JP2020046759A - Robot, action planning device, and action planning program - Google Patents

Robot, action planning device, and action planning program Download PDF

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Abstract

To successively update by selecting an action plan of a robot for efficiently and effectively avoiding interference with a moving obstacle according to a relative relation between the robot and the moving obstacle at present.SOLUTION: A robot 10 is provided with interference degree determination means 21 for determining a possibility of interfering with a moving obstacle in the future and action planning means 23 for planning action of the robot 10 so as to move the robot 10 to a target position according to surrounding conditions. The action planning means 23 includes an interference avoidance action determination section 31 for determining different interference avoidance action according to a relative relation at present with the moving obstacle as the action of the robot 10 for avoiding interference. The interference avoidance action determination section 31 selects one of a sympathizing action for avoiding interference by the robot 10 in accordance with a movement of the moving obstacle and a claiming action for claiming a travelling direction of the robot 10 to the moving obstacle and including a driving action for expecting the moving obstacle's action to avoid interference avoidance.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、人間等の移動障害物の移動状況に応じ、当該移動障害物との将来的な干渉や衝突を回避しながら自律的に動作するロボット、並びに、その行動計画装置及び行動計画用プログラムに関する。   The present invention relates to a robot that operates autonomously while avoiding future interference or collision with a moving obstacle according to a moving situation of a moving obstacle such as a human, and an action planning device and an action planning program for the robot About.

所定の出発地から目的地まで自律移動するロボットとして、人間等の移動障害物の現在の移動状況をセンシングし、当該移動障害物との干渉を回避しながら移動可能なものがある。このようなロボットにおいては、人混みのように人間が多く存在する環境下で移動する場合、単に一方的に人間を避けるだけではなく、人間の動きや他の障害物等に配慮し、干渉を効果的に避けるための人間との協調的な動作が要求される。すなわち、このような環境下での移動時には、干渉回避動作や停止動作等、人間の動作に対して受動的な動作に加え、当該動作を通じてロボットの行動意図を人間に伝達し、人間自身の干渉回避行動を能動的に働きかけることが必要となる。例えば、ロボットが目的地に移動する際の経路上に、ロボットがすり抜けられない程の隙間を介して多くの人間が密集しているような場合に、当該隙間に向ってロボットを移動させつつも、ロボットの通路を確保するために、前記隙間の周囲の人間に移動を促す必要が生じる。   2. Description of the Related Art As a robot that autonomously moves from a predetermined departure point to a destination, there is a robot that can move while sensing the current moving state of a moving obstacle such as a human and avoiding interference with the moving obstacle. In such a robot, when moving in an environment where there are many humans, such as crowds, it is not only one-way to avoid humans, but also considers human movements and other obstacles to reduce interference. It is required to work cooperatively with humans to avoid obstacles. That is, when moving in such an environment, in addition to passive movements against human movements, such as interference avoidance movements and stop movements, the robot intends to convey the robot's intention to the movements through the movements, thereby causing interference with the humans themselves. It is necessary to actively work on avoidance behavior. For example, when many people are crowded on the route when the robot moves to the destination through a gap that the robot can not slip through, while moving the robot toward the gap, In order to secure a passage for the robot, it is necessary to encourage a person around the gap to move.

そこで、移動障害物を回避する動作に加えて、移動障害物に回避を促す働きかけ動作を可能にしたロボットが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。   Therefore, in addition to the operation of avoiding a moving obstacle, there has been proposed a robot that enables a work to encourage a moving obstacle to avoid the obstacle (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特開2012−130986号公報JP 2012-130986 A 特許第5409924号公報Patent No. 5409924

ここで、人間等の移動障害物が多く存在する環境下において、より確実に移動障害物に干渉せずにロボットを効率的に目的地まで移動させるには、ロボットの移動過程で、現時点のロボットと人間との相対位置や相対速度等の相対関係に応じ、前記働きかけ動作を含むロボットの行動計画を逐次適切なものに更新する必要がある。ところが、前記特許文献1、2のロボットにおいては、現時点でのロボットと移動障害物との相対関係に応じてロボットの行動計画を適切に選択し、更新することについては考慮されていない。   Here, in an environment where there are many moving obstacles such as human beings, in order to move the robot more efficiently to the destination without interfering with the moving obstacle, the current robot It is necessary to sequentially update the robot's action plan including the above-mentioned action to an appropriate one according to the relative relationship such as the relative position and relative speed between the robot and the human. However, in the robots of Patent Literatures 1 and 2, no consideration is given to appropriately selecting and updating the action plan of the robot in accordance with the current relative relationship between the robot and the moving obstacle.

本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、現時点でのロボットと移動障害物との相対関係に応じ、効率的且つ効果的に移動障害物との干渉を回避するためのロボットの行動計画を選択し、逐次更新することができるロボット、並びに、その行動計画装置及び行動計画用プログラムを提供することにある。   The present invention has been devised in view of such a problem, and its object is to efficiently and effectively communicate with a moving obstacle according to the relative relationship between the robot and the moving obstacle at the present time. An object of the present invention is to provide a robot capable of selecting a robot's action plan for avoiding interference and sequentially updating the action plan, and an action planning device and an action planning program for the robot.

前記目的を達成するため、本発明は、主として、所定の動作部と、周囲に存在する移動障害物の位置情報を検出する検出装置と、当該検出装置の検出結果に基づいて、当該移動障害物との将来的な干渉を回避するように前記動作部を動作制御する制御装置とを備えたロボットにおいて、前記制御装置は、ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性を判定する干渉度判定手段と、周囲の状況に応じてロボットを目標位置に移動させるように、ロボットの行動を計画する行動計画手段と、当該行動計画手段で計画された行動を実行させるように前記動作部に動作指令を行う動作指令手段とを備え、前記行動計画手段は、前記干渉度判定手段により、ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性があると判定された場合において、当該干渉を回避するためのロボットの行動として、前記移動障害物との現時点の相対関係に応じて異なる干渉回避行動を決定する干渉回避行動決定部を含み、前記干渉回避行動決定部では、前記移動障害物の動きに合せてロボットが干渉回避する同調行動と、ロボットの進行方向を前記移動障害物に主張し、当該移動障害物にも干渉回避するための行動を期待する働きかけ行動を含む主張行動との中から何れか一方の行動が選択される、という構成を採っている。   In order to achieve the above object, the present invention mainly provides a predetermined operation unit, a detection device that detects position information of a moving obstacle existing around the moving object, and a moving obstacle based on a detection result of the detecting device. And a control device for controlling the operation of the operation unit so as to avoid future interference with the robot, wherein the control device determines whether there is a possibility that the robot will interfere with the moving obstacle in the future. The degree determining means, the action planning means for planning the action of the robot so as to move the robot to a target position according to the surrounding situation, and the action unit to execute the action planned by the action planning means. Operation command means for performing an operation command, the action planning means, when the interference degree determination means determines that there is a possibility that the robot will interfere with the moving obstacle in the future As an action of the robot for avoiding the interference, an interference avoiding action determining unit that determines a different interference avoiding action according to a current relative relationship with the moving obstacle is included. Assertion behavior that includes a synchronizing action in which the robot avoids interference in accordance with the movement of the obstacle, and a lobbying action in which the direction of movement of the robot is asserted to the moving obstacle and an action for avoiding interference with the moving obstacle is expected. And either one of the actions is selected.

本発明によれば、ロボットが移動障害物に干渉するまでの時間やそれらの相対位置関係に応じた適切なタイミングで、移動障害物の干渉回避行動を期待した働きかけ行動を含む干渉回避を行う主張行動か、移動障害物の干渉回避行動を期待せずにロボットのみで干渉回避を行う同調行動かの何れか一方を選択することができる。従って、現実世界で移動障害物に対峙した際に、あたかも人間の振る舞いのように、移動障害物との相対関係等の状況に応じて、移動障害物に働きかけを行う主張行動を行うか、一方的に避ける同調行動を行うかの適切な判断に基づく行動を計画することができる。また、干渉時点におけるロボットと移動障害物との干渉角度に応じ、移動障害物に対してロボットが進路を譲る度合いとなる譲合度が決定されることから、効率的且つ効果的な移動障害物との干渉回避行動を計画することができる。   According to the present invention, at an appropriate timing in accordance with the time until the robot interferes with the moving obstacle and the relative positional relationship between them, the claim that the robot performs interference avoidance including the action to expect the interference avoiding action of the moving obstacle is performed. Either an action or a tuning action in which the robot avoids the interference without expecting the action of avoiding the interference of the moving obstacle can be selected. Therefore, when confronting a moving obstacle in the real world, it is necessary to perform an assertive action to act on the moving obstacle according to the situation such as the relative relationship with the moving obstacle, as if by human behavior. It is possible to plan an action based on an appropriate judgment as to whether or not to perform a synchronization action that should be avoided. Further, since the degree of consolidation, which is the degree at which the robot yields its path to the moving obstacle, is determined according to the angle of interference between the robot and the moving obstacle at the time of the interference, an efficient and effective moving obstacle can be obtained. Can plan an interference avoidance action.

第1実施形態に係るロボットの動作制御に関連する全体構成のみを概略的に表したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating only an overall configuration related to the operation control of the robot according to the first embodiment. ロボットと人間の移動情報の導出を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for deriving the movement information of a robot and a human. 図2の状態からロボットと人間が横並びになった状態を表す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a state in which a robot and a human are laid side by side from the state of FIG. 2. (A)〜(C)は、ロボットに対する人間の認知度の判定を説明するための概念図である。(A)-(C) is a conceptual diagram for demonstrating the determination of the human recognition degree with respect to a robot. 前記認知度を求める際のパラメータを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining the parameter at the time of calculating the degree of recognition. 第1実施形態に係る干渉時計画部の構成を表すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an interference planning unit according to the first embodiment. 現存領域特定機能で特定される各領域を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining each area specified by the existing area specification function. 判定用相対距離を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining the relative distance for determination. (A)は、干渉角度を説明するための概念図であり、(B)は、干渉角度の差に応じた譲合度の考え方を説明するための概念図である。(A) is a conceptual diagram for explaining the interference angle, and (B) is a conceptual diagram for explaining the concept of the degree of consolidation according to the difference in the interference angle. 行動内容特定部での処理手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the processing procedure in an action content identification part. (A)〜(D)は、定速軌道生成機能での処理内容を説明するための概念図である。(A)-(D) is a conceptual diagram for explaining the processing content in a constant velocity trajectory generation function. WP4を追加した場合における軌道生成を説明するための概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining trajectory generation when WP4 is added. (A)、(B)は、加速度軌道生成機能での処理内容を説明するための概念図である。(A), (B) is a conceptual diagram for explaining the processing content in the acceleration trajectory generation function. 軌道候補探索部での処理手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the processing procedure in a trajectory candidate search part. 干渉回避エネルギーを求めるコスト式の各項を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining each item of the cost formula which calculates | requires interference avoidance energy. (A)〜(C)は、軌道候補から除外されるパターンの軌道を例示した概念図である。(A)-(C) are conceptual diagrams illustrating trajectories of patterns excluded from trajectory candidates. (A)〜(E)は、反復的行動探索システムにおける軌道生成の手順を説明するための概念図である。(A)-(E) is a conceptual diagram for demonstrating the procedure of the trajectory generation in an iterative action search system. 通り抜けスペースが無い場合におけるロボットによる行動を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining action by a robot when there is no passing space. 第1実施形態に係るロボットの行動計画手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the action planning procedure of the robot which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る干渉時計画部の構成を表すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an interference planning unit according to a second embodiment. 軌道の種類を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining the kind of orbit. 第2実施形態に係るロボットの行動計画手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the action planning procedure of the robot which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)

図1には、第1実施形態に係るロボット10の動作制御に関連する全体構成のみを概略的に表したブロック図が示されている。この図において、前記ロボット10は、予め設定された出発地(開始位置)から目的地(目標位置)まで自律的に移動する自律ロボットとして機能し、移動途中で障害物との干渉が想定される場合、当該干渉を回避するための各種動作を行いながら移動可能となっている。   FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating only the entire configuration related to the operation control of the robot 10 according to the first embodiment. In this figure, the robot 10 functions as an autonomous robot that autonomously moves from a preset departure point (start position) to a destination (target position), and interference with an obstacle during movement is assumed. In this case, it is possible to move while performing various operations for avoiding the interference.

ここでの障害物としては、ロボット10の移動経路の周辺に存在する壁等の固定的な障害物(固定障害物)の他に、経時的に位置が変化する移動障害物も含まれており、以下の各実施形態においては、移動障害物を歩行中若しくは走行中の人間とし、以下に説明する。   The obstacles here include not only fixed obstacles (fixed obstacles) such as walls existing around the movement path of the robot 10 but also moving obstacles whose positions change over time. In each of the following embodiments, a moving obstacle is assumed to be a walking or running person and will be described below.

また、干渉回避のための前記各種動作としては、人間の干渉回避動作を期待せずに、ロボット10のみが行う干渉回避のための移動の他に、干渉回避のために人間の移動を促すことを意図して、ロボット10から人間に働きかけを行う働きかけ行動が含まれる。これら各種動作をなすロボット10の行動は、後述する通り、種々の状況等に応じて適宜選択される。   In addition, as the various operations for avoiding interference, in addition to the movement for avoiding interference performed only by the robot 10 without expecting the operation for avoiding human interference, the movement for promoting human movement for avoiding interference may be used. For example, the robot 10 may work on a human being. The behavior of the robot 10 performing these various operations is appropriately selected according to various situations and the like, as described later.

ここで、前記働きかけ行動としては、人間にもある程度の干渉回避行動を期待するように、人間に対して何等かの主張を行う主張行動が挙げられ、当該主張行動としては、ロボット10の進行方向を人間に気付かせる進路示唆等を行う移動の他に、人間に対して回避を促す音声を出す声掛けの行動や、人間に意図的に接触する行動等がある。   Here, examples of the urging action include an assertion action that makes an assertion to a human so as to expect a certain degree of interference avoidance action from a human, and the assertion action includes a traveling direction of the robot 10. In addition to the movement that suggests a course to make the human notice, there is an action of calling out to make a voice prompting the human to avoid, an action of intentionally contacting the human, and the like.

前記ロボット10には、図1に示されるように、各種動作を可能に構成された機構や機器からなる動作部11と、ロボット10の周囲の環境情報を検出する検出装置12と、検出装置12の検出結果に基づき、ロボット10の動作制御を行う制御装置13とが設けられている。   As shown in FIG. 1, the robot 10 includes an operation unit 11 including mechanisms and devices configured to perform various operations, a detection device 12 for detecting environmental information around the robot 10, and a detection device 12. And a control device 13 for controlling the operation of the robot 10 based on the detection result.

前記動作部11は、所定範囲内を自律移動させるための機構やその動力源からなる移動手段14と、所定空間内を動作するための機構やその動力源からなるアーム15と、前記声掛け時等において所定の音声を発するスピーカー16とを含む。これら移動手段14、アーム15及びスピーカー16は、全て公知の部材、機構、装置類等からなり、本発明の本質部分でないため、各構成についての詳細な図示説明を省略する。   The operating unit 11 includes a moving unit 14 including a mechanism for autonomously moving within a predetermined range and its power source, an arm 15 including a mechanism for operating within a predetermined space and its power source, Etc. and a speaker 16 that emits a predetermined sound. The moving means 14, the arm 15, and the speaker 16 are all composed of known members, mechanisms, devices, and the like, and are not essential parts of the present invention.

前記検出装置12は、ロボット10の周囲に存在する人間や物体等の障害物の位置情報を検出する周囲環境検出センサ18と、ロボット10に対する人間Hの認識状態を検出する認識状態検出センサ19とからなり、それぞれのセンサ18,19での検出結果は、制御装置13に逐次送信される。   The detection device 12 includes a surrounding environment detection sensor 18 that detects position information of an obstacle such as a human or an object existing around the robot 10, a recognition state detection sensor 19 that detects a recognition state of the human H with respect to the robot 10, The detection results of the sensors 18 and 19 are sequentially transmitted to the control device 13.

前記周囲環境検出センサ18としては、特に限定されるものではないが、ロボット10の周囲へのレーザ光の照射による人間を含む物体の反射状態に基づいて、ロボット10の周囲の障害物の各表面部分の位置を検出する公知のレーザレンジファインダ等の測距センサが用いられる。つまり、この周囲環境検出センサ18では、各種障害物の表面部分を構成する点群における各点の平面視での2次元位置が、ロボット10を基準として測定される。   The surrounding environment detection sensor 18 is not particularly limited, but each surface of an obstacle around the robot 10 may be determined based on a reflection state of an object including a human due to irradiation of the laser beam around the robot 10. A known distance measuring sensor such as a laser range finder for detecting the position of the portion is used. That is, in the surrounding environment detection sensor 18, the two-dimensional position of each point in the point group forming the surface portion of the various obstacles in plan view is measured with the robot 10 as a reference.

なお、周囲環境検出センサ18としては、ロボット10の周囲に存在する人間等の障害物の位置検出が可能な限りにおいて、GPS等を利用したセンサ等、他のセンサや装置類を適用することも可能である。   As the surrounding environment detection sensor 18, other sensors and devices such as a sensor using a GPS or the like may be applied as long as the position of an obstacle such as a human present around the robot 10 can be detected. It is possible.

前記認識状態検出センサ19としては、特に限定されるものではないが、KINECT(登録商標)等の公知のデプスセンサが用いられ、人間の顔面部分が特定されるとともに、ロボット10に対する人間の顔面部分の向きが検出される。   As the recognition state detection sensor 19, a known depth sensor such as KINECT (registered trademark) is used, and a human face portion is specified. The orientation is detected.

なお、認識状態検出センサ19としては、同様の検出が可能な他のセンサや装置類を利用しても良い。   As the recognition state detection sensor 19, other sensors or devices capable of performing the same detection may be used.

前記制御装置13では、予め指定された目的地まで、人間や他の障害物との干渉を回避しながらロボット10が自律移動可能となるように、動作部11に対し、後述する各種の動作指令が行われる。   The control device 13 issues various operation commands to the operation unit 11 so that the robot 10 can autonomously move to a destination designated in advance while avoiding interference with humans and other obstacles. Is performed.

この制御装置13は、ロボット10に一体的に或いは別体として設けられており、CPU等の演算処理装置及びメモリやハードディスク等の記憶装置等からなるコンピュータによって構成されている。当該コンピュータには、以下の各手段として機能させるためのプログラムがインストールされている。   The control device 13 is provided integrally with or separately from the robot 10, and is configured by a computer including an arithmetic processing device such as a CPU and a storage device such as a memory and a hard disk. The computer is installed with a program for functioning as each of the following units.

次に、前記制御装置13の具体的構成について説明する。   Next, a specific configuration of the control device 13 will be described.

前記制御装置13は、周囲環境検出センサ18での検出結果を用いて、将来的に人間がロボット10に干渉する可能性を判定する干渉度判定手段21と、認識状態検出センサ19での検出結果を用いて、現時点でのロボット10に対する人間の認知度を推定する認識度推定手段22と、干渉度判定手段21での判定結果と認識度推定手段22での推定結果を利用し、周囲の人間や障害物の状況に応じてロボット10を目的地に移動させるように、前記働きかけ行動を含む各種行動を計画する行動計画手段23と、前記働きかけ行動による人間への意図伝達の達成度を推定する達成度推定手段24と、達成度の推定結果により、ロボット10の行動計画を変更する計画調整手段25と、決定された行動計画に基づいてロボット10が動作するように、動作部11に動作指令する動作指令手段26とを備えている。   The control device 13 uses the detection result of the surrounding environment detection sensor 18 to determine the possibility that a human will interfere with the robot 10 in the future, and the detection result of the recognition state detection sensor 19. Using the recognition result estimating means 22 for estimating the degree of human recognition of the robot 10 at the current moment, the judgment result of the interference degree judging means 21 and the estimation result of the recognition degree estimating means 22, Planning means 23 for planning various actions including the above-described action so as to move the robot 10 to the destination according to the situation of the obstacle or obstacle, and estimating the degree of achievement of intention transmission to humans by the above-described action. The achievement degree estimating means 24, the plan adjusting means 25 for changing the action plan of the robot 10 based on the estimation result of the achievement degree, and the robot 10 operating based on the determined action plan. In, and a operation command unit 26 for operation command to the operation unit 11.

従って、この制御装置13は、周囲に存在する人間の位置情報の検出結果に応じて、当該人間との将来的な干渉回避のための各種の行動(動作)を計画する行動計画装置として機能することになる。   Therefore, the control device 13 functions as an action planning device that plans various actions (actions) for avoiding future interference with the person in accordance with the detection result of the position information of the person existing around. Will be.

(干渉度判定手段)
前記干渉度判定手段21では、図2のように、ロボット10と人間Hがそれぞれ移動しながら接近する状況下において、次のようにして、周囲環境検出センサ18での検出結果から人間Hの現在の移動状況を取得し、ロボット10が将来的に人間Hに干渉する可能性の有無が判定される。
(Interference degree determination means)
As shown in FIG. 2, the interference degree determination means 21 determines the current state of the human H based on the detection result of the surrounding environment detection sensor 18 in a situation where the robot 10 and the human H approach each other while moving. Is obtained, and it is determined whether there is a possibility that the robot 10 will interfere with the human H in the future.

先ず前提として、ロボット10の位置情報と速度情報(速度及び方向)からなる移動情報は、目的地までの位置情報である経路を時刻に対応させた軌道情報して特定されている。ここで、ロボット10の現在位置は、特に限定されるものではないが、その平面視中央部分(以下、「ロボット10の体幹中心」と称する)の位置とし、平面視における絶対座標系での2次元座標(x,y)として特定される。また、絶対座標系におけるロボット10の速度情報は、前記2次元座標方向の速度成分(vRx、vRy)からなる速度ベクトルVとして特定される。なお、ここでの説明に用いる前記絶対座標系は、ロボット10の通路P内の所定位置を原点とし、当該通路Pに沿った図2中上下方向をx軸とし、同左右方向をy軸とする。 First, as a premise, the movement information including the position information and the speed information (speed and direction) of the robot 10 is specified as trajectory information in which a route, which is position information to a destination, corresponds to time. Here, the current position of the robot 10 is not particularly limited, but is a position of a central portion of the robot 10 in plan view (hereinafter, referred to as “the center of the trunk of the robot 10”), and is expressed in an absolute coordinate system in plan view. 2-dimensional coordinates (x R, y R) is identified as. The speed information of the robot 10 in the absolute coordinate system, the two-dimensional coordinate direction velocity component (v Rx, v Ry) is specified as the velocity vector V R consisting of. In addition, the absolute coordinate system used in the description herein has a predetermined position in the path P of the robot 10 as an origin, an up-down direction in FIG. 2 along the path P as an x-axis, and a left-right direction as a y-axis. I do.

一方、人間Hの移動情報は、前記周囲環境検出センサ18で検出された人間Hの位置情報に基づいて求められる。   On the other hand, the movement information of the person H is obtained based on the position information of the person H detected by the surrounding environment detection sensor 18.

すなわち、周囲環境検出センサ18では、ロボット10を基準とした相対座標系において、ロボット10の周囲に存在する人間Hや物体等の各障害物の表面部分を構成する点群の各点の位置が検出される。そして、この干渉度判定手段21では、障害物の表面を表す点群の中から、当該各点のピッチの大きさにより連続性が判断され、当該連続性に応じて各障害物の存在と種類が特定される。ここで、人間Hの肩幅(以下、「人間Hの体幹幅」と称する)に相当する幅を備えた障害物が、人間Hとして特定され、当該人間Hの表面の点群を楕円近似することにより、その平面視中央部分(以下、「人間Hの体幹中心」と称する)の位置が人間Hの現在位置とされる。このように検出された相対座標系での人間Hの現在位置が、ロボット10の現在位置における絶対座標系での座標(x,y)から、当該絶対座標系での座標(x,y)に変換される。また、周囲環境検出センサ18での所定時間毎の計測により、当該人間Hを構成する同一形状の表面部分が変位することから、この人間Hの座標(x,y)の経時的な変位により、速度成分(vHx、vHy)からなる絶対座標系における人間Hの速度ベクトルVが算出される。 That is, in the surrounding environment detection sensor 18, the position of each point of the point group forming the surface portion of each obstacle such as the human H or the object existing around the robot 10 is determined in the relative coordinate system with respect to the robot 10. Is detected. Then, in the interference degree determination means 21, continuity is determined from the point group representing the surface of the obstacle by the magnitude of the pitch of each point, and the existence and type of each obstacle are determined according to the continuity. Is specified. Here, an obstacle having a width corresponding to the shoulder width of the human H (hereinafter, referred to as “the trunk width of the human H”) is specified as the human H, and a point group on the surface of the human H is approximated by an ellipse. As a result, the position of the central portion in plan view (hereinafter, referred to as “the center of the torso of the person H”) is set as the current position of the person H. The current position of the person H in this manner detected relative coordinate system, the coordinates (x R, y R) of the absolute coordinate system at the current position of the robot 10 from the coordinates (x H in the absolute coordinate system, It is converted into y H). Further, by the measurement of the predetermined time in the ambient environment detection sensor 18, since the surface portion of the same shape constituting the human H is displaced, over time displacement of the coordinates of the human H (x H, y H) the velocity component (v Hx, v Hy) velocity vector V H of human H in the absolute coordinate system consisting are calculated.

次に、これらロボット10及び人間Hの現在位置(x,y)、(x,y)から、所定時間毎に、現時点でのロボット10と人間Hの各体幹中心のx軸方向における縦方向の離間距離lHRが算出される。 Then, the current position of the robot 10 and the human H (x R, y R) , (x H, y H) from every predetermined time, x-axis of the trunk center of the robot 10 and the human H at the present time A vertical separation distance l HR in the direction is calculated.

そして、ロボット10と人間Hのそれぞれの速度情報から、ロボット10と人間Hとが将来的に横並びになるまでの時間Sが次式により計算される。 Then, from each of the speed information of the robot 10 and the person H, the time S t to the robot 10 and the person H is future side-by-side is calculated by the following equation.

