JP2013225253A - Autonomous mobile device, autonomous mobile method, and program for autonomous mobile device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置によって移動が制御される自律移動装置、自律移動方法、及び自律移動装置用のプログラムに関するものである。 The present invention relates to an autonomous mobile device whose movement is controlled by a control device, an autonomous mobile method, and a program for the autonomous mobile device.
近年、人が存在する空間で動作するサービスロボットの研究開発が行われている。例えば、人の代わりに物品を運ぶ物品搬送ロボット、又は、施設内を巡回し警備するロボット又は清掃を行うロボットなどがある。このような移動しながら作業を行うロボットは、移動中に人と遭遇するシーンがある。このとき、ロボットは人と安全にすれ違う必要がある。 In recent years, research and development of service robots that operate in a space where people exist has been conducted. For example, there are an article transport robot that carries an article on behalf of a person, a robot that patrols and guards a facility, or a robot that performs cleaning. There is a scene where a robot that works while moving as described above encounters a person while moving. At this time, the robot needs to pass the person safely.
従来技術として、人に代表される移動体をロボットが回避するための、ロボットの回避経路生成を行う技術がある(非特許文献1)。この従来技術では、ロボットに備えたセンサーで取得したセンサー情報から、移動体などの移動障害物の速度ベクトル(速度及び方向)を検知する。回避経路を生成するために、移動障害物が等速直線運動を維持すると仮定する。回避経路の探索を時空間の3次元空間に設定し、移動障害物を斜め円柱として表現する(図32Aを参照)。すべての斜め円柱と交差せず、かつ、目標点までの最短回避経路(折れ線型)を導出し、その経路をロボットの回避経路とする。図32Bは、探索空間を上から見たときの、移動障害物の経路とロボットの回避経路を示す。 As a conventional technique, there is a technique for generating an avoidance path of a robot so that the robot avoids a moving body represented by a person (Non-Patent Document 1). In this prior art, a velocity vector (speed and direction) of a moving obstacle such as a moving object is detected from sensor information acquired by a sensor provided in the robot. To generate an avoidance path, assume that the moving obstacle maintains constant linear motion. The search for the avoidance route is set in a three-dimensional space-time space, and the moving obstacle is expressed as an oblique cylinder (see FIG. 32A). The shortest avoidance path (broken line type) that does not intersect with all the oblique cylinders and reaches the target point is derived, and this path is set as the avoidance path of the robot. FIG. 32B shows the path of the moving obstacle and the avoidance path of the robot when the search space is viewed from above.
従来技術は、移動障害物が等速直線運動を維持すると仮定するため、回避経路となる解が求まらない状況が発生する。例えば、図33で示すように、2人(車椅子利用者と健常者)が通路を並行して走行又は歩行していて通路を占領する場合、ロボットが通り抜けられるスペースがない。この場合において、従来技術では、移動障害物の斜め円柱と交差しない経路が見つからない。回避経路が見つからない場合のロボットが取る行動として、例えば移動障害物(人)の状態が変化し回避経路が見つかるまで、通路の真ん中で停止してしまう。そうなると、ロボットが通路の真ん中で停止しているため、人の通行スペースを塞ぎ、人の通行を妨げたる他に、ロボットの移動時間のロスが発生する。 Since the prior art assumes that the moving obstacle maintains constant linear motion, a situation in which a solution serving as an avoidance path cannot be obtained occurs. For example, as shown in FIG. 33, when two people (a wheelchair user and a healthy person) run or walk in parallel in the passage and occupy the passage, there is no space for the robot to pass through. In this case, the conventional technique cannot find a route that does not intersect the oblique cylinder of the moving obstacle. As an action that the robot takes when the avoidance route is not found, the robot stops in the middle of the passage until the state of the moving obstacle (person) changes and the avoidance route is found, for example. In this case, since the robot is stopped in the middle of the passage, the passage time of the robot is lost in addition to blocking the passage space of the person and preventing the passage of the person.
人の通行を妨げないように、回避経路を見つからない場合の対策として、ロボットが決まった壁際(例えば、通路の左側の壁際)に寄って、反対側の壁際を人が通過するまでロボットが停止したり、ロボットが寄った壁際に沿って進行したりすることが考えられる。前者では、ロボットの時間ロスが発生する。後者では、例えばロボットが寄った側に、健常者ほど方向転換がすぐにできない人(例えば、車椅子利用者)がいれば、その人に負荷がかかる動きをさせることになる(図34を参照)。そのような人が方向転換するためには、健常者より時間がかかる。ロボットがその人に近くなっても、その人がまだ方向転換を行っている最中であれば、ロボットが停止し、その人が反対側によけるまでロボットが待たないといけない場合が発生する。 As a countermeasure when the avoidance route is not found so as not to obstruct people's traffic, the robot stops at a fixed wall (for example, the wall on the left side of the passage) and stops until the person passes the wall on the opposite side Or proceed along the wall where the robot approaches. In the former, a time loss of the robot occurs. In the latter case, for example, if there is a person (for example, a wheelchair user) who cannot change the direction as soon as a healthy person is on the side where the robot is approaching, the person is caused to make a load (see FIG. 34). . It takes more time for healthy people to change direction. Even if the robot is close to the person, if the person is still changing direction, the robot may stop and the robot must wait until the person is on the other side .
移動障害物が等速直線運動を維持すると仮定する従来技術に対して、特許文献1及び特許文献2では、人が進路を変更することを考慮する。特許文献1では、1つの障害物(人)の経時的な位置のばらつきに基づいて、障害物(人)が所定時間経過時に移動し得ると予測される領域を仮想障害物領域として設定し、ロボットがその領域を避けるように制御する。特許文献2では、センサーの精度でセンシングした速度に不確実さがあるため、等速度で移動する移動物体が、ある時点で分岐する可能性があることを予測する。各々の分岐方向での確率分布を求める。
In contrast to the prior art in which it is assumed that the moving obstacle maintains a constant linear motion,
しかしながら、特許文献1及び特許文献2では、人が進路変更する際の移動負荷が評価されず、ロボットが複数の人とすれ違う際に、各人に対してどのように進路変更を予測すれば、各人とロボットの移動負荷が最も少なくなる(全体的に最も効率的)かが考慮されていない。
However, in
本発明の目的は、複数の人とすれ違う際の各人の移動負荷と自律移動装置の移動負荷との合計のトータル移動負荷が最小限になるように経路を計画することを可能とする自律移動装置、自律移動方法及び自律移動装置用のプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to enable autonomous movement to plan a route so that the total total movement load of each person's movement load and the movement load of an autonomous mobile device when passing by a plurality of persons is minimized. An apparatus, an autonomous movement method, and a program for an autonomous mobile device are provided.
上記の課題を解決するために、本発明の態様は、以下のように構成する。 In order to solve the above-described problems, an aspect of the present invention is configured as follows.
本発明の1つの態様によれば、自律移動装置と複数の人とがすれ違う際の、それぞれの人の進路変更を生成し、1つ以上の進路変更の仕方を計画する進路変更計画部と、
上記人の移動しやすさに関する属性を判断する属性判断部と、
上記自律移動装置に対する各人の位置と、各人の速度と、上記属性判断部で判断された上記人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさとに基づいて、上記自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との合計であるトータル移動負荷を求めて評価する負荷評価部と、
上記負荷評価部での評価情報に基づき、上記進路変更計画部で計画された上記1つ以上の進路変更の仕方から、各人の移動負荷と上記自律移動装置の移動負荷との合計の上記トータル移動負荷が最も小さい進路変更の仕方を選択し、上記複数の人のうち、進路変更をする人と進路変更をしない人とを決定する対象者決定部と、
上記対象者決定部で決定された情報を基に、上記自律移動装置の移動経路を決定する移動経路決定部と、
上記移動経路決定部で決定された上記移動経路に沿って上記自律移動装置が走行するように、上記自律移動装置を制御する走行制御部と
を備える自律移動装置を提供する。
According to one aspect of the present invention, when the autonomous mobile device and a plurality of people pass each other, a route change planning unit that generates a route change for each person and plans one or more route change methods;
An attribute determination unit that determines an attribute relating to the ease of movement of the person;
The movement of the autonomous mobile device based on the position of each person relative to the autonomous mobile device, the speed of each person, and the ease of changing the direction according to the attribute relating to the ease of movement of the human determined by the attribute determining unit A load evaluation unit that calculates and evaluates a total mobile load that is the sum of the load and the mobile load of each person;
Based on the evaluation information in the load evaluation unit, the total of the total load of each person's movement load and the movement load of the autonomous mobile device is determined based on the one or more course change methods planned by the course change planning unit. A method for selecting a course change with the smallest moving load, and a target person determination unit for determining a person who changes the course and a person who does not change the course among the plurality of persons;
Based on the information determined by the subject determination unit, a movement route determination unit that determines a movement route of the autonomous mobile device,
An autonomous mobile device is provided that includes a travel control unit that controls the autonomous mobile device so that the autonomous mobile device travels along the travel route determined by the travel route determination unit.
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。 These general and specific aspects may be realized by a system, a method, a computer program, and any combination of the system, method, and computer program.
自律移動装置が複数の人とすれ違う際に、各人の位置、速度、及び属性に基づいて、各人と自律移動装置とのトータル移動負荷が最小になるように経路を計画し、その経路上に自律移動装置が走行するように制御するため、複数の人に対して、全体的に最も効率的なすれ違いを実現することができる。 When an autonomous mobile device passes by multiple people, the route is planned based on the position, speed, and attributes of each person so that the total movement load between each person and the autonomous mobile device is minimized. Therefore, the most efficient passing can be realized for a plurality of people as a whole.
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described before detailed description of embodiments of the present invention with reference to the drawings.
