JP2018017826A - Autonomous moving body and environment map update device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To disclose a technique that enables an environment map to be autonomously updated.SOLUTION: An autonomous moving body comprises environment map storage means, an observation device, map dependence type estimation position calculation means, credibility level calculation means and environment map update means. A credibility level of an estimation position calculated by the map dependence type estimation position calculation means falls from a prescribed value, an environment map is updated based on a distance to an obstacle and azimuth thereto observed by the observation device.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書に開示する技術は自律移動体に関する。詳しくは、自律移動体が記憶している環境地図を更新する技術に関する。   The technology disclosed in this specification relates to an autonomous mobile body. Specifically, the present invention relates to a technique for updating an environmental map stored in an autonomous mobile body.

移動体が移動する領域内に存在する障害物の位置を示す環境地図を記憶しており、移動体から障害物までの距離と方位を観測する観測装置を備えており、環境地図と観測装置による観測結果を使って移動体の位置を計算し、その位置から障害物を避けて目標位置に至る進路を探索して移動する移動体(以下では、自律移動体という。)が開発されている。   It stores an environmental map that shows the position of obstacles that exist in the area where the moving object moves, and has an observation device that observes the distance and direction from the moving object to the obstacle. A mobile body (hereinafter referred to as an autonomous mobile body) has been developed that calculates the position of the mobile body using the observation results, searches for a route from the position to the target position while avoiding obstacles, and moves.

障害物には様々な種類が存在し、固定的に存在する障害物もあれば、移動する障害物も存在する。移動する障害物が環境地図に反映されておらず、環境地図を修正ないし更新する必要がある場合がある。   There are various types of obstacles, and there are obstacles that exist fixedly and obstacles that move. The moving obstacle is not reflected in the environmental map, and it may be necessary to correct or update the environmental map.

特許文献1に、領域内を移動しながら環境を観測し、移動体の移動量と距離センサによる観測データを用いて、環境地図を生成する技術が開示されている。特許文献1の技術では、環境の変化を認識すると、当該部分の撮像画像をオペレータに提示する。オペレータは、当該部分の環境地図を更新する必要があるか否かを判断し、この判断に基づいて最新の環境地図に更新する。   Patent Document 1 discloses a technique for observing an environment while moving in an area and generating an environment map using the amount of movement of a moving object and observation data obtained by a distance sensor. In the technique of Patent Document 1, when a change in environment is recognized, a captured image of the part is presented to the operator. The operator determines whether or not it is necessary to update the environmental map of the relevant part, and updates to the latest environmental map based on this determination.

特許文献2の技術では、オペレータが、環境地図を用いて、環境が不変である領域と、環境が可変である領域とを設定する。環境が不変である領域では、更新を禁止することによって、誤差が蓄積することを抑制する。   In the technique of Patent Document 2, an operator sets an area where the environment is unchanged and an area where the environment is variable using an environment map. In the area where the environment is unchanged, the update is prohibited to suppress the accumulation of errors.

特開2009−169845号公報JP 2009-169845 A 特開2014−89740号公報JP 2014-89740 A

特許文献1の技術では、環境地図を更新するか否かについて、オペレータの判断を必要とする。すなわち、自律移動体自体によって自律的に環境地図を更新することができない。また、特許文献2の技術では、オペレータが事前に、環境が不変である領域と可変である領域を設定する必要がある。移動領域が変わる度に、オペレータの処理を必要とする。いずれの技術においても、自律移動体のみでは環境地図を更新するか否かの判断を行うことができない。本明細書は、オペレータによる処理を要することなく、移動体自体が自律的に環境地図を更新する必要があるか否かを判断し、更新が必要なときに環境地図を更新する技術を開示する。   The technique of Patent Document 1 requires an operator's judgment as to whether or not to update the environmental map. That is, the environmental map cannot be updated autonomously by the autonomous mobile body itself. In the technique of Patent Document 2, an operator needs to set an area where the environment is unchanged and an area where the environment is variable in advance. Each time the moving area changes, operator processing is required. In any technique, it is not possible to determine whether or not to update the environmental map only with an autonomous mobile body. The present specification discloses a technique for determining whether or not the mobile body itself needs to update the environment map autonomously without requiring processing by an operator, and updating the environment map when the update is necessary. .

環境地図が利用可能であれば、自律移動体の位置を仮定することによって、仮定した位置から障害物までの距離と方位を環境地図から計算することができる。以下では仮定した位置と環境地図から計算した障害物までの距離と方位の情報を計算結果という。
自律移動体から障害物までの距離と方位を観測する観測装置が用意されていれば、その観測結果から、自律移動体から障害物までの距離と方位の情報を特定することができる。以下では、観測装置で観測した障害物までの距離と方位の情報を観測結果という。
複数の位置を仮定し、仮定した位置の各々で計算結果を計算することが可能である。この場合、観測結果に最もよく一致する計算結果をもたらす仮定位置に自律移動体が存在しているとすることができる。
If the environment map is available, the distance and direction from the assumed position to the obstacle can be calculated from the environment map by assuming the position of the autonomous mobile body. Below, the information on the distance and direction to the obstacle calculated from the assumed position and environment map is referred to as a calculation result.
If an observation device for observing the distance and azimuth from the autonomous mobile body to the obstacle is prepared, information on the distance and azimuth from the autonomous mobile body to the obstacle can be specified from the observation result. Below, the information on the distance and direction to the obstacle observed with the observation device is referred to as an observation result.
It is possible to assume a plurality of positions and calculate the calculation result at each of the assumed positions. In this case, it can be assumed that the autonomous mobile body exists at an assumed position that yields a calculation result that best matches the observation result.

しかしながら、前記した移動する障害物の存在等によって、環境地図が常に正しいとは限らない。環境地図の更新が必要な状況では、環境地図から計算した障害物までの距離と方位の情報が誤っており、観測装置で観測した障害物までの距離と方位の情報に一致しない。環境地図の更新が必要な状況では、自律移動体の正確な位置が特定できないという問題が生じる。すなわち、環境地図の更新が必要な状況では、観測装置によって自律移動体から障害物までの距離と方位が観測されていても、自律移動体の正確な位置が特定できないために、環境地図を正しく更新することができない。環境地図を使って位置を特定する技術と、環境地図を更新する技術は、本質的に両立しない要因を持っている。本明細書では、両者を両立させる技術を開示する。   However, the environment map is not always correct due to the presence of moving obstacles. In a situation where the environment map needs to be updated, the distance and direction information to the obstacle calculated from the environment map is incorrect and does not match the distance and direction information to the obstacle observed by the observation device. In a situation where the environmental map needs to be updated, there arises a problem that the exact position of the autonomous mobile body cannot be specified. In other words, in situations where the environment map needs to be updated, even if the distance and direction from the autonomous mobile object to the obstacle are observed by the observation device, the exact position of the autonomous mobile object cannot be identified. It cannot be updated. The technology for specifying the position using the environmental map and the technology for updating the environmental map have inherently incompatible factors. In this specification, the technique which makes both compatible is disclosed.

複数の位置を仮定し、環境地図を利用し、仮定した位置の各々において障害物までの距離と方位を計算し(計算結果を求め)、観測装置で観測した障害物までの距離と方位(観測結果)と計算結果とを対比して自律移動体の位置を推定する技術によると、位置を推定できるだけでなく、推定した位置の信憑度を計算することができる。例えば、特定の仮定位置でのみ計算結果と観測結果の一致度が高く、その他の仮定位置の全部で計算結果と観測結果の一致度が低い場合、推定した位置の信憑度が高いということができる。それに対して、複数個の仮定位置の全部について、計算結果と観測結果の一致度がほぼ一様であれば、複数個の仮定位置の近傍に移動体が位置していることが推定できるものの、それ以上には明確な位置を推定できず、推定した位置の信憑度が低いということができる。   Assuming multiple locations, using the environmental map, calculate the distance and direction to the obstacle at each assumed location (calculate the calculation result), and observe the distance and direction to the obstacle observed by the observation device (observation) According to the technique for estimating the position of the autonomous mobile body by comparing the result) and the calculation result, not only the position can be estimated but also the reliability of the estimated position can be calculated. For example, if the degree of coincidence between the calculation result and the observation result is high only at a specific assumption position, and the degree of coincidence between the calculation result and the observation result is low at all other assumption positions, it can be said that the reliability of the estimated position is high. . On the other hand, if the degree of coincidence between the calculation results and the observation results is almost uniform for all of the plurality of assumed positions, it can be estimated that the moving object is located in the vicinity of the plurality of assumed positions. Beyond that, a clear position cannot be estimated, and it can be said that the reliability of the estimated position is low.

本明細書では、信憑度を数学的に計算し、信憑度が低下したときに環境地図を更新するというアルゴリズムを採用した技術を開示する。   The present specification discloses a technique that employs an algorithm that mathematically calculates the credibility and updates the environment map when the credibility decreases.

本明細書が開示する自律移動体は、環境地図記憶手段と、観測装置と、地図依存式の推定位置計算手段と、信憑度計算手段と、環境地図更新手段を備えている。環境地図記憶手段は、自律移動体が移動する領域内に存在する障害物の位置を示す環境地図を記憶している。観測装置は、自律移動体から障害物までの距離と方位を観測する。地図依存式の推定位置計算手段は、自律移動体が環境地図上に位置すると仮定した仮定位置と環境地図から計算される障害物までの距離と方位の情報と、観測装置で観測した障害物までの距離と方位の情報から、自律移動体の位置を推定する。信憑度計算手段は、推定した位置の信憑度を計算する。環境地図更新手段は、信憑度が所定値より低下したときに、環境地図記憶手段が記憶している環境地図を、観測装置が観測した障害物までの距離と方位の情報に基づいて更新する。   The autonomous mobile body disclosed in this specification includes an environment map storage unit, an observation device, a map-dependent estimated position calculation unit, a confidence calculation unit, and an environment map update unit. The environment map storage means stores an environment map indicating the position of an obstacle present in the area where the autonomous mobile body moves. The observation device observes the distance and direction from the autonomous mobile body to the obstacle. The map-dependent estimated position calculation means includes the assumed position where the autonomous mobile body is located on the environmental map, the distance and direction information to the obstacle calculated from the environmental map, and the obstacle observed by the observation device. The position of the autonomous mobile body is estimated from the distance and direction information. The reliability calculation means calculates the reliability of the estimated position. The environment map update means updates the environment map stored in the environment map storage means based on the distance and direction information to the obstacle observed by the observation device when the confidence level falls below a predetermined value.

上記の自律移動体では、信憑度が所定値より低下したときに、観測装置が観測した障害物までの距離と方位の情報に基づいて環境地図を更新する。すなわち、地図依存式の推定位置計算手段で計算した推定位置に許容範囲以上の誤差が生じる確率が所定値より上昇したときに、環境地図を更新する。このため、オペレータによる処理を要さず、自律移動体自体によって、環境地図の更新の要否を判断することができる。   In the above autonomous mobile body, when the credibility falls below a predetermined value, the environment map is updated based on the distance and direction information to the obstacle observed by the observation device. That is, the environment map is updated when the probability that an error exceeding the allowable range is generated in the estimated position calculated by the map-dependent estimated position calculation means is higher than a predetermined value. For this reason, it is possible to determine whether or not the environmental map needs to be updated by the autonomous mobile body itself without requiring processing by the operator.

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明を実施するための形態及び実施例にて詳しく説明する。   Details of the technology disclosed in this specification and further improvements will be described in detail in the detailed description and examples.

移動体のシステム構成を示す。The system configuration of a mobile object is shown. 移動体が環境地図更新処理等を実施する際のシステム構成を示す。A system configuration when the mobile body performs an environmental map update process or the like is shown. 移動体が学習データ生成処理を実施する際のシステム構成を示す。1 shows a system configuration when a moving body performs learning data generation processing. 移動体が学習時に移動する移動領域の一例を示す。An example of the movement area | region which a mobile body moves at the time of learning is shown. 学習データの一例を示す。An example of learning data is shown. 移動体が信憑度計算式生成処理を実施する際のシステム構成を示す。The system configuration | structure when a mobile body implements reliability calculation formula production | generation processing is shown. 信憑度計算式のグラフを示す。The graph of a reliability calculation formula is shown. 信憑度に依存する重み係数のグラフを示す。The graph of the weighting coefficient depending on reliability is shown. 移動体が実施する環境地図更新処理のフローチャートを示す。The flowchart of the environmental map update process which a moving body implements is shown. 移動体が実施する環境地図更新処理内容を視覚的に表した図を示す。The figure which represented the environmental map update process content which a mobile body implements visually is shown.

