JP2011129095A - 自律走行ロボットを利用した地図生成方法、これを利用した最適走行経路算出方法およびこれらを遂行するロボット制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る地図生成方法は、空間に配置された複数の位置座標系の各々から出力されたロボットローカル座標からロボットグローバル座標を計算するステップ、および計算されたロボットグローバル座標に基づいて空間における複数の位置座標系各々の位置を推定し、推定された複数の位置座標系各々の位置に基づいて空間地図を生成するステップを含む。
【選択図】図1
Description
このような自律走行移動ロボットは一定空間の地図情報を有しており、一定空間を自由に移動するために現在の自分の位置を把握した後、目的地までの移動経路を設定し、センサによって検知される障害物を避けて前記設定された目的地に移動する。
すなわち、自律走行移動ロボットは、ビーコンから受信したビーコン信号に頼って該当目的地に移動する。これは、自律走行移動ロボットが該当目的地まで移動するのに最短距離があるにもかかわらず不要な移動をするという問題点がある。
本発明が解決しようとするまた他の課題は、空間地図の生成および最適走行経路の算出を行うためのロボット制御装置を提供することにある。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明することによって本発明をより詳細に説明する。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
図1を参照すれば、地図システム1は、特定空間10で走行(または、移動)する自律走行ロボット(以下、ロボット)200を利用して、空間10に対する空間地図を生成して管理することができる。
地図システム1はロボット200およびロボット制御装置100を含むことができ、ロボット200が走行する空間10には複数の位置座標系20および複数の障害物30が配置されることができる。
ロボット200は、サーボモータまたはステッピングモータなどによって複数の輪を回転させて移動する輪タイプ、無限軌道を利用して移動するキャタピラタイプまたは複数の脚を利用して移動する関節タイプなどの様々な走行方法を利用して空間10で自律走行を遂行することができる。
ロボット制御装置100は、空間10に対する初期情報(例えば、空間の大きさ情報)を含むことができる。
図1および図2を参照すれば、地図システム1を構成するロボット200、ロボット制御装置100および位置座標系20は、通信網300を介して互いに接続して通信することができる。
ここで、通信網300は近距離または遠距離無線通信網であってもよいが、これらに制限されない。
座標格納部21は、位置座標系20のセルカバレッジ25内に存在する複数の地点に対する位置情報、すなわち位置座標系20を中心にして定義される複数の地点に対するローカル座標を格納することができる。
図2においては、1つの実施形態として、位置座標系20から出力されたロボット200のローカル座標が通信網300を介してロボット200に転送され、ロボット200が、転送されたローカル座標から空間10におけるロボット200の位置情報を計算する例を挙げて説明する。
計算されたグローバル座標は通信網300を介してロボット制御装置100に転送される。
例えば、誤差補正部220は、ロボット200の駆動モータ、すなわちサーボモータの回転数を検知することができ、検知されたモータ回転数に応じてオフセット(Offset)を生成し、生成されたオフセットを利用して計算誤差を補正することができる。
例えば、ロボット200は、通信網300を介し、空間10において移動しようとする目的地に対する情報をロボット制御装置100に転送することができる。
空間地図生成部110は、ロボット200から通信網300を介して転送された様々な情報、例えばロボット200のグローバル座標情報、空間10の障害物情報などを利用して空間10に対する地図、すなわち空間地図を生成することができる。
この時、座標系マッピング部111によって1つ以上の位置座標系の座標が空間情報にマッピングされて空間地図が生成された状態であれば、障害物マッピング部115は、推定された複数の障害物30各々の座標を空間地図にマッピングして空間地図を更新することができる。
例えば、走行経路算出部120は、ロボット200の現在位置と目的地情報に応じた目的地位置を空間地図上で判断することができる。次に、判断結果に応じ、ロボット200の現在位置から目的地までの最短距離を算出し、算出された最短距離を有する最短走行経路を出力することができる。
