JP2020166422A - Autonomous mobile robot - Google Patents

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Abstract

To achieve an autonomous mobile robot capable of moving at a moving speed without colliding with an obstacle even if manually designated to move.SOLUTION: An autonomous mobile robot (10) which automatically circling around on a floor includes a sensor (13) for sensing a distance to an obstacle existing in a traveling direction of the autonomous mobile robot (10), and a controller (11) for controlling the autonomous mobile robot (10) with reference to an output signal of the sensor (13). The controller (11) executes processing for determining an upper limit speed corresponding to the distance to the obstacle with reference to the output signal of the sensor (13), and processing for controlling a travel speed of the autonomous mobile robot (10) at the upper limit speed or low in a manual mode that travels according to a user operation.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、自律移動ロボットに関する。 The present invention relates to an autonomous mobile robot.

医療施設や介護施設などに代表される施設においては、昼間は多くの職員が施設内を行き来しており、施設内で不具合が発生した対象者を職員が迅速に発見することが可能である。一方、夜間は宿直担当職員が一定時間間隔で施設内を定期巡回することにより不具合の発見に努めている。 In facilities such as medical facilities and long-term care facilities, many staff members come and go in the facility during the daytime, and it is possible for the staff members to quickly find the target person who has a problem in the facility. On the other hand, at night, the staff in charge of night duty patrols the facility at regular intervals to try to find problems.

このような状況を補うために、施設内の所定の位置にカメラを設置し、該カメラが撮像した画像(静止画像又は動画像)を職員が待機している居室に転送するシステムが採用されている。 In order to make up for this situation, a system has been adopted in which a camera is installed at a predetermined position in the facility and the image (still image or moving image) captured by the camera is transferred to the living room where the staff is waiting. There is.

しかしながら、上述したシステムにおいて、カメラの死角に存在する対象者を画像で発見することは困難である。例えば、宿直担当職員の巡回時間間隔が1時間の場合、巡回直後にカメラの死角で転倒したり徘徊している対象者を発見するのは、次の1時間後になってしまう場合がある。 However, in the above-mentioned system, it is difficult to detect the target person in the blind spot of the camera by an image. For example, if the patrol time interval of the staff in charge of night duty is one hour, it may be one hour later to find the subject who has fallen or wandered in the blind spot of the camera immediately after the patrol.

かかる状況を改善すべく、施設内を自動巡回する自律移動ロボットを利用することができる。自動巡回する自律移動ロボットが、巡回経路に障害物を検知した場合、当該障害物に衝突することなく安全に回避する動作が望まれる。また、職員が当該自律移動ロボットに対して手動で進行方向や速度を指定した場合にも、障害物に衝突することなく安全に回避する動作が求められる。 In order to improve this situation, an autonomous mobile robot that automatically patrols the facility can be used. When an autonomous mobile robot that automatically patrols detects an obstacle in the patrol route, it is desired that the robot safely avoids the obstacle without colliding with the obstacle. In addition, even when the staff manually specifies the traveling direction and speed for the autonomous mobile robot, it is required to safely avoid the robot without colliding with an obstacle.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、手動で動作を指定された場合であっても、障害物に衝突することのない移動速度で移動することが可能な自律移動ロボットを実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to be able to move at a moving speed that does not collide with an obstacle even when the operation is manually specified. It is to realize an autonomous mobile robot.

上記の課題を解決するために、本発明の態様1に係る自律移動ロボットは、フロア上を自動巡回する自律移動ロボットであって、当該自律移動ロボットの進行方向に存在する障害物までの距離を検知するセンサと、前記センサの出力信号を参照して、当該自律移動ロボットを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記センサの出力信号を参照して、前記障害物までの距離に応じた上限速度を決定する処理と、ユーザ操作に従って走行する手動モードにおいて、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する処理を実行する構成である。 In order to solve the above problems, the autonomous mobile robot according to the first aspect of the present invention is an autonomous mobile robot that automatically patrols on the floor, and the distance to an obstacle existing in the traveling direction of the autonomous mobile robot is determined. A sensor for detecting and a controller for controlling the autonomous mobile robot by referring to the output signal of the sensor are provided, and the controller refers to the output signal of the sensor and responds to the distance to the obstacle. It is configured to execute a process of determining the upper limit speed and a process of controlling the running speed of the autonomous mobile robot to be equal to or lower than the upper limit speed in the manual mode of traveling according to the user operation.