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお以下に記載する技術要素は、それぞれが独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。   The main features of the embodiments described below are listed. The technical elements described below are independent technical elements and exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are limited to the combinations described in the claims at the time of filing. It is not a thing.

(特徴1)自律移動体に環境地図が誤っている領域を移動させ、確率分布と信憑度の間に成立する式を求めておく。
(特徴2)観測装置は、自律移動体に対する方位角を変化させながら、方位角に対応づけて障害物までの距離を観測する。
(特徴3)観測装置は、自律移動体に搭載されている。
(特徴4)環境地図から、障害物の輪郭上に位置している点群の位置を導出可能である。
(特徴5)観測装置から、障害物の輪郭上に位置している点群の位置を導出可能である。
(特徴6)環境地図更新手段は、同一方位角において、観測装置で観測した距離が環境地図から計算した距離よりも短い場合に、環境地図が記憶している点を観測装置が観測した点に置き換える。
(Characteristic 1) An area in which the environment map is erroneous is moved to an autonomous mobile body, and an expression that is established between the probability distribution and the reliability is obtained.
(Feature 2) The observation device observes the distance to the obstacle in association with the azimuth while changing the azimuth with respect to the autonomous mobile body.
(Feature 3) The observation apparatus is mounted on an autonomous mobile body.
(Feature 4) The position of the point cloud located on the outline of the obstacle can be derived from the environment map.
(Feature 5) The position of the point cloud located on the contour of the obstacle can be derived from the observation device.
(Characteristic 6) The environment map update means is configured to change the point stored in the environment map to the point observed by the observation device when the distance observed by the observation device is shorter than the distance calculated from the environment map at the same azimuth. replace.

実施例の自律移動体(以下では、移動体という。)について説明する。移動体は、左右に車輪を有する車輪駆動型の移動体であり、所定の領域内を自律的に走行する。左右の車輪は独立して駆動され、左右の車輪の回転速度を変えることで、移動体は進行方向を変えることができる。移動体は、後記するように、移動体が存在している位置を推定する処理を繰り返して実行する。各回の処理をステップという。後述する「現在のステップ」は、移動体が実施中のステップを意味する。また、「1つ前のステップ」は「現在のステップから1つ前のステップ」をいい、「1つ後の(次の)ステップ」は「現在のステップから1つ後の(次の)ステップ」を意味する。移動体は、ステップごとに計算される推定位置に基づいて、スタート地点から目標位置まで走行する。なお移動体は、自身の位置と自身が向いている方位を推定するが、以下では、移動体の位置と方位をまとめて「位置」と称する。   An autonomous mobile body (hereinafter referred to as a mobile body) according to an embodiment will be described. The moving body is a wheel-driven moving body having wheels on the left and right, and autonomously travels within a predetermined area. The left and right wheels are driven independently, and the moving body can change the traveling direction by changing the rotational speed of the left and right wheels. As will be described later, the moving body repeatedly executes the process of estimating the position where the moving body exists. Each process is called a step. The “current step” to be described later means a step that is being performed by the mobile body. Also, “one step before” means “one step before the current step”, and “one step after (next) step” means “the next step after the current step (next)”. "Means. The moving body travels from the start point to the target position based on the estimated position calculated for each step. Note that the mobile body estimates its own position and the direction in which it is facing. Hereinafter, the position and orientation of the mobile body are collectively referred to as “position”.

図1に示すように、移動体10は、エンコーダ12と、レーザレンジファインダ14(以下、LRF14と称する)と、三角測量センサ16と、演算装置18を備える。   As shown in FIG. 1, the moving body 10 includes an encoder 12, a laser range finder 14 (hereinafter referred to as LRF 14), a triangulation sensor 16, and an arithmetic device 18.

移動体10の左輪を駆動するモータと右輪を駆動するモータの各々にエンコーダ12が設けられ、各エンコーダ12は左輪回転角度と右輪回転角度を独立に検出する。一対のエンコーダ12で検出された左輪回転角度と右輪回転角度が、演算装置18に入力される。   An encoder 12 is provided in each of the motor for driving the left wheel and the motor for driving the right wheel of the moving body 10, and each encoder 12 detects the left wheel rotation angle and the right wheel rotation angle independently. The left wheel rotation angle and the right wheel rotation angle detected by the pair of encoders 12 are input to the arithmetic unit 18.

LRF14は、レーザ光を射出し、射出したレーザ光が物体で反射して返ってくるまでの時間を観測する。LRF14で観測される時間から、LRF14(即ち、移動体10)から物体までの距離が観測される。またLRF14からレーザ光を射出する方位角(移動体に固定された軸からの回転角)は時間的に変化し、所定の方位角度範囲内を走査する。LRF14は、移動体10に対する方位角に対応づけて障害物までの距離を観測することができる。以下、移動体10から障害物までの距離と方位を「観測結果」と称する。LRF14で取得した観測結果は、演算装置18に入力される。LRF14は、移動体10に固定された方向に対して所定の角度範囲内(例えば、左右方向にそれぞれ60°の角度範囲内)でレーザ光の射出方向を走査する。
三角測量センサ16については、後記する。
The LRF 14 emits laser light and observes the time until the emitted laser light is reflected by an object and returned. From the time observed by the LRF 14, the distance from the LRF 14 (that is, the moving body 10) to the object is observed. Further, the azimuth angle (rotation angle from the axis fixed to the moving body) for emitting the laser light from the LRF 14 changes with time, and scans within a predetermined azimuth angle range. The LRF 14 can observe the distance to the obstacle in association with the azimuth angle with respect to the moving body 10. Hereinafter, the distance and direction from the moving body 10 to the obstacle are referred to as “observation results”. The observation result acquired by the LRF 14 is input to the arithmetic unit 18. The LRF 14 scans the laser light emission direction within a predetermined angle range with respect to the direction fixed to the moving body 10 (for example, within an angle range of 60 ° in the left-right direction).
The triangulation sensor 16 will be described later.

演算装置18は、演算処理を行うCPU20、演算処理のデータが一時的に記憶されるRAM22、及びCPUによって実行される演算プログラム等が記憶されたROM24を備えている。ROM24の一部はEEPROMであり、書き換え可能となっている。
演算装置18は、後述する様々な処理を実行する。CPU20がROM24に記憶された演算プログラムを実行することで、CPU20は、図2に示す地図依存式推定位置計算部28、地図不依存式推定位置計算部29、図3に示す位置誤差計算部34等として機能する。なお、演算装置18による移動体10の走行制御については、公知の方法で行うことができるため、ここでは、演算装置18による推定位置計算処理と環境地図更新処理等について詳細に説明する。
The arithmetic unit 18 includes a CPU 20 that performs arithmetic processing, a RAM 22 that temporarily stores arithmetic processing data, and a ROM 24 that stores arithmetic programs executed by the CPU. A part of the ROM 24 is an EEPROM, which can be rewritten.
The arithmetic unit 18 executes various processes described later. When the CPU 20 executes the calculation program stored in the ROM 24, the CPU 20 has a map dependent equation estimated position calculation unit 28, a map independent equation estimated position calculation unit 29 shown in FIG. 2, and a position error calculation unit 34 shown in FIG. And so on. Since the traveling control of the moving body 10 by the arithmetic device 18 can be performed by a known method, here, the estimated position calculation processing and the environment map update processing by the arithmetic device 18 will be described in detail.

(地図依存式の推定位置の計算処理)
図2に示すように、演算装置18は、環境地図記憶部26と、地図依存式推定位置計算部(第1計算部と略称する)28を備える。第1計算部28は、時間間隔をおいて繰り返して移動体10の推定位置を計算する。
(Map-dependent formula estimated position calculation process)
As shown in FIG. 2, the computing device 18 includes an environment map storage unit 26 and a map-dependent equation estimated position calculation unit (abbreviated as a first calculation unit) 28. The first calculation unit 28 calculates the estimated position of the moving object 10 repeatedly at time intervals.

環境地図記憶部26は、ROM24のEEPROMに記憶されており、移動領域内に存在する物体の輪郭の位置(x,y座標)と高さ(z座標)を示す情報が記録された環境地図を記憶している。環境地図に記憶される物体としては、移動の障害となる壁、家具等が含まれる。後記するように、環境地図は更新される。環境地図を用意した時点では存在していなかった障害物が移動して移動領域内に存在するような場合には、環境地図に障害物の存在を追加する更新がされる。あるいは、環境地図を用意した時点では移動領域内に存在していた障害物が無くなったなった場合には、環境地図から障害物の存在を削除する更新がされる。   The environment map storage unit 26 is stored in the EEPROM of the ROM 24 and stores an environment map in which information indicating the position (x, y coordinates) and height (z coordinates) of the contour of an object existing in the moving area is recorded. I remember it. Objects stored in the environmental map include walls, furniture, and the like that obstruct movement. As will be described later, the environmental map is updated. When an obstacle that did not exist at the time of preparing the environment map moves and exists in the movement area, the presence of the obstacle is added to the environment map. Alternatively, when there are no obstacles that existed in the movement area at the time of preparing the environment map, an update is performed to delete the presence of the obstacles from the environment map.

第1計算部28は、時間間隔をおいて繰り返してモンテカルロ位置同定法(Monte Carlo Localization(以下、MCLと称する))を実行し、移動体10の推定位置を計算する。
MCLによって地図に依存する推定位置を計算する処理では、
(1)1つ前のステップにおいて計算された統合推定位置を用いる。現在のステップが、移動体10がスタート地点から移動を開始してからの最初のステップであるときは、上記「1つ前のステップにおいて計算された統合推定位置」はスタート地点の位置を表す。
(2)1つ前のステップにおいて計算された統合推定位置を、移動体10の運動モデルに従って移動させ、現在のステップの実行時における推定位置を計算する。この段階では、運動モデルに従って推定位置を計算する。
(3)前記(2)の推定位置を中心にし、その周囲に分布しているパーティクル集合を生成する。ここでいうパーティクルとは、その位置にあると仮定して計算を進める仮定位置のことをいい、移動体10のx座標、y座標、及びヨー角を備える。
(4)次に、環境地図記憶部26から取得した環境地図と、パーティクルの位置とヨー角から、パーティクル毎に、方位角に対する障害物までの距離を計算する。すなわち、計算結果を求める。
(5)LRF14も、方位角に対する障害物までの距離を観測している。すなわち、観測結果が得られている。
(6)そこで、前記(4)で計算した方位角に対する障害物までの距離の分布(計算結果)と、前記(5)で観測した方位角に対する障害物までの距離の分布(観測結果)を対比する。
(7)環境地図が正確なものであれば、特定の1個のパーティクルにおいて(4)の計算結果と(5)の観察結果が一致し、その他のパーティクルの全部で(4)と(5)が不一致となる。この場合、移動体10がその特定のパーティクルに位置している確率が高く、他のパーティクルに位置している確率が低いといえる。すなわち、(4)の計算結果と(5)の観察結果の一致度から、移動体10が各パーティクルに位置している確率を計算することができる。
(8)パーティクル毎に確率を計算すれば、確率の分布を得ることができる。その確率分布がピークとなる位置に、移動体10が位置しているとすることができる。
(9)パーティクルの選択が不適切であり、正しい推定位置が計算できない場合がある。その場合は、確率分布において、高い確率が分布している領域ではパーティクル密度を上げ、低い確率が分布している領域ではパーティクル密度を下げる処理をして、(4)以降の処理を繰り返す。これによって、パーティクルの分布が適正化され、正しい推定位置が計算可能となる。
The first calculation unit 28 repeatedly performs a Monte Carlo location identification method (Monte Carlo Localization (hereinafter referred to as MCL)) at time intervals, and calculates the estimated position of the moving object 10.
In the process of calculating the estimated position depending on the map by MCL,
(1) The integrated estimated position calculated in the previous step is used. When the current step is the first step after the moving body 10 starts moving from the start point, the “integrated estimated position calculated in the previous step” represents the position of the start point.
(2) The integrated estimated position calculated in the previous step is moved according to the motion model of the moving body 10, and the estimated position at the time of execution of the current step is calculated. At this stage, the estimated position is calculated according to the motion model.
(3) A set of particles distributed around the estimated position of (2) is generated. The term “particle” as used herein refers to an assumed position where calculation is performed assuming that the particle is located at the position, and includes the x-coordinate, y-coordinate, and yaw angle of the moving body 10.
(4) Next, for each particle, the distance to the obstacle with respect to the azimuth is calculated from the environment map acquired from the environment map storage unit 26 and the position and yaw angle of the particle. That is, the calculation result is obtained.
(5) The LRF 14 also observes the distance to the obstacle with respect to the azimuth. That is, the observation result is obtained.
(6) Therefore, the distribution of the distance to the obstacle (calculation result) with respect to the azimuth calculated in (4) above and the distribution of the distance to the obstacle (observation result) with respect to the azimuth observed in (5) above. Contrast.
(7) If the environment map is accurate, the calculation result of (4) matches the observation result of (5) for a specific single particle, and (4) and (5) for all other particles. Is inconsistent. In this case, it can be said that the probability that the moving body 10 is located on the specific particle is high, and the probability that the moving body 10 is located on another particle is low. That is, it is possible to calculate the probability that the moving body 10 is located in each particle from the degree of coincidence between the calculation result of (4) and the observation result of (5).
(8) If the probability is calculated for each particle, a probability distribution can be obtained. It can be assumed that the moving body 10 is located at a position where the probability distribution reaches a peak.
(9) There are cases where the selection of particles is inappropriate and the correct estimated position cannot be calculated. In this case, in the probability distribution, processing is performed to increase the particle density in a region where a high probability is distributed, and to decrease the particle density in a region where a low probability is distributed, and the processing after (4) is repeated. As a result, the distribution of the particles is optimized, and the correct estimated position can be calculated.

