JP2015103227A - Autonomous mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自律的に移動を行う自律移動体に関するものである。 The present invention relates to an autonomous mobile body that moves autonomously.
近年、センサを用いて段差などの障害物を検出し、自律的に移動を行う様々な自律移動体が知られている。例えば、距離センサにより進行方向の床面までの距離を検出し、検出された距離が閾値を超えている場合、段差などが存在するとして自律的に回避走行を行う自律移動体が知られている(特許文献1参照)。 In recent years, various autonomous moving bodies that detect obstacles such as steps using sensors and move autonomously are known. For example, there is known an autonomous mobile body that detects a distance to the floor surface in the traveling direction by a distance sensor and autonomously avoids traveling when there is a step when the detected distance exceeds a threshold value. (See Patent Document 1).
しかしながら、上記自律移動体においては、距離センサが故障などした場合、上記回避動作が行われず段差にはまってしまうなどの問題が生じ得る。これに対し、2つの距離センサを備え、各距離センサにより検出された距離のうち一方のみが閾値を超え、2つの距離センサ間で距離が相違する場合に、何れか一方の距離センサの異常と判断する構成が考えられる。この構成の場合、どちらの距離センサが異常であるか特定できず、実際に段差などが存在しているのかを判断できない。したがって、例えば、実際には段差などは存在せず床面が存在する場合でも、一方の距離センサにより検出された距離が閾値を超えているとき、自律移動体を停止させる制御をすることとなる。このため、自律移動体は、本来、停止をする必要のない場所で停止をしていたため、例えば、通路の真中で停止してしまうなどの不要な停止を行う問題が生じていた。 However, in the autonomous mobile body, when the distance sensor fails, the avoidance operation is not performed and a problem such as being stuck in a step may occur. On the other hand, when two distance sensors are provided and only one of the distances detected by each distance sensor exceeds the threshold and the distance is different between the two distance sensors, an abnormality of either one of the distance sensors is detected. The structure to judge can be considered. In the case of this configuration, it cannot be determined which distance sensor is abnormal, and it cannot be determined whether a step or the like actually exists. Therefore, for example, even when there is no step or the like and there is a floor surface, when the distance detected by one of the distance sensors exceeds a threshold value, the autonomous mobile body is controlled to stop. . For this reason, since the autonomous mobile body originally stopped at a place where it is not necessary to stop, there has been a problem of performing an unnecessary stop such as stopping in the middle of the passage.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、不要な停止を低減できる自律移動体を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and a main object of the present invention is to provide an autonomous mobile body that can reduce unnecessary stops.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、当該自律移動体を移動させる駆動手段と、当該自律移動体の移動方向の路面に向けられ、同一領域にある物体との距離を検出する少なくとも3つの距離センサを含むセンサユニットと、前記センサユニットの各距離センサにより検出された物体との距離が閾値を超えると、当該自律移動体を減速又は該物体を回避するように、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備える自律型移動体であって、前記制御手段は、 前記センサユニットの少なくとも3つの距離センサにより検出された距離のうち、1つの距離のみが前記閾値を超えているとき、又は、1つの距離のみが前記閾値を超えていないとき、該1つの距離以外の他の距離が前記閾値を超えるか否かの判断に基づいて、前記駆動手段の制御を行う、ことを特徴とする自律型移動体である。
この一態様において、前記センサユニットは、前記2n+1個の距離センサからn+1個の距離センサを組合せ、該組合せたn+1個の距離センサの出力信号が夫々入力される複数の論理積回路と、該各論理積回路の演算結果を示す信号が夫々入力される論理和回路と、を有する第1判定手段を備え、該論理和回路の演算結果を示す信号に基づいて前記物体の有無を判定してもよい。
この一態様において、前記センサユニットは、前記2n+1個の距離センサに対応した2n+1個の排他的論理和回路を有する第2判定手段を更に備え、前記各排他的論理和回路は、前記対応する距離センサからの出力信号と、前記第1判定手段から出力される出力信号と、に基づいて排他的論理和演算を行い、該演算結果に基づいて前記各距離センサの異常を個別に判定してもよい。
この一態様において、前記センサユニットは、第1乃至第3距離センサを含み、前記第1判定手段は、前記第1及び第2距離センサの出力信号が入力される第1論理積回路と、前記第2及び第3距離センサの出力信号が入力される第2論理積回路と、前記第1及び第3距離センサの出力信号が入力される第3論理積回路と、前記第1乃至第3論理積回路の出力信号が入力される論理和回路と、を有していてもよい。
この一態様において、前記第2判定手段は、前記第1乃至第3距離センサに夫々対応した第1乃至第3排他的論理和回路を有しており、前記第1排他的論理和回路は、前記第3距離センサの出力信号と前記第1判定手段の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、前記第3距離センサの異常を特定し、前記第2排他的論理和回路は、前記第2距離センサの出力信号と前記第1判定手段の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、前記第2距離センサの異常を特定し、前記第3排他的論理和回路は、前記第1距離センサの出力信号と前記第1判定手段の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、前記第1距離センサの異常を特定してもよい。
この一態様において、前記センサユニットは、第1乃至第5距離センサを含み、前記第1判定手段は、前記第1乃至第3距離センサの出力信号が入力される第1論理積回路と、前記第1、第2及び第4距離センサの出力信号が入力される第2論理積回路と、前記第1、第2及び第5距離センサの出力信号が入力される第3論理積回路と、前記第1、第3及び第4距離センサの出力信号が入力される第4論理積回路と、前記第1、第3及び第5距離センサの出力信号が入力される第5論理積回路と、前記第1、第4、及び第5距離センサの出力信号が入力される第6論理積回路と、前記第2乃至第4距離センサの出力信号が入力される第7論理積回路と、前記第2、第3及び第5距離センサの出力信号が入力される第8論理積回路と、前記第2、第4及び第5距離センサの出力信号が入力される第9論理積回路と、前記第3乃至第5距離センサの出力信号が入力される第10論理積回路と、前記第1乃至第10論理積回路の出力信号が入力される論理和回路と、を有していてもよい。