Figure 2020046759
Figure 2020046759

次に、時間Sから、図3に示されるように、ロボット10と人間Hとが横並びになった際におけるそれら各体幹中心の横方向(y軸方向)の離間距離DHRが次式により計算される。 Next, from the time St , as shown in FIG. 3, when the robot 10 and the human H lie side by side, the lateral (y-axis direction) separation distance D HR of the center of each trunk is expressed by the following equation. Is calculated by

Figure 2020046759
Figure 2020046759

最後に、前記離間距離DHRに基づいて、ロボット10や人間Hが現時点で回避動作を行わない場合に、それらが将来的に干渉する可能性の有無を表す干渉度が判定される。 Finally, based on the separation distance DHR , when the robot 10 or the human H does not perform the avoidance operation at the present time, a degree of interference indicating whether there is a possibility that they will interfere in the future is determined.

具体的に、図3に示されるように、ロボット10の横幅(以下「ロボット10の体幹幅」と称する)SLRと人間Hの体幹幅SLHに対して、それぞれ定数K(K>1)倍した直径を有する円形のパーソナルスペースPS,PS(同図中破線部分)を仮想的に設定する。そして、当該各パーソナルスペースPS,PSの半径RLR,RLHを加算した距離Dを干渉判定用の閾値として干渉度が判定される。
つまり、Dは次式で表される。

Figure 2020046759
ここで、前記定数Kは、人間Hがある物体に接近したときに回避行動を取れるパーソナルスペースの横幅(マージン)に相当する倍数(例えば、1.3倍)とされる。そして、前記離間距離DHRが、閾値D以上の場合は、干渉度が「無」とされ、逆に、当該離間距離DHRが、閾値Dよりも小さい場合は、干渉度が「有」とされる。つまり、本実施形態においては、前記各パーソナルスペースPS,PSが重なり合う状態が、「干渉」と称される状態となる。 Specifically, as shown in FIG. 3, a constant K (K> K) is set for a lateral width (hereinafter, referred to as “the trunk width of the robot 10”) S LR of the robot 10 and a trunk width S LH of the human H, respectively. 1) personal space of circular with a double-diameter PS R, PS H and (dashed line part in the figure) set virtually. Then, the respective personal space PS R, the radius R LR of PS H, interference degree as the threshold for determining the interference distance D L obtained by adding the R LH is determined.
That is, DL is represented by the following equation.
Figure 2020046759
Here, the constant K is a multiple (for example, 1.3 times) corresponding to the width (margin) of the personal space in which the human H can take an avoidance action when approaching an object. Then, the distance D HR is the case of more than the threshold value D L, the interference degree is judged as "no", on the contrary, if the distance D HR is smaller than the threshold value D L, the interference level is "Yes It is said. That is, in the present embodiment, each of the personal space PS R, is a state in which PS H overlap, a state called "interference".

なお、前記干渉度判定手段21では、横方向の前記離間距離DHRの代わりに、ロボット10及び人間Hの現時点における移動情報に基づいて、それらが将来的に最接近する時刻におけるそれらの最短直線距離である相対距離を利用し、前述と同様に閾値を設定して干渉度の有無を判定してもよい。 In addition, the interference degree determination means 21 uses the shortest straight lines at the time when they approach in the future based on the current movement information of the robot 10 and the human H instead of the horizontal separation distance DHR. Using the relative distance that is the distance, a threshold value may be set in the same manner as described above to determine the presence or absence of the degree of interference.

(認識度推定手段)
前記認識度推定手段22では、人間Hがロボット10に近づいた際に、認識状態検出センサ19で検知した人間Hの顔の向きに基づき、ロボット10に対する人間Hの視覚的な認知度を「大」、「小」、「無」の3段階で判定するようになっている。
(Recognition degree estimation means)
The recognition degree estimating means 22 determines the visual recognition degree of the human H to the robot 10 based on the orientation of the human H's face detected by the recognition state detection sensor 19 when the human H approaches the robot 10. , "Small", and "absent".

具体的に、先ず、ロボット10の現在位置(x,y)と、周囲環境検出センサ18によって検出された人間Hの現在位置(x,y)とから、現在のロボット10と人間Hの各体幹中心間の直線距離となる相対距離が演算により求められる。なお、人間Hの現在位置(x,y)の検出は、認識状態検出センサ19の測距機能を用いることもできる。 Specifically, first, human current position of the robot 10 (x R, y R) and the current position of the person H detected by the surrounding environment detection sensor 18 (x H, y H) from the, the current robot 10 A relative distance that is a straight line distance between each trunk center of H is calculated by calculation. Note that the current position (x H , y H ) of the person H can be detected by using the distance measurement function of the recognition state detection sensor 19.

そして、前記相対距離DSHRが、予め設定された距離(例えば、5m)以下になった場合に、次のようにして認知度の推定がなされる。 When the relative distance DSHR becomes smaller than a predetermined distance (for example, 5 m), the recognition degree is estimated as follows.

すなわち、図4(A)に示されるように、ロボット10が、人間Hの顔の向きに対し、第1の角度範囲θR1(例えば、人間Hの顔の向きに沿って延びる中心線Cを挟んでプラスマイナス15度)以内に存在する場合には、人間Hがロボット10を中心視野で捉えていると判断され、認知度「大」とされる。また、同図(B)に示されるように、ロボット10が、人間Hの顔の向きに対し、第1の角度範囲θR1を超え、第2の角度範囲θR2(例えば、前記中心線Cを挟んでプラスマイナス100度)以内に存在する場合には、人間Hがロボット10を周辺視野で捉えていると判断され、認知度「小」とされる。更に、同図(C)に示されるように、ロボット10が、人間Hの顔の向きに対し、第2の角度範囲θR2を超えて存在する場合には、ロボット10が人間Hの周辺視野外に存在すると判断され、認知度「無」とされる。 That is, as shown in FIG. 4A, the robot 10 moves the center line C extending along the first angle range θ R1 (for example, along the face direction of the human H) with respect to the face direction of the human H. If it exists within ± 15 degrees between the two), it is determined that the human H is capturing the robot 10 in the central visual field, and the recognition level is determined to be “large”. Further, as shown in FIG. 2B, the robot 10 moves the human H's face in a direction exceeding the first angle range θ R1 and the second angle range θ R2 (for example, the center line C). If it exists within ± 100 degrees between the two), it is determined that the human H is capturing the robot 10 in the peripheral visual field, and the degree of recognition is “small”. Further, as shown in FIG. 3C, when the robot 10 exists beyond the second angle range θ R2 with respect to the direction of the human H's face, the robot 10 It is determined that it exists outside, and the recognition level is “none”.

具体的には、次の演算により認知度が判定される。   Specifically, the recognition degree is determined by the following calculation.

前提として、人間Hの顔の向きに対応する頭角θHEADが、認識状態検出センサ19で検出される。この頭角θHEADは、図5に示されるように、人間Hの顔の向きに延びる中心線Cがy軸方向に対してなす角度となる傾き角度である。また、ロボット10の現在位置(x,y)と、周囲環境検出センサ18によって取得された人間の現在位置(x,y)とから、人間Hとロボット10の相対角度θHRが次式(4)により求められる。そして、次式(5)が成立する場合、すなわち、相対角度θHRと頭角θHEADとの差分の絶対値の大きさが、第1の角度範囲θR1の1/2以下の場合には、認知度が「大」とされる。また、次式(6)が成立する場合、すなわち、前記絶対値の大きさが、第1の角度範囲θR1の1/2超え、第2の角度範囲θR2の1/2以下の場合には、認知度が「小」とされる。更に、次式(7)が成立する場合、すなわち、前記絶対値の大きさが、第2の角度範囲θR2の1/2を超える場合には、認知度が「無」とされる。

Figure 2020046759
As a premise, the head angle θ HEAD corresponding to the direction of the face of the person H is detected by the recognition state detection sensor 19. As shown in FIG. 5, the head angle θ HEAD is an inclination angle formed by a center line C extending in the direction of the face of the person H with respect to the y-axis direction. Further, the current position of the robot 10 (x R, y R) and the current position of the person obtained by the surrounding environment detection sensor 18 (x H, y H) from a, relative angle theta HR human H and robot 10 It is obtained by the following equation (4). Then, when the following expression (5) is satisfied, that is, when the magnitude of the absolute value of the difference between the relative angle θ HR and the head angle θ HEAD is equal to or smaller than of the first angle range θ R1 , Recognition is "large". Further, when the following expression (6) is satisfied, that is, when the magnitude of the absolute value exceeds 1/2 of the first angle range θ R1 and is equal to or less than 1/2 of the second angle range θ R2. Is recognized as "small". Further, when the following equation (7) is satisfied, i.e., the magnitude of the absolute value is, if more than half of the second angular range theta R2 is awareness is "none".
Figure 2020046759

本実施形態での認知度は、判断時点の瞬間において、人間Hがロボット10を視覚的に認識している可能性を表す瞬間的な認知度として判断しているが、本発明はこれに限らず、経時的な認知の状態により認知度の「大」、「小」、「無」を判断することも可能である。   In the present embodiment, the recognition level is determined as an instantaneous recognition level indicating the possibility that the human H is visually recognizing the robot 10 at the moment of the determination, but the present invention is not limited to this. Instead, it is also possible to judge whether the degree of recognition is "large", "small", or "absent" based on the state of recognition over time.

この経時的な認知度は、例えば、次のように判断される。すなわち、前述した瞬間的な認知度「大」の状態が、現時点までの所定時間内に所定回数以上存在した場合に、認知度「大」とされる。また、瞬間的な認知度「大」の状態が、現在ではなく過去において所定時間内に所定回数以上存在した場合に、認知度「小」とされる。更に、これら以外の場合には、認知度「無」とされる。以上の各種の認知度は、ロボット10の用途や性質に応じて適宜選択される。   This temporal recognition level is determined, for example, as follows. That is, when the state of the instantaneous recognition level “large” is present a predetermined number of times within a predetermined time up to the present, the recognition level is determined to be “high”. In addition, when the state of the instantaneous recognition degree “large” is present more than a predetermined number of times within a predetermined time in the past, not in the present, the recognition degree is set to “small”. Further, in other cases, the recognition level is set to “none”. The above various degrees of recognition are appropriately selected according to the use and properties of the robot 10.

(行動計画手段)
前記行動計画手段23は、図1に示されるように、干渉度判定手段21で干渉度「無」と判定されたときに、現在位置から目的地までのロボット10の経路を計画する無干渉時計画部28と、同干渉度「有」と判定されたときに、人間との干渉回避をしながら、現在位置から目的地までのロボット10の経路及び動作を計画する干渉時計画部29とからなる。
(Action planning means)
As shown in FIG. 1, when the interference degree determination means 21 determines that the degree of interference is "absent", the action planning means 23 performs the non-interference planning to plan the route of the robot 10 from the current position to the destination. A planning unit 28 and an interference planning unit 29 that plans the path and operation of the robot 10 from the current position to the destination while avoiding interference with humans when it is determined that the degree of interference is “present”. Become.

前記無干渉時計画部28では、現時点において、移動障害物である人間との干渉が想定されないことから、検出装置12により検出され若しくは予め把握された壁等の固定障害物との衝突を回避する最短距離の経路が計画される。そして、当該経路について、位置情報と時間を対応させた軌道が生成され、当該軌道が、ロボット10を移動させるための実行軌道として特定される。   The non-interference planning unit 28 avoids collision with a fixed obstacle such as a wall detected or detected in advance by the detection device 12 because no interference with a human being, which is a moving obstacle, is assumed at this time. The shortest path is planned. Then, a trajectory corresponding to the position information and time is generated for the route, and the trajectory is specified as an execution trajectory for moving the robot 10.

前記干渉時計画部29は、図1及び図6に示されるように、ロボット10が人間の横を通り抜ける際に必要となる幅である通り抜け幅を有する通り抜けスペースの有無を判定する通り抜けスペース判定部31と、通り抜けスペースの有無に応じ、干渉回避のためのロボット10の行動である干渉回避行動を決定する干渉回避行動決定部32とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 6, the interference time planning unit 29 includes a passing space determining unit that determines whether there is a passing space having a passing width that is a width required when the robot 10 passes by a human. 31 and an interference avoiding action determining unit 32 that determines an interference avoiding action, which is an action of the robot 10 for avoiding interference, according to the presence or absence of a passing space.

前記通り抜けスペース判定部31では、次のように、通り抜けスペースの有無が判定される。   The passing space determination unit 31 determines whether there is a passing space as follows.

ここでの判定に際しては、周囲環境検出センサ18での検出結果による前述の演算と同様に、将来的に人間Hがロボット10に横並びになる時間において、図3に示される横方向(y軸方向)の幅lが計算される。つまり、この幅lは、人間Hの横方向に位置する通路Pの壁W等の固定障害物と人間Hとの間の幅とされる。更に、この幅lは、ロボット10の通過に必要となるロボット通過幅となるが、ここでは、当該ロボット通過幅lが、ロボット10のパーソナルスペースPSの幅となるその直径(2RLR)よりも広いか否かが判定される。そして、ロボット通過幅lがパーソナルスペースPSの幅よりも広い場合には、「通り抜けスペース有」とされ、そうでない場合には、「通り抜けスペース無」とされる。 At the time of this determination, as in the case of the above-described calculation based on the detection result of the surrounding environment detection sensor 18, in the time when the human H will be next to the robot 10 in the future, the horizontal direction (y-axis direction) shown in FIG. width l s of) is calculated. In other words, the width l s is the width between a fixed obstacle such as the wall W of the passage P located in the lateral direction of the person H and the person H. Furthermore, the width l s is a robot passage width required for passage of the robot 10, in this case, the robot passes width l s is the diameter (2R LR as the width of the personal space PS R of the robot 10 ) Is determined. Then, when the robot passes through width l s is wider than the width of the personal space PS R is a "pass through space Yes", otherwise, are "through space Mu".

なお、前記通り抜けスペース判定部31においては、特定された固定障害物等の位置情報と、ロボット10及び人間Hの現時点における移動情報とに基づいて、ロボット10が将来的に人間Hの横を通り抜けることが物理的に可能か否かを推定できる限りにおいて、他の演算手法を採用することもできる。   In the passing space determination unit 31, the robot 10 passes in the future next to the human H based on the position information of the specified fixed obstacle and the like and the current movement information of the robot 10 and the human H. Other calculation methods can be adopted as long as it is possible to estimate whether or not this is physically possible.

前記干渉回避行動決定部32は、図6に示されるように、前記通り抜けスペースが有る場合の干渉回避行動を特定する広大スペース用行動決定部34と、前記通り抜けスペースが無い場合の干渉回避行動を特定する狭小スペース用行動決定部35とを備えて構成される。   As shown in FIG. 6, the interference avoiding action determining unit 32 includes a large space action determining unit 34 that specifies an interference avoiding action when there is a passing space, and an interference avoiding action when there is no passing space. And an action determining unit for a narrow space to be specified.

1.広大スペース用行動決定部の構成及び処理内容
以下、前記広大スペース用行動決定部34の構成及び処理内容について説明する。
1. The configuration and processing contents of the behavior determining unit for the large space will be described below.

前記広大スペース用行動決定部34は、図6に示されるように、現在時刻におけるロボット10と人間の相対関係に基づき、人間に対する干渉回避の行動内容を特定する行動内容特定部37と、行動内容特定部37で特定されたロボット10の行動内容に対応するように、現在位置から目的地までのロボット10の移動経路に係る実行軌道を特定する実行軌道特定部38とを備えている。   As shown in FIG. 6, the action determining unit 34 for the vast space includes an action content specifying unit 37 that specifies an action content for avoiding interference with a human based on the relative relationship between the robot 10 and the human at the current time; An execution trajectory specifying unit 38 for specifying an execution trajectory related to the movement route of the robot 10 from the current position to the destination is provided so as to correspond to the action content of the robot 10 specified by the specifying unit 37.

1−A 行動内容特定部37の説明   1-A Description of Action Content Specification Unit 37

前記行動内容特定部37は、現在時刻において、人間Hとの相対位置及び相対速度に応じて設定される複数の領域のどこにロボット10が存在するかを特定する現存領域特定機能40と、ロボット10と人間との干渉時におけるロボット10及び人間それぞれの干渉角度を算出する干渉角度算出機能41と、先に求めた認知度及び干渉角度算出機能41で算出された各干渉角度に基づき、人間に対してロボット10が進路を譲る度合いとなる譲合度を前記領域毎に決定することで、干渉回避のためのロボット10の行動を特定する譲合度決定機能42とを有する。   The action content specifying unit 37 includes, at the current time, an existing area specifying function 40 that specifies where the robot 10 is located in a plurality of areas set according to the relative position and the relative speed with the human H; Angle calculation function 41 for calculating the interference angle of the robot 10 and the human at the time of interference between the robot 10 and the human, and based on each of the interference angles calculated by the recognition degree and the interference angle calculation function 41 obtained earlier, And determining a degree of consolidation, which is a degree of giving the robot 10 a course, for each of the areas, thereby specifying a degree of congruence of the robot 10 for avoiding interference.

先ず、前記現存領域特定機能40について説明する。   First, the existing area specifying function 40 will be described.

前記現存領域特定機能40では、先ず、現在時刻におけるロボット10と人間の判定用相対距離LRHが、後述するように演算によって求められ、判定用相対距離LRHに応じて、図7に示された3つの領域の何れかに存在するかが特定される。これら領域は、干渉までに要する時間が短い順、すなわち、人間H側から遠方に向って順に、第1、第2、第3の領域A1,A2,A3に区分される。ここで、第1の領域A1は、人間Hの干渉回避行動を期待せずに、人間Hの動きに合せてロボット10のみで干渉回避を行う同調行動がなされる同調行動領域とされる。また、第2の領域A2は、ロボット10の進行方向を人間Hに示唆することにより、人間Hの干渉回避行動をも期待してロボット10に干渉回避のための働きかけ行動を含む主張行動をさせる主張行動領域とされる。更に、第3の領域A3は、現時点で、ロボット10と人間Hとの間に距離があって、ロボット10が人間Hに干渉回避のための働きかけ行動を行っても、人間Hに干渉回避の意図が伝わり難いと考えられる領域である。このため、第3の領域A3は、ロボット10に働きかけ行動を含む干渉回避行動を未だ意識しない干渉回避行動外領域とされる。 In the existing area specifying function 40, first, the relative distance LRH for determination between the robot 10 and the person at the current time is obtained by calculation as described later, and is shown in FIG. 7 according to the relative distance LRH for determination. Which of the three areas is present is specified. These regions are divided into first, second, and third regions A1, A2, and A3 in the order in which the time required for the interference is short, that is, in the order from the person H to the distance. Here, the first area A1 is a tuning action area in which a tuning action of performing interference avoidance only by the robot 10 in accordance with the motion of the human H without performing the interference avoiding action of the human H is performed. In addition, the second area A2 suggests the traveling direction of the robot 10 to the human H, thereby causing the robot 10 to perform an assertive action including a lobbying action for avoiding interference in expectation of the interference avoiding action of the human H. It is regarded as a claim action area. Further, the third area A3 has a distance between the robot 10 and the human H at the present time. This is an area where the intention is difficult to convey. For this reason, the third area A3 is an area outside the interference avoiding action in which the user is not yet conscious of the interference avoiding action including the action of acting on the robot 10.

前記判定用相対距離LRHは、ロボット10と人間Hの干渉までに要する現在時刻からの干渉推定時間をロボット10と人間Hの相対方向の距離に換算したものであり、次のようにして求められる。 The relative distance LRH for determination is obtained by converting an estimated interference time from the current time required until the robot 10 and the human H interfere with each other into a distance in a relative direction between the robot 10 and the human H, and is obtained as follows. Can be

先ず、検出装置12の検出結果により特定されたロボット10と人間Hのそれぞれの速度ベクトルV、Vに基づき、前記干渉推定時間Tifが演算により求められる。そして、ロボット10と人間Hの各体幹中心間を結ぶ直線L(図8参照)の延出方向となる前記相対方向におけるロボット10と人間Hの各速度vRr,vHrから、それらの相対速度に干渉推定時間Tifを乗じた距離が、判定用相対距離LRHとして求められる。すなわち、この判定用相対距離Lは、次式(8),(9)により算出される。ここで、φは、図8に示されるように、ロボット10の速度ベクトルVの方向とロボット10と人間Hを結ぶ直線Lとの間でなす角度を表し、φは、人間Hの速度ベクトルVの方向と前記直線Lとの間でなす角度を表す。

Figure 2020046759
First, the interference estimation time T if is calculated by calculation based on the velocity vectors V R and V H of the robot 10 and the human H specified by the detection result of the detection device 12. Then, based on the respective velocities v Rr , v Hr of the robot 10 and the human H in the relative direction, which is the extension direction of the straight line L (see FIG. 8) connecting the centers of the trunks of the robot 10 and the human H, The distance obtained by multiplying the speed by the estimated interference time T if is obtained as the determination relative distance L RH . That is, the determination relative distance LR is calculated by the following equations (8) and (9). Here, phi R, as shown in FIG. 8 represents the angle formed between the straight line L connecting the direction and the robot 10 and the human H of the velocity vector V R of the robot 10, phi H is the human H It represents the angle formed between the direction of the velocity vector V H and the straight line L.
Figure 2020046759

前記同調行動領域A1は、判定用相対距離LRHが、人間Hに対して所定の境界距離以内の距離となる領域である。この境界距離は、図7に示されるように、後述するように、パーソナルスペース臨界距離LPSよりも長い最短回避距離LPSEに、予め設定された働きかけ準備時間Tlaを加味した臨界回避距離LILとされる。この臨界回避距離LILは、次式(10)〜(12)により求められる。

Figure 2020046759
The tuning action area A1 is an area where the determination relative distance L RH is within a predetermined boundary distance of the human H. As shown in FIG. 7, this boundary distance is, as described later, a critical avoidance distance L that is obtained by adding a preset work preparation time T la to a shortest avoidance distance L PSE longer than the personal space critical distance L PS. IL . This critical avoidance distance LIL is obtained by the following equations (10) to (12).
Figure 2020046759

前記パーソナルスペース臨界距離LPSは、ロボット10がこれ以上近づいて欲しくないという人間Hの心理的な距離を意味し、ロボット10及び人間の各パーソナルスペースの半径RLR,RLHに対応して決定される一定値となり、例えば、1mとされる。 Determining the personal space critical distance L PS means a psychological distance of the human H that do not want to approach the robot 10 is more, the radius R LR for each personal space of the robot 10 and the human, in response to R LH Is set to 1 m, for example.

また、前記最短回避距離LPSEは、ロボット10が人間Hのパーソナルスペースに侵入してしまった場合に、不意の衝突を回避するためにロボット10が何等かの行動を採るために要する衝突回避準備時間Tppを考慮し、衝突回避準備時間Tppに前記相対速度を乗じた距離に、パーソナルスペース臨界距離LPSを加算した距離を意味する。ここで、衝突回避準備時間Tppは、予め設定された一定値を採る。 Further, the shortest avoidance distance L PSE is a collision avoidance preparation required for the robot 10 to take any action in order to avoid an unexpected collision when the robot 10 has entered the personal space of the human H. considering time T pp, the distance obtained by multiplying the relative velocity to the collision avoidance preparation time T pp, means the distance obtained by adding the personal space critical distance L PS. Here, the collision avoidance preparation time Tpp takes a predetermined constant value.

更に、前記臨界回避距離LILは、人間Hから最短回避距離LPSEまでの領域に入る前に、人間Hへの干渉回避行動を期待した何等かの働きかけ行動をロボット10にさせるために必要となる人間Hからの最低限の距離を意味する。すなわち、この臨界回避距離LILは、前記働きかけ行動に必要な最低限の時間である働きかけ準備時間Tlaが予め一定値として設定され、当該働きかけ準備時間Tlaに前記相対速度を乗じた距離に、最短回避距離LPSEを加算した距離を意味する。 Further, the critical avoidance distance LIL is necessary for causing the robot 10 to perform any action to expect the interference avoidance action on the human H before entering the area from the human H to the shortest avoidance distance LPSE. Means the minimum distance from the person H. That is, the critical avoidable distance L IL, the urging encourage preparation time T la is a minimum time required action is set in advance as a fixed value, the distance obtained by multiplying the relative velocity to the appeal preparation time T la , The shortest avoidance distance LPSE .

前記主張行動領域A2は、判定用相対距離LRHが、人間Hから同調行動領域A1の境界までの距離である臨界回避距離LILよりも長く、且つ、ロボット10の働きかけ行動が有効となる最遠の人間Hからの距離である最遠働きかけ距離よりも短い範囲の領域とされる。当該最遠働きかけ距離は、一定値(例えば、7m)として予め設定される。 The claimed action area A2, determining the relative distance L RH is critical avoidable distance L longer than IL from a human H is the distance to the boundary of the tuning action area A1, and, urging action of the robot 10 is effective top The region is a range shorter than the farthest working distance which is a distance from the distant person H. The farthest working distance is set in advance as a constant value (for example, 7 m).

前記干渉回避行動外領域A3は、人間Hから前記主張行動領域A2よりも遠方となる領域である。   The non-interference avoiding action area A3 is an area that is farther from the person H than the asserting action area A2.

次に、前記干渉角度算出機能41について説明する。   Next, the interference angle calculation function 41 will be described.

この干渉角度算出機能41では、将来的にロボット10と人間の各パーソナルスペースが接する干渉時刻において、ロボット10と人間のそれぞれについて、干渉角度が算出される。当該干渉角度は、図9(A)に示されるように、ロボット10及び人間Hそれぞれの進行方向(同図中の各矢印方向)と、それらの体幹中心C,Cから各パーソナルスペースPS,PSの接点となる干渉点Pへの方向との間でなす角度である。以下、ロボット10の干渉角度を角度θとし、人間Hの干渉角度を角度θとする。 The interference angle calculation function 41 calculates an interference angle for each of the robot 10 and the human at an interference time when the robot 10 and the personal space of the human come into contact in the future. As shown in FIG. 9A, the interference angle is determined from the traveling direction of each of the robot 10 and the human H (the direction of each arrow in FIG. 9), and from the trunk centers C R and C H to each personal space. PS R, is an angle formed between a direction of the interference point P serving as contact point PS H. Hereinafter, an interference angle of the robot 10 and the angle theta R, the interference angle of human H and the angle theta H.