前記では、(2)によってパーティクルの中心位置を定めている。それに対して、パーティクルの中心位置を定める基準が得られない場合には、移動領域の全域に一様に広がるパーティクル群を仮定して計算を始めてもよい。前記したパーティクル群の適正化処理によって、パーティクルの分布が適正化され、正しい推定位置が計算可能となる。
前記(2)に代えて、1つ前のステップにおいて計算された統合推定位置に、最新1ステップ分の移動ベクトル(エンコーダ12から得られる)を加算した推定位置を、パーティクル群の中央位置としてもよい。この場合も、前記(8)で計算される推定位置は、地図に依存して推定した位置となる。
In the above, the center position of the particle is determined by (2). On the other hand, when the reference for determining the center position of the particles cannot be obtained, the calculation may be started assuming a group of particles that uniformly spread over the entire moving region. By the above-described particle group optimization processing, the particle distribution is optimized, and a correct estimated position can be calculated.
Instead of the above (2), an estimated position obtained by adding the latest one-step movement vector (obtained from the encoder 12) to the integrated estimated position calculated in the previous step may be used as the center position of the particle group. Good. Also in this case, the estimated position calculated in (8) is the position estimated depending on the map.

第1計算部28は、パーティクルの集合中に移動体10の実際位置(以下では、真値とも称する)が含まれ、いずれかのパーティクルにおける計算結果が観測結果に極めて近くなるまで、上記の処理を繰り返す。1回のステップ中で、パーティクル集合の分布が複数回更新されることがある。これにより、第1計算部28において、現在のステップにおける移動体10の推定位置が計算される。この推定位置は、環境地図から推定されたものである。   The first calculation unit 28 performs the above processing until the actual position of the moving body 10 (hereinafter also referred to as a true value) is included in the set of particles, and the calculation result of any particle becomes very close to the observation result. repeat. In one step, the particle set distribution may be updated multiple times. Thereby, in the 1st calculation part 28, the estimated position of the moving body 10 in the present step is calculated. This estimated position is estimated from the environment map.

(学習データ生成処理)
移動体10は、自律走行を行う前に、学習走行と呼ばれる走行を行う。以下では、移動体10の学習走行、及び学習走行時に得られるデータを元に学習データを生成する処理について説明する。なお、学習データとは、後述する信憑度計算式を生成する処理に用いられるデータである。
(Learning data generation process)
The mobile body 10 performs a travel called a learning travel before performing the autonomous travel. Below, the process which produces | generates learning data based on the learning driving | running | working of the moving body 10 and the data obtained at the time of learning driving | running | working is demonstrated. Note that the learning data is data used for processing for generating a reliability calculation formula described later.

図3に示すように、演算装置18は、自律走行に使用する各部の他に、真値計算用地図記憶部30と、真値計算部32と、位置誤差計算部34と、学習データ生成部36と、学習データ記憶部38を備える。環境地図記憶部26には、移動体10が学習走行を行う領域の環境地図が記憶されている。移動体10が学習走行を行う領域は、自律走行を行う領域と異なっていてもよい。学習走行時と自律走行時とで移動領域が異なる場合は、環境地図記憶部26は、両方の移動領域の環境地図を記憶している。以下では、学習走行時の移動領域と自律走行時の移動領域とを区別するために、前者を「第1領域」と称し、後者を「第2領域」と称する。また、第1領域の環境地図を「第1環境地図」と称し、自律走行領域の環境地図を「第2環境地図」と称する。   As shown in FIG. 3, the arithmetic unit 18 includes a true value calculation map storage unit 30, a true value calculation unit 32, a position error calculation unit 34, and a learning data generation unit in addition to each unit used for autonomous running. 36 and a learning data storage unit 38. The environment map storage unit 26 stores an environment map of an area in which the mobile body 10 performs learning travel. The region in which the mobile body 10 performs learning traveling may be different from the region in which autonomous traveling is performed. When the movement area is different between the learning traveling and the autonomous traveling, the environment map storage unit 26 stores the environment maps of both the movement areas. Below, in order to distinguish the movement area | region at the time of learning driving | running | working and the movement area | region at the time of autonomous driving | running | working, the former is called a "1st area | region" and the latter is called a "2nd area | region." In addition, the environment map of the first area is referred to as “first environment map”, and the environment map of the autonomous travel area is referred to as “second environment map”.

図4は、移動体10が学習走行を行う第1領域40の一例を示す。図4に示すように、第1領域40の一部には、障害物である塀42,43が配置されている。塀42,43の対向面(内側の面)にはリフレクタ44が等間隔で固定されている。学習走行時の移動体10の走行は、リモートコントローラ(リモコン)で制御される。破線は、学習走行時の移動体10の走行ルートを示す。破線で示すように、移動体10は、塀42,43が配置されていない領域、及び対向する塀42,43の間の領域の双方を走行する。   FIG. 4 shows an example of the first region 40 in which the moving body 10 performs learning travel. As shown in FIG. 4, ridges 42 and 43 that are obstacles are arranged in a part of the first region 40. Reflectors 44 are fixed to the opposing surfaces (inner surfaces) of the flanges 42 and 43 at equal intervals. The travel of the moving body 10 during the learning travel is controlled by a remote controller (remote controller). A broken line indicates a travel route of the moving body 10 during the learning travel. As indicated by the broken line, the moving body 10 travels both in the region where the rods 42 and 43 are not disposed and in the region between the opposite rods 42 and 43.

環境地図記憶部26に記憶されている第1環境地図は完全なものでなく、例えば塀42は記憶されているものの、塀43は記憶されていない。学習走行と学習データ生成処理は不完全な環境地図のもとで実施する。   The first environment map stored in the environment map storage unit 26 is not complete. For example, the bag 42 is stored, but the bag 43 is not stored. Learning driving and learning data generation processing are performed under an incomplete environmental map.

真値計算用地図記憶部30は、ROM24に設けられており、塀42,43とリフレクタ44の位置が記録された地図を記憶している。真値計算用地図記憶部30に記憶されている環境地図は正確であって、更新を要しない。   The true value calculation map storage unit 30 is provided in the ROM 24 and stores a map in which the positions of the eaves 42 and 43 and the reflector 44 are recorded. The environment map stored in the true value calculation map storage unit 30 is accurate and does not require updating.

三角測量センサ16は、ほぼ全方位(360°)にレーザ光を射出し、リフレクタ44で反射して返ってくるレーザ光を検知することで、リフレクタ44までの距離と移動体10に対するリフレクタ44の方位角を観測し、これらの情報を演算装置18の真値計算部32に出力する。三角測量センサ16は、移動体10に搭載されている。   The triangulation sensor 16 emits laser light in almost all directions (360 °), and detects the laser light that is reflected by the reflector 44 and returns, so that the distance to the reflector 44 and the reflector 44 with respect to the moving body 10 are detected. The azimuth angle is observed and the information is output to the true value calculation unit 32 of the arithmetic unit 18. The triangulation sensor 16 is mounted on the moving body 10.

真値計算部32は、三角測量センサ16から取得した距離と方位角の情報から、リフレクタ44に対する移動体10の相対位置を特定する。真値計算用地図記憶部30から取得した地図にはリフレクタ44の位置が記録されているため、当該地図に移動体10の前記相対位置をマッピングすることで、当該地図上における移動体10の位置を特定できる。このようにして、真値計算部32は、移動体10の実際の位置(真値)を計算する。この処理はCPU20で行われる。移動体10の真値は、位置誤差計算部34に出力される。   The true value calculation unit 32 identifies the relative position of the moving body 10 with respect to the reflector 44 from the distance and azimuth information acquired from the triangulation sensor 16. Since the position of the reflector 44 is recorded in the map acquired from the map storage unit 30 for true value calculation, the position of the moving body 10 on the map is mapped by mapping the relative position of the moving body 10 on the map. Can be identified. In this way, the true value calculation unit 32 calculates the actual position (true value) of the moving body 10. This process is performed by the CPU 20. The true value of the moving body 10 is output to the position error calculation unit 34.

一方、第1計算部28は、不完全な第1環境地図を用いて移動体10の推定位置を計算し、その結果を位置誤差計算部34に出力する。推定位置計算処理と真値計算処理は同じタイミングで行われる。また、第1計算部28は、最新のパーティクル集合(即ち、推定位置を計算したときのパーティクル集合)の分布から、x方向の標準偏差σ、y方向の標準偏差σ、及びパーティクル毎に計算される確率の最大値wmaxを計算し、これらの値(標準偏差σ、標準偏差σ、最大確率wmax)を学習データ生成部36に出力する。 On the other hand, the first calculation unit 28 calculates the estimated position of the moving body 10 using the incomplete first environment map, and outputs the result to the position error calculation unit 34. The estimated position calculation process and the true value calculation process are performed at the same timing. Further, the first calculation unit 28 determines, for each particle, the standard deviation σ x in the x direction, the standard deviation σ y in the y direction, and the particle from the distribution of the latest particle set (that is, the particle set when the estimated position is calculated). The maximum value w max of the calculated probability is calculated, and these values (standard deviation σ x , standard deviation σ y , maximum probability w max ) are output to the learning data generation unit 36.

位置誤差計算部34は、真値計算部32から取得した真値と、第1計算部28から取得した推定位置との差(位置誤差)を計算し、学習データ生成部36に出力する。この処理はCPU20で行われる。   The position error calculation unit 34 calculates a difference (position error) between the true value acquired from the true value calculation unit 32 and the estimated position acquired from the first calculation unit 28, and outputs the difference to the learning data generation unit 36. This process is performed by the CPU 20.

学習データ生成部36は、位置誤差計算部34から取得した位置誤差が15cm以下の場合は、第1計算部28が計算した推定位置が真値から許容範囲内である(すなわち位置の推定に成功した)とみなし、推定結果を「OK」と分類する。一方、位置誤差が15cmを超える場合は、第1計算部28が計算した推定位置が真値から許容範囲以上ずれた(すなわち位置の推定に失敗した)とみなし、推定結果を「NG」と分類する。学習走行では、位置誤差が「NG」と分類される場合を意図的に作り出している。即ち、実際の第1領域40には、第1環境地図に記録されていない塀43が配置されている。このため、移動体10が塀42,43の間を走行する際は、LRF14により取得される観測結果と、パーティクル毎に計算する計算結果とのマッチング度が低くなり、適合パーティクルの発見が困難になる。これは、仮にパーティクル集合の中に真値が含まれていたとしても、移動体10は真値と一致するパーティクルを適合パーティクルとして発見できないことを意味する。このため、移動体10が塀42,43の間を走行する場合は、真値とは異なるパーティクルを適合パーティクルとみなし、そのパーティクルを推定位置と計算する可能性が高くなる。この結果、推定位置と真値との位置誤差が大きくなり、その位置誤差が15cmを超える場合は「NG」と分類されることになる。   When the position error acquired from the position error calculation unit 34 is 15 cm or less, the learning data generation unit 36 has the estimated position calculated by the first calculation unit 28 within the allowable range from the true value (that is, the position is successfully estimated). The estimation result is classified as “OK”. On the other hand, if the position error exceeds 15 cm, the estimated position calculated by the first calculation unit 28 is regarded as deviating from the true value by an allowable range or more (that is, position estimation has failed), and the estimation result is classified as “NG”. To do. In the learning run, the case where the position error is classified as “NG” is intentionally created. In other words, in the actual first area 40, the ridges 43 that are not recorded in the first environmental map are arranged. For this reason, when the moving body 10 travels between the eaves 42 and 43, the degree of matching between the observation result acquired by the LRF 14 and the calculation result calculated for each particle is low, and it is difficult to find a suitable particle. Become. This means that even if a true value is included in the particle set, the moving body 10 cannot find a particle that matches the true value as a matching particle. For this reason, when the moving body 10 travels between the eaves 42 and 43, a particle different from the true value is regarded as a matching particle, and the possibility of calculating the particle as an estimated position is increased. As a result, the position error between the estimated position and the true value becomes large, and when the position error exceeds 15 cm, it is classified as “NG”.