この一態様において、前記第2判定手段は、前記第1乃至第5距離センサに夫々対応した第1乃至第5排他的論理和回路を有しており、前記第1排他的論理和回路は、前記第1距離センサの出力信号と前記第1判定手段の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、前記第1距離センサの異常を特定し、前記第2排他的論理和回路は、前記第2距離センサの出力信号と前記第1判定手段の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、前記第2距離センサの異常を特定し、前記第3排他的論理和回路は、前記第3距離センサの出力信号と前記第1判定手段の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、前記第3距離センサの異常を特定し、前記第4排他的論理和回路は、前記第4距離センサの出力信号と前記第1判定手段の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、前記第4距離センサの異常を特定し、前記第5排他的論理和回路は、前記第5距離センサの出力信号と前記第1判定手段の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、前記第5距離センサの異常を特定してもよい。
One aspect of the present invention for achieving the above object is to detect at least the distance between the driving means for moving the autonomous mobile body and the object in the same region that is directed to the road surface in the moving direction of the autonomous mobile body. When the distance between a sensor unit including three distance sensors and an object detected by each distance sensor of the sensor unit exceeds a threshold, the driving unit is configured to decelerate the autonomous mobile body or avoid the object. An autonomous moving body comprising: a control means for controlling, wherein the control means includes a distance detected by at least three distance sensors of the sensor unit, wherein only one distance exceeds the threshold value. Or, when only one distance does not exceed the threshold, the control of the driving means is performed based on the determination of whether another distance other than the one distance exceeds the threshold. It is an autonomous mobile body characterized by
In this one aspect, the sensor unit combines n + 1 distance sensors from the 2n + 1 distance sensors, and a plurality of AND circuits to which output signals of the combined n + 1 distance sensors are respectively input, A first determination means having a logical sum circuit to which a signal indicating the operation result of the logical product circuit is input, and the presence or absence of the object is determined based on the signal indicating the operation result of the logical sum circuit Good.
In this aspect, the sensor unit further includes second determination means having 2n + 1 exclusive OR circuits corresponding to the 2n + 1 distance sensors, and each of the exclusive OR circuits includes the corresponding distance. An exclusive OR operation is performed based on the output signal from the sensor and the output signal output from the first determination means, and abnormality of each distance sensor is individually determined based on the calculation result Good.
In this aspect, the sensor unit includes first to third distance sensors, and the first determination means includes a first AND circuit to which output signals of the first and second distance sensors are input, A second AND circuit to which the output signals of the second and third distance sensors are input; a third AND circuit to which the output signals of the first and third distance sensors are input; and the first to third logics. And an OR circuit to which an output signal of the product circuit is input.
In this aspect, the second determination unit includes first to third exclusive OR circuits corresponding to the first to third distance sensors, respectively, and the first exclusive OR circuit includes: An exclusive OR operation is performed based on the output signal of the third distance sensor and the output signal of the OR circuit of the first determination means, the abnormality of the third distance sensor is identified, and the second exclusive logic The sum circuit performs an exclusive OR operation based on the output signal of the second distance sensor and the output signal of the OR circuit of the first determination means, identifies an abnormality of the second distance sensor, and 3. The exclusive OR circuit performs an exclusive OR operation based on the output signal of the first distance sensor and the output signal of the OR circuit of the first determination means, and identifies an abnormality of the first distance sensor. May be.