これら各干渉角度θ、θは、前記検出装置12での検出結果に基づいて特定された各値、すなわち、ロボット10と人間Hのそれぞれの速度ベクトルV、Vと、干渉点Pと、ロボット10及び人間Hの各体幹中心C,Cとの間の方向における位置ベクトルS、Sとから、次式により算出される。なお、次式において、干渉点Pの座標を(p,q)とし、前記干渉時刻における各体幹中心C,Cの座標を(x,y)、(x,y)とする。

Figure 2020046759
These interference angles θ R and θ H are values specified based on the detection result of the detection device 12, that is, the respective velocity vectors V R and V H of the robot 10 and the human H, and the interference point P. And the position vectors S R , S H in the directions between the torso centers C R , C H of the robot 10 and the human H are calculated by the following equation. In the following equation, the coordinates of the interference point P are (p, q), and the coordinates of each trunk center C R , C H at the interference time are (x R , y R ), (x H , y H ). And
Figure 2020046759

次に、前記譲合度決定機能42について説明する。   Next, the assignment degree determination function 42 will be described.

この譲合度決定機能42では、次のようにして、現存領域特定機能40で特定されたロボット10の現存領域と、干渉角度算出機能41で算出された各干渉角度θ、θの差と、認識度推定手段22で推定された人間の認知度とに基づき、前記譲合度Pが決定され、当該譲合度Pに対応したロボット10の行動内容が特定される。 In the consolidation degree determining function 42, the difference between the existing area of the robot 10 specified by the existing area specifying function 40 and each of the interference angles θ R and θ H calculated by the interference angle calculating function 41 is as follows. , based on the recognition of the estimated by recognizing estimating means 22 human, the Yuzurugodo P R is determined, action content of the robot 10 corresponding to the Yuzurugodo P R is specified.

図9(B)中左側に例示するように、各干渉角度θ、θの差が大きい場合、同図で言えば、ロボット10が左側に避け、人間Hが右側に避けるべきであると判断される等、それぞれの回避方向が分かりやすい。その一方で、同図(B)中右側に例示するように、各干渉角度θ、θの差が少ない場合には、それぞれ左右どちらの方向に避けるべきかの判断が難しい。そこで、各干渉角度θ、θの差の閾値Δθを設定し、当該閾値Δθ未満のときに、閾値Δθ以上のときよりもロボット10の譲合度Pが高く設定される。 As illustrated on the left side in FIG. 9B, when the difference between the respective interference angles θ R and θ H is large, the robot 10 should avoid the left side and the human H should avoid the right side. Each avoiding direction is easy to understand, for example, as determined. On the other hand, when the difference between the interference angles θ R and θ H is small as shown on the right side in FIG. Therefore, setting the respective interference angle theta R, the threshold [Delta] [theta] t of the difference theta H, when less than the threshold value [Delta] [theta] t, Yuzurugodo P R of the robot 10 is set higher than that in the above the threshold [Delta] [theta] t.

本実施形態では、次の各種状況に応じて、ロボット10の譲合度Pと当該譲合度Pに対応した行動が決定されるが、条件となる数値等については、特に限定されるものではなく、各干渉角度θ、θの差が小さい程、ロボット10の譲合度Pを高く設定する限りにおいて、種々の変更が可能である。 In the present embodiment, in accordance with the following various circumstances, action corresponding to Yuzurugodo P R and the Yuzurugodo P R of the robot 10 is determined, for numerical values as a prerequisite, the present invention is not particularly limited without the interference angle theta R, as the difference in theta H is small, the extent of setting high Yuzurugodo P R of the robot 10, and various modifications are possible.

また、現時点において、ロボット10が前記主張行動領域A2内に存在する場合、認識度推定手段22で推定された認知度をも考慮し、ロボット10の譲合度Pが決定される。ここで、ロボット10の譲合度Pは、認知度が大きい程、人間Hの干渉回避行動をより期待できると思われることから、低く設定される。 Further, at this time, if the robot 10 is present in the claims action area A2, also considering recognition estimated by recognizing estimating means 22, Yuzurugodo P R of the robot 10 is determined. Here, Yuzurugodo P R of the robot 10, as awareness is large, since it seems to interference avoidance behavior of the human H and more can be expected, is set lower.

この場合、認知度が「大」で、各干渉角度θ、θの差が閾値Δθ以上の(以下、「干渉角度に差が有る」と称する)ときには、ロボット10を人間Hと同等に扱うように、ロボット10の譲合度Pが50%とされる。一方、認知度が「大」で、各干渉角度θ、θの差が閾値Δθ未満の(以下、「干渉角度に差が無い」と称する)ときには、ロボット10が少し多めに動けるように、ロボット10の譲合度Pが75%とされる。従って、これらの場合、すなわち、現時点でロボット10が主張行動領域A2内に存在し、且つ、認知度が「大」の場合には、人間Hに対し、ロボット10の進路示唆により物理的、心理的な変化を促す働きかけ行動であるロボット10の主張行動が計画される。 In this case, when the degree of recognition is “large” and the difference between the interference angles θ R and θ H is equal to or larger than the threshold Δθ t (hereinafter, referred to as “there is a difference in the interference angle”), the robot 10 is equivalent to the human H. as handled, Yuzurugodo P R of the robot 10 is 50%. On the other hand, when the degree of recognition is “large” and the difference between the interference angles θ R and θ H is smaller than the threshold value Δθ t (hereinafter, referred to as “there is no difference in the interference angle”), the robot 10 can move a little more. to, Yuzurugodo P R of the robot 10 is 75%. Therefore, in these cases, that is, when the robot 10 is presently in the asserted action area A2 and the degree of recognition is “large” at this point, the human H is physically and psychologically indicated by suggesting the course of the robot 10. The insistence behavior of the robot 10, which is an urging behavior that promotes a dynamic change, is planned.

更に、認知度が「小」若しくは「無」で、干渉角度に差が有るときには、ロボット10の譲合度Pが100%とされる。一方、認知度が「小」若しくは「無」で、干渉角度に差が無いときには、更に安全性を考慮して、ロボット10の譲合度Pが125%とされる。従って、これらの場合、すなわち、ロボット10が主張行動領域A2内に存在し、且つ、認知度が「小」若しくは「無」の場合には、人間Hの回避行動をあまり期待せずに、人間Hの動きに合せてロボット10のみが干渉回避する同調行動が計画される。但し、この場合には、最初の働きかけ行動として、ロボット10の意図伝達率を上げるために人間Hの心理に働きかける声掛けの主張行動も計画される。 Moreover, awareness is "small" or "no", when the difference is present in the interference angle, Yuzurugodo P R of the robot 10 is set to 100%. On the other hand, in recognition of the "small" or "no", when there is no difference in the interference angle, further in consideration of safety, Yuzurugodo P R of the robot 10 is set to 125%. Therefore, in these cases, that is, in a case where the robot 10 is present in the asserted action area A2 and the degree of recognition is “small” or “absent”, the human H does not expect the avoidance action so much, A tuning action is planned in which only the robot 10 avoids interference in accordance with the movement of H. However, in this case, as the first approaching action, an asserting action of calling out to approach the psychology of the human H in order to increase the intention transmission rate of the robot 10 is also planned.

一方、現時点において、ロボット10が前記同調行動領域A1内に存在する場合、認知度に関わらず、干渉角度の差に応じ、前記同調行動のみが計画される。すなわち、この場合においては、ロボット10が主張行動領域A2内に存在し、且つ、認知度が「小」若しくは「無」のときと同一となる同調行動のみが計画される。つまり、干渉角度に差が有るときには、ロボット10の譲合度Pが100%とされる一方、干渉角度に差が無いときには、ロボット10の譲合度Pが125%とされる。 On the other hand, when the robot 10 is present in the tuning action area A1 at the present time, only the tuning action is planned according to the difference in the interference angle regardless of the degree of recognition. That is, in this case, only the tuning action in which the robot 10 is present in the asserted action area A2 and has the same recognition degree as when the recognition degree is “small” or “none” is planned. That is, when the difference is present in the interference angle, while Yuzurugodo P R of the robot 10 is 100%, when there is no difference in the interference angle, Yuzurugodo P R of the robot 10 is set to 125%.

なお、ロボット10が前記干渉回避行動外領域A3内に存在する場合には、譲合度Pを未だ決定せずに、干渉回避のためのロボット10の行動は未だ計画されない。 In the case where the robot 10 is present on the interference avoidance behavior outside region A3, without yet determined Yuzurugodo P R, action of the robot 10 for interference avoidance is not yet planned.

以上の構成の行動内容特定部37での処理手順について、図10のフローチャートを用いながら以下に説明する。   The processing procedure in the action content specifying unit 37 having the above configuration will be described below with reference to the flowchart of FIG.

先ず、現存領域特定機能40により、現時点において、ロボット10が、同調行動領域A1、主張行動領域A2、干渉回避行動外領域A3のどこの領域に存在するのかが特定される(ステップS101)。   First, the existing area specifying function 40 specifies at which point in time the robot 10 is present in the synchronous action area A1, the assertion action area A2, and the area A3 outside the interference avoidance action (step S101).

ロボット10が、同調行動領域A1に現存する場合には、干渉角度算出機能41により、ロボット10と人間Hの各干渉角度θ、θが算出される(ステップS102)。そして、譲合度決定機能42により、各干渉角度θ、θの差が判定され(ステップS103)、干渉角度に差が有るときには、ロボット10の譲合度Pが100%となる同調行動が計画される一方(ステップS104)、干渉角度に差が無いときには、ロボット10の譲合度Pが125%となる同調行動が計画される(ステップS105)。 When the robot 10 is present in the tuning action area A1, the interference angle calculation function 41 calculates the respective interference angles θ R and θ H between the robot 10 and the human H (step S102). By Yuzurugodo determination function 42, a difference of the interference angle theta R, theta H is determined (step S103), when the difference is present in the interference angle, tuning action Yuzurugodo P R of the robot 10 is 100% while it is planned (step S104), and when there is no difference in the interference angle, the tuning action Yuzurugodo P R of the robot 10 is 125% is planned (step S105).

ロボット10が、主張行動領域A2に存在する場合にも、先ず、干渉角度算出機能41により、前記各干渉角度θ、θが算出される(ステップS102)。そして、既に認識度推定手段22で推定された現時点の人間Hの認知度が「大」か、それ以外の「小」、「無」かが確認される(ステップS106)。 Even when the robot 10 is in the asserted action area A2, first, the interference angles θ R and θ H are calculated by the interference angle calculation function 41 (step S102). Then, it is confirmed whether the recognition degree of the human H at the present time estimated by the recognition degree estimating means 22 is “large” or “small” or “absence” other than that (step S106).

次に、譲合度決定機能42により、認知度が「大」の場合とそれ以外の「小」、「無」の場合で、それぞれ干渉角度の差の有無について判定される(ステップS107、ステップS108)。   Next, the assignment degree determination function 42 determines whether there is a difference in the interference angle between the case where the recognition degree is “large” and the other cases where the recognition degree is “small” and “absent” (steps S107 and S108). ).

ここで、認知度が「大」で、干渉角度に差が有るときには、ロボット10の譲合度Pが50%となる主張行動が計画される(ステップS109)。一方、認知度が「大」で、干渉角度に差が無いときには、ロボット10の譲合度Pが75%となる主張行動が計画される(ステップS110)。 Here, in recognition of the "large", when the difference is present in the interference angle, claims action is planned to Yuzurugodo P R of the robot 10 is 50% (step S109). On the other hand, in recognition of the "large", when there is no difference in the interference angle, claims action is planned to Yuzurugodo P R of the robot 10 is 75% (step S110).

また、認知度が「小」、「無」の場合で、干渉角度に差が有るときには、ロボット10の譲合度Pが100%となる同調行動が計画される(ステップS111)。一方、認知度が「小」、「無」の場合で、干渉角度に差が無いときには、ロボット10の譲合度Pが125%となる同調行動が計画される(ステップS112)。更に、既に声掛けの主張行動が行われたかが確認され(ステップS113)、未だ声掛けが行われていない場合のみに、声掛けを行う主張行動が計画される(ステップS114)。つまり、現時点で主張行動領域A2にロボット10が存在する場合で、認知度が「小」、「無」のときには、前記同調行動とともに、主張行動の一つである声掛けが1回計画される。 Moreover, awareness of "small", in the case of "no", when the difference is present in the interference angle, the tuning action Yuzurugodo P R of the robot 10 is 100% is planned (step S111). On the other hand, recognition is "small", in the case of "no", when there is no difference in the interference angle, the tuning action Yuzurugodo P R of the robot 10 is 125% is planned (step S112). Furthermore, it is confirmed whether or not the voice action has already been performed (step S113), and only when the voice action has not been performed yet, the voice action to perform the voice action is planned (step S114). In other words, when the robot 10 is present in the assertion action area A2 at this time and the degree of recognition is “small” or “none”, a voice call, which is one of the assertion actions, is planned once together with the synchronizing action. .

なお、主張行動領域A2において、人間の干渉回避行動の状況をセンシングし、その結果に応じて主張行動と同調行動を選択することもできる。例えば、人間が干渉回避行動を主張したと判断された場合には、ロボット10が同調行動し、人間が行動を変えないと判断された場合には、ロボット10が主張行動するように設定しても良い。   In the assertion action area A2, the situation of human interference avoidance action can be sensed, and the assertion action and the synchronization action can be selected according to the result. For example, if it is determined that the human has claimed the interference avoidance behavior, the robot 10 performs the tuning action, and if it is determined that the human does not change the behavior, the robot 10 is set to perform the claim action. Is also good.

現時点で、ロボット10が干渉回避行動外領域A3に存在する場合には、人間に対するロボット10の干渉回避行動は、未だ計画されない。   At this time, when the robot 10 exists in the area A3 outside the interference avoiding action, the action of the robot 10 to avoid the interference with the human is not yet planned.

1−B 実行軌道特定部38の説明   1-B Description of execution trajectory identification unit 38

前記実行軌道特定部38では、行動内容特定部37で特定された譲合度Pに応じて、現在位置から目的地までのロボット10の移動経路に係る実行軌道を導出するようになっている。この実行軌道特定部38は、人間に干渉せずにロボット10を目的地に向って移動させることのできる複数パターンの軌道候補を探索する軌道候補探索部44と、探索された各軌道候補の中から最適となる軌道を抽出し、実際にロボット10を移動させる実行軌道とする最適軌道抽出部45とを備えている。 In the execution track identification unit 38, in response to Yuzurugodo P R identified by the action content identification unit 37, so as to derive a running track of the moving path of the robot 10 from the current position to the destination. The execution trajectory identification unit 38 includes a trajectory candidate search unit 44 that searches for a plurality of patterns of trajectory candidates that can move the robot 10 toward the destination without interfering with humans. And an optimum trajectory extraction unit 45 for extracting an optimum trajectory from the trajectory and using the extracted trajectory as an execution trajectory for actually moving the robot 10.

先ず、前記軌道候補探索部44について、以下に説明する。   First, the trajectory candidate search unit 44 will be described below.

この軌道候補探索部44は、相互に移動するロボット10と人間とが将来干渉する時刻である干渉時刻を算出する干渉時刻算出機能47と、ロボット10を所定の定常速度(一定速度)で移動させた場合における定速軌道を生成する定速軌道生成機能48と、ロボット10を一部区間で前記定常速度に対して加速や減速を行って移動させた場合における加減速軌道を生成する加減速軌道生成機能49と、これら定速軌道及び加減速軌道の中から、所定の要件に基づいて一部の軌道を除外し、最終的に軌道候補を決定する軌道候補決定機能50とを有する。なお、定速軌道生成機能48及び加減速軌道生成機能49は、干渉時刻での干渉を回避する経路に係る種々の軌道を生成する軌道生成機能を構成する。   The trajectory candidate search unit 44 includes an interference time calculation function 47 for calculating an interference time, which is a time at which the mutually moving robot 10 and a human will interfere in the future, and moves the robot 10 at a predetermined steady speed (constant speed). And a constant velocity trajectory generating function 48 for generating a constant velocity trajectory in the case where the robot 10 is accelerated or decelerated with respect to the steady speed in a partial section. A generation function 49 and a trajectory candidate determination function 50 for excluding some trajectories from the constant velocity trajectory and the acceleration / deceleration trajectory based on predetermined requirements and finally determining a trajectory candidate are provided. The constant speed trajectory generation function 48 and the acceleration / deceleration trajectory generation function 49 constitute a trajectory generation function for generating various trajectories related to a route for avoiding interference at the interference time.

前記干渉時刻算出機能47では、検出装置12での検出結果に基づき、将来的にロボット10と人間Hの各パーソナルスペースPS,PSが接する干渉時(図11(A)破線部分参照)の予想時刻である干渉時刻が演算により求められる。すなわち、ここでは、ロボット10と人間Hのそれぞれの速度ベクトルV、Vと、現在時刻t0におけるロボット10と人間Hの位置ベクトルPR(t0),PH(t0)とから、演算により、ロボット10と人間Hの相対距離が、それぞれのパーソナルスペースPS,PSの半径の和であるRLR+RLHとなる時刻が求められ、当該時刻が干渉時刻tとされる。 In the interference time calculating function 47 based on the detection result of the detector 12, the personal space PS R of future robot 10 and the human H, when interference PS H is in contact (FIG. 11 (A) refer to a broken line portion) The interference time, which is the expected time, is calculated. In other words, in this case, each of the velocity vector V R, and V H of the robot 10 and the person H, the position vector P R of the robot 10 and the human H at the current time t0 (t0), from the P H (t0), the operation the relative distance of the robot 10 and the person H is, each of the personal space PS R, the radius R LR + R LH and become time is the sum of the PS H is determined, the time is the interference time t i.

次に、前記定速軌道生成機能48について説明する。   Next, the constant velocity trajectory generation function 48 will be described.

この定速軌道生成機能48では、次のようにして、定常速度によるロボット10の移動により、ロボット10と人間の各パーソナルスペースが重ならないように干渉を回避する経路が特定され、当該経路における定速軌道が求められる。すなわち、先ず、人間との干渉を回避するための軌道の通過点(Way Point)が3箇所特定される。そして、ロボット10の現在位置、各通過点、及び目的地を移動時間順にそれぞれ直線で結ぶことで、定速軌道が特定される。なお、以下の説明において、前記各通過点を、ロボット10の移動時刻順に、「WP1」、「WP2」、「WP3」と称する。   In the constant velocity trajectory generation function 48, a path for avoiding interference is specified by moving the robot 10 at a steady speed so that the personal space of the robot 10 does not overlap with the personal space of the human as described below. A fast orbit is required. That is, first, three passing points (Way Points) of the trajectory for avoiding interference with humans are specified. Then, a constant speed trajectory is specified by connecting the current position, each passing point, and the destination of the robot 10 with a straight line in the order of travel time. In the following description, the respective passing points are referred to as “WP1,” “WP2,” and “WP3” in the order of the movement time of the robot 10.

この定速軌道生成機能48は、図6に示されるように、暫定的な定速軌道である仮軌道を求める仮軌道生成機能52と、仮軌道を調整しながら、所望となる干渉回避のための最終的な定速軌道を特定する軌道調整機能53とにより構成される。   As shown in FIG. 6, the constant velocity trajectory generation function 48 includes a provisional trajectory generation function 52 for obtaining a provisional trajectory that is a provisional constant velocity trajectory, and a function for adjusting the provisional trajectory to avoid a desired interference. And a trajectory adjusting function 53 for specifying the final constant velocity trajectory.

前記仮軌道生成機能52では、次の手順で仮軌道が導出される。   In the temporary trajectory generation function 52, a temporary trajectory is derived in the following procedure.

すなわち、最初に、軌道中で人間Hに最接近するロボット10の横並び位置となる最接近地点であるWP2(図11(B)参照)の位置が仮決めされる。ここで、仮決めされるWP2の位置ベクトルPR(wp2)は、次のように求められる。すなわち、干渉時刻算出機能47で求めた干渉時刻tにおける人間Hの位置(図11(B)中破線部分)から、ロボット10の現在位置SP(座標:(xRs,yRs))から目的地GP(座標:(xRg,yRg))に直線的に向う目標進行方向Tに対して法線方向Nに、人間Hから離れるように所定距離分シフトした位置に設定され、次式(15)〜(17)により算出される。次式において、ΔPSGは、現在位置SPと目的地GPの間の相対位置ベクトルである。
なお、ここでの前記所定距離は、ロボット10と人間Hの各パーソナルスペースPS,PSの半径の和であるRLR+RLHを基準距離Lとし、当該基準距離Lに、先に求めた譲合度P(%)を乗じた値となる。
また、次式において、PH(ti)は、干渉時刻tにおける人間Hの位置ベクトルを表す。

Figure 2020046759
That is, first, the position of WP2 (see FIG. 11B), which is the closest approach point, which is the side-by-side position of the robot 10 closest to the human H in the orbit, is temporarily determined. Here, the position vector PR (wp2) of the temporarily determined WP2 is obtained as follows. That is, from the position of the human H at the interference time t i obtained by the interference time calculation function 47 (broken line portion in FIG. 11B), the current position SP of the robot 10 (coordinates: (x Rs , y Rs )) The position is set at a position shifted by a predetermined distance away from the person H in the normal direction N with respect to the target traveling direction T linearly pointing to the ground GP (coordinates: ( xRg , yRg )). 15) to (17). In the following equation, ΔP SG is a relative position vector between the current position SP and the destination GP.
The predetermined distance where each personal space PS R of the robot 10 and the human H, the R LR + R LH is the sum of the radii of the PS H as a reference distance L b, to the reference distance L b, above a value obtained by multiplying the obtained Yuzurugodo P R (%).
Further, in the formula, P H (ti) represents the position vector of the human H in the interference time t i.
Figure 2020046759

その後、仮決めされたWP2の位置から、WP1及びWP3の位置がそれぞれ仮決めされる。ここで、WP1、WP2、及びWP3は、図11(B)に示されるように、目標進行方向Tに平行となる同一直線上に並ぶように配置される。また、WP1及びWP2間の直線距離と、WP2及びWP3の直線距離は、それぞれ一定値を採るように設定される。例えば、WP1及びWP2間の直線距離は、1m程度とされ、WP2及びWP3の直線距離は、ロボット10のパーソナルスペースPSの半径RLRと同一の長さとされる。以上により、WP2が仮決めされると、その前後のWP1及びWP3の各位置がそれぞれ1箇所ずつ特定されることになる。そして、ロボット10の現在位置SP、WP1、WP2、WP3、及び目的地GPを順に直線で結んだ経路が計画され、当該経路から暫定的な仮軌道TRが特定される。つまり、ロボット10が人間Hの最近傍を通過する際には、前記目標進行方向Tに沿う直線となるように軌道生成される。従って、通過点の中で、WP1は、最接近地点であるWP2よりも先にロボット10が通過する前側近傍地点となり、WP3は、WP2よりも後にロボット10が通過する後側近傍地点となる。 Thereafter, the positions of WP1 and WP3 are provisionally determined from the provisionally determined position of WP2. Here, WP1, WP2, and WP3 are arranged so as to be aligned on the same straight line parallel to the target traveling direction T, as shown in FIG. In addition, the linear distance between WP1 and WP2 and the linear distance between WP2 and WP3 are set to take constant values, respectively. For example, the linear distance between the WP1 and WP2 are about 1 m, the linear distance WP2 and WP3 are the radius R LR same length as the personal space PS R of the robot 10. As described above, once WP2 is provisionally determined, each position of WP1 and WP3 before and after WP2 is specified one by one. Then, the current position SP of the robot 10, WP1, WP2, WP3, and connecting it routes the destination GP sequentially in a straight line is planned, interim temporary track TR t is identified from the path. That is, when the robot 10 passes through the closest vicinity of the human H, the trajectory is generated so as to be a straight line along the target traveling direction T. Therefore, among the passing points, WP1 is a near point on the front side where the robot 10 passes before WP2 which is the closest approach point, and WP3 is a near point on the rear side where the robot 10 passes after WP2.

なお、本実施形態では、仮軌道TRの通過点をWP1、WP2、WP3の3箇所に設けているが、WP3の先に更に1箇所(WP4)設定することもできる。このWP4は、図12に例示されるように、ロボット10の現在位置SPと目的地GPとを連結した直線TL上に配置されるとともに、WP3から当該直線TL上に垂下した地点から一定距離DTL分、目的地GP側に離れた地点に配置される。これによれば、ロボット10が人間Hとのすれ違い完了後、当初の目標進行方向Tに沿う軌道に戻ることになり、すれ違いの際における軌道の膨らみを最小限に抑制することができ、狭小地等のロボット10の移動において有用となる。 In the present embodiment, is provided with the passage point of the temporary track TR t the WP1, WP2, 3 places WP3, can be set further one place ahead of WP3 (WP4). As illustrated in FIG. 12, this WP4 is arranged on a straight line TL connecting the current position SP of the robot 10 and the destination GP, and at a fixed distance D from a point hanging down from the WP3 on the straight line TL. It is located at a point TL away from the destination GP. According to this, after the robot 10 completes the passing with the human H, the robot returns to the trajectory along the original target traveling direction T, and the bulging of the trajectory at the time of the passing can be suppressed to the minimum, and the narrow land can be controlled. This is useful when the robot 10 moves.

前記軌道調整機能53では、人間Hの移動と先の仮軌道でのロボット10の移動との時差による干渉を回避するための軌道調整が行われるが、当該軌道調整について、図11を用いながら以下に説明する。   In the trajectory adjustment function 53, trajectory adjustment for avoiding interference due to the time difference between the movement of the human H and the movement of the robot 10 in the previous temporary trajectory is performed. Will be described.