上記の構成によれば、ユーザの要求に応じた走行(手動モードによる走行)中であっても、障害物までの距離に応じた速度に制限した走行が可能な自律移動ロボットを実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize an autonomous mobile robot capable of traveling at a speed limited to a distance to an obstacle even while traveling according to a user's request (traveling in a manual mode). it can.

本発明の態様2に係る自律移動ロボットは、上記の態様1において、前記コントローラは、前記手動モードにおいて、前記ユーザが前記自律移動ロボットを前進させる力、及び、前記ユーザが前記自律移動ロボットを回転させる力のうちの少なくとも一つに応じて、前記自律移動ロボットの移動方向および速度のうちの少なくとも一つを決定する、構成としてもよい。 According to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the controller has a force for the user to advance the autonomous mobile robot in the manual mode, and the user rotates the autonomous mobile robot. It may be configured to determine at least one of the moving directions and speeds of the autonomous mobile robot according to at least one of the forces to be made.

上記の構成によれば、ユーザにより加えられた力に応じて手動モードの態様を決定することができる。 According to the above configuration, the mode of the manual mode can be determined according to the force applied by the user.

本発明の態様3に係る自律移動ロボットは、上記の態様1または2において、前記上限速度は、前記フロア上を走行する当該自律移動ロボットの走行速度に応じた制動距離に所定の距離を加えた安全停止距離で停止する速度であり、前記コントローラは、走行中の当該自律移動ロボットから前記障害物までの距離が前記安全停止距離以下になった場合、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する処理を実行する構成としてもよい。 In the autonomous mobile robot according to the third aspect of the present invention, in the above aspect 1 or 2, the upper limit speed is obtained by adding a predetermined distance to the braking distance according to the traveling speed of the autonomous mobile robot traveling on the floor. It is a speed at which the robot stops at a safe stop distance, and when the distance from the autonomous mobile robot running to the obstacle is equal to or less than the safe stop distance, the controller sets the traveling speed of the autonomous mobile robot to the upper limit speed. It may be configured to execute the process to be controlled below.

上記の構成によれば、障害物までの距離が安全停止距離より長くなる速度で走行することにより、障害物を回避する走行を安全に実行する自律移動ロボットを実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize an autonomous mobile robot that safely executes traveling to avoid obstacles by traveling at a speed in which the distance to an obstacle is longer than the safe stop distance.

本発明の態様4に係る自律移動ロボットは、上記の態様3において、前記センサが前記障害物を検知してから、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する指令を実行するまでの間に当該自律移動ロボットが走行する空走距離と、前記制動距離との和が、前記安全停止距離よりも短い構成としてもよい。 In the above aspect 3, the autonomous mobile robot according to the fourth aspect of the present invention executes a command for controlling the traveling speed of the autonomous mobile robot to be equal to or lower than the upper limit speed after the sensor detects the obstacle. The sum of the idling distance traveled by the autonomous mobile robot and the braking distance may be shorter than the safe stop distance.

上記の構成によれば、所定の距離を空走距離よりも長く設定することにより、安全マージンが確保され、障害物を回避する走行を安全に実行する自律移動ロボットを実現することができる。 According to the above configuration, by setting a predetermined distance longer than the free running distance, a safety margin is secured, and it is possible to realize an autonomous mobile robot that safely executes running avoiding obstacles.

本発明の態様5に係る自律移動ロボットは、上記の態様1から4の何れか1項において、前記コントローラは、ユーザ操作とは独立に設定された巡回経路に従って走行する自動モードにおいて、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する処理を実行する構成としてもよい。 The autonomous mobile robot according to the fifth aspect of the present invention has the autonomous movement in any one of the above aspects 1 to 4 in the automatic mode in which the controller travels according to a patrol route set independently of the user operation. The robot may be configured to execute a process of controlling the traveling speed of the robot to be equal to or lower than the upper limit speed.

上記の構成によれば、自動巡回モード中であっても、障害物までの距離に応じた速度に制限した走行が可能な自律移動ロボットを実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize an autonomous mobile robot capable of traveling at a speed limited to a speed according to the distance to an obstacle even in the automatic patrol mode.

