JP2016012348A - 情報処理装置、ロボット及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】作業者に手間をかけずに、ロボットが自律移動する。【解決手段】本発明の一態様にかかる情報処理装置は、ロボットの移動を制御する情報処理装置であって、畝と畝との間を検出する検出手段（１０６）と、検出手段（１０６）で検出した畝と畝との間の入り口にロボットを進入させるようにロボットの移動を制御する畝間進入制御手段（１０７）と、検出手段（１０６）で検出した畝と畝との間をロボットが移動するようにロボットの移動を制御する畝間移動制御手段（１０８）と、を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットの移動を制御する技術に関する。

近年、農業従事者の高齢化に伴い、農作業の機械化が推進され、農作業支援用自律ロボットの開発が行われている。

例えば、特許文献１（特許第５３４６５９８号公報）には、農作業支援用自律走行ロボットの進行方向を制御したり、農作業支援用自律走行ロボットの現在位置を特定する技術について開示されている。

特許文献１では、防草シートに金属線を織り込み、その防草シートを、農作物の植えられている畝の間などのロボットの走行経路に沿って予め敷設する。また、金属線を検知する金属検知センサをロボットに搭載する。そして、金属検知センサで金属線を検知し、その検知結果を基にロボットの進行方向を制御したり、ロボットの現在位置を特定するようにしている。

しかし、特許文献１の発明は、防草シートに金属線を織り込み、その防草シートを、ロボットの走行経路に沿って予め敷設する作業を行う必要がある。また、防草シートを敷設する経路をロボットや作業者が移動するため、防草シートが正しく経路に敷設されているかを適宜メンテナンスする作業を行う必要がある。このため、特許文献１の発明は、ロボットが自律移動するために必要な各種作業を作業者に別途行わせる必要があり、結果的に、作業者に手間をかけてしまうことになる。

本発明の目的は、作業者に手間をかけずに、ロボットが自律移動することにある。

本発明の一態様にかかる情報処理装置は、
ロボットの移動を制御する情報処理装置であって、
畝と畝との間を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した畝と畝との間の入り口に前記ロボットを進入させるように前記ロボットの移動を制御する畝間進入制御手段と、
前記検出手段で検出した畝と畝との間を前記ロボットが移動するように前記ロボットの移動を制御する畝間移動制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、作業者に手間をかけずに、ロボットが自律移動することができる。

本発明の第１実施形態におけるロボットの構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるロボットの内部構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態におけるロボットの自律移動例を示す図である。 本発明の第１実施形態における畝間入り口の検出例を示す図である。 本発明の第１実施形態における畝間入り口の検出例を示す図である。 本発明の第１実施形態における畝間入り口検出部の処理動作例を示す図である。 本発明の第１実施形態における畝間入り口に進入する場合を説明する図である。 本発明の第１実施形態における畝間進入制御部の処理動作例を示す図である。 本発明の第１実施形態における畝間を移動する場合を説明する図である。 本発明の第１実施形態における畝間移動制御部の処理動作例を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるロボットの構成例と動作例を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるロボットの内部構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態における土壌測定及び肥料散布を停止する処理動作例を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるロボットの変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるロボットの内部構成の変形例を示す図である。

［第１実施形態］
（本発明の一態様にかかる情報処理装置の第１実施形態の概要）
まず、図１、図２を参照しながら、本発明の一態様にかかる情報処理装置の第１実施形態の概要について説明する。図１は、本発明の一態様にかかる情報処理装置が制御するロボット１００の全体構成例を示す図である。図２は、本発明の一態様にかかる情報処理装置の構成例を示す図である。

本発明の一態様にかかる情報処理装置は、ロボット１００の移動を制御する情報処理装置である。

本発明の一態様にかかる情報処理装置は、検出手段、畝間進入制御手段、畝間移動制御手段を有して構成する。

検出手段は、畝と畝との間を検出する処理を行う。検出手段は、畝間入り口検出部１０６が機能する。

畝間進入制御手段は、検出手段で検出した畝と畝との間の入り口にロボット１００を進入させるようにロボット１００の移動を制御する処理を行う。畝間進入制御手段は、畝間進入制御部１０７が機能する。