本発明の第1態様によれば、自律移動装置と複数の人とがすれ違う際の、それぞれの人の進路変更を生成し、1つ以上の進路変更の仕方を計画する進路変更計画部と、
上記人の移動しやすさに関する属性を判断する属性判断部と、
上記自律移動装置に対する各人の位置と、各人の速度と、上記属性判断部で判断された上記人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさとに基づいて、上記自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との合計であるトータル移動負荷を求めて評価する負荷評価部と、
上記負荷評価部での評価情報に基づき、上記進路変更計画部で計画された上記1つ以上の進路変更の仕方から、各人の移動負荷と上記自律移動装置の移動負荷との合計の上記トータル移動負荷が最も小さい進路変更の仕方を選択し、上記複数の人のうち、進路変更をする人と進路変更をしない人とを決定する対象者決定部と、
上記対象者決定部で決定された情報を基に、上記自律移動装置の移動経路を決定する移動経路決定部と、
上記移動経路決定部で決定された上記移動経路に沿って上記自律移動装置が走行するように、上記自律移動装置を制御する走行制御部と
を備える自律移動装置を提供する。
According to the first aspect of the present invention, when the autonomous mobile device and a plurality of people pass each other, a course change planning unit that generates a course change of each person and plans one or more course change methods;
An attribute determination unit that determines an attribute relating to the ease of movement of the person;
The movement of the autonomous mobile device based on the position of each person relative to the autonomous mobile device, the speed of each person, and the ease of changing the direction according to the attribute relating to the ease of movement of the human determined by the attribute determining unit A load evaluation unit that calculates and evaluates a total mobile load that is the sum of the load and the mobile load of each person;
Based on the evaluation information in the load evaluation unit, the total of the total load of each person's movement load and the movement load of the autonomous mobile device is determined based on the one or more course change methods planned by the course change planning unit. A method for selecting a course change with the smallest moving load, and a target person determination unit for determining a person who changes the course and a person who does not change the course among the plurality of persons;
Based on the information determined by the subject determination unit, a movement route determination unit that determines a movement route of the autonomous mobile device,
An autonomous mobile device is provided that includes a travel control unit that controls the autonomous mobile device so that the autonomous mobile device travels along the travel route determined by the travel route determination unit.
本発明の第2態様によれば、上記自律移動装置とすれ違う人を検出する人検知部をさらに備え、
上記進路変更計画部は、上記人検知部で検出された複数のすれ違う人の各人に対して進路変更するパターンと進路変更しないパターンとを作成し、上記人検知部で検知されたすべての人におけるパターンの組み合わせを計画する第1の態様に記載の自律移動装置を提供する。
According to the second aspect of the present invention, further comprising a human detection unit for detecting a person passing by the autonomous mobile device,
The course change planning unit creates a pattern for changing the course and a pattern that does not change the course for each of a plurality of persons detected by the person detection unit, and all the people detected by the person detection unit The autonomous mobile device according to the first aspect of planning a combination of patterns in the above is provided.
本発明の第3態様によれば、上記進路変更計画部は、上記人及び上記自律移動装置をそれぞれ斜円柱として表現し、時空間での経路探索を行い、各進路変更の仕方において、進路変更しない人の斜円柱に対して上記自律移動装置の移動経路を生成してから、上記自律移動装置の斜円柱に対して進路変更する人の移動経路を生成する第1又は2の態様に記載の自律移動装置を提供する。 According to the third aspect of the present invention, the route change planning unit represents the person and the autonomous mobile device as oblique cylinders, performs route search in space-time, and changes the route in each route change method. The movement path of the autonomous mobile device is generated with respect to the inclined cylinder of the person who does not, and then the movement route of the person who changes the course with respect to the inclined cylinder of the autonomous mobile device is generated according to the first or second aspect. An autonomous mobile device is provided.
本発明の第4態様によれば、上記負荷評価部は、上記各人が進路を変更しない場合に対して上記各人が進路を変更する場合に余分にかかる時間としての遅延時間と、上記自律移動装置が進路を変更しない場合に対して上記自律移動装置が進路を変更する場合に余分にかかる時間としての遅延時間とを合計したトータル遅延時間で上記トータル移動負荷を評価する第1〜3のいずれか1つの態様に記載の自律移動装置を提供する。 According to the fourth aspect of the present invention, the load evaluation unit includes a delay time as an extra time required when each person changes the course with respect to the case where each person does not change the course, and the autonomous The first to third evaluations for evaluating the total movement load with a total delay time that is a sum of a delay time as an extra time required when the autonomous mobile device changes the route with respect to the case where the mobile device does not change the route. An autonomous mobile device according to any one aspect is provided.
本発明の第5態様によれば、上記自律移動装置とすれ違う人及びその人の速度を検出する人検知部をさらに備え、
上記負荷評価部は、一つの人の属性において、上記人検知部で検知された上記人の速度に基づいて上記人の方向転換しやすさを変えて、上記人の移動負荷を評価する第1〜4のいずれか1つの態様に記載の自律移動装置を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, the apparatus further comprises a person detection unit that detects a person passing by the autonomous mobile device and the speed of the person,
The load evaluation unit is configured to evaluate the movement load of the person by changing the ease of the person's direction change based on the speed of the person detected by the person detection unit in one person attribute. The autonomous mobile apparatus as described in any one aspect of -4 is provided.
本発明の第6態様によれば、上記自律移動装置とすれ違う人を検出する人検知部をさらに備え、
上記負荷評価部は、上記人検知部で検出されかつ進路変更をする人の数で上記人の移動負荷を評価する第1〜5のいずれか1つの態様に記載の自律移動装置を提供する。
According to the sixth aspect of the present invention, further comprising a human detection unit for detecting a person passing by the autonomous mobile device,
The said load evaluation part provides the autonomous mobile apparatus as described in any one of the 1st-5th aspect which evaluates the said person's movement load with the number of the persons who are detected by the said person detection part and change course.
本発明の第7態様によれば、進路変更計画部によって、自律移動装置と複数の人とがすれ違う際の、それぞれの人の進路変更を生成し、1つ以上の進路変更の仕方を計画し、
属性判断部によって、上記人の移動しやすさに関する属性を判断し、
負荷評価部によって、上記自律移動装置に対する各人の位置と、各人の速度と、上記属性判断部で判断された上記人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさとに基づいて、上記自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との合計であるトータル移動負荷を求めて評価し、
対象者決定部によって、上記負荷評価部での評価情報に基づき、上記進路変更計画部で計画された上記1つ以上の進路変更の仕方から、各人の移動負荷と上記自律移動装置の移動負荷との合計の上記トータル移動負荷が最も小さい進路変更の仕方を選択し、上記複数の人のうち、進路変更をする人と進路変更をしない人とを決定し、
移動経路決定部によって、上記対象者決定部で決定された情報を基に、上記自律移動装置の移動経路を決定し、
走行制御部によって、上記移動経路決定部で決定された上記移動経路に沿って上記自律移動装置が走行するように、上記自律移動装置を制御する、
自律移動方法を提供する。
According to the seventh aspect of the present invention, the route change planning unit generates a route change for each person when the autonomous mobile device and a plurality of people pass each other, and plans one or more ways to change the route. ,
The attribute determination unit determines the attribute related to the ease of movement of the person,
Based on the position of each person relative to the autonomous mobile device, the speed of each person, and the ease of changing the direction according to the attribute relating to the ease of movement of the person determined by the attribute determination unit by the load evaluation unit, Evaluate the total mobile load, which is the sum of the mobile mobile device's mobile load and each person's mobile load,