In this aspect, the sensor unit includes first to fifth distance sensors, and the first determination means includes a first AND circuit to which output signals of the first to third distance sensors are input, A second AND circuit to which the output signals of the first, second and fourth distance sensors are input; a third AND circuit to which the output signals of the first, second and fifth distance sensors are input; A fourth AND circuit to which the output signals of the first, third and fourth distance sensors are input; a fifth AND circuit to which the output signals of the first, third and fifth distance sensors are input; A sixth AND circuit to which the output signals of the first, fourth and fifth distance sensors are input; a seventh AND circuit to which the output signals of the second to fourth distance sensors are input; and the second , An eighth AND circuit to which the output signals of the third and fifth distance sensors are input, and the second A ninth AND circuit to which the output signals of the fourth and fifth distance sensors are input; a tenth AND circuit to which the output signals of the third to fifth distance sensors are input; and the first to tenth logics. And an OR circuit to which an output signal of the product circuit is input.
In this aspect, the second determination unit includes first to fifth exclusive OR circuits corresponding to the first to fifth distance sensors, respectively, and the first exclusive OR circuit includes: An exclusive OR operation is performed based on the output signal of the first distance sensor and the output signal of the OR circuit of the first determination means, the abnormality of the first distance sensor is specified, and the second exclusive logic The sum circuit performs an exclusive OR operation based on the output signal of the second distance sensor and the output signal of the OR circuit of the first determination means, identifies an abnormality of the second distance sensor, and The 3 exclusive OR circuit performs an exclusive OR operation based on the output signal of the third distance sensor and the output signal of the OR circuit of the first determination means, and identifies an abnormality of the third distance sensor. And the fourth exclusive OR circuit includes the fourth distance sensor. An exclusive OR operation is performed based on the output signal and the output signal of the OR circuit of the first determination means, the abnormality of the fourth distance sensor is specified, and the fifth exclusive OR circuit An abnormality of the fifth distance sensor may be specified by performing an exclusive OR operation based on the output signal of the 5-distance sensor and the output signal of the OR circuit of the first determination means.
本発明によれば、不要な停止を低減できる自律移動体を提供することを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, providing the autonomous mobile body which can reduce an unnecessary stop can be provided.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態1に係る自律移動体は、例えば、階段などの急峻な段差や床面などの物体を検出できる物体検出装置10を備えている。本実施の形態1に係る自律移動体は、物体検出装置10により検出された段差を回避しつつ、検出された床面上を自律的に走行することができる。図1は、本発明の実施の形態1に係る物体検出装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。物体検出装置10は、センサユニットの一具体例であり、第1乃至第3距離センサ1、2、3と、第1判定回路4と、第2判定回路5と、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The autonomous mobile body according to
