、第1の関節124の角度θと、第2の関節125の角度θとを選択する。状態方程式もそれに合わせたものとする。状態変数ξを式(2)に示す。 In the control of the self-propelled cleaner 100, as the state variables ξ, the position (x, y) of the main body 110, the posture θ 0 of the main body 110, the angle θ 1 of the first joint 124, and the second joint An angle θ 2 of 125 is selected. It is assumed that the state equation is adjusted accordingly. The state variable ξ is shown in Equation (2).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

システムへの入力uは、自走式掃除機100の移動速度νと、回転角速度ωと、第1の関節124の角速度と、第2の関節125の角速度とする。第1の関節124の角速度は、次の(3)で表される。   The input u to the system is the moving speed ν of the self-propelled cleaner 100, the rotational angular speed ω, the angular speed of the first joint 124, and the angular speed of the second joint 125. The angular velocity of the first joint 124 is expressed by the following (3).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

また、第2の関節125の角速度は、次の(4)で表される。   Further, the angular velocity of the second joint 125 is expressed by the following (4).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

入力uは、式(5)で表される。   The input u is expressed by equation (5).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

この場合、状態方程式も状態の数と入力の数に合わせた5状態・4入力のものになる。状態方程式を式(6)に示す。   In this case, the state equation is also a five-state, four-input model that matches the number of states and the number of inputs. The equation of state is shown in Equation (6).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

最適制御では評価関数を小さくするような入力uが生成され、これによって制御対象に目的に沿った挙動を取らせることができる。   In the optimal control, an input u that makes the evaluation function small is generated, and this allows the controlled object to take a behavior in accordance with the purpose.

文献1で例に挙げられている評価関数は、主に本体110の位置と姿勢と、それらに対する目標とのギャップを小さくし、結果として、本体110を目標の位置と姿勢に近付けるという意図で設計されている。   The evaluation function given as an example in Reference 1 is designed mainly with the intention of reducing the gap between the position and orientation of the main body 110 and the target with respect to them, and consequently bringing the main body 110 closer to the target position and posture. Has been.

自走式掃除機100の制御においては、本体110の位置と姿勢に加えて、吸気口129が配置されているアーム120の先端部120aの位置と姿勢も評価関数に含む。   In the control of the self-propelled cleaner 100, in addition to the position and posture of the main body 110, the position and posture of the tip 120a of the arm 120 where the air inlet 129 is disposed are included in the evaluation function.

状態変数ξには、座標系{A}における自走式掃除機100の位置と姿勢が含まれているが、アーム120の先端部120aの位置と姿勢は含まれていない。このため、変換式を利用して状態変数ξから座標系{A}におけるアーム120の先端部120aの位置と姿勢を算出する。アーム120の先端部120aの位置と姿勢は、第1のリンク部121と第2のリンク部122の長さ等も利用して幾何的に算出することが可能である。以下、アーム120の先端部120aの位置を(xarm,yarm)、アーム120の先端部120aの姿勢をθarmとする。アーム120の先端部120aの位置と姿勢とをまとめて、式(7)で表す。 The state variable ξ includes the position and posture of the self-propelled cleaner 100 in the coordinate system {A}, but does not include the position and posture of the tip 120a of the arm 120. For this reason, the position and orientation of the distal end portion 120a of the arm 120 in the coordinate system {A} are calculated from the state variable ξ using the conversion formula. The position and posture of the distal end portion 120a of the arm 120 can be calculated geometrically using the lengths of the first link portion 121 and the second link portion 122, and the like. Hereinafter, the position of the distal end portion 120a of the arm 120 is (x arm , y arm ), and the posture of the distal end portion 120a of the arm 120 is θ arm . The position and posture of the distal end portion 120a of the arm 120 are collectively expressed by Expression (7).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

アーム120の先端部120aの位置(xarm,yarm)に対する目標値は、上述の画像処理で生成された、式(1)に示す目標値である。アーム120の先端部120aの姿勢をθarmに対する目標値は、別途、次の(8)として任意に設定するものとする。 The target value for the position (x arm , y arm ) of the distal end portion 120a of the arm 120 is a target value shown in Expression (1) generated by the above-described image processing. The target value for the posture of the distal end portion 120a of the arm 120 with respect to θ arm is arbitrarily set as the following (8).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

これらをまとめて、式(9)で表す。   These are collectively expressed by the formula (9).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

また、状態変数ξから自走式掃除機100の位置と姿勢に関する要素のみを抜き出し、これを単にηと置く。ηに対する目標値ηfは、別途何らかの基準に基づいて設定する。例えば、より上位の制御ループで生成した自走式掃除機100の本体110用の予定走行コースであってもよいし、画像処理によって得られた掃除目標点群から一定の距離オフセットを取った点群を作成し、式(1)に示す目標値と同様に、再計算のたびに遷移させてもいい。いずれにせよ、自走式掃除機100が通ってほしい理想のコースを設定する。 Also, only elements relating to the position and posture of the self-propelled cleaner 100 are extracted from the state variable ξ, and this is simply set as η. The target value η f for η is set based on some other standard. For example, it may be a scheduled traveling course for the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 generated by a higher-level control loop, or a point obtained by taking a certain distance offset from the cleaning target point group obtained by image processing A group may be created and transitioned for each recalculation, similar to the target value shown in equation (1). In any case, an ideal course that the self-propelled cleaner 100 wants to pass is set.

自走式掃除機100の本体110の位置と姿勢に関する要素ηと、ηの目標値ηは、次の式(10)で表される。 The element η related to the position and posture of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 and the target value η f of η are expressed by the following equation (10).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

この実施形態における評価関数Jは、評価関数Jを用いて評価する時間帯をt(制御開始時刻)〜t(制御終了時刻)とすると、基本的な部分は次の式(11)で表現される。 In the evaluation function J in this embodiment, assuming that the time zone evaluated using the evaluation function J is t 0 (control start time) to t 1 (control end time), the basic part is the following equation (11). Expressed.

Figure 2010092343
Figure 2010092343

積分項に含まれない第一項は、自走式掃除機100の本体110とその目標値とのギャップによるペナルティ項であり、第二項はアーム120の先端部120aとその目標値とのギャップによるペナルティ項である。以後、これらを積分外ペナルティ項と呼ぶ。   The first term not included in the integral term is a penalty term due to the gap between the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 and its target value, and the second term is the gap between the tip 120a of the arm 120 and its target value. Is a penalty term. These are hereinafter referred to as off-integration penalty terms.

積分項内の第一項と第二項も同様にそれぞれ本体110とアーム120に関するペナルティ項である。以後、これらを積分内ペナルティ項と呼ぶ。   Similarly, the first and second terms in the integral term are penalty terms for the main body 110 and the arm 120, respectively. These are hereinafter referred to as in-integration penalty terms.

,Pはそれぞれ本体110とアーム120に関する積分外ペナルティ項の重み行列である。Q,Qも同様に、それぞれ本体110とアーム120に関する積分内ペナルティ項の重み行列である。これらの4つの行列は、いずれも3×3の対角行列であり、行列内の各要素が対応するη,ηfの各要素についての重みに相当する。このため、例えばPa1,Pa2を他の要素より大きくすれば、自走式掃除機100の本体110の位置を、アーム120の先端部120aの位置と姿勢などに優先して、厳密に目標に近付けるなどの挙動として効果が現れる。逆に、Pa1,Pa2・・・を比較的小さめに設定すると、自走式掃除機100の本体110の位置は厳密に制御されない代わりに、アーム120の先端部120aの位置が正確に制御される。このようにすることにより、アーム120の先端部120aの目標位置を優先して守るために、自走式掃除機100の本体110は、ある程度目標位置から離れて動くこともある。 P a and P b are weight matrices of off-integration penalty terms for the main body 110 and the arm 120, respectively. Similarly, Q a and Q b are weight matrices for the penalty term in the integration with respect to the main body 110 and the arm 120, respectively. Each of these four matrices is a 3 × 3 diagonal matrix, and each element in the matrix corresponds to a weight for each element of η and η f to which it corresponds. For this reason, for example, if P a1 and P a2 are made larger than other elements, the position of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 is strictly controlled in preference to the position and posture of the tip 120a of the arm 120. The effect appears as a behavior such as approaching. Conversely, if P a1 , P a2 ... Are set to be relatively small, the position of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 is not strictly controlled, but the position of the tip 120a of the arm 120 is accurately controlled. Is done. In this way, the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 may move away from the target position to some extent in order to preferentially protect the target position of the tip 120a of the arm 120.

積分項内の第三項は、入力の各要素が大きいときペナルティ項を発生するもので、なるべく少ないエネルギーで目的を達成するように制御するための項である。Vは入力の次元にあわせた4×4の対角行列であり、同様に各要素が対応するuの要素についての重みとして機能する。このVの要素を大きくしたり小さくしたりすることにより、自走式掃除機100の本体110の速度やアーム120の動きについて、急激な変化が起こらないよう設定したり、本体110とアーム120のどちらを優先して動かすかを設定することもできる。   The third term in the integral term generates a penalty term when each element of the input is large, and is a term for controlling to achieve the object with as little energy as possible. V is a 4 × 4 diagonal matrix matched to the input dimension, and similarly functions as a weight for the element of u to which each element corresponds. By increasing or decreasing the element of V, the speed of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 and the movement of the arm 120 are set so as not to suddenly change. You can also set which one to move.