Based on the evaluation information in the load evaluation unit, the subject person determination unit determines the movement load of each person and the movement load of the autonomous mobile device from the one or more course change methods planned by the course change planning unit. Selecting the course change method with the smallest total movement load of the above and determining the person who changes the course and the person who does not change the course among the plurality of persons,
Based on the information determined by the subject determination unit by the travel route determination unit, determine the travel route of the autonomous mobile device,
The travel control unit controls the autonomous mobile device so that the autonomous mobile device travels along the travel route determined by the travel route determination unit.
Provide an autonomous movement method.
本発明の第8態様によれば、移動経路を自律的に決定して移動する自律移動装置を制御するための自律移動装置用のプログラムであって、
コンピュータを、
自律移動装置と複数の人とがすれ違う際の、それぞれの人の進路変更を生成し、1つ以上の進路変更の仕方を計画する進路変更計画部と、
上記人の移動しやすさに関する属性を判断する属性判断部と、
上記自律移動装置に対する各人の位置と、各人の速度と、上記属性判断部で判断された上記人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさとに基づいて、上記自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との合計であるトータル移動負荷を求めて評価する負荷評価部と、
上記負荷評価部での評価情報に基づき、上記進路変更計画部で計画された上記1つ以上の進路変更の仕方から、各人の移動負荷と上記自律移動装置の移動負荷との合計の上記トータル移動負荷が最も小さい進路変更の仕方を選択し、上記複数の人のうち、進路変更をする人と進路変更しない人とを決定する対象者決定部と、
上記対象者決定部で決定された情報を基に、上記自律移動装置の移動経路を決定する移動経路決定部と、
上記移動経路決定部で決定された上記移動経路に沿って上記自律移動装置が走行するように、上記自律移動装置を制御する走行制御部として機能させるための自律移動装置用プログラムを提供する。
According to an eighth aspect of the present invention, there is a program for an autonomous mobile device for controlling an autonomous mobile device that moves by autonomously determining a movement route,
Computer
A route change planning unit that generates a route change of each person when the autonomous mobile device and a plurality of people pass each other, and plans one or more ways of changing the route;
An attribute determination unit that determines an attribute relating to the ease of movement of the person;
The movement of the autonomous mobile device based on the position of each person relative to the autonomous mobile device, the speed of each person, and the ease of changing the direction according to the attribute relating to the ease of movement of the human determined by the attribute determining unit A load evaluation unit that calculates and evaluates a total mobile load that is the sum of the load and the mobile load of each person;
Based on the evaluation information in the load evaluation unit, the total of the total load of each person's movement load and the movement load of the autonomous mobile device is determined based on the one or more course change methods planned by the course change planning unit. A method for selecting a course change with the smallest moving load, and a target person determination unit for determining a person who changes the course and a person who does not change the course among the plurality of persons,
Based on the information determined by the subject determination unit, a movement route determination unit that determines a movement route of the autonomous mobile device,
There is provided an autonomous mobile device program for causing a function of the travel control unit to control the autonomous mobile device so that the autonomous mobile device travels along the travel route determined by the travel route determination unit.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1及び図2は、本発明の第1実施形態における自律移動装置1の外観を示す。図1及び図2に示すように、円筒状の自律移動装置(ロボットの一例)1は、その本体部1aの下部に左車輪12aと右車輪12bと前部車輪12cと後部車輪12dがそれぞれ独立して正逆回転可能に配置されて、自律移動可能なロボットとして構成されている。このような自律移動装置1は、環境観測部の一例としてのLRF(Laser Range Finder)センサー2を本体部1aの上部の正面に備えるとともに、距離画像センサー3を本体部1aの上面に備える。さらに、本体1a内には、自律移動装置制御部1Cを備えて、自律移動装置制御部1Cで移動経路を自律的に決定して移動制御する。
(First embodiment)
FIG.1 and FIG.2 shows the external appearance of the autonomous
左車輪12aと右車輪12bとは、それぞれ左右のモータ12aM,12bMに連結されて、自律移動装置制御部1Cの制御の下に左右のモータ12aM,12bMが独立して正逆回転駆動されて、自律移動装置1を通路6を前後に走行させる。左車輪12aと右車輪12bとの回転速度を変化させることにより、自律移動装置1を、前後方向に対する左右方向に曲がることも可能である。
The
LRFセンサー2と距離画像センサー3との詳細は後述する。
Details of the
図3は、第1実施形態における自律移動装置1のブロック図を示す。
FIG. 3 shows a block diagram of the autonomous
自律移動装置1は、自律移動装置制御部1Cとして、自律移動装置情報取得部111と、人検知部(人情報取得部)101と、判断部102と、進路変更計画部103と、負荷評価部104と、対象者決定部105と、移動経路決定部106と、走行制御部107と、属性判断部108と、回避経路計画部109、通常経路計画部112とを備える。自律移動装置1は、これ以外に、環境マップ記憶部110を備えているが、環境マップ記憶部110に格納されている情報を、環境情報取得部110Gで、入出力インターフェース及び通信回線を介して自律移動装置1の外部のデータベースから取得して、環境マップ記憶部110に記憶するようにしてもよい。
The autonomous
自律移動装置情報取得部は111は、自律移動装置1の位置と速度とを取得する。すなわち、自律移動装置情報取得部は111は、人検知部101からの自律移動装置1の自己位置推定情報と、環境マップ記憶部110に記憶された環境マップ51と、左車輪12aと右車輪12bとの左右のモータ12aM,12bMのエンコーダ12aE,12bEからの情報とを基に、自律移動装置1が走行している環境における自律移動装置1の位置及び速度を取得する。
The autonomous mobile device information acquisition unit 111 acquires the position and speed of the autonomous
自律移動装置情報取得部111において、自律移動装置1の速度を取得するために、自律移動装置1が持っているオドメトリ情報を用いる。すなわち、自律移動装置情報取得部111において、左車輪12aと右車輪12bとの左右のモータ12aM,12bMのエンコーダ12aE,12bEからの情報を基に、左車輪12aと右車輪12bとの回転角と回転角速度とを積算することで、移動距離と方向を求める。
In the autonomous mobile device information acquisition unit 111, in order to acquire the speed of the autonomous
環境マップ記憶部110は、自律移動装置1が移動する環境の形状(壁51wの位置等)を含む環境マップ51を予め記録する。この環境マップ51には、自律移動装置1が走行する通路と、自律移動装置1が走行する環境内に存在する障害物とが記憶されている。すなわち、環境マップ記憶部110は、自律移動装置1と人5とが共存しかつ自律移動装置1が移動する場所の環境マップ51を予め格納し、自律移動装置情報取得部111と人検知部101とに環境マップ51のデータを提供する。環境マップ51内の障害物としては、移動障害物(例えば人5)と固定障害物(例えば壁51w)の2種類に分類できるが、固定障害物でありかつ通路6を形成する壁51wの座標が環境マップ51に含まれている。
The environment
図5は、環境マップ51の一例を示す。環境マップ記憶部110に格納するために、環境マップ51においては、例えば、壁51w(51a,51b,51c,51d,51e,51g,51h,51i)のそれぞれのコーナー51fを点P1、P2、P3、P4で示す。壁51a,51b,51c,51d,51e,51g,51h,51iなどのコーナー51fのような目印となる位置の座標を定め、壁51a,51b,51c,51d,51e,51g,51h,51iを2つの点で結ぶ線で表す。例えば、図5では、壁5gをP2とP3を結ぶ線で示す。
FIG. 5 shows an example of the
図6は、上記に示す環境マップにおけるデータベースの例を示す。図6には、点P1、P2、P3、P4のxy座標と、点P2と点P3とを結ぶ線などの情報が記録されている。 FIG. 6 shows an example of the database in the environment map shown above. In FIG. 6, xy coordinates of the points P1, P2, P3, and P4 and information such as a line connecting the points P2 and P3 are recorded.
通常経路計画部112は、自律移動装置1と通路6などに関する情報、すなわち、判断部102と自律移動装置情報取得部111とからの情報を基に、人5が検知されない場合の自律移動装置1の経路を計画する。自律移動装置1の現在位置から予め定められた目的地に向かって経路を計画して、計画した経路情報を走行制御部108に出力する。
The normal
人検知部101は、人5を検知し、人5の情報を取得する。人5が検知されない場合、通常経路計画部112を動作させるための情報を、通常経路計画部112に出力する。一方、人5が検知される場合、判断部102を動作させるための情報を、判断部102に出力する。
The
人検知部101においては、自律移動装置1が走行している環境における人(自律移動装置1とすれ違う人)5の位置と速度とを取得するために、第1実施形態では、図1及び図2のLRFセンサー2からの情報と環境マップ記憶部110とタイマ101Tとからの情報とを用いる。LRFセンサー2の情報を環境マップ記憶部110内の環境マップ51の情報と人検知部101で照合して、絶対座標系54における自律位相装置1の位置を人検知部101で求める(図5を参照)。詳細を下記で説明する。
In the
図7で示すように、自律移動装置1が走行している際に、LRFセンサー2は、所定の時間間隔毎に自律移動装置1の周辺に複数のレーザ線11を照射し、周囲の障害物との距離を計測する。第1実施形態では、LRFセンサー2が一例として270度の計測可能な範囲を持っており、一例として0.25度の間隔でレーザ線11を照射する。各角度におけるレーザ線11は、それぞれ、その角度にある障害物への距離を計測する。すなわち、図7及び図8の参照符号80はレーザ線11が既知障害物(この例では、壁51w)に当たったスポットを示し、参照符号81はレーザ線11が人5に当たったスポットを示す。レーザ線11の照射口からこれらのスポットまでの距離を周囲の障害物との距離としてLRFセンサー2で計測する。この計測結果が環境情報である。図8はLRFセンサー2が取得したデータを示す。
As shown in FIG. 7, when the autonomous
環境観測部の一例としての1つのLRFセンサー2は、タイマ101Tからの情報を基に、自律移動装置1の周辺の環境情報を、予め又は例えば所定時間毎に、観測して、環境マップ記憶部110に記録する。ここで、環境情報とは、自律移動装置1の周辺における、移動障害物(例えば人5)と固定障害物(例えば壁51w)の2種類の情報を含むが、環境マップ51としては、固定障害物(例えば壁51w)のみを含む。尚、環境観測部としては、1つのセンサーだけでもよく、また、計測精度を向上させるために、センサーフュージョンとして2つ以上のセンサーを用いても良い。環境観測部の例としては、LRFセンサー2に限定されるものではなく、ミリ波センサー、超音波センサー、又は、ステレオカメラ、などのセンサーを使用することもできる。
One
図8は、LRFセンサー2が取得したデータを示す。人検知部101は、LRFセンサー2が取得したデータから、自律移動装置1の現在地の周辺における、環境の形状を取得できる。LRFセンサー2で取得した環境の形状を、自律移動装置1が動作する環境の形状として、環境マップ記憶部110に予め記録した環境マップ51と人検知部101で照合する。
FIG. 8 shows data acquired by the