このように、学習データ生成部36では、位置誤差を基準とし、即ち、「真値」に対する移動体10の推定位置のずれ量を基準として、地図に依存する推定結果の分類が行われる。本実施例では、位置の推定結果がOKとなる許容範囲の基準値を15cmに設定したが、基準値はこれに限られない。許容範囲の基準値を低くするほど、信憑度計算式による予測精度を高くすることができる。   As described above, the learning data generation unit 36 classifies the estimation results depending on the map on the basis of the position error, that is, on the basis of the shift amount of the estimated position of the moving body 10 with respect to the “true value”. In the present embodiment, the reference value of the allowable range in which the position estimation result is OK is set to 15 cm, but the reference value is not limited to this. As the reference value of the allowable range is lowered, the prediction accuracy by the reliability calculation formula can be increased.

図5は、学習データ生成部36により生成される学習データの例を示す。図5に示すように、学習データ生成部36は、地図に依存する推定位置の計算時刻と、位置誤差計算部34から取得した位置誤差と、推定位置の計算結果を分類した結果と、第1計算部28から取得した3つの変数(標準偏差σ、標準偏差σ、最大確率wmax)とを関連付けたデータセットを時系列に並べたデータセット群(学習データ)を生成する(なおσ、σ、wmaxの欄に示したアルファベットは、実際には数値である)。学習データを参照することで、各時刻における位置誤差、推定位置の計算結果の成功/失敗、及び推定位置が計算されたときの変数を知ることができる。例えば、時刻t=2sでは、推定位置と真値との位置誤差は7cmであるため、推定位置計算結果は「OK」と分類されており、そのときの変数σ、σ、wmaxは、それぞれb、g、lであることがわかる。また、時刻t=10sでは、推定位置と真値との位置誤差は20cmであるため、推定位置計算結果は「NG」と分類されており、そのときの変数σ、σ、wmaxは、それぞれc、h、mであることがわかる。学習データ生成処理はCPU20で行われる。 FIG. 5 shows an example of learning data generated by the learning data generation unit 36. As shown in FIG. 5, the learning data generation unit 36, the calculation time of the estimated position depending on the map, the position error acquired from the position error calculation unit 34, the result of classifying the calculation result of the estimated position, and the first A data set group (learning data) in which data sets associated with the three variables (standard deviation σ x , standard deviation σ y , maximum probability w max ) acquired from the calculation unit 28 are arranged in time series is generated (note that σ (The alphabets shown in the columns of x , σ y and w max are actually numerical values). By referring to the learning data, it is possible to know the position error at each time, the success / failure of the estimated position calculation result, and the variable when the estimated position is calculated. For example, since the position error between the estimated position and the true value is 7 cm at time t = 2s, the estimated position calculation result is classified as “OK”, and the variables σ x , σ y , and w max at that time are , B, g, and l, respectively. At time t = 10 s, the position error between the estimated position and the true value is 20 cm. Therefore, the estimated position calculation result is classified as “NG”, and the variables σ x , σ y , and w max at that time are , C, h and m, respectively. The learning data generation process is performed by the CPU 20.

学習データ記憶部38は、ROM24に設けられており、学習データ生成部36で生成された学習データを記憶する。学習データ記憶部38に記憶された学習データは、後述する信憑度計算式生成部46に出力される。このように、移動体10自身が学習データを記憶しておくことにより、移動体10に不具合が生じた場合等に、学習データのログを分析してエラーがないかどうか検証することが可能となる。このため、移動体10に不具合が生じた場合にその原因を発見し易くなり、移動体10の信頼性を向上させることができる。なお、本実施例では、データセットに推定位置の計算時刻が含まれているが、この構成に限られない。例えば、データセットは時刻を含んでいなくてもよく、学習データは、データセットが時刻とは無関係に並べられたデータ群により構成されていてもよい。   The learning data storage unit 38 is provided in the ROM 24 and stores the learning data generated by the learning data generation unit 36. The learning data stored in the learning data storage unit 38 is output to the reliability calculation formula generation unit 46 described later. In this way, by storing the learning data by the mobile body 10 itself, it is possible to verify whether there is an error by analyzing the log of the learning data when a malfunction occurs in the mobile body 10 or the like. Become. For this reason, it becomes easy to discover the cause when the malfunction occurs in the moving body 10, and the reliability of the moving body 10 can be improved. In this embodiment, the calculation time of the estimated position is included in the data set, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the data set may not include time, and the learning data may be configured by a data group in which the data set is arranged regardless of time.

(信憑度計算式生成処理)
移動体10が信憑度計算式を生成する処理について説明する。図6に示すように、演算装置18は、上述した処理で使用される各部の他に、信憑度計算式生成部46と、信憑度計算式記憶部48を備える。
(Credibility calculation formula generation process)
A process in which the mobile object 10 generates a reliability calculation formula will be described. As shown in FIG. 6, the arithmetic unit 18 includes a credibility calculation formula generation unit 46 and a credibility calculation formula storage unit 48 in addition to the units used in the above-described processing.

信憑度計算式生成部46は、学習データ記憶部38に記憶されている学習データを取得し、学習データをロジスティック回帰分析して、信憑度計算式を生成する。ロジスティック回帰分析は多変量解析の一手法であり、結果が2値の場合に、その結果の起きる確率を予測できる統計的な回帰モデルを生成する手法である。具体的には、次の数式で表されるロジスティックモデル;

Figure 2018017826
(Z:目的変数、X〜X:説明変数、b:定数、b〜b:回帰係数)に学習データを適用して、定数b及び回帰係数b〜bの値を求める。学習データを適用する際は、説明変数X、X、Xに学習データの標準偏差σ、標準偏差σ、最大確率wmaxのそれぞれ用いる。これにより、次の数式で表される信憑度計算式;
Figure 2018017826
が生成される(図7参照)。pの値は、第1計算部28により計算される推定位置がNGとなる確率である。pはまた、計算された推定位置の真値からのずれ量の大きさを示す尺度でもあり、ずれ量が大きいほど大きくなる。本明細書ではpを不信度という。不信度pが所定値よりも大きくなったことは、計算した推定位置の信憑度が所定値より低下したことを意味する。
説明変数X〜Xに用いる変数(σ、σ、wmax)は互いに独立しているため、回帰係数b〜bは、項目間の影響が排除された係数となる。従って、不信度を算出する際に、より正確に項目ごとの影響度を量ることができる。信憑度計算式生成処理はCPU20で行われる。
信憑度計算式記憶部48は、ROM24に設けられており、信憑度計算式生成部46で生成された信憑度計算式を記憶する。 The credibility calculation formula generation unit 46 acquires the learning data stored in the learning data storage unit 38 and performs logistic regression analysis on the learning data to generate a credibility calculation formula. Logistic regression analysis is a method of multivariate analysis, and when the result is binary, it is a method of generating a statistical regression model that can predict the probability that the result will occur. Specifically, a logistic model represented by the following formula:
Figure 2018017826
(Z: objective variable, X 1 to X 3: explanatory variable, b 0: constant, b 1 ~b 3: regression coefficient) by applying the learning data, the value of the constant b 0 and regression coefficient b 1 ~b 3 Ask for. When applying the learning data, the standard deviation σ x , the standard deviation σ y , and the maximum probability w max of the learning data are used for the explanatory variables X 1 , X 2 , and X 3 , respectively. Thus, the reliability calculation formula represented by the following formula:
Figure 2018017826
Is generated (see FIG. 7). The value of p is the probability that the estimated position calculated by the first calculation unit 28 is NG. p is also a scale indicating the amount of deviation of the calculated estimated position from the true value, and increases as the amount of deviation increases. In this specification, p is referred to as disbelief. The fact that the unreliability p is larger than a predetermined value means that the reliability of the calculated estimated position is lower than the predetermined value.
Since the variables (σ x , σ y , w max ) used for the explanatory variables X 1 to X 3 are independent from each other, the regression coefficients b 1 to b 3 are coefficients in which the influence between items is eliminated. Therefore, the degree of influence for each item can be measured more accurately when calculating the disbelief. The reliability calculation formula generation process is performed by the CPU 20.
The credibility calculation formula storage unit 48 is provided in the ROM 24 and stores the credibility calculation formula generated by the credibility calculation formula generation unit 46.

(信憑度計算処理)
移動体10が不信度pを計算する処理について説明する。演算装置18は、上述した処理で使用される各部の他に、信憑度計算部50を備える(図2参照)。
(Credibility calculation processing)
The process in which the mobile body 10 calculates the unbelief p will be described. The arithmetic device 18 includes a reliability calculation unit 50 in addition to the units used in the above-described processing (see FIG. 2).

移動体10が自律走行領域において自律走行を行う際は、第1計算部28が、自律走行時用環境地図(第2環境地図)を用いて推定位置を計算する。第1計算部28で現在の推定位置が計算されたときの3つの変数σ、σ、wmaxが、信憑度計算部50に出力される。 When the mobile body 10 performs autonomous traveling in the autonomous traveling region, the first calculation unit 28 calculates the estimated position using the autonomous traveling environment map (second environment map). The three variables σ x , σ y , and w max when the current estimated position is calculated by the first calculation unit 28 are output to the reliability calculation unit 50.

信憑度計算部50は、第1計算部28から取得した3つの変数σ、σ、wmaxを、信憑度計算式記憶部48から取得した信憑度計算式のX、X、Xにそれぞれ入力して、現在のステップにおける不信度pを求める。不信度pは、ステップごとに計算される。この処理はCPU20で行われる。信憑度計算部50で算出された不信度pは、地図更新判断部58(後述)に出力される。なお、移動体10がスタート地点から移動を開始してからの最初のステップでは、判定の基準となる不信度pがまだ算出されていない。不信度pの計算は、2回目以降のステップから実施される。
不信度pは、重み係数計算部52にも伝えられる。これについては後記する。
The reliability calculation unit 50 uses the three variables σ x , σ y , and w max acquired from the first calculation unit 28 as X 1 , X 2 , X of the reliability calculation formula acquired from the reliability calculation formula storage unit 48. 3 is input to obtain the unbelief p in the current step. The unbelief p is calculated for each step. This process is performed by the CPU 20. The unbelief level p calculated by the confidence level calculation unit 50 is output to a map update determination unit 58 (described later). Note that, in the first step after the moving body 10 starts moving from the start point, the distrust level p that is a criterion for determination has not yet been calculated. The calculation of the unbelief p is performed from the second and subsequent steps.
The unbelief p is also transmitted to the weighting coefficient calculator 52. This will be described later.

(地図に依存しない推定位置の計算処理)
図2に示すように、演算装置18は、地図に依存する推定位置を計算する第1計算部28の他に、地図に依存しない推定位置を計算する地図不依存式推定位置計算部(第2計算部と略称する)29と、統合推定位置計算部54と、統合推定位置記憶部56を備える。統合推定位置記憶部56は、RAM22に設けられており、統合推定位置計算部54によって推定された統合推定位置(厳密には、環境地図上の座標)をステップごとに記憶している。第2計算部29は、統合推定位置記憶部56に記憶されている統合推定位置のうち、1つ前のステップにおける統合推定位置に、移動体10の1ステップ分の移動量ベクトルを加算することにより算出される値を、現在のステップにおける移動体10の位置と推定する。移動量ベクトルはエンコーダ12から入手可能である。上記の説明から明らかなように、第2計算部29は、直接的には環境地図を用いずに推定位置を計算する。なお、第2計算部29が計算した推定位置に、環境地図に依存した要素が含まれる場合がある。1つ前のステップにおける統合推定位置に、地図に依存する要素が含まれているからである。
(Map-independent calculation of estimated position)
As shown in FIG. 2, in addition to the first calculation unit 28 that calculates the map-dependent estimated position, the calculation device 18 calculates a map-independent estimated position calculation unit (second (Abbreviated as a calculation unit) 29, an integrated estimated position calculation unit 54, and an integrated estimated position storage unit 56. The integrated estimated position storage unit 56 is provided in the RAM 22 and stores the integrated estimated position (strictly, coordinates on the environment map) estimated by the integrated estimated position calculation unit 54 for each step. The second calculation unit 29 adds the movement amount vector for one step of the moving body 10 to the integrated estimated position in the previous step among the integrated estimated positions stored in the integrated estimated position storage unit 56. Is estimated as the position of the moving body 10 in the current step. The movement amount vector is available from the encoder 12. As is apparent from the above description, the second calculation unit 29 calculates the estimated position directly without using the environment map. The estimated position calculated by the second calculation unit 29 may include an element depending on the environment map. This is because a map-dependent element is included in the integrated estimated position in the previous step.