畝間移動制御手段は、検出手段で検出した畝と畝との間をロボット１００が移動するようにロボット１００の移動を制御する処理を行う。畝間移動制御手段は、畝間移動制御部１０８が機能する。

本発明の一態様にかかる情報処理装置は、畝と畝との間を検出する。そして、その検出した畝と畝との間の入り口にロボット１００を進入させるようにロボット１００の移動を制御する。そして、その検出した畝と畝との間をロボット１００が移動するようにロボット１００の移動を制御する。これにより、作業者に手間をかけずに、ロボット１００が自律移動することができる。以下、添付図面を参照しながら、本発明の一態様にかかる情報処理装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、情報処理装置を搭載したロボット１００を例に説明する。

＜ロボット１００の構成例＞
まず、図１を参照しながら、本実施形態のロボット１００の構成例について説明する。図１は、本実態形態のロボット１００の構成例を示す図である。（ａ）は、ロボット１００を上方から見た状態を示し、（ｂ）は、ロボット１００を前方から見た状態を示す。

本実施形態のロボット１００は、農作業支援用自律ロボットであり、ロボット本体１、アクチュエータ２、レーザレンジファインダ３、移動機構４を含んで構成する。

ロボット本体１は、ロボット１００の本体部分を構成する部分であり、後述する各種制御部や記憶部を有して構成する。

アクチュエータ２は、ロボット本体１の左右に取り付けられ、所定の角度θでレーザレンジファインダ３の首振りを行う。レーザレンジファインダ３の首振りを行う所定の角度θは、任意に設定することが可能である。

レーザレンジファインダ３は、ロボット本体１の左右に取り付けられ、３次元点群データを取得する距離センサである。レーザレンジファインダ３は、レーザを照射して物体の表面を計測し、３次元点群データを取得する。本実施形態では、アクチュエータ２でレーザレンジファインダ３を所定の角度θで首振りを行い、３次元点群データを取得する。本実施形態は、３次元点群データを取得する距離センサであれば、任意のセンサを用いることが可能である。

移動機構４は、ロボット１００を移動させるものである。移動機構４は、ロボット１００を移動することが可能であれば任意の機構で構成することが可能である。移動機構４は、ロータリーエンコーダなどを利用してロボット１００の移動距離を算出し、ロボット１００の位置情報を得ることができる。

＜ロボット１００の内部構成例＞
次に、図２を参照しながら、本実施形態のロボット１００の内部構成例について説明する。図２は、本実施形態のロボット１００の内部構成例を示す図である。

本実施形態のロボット１００は、首ふり制御部１０３、点群取得部１０４、制御部１０５、畝間入り口検出部１０６、畝間進入制御部１０７、畝間移動制御部１０８、記憶部１０９を有して構成する。

首ふり制御部１０３は、アクチュエータ２を制御し、レーザレンジファインダ３の首振りを行う。

点群取得部１０４は、レーザレンジファインダ３から３次元点群データを取得する。

制御部１０５は、ロボット１００を制御するためのメインとなる部分である。

畝間入り口検出部１０６は、点群取得部１０４が取得した３次元点群データを基に、畝と畝との間の畝間入り口を検出する。

畝間進入制御部１０７は、畝間入り口検出部１０６で検出した畝間入り口にロボット１００を進入させるようにロボット１００の移動を制御する。

畝間移動制御部１０８は、畝間入り口検出部１０６で検出した畝と畝との間をロボット１００が移動するようにロボット１００の移動を制御する。

記憶部１０９は、各種情報を制御する。例えば、点群取得部１０４がレーザレンジファインダ３から取得した３次元点群データを記憶する。また、畝間入り口検出部１０６、畝間進入制御部１０７、畝間移動制御部１０８で使用する各種情報を記憶する。