各ペナルティ項の重み係数は、次の式(12)のように表される。   The weighting coefficient of each penalty term is expressed as the following equation (12).

Figure 2010092343
Figure 2010092343

評価関数Jには、自走式掃除機100の制御システム1が認識した障害物の座標に対するペナルティ項を盛り込んでもよい。この実施の形態における自走式掃除機100の位置(x,y)を、次の式(13)に示す文献1内の式(10)以降で確認できるロボットの位置(x,y)と同等と考えると、式(14)と式(15)に示す文献1内の式(14)、(15)と同様にして、評価関数に複数の障害物によるペナルティ項を盛り込むことが可能である。   The evaluation function J may include a penalty term for the coordinates of the obstacle recognized by the control system 1 of the self-propelled cleaner 100. The position (x, y) of the self-propelled cleaner 100 in this embodiment is equivalent to the position (x, y) of the robot that can be confirmed from the expression (10) in the document 1 shown in the following expression (13). In the same way as the equations (14) and (15) in the literature 1 shown in the equations (14) and (15), it is possible to incorporate penalty terms due to a plurality of obstacles in the evaluation function.

Figure 2010092343
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Figure 2010092343
Figure 2010092343

Figure 2010092343
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文献1では、障害物の位置とロボットの位置が近づきすぎるとペナルティ項が大きくなるよう設定されている。この手法をこの実施の形態に利用すれば、自走式掃除機100の本体110と障害物との距離を近づきすぎないようにする入力uが生成される。結果として、自走式掃除機100は障害物を避けて走行することができるようになる。   In Document 1, the penalty term is set to be large when the position of the obstacle and the position of the robot are too close. If this method is used in this embodiment, an input u that prevents the distance between the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 and the obstacle from being too close is generated. As a result, the self-propelled cleaner 100 can travel while avoiding obstacles.

図9は、自走式掃除機と、自走式掃除機が目標点群から抽出する点を模式的に示す図である。   FIG. 9 is a diagram schematically illustrating the self-propelled cleaner and points that the self-propelled cleaner extracts from the target point group.

図9に示すように、上述の画像処理で得られた目標点群から3〜4点を抽出し、これらの点を障害物として扱うことができる。抽出された点を黒で示し、抽出されていない点を白で示す。   As shown in FIG. 9, 3 to 4 points can be extracted from the target point group obtained by the above-described image processing, and these points can be handled as obstacles. Extracted points are shown in black, and unextracted points are shown in white.

このようにすることにより、対象物にアーム120を近づけて掃除しつつも自走式掃除機100の本体110が掃除対象物に近付き過ぎない制御が可能になる。また、状態変数ξを利用して第3の関節126の位置を計算し、自走式掃除機100の本体110と同様に第3の関節126も障害物を避けるようにペナルティ項を設定すると、複雑な形状の障害物や隙間にアーム120が絡まりにくくなる効果が期待できる。   By doing so, it is possible to perform control such that the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 does not come too close to the cleaning object while the arm 120 is moved closer to the object and cleaned. In addition, when the position of the third joint 126 is calculated using the state variable ξ and the penalty term is set so that the third joint 126 avoids an obstacle as well as the main body 110 of the self-propelled cleaner 100, It can be expected that the arm 120 is less likely to get entangled with obstacles and gaps having complicated shapes.

アーム120の先端部120aは清掃のため掃除対象物に近付ける必要があるので、アーム120の先端部120aに対しては、静的障害物によるペナルティ項を設定しない。   Since the tip 120a of the arm 120 needs to be close to the object to be cleaned for cleaning, no penalty term due to a static obstacle is set for the tip 120a of the arm 120.

動的障害物が存在する場合も同様に、自走式掃除機100の本体110と第3の関節126との距離についてペナルティ項を設定する。動的障害物周辺は掃除の対象としておらず、アーム120に衝突された場合、アーム120の関節に大きなトルクがかかり、破壊などの被害が発生し得る。そこで、静的障害物のケースでは設定しなかったアーム120の先端部120aにも動的障害物によるペナルティ項を設定する。   Similarly, when there is a dynamic obstacle, a penalty term is set for the distance between the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 and the third joint 126. The area around the dynamic obstacle is not subject to cleaning, and when it collides with the arm 120, a large torque is applied to the joint of the arm 120, and damage such as destruction can occur. Therefore, a penalty term due to a dynamic obstacle is also set for the distal end portion 120a of the arm 120 that was not set in the case of a static obstacle.

画像処理が行われると、次は、認識した掃除対象(目標点群)の形状に沿ってアーム120を動かす制御と、自走式掃除機100の本体110を別途設定した本体110の目標位置と姿勢に近づける制御とを、文献1に記載されている実時間最適制御アルゴリズムを用いて、同時に行う。   After the image processing is performed, next, the control of moving the arm 120 along the shape of the recognized object to be cleaned (target point group), the target position of the main body 110 in which the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 is separately set, and Control close to the posture is simultaneously performed using the real-time optimal control algorithm described in Document 1.

この実施の形態における制御の基本部分は文献1の制御に準じている。一定周期ΔT毎に現在の状態ξや障害物位置をフィードバックしながら再計算を行う点も同様である。   The basic part of the control in this embodiment conforms to the control of Document 1. The same is true in that recalculation is performed while feeding back the current state ξ and the position of the obstacle at every fixed period ΔT.

この実施の形態では、アーム120の先端部120aに関し、この周期ΔT毎に上述の目標点群から順番に目標点を選択して再設定する。画像処理によって得られた目標点群の左端をi=0の点とし、右に進むにつれてi=1,2,3…としていく。これを順番に、ΔT毎に目標点として与えることにより、自走式掃除機100は静的障害物の形状に沿ってアーム120の先端部120aを左から右へ掃引する。アーム120の先端部120aの遷移による目標点の移動が短距離の場合、ΔTが小さくても自走式掃除機100の挙動が目標点の移動に充分追従する。目標点は約5mm間隔に設定してあるため、ひとたび障害物付近にアーム120の先端部120aが届いていれば、その後の追従には問題ない。   In this embodiment, regarding the distal end portion 120a of the arm 120, target points are selected and reset in order from the above-described target point group for each period ΔT. The left end of the target point group obtained by the image processing is set to i = 0, and i = 1, 2, 3,... By giving this in turn as a target point for each ΔT, the self-propelled cleaner 100 sweeps the tip 120a of the arm 120 from the left to the right along the shape of the static obstacle. When the movement of the target point due to the transition of the tip 120a of the arm 120 is a short distance, the behavior of the self-propelled cleaner 100 sufficiently follows the movement of the target point even if ΔT is small. Since the target points are set at intervals of about 5 mm, once the tip 120a of the arm 120 reaches the vicinity of the obstacle, there is no problem in subsequent tracking.

画像処理直後はアーム120が折りたたまれた状態にあり、ηとηfのギャップは大きい状態にある。また、距離的にも、認識された壁などの掃除対象と自走式掃除機100の本体110の距離が離れている可能性がある。現在の状態から目標の状態が遠い場合、すなわち、例えばアーム120の先端と最初の目標位置が大きく離れている場合、どのような入力を生成しても評価関数の値Jが小さくならず、最適な入力uが生成できないという問題がある。その結果、自走式掃除機100の本体110とアーム120の先端部120aの位置の制御精度が落ちることもあり、静的障害物の周辺を清掃する自走式掃除機100としての目標を達成できないことがある。 Immediately after the image processing, the arm 120 is in a folded state, and the gap between η and η f is in a large state. Further, in terms of distance, there is a possibility that the distance between the recognized cleaning object such as a wall and the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 is increased. When the target state is far from the current state, that is, for example, when the tip of the arm 120 is far away from the initial target position, the value J of the evaluation function is not reduced no matter what input is generated. There is a problem that a simple input u cannot be generated. As a result, the control accuracy of the position of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 and the tip 120a of the arm 120 may be lowered, and the target as the self-propelled cleaner 100 that cleans the periphery of the static obstacle is achieved. There are things that cannot be done.