本発明の態様6に係る自律移動ロボットは、上記の態様1から5の何れか1項において、前記コントローラは、前記センサの出力信号を取得する少なくとも1つの入力インタフェースと、予め定められたプログラムに従って前記各処理を実行する少なくとも1つのプロセッサと、前記プログラムを格納した少なくとも1つのメモリと、を備えている、構成としてもよい。 In any one of the above aspects 1 to 5, the autonomous mobile robot according to the sixth aspect of the present invention has the controller according to at least one input interface for acquiring the output signal of the sensor and a predetermined program. It may be configured to include at least one processor that executes each of the above processes and at least one memory that stores the program.

上記の構成によれば、メモリに格納された情報を参照してプロセッサが処理を実行することにより、手動モードによる走行中であっても、障害物までの距離に応じた速度に制限した走行が可能な自律移動ロボットを実現することができる。 According to the above configuration, the processor executes the process by referring to the information stored in the memory, so that the vehicle can travel at a speed limited to the distance to the obstacle even while traveling in the manual mode. It is possible to realize a possible autonomous mobile robot.

本発明の態様7に係る制御方法は、フロア上を自動巡回する自律移動ロボットを制御する制御方法であって、当該自律移動ロボットの進行方向に存在する障害物までの距離を検知するセンサを用いて、当該障害物までの距離を検知する工程と、前記センサの出力信号を参照して、当該自律移動ロボットを制御する工程と、を備え、前記制御する工程は、前記センサの出力信号を参照して、前記障害物までの距離に応じた上限速度を決定する処理と、ユーザ操作に従って走行する手動モードにおいて、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する処理とを含む、方法である。 The control method according to the seventh aspect of the present invention is a control method for controlling an autonomous mobile robot that automatically patrols on the floor, and uses a sensor that detects a distance to an obstacle existing in the traveling direction of the autonomous mobile robot. The step of detecting the distance to the obstacle and the step of controlling the autonomous mobile robot by referring to the output signal of the sensor are included, and the step of controlling the robot refers to the output signal of the sensor. A method including a process of determining an upper limit speed according to the distance to the obstacle and a process of controlling the traveling speed of the autonomous mobile robot to be equal to or lower than the upper limit speed in a manual mode in which the robot travels according to a user operation. Is.

上記の方法によれば、前記自律移動ロボットと同様の効果を奏する。 According to the above method, the same effect as that of the autonomous mobile robot is obtained.

本発明の態様8に係る自律移動ロボットを制御する制御プログラムは、上記の態様1〜6の何れか1項に記載の自律移動ロボットを制御する制御プログラムであって、前記コントローラに前記各処理を実行させる構成としてもよい。 The control program for controlling the autonomous mobile robot according to the eighth aspect of the present invention is the control program for controlling the autonomous mobile robot according to any one of the above aspects 1 to 6, and the controller is subjected to each of the above processes. It may be configured to be executed.

上記の構成によれば、前記制御方法と同様の効果を奏する。 According to the above configuration, the same effect as that of the control method is obtained.

本発明によれば、上記の構成によれば、ユーザの要求に応じた走行(手動モードによる走行)中であっても、障害物までの距離に応じた速度に制限した走行が可能な自律移動ロボットを実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, according to the above configuration, autonomous movement capable of traveling limited to a speed according to the distance to an obstacle even during traveling according to a user's request (traveling in a manual mode). It has the effect of being able to realize a robot.

本発明の一実施形態に係る自律移動ロボットが備えている主要な構成を模式的に示す概略図である。It is the schematic which shows typically the main structure which the autonomous mobile robot which concerns on one Embodiment of this invention has. 本発明の一実施形態に係る自律移動ロボットが備えている主要なハードウェア構成を模式的に示す概略図である。It is the schematic which shows typically the main hardware composition provided with the autonomous mobile robot which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る自律移動ロボットが施設内を見回っている様子を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the state that the autonomous mobile robot which concerns on one Embodiment of this invention is looking around the facility. 測域センサにより検知された障害物をマッピングした様子を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the state of mapping the obstacle detected by the range sensor. 制限速度を適用するタイミングを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the timing which applies the speed limit. 自律移動ロボットの移動速度と制動距離との関係を示すグラフの一例である。This is an example of a graph showing the relationship between the moving speed of an autonomous mobile robot and the braking distance. 自律移動ロボットの制限速度を導出する関係を示すグラフの一例である。This is an example of a graph showing the relationship for deriving the speed limit of an autonomous mobile robot.