＜ロボット１００の自律移動例＞
次に、図３を参照しながら、本実施形態のロボット１００の自律移動例について説明する。図３は、本実施形態のロボット１００の自律移動例を示した図である。矢印Ａは、畝間入り口検出部１０６が畝間入り口を検出する際のロボット１００の動きを示す。矢印Ｂは、畝間進入制御部１０７が畝間入り口にロボット１００を進入させる際のロボット１００の動きを示す。矢印Ｃは、畝間移動制御部１０８が畝と畝との間をロボット１００に移動させる際のロボット１００の動きを示す。

本実施形態のロボット１００は、矢印Ａの動きで、畝間入り口検出部１０６が畝２１と畝２１との間の畝間入り口を検出する。そして、矢印Ｂの動きで、畝間進入制御部１０７が畝２１と畝２１との間の畝間入り口にロボット１００を進入させる。そして、矢印Ｃの動きで、畝間移動制御部１０８が畝２１と畝２１との間をロボット１００に移動させるようにしている。これにより、本実施形態のロボット１００は、畝２１と畝２１との間を自律移動することができる。

＜畝間入り口検出部１０６の処理動作例＞
次に、図４〜図６を参照しながら、畝間入り口検出部１０６の処理動作例について説明する。図４、図５は、畝間入り口の検出例を示す図である。図６は、畝間入り口検出部１０６の処理動作例を示す図である。

図４（ａ）は、レーザレンジファインダ３から取得した３次元点群データをグリッドにした状態を上から見たときの図である。ｄは、グリッドの行番号であり、ロボット１００の手前から奥に向かって番号をつけている。ロボット１００の手前のグリッドを１番とし、奧に向かって番号を順次＋１で加算している。グリッド数Ｄは、任意の値である。図４（ｂ）は、３次元点群データをグリッドにした状態を側面から見たときの図である。地面２０及び畝２１に引いている線は、グリッドを表している。図４（ｂ）の各矢印は、法線ベクトルを表している。グリッド毎に法線ベクトルを求めると、畝２１が始まる部分において法線ベクトルの方向が大きく変化する。この法線ベクトルの方向が大きく変化する箇所を検出することで、地面２０と畝２１との境目を検出し、図３に示す畝２１と畝２１との間を検出することができる。

畝間入り口検出部１０６は、図５に示すように、地面２０の部分のグリッドには、０のラベルが付与され、畝２１の部分のグリッドには、１のラベルが付与される。０、１のラベルが各グリッドに付与されることで、畝２１の位置を特定することができる。この図５に示す０、１のラベルが各グリッドに付与されたグリッド情報は、ロボット１００の位置情報とともに記憶部１０９に記憶される。ロボット１００の位置情報は、ロータリーエンコーダなどを利用して算出する。

図６は、畝間入り口検出部１０６の処理動作例を示す。

本実施形態のロボット１００は、図３の矢印Ａに示すように、畝２１が延びている方向に対して垂直の方向を向いているとする。

畝間入り口検出部１０６は、まず、畝のカウント数Ｎを０にセットする（Ｎ＝０）（ステップＳ１）。そして、レーザレンジファインダ３から３次元点群データを取得する。そして、図４（ａ）に示すように、レーザレンジファインダ３から取得した３次元点群データを、上方から見た平面上で任意の大きさでグリッドに分割する（ステップＳ２）。このとき分割されたグリッドの行数をＤとする。そして、ロボット１００に近いほうからグリッドを走査し、グリッド毎に法線ベクトルを算出し、ｄ＝１をセットする（ステップＳ３）。これにより、畝間入り口検出部１０６は、レーザレンジファインダ３から取得した３次元点群データから、一定間隔毎に法線ベクトルを算出することになる。

最初は、Ｄ＝ｄではないため（ステップＳ４／Ｎｏ）、ｄ行目とｄ＋１行目とのグリッドの法線ベクトルの内積を計算する（ステップＳ５）。そして、法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下か否かを判定する（ステップＳ６）。