そこで、この実施の形態では、アーム120の先端部120aまたは本体110に関し、アーム120の先端部120aの目標点との距離が一定以上である場合には、目標点を遷移させないことにより、アーム120や本体110の動きが目標に追従できず距離が離れ続けてしまうことを防いでいる。画像処理直後は静的障害物と距離が離れている場合が多いため、画像処理直後の時点において目標点と本体110との距離が35cm以上ある場合(以下、フェーズ1とする)は、時間がΔT分経過しても目標点を次の目標点に遷移させない。なお、アーム120の長さは第1のリンク部121が約13cm、第2のリンク部122が約15cm、座標系{B}の原点から第1の関節124までが約5cmであるので、アーム120を完全に伸ばした場合、自走式掃除機100の本体110の基準点(座標系{B}の原点)とアーム120の先端との距離は33cmになる。   Therefore, in this embodiment, regarding the distal end portion 120a or the main body 110 of the arm 120, when the distance from the target point of the distal end portion 120a of the arm 120 is equal to or greater than a certain value, the target point is not changed, so Further, the movement of the main body 110 cannot follow the target and the distance is prevented from continuing to be separated. Since the distance from the static obstacle is often immediately after the image processing, if the distance between the target point and the main body 110 is 35 cm or more immediately after the image processing (hereinafter referred to as phase 1), the time Even if ΔT has elapsed, the target point is not changed to the next target point. The length of the arm 120 is about 13 cm for the first link 121, about 15 cm for the second link 122, and about 5 cm from the origin of the coordinate system {B} to the first joint 124. When 120 is fully extended, the distance between the reference point (the origin of the coordinate system {B}) of the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 and the tip of the arm 120 is 33 cm.

また、このような目標から離れた状態にある場合、アーム120の先端部120aの位置を重視して制御しても意味がなく、評価関数Jの中で大きな支配項になってしまい、本体110の姿勢変更や動的障害物回避など、評価関数J内の他のパラメータによる制御を阻害してしまうため、評価関数J内のアーム120の先端部120aに関する積分外ペナルティ項に影響する重み行列Pの値を小さくする。積分内ペナルティ項に相当するQを大きくすると目標位置と姿勢に偏差なく制御する際に悪影響があるが、目標位置と姿勢に対して離れた状態では偏差なく追従する必要はなく、Qを大きくすることにより、目標位置と姿勢との距離をなるべく早く縮める効果が得られる。そこで、フェーズ1では通常時よりQを大きくする。 Further, in such a state that is away from the target, it is meaningless to control the position of the tip 120a of the arm 120 with emphasis, and it becomes a large dominant term in the evaluation function J. The weight matrix P that affects the off-integration penalty term for the tip 120a of the arm 120 in the evaluation function J is hindered from being controlled by other parameters in the evaluation function J, such as posture change and dynamic obstacle avoidance. Decrease the value of b . Increasing Q b corresponding to the penalty term in the integral has an adverse effect on controlling the target position and posture without deviation. However, it is not necessary to follow Q b without deviation in a state separated from the target position and posture. By increasing the size, the effect of shortening the distance between the target position and the posture as soon as possible can be obtained. Therefore, in phase 1, Qb is increased from the normal time.

この際にVの本体110の移動に関係する要素v,vも小さくし、自走式掃除機100の本体110が活発に移動するよう調整する。 At this time, the elements v 1 and v 2 related to the movement of the V main body 110 are also reduced, and adjustment is made so that the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 moves actively.

次に、目標点と本体110の間の距離が35cm未満に収まった場合、アーム120の先端部120aと目標点の距離によって制御パラメータを切り替える。   Next, when the distance between the target point and the main body 110 is less than 35 cm, the control parameter is switched depending on the distance between the tip 120a of the arm 120 and the target point.

アーム120の先端部120aと目標点の距離が5cm以上の場合をフェーズ2とする。フェーズ2においてはP,Qはフェーズ1同様にそれぞれ小、大(ただし、Pは若干フェーズ1より大)とし、小さくしていたv,vは元の大きさに戻す。このようにすることにより、アーム120も活発に動くようにする。また、このフェーズ2においても目標点の遷移は行わない。 Phase 2 is when the distance between the tip 120a of the arm 120 and the target point is 5 cm or more. In phase 2, P b and Q b are respectively small and large (however, P b is slightly larger than phase 1) as in phase 1, and v 1 and v 2 that have been reduced are restored to their original sizes. In this way, the arm 120 is also actively moved. Also in this phase 2, the target point is not changed.

アーム120の先端部120aと目標点の距離が5cm未満の場合をフェーズ3とする。フェーズ3では静的障害物周辺の清掃のため、アーム120の先端部120aの位置と姿勢を厳密に制御しなくてはならない。このため、前述の理由によりPは大きく、Qは小さくする。v,vについてはフェーズ2と同等とする。また、このフェーズにおいては時間ΔT経過後に目標点を遷移させる。 Phase 3 is the case where the distance between the tip 120a of the arm 120 and the target point is less than 5 cm. In phase 3, the position and posture of the tip 120a of the arm 120 must be strictly controlled for cleaning around the static obstacle. For this reason, P b is large and Q b is small for the reasons described above. v 1 and v 2 are the same as in phase 2. In this phase, the target point is shifted after the time ΔT has elapsed.

アーム120の先端部120aが静的障害物の周辺にごく近づいた場合でも、動的障害物の接近などなんらかの理由でまた距離が離れてしまう場合がある。このため、ΔTのフィードバック周期毎に現在の状態がフェーズ1〜3のどれに相当するか再判定を行う。   Even when the tip 120a of the arm 120 is very close to the periphery of the static obstacle, the distance may be increased again for some reason such as the approach of the dynamic obstacle. For this reason, it is re-determined to which of the phases 1 to 3 the current state corresponds to every feedback cycle of ΔT.

自走式掃除機100の本体110位置と姿勢に対する重みP、Qに関しても、本体110の位置の目標に対する距離が大きいときはPを小さく、Qを大きくする。一方、目標に対する距離が小さいときはPを大きく、Qを小さくすることが望ましい。ただし、この実施の形態においてはアーム120の先端部120aの制御を重視しており、掃除の達成という視点から、場合によっては本体110位置の制御精度を犠牲にしてでもアーム120の制御精度を優先する必要があるため、PとQはPとQに対して比較的小さく設定されている。 Weight P a with respect to the body 110 position and orientation of the self-propelled cleaner 100, with respect to Q a, is large distance to the target position of the body 110 is reduced P a, increases the Q a. On the other hand, when the distance to the target is small large P a, it is desirable to reduce the Q a. However, in this embodiment, emphasis is placed on the control of the tip 120a of the arm 120, and from the viewpoint of achieving cleaning, priority is given to the control accuracy of the arm 120 in some cases even at the expense of the control accuracy of the position of the main body 110. Therefore, P a and Q a are set relatively small with respect to P b and Q b .

本体110の位置の目標に対する距離が大きいときには、Vの本体110の移動に関係する要素v,vも小さくし、自走式掃除機100の本体110が活発に移動するよう調整する。 When the distance of the position of the main body 110 with respect to the target is large, the elements v 1 and v 2 related to the movement of the main body 110 of V are also reduced, and the main body 110 of the self-propelled cleaner 100 is adjusted to move actively.

各フェーズ毎の具体的なパラメータの例を次の式(16)〜(18)に示す。式(16)はフェーズ1、式(17)はフェーズ2、式(18)はフェーズ3のパラメータの例を示す。なお、下記の例では、Pb3、Qb3がすべて0であるが、これはアーム120の先端部120aの姿勢は問わないということを意味している。 Examples of specific parameters for each phase are shown in the following equations (16) to (18). Equation (16) shows an example of phase 1, Equation (17) shows an example of phase 2, and Equation (18) shows an example of a parameter of phase 3. In the following example, P b3 and Q b3 are all 0, which means that the posture of the distal end portion 120a of the arm 120 does not matter.

Figure 2010092343
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Figure 2010092343
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Figure 2010092343
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図9に示すように、掃除のためにアーム120が自走式掃除機100の広角カメラ140の視界内に入ることによって、リアルタイムに目標点の位置が取得できない場合がある。掃除のためにアーム120が自走式掃除機100の広角カメラ140の視界内に入る場合には画像処理を行わず、自走式掃除機100が静的障害物は座標系{A}上の同じ位置に存在するという前提で最初の画像処理のときに取得した目標点群の座標を利用する。状態変数に含まれる自走式掃除機100の座標系{A}内での自己位置(x,y,θ)は走行中の入力uの値や、エンコーダなどの手段で検知した車輪130の回転量をもとに更新する。この場合自走式掃除機100の推定位置と姿勢と現実の位置と姿勢との間に若干の誤差は発生するが、再度画像処理を行った時点でリセットされるため、画像処理の間隔を10〜20秒、自走式掃除機100の移動速度を最大15[cm/s]としているこの実施の形態においては誤差による問題は発生しない。   As shown in FIG. 9, when the arm 120 enters the field of view of the wide-angle camera 140 of the self-propelled cleaner 100 for cleaning, the position of the target point may not be acquired in real time. When the arm 120 enters the field of view of the wide-angle camera 140 of the self-propelled cleaner 100 for cleaning, image processing is not performed, and the self-propelled cleaner 100 has a static obstacle on the coordinate system {A}. The coordinates of the target point group acquired at the time of the first image processing are used on the assumption that they exist at the same position. The self-position (x, y, θ) in the coordinate system {A} of the self-propelled cleaner 100 included in the state variable is the value of the input u during traveling or the rotation of the wheel 130 detected by means such as an encoder. Update based on quantity. In this case, a slight error occurs between the estimated position and posture of the self-propelled cleaner 100 and the actual position and posture, but since the image processing is reset again when the image processing is performed again, the image processing interval is set to 10 In this embodiment in which the moving speed of the self-propelled cleaner 100 is set to 15 [cm / s] at maximum for 20 seconds, no problem due to error occurs.