ロボット10を所定の定常速度で仮軌道TRに沿って移動させたときに、仮決めされたWP2の位置に達する時刻が、先に求めた干渉時刻tと異なる事態が生じ得ることから、このときに人間Hとの干渉が生じてしまう可能性がある。すなわち、例えば、図11(C)のときのように、仮軌道TRが、目標進行方向Tに沿う当初軌道に対して横に膨らむため、この当初軌道を移動しているときの干渉時刻tのロボット10の位置(同図(A)の位置)よりも、長い距離の移動が必要となる位置にWP2が設定される可能性がある。この場合、ロボット10がWP2に達する時刻は、干渉時刻tよりも遅い時刻となる。このため、人間Hは、図11(C)中の実線で示されるように、干渉時刻tでの位置(同図中破線)よりも更に進行し、ロボット10との干渉が生じ得ることになる。 When the robot 10 is moved along the tentative trajectory TR t at a predetermined steady speed, a situation may occur in which the time at which the tentatively determined position of WP2 is reached is different from the interference time t i obtained earlier. At this time, interference with the person H may occur. That is, for example, as shown in FIG. 11C, the temporary trajectory TR t expands laterally with respect to the initial trajectory along the target traveling direction T. There is a possibility that the WP2 is set at a position where the robot needs to move for a longer distance than the position of the robot 10 at the position i (the position in FIG. 3A). In this case, the time when the robot 10 reaches WP2 is a time later than the interference time t i. Therefore, the person H is, as shown by the solid line in FIG. 11 (C), the further advanced than the position of the interference time t i (broken line in the figure), that interference with the robot 10 can occur Become.

そこで、この軌道調整機能53では、干渉時刻tとロボット10がWP2に達する時刻tw2とが相違している場合、これら各時刻が、完全に若しくはほぼ一致するまで、次のように調整が行われる。 Therefore, in the trajectory adjustment function 53, if the time t w2 of the interference time t i and the robot 10 reaches WP2 are different, to each of these time coincides completely or approximately, is adjusted as follows Done.

前段階で特定された仮軌道TRに沿ってロボット10が移動するとして、前述した干渉時刻算出機能47により、新たな干渉時刻tが求められる。そして、仮軌道生成機能52での前述の手順により、新たな干渉時刻tに基づき、図11(D)に示されるように、新たな仮軌道TRが求められ、前記定常速度でのロボット10の移動により、新たな仮軌道TR上のWP2に到達する時刻tw2が求められる。以上の処理を繰り返し行い、時刻tw2が、新たな干渉時刻tに完全に若しくはほぼ一致したときに、その仮軌道が、正式な定速軌道として特定される。 Assuming that the robot 10 moves along the temporary trajectory TR t specified in the previous stage, a new interference time t i is obtained by the above-described interference time calculation function 47. Then, based on the new interference time t i , a new temporary trajectory TR t is obtained based on the new interference time t i by the above-described procedure in the temporary trajectory generation function 52, and the robot at the steady speed is obtained. the movement of 10, the time t w2 to reach WP2 on new tentative trajectory TR t is determined. Repeats the above processing, the time t w2 is completely or when substantially matches the new interference time t i, the tentative track is identified as an official constant velocity trajectory.

なお、図11での説明においては、ロボット10が人間Hの前方を右側から横切る右避けの定速軌道を生成する例を図示しているが、定速軌道生成機能48では、同様の手順により、ロボット10が人間Hの後方を左側から横切る左避けの定速軌道の生成も行われる。従って、この定速軌道生成機能48では、右避け、左避けの2種類の定速軌道がそれぞれ1種類ずつ生成される。   In the description with reference to FIG. 11, an example is shown in which the robot 10 generates a constant-speed trajectory avoiding the right side that crosses the front of the human H from the right side. However, the constant-speed trajectory generation function 48 performs the same procedure. Also, a constant speed trajectory of the left avoidance where the robot 10 crosses behind the human H from the left side is also performed. Therefore, in the constant speed trajectory generation function 48, two types of constant speed trajectories, that is, right avoidance and left avoidance, are generated one by one.

次に、前記加速度軌道生成機能49について説明する。   Next, the acceleration trajectory generation function 49 will be described.

この加減速軌道生成機能49では、前記所定の定常速度で移動するロボット10について、一部区間で加速や減速をすることにより、ロボット10と人間Hとの干渉を回避する加減速軌道が生成される。この加減速軌道としては、先ず、ロボット10を一時的に加速若しくは減速しながら、人間Hを右側若しくは左側から避けるように移動させる右避け及び左避けの横回避変速軌道がそれぞれ複数パターン生成される。   In the acceleration / deceleration trajectory generation function 49, the acceleration / deceleration trajectory for avoiding interference between the robot 10 and the human H is generated by accelerating or decelerating the robot 10 moving at the predetermined steady speed in a partial section. You. As the acceleration / deceleration trajectory, first, a plurality of right avoidance and left avoidance shift trajectories for moving the human H so as to avoid the right or left while temporarily accelerating or decelerating the robot 10 are respectively generated in a plurality of patterns. .

最初に、図13(A)に示されるように、定速軌道生成機能48で特定された定速軌道中のWP2にロボット10が達する時刻tw2での人間Hの位置を基準位置PHとし、当該基準位置PHから、人間Hの移動方向に沿って所定の間隔で前後にシフトした人間Hの位置となるシフト位置PHが複数箇所設定される。なお、ここでの基準位置PHからのシフトは、予め設定された範囲内で行われる。そして、前述した仮軌道生成機能52での仮軌道の導出手順と同様の手順により、各シフト位置PHに達した人間Hにロボット10が干渉するとしたときの仮軌道がそれぞれ生成される。すなわち、仮軌道の導出において、上式(17)から、ロボット10のWP2の位置が求められ、当該各WP2の位置から、WP1及びWP3の位置がそれぞれ特定され、図13(B)に例示されるように、これら通過点を通る経路が定まる。なお、本実施形態において、各シフト位置PHの間隔は0.1m程度とされるが、特に限定されるものではなく、例えば、人間Hの体幹幅に相当する0.5m程度まで広げることもでき、このようにすると、軌道候補決定のための演算処理の負荷を軽減させることが可能となる。 First, as shown in FIG. 13 (A), a reference position PH B the position of the person H in the time t w2 of the WP2 in constant velocity trajectory identified at a constant speed trajectory generation function 48 the robot 10 reaches , from the reference position PH B, human H position and becomes the shift position PH s human H shifted back and forth at predetermined intervals along the moving direction of the plurality of positions set. The shift from the reference position PH B here is performed within a predetermined range. Then, the same procedure as derivation procedure of the temporary track in the temporary trajectory generation function 52 described above, the tentative trajectory of the robot 10 is to interfere with the human H reaching the respective shift position PH s are generated, respectively. That is, in deriving the temporary trajectory, the position of WP2 of the robot 10 is obtained from the above equation (17), and the positions of WP1 and WP3 are respectively specified from the positions of the respective WP2, and are exemplified in FIG. In this way, a route passing through these passing points is determined. In the present embodiment, although the interval of the shift position PH s is about 0.1 m, is not particularly limited, for example, be extended up to about 0.5m, which corresponds to the trunk width of a human H By doing so, it is possible to reduce the load of calculation processing for determining a trajectory candidate.

次に、各経路について、次の条件により、ロボット10の速度を部分的に変化させる横回避変速軌道が求められる。ロボット10が人間Hの近傍位置を移動して人間Hとすれ違いを行う際には、ロボット10が定常速度で移動することが望ましい。このことから、特に限定されるものではないが、本実施形態では、WP1以降は、予め設定された前記定常速度でロボット10を移動させ、現在位置SPからWP1までは、ロボット10の速度を変更可能にする。具体的には、各経路について、人間Hの速度ベクトルから、人間Hが前記シフト位置PHに達する干渉時刻tが求められ、干渉時刻tが、当該シフト位置PHを通過する経路上のWP2にロボット10が達する時刻となるように、現在位置SPからWP1までのロボット10の速度が求められる。つまり、各経路におけるWP1からWP2までの区間の直線距離と、当該区間におけるロボット10の速度とが、共に予め設定された一定値となるため、WP1からWP2までの通過時間が各軌道で一定となる。そこで、当該通過時間が、ロボット10の現在位置SPにおける時刻からWP2に達する前記干渉時刻tまでの時間から減算され、当該減算された時間と、対応する経路におけるWP1の位置ベクトルとから、ロボット10の現在位置SPからWP1までの速度が算出され、各シフト位置PHに対応する横回避変速軌道が特定されることになる。 Next, for each path, a lateral avoidance shift trajectory that partially changes the speed of the robot 10 is obtained under the following conditions. When the robot 10 moves near the human H and passes the human H, it is desirable that the robot 10 move at a steady speed. From this, although not particularly limited, in the present embodiment, the robot 10 is moved at the preset steady speed after WP1, and the speed of the robot 10 is changed from the current position SP to WP1. to enable. Specifically, for each path, the velocity vector of the person H, the interference time t i which human H reaches the shift position PH s is determined, the interference time t i is the path through the shift position PH s The speed of the robot 10 from the current position SP to WP1 is determined so that the time when the robot 10 reaches WP2 is reached. In other words, since the linear distance in the section from WP1 to WP2 in each path and the speed of the robot 10 in the section both become constant values set in advance, the transit time from WP1 to WP2 is constant in each trajectory. Become. Therefore, the passing time is subtracted from the time from the time at the current position SP of the robot 10 to the interference time t i reaching WP2, and from the subtracted time and the position vector of WP1 in the corresponding path, 10 is the rate from the current position SP to the WP1 is calculated in, so that the lateral avoidance shifting trajectory corresponding to each shift position PH s are identified.

これら横回避変速軌道のうち、図13(B)中実線で表される定速軌道に対し、現時点における人間Hの位置に近づく軌道(同図中破線)は、ロボット10の現在位置SPからWP1まで、前記定常速度に対して加速する軌道となっている。逆に、定速軌道に対し、現在の人間Hの位置から離れる軌道(同図中一点鎖線)は、ロボット10の現在位置SPからWP1まで、前記定常速度に対して減速する軌道となっている。   Of these lateral avoidance shift trajectories, the trajectory approaching the position of the human H at the present time (broken line in FIG. 13B) differs from the constant velocity trajectory represented by the solid line in FIG. Up to the above-mentioned steady speed. Conversely, with respect to the constant speed trajectory, the trajectory away from the current position of the human H (the dashed line in the figure) is a trajectory that decelerates from the current position SP of the robot 10 to the WP1 with respect to the steady speed. .

以上により、横回避変速軌道が、前記右避け及び前記左避けそれぞれ複数パターン生成される。   As described above, a plurality of lateral avoidance shift trajectories are generated for each of the right avoidance and the left avoidance.

更に、加減速軌道生成機能49では、ロボット10の加減速軌道として、当初計画されたロボット10の現在位置SPから目的地GPまでの直線経路のままで、所定区間のみロボット10を加速若しくは減速させることにより、次のようにして、人間Hとの干渉を回避する直進変速軌道が生成される。すなわち、前記直線経路を人間Hが横切る際に、ロボット10と人間Hの各パーソナルスペースが重ならない所定距離分離れてロボット10が位置するように、ロボット10の進行方向の前後両側にWP2が設定される。そして、前記直線経路上のWP2の手前側に、横回避変速軌道の生成時と同様の条件で、WP1が設定されてロボット10の現在位置SPからWP1までの速度が求められ、直進変速軌道が特定される。この直進変速軌道は、ロボット10の現在位置SPからWP1までの変速区間を前記定常速度よりも速い速度で加速移動する軌道と、当該変速区間を前記定常速度よりも遅い速度で減速移動する軌道とがあり、これら軌道がそれぞれ1種類ずつ生成される。加速の直進変速軌道では、前記変速区間の加速により、前記直線経路を人間Hが横切る前に、その地点をロボット10が先に通過するように、人間Hよりも先にロボット10が進む干渉回避行動がなされる。一方、減速の直進変速軌道では、前記変速区間の減速により、前記直線経路を人間Hが横切った後に、その地点をロボット10が後で通過するように、ロボット10が人間Hを先に通す干渉回避行動がなされる。   Further, the acceleration / deceleration trajectory generation function 49 accelerates or decelerates the robot 10 only in a predetermined section while maintaining a straight path from the initially planned current position SP of the robot 10 to the destination GP as the acceleration / deceleration trajectory of the robot 10. As a result, a straight-line speed change trajectory that avoids interference with the human H is generated as follows. That is, WP2 is set on both front and rear sides in the traveling direction of the robot 10 so that when the human H crosses the linear path, the robot 10 and the personal space of the human H are separated by a predetermined distance so as not to overlap each other. Is done. Then, WP1 is set on the near side of WP2 on the straight path under the same conditions as when the lateral avoidance shift trajectory is generated, and the speed from the current position SP of the robot 10 to WP1 is obtained. Specified. The straight-line speed change trajectory includes a trajectory that accelerates the speed change section from the current position SP of the robot 10 to the WP1 at a speed higher than the steady speed, and a trajectory that moves the speed change section at a speed lower than the steady speed. These trajectories are generated one by one. In an acceleration straight-line speed change trajectory, the acceleration of the speed change section prevents the robot 10 from traveling ahead of the human H so that the robot 10 passes the point before the human H crosses the straight path. Action is taken. On the other hand, in the deceleration straight-line speed change trajectory, after the human H crosses the straight path due to the deceleration of the speed change section, the robot 10 passes the human H first so that the robot 10 passes the point later. Avoidance action is taken.

以上のように、定速軌道生成機能48では、右避け、左避けそれぞれ1種類ずつ定速軌道が生成される。また、加減速軌道生成機能49では、加速度軌道として、右避け、左避けそれぞれで加速、減速を行う複数パターンの横回避変速軌道と、加速、減速それぞれ1種類ずつの直進変速軌道とが生成される。   As described above, the constant velocity trajectory generation function 48 generates one type of constant velocity trajectory for each of right avoidance and left avoidance. In addition, the acceleration / deceleration trajectory generation function 49 generates, as acceleration trajectories, a plurality of patterns of lateral avoidance shift trajectories for performing acceleration and deceleration at right avoidance and left avoidance, respectively, and one type of straight-forward shift trajectory for acceleration and deceleration. You.

前記軌道候補特定機能50では、定速軌道生成機能48や加減速軌道生成機能49で生成された軌道から、所定の軌道を除外し、残った軌道が軌道候補とされる。   In the trajectory candidate specifying function 50, a predetermined trajectory is excluded from the trajectories generated by the constant velocity trajectory generation function 48 and the acceleration / deceleration trajectory generation function 49, and the remaining trajectories are set as trajectory candidates.

ここで除外される軌道としては、ロボット10が物理的に実行不可能となる軌道が挙げられる。例えば、壁等の固定障害物の存在により、ロボット10が経路上を物理的に移動できない軌道や、加減速軌道生成機能49で生成される加減速軌道の中で特定された速度が、ロボット10の仕様上、予め設定された範囲外の速度になり、事実上実行不可能となる軌道等が挙げられる。   The trajectory excluded here includes a trajectory that makes the robot 10 physically unexecutable. For example, a trajectory on which the robot 10 cannot physically move on the route due to the presence of a fixed obstacle such as a wall, or a velocity specified in the acceleration / deceleration trajectory generated by the acceleration / deceleration trajectory generation function 49 is the robot 10 According to the specification, there is a trajectory or the like that becomes a speed out of a preset range and becomes practically infeasible.

この軌道候補特定機能50によれば、後述する最適軌道抽出部45での演算前に、現実的に実行不可能となる軌道が候補から除外されることで、最適軌道抽出部45での演算処理負荷を極力軽減することができる。   According to the trajectory candidate specifying function 50, the trajectory that cannot be actually executed is excluded from the candidates before the calculation in the optimum trajectory extraction unit 45 described later, so that the calculation processing in the optimal trajectory extraction unit 45 is performed. The load can be reduced as much as possible.

以上の構成の軌道候補探索部44での処理手順を図14のフローチャートを用いながら説明する。   The processing procedure in the trajectory candidate search unit 44 having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、干渉時刻算出機能47で、相互に移動するロボット10と人間Hとが将来干渉する干渉時刻tが求められる(ステップS201)。 First, the interference time calculation function 47, mutually moving the robot 10 and the human H and the future interfering interference time t i is calculated (step S201).

その後、定速軌道生成機能48における仮軌道生成機能52において、求めた干渉時刻tから、予め設定された定常速度でロボット10が進行する仮軌道が生成される(ステップS202)。更に、定速軌道生成機能48に含まれる軌道調整機能53において、先に求めた仮軌道におけるWP2にロボット10が達する時刻tw2と、先に特定された干渉時刻tとが一致しているか否かが判定される(ステップS203)。そして、これら時刻が一致していない場合は、一致するまで前記ステップS201及びS202の処理が繰り返し行われる。その結果、WP2にロボット10が達する時刻tw2と、先に特定された干渉時刻tとが一致したときに、その仮軌道が、定速軌道として決定される(ステップS204)。 Thereafter, the tentative trajectory generation function 52 in the constant speed trajectory generation function 48, from the interference time t i found, tentative trajectory robot 10 proceeds is generated at a preset constant speed (step S202). Further, if the trajectory adjustment function 53 included in the constant speed trajectory generation function 48, the time t w2 of the robot 10 in WP2 in the temporary track the previously obtained reaches, the interference time t i which are specified above are consistent It is determined whether or not it is (step S203). If the times do not match, the processes of steps S201 and S202 are repeated until the times match. As a result, the time t w2 of the robot 10 reaches WP2, when the interference time t i specified above are matched, the temporary track is determined as a constant speed trajectory (step S204).

次に、加減速軌道生成機能49において、前記定常速度でのロボット10の進行途中の一部区間で加速や減速を行う加減速軌道が生成される(ステップS205)。ここでは、定速軌道での干渉時刻tを中心にして、干渉時刻を任意の間隔で変化させ、各干渉時刻における人間Hの位置をその進行方向に沿ってシフトさせることにより、加減速を利用した横回避変速軌道が生成される。更に、ここでは、ロボット10の現在位置から目的地までの直線経路上の一部区間で加速、減速する直進変速軌道も生成される。 Next, in the acceleration / deceleration trajectory generation function 49, an acceleration / deceleration trajectory for accelerating or decelerating in a part of the progress of the robot 10 at the steady speed is generated (step S205). Here, around the interference time t i at a constant speed trajectory, the interference time is changed at arbitrary intervals, the position of the person H in each interference time by shifting along the direction of travel, acceleration or deceleration The used lateral avoidance shift trajectory is generated. Further, here, a straight-line speed change trajectory that accelerates and decelerates in a partial section on a linear path from the current position of the robot 10 to the destination is also generated.

最後に、軌道候補特定機能50において、定速軌道生成機能48及び加減速軌道生成機能49で生成された各軌道の中から、所定の要件に合致しない軌道を除外し、定速軌道や加減速軌道からなる複数の軌道候補が決定される(ステップS206)。   Finally, in the trajectory candidate specifying function 50, the trajectories that do not meet the predetermined requirements are excluded from the trajectories generated by the constant velocity trajectory generation function 48 and the acceleration / deceleration trajectory generation function 49, and the constant velocity trajectory and acceleration / deceleration are removed. A plurality of trajectory candidates including the trajectory are determined (Step S206).

次に、前記最適軌道抽出部45について、以下に説明する。   Next, the optimal trajectory extraction unit 45 will be described below.

この最適軌道抽出部45では、軌道候補探索部44で探索された複数の軌道候補それぞれについて、干渉回避のための運動エネルギーに対応する干渉回避エネルギーEを軌道コストとして算出し、当該軌道コストの最も少ない軌道候補が実行軌道として抽出される。 The optimum trajectory extraction unit 45 calculates, as the trajectory cost, the interference avoidance energy Er corresponding to the kinetic energy for avoiding the interference, for each of the plurality of trajectory candidates searched for by the trajectory candidate search unit 44. The least trajectory candidate is extracted as the execution trajectory.

すなわち、干渉回避エネルギーEは、各軌道候補について、時系列で第1,2,・・・・,n−1,n,n+1,・・・・の各地点に区分し、当該軌道中の各地点において、後述する第1及び第2のエネルギー要素EとEを合計し、当該合計値を現在位置から目的地まで積分することにより算出される。つまり、干渉回避エネルギーEは、軌道中の各地点におけるロボットの運動エネルギーの変化状態を総合して求めた値となる。 That is, the interference avoidance energy Er is divided into the first, second,..., N−1, n, n + 1,. in each point, is calculated by summing the first and second energy element E G and E D described below, it integrates the sum from the current position to the destination. That is, the interference avoidance energy Er is a value obtained by comprehensively changing the kinetic energy of the robot at each point in the trajectory.

具体的には、第1及び第2のエネルギー要素EとEをパラメータとした次式(18)のコスト式により、干渉回避エネルギーEが求められる。

Figure 2020046759
Specifically, the cost equation of the following equation in which the first and second energy element E G and E D as a parameter (18), the interference avoidance energy E r is determined.
Figure 2020046759

ここでは、図15に示されるように、ロボット10の現在位置SPと目的地GPを結ぶ直線経路の方向を目標進行方向(G方向)とし、当該直線経路に直交する法線方向を進行法線方向(D方向)とし、軌道中の各地点において、その際のロボット10の速度ベクトルをG方向とD方向に分解し、これら方向の速度ベクトルが用いられる。そこで、上式(18)でのVGNは、軌道中のn地点におけるG方向の速度ベクトルを表し、同VG0は、現在位置でのロボット10におけるG方向の速度ベクトルを表す。また、同VDNは、前記n地におけるD方向の速度ベクトルを表し、同VDn−1は、前記n地点の一つ前の地点n−1におけるD方向の速度ベクトルを表す。更に、A,Bは、予め所定値に設定される各エネルギー要素の重み付け定数であるが、例えば、それぞれの値を1にする等、相互に同数としても良い。 Here, as shown in FIG. 15, the direction of a straight line connecting the current position SP of the robot 10 and the destination GP is defined as a target traveling direction (G direction), and the normal direction perpendicular to the straight line is defined as the traveling normal. A direction (D direction) is used. At each point in the trajectory, the velocity vector of the robot 10 at that time is decomposed into the G direction and the D direction, and the velocity vectors in these directions are used. Therefore, V GN in the above equation (18) represents a velocity vector in the G direction at the n point in the trajectory, and V G0 represents a velocity vector in the G direction of the robot 10 at the current position. V DN represents a velocity vector in the D direction at the n place, and V Dn-1 represents a velocity vector in the D direction at a point n-1 immediately before the n point. Further, A and B are weighting constants of the respective energy elements which are set to predetermined values in advance, but may be the same as each other, for example, setting each value to 1.

上式(18)において、第1のエネルギー要素Eは、ロボット10が一定の速度で進行し続けることが最も軌道コストの低い行動となることを踏まえ、現在位置SPでのロボット10のG方向の初期速度に対し、ロボット10の同方向の加速減速動作による速度変化に対応する要素となっている。 In the above equation (18), the first energy element E G is given that the robot 10 continues to proceed at a constant speed is the most track less costly behavior, G direction of the robot 10 at the current position SP This is an element corresponding to the speed change due to the acceleration / deceleration operation of the robot 10 in the same direction with respect to the initial speed.

第2のエネルギー要素Eは、ロボット10が干渉回避を行う際に回避幅を大きくする程、移動効率が悪くなることを踏まえ、直前の地点からのD方向の速度変化に対応する要素となっている。 Second energy element E D is a component of the robot 10 as an avoidance width is increased when performing interference avoidance, given that transfer efficiency is deteriorated, corresponding to the D direction of the velocity changes from a point just before ing.

以上の最適軌道抽出部45によれば、回避行動前の定常状態からより一定の速度状態で目的地GPに向い、且つ、目的地GPに対して横方向に大きく逸れないような最良の実行軌道を各軌道候補の中から定量的に抽出することができる。   According to the optimal trajectory extraction unit 45 described above, the best execution trajectory that moves from the steady state before the avoidance action to the destination GP at a more constant speed state and does not significantly deviate laterally from the destination GP. Can be quantitatively extracted from each trajectory candidate.

なお、軌道候補探索部44の軌道候補特定機能50において、次のように、軌道候補の絞り込みを更に行うことにより、最適軌道抽出部45でのコスト計算時における演算処理の負荷を更に軽減することができる。   The trajectory candidate specifying function 50 of the trajectory candidate search unit 44 further narrows the trajectory candidates as described below, thereby further reducing the load of the arithmetic processing at the time of the cost calculation in the optimal trajectory extraction unit 45. Can be.

ここでの絞り込みとしては、次のような軌道が、最適軌道抽出部45での演算対象となる軌道候補から除外される。例えば、図16(A)の破線で示されるように、ロボット10が、移動する人間Hの前方を減速しながら回避するような軌道は、回避幅が大きくなることから、軌道コストが増大することが明らかであり、軌道候補から除外される。また、同図中の一点鎖線で示されるように、ロボット10が、移動する人間Hの後方を加速しながら回避するような軌道も、同様に回避幅が大きくなるため、軌道候補から除外される。   As the narrowing down, the following trajectories are excluded from the trajectory candidates to be calculated by the optimum trajectory extraction unit 45. For example, as shown by a broken line in FIG. 16A, a trajectory in which the robot 10 avoids the moving human H while decelerating in front of the moving human H has a large avoidance width, and the trajectory cost increases. Is obvious and is excluded from the trajectory candidates. Also, as shown by a dashed line in the figure, a trajectory that the robot 10 avoids while moving behind the moving human H while also avoiding it is also excluded from the trajectory candidates because the avoidance width also becomes large. .

また、図16(B)、(C)に例示されるように、ロボット10が人間Hに対して吸い付くように移動する軌道は、軌道コストが増大してしまうため、軌道候補から除外される。すなわち、WP1〜WP3の位置が、ロボット10の現在位置SP及び目的地GPを結んだ目標進行方向の直線TL(各図中一点鎖線参照)を境に、人間Hに対するロボット10の回避方向Dと逆側となる領域に存在する軌道は、軌道候補から除外される。つまり、図16(B)の軌道は、人間Hをその左側から回避する一方で、WP1〜WP3の位置が、前記直線TLよりも右側の領域に位置する軌道であり、軌道候補から除外される。また、同図(C)の軌道は、人間Hをその右側から回避する一方で、WP1〜WP3の位置が前記直線TLよりも左側の領域に位置する軌道であり、軌道候補から除外される。   Also, as exemplified in FIGS. 16B and 16C, a trajectory in which the robot 10 moves so as to stick to the human H is excluded from trajectory candidates because the trajectory cost increases. . In other words, the positions of WP1 to WP3 are different from the avoidance direction D of the robot 10 with respect to the human H at the boundary of the target traveling direction straight line TL connecting the current position SP of the robot 10 and the destination GP (see dashed lines in each drawing). The trajectory existing in the opposite area is excluded from the trajectory candidates. In other words, the trajectory in FIG. 16B is a trajectory in which the position of WP1 to WP3 is located in a region on the right side of the straight line TL while avoiding the human H from the left side, and is excluded from the trajectory candidates. . The trajectory in FIG. 3C is a trajectory in which the position of WP1 to WP3 is located in a region on the left side of the straight line TL while avoiding the human H from the right side, and is excluded from trajectory candidates.