畝２１の始まりは、図４（ｂ）に示すように、地面２０に対して垂直に盛り上がっていくと考えられるので、法線ベクトルの内積が０に近くなる。このため、閾値Ｔを設け、法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下か否かで畝２１の始まりを検出することができる（ステップＳ６）。法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下にならない場合は（ステップＳ６／Ｎｏ）、グリッドに０を入力し、ｄ＝ｄ＋１をセットし（ステップＳ１１）、ロボット１００に近いほうから遠いほうにグリッドを走査していく。もし、ロボット１００に近いほうから遠いほうにグリッドを走査してＤ＝ｄとなり（ステップＳ４／Ｙｅｓ）、畝２１の始まりを検出できなかった場合は、その方向には畝２１がないと判断し、ロボット１００を距離Ｌだけ進行方向に進める（ステップＳ１２）。この距離Ｌは、次に作るグリッドが先ほど作ったグリッドに重ならないような距離Ｌに設定する。

もし、法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下になり（ステップＳ６／Ｙｅｓ）、畝２１の始まりを検出できた場合は、畝２１と地面２０との境目を検出したと判断する。そして、該当するｄ＋１行目のグリッドに１を入力し、それ以外のグリッドに０を入力し（ステップＳ７）、Ｎのカウントを１増やす（Ｎ＝Ｎ＋１）（ステップＳ８）。そして、Ｎ＝２になるまで、ロボット１００を距離Ｌだけ進行方向に進め、次の畝２１を探す（ステップＳ９／Ｎｏ、Ｓ１２）。そして、次の畝２１の始まりを検出し、Ｎ＝２になったとき（ステップＳ９／Ｙｅｓ）、すなわち、畝２１が２つ見つかったとき、畝２１と畝２１との間の畝間入り口を検出したと判断する。そして、ロボット１００の位置情報と、グリッド情報と、を記憶部１０９に紐付けて記憶する（ステップＳ１０）。グリッド情報は、図５に示すように、０か１かのラベルがグリッドに付与されており、畝２１の位置が特定できるようになっている。

＜畝間進入制御部１０７の処理動作例＞
次に、図７、図８を参照しながら、畝間進入制御部１０７の処理動作例について説明する。図７は、畝間入り口に進入する場合を説明する図である。図８は、畝間進入制御部１０７の処理動作例を示す図である。

畝間進入制御部１０７は、図７（ａ）に示すように、畝間入り口検出部１０６で作成したラベルつきグリッド情報を利用し、１が付与されているラベル間の距離を求め、その距離の中心座標Ｍを算出する。図７（ａ）に示すラベル情報は記憶部１０９に記憶されている。次に、畝間進入制御部１０７は、図７（ｂ）に示すように、ロボット１００の中心を中心座標Ｍにあわせるように、畝２１と畝２１との間の入り口にロボット１００を進入させるようにロボット１００の移動を制御する。これにより、畝間進入制御部１０７は、畝間入り口検出部１０６で検出した畝２１と畝２１との間の入り口にロボット１００を進入させることができる。

図８は、畝間進入制御部１０７の処理動作例を示す。

畝間進入制御部１０７は、図７（ａ）に示す畝間入り口のグリッド情報を記憶部１０９から取得し（ステップＳ２０）、その取得したグリッド情報を基に、畝間入り口の中心座標Ｍを算出する（ステップＳ２１）。次に、畝間進入制御部１０７は、図７（ｂ）に示すように、ロボット１００の中心を中心座標Ｍにあわせるように、畝２１と畝２１との間の入り口にロボット１００を進入させるようにロボット１００の移動を制御する（ステップＳ２２）。これにより、ロボット１００を畝間入り口に進入させることができる。

＜畝間移動制御部１０８の処理動作例＞
次に、図９、図１０を参照しながら、畝間移動制御部１０８の処理動作例について説明する。図９は、畝間を移動する場合を説明する図である。図１０は、畝間移動制御部１０８の処理動作例を示す図である。