なお、上記の「1つ前のステップにおける統合推定位置」は、別言すれば、統合推定位置記憶部56に記憶されている統合推定位置の中で最も新しい統合推定位置である。なお現在のステップが、移動体10がスタート地点から移動を開始してから最初のステップであるときは、「1つ前のステップにおける統合推定位置」とは、スタート地点の位置を意味する。   In addition, the above-mentioned “integrated estimated position in the previous step” is, in other words, the newest integrated estimated position among the integrated estimated positions stored in the integrated estimated position storage unit 56. When the current step is the first step after the moving body 10 starts moving from the start point, the “integrated estimated position in the previous step” means the position of the start point.

(統合推定位置計算処理)
移動体10は、第2領域において自律走行を行う前に、上述した学習データ生成処理及び信憑度計算式生成処理を実施する。そして、移動体10が自律走行を行う際は、信憑度計算式から算出した信憑度に基づいて重み係数を計算し、その重み係数を用いて統合推定位置を計算する。以下では、移動体10の自律走行時における統合推定位置計算処理について説明する。図2に示すように、演算装置18は、上述した処理で使用される各部の他に、重み係数計算式記憶部51と、重み係数計算部52と、統合推定位置計算部54を備える。
(Integrated estimated position calculation process)
The mobile body 10 performs the above-described learning data generation processing and reliability calculation formula generation processing before performing autonomous traveling in the second region. And when the mobile body 10 carries out autonomous running, a weighting coefficient is calculated based on the reliability calculated from the reliability calculation formula, and the integrated estimated position is calculated using the weighting coefficient. Below, the integrated estimated position calculation process at the time of the autonomous traveling of the mobile body 10 is demonstrated. As shown in FIG. 2, the arithmetic unit 18 includes a weighting factor calculation formula storage unit 51, a weighting factor calculation unit 52, and an integrated estimated position calculation unit 54 in addition to the units used in the above-described processing.

重み係数計算式記憶部51は、ROM24に設けられており、予め設定された重み係数計算式を記憶している。重み係数計算式は、次のシグモイド関数;

Figure 2018017826
(p:不信度、α:重み係数)で表される(図8参照(後述))。
重み係数計算部52は、重み係数計算式記憶部51から取得した重み係数計算式に、信憑度計算部50から取得した現在のステップにおける不信度pを入力して重み係数αを求める。この処理はCPU20で行われる。重み係数計算部52で算出された重み係数αは、統合推定位置計算部54に出力される。 The weighting factor calculation formula storage unit 51 is provided in the ROM 24 and stores a preset weighting factor calculation formula. The weighting factor calculation formula is the following sigmoid function:
Figure 2018017826
(P: disbelief, α: weighting coefficient) (see FIG. 8 (described later)).
The weighting factor calculation unit 52 obtains the weighting factor α by inputting the untrustworthiness p at the current step acquired from the reliability calculation unit 50 to the weighting factor calculation equation acquired from the weighting factor calculation equation storage unit 51. This process is performed by the CPU 20. The weighting factor α calculated by the weighting factor calculation unit 52 is output to the integrated estimated position calculation unit 54.

統合推定位置計算部54は、重み係数計算部52から取得した重み係数αを用いて、第1計算部28から取得した推定位置(地図に依存する推定位置)と第2計算部29から取得した推定位置(地図に依存しない推定位置)の重み付き平均値を算出し、その値を統合推定位置とする。具体的には、統合推定位置計算部54は、次の数式;

Figure 2018017826
(r:統合推定位置、r:地図に依存して推定した位置、r:地図に依存しないで推定した位置)に従って計算を行い、移動体10の現在のステップにおける統合推定位置を算出する。重み係数αは「地図に依存する推定位置」の重み係数として使用され、1から重み係数αを減じた係数1−αは「地図に依存しない推定位置」の重み係数として使用される。この処理は、CPU20で行われる。統合推定位置計算部54で算出された統合推定位置は、統合推定位置記憶部56と観測点群生成部60(後述)に出力される。統合推定位置記憶部56に出力されて記憶される統合推定位置は、1つ後のステップにおける地図に依存しない推定位置の計算処理に用いられる。 The integrated estimated position calculation unit 54 acquires the estimated position (estimated position depending on the map) acquired from the first calculation unit 28 and the second calculation unit 29 using the weighting coefficient α acquired from the weighting coefficient calculation unit 52. A weighted average value of the estimated position (estimated position not depending on the map) is calculated, and the value is set as the integrated estimated position. Specifically, the integrated estimated position calculation unit 54 calculates the following formula:
Figure 2018017826
Calculation is performed according to (r f : integrated estimated position, r 1 : position estimated depending on the map, r 2 : position estimated without depending on the map), and the integrated estimated position at the current step of the moving body 10 is calculated. To do. The weighting factor α is used as a weighting factor of “estimated position depending on the map”, and a coefficient 1−α obtained by subtracting the weighting factor α from 1 is used as a weighting factor of “estimated position not depending on the map”. This process is performed by the CPU 20. The integrated estimated position calculated by the integrated estimated position calculation unit 54 is output to the integrated estimated position storage unit 56 and an observation point group generation unit 60 (described later). The integrated estimated position that is output and stored in the integrated estimated position storage unit 56 is used for the calculation process of the estimated position that does not depend on the map in the next step.

ここで、上記の関数(数3)及び図8を参照して重み係数計算式について説明する。重み係数計算式により算出される重み係数αは、不信度pの関数となっている。地図に依存する推定位置の重み係数である重み係数αは、不信度pが大きくなるにつれて(即ち、地図に依存する推定位置の推定精度が低下するにつれて)減少している。具体的には、重み係数αの値は、不信度pが0<p<0.1を満たすときは1に近似しており、p=0.2のときは0.5であり、0.3<pを満たすときは0に近似している。このため、統合推定位置は、不信度pが10%未満のときは「地図に依存する推定位置」とほぼ一致し、不信度pが20%であるときは「地図に依存する推定位置」と「地図に依存しない推定位置」の中間地点となり、不信度が30%超のときは「地図に依存しない推定位置」とほぼ一致する。なお、重み係数計算式が用いする定数の値は、上記の値(50、0.2)に限られない。また、重み係数計算式はシグモイド関数に限られない。重み係数αの値を不信度pの値に対してどのように対応付けるかによって、種々の関数を用いることができる。   Here, the weighting coefficient calculation formula will be described with reference to the above function (Equation 3) and FIG. The weighting factor α calculated by the weighting factor calculation formula is a function of the unbelief p. The weighting factor α, which is a weighting factor of the estimated position depending on the map, decreases as the unbelief p increases (that is, as the estimation accuracy of the estimated position depending on the map decreases). Specifically, the value of the weighting factor α is close to 1 when the unbelief p satisfies 0 <p <0.1, 0.5 when p = 0.2, When 3 <p is satisfied, it is close to 0. For this reason, the integrated estimated position substantially coincides with the “estimated position depending on the map” when the unbelief p is less than 10%, and is “estimated position depending on the map” when the unbelief p is 20%. It is an intermediate point of the “estimated position independent of the map”, and almost coincides with the “estimated position independent of the map” when the disbelief exceeds 30%. Note that the value of the constant used by the weight coefficient calculation formula is not limited to the above values (50, 0.2). Further, the weight coefficient calculation formula is not limited to the sigmoid function. Various functions can be used depending on how the value of the weighting factor α is associated with the value of the unbelief p.

(地図更新判断処理)
次に、地図更新判断処理について説明する。移動体10が、自律走行領域において自律走行用環境地図(第2環境地図)には記録されていない障害物の付近を走行すると、LRF14で取得される観測結果と環境地図から計算される計算結果とのマッチング度が低くなるため、「地図に依存する推定位置」の推定精度が低下する。このため、不信度pが高くなる。即ち、たとえパーティクル集合の中に真値が含まれていたとしても、移動体10が真値に相当するパーティクルを適合パーティクルと見なすことができず、別のパーティクルを適合パーティクルと見なすことになる。実施例の移動体10では、第1計算部28は、MCLの手法に則り、地図に依存する推定位置を計算する。このため、移動体10が第2環境地図に記録されていない障害物の付近を走行する場合は、第1計算部28により計算される地図に依存する推定位置が真値から離れていくことになり、最終的にはパーティクル集合に真値が含まれなくなる。一旦パーティクル集合に真値が含まれなくなると、この後でたとえ移動体10が自律走行領域(第2領域)において正しい環境地図が記憶されている領域を走行するようになったとしても(即ち、有用な観測結果を取得できるようになったとしても)、MCLの手法では、真値が含まれる範囲にパーティクル集合を生成することが不可能になることがある。即ち、第1計算部28で、精度良く地図に依存する推定位置を計算することが不可能になることがある。地図更新判断部58は、このような事態を避けるために、不信度pが高くなっていき、不信度pが20%を超えると、環境地図の更新指令を観測点群生成部60に出力する。すなわち、地図更新判断部58は、不信度pが0<p≦0.2を満たすとき(地図に依存する推定位置の信憑度が高いとき)は、環境地図の更新指令を出力せず、0.2<pを満たすとき(地図に依存する推定位置の信憑度が低いとき)は、観測点群生成部60に環境地図の更新指令を出力する。この処理はCPU20で行われる。なお、本実施例では、第1計算部28の重みと第2計算部29の重みが50:50となる値(すなわち、p=0.2)を環境地図の更新指令の閾値としているが、環境地図の更新を実行するか否かを判定する基準となる不信度pは、上記に限られない。例えば、20%未満であってもよいし、20%超であってもよい。
(Map update judgment process)
Next, the map update determination process will be described. When the moving body 10 travels in the vicinity of an obstacle that is not recorded in the autonomous travel environment map (second environment map) in the autonomous travel region, the calculation result calculated from the observation result acquired by the LRF 14 and the environment map Therefore, the accuracy of estimation of “estimated position depending on the map” is lowered. For this reason, the unbelief p becomes high. That is, even if a true value is included in the particle set, the moving object 10 cannot regard a particle corresponding to the true value as a conforming particle, and regards another particle as a conforming particle. In the moving body 10 of the embodiment, the first calculation unit 28 calculates the estimated position depending on the map in accordance with the MCL method. For this reason, when the moving body 10 travels in the vicinity of an obstacle that is not recorded in the second environment map, the estimated position depending on the map calculated by the first calculation unit 28 moves away from the true value. Eventually, the true value is not included in the particle set. Once the particle set no longer includes a true value, even after this, even if the mobile object 10 travels in a region where a correct environmental map is stored in the autonomous traveling region (second region) (that is, Even if useful observation results can be acquired), the MCL method may not be able to generate a particle set in a range including a true value. That is, it may be impossible for the first calculation unit 28 to accurately calculate the estimated position depending on the map. In order to avoid such a situation, the map update determination unit 58 increases the unbelief p. When the unbelief p exceeds 20%, the map update determination unit 58 outputs an environment map update command to the observation point cloud generation unit 60. . That is, the map update determination unit 58 does not output an environmental map update command when the unbelief p satisfies 0 <p ≦ 0.2 (when the reliability of the estimated position depending on the map is high), and 0 When .2 <p is satisfied (when the reliability of the estimated position depending on the map is low), an environmental map update command is output to the observation point group generation unit 60. This process is performed by the CPU 20. In this embodiment, a value at which the weight of the first calculation unit 28 and the weight of the second calculation unit 29 are 50:50 (that is, p = 0.2) is used as the threshold value for the environmental map update command. The unbelief p serving as a reference for determining whether or not to update the environmental map is not limited to the above. For example, it may be less than 20% or more than 20%.

(環境地図更新処理)
次に、演算装置18が環境地図を更新する処理の一例について図9、10を参照して説明する。まず、地図点群生成部62が、移動体10が記憶している環境地図(図10中のA参照)をxy座標値で表される地図点群(図10中のB参照)に変換する(S10)。次に、観測点群生成部60が、LRF14による現在の観測結果をxy座標値で表される観測点群(図10中のC参照)に変換する(S12)。観測点群生成部60には、統合推定位置計算部54から、現在のステップにおける統合推定位置が入力されている。観測点群生成部60は、この統合推定位置に基づいてLRF14による観測結果を環境地図座標系(xy座標系)へ変換することにより、観測点群を生成する。ステップS12、S14で変換された地図点群及び観測点群は、点群合わせ込み部64にそれぞれ出力される。なお、ステップS12とステップS14の処理は、いずれを先に実行するように演算装置18を構成してもよい。
(Environmental map update process)
Next, an example of processing in which the computing device 18 updates the environmental map will be described with reference to FIGS. First, the map point group generation unit 62 converts the environmental map (see A in FIG. 10) stored in the mobile body 10 into a map point group (see B in FIG. 10) represented by xy coordinate values. (S10). Next, the observation point group generation unit 60 converts the current observation result by the LRF 14 into an observation point group (see C in FIG. 10) represented by xy coordinate values (S12). The integrated estimated position at the current step is input from the integrated estimated position calculation unit 54 to the observation point group generation unit 60. The observation point group generation unit 60 generates an observation point group by converting the observation result by the LRF 14 to the environment map coordinate system (xy coordinate system) based on the integrated estimated position. The map point group and the observation point group converted in steps S12 and S14 are output to the point group matching unit 64, respectively. In addition, you may comprise the arithmetic unit 18 so that processing of step S12 and step S14 may be performed first.