1−C 実行軌道特定部38での反復的行動探索システムについて   1-C Repetitive action search system in execution trajectory identification unit 38

なお、実行軌道特定部38には、ロボット10が将来的に複数の人間Hに干渉する可能性がある場合に、前述の手順を反復して軌道生成する反復的行動探索システムを設けることもできる。この反復的行動探索システムでは、前記軌道候補探索部44での前述した軌道生成手順により、ロボット10に対する最先の干渉が予測される人間(以下、「最短干渉予定者」と称する)に対する回避軌道が探索された後に、次に干渉が予測される他の人間についての回避軌道が探索される。そして、当該軌道探索が、現在位置でのロボット10により将来的な干渉が予測される全ての人間について干渉時刻順に反復して行われ、これら全ての人間を回避し得る軌道候補が求められる。   Note that the execution trajectory specifying unit 38 may be provided with an iterative action search system that repeats the above-described procedure to generate a trajectory when the robot 10 may interfere with a plurality of humans H in the future. . In this iterative action search system, the avoidance trajectory for a person (hereinafter, referred to as “shortest interference candidate”) whose earliest interference with the robot 10 is predicted by the above-described trajectory generation procedure in the trajectory candidate search unit 44. Is searched, then an avoidance trajectory for another person whose interference is predicted is searched. Then, the trajectory search is repeatedly performed for all the persons whose future interference is predicted by the robot 10 at the current position in the order of interference time, and a trajectory candidate that can avoid all these persons is obtained.

具体的に、先ず、検出装置12(図1参照)により、現在位置のロボット10の周囲の状況が検出され、前記干渉度判定手段21(同図参照)で、将来的に干渉が予測される複数の人間が特定される。その中から、ロボット10との相対距離が最も短く、最速でロボット10との干渉が予測される最短干渉予定者が特定される。   Specifically, first, the situation around the robot 10 at the current position is detected by the detection device 12 (see FIG. 1), and interference is predicted in the future by the interference degree determination means 21 (see FIG. 1). Multiple humans are identified. From these, the shortest-interesting candidate whose relative distance to the robot 10 is the shortest and whose shortest possible interference with the robot 10 is predicted is specified.

その後、軌道候補探索部44において、図17に示される手順で軌道候補が生成される。   Thereafter, the trajectory candidate search unit 44 generates trajectory candidates in the procedure shown in FIG.

すなわち、最初に、同図(A)に示されるように、最短干渉予定者Hについて、ロボット10の現在位置SPから、前述と同様の手順により、前記通過点が決定され、当該通過点のうち前記後側近傍地点となるWP3(H)までの各種軌道(定速軌道及び加速度軌道)Knが生成される。なお、図17の各図においては、図面の錯綜を回避するため、全ての軌道候補の表示を省略している。 That is, first, as shown in Fig. (A), the shortest interference prospective H 1, from the current position SP of the robot 10, by a procedure similar to that described above, the pass point is determined, of the passing point Of these, various trajectories (constant velocity trajectory and acceleration trajectory) Kn to WP3 (H 1 ), which is the rear neighborhood point, are generated. In addition, in each drawing of FIG. 17, the display of all the trajectory candidates is omitted in order to avoid complicated drawings.

次に、前記WP3(H)までの各種軌道において、ロボット10がWP3(H)に到達したと仮定し、それ以降、そのWP3(H)をロボット10の初期位置として、同様に、目的地GPまでの干渉判定が行われる。その結果、干渉可能性のある他の人間Hが検出されると、同図(B)に示されるように、WP3(H)を初期位置としたときに、次の時刻で干渉が予測される最短干渉予定者Hの特定がなされる。その上で、同図(C)に示されるように、先のWP3(H)を初期位置として、同様に、最短干渉予定者Hを回避し得る軌道としてWP3(H)までの各種軌道Knが生成される。 Then, in various trajectory until the WP3 (H 1), assuming that the robot 10 has reached the WP3 (H 1), thereafter, the WP3 the (H 1) as the initial position of the robot 10, similarly, An interference determination up to the destination GP is performed. As a result, the other human H 2 with a possibility of interference is detected, as shown in FIG. (B), when the WP3 the (H 1) and the initial position, the interference prediction at the next time specific minimum interference prospective H 2 is made to be. Then, as shown in FIG. 3 (C), various points from WP3 (H 1 ) to the WP3 (H 1 ) are set as initial positions, and similarly, trajectories up to WP3 (H 2 ) are trajectories which can avoid the shortest interfering person H 2. A trajectory Kn is generated.

ここで、同図(C)に示されるように、先の手順で奥の人間Hに対する回避軌道を計画すると、ロボット10がWP3(H)に到達した時に奥の人間HもWP3(H1)の近傍に到達しており、同図(D)に示されるように干渉回避が不能になる場合等がある。そこで、このような事態を避けるために、同図(E)の一点鎖線部分で例示されるような軌道補正が行われる。この軌道補正は、1人目の人間Hと、その後の時刻で干渉が予測される次の2人目の人間Hについて、回避する方向が同一の場合(同図中それぞれ右避けとなる軌道部分)に行われる。すなわち、ここでは、1人目の人間Hを回避するための軌道の通過点のうち前記前側近傍地点となるWP1(H)から、2人目の人間Hを回避するための軌道における前側近傍地点となるWP1(H)に直線移動する部分KAを含む一部補正軌道が生成される。 Here, as shown in FIG. (C), when planning the avoidance path for the back of a human H 2 in the previous step, even the back of a human H 2 when the robot 10 reaches the WP3 (H 1) WP3 ( H1), and interference avoidance may not be possible as shown in FIG. Therefore, in order to avoid such a situation, the trajectory correction is performed as exemplified by the one-dot chain line in FIG. This orbit correction is the first person of the human H 1, the following 2nd human H 2 that interference in subsequent time is predicted, the track portion direction avoided as the case of the same (respectively in the figure right away ). In other words, in this case, from the said front near the point of the passing point of the track to avoid the first user of the human H 1 WP1 (H 1), the front vicinity of the track to avoid 2nd human H 2 some correction trajectory including the portion KA n to linear movement is generated a point WP1 (H 2).

以降、目的地GPまでに干渉する可能性のある人間Hが更に存在する場合、同様の処理が繰り返し行われ、最後の人間HでのWP3(H)と目的地GPを結ぶことで、ロボット10の現在位置SPから目的地GPまでの経路が決まり、当該経路に係る軌道候補が生成される。このようにして生成された複数パターンの軌道候補の中から、前記最適軌道抽出部45により、軌道コストの最も低い軌道候補が選択され、最終的な実行軌道とされる。 Later, when a person H n with up can interfere with the destination GP is additionally present, it is repeated the same processing, by connecting the destination GP and WP3 (H n) at the end of human H n A route from the current position SP of the robot 10 to the destination GP is determined, and a trajectory candidate related to the route is generated. The trajectory candidate with the lowest trajectory cost is selected from the plurality of trajectory candidates generated in this manner by the optimal trajectory extraction unit 45, and is set as the final execution trajectory.

このような反復的行動探索システムによれば、現在のロボット10が将来的に干渉し得る複数の人間を回避する際に、チャタリングやスタックの発生しないスムーズな軌道計画を行うことができる。   According to such an iterative action search system, when the current robot 10 avoids a plurality of persons who may interfere in the future, a smooth trajectory plan without chattering or stacking can be performed.

なお、以上の反復的行動探索システムでの処理において、相互に近接する複数の人間をクラスタ化し、当該クラスタを1人の人間としてまとめて回避するように、前述の手順で軌道候補を生成することもできる。このようにすることで、軌道探索時における演算処理の負荷を低減することができる。   In the above-described processing in the iterative action search system, a plurality of people who are close to each other are clustered, and a trajectory candidate is generated by the above-described procedure so that the cluster is collectively avoided as one person. Can also. By doing so, it is possible to reduce the load of the arithmetic processing at the time of the trajectory search.

つまり、ここでは、所定時刻で干渉が予測される最短干渉予定者と、検出装置12で検出された他の人間との相対距離が所定範囲内、すなわち、当該相対距離が所定の閾値以下に存在するこれら複数の人間をクラスタとして推定し、当該クラスタを1人の人間としてまとめて回避する軌道が生成される。ここでの閾値としては、近接する人間同士の間をロボット10が干渉せずに通過可能となる空間幅(例えば、その最低値)が適用される。   In other words, here, the relative distance between the shortest-interesting person whose interference is predicted at a predetermined time and another person detected by the detection device 12 is within a predetermined range, that is, the relative distance is less than or equal to a predetermined threshold. A plurality of humans are estimated as clusters, and a trajectory for avoiding the clusters collectively as one human is generated. As the threshold here, a space width (for example, a minimum value thereof) that allows the robot 10 to pass between nearby humans without interference is applied.

2.狭小スペース用行動決定部の構成及び処理内容
以下、前記狭小スペース用行動決定部35の構成及び処理内容について、主に図1及び図6を用いながら説明する。
2. Configuration and Processing Content of Narrow Space Action Determining Unit Hereinafter, the configuration and processing content of the narrow space action determining unit 35 will be described mainly with reference to FIGS. 1 and 6.

前記狭小スペース用行動決定部35では、現状においてロボット10が人間の横を通過できない状態であると予測され、後述するように、種々に条件に応じ、各種の働きかけ行動を含むロボット10の行動が選択される。   In the narrow space action determining unit 35, it is predicted that the robot 10 cannot pass the side of the human at present, and as described later, the action of the robot 10 including various working actions according to various conditions is described below. Selected.

ここでの働きかけ行動としては、人間との干渉を回避するためにロボット10の移動方向の変更による人間への進路示唆の行動と、人間に対して回避を促す音声をスピーカー16から発生する声掛けの行動と、アーム15を人間に接触させる行動とがあり、これら働きかけ行動の何れか、若しくは任意の組み合わせが選択される。   Here, the action action includes a behavior suggesting a course to a human by changing the moving direction of the robot 10 in order to avoid interference with the human, and a voice prompting the human to avoid the voice from the speaker 16. And an action of bringing the arm 15 into contact with a human, and any of these action actions or an arbitrary combination is selected.

また、ここでの働きかけ行動としては、前記干渉度判定手段21で干渉度有りと判定された場合に、認識度推定手段22で推定された認知度に応じ、先ず干渉を回避するための働きかけ行動を行う最初の働きかけ行動と、当該最初の働きかけ行動後の人間の行動から、後述する達成度推定手段24で推定された働きかけ行動の達成度に基づき、必要に応じて行われる再度の働きかけ行動とに大別される。以上の働きかけ行動の詳細については後述する。   In addition, as the approaching action here, when the interference degree determining means 21 determines that there is an interference degree, the approaching action for avoiding interference is first performed in accordance with the degree of recognition estimated by the degree of recognition estimating means 22. And the second approach action performed as needed based on the achievement degree of the approach action estimated by the achievement degree estimating means 24 described later from the human action after the first approach action. Are roughly divided into The details of the above action will be described later.

この狭小スペース用行動決定部35は、人間へのアーム15の接触可能性の有無を判定するアーム接触判定部55と、当該接触可能性が「無」の場合の働きかけ行動を決定する遠方対応部56と、前記接触可能性が「有」の場合の働きかけ行動を決定する近接対応部57とからなる。   The narrow space action determination unit 35 includes an arm contact determination unit 55 that determines whether the arm 15 can come into contact with a human, and a distant corresponding unit that determines a working action when the contact possibility is “absent”. 56, and a proximity correspondence unit 57 for determining a working action when the possibility of contact is “Yes”.

前記アーム接触判定部55では、アーム15の動作範囲内に人間が存在しているか否かにより、人間へのアーム15の接触可能性の有無が判定される。この接触可能性の有無は、検出装置12での検出結果によるロボット10と人間の相対位置情報と、予め設定されたアーム15の動作範囲とに基づいて判定される。   The arm contact determination unit 55 determines whether or not there is a possibility of the arm 15 contacting a human depending on whether or not a human exists within the operation range of the arm 15. The possibility of the contact is determined based on the relative position information of the robot 10 and the human based on the detection result of the detection device 12 and the operation range of the arm 15 set in advance.

前記遠方対応部56では、次の3種の働きかけ行動により構成される遠方働きかけグループの中から、認知度に応じた働きかけ行動が決定される。   In the distant correspondence section 56, a working action according to the recognition level is determined from a distant working group composed of the following three kinds of working actions.

この遠方働きかけグループの中で、認知度「大」の場合には、次のように、ロボット10の移動方向の変更による人間への進路示唆を行う働きかけ行動が選択される。具体的に、図18に示されるように、このままではロボット10が通り抜けるための通り抜けスペースSの幅が十分に確保されないため、通り抜けスペースSの中央地点Pに向かってロボット10を移動させる。これにより、ロボット10が通過する通り抜けスペースSを確保できるように、人間Hに対して視覚的な進路示唆がなされる。   In the case of the recognition degree “large” in the distant approach group, an approach action that suggests a course to a human by changing the moving direction of the robot 10 is selected as follows. Specifically, as shown in FIG. 18, the width of the pass-through space S for the robot 10 to pass through is not sufficiently secured in this state, so that the robot 10 is moved toward the center point P of the pass-through space S. Thus, a visual suggestion to the person H is made so that the passing space S through which the robot 10 passes can be secured.

また、前記遠方働きかけグループの中で、認知度「小」の場合には、認知度「大」の場合と同様の進路示唆を行う働きかけ行動と、前述した介入度の弱い声掛け「小」の働きかけ行動とが選択される。   In addition, in the distant approach group, when the degree of recognition is “small”, the approaching action that suggests the same course as in the case of the degree of recognition “large” and the approaching action with a low degree of intervention described above “small” The action is selected.

更に、前記遠方働きかけグループの中で、認知度「無」の場合には、認知度「大」の場合と同様の進路示唆を行う働きかけ行動と、前述した介入度の強い声掛け「大」の働きかけ行動とが選択される。   Further, among the distant working groups, in the case of the recognition degree “none”, the working action that suggests the same course as in the case of the recognition degree “large” and the calling action “large” with the strong intervention degree described above. The action is selected.

前記近接対応部57では、次の手順で各種の働きかけ行動がなされる。先ず、事前に、人間Hに対して聴覚面からロボット10の接近を知らせるために、所定の音声をスピーカー16から発する声掛けの働きかけ行動が選択される。   In the proximity correspondence section 57, various types of action are performed in the following procedure. First, in advance, in order to notify the human H of the approach of the robot 10 from an auditory surface, a calling action of a voice call that emits a predetermined voice from the speaker 16 is selected.

その上で、次の3種の働きかけ行動により構成される近接働きかけグループの中から、認知度に応じた働きかけ行動を含む行動が決定される。   Then, an action including an approaching action according to the recognition level is determined from a proximity approaching group composed of the following three types of approaching actions.

この近接働きかけグループの中で、認知度「大」の場合には、次のように、ロボット10の移動方向が変更される。この場合には、事前に声掛けも行われていることから、人間Hはロボット10を十分に認知していると考えられ、人間Hの方では、ロボット10の通り抜けスペースSの幅を確保するための移動が不可能な事態であると推定される。従って、この場合には、例えば、図18中の一点鎖線矢印に示されるように、ロボット10が人間Hに対して後退しながら全く別の方向にロボット10を進行させるように、ロボット10の移動方向を変更する方向変換行動が選択される。なお、この際、ロボット10は、目的地への新たな移動経路が探索される。   When the recognition degree is “high” in the proximity approach group, the moving direction of the robot 10 is changed as follows. In this case, it is considered that the human H has sufficiently recognized the robot 10 because the voice is also given in advance, and the human H secures the width of the passing space S of the robot 10. It is presumed that it is impossible to move for a long time. Accordingly, in this case, for example, as shown by a dashed-dotted arrow in FIG. 18, the robot 10 moves so that the robot 10 moves in a completely different direction while moving backward with respect to the human H. The direction changing action for changing the direction is selected. At this time, the robot 10 searches for a new moving route to the destination.

また、前記近接働きかけグループの中で、認知度「小」の場合には、ロボット10のアーム15を人間Hに接触させることで、前記通り抜けスペースSを確保するように人間Hの移動を促す接触「小」の働きかけ行動が選択される。   Further, in the case where the degree of recognition is "small" in the proximity approach group, the arm 15 of the robot 10 is brought into contact with the human H, so that the human H is moved to secure the passing space S. The "small" work action is selected.

更に、前記近接働きかけグループの中で、認知度「無」の場合には、認知度「小」の場合よりも介入度の強い接触「大」の働きかけ行動が選択される。   Further, in the proximity approach group, when the degree of recognition is “none”, the approach action of “large” contact having a higher intervention degree than the case of the degree of recognition “small” is selected.

これら接触による働きかけ行動としては、例えば、人間Hの肩や背中をアーム15で押す動作があり、接触「小」の働きかけでは、人間Hに軽く接触し、接触「大」の働きかけでは、人間Hに繰り返し何度も接触し、或いは、人間Hとの接近時に不意な衝突を受け止めるように接触する等の動作を例示できる。   For example, the contact action by pushing the shoulder or the back of the human H with the arm 15 may be performed by the contact. When the contact is “small”, the person H is lightly touched. , Or an operation such as contact to receive an unexpected collision when approaching the human H.

(達成度推定手段)
前記達成度推定手段24では、検出装置12の検出結果から、ロボット10の働きかけ行動による人間の行動状態を検証することにより、人間への働きかけの意図伝達の達成度が推定される。
(Achievement estimation means)
The achievement degree estimating unit 24 estimates the achievement degree of the intention transmission of the approach to the human by verifying the behavior state of the human due to the approach action of the robot 10 from the detection result of the detection device 12.

具体的に、達成度推定手段24では、既になされた働きかけ行動によるロボット10の動作が、将来的なロボット10と人間との干渉回避の意図として、人間に伝達されたか否かが推定される。すなわち、ここでは、ロボット10の働きかけ動作後の人間の移動情報が、検出装置12の検出結果に基づいて取得され、当該移動情報から達成度が特定される。   Specifically, the achievement degree estimating means 24 estimates whether or not the movement of the robot 10 due to the already performed approaching action is transmitted to a human as an intention to avoid interference between the robot 10 and the human in the future. That is, here, the movement information of the human after the action of the robot 10 is acquired based on the detection result of the detection device 12, and the achievement degree is specified from the movement information.

この達成度推定手段24は、前記広大スペース用行動決定部34で計画されたロボット10の行動による達成度を決定する第1の達成度決定部59と、前記狭小スペース用行動決定部35で計画されたロボット10の行動による達成度を決定する第2の達成度決定部60とからなる。   The achievement level estimating means 24 includes a first achievement level determination section 59 for determining the achievement level based on the behavior of the robot 10 planned by the large / large space activity determination section 34, and a plan by the small space action determination section 35. And a second achievement degree determination unit 60 that determines the degree of achievement by the action of the robot 10 performed.

前記第1の達成度決定部59では、将来的に人間がロボット10に最接近する時刻においての相互の体幹中心間の直線距離である相対距離が演算により求められ、当該相対距離に基づいて、次のように、達成度が「有」、「無」、「極有」の3種類で特定される。ここで、第1の評価である達成度「有」は、前記意図が人間に効果的に伝達されたと推定される場合であり、第2の評価である達成度「無」は、前記意図が人間にあまり伝達されなかったと推定される場合であり、第3の評価である達成度「極有」は、前記意図が達成度「有」よりも更に強力に人間に伝達されたと推定される場合である。   In the first achievement degree determination unit 59, a relative distance that is a linear distance between the centers of the two trunks at the time when a human is closest to the robot 10 in the future is calculated, and based on the relative distance, As described below, the degree of achievement is specified by three types of “presence”, “absence”, and “extreme”. Here, the first degree of achievement “presence” is a case where the intention is presumed to have been effectively transmitted to humans, and the second degree of achievement “absence” is that the intention is not satisfied. A case where it is presumed that it has not been transmitted to humans much, and the achievement "extremely significant" which is the third evaluation is a case where it is presumed that the intention is transmitted to humans more strongly than the achievement "existence" It is.

すなわち、ここでは、最接近時における前記相対距離が、ロボット10と人間の各パーソナルスペースの各半径を加算したパーソナルスペースの和よりも小さくなる場合には、将来の干渉可能性の状態が解消されていないとして、達成度「無」とされ、ロボット10の動作計画を再構築する必要性が有ると判断される。一方、前記相対距離が、前記パーソナルスペースの和を超える所定値以上の場合は、想定よりも人間が大きく避けていると推定され、達成度「極有」とされる。ここで、前記所定値は、予め設定されており、前記パーソナルスペースの和の1.5倍を例示できる。更に、前記相対距離が、前記パーソナルスペースの和以上で、前記所定値未満となる場合には、想定通りに人間が避けていると推定され、達成度「有」として、ロボット10の動作計画を再構成する必要性が無いと判断される。   That is, if the relative distance at the time of the closest approach becomes smaller than the sum of the personal spaces obtained by adding the respective radii of the personal space of the robot 10 and the human, the state of the possibility of future interference is eliminated. If not, the degree of achievement is determined to be “absent”, and it is determined that it is necessary to reconstruct the operation plan of the robot 10. On the other hand, when the relative distance is equal to or more than a predetermined value exceeding the sum of the personal spaces, it is estimated that a person is largely avoiding than expected, and the achievement level is determined to be “exclusive”. Here, the predetermined value is set in advance, and may be, for example, 1.5 times the sum of the personal spaces. Further, when the relative distance is equal to or greater than the sum of the personal spaces and is less than the predetermined value, it is estimated that a human is avoiding as expected, and the achievement plan is set to “Yes” and the operation plan of the robot 10 is determined. It is determined that there is no need to reconfigure.

前記第2の達成度決定部60では、ロボット10の通り抜けスペースSの有無に基づいて、次のように、達成度が「有」、「無」の2種類で判定される。ここでの達成度「有」、「無」についても、第1の達成度決定部59での達成度「有」、「無」の概念と同様である。   In the second achievement degree determination unit 60, based on the presence or absence of the passing space S of the robot 10, the achievement degree is determined as two types of “present” and “absent” as follows. The achievement levels “presence” and “absence” here are the same as the concept of the achievement levels “presence” and “absence” in the first achievement level determination unit 59.

すなわち、ここでは、検出装置12で取得された働きかけ行動後の人間の移動情報から、前記通り抜けスペース判定部31での処理により、ロボット10の通り抜けスペースSの有無が判定される。そして、ロボット10の通り抜けスペースSが確保された場合には、達成度「有」とされ、更なる働きか行動の必要性が無いと判断される。一方、ロボット10の通り抜けスペースSが依然確保されていない場合には、達成度「無」とされ、別の行動の必要性が有ると判断される。   That is, here, the presence or absence of the passing space S is determined by the processing of the passing space determination unit 31 based on the movement information of the person after the acting action acquired by the detection device 12. Then, when the passing space S of the robot 10 is secured, the achievement level is determined to be “Yes”, and it is determined that there is no need for further work or action. On the other hand, if the passing space S of the robot 10 has not been secured yet, the achievement level is determined to be “absent”, and it is determined that another action is necessary.

(計画調整手段)
前記計画調整手段25は、前記第1の達成度決定部59で決定された達成度に応じてロボット10の行動を決定する第1の調整部62と、前記第2の達成度決定部60で決定された達成度に応じてロボット10の行動を決定する第2の調整部63とからなる。
(Plan adjustment means)
The plan adjustment unit 25 includes a first adjustment unit 62 that determines an action of the robot 10 according to the achievement degree determined by the first achievement degree determination unit 59, and a second achievement degree determination unit 60. A second adjustment unit 63 that determines the behavior of the robot 10 according to the determined degree of achievement.

前記第1の調整部62では、次のようにして、達成度特定後におけるロボット10の行動が決定される。   In the first adjustment unit 62, the behavior of the robot 10 after the achievement level is specified is determined as follows.

すなわち、達成度「無」の場合は、ロボット10の行動計画を再構築する必要性が有るとされることから、再度、前述と同様に、行動計画手段23において、認知度に基づいて、通り抜けスペースの有無に応じた各種の行動計画がなされる。   In other words, in the case of the achievement degree “none”, it is considered that the action plan of the robot 10 needs to be reconstructed. Various action plans are made according to the availability of space.

また、達成度「極有」の場合には、想定よりも人間が大きく避けていると推定されることから、軌道コストを考慮して目的地に向ってより真っ直ぐとなる新たな軌道が生成される。   In addition, in the case of the achievement level “extraordinary”, it is presumed that humans are largely avoiding than expected, so a new trajectory that is more straight toward the destination is generated considering the trajectory cost. You.

更に、達成度「有」の場合には、想定通りに人間が避けていると推定されることから、既に決定された行動計画を変更せずに、先に特定した実行軌道での移動がそのまま継続される。   Furthermore, in the case of the achievement degree “Yes”, since it is presumed that humans are avoiding as expected, the movement on the previously specified execution trajectory remains unchanged without changing the already determined action plan. To be continued.

前記第2の調整部63では、次のようにして、達成度特定後におけるロボット10の行動が決定される。   In the second adjustment unit 63, the behavior of the robot 10 after the achievement level is specified is determined as follows.

ここで、達成度「無」の場合には、先になされた働きかけグループに応じて、次の働きかけ行動が選択される。   Here, when the achievement level is “none”, the next approaching action is selected according to the approaching group performed earlier.

前段階で遠方働きかけグループでの働きかけ行動がなされたときには、アーム接触判定部55で人間へのアーム15の接触可能性の有無が判断され、以降、前述した狭小スペース用行動決定部35での働きかけ行動がなされる。   When the approaching action is performed in the distant approaching group in the previous stage, the presence or absence of the possibility of the arm 15 contacting the human is determined by the arm contact determining unit 55, and thereafter, the approaching by the narrow space action determining unit 35 described above. Action is taken.