図９（ａ）は、ロボット１００の左右に取り付けたレーザレンジファインダ３から得られた３次元点群データを元に作成されるグリッドを示している。図４と同様にグリッドにはロボット１００の手前から奥に向けて行番号が振られている。グリッド数ｖ，ｈは、それぞれ任意の値である。ｈＬは、ロボット１００の左側を表し、ｈＲは、ロボット１００の右側を表している。図９（ｂ）は、レーザレンジファインダ３から得られた３次元点群データから検出された畝２１のグリッド（塗りつぶされた部分）の間を移動する部分を示している。図９（ｂ）では、ロボット１００の前半分（２／ｖ）の左右のグリッドにおいて中間座標（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）を順次求め、その順次求めた中間座標（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）にロボット１００の中心をあわせるようにロボット１００の移動を制御するようにしている。これにより、畝間移動制御部１０８は、ロボット１００と畝２１との間の距離を一定に保ちながら、畝間入り口検出部１０６で検出した畝２１と畝２１との間をロボット１００が移動することができる。

図１０は、畝間移動制御部１０８の処理動作例を示す。

まず、ロボット１００の左右に取り付けたレーザレンジファインダ３からロボット１００の左右の３次元点群データを取得し、グリッドに分割する（ステップＳ３０）。

そして、グリッド毎に法線ベクトルを算出し、ｈＬ＝１をセットする（ステップＳ３１）。

次に、ｈＬ行目とｈＬ＋１行目とのグリッドの法線ベクトルの内積を計算し（ステップＳ３２）、法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下か否かを判定する（ステップＳ３３）。法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下でない場合は（ステップＳ３３／Ｎｏ）、グリッドに０を入力し、ｈＬ＝ｈＬ＋１とする（ステップＳ４３）。

また、法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下である場合は（ステップＳ３３／Ｙｅｓ）、畝２１と地面２０との境目を検出したと判断し、該当するｈＬ＋１行目のグリッドに１を入力し、それ以外のグリッドに０を入力する（ステップＳ３４）。これにより、ロボット１００の左側に存在する畝２１の位置を把握することができる。

また、グリッド毎に法線ベクトルを算出し、ｈＲ＝１をセットする（ステップＳ３５）。

次に、ｈＲ行目とｈＲ＋１行目とのグリッドの法線ベクトルの内積を計算し（ステップＳ３６）、法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下か否かを判定する（ステップＳ３７）。法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下でない場合は（ステップＳ３７／Ｎｏ）、グリッドに０を入力し、ｈＲ＝ｈＲ＋１とする（ステップＳ４４）。

また、法線ベクトルの内積が閾値Ｔ以下である場合は（ステップＳ３７／Ｙｅｓ）、畝２１と地面２０との境目を検出したと判断し、該当するｈＲ＋１行目のグリッドに１を入力し、それ以外のグリッドに０を入力する（ステップＳ３８）。これにより、ロボット１００の右側に存在する畝２１の位置を把握することができる。

次に、ロボット１００の半分より前方（ｖ／２以上）のグリッドを抽出し（ステップＳ３９）、１が入力された左右のグリッド間の中間座標（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）を順次求める（ステップＳ４０）。

そして、ロボット１００の中心を各中間座標（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）にあわせるようにロボット１００の移動を制御する（ステップＳ４１）。

次に、ロボット１００の半分より前方のグリッドに１のグリッドが存在しない場合は、畝２１を抜けたと判断し（ステップＳ４２）、ロボット１００の移動を終了する。

本実施形態の畝間移動制御部１０８は、ロボット１００の中心を、畝２１間の各中間座標（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）にあわせるようにロボット１００の移動を制御する。これにより、図９（ｂ）に示すように、畝２１が真っ直ぐでなかったとしても、ロボット１００の中心を常に畝２１間の中間（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）に位置させることができ、安定した移動を実現することができる。

＜第１実施形態のロボット１００の作用・効果＞
このように、第１実施形態のロボット１００は、畝間入り口検出部１０６は、畝２１と畝２１との間の畝間入り口を検出する。そして、畝間進入制御部１０７は、畝間入り口検出部１０６で検出した畝２１と畝２１との間の畝間入り口にロボット１００を進入させるようにロボット１００の移動を制御する。そして、畝間移動制御部１０８は、畝間入り口検出部１０６で検出した畝２１と畝２１との間をロボット１００が移動するようにロボット１００の移動を制御する。これにより、特許文献１のように作業者に手間をかけずに、ロボット１００が自律移動することができる。