次に、点群合わせ込み部64は、地図点群と観測点群を合わせ込む(S16)。点群の合わせ込みには、ICP(Iterative Closest Point)アルゴリズムを用いることができる。ICPは、2つの異なる点群の距離の二乗和を最小化することによりマッチングを行う技術である。なお、ICPは公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。ICPによりマッチングされた点群(図10中のD参照)は、環境地図更新部66に出力される。   Next, the point group matching unit 64 combines the map point group and the observation point group (S16). An ICP (Iterative Closest Point) algorithm can be used for matching point clouds. ICP is a technique for performing matching by minimizing the sum of squares of the distances between two different point groups. Since ICP is a known technique, detailed description thereof is omitted. The point cloud (see D in FIG. 10) matched by the ICP is output to the environment map update unit 66.

観測点群と地図点群をマッチングさせると、環境の変化分を表す領域が現れる。実際には、環境地図には記録されていても観測されなかった障害物と、環境地図には記憶されていなくても観測された障害物があり得る。環境地図更新部66は、それぞれの変化分を移動体10が記憶している環境地図に反映させることによって、最新環境地図を生成する。具体的には、まず、環境地図更新部66は、移動体10が記憶する現在の環境地図から除去された物体をグリッドマップに反映させるために、freeグリッド(図10中のE参照)を生成する(S16)。freeグリッドとは、障害物が存在しないことを表したグリッドマップ上の格子のことであり、現在の位置(すなわち、現在のステップの統合推定位置)とLRF14により観測された観測点群との間の空間がfreeグリッド化される。すなわち、ICPにより、地図点群にマッチングした観測点群をグリッド化し、移動体10の位置(位置)から観測点群までには障害物がないもの(空白領域)としてfreeグリッドを生成する。   When the observation point group and the map point group are matched, an area representing the change in the environment appears. In practice, there may be obstacles that are recorded in the environmental map but not observed, and obstacles that are observed but not stored in the environmental map. The environment map update unit 66 generates the latest environment map by reflecting each change in the environment map stored in the moving body 10. Specifically, first, the environment map update unit 66 generates a free grid (see E in FIG. 10) in order to reflect the object removed from the current environment map stored in the mobile body 10 in the grid map. (S16). The free grid is a grid on the grid map indicating that there is no obstacle, and is between the current position (ie, the integrated estimated position of the current step) and the observation point group observed by the LRF 14. Is a free grid. That is, the observation point group matched with the map point group is formed into a grid by ICP, and a free grid is generated assuming that there is no obstacle (blank area) from the position (position) of the moving body 10 to the observation point group.

次に、環境地図更新部66は、移動体10が記憶する現在の環境地図に追加した障害体をグリッドマップに反映するために、occupiedグリッド(図10中のF参照)を生成する(S18)。occupiedグリッドとは、物体が存在することを表したグリッドマップ上の格子のことであり、地図点群に存在しないが観測点群に存在する変化分の点群がoccupiedグリッド化される。すなわち、ICPによるマッチングで、地図点群に無くて観測点群に存在する点群(差分点群)を抽出し、抽出された点群をグリッド化することによってoccupiedグリッドを生成する。   Next, the environment map update unit 66 generates an occupied grid (see F in FIG. 10) in order to reflect the obstacle added to the current environment map stored in the moving body 10 in the grid map (S18). . The occupied grid is a grid on the grid map representing the presence of an object, and the point cloud of the change that does not exist in the map point group but exists in the observation point group is formed into an occupied grid. That is, by matching with ICP, a point cloud (difference point cloud) that is not in the map point cloud but exists in the observation point cloud is extracted, and the extracted grid is formed into a grid to generate an occuped grid.

次に、環境地図更新部66は、生成したfreeグリッド及びoccupiedグリッドを移動体10が記憶する環境地図に重畳することにより、最新の環境地図(図10中のG参照)を生成する(S20)。以上の処理を実行することにより、最新環境地図が生成される。環境地図更新部66は、移動体10が現在記憶している環境地図を最新環境地図へ更新することにより(S22)、処理を終了する。   Next, the environment map update unit 66 generates the latest environment map (see G in FIG. 10) by superimposing the generated free grid and occupied grid on the environment map stored in the mobile object 10 (S20). . By executing the above processing, the latest environment map is generated. The environment map update unit 66 ends the process by updating the environment map currently stored in the mobile body 10 to the latest environment map (S22).

更新された環境地図(最新環境地図)は、第1計算部28にて地図に依存する推定位置を推定する際に再び用いられる。このとき、LRF14による観測結果と最新環境地図とのマッチングが正確に行われ、第1計算部28の不信度は低下する(信憑度が向上する)。そのため、地図更新判断部58による地図更新指令は出力されず、統合推定位置計算部54からは地図に依存する推定位置を重視した(すなわち、本実施例では不信度pが20%未満)となる統合推定位置が推定される。なお、環境地図の更新処理の態様は、上記のICPに限られない。信憑度が所定値より低下した場合に、環境地図を更新する処理を開始する形態であれば、様々な公知の手法を用いることができる。   The updated environment map (latest environment map) is used again when the first calculation unit 28 estimates the estimated position depending on the map. At this time, the observation result by the LRF 14 and the latest environment map are accurately matched, and the untrustworthiness of the first calculation unit 28 is reduced (the confidence is improved). For this reason, the map update determination unit 58 does not output a map update command, and the integrated estimated position calculation unit 54 places importance on the estimated position depending on the map (that is, in this embodiment, the distrust level p is less than 20%). The integrated estimated position is estimated. The mode of the environmental map update process is not limited to the above ICP. Various known methods can be used as long as the process of updating the environmental map is started when the credibility falls below a predetermined value.

実施例の移動体10の作用効果を説明する。この移動体10では、地図に依存する推定位置の信憑度が所定値より低下したとき(不信度pが所定値より上昇したとき)に、障害物までの距離と方位角の観測結果に基づいて最新の環境地図を生成する。すなわち、第1計算部28の推定位置の信憑度が低下したときに、環境地図を更新する処理を行う。したがって、オペレータの操作を要さず、移動体10自体によって環境地図の更新の可否を判断することができる。   The effect of the moving body 10 of an Example is demonstrated. In this moving body 10, when the confidence level of the estimated position depending on the map is lower than a predetermined value (when the unbelief level p is higher than the predetermined value), based on the observation results of the distance to the obstacle and the azimuth angle. Generate the latest environmental map. That is, when the credibility of the estimated position of the first calculation unit 28 decreases, a process for updating the environment map is performed. Therefore, it is possible to determine whether or not the environmental map can be updated by the moving body 10 itself without requiring an operator's operation.

また、観測結果と環境地図の合わせ込みの際に、グリッドマップではなく、座標系に変換した点群を用いるため、合わせ込みによる誤差を低減することができる。また、2種類の推定位置(地図に依存する推定位置と地図に依存しない推定位置)の混成結果を用いて統合推定位置を推定することにより、観測点群を精度良く生成することができる。このため、観測点群と地図点群との乖離が小さくなり、ICPによる点群マッチングの精度を向上させることができる。   In addition, since the point group converted into the coordinate system is used instead of the grid map when the observation result and the environment map are combined, an error due to the alignment can be reduced. In addition, the observation point group can be generated with high accuracy by estimating the integrated estimated position using the hybrid result of two types of estimated positions (the estimated position depending on the map and the estimated position not depending on the map). For this reason, the divergence between the observation point group and the map point group is reduced, and the accuracy of the point group matching by ICP can be improved.

また、統合推定位置計算部54で移動体10の統合推定位置を推定する際に用いられる重み係数αが、不信度pの関数となっている。不信度pを算出する信憑度計算式は、移動体10が学習走行することで取得される学習データを、機械学習の一手法であるロジスティック回帰分析の手法を用いて解析することにより得られる式である。このため、重み係数αは、信憑度計算式以外の要因によって影響を受けることがない。従って、例えば移動領域が変更したり、移動体10の管理者が変更したとしても、重み係数αの値を決定する基準が変動することがない。結果として、移動体10の統合推定位置の推定精度を安定化することができる。   In addition, the weighting factor α used when the integrated estimated position calculation unit 54 estimates the integrated estimated position of the moving body 10 is a function of the unreliability p. The credibility calculation formula for calculating the unbelief p is an expression obtained by analyzing learning data acquired by the mobile object 10 learning and traveling using a logistic regression analysis method which is a method of machine learning. It is. Therefore, the weighting factor α is not affected by factors other than the reliability calculation formula. Therefore, for example, even if the moving area is changed or the administrator of the moving object 10 is changed, the reference for determining the value of the weighting coefficient α does not change. As a result, the estimation accuracy of the integrated estimated position of the mobile object 10 can be stabilized.

また、地図に依存しない推定位置は、1つ前のステップにおける統合推定位置に、エンコーダ12から取得される左右の車輪の回転角度を元に算出された1ステップ分の移動ベクトルを加算することにより求められる。エンコーダ12が検出する情報には、各車輪の滑り等により誤差が含まれる場合があるが、エンコーダ12による検出距離が比較的に短い場合は、上記の誤差はほとんど無視できる。1ステップ分の移動ベクトルは極めて短いため、1ステップ分の移動ベクトルの精度は高い。また、地図に依らない推定位置は、環境地図を用いずに推定される。このため、移動体10が、環境地図に記録されていない障害物の付近を自律走行する場合であっても、このことに起因して地図に依らない推定位置の推定精度が低下することはない。1ステップ前の統合推定位置の推定精度が高ければ、現在のステップにおける地図に依らない推定位置は高い推定精度を維持できる。   In addition, the estimated position that does not depend on the map is obtained by adding the movement vector for one step calculated based on the rotation angles of the left and right wheels acquired from the encoder 12 to the integrated estimated position in the previous step. Desired. The information detected by the encoder 12 may include an error due to slipping of each wheel or the like. However, when the detection distance by the encoder 12 is relatively short, the above error can be almost ignored. Since the movement vector for one step is extremely short, the accuracy of the movement vector for one step is high. In addition, the estimated position not depending on the map is estimated without using the environmental map. For this reason, even when the moving body 10 autonomously travels in the vicinity of an obstacle that is not recorded in the environmental map, the estimation accuracy of the estimated position that does not depend on the map does not decrease due to this. . If the estimated accuracy of the integrated estimated position one step before is high, the estimated position not depending on the map in the current step can maintain high estimated accuracy.

本実施例の移動体10では、不信度pが増加するにつれて地図に依存する推定位置の重み係数αが減少するとともに、地図に依存しない推定位置の重み係数1−αが増加する。この構成によると、不信度pが高いとき(即ち、地図に依存する推定位置の推定精度が低いとき)は、統合推定位置に占める地図に依存する推定位置の割合を減らすとともに、地図に依存しない推定位置の割合を増やすことができる。上述したように、地図に依存しない推定位置の推定精度は高い。このため、この構成によると、地図に依存する推定位置の推定精度が低下しても、統合推定位置の推定精度が低下することを抑制できる。また、重み係数計算式は連続した滑らかな関数であるため、重み係数αは不信度pの推移に応じて滑らかに変動する。このため、統合推定位置は、地図に依存する推定位置と地図に依存しない推定位置の間を連続的に推移可能な値となる。従って、統合推定位置の推定精度がさらに向上する。   In the moving body 10 of the present embodiment, the weight coefficient α of the estimated position depending on the map decreases as the disbelief p increases, and the weight coefficient 1-α of the estimated position independent of the map increases. According to this configuration, when the disbelief p is high (that is, when the estimation accuracy of the estimated position depending on the map is low), the ratio of the estimated position depending on the map in the integrated estimated position is reduced and not dependent on the map. The proportion of estimated positions can be increased. As described above, the estimation accuracy of the estimated position independent of the map is high. For this reason, according to this structure, even if the estimation precision of the estimated position depending on a map falls, it can suppress that the estimation precision of an integrated estimated position falls. Further, since the weighting coefficient calculation formula is a continuous smooth function, the weighting coefficient α varies smoothly according to the transition of the unbelief p. Therefore, the integrated estimated position is a value that can continuously transition between the estimated position that depends on the map and the estimated position that does not depend on the map. Therefore, the estimation accuracy of the integrated estimated position is further improved.

