JP2014211775A - Arrangement information creating method and mobile robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配置情報の作成方法に関し、特に、移動ロボットに搭載された距離センサで測定されたセンシングデータに基づいて作成された配置情報作成方法及び移動ロボットに関する。 The present invention relates to a method for creating placement information, and more particularly to a placement information creation method and a mobile robot created based on sensing data measured by a distance sensor mounted on a mobile robot.
工場や倉庫などのように、領域内の物体などの配置を示す配置情報が局所的に随時変更される場合がある。そのような場合に、移動ロボットシステムによって地図などの配置情報を作成する際に、領域内で移動ロボットを移動させて地図などの配置情報を作成し直す必要がある。 In some cases, such as a factory or a warehouse, arrangement information indicating the arrangement of objects in an area is locally changed at any time. In such a case, when creating placement information such as a map by the mobile robot system, it is necessary to recreate the placement information such as a map by moving the mobile robot within the region.
一方、工場や倉庫などの通路を移動しながら、移動ロボットに搭載された距離センサで測定されたセンシングデータに基づいて配置情報を作成すると、領域内に存在する各図形要素の通路側に向いた面を二次元平面に投影した直線または曲線で構成された配置情報が得られる。なお、配置情報を構成する直線または曲線は2次元の座標列によって表される。 On the other hand, if the placement information is created based on the sensing data measured by the distance sensor mounted on the mobile robot while moving through a passage such as a factory or warehouse, it is suitable for the passage side of each graphic element existing in the area. Arrangement information composed of a straight line or a curve obtained by projecting a surface onto a two-dimensional plane is obtained. Note that a straight line or a curve constituting the arrangement information is represented by a two-dimensional coordinate string.
センシングデータと地図などの配置情報との照合により自己の位置姿勢を推定しながら移動する移動ロボットシステムにおいて、ロボットの位置姿勢推定に必要となる地図領域を部分地図として連続的に管理することで、記憶容量を削減し、処理時間を削減する技術が特許文献1に開示されている。
In a mobile robot system that moves while estimating its position and orientation by collating sensing data with location information such as a map, by continuously managing the map area necessary for estimating the position and orientation of the robot as a partial map, A technique for reducing the storage capacity and the processing time is disclosed in
ところで、領域内で移動ロボットを移動させて、2次元の座標列によって表される配置情報を作成し直した際に、作成し直した情報によって配置情報を更新すべきかどうかを判定する上で以下の課題がある。
(1)2次元の座標列によって表される配置情報では各図形要素が区別されていないので、配置情報の変化から、各図形の配置変更か、単なる配置情報の誤差かを判別することが困難である。
(2)配置情報は2次元の座標列によって表されているが、元の配置情報と作成し直した配置情報とでは、2次元の座標同志が対応付けられているわけではないので、元の配置情報と作成し直した配置情報との比較が困難である。
By the way, when the mobile robot is moved in the area and the layout information represented by the two-dimensional coordinate sequence is recreated, it is determined whether or not the layout information should be updated with the recreated information. There is a problem.
(1) Since each graphic element is not distinguished in the arrangement information represented by the two-dimensional coordinate sequence, it is difficult to determine whether the arrangement of each figure is changed or simply an error in the arrangement information from the change in the arrangement information. It is.
(2) Although the arrangement information is represented by a two-dimensional coordinate sequence, the original arrangement information and the re-created arrangement information are not associated with two-dimensional coordinates. It is difficult to compare the arrangement information with the newly created arrangement information.
本発明は、上記の課題を解決するために以下の処理を行う。 The present invention performs the following processing in order to solve the above problems.
対象物との距離を検知する距離センサによって測定されたデータを処理する処理手段を有する移動ロボットによる配置情報作成方法であって、
前記距離センサで測定されたデータから、前記データに含まれる動径の変化に基づいて、前記対象物を表す図形要素に対応する線分を切り出して実測データを生成し、
前記切り出したそれぞれの線分について、予め保持された元の配置データと前記実測データとの間の差分を評価することによって、前記図形要素の配置変更か、配置情報の誤差かを判別する。
A method for creating arrangement information by a mobile robot having processing means for processing data measured by a distance sensor for detecting a distance to an object,
From the data measured by the distance sensor, based on a change in the radius included in the data, cut out a line segment corresponding to the graphic element representing the object to generate actual measurement data,
For each of the cut out line segments, the difference between the original arrangement data held in advance and the actual measurement data is evaluated to determine whether the graphic element arrangement has changed or the arrangement information has an error.