［第２実施形態］
（本発明の一態様にかかる情報処理装置の第２実施形態の概要）
次に、図１１を参照しながら、本発明の一態様にかかる情報処理装置の第２実施形態の概要について説明する。第２実施形態のロボット１００'は移動しながら例えば土壌の酸度などの土壌の状態を測定する手段を持ち、測定した土壌の状態の情報に基づき土壌の改良を行うための肥料などを適量散布する手段を持つことを特徴とする。

図１１は、第２実施形態のロボット１００'とその概略動作例を示す図である。なお、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。また、ロボット１００'も第１実施形態と同様に、アクチュエータ２、レーザレンジファインダ３、移動機構４を含んで構成されるが、図１１から図１４を用いた本実施形態においては、説明の便宜上これらの記載を省略している。

第２実施形態のロボット１００'は、第１実施形態のロボット１００の畝間移動に伴う各動作に加え、さらに畝間の走行に際し土壌を測定し、その土壌の測定結果に応じて肥料の散布を行うロボットである。図１１に示す通り、第２実施形態のロボット１００'はその左右にそれぞれ土壌測定部５Ｒ、５Ｌ、肥料散布部６Ｒ、６Ｌを備え、畝２１同士の間を矢印Ｇ方向に走行しながら畝２１に対しての土壌測定と肥料散布を行う。

＜ロボット１００'の内部構成例＞
次に、図１２を参照しながら、本実施形態のロボット１００'の内部構成例について説明する。図１２は、本実施形態のロボット１００'の内部構成例を示す図である。なお、第１実施形態のロボット１００と重複する構成についての説明は省略する。

本実施形態のロボット１００'は、第１実施形態の構成に加え、さらに土壌測定位置制御部１１０、土壌測定深度制御部１１１、肥料散布位置制御部１１２、肥料散布深度制御部１１３を有して構成される。なお、図１２では、土壌測定部５Ｒ、５Ｌをまとめて土壌測定部５とし、肥料散布部６Ｒ、６Ｌをまとめて肥料散布部６としている。

土壌測定位置制御部１１０は、制御部１０５から得た畝２１間の距離情報に従って土壌測定部５が土壌を測定する位置を設定し、その距離を制御する。これにより畝の適切な位置を保ちながら土壌の測定を行うことができる。

また、土壌測定深度制御部１１１は、予め設定した土の深度の設定値に従って土壌測定部５が土壌を測定する土の深度を制御する。これにより対象とする作物により変わる、肥料散布部６が肥料を与えるべき土の深度を適切な深度に保つことができる。

肥料散布位置制御部１１２は、制御部１０５から得た畝２１間の距離の情報に従って肥料散布部６が肥料の散布を行う位置を設定し、その距離を制御する。これにより畝の適切な位置を保ちながら肥料の散布を行うことができる。

肥料散布深度制御部１１３は、予め設定した土の深度の設定値に従い、肥料散布部６が肥料の散布を行う土の深度の制御を行う。これにより対象とする作物により変わる、肥料散布部６が肥料を与えるべき土の深度を適切な深度に保ちながら肥料の散布を行うことができる。

土壌測定部５及び肥料散布部６は、それぞれ、土壌測定位置制御部１１０、土壌測定深度制御部１１１、肥料散布位置制御部１１２、肥料散布深度制御部１１３により、土壌の測定位置及び測定深度並びに肥料の散布位置及び散布深度を調整された上で、畝２１に対して土壌の状態の測定と肥料の散布を行う。また、肥料散布部６は、土壌測定部５の測定結果に応じて、肥料の散布量を調節する。なお、土壌測定位置制御部１１０、土壌測定深度制御部１１１、肥料散布位置制御部１１２、肥料散布深度制御部１１３により土壌をどのような状態になるように調節するかの設定は制御部１０５が行う。