第1乃至第3距離センサ1、2、3は、自律移動体の移動方向の路面に向けられ、同一領域にある物体との距離を検出する。例えば、第1乃至第3距離センサ1、2、3は、自律移動体の前方側に夫々設けられており、自律移動体の前進方向に存在する物体を検出する。また、第1乃至第3距離センサ1、2、3は、自律移動体の後方側に夫々設けられ、自律移動体の後進方向に存在する物体を検出してもよい。あるいは、第1乃至第3距離センサ1、2、3は、自律移動体の前方側及び後方側に夫々設けられ、自律移動体の前進方向及び後進方向に存在する物体を検出してもよい。さらに、自律移動体が全方向移動可能である場合には、第1乃至第3距離センサ1、2、3は自律移動体の全方位に夫々設けられており、自律移動体の全進行方向に存在する物体を検出してもよい。
The first to
さらに、第1乃至第3距離センサ1、2、3の検出領域は、少なくとも一部が重複しているのが好ましい。なお、第1乃至第3距離センサ1、2、3のうち2つのセンサの検出領域が重複している、あるいは、第1乃至第3距離センサ1、2、3のいずれの検出領域も重複していなくてもよい。第1乃至第3距離センサ1、2、3の検出領域を重複させることで、後述の第1及び第2判定回路4、5の判定結果の精度が増す。
Furthermore, it is preferable that at least a part of the detection areas of the first to
第1乃至第3距離センサ1、2、3は、超音波センサ、赤外線センサ、可視光センサ、紫外線センサ、などにより構成されている。なお、第1乃至第3距離センサ1、2、3は、上記同一方式のセンサで構成されているが、これに限らず、異なる方式のセンサを組み合わせて構成されてもよい。例えば、第1距離センサ1を超音波センサとし、第2距離センサ2を赤外線センサとし、第3距離センサ3を可視光センサとして構成してもよい。
The 1st thru | or
第1乃至第3距離センサ1、2、3を同一方式のセンサで構成した場合、その測定領域について頑健性が向上する。一方、第1乃至第3距離センサ1、2、3を合い異なる方式のセンサで構成した場合、単一のセンサ方式では賄えないより幅広い測定領域を確保できる。
When the 1st thru | or
第1乃至第3距離センサ1、2、3は、例えば、レーザレンジファインダ(Time of Flight方式、位相差方式)などの2次元距離センサを任意に組み合わせて構成してもよい。第1乃至第3距離センサ1、2、3は、例えば、RGB-Dカメラ、ステレオカメラ、レーザスキャン式センサなどの3次元距離センサを任意に組み合わせて構成してもよい。さらに、第1乃至第3距離センサ1、2、3は、1次元乃至3次元距離センサを任意に組み合わせて構成してもよい。
The first to
第1乃至第3距離センサ1、2、3は、床面、段差などの物体を検出する。第1乃至第3距離センサ1、2、3は、所定距離以内の物体を検出したとき、その物体が走行可能な床面であるとして真値を示す信号「1」を第1及び第2判定回路4、5に出力する。一方、第1乃至第3距離センサ1、2、3は、所定距離以上の物体を検出すると、その物体が走行不能な段差の落込み面であるとして偽値を示す信号「0」を第1及び第2判定回路4、5に出力する。このように、第1判定回路4は、第1乃至第3距離センサ1、2、3の出力値に基づいて、走行可能な床面と走行不能な段差の落込み面とを識別でき、自律移動体は、第1判定回路4の出力信号に基づいて、その段差を回避しつつ、床面を安全に走行できる。
The first to
なお、本実施の形態1に係る物体検出装置10は、3個の第1乃至第3距離センサを備える構成であるが、これに限らず、2n+1(n=1、2、3、・・・)(後述の多数決を行うため奇数個)の距離センサを備える構成であればよい。
The
第1判定回路4は、第1乃至第3距離センサ1、2、3の出力信号の多数決結果に基づいて、物体の有無を判定する。このため、第1乃至第3距離センサ1、2、3のうちいずれか1つに異常(センサ自体の故障、塵や埃などによりセンサの機能不全)が生じている場合でも、他の多数の正常な距離センサの出力信号によって物体の有無を正確に判定することができる。
The first determination circuit 4 determines the presence / absence of an object based on the majority result of the output signals of the first to
第1判定回路4は、第1乃至第3距離センサ1、2、3により検出された距離のうち、1つの距離のみが所定距離を超えているとき、又は、1つの距離のみが所定距離を超えていないとき、該1つの距離以外の他の距離が所定閾値を超えているか否かを判断する。このように、第1判定回路4は、第1乃至第3距離センサ1、2、3により検出された距離うち多数の距離(この場合、同一となる2つの距離センサの距離)に従って、最終的な物体の有無を判断する。第1判定回路4は、第1乃至第3論理積回路(AND回路)41、42、43と、論理和回路(OR回路)44と、を有している。
The first determination circuit 4 is configured such that when only one distance exceeds the predetermined distance among the distances detected by the first to
第1論理積回路41には、第1及び第2距離センサ1、2が夫々接続されている。第1論理積回路41は、第1及び第2距離センサ1、2から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第1論理積回路41は、論理積演算結果を論理和回路44に出力する。第2論理積回路42には、第2及び第3距離センサ2、3が夫々接続されている。第2論理積回路42は、第2及び第3距離センサ2、3から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第2論理積回路42は、論理積演算結果を論理和回路44に出力する。第3論理積回路43には、第1及び第3距離センサ1、3が夫々接続されている。第3論理積回路43は、第1及び第3距離センサ1、3から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第3論理積回路43は、論理積演算結果を論理和回路44に出力する。
The first AND
論理和回路44は、第1乃至第3論理積回路41、42、43から出力される論理積演算結果の信号(「0」又は「1」)に基づいて、論理和演算を行う。第1判定回路4は、論理和回路44から信号「1」が出力されたとき、所定距離以内の物体が存在すると(床面が存在する)判定する。自律移動体は、例えば、第1判定回路4により判定された床面上を自律的に走行する。
The
一方、第1判定回路4は、論理和回路44から信号「0」が出力されたとき、所定距離以上の物体が存在すると(床面が存在せず、段差の落込み面が存在すると)判定する。自律移動体は、例えば、第1判定回路4により判定された段差を回避して自律的に走行する。論理和回路44は、論理和演算結果の信号(「0」又は「1」)を第2判定回路5に出力する。
