JP2019012504A - 自律移動装置、自律移動方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
障害物を検出する障害検出部と、
前記障害検出部が検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成部と、
前記地図作成部が記録した障害物の情報を時間経過に応じて前記環境地図から消去する障害消去部と、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定部と、
を備える。
本発明の実施形態に係る自律移動装置は、周囲の地図を作成しながら、用途に応じて自律的に移動する装置である。この用途とは、例えば、警備監視用、屋内掃除用、ペット用、玩具用等である。
P=1−1/(1+exp(kL))・・・(1)
(1)もし、MA[i,j]<0かつMB[i,j]<0ならMI[i,j]=min(MA[i,j],MB[i,j])
(2)もし、MA[i,j]≧0又はMB[i,j]≧0ならMI[i,j]=max(MA[i,j],MB[i,j])
(1)もしMB[i,j]>0ならMB[i,j]=MB[i,j]−DC[i,j]
(2)もしMB[i,j]<0ならMB[i,j]=MB[i,j]+DC[i,j]
実施形態1に係る衝突センサ地図の各格子点の値の更新量の増減は、自律移動装置100の移動経路上の位置及び衝突した位置にそれぞれ対応する格子点についてしか行うことができない。測域センサ更新処理でもこの更新量の増減を行うことによって、更新量の調整頻度を向上させることができる変形例1について説明する。
変形例1のステップS211の処理において、障害消去部13は、測域センサ43で検出された障害物の位置に対応する衝突センサ地図の格子点の値の更新量Δcの値を初期値(例えば10)にリセットしても良い。具体的には、測域センサ43で検出された障害物の座標を[m,n]とすると、DC[m,n]=10を実行する。今まで障害物の無かった場所に急に障害物が出現すると、その場所に対応する更新量Δcの値が非常に大きくなっている場合がある。その場合、衝突センサ地図更新処理によって、衝突センサ地図の減衰が行われると、衝突センサ地図からすぐにその障害物の情報が消去されてしまうおそれがある。しかし、上記のようにステップS211の処理で更新量Δcの値を初期値にすれば、この問題はなくなる。したがって、変形例2に係る自律移動装置100は、急に出現した障害物に対しても、回避する経路を設定できるため、より効率的に移動できるようになる。
さらに、上記変形例1と変形例2の処理を組み合わせることもできる。例えば、Δcをリセットするか否かを判定するリセット基準値(例えば100)を設定しておく。そして、ステップS211において、障害消去部13は、測域センサ43で検出された障害物の位置に対応する衝突センサ地図の格子点の値の更新量Δcの値が、リセット基準値を超えていたら初期値(例えば10)にリセットし、リセット基準値以下なら基準障害調整値だけ減少させる処理を行っても良い。このようにすると、変形例3に係る自律移動装置100は、障害物の移動や急な出現に対しても適切に環境地図に反映させることができるので、より効率的に移動できるようになる。
障害物に近接することによって当該障害物を検出するセンサとしては、衝突センサだけでなく、クリフセンサも挙げることができる。クリフセンサとは、周囲に床面が存在するか否かを検出することによって、床面が存在しない場所であるクリフ(穴、崖等)を検出するセンサである。自律移動装置は、クリフセンサを備えることで、例えばテーブル等の台の上から落下することを防止することができる。自律移動装置がクリフセンサを備えた実施形態2について説明する。
(1)もし、MA[i,j]<0かつMB[i,j]<0かつMC[i,j]<0ならMI[i,j]=min(MA[i,j],MB[i,j],MC[i,j])
(2)もし、MA[i,j]≧0又はMB[i,j]≧0又はMC[i,j]≧0ならMI[i,j]=max(MA[i,j],MB[i,j],MC[i,j])
(1)もしMC[i,j]>0ならMC[i,j]=MC[i,j]−DG[i,j]
(2)もしMC[i,j]<0ならMC[i,j]=MC[i,j]+DG[i,j]
実施形態2に係る自律移動装置101は、障害検出部30が衝突センサ31とクリフセンサ32を含んでいるが、障害検出部30は、これらに限らず、なんらかの障害物を、近接することによって検出できるセンサであれば、任意のセンサXを含むことができる。そして、その場合、地図作成部12は、地図記憶部23にセンサXからのデータを用いて作成したセンサX地図も記録し、備えているセンサ毎の環境地図を全て統合した環境地図を作成する。また、更新量記憶部24には、センサX地図の各格子点の値の更新量Δxも記憶される。センサXとしては、例えば悪路を検出する床面センサ、床の濡れている部分や水たまりを検出する水分センサ等が考えられる。障害検出部30が備えるセンサの種類を増やすことによって、自律移動装置は様々な環境により柔軟に対応した環境地図を作成でき、効率的に移動できるようになる。