本発明によれば、2次元の座標列によって表される配置情報に基づいて、元の配置情報と作成し直した配置情報とを対応付けながら、配置情報の誤差の有無(即ち、配置情報更新の要否)、更には、各図形の配置変更の種別を判定できる。 According to the present invention, based on the arrangement information represented by the two-dimensional coordinate sequence, the original arrangement information and the re-created arrangement information are associated with each other while there is an error in the arrangement information (that is, the arrangement information update). Further, the type of layout change of each figure can be determined.
(配置図)
本実施例を適用する領域内の物体の配置を示す配置図の例を図1に示す。図1は、工場内の装置や物体の配置を示したものであり、工場内は通路によって4つの領域(領域1〜領域4)に分かれており、移動ロボットRが通路を移動する。以下では、配置図の対象となる領域を「全領域」と称する。図1の各領域に示した図形要素P1〜P3は、工作機械などのように予め設置場所が固定されている位置固定要素であり、図形要素A、B、C、D、Eは設置場所が変更される可能性がある要素である。破線は移動ロボットRが前回検出した配置を示し、実線は今回検出した配置を示す。図形要素Aは「要素回転」を行った図形を示し、図形要素Bは「場所移動」を行った図形を示し、図形要素Cは「寸法誤差」があった図形を示し、図形要素Dは前回の検出後に他の領域から当該領域に移動した「新規設置」の図形を示し、図形要素Eは前回の検出の際には存在していたがその後他の領域へ移動した「要素除去」の図形を示す。
(layout drawing)
FIG. 1 shows an example of an arrangement diagram showing the arrangement of objects in a region to which this embodiment is applied. FIG. 1 shows the arrangement of devices and objects in a factory. The factory is divided into four areas (
移動ロボットRは、図1の矢印で示す進行方向に対して左右にそれぞれ所定の角度(θ/2)の監視範囲(全体でθ)を有する。移動ロボットRに搭載された距離センサによって角度θの監視範囲で測定されたデータに基づいて、領域内に存在する各図形要素の通路側に向いた面を二次元平面に投影した直線部分または曲線部分(総称して線分)で構成された配置情報が得られる。配置情報は、領域内に配置された物体に対応する図形要素の識別項、その図形要素を表す座標列からなる配置データを含む。図1の図形要素A、B、C、Dのそれぞれに太線で示した部分は、移動ロボットRが図1に示す位置にあるときに得られる各図形要素の監視可能部分である。 The mobile robot R has a monitoring range (total θ) of a predetermined angle (θ / 2) on the left and right with respect to the traveling direction indicated by the arrow in FIG. Based on data measured in the monitoring range of the angle θ by the distance sensor mounted on the mobile robot R, a straight line portion or a curve obtained by projecting a plane facing the path side of each graphic element existing in the region onto a two-dimensional plane Arrangement information composed of portions (collectively, line segments) is obtained. The arrangement information includes arrangement data including an identification term of a graphic element corresponding to an object arranged in the region and a coordinate string representing the graphic element. The portions indicated by bold lines in the graphic elements A, B, C, and D in FIG. 1 are monitorable portions of the respective graphic elements obtained when the mobile robot R is at the position shown in FIG.
移動ロボットRは、角度θの監視範囲内で、微小角度Δθ刻みで、移動ロボットRから各図形要素までの距離riを計測する。従って、角度θの監視範囲内で、角度と動径からなる極座標形式のデータ列{θi、ri}が得られ、この角度と動径から各図形要素の直交座標形式のデータ列{xi、yi}が、xi=xP+ricos(θi+α)、yi=yP+risin(θi+α)により求められる。但し、i=1〜nで、nはデータの数、|θi|≦θ/2、|θi+1−θi|=Δθである。ここで、θiは、移動ロボットRの移動方向に対する監視の角度であり、(xP、yP)は、移動ロボットRの位置座標であり、αは、正のx座標軸に対する移動ロボットRの移動方向の角度である。 Mobile robot R is in the monitoring range of the angle theta, a minute angle Δθ increment, to measure the distance r i to each graphic element from the mobile robot R. Accordingly, a polar data string {θ i , r i } consisting of an angle and a moving radius is obtained within the monitoring range of the angle θ, and an orthogonal coordinate data row {x of each graphic element is obtained from this angle and moving radius. i , y i } is obtained by x i = x P + r i cos (θ i + α), y i = y P + r i sin (θ i + α). However, i = 1 to n, and n is the number of data, | θ i | ≦ θ / 2, | θ i + 1 −θ i | = Δθ. Here, θ i is an angle of monitoring with respect to the moving direction of the mobile robot R, (x P , y P ) is the position coordinate of the mobile robot R, and α is the position of the mobile robot R with respect to the positive x coordinate axis. It is the angle in the direction of movement.