上述のように構成された物体検出装置10は、例えば、主として前進を行う自律移動体の前進側に複数(例えば、2又は3つ)配置されている。これにより、前進方向の段差を正確に検出し、自律移動体の転落や転倒を確実に防止できる。また、前進及び後進を行う自律移動体の場合は、自律移動体の前進側及び後進側に物体検出装置10をそれぞれ複数配置してもよい。さらに、全方向に移動可能な自律移動体の場合、自律移動体の外周に沿って物体検出装置10を複数(例えば、等間隔に8つ)配置してもよい。これにより、全方位の段差を正確に検出し、自律移動体の転落や転倒を確実に防止できる。
On the other hand, when the signal “0” is output from the
For example, a plurality (for example, two or three) of the
ところで、自律移動体(とりわけ、倒立状態を維持して走行する倒立型移動体)においては、距離センサに異常が生じた場合でも、床面や段差などを常時正確に検出しつつ、その異常の原因を迅速に特定し対処することが重要となる。これに対し、本実施の形態1に係る自律移動体は、上述の如く、第1乃至第3距離センサ1、2、3のいずれかに異常が生じている場合でも正確に物体を検出でき、同時に、第1乃至第3距離センサ1、2、3のいずれに異常が生じているかを迅速かつ正確に特定できる。したがって、自律移動体は、正常な距離センサにより検出された距離に基づいて、減速又は検出した物体を回避するように移動を継続できる。このため、自律移動体は、本来、停止をする必要のない場所で停止をする問題が生じず、不要な停止を低減できる。
By the way, in an autonomous mobile body (in particular, an inverted mobile body that travels while maintaining an inverted state), even if an abnormality occurs in the distance sensor, the floor surface or a step is always detected accurately and the abnormality is detected. It is important to quickly identify and deal with the cause. On the other hand, as described above, the autonomous mobile body according to the first embodiment can accurately detect an object even when any of the first to
第2判定回路5は、第1判定回路4の判定結果と、第1乃至第3距離センサ1、2、3からの出力信号とに基づいて、第1乃至第3距離センサ1、2、3の異常を個別に判定する。第1判定回路4は、上述の如く、第1乃至第3距離センサ1、2、3のいずれかに異常が生じている場合でも、物体の誤検出をすることなく正確にその有無を検出できる。さらに、同時に、第2判定回路5は、第1乃至第3距離センサ1、2、3のいずれに異常が生じているかを特定できる。
The second determination circuit 5 is based on the determination result of the first determination circuit 4 and the output signals from the first to
第2判定回路5は、第1乃至第3距離センサ1、2、3に対応した第1乃至第3排他的論理和回路(XOR回路)51、52、53を有している。 第1排他的論理和回路51には、第1判定回路4の論理和回路44及び第3距離センサ3が夫々接続されている。第1排他的論理和回路51は、第1判定回路4の論理和回路44及び第3距離センサ3から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い、その演算結果の信号(「0」又は「1」)を出力する。
The second determination circuit 5 includes first to third exclusive OR circuits (XOR circuits) 51, 52, and 53 corresponding to the first to
第2排他的論理和回路52には、第1判定回路4の論理和回路44及び第2距離センサ2が夫々接続されている。第2排他的論理和回路52は、第1判定回路4の論理和回路44及び第2距離センサ2から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い、その演算結果を出力する。
The second exclusive OR circuit 52 is connected to the
第3排他的論理和回路53には、第1判定回路4の論理和回路44及び第1距離センサ1が夫々接続されている。第3排他的論理和回路53は、第1判定回路4の論理和回路44及び第1距離センサ1から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い、その演算結果を出力する。
The third exclusive OR
第2判定回路5は、例えば、第1排他的論理和回路51から出力される演算結果の信号が「1」のとき、第3距離センサ3が異常であると判定する。第2判定回路5は、第2排他的論理和回路52から出力される演算結果の信号が「1」のとき、第2距離センサ2が異常であると判定する。第2判定回路5は、第3排他的論理和回路53から出力される演算結果の信号が「1」のとき、第1距離センサ1が異常であると判定する。
For example, when the operation result signal output from the first exclusive OR
このように、第2判定回路5は、第1乃至第3排他的論理回路51、52、53の出力信号に基づいて第1乃至第3距離センサ1、2、3の異常を個別に判定できる。なお、本実施の形態1に係る物体検出装置は、距離センサ、および電子回路で構成される第1及び第2判定回路だけの簡易な構成で実現できるため、機能安全認証の取得が容易となりコスト低減にも繋がる。
As described above, the second determination circuit 5 can individually determine the abnormality of the first to
次に、本実施の形態1に係る物体検出装置の処理フローについて詳細に説明する。
第1乃至第3距離センサ1、2、3は、床面を検出しその検出結果を示す信号を第1判定回路4の第1乃至第3論理積回路41、42、43及び第2判定回路5の第1乃至第3排他的論理和回路51、52、53に夫々出力する(ステップS101)。第1判定回路4の第1乃至第3論理積回路41、42、43は、第1乃至第3距離センサ1、2、3から出力される出力信号に基づいて論理積演算を行い(ステップS102)、その演算結果を示す信号を第1判定回路4の論理和回路44に夫々出力する。
Next, the processing flow of the object detection apparatus according to the first embodiment will be described in detail.