上述の各実施形態では、障害検出部30は衝突センサ31、クリフセンサ32等の、障害物に近接することによって障害物を検出するセンサ(近接障害検出部)を備える。そして、障害検出部30が検出した障害物については、確実に存在するものとして、衝突センサ地図のその位置の格子点の値を最大値Lmaxに設定する。しかし、障害検出部30は、近接せずに遠方から障害物を検出できるセンサ(遠方障害検出部、例えば測域センサ43)を備えても良い。この場合、障害検出部30が検出した障害物については(測域センサ43によって検出された障害物だけでなく、衝突センサ31等の障害物に近接することによって障害物を検出するセンサによって検出された障害物についても)、その障害物のその位置における存在確率を更新するようにしても良い。具体的には、衝突センサ地図のその位置(衝突した障害物の位置)の格子点の値を最大値Lmaxを設定するのではなく、その位置の格子点の値に更新量Δrを加算する処理を行っても良い。このようにすることによって、衝突センサ地図も測域センサ地図も同様の考え方で更新及び減衰させる実施形態3について説明する。
(1)もしMA[i,j]>0ならMA[i,j]=MA[i,j]−DRT[i,j]
(2)もしMA[i,j]<0ならMA[i,j]=MA[i,j]+DRT[i,j]
(1)もしMB[i,j]>0ならMB[i,j]=MB[i,j]−DCT[i,j]
(2)もしMB[i,j]<0ならMB[i,j]=MB[i,j]+DCT[i,j]
MI[i,j]=1−(1/(1+exp(k×MA[i,j]))×(1/(1+exp(k×MB[i,j]))
(1)もしMA[i,j]>0ならMA[i,j]=MA[i,j]−Δs
(2)もしMA[i,j]<0ならMA[i,j]=MA[i,j]+Δs
障害物を検出する障害検出部と、
前記障害検出部が検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成部と、
前記地図作成部が記録した障害物の情報を時間経過に応じて前記環境地図から消去する障害消去部と、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定部と、
を備える自律移動装置。
前記障害検出部は、障害物に近接することによって当該障害物を検出する近接障害検出部を含む、
付記1に記載の自律移動装置。
前記地図作成部は、前記障害物の情報を前記障害物の位置毎に前記環境地図に記録する、
付記1又は2に記載の自律移動装置。
前記障害消去部は、前記位置毎に、前記障害検出部が前記位置で前記障害物を検出した回数に応じて、前記障害物の情報を前記環境地図から消去する速度である消去速度を調整する、
付記3に記載の自律移動装置。
前記障害消去部は、前記障害検出部が前記障害物を検出したら、前記障害物を検出した位置における前記消去速度を基準障害調整値だけ遅くする、
付記4に記載の自律移動装置。
前記障害検出部は、障害物に近接することによって当該障害物を検出する近接障害検出部と、障害物を遠方から検出する遠方障害検出部と、を備え、
前記近接障害検出部が前記障害物を検出したときの前記基準障害調整値は、前記遠方障害検出部が前記障害物を検出したときの前記基準障害調整値よりも大きい、
付記5に記載の自律移動装置。
前記障害消去部は、前記障害検出部が前記障害物を検出しなかったら、前記障害物を検出しなかった位置における前記消去速度を基準非障害調整値だけ速くする、
付記4から6のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記障害検出部は、障害物に近接することによって当該障害物を検出する近接障害検出部と、障害物を遠方から検出する遠方障害検出部と、を備え、
前記近接障害検出部が前記障害物を検出しなかったときの前記基準非障害調整値は、前記遠方障害検出部が前記障害物を検出しなかったときの前記基準非障害調整値よりも大きい、
付記7に記載の自律移動装置。
前記障害検出部は、前記障害物に衝突したことを検出することによって、障害物を検出する衝突センサを含む、
付記1から8のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記障害検出部は、落下する場所であるクリフを検出することによって、障害物を検出するクリフセンサを含む、
付記1から9のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記障害物の位置を遠方から取得する障害位置取得部をさらに備え、
前記地図作成部は、前記障害位置取得部が取得した前記障害物の位置の情報を前記環境地図に記録する、
付記1から10のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記障害消去部は、前記障害検出部が検出した障害物の情報を前記環境地図から消去し、前記障害位置取得部が取得した位置に存在する障害物の情報を前記環境地図から消去しない、