本実施例では、上述したように、地図更新判断部が環境地図の更新指令を出力する際の統合推定位置は、地図に依存しない推定位置を計算する第2計算部29の推定結果が有利となっている。このため、精度良く最新環境地図を生成することができる。   In the present embodiment, as described above, the integrated estimation position when the map update determination unit outputs the environmental map update command is advantageously the estimation result of the second calculation unit 29 that calculates the estimated position independent of the map. It has become. For this reason, the latest environment map can be generated with high accuracy.

また、本実施例では、学習データの元になる情報(即ち、位置推定結果や標準偏差σ等の変数)は、移動体10に実際に走行させることで取得する。このため、学習データには、移動体10の地図に依存する推定位置の計算性能が直接的に反映される。このように、実際に走行させて得られる情報を元に学習データを生成することにより、より精度の高い信憑度計算式を生成できる。 In the present embodiment, information (that is, variables such as a position estimation result and a standard deviation σ x ) that is the basis of the learning data is acquired by causing the moving body 10 to actually travel. For this reason, the calculation performance of the estimated position depending on the map of the moving body 10 is directly reflected in the learning data. Thus, by generating learning data based on information obtained by actually running, a more accurate reliability calculation formula can be generated.

以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、本明細書が開示する移動体は、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although the Example of the technique which this specification discloses was described in detail, these are only illustrations, and the mobile body which this specification discloses contains what changed and changed the said Example variously. It is.

例えば、上述した実施例では、第1計算部28と第2計算部29により位置を推定したが、これら以外の推定方法を用いて位置を推定してもよい。例えば、カメラやGPSを用いることによっても位置を推定することができる。   For example, in the above-described embodiment, the position is estimated by the first calculation unit 28 and the second calculation unit 29, but the position may be estimated using an estimation method other than these. For example, the position can be estimated by using a camera or GPS.

また上述した実施例では、地図に依存する推定位置と地図に依存しない推定位置の平均値を統合推定位置とし、統合推定位置に基づいて環境地図を更新する処理を実行したが、これに限られない。例えば、地図に依存する推定位置を計算する第1計算部28の信憑度が所定値より低下した場合に、信憑度が所定値以上であった最後の時点における地図に依存する推定位置(すなわち、信憑度が所定値未満となる直前の地図に依存する推定位置)に、1ステップ分の移動ベクトルを加算した位置を現時点での推定位置とし、その現時点での推定位置と観測結果とに基づいて、最新の環境地図を生成する処理を行ってもよい。また、第1計算部28による推定位置の信憑度が所定値より低下した場合に、信憑度が所定値以上であった時点における地図に依存する推定位置と、その時点で観測した観測結果とに基づいて、最新の環境地図を生成してもよい。このような構成であっても、実施例の移動体10と同様の作用効果を奏することができる。後者の方式の場合、地図に依存しない推定位置を計算する必要がなく、地図に依存する推定位置のみを計算する実施例とすることができる。この場合、地図に依存する推定位置を統合推定位置とすればよい。   In the above-described embodiment, the average value of the estimated position that depends on the map and the estimated position that does not depend on the map is set as the integrated estimated position, and the process of updating the environment map based on the integrated estimated position is executed. Absent. For example, when the reliability of the first calculation unit 28 that calculates the estimated position depending on the map falls below a predetermined value, the estimated position depending on the map at the last time when the reliability is equal to or higher than the predetermined value (that is, Based on the estimated position at the present time and the observation result, the position obtained by adding the movement vector for one step to the estimated position depending on the map immediately before the reliability becomes less than the predetermined value) The latest environment map may be generated. Further, when the reliability of the estimated position by the first calculation unit 28 falls below a predetermined value, the estimated position depending on the map at the time when the reliability is equal to or higher than the predetermined value and the observation result observed at that time Based on this, the latest environmental map may be generated. Even if it is such a structure, there can exist an effect similar to the mobile body 10 of an Example. In the case of the latter method, it is not necessary to calculate an estimated position that does not depend on the map, and only an estimated position that depends on the map can be calculated. In this case, the estimated position depending on the map may be set as the integrated estimated position.

また、第1計算部28では、MCLの代わりに拡張カルマンフィルタを用いて、地図に依存する推定位置を計算してもよい。この場合、推定誤差共分散行列から得られる値(例えば、分散値、誤差共分散行列の各要素の値、誤差楕円の長軸及び短軸等)を説明変数に用いて信憑度計算式を生成することができる。また、自律走行時に得られるこれらの変数を信憑度計算式に入力することで、地図に依存する推定位置推定結果を精度良く判定することができる。   Further, the first calculation unit 28 may calculate the estimated position depending on the map using an extended Kalman filter instead of the MCL. In this case, a confidence formula is generated using the values obtained from the estimated error covariance matrix (for example, the variance value, the value of each element of the error covariance matrix, the major axis and minor axis of the error ellipse) as explanatory variables. can do. Moreover, the estimated position estimation result depending on a map can be determined with high accuracy by inputting these variables obtained during autonomous driving into the reliability calculation formula.

また、上記の実施例では、モータに設けられたエンコーダ12を用いて移動情報を取得したが、移動情報を取得する手法はこれに限られない。例えば、カメラを用いたビジュアルオドメトリ又はレーザセンサを用いたレーザオドメトリを用いて移動情報を取得してもよい。   In the above embodiment, the movement information is acquired using the encoder 12 provided in the motor. However, the method of acquiring the movement information is not limited to this. For example, the movement information may be acquired using visual odometry using a camera or laser odometry using a laser sensor.

また、移動体10は学習データ生成部36を有していなくてもよく、学習データは移動体10の外部で生成されてもよい。また、移動体10は、学習データ記憶部38を有していなくてもよい。即ち、学習データを元に信憑度計算式が生成されたら、学習データを消去する構成であってもよい。また、移動体10は、信憑度計算式生成部46を有していなくてもよく、信憑度計算式は移動体10の外部で生成されてもよい。   In addition, the moving body 10 may not have the learning data generation unit 36, and the learning data may be generated outside the moving body 10. Further, the moving body 10 may not have the learning data storage unit 38. That is, the learning data may be deleted once the reliability calculation formula is generated based on the learning data. Further, the mobile object 10 may not have the credibility calculation formula generation unit 46, and the credibility calculation formula may be generated outside the mobile object 10.

また、信憑度計算式生成部46では、多変量解析の代わりにサポートベクターマシーンを用いてもよい。サポートベクターマシーンは、パターン認識のモデリングにおいて公知の手法であり、クラスの帰属が未知の特徴ベクトルを入力すると、当該特徴ベクトルが帰属するクラスを2値で出力する識別関数を構成する手法である。識別関数は、クラスの帰属が既知の訓練用のサンプル集合から構成される。このため、実施例の学習データを訓練用のサンプル集合に用いて学習データをサポートベクターマシーンで学習することで、識別関数(信憑度計算式)を構成することができる。そして、当該識別関数に第1計算部28から取得される3つの変数σ、σ、wmaxを入力することで、地図に依存する推定位置推定結果を判定することができる。 Further, the reliability calculation formula generation unit 46 may use a support vector machine instead of the multivariate analysis. The support vector machine is a well-known technique in pattern recognition modeling, and is a technique for constructing an identification function that outputs a class to which a feature vector belongs in binary when a feature vector with an unknown class assignment is input. The discriminant function is composed of a training sample set with known class membership. For this reason, a discriminant function (credibility calculation formula) can be configured by using the learning data of the embodiment as a sample set for training and learning the learning data with a support vector machine. Then, by inputting the three variables σ x , σ y , and w max acquired from the first calculation unit 28 into the identification function, it is possible to determine the estimated position estimation result depending on the map.

また、信憑度計算式生成部46では、多変量解析の代わりにニューラルネットワークを用いてもよい。ニューラルネットワークは、パターン認識のモデリングにおいて公知の手法であり、クラスの帰属が未知の変数を入力すると、当該変数が帰属するクラスを2値で出力する識別関数を構成する手法である。この手法では、教師あり学習と教師なし学習の2通りで識別関数を構成できる。教師あり学習では、学習例と、当該学習例に対する目標出力が与えられ、初期状態の関数に学習例を入力して得られる出力が目標出力と一致するように初期状態の関数の重みを調整することで、識別関数が構成される。このため、実施例の学習データの3つの変数σ、σ、wmaxを学習例とし、そのときの分類結果(OK/NG)を目標出力として、学習データをニューラルネットワークで学習することで、識別関数(信憑度計算式)を構成することができる。そして、当該識別関数に第1計算部28から取得される3つの変数σ、σ、wmaxを入力することで、地図に依存する推定位置推定結果を判定することができる。 Further, the reliability calculation formula generation unit 46 may use a neural network instead of the multivariate analysis. The neural network is a well-known technique in pattern recognition modeling, and is a technique for constructing a discriminant function that outputs a class to which a variable belongs in binary when a variable with unknown class assignment is input. In this method, the discrimination function can be configured in two ways, supervised learning and unsupervised learning. In supervised learning, a learning example and a target output for the learning example are given, and the weight of the function in the initial state is adjusted so that the output obtained by inputting the learning example to the function in the initial state matches the target output Thus, an identification function is configured. For this reason, learning variables are learned by a neural network using the three variables σ x , σ y , and w max of the learning data of the embodiment as learning examples and the classification result (OK / NG) at that time as a target output. The discriminant function (credibility calculation formula) can be constructed. Then, by inputting the three variables σ x , σ y , and w max acquired from the first calculation unit 28 into the identification function, it is possible to determine the estimated position estimation result depending on the map.

また、学習データを解析する際は、ロジスティック回帰分析の代わりに判別分析を用いてもよい。   When analyzing learning data, discriminant analysis may be used instead of logistic regression analysis.

また、学習走行は、実際に移動体に特定の領域を走行させる代わりに、シミュレーションにより行ってもよい。   In addition, the learning travel may be performed by simulation instead of actually traveling a specific area on the moving body.

また、移動体10は車輪駆動型でなくてもよく、例えば、低速で移動する小型モビリティや脚式型(二足歩行等)、飛行体であってもよい。また、移動体10はLRF14を複数個有していてもよい。   Further, the moving body 10 may not be a wheel drive type, and may be, for example, a small mobility that moves at a low speed, a leg type (such as bipedal walking), or a flying body. Further, the moving body 10 may have a plurality of LRFs 14.

また、真値計算部32では、三角測量センサ16及びリフレクタ44を用いて移動体10の真値を計算したが、真値を計算する方法はこれに限られない。例えば、モーションキャプチャや磁気レールの手法を用いて真値を計算してもよい。   Further, in the true value calculation unit 32, the true value of the moving body 10 is calculated using the triangulation sensor 16 and the reflector 44, but the method of calculating the true value is not limited to this. For example, the true value may be calculated using a motion capture or magnetic rail technique.

また、本実施例では位置推定等に2次元の観測結果を用いたが、3次元距離センサ等により得られる3次元の観測結果を用いてもよい。   In this embodiment, a two-dimensional observation result is used for position estimation or the like, but a three-dimensional observation result obtained by a three-dimensional distance sensor or the like may be used.

また、移動体10が記憶する環境地図は、グリッドマップではなく、座標値で表される点群として記憶してもよい。この構成によると、図2における地図点群生成部62を備えなくとも、最新の環境地図を生成することができる。   In addition, the environment map stored in the moving body 10 may be stored as a point group represented by coordinate values instead of the grid map. According to this configuration, the latest environmental map can be generated without the map point cloud generation unit 62 in FIG.

本明細書で開示する技術では、地図依存式の推定位置計算手段が、仮定位置(パーティクル)毎に、自律移動体がその仮定位置に存在する確率を計算し、その確率分布から位置を推定する。信憑度計算手段が、前記確率分布から、信憑度を計算する。ここでいう信憑度は、推定位置が真値から許容範囲内に留まる確率である。   In the technology disclosed in this specification, the map-dependent estimated position calculation means calculates the probability that an autonomous mobile object exists at the assumed position for each assumed position (particle), and estimates the position from the probability distribution. . A reliability calculation means calculates the reliability from the probability distribution. The reliability here is the probability that the estimated position stays within the allowable range from the true value.