The first to
第1判定回路1の論理和回路44は、第1乃至第3論理積回路41、42、43から出力される信号に基づいて論理和演算を行い(ステップS103)、その演算結果を示す信号を自律移動体の移動を制御する制御装置6に出力する(図2)。制御装置6は、第1判定回路4の論理和回44路から出力される信号に基づいて自律移動体の移動を制御する(ステップS104)。
The
第2判定回路3の第1乃至第3排他的論理和回路51、52、53は、第1乃至第3距離センサ1、2、3から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い(ステップS105)、その演算結果を示す信号を夫々出力する。警告装置7は、例えば、第2判定回路5の第1乃至第3排他的論理和回路51、52、53から出力される信号に基づいて、第1乃至第3距離センサ1、2、3のうちいずれの距離センサが異常であるかをユーザに対して表示し警告を行う(ステップS106)。
The first to third exclusive OR
警告装置7は、上述した第1乃至第3距離センサ1、2、3のいずれが異常であるかを表示する表示装置として構成されているが、これに限らず、例えば、音声で報知する音声出力装置、振動で感知させる振動装置、遠隔的にユーザに通知する通信装置、であってもよい。
The
図3は、本実施の形態1に係る自律移動体の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態1に係る自律移動体11は、3つの物体検出装置10と、車輪などを駆動し自律移動体11を走行させる駆動装置12と、駆動装置12に対して電力を供給する駆動電源13と、リレー回路14と、制御装置6に電力を供給する制御電源15と、駆動装置の駆動を制御する制御装置6と、反転回路16と、論理積回路18と、を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic system configuration of the autonomous mobile body according to the first embodiment. The autonomous
各物体検出装置10の第1判定回路4は、床面を検出したとき、信号「1」を論理積回路18に出力する。論理積回路18は、各物体検出装置10からの信号「1」に基づいて、論理積演算を行い反転回路16に信号「1」を出力する。反転回路16は、論理積回路18からの信号「1」を反転させた信号「0」を、リレー回路14に出力する。
The first determination circuit 4 of each
一方、各物体検出装置10の第1判定回路4は、段差の落込み面を検出すると、信号「0」を論理積回路18に出力する。論理積回路18は、各物体検出装置10からの信号「0」に基づいて、論理積演算を行い反転回路16に信号「0」を出力する。反転回路16は、論理積回路18からの信号「0」を反転させた信号「1」を、リレー回路14に出力する。リレー回路14は、この信号「1」に応じて、内蔵するリレースイッチを切り替え、駆動電源13から駆動装置12に供給される電力を遮断する。このように、物体検出装置10が段差の落込み面を検出すると、駆動装置12へ電力が遮断され、自律移動体11が強制的に停止する。これにより、自律移動体11は床面から落下することなく安全に停止することができる。
On the other hand, the first determination circuit 4 of each
各物体検出装置10の第1判定回路4に、論理積回路18及び反転回路16を介して、駆動装置12の駆動を制動する制動装置17を接続してもよい(図4)。各物体検出装置10の第1判定回路4が段差の落込み面を検出すると、制動装置17は、各物体検出装置10の第1判定回路4から論理積回路18及び反転回路16を介して出力される信号「1」に応じて、駆動装置12の駆動を制動し、自律移動体11を減速、停止させる。
A
物体検出装置10の第1判定回路4に、論理積回路18を介して制御装置6を直接接続する構成であってもよい(図5)。各物体検出装置10の第1判定回路4は、段差の落込み面を検出すると、信号「0」を制御装置6に出力する。制御装置6は、各物体検出装置10の第1判定回路4からの信号「0」に応じて、リレー回路14のリレースイッチの切替えを制御し、駆動電源13から駆動装置12に供給される電力を遮断する。なお、制御装置6が、各物体検出装置10の第1判定回路4からの信号「0」に応じて制動装置17を制御することで、駆動装置12を制動し自律移動体11を停止させる構成であってもよい(図6)。さらに、制御装置6が、各物体検出装置10の第1判定回路4からの信号「0」に応じて駆動装置12を制御することで、検出された段差を回避するように自律移動体11を走行させる構成であってもよい(図7)。なお、上記実施の形態1においては、自律移動体11が3つの物体検出装置10を備える構成であるが、これに限らず、例えば、1つあるいは4つ以上備える構成であってもよい。
The configuration may be such that the control device 6 is directly connected to the first determination circuit 4 of the
以上、本実施の形態1に係る自律移動体11において、第1判定回路4は、第1乃至第3距離センサ1、2、3により検出された距離うち多数の距離に従って、最終的な物体の有無を判断する。これにより、第1乃至第3距離センサ1、2、3のうちいずれか1つに異常が生じている場合でも、他の多数の正常な距離センサの距離によって物体の有無を正確に判定できる。したがって、自律移動体11は、正常な距離センサにより検出された距離に基づいて、回避動作、減速動作などの移動を継続できる。このため、自律移動体11は、本来、停止をする必要のない場所で停止をする問題が生じず、不要な停止を低減できる。
As described above, in the autonomous
実施の形態2
上記実施の形態1に係る物体検出装置10は3個の第1乃至第3距離センサ1、2、3を備える構成であるが、本実施の形態2に係る物体検出装置20は5個の第1乃至第5距離センサ21〜25を備えることを特徴とする。
The