付記11に記載の自律移動装置。
前記障害消去部は、前記障害位置取得部が取得した位置に存在する障害物の情報も前記環境地図から消去し、前記障害検出部が検出した障害物の情報を前記環境地図から消去する速度は、前記障害位置取得部が取得した位置に存在する障害物の情報を前記環境地図から消去する速度より速い、
付記11に記載の自律移動装置。
前記障害位置取得部は、前記障害物までの距離である測距データを取得する測域センサからの情報を用いて前記障害物の位置を取得する、
付記11から13のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記障害位置取得部は、所定の方向毎に障害物の存否を確認し、障害物の存在を確認した場合には前記障害物までの距離である測距データを取得し、
前記地図作成部は、前記障害位置取得部が前記障害物の存否を確認した回数に対する前記測距データを取得した回数の割合を存在確率として前記環境地図に記録する、
付記11から14のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記地図作成部は、前記障害物の位置に対応する前記環境地図上の位置における前記障害物の存在確率を算出し、前記存在確率を前記環境地図に記録する、
付記1から15のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記地図作成部は、前記存在確率を対数オッズにより前記環境地図に記録する、
付記15又は16に記載の自律移動装置。
障害物を検出する障害検出ステップと、
前記障害検出ステップで検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成ステップと、
前記地図作成ステップで記録した障害物の情報を減衰させることにより前記環境地図から消去する障害消去ステップと、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定ステップと、
を含む自律移動方法。
コンピュータに、
障害物を検出する障害検出ステップ、
前記障害検出ステップで検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成ステップ、
前記地図作成ステップで記録した障害物の情報を時間経過に応じて前記環境地図から消去する障害消去ステップ、及び、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定ステップ、
を実行させるためのプログラム。
障害物に近接することによって当該障害物を検出する障害検出部と、
前記障害検出部が検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成部と、
前記地図作成部が記録した障害物の情報を前記環境地図から消去する障害消去部と、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定部と、
を備える自律移動装置。
障害物に近接することによって当該障害物を検出する障害検出ステップと、
前記障害検出ステップで検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成ステップ
と、
前記地図作成ステップで記録した障害物の情報を前記環境地図から消去する障害消去ス
テップと、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定ステップと、
を含む自律移動方法。
コンピュータに、
障害物に近接することによって当該障害物を検出する障害検出ステップ、
前記障害検出ステップで検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成ステップ
、
前記地図作成ステップで記録した障害物の情報を前記環境地図から消去する障害消去ス
テップ、及び、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定ステップ、
を実行させるためのプログラム。
Claims (19)
- 障害物を検出する障害検出部と、
前記障害検出部が検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成部と、
前記地図作成部が記録した障害物の情報を時間経過に応じて前記環境地図から消去する障害消去部と、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定部と、
を備える自律移動装置。 - 前記障害検出部は、障害物に近接することによって当該障害物を検出する近接障害検出部を含む、
請求項1に記載の自律移動装置。 - 前記地図作成部は、前記障害物の情報を前記障害物の位置毎に前記環境地図に記録する、
請求項1又は2に記載の自律移動装置。 - 前記障害消去部は、前記位置毎に、前記障害検出部が前記位置で前記障害物を検出した回数に応じて、前記障害物の情報を前記環境地図から消去する速度である消去速度を調整する、
