JP2011210121A - ロボットのプログラム及び情報処理装置のプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定領域内の固定物の配置位置を含む地図情報を記憶し、地図再作成の際、所定領域内をロボット10を移動させつつ(1)乃至(5)を繰返し実行する。(1)エンコーダ21を積算してロボットの自己位置を算出する(2)ロボットの所定視野角範囲内にある固定物及び移動可能物までの距離を測定する(3)測定した距離と、地図情報から得られる固定物までの距離とから補正自己位置を求める(4)測定値の内、移動可能物までの距離を表す測定値を抽出する(5)抽出した測定値と補正自己位置とから移動可能物の配置位置を算出する。そして、算出した移動可能物の配置位置を集約処理して新たな配置位置を求め、求めた新たな配置位置を外部に出力する。
【選択図】図8
Description
今後、サービス分野における移動ロボットの普及を促進していく上では、移動ロボットに使用される環境地図の再作成に要するコストを低減し、かつ環境地図をタイムリーに再作成できることが求められる。
図1は、地図作成システムの構成を示す図である。
本地図作成システムでは、博物館1に備えられた移動ロボット10と、保守センタ2のセンタ情報処理端末11とがインターネット12、無線LANルータ13を介して情報を授受する。そして、博物館1に設けられたユーザ情報処理端末14は、無線LANルータ13を介して移動ロボット10及びセンタ情報処理端末11と情報を授受することができる。
博物館1のユーザは、ユーザ情報処理端末14を操作して遠隔で移動ロボット10を操作することができる。移動ロボット10は、遠隔からの指令に従って動作するとともに、収集した情報をユーザ情報処理端末14に送信する。
移動ロボット10には、統括コントローラ20、エンコーダ21、レーザレンジファインダ(LRF:Laser Range Finder)22、通信部23、リモートコントローラ24及びデータ蓄積装置25が設けられている。
図3は、新たに地図を作成する際の移動ロボット10の動作を示すフロー図である。
この最初の地図作成においては、通常は保守センタ2で業務を行っている保守者が現地に出掛けて、例えばリモートコントローラ24を用いて移動ロボット10を操作する。
次に、移動ロボット10は、リモートコントローラ24からの指示を受信し、その指示に従った動作を実行する。
図4は、作成された地図を示す図である。
図4の小さな点で表される点群(ポイントクラウド)がLRF22で測定したデータを表している。上述のように、LRF22は、移動ロボット10の視野範囲(例えば、240度の範囲)にある物体までの距離を、水平面の特定角度毎に測定する。従って、測定値は、物体の外形を不連続に測定した複数の点で表される。これが図4に示される点群である。この点群で表される地図を環境地図という。
保守者は、図4で示される点群の内から、マウスのドラッグ&ドロップ操作によって複数の点群(グループ)を選択して、グループ名(個々の移動可能物及び固定物の名称)を設定し、移動可能物か固定物かの区分情報を設定入力する。この動作を繰り返して環境地図ファイルを作成する。
スレーブファイルは、マスターファイルのグループ毎に設けられ、このグループに含まれる複数の点のそれぞれの座標(X,Y)が格納されている。
移動ロボット10は、センタ情報処理端末11からの指示あるいはタイマからのイベントにより所定の作業シナリオに従った動作を開始する。
ステップT11において、オドメトリによる現在推定自己位置を基にLRF22を用いた測距範囲の部分の環境地図を抽出する。なお、推定自己位置の誤差を考慮して、所定範囲だけ広い部分を抽出する。
ステップA1:LRF22で測定したデータは、移動ロボット10を基準とした(LRF22の位置を原点とする)ロボット座標系で表されている。一方、環境地図の座標は、環境地図の原点を基準とした世界座標系で表されている。そこで、測定した点の位置をロボット座標系から世界座標系に変換(同次変換)する。同次変換後の測定点(変換点)の座標は式(1)で表される。
図7は、対応組の探索方法を示す図である。変換点qtがi個存在し、参照点pがj個存在している場合は、それぞれの変換点ごとに全ての参照点との距離を求める。そして、変換点ごとに、距離が最小となる参照点を選択し、その変換点と参照点を対応させ、対応組とする。この探索中には、常時、外れ値除去を行う。外れ値除去とは、探索中に算出した距離が所定の閾値以上の場合は、前記選択の対象から除外し、以降の処理の対象からも除外する。
この外れ値除去のための閾値は、前回の探索において求めた各対応組の変換点と参照点との間の距離の平均値と、その標準偏差を所定倍(例えば、2倍)したものとの和で得られた値を用いる。従って、今回の探索において求めた外れ値除去のための閾値は、次回の探索で用いられる。