フェーズ3において目標点を遷移させ、最初の画像処理で得られたすべての目標点を網羅した場合、近傍の静的障害物周辺の清掃が終了したと判断し、別の場所に移動して画像処理とフェーズ1〜3の制御とを再開する。別の場所への移動に関しては、例えば部屋の地図に基づいた経路計画など、上位の制御アルゴリズムによって行動を決定する。これを延々繰り返すことによって、部屋中の静的障害物周辺を清掃することができる。   When the target points are changed in Phase 3 and all the target points obtained in the first image processing are covered, it is determined that the vicinity of the nearby static obstacle has been cleaned, and the image is moved to another location and the image is moved. The processing and the control of phases 1 to 3 are resumed. For movement to another location, the action is determined by a higher-level control algorithm such as a route plan based on a room map. By repeating this process endlessly, the area around the static obstacle in the room can be cleaned.

以上のように、自走式掃除機100の制御システム1は、変位可能な本体110と、本体110に取り付けられ、本体110に対して変位可能なアーム120と、本体110を駆動するための車輪駆動用モータユニット133と、アーム120を駆動するための第1のサーボ127と第2のサーボ128と、車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御するコンピュータ200とを備え、コンピュータ200は、本体110の変位に関する因子とアーム120の変位に関する因子との両方の因子に基づいて本体110の挙動とアーム120の挙動とを評価する評価関数Jを利用して、本体110の挙動とアーム120の挙動とを制御するように車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを最適制御する。   As described above, the control system 1 of the self-propelled cleaner 100 includes the displaceable main body 110, the arm 120 attached to the main body 110 and displaceable with respect to the main body 110, and the wheels for driving the main body 110. Computer for controlling drive motor unit 133, first servo 127 and second servo 128 for driving arm 120, wheel drive motor unit 133, first servo 127, and second servo 128 The computer 200 uses an evaluation function J that evaluates the behavior of the main body 110 and the behavior of the arm 120 based on both the factor relating to the displacement of the main body 110 and the factor relating to the displacement of the arm 120. , The wheel drive motor unit 133 and the first servo 127 so as to control the behavior of the main body 110 and the behavior of the arm 120. Optimally controls the second servo 128.

本体110は、車輪駆動用モータユニット133によって駆動される。本体110に取り付けられたアーム120は、第1のサーボ127と第2のサーボ128によって駆動される。コンピュータ200は、車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とをそれぞれ制御することによって、例えば、本体110には移動をさせ、アーム120には掃除を行なわせるというように、自走式掃除機100に複合的な目的を達成させることができる。   The main body 110 is driven by a wheel driving motor unit 133. The arm 120 attached to the main body 110 is driven by a first servo 127 and a second servo 128. The computer 200 controls the wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128, for example, to move the main body 110 and cause the arm 120 to perform cleaning. In addition, the self-propelled cleaner 100 can achieve multiple purposes.

実時間制御を行なうことによって自走式掃除機100に複合的な目的を達成させるためには、コンピュータ200は、車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128のそれぞれを実時間制御する必要がある。そこで、最適制御を行なうために用いられる評価関数Jとして、本体110の変位に関する因子とアーム120の変位に関する因子との両方の因子に基づいて本体110の挙動とアーム120の挙動とを評価する評価関数Jを利用する。すなわち、例えば、まず初めに本体110の変位に関する因子に基づいて本体110の挙動を制御し、次に、アーム120の変位に関する因子に基づいてアーム120の挙動を制御する、というように、複数の制御を別々に、順に行なうのではなく、本体110とアーム120の両方の変位に基づいて、本体110とアーム120の両方の挙動を制御する。   In order to make the self-propelled cleaner 100 achieve a composite purpose by performing real-time control, the computer 200 causes each of the wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 to operate. Real-time control is required. Therefore, an evaluation for evaluating the behavior of the main body 110 and the behavior of the arm 120 based on both the factors relating to the displacement of the main body 110 and the factors relating to the displacement of the arm 120 as the evaluation function J used for optimal control. Use function J. That is, for example, the behavior of the main body 110 is first controlled based on the factor related to the displacement of the main body 110, and then the behavior of the arm 120 is controlled based on the factor related to the displacement of the arm 120. The behavior of both the main body 110 and the arm 120 is controlled based on the displacement of both the main body 110 and the arm 120, instead of performing the control separately and sequentially.

このようにすることにより、自走式掃除機100に複合的な目的を達成させるために、本体110とアーム120とを別々に、順に制御する場合と比較して、精度を保って、作業時間を短縮することができる。   By doing in this way, in order to make the self-propelled cleaner 100 achieve a composite purpose, the working time is maintained with accuracy compared with the case where the main body 110 and the arm 120 are controlled separately and sequentially. Can be shortened.

このようにすることにより、実時間制御において、複合的な目的を達成するとともに作業時間を短縮することが可能な自走式掃除機100の制御システムを提供することができる。   By doing in this way, in real time control, the control system of self-propelled cleaner 100 which can achieve a complex objective and can shorten work time can be provided.

また、最適制御において解の計算が困難な状況では、長い計算時間を必要とする場合があるが、例えば、状況に応じて評価関数J内のパラメータを変化させることにより、最適制御における解の計算にかかる計算時間を短縮することができる。   Further, in a situation where it is difficult to calculate a solution in optimal control, a long calculation time may be required. For example, by changing a parameter in the evaluation function J according to the situation, calculation of a solution in optimal control is performed. It is possible to shorten the calculation time required for.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、本体110が所定の目標変位に向かって動くように車輪駆動用モータユニット133を制御し、アーム120が掃除を行うように車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御する。   In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 controls the wheel drive motor unit 133 so that the main body 110 moves toward a predetermined target displacement, and the arm 120 performs cleaning. The wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 are controlled.

このようにすることにより、本体110を所定の目標変位に向かって動かしながらアーム120に掃除を行わせるという複合的な目的を達成することができる。   By doing so, it is possible to achieve the combined purpose of causing the arm 120 to perform cleaning while moving the main body 110 toward a predetermined target displacement.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、本体110が所定の障害物を回避して動くように車輪駆動用モータユニット133を制御し、アーム120が掃除を行うように車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御する。   In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 controls the wheel drive motor unit 133 so that the main body 110 moves while avoiding a predetermined obstacle, and the arm 120 performs cleaning. The wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 are controlled.

このようにすることにより、本体110が所定の障害物を回避して動きながら、アーム120が掃除を行うという複合的な目的を達成することができる。   By doing so, it is possible to achieve the combined purpose that the arm 120 performs cleaning while the main body 110 moves while avoiding a predetermined obstacle.

また、自走式掃除機100の制御システム1は、本体110が回避する障害物とアーム120の作業の対象とを検知するための広角カメラ140と、広角カメラ140によって検知された情報を処理するための視覚情報処理部220とを備え、コンピュータ200は、視覚情報処理部220によって処理された情報に基づいて、本体110が回避する障害物を認識する。   In addition, the control system 1 of the self-propelled cleaner 100 processes the information detected by the wide-angle camera 140 and the wide-angle camera 140 for detecting the obstacle that the main body 110 avoids and the work target of the arm 120. The computer 200 recognizes an obstacle to be avoided by the main body 110 based on the information processed by the visual information processing unit 220.

このようにすることにより、コンピュータ200は、本体110が回避する障害物とアーム120の作業の対象とを容易に認識することができる。   By doing in this way, the computer 200 can easily recognize the obstacle to be avoided by the main body 110 and the work target of the arm 120.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、本体110が回避する障害物とアーム120の作業の対象とを広角カメラ140が検知するときには、アーム120を広角カメラ140の視野外に移動させるように、車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御する。   In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, when the wide-angle camera 140 detects the obstacle to be avoided by the main body 110 and the work target of the arm 120, the computer 200 moves the arm 120 to the wide-angle camera 140. The wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 are controlled so as to be moved out of the field of view.

このようにすることにより、コンピュータ200は、本体110が回避する障害物とアーム120の作業の対象とを正確に認識することができる。   By doing in this way, the computer 200 can correctly recognize the obstacle to be avoided by the main body 110 and the work target of the arm 120.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、アーム120は、掃除を行うための吸気口129を有し、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離に基づいて、評価関数J内のパラメータを変化させる。   Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the arm 120 has an intake port 129 for performing cleaning, and the computer 200 sets the distance between the work target of the intake port 129 and the intake port 129. Based on this, the parameter in the evaluation function J is changed.