図5は、環境マップ51を示す。環境マップ51における情報をデータベースに格納するために、壁のコーナーのような目印となる所の座標を求める。例えば、図5では点P1、P2、P3、P4で示す。壁を2つの点で結ぶ線で表す。例えば、図5ではP2とP3を結ぶ線で示す。環境マップ51におけるデータベースの例を図6で示す。
FIG. 5 shows the
LRFセンサー2が取得した環境の形状に対して、環境マップ51を平行移動及び回転を人検知部101で繰り返して行い、環境マップ51上で最もマッチングしているとなる所を人検知部101で探す。最もマッチングしているとなる所は、自律移動装置1の走行環境における位置となる。
The
さらに、人検知部101は、LRFセンサー2からの情報を基に、自律移動装置1の周辺の人5を検知し、人5の位置、速度、及び進行方向を取得する。第1実施形態では、人検知部101に入力される情報源として、環境観測部の一例として図1及び図2のLRFセンサー2を用いる。尚、人検知部101に対する情報源としての環境観測部としては、1つのセンサーだけでもよく、また、計測精度を向上させるためにセンサーフュージョンとして2つ以上のセンサーを用いても良い。尚、この環境観測部人は、他に、距離画像センサー、ミリ波センサー、超音波センサー、又は、ステレオカメラ、などのセンサーを用いることも可能である。
Furthermore, the
図1及び図2のLRFセンサー2を用いた人検知部101による人5の検知方法を説明する。
A method for detecting the
LRFセンサー2で取得した情報を基に、自律移動装置1が走行している環境における自律移動装置1の走行位置を人検知部101で上記したように推定する。この推定情報は、人検知部101から自律移動装置情報取得部111に出力される。人検知部101で自律移動装置1の位置を推定する際、複数のレーザ線11から、一部が環境マップ51と合わない距離データが発生する。
Based on the information acquired by the
図7で示すように、人5に当たったレーザ線11があり、図8に示すように環境マップ51にはない未知障害物の点群81として現れる。自律移動装置1の走行に伴って、その未知障害物の点群81が、絶対座標系54において常に同じ位置にある否かを人検知部101で判断する。
As shown in FIG. 7, there is a
未知障害物の点群81が常に同じ位置にある場合には固定障害物であると人検知部101で判断し、そうでなければ未知障害物の点群81が移動障害物であると人検知部101で判断する。移動障害物と判断したのち、その移動障害物が人5か否かを人検知部101で判断するには、移動障害物の幅を考慮する。LRFセンサー2の距離データから、移動障害物の幅を人検知部101で推定する。環境マップ記憶部110には、一例として、正面から見た車椅子利用者5bの幅が約80cmであり、側面から見た健常者5aの幅が約30cmである情報が記憶されているとする。すると、この記憶されている情報と、LRFセンサー2で検知された移動障害物とを人検知部101で参照することにより、30〜80cmの幅を持ったものを人5と人検知部101で推定(判断)する。
When the
人5が人検知部101で検知されたら、人5の位置、速度、及び、進行方向を人5の情報として人検知部101で取得できる。自律移動装置1の自己位置及びLRFセンサー2で計測された人5との距離から、人5の位置が人検知部101で推定される。人5の位置を時間微分したものを人5の速度として人検知部101で求める。人5の速度におけるベクトルを人5の進行方向として人検知部101で取得する。
When the
属性判断部108は、人検知部101からの人5の位置などの情報と距離画像センサー3からの情報とを基に、人5の移動能力(人5の移動時における動き易さ)に基づく属性(すなわち、人の移動しやすさに関する属性)を判断する。移動能力に基づく属性(人移動属性)は、人5の移動方向(進行方向)ごとの動き易さの違いによる属性(人5の方向転換に関する情報)である。例えば、移動能力に基づく属性(人移動属性)としては、全方向にすぐに移動可能な健常者5a、及び、方向転換がやり難く時間がかかる車椅子利用者5bなどがある。他に、人5の移動属性としては、例えば、松葉杖利用者、点滴器具を伴って歩行する人、歩行補助器具利用者、手押し型のカートを動かしながら歩く作業者、などがある。図9は、人5の移動能力に基づく属性の例を示す。
Based on the information such as the position of the
第1実施形態では、属性判断部108の人移動属性取得部の一例として距離画像センサー3を用いる。例えば、非特許文献2に記載された方法を用いて、検知された人が健常者か、車椅子利用者かなどを属性判断部108で判断する。非特許文献2では、距離画像センサー3で得られた距離画像から特徴量(例えば、人の領域の大きさ、人の最も高い点、重心、外接直方体など)を属性判断部108で抽出し、サポートベクターマシン(SVM) を用いて人の姿勢分類を属性判断部108で行う。
In the first embodiment, the
尚、属性判断部108は、他に、ステレオカメラを用いることも可能である。
The
判断部102は、自律移動装置1が安全措置を取る必要があるか否かを判断し、安全措置を取る必要がなければ、人検知部101と自律移動装置情報取得部111とからの情報を基に複数の人5とすれ違うための自律移動装置1の回避経路の有無を判断する。
The
自律移動装置1が安全措置を取る必要があるか否かを判断するには、LRFセンサー2で検出しかつ人検知部101を介して入手した自律移動装置1と人5との距離を見る。判断部102は自律移動装置1と人5との距離が、ある閾値Rstop以下であると判断すれば、判断部102は、自律移動装置が安全措置を取る必要があると判断する。自律移動装置1が取る安全措置は、例えば、自律移動装置1が緊急停止したり、自律移動装置1が一定の距離まで人に対して後退したりすることを意味する。一例として、人5の半径が0.3mであり、0.2mの安全距離を持たせるとするとき、第1実施形態では、閾値Rstopを0.8mとする。
In order to determine whether the autonomous
判断部102は、自律移動装置1と人5との距離が、ある閾値Rstop以下ではないと判断すれば、自律移動装置1が安全措置を取る必要がないことを意味しており、判断部102は、回避経路有無の判断を行う。この場合の回避経路有無の判断方法として、まず、人5及び自律移動装置1が等速直線運動を維持すると仮定する。回避経路の探索を時空間の3次元空間に設定し、人5及び自律移動装置1を移動方向を含めて斜め円柱として表現する。そして、自律移動装置1の安全領域を含めた円柱の直径と、人5の安全領域を含めた円柱の直径と、環境マップ記憶部110に記憶された通路幅とに基づいて、自律移動装置1の通過用の幅の有無を算出して、自律移動装置1の回避経路の有無を判断する(非特許文献1参照)。判断部102で回避経路が有ると判断された場合、判断部102から回避経路計画部109に、自律移動装置1と人5と通路6などに関する情報、すなわち、判断部102と属性判断部108と自律移動装置情報取得部111とからの情報を出力する。判断部102で回避経路が無いと判断された場合、判断部102から進路変更計画部103に、自律移動装置1と人5と通路6などに関する情報、すなわち、判断部102と属性判断部108と自律移動装置情報取得部111とからの情報を出力する。
If the
回避経路計画部109は、判断部102で回避経路が有ると判断された場合、判断部102からの情報を基に、自律移動装置1の通過用の幅が確保できる経路に沿って自律移動装置1の回避経路を計画する(非特許文献1参照)。回避経路計画部109で計画された回避経路は、走行制御部107に出力される。
The avoidance
進路変更計画部103は、判断部102で回避経路が無いと判断された場合、判断部102と属性判断部108と自律移動装置情報取得部111とからの情報を基に、複数の人5(5a,5b,・・・)のそれぞれに対して人5の進路変更を生成し、1つ以上の進路変更の仕方を計画する。各進路変更の仕方において、各人5の位置、速度、及び、属性に基づいて、その進路変更の仕方における自律移動装置1と各人5とのそれぞれの経路を進路変更計画部103で計画する。
When the
図10は、進路変更計画部103における進路変更計画動作の処理フローを示す。
FIG. 10 shows a process flow of the course change planning operation in the course
図11A及び図11Bは、両側の壁51w1,51w2で挟まれた通路6において、自律移動装置1が2人の人5a,5bと遭遇するシーンを示す。一人目、二人目の人5a,5bをそれぞれ第1人5a、第2人5bと呼ぶ。第1人5aは健常者であり、第2人5bは車椅子利用者である。図10で示す進路変更計画部103の処理フローを、図11A及び図11Bで示すシーンを用いて具体的に説明する。
11A and 11B show a scene in which the autonomous
まず、各人5a,5bの進路パターンを進路変更計画部103で用意する(ステップS301)。
First, a course pattern of each
具体的には、進路変更計画部103においては、人5の進路パターンを以下の3つに分類する。
Specifically, the course
・進路変更しない(Sパターン)。 -The course is not changed (S pattern).
・右へ進路変更する(Rパターン)。 ・ Change the course to the right (R pattern).
・左へ進路変更する(Lパターン)。 -Change the course to the left (L pattern).
人5は右へ進路変更する際に、自律移動装置1の右側へ進路変更する。同様に、人5は左へ進路変更する際に、自律移動装置1の左側へ進路変更する。
When the
3つの進路パターンにおいて、環境制限と、すれ違うための条件とによって、不可能な進路パターンを省く。 In the three route patterns, the impossible route patterns are omitted depending on the environmental restrictions and the conditions for passing each other.
ここで、環境制限とは、人5が走行している環境における通路6の壁51wのような、移動を制限する物体である。図12Aは、環境制限によって不可能な人5の進路パターンを省く例を示す。図12Aでは、人5aが右側の壁51w1に沿って走行しているため、Rパターンが移動不可能となり、その人5aが取りうる進路パターンから省く。
Here, the environment restriction is an object that restricts movement, such as the
すれ違うための条件とは、人5がある進路パターンを取る際に自律移動装置1が通過できる否かにおける条件である。図12Bは、すれ違うための条件によって不可能な人5の進路パターンを省く例を示す。図12Bでは、人5が通路6の真中を走行する。人5がSパターンを通る場合、自律移動装置1が通過できないため、その人5が取りうる進路パターンから省く。
The condition for passing is a condition regarding whether or not the autonomous
進路変更計画部103において、ステップS301の処理を、図11A及び図11Bで示すシーンに適用する。
In the course
図13Aは、ステップS301の処理を第1人5aに対して進路変更計画部103で適用したときに、進路変更計画部103で生成された第1人5aの進路パターンを示す。第1人5aが右側の壁51w1に沿って走行しているため、第1人5aが取りうる進路パターンとして、LパターンとSパターンとの2つである。
FIG. 13A shows the course pattern of the
図13Bは、ステップS301の処理を第2人5bに対して進路変更計画部103で適用したときに、進路変更計画部103で生成された第2人5bの進路パターンを示す。第1人5aが左側の壁51w2に沿って走行しているため、第2人5bが取りうる進路パターンとして、RパターンとSパターンとの2つである。
FIG. 13B shows the course pattern of the
各人5a,5bに対して進路パターンを進路変更計画部103で用意した後、すべての人5a,5bのパターンの組み合わせを進路変更計画部103で生成する(ステップS302)。
After preparing a course pattern for each
図14A,図14B,図14Cは、ステップS302の処理を図11A及び図11Bで示すシーンに適用したときを示す。進路変更計画部103で、第1人5aと第2人5bにおける進路パターンの組み合わせC1〜C4が、4つ生成される。
FIG. 14A, FIG. 14B, and FIG. 14C show the case where the process of step S302 is applied to the scene shown in FIG. 11A and FIG. 11B. The route
ここで、進路変更計画部103において、自律移動装置1の回避経路が見つからない組み合わせを省く。回避経路が見つかるか否かを進路変更計画部103で判断するために、自律移動装置1が通過するための空きスペースという概念を進路変更計画部103で用いる。その概念を下記に説明する。
Here, the route
各エージェント(自律移動装置1又は人5)は、通路6を走行する際に、壁51wに対して、ある安全な距離を置いて走行する。各エージェント1,5は、他のエージェント5,1とすれ違う際にも、他のエージェント5,1に対して、ある安全な距離を置いて走行する。壁51wに対する最小の安全距離及び他のエージェント5,1に対する最小の安全距離を、それぞれ、δwall、δbetween_agentとする。二次元的に円で近似した場合の自律移動装置1の半径と人5の半径とをそれぞれRr、Rhとする。自律移動装置1が通過するために、最低限必要な空きスペースdr_minを下記式(1)で定義できる。
Each agent (autonomous
第1実施形態では、一例として、最小の安全距離δwall、δbetween_agent、半径Rr、Rhをそれぞれ0.1m、0.2m、0.3m、0.3mとする。そのため、最低限必要な空きスペースdr_minが0.9mとなる。 In the first embodiment, as an example, the minimum safe distances δ wall , δ between_agent , and radii R r and R h are 0.1 m, 0.2 m, 0.3 m, and 0.3 m, respectively. Therefore, the minimum required free space dr_min is 0.9 m.
人5が各進路パターンを取る際に生じる空きスペースを説明する。通路6の幅をD、左壁51w2と右壁51w1のx座標をそれぞれxleftwall、xrightwallとする。xh(t0)、xh(t)はそれぞれ人5の現在位置におけるx座標、取った進路パターンによって人5が存在する可能性のある位置におけるx座標とする。第1実施形態では、一例として、左壁51w2と右壁51w1のx座標xleftwall、xrightwallは−0.90m、0.90mとする。図11A及び図11Bで示すシーンにおいて、図11Bの表で示す第1人5a、第2人5bの位置を第1人5a及び第2人5bの現在位置xh1(t0)、xh2(t0)となる。
An empty space generated when the
図15Aは、人5がSパターンを取る際に生じる空きスペースを示す。人5が進路変更しないため、取った進路パターンによって人5が存在する可能性のある位置におけるx座標xh(t)を下記式(2)のようになる。
FIG. 15A shows an empty space that occurs when the
x座標xh(t)によって生じる最大の空きスペースdh_maxが下記式(3)のようになる。 The maximum empty space d h_max generated by the x coordinate x h (t) is expressed by the following equation (3).