また、移動ロボットRは、移動しながら各図形要素までの距離riを計測するので、移動の度に、各図形要素の監視可能部分の同じ部分が繰り返し計測されるため、計測データの量が膨大になり、かつ、重複するデータが多くなる。従って、移動ロボットRが移動しながら全領域内をくまなく計測して、全領域の配置図を作成する際に、既に計測した領域内のデータは配置情報として登録しない、あるいは、データを適度な間隔で間引くなどの処理を行って、配置情報のデータ量を削減できる。本実施例における配置情報は、上記のようなデータ量削減の処理が行われているものとする。 The mobile robot R, so to measure the distance r i to each graphic element while moving, whenever the mobile, because the same part of the observable portion of each graphic element is repeatedly measured, the amount of measurement data It becomes enormous and duplicate data increases. Therefore, when the mobile robot R moves throughout the entire area and creates a layout map of the entire area, the data in the already measured area is not registered as the layout information, or the data is not The amount of arrangement information can be reduced by performing processing such as thinning at intervals. It is assumed that the arrangement information in this embodiment has been subjected to the data amount reduction process as described above.
なお、以下ではデータ列を例えば{xi、yi}と表記し、単一のデータを例えば(xP、yP)と表記する。 In the following description, the data string is expressed as {x i , y i }, for example, and the single data is expressed as (x P , y P ), for example.
(システム構成)
本実施例を実行する移動ロボットRの構成を図2に示す。移動ロボットRは計算機20で構成されており、計算機20では、CPU21、メモリ22、記憶装置24、及びセンシングデータ(実測データ)を取得するための距離センサ26がバスを介して接続されており、メモリ22には、本実施例の補正プログラム23が格納されており、記憶装置24には、元の配置情報(前回計測した配置情報)と作成し直した配置情報(今回計測した配置情報)を含む配置情報25が格納されている。この計算機20に表示装置を有する端末30を接続することにより、利用者は、記憶装置24に格納されている配置情報25を確認できる。
(System configuration)
The configuration of the mobile robot R that executes this embodiment is shown in FIG. The mobile robot R is composed of a
(配置情報)
配置情報25の構成例を図3に示す。配置情報25は、番号25a、各図形要素の識別子である図形要素25b、前回の配置データ25c、今回の配置データ25d、及び各図形要素の変更状況25eからなる。配置データは、各図形要素を構成するx−y座標のデータ列、例えば{xA、i、yA,i}で構成される。
(Location information)
A configuration example of the
また、前回の配置データ25cにおけるx−y座標は、例えば{xA、i、yA,i}のように小文字で表記し、今回の配置データ25d(実測データ)におけるx−y座標は、例えば{XA、i、YA,i}のように大文字で表記する。本実施例では、前回の配置データを最新のデータである実測データと比較することにより、記憶装置24に保存されている前回の配置データを実測データによって更新するかどうかを決める。即ち、実測データが、前回の配置データに対する基準データとなる。
Further, the xy coordinates in the
(処理フロー)
CPU21において実行される補正プログラム23の処理フローを図4に示す。
(Processing flow)
A processing flow of the
(A)配置の実測データの入力(401)
移動ロボットRが全領域を計測して得た配置の実測データを入力する。移動ロボットRに搭載された距離センサで測定された実測データであるセンシングデータの動径の変化に基づいて、2次元の座標列から、各図形要素に対応する直線または曲線(総称して線分)を切り出す。即ち、隣り合う2つの座標点の間で動径(ri)の値が急激に変化する(|ri+1−ri|>δr、δrは動径の急激な変化の判定のための閾値)場合は、隣り合う2つの座標点はそれぞれ別の図形要素に属していると判断する。このように切り出した各図形要素の実測データを今回の配置データ25dとして図3の配置情報25に登録する。
(A) Input of actual measurement data of arrangement (401)
The actual measurement data of the arrangement obtained by the mobile robot R measuring the entire area is input. Based on a change in the radius of sensing data, which is actual measurement data measured by a distance sensor mounted on the mobile robot R, a straight line or a curve (generically a line segment) corresponding to each graphic element is obtained from a two-dimensional coordinate sequence. ). That is, the value of the radius (r i ) changes abruptly between two adjacent coordinate points (| r i + 1 −r i |> δ r , δ r is used to determine the abrupt change in radius. Threshold value), it is determined that two adjacent coordinate points belong to different graphic elements. The actual measurement data of each graphic element cut out in this way is registered in the