例えば、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離が大きいときには、吸気口129の変位を重視せず、吸気口129を短時間で作業の対象に近づけることを重視するように制御し、一方、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離が小さいときには、吸気口129の変位を厳密に制御する。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。また、最適制御における計算時間を短縮することができる。   For example, when the distance between the work target of the air intake 129 and the air intake 129 is large, the displacement of the air intake 129 is not emphasized, and control is performed so as to place importance on bringing the air intake 129 closer to the work object in a short time. On the other hand, when the distance between the work target of the air inlet 129 and the air inlet 129 is small, the displacement of the air inlet 129 is strictly controlled. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal. Moreover, the calculation time in the optimal control can be shortened.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、アーム120は、掃除を行うための吸気口129を有し、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と本体110との距離に基づいて、評価関数J内のパラメータを変化させる。   Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the arm 120 has an air inlet 129 for cleaning, and the computer 200 is based on the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110. Thus, the parameter in the evaluation function J is changed.

例えば、吸気口129の作業の対象と本体110との距離が大きいときには、本体110の変位を重視せず、本体110と本体110に取り付けられたアーム120の吸気口129とを短時間で作業の対象に近づけることを重視するように制御し、一方、吸気口129の作業の対象と本体110との距離が小さいときには、本体110の変位を厳密に制御する。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。また、最適制御における計算時間を短縮することができる。   For example, when the distance between the work target of the intake port 129 and the main body 110 is large, the displacement of the main body 110 is not considered important, and the main body 110 and the air intake port 129 of the arm 120 attached to the main body 110 can be operated in a short time. Control is performed so as to place importance on being close to the target. On the other hand, when the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110 is small, the displacement of the main body 110 is strictly controlled. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal. Moreover, the calculation time in the optimal control can be shortened.

このようにして最適制御における計算時間を短縮することによって、本体110とアーム120とを別々に、順に制御する場合と比較して、精度を保って計算時間を短縮することができる。このようにして精度を保って計算時間を短縮することによって、例えば家電製品など、計算処理能力に限度のある組み込みシステムにおいて、オンライン最適制御を用いたシステムを実現することができる。また、精度を保って計算時間を短縮することによって、本来ならば計算時間のかかる複雑な制御モデルを利用することができるので、本体110とアーム120とを別々に動かす必要がなくなる。そのため、本体110とアーム120とを連動させて複合的な目的を達成する複雑なシステムを実現することができる。このようにして、簡単な構成の自走式掃除機100に、高い自由度と高い作業能力を持たせることができる。   By shortening the calculation time in the optimal control in this way, the calculation time can be shortened while maintaining accuracy as compared with the case where the main body 110 and the arm 120 are separately and sequentially controlled. By reducing the calculation time while maintaining the accuracy in this way, a system using online optimal control can be realized in an embedded system having a limited calculation processing capability, such as a home appliance. Further, by shortening the calculation time while maintaining accuracy, it is possible to use a complicated control model that originally requires calculation time, so that it is not necessary to move the main body 110 and the arm 120 separately. Therefore, it is possible to realize a complicated system in which the main body 110 and the arm 120 are interlocked to achieve a composite purpose. In this way, the self-propelled cleaner 100 having a simple configuration can have a high degree of freedom and a high work ability.

例えば、自走式掃除機100としてアーム120を備える掃除ロボットを想定する場合には、アーム120によって家具の周辺や隙間、壁際などの狭い場所の掃除を正確な制御で行わせつつ、本体110は掃除対象から一定の距離を隔てて移動し、また、動き回る障害物を回避し、さらに、何らかの上位の行動ルールによって作業領域を巡回するように制御することが考えられる。このような、本体110とアーム120の両方の挙動に結果が左右される複雑な作業を破綻なくこなすことが可能になる。   For example, when assuming a cleaning robot equipped with an arm 120 as the self-propelled cleaner 100, the arm 110 performs cleaning of a narrow place such as the periphery of a furniture, a gap, or a wall with accurate control by the arm 120, while the main body 110 is It is conceivable to control the robot so as to move at a certain distance from the object to be cleaned, avoid obstacles that move around, and further circulate around the work area according to some higher-level action rule. Such a complicated work whose result depends on the behavior of both the main body 110 and the arm 120 can be performed without failure.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、アーム120は、掃除を行うための吸気口129を有し、評価関数Jは、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離に基づき、望ましくない場合に大きくなるペナルティ項を有し、ペナルティ項は、評価関数Jの積分内ペナルティ項と評価関数Jの積分外ペナルティ項とを含む。   Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the arm 120 has an intake port 129 for cleaning, and the evaluation function J is a distance between the work target of the intake port 129 and the intake port 129. And the penalty term includes an in-integration penalty term for the evaluation function J and an out-of-integration penalty term for the evaluation function J.

このようにして、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離に応じて、本体110の変位とアーム120の変位の一方を他方よりも重視して制御したり、アーム120の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視して制御したり、アーム120の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに短時間で大きな変位をさせたりすることができる。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。また、最適制御における計算時間を短縮することができる。   In this way, depending on the distance between the work of the intake port 129 and the intake port 129, one of the displacement of the main body 110 and the displacement of the arm 120 is controlled more importantly than the other, or the displacement of the arm 120 is controlled. It is possible to control with an emphasis on approaching the target displacement without deviation, or to make a large displacement in a short time without emphasizing the approach of the displacement of the arm 120 to the target displacement without deviation. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal. Moreover, the calculation time in the optimal control can be shortened.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離に基づいてペナルティ項の重み係数を変化させる。   In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 changes the weighting factor of the penalty term based on the distance between the work target of the air intake 129 and the air intake 129.

吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離に基づいてペナルティ項の重み係数を変化させることによって、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離に応じて、吸気口129の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視するように制御したり、あるいは、吸気口129の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに短時間で大きな変位をさせたりすることができる。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。   By changing the weighting factor of the penalty term based on the distance between the work target of the air intake 129 and the air intake 129, the weight of the work of the air intake 129 is changed according to the distance between the work target of the air intake 129 and the air intake 129. It is possible to control so that the displacement approaches the target displacement without deviation, or to make a large displacement in a short time without placing importance on bringing the displacement of the intake port 129 close to the target displacement without deviation. . By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離が所定の値よりも大きい場合には、積分内ペナルティ項の重み係数Qを増大させ、積分外ペナルティ項の重み係数Pを減少させる。 In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 determines the weight of the penalty term in the integral when the distance between the work target of the air inlet 129 and the air inlet 129 is larger than a predetermined value. increasing the coefficient Q b, reducing the weight coefficient P b of the integral outer penalty term.

積分内ペナルティ項の重み係数Qを増大させ、積分外ペナルティ項の重み係数Pを減少させることによって、吸気口129の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに、短時間で大きな変位をさせることができる。吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離が所定の値よりも大きい場合には、このようにすることにより、効率的に吸気口129を作業の対象に近づけることができる。 The weighting factor Q b of the integral in the penalty term is increased, by reducing the weight coefficient P b of the integral outer penalty term, without emphasis that approach the deviation without target displacement the displacement of the inlet 129, in a short time A large displacement can be caused. When the distance between the work target of the air intake port 129 and the air intake port 129 is larger than a predetermined value, the air intake port 129 can be brought closer to the work target efficiently by doing in this way.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離が所定の値よりも小さい場合には、積分内ペナルティ項の重み係数Qを減少させ、積分外ペナルティ項の重み係数Pを増大させる。 Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 determines the weight of the penalty term in the integral when the distance between the work target of the air inlet 129 and the air inlet 129 is smaller than a predetermined value. reducing the factor Q b, to increase the weight coefficient P b of the integral outer penalty term.

積分内ペナルティ項の重み係数Qを減少させ、積分外ペナルティ項の重み係数Pを増大させることによって、吸気口129の変位を厳密に、偏差なく目標変位に近づけることを重視して制御することができる。吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離が所定の値よりも小さい場合には、このようにすることにより、効率的に吸気口129に掃除を行わせることができる。 The weighting factor Q b of the integral in the penalty term is reduced, by increasing the weighting coefficients P b of the integral outer penalty term, strictly controlled emphasizes that approach the deviation without target displacement the displacement of the inlet 129 be able to. When the distance between the work target of the air intake port 129 and the air intake port 129 is smaller than a predetermined value, the air intake port 129 can be efficiently cleaned by doing in this way.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、評価関数Jは、制御入力に対するペナルティ項を含み、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離が所定の値よりも大きい場合には、制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、本体110の変位に関する重み係数v,vを減少させる。 Moreover, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the evaluation function J includes a penalty term for the control input, and the computer 200 indicates that the distance between the work target of the intake port 129 and the intake port 129 is a predetermined value. If it is larger than the above, among the weighting factors of the penalty term for the control input, the weighting factors v 1 and v 2 relating to the displacement of the main body 110 are decreased.

制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、本体110の変位に関する重み係数v1,v2を減少させることによって、本体110を短時間で大きく変位させることができる。吸気口129の作業の対象と吸気口129との距離が所定の値よりも大きい場合には、このようにすることにより、効率的に本体110と本体110に取り付けられたアーム120の吸気口129とを作業の対象に近づけることができる。   By reducing the weighting factors v1 and v2 relating to the displacement of the main body 110 among the weighting factors of the penalty term for the control input, the main body 110 can be largely displaced in a short time. When the distance between the work target of the air intake port 129 and the air intake port 129 is larger than a predetermined value, the air intake port 129 of the arm 120 attached to the main body 110 and the main body 110 is efficiently configured in this way. Can be brought closer to the object of work.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、評価関数Jは、本体110の目標変位と本体110との距離に基づき、望ましくない場合に大きくなるペナルティ項を有し、ペナルティ項は、評価関数Jの積分内ペナルティ項と評価関数Jの積分外ペナルティ項とを含む。   Moreover, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the evaluation function J has a penalty term that increases when it is not desirable based on the target displacement of the main body 110 and the distance between the main body 110, and the penalty term is It includes an in-integration penalty term for the evaluation function J and an out-integration penalty term for the evaluation function J.