請求項3に記載の自律移動装置。 - 前記障害消去部は、前記障害検出部が前記障害物を検出したら、前記障害物を検出した位置における前記消去速度を基準障害調整値だけ遅くする、
請求項4に記載の自律移動装置。 - 前記障害検出部は、障害物に近接することによって当該障害物を検出する近接障害検出部と、障害物を遠方から検出する遠方障害検出部と、を備え、
前記近接障害検出部が前記障害物を検出したときの前記基準障害調整値は、前記遠方障害検出部が前記障害物を検出したときの前記基準障害調整値よりも大きい、
請求項5に記載の自律移動装置。 - 前記障害消去部は、前記障害検出部が前記障害物を検出しなかったら、前記障害物を検出しなかった位置における前記消去速度を基準非障害調整値だけ速くする、
請求項4から6のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記障害検出部は、障害物に近接することによって当該障害物を検出する近接障害検出部と、障害物を遠方から検出する遠方障害検出部と、を備え、
前記近接障害検出部が前記障害物を検出しなかったときの前記基準非障害調整値は、前記遠方障害検出部が前記障害物を検出しなかったときの前記基準非障害調整値よりも大きい、
請求項7に記載の自律移動装置。 - 前記障害検出部は、前記障害物に衝突したことを検出することによって、障害物を検出する衝突センサを含む、
請求項1から8のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記障害検出部は、落下する場所であるクリフを検出することによって、障害物を検出するクリフセンサを含む、
請求項1から9のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記障害物の位置を遠方から取得する障害位置取得部をさらに備え、
前記地図作成部は、前記障害位置取得部が取得した前記障害物の位置の情報を前記環境地図に記録する、
請求項1から10のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記障害消去部は、前記障害検出部が検出した障害物の情報を前記環境地図から消去し、前記障害位置取得部が取得した位置に存在する障害物の情報を前記環境地図から消去しない、
請求項11に記載の自律移動装置。 - 前記障害消去部は、前記障害位置取得部が取得した位置に存在する障害物の情報も前記環境地図から消去し、前記障害検出部が検出した障害物の情報を前記環境地図から消去する速度は、前記障害位置取得部が取得した位置に存在する障害物の情報を前記環境地図から消去する速度より速い、
請求項11に記載の自律移動装置。 - 前記障害位置取得部は、前記障害物までの距離である測距データを取得する測域センサからの情報を用いて前記障害物の位置を取得する、
請求項11から13のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記障害位置取得部は、所定の方向毎に障害物の存否を確認し、障害物の存在を確認した場合には前記障害物までの距離である測距データを取得し、
前記地図作成部は、前記障害位置取得部が前記障害物の存否を確認した回数に対する前記測距データを取得した回数の割合を存在確率として前記環境地図に記録する、
請求項11から14のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記地図作成部は、前記障害物の位置に対応する前記環境地図上の位置における前記障害物の存在確率を算出し、前記存在確率を前記環境地図に記録する、
請求項1から15のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記地図作成部は、前記存在確率を対数オッズにより前記環境地図に記録する、
請求項15又は16に記載の自律移動装置。 - 障害物を検出する障害検出ステップと、
前記障害検出ステップで検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成ステップと、
前記地図作成ステップで記録した障害物の情報を減衰させることにより前記環境地図から消去する障害消去ステップと、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定ステップと、
を含む自律移動方法。 - コンピュータに、
障害物を検出する障害検出ステップ、
前記障害検出ステップで検出した障害物の情報を環境地図に記録する地図作成ステップ、
前記地図作成ステップで記録した障害物の情報を時間経過に応じて前記環境地図から消去する障害消去ステップ、及び、
前記環境地図に記録された情報に基づいて移動経路を設定する経路設定ステップ、
を実行させるためのプログラム。
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