例えば、ロボット制御装置100は、生成された空間地図をロボット200に出力することができる。ロボット200は、空間地図に基づき、設定された目的地までの経路を算出することができる。次に、ロボット200は、算出された経路の中から最短経路を選択し、これを利用して駆動部を制御することもできる。
以下、図面を参照し、ロボット制御装置100がロボット200から転送されたグローバル座標に応じて空間地図を生成する方法について説明する。
ここで、ローカル座標は、第1位置座標系(A)のセルカバレッジ内において第1位置座標系(A)とロボット200との間の相対的な位置座標であることができる。
図1、図2、および図4を参照すれば、ロボット200が空間10を自由に走行しながら、複数の障害物30のうちの1つの障害物を検知することができる(S110)。
例えば、第1位置座標系(A)のセルカバレッジを走行するロボット200のセンサ部230は、様々なセンサを利用して第1位置座標系(A)のセルカバレッジ内に位置する障害物を検知することができる。
ここで、グローバル座標計算部210は、前述したロボット200のグローバル座標を計算する方法と同一の方法により障害物のグローバル座標を計算することができる。
ロボット200は、計算された障害物のグローバル座標を通信網300を介してロボット制御装置100に転送することができる。
これにより、ロボット制御装置100は、ロボット200から転送された残りの障害物各々の位置座標を生成された空間地図にマッピングして空間地図を更新することができる。
以下、図面を参照し、ロボット制御装置100の空間地図生成部110が空間10に配置された複数の位置座標系20と複数の障害物30各々の位置座標をマッピングして空間地図を生成した後、これを利用してロボット200の最適走行経路を算出する方法について説明する。
ここで、ロボット200のローカル座標を受信するステップ(S220)は、ロボット200が位置座標系からローカル座標を受信してロボット制御装置100に転送することができ、位置座標系が自身のセルカバレッジに位置するロボット200を検知してロボット制御装置100にローカル座標を転送することもできる。
例えば、ロボット200は、第1位置座標系(A)の固有情報、すなわちID情報とロボット200のローカル座標を共にロボット制御装置100に転送することができる。ロボット制御装置100は、転送された第1位置座標系(A)のID情報に基づいてロボット200の概略的な位置を判断し、転送されたローカル座標に基づいてロボット200の細部的な位置を判断することができる。
ここで、ロボット制御装置100は、空間地図にマッピングされた複数の障害物30を回避できる複数の走行経路、すなわちロボット200の現在位置から目的地までの様々な走行経路を推定することができる。
10 ・・・空間
20 ・・・位置座標系
21 ・・・座標格納部
25 ・・・セルカバレッジ
30 ・・・障害物
100 ・・・ロボット制御装置
110 ・・・空間地図生成部
120 ・・・最短距離算出部
200 ・・・ロボット
210 ・・・グローバル座標計算部
220 ・・・誤差補正部
230 ・・・センサ部
240 ・・・駆動制御部
Claims (18)
- 空間に配置された複数の位置座標系の各々から出力されたロボットローカル座標からロボットグローバル座標を計算するステップ;および
計算された前記ロボットグローバル座標に基づいて前記空間における前記複数の位置座標系各々の位置を推定し、推定された前記複数の位置座標系各々の位置に基づいて空間地図を生成するステップを含む自律走行ロボットを利用した地図生成方法。 - 前記複数の位置座標系の各々はセルカバレッジを有し、
前記ロボットグローバル座標を計算するステップは、
前記ロボットが前記複数の位置座標系のうちの1つの位置座標系のセルカバレッジに位置する時、前記1つの位置座標系から出力された前記ロボットローカル座標を受信する、請求項1に記載の自律走行ロボットを利用した地図生成方法。 - 前記ロボットローカル座標は、前記1つの位置座標系を中心に前記ロボットの相対的な位置を示す座標である、請求項2に記載の自律走行ロボットを利用した地図生成方法。
- 前記ロボットグローバル座標を計算するステップは、
前記複数の位置座標系のうちの前記ロボットの最初ロボットローカル座標を出力した1つの位置座標系を前記空間の中心点として定義するステップ;および