本発明の一実施形態に係る自律移動ロボット10について、図1〜図3を参照して説明する。自律移動ロボット10は、医療施設や介護施設などの職員に代わって施設内の見回りを実施する介護医療用の自律移動ロボットであって、進路上の障害物を検出可能な自走式の自律移動ロボットである。 The autonomous mobile robot 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The autonomous mobile robot 10 is an autonomous mobile robot for nursing care that performs a tour of the facility on behalf of staff of medical facilities and nursing facilities, and is a self-propelled autonomous movement capable of detecting obstacles in the course. It is a robot.

(自律移動ロボット10の主要構成)
図1は、自律移動ロボット10の主なハードウェア構成1を示したブロック図である。図1に示すように、自律移動ロボット10は、少なくともコントローラ11と、力覚センサ12と、測域センサ13と、駆動装置14とを備えている。別の好ましい実施形態では、自律移動ロボット10は更に、接触センサと、停止信号入力インタフェースと、エンコーダとを備えることができる(図示せず)。
(Main configuration of autonomous mobile robot 10)
FIG. 1 is a block diagram showing a main hardware configuration 1 of the autonomous mobile robot 10. As shown in FIG. 1, the autonomous mobile robot 10 includes at least a controller 11, a force sensor 12, a range sensor 13, and a drive device 14. In another preferred embodiment, the autonomous mobile robot 10 can further include a contact sensor, a stop signal input interface, and an encoder (not shown).

コントローラ11は、主要な構成として経路情報生成部15と、判定部16と、出力制御部17と、マップ情報入力部18とを有する。図1では、コントローラ11を機能ブロック図を用いて機能的に示しているが、図2では、コントローラ11のハードウェア構成を示す。 The controller 11 has a route information generation unit 15, a determination unit 16, an output control unit 17, and a map information input unit 18 as main configurations. In FIG. 1, the controller 11 is functionally shown by using a functional block diagram, but in FIG. 2, the hardware configuration of the controller 11 is shown.

(コントローラのハードウェア構成)
図2は、本発明の一実施形態に係る自律移動ロボット10が備えている主要なハードウェア構成を模式的に示す概略図である。図2に示すように、自律移動ロボット10は、少なくとも1つのコントローラ110を有する。情報処理の対象によって複数のコントローラ110を備えていてもよい。
(Hardware configuration of controller)
FIG. 2 is a schematic view schematically showing a main hardware configuration included in the autonomous mobile robot 10 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the autonomous mobile robot 10 has at least one controller 110. A plurality of controllers 110 may be provided depending on the target of information processing.

例えば、力覚センサ12に関する情報を処理する第1のコントローラ110aと、測域センサ13に関する情報を処理する第2のコントローラ110bと、駆動装置14に関する情報を処理する第3のコントローラ110cのように複数のコントローラに制御を分担させる構成としてもよい。 For example, a first controller 110a that processes information about the force sensor 12, a second controller 110b that processes information about the range sensor 13, and a third controller 110c that processes information about the drive device 14. The control may be shared by a plurality of controllers.

入力インタフェース113から入力された情報の処理を実施するアルゴリズムを実行するプログラムは、メモリ112に格納される。当該メモリ112に格納されたプログラムをプロセッサ111にて実行することにより、入力された情報を処理することができる。当該処理された情報は出力情報として出力インタフェース114から出力される。出力インタフェース114から出力された情報により、駆動装置14を制御することができる。 The program that executes the algorithm that executes the processing of the information input from the input interface 113 is stored in the memory 112. By executing the program stored in the memory 112 on the processor 111, the input information can be processed. The processed information is output from the output interface 114 as output information. The drive device 14 can be controlled by the information output from the output interface 114.

マップ情報入力部18へのマップ情報の入力は、入力インタフェース113を介して入力することが好ましいが、プロセッサ111にて生成されたマップ情報を入力することも可能である。経路情報生成部15、判定部16、およびマップ情報入力部18は、機能としてプロセッサ111にて実行されることが好ましい。 The map information is preferably input to the map information input unit 18 via the input interface 113, but the map information generated by the processor 111 can also be input. The route information generation unit 15, the determination unit 16, and the map information input unit 18 are preferably executed by the processor 111 as functions.