図8は、本発明の実施の形態2に係る物体検出装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態2に係る物体検出装置20は、第1乃至第5距離センサ21〜25と、第1判定回路26と、第2判定回路27と、を備えている。
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic system configuration of the object detection apparatus according to
第1判定回路26は、第1乃至第10論理積回路260〜269と、論理和回路259と、を有している。第1論理積回路261には、第1乃至第3距離センサ21〜23が夫々接続されている。第1論理積回路261は、第1乃至第3距離センサ21〜23から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第1論理積回路261は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。第2論理積回路262には、第1、第2、及び第4距離センサ21、22、24が夫々接続されている。第2論理積回路262は、第1、第2及び第4距離センサ21、22、24から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第2論理積回路262は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。
The
第3論理積回路263には、第1、第2及び第5距離センサ21、22、25が夫々接続されている。第3論理積回路263は、第1、第2及び第5距離センサ21、22、25から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第3論理積回路263は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。第4論理積回路264には、第1、第3、及び第4距離センサ21、23、24が夫々接続されている。第4論理積回路264は、第1、第3及び第4距離センサ21、23、24から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第4論理積回路264は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。
The first AND
第5論理積回路265には、第1、第3、及び第5距離センサ21、23、25が夫々接続されている。第5論理積回路265は、第1、第3及び第5距離センサ21、23、25から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第5論理積回路265は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。第6論理積回路266には、第1、第4、及び第5距離センサ21、24、25が夫々接続されている。第6論理積回路266は、第1、第4及び第5距離センサ21、24、25から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第6論理積回路266は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。
The fifth AND
第7論理積回路267には、第2乃至第4距離センサ22〜24が夫々接続されている。第7論理積回路267は、第2乃至第4距離センサ22〜24から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第7論理積回路267は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。第8論理積回路268には、第2、第3、及び第5距離センサ22、23、25が夫々接続されている。第8論理積回路268は、第2、第3及び第5距離センサ22、23、25から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第8論理積回路268は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。
Second to
第9論理積回路269には、第2、第4、及び第5距離センサ22、24、25が夫々接続されている。第9論理積回路269は、第2、第4及び第5距離センサ22、24、25から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第9論理積回路269は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。第10論理積回路260には、第3乃至第5距離センサ23〜25が夫々接続されている。第10論理積回路260は、第3乃至第5距離センサ23〜25から出力される信号に基づいて論理積演算を行う。第10論理積回路260は、論理積演算結果を論理和回路259に出力する。
The ninth AND
上述した第1判定回路の一構成例は、5個の距離センサから3個の距離センサを組合せ、組合せた距離センサの出力信号を各論理積回路に入力している。すなわち、2n+1(n=1、2、3、・・・)個の距離センサで構成される場合、2n+1個の距離センサからn+1個の距離センサを組合せ、組合せたn+1個の距離センサの出力信号を各論理積回路に夫々入力すればよい。 In the configuration example of the first determination circuit described above, three distance sensors are combined from five distance sensors, and an output signal of the combined distance sensor is input to each AND circuit. That is, in the case of 2n + 1 (n = 1, 2, 3,...) Distance sensors, n + 1 distance sensors are combined from 2n + 1 distance sensors, and output signals of n + 1 distance sensors are combined. May be input to each AND circuit.