また、前段階で近接働きかけグループでの働きかけ行動がなされたときには、このままでは、ロボット10が通り抜けるための通り抜けスペースをどうしても確保できないと判断され、全く別の方向にロボット10を移動させる軌道が生成され、当該軌道に沿った方向変換移動がなされる。なお、前段階の近接働きかけグループの中で、方向転換移動が既になされている場合は、当該移動がそのまま継続される。   Further, when the approaching action is performed in the proximity approaching group in the previous stage, it is determined that the passing space for the robot 10 to pass through cannot be secured in this state, and a trajectory for moving the robot 10 in a completely different direction is generated. Then, the direction change movement along the trajectory is performed. If the direction change movement has already been performed in the proximity approach group in the previous stage, the movement is continued as it is.

一方、達成度「有」の場合には、ロボット10の通り抜けスペースが確保されることになったため、既に決定された軌道での移動がそのまま継続される。   On the other hand, when the degree of achievement is “Yes”, a space for passing through the robot 10 is secured, and the movement on the already determined trajectory is continued as it is.

(干渉回避の行動計画手順)
前記制御装置13によるロボット10の行動計画手順について、主として、図1、図6及び図19のフローチャートを用いながら、以下に説明する。
(Action planning procedure for avoiding interference)
The action planning procedure of the robot 10 by the control device 13 will be described below mainly using the flowcharts of FIGS. 1, 6, and 19.

先ず、ロボット10が所定の出発地から移動を開始した後、干渉度判定手段21により、ロボット10とその周囲を移動する人間との間での将来的な干渉可能性の有無、すなわち、干渉度が判定される(ステップS301)。そして、行動計画手段23により、干渉度の有無に応じたロボット10の行動計画がなされる。   First, after the robot 10 starts moving from a predetermined departure point, the degree of interference determination means 21 determines whether there is a possibility of future interference between the robot 10 and a person moving around the robot 10, that is, the degree of interference. Is determined (step S301). Then, an action plan of the robot 10 is made by the action planning means 23 according to the presence or absence of the degree of interference.

ここで、干渉度「無」の場合には、無干渉時計画部28で、人間との干渉回避を考慮することなく、壁等の固定移動物を避けながら、予め設定された目的地までロボット10を最短距離で移動させる経路計画がなされ、当該計画に対応する実行軌道が生成される(ステップS302)。そして、目的地に達するまで前記干渉度の判定以降の処理が一定時間毎に行われる(ステップS303)。   Here, when the interference degree is “none”, the non-interference planning unit 28 moves the robot to a preset destination while avoiding a fixed moving object such as a wall without considering avoiding interference with humans. A path plan is made to move 10 by the shortest distance, and an execution trajectory corresponding to the plan is generated (step S302). Then, the processing after the determination of the degree of interference is performed at regular intervals until the vehicle reaches the destination (step S303).

一方、干渉度「有」の場合には、干渉時計画部29で、各種状況に応じ、ロボット10と人間の将来的な干渉を回避するための行動計画がなされる。   On the other hand, when the degree of interference is “presence”, the action plan for avoiding future interference between the robot 10 and the human is made by the interference time planning unit 29 according to various situations.

干渉回避の行動計画を行うに際し、先ず、認識度推定手段22により、人間におけるロボット10に対する認知の程度を表す認知度「大」、「小」、「無」の何れかの判定が行われる(ステップS304)。   When performing an action plan for avoiding interference, first, the recognition level estimating unit 22 determines one of the recognition levels “large”, “small”, and “absence” indicating the degree of recognition of the robot 10 by a human ( Step S304).

その後、通り抜けスペース判定部31において、ロボット10が人間の横を通り抜ける際の通り抜けスペースの有無が判定される(ステップS305)。そして、当該通り抜けスペースの有無に応じて異なる行動計画がなされる。   Thereafter, the passing space determination unit 31 determines whether there is a passing space when the robot 10 passes by a human (Step S305). Then, a different action plan is made according to the presence or absence of the passing space.

A.「通り抜けスペース有」と判定されたケース   A. Cases determined to have "through space"

このケースでは、広大スペース用行動決定部34にて次の各種処理が行われる。   In this case, the following various processes are performed by the behavior determining unit 34 for the vast space.

先ず、行動内容特定部37にて譲合度が求められる(ステップS306)。   First, the degree of consolidation is determined by the action content specifying unit 37 (step S306).

次に、軌道候補探索部44により、人間との干渉を回避するための軌道候補が、先に求めた譲合度に応じて複数パターン生成される(ステップS307)。   Next, the trajectory candidate search unit 44 generates a plurality of patterns of trajectory candidates for avoiding interference with humans in accordance with the previously obtained degree of consolidation (step S307).

そして、最適軌道抽出部45により、軌道候補探索部44で生成された複数パターンの軌道候補の中から、軌道コストの最も低い効率的な移動が可能となる軌道が実行軌道として決定される(ステップS308)。   Then, the optimal trajectory extracting unit 45 determines a trajectory that enables efficient movement with the lowest trajectory cost from the plurality of trajectory candidates generated by the trajectory candidate searching unit 44 (step). S308).

その後、実行軌道を生成するための動作時間や、実行軌道でのロボット10の移動開始から人間が行動するまでの応答時間等を考慮し、予め設定された一定の待機時間が設けられ、待機時間内が経過するまで次の処理が行われない(ステップS309)。   After that, in consideration of the operation time for generating the execution trajectory, the response time from the start of movement of the robot 10 on the execution trajectory to the action of a human, and the like, a predetermined predetermined standby time is provided. The next processing is not performed until the time elapses (step S309).

前記待機時間が経過した後、達成度推定手段24で達成度が推定される(ステップS310)。その結果に応じて、計画調整手段25により、行動内容の調整の要否が決定される。すなわち、達成度「無」の場合は、前述したステップS304に戻って認知度の判定がなされ、ステップS305以降の処理が再度なされる。   After the elapse of the standby time, the achievement level is estimated by the achievement level estimating unit 24 (step S310). According to the result, the necessity of the adjustment of the action content is determined by the plan adjustment means 25. That is, if the achievement level is “absent”, the process returns to step S304 to determine the recognition level, and the processing after step S305 is performed again.

また、達成度「極有」の場合には、目的地に向ってより真っ直ぐとなるように、実行軌道の修正が行われる(ステップS311)。   If the degree of achievement is “extreme”, the execution trajectory is corrected so as to be straighter toward the destination (step S311).

更に、達成度「有」の場合には、既に決定された実行軌道がそのままの状態とされ、目的地に達するまで前記干渉度の判定以降の処理が一定時間毎に行われる(ステップS303)。   Further, when the degree of achievement is "Yes", the already determined execution trajectory is left as it is, and the processing after the determination of the degree of interference is performed at regular intervals until the destination is reached (step S303).

B.「通り抜けスペース無」と判定されたケース   B. Case judged as "No passing space"

このケースでは、狭小スペース用行動決定部35にて次の各種処理が行われる。
先ず、アーム接触判定部55により、現時点において、アーム15を人間に接触させる接触可能性の有無が判定される(ステップS312)。
In this case, the following various processes are performed in the narrow space action determination unit 35.
First, the arm contact determination unit 55 determines whether or not there is a possibility of contacting the arm 15 with a human at the present time (step S312).

B−1.接触可能性「無」の場合   B-1. When contact possibility is "No"

アーム15に対して接触不能となる接触可能性「無」の場合には、認知度に応じて、前記遠方働きかけグループの中から働きかけ行動が選択される(ステップS313)。   When the possibility of contact with the arm 15 becomes impossible, the contact action is selected from the distant approach group in accordance with the degree of recognition (step S313).

すなわち、前記遠方働きかけグループの中で、認知度「大」の場合には、ロボット10の移動方向を変更させる軌道が生成され、ロボット10が通過する通り抜けスペースを確保できるように、人間に対して視覚的な進路示唆を行う働きかけ行動が選択される。   In other words, in the case of the recognition degree “large” in the distant working group, a trajectory for changing the moving direction of the robot 10 is generated, and the trajectory for the human being is set so that the passing space through which the robot 10 passes can be secured. A work action that visually suggests a course is selected.

また、前記遠方働きかけグループの中で、認知度「小」の場合には、認知度「大」の場合と同様の進路示唆を行う働きかけ行動が選択されるとともに、介入度の弱い声掛け「小」の働きかけ行動が選択される。   In addition, in the distant approach group, if the degree of recognition is "small", a stimulating action that suggests a course similar to that in the case of the degree of awareness "large" is selected, and a voice call "small" with a low intervention level is selected. Is selected.

更に、前記遠方働きかけグループの中で、認知度「無」の場合には、認知度「大」の場合と同様の進路示唆を行う働きかけ行動が選択されるとともに、介入度の強い声掛け「大」の働きかけ行動が選択される。   Further, in the remote approach group, when the recognition level is “none”, the approach action that suggests the same course as in the case of the recognition level “high” is selected, and the voice call “strong” Is selected.

その後、達成度推定手段24で達成度が判定される(ステップS314)。ここでは、検出装置12で取得された働きかけ行動後の人間の位置情報から、前述のステップS305と同様の処理により、ロボット10の通り抜けスペースの有無が判定される。そこで、ロボット10の通り抜けスペースが確保された場合には、達成度「有」とされ、更なる干渉回避行動の必要性が無いと判断される。一方、ロボット10の通り抜けスペースが依然確保されていない場合には、達成度「無」とされ、更なる干渉回避行動の必要性が有ると判断される。   Thereafter, the achievement level is determined by the achievement level estimation means 24 (step S314). Here, the presence / absence of a passing space of the robot 10 is determined from the position information of the person after the action action acquired by the detection device 12 by the same processing as in the above-described step S305. Therefore, when a clearance space is secured for the robot 10, the achievement level is determined to be “Yes”, and it is determined that there is no need for further interference avoidance action. On the other hand, when the passing space of the robot 10 has not been secured yet, the achievement level is determined to be “absent”, and it is determined that there is a need for further interference avoidance action.

そして、計画調整手段25により次の対応がなされる。すなわち、達成度「有」の場合には、既に決定された実行軌道がそのままの状態とされ、目的地に達するまで前記干渉度の判定以降の処理が一定時間毎に行われる(ステップS303)。一方、達成度「無」の場合には、前述のステップS312に戻り、それ以降の処理が繰り返し行われる。   Then, the following measures are taken by the plan adjustment means 25. That is, when the degree of achievement is "Yes", the already determined execution trajectory is left as it is, and the processing after the determination of the degree of interference is performed at regular intervals until the destination is reached (step S303). On the other hand, if the achievement level is “absent”, the process returns to step S312, and the subsequent processes are repeatedly performed.

B−2.接触可能性「有」の場合   B-2. When the possibility of contact is "Yes"

ステップS312で、アーム15に対して接触可能となる接触可能性「有」と判定された場合には、先ず、人間に対して聴覚面からロボット10の接近を知らせるために、所定の音声をスピーカー16から発する声掛けの働きかけ行動が行われる(ステップS315)。その上で、認知度に応じて、前記近接働きかけグループの中から各種行動が選択される(ステップS316)。   If it is determined in step S312 that the robot 15 can come into contact with the arm 15, it is determined that the robot 15 is in contact with the arm 15. In order to notify the human from the auditory surface of the approach of the robot 10, a predetermined sound is output from the speaker. The action of the voice call issued from step 16 is performed (step S315). Then, various actions are selected from the proximity approach group according to the degree of recognition (step S316).

前記近接働きかけグループの中で、認知度「大」の場合には、ロボット10が人間に対して後退しながら全く別の方向にロボット10を方向転換させる行動が選択され、ロボット10の移動方向を変更しながら目的地を目指す新たな軌道が生成される。   In the case of the recognition degree “large” in the proximity approach group, an action of turning the robot 10 in a completely different direction while the robot 10 retreats from the human is selected, and the movement direction of the robot 10 is changed. A new trajectory aiming at the destination while changing is generated.

また、前記近接働きかけグループの中で、認知度「小」の場合には、ロボット10のアーム15を人間に接触させることで、前記通り抜けスペースを確保するように人間の移動を促す接触「小」の働きかけ行動が選択される。   In addition, in the case of the recognition degree “small” in the proximity approach group, the contact “small” that prompts the movement of the human so as to secure the passing space by bringing the arm 15 of the robot 10 into contact with the human. Is selected.

更に、前記近接働きかけグループの中で、認知度「無」の場合、認知度「小」の場合よりも介入度の強い接触「大」の働きかけ行動が選択される。   Further, in the proximity approach group, when the degree of recognition is "none", the approaching action of the contact "large" having a higher degree of intervention than in the case of the degree of recognition "small" is selected.

その後、達成度推定手段24で達成度が判定される(ステップS317)。ここでは、検出装置12で取得された人間の位置情報から、前述のステップS305と同様の処理により、ロボット10の通り抜けスペースの有無が判定される。そこで、ロボット10の通り抜けスペースが確保された場合には、達成度「有」とされ、更なる働きかけ行動の必要性が無いと判断される。一方、ロボット10の通り抜けスペースが依然確保されていない場合には、達成度「無」とされ、更なる働きかけ行動の必要性が有ると判断される。   Thereafter, the achievement level is determined by the achievement level estimation means 24 (step S317). Here, the presence or absence of a passing space of the robot 10 is determined from the human position information acquired by the detection device 12 by the same processing as in step S305 described above. Therefore, when the passing space of the robot 10 is secured, the achievement level is determined to be “Yes”, and it is determined that there is no need for further action. On the other hand, if the passing space of the robot 10 has not been secured yet, the achievement level is determined to be “absent”, and it is determined that there is a need for further action behavior.

そして、計画調整手段25により次の対応がなされる。すなわち、達成度「有」の場合には、既に決定された実行軌道がそのままの状態とされ、目的地に達するまで前記干渉度の判定以降の処理が一定時間毎に行われる(ステップS303)。一方、達成度「無」の場合には、このままでは、ロボット10が通り抜けるための通り抜けスペースをどうしても確保できないと判断され、全く別の方向にロボット10を移動させる方向変換軌道が生成される(ステップS318)。その後、干渉度判定手段21での干渉度の判定に戻り(ステップS301)、前述と同様の手順を経ながらロボット10の行動計画がなされる。   Then, the following measures are taken by the plan adjustment means 25. That is, when the degree of achievement is "Yes", the already determined execution trajectory is left as it is, and the processing after the determination of the degree of interference is performed at regular intervals until the destination is reached (step S303). On the other hand, if the degree of achievement is “absent”, it is determined that a space for the robot 10 to pass through cannot be inevitably secured as it is, and a direction change trajectory for moving the robot 10 in a completely different direction is generated (step). S318). Thereafter, the process returns to the determination of the degree of interference by the degree of interference determination means 21 (step S301), and the action plan of the robot 10 is made through the same procedure as described above.

以上、本実施形態によれば、あたかも人間同士のすれ違い時のような人間の振る舞いに近いロボット10の動作が可能となり、ロボット10の移動に際して、その周囲の人間に過剰な不快感を与えることなく、しかも、ロボット10を目的地に向って効率良く移動させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the operation of the robot 10 that is close to the behavior of a human as if the humans pass each other can be performed, and when the robot 10 moves, the surrounding humans are not excessively discomforted. In addition, the robot 10 can be efficiently moved toward the destination.

なお、制御装置13では、前述した声掛けの働きかけ行動において、ロボット10の周囲の環境における音圧等の音情報をマイク(図示省略)で収集し、当該音情報に応じ、周囲の環境に配慮した音の大きさや種類等の音声をスピーカー16から発する音制御を行っても良い。   Note that the control device 13 collects sound information such as sound pressure in the environment around the robot 10 with a microphone (not shown) in the above-described call-out action, and considers the surrounding environment according to the sound information. Sound control may be performed so that the sound such as the loudness and type of the sound is emitted from the speaker 16.

また、制御装置13では、アーム15が人間に接触する働きかけ行動において、人間の周囲が密集している等の場合にソフトな接触を行う等、ロボット10の周辺の環境情報を取得するセンサの検出結果に応じて、人間への接触の程度を可変にする動作制御を行っても良い。   Further, the control device 13 detects a sensor that acquires environmental information around the robot 10, such as making a soft contact when the surroundings of a person are dense or the like, in the action of the arm 15 contacting a person. Depending on the result, operation control for varying the degree of contact with humans may be performed.

その他、前述した働きかけの種類は、例示的なものであって、ロボット10の動作による他の働きかけ行動を種々設定することもできる。   In addition, the type of the above-described approach is an example, and various other approach actions by the operation of the robot 10 can be set.

また、前記実施形態では、「干渉度」が2段階、「認知度」が3段階、「達成度」が2段階にそれぞれ設定されているが、本発明はこれに限らず、それぞれ更に多段階で評価し、段階毎に更に細かい働きかけを設定することも可能である。   In the above embodiment, the “interference level” is set to two levels, the “recognition level” is set to three levels, and the “achievement level” is set to two levels. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to set a more detailed action for each stage.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、前記第1実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
(第2実施形態)
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description will be omitted or simplified.
(2nd Embodiment)

第2実施形態に係るロボット100は、移動障害物である人間のパーソナルスペースの内側領域の通過も想定し、人間に与える不快感の緩和を考慮しつつ、ロボット100と人間の不意の衝突をも回避可能な軌道計画を行えるようにしたところに特徴を有する。   The robot 100 according to the second embodiment also considers the passage of an obstacle inside a person's personal space, which is a moving obstacle, and considers the alleviation of discomfort given to a person, and can prevent an unexpected collision between the robot 100 and a person. The feature is that it can perform avoidable trajectory planning.

すなわち、本実施形態のロボット100は、図20に示されるように、第1の実施形態の干渉時計画部29と構成の異なる干渉時計画部103を備えており、その他の構成は、前記第1実施形態と実質的に同一となっている。   That is, as shown in FIG. 20, the robot 100 according to the present embodiment includes an interference time planning unit 103 having a different configuration from the interference time planning unit 29 of the first embodiment. It is substantially the same as the first embodiment.

この干渉時計画部103では、前記干渉度判定手段21で将来的な干渉度が「有」と判定されたときに、当該干渉が予測される人間を避けるためのロボット100の行動が計画される。   When the interference degree determination unit 21 determines that the future interference degree is “present”, the interference time planning unit 103 plans an action of the robot 100 to avoid a person whose interference is predicted. .

この干渉時計画部103は、図20に示されるように、現在位置でのロボット100が人間のパーソナルスペース内に存在するか否かを判定する接近状態判定部105と、ロボット100と人間が将来的に体幹接触する可能性の有無を判定する接触可能性判定部106と、ロボット100の人間への働きかけ行動に要する働きかけ準備時間の有無を判定する準備時間判定部107と、緊急時の衝突回避対応を行うロボット100の行動である緊急回避行動を選択する緊急回避行動選択部108と、緊急でない時の衝突回避対応を行うロボット100の行動である通常回避行動を選択する通常回避行動選択部109とを備えている。   As shown in FIG. 20, the interference time planning unit 103 includes an approach state determination unit 105 that determines whether the robot 100 at the current position is present in the personal space of the human, and a robot 100 and the human who Contact possibility judging unit 106 for judging the possibility of physical trunk contact, preparation time judging unit 107 for judging whether there is a work preparation time required for the robot 100 to work on humans, and an emergency collision An emergency avoidance action selection unit 108 that selects an emergency avoidance action that is an action of the robot 100 that performs an avoidance response, and a normal avoidance action selection unit that selects the normal avoidance action that is an action of the robot 100 that performs a collision avoidance response when it is not an emergency 109.

(接近状態判定部の構成)
前記接近状態判定部105では、検出装置12での検出結果により、現時点において、第1実施形態と同様にして人間のパーソナルスペースの範囲が特定され、当該範囲内にロボット100のパーソナルスペースの少なくとも一部が侵入しているか否かが判定される。すなわち、現時点でロボット100のパーソナルスペースが、人間のパーソナルスペースの範囲内に位置する場合には、接近状態とされ、そうでない場合には、非接近状態とされる。
(Structure of approach state determination unit)
At the present time, the approach state determination unit 105 specifies the range of the personal space of the human in the same manner as in the first embodiment based on the detection result of the detection device 12, and at least one of the personal spaces of the robot 100 is included in the range. It is determined whether the part has entered. That is, when the personal space of the robot 100 is located within the range of the human personal space at the present time, the robot 100 is set in the approaching state, and otherwise, is set in the non-approaching state.

(接触可能性判定部の構成)
前記接触可能性判定部106では、検出装置12での検出結果に基づき、第1実施形態と同様にロボット100が人間に最接近した際の相対距離が求められ、当該相対距離の閾値を基準に、ロボット100の体幹部分が人間に接触する体幹接触の可能性の有無が判定される。すなわち、ここでは、前記相対距離が、予め特定されたロボット100及び人間の各体幹幅の合計よりも短い場合に、前記体幹接触の可能性が「有」とされ、そうでない場合に、前記体幹接触の可能性が「無」とされる。
(Configuration of contact possibility determination unit)
In the contact possibility determining unit 106, a relative distance when the robot 100 comes closest to the human is calculated based on the detection result of the detection device 12, as in the first embodiment, and based on the threshold of the relative distance. Then, it is determined whether there is a possibility that the trunk of the robot 100 comes into contact with the human body. That is, here, when the relative distance is shorter than the total of the trunk widths of the robot 100 and the human being specified in advance, the possibility of the trunk contact is determined to be “present”. The possibility of the trunk contact is regarded as “none”.

(準備時間判定部の構成)
前記準備時間判定部107では、次のようにして働きかけ準備時間の有無が判定される。ここでは、検出装置12での検出結果から、第1実施形態と同様に、現時点において、ロボット100と人間との相対距離とそれらの速度ベクトルが特定されることにより、それらが相互に干渉するまでにかかる時間が算出される。そして、当該時間が、働きかけ行動等に必要となる各種動作(アーム15や声掛けの動作等)のために予め設定された働きかけ準備時間と対比され、当該働きかけ準備時間よりも短い場合に準備時間「無」とされ、当該働きかけ準備時間よりも長い場合に準備時間「有」とされる。
(Configuration of preparation time determination unit)
The preparation time determination unit 107 determines whether there is a working preparation time as follows. Here, as in the first embodiment, the relative distance between the robot 100 and the human and their velocity vectors are specified at the present time from the detection result of the detection device 12 until they interfere with each other. Is calculated. Then, the time is compared with a work preparation time set in advance for various operations (such as the operation of the arm 15 and the voice) required for the work behavior, and when the work preparation time is shorter than the work preparation time, the preparation time is reduced. It is set to “absent”, and if it is longer than the working preparation time, the preparation time is set to “present”.

(緊急回避行動選択部の構成)
前記緊急回避行動選択部108では、現時点でロボット100のパーソナルスペースが人間のパーソナルスペース内に存在する接近状態の場合と、そうでない非接近状態であり、且つ、働きかけ行動のための準備時間「無」の場合とにおいて、後述する各種の緊急回避行動の中から所定の行動が選択される。
(Structure of emergency avoidance action selector)
The emergency avoidance action selection unit 108 determines whether the personal space of the robot 100 is in the approaching state where the robot 100 is present in the human personal space at the present time, in the non-approaching state where it is not, and the preparation time for the action action is “ ", A predetermined action is selected from various emergency avoidance actions described below.

この緊急回避行動選択部108は、人間に接触させずに、人間のパーソナルスペース内に侵入して目的地までロボット100を進行させる接近経路における軌道である接近軌道を生成する接近軌道生成機能111と、ロボット100をこれまでと逆方向に進行させる逆移動経路における軌道である逆方向軌道を生成する逆方向軌道生成機能112と、ロボット100を一旦停止させる一旦停止機能113とを有する。   The emergency avoidance action selecting unit 108 includes an approach trajectory generating function 111 that generates an approach trajectory that is a trajectory on an approach path that allows the robot 100 to enter a personal space and advance the robot 100 to a destination without contacting a human. A reverse trajectory generating function 112 for generating a reverse trajectory which is a trajectory in a reverse movement path for moving the robot 100 in the reverse direction, and a temporary stop function 113 for temporarily stopping the robot 100.

前記接近軌道生成機能111においては、接近状態判定部105、接触可能性判定部106、準備時間判定部107での判定結果に基づく次の各場合に、前記接近軌道が生成される。すなわち、第1の場合として、現時点でロボット100が人間のパーソナルスペース内に存在する接近状態のときに、それらの体幹接触の可能性が「無」であり、且つ、これまでロボット100から何らかの働きかけ行動をしている場合が挙げられる。また、第2の場合として、前記非接近状態のときに、働きかけ行動のための準備時間が「無」で、且つ、これまでロボット100から何らの働きかけ行動をしている場合が挙げられる。   In the approach trajectory generation function 111, the approach trajectory is generated in each of the following cases based on the determination results of the approach state determination unit 105, the contact possibility determination unit 106, and the preparation time determination unit 107. That is, as a first case, when the robot 100 is in an approaching state that exists in the human personal space at the present time, the possibility of their trunk contact is “none”, and the robot 100 has There is a case where they are acting. Further, as a second case, there is a case where, in the non-approaching state, the preparation time for the approaching action is “nothing” and the robot 100 has performed any approaching action so far.