(自律移動ロボット10の実装態様)
図3は、本発明の一実施形態に係る自律移動ロボット10が施設内を見回っている様子を模式的に示す斜視図である。図3では、自律移動ロボット10が、フロア上に倒れている施設利用者Pを検知した様子を模式的に示している。
(Implementation mode of autonomous mobile robot 10)
FIG. 3 is a perspective view schematically showing how the autonomous mobile robot 10 according to the embodiment of the present invention is looking around the facility. FIG. 3 schematically shows how the autonomous mobile robot 10 detects the facility user P lying on the floor.

図3に示すように、自律移動ロボット10は、施設のフロアの上に載置されている。自律移動ロボット10は、駆動装置14を用いて施設内を自走することができる。 As shown in FIG. 3, the autonomous mobile robot 10 is mounted on the floor of the facility. The autonomous mobile robot 10 can self-propell in the facility by using the drive device 14.

図3において、フロアの表面に沿った平面をxy平面と定め、フロアの表面の法線方向のうち当該表面から天頂へ向かう方向をz軸正方向と定める。また、図3に示すように、自律移動ロボット10の前進方向をx軸正方向と定める。また、xy平面に含まれる方向のうち、上述したx軸正方向及びz軸正方向とともに右手系の直交座標系を構成する方向をy軸正方向と定める。 In FIG. 3, the plane along the surface of the floor is defined as the xy plane, and the direction from the surface to the zenith among the normal directions of the surface of the floor is defined as the z-axis positive direction. Further, as shown in FIG. 3, the forward direction of the autonomous mobile robot 10 is defined as the x-axis positive direction. Further, among the directions included in the xy plane, the direction forming the right-handed Cartesian coordinate system together with the above-mentioned x-axis positive direction and z-axis positive direction is defined as the y-axis positive direction.

自律移動ロボット10の筐体は、測域センサ13を備え、筐体の外装を接触センサとすることができる。図3に例示した自律移動ロボット10では、筐体上端部に力覚センサ12を備えることが好ましいが具体的な場所は図示せず、それ以外のハードウェアの図示も省略している。また、自律移動ロボット10の筐体の内部構造についても、その図示を省略している。 The housing of the autonomous mobile robot 10 includes a range sensor 13, and the exterior of the housing can be used as a contact sensor. In the autonomous mobile robot 10 illustrated in FIG. 3, it is preferable to provide the force sensor 12 at the upper end of the housing, but the specific location is not shown, and the other hardware is not shown. Further, the illustration of the internal structure of the housing of the autonomous mobile robot 10 is also omitted.

測域センサ13は、自律移動ロボット10の筐体の任意の場所に配置可能であるが、自律移動ロボット10の前進方向正面に配置されていることが好ましい。接触センサは、自律移動ロボット10の筐体表面の複数の箇所に配置されることが好ましい。 The range sensor 13 can be arranged at an arbitrary position in the housing of the autonomous mobile robot 10, but it is preferably arranged in front of the autonomous mobile robot 10 in the forward direction. The contact sensors are preferably arranged at a plurality of locations on the surface of the housing of the autonomous mobile robot 10.

上述のような構成を備えた自律移動ロボット10が障害物に衝突することなく安全な速度で走行することができる態様を以下に説明する。まず自動巡回モードにおける速度制限について説明し、次いで、手動モードにおける速度制限について説明する。自動巡回モードと手動モードとの切り替え、ならびに制限速度を適用するタイミングについて、適宜図5を参照して説明する。なお、手動モードにおける速度制限に関し、自動巡回モードにおける速度制限と同じ事象については説明を省略する。 An embodiment in which the autonomous mobile robot 10 having the above-described configuration can travel at a safe speed without colliding with an obstacle will be described below. First, the speed limit in the automatic patrol mode will be described, and then the speed limit in the manual mode will be described. The switching between the automatic patrol mode and the manual mode, and the timing of applying the speed limit will be described with reference to FIG. 5 as appropriate. Regarding the speed limit in the manual mode, the same phenomenon as the speed limit in the automatic patrol mode will not be described.

(自動巡回モード)
図1に示すように、コントローラ11は、少なくともマップ情報入力部18と、経路情報生成部15と、出力制御部17とを有する。
(Automatic patrol mode)
As shown in FIG. 1, the controller 11 has at least a map information input unit 18, a route information generation unit 15, and an output control unit 17.