前回の配置データと今回の実測データとで、動径が急激に変化する場所(座標)が類似しているかどうかを判定することで、双方の図形要素が同一かどうかを判定できる。上記の判定により、図3の図形要素Dのように、今回の実測データはあるが、前回の配置データに該当するものがない場合、あるいは、図3の図形要素Eのように、前回の配置データはあるが、今回の実測データがない場合もある。このように該当するデータがない場合は、図3では「−」と表記する。 It is possible to determine whether or not both graphic elements are the same by determining whether the place (coordinates) where the radius of abrupt changes is similar between the previous arrangement data and the current measurement data. As a result of the above determination, there is current measurement data as in the graphic element D in FIG. 3, but there is no data corresponding to the previous arrangement data, or in the previous arrangement as in the graphic element E in FIG. Although there is data, there may be no actual measurement data. When there is no corresponding data in this way, “−” is shown in FIG.
(B)配置データの差分の評価(402)
距離センサで測定された実測データと、既に図3の配置情報25に格納されている前回の配置データ25cとの差分を評価する。差分の評価は以下の手順で行う。
(B) Evaluation of arrangement data difference (402)
The difference between the actual measurement data measured by the distance sensor and the
一つの図形要素Akについて実測データからのずれ(分散)を求める。即ち、図形要素Akの分散Sk=(Σi=1〜mk((xk,i−Xk,i)2+(yk,i−Yk,i)2))/mkである。但し、mkは、図形要素Akを構成する2次元座標の数である。更に、配置情報全体について実測データからのずれ(分散)をS=(Σk=1〜nSk)/nによって求める。但し、nは図形要素の数である。 A deviation (dispersion) from the actual measurement data is obtained for one graphic element Ak. That is, the dispersion S k = graphic element A k (Σ i = 1~mk ( (x k, i -X k, i) 2 + (y k, i -Y k, i) 2)) / in m k is there. Here, m k is the number of two-dimensional coordinates constituting the graphic element A k . Further, the deviation (dispersion) from the actual measurement data for the entire arrangement information is obtained by S = (Σ k = 1 to n S k ) / n. Here, n is the number of graphic elements.
また、図形要素に関係なく配置情報全体のずれを評価する場合は、上記のずれ(分散)Sを、S′=(Σk=1〜nmkSk)/(Σk=1〜nmk) によって求める。このS′における分子はΣk=1〜nΣi=1〜mk((xk,i−Xk,i)2+(yk,i−Yk,i)2)であり、分母は座標の組(座標点)の総数である。S′は上記のSの右辺の各項の1/nをmk/(Σk=1〜nmk)に置き換えたものである。(mk/(Σk=1〜nmk))/(1/n)=mk/m、m=(Σk=1〜nmk)/nは図形要素の座標点の数の平均値である。 When evaluating the deviation of the entire arrangement information regardless of the graphic elements, the deviation (dispersion) S is expressed as S ′ = (Σ k = 1 to n m k S k ) / (Σ k = 1 to n m k ) The numerator in S ′ is Σ k = 1 to n Σ i = 1 to mk ((x k, i −X k, i ) 2 + (y k, i −Y k, i ) 2 ), and the denominator is This is the total number of coordinate sets (coordinate points). S ′ is obtained by replacing 1 / n of each term on the right side of S with m k / (Σ k = 1 to n m k ). (M k / (Σ k = 1 to n m k )) / (1 / n) = m k / m, m = (Σ k = 1 to n m k ) / n is the number of coordinate points of the graphic element Average value.