この接近軌道生成機能111では、前記第1実施形態における定速軌道生成機能48(図6参照)と同様の演算処理により、ロボット100が定常速度で移動する接近軌道が生成される。具体的に、ここでは、前述の定速軌道生成機能48における上式(17)での譲合度Pを100%としている。また、上式(17)に代入される基準距離Lを、ロボット10と人間の各パーソナルスペースの半径の和であるRLR+RLHとしていたところ、RLR+RLHよりも短く、且つ、人間の体幹幅よりも長い所定距離としている。これにより、ロボット100が人間のパーソナルスペースに侵入しながら、人間に接触することなくロボット100と人間とのすれ違いが可能な接近軌道が生成される。図21に例示されるように、この接近軌道は、人間Hの左右両側でのすれ違いを可能とするように、2種類の接近経路PTの中から、移動距離の少ない方の軌道が選択される。また、固定障害物等の存在により、何れか一方の接近経路PTでロボット100の通過が不可能となる場合には、他方の接近経路PTにおける接近軌道が選択される。なお、何れの接近軌道でもロボット100の通過が不可能となる場合は、逆方向軌道生成機能112による逆方向軌道による移動か、一旦停止機能113での一旦停止の何れかの行動が選択される。 In the approach trajectory generation function 111, an approach trajectory in which the robot 100 moves at a steady speed is generated by the same calculation processing as the constant velocity trajectory generation function 48 (see FIG. 6) in the first embodiment. Specifically, here, it is set to 100% Yuzurugodo P R in the above formula (17) in the constant speed trajectory generation function 48 described above. Moreover, the reference distance L b which is substituted in the above equation (17), where you were with R LR + R LH is the radius of the sum of the personal space of the robot 10 and the human, shorter than R LR + R LH, and human The predetermined distance is longer than the trunk width. Accordingly, an approach trajectory is generated in which the robot 100 can pass between the robot 100 and the human without touching the human while the robot 100 enters the personal space of the human. As illustrated in Figure 21, this approach trajectory, to allow passing of the left and right sides of the human H, from among the two approaching path PT 1, the trajectory with the smaller travel distance is selected You. Moreover, the presence of such fixed obstacle, when the passing of the robot 100 becomes impossible in either of the approaching path PT 1, approach trajectory is selected in the other approach path PT 1. If the robot 100 cannot pass through any approach trajectory, either the movement by the reverse trajectory by the reverse trajectory generation function 112 or the temporary stop by the temporary stop function 113 is selected. .

前記逆方向軌道生成機能112では、接近状態判定部105、接触可能性判定部106、準備時間判定部107での判定結果に基づく次の各場合に、人間から遠ざかるようにロボットを逆方向に方向変換移動させる逆方向軌道が1種類生成される。すなわち、ここでの第1の場合として、現時点でロボット100が人間のパーソナルスペース内に存在する接近状態のときに、それらの体幹接触の可能性が「無」であり、且つ、これまでロボット100から働きかけ行動が何らされていない場合が挙げられる。また、第2の場合として、前記接近状態のときに、それらの体幹接触の可能性が「有」の場合が挙げられる。更に、第3の場合として、前記非接近状態のときに、働きかけ行動のための準備時間が「無」で、且つ、これまでロボット100から働きかけ行動が何らされていない場合が挙げられる。   In the reverse direction trajectory generation function 112, in each of the following cases based on the determination results of the approach state determination unit 105, the contact possibility determination unit 106, and the preparation time determination unit 107, the robot moves in the reverse direction so as to move away from a human. One type of reverse trajectory to be transformed is generated. That is, as a first case here, when the robot 100 is in an approaching state existing in the human personal space at the present time, the possibility of their trunk contact is “none”, and the robot 100 There is a case where no action is taken from 100. As a second case, there is a case where the possibility of the trunk contact is “present” in the approach state. Further, as a third case, there is a case where, in the non-approaching state, the preparation time for the approaching action is “nothing” and the robot 100 has not performed any approaching action so far.

前記一旦停止機能113では、逆方向軌道生成機能112で生成される逆方向軌道が、経路上の固定障害物の存在等により、ロボット100の移動が不可能となる場合や、時間的に人間への体幹接触の回避が不可能であるような場合に、ロボット100を一旦停止させる行動が選択される。なお、その後、ロボット100を移動させながら、無干渉時経過部28(図1参照)若しくは干渉時経過部103での各種処理が再び行われる。   In the temporary stop function 113, the reverse trajectory generated by the reverse trajectory generation function 112 may cause the robot 100 to be unable to move due to the presence of a fixed obstacle on the route or the like. If it is impossible to avoid the trunk contact of the robot 100, an action of temporarily stopping the robot 100 is selected. After that, while the robot 100 is moving, various processes in the non-interference time lapse unit 28 (see FIG. 1) or the interference time lapse unit 103 are performed again.

(通常回避行動選択部の構成)
前記通常回避行動選択部109では、現時点でロボット100のパーソナルスペースが人間のパーソナルスペースの外側に存在する非接近状態で、働きかけ行動のための準備時間「有」のときに、後述する各種の通常回避行動の中から所定の行動が選択される。この通常回避行動としては、ロボット100による働きかけ行動を伴いながら、接近軌道、迂回軌道、接触軌道の何れかの種類の軌道に沿ってロボット100を移動させる行動が挙げられる。
(Composition of the normal avoidance action selection section)
In the normal avoidance action selection unit 109, in a non-approaching state where the personal space of the robot 100 is present outside the personal space of the human at the present time, when the preparation time for the action action is “Yes”, various normal A predetermined action is selected from the avoidance actions. The normal avoidance action includes an action of moving the robot 100 along any one of an approach trajectory, a detour trajectory, and a contact trajectory while accommodating the robot 100.

ここで、図21に示されるように、前述したように、接近経路PTに基づく前記接近軌道は、ロボット100が人間のパーソナルスペースPS内に侵入することを意図し、ロボット100が人間Hに接触しない最低距離を隔てて人間Hの横をすれ違いながら、目的地GPまでロボット100を進行させる軌道である。この接近軌道でのロボット10の移動に際しては、人間Hとの不意の衝突時に備えてアーム15を構える動作を行うとともに、ロボット100の接近を人間Hに知らせる声掛けを行う働きかけ行動がなされる。 Here, as shown in FIG. 21, as described above, the approaching trajectory based approach path PT 1 is intended to robot 100 from entering the human personal space PS H, the robot 100 human H This is a trajectory that allows the robot 100 to travel to the destination GP while passing the human H at a minimum distance that does not make contact with the robot. When the robot 10 moves on this approaching trajectory, the robot 15 performs an operation of holding the arm 15 in preparation for an unexpected collision with the human H, and also performs a call-out action of informing the human H of the approach of the robot 100.

また、前記迂回軌道は、図21の迂回経路PTに基づく軌道である。すなわち、この迂回経路PTは、人間Hへの働きかけにより、ロボット100と人間Hの各パーソナルスペースPS,PSが重ならないように、ロボット100のパーソナルスペースPSが人間HのパーソナルスペースPSに侵入しないことを意図し、ロボット100が人間HのパーソナルスペースPSの外側を迂回する経路である。この迂回軌道での移動に際しては、前記第1実施形態で説明した譲合度Pを50%とする主張行動による働きかけ行動がなされる。 Further, the bypass track is a track based on the detour path PT 2 in FIG. That is, the bypass path PT 2, due outreach person H, the robot 100 and the personal space PS R of the human H, so as not to overlap with each other PS H, personal space PS of the personal space PS R is human H of the robot 100 intended to not enter the H, the path of the robot 100 to bypass the outer personal space PS H human H. The time of movement in the bypass track, encourage action is performed by assertion actions to 50% Yuzurugodo P R described in the first embodiment.

更に、前記接触軌道は、図21の接触経路PTに基づく軌道である。この接触経路PTは、アーム15を人間Hに接触させながらロボット100から離れる方向に人間Hを押すことにより人間Hを移動させ、移動後の人間Hの横をロボット100が通過しながら、目的地までロボット100を進行させる経路である。この接触軌道でのロボット100の移動に際しては、人間Hに対するロボット100の接近と接触予定等を人間Hに知らせる声掛けを行う働きかけ行動がなされるとともに、アーム15を使って人間Hに所定の押圧力を付加して人間Hの移動を促す動作がなされる。なお、ここでの接触軌道は、人間Hをロボット100と反対方向に所定量移動させることを意図しているが、図示しないセンサによって計測されるアーム15の反力が所定値以上になった場合は、人間Hが移動不能であると判断し、ロボット100の移動を一旦停止する等の行動を採ることもできる。 Further, the contact track is a track based on the contact path PT 3 of FIG. 21. The contact pathway PT 3 while contacting the arm 15 to a human H moves the human H by pressing the person H in a direction away from the robot 100, while next to human H after movement past the robot 100, the purpose This is a path for moving the robot 100 to the ground. When the robot 100 moves on this contact trajectory, the approaching action of notifying the human H of the approach of the robot 100 to the human H and the scheduled contact with the human H is performed. An operation of applying pressure to encourage the movement of the human H is performed. Note that the contact trajectory here is intended to move the human H in a direction opposite to the robot 100 by a predetermined amount, but when the reaction force of the arm 15 measured by a sensor (not shown) becomes equal to or more than a predetermined value. May determine that the human H is immovable, and may take an action such as temporarily stopping the movement of the robot 100.

具体的に、前記通常回避行動選択部109は、ロボット100と人間Hの相対位置関係から、前記迂回経路PTの設定可否を判定する迂回可否判定部115と、ロボット100が人間Hの横を通り抜ける通り抜け幅が有るか否かを判定する通り抜けスペース判定部116と、迂回軌道、接近軌道及び/又は接触軌道の中から、ロボット100を目的地に向って進行させる軌道候補を探索する軌道候補探索部117と、複数生成された軌道候補の中から最適となる軌道を選択し、実際にロボット10を移動させる実行軌道とする最適軌道抽出部118と、当該実行軌道の種別に対応した前述の働きかけ行動を特定する行動内容特定部119と、を備えている。 Specifically, the normal avoidance behavior selection unit 109, the relative positional relationship between the robot 100 and the human H, and the detour path detouring determination unit 115 determines setting propriety of PT 2, next to the robot 100 human H A passing space determination unit 116 that determines whether or not there is a passing width, and a trajectory candidate search for searching a trajectory candidate that causes the robot 100 to travel toward a destination from a detour trajectory, an approach trajectory, and / or a contact trajectory. Unit 117, an optimal trajectory extracting unit 118 that selects an optimal trajectory from a plurality of generated trajectory candidates and sets it as an execution trajectory for actually moving the robot 10, and the above-described action corresponding to the type of the execution trajectory And an action content specifying unit 119 for specifying an action.

前記迂回可否判定部115では、現在のロボット100と人間との相対位置関係から、迂回経路PTを物理的に計画できる相対距離があるか否かが判定される。つまり、先ず、前記第1実施形態における軌道候補探索部44と同様の演算処理により、各通過点(WP1〜WP3)が求められる。そして、固定障害物の存否に関わらず、当該各通過点に到達するために必要となるロボットの方向転換や速度調整が、予め特定されているロボット100の性能上、物理的に可能であるか否かが判定される。その結果、同可能の場合に迂回「可」され、同不可能の場合に迂回「不可」とされる。 In the detour determining section 115, from the relative positional relationship between the current robot 100 and human, whether there is a relative distance that can plan the detour path PT 2 physically is determined. That is, first, the respective passing points (WP1 to WP3) are obtained by the same calculation processing as in the trajectory candidate search unit 44 in the first embodiment. Then, irrespective of the presence or absence of the fixed obstacle, whether the direction change and speed adjustment of the robot required to reach each passing point are physically possible in terms of the performance of the robot 100 specified in advance. It is determined whether or not. As a result, the detour is "permitted" when the same is possible, and the detour is "impossible" when the same is not possible.

前記通り抜けスペース判定部116は、前記第1実施形態の通り抜けスペース判定部31と同様にして、ロボット100が人間の横を実際に通り抜けるための幅である通り抜け幅があるか否かが判定される。すなわち、ロボット100が人間に最接近する際に、人間の横のスペースが前記通り抜け幅以上の幅を有する場合には、通り抜けスペース「有」とされ、そうでない場合には、通り抜けスペース「無」とされる。ここで、前記通り抜け幅としては、ロボット100の体幹幅に、その予備代を加算して得られた一定値が予め設定される。   The pass-through space determination unit 116 determines whether there is a pass-through width, which is a width for the robot 100 to actually pass beside a human, similarly to the pass-through space determination unit 31 of the first embodiment. . That is, when the space beside the human has a width equal to or greater than the above-mentioned width when the robot 100 comes closest to the human, the through space is “present”, otherwise, the through space “absent”. It is said. Here, as the pass-through width, a constant value obtained by adding the spare allowance to the trunk width of the robot 100 is set in advance.

前記軌道候補探索部117は、前記迂回軌道を生成する迂回軌道生成機能121と、前記接近軌道を生成する接近軌道生成機能122と、前記接触軌道を生成する接触軌道生成機能123と、これら各機能121〜123で生成された各軌道について、人間に対するロボット100の接近時のリスクである接近リスクに関する指標となる近接エネルギーを求める近接エネルギー算出機能124と、近接エネルギーによる接近リスク判定に基づき軌道候補を特定する軌道候補特定機能125とを有している。   The trajectory candidate search unit 117 includes a detour trajectory generation function 121 for generating the detour trajectory, an approach trajectory generation function 122 for generating the approach trajectory, a contact trajectory generation function 123 for generating the contact trajectory, and these functions. For each of the trajectories generated in 121 to 123, a proximity energy calculation function 124 for calculating proximity energy that is an index regarding an approach risk, which is a risk when the robot 100 approaches a human, and a trajectory candidate is determined based on approach risk determination based on proximity energy. A trajectory candidate specifying function 125 is provided.

前記迂回軌道生成機能121では、第1実施形態で説明した譲合度Pを50%とし、第1実施形態における軌道候補探索部44及び最適軌道抽出部45での処理と同様にして決定された1つの軌道が前記迂回軌道の軌道候補とされる。また、ここでは、後述する軌道候補特定機能125での接近リスク判定に利用するための基準となる迂回軌道である対比用の迂回軌道も求められる。この対比用の迂回軌道は、迂回経路PT上においてロボット100の通過を阻害する壁等の固定障害物が無いと仮定し、同一の手順より1つに特定される。なお、ロボット100の周囲の環境によっては、対比用の迂回軌道が、固定障害物の存在を考慮して生成された迂回軌道と同一になる場合もある。 In the bypass trajectory generation function 121, a Yuzurugodo P R described in the first embodiment is 50% was determined in the same manner as the processing in the trajectory candidate search unit 44 and the optimal trajectory extraction unit 45 in the first embodiment One trajectory is a trajectory candidate for the detour trajectory. Here, a detour trajectory for comparison, which is a detour trajectory used as a reference for determination of approach risk in the trajectory candidate specifying function 125 described later, is also obtained. The bypass track for comparison assumes that the fixed obstacles such as a wall for inhibiting the passage of the robot 100 is not on the detour path PT 2, are identified in one of the same steps. Note that, depending on the environment around the robot 100, the detour trajectory for comparison may be the same as the detour trajectory generated in consideration of the presence of the fixed obstacle.

前記接近軌道生成機能122では、前記緊急回避行動選択部108の接近軌道生成機能111と同様にして接近軌道が生成されるが、ここでは、ロボット100の移動速度がそれぞれ異なる複数パターンの接近軌道が生成される。   In the approach trajectory generation function 122, an approach trajectory is generated in the same manner as the approach trajectory generation function 111 of the emergency avoidance action selecting unit 108. Here, a plurality of patterns of approach trajectories having different moving speeds of the robot 100 are used. Generated.

前記接触軌道生成機能123では、前記第1実施形態における定速軌道生成機能48と同様の演算処理により、ロボット100が定常速度で移動する接触軌道が生成される。具体的に、ここでは、前述の定速軌道生成機能48における上式(17)での譲合度Pを100%にするとともに、上式(17)に代入される基準距離Lとして、ロボット100の接触により人間を移動させる際の一定の目標移動量分を人間が移動したと仮定した位置において、ロボットが人間に接触しないように最低限必要となる距離が設定される。また、ここでは、ロボット100の移動速度が異なる複数パターンの接触軌道が生成される。 In the contact trajectory generation function 123, a contact trajectory in which the robot 100 moves at a constant speed is generated by the same arithmetic processing as the constant velocity trajectory generation function 48 in the first embodiment. Specifically, here, with the Yuzurugodo P R in the above formula (17) to 100% in the constant speed trajectory generation function 48 described above, as the reference distance L b which is substituted in the above equation (17), the robot At a position where it is assumed that the human has moved by a certain target movement amount when the human is moved by the contact of 100, a minimum necessary distance is set so that the robot does not contact the human. Here, a plurality of patterns of contact trajectories having different moving speeds of the robot 100 are generated.

前記近接エネルギー算出機能124では、各軌道生成機能121〜123で求めた各軌道について、次式により前記近接エネルギーEが求められる。ここで、近接エネルギーEが大きいほど、前記接近リスクが高いと推定される。

Figure 2020046759
In the proximity energy calculating function 124, for each orbit determined by the trajectory generation functions 121 to 123, the proximity energy E l is calculated by the following equation. Here, it is estimated that the greater the proximity energy El, the higher the approach risk.
Figure 2020046759

上式において、Aは、第1実施形態と同様にして認識度推定手段22で求めた認知度に応じて特定される認知度をパラメータとした変数であり、認知度が「大」の場合と認知度が「小」、「無」の場合とで異なる値を採る。これら値は、予め設定されており、認知度が「小」、「無」の場合は、認知度が「大」の場合よりも、前記接近リスクが高いと推定され、大きな値が設定される。 In the above expression, Ac is a variable using a degree of recognition specified in accordance with the degree of recognition obtained by the degree of recognition estimation means 22 in the same manner as in the first embodiment. And the degree of recognition is “small” and “none”. These values are set in advance, and when the degree of recognition is “small” and “none”, it is estimated that the approach risk is higher than when the degree of recognition is “large”, and a large value is set. .

また、上式のPは、将来的な干渉が予測される人間に対する近寄り難さをパラメータとした変数である。すなわち、当該人間の年齢等の属性や、人間が何か物を持っている等の状況に応じて所定値が割り当てられるようになっている。この変数Pは、図示省略したセンサ等による検出に基づいて、予め決められたルールにより所定値が割り当てられる他、遠隔地からの任意の値の入力等によって特定するようにしてもよい。 Further, P n in the above equation is a variable with the parameter of difficulty in approaching a person whose future interference is predicted. That is, a predetermined value is assigned according to an attribute such as the age of the person or a situation where the person has something. The variable Pn may be assigned a predetermined value according to a predetermined rule based on detection by a sensor or the like (not shown), or may be specified by inputting an arbitrary value from a remote place.

更に、上式のDは、ロボット100が人間に最接近したときに、ロボット100に対する人間の向きをパラメータとした変数である。ここでは、検出装置12で検出された人間の顔の向きから、前記最接近時におけるロボット100に対する人間の向きが特定され、変数Dが算出される。この変数Dは、ロボット100が、人間の前方の正面位置に存在する状態から同後方の背面位置に存在する状態まで、ロボット100に対する人間の顔の向きを表す相対角度に応じて段階的に増大する値が特定される。つまり、人間の顔の真正面にロボット100が存在する状態から、ロボット100が人間の顔の側方から後方に存在する状態になるに従い、変数Dが徐々に増大するように設定される。このため、変数Dが大きくなる程、前記接近リスクが高くなる。 Furthermore, D r in the above equation, when the robot 100 is closest to the human, which is a variable in which the human orientation with respect to the robot 100 as a parameter. Here, from the orientation of the human face detected by the detection device 12, the orientation of the human with respect to the robot 100 at the time of the closest approach is specified, and the variable Dr is calculated. The variable Dr is set in a stepwise manner according to the relative angle representing the direction of the human face with respect to the robot 100 from the state where the robot 100 is located at the front position in front of the human to the state where the robot 100 is located at the rear position at the rear. Increasing values are identified. That is, the variable Dr is set to gradually increase as the robot 100 changes from a state in which the robot 100 is directly in front of the human face to a state in which the robot 100 is present from the side of the human face to the rear. For this reason, the approach risk increases as the variable Dr increases.

また、dは、ロボット100と人間が最接近した際のそれらの相対距離であり、ロボット100の各軌道に基づいて特定される。更に、vは、ロボット100と人間が最接近した際のロボット100における人間方向の成分の速度であり、vは、同最接近の際の人間におけるロボット100方向の成分の速度である。なお、kとkは、予め設定された一定の係数である。 In addition, d is the relative distance between the robot 100 and the human when the human comes closest, and is specified based on each trajectory of the robot 100. Furthermore, v R is the speed of the human direction component in the robot 100 when robot 100 and human-closest, v H is the velocity of the components of the robot 100 direction in human during the closest approach. Incidentally, k 1 and k 2 is a constant factor which is set in advance.

以上の近接エネルギー算出機能124では、仮想的な迂回軌道である対比用の迂回軌道と、各パターンの接近軌道及び接触軌道のそれぞれについて、リスク判定の際の近接エネルギーEが求められる。 In more contiguous energy calculating function 124, a bypass track for comparing a virtual bypass track for each of the approach track and the contact track of each pattern, proximity energy E l during the risk determination is required.

前記軌道候補特定機能125では、接近軌道、接触軌道についてそれぞれ求めた近接エネルギーEについて、基準となる対比用の迂回軌道における近接エネルギーEと同一若しくは同等の値の接近軌道及び接触軌道が抽出され、接近軌道と接触軌道の軌道候補とされる。つまり、ここでは、対比用の迂回軌道と同一若しくは同等の接近リスクを有する接近軌道と接触軌道が、軌道候補として特定される。なお、迂回軌道については、迂回軌道生成機能121で、固定障害物の存在をも考慮して第1実施形態での手順と同様に1つに特定された軌道が、軌道候補とされる。 In the track candidate specific function 125, approach track, the proximity energy E l determined respectively for contacting the track, approaching trajectory and the contact track of the same or equivalent to the value of the proximity energy E l of bypass track for comparison as a reference to extract And the trajectory candidate for the approach trajectory and the contact trajectory. That is, here, the approach trajectory and the contact trajectory having the same or equal approach risk as the detour trajectory for comparison are specified as the trajectory candidates. As for the detour trajectory, the detour trajectory generation function 121 considers the presence of a fixed obstacle as well, and selects one trajectory as the trajectory candidate in the same manner as the procedure in the first embodiment.

以上の構成の軌道候補探索部117では、次のように、条件に応じて種類の異なる軌道候補が生成される。すなわち、迂回可否判定部115で迂回「可」と判定され、且つ、通り抜けスペース判定部116で通り抜けスペース「有」と判定された場合には、迂回軌道、接近軌道、及び接触軌道それぞれの軌道候補が生成される。また、迂回可否判定部115で迂回「不可」と判定され、通り抜けスペース判定部116で通り抜けスペース「有」と判定された場合には、接近軌道及び接触軌道それぞれの軌道候補が生成される。更に、迂回可否判定部115での迂回の可否に関わらず、通り抜けスペース判定部116で通り抜けスペース「無」と判定された場合には、接触軌道の軌道候補のみ生成される。   In the trajectory candidate search unit 117 having the above configuration, different types of trajectory candidates are generated according to the conditions as follows. In other words, when the detour possibility determination unit 115 determines that the detour is “permitted” and the pass-through space determination unit 116 determines that the pass-through space is “present”, the detour trajectory, the approach trajectory, and the contact trajectory are respectively trajectory candidates. Is generated. In addition, when the detour possibility determination unit 115 determines that the detour is “impossible” and the pass-through space determination unit 116 determines that the pass-through space is “present,” the trajectory candidates for the approach trajectory and the contact trajectory are generated. Furthermore, irrespective of whether or not the detour is possible by the detour determination unit 115, when the passing space determination unit 116 determines that the passing space is “absent”, only the trajectory candidate of the contact trajectory is generated.

前記最適軌道抽出部118では、複数の軌道候補それぞれについて、第1実施形態の最適軌道抽出部45(図6参照)と同様にして、第1実施形態の干渉回避エネルギーEに相当する移動エネルギーEを算出し、移動エネルギーEの最も少ない軌道候補が、軌道コストの最も低い最適な実行軌道として抽出される。 In the optimum trajectory extraction unit 118, for each of the plurality of trajectory candidates, similarly to the optimum trajectory extraction unit 45 of the first embodiment (see FIG. 6), the moving energy corresponding to the interference avoidance energy Er of the first embodiment is used. E r is calculated, and a trajectory candidate with the smallest moving energy Er is extracted as an optimal execution trajectory with the lowest trajectory cost.

すなわち、ここでは、迂回軌道及び接近軌道についての移動エネルギーEが、第1実施形態で用いられる上式(18)と同一のコスト式により求められる。 That is, here, the moving energy Er for the detour trajectory and the approach trajectory is obtained by the same cost equation as the above equation (18) used in the first embodiment.

一方、接触軌道についての移動エネルギーEは、次式(20)の通り、ロボット100の接触による人間の移動量に対応するパラメータであるコストC・rを第3のエネルギー要素として、上式(18)の第1及び第2のエネルギー要素E,Eに更に加算されることで求められる。

Figure 2020046759
なお、上式において、rは、ロボット100の接触により、人間をロボット100の反対側に移動させる所望量であり、予め一定値に設定される。Cは、当該エネルギー要素における重み付け定数であり、予め一定値に設定され、例えば、上式(18)における他のエネルギー要素の重み付定数A,Bよりも大きい値が設定される。 On the other hand, as shown in the following equation (20), the moving energy Er for the contact trajectory is calculated by using the cost C · r, which is a parameter corresponding to the amount of movement of the human due to the contact of the robot 100, as a third energy element, first and second energy element E G 18), obtained by further adding to the E D.
Figure 2020046759
In the above equation, r is a desired amount by which the human is moved to the opposite side of the robot 100 by the contact of the robot 100, and is set to a predetermined value in advance. C is a weighting constant for the energy element, and is set to a constant value in advance. For example, a value larger than the weighting constants A and B of the other energy elements in the above equation (18) is set.

(干渉時計画部103での行動計画手順)
次に、前記干渉時計画部103でのロボット100の行動計画手順について、図22のフローチャートをも用いながら、以下に説明する。
(Action planning procedure in the interference planning unit 103)
Next, the action planning procedure of the robot 100 in the interference planning unit 103 will be described below with reference to the flowchart of FIG.

先ず、接近状態判定部105で、現時点において、ロボット100のパーソナルスペースが人間のパーソナルスペース内に位置する接近状態か、そうでない非接近状態かが判定される(ステップS401)。   First, the approaching state determination unit 105 determines whether the personal space of the robot 100 is in the approaching state located in the human personal space at the present time or not in the non-approaching state (step S401).