ここでは、式(1)より求めた変換点qti(n)を対応する参照点pjに近づけるように初期自己位置及び更新自己位置を更新する。このとき、自己位置の内部データを更新するのであって、実際にロボットを移動させてその自己位置を更新するわけではない。
ステップS15でYesの場合、即ち、目的地に到達した場合は、ステップS16において、その地点での作業シナリオに登録された作業があればその作業を実行する。
また、移動可能物までの距離に関して、測定値と地図情報から得られる距離との誤差の程度を表す指数値が増加し、固定物までの距離に関して、測定値と地図情報から得られる距離との誤差の程度を表す指数値が増加していない場合は、移動可能物の移動、出現、消失が発生したため地図再作成が必要と判断できる。
地図の再作成は、例えば、上述の測定値と地図情報から得られる距離との誤差の程度を表す指数値が所定値以上になったときに、保守センタ2の保守者の判断に基づいてセンタ情報処理端末11から送信される地図再作成指示によって開始する。
ステップT21において、LRF22で測定した点群を同次変換する。ステップT22において、同次変換された測定値と環境地図に記載された固定物を表す点群とを対比する。ステップT23において、ICPスキャンマッチングを行って自己位置を補正する。このステップT22、T23の処理は、図6のステップT12、T13の処理と同様である。もし固定物に対応した測定点が存在しない場合は、エンコーダ21による測定値から求められた自己位置が維持される。
集約とは、上述の探索において多数の移動可能物の位置が得られることにより、処理効率が低下してしまうことを防止するために行う処理である。
送信された集約した移動可能物の位置データは、センタ情報処理端末11のデータ蓄積装置32に格納される。センタ情報処理端末11は、更にこの位置データに基づいて環境地図を作成し保守者に提示する。保守者は提示された環境地図をさらに編集して所望の環境地図を再作成する。
以上説明した実施の形態によれば、地図再作成において次の効果を挙げることができる。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
Claims (5)
- 所定領域内を自動で移動するロボットを制御するプログラムであって、
前記所定領域内の固定物の配置位置を含む地図情報を記憶するステップ、
外部から地図再作成の指示を受付けた際、前記所定領域内を前記ロボットを移動させつつ(1)乃至(5)のステップを繰返し実行するステップ、
(1)エンコーダの測定値を積算して前記ロボットの自己位置を算出するステップ、
(2)前記ロボットの所定視野角範囲内にある前記固定物及び移動可能物までの距離を水平面の特定角度毎に測定するステップ、
(3)測定した距離と、前記地図情報から得られる前記固定物までの距離とを処理して、前記算出した自己位置を補正した補正自己位置を求めるステップ、
(4)前記測定値の内、前記移動可能物までの距離を表す測定値を抽出するステップ、
(5)前記抽出した測定値と前記補正自己位置とから前記移動可能物の配置位置を算出するステップ、
前記算出した移動可能物の配置位置を集約処理して新たな配置位置を求めるステップ、
前記求めた新たな配置位置を外部に出力するステップ、
を前記ロボットに搭載されるコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 請求項1に記載のプログラムであって、
前記地図情報には前記所定領域内の移動可能物の配置位置がさらに含まれ、
前記測定した距離と、前記地図情報から得られる前記固定物及び移動可能物までの距離との誤差の程度を表すそれぞれの指数を算出するステップ、
前記算出したそれぞれの指数を外部に出力するステップ、
を前記ロボットに搭載されるコンピュータに更に実行させるためのプログラム。 - 前記集約処理では、前記算出した移動可能物の配置位置に対して間引き処理を実行することを特徴とする請求項1に記載のプログラム。
- 情報処理装置のプログラムであって、
請求項1乃至3の内の1項に記載のプログラムを搭載した前記ロボットが出力した前記移動可能物についての新たな配置位置を入力するステップ、
前記新たな配置位置をユーザに提示するステップ、
この新たな配置位置に基づくユーザの操作に対応して地図を再作成するステップ、
を前記情報処理装置に搭載したコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 情報処理装置のプログラムであって、
請求項2に記載のプログラムを搭載した前記ロボットが出力した前記固定物及び移動可能物それぞれについての誤差の程度を表す指数を入力するステップ、
前記誤差の程度を表す指数をユーザに提示するステップ、
この指数に基づくユーザの操作に対応して地図再作成の指示を前記ロボットに出力するステップ、
を前記情報処理装置に搭載したコンピュータに実行させるためのプログラム。
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