図15Bは、人5がRパターンを取る際に生じる空きスペースを示す。人5が自律移動装置1の右側へ進路変更するため、自律移動装置1が左壁51w2に沿って走行する場合を仮定し、x座標xh(t)を下記式(4)のようになる。
FIG. 15B shows the empty space that occurs when the
x座標xh(t)によって生じる人5の左側に空いているスペースdhが下記式(5)のようになる。
A space d h vacant on the left side of the
上記式(6)を下記式(7)に書き換えることができる。 The above equation (6) can be rewritten as the following equation (7).
最大の空きスペースdh_maxが下記式(8)のようになる。 The maximum vacant space dh_max is expressed by the following formula (8).
図15Cは、人5がLパターンを取る際に生じる空きスペースを示す。人5が自律移動装置1の左側へ進路変更するため、自律移動装置1が右壁51w1に沿って走行する場合を仮定し、x座標xh(t)を下記式(9)のようになる。
FIG. 15C shows the empty space that occurs when the
x座標xh(t)によって人5の右側に空いているスペースdhが下記式(10)のようになる。
A space d h vacant on the right side of the
上記式(10)を下記式(11)に書き換えることができる。 The above equation (10) can be rewritten as the following equation (11).
最大の空きスペースdh_maxが下記式(12)のようになる。 The maximum vacant space dh_max is expressed by the following equation (12).
複数の人5におけるパターンの組み合わせに対して、最大の空きスペースdh_max進路変更計画部103で計算し、下記式(13)を満たすか否かを進路変更計画部103で検証する。
The maximum free space dh_max route
上記式(13)を満たす場合、進路変更計画部103において、自律移動装置1が通過するための空きスペースがあり、回避経路が見つかることを意味する。そうでなければ、回避経路が見つからないと進路変更計画部103で判断する。
When the above formula (13) is satisfied, it means that the route
進路変更計画部103において、図14A,図14B,図14Cで示す各組み合わせに対する回避経路有無の判断仕方を説明する。図14B及び図14Cは、それぞれ、進路パターンの組み合わせC1及びC4の例を示す図である。
A method of determining whether there is an avoidance route for each combination shown in FIGS. 14A, 14B, and 14C in the route
図16Aは、進路変更計画部103での組み合わせC1における判断仕方を示す。第1人5aがSパターン、第2人5bがSパターンのため、左壁51w2と、第1人5aと、第2人5bと、右壁51w1との間に、3つの空きスペースdh1、dh2、dh3が発生する。ここで、一例として、第1人5aと第2人5bの半径を0.3mとすると、図11A及び図11Bで示すシーンにおいて、空きスペースdh1、dh2、dh3はそれぞれ0.15m、0.30m、0.15mとなる。よって、最大の空きスペースdh_maxは0.30mとなる。最大の空きスペースdh_maxが最低限必要な空きスペースdr_minより小さいため、組み合わせC1では回避経路が見つからないと進路変更計画部103で判断する。
FIG. 16A shows how to determine the combination C <b> 1 in the course
図16Bと図16Cは、組み合わせC2における判断仕方を示す。第2人5bがRパターンであり、図16Bで示す範囲xh2(t)はRパターンによって第2人5bが存在する可能性のある位置におけるx座標を表す。図16Cは、最大空きスペースdh_maxが発生する場合を示す。図11A及び図11Bで示すシーンにおいて、最大の空きスペースdh_maxは1.05mとなる。最大の空きスペースdh_maxが最低限必要な空きスペースdr_minより大きいため、組み合わせC2では回避経路が見つかると進路変更計画部103で判断する。
FIG. 16B and FIG. 16C show the determination method in the combination C2. The
図16Dと図16Eは、組み合わせC3における判断仕方を示す。第1人5aがLパターンであり、図16Dで示す範囲xh1(t)はLパターンによって第1人5aが存在する可能性のある位置におけるx座標を表す。図16Eは、最大空きスペースdh_maxが発生する場合を示す。図11A及び図11Bで示すシーンにおいて、最大の空きスペースdh_maxは1.05mとなる。最大の空きスペースdh_maxが最低限必要な空きスペースdr_minより大きいため、組み合わせC3では回避経路が見つかると進路変更計画部103で判断する。
FIG. 16D and FIG. 16E show the determination method in the combination C3. The
図16Fと図16Gは、組み合わせC4における判断仕方を示す。第1人5a、第2人5bがそれぞれLパターン、Rパターンであり、図16Fで示す範囲xh1(t)、xh2(t)はそれぞれのパターンによって第1人5a、第2人5bが存在する可能性のある位置におけるx座標を表す。図16Gは、最大空きスペースdh_maxが発生する場合を示す。図11A及び図11Bで示すシーンにおいて、最大の空きスペースdh_maxは0.40mとなる。最大の空きスペースdh_maxが最低限必要な空きスペースdr_minより小さいため、組み合わせC4では回避経路が見つからないと進路変更計画部103で判断する。
FIG. 16F and FIG. 16G show the determination method in the combination C4. The
進路変更計画部103において、上記の判断に基づいて、組み合わせC1とC4を省き、組み合わせC2とC3を残す。
The course
次に、各組み合わせにおける自律移動装置1と各人5a,5bの経路を進路変更計画部103で生成する(ステップS303)。ステップS303の処理は、進路変更計画部103で、非特許文献1に記載された斜め円柱の概念を用いて、ここでの処理をさらに2つに分割する(図17のステップS401とステップS402とを参照)。
Next, the route
まず、進路変更しない人(Sパターン)の斜め円柱に対して自律移動装置1の経路を進路変更計画部103で生成する(ステップS401)。
First, the route
次いで、自律移動装置1の斜め円柱に対して進路変更する人(Lパターン、Rパターン)の経路を進路変更計画部103で生成する(ステップS402)。
Next, a route of the person (L pattern, R pattern) whose course is changed with respect to the oblique cylinder of the autonomous
ステップS303の処理を一定時間間隔INTAごとに進路変更計画部103で行い、一定時間間隔INTAごとの自律移動装置1と各人5a,5bの位置を進路変更計画部103で求める(図18を参照)。第1実施形態では、一定時間間隔INTAを0.2sとする。
Performs the process of step S303 to a
ステップS303で人5a,5bの経路を生成する際に、人5a,5bが方向転換にかかる時間も考慮される。方向転換にかかる時間が人の移動属性ごとに異なるため、属性判断部108で得られた各人5a,5bの属性に基づいて、属性ごとの方向転換を進路変更計画部103で再現し、人の経路を進路変更計画部103で計画する。
When the routes of the
属性ごとの方向転換にかかる時間の特性を進路変更計画部103で調べるために、図19Aで示す実験を予め行った。被験者は、健常者と車椅子利用者との2種類である。図19Aで示すA点に向かってまっすぐに走行するように、被験者に歩いてもらい、A点に到達した時点で3種類の角度(0度、45度、90度)で方向転換してもらい、A点から2m先の点(B1、B2、B3)まで歩いてもらった。各角度に対し、健常者にも車椅子利用者にもそれぞれ10回の実験を行った(合計60回)。このとき、A点からB1、B2、B3点までの走行時間を計測した。そして、角度0度(方向転換しない)の場合と角度(45度、90度)で方向転換した場合との差分を、方向転換による遅延時間とする。
An experiment shown in FIG. 19A was performed in advance in order to examine the characteristics of time required for the direction change for each attribute by the course
図19Bは、被験者における実験結果を示す。図19Bから、下記式(14)の関係式が得られた。 FIG. 19B shows the experimental results in the subject. From FIG. 19B, the following relational expression (14) was obtained.
ここで、Δθは方向転換角度であり、Δτは方向転換角度Δθの方向転換を行うための時間である。上記式(14)を書き換えると、下記式(15)のようになる。 Here, Δθ is a direction change angle, and Δτ is a time for changing the direction of the direction change angle Δθ. When the above equation (14) is rewritten, the following equation (15) is obtained.
ここで、Khealthyは健常者特有の方向転換による遅延時間を表す。 Here, K health represents a delay time due to a direction change unique to a healthy person.
同様に、図19Cは、車椅子利用者における実験結果を示す。図19Cから、下記式(16)の関係式が得られた。 Similarly, FIG. 19C shows the experimental results for wheelchair users. From FIG. 19C, the following relational expression (16) was obtained.
ここで、Δθは方向転換角度であり、Δτは方向転換角度Δθの方向転換を行うための時間である。上記式(16)を書き換えると、下記式(17)のようになる。 Here, Δθ is a direction change angle, and Δτ is a time for changing the direction of the direction change angle Δθ. When the above equation (16) is rewritten, the following equation (17) is obtained.
ここで、Kwheelchairは車椅子利用者特有の方向転換による遅延時間を表す。 Here, K wheelchair represents a delay time due to a direction change unique to a wheelchair user.