論理和回路259は、第1乃至第10論理積回路260〜269から出力される論理積演算結果の信号(「0」又は「1」)に基づいて、論理和演算を行う。このように、第1判定回路は、2n+1個の距離センサからn+1個の距離センサを組合せ、組合せた距離センサの出力信号を各論理積回路に入力し、各論理積回路の出力信号を論理和回路に入力するように構成されている。これにより、2n+1個の距離センサのうちのいずれかに異常が生じている場合でも、第1判定回路は、2n+1個の距離センサの出力信号の多数決に基づいて、物体の有無を正確に判定できる。
The
第2判定回路27は、第1乃至第5距離センサ21〜25に対応した第1乃至第5排他的論理和回路271〜275を有している。第1排他的論理和回路271には、第1判定回路26の論理和回路259及び第1距離センサ21が夫々接続されている。第1排他的論理和回路271は、第1判定回路26の論理和回路259及び第1距離センサ21から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い、その演算結果の信号(「0」又は「1」)を出力する。第2排他的論理和回路272には、第1判定回路26の論理和回路259及び第2距離センサ22が夫々接続されている。第2排他的論理和回路272は、第1判定回路26の論理和回路259及び第2距離センサ22から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い、その演算結果を出力する。
The
第3排他的論理和回路273には、第1判定回路26の論理和回路259及び第3距離センサ23が夫々接続されている。第3排他的論理和回路273は、第1判定回路26の論理和回路259及び第3距離センサ23から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い、その演算結果を出力する。第4排他的論理和回路274には、第1判定回路26の論理和回路259及び第4距離センサ24が夫々接続されている。第4排他的論理和回路274は、第1判定回路26の論理和回路259及び第4距離センサ24から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い、その演算結果を出力する。
The third exclusive OR
第5排他的論理和回路275には、第1判定回路26の論理和回路259及び第5距離センサ25が夫々接続されている。第5排他的論理和回路275は、第1判定回路26の論理和回路259及び第5距離センサ25から出力される信号に基づいて排他的論理和演算を行い、その演算結果を出力する。第2判定回路27は、第1乃至第5排他的論理回路271〜275の出力信号に基づいて第1乃至第5距離センサ21〜25の異常を個別に判定できる。このように、第2判定回路は、2n+1個の距離センサに対応した2n+1個の排他的論理回路で構成されている。各排他的論理和回路は、対応する距離センサの出力信号と、第1判定回路の論理和回路の出力信号とに基づいて排他的論理和演算を行い、対応する距離センサの異常を判定する。
The fifth exclusive OR
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、上記第1及び第2判定回路4、5、26、27の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。)
In the above-described embodiments, the present invention has been described as a hardware configuration, but the present invention is not limited to this. The present invention can be realized, for example, by causing the CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program for the processing of the first and
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included. The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
本発明は、例えば、物体を検出し、検出した物体を回避して自律的に移動を行う自律移動体に利用可能である。 The present invention can be used, for example, for an autonomous mobile body that detects an object and autonomously moves while avoiding the detected object.
1 第1距離センサ
2 第2距離センサ
3 第3距離センサ
4 第1判定回路
5 第2判定回路
6 制御装置
7 警告装置
10 物体検出装置
11 自律移動体
DESCRIPTION OF
Claims (1)
当該自律移動体の移動方向の路面に向けられ、同一領域にある物体との距離を検出する少なくとも3つの距離センサを含むセンサユニットと、
前記センサユニットの各距離センサにより検出された物体との距離が閾値を超えると、当該自律移動体を減速又は該物体を回避するように、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備える自律型移動体であって、
前記制御手段は、
前記センサユニットの少なくとも3つの距離センサにより検出された距離のうち、1つの距離のみが前記閾値を超えているとき、又は、1つの距離のみが前記閾値を超えていないとき、該1つの距離以外の他の距離が前記閾値を超えるか否かの判断に基づいて、前記駆動手段の制御を行う、ことを特徴とする自律型移動体。 Driving means for moving the autonomous mobile body;
A sensor unit including at least three distance sensors that are directed to a road surface in the moving direction of the autonomous mobile body and detect a distance from an object in the same region;
An autonomous type comprising control means for controlling the driving means so as to decelerate or avoid the object when the distance to the object detected by each distance sensor of the sensor unit exceeds a threshold value A moving object,
The control means includes
When only one distance out of the distances detected by at least three distance sensors of the sensor unit exceeds the threshold value, or when only one distance does not exceed the threshold value, other than the one distance An autonomous mobile body characterized in that the driving means is controlled based on a determination as to whether another distance exceeds the threshold.
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