マップ情報入力部18を介して、後述する施設内の地図情報を取得する。経路情報生成部15は、自律移動ロボット10の施設内における現在位置情報と、地図情報とに基づいて自律移動ロボット10が施設内を巡回移動する大まかな経路情報を生成する。経路情報生成部15は更に、測域センサ13によって検知された障害物情報に基づいて、より詳細な経路情報を生成する。 The map information in the facility, which will be described later, is acquired via the map information input unit 18. The route information generation unit 15 generates rough route information in which the autonomous mobile robot 10 patrolls in the facility based on the current position information in the facility of the autonomous mobile robot 10 and the map information. The route information generation unit 15 further generates more detailed route information based on the obstacle information detected by the range sensor 13.

種々の処理はプロセッサ111により実行され、各種の情報、処理を実行するためのアルゴリズムを規定したプログラムはメモリ112に格納されることが好ましい。 It is preferable that various processes are executed by the processor 111, and a program that defines various information and algorithms for executing the processes is stored in the memory 112.

上記のように経路情報生成部15によって生成された経路情報に基づいて、出力制御部17は、自動巡回モードの移動速度を算出する(図5のS21)。 Based on the route information generated by the route information generation unit 15 as described above, the output control unit 17 calculates the moving speed of the automatic patrol mode (S21 in FIG. 5).

出力インタフェース114は、当該生成された経路情報に応じた出力情報を駆動装置14に出力する。当該出力情報に基づいて駆動装置14が駆動することにより自律移動ロボット10が巡回移動する。自律移動ロボット10が施設内を巡回移動するための駆動装置14の移動量に基づいて、後述するように、エンコーダ(図示せず)は、自律移動ロボット10の走行距離情報と移動方向情報を生成する。エンコーダにより生成された当該走行距離と移動方向の情報に基づいて、コントローラ11は自律移動ロボット10の位置情報を生成する。 The output interface 114 outputs output information corresponding to the generated route information to the drive device 14. The autonomous mobile robot 10 patrols by driving the drive device 14 based on the output information. As will be described later, the encoder (not shown) generates mileage information and movement direction information of the autonomous mobile robot 10 based on the amount of movement of the drive device 14 for the autonomous mobile robot 10 to patrol the facility. To do. The controller 11 generates the position information of the autonomous mobile robot 10 based on the information of the mileage and the moving direction generated by the encoder.

(地図情報)
上述のとおり、施設内の地図情報は、マップ情報入力部18を介して取得される。本発明において地図情報とは、施設内のフロア情報を簡略化した地図のことをいう。
(Map information)
As described above, the map information in the facility is acquired via the map information input unit 18. In the present invention, the map information refers to a map that simplifies the floor information in the facility.

好ましい実施形態では、移動方向情報を組み合わせた移動経路の生成を人為的に設定することができるが、目標地点を設定することにより最短経路を生成するアルゴリズムによって自動的に移動ブロック経路を設定することもできる。このように生成した地図の情報をマップ情報入力部18を介して入力する。 In a preferred embodiment, the generation of a movement route combining the movement direction information can be artificially set, but the movement block route is automatically set by an algorithm that generates the shortest route by setting a target point. You can also. The map information generated in this way is input via the map information input unit 18.

(測域センサによる障害物検知)
自律移動ロボット10は、巡回走行しながら、測域センサ13によって施設内の障害物を検知する。測域センサ13は、上述のとおり自律移動ロボット10の筐体の任意の場所に配置されることができるが、フロアから高さ35cm程度の水平面を測定できるように配置されることが好ましい。測域センサ13は、例えば、北陽電機株式会社製のUST−10LXのようなレーザ方式の測域センサを採用することができる。なお、自律移動ロボット10が巡回走行していない場合であっても、測域センサ13によって施設内の障害物を検知することができる。
(Obstacle detection by range sensor)
The autonomous mobile robot 10 detects obstacles in the facility by the range sensor 13 while patrolling. As described above, the range sensor 13 can be arranged at an arbitrary position in the housing of the autonomous mobile robot 10, but it is preferable that the range sensor 13 is arranged so as to be able to measure a horizontal plane having a height of about 35 cm from the floor. As the range sensor 13, for example, a laser type range sensor such as UST-10LX manufactured by Hokuyo Electric Co., Ltd. can be adopted. Even when the autonomous mobile robot 10 is not patrolling, the range sensor 13 can detect an obstacle in the facility.