健常者の遅延時間Khealthyと車椅子利用者の遅延時間Kwheelchairを進路変更計画部103で比較すると、車椅子利用者における方向転転換による遅延時間が、健常者における方向転転換による遅延時間よりも大きいことが分かる。この方向転換による遅延時間は、属性ごとの方向転換しやすさを表す。
Comparing the delay time K wheelchair of the delay time of the healthy subject K healthy and wheelchair users in
尚、同じ一つの人の属性においても、人検知部101で検知された人5の速度に基づいて人5の方向転換しやすさが変わることがある。例えば、健常者において、走行速度が速ければ速いほど、方向転換しにくくなるため、方向転換による遅延時間が大きくなる。図19Bは、平均走行速度がおおよそ0.9m/sの健常者における方向転換遅延時間を示す。図19Dは、平均走行速度がおおよそ2.2m/sの健常者における方向転換遅延時間を示す。図19Dで示すように、健常者特有の方向転換による遅延時間が0.0057[s/deg]になる。
Note that even in the same attribute of one person, the ease of changing the direction of the
図17で示す処理を図11A及び図11Bで示すシーンに適用する。例えば、第1人5a(健常者)が進路変更する人とし、第2人5b(車椅子利用者)が進路変更しない人とする場合を考える。
The process shown in FIG. 17 is applied to the scene shown in FIGS. 11A and 11B. For example, consider a case where the
図20Aは、進路変更計画部103でステップS401の処理を行ったときを示す。進路変更しない人(第2人5b)の斜め円柱に対して、一定時間間隔INTA秒後の自律移動装置1の位置を進路変更計画部103で求める。同時に、一定時間間隔INTA秒後の進路変更しない人(第2人5b)の位置を進路変更計画部103で求める。
FIG. 20A shows a time when the course
図20Bは、進路変更計画部103でステップS402の処理を行ったときを示す。自律移動装置1の斜め円柱に対して、一定時間間隔INTA秒後の進路変更する人(第1人5a)の位置を進路変更計画部103で求める。自律移動装置1の斜め円柱について、その時点の自律移動装置1の位置と自律移動装置1のゴール(障害物がない場合に自律移動装置1が直進して向かう目的地)との間で、斜め円柱を進路変更計画部103で生成する。
FIG. 20B shows a time when the course
一定時間間隔INTA秒後の進路変更する人5aの位置を求める際に、属性ごとの特有の方向転換による遅延時間を用いて、進路変更における角度で方向転換するための時間を進路変更計画部103で求める。進路変更計画部103においては、進路変更における角度で方向転換するための時間が一定時間間隔INTA以上であれば、一定時間間隔INTA秒後の進路変更する人5aの位置が現在の位置のままで、姿勢のみ更新される。
When determining the position of the
その場合、進路変更する人5aは、方向転換を行っている最中であることを意味する。進路変更における角度で方向転換するための時間が一定時間間隔INTA以内であれば、方向転換が完了し、一定時間間隔INTAから進路変更における角度で方向転換するための時間を差し引いた時間で、進路変更する人5aが進行する。
In that case, it means that the
その残り時間における進路変更する人5aの進行で、進路変更計画部103では、一定時間間隔INTA秒後の位置が更新される。
With the progress of the
ステップS303の処理において、進路変更する人5aが自律移動装置1とすれ違った時点で、進路変更する人5aの元の経路に戻るように、進路変更する人5aの経路を折り返す。図21は、進路変更する人5aの折り返し方を示す。図21の点Aは、人5aが進路変更を始めるときの座標位置であり、図21の点Bは人5aが自律移動装置1とすれ違ったときの座標位置である。vhは人の速度を表す。vhの方向は人5aの進路変更前の元の方向であり、ABのベクトルをその方向に射影したときの値hを下記式(18)で求める。ここで、角度αは、人5aの元の方向とABのベクトルの方向とのなす角度である。
In the process of step S303, when the
図21の点Cは折り返しの目的地の座標位置であり、下記式(19)で計算する。 Point C in FIG. 21 is the coordinate position of the destination of the return, and is calculated by the following equation (19).
尚、ステップS303の処理において、進路変更した人5aが進路変更しない人5bの前に来て、そのときの相対距離が、ある閾値Rstop以内であれば、進路変更しない人5bを一定時間間隔INTA秒停止させる。一例として、人5の半径が0.3mであり、0.2mの安全距離を持たせるとし、第1実施形態では、閾値Rstopを0.8mとする。
In the process of step S303, if the
図11A及び図11Bで示すシーンに対して、一定時間間隔INTA秒ごとに図17で示す処理を行った結果を図22Aで示す。図22Aは、図14Aで示す組み合わせC3における計画された経路となる。一方、図14Aで示す組み合わせC2における計画された経路は、図22Bで示す。 FIG. 22A shows a result of performing the processing shown in FIG. 17 for each constant time interval INT A seconds on the scene shown in FIGS. 11A and 11B. FIG. 22A is a planned route in the combination C3 shown in FIG. 14A. On the other hand, the planned route in the combination C2 shown in FIG. 14A is shown in FIG. 22B.
負荷評価部104は、各進路変更の仕方において、自律移動装置1に対する各人5の位置と各人5の速度と、人の属性による方向転換しやすさ(人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさ)とに基づいて、自律移動装置1の移動負荷と各人5の移動負荷とを評価する。各進路変更の仕方は、進路変更計画部103で計画された情報を使用する。各人5の位置と各人5の速度とは、人検知部101で取得しかつ判断部102及び進路変更計画部103を介して入力された情報を使用する。人の属性による方向転換しやすさは、属性判断部108で取得しかつ進路変更計画部103を介して入力された情報を使用する。負荷評価部104は、で評価するとき、一例として、自律移動装置1の移動負荷と各人5の移動負荷との合計であるトータル移動負荷で評価する。第1実施形態では、一例として、移動負荷の指標として、遅延時間を用いる。尚、移動負荷の指標として、自律移動装置1が複数の人5とすれ違うときの進路変更する人5の数、等の他の指標を用いても良い。
The
図35は、進路変更する人5の数を指標として用いた場合の例を示す。ここでは、すべての人が健常者であるとする。自律移動装置1が左側に移動する場合、1人目の人5cを進路変更させる。それに対して、自律移動装置1が右側に移動する場合、2人目の人5dと3人目の人5eを進路変更させる。このように、進路変更をする人5の数が増えれば、人5の移動負荷は増える傾向があるため、すべての人5が同一の属性であれば、簡易に移動負荷を計算するには、進路変更する人5の数を用いても良い。
FIG. 35 shows an example in which the number of
負荷評価部104では、進路変更する人5aにおいて、進路変更を始めてから、折り返して元の経路に戻るまでの遅延時間を下記式(20)のように計算する。
The
ここで、ΔT、ΔTA、ΔTBは、それぞれ、進路変更する人5aの遅延時間、方向転換による遅延時間、進路変更後の経路の移動時間増加分を表す(図23を参照)。
Here, ΔT, ΔT A , and ΔT B represent the delay time of the
負荷評価部104において、方向転換による遅延時間ΔTAは下記式(21)で求める。
In the
ここで、Mは進路変更する人5aが方向転換を行った回数であり、τjはj回目における方向転換による遅延時間である(ただし、jは正の整数。)。
Here, M is the number of times the
進路変更後の経路の移動時間増加分ΔTBは、人5bが進路変更した場合の移動時間と人5bが進路変更しない場合の移動時間との差を表し、下記式(22)で求める。 Moving time increment [Delta] T B of the path taken after the course change, represents the difference between the moving time when moving time and human 5b when the human 5b is diverted is not diverted, determined by the following equation (22).
ここで、t0は人5aが進路変更し始めた時刻である。t1‘は方向転換による遅延時間を考慮しない場合の、人5aが元の経路に戻った時刻である。t1は人5aが経路に戻った位置に対して、人5aが進路変更しない場合のその位置に到達する時刻である。
Here, t 0 is the time when
すべての人5の遅延時間と自律移動装置1との遅延時間を下記式(23)のように合計し、人5と自律移動装置1との合計であるトータル移動負荷とする。
The delay time of all the
図14Aで示す進路変更の仕方(進路パターンの組み合わせ)C2とC3とにおける移動負荷(遅延時間として)を図24で示す。進路変更の仕方(進路パターンの組み合わせ)C2の方が、進路変更の仕方(進路パターンの組み合わせ)C3に比べて、移動負荷が高いことが分かる。これは、自律移動装置1が、方向転換しにくい車椅子利用者を進路変更させるためであり、人5の遅延時間と自律移動装置1の遅延時間との合計であるトータル遅延時間が大きくなる。
FIG. 24 shows the movement load (as delay time) in the course changing method (combination of course patterns) C2 and C3 shown in FIG. 14A. It can be seen that the way of changing routes (combination of route patterns) C2 has a higher movement load than the way of changing routes (combination of route patterns) C3. This is because the autonomous
図11A及び図11Bで示すケースでは、健常者が車椅子利用者より手前(自律移動装置1に近い側)にいるが、健常者を方向転換させた方が、人(健常者と椅子利用者)5の移動負荷と自律移動装置1の移動負荷との合計であるトータル移動負荷が小さくなる。
In the case shown in FIG. 11A and FIG. 11B, the healthy person is in front of the wheelchair user (side closer to the autonomous mobile device 1), but the person who changed the direction of the healthy person (the healthy person and the chair user) The total movement load that is the sum of the movement load of 5 and the movement load of the autonomous
しかしながら、方向転換しにくい人を常に優先すれば、トータル移動負荷が小さくなるとは限らない。そのようなケースとして、図25A及び図25Bの例を示す。ここで、第1人5aが健常者(特有の方向転換による遅延時間のパラメータK=0.0054[s/deg])であり、第2人5bが健常者より方向転換しにくい人(特有の方向転換による遅延時間のパラメータK=0.0120[s/deg])である。このケースでも、健常者(第1人5a)が、方向転換しにくい人(第2人5b)より手前(自律移動装置1に近い側)にいる。しかし、図25A及び図25Bでは、図11A及び図11Bで示すケースよりも、第1人5aと第2人5bとの両方が、既に、自律移動装置1の近くにいる。
However, if priority is given to those who are difficult to change direction, the total movement load is not necessarily reduced. As such a case, the example of FIG. 25A and FIG. 25B is shown. Here, the
図26Aと図26Bとは、それぞれの進路変更の仕方における生成された経路であり、図27はそれぞれに対応する遅延時間を示す。 FIG. 26A and FIG. 26B are generated routes in the respective route changing methods, and FIG. 27 shows delay times corresponding to the respective routes.