＜土壌測定及び肥料散布の停止制御例＞
次に、ロボット１００'が畝２１の無い場所や隣の畝２１の間に移動する際に、土壌測定及び肥料散布を停止する制御例について図１３を参照して説明する。

例えば、ロボット１００'が畝２１の間を移動する際に進行方向の左側に畝２１が無いような場所を走行する場合は、制御部１０５の制御により左側の土壌測定部５Ｌと肥料散布部６Ｌを停止するようことで、肥料を無駄に散布することを防ぐことができる。なお、本図ではロボット１００'の移動方向に対して左側に畝２１が無い場合について例示しているが、ロボット１００'の移動方向に対して右側に畝２１が無い場合について、右側の土壌測定部５Ｒと肥料散布部６Ｒを停止するよう制御できることは言うまでもない。

なお、土壌測定部５と肥料散布部６は、任意のタイミングで動作と停止を行うことができるものとする。これにより隣の畝間に移動する場合などにきめ細かく、肥料散布のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。

［変形例１］
次に、第２実施形態のロボット１００'の変形例１について図１４を参照して説明する。図１４は、図１１に示したロボット１００'の肥料散布部６を多重化したロボット１００"を示す構成図である。

例えば複数種類の肥料を散布する必要がある場合、図１４に示すように散布する肥料の種類の数だけ肥料散布部を多重化することが好ましい。多重化とは、複数の肥料散布手段を備えることと略同義であるものとする。ここでは肥料散布部６Ｒ［１］〜６Ｒ［ｎ］、６Ｌ［１］〜６Ｌ［ｎ］分、多重化を施しているが一例であることは言うまでもない。

土壌測定部５で測定した土壌の状態に従い、これら複数の肥料散布部６による複数の肥料の散布量を、同時に又は個別に調節して、予め設定した目的の土壌の状態に近づくように複数の肥料を複合して散布することで、土壌を調整することができる。

［変形例２］
次に、ロボット１００'の変形例２にかかる内部構成例について図１５を参照して説明する。なお、図２における内部構成と重複する構成についての説明は省略する。図１５は、畝２１間を移動する経路情報、土壌の測定値、肥料散布量のログを残すため、ログ記録部１１４を備えた構成を示す。

ログ記録部１１４は、制御部１０５から走行した経路の情報、土壌の測定結果の情報、肥料の散布量の情報を得ると、走行経路の情報に同期して、土壌測定結果と肥料散布量を記録する。これによりロボット１００'を走行させることでユーザは畑の状態を逐一知ることが出来る。また、この情報を次回の肥料散布量の計画を行う参考データとして活用することができる。

なお、上述する各実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

例えば、上述した本実施形態のロボット１００は、農作業支援用自律ロボットを例とし、農地などに作られる畝２１と畝２１との間を検出し、その畝２１と畝２１との間を自律移動する場合について説明した。しかし、農地などに作られる山型や台型等の畝に限定せず、高低のある状態が水平に続く畝と畝との間を検出し、その畝と畝との間を自律移動することも可能である。

また、上述した本実施形態のロボット１００を構成する各部の制御動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。

なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやROM（Read Only Memory）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、リムーバブル記録媒体に一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。リムーバブル記録媒体は、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種記録媒体があげられる。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールすることになる。また、ダウンロードサイトからコンピュータに無線転送することになる。また、ネットワークを介してコンピュータに有線で転送することになる。

また、上記実施形態のロボット１００を構成する各部は、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に処理を実行するだけに限定するものでない。例えば、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に処理を実行するように構築することも可能である。

また、上記実施形態のロボット１００は、ロボット１００に各種制御部、記憶部を有し、ロボット１００を制御することにしている。しかし、ネットワークを介してロボット１００を遠隔制御することが可能なサーバ等の情報処理装置に上述した各種制御部、記憶部の機能を実装し、上述した処理を遠隔操作で行うようにすることも可能である。