本明細書に開示する自律移動体は、移動距離と移動方向から自律移動体の位置を推定する地図不依存式の位置推定手段をさらに備えている。この場合、信憑度が低下して環境地図を更新するときには、信憑度が所定値以上であった期間のなかで最後に計算された推定位置(この推定位置は、地図に依る推定位置でもよいし、地図に依る推定位置と地図に依らない推定位置を統合した推定位置であってもよい。)に、その後の移動量と移動方向を加算した最新位置を求め、その最新位置と観測装置で最後に観測した障害物までの距離と方位の情報に基づいて環境地図を更新する。それに代えて、信憑度が所定値より低下したときには、信憑度が所定値以上であった期間内で最後に計算推定位置と、その時点で観測装置が観測した障害物までの距離と方位の情報から、環境地図を更新するようにしてもよい。   The autonomous mobile body disclosed in the present specification further includes map-independent position estimation means for estimating the position of the autonomous mobile body from the travel distance and the travel direction. In this case, when the credibility is reduced and the environment map is updated, the estimated position calculated last in the period when the credibility is equal to or higher than a predetermined value (this estimated position may be an estimated position depending on the map). The estimated position obtained by integrating the estimated position depending on the map and the estimated position not depending on the map may be obtained by adding the subsequent movement amount and the moving direction to the latest position and the observation device. The environmental map is updated based on the information on the distance and direction to the obstacles observed. Instead, when the credibility falls below a predetermined value, the information on the estimated position and the distance and direction to the obstacle observed by the observation device at that point in the period when the credibility was greater than or equal to the predetermined value. From this, the environmental map may be updated.

本明細書に開示する自律移動体では、更新が必要なときに環境地図を更新することから、地図に依存する推定位置の信憑度が高い。地図に依存する推定位置の計算部だけで足り、地図に依存しない推定位置の計算部は省略可能である。
本実施例の自律移動体は、地図依存式の推定位置計算部と、地図不依存式の推定位置計算部を合わせ持っており、両者を統合して統合推定位置を計算する。その際に、地図依存式の推定位置計算部の信憑度に基づいて、いずれの推定位置を重視するかを決定する。地図依存式の推定位置計算部の信憑度が高ければ地図に依存する推定位置を重視したものを統合推定位置とし、地図依存式の推定位置計算部の信憑度が低ければ、地図に依存しない推定位置を重視したものを統合推定位置とする。統合推定位置の信憑度が高く、環境地図の更新時に用いる自律移動体の位置の信憑度が高い。
In the autonomous mobile body disclosed in this specification, the environment map is updated when the update is necessary, and thus the reliability of the estimated position depending on the map is high. Only the estimated position calculation unit depending on the map is sufficient, and the estimated position calculation unit independent of the map can be omitted.
The autonomous mobile body of the present embodiment has both a map-dependent estimated position calculation unit and a map-independent estimated position calculation unit, and integrates both to calculate an integrated estimated position. At that time, it is determined which of the estimated positions is to be emphasized based on the reliability of the estimated position calculation unit of the map-dependent formula. If the confidence level of the estimated position calculation part of the map-dependent formula is high, the position that emphasizes the estimated position depending on the map is regarded as the integrated estimated position, and if the confidence level of the estimated position calculation part of the map-dependent formula is low, the estimation independent of the map A position that places importance on the position is set as an integrated estimated position. The reliability of the integrated estimated position is high, and the reliability of the position of the autonomous mobile body used when updating the environmental map is high.

環境地図更新装置を独立させることもでき、環境地図更新装置自体を製造・販売・使用することもできる。   The environmental map update device can be made independent, and the environmental map update device itself can be manufactured, sold, and used.

実施例の構成要素と請求項の構成要素との関係について説明する。実施例の環境地図記憶部26は、請求項の環境地図記憶手段の一例である。実施例のLRF14は、請求項の観測装置の一例である。実施例の第1計算部28は、請求項の地図依存式の推定位置計算手段の一例である。実施例の第2計算部29は、請求項の地図不依存式の推定位置計算手段の一例である。実施例の信憑度計算部50は、請求項の信憑度計算手段の一例である。実施例の観測点群生成部60、地図点群生成部62、点群合わせ込み部64及び環境地図更新部66は、請求項の環境地図更新手段の一例である。   The relationship between the component of an Example and the component of a claim is demonstrated. The environment map storage unit 26 according to the embodiment is an example of an environment map storage unit in the claims. The LRF 14 according to the embodiment is an example of the observation apparatus according to the claims. The 1st calculation part 28 of an Example is an example of the estimated position calculation means of the map dependence type | formula of a claim. The 2nd calculation part 29 of an Example is an example of the estimated position calculation means of the map independent formula of a claim. The credibility calculator 50 according to the embodiment is an example of a credibility calculator according to the claims. The observation point group generation unit 60, the map point group generation unit 62, the point group fitting unit 64, and the environment map update unit 66 according to the embodiment are examples of an environment map update unit.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

10:移動体
12:エンコーダ
14:レーザレンジファインダ(LRF)
26:環境地図記憶部
28:第1計算部(地図依存式推定位置計算部)
29:第2計算部(地図不依存式推定位置計算部)
46:信憑度計算式生成部
48:信憑度計算式記憶部
50:信憑度計算部
51:重み係数計算式記憶部
52:重み係数計算部
54:統合推定位置計算部
56:統合推定位置記憶部
58:地図更新判断部
60:観測点群生成部
62:地図点群生成部
64:点群合わせ込み部
66:環境地図更新部
10: moving body 12: encoder 14: laser range finder (LRF)
26: Environmental map storage unit 28: First calculation unit (map dependence type estimated position calculation unit)
29: Second calculation unit (map-independent formula estimated position calculation unit)
46: credibility calculation formula generation unit 48: credibility calculation formula storage unit 50: credibility calculation unit 51: weight coefficient calculation formula storage unit 52: weight coefficient calculation unit 54: integrated estimated position calculation unit 56: integrated estimated position storage unit 58: Map update determination unit 60: Observation point group generation unit 62: Map point group generation unit 64: Point group adjustment unit 66: Environmental map update unit

Claims (9)

自律移動体であり、
前記自律移動体が移動する領域内に存在する障害物の位置を示す環境地図を記憶している環境地図記憶手段と、
前記自律移動体から障害物までの距離と方位を観測する観測装置と、
前記自律移動体が前記環境地図上に位置すると仮定した仮定位置と前記環境地図から計算される障害物までの距離と方位の情報と、前記観測装置で観測した障害物までの距離と方位の情報から、前記自律移動体の位置を推定する地図依存式の推定位置計算手段と、
前記地図依存式の位置推定手段による推定位置の信憑度を計算する信憑度計算手段と、
前記信憑度が所定値より低下したときに、前記観測装置が観測した障害物までの距離と方位の情報に基づいて、前記環境地図記憶手段が記憶している前記環境地図を更新する環境地図更新手段、
を備えている自律移動体。
An autonomous mobile,
An environmental map storage means for storing an environmental map indicating the position of an obstacle present in the area where the autonomous mobile body moves;
An observation device for observing the distance and direction from the autonomous mobile body to the obstacle;
Assumed position where the autonomous mobile body is assumed to be located on the environment map, information on distance and direction to the obstacle calculated from the environment map, information on distance and direction to the obstacle observed by the observation device From the map dependent estimated position calculation means for estimating the position of the autonomous mobile body,
A confidence calculating means for calculating the confidence of the estimated position by the map dependent position estimating means;
An environmental map update that updates the environmental map stored in the environmental map storage unit based on information on the distance and direction to the obstacle observed by the observation device when the confidence level falls below a predetermined value. means,
Autonomous mobile body equipped with.
前記地図依存式の推定位置計算手段が、前記仮定位置毎に前記自律移動体がその仮定位置に存在する確率を計算し、その確率分布から位置を推定することを特徴とする請求項1に記載の自律移動体。   2. The map-dependent estimated position calculation means calculates the probability that the autonomous mobile object exists at the assumed position for each assumed position, and estimates the position from the probability distribution. Autonomous mobile body. 前記信憑度計算手段が、前記確率分布から、前記信憑度を計算することを特徴とする請求項2に記載の自律移動体。   The autonomous mobile body according to claim 2, wherein the confidence calculation means calculates the confidence from the probability distribution. 前記信憑度計算手段が、前記確率分布から、前記推定位置が真値から許容範囲内に留まる信憑度を計算することを特徴とする請求項3に記載の自律移動体。   4. The autonomous mobile body according to claim 3, wherein the confidence calculation means calculates a confidence that the estimated position stays within an allowable range from a true value from the probability distribution. 前記自律移動体が、移動距離と移動方向から前記自律移動体の位置を推定する地図不依存式の位置推定手段をさらに備えており、
前記信憑度が前記所定値より低下したときに、前記信憑度が前記所定値以上であった最後の推定位置にその後の移動量と移動方向を加算した最新位置を求め、前記最新位置と前記観測装置で観測した障害物までの距離と方位の情報から、前記環境地図を更新することを特徴とする請求項1〜4のいずれかの1項に記載の自律移動体。
The autonomous mobile body further comprises map-independent position estimation means for estimating the position of the autonomous mobile body from a travel distance and a travel direction,
When the confidence level falls below the predetermined value, a latest position obtained by adding a subsequent movement amount and a moving direction to the last estimated position where the confidence level is equal to or greater than the predetermined value is obtained, and the latest position and the observation The autonomous mobile body according to any one of claims 1 to 4, wherein the environment map is updated from information on a distance to an obstacle and a direction observed by an apparatus.
前記信憑度が前記所定値より低下したときに、前記信憑度が前記所定値以上であった最後の推定位置と、その時に前記観測装置で観測した障害物までの距離と方位の情報から、前記環境地図を更新することを特徴とする請求項1〜4のいずれかの1項に記載の自律移動体。   When the reliability is lower than the predetermined value, from the last estimated position where the reliability was equal to or higher than the predetermined value, and information on the distance and direction to the obstacle observed by the observation device at that time, The autonomous mobile body according to any one of claims 1 to 4, wherein the environmental map is updated. 前記自律移動体が、
移動距離と移動方向から前記自律移動体の位置を推定する地図不依存式の推定位置計算手段と、
前記地図依存式の推定位置計算手段による推定位置と、前記地図不依存式の推定位置計算手段による推定位置を重み平均して統合推定位置を計算する装置を備えており、
前記重み平均に用いる重みを前記信憑度に基づいて決定することを特徴とする請求項1〜6のいずれかの1項に記載の自律移動体。
The autonomous mobile body is
A map-independent estimated position calculating means for estimating the position of the autonomous moving body from a moving distance and a moving direction;
An apparatus for calculating an integrated estimated position by weighted averaging the estimated position by the map-dependent estimated position calculating means and the estimated position by the map-independent estimated position calculating means;
The autonomous mobile body according to claim 1, wherein a weight used for the weighted average is determined based on the reliability.
前記地図依存式の推定位置計算手段が、モンテカルロ位置同定法(Monte Carlo Localization、MCL)または拡張カルマンフィルタのいずれかの手法を用いて位置を推定する、請求項1〜7のいずれかの1項に記載の自律移動体。   8. The method according to claim 1, wherein the map-dependent estimated position calculation means estimates the position using any one of a Monte Carlo location identification method (Monte Carlo Localization, MCL) and an extended Kalman filter. The autonomous mobile body described. 障害物までの距離と方位を観測する観測装置を備え、移動領域内に存在する障害物の位置を示す環境地図を記憶している自律移動体のための環境地図更新装置であり、
前記自律移動体が前記環境地図上に位置すると仮定した仮定位置と前記環境地図から計算される障害物までの距離と方位の情報と、前記観測装置で観測した障害物までの距離と方位の情報から、前記自律移動体の位置を推定する地図依存式の推定位置計算手段と、
前記地図依存式の推定位置計算手段による推定位置の信憑度を計算する信憑度計算手段と、
前記信憑度が所定値より低下した場合に、前記観測装置が観測した前記障害物までの距離と方位の情報に基づいて、前記環境地図記憶手段が記憶している前記環境地図を更新する環境地図更新手段、
を備えている環境地図更新装置。





An environmental map update device for an autonomous mobile body that has an observation device for observing the distance and direction to an obstacle and stores an environmental map that indicates the position of the obstacle present in the moving area;
Assumed position where the autonomous mobile body is assumed to be located on the environment map, information on distance and direction to the obstacle calculated from the environment map, information on distance and direction to the obstacle observed by the observation device From the map dependent estimated position calculation means for estimating the position of the autonomous mobile body,
Confidence calculation means for calculating the confidence of the estimated position by the estimated position calculation means of the map-dependent equation;
An environmental map that updates the environmental map stored in the environmental map storage means based on the distance and direction information to the obstacle observed by the observation device when the confidence level falls below a predetermined value. Update means,
An environmental map update device.





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