図26Aで示す第1進路変更の仕方では、第1人5aを大きく方向転換させている。すなわち、第1人5aを、まず、第1人5aから見て右方向に大きく方向転換し、自律移動装置1を回避したのち、左方向に大きく方向転換している。その結果、第1人5aが第2人5bの進行を防ぎ、第2人5bには、大きな遅延時間(1.4000s)が発生する。
In the first course changing method shown in FIG. 26A, the direction of the
一方、図26Bで示す第2進路変更の仕方では、自律移動装置1から見て、より奥にいる(自律移動装置1から、より離れた位置にいる)第2人5bを方向転換させている。すなわち、第2人5bを、まず、第2人5bから見て左方向に大きく方向転換し、自律移動装置1を回避したのち、右方向に大きく方向転換している。その結果、第1人5aの遅延時間が発生せず、トータル遅延時間が、第1進路変更の仕方よりも、第2進路変更の仕方が小さくなる。第2人5bの方が、第1人5aよりも方向転換しにくいにも関わらず、第2人5bを進路変更させた方が、第1人5aを進路変更する場合よりも、トータル移動負荷が小さい。
On the other hand, in the method of changing the second route shown in FIG. 26B, the
対象者決定部105は、負荷評価部104での評価結果に基づき、進路変更計画部103で計画されたすべての進路変更の仕方の中から、トータル移動負荷が最も小さいものを選択する。対象者決定部105で選択された進路変更の仕方から、進路変更する人と進路変更しない人とが対象者決定部105で決定される。例えば、図11A及び図11Bに示すシーンにおいては、図24で示す評価の結果から、進路変更の仕方(進路パターンの組み合わせ)C3が対象者決定部105で選択される。よって、第1人5a(健常者)を進路変更する人と対象者決定部105で決定するとともに、第2人5b(車椅子利用者)を進路変更しない人と対象者決定部105で決定する。
The
移動経路決定部106は、対象者決定部105で決定された情報、すなわち、対象者決定部105で選択された進路変更の仕方に基づいて、自律移動装置1の経路を決定する。移動経路決定部106で決定された経路は、走行制御部107に出力される。
The movement
走行制御部107は、移動経路決定部106又は回避経路計画部109で決定又は計画された経路上に沿って自律移動装置1が走行するように、自律移動装置1の左右のモータ12aM,12bMをそれぞれ制御する。
The
図4は、第1実施形態にかかる自律移動装置1の動作の処理フローを示す。
FIG. 4 shows a processing flow of the operation of the autonomous
まず、LRFセンサー2からの情報と環境マップ記憶部110とタイマ101Tとからの情報とを用いて、自律移動装置1が走行する通路6内の人5を人検知部101で検知する(ステップS210)。
First, using the information from the
次いで、人検知部101で検知した情報を基に、人検知部101で、人がいるか否かを判断する(ステップS211)。通路6内に人5がいないと人検知部101で判断された場合、通常経路計画部112で自律移動装置1の通常経路を計画する(ステップS213)。ステップS213で通常経路を通常経路計画部112で計画したのち、ステップS208に進む。一方、ステップS211で通路6内に複数の人5がいると人検知部101で検知した場合、各人5の位置と速度との情報を人検知部101で取得する(ステップS201)。
Next, based on the information detected by the
次いで、人検知部101で検知した情報と距離画像センサー3からの情報とを基に、人検知部101で検知された各人5の移動属性(移動能力に基づく属性)を属性判断部108で判断する(ステップS202)。
Next, based on the information detected by the
次いで、判断部102で、自律移動装置1が人5に対して安全措置を取る必要があるか否かを判断する(ステップS212)。
Next, the
ステップS212で安全措置を取る必要があると判断部102で判断された場合、安全措置の一例として、自律移動装置1が緊急停止したり、又は、一定の距離まで後退したりするように、走行制御部107に指示を出すための信号を生成する(ステップS214)。ステップS214で安全措置のための信号を生成したのち、ステップS208に進む。
When the
ステップS212で安全措置を取る必要がないと判断部102で判断された場合、人検知部101と自律移動装置情報取得部111とからの情報を基に、自律移動装置1の回避経路の有無を判断部102で判断する(ステップS203)。すなわち、判断部102では、まず、自律移動装置情報取得部111からの情報を基に算出した自律移動装置1の安全領域を含めた円柱の直径と、人検知部101で検知した人5の安全領域を含めた円柱の直径とを求める。その後、判断部102では、人検知部101で検知した複数の人5とのすれ違いにおいて、自律移動装置1の安全領域を含めた円柱の直径と、人5の安全領域を含めた円柱の直径と、環境マップ記憶部110に記憶された通路幅とを用いて、自律移動装置1の通過用の幅の有無を算出して、自律移動装置1の回避経路の有無を判断部102で判断する。
If the
ステップS203において自律移動装置1の回避経路が有ると判断部102で判断した場合、判断部102からの情報を基に、自律移動装置1の通過用の幅が確保できる経路に沿って自律移動装置1の回避経路を回避経路計画部109で計画する(ステップS209)。その後、ステップS208に進む。
When the
ステップS203において自律移動装置1の回避経路が無いと判断部102で判断した場合、判断部102と属性判断部108と自律移動装置情報取得部111とからの情報を基に、進路変更計画部103で、複数の人5における人5の進路変更の組み合わせを列挙し、計画する(ステップS204)。
When the
次いで、進路変更計画部103からの情報を基に、属性判断部108で取得した各人5の属性と、人検知部101で取得した各人5の位置及び速度に基づいて、進路変更計画部103で計画された各進路変更の組み合わせに対して、各人5の進路変更における移動負荷と自律移動装置1の移動負荷とを合計して、トータル移動負荷として負荷評価部104で評価する(ステップS205)。
Next, based on the information from the course
次いで、負荷評価部104での評価結果に基づき、トータル移動負荷が最も小さい組み合わせを対象者決定部105で選択し、進路変更する人と進路変更しない人とを対象者決定部105で決定する(ステップS206)。
Next, based on the evaluation result in the
次いで、対象者決定部105で選択された組み合わせに基づいて、自律移動装置1の移動経路を移動経路決定部106で決定する(ステップS207)。
Next, the movement
次いで、通常経路計画部112又は移動経路決定部106又は回避経路計画部109で決定又は計画された経路に沿って自律移動装置1が走行するように、又は、判断部102で生成された安全措置としての一時停止又は後退の信号を基に一時停止又は後退を行うように、走行制御部107で自律移動装置1の左右のモータ12aM,12bMを制御する(ステップS208)。
Next, the safety measure generated by the
ここで、自律移動装置1を、第1実施形態にかかる図4で示す方法(以下、提案方法)で制御する場合と、従来方法で制御する場合とで比較する。図28は、非特許文献1に記載された従来技術で回避経路が見つからない場合の制御方法の一例を示す。自律移動装置1が予め定められた壁側、例えば左側の壁51w2、に寄って進行する。壁側に寄る際に、自律移動装置1が定められた位置(例えば、自律移動装置1の現在位置から縦方向1m先)に移動する。対象となるすべての人5とすれ違ったら(人検知部101で検知していた人5がいなくなったら)、自律移動装置1の目的地に向かって進行する。
Here, the case where the autonomous
図11A及び図11Bで示すシーンにおいて、自律移動装置の自律移動を従来方法と提案方法とでそれぞれ実行した場合の結果をそれぞれ図29Aと図29Bとで示す。図29Aと図29Bは、それぞれ、上側の図は、自律移動装置と各人との経路の図であり、下側の表形式の図は、自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との例を示す図である。図29Aで示すように、自律移動装置1が必ず定められた左壁51w2に寄って進行する。左壁側に車椅子利用者1bがいるため、従来方法では、車椅子を方向転換させる必要があり、トータル移動負荷が大きくなる。一方、提案方法では、人5bの位置、速度、属性に基づいて移動負荷を負荷評価部104で評価した上で移動経路を移動経路決定部106で決定するため、トータル移動負荷が小さくなる。よって、図11A及び図11Bで示すシーンにおいては、図29A及び図29Bに示すように、従来方法と提案方法とにおける遅延時間の差が大きい。
In the scenes shown in FIGS. 11A and 11B, FIGS. 29A and 29B show the results when autonomous movement of the autonomous mobile device is executed by the conventional method and the proposed method, respectively. 29A and 29B, the upper diagram is a diagram of the route between the autonomous mobile device and each person, and the lower tabular diagram is the mobility load of the autonomous mobile device and the mobility load of each person. It is a figure which shows the example of. As shown in FIG. 29A, the autonomous
一方、従来方法と提案方法とにおける遅延時間の差が小さいシーンを図30A及び図30Bで示す。図30A及び図30Bで示すシーンの状況は、ほぼ図11A及び図11Bで示すシーンと類似しているが、異なる点は、健常者5aが左壁51w2側にいること、及び、車椅子利用者5bが右壁51w1側にいることである。図30A及び図30Bで示すシーンにおいて、自律移動装置1を、従来方法と提案方法とでそれぞれ実行した場合の結果を、それぞれ図31A及び図31Bで示す。図31Aと図31Bは、それぞれ、上側の図は、自律移動装置と各人との経路の図であり、下側の表形式の図は、自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との例を示す図である。
On the other hand, FIGS. 30A and 30B show a scene where the difference in delay time between the conventional method and the proposed method is small. The situation of the scene shown in FIGS. 30A and 30B is almost similar to the scene shown in FIGS. 11A and 11B, except that the
尚、図4で示す処理フローを一定時間間隔INTBごとに行い、その際の各人の位置、速度、属性と、自律移動装置1の位置及び速度とに基づいて、移動経路を再計画する。第1実施形態では、一例として、一定時間間隔INTBを1.0sとする。
Note that the processing flow shown in FIG. 4 is performed at regular time intervals INT B , and the movement route is re-planned based on the position, speed, and attribute of each person and the position and speed of the autonomous
尚、自律移動装置1が計画した移動経路上を走行する際に、期待通りに人5が反応してくれない場合、自律移動装置1が安全措置を取る。例えば、人5がかえって自律移動装置1に近づく場合、自律移動装置1が緊急停止したり、自律移動装置1が一定の距離まで後退したりする動作を行う。
In addition, when the
なお、本発明を上記実施形態又は変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、上記実施形態又は変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。 Although the present invention has been described based on the above embodiment or modification, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment or modification. The following cases are also included in the present invention.
上記各自律移動装置制御部1Cは、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。上記RAMまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
Each autonomous
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをCPU等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、上記実施形態又は変形例における自律移動装置制御部1Cを実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、
自律移動装置1と複数の人5とがすれ違う際の、それぞれの人の進路変更を生成し、1つ以上の進路変更の仕方を計画する進路変更計画部と、
上記人の移動しやすさに関する属性を判断する属性判断部と、
上記自律移動装置に対する各人の位置と、各人の速度と、上記属性判断部で判断された上記人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさとに基づいて、上記自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との合計であるトータル移動負荷を求めて評価する負荷評価部と、
上記負荷評価部での評価情報に基づき、上記進路変更計画部で計画された上記1つ以上の進路変更の仕方から、各人の移動負荷と上記自律移動装置の移動負荷との合計の上記トータル移動負荷が最も小さい進路変更の仕方を選択し、上記複数の人のうち、進路変更をする人と進路変更しない人とを決定する対象者決定部と、
上記対象者決定部で決定された情報を基に、上記自律移動装置の移動経路を決定する移動経路決定部と 上記移動経路決定部で決定された上記移動経路に沿って上記自律移動装置が走行するように、上記自律移動装置を制御する走行制御部
として機能させるための自律移動装置用プログラムである。
For example, each component can be realized by a program execution unit such as a CPU reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. In addition, the software which implement | achieves the autonomous mobile
A route change planning unit that generates a route change of each person when the autonomous
An attribute determination unit that determines an attribute relating to the ease of movement of the person;
The movement of the autonomous mobile device based on the position of each person relative to the autonomous mobile device, the speed of each person, and the ease of changing the direction according to the attribute relating to the ease of movement of the human determined by the attribute determining unit A load evaluation unit that calculates and evaluates a total mobile load that is the sum of the load and the mobile load of each person;
Based on the evaluation information in the load evaluation unit, the total of the total load of each person's movement load and the movement load of the autonomous mobile device is determined based on the one or more course change methods planned by the course change planning unit. A method for selecting a course change with the smallest moving load, and a target person determination unit for determining a person who changes the course and a person who does not change the course among the plurality of persons,
Based on the information determined by the target determination unit, the autonomous mobile device travels along the travel route determined by the travel route determination unit and the travel route determination unit that determines the travel route of the autonomous mobile device Thus, there is a program for an autonomous mobile device for causing the autonomous mobile device to function as a travel control unit that controls the autonomous mobile device.