このようにして、本体110の目標変位と本体110との距離に応じて、本体110の変位とアーム120の変位の一方を他方よりも重視して制御したり、本体110の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視して制御したり、本体110の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに短時間で大きな変位をさせたりすることができる。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。また、最適制御において解の計算にかかる計算時間を短縮することができる。   In this manner, according to the target displacement of the main body 110 and the distance between the main body 110, one of the displacement of the main body 110 and the displacement of the arm 120 is controlled more importantly than the other, or the displacement of the main body 110 is targeted without deviation. It is possible to control with emphasis on approaching the displacement, or to make a large displacement in a short time without emphasizing that the displacement of the main body 110 approaches the target displacement without deviation. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal. In addition, the calculation time required for calculating the solution in the optimal control can be shortened.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、アーム120は、所定の作業を行なうための吸気口129を有し、ペナルティ項は、吸気口129の作業の対象と本体との距離に基づく重み係数を含み、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と本体110との距離に基づいてペナルティ項の重み係数を変化させる。   Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the arm 120 has an air inlet 129 for performing a predetermined work, and the penalty term is the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body. The computer 200 changes the weighting coefficient of the penalty term based on the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110.

吸気口129の作業の対象と本体110との距離に基づいてペナルティ項の重み係数を変化させることによって、吸気口129の作業の対象と本体110との距離に応じて、本体110の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視するように制御したり、あるいは、本体110の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに短時間で大きな変位をさせたりすることができる。このようにすることにより、効率的に複合的な目標を達成することができる。   By changing the weighting coefficient of the penalty term based on the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110, the displacement of the main body 110 is deviated according to the distance between the work target of the air intake 129 and the main body 110. Therefore, it is possible to control so as to place importance on approaching the target displacement without any difference, or to make a large displacement in a short time without placing importance on bringing the displacement of the main body 110 close to the target displacement without deviation. By doing so, it is possible to efficiently achieve a composite goal.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と本体110との距離が所定の値よりも大きい場合には、積分内ペナルティ項の重み係数Qを増大させ、積分外ペナルティ項の重み係数Pを減少させる。 Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200, when the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110 is larger than a predetermined value, the weight coefficient of the penalty term in the integral. increasing the Q a, it reduces the weight coefficient P a of the integral outer penalty term.

積分内ペナルティ項の重み係数Qを増大させ、積分外ペナルティ項の重み係数Pを減少させることによって、本体110の変位を偏差なく目標変位に近づけることを重視せずに、短時間で大きな変位をさせることができる。吸気口129の作業の対象と本体110との距離が所定の値よりも大きい場合には、このようにすることにより、効率的に、本体110と本体110に取り付けられたアーム120の吸気口129とを作業の対象に近づけることができる。 The weighting factor Q a of the integral in the penalty term is increased, by reducing the weighting coefficient P a of the integral outer penalty term, without emphasis that approach the deviation without target displacement the displacement of the main body 110, a large in a short period of time It can be displaced. When the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110 is larger than a predetermined value, the air inlet 129 of the arm 120 attached to the main body 110 and the main body 110 can be efficiently performed in this way. Can be brought closer to the object of work.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と本体110との距離が所定の値よりも小さい場合には、積分内ペナルティ項の重み係数Qを減少させ、積分外ペナルティ項の重み係数Pを増大させる。 Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200, when the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110 is smaller than a predetermined value, the weight coefficient of the penalty term in the integral. reducing the Q a, increasing the weighting factor P a of the integral outer penalty term.

積分内ペナルティ項の重み係数Qを減少させ、積分外ペナルティ項の重み係数Pを増大させることによって、本体110の変位を厳密に、偏差なく目標変位に近づけることを重視して制御することができる。吸気口129の作業の対象と本体110との距離が所定の値よりも小さい場合には、このようにすることにより、本体110を厳密に作業の対象に近づけて、効率的に、吸気口129に掃除を行わせることができる。 The weighting factor Q a of the integral in the penalty term is reduced, by increasing the weighting coefficients P a of the integral outer penalty terms, exactly the displacement of the main body 110, by controlling emphasizes that approach the deviation without the target displacement Can do. When the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110 is smaller than a predetermined value, the main body 110 is brought closer to the work target strictly and in this way, the air intake port 129 can be efficiently performed. Can be cleaned.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、評価関数Jは、制御入力に対するペナルティ項を含み、コンピュータ200は、吸気口129の作業の対象と本体110との距離が所定の値よりも大きい場合には、制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、本体110の変位に関する重み係数v,vを減少させる。 Moreover, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the evaluation function J includes a penalty term for the control input, and the computer 200 indicates that the distance between the work target of the intake port 129 and the main body 110 is greater than a predetermined value. Is also larger, the weighting factors v 1 and v 2 relating to the displacement of the main body 110 are reduced among the weighting factors of the penalty term for the control input.

制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、本体110の変位に関する重み係数v1,v2を減少させることによって、本体110を短時間で大きく変位させることができる。吸気口129の作業の対象と本体110との距離が所定の値よりも大きい場合には、このようにすることにより、効率的に本体110と本体110に取り付けられたアーム120の吸気口129とを作業の対象に近づけることができる。   By reducing the weighting factors v1 and v2 relating to the displacement of the main body 110 among the weighting factors of the penalty term for the control input, the main body 110 can be largely displaced in a short time. When the distance between the work target of the air inlet 129 and the main body 110 is larger than a predetermined value, the main body 110 and the air inlet 129 of the arm 120 attached to the main body 110 can be efficiently connected in this way. Can be brought closer to the work target.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とをオンライン最適制御することが可能なアルゴリズムを利用する。   In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 uses an algorithm capable of optimally controlling the wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 online. To do.

このようにすることにより、コンピュータ200を本体110上に配置する必要がなくなる。コンピュータ200を本体110上に配置する必要がないので、本体110の重量を軽くすることができる。   By doing so, it is not necessary to arrange the computer 200 on the main body 110. Since it is not necessary to arrange the computer 200 on the main body 110, the weight of the main body 110 can be reduced.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、本体110が所定の目標変位に向かって動くように車輪駆動用モータユニット133を制御し、アーム120が掃除を行なうように車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御し、オンライン最適制御のフィードバック周期毎に、評価関数J内のアーム120の作業の対象の位置と本体110の目標変位とを更新する。   In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 controls the wheel drive motor unit 133 so that the main body 110 moves toward a predetermined target displacement, and the arm 120 performs cleaning. The wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 are controlled, and the target position of the arm 120 in the evaluation function J and the target of the main body 110 for each feedback cycle of online optimal control. Update the displacement.

オンライン最適制御のフィードバック周期毎に、評価関数J内のアーム120の作業の対象の位置と本体110の目標変位とを更新することによって、アーム120の作業の対象と本体110の目標変位とが、フィードバック周期毎に移動する。本体110は、このようにして移動させられる目標変位に追従するように変位するように制御される。また、アーム120は、このようにして移動させられる作業の対象を追うように変位するように制御される。このようにすることにより、本体110とアーム120を滑らかに変位させることができる。   By updating the work target position of the arm 120 and the target displacement of the main body 110 in the evaluation function J for each feedback cycle of the online optimal control, the work target of the arm 120 and the target displacement of the main body 110 are Move every feedback cycle. The main body 110 is controlled to be displaced so as to follow the target displacement moved in this manner. Further, the arm 120 is controlled so as to be displaced so as to follow the target of the work moved in this way. By doing in this way, the main body 110 and the arm 120 can be displaced smoothly.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、アーム120は、本体110に対して2以上の自由度によって変位可能であるように構成されている。   In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the arm 120 is configured to be displaceable with respect to the main body 110 with two or more degrees of freedom.

このようにすることにより、アーム120を目標変位に向かって動かすことが容易になる。   By doing so, it becomes easy to move the arm 120 toward the target displacement.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、アーム120は、掃除を行なうための吸気口129を有し、コンピュータ200は、本体110が所定の目標変位に向かって動くように車輪駆動用モータユニット133を制御し、吸気口129が掃除を行なうように車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御し、評価関数Jは、本体110の目標変位と本体110の変位との差に対する第1のペナルティ項と、吸気口129と吸気口129の作業の対象との距離に対する第2のペナルティ項とを含み、第1のペナルティ項の重み係数は、第2のペナルティ項の重み係数と比較して、相対的に小さい。   Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the arm 120 has an intake port 129 for cleaning, and the computer 200 drives the wheels so that the main body 110 moves toward a predetermined target displacement. The motor unit 133 is controlled, and the wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 are controlled so that the intake port 129 performs cleaning. The evaluation function J is a target displacement of the main body 110. And a second penalty term for the distance between the intake port 129 and the work target of the intake port 129, and the weighting factor of the first penalty term is: It is relatively small compared to the weighting factor of the second penalty term.