前記1つの位置座標系から出力された前記ロボットローカル座標に基づいて、前記中心点における前記ロボットグローバル座標を計算する、請求項1に記載の自律走行ロボットを利用した地図生成方法。 - 前記ロボットが前記空間に位置する複数の障害物の各々をセンシングし、センシング結果に応じた障害物情報を出力して前記空間地図を生成するステップをさらに含む、請求項1に記載の自律走行ロボットを利用した地図生成方法。
- 前記空間地図を生成するステップは、
前記障害物情報から前記空間における前記複数の障害物各々の位置を推定するステップ;および
推定された前記複数の障害物各々の位置に基づいて前記空間地図を更新するステップを含む、請求項5に記載の自律走行ロボットを利用した地図生成方法。 - 前記空間地図を生成するステップは、
前記複数の位置座標系から前記ロボットが前記複数の障害物の各々をセンシングした地点で出力された前記ロボットローカル座標から前記空間における障害物グローバル座標を計算するステップをさらに含む、請求項5に記載の自律走行ロボットを利用した地図生成方法。 - 前記ロボットのモータ回転数を検知してオフセットを生成するステップ;および
前記オフセットを利用して前記ロボットグローバル座標の計算誤差を補正するステップをさらに含む、請求項1に記載の自律走行ロボットを利用した地図生成方法。 - ロボットから目的地情報を受信するステップ;
空間に位置する複数の位置座標系のうちの1つの位置座標系から出力されたロボットローカル座標を受信するステップ;および
空間地図に基づいて前記ロボットローカル座標から前記ロボットの現在位置を把握し、前記現在位置において前記目的地情報に応じた目的地までの最短走行距離を算出するステップを含む自律走行ロボットの最適走行経路算出方法。 - 前記ロボットローカル座標を受信するステップは、
前記1つの位置座標系を中心に算出された前記ロボットローカル座標と共に前記1つの位置座標系のID情報を受信する、請求項9に記載の自律走行ロボットの最適走行経路算出方法。 - 前記最短走行距離を算出するステップは、
前記ロボットの前記現在位置から前記目的地までの複数の走行経路を推定するステップ;および
推定された前記複数の走行経路各々の走行距離を算出し、算出された走行距離のうちから最短距離を有する1つの走行経路を最適走行経路として選択するステップを含む、請求項9に記載の自律走行ロボットの最適走行経路算出方法。 - 前記空間地図は複数の障害物各々の位置座標を含み、
前記複数の走行経路を算出するステップは、前記空間地図に基づいて前記複数の障害物各々を回避できる前記複数の走行経路を算出する、請求項11に記載の自律走行ロボットの最適走行経路算出方法。 - 空間におけるロボットローカル座標から計算されたロボットグローバル座標に基づいて空間地図を生成する空間地図生成部;および
前記空間地図に基づいて前記ロボットから転送された目的地情報に該当する目的地までの最適走行経路を算出して出力する走行経路算出部を含むロボット制御装置。 - 前記空間地図生成部は、
前記ロボットグローバル座標から前記空間に配置された複数の位置座標系各々の位置を推定して前記空間地図にマッピングする座標系マッピング部を含む、請求項13に記載のロボット制御装置。 - 前記空間地図生成部は、
前記ロボットによってセンシングされた複数の障害物各々の障害物情報から前記空間に位置する前記複数の障害物各々の位置を推定して前記空間地図にマッピングする障害物マッピング部を含む、請求項13に記載のロボット制御装置。 - 前記走行経路算出部は、前記ロボットから転送された目的地情報に応じて前記ロボットの現在位置から目的地までの最短走行距離を算出して出力する、請求項13に記載のロボット制御装置。
- 前記走行経路算出部は、前記ロボットから転送された目的地情報に応じて前記ロボットの現在位置から目的地までの複数の走行経路を推定し、
推定された前記複数の走行経路のうちから最短距離を有する1つの走行経路を選択して出力する、請求項13に記載のロボット制御装置。 - 前記ロボットは、
前記空間に配置された複数の位置座標系の各々から出力された前記ロボットローカル座標から前記ロボットグローバル座標を計算するグローバル座標計算部;および
前記ロボットのモータ回転数を検知してオフセットを生成し、前記オフセットを利用して前記グローバル座標計算部の前記ロボットグローバル座標計算誤差を補正する誤差補正部を含む、請求項13に記載のロボット制御装置。
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