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体(例えば、CD−ROMなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど)に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。 The program may be executed by being downloaded from a server or the like, and a program recorded on a predetermined recording medium (for example, an optical disk such as a CD-ROM, a magnetic disk, or a semiconductor memory) is read out. May be executed.
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。 Further, the computer that executes this program may be singular or plural. That is, centralized processing may be performed, or distributed processing may be performed.
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably.
本発明の一態様にかかる自律移動装置、自律移動方法及び自律移動装置用のプログラムは、複数の人とすれ違う際の、各人と自律移動装置とのトータル移動負荷が最小になるように経路を計画し、その経路上に走行するように制御する機能を有し、病院における搬送ロボット、掃除ロボット、などとして有用である。病院以外における案内ロボット、警備ロボット、人が乗る移動ロボット、などにも適用できる。 An autonomous mobile device, an autonomous mobile method, and an autonomous mobile device program according to an aspect of the present invention provide a route so that a total movement load between each person and the autonomous mobile device is minimized when passing by a plurality of people. It has functions to plan and control to travel on the route, and is useful as a transport robot, a cleaning robot, etc. in a hospital. The present invention can also be applied to a guidance robot, a security robot, a mobile robot on which a person rides, etc. outside a hospital.
1 自律移動装置
1a 本体部
1C 自律移動装置制御部
2 LRFセンサー
3 距離画像センサー
5 人
5a 第1人、健常者
5b 第2人、車椅子利用者
11 レーザ線
12a〜12d 車輪
12aM,12bM 車輪駆動用モータ
12aE,12bE 車輪回転検出用エンコーダ
51 環境マップ
54 環境マップにおける絶対座標系
80 レーザ線が既知障害物に当たったスポット
81 レーザ線が未知障害物に当たったスポット
101 人検知部
101T タイマ
102 判断部
103 進路変更計画部
104 負荷評価部
105 対象者決定部
106 移動経路決定部
107 走行制御部
108 属性判断部
109 回避経路計画部
110 環境マップ記憶部
110G 環境情報取得部
111 自律移動装置情報取得部
112 通常経路計画部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上記人の移動しやすさに関する属性を判断する属性判断部と、
上記自律移動装置に対する各人の位置と、各人の速度と、上記属性判断部で判断された上記人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさとに基づいて、上記自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との合計であるトータル移動負荷を求めて評価する負荷評価部と、
上記負荷評価部での評価情報に基づき、上記進路変更計画部で計画された上記1つ以上の進路変更の仕方から、各人の移動負荷と上記自律移動装置の移動負荷との合計の上記トータル移動負荷が最も小さい進路変更の仕方を選択し、上記複数の人のうち、進路変更をする人と進路変更をしない人とを決定する対象者決定部と、
上記対象者決定部で決定された情報を基に、上記自律移動装置の移動経路を決定する移動経路決定部と、
上記移動経路決定部で決定された上記移動経路に沿って上記自律移動装置が走行するように、上記自律移動装置を制御する走行制御部と
を備える自律移動装置。 A route change planning unit that generates a route change of each person when the autonomous mobile device and a plurality of people pass each other, and plans one or more ways of changing the route;
An attribute determination unit that determines an attribute relating to the ease of movement of the person;
The movement of the autonomous mobile device based on the position of each person relative to the autonomous mobile device, the speed of each person, and the ease of changing the direction according to the attribute relating to the ease of movement of the human determined by the attribute determining unit A load evaluation unit that calculates and evaluates a total mobile load that is the sum of the load and the mobile load of each person;
Based on the evaluation information in the load evaluation unit, the total of the total load of each person's movement load and the movement load of the autonomous mobile device is determined based on the one or more course change methods planned by the course change planning unit. A method for selecting a course change with the smallest moving load, and a target person determination unit for determining a person who changes the course and a person who does not change the course among the plurality of persons;
Based on the information determined by the subject determination unit, a movement route determination unit that determines a movement route of the autonomous mobile device,
An autonomous mobile device comprising: a travel control unit that controls the autonomous mobile device such that the autonomous mobile device travels along the travel route determined by the travel route determination unit.
上記進路変更計画部は、上記人検知部で検出された複数のすれ違う人の各人に対して進路変更するパターンと進路変更しないパターンとを作成し、上記人検知部で検知されたすべての人におけるパターンの組み合わせを計画する請求項1に記載の自律移動装置。 A human detection unit for detecting a person passing by the autonomous mobile device;
The course change planning unit creates a pattern for changing the course and a pattern that does not change the course for each of a plurality of persons detected by the person detection unit, and all the people detected by the person detection unit The autonomous mobile device according to claim 1, wherein a combination of patterns is planned.
上記負荷評価部は、一つの人の属性において、上記人検知部で検知された上記人の速度に基づいて上記人の方向転換しやすさを変えて、上記人の移動負荷を評価する請求項1〜4のいずれか1つに記載の自律移動装置。 A human detection unit that detects a person passing by the autonomous mobile device and the speed of the person;
The load evaluation unit evaluates the movement load of the person by changing the ease of the person's direction change based on the speed of the person detected by the person detection unit in the attribute of one person. The autonomous mobile apparatus as described in any one of 1-4.
上記負荷評価部は、上記人検知部で検出されかつ進路変更をする人の数で上記人の移動負荷を評価する請求項1〜5のいずれか1つに記載の自律移動装置。 A human detection unit for detecting a person passing by the autonomous mobile device;
The autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 5, wherein the load evaluation unit evaluates the movement load of the person by the number of persons detected by the person detection unit and changing the course.
属性判断部によって、上記人の移動しやすさに関する属性を判断し、
負荷評価部によって、上記自律移動装置に対する各人の位置と、各人の速度と、上記属性判断部で判断された上記人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさとに基づいて、上記自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との合計であるトータル移動負荷を求めて評価し、
対象者決定部によって、上記負荷評価部での評価情報に基づき、上記進路変更計画部で計画された上記1つ以上の進路変更の仕方から、各人の移動負荷と上記自律移動装置の移動負荷との合計の上記トータル移動負荷が最も小さい進路変更の仕方を選択し、上記複数の人のうち、進路変更をする人と進路変更をしない人とを決定し、
移動経路決定部によって、上記対象者決定部で決定された情報を基に、上記自律移動装置の移動経路を決定し、
走行制御部によって、上記移動経路決定部で決定された上記移動経路に沿って上記自律移動装置が走行するように、上記自律移動装置を制御する、
自律移動方法。 The route change planning unit generates a route change for each person when the autonomous mobile device and a plurality of people pass each other, and plans one or more ways to change the route,
The attribute determination unit determines the attribute related to the ease of movement of the person,
Based on the position of each person relative to the autonomous mobile device, the speed of each person, and the ease of changing the direction according to the attribute relating to the ease of movement of the person determined by the attribute determination unit by the load evaluation unit, Evaluate the total mobile load, which is the sum of the mobile mobile device's mobile load and each person's mobile load,
Based on the evaluation information in the load evaluation unit, the subject person determination unit determines the movement load of each person and the movement load of the autonomous mobile device from the one or more course change methods planned by the course change planning unit. Selecting the course change method with the smallest total movement load of the above and determining the person who changes the course and the person who does not change the course among the plurality of persons,
Based on the information determined by the subject determination unit by the travel route determination unit, determine the travel route of the autonomous mobile device,
The travel control unit controls the autonomous mobile device so that the autonomous mobile device travels along the travel route determined by the travel route determination unit.
Autonomous movement method.
コンピュータを、
自律移動装置と複数の人とがすれ違う際の、それぞれの人の進路変更を生成し、1つ以上の進路変更の仕方を計画する進路変更計画部と、
上記人の移動しやすさに関する属性を判断する属性判断部と、
上記自律移動装置に対する各人の位置と、各人の速度と、上記属性判断部で判断された上記人の移動しやすさに関する属性による方向転換しやすさとに基づいて、上記自律移動装置の移動負荷と各人の移動負荷との合計であるトータル移動負荷を求めて評価する負荷評価部と、
上記負荷評価部での評価情報に基づき、上記進路変更計画部で計画された上記1つ以上の進路変更の仕方から、各人の移動負荷と上記自律移動装置の移動負荷との合計の上記トータル移動負荷が最も小さい進路変更の仕方を選択し、上記複数の人のうち、進路変更をする人と進路変更しない人とを決定する対象者決定部と、
上記対象者決定部で決定された情報を基に、上記自律移動装置の移動経路を決定する移動経路決定部と、 上記移動経路決定部で決定された上記移動経路に沿って上記自律移動装置が走行するように、上記自律移動装置を制御する走行制御部として機能させるための自律移動装置用プログラム。 A program for an autonomous mobile device for controlling an autonomous mobile device that moves by autonomously determining a movement route,
Computer
A route change planning unit that generates a route change of each person when the autonomous mobile device and a plurality of people pass each other, and plans one or more ways of changing the route;
An attribute determination unit that determines an attribute relating to the ease of movement of the person;
The movement of the autonomous mobile device based on the position of each person relative to the autonomous mobile device, the speed of each person, and the ease of changing the direction according to the attribute relating to the ease of movement of the human determined by the attribute determining unit A load evaluation unit that calculates and evaluates a total mobile load that is the sum of the load and the mobile load of each person;
Based on the evaluation information in the load evaluation unit, the total of the total load of each person's movement load and the movement load of the autonomous mobile device is determined based on the one or more course change methods planned by the course change planning unit. A method for selecting a course change with the smallest moving load, and a target person determination unit for determining a person who changes the course and a person who does not change the course among the plurality of persons,
Based on the information determined by the subject determination unit, a movement route determination unit that determines a movement route of the autonomous mobile device, and the autonomous mobile device along the movement route determined by the movement route determination unit A program for an autonomous mobile device for causing the autonomous mobile device to function as a travel control unit that controls the autonomous mobile device to travel.
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