その結果、接近状態の場合には、接触可能性判定部106で、ロボット100の体幹部分が将来的に人間に体幹接触する可能性の有無について判定される(ステップS402)。ここで、体幹接触の可能性が「有」の場合には、緊急回避行動選択部108の逆方向軌道生成機能112で、人間から遠ざかるようにロボット100を逆方向に移動させる逆方向軌道が生成され、当該逆方向軌道に沿ってロボットを移動させる行動が計画される(ステップS403)。ここで、当該移動が不可能な場合には、一旦停止機能113で、ロボット100を一旦停止させる行動が計画される。   As a result, in the case of the approaching state, the possibility of contact determination unit 106 determines whether there is a possibility that the trunk portion of the robot 100 will make a trunk contact with a human in the future (step S402). Here, when the possibility of the trunk contact is “Yes”, the reverse trajectory for moving the robot 100 in the reverse direction so as to move away from the human by the reverse trajectory generation function 112 of the emergency avoidance action selecting unit 108. The action that is generated and moves the robot along the reverse trajectory is planned (step S403). Here, when the movement is impossible, the action of temporarily stopping the robot 100 is planned by the temporary stop function 113.

一方、接近状態で、前記体幹接触の可能性が「無」の場合には、これまでの何らかの働きかけ行動の有無に応じて異なる計画がなされる(ステップS404)。先ず、これまで働きかけ行動が行われていないときには、ロボット100の接近に対する人間Hの準備態勢が整っていないことが想定されることから、体幹接触の可能性「有」の場合と同一の行動が計画される(ステップS403)。すなわち、このときには、逆方向軌道が生成され、逆方向にロボット100が移動できないときにロボット100を一旦停止させる行動が計画される。逆に、既に働きかけ行動がなされているときには、人間の準備態勢がある程度整っていると想定される。そこで、緊急回避行動選択部108の接近軌道生成機能111で、人間の回避行動を期待せずに人間のパーソナルスペース内に侵入した状態で、ロボット100及び人間の体幹接触を回避する接近軌道が生成され、当該接近軌道に沿ってロボット100を移動させる行動が計画される(ステップS405)。   On the other hand, when the possibility of the trunk contact is “absent” in the approaching state, a different plan is made depending on whether or not there is any action to date (step S404). First, when the approaching action has not been performed, it is assumed that the human H is not ready to approach the approach of the robot 100. Therefore, the same action as in the case where the possibility of the trunk contact is “Yes” is given. Is planned (step S403). That is, at this time, a reverse trajectory is generated, and an action of temporarily stopping the robot 100 when the robot 100 cannot move in the reverse direction is planned. Conversely, when the action has already been taken, it is assumed that the human readiness is in place to some extent. Therefore, the approach trajectory generating function 111 of the emergency avoidance action selecting unit 108 sets the approach trajectory for avoiding the robot 100 and the human trunk contact in a state where the robot 100 enters the personal space without expecting the human avoidance action. The action that is generated and moves the robot 100 along the approach trajectory is planned (step S405).

一方、現時点でロボット100が人間のパーソナルスペースの外側に位置する非接近状態の場合には、次の手順でロボット100の行動計画が決定される。   On the other hand, when the robot 100 is in the non-approaching state located outside the human personal space at the present time, the action plan of the robot 100 is determined in the following procedure.

先ず、準備時間判定部107で、ロボット100の人間への働きかけ行動に要する働きかけ準備時間の有無が判定される(ステップS406)。   First, the preparation time determination unit 107 determines whether there is a work preparation time required for the robot 100 to work on a human (step S406).

そして、準備時間「無」の場合には、前述した接近状態の体幹接触の可能性が「無」の場合と同様に、これまでの働きかけ行動の有無に応じて、緊急回避行動選択部108により、ロボット100の行動が計画される(ステップS403〜ステップS405)。   When the preparation time is “absent”, similarly to the case where the possibility of the trunk contact in the approaching state is “absent”, the emergency avoidance action selecting unit 108 Thereby, the action of the robot 100 is planned (steps S403 to S405).

一方、準備時間「有」の場合には、通常回避行動選択部109で以下の手順の処理がなされる。   On the other hand, when the preparation time is “Yes”, the following procedure is performed in the normal avoidance action selecting unit 109.

先ず、迂回可否判定部115により、現時点におけるロボット100と人間との相対位置関係から、迂回経路を物理的に計画できる相対距離があるか否かが判定される(ステップS407)。加えて、通り抜けスペース判定部116で、通り抜けスペースの有無が判定される(ステップS408、ステップS409)。   First, the detour permission / inhibition determination unit 115 determines whether there is a relative distance at which a detour path can be physically planned based on the relative positional relationship between the robot 100 and a human at the present time (step S407). In addition, the passing space determination unit 116 determines whether there is a passing space (steps S408 and S409).

そこで、迂回「可」の場合には、軌道候補探索部117により、通り抜けスペースの有無に応じ、異なる種別の組み合わせの軌道候補が生成される。すなわち、通り抜けスペースが「有」のときには、迂回軌道、接近軌道及び接触軌道からなる軌道候補が生成される(ステップS410)。一方、壁等の固定障害物の存在等により、通り抜けスペースが「無」のときには、接触軌道からなる軌道候補が生成される(ステップS411)。   Therefore, in the case of the detour “possible”, the trajectory candidate search unit 117 generates trajectory candidates of different types of combinations according to the presence or absence of a passing space. That is, when the passing space is “present”, a trajectory candidate including a detour trajectory, an approach trajectory, and a contact trajectory is generated (step S410). On the other hand, when there is no passing space due to the presence of a fixed obstacle such as a wall or the like, a trajectory candidate including a contact trajectory is generated (step S411).

また、迂回「不可」の場合にも、軌道候補探索部117により、通り抜けスペースの有無に応じ、異なる種別の組み合わせの軌道候補が生成される。すなわち、通り抜けスペースが「有」のときには、接近軌道及び接触軌道からなる軌道候補が生成される(ステップS412)。一方、通り抜けスペースが「無」のときには、接触軌道からなる軌道候補が生成される(ステップS411)。   Also, in the case of the detour “impossible”, the trajectory candidate search unit 117 generates trajectory candidates of different types of combinations according to the presence / absence of a passing space. That is, when the passing space is “present”, a trajectory candidate including an approach trajectory and a contact trajectory is generated (step S412). On the other hand, when the passing space is “absent”, a trajectory candidate including a contact trajectory is generated (step S411).

そして、得られた各軌道候補について、最適軌道抽出部118でのコスト計算により、最も低い軌道コストの軌道候補が実行軌道とされ、行動内容特定部119にて、実行軌道の種別に応じた働きかけ行動が特定される(ステップS413)。   Then, for each of the obtained trajectory candidates, the trajectory candidate having the lowest trajectory cost is determined as the execution trajectory by the cost calculation in the optimum trajectory extraction unit 118, and the action content specifying unit 119 acts on the trajectory according to the type of the execution trajectory. The action is specified (Step S413).

以上の行動計画処理は、ロボット100が目的地に到達するまで、一定時間毎に繰り返し行われる(ステップS414)。   The above-described action planning process is repeatedly performed at regular intervals until the robot 100 reaches the destination (step S414).

以上の第2実施形態によれば、ロボット100の進路における死角等の存在により、突然、人間のパーソナルスペースにロボット100が侵入してしまう等の不慮の事態が生じても、相互の不意の体幹接触を回避しながら、人間の心理面を考慮して目的地への効率の良いロボット100の移動が可能になる。また、人間に不快感を極力与えずに、ロボット100が人間のパーソナルスペースに侵入した状態で、人間とすれ違いさせる経路を選択することができ、相互の衝突回避のためにより効率的なロボット100の行動計画を策定することができる。   According to the above-described second embodiment, even if an unexpected situation such as the robot 100 suddenly entering the personal space of the human due to the existence of a blind spot or the like in the course of the robot 100, the mutual unexpected Efficient movement of the robot 100 to the destination is possible in consideration of human psychology while avoiding stem contact. Further, it is possible to select a path for passing the human 100 in a state where the robot 100 enters the personal space of the human without causing discomfort to the human as much as possible. Can formulate action plans.

なお、本発明に係るロボットとしては、前記各実施形態で説明した自律移動型のロボット10,100に限定されるものではなく、自動車両、船舶、飛行体等、所定の空間内を自律的に移動可能な移動体の他に、所定範囲の空間内で動作するロボットアーム等のマニピュレータであってもよく、これらの動作計画を前述の通りに行うことができる。   The robot according to the present invention is not limited to the autonomous mobile robots 10 and 100 described in each of the above embodiments, but autonomously travels in a predetermined space such as an automobile, a ship, or a flying object. In addition to the movable movable body, a manipulator such as a robot arm that operates in a predetermined range of space may be used, and these operation plans can be performed as described above.

また、本発明の移動障害物としては、前記各実施形態で説明した人間の他に、自転車、自動車、他の自律移動ロボット等の移動体や動物等との干渉回避の制御にも適用できる。この場合、移動障害物の認識度を推定する際において、推定対象が人間の操縦による移動体の場合には、例えば、前述と同様に、操縦者の認知状態に基づいて行うことが可能である。また、推定対象が他のロボットのように人間でない場合には、認識状態検出センサ19を含む検出装置12として、当該他のロボット等が周囲環境を認識するためのセンサ、カメラ等が設けられた部位における相対方向を認識状態として検出し、その検出結果に基づいて、前述と同様の手順で認識度を推定することを例示できる。   Further, as the moving obstacle of the present invention, in addition to the human being described in each of the above embodiments, the present invention can also be applied to control for avoiding interference with moving objects such as bicycles, automobiles, other autonomous mobile robots, and animals. In this case, when estimating the degree of recognition of the moving obstacle, if the estimation target is a moving object driven by a human, it can be performed based on the recognition state of the driver, for example, as described above. . When the estimation target is not a human like other robots, a sensor, a camera, and the like for the other robots and the like to recognize the surrounding environment are provided as the detection device 12 including the recognition state detection sensor 19. For example, it is possible to detect a relative direction in a part as a recognition state and estimate the recognition degree in the same procedure as described above based on the detection result.

その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。   In addition, the configuration of each unit of the apparatus according to the present invention is not limited to the illustrated configuration example, and various changes can be made as long as substantially the same operation is achieved.

10 ロボット
11 動作部
12 検出装置
13 制御装置
21 干渉度判定手段
22 認識度推定手段
23 行動計画手段
24 達成度推定手段
25 計画調整手段
26 動作指令手段
32 干渉回避行動決定部
37 行動内容特定部
38 実行軌道特定部
40 現存領域特定機能
41 干渉角度算出機能
42 譲合度決定機能
44 軌道候補探索部
45 最適軌道抽出部
47 干渉時刻算出機能
48 定速軌道生成機能(軌道生成機能)
49 加減速軌道生成機能(軌道生成機能)
100 ロボット
103 干渉時計画部
108 緊急回避行動選択部
109 通常回避行動選択部
111 接近軌道生成機能
112 逆方向軌道生成機能
113 一旦停止機能
117 軌道候補探索部
118 最適軌道抽出部
121 迂回軌道生成機能
122 接近軌道生成機能
123 接触軌道生成機能
124 近接エネルギー算出機能
125 軌道候補特定機能
A1 同調行動領域(第1の領域)
A2 主張行動領域(第2の領域)
A3 干渉回避行動外領域(第3の領域)
H 人間(移動障害物)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Robot 11 Operation part 12 Detecting device 13 Control device 21 Interference degree determination means 22 Recognition degree estimation means 23 Action planning means 24 Achievement estimation means 25 Plan adjustment means 26 Operation instruction means 32 Interference avoidance action determination part 37 Action content specification part 38 Execution trajectory identification unit 40 Existing area identification function 41 Interference angle calculation function 42 Degree of consolidation determination function 44 Orbit candidate search unit 45 Optimal trajectory extraction unit 47 Interference time calculation function 48 Constant velocity trajectory generation function (trajectory generation function)
49 Acceleration / deceleration trajectory generation function (trajectory generation function)
Reference Signs List 100 Robot 103 Interference planning unit 108 Emergency avoidance action selection unit 109 Normal avoidance action selection unit 111 Approach trajectory generation function 112 Reverse trajectory generation function 113 Temporary stop function 117 Trajectory candidate search unit 118 Optimal trajectory extraction unit 121 Detour trajectory generation function 122 Approach trajectory generation function 123 Contact trajectory generation function 124 Proximity energy calculation function 125 Trajectory candidate specification function A1 Synchronization action area (first area)
A2 Claiming action area (second area)
A3 Area outside interference avoidance behavior (third area)
H human (moving obstacle)

Claims (11)

所定の動作部と、周囲に存在する移動障害物の位置情報を検出する検出装置と、当該検出装置の検出結果に基づいて、当該移動障害物との将来的な干渉を回避するように前記動作部を動作制御する制御装置とを備えたロボットにおいて、
前記制御装置は、ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性を判定する干渉度判定手段と、周囲の状況に応じてロボットを目標位置に移動させるように、ロボットの行動を計画する行動計画手段と、当該行動計画手段で計画された行動を実行させるように前記動作部に動作指令を行う動作指令手段とを備え、
前記行動計画手段は、前記干渉度判定手段により、ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性があると判定された場合において、当該干渉を回避するためのロボットの行動として、前記移動障害物との現時点の相対関係に応じて異なる干渉回避行動を決定する干渉回避行動決定部を含み、
前記干渉回避行動決定部では、前記移動障害物の動きに合せてロボットが干渉回避する同調行動と、ロボットの進行方向を前記移動障害物に主張し、当該移動障害物にも干渉回避するための行動を期待する働きかけ行動を含む主張行動との中から何れか一方の行動が選択されることを特徴とするロボット。
A predetermined operation unit, a detection device that detects position information of a moving obstacle present in the vicinity, and the operation that avoids future interference with the moving obstacle based on a detection result of the detection device. A control device for controlling the operation of the unit,
The control device plans an action of the robot so as to move the robot to a target position according to a surrounding situation, and an interference degree determination unit that determines a possibility that the robot will interfere with the moving obstacle in the future. Action planning means, comprising an operation command means for giving an operation command to the operation unit to execute the action planned by the action planning means,
The action planning means, when the interference degree determination means determines that the robot may interfere with the moving obstacle in the future, the movement of the robot to avoid the interference, Including an interference avoidance action determining unit that determines different interference avoidance actions according to the current relative relationship with the obstacle,
In the interference avoiding action determining unit, a synchronizing action in which the robot avoids interference in accordance with the movement of the moving obstacle, and a moving direction of the robot insisting on the moving obstacle and avoiding interference with the moving obstacle. A robot characterized in that one of actions is selected from an asserting action including a working action expecting an action.
所定の動作部と、周囲に存在する移動障害物の位置情報を検出する検出装置と、当該検出装置の検出結果に基づいて、当該移動障害物との将来的な干渉を回避するように前記動作部を動作制御する制御装置とを備えたロボットにおいて、
前記制御装置は、ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性を判定する干渉度判定手段と、周囲の状況に応じてロボットを目標位置に移動させるように、ロボットの行動を計画する行動計画手段と、当該行動計画手段で計画された行動を実行させるように前記動作部に動作指令を行う動作指令手段とを備え、
前記行動計画手段は、前記干渉度判定手段により、ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性ある場合において、当該干渉を回避するためのロボットの行動として、前記移動障害物との現時点の相対関係に応じて異なる干渉回避行動を決定する干渉回避行動決定部を含み、
前記干渉回避行動決定部では、前記移動障害物に対してロボットが進路を譲る度合いとなる譲合度を前記相対関係に応じて決定し、前記移動障害物に対する干渉回避の行動内容を特定する行動内容特定部を含むことを特徴とするロボット。
A predetermined operation unit, a detection device that detects position information of a moving obstacle present in the vicinity, and the operation that avoids future interference with the moving obstacle based on a detection result of the detection device. A control device for controlling the operation of the unit,
The control device plans an action of the robot so as to move the robot to a target position according to a surrounding situation, and an interference degree determination unit that determines a possibility that the robot will interfere with the moving obstacle in the future. Action planning means, comprising an operation command means for giving an operation command to the operation unit to execute the action planned by the action planning means,
The action planning means, when the robot has a possibility of interfering with the moving obstacle in the future by the interference degree judging means, as a behavior of the robot to avoid the interference, the current action with the moving obstacle Including an interference avoidance action determination unit that determines different interference avoidance actions according to the relative relationship of
In the interference avoiding action determination unit, an action content that determines a degree of assignment that is a degree at which the robot yields the path to the moving obstacle in accordance with the relative relationship, and specifies an action content of the interference avoidance with respect to the moving obstacle. A robot comprising a specific part.
前記行動内容特定部は、ロボットと前記移動障害物の相対位置及び相対速度に応じて設定される複数の領域のどこに前記ロボットが現存するかを特定する現存領域特定機能を有し、
前記現存領域特定機能では、前記検出装置の検出結果から、前記干渉までに要する現在時刻からの干渉推定時間をロボットと前記移動障害物の相対方向の距離に換算した判定用相対距離を求め、当該判定用相対距離に応じて現存する前記領域を特定することを特徴とする請求項2記載のロボット。
The action content specifying unit has an existing area specifying function to specify where the robot is present in a plurality of areas set according to the relative position and relative speed of the robot and the moving obstacle,
In the existing area specifying function, from the detection result of the detection device, to determine a relative distance for determination by converting the estimated interference time from the current time required until the interference to the distance between the robot and the moving obstacle in the relative direction, 3. The robot according to claim 2, wherein the existing area is specified according to the relative distance for determination.
前記領域は、前記干渉までに要する時間が短い順に第1、第2及び第3の領域に区分され、
前記行動内容特定部では、ロボットが前記第1の領域に現存するときに、前記移動障害物の干渉回避行動を期待せずにロボットのみで干渉回避を行う同調行動が選択され、ロボットが前記第2の領域に現存するときに、前記同調行動の場合よりも前記譲合度を低くし、前記移動障害物の干渉回避行動を期待した働きかけ行動を含む主張行動が選択され、ロボットが前記第3の領域に現存する場合、干渉回避を未だ意識しない行動が選択されることを特徴とする請求項2記載のロボット。
The area is divided into first, second, and third areas in ascending time required for the interference,
In the action content specifying unit, when the robot is present in the first area, a tuning action in which the robot avoids the interference of the moving obstacle and avoids the interference only by the robot is selected, and the robot performs the second action. When the robot is present in the second area, an assertion action including a challenge action that lowers the degree of consolidation than in the case of the synchronization action and expects an interference avoidance action of the moving obstacle is selected, and the robot performs the third action. 3. The robot according to claim 2, wherein an action not yet conscious of avoiding interference is selected when the robot exists in the area.
前記行動内容特定部は、前記干渉の時点におけるロボット及び前記移動障害物の干渉角度をそれぞれ算出する干渉角度算出機能と、前記干渉角度に基づき、前記譲合度を前記領域毎に決定することで、干渉回避のためのロボットの行動を特定する譲合度決定機能とを更に有し、
前記干渉角度は、ロボット若しくは前記移動障害物における自身の進行方向と、当該ロボット若しくは前記移動障害物からそれらの干渉点への方向との間でなす角度であることを特徴とする請求項3記載のロボット。
The action content identification unit, an interference angle calculation function to calculate the interference angle of the robot and the moving obstacle at the time of the interference, respectively, based on the interference angle, by determining the degree of consolidation for each of the areas, Further having a consolidation degree determination function for specifying the behavior of the robot for avoiding interference,
The said interference angle is an angle formed between the direction of movement of the robot or the moving obstacle itself and the direction from the robot or the moving obstacle to their interference point. Robot.
前記譲合度決定機能では、ロボット若しくは前記移動障害物の各干渉角度の差に応じて前記譲合度が決定され、当該差が所定値未満のときに、当該所定値以上のときよりも前記譲合度が高く設定されることを特徴とする請求項5記載のロボット。   In the assignment degree determination function, the assignment degree is determined according to the difference between the respective interference angles of the robot or the moving obstacle, and when the difference is less than a predetermined value, the assignment degree is greater than when the difference is equal to or more than the predetermined value. The robot according to claim 5, wherein is set higher. 前記制御装置は、前記検出装置での検出結果を用いて、ロボットに対する前記移動障害物の認識の程度を表す認識度を推定する認識度推定手段を更に備え、
前記譲合度決定機能では、前記認識度に応じて前記譲合度が決定され、前記認識度が大きい程、前記譲合度が低く設定されることを特徴とする請求項5又は6記載のロボット。
The control device further includes a recognition degree estimating unit that estimates a recognition degree indicating a degree of recognition of the moving obstacle with respect to the robot using a detection result of the detection device,
7. The robot according to claim 5, wherein in the assignment degree determination function, the assignment degree is determined according to the recognition degree, and the assignment degree is set lower as the recognition degree is larger. 8.
前記制御装置は、前記検出装置の検出結果を用いて、前段階で行われたロボットの行動による前記移動障害物の動作状態を検証することにより、前段階の前記行動による前記移動障害物への意図伝達の達成度を推定する達成度推定手段と、前記達成度の推定結果により、ロボットの行動計画を変更する計画調整手段とを更に備えたことを特徴とする請求項1又は2記載のロボット。   The control device verifies the operation state of the moving obstacle by the action of the robot performed in the previous stage using the detection result of the detection device, so that the movement to the moving obstacle by the action in the previous stage is performed. 3. The robot according to claim 1, further comprising: an achievement level estimating unit for estimating the achievement level of the intention transmission; and a plan adjusting unit for changing an action plan of the robot based on the estimation result of the achievement level. . 前記達成度推定手段では、ロボットと前記移動障害物が将来的に最接近する時刻におけるそれらの相対距離に基づいて、前記達成度が、想定通りに前記移動障害物がロボットを避けていると推定される第1の評価か、将来の干渉可能性の状態が解消されていないと推定される第2の評価か、想定以上に前記移動障害物がロボットを避けていると推定される第3の評価の何れかで判定され、
前記計画調整手段では、前記達成度が前記第1の評価の場合に、既に決定された行動計画を変更せず、前記達成度が前記第2の評価の場合に、前記行動計画手段でロボットの行動計画を再構築するように行動計画が変更され、前記達成度が前記第3の評価の場合に、前記目標位置に向ってより真っ直ぐとなる新たな軌道が生成されるように行動計画が調整されることを特徴とする請求項8記載のロボット。
The achievement degree estimating means estimates that the achievement degree is based on a relative distance between the robot and the moving obstacle at the time of the closest approach in the future, and that the moving obstacle avoids the robot as expected. The first evaluation to be performed, the second evaluation to be estimated that the state of the possibility of future interference has not been resolved, or the third to be estimated that the moving obstacle is avoiding the robot more than expected. Judged by any of the evaluations,
The plan adjustment means does not change the action plan already determined when the achievement degree is the first evaluation, and when the achievement degree is the second evaluation, the action planning means The action plan is changed so as to reconstruct the action plan, and the action plan is adjusted such that when the achievement degree is the third evaluation, a new trajectory that is more straight toward the target position is generated. 9. The robot according to claim 8, wherein the robot is operated.
周囲に存在する移動障害物の位置情報の検出結果に応じて、当該移動障害物との将来的な干渉を回避するようにロボットを動作させる行動計画装置において、
ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性を判定する干渉度判定手段と、周囲の状況に応じてロボットを目標位置に移動させるように、ロボットの行動を計画する行動計画手段とを備え、
前記行動計画手段は、前記干渉度判定手段により、ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性があると判定された場合において、当該干渉を回避するためのロボットの行動として、前記移動障害物との現時点の相対関係に応じて異なる干渉回避行動を決定する干渉回避行動決定部を含み、
前記干渉回避行動決定部では、前記移動障害物の動きに合せてロボットが干渉回避する同調行動と、ロボットの進行方向を前記移動障害物に主張し、当該移動障害物にも干渉回避するための行動を期待する働きかけ行動を含む主張行動との中から何れか一方の行動が選択されることを特徴とするロボットの行動計画装置。
In the action planning device that operates the robot so as to avoid future interference with the moving obstacle in accordance with the detection result of the position information of the moving obstacle existing around,
Interference degree determination means for determining the possibility that the robot will interfere with the moving obstacle in the future, and action planning means for planning the behavior of the robot so as to move the robot to a target position according to the surrounding situation. Prepared,
The action planning means, when the interference degree determination means determines that the robot may interfere with the moving obstacle in the future, the movement of the robot to avoid the interference, Including an interference avoidance action determining unit that determines different interference avoidance actions according to the current relative relationship with the obstacle,
In the interference avoiding action determining unit, a synchronizing action in which the robot avoids interference in accordance with the movement of the moving obstacle, and a moving direction of the robot insisting on the moving obstacle and avoiding interference with the moving obstacle. An action planning device for a robot, wherein one of actions is selected from a claiming action including a working action expecting an action.
周囲に存在する移動障害物の位置情報の検出結果に応じて、当該移動障害物との将来的な干渉を回避するようにロボットを動作させる行動計画を行うためのプログラムにおいて、
ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性を判定する干渉度判定手段と、周囲の状況に応じてロボットを目標位置に移動させるように、ロボットの行動を計画する行動計画手段として、コンピュータを機能させ、
前記行動計画手段は、前記干渉度判定手段により、ロボットが将来的に前記移動障害物に干渉する可能性があると判定された場合において、当該干渉を回避するためのロボットの行動として、前記移動障害物との現時点の相対関係に応じて異なる干渉回避行動を決定する干渉回避行動決定部を含み、
前記干渉回避行動決定部では、前記移動障害物の動きに合せてロボットが干渉回避する同調行動と、ロボットの進行方向を前記移動障害物に主張し、当該移動障害物にも干渉回避するための行動を期待する働きかけ行動を含む主張行動との中から何れか一方の行動が選択されることを特徴とするロボットの行動計画用プログラム。
According to a detection result of the position information of a moving obstacle existing in the vicinity, in a program for performing an action plan for operating the robot so as to avoid future interference with the moving obstacle,
Interference degree determination means for determining the possibility of the robot interfering with the moving obstacle in the future, and action planning means for planning the behavior of the robot so as to move the robot to a target position according to the surrounding situation, Let the computer work,
The action planning means, when the interference degree determination means determines that the robot may interfere with the moving obstacle in the future, the movement of the robot to avoid the interference, Including an interference avoidance action determining unit that determines different interference avoidance actions according to the current relative relationship with the obstacle,
In the interference avoiding action determining unit, a synchronizing action in which the robot avoids interference in accordance with the movement of the moving obstacle, and a moving direction of the robot insisting on the moving obstacle and avoiding interference with the moving obstacle. An action planning program for a robot, characterized in that one of the actions is selected from a claiming action including a demanding action.
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