このようにすることにより、本体110の変位を目標変位に近づけることよりも、吸気口129の変位を目標変位に近づけることを重視して制御することができる。   By doing so, it is possible to control with emphasis on bringing the displacement of the intake port 129 closer to the target displacement than bringing the displacement of the main body 110 closer to the target displacement.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、アーム120は、掃除を行なうための吸気口129を有し、コンピュータ200は、本体110が所定の障害物を回避して動くように車輪駆動用モータユニット133を制御し、吸気口129が掃除を行うように車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御し、評価関数Jにおいては、本体110が回避する障害物は、吸気口129の作業の対象、または、吸気口129の作業の対象の近傍の点であるように設定される。   Further, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the arm 120 has an intake port 129 for cleaning, and the computer 200 has wheels so that the main body 110 moves while avoiding a predetermined obstacle. The drive motor unit 133 is controlled, and the wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 are controlled so that the intake port 129 performs cleaning. The obstacle to be avoided is set to be a work target of the intake port 129 or a point in the vicinity of the work target of the intake port 129.

このようにすることにより、吸気口129が作業の対象に対して掃除を行うようにしながら、本体110が吸気口129の作業の対象に近づきすぎないように制御することができる。   By doing so, the main body 110 can be controlled so as not to be too close to the work target of the air intake port 129 while the air intake port 129 cleans the work target.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、掃除が必要な任意の場所に向かって本体110が移動するように車輪駆動用モータユニット133を制御し、アーム120が掃除を行なうように車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御する。   Moreover, in the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 controls the wheel drive motor unit 133 so that the main body 110 moves toward an arbitrary place that needs to be cleaned, and the arm 120 is cleaned. The wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 are controlled so as to perform the above.

このようにすることにより、効率的に掃除を行うことが可能な自走式掃除機100の制御システム1を提供することができる。   By doing in this way, the control system 1 of the self-propelled cleaner 100 which can perform cleaning efficiently can be provided.

また、自走式掃除機100の制御システム1においては、コンピュータ200は、作業対象空間内に存在する物体の周辺に向かって本体110が移動するように車輪駆動用モータユニット133を制御し、アーム120が掃除を行なうように車輪駆動用モータユニット133と第1のサーボ127と第2のサーボ128とを制御する。   In the control system 1 of the self-propelled cleaner 100, the computer 200 controls the wheel drive motor unit 133 so that the main body 110 moves toward the periphery of the object existing in the work target space, and the arm The wheel drive motor unit 133, the first servo 127, and the second servo 128 are controlled so that 120 performs cleaning.

このようにすることにより、効率的に掃除を行うことが可能な自走式掃除機100の制御システム1を提供することができる。   By doing in this way, the control system 1 of the self-propelled cleaner 100 which can perform cleaning efficiently can be provided.

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。   The embodiment disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the scope of claims, and includes all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

この発明のひとつの実施の形態として、自走式掃除機の全体を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an entire self-propelled cleaner as one embodiment of the present invention. FIG. 図1に示す自走式掃除機の本体の内部を図1の矢印IIで示す方向から見たときの斜視図である。It is a perspective view when the inside of the main body of the self-propelled cleaner shown in FIG. 1 is viewed from the direction indicated by the arrow II in FIG. 図1に示す自走式掃除機の本体の内部を図1の矢印IIIで示す方向から見たときの斜視図である。It is a perspective view when the inside of the main body of the self-propelled cleaner shown in FIG. 1 is viewed from the direction indicated by arrow III in FIG. アームの全体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole arm. 自走式掃除機の制御システムの制御関連の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control relevant structure of the control system of a self-propelled cleaner. 広角カメラが撮影した画像をコンピュータが認識する行程を順に示す図である。It is a figure which shows the process in which a computer recognizes the image which the wide angle camera image | photographed in order. 自走式掃除機と、自走式掃除機の掃除の目標点群とを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a self-propelled cleaner and the target point group of cleaning of a self-propelled cleaner. 自走式掃除機と、座標系{A}と座標系{B}との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between a self-propelled cleaner, coordinate system {A}, and coordinate system {B}. 自走式掃除機と、自走式掃除機が目標点群から抽出する点を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the point which a self-propelled cleaner and a self-propelled cleaner extract from a target point group.

符号の説明Explanation of symbols

1:自走式移動体の制御システム、100:自走式掃除機、110:本体、120:アーム、127:第1のサーボ、128:第2のサーボ、130:車輪、131:右車輪、132:左車輪、133:車輪駆動用モータユニット、140:広角カメラ、141:映像用無線通信手段、200:コンピュータ、220:視覚情報処理部。   1: control system for self-propelled mobile body, 100: self-propelled cleaner, 110: main body, 120: arm, 127: first servo, 128: second servo, 130: wheel, 131: right wheel, 132: Left wheel, 133: Wheel drive motor unit, 140: Wide-angle camera, 141: Video wireless communication means, 200: Computer, 220: Visual information processing unit.

Claims (24)