１００ ロボット
１ ロボット本体
２ アクチュエータ
３ レーザレンジファインダ
４ 移動機構
５ 土壌測定部
６ 肥料散布部
１０３ 首ふり制御部
１０４ 点群取得部
１０５ 制御部
１０６ 畝間入り口検出部
１０７ 畝間進入制御部
１０８ 畝間移動制御部
１０９ 記憶部
１１０ 土壌測定位置制御部
１１１ 土壌測定深度制御部
１１２ 肥料散布位置制御部
１１３ 肥料散布深度制御部
１１４ ログ記録部

特許第５３４６５９８号公報

Claims (14)

1. ロボットの移動を制御する情報処理装置であって、
   畝と畝との間を検出する検出手段と、
   前記検出手段で検出した畝と畝との間の入り口に前記ロボットを進入させるように前記ロボットの移動を制御する畝間進入制御手段と、
   前記検出手段で検出した畝と畝との間を前記ロボットが移動するように前記ロボットの移動を制御する畝間移動制御手段と、を有することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記検出手段は、
   前記ロボットに搭載された距離センサから取得した点群データから、一定間隔毎に法線ベクトルを算出し、前記法線ベクトルの方向の変化から、畝と地面との境目を検出し、畝と畝との間を検出することを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
3. 前記畝間進入制御手段は、
   前記検出手段で検出した畝と畝との間の中心座標を算出し、前記ロボットの中心を前記中心座標に合わせるように前記ロボットの移動を制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の情報処理装置。
4. 前記畝間移動制御手段は、
   前記検出手段で検出した畝と畝との間の中間座標を順次算出し、前記ロボットの中心を前記中間座標に合わせるように前記ロボットの移動を制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の情報処理装置。
5. 畝の土壌を測定する土壌測定手段と、
   前記土壌測定手段により測定された畝の土壌の状態に基づいて肥料を散布する肥料散布手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の情報処理装置。
6. 前記検出手段により畝が検出されないとき、土壌の測定と肥料の散布を停止するように前記土壌測定手段と前記肥料散布手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項５記載の情報処理装置。
7. 前記制御手段から取得した畝と畝との間の距離に基づいて前記土壌測定手段により土壌を測定する位置を制御する土壌測定位置制御手段を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の情報処理装置。
8. 前記制御手段から取得した畝と畝との間の距離に基づいて前記肥料散布手段により肥料を散布する位置を制御する肥料散布位置制御手段を備えることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の情報処理装置。
9. 予め設定した畝の土壌の深度に応じて前記土壌測定手段が測定する土壌の深度を制御する土壌測定深度制御手段を備えることを特徴とする請求項５から８の何れか１項に記載の情報処理装置。
10. 予め設定した畝の土壌の深度に応じて前記肥料散布手段が肥料を散布する土壌の深度を制御する肥料散布深度制御手段を備えることを特徴とする請求項５から９の何れか１項に記載の情報処理装置。
11. 複数の前記肥料散布手段を備え、
    前記制御手段は複数の前記肥料散布手段それぞれの肥料の散布量を、前記土壌測定手段による測定された畝の状態に基づいて同時又は個別に調節することを特徴とする請求項６から１０の何れか１項に記載の情報処理装置。
12. 前記土壌測定手段により測定される土壌の測定値、前記肥料散布手段により散布される肥料の散布量を、前記ロボットが畝と畝との間を移動する経路情報と共に記録する記録手段を備えることを特徴とする請求項５から請求項１１の何れか１項に記載の情報処理装置。
13. 畝と畝との間を検出する検出手段と、
    前記検出手段で検出した畝と畝との間の入り口にロボットを進入させるように前記ロボットの移動を制御する畝間進入制御手段と、
    前記検出手段で検出した畝と畝との間を前記ロボットが移動するように前記ロボットの移動を制御する畝間移動制御手段と、を有することを特徴とするロボット。
14. ロボットの移動を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
    畝と畝との間を検出する検出処理と、
    前記検出処理で検出した畝と畝との間の入り口に前記ロボットを進入させるように前記ロボットの移動を制御する畝間進入制御処理と、
    前記検出処理で検出した畝と畝との間を前記ロボットが移動するように前記ロボットの移動を制御する畝間移動制御処理と、を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。