(C)全体の誤差の判定(403)
偏差σ=√(S)又は√(S′)>ε(全体のずれの基準値)ならば、記憶装置24に保存されている前回の配置データを実測データによって更新する必要がある。偏差σ=√(S)又は√(S′)≦εならば、前回の配置データは変更されていないので、実測データによる配置データの更新は行わずに終了する。
(C) Overall error determination (403)
If the deviation σ = √ (S) or √ (S ′)> ε (the reference value of the total deviation), it is necessary to update the previous arrangement data stored in the
(D)各図形要素の変更状況の判定(404)
前回の配置データと実測データとの座標データの比較によって、各図形要素の変更状況を判定し、その判定結果を図3の配置情報25の変更状況25eに格納する。なお、ステップ404の処理の詳細を図5を参照して後述する。
(D) Determination of change status of each graphic element (404)
The change status of each graphic element is determined by comparing the coordinate data of the previous layout data and the actual measurement data, and the determination result is stored in the
(E)実測データによる配置情報の更新(405)
記憶装置24に保存されている前回の配置データを実測データによって更新する。
(E) Update of arrangement information by actual measurement data (405)
The previous arrangement data stored in the
(F)変更された図形要素の識別表示(406)
ステップ402で求めた図形要素Akの分散Skを用いて、図形要素Akの偏差σk=√(Sk)>δEL(図形要素単位のずれの基準値δEL<ε全体のずれの基準値)となって特にずれが大きい図形要素Akを、端末30の画面に表示された配置情報上に識別表示することもできる。
(F) Identification display of changed graphic element (406)
Using a dispersion S k graphic element A k calculated in
(変更状況の判定)
図5に、図4のステップ404の各図形要素の変更状況の判定処理の詳細を示す。
(Judgment of change status)
FIG. 5 shows details of the process for determining the change status of each graphic element in
前回の配置データと実測データとの座標データの比較によって、各図形要素の変更状況を判定する際に、図形要素の移動や回転などが施されていても前回の配置データと実測データのそれぞれの図形要素が同一であるかを判定する。 When determining the change status of each graphic element by comparing the coordinate data of the previous arrangement data and the actual measurement data, each of the previous arrangement data and the actual measurement data is determined even if the graphic element is moved or rotated. Determine whether graphic elements are identical.
ステップ501では、2つの直線部分が所定の角度で繋がっている図形要素(多角形図形の角の部分に相当)が、前回の配置データと実測データとで同一の図形要素として判定できるかを確認する。その後、同一と判定された図形要素について、ステップ502以降の図形要素の変更状況の判定を行う。図形要素の移動や回転などを判定するためには、少なくとも3点からなる図形要素が必要である。単なる直線部分では図形要素の移動や回転を判別できない。同一図形要素の判定では、移動ロボットRに搭載された距離センサによって測定された、角度と動径からなるデータ列{θi、ri}を用いる。同一図形要素の判定の詳細は図6を用いて後述する。
In step 501, it is confirmed whether a graphic element (corresponding to a corner of a polygonal figure) in which two straight line parts are connected at a predetermined angle can be determined as the same graphic element in the previous arrangement data and measured data. To do. Thereafter, the graphic element change status after
上記のように、前回の配置データと実測データとで同一の図形要素として判定された図形要素について、ステップ502〜512の変更状況判定処理を行う。
As described above, the change state determination process in
図3の配置情報25における図形要素Dのように、実測データ25dが前回の配置データ25cに存在しない場合(502)、「新規設置」と判定される(503)。図3の配置情報25における図形要素Eのように、前回の配置データ25cに対応する実測データ25dが存在しない場合(504)、「要素削除」と判定される(505)。
When the
ステップ402で求めた図形要素Akの分散Skを用いて、図形要素Akの偏差(誤差)σk=√(Sk)>δEL(図形要素単位のずれの基準値δEL<ε全体のずれの基準値)となってずれが大きいかどうかを判定し(506)、ずれが大きい場合はステップ510以降を実行する。そうでない場合(誤差σk≦δELずれの基準値)は、図形要素Akの誤差が図形要素単位のずれの基準値δELに比べて十分小さいかどうかを判定し(507)、誤差がずれの基準値に比べて十分小さい場合は、当該図形要素は、図1のP1やP2のように位置が固定された要素と判定し(508)、そうでない場合は、実測データ25dによって配置情報を補正する(509)。
Using a dispersion S k graphic element A k calculated in
ステップ510では、実測データ25dと前回の配置データ25cとのそれぞれ対応する点を結んだ差分ベクトルのx又はyの成分の符号が、それぞれの差分ベクトルで同一かどうかを判定する。符号が同一であれば、「場所移動」と判定される(512)。「場所移動」の場合、それぞれの差分ベクトルは互いに平行になる。一方、符号が同一でなければ、「要素回転」と判定される(511)。「要素回転」の場合、それぞれの差分ベクトルの向きは、時計方向又は反時計方向に順に回転する。
In step 510, it is determined whether or not the sign of the x or y component of the difference vector connecting the corresponding points of the
上記の処理により、前回の配置データと実測データとの間で変更があったかどうかの判定だけでなく、変更があった場合に、各図形要素の変更の状況を把握できる。 By the above processing, not only the determination as to whether or not there is a change between the previous arrangement data and the actual measurement data, but also the change status of each graphic element can be grasped when there is a change.
(同一図形要素の判定)
図6は、図5のステップ501の同一図形要素の判定処理を示す。判定の対象となる図形要素は、S−Mの直線部分とM−Eの直線部分が点Mで角度φをなす角度で繋がっている図形要素である。S−Mの直線部分の長さはR1、M−Eの直線部分の長さはR2であり、破線で示したS−Eの直線部分の長さはR3である。以下では、判定の対象となる図形要素をS−M−Eと略記する。
(Judgment of the same graphic element)
FIG. 6 shows the same graphic element determination processing in step 501 of FIG. The graphic element to be determined is a graphic element in which the straight line portion S-M and the straight line portion M-E are connected at an angle φ with the point M. The length of the straight line portion of SM is R1, the length of the straight portion of ME is R2, and the length of the straight portion of SE shown by the broken line is R3. Hereinafter, the graphic element to be determined is abbreviated as SME.
移動ロボットRが点Oに位置している時のS、M、Eに対する動径はそれぞれr1、r2、r3であり、2つの動径r1とr2のなす角をΔθ1、2つの動径r2とr3のなす角をΔθ2とすると、R1、R2、及びR3は、距離センサによって得られるr1、r2、r3、Δθ1、及びΔθ2を用いて、図6の式(1)、(2)、(3)に示すように表される。更に、角度φは、図6の式(1)、(2)、(3)によって求めたR1、R2、及びR3を用いて、図6の式(4)に示すように表される。 When the mobile robot R is located at the point O, the radiuses of S, M, and E are r1, r2, and r3, respectively, and the angle formed by the two radiuses r1 and r2 is Δθ1, two radiuses r2, and Assuming that the angle formed by r3 is Δθ2, R1, R2, and R3 use the equations (1), (2), (3) in FIG. 6 using r1, r2, r3, Δθ1, and Δθ2 obtained by the distance sensor. ). Further, the angle φ is expressed as shown in the equation (4) in FIG. 6 using R1, R2, and R3 obtained by the equations (1), (2), and (3) in FIG.
移動ロボットRが点O′に位置(移動)している時のS、M、Eに対する動径はそれぞれr1′、r2′、r3′であり、2つの動径r1′とr2´のなす角をΔθ1′、2つの動径r2′とr3′のなす角をΔθ2´とすると、R1′、R2′、及びR3′は、距離センサによって得られるr1′、r2′、r3′、Δθ1′、及びΔθ2′を用いて、図6の式(5)、(6)、(7)に示すように表される。更に、角度φ′は、図6の式(5)、(6)、(7)によって求めたR1′、R2′、及びR3′を用いて、図6の式(8)に示すように表される。 When the mobile robot R is positioned (moved) at the point O ′, the radiuses of S, M, and E are r1 ′, r2 ′, and r3 ′, respectively, and the angles formed by the two radiuses r1 ′ and r2 ′. R1 ′, R2 ′, R3 ′, Δθ1 ′, R1 ′, R2 ′, and R3 ′ obtained by the distance sensor, where Δθ1 ′ is the angle formed by the two radials r2 ′ and r3 ′, and Δθ2 ′. And Δθ2 ′ are expressed as shown in equations (5), (6), and (7) of FIG. Further, the angle φ ′ is expressed as shown in equation (8) of FIG. 6 using R1 ′, R2 ′, and R3 ′ obtained by equations (5), (6), and (7) of FIG. Is done.
式(1)〜(4)が前回の配置データに対応する配置情報の関係式とし、式(5)〜(8)が今回の配置データ(実測データ)に対応する配置情報の関係式としたとき、前回の配置データによる図形要素S−M−Eと、実測データによる図形要素S−M−Eとが同一図形要素と判定されるためには、図6の式(1)〜(8)から求められる直線部分の長さと角度が式(9)に示す条件が満たせばよい。図6の(9)の条件式は、厳密な等号でなくても、所定の誤差の範囲内で等号が成立しているものとしてもよい。 Expressions (1) to (4) are relational expressions of the arrangement information corresponding to the previous arrangement data, and expressions (5) to (8) are relational expressions of the arrangement information corresponding to the current arrangement data (actual measurement data). In order to determine that the graphic element SME based on the previous arrangement data and the graphic element SME based on the actual measurement data are the same graphic element, the equations (1) to (8) in FIG. It is only necessary that the length and angle of the straight line portion obtained from the equation (9) satisfy the condition. The conditional expression (9) in FIG. 6 may not be a strict equal sign but may be established within a predetermined error range.
(配置情報の対応関係の補正)
上記の実施例では、各図形要素について、前回の配置データと今回の配置データ(実測データ)との間で、図形要素を構成する複数の座標のそれぞれが対応しており、かつ、座標点の数も同じであるとして説明した。しかし、前回の配置データを取得した時の移動ロボット移動経路と、今回の配置データを取得した時の移動ロボット移動経路とが全く同じというわけではないので、同じ図形要素について、前回の配置データと今回の配置データとの間で、図形要素を構成する複数の座標のそれぞれが対応しておらず、かつ、座標点の数も同じではない可能性がある。
(Correction of correspondence of arrangement information)
In the above embodiment, for each graphic element, each of a plurality of coordinates constituting the graphic element corresponds between the previous arrangement data and the current arrangement data (actual measurement data), and the coordinate point It was described that the numbers were the same. However, since the movement path of the mobile robot when the previous arrangement data is acquired is not exactly the same as the movement path of the mobile robot when the current arrangement data is acquired, the previous arrangement data and There is a possibility that the plurality of coordinates constituting the graphic element do not correspond to the arrangement data this time, and the number of coordinate points is not the same.
一方、本実施例では、移動ロボットRに搭載された距離センサによって測定されたセンシングデータに基づいて、全領域内の配置情報の変更の有無の検知、更には、各図形要素の変更状況の把握を目的としているため、各図形要素に関する配置データが全て揃っている必要はなく、上記の目的を達成できる程度の配置データがあればよい。 On the other hand, in this embodiment, based on the sensing data measured by the distance sensor mounted on the mobile robot R, the presence / absence of the change of the arrangement information in the entire area is detected, and the change status of each graphic element is grasped. Therefore, it is not necessary to have all the arrangement data related to each graphic element, and it is sufficient if there is arrangement data that can achieve the above-mentioned purpose.
そこで、図4のステップ402において、元の配置データと作成し直した配置データとの間の差分を評価し、各図形の配置変更か、単なる配置情報の誤差かを判別する際に、元の配置データの座標列と作成し直した配置データの座標列との対応付けを、以下のように補正する。以下では、作成し直した配置データを基準として、元の配置データを実測データに対応付けるときの対応関係の補正について説明する。
Therefore, in
元の配置データの座標列を{xA、i、yA,i}(i=1〜n)とし、実測データの座標列を{XA、j、YA,j}(j=1〜m)とし、以下のように座標列の対応付けを1点ずつ移動させながら、図4のステップ402と同様に、元の配置データと実測データとの差分を評価し、差分の値が最小となる移動量に基づいて、元の配置情報と実測データとの対応関係を補正する。即ち、元の配置データと実測データとの差分の値が最小になるとき、元の配置データの座標列と実測データの座標列とが対応しているものと推定する。元の配置データと実測データのそれぞれの座標列に含まれる座標点の数(n、m)の大小関係によって、以下のような対応付けを行う。
The coordinate sequence of the original arrangement data is {x A, i , y A, i } (i = 1 to n), and the coordinate sequence of the actual measurement data is {X A, j , Y A, j } (j = 1 to 1). m), and the coordinate sequence correspondence is moved point by point as follows, and the difference between the original arrangement data and the actual measurement data is evaluated in the same manner as in
n<mの場合は、実測データの範囲内で元の配置データと対応付ける部分を移動させ、最初{xA、i、yA,i}(i=1〜n)と{XA、j、YA,j}(j=1〜n)を対応させ(移動量=0)、次に{xA、i、yA,i}(i=1〜n)と{XA、j、YA,j}(j=2〜n+1)を対応させ(移動量=1)、・・・・、最後に{xA、i、yA,i}(i=1〜n)と{XA、j、YA,j}(j=m−n+1〜m)を対応させ(移動量=m−n)、その中で差分の値が最小となる移動量に基づいて、元の配置データと実測データとの対応関係を補正する。 In the case of n <m, the portion associated with the original arrangement data is moved within the range of the actual measurement data, and first {x A, i , y A, i } (i = 1 to n) and {X A, j , Y A, j } (j = 1 to n) are made to correspond (movement amount = 0), then {x A, i , y A, i } (i = 1 to n) and {X A, j , Y A, j } (j = 2 to n + 1) are made to correspond (movement amount = 1),..., And finally {x A, i , y A, i } (i = 1 to n) and {X A , J , Y A, j } (j = mn + 1 to m) are associated (movement amount = mn), and the original arrangement data and The correspondence with the actual measurement data is corrected.
n≧mの場合は、元の配置データの範囲内で実測データと対応付ける部分を移動させ、最初{xA、i、yA,i}(i=1〜m)と{XA、j、YA,j}(j=1〜m)を対応させ(移動量=0)、次に{xA、i、yA,i}(i=2〜m+1)と{XA、j、YA,j}(j=1〜m)を対応させ(移動量=1)、・・・・、最後に{xA、i、yA,i}(i=n−m+1〜n)と{XA、j、YA,j}(j=1〜m)を対応させ(移動量=n−m)、その中で差分の値が最小となる移動量に基づいて、元の配置データと実測データとの対応関係を補正する。 If n ≧ m, the portion associated with the actual measurement data is moved within the range of the original arrangement data, and the first {x A, i , y A, i } (i = 1 to m ) and {X A, j , Y A, j } (j = 1 to m) are made to correspond (movement amount = 0), then {x A, i , y A, i } (i = 2 to m + 1) and {X A, j , Y A, j } (j = 1 to m) are made to correspond (movement amount = 1),..., And finally {x A, i , y A, i } (i = n−m + 1 to n) and { X A, j , Y A, j } (j = 1 to m) are made to correspond (movement amount = nm), and based on the movement amount that minimizes the difference value, the original arrangement data and The correspondence with the actual measurement data is corrected.
20:計算機(ロボット)、21:CPU、22:メモリ、23:補正プログラム、24:記憶装置、25:配置情報、26:距離センサ、30:端末(表示装置) 20: Computer (robot), 21: CPU, 22: Memory, 23: Correction program, 24: Storage device, 25: Arrangement information, 26: Distance sensor, 30: Terminal (display device)
Claims (5)
前記距離センサで測定されたデータから、前記データに含まれる動径の変化に基づいて、前記対象物を表す図形要素に対応する線分を切り出して実測データを生成し、
前記切り出したそれぞれの線分について、予め保持された元の配置データと前記実測データとの間の差分を評価することによって、前記図形要素の配置変更か、配置情報の誤差かを判別する、
ことを特徴とする配置情報作成方法。 A method for creating arrangement information by a mobile robot having processing means for processing data measured by a distance sensor for detecting a distance to an object,
From the data measured by the distance sensor, based on a change in the radius included in the data, cut out a line segment corresponding to the graphic element representing the object to generate actual measurement data,
For each of the cut out line segments, by evaluating the difference between the original arrangement data held in advance and the actual measurement data, it is determined whether the graphic element arrangement change or arrangement information error,
An arrangement information creation method characterized by this.
データ処理手段、記憶装置、及び、所定の角度の監視範囲で前記領域内の図形要素までの距離を計測する距離センサ、を有し、
前記データ処理手段は、
前記距離センサで測定されたセンシングデータから得られる2次元の座標列から、前記センシングデータの動径の変化に基づいて、各図形要素に対応する線分を切り出して実測データを生成する手段、及び
前記切り出したそれぞれの線分について、前記記憶装置に予め保持された元の配置データと前記実測データとの間の差分を評価することによって、前記図形要素の配置変更か、配置情報の誤差かを判別する手段、
を有することを特徴とする移動ロボット。 A mobile robot that creates arrangement information of an object in a movable area while moving in a predetermined area,
A data processing means, a storage device, and a distance sensor that measures a distance to a graphic element in the region within a monitoring range of a predetermined angle;
The data processing means includes
Means for cutting out a line segment corresponding to each graphic element from the two-dimensional coordinate sequence obtained from the sensing data measured by the distance sensor and generating actual measurement data based on a change in the radius of the sensing data; and For each of the cut out line segments, by evaluating the difference between the original arrangement data stored in advance in the storage device and the actual measurement data, it is possible to determine whether the graphic element arrangement has changed or the arrangement information has an error. Means to determine,
A mobile robot characterized by comprising:
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