変位可能な本体と、
前記本体に取り付けられ、前記本体に対して変位可能な可動部材と、
前記本体を駆動するための第1の駆動部と、
前記可動部材を駆動するための第2の駆動部と、
前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記本体の変位に関する因子と前記可動部材の変位に関する因子との両方の因子に基づいて前記本体の挙動と前記可動部材の挙動とを評価する評価関数を利用して、前記本体の挙動と前記可動部材の挙動とを制御するように前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを最適制御する、自走式移動体の制御システム。
A displaceable body;
A movable member attached to the body and displaceable with respect to the body;
A first drive unit for driving the body;
A second drive unit for driving the movable member;
A control unit for controlling the first drive unit and the second drive unit;
The control unit uses an evaluation function that evaluates the behavior of the main body and the behavior of the movable member based on both the factor related to the displacement of the main body and the factor related to the displacement of the movable member. A control system for a self-propelled moving body that optimally controls the first drive unit and the second drive unit so as to control the behavior of the movable member and the behavior of the movable member.
前記制御部は、前記本体が所定の目標変位に向かって動くように前記第1の駆動部を制御し、前記可動部材が所定の作業を行うように前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御する、請求項1に記載の自走式移動体の制御システム。   The control unit controls the first driving unit so that the main body moves toward a predetermined target displacement, and the first driving unit and the second driving unit perform a predetermined operation. The control system of the self-propelled moving body according to claim 1 which controls a drive part. 前記制御部は、前記本体が所定の障害物を回避して動くように前記第1の駆動部を制御し、前記可動部材が所定の作業を行うように前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御する、請求項1または請求項2に記載の自走式移動体の制御システム。   The control unit controls the first driving unit so that the main body moves while avoiding a predetermined obstacle, and the first driving unit and the second driving unit perform a predetermined operation. The control system of the self-propelled mobile body according to claim 1 or 2, wherein the drive unit is controlled. 前記本体が回避する障害物と前記可動部材の作業の対象とを検知するための視覚センサと、
前記視覚センサによって検知された情報を処理するための視覚情報処理部とを備え、
前記制御部は、前記視覚情報処理部によって処理された情報に基づいて、前記本体が回避する障害物を認識する、請求項3に記載の自走式移動体の制御システム。
A visual sensor for detecting an obstacle to be avoided by the main body and a work target of the movable member;
A visual information processing unit for processing information detected by the visual sensor;
The control system according to claim 3, wherein the control unit recognizes an obstacle to be avoided by the main body based on information processed by the visual information processing unit.
前記制御部は、前記本体が回避する障害物と前記可動部材の作業の対象とを前記視覚センサが検知するときには、前記可動部材を前記視覚センサの視野外に移動させるように、前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御する、請求項4に記載の自走式移動体の制御システム。   When the visual sensor detects an obstacle to be avoided by the main body and a work target of the movable member, the control unit moves the movable member out of the visual field of the visual sensor. The control system of the self-propelled moving body according to claim 4 which controls a drive part and said 2nd drive part. 前記可動部材は、所定の作業を行うための作業部を有し、
前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記作業部との距離に基づいて、前記評価関数内のパラメータを変化させる、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。
The movable member has a working part for performing a predetermined work,
The self-control unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the control unit changes a parameter in the evaluation function based on a distance between a work target of the work unit and the work unit. Control system for traveling vehicles.
前記可動部材は、所定の作業を行うための作業部を有し、
前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記本体との距離に基づいて、前記評価関数内のパラメータを変化させる、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。
The movable member has a working part for performing a predetermined work,
The said control part changes the parameter in the said evaluation function based on the distance of the object of the operation | work of the said working part, and the said main body, The self-propelled of any one of Claim 1- Claim 6 Type mobile body control system.
前記可動部材は、所定の作業を行うための作業部を有し、
前記評価関数は、前記作業部の作業の対象と前記作業部との距離に基づき、望ましくない場合に大きくなるペナルティ項を有し、
前記ペナルティ項は、前記評価関数の積分内ペナルティ項と前記評価関数の積分外ペナルティ項とを含む、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。
The movable member has a working part for performing a predetermined work,
The evaluation function has a penalty term that increases when it is not desirable, based on the distance between the work unit and the work unit.
The control system for a self-propelled mobile body according to any one of claims 1 to 7, wherein the penalty term includes an in-integration penalty term of the evaluation function and an out-of-integration penalty term of the evaluation function. .
前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記作業部との距離に基づいて前記ペナルティ項の重み係数を変化させる、請求項8に記載の自走式移動体の制御システム。   The self-propelled mobile control system according to claim 8, wherein the control unit changes a weighting factor of the penalty term based on a distance between a work target of the work unit and the work unit. 前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記作業部との距離が所定の値よりも大きい場合には、前記積分内ペナルティ項の重み係数を増大させ、前記積分外ペナルティ項の重み係数を減少させる、請求項9に記載の自走式移動体の制御システム。   The control unit increases the weighting factor of the in-integration penalty term when the distance between the work target of the working unit and the working unit is greater than a predetermined value, and the weighting factor of the out-of-integration penalty term The control system of the self-propelled mobile body according to claim 9, wherein 前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記作業部との距離が所定の値よりも小さい場合には、前記積分内ペナルティ項の重み係数を減少させ、前記積分外ペナルティ項の重み係数を増大させる、請求項9または請求項10に記載の自走式移動体の制御システム。   When the distance between the work target of the work unit and the work unit is smaller than a predetermined value, the control unit decreases the weight coefficient of the integral penalty term and the weight coefficient of the non-integral penalty term The control system of the self-propelled mobile body according to claim 9 or 10, wherein 前記評価関数は、制御入力に対するペナルティ項を含み、
前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記作業部との距離が所定の値よりも大きい場合には、前記制御入力に対するペナルティ項の重み係数のうち、前記本体の変位に関する重み係数を減少させる、請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。
The evaluation function includes a penalty term for the control input;
The control unit, when the distance between the work target of the work unit and the work unit is larger than a predetermined value, out of the weight coefficients of the penalty term for the control input, The control system for a self-propelled moving body according to any one of claims 9 to 11, wherein the control system is decreased.
前記評価関数は、前記本体の目標変位と前記本体との距離に基づき、望ましくない場合に大きくなるペナルティ項を有し、
前記ペナルティ項は、前記評価関数の積分内ペナルティ項と前記評価関数の積分外ペナルティ項とを含む、請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。
The evaluation function has a penalty term that increases when it is not desirable based on the target displacement of the body and the distance between the body and
The control system for a self-propelled mobile body according to any one of claims 1 to 12, wherein the penalty term includes an in-integration penalty term of the evaluation function and an out-of-integration penalty term of the evaluation function. .
前記可動部材は、所定の作業を行なうための作業部を有し、
前記ペナルティ項は、前記作業部の作業の対象と前記本体との距離に基づく重み係数を含み、
前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記本体との距離に基づいて前記重み係数を変化させる、請求項13に記載の自走式移動体の制御システム。
The movable member has a working part for performing a predetermined work,
The penalty term includes a weighting factor based on a distance between a work target of the working unit and the main body,
The self-propelled mobile control system according to claim 13, wherein the control unit changes the weighting coefficient based on a distance between a work target of the working unit and the main body.
前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記本体との距離が所定の値よりも大きい場合には、前記積分内ペナルティ項の前記重み係数を増大させ、前記積分外ペナルティ項の前記重み係数を減少させる、請求項14に記載の自走式移動体の制御システム。   When the distance between the work target of the working unit and the main body is larger than a predetermined value, the control unit increases the weighting factor of the in-integration penalty term and the weight of the out-of-integration penalty term. The self-propelled mobile control system according to claim 14, wherein the coefficient is decreased. 前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記本体との距離が所定の値よりも小さい場合には、前記積分内ペナルティ項の前記重み係数を減少させ、前記積分外ペナルティ項の前記重み係数を増大させる、請求項14または請求項15に記載の自走式移動体の制御システム。   When the distance between the work target of the working unit and the main body is smaller than a predetermined value, the control unit decreases the weight coefficient of the in-integration penalty term and the weight of the out-of-integration penalty term. The self-propelled mobile control system according to claim 14 or 15, wherein the coefficient is increased. 前記評価関数は、制御入力に対するペナルティ項を含み、
前記制御部は、前記作業部の作業の対象と前記本体との距離が所定の値よりも大きい場合には、前記制御入力に対するペナルティ項の前記重み係数のうち、前記本体の変位に関する前記重み係数を減少させる、請求項14から請求項16までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。
The evaluation function includes a penalty term for the control input;
The control unit, when the distance between the work target of the working unit and the main body is larger than a predetermined value, out of the weighting factors of the penalty term for the control input, the weighting factor related to the displacement of the main body The control system of the self-propelled mobile body according to any one of claims 14 to 16, wherein
前記制御部は、前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とをオンライン最適制御することが可能なアルゴリズムを利用する、請求項1から請求項17までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。   The self-control unit according to any one of claims 1 to 17, wherein the control unit uses an algorithm capable of performing on-line optimal control of the first drive unit and the second drive unit. Control system for traveling vehicles. 前記制御部は、前記本体が所定の目標変位に向かって動くように前記第1の駆動部を制御し、前記可動部材が所定の作業を行なうように前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御し、オンライン最適制御のフィードバック周期毎に、前記評価関数内の前記可動部材の作業の対象の位置と前記本体の目標変位とを更新する、請求項18に記載の自走式移動体の制御システム。   The control unit controls the first driving unit so that the main body moves toward a predetermined target displacement, and the first driving unit and the second driving unit perform predetermined operations. The self-propelled type according to claim 18, wherein the drive unit is controlled, and the position of the work target of the movable member in the evaluation function and the target displacement of the main body are updated for each feedback period of online optimal control. Mobile control system. 前記可動部材は、前記本体に対して2以上の自由度によって変位可能であるように構成されている、請求項1から請求項19までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。   The control of the self-propelled mobile body according to any one of claims 1 to 19, wherein the movable member is configured to be displaceable with two or more degrees of freedom with respect to the main body. system. 前記可動部材は、所定の作業を行なうための作業部を有し、
前記制御部は、前記本体が所定の目標変位に向かって動くように前記第1の駆動部を制御し、前記作業部が所定の作業を行なうように前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御し、
前記評価関数は、前記本体の目標変位と前記本体の変位との差に対する第1のペナルティ項と、前記作業部と前記作業部の作業の対象との距離に対する第2のペナルティ項とを含み、
前記第1のペナルティ項の重み係数は、前記第2のペナルティ項の重み係数と比較して、相対的に小さい、請求項1から請求項20までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。
The movable member has a working part for performing a predetermined work,
The control unit controls the first driving unit so that the main body moves toward a predetermined target displacement, and the first driving unit and the second driving unit perform a predetermined operation. Control the drive,
The evaluation function includes a first penalty term for a difference between a target displacement of the main body and a displacement of the main body, and a second penalty term for a distance between the working unit and a work target of the working unit,
21. The self-propelled movement according to any one of claims 1 to 20, wherein a weighting factor of the first penalty term is relatively smaller than a weighting factor of the second penalty term. Body control system.
前記可動部材は、所定の作業を行なうための作業部を有し、
前記制御部は、前記本体が所定の障害物を回避して動くように前記第1の駆動部を制御し、前記作業部が所定の作業を行うように前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御し、
前記評価関数においては、前記本体が回避する障害物は、前記作業部の作業の対象、または、前記作業部の作業の対象の近傍の点であるように設定される、請求項1から請求項21までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。
The movable member has a working part for performing a predetermined work,
The control unit controls the first driving unit so that the main body moves while avoiding a predetermined obstacle, and the first driving unit and the second driving unit perform a predetermined operation. Control the drive part of
In the evaluation function, the obstacle to be avoided by the main body is set so as to be a work target of the working unit or a point in the vicinity of the work target of the working unit. 21. The self-propelled mobile control system according to any one of items 21 to 21.
前記制御部は、掃除が必要な任意の場所に向かって前記本体が移動するように前記第1の駆動部を制御し、前記可動部材が掃除を行なうように前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御する、請求項1から請求項22までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。   The control unit controls the first driving unit so that the main body moves toward an arbitrary place that needs to be cleaned, and the first driving unit and the first driving unit perform cleaning. The control system for a self-propelled mobile body according to any one of claims 1 to 22, wherein the control system controls two drive units. 前記制御部は、作業対象空間内に存在する物体の周辺に向かって前記本体が移動するように前記第1の駆動部を制御し、前記可動部材が掃除を行なうように前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とを制御する、請求項1から請求項22までのいずれか1項に記載の自走式移動体の制御システム。   The control unit controls the first driving unit so that the main body moves toward the periphery of an object existing in the work target space, and the first driving unit performs cleaning of the movable member. The self-propelled moving body control system according to any one of claims 1 to 22, wherein the control system controls the motor and the second drive unit.
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