JP2015041203A - 自律移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態について図1〜図14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態では、自律移動体の一例である清掃ロボットを挙げて説明するが、本発明は清掃ロボットに限定されるものではない。
以下、センサ機構40におけるセンサ部41及び演算部42について、図1に基づいて説明すると共に、清掃ロボット1の自律移動を制御する制御システムを説明する。図1は、センサ機構40の構成を示すブロック図である。
演算部42の構成について、図1及び図4に基づいて説明する。図4は、清掃ロボットの自律移動に用いられる環境地図としてのグリッドマップを示す平面図である。
図示しない上記記憶領域は、制御信号に基づいて清掃ロボット1の移動速度や移動方向、移動距離等を制御するためのプログラムと共に、清掃ロボット1の移動領域とその領域内に存在する障害物である壁Mの位置及び形状に関する情報を含む環境地図42cを記憶している。
自己位置検出部42aの構成について、図1に基づいて説明する。
曲線:相関係数が0.9未満かつ障害物の位置における直線の傾きの変化が10度以下
その他:直線及び曲線以外
上記クラスタは、上記3種類のいずれかに分類し、照合するときに利用する。
相関係数の算出に際して、ここでは、一つのクラスタとして、図9の(a)に示す障害物Oiが得られているとする。
直線ではないクラスタにおいて、障害物における前後の位置関係から障害物の位置における傾きを算出する。傾きは参考点の分布を一次方程式で近似して算出する。i番目の位置における傾きaiは、下記の式で表される。
・O1は、直線の傾きaiを算出しない。
・O2における直線の傾きa2は、図9の(b)に示すように、参考点01〜03を利用して算出する。
・03における直線の傾きa3は、図9の(c)に示すように、参考点02〜04を利用して算出する。
・O4における直線の傾きa4は、図9の(d)に示すように、参考点O3〜O5を利用して算出する。
・O5は、直線の傾きを算出しない。
・直線以外:クラスタ間の最も近い位置の距離が閾値以下かつ、クラスタの種類が一致する場合に一致しているとする。
・直線:直線以外の条件に加えて、直線の傾きの差が閾値以内である場合、一致していないとする。
(1)R1クラスタは、V1クラスタが近くに存在し、クラスタの種類が同じでありかつ直線の傾きの差が小さいため、R1クラスタとV1クラスタとは一致する。
(2)R2クラスタは、V1クラスタが近いが、クラスタの種類が異なるため、R2クラスタとV1クラスタとは一致しない。
(3)R3クラスタは、V1クラスタ及びV2クラスタが近い。R3クラスタの種類はV1クラスタの種類と同じであるが、傾きの差が大きいので、R3クラスタとV1クラスタとは一致しない。また、V2クラスタはR3クラスタとは互いに種類も同じで、傾きの差が小さいので、R3クラスタとV2クラスタとは一致する。
(4)R4クラスタは、V2クラスタ及びV3クラスタが近い。V2クラスタはR4クラスタとは種類が異なるため、R4クラスタとV2クラスタとは一致しない。V3クラスタは、R4クラスタとは同じ曲線クラスタであるため、R4クラスタとV3クラスタとは一致する。
(5)R5クラスタは、V3クラスタが近いが、R5クラスタとV3クラスタとはクラスタの種類が異なるため、R5クラスタとV3クラスタとは一致しない。
本発明の他の実施の形態について図15に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1及び実施の形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜実施の形態3と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜実施の形態3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の態様1における自律移動体(清掃ロボット1)は、自己位置を検出しながら移動領域を移動する自律移動体において、ビームを照射して移動領域に存在する障害物との距離を計測するセンサ部41と、上記センサ部41のビームを照射して計測した障害物との距離から自己位置候補を算出したときの該自己位置候補に対する障害物までのセンサ距離と、上記移動領域に存在する障害物の位置情報を含む環境地図42cから計算される上記自己位置候補から障害物までの地図距離とを照合することにより、上記自己位置候補を修正して自己位置とする自己位置検出部42aとを備えていると共に、上記自己位置検出部42aは、上記センサ部41のビームを照射して計測した複数の障害物の各距離測定点を各クラスタにグループ分けして、それぞれの障害物を認識するクラスタリング部42aaを備えていることを特徴としている。
10 駆動機構
11 駆動輪
12 従輪
13 バッテリ
14 駆動輪モーター
16 走行制御レバー
20 清掃機構
21 洗浄液タンク
22 洗浄液吐出部
24 廃液タンク
25 清掃ブラシ
26 ブラシモーター
30 筐体
31 保護部材
32 操作パネル
33 非常停止スイッチ
34 把手
40 センサ機構
41 センサ部
41a レーザーレンジファインダー
41b 距離測定部
42 演算部
42a 自己位置検出部
42aa クラスタリング部
42ab 信頼度計算部
42b 走行制御部
42c 環境地図
42c’ 環境地図
M 壁(障害物)
O 障害物(障害物測定点)
Claims (5)
- 自己位置を検出しながら移動領域を移動する自律移動体において、
ビームを照射して移動領域に存在する障害物との距離を計測するセンサ部と、
上記センサ部のビームを照射して計測した障害物との距離から自己位置候補を算出したときの該自己位置候補に対する障害物までのセンサ距離と、上記移動領域に存在する障害物の位置情報を含む環境地図から計算される上記自己位置候補から障害物までの地図距離とを照合することにより、上記自己位置候補を修正して自己位置とする自己位置検出部とを備えていると共に、
上記自己位置検出部は、上記センサ部のビームを照射して計測した複数の障害物の各距離測定点を各クラスタにグループ分けして、それぞれの障害物を認識するクラスタリング部を備えていることを特徴とする自律移動体。 - 前記クラスタリング部は、前記各障害物の各クラスタに対して、隣り合う方向の障害物測定点の幾何学的距離が閾値よりも近い場合に、同じクラスタとして扱うことを特徴とする請求項1記載の自律移動体。
- 前記クラスタリング部は、前記各障害物の各クラスタに対して、該クラスタに属する障害物測定点の分布から各クラスタの特徴量を算出することを特徴とする請求項1又は2記載の自律移動体。
- 前記自己位置検出部は、クラスタリング部にて前記センサ距離に基づいて各障害物を各クラスタにグループ分けし、各クラスタと上記環境地図から算出した障害物の位置とを照合することによって障害物毎にその障害物が存在することの信頼度を計算する信頼度計算部を備えていると共に、
該自己位置検出部は、上記センサ部のビームを照射して計測した障害物の距離から自己位置候補を算出するときに、信頼度計算部にて計算された信頼度が基準信頼度よりも大きい障害物を選択して、該自己位置候補を算出することを特徴とする請求項1,2又は3記載の自律移動体。 - 前記クラスタリング部は、自己位置候補に基づいて前記環境地図から算出した障害物の位置を各クラスタにグループ分けすると共に、
前記信頼度計算部は、上記環境地図から算出した各障害物の位置の各クラスタと、該各クラスタに対応する前記センサ距離に基づく各障害物の各クラスタとを比較することによって前記信頼度を計算することを特徴とする請求項4記載の自律移動体。
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