測域センサ13により施設内の障害物を検知した様子を図4に模式的に示す。図4は、z軸正方向からフロア面を臨む平面図である。フロア表面からz軸方向+35cmの高さであって、自律移動ロボット10の筐体に搭載された測域センサ13の位置を原点とし、自律移動ロボット10の前進方向をx軸とし、平面方向にてx軸に直交する方向をy軸とした。図4において、障害物は小さな丸印によって表示されている。図4に示すように、測域センサ13の走査角度を±θ°で示す。好ましい実施形態では、測域センサ13は、±θ=±115度の範囲で障害物を検知する。また、測域センサ13は、0.06m〜10m程度の検出距離であることが好ましい。測域センサ13の走査時間は25msであることが好ましい。測域センサ13の角度分解能は0.25度であることが好ましい。これらの値に限定されることなく、測域センサ13は、任意の検出距離、走査角度、走査時間、角度分解能を有することができる。 FIG. 4 schematically shows how an obstacle in the facility is detected by the range sensor 13. FIG. 4 is a plan view of the floor surface from the positive direction of the z-axis. At a height of +35 cm in the z-axis direction from the floor surface, the origin is the position of the range sensor 13 mounted on the housing of the autonomous mobile robot 10, the forward direction of the autonomous mobile robot 10 is the x-axis, and the plane direction is The direction orthogonal to the x-axis was defined as the y-axis. In FIG. 4, obstacles are indicated by small circles. As shown in FIG. 4, the scanning angle of the range sensor 13 is shown by ± θ °. In a preferred embodiment, the range sensor 13 detects an obstacle in the range of ± θ = ± 115 degrees. Further, the range sensor 13 preferably has a detection distance of about 0.06 m to 10 m. The scanning time of the range sensor 13 is preferably 25 ms. The angular resolution of the range sensor 13 is preferably 0.25 degrees. Without being limited to these values, the range sensor 13 can have any detection distance, scanning angle, scanning time, and angular resolution.

(速度制限)
上述のように、経路情報生成部15によって生成された経路情報に基づいて、出力制御部17は、自動巡回モードの移動速度を算出する(図5のS21)。図5は、制限速度を適用するタイミングを示すフローチャートである。力覚センサ12が有効でない場合(S23でNo)、出力制御部17は、上述の算出された移動速度を自動巡回モードの指令速度として出力インタフェース114を介して駆動装置14を制御する。
(Speed limit)
As described above, the output control unit 17 calculates the moving speed of the automatic patrol mode based on the route information generated by the route information generation unit 15 (S21 in FIG. 5). FIG. 5 is a flowchart showing the timing of applying the speed limit. When the force sensor 12 is not effective (No in S23), the output control unit 17 controls the drive device 14 via the output interface 114 with the above-calculated movement speed as the command speed of the automatic patrol mode.

このように算出された移動速度で自律移動ロボット10が巡回走行しながら測域センサ13によって施設内の障害物を検知し、検知した障害物と自律移動ロボット10との間の距離が所定の距離よりも短くなった場合、出力制御部17は走行速度の制限を実行する。 While the autonomous mobile robot 10 is patrolling at the movement speed calculated in this way, an obstacle in the facility is detected by the range sensor 13, and the distance between the detected obstacle and the autonomous mobile robot 10 is a predetermined distance. When it becomes shorter than, the output control unit 17 executes the limitation of the traveling speed.

(走行速度と制動距離との関係)
走行速度の制限を実行するために、事前に制限速度パラメータを生成する。本発明において、制限速度パラメータとは、障害物までの距離に応じた上限速度を決定するパラメータのことである。後述するように、コントローラ11は、測域センサ13の出力信号を参照し、測域センサ13の出力信号から得られた障害物までの距離に応じて、当該制限速度パラメータを適用して上限速度を決定する。
(Relationship between running speed and braking distance)
Generate speed limit parameters in advance to implement speed limit. In the present invention, the speed limit parameter is a parameter that determines the upper speed limit according to the distance to the obstacle. As will be described later, the controller 11 refers to the output signal of the range sensor 13, and applies the speed limit parameter to the upper limit speed according to the distance from the output signal of the range sensor 13 to the obstacle. To determine.

種々の処理はプロセッサ111により実行され、各種の情報、処理を実行するためのアルゴリズムを規定したプログラムはメモリ112に格納されることが好ましい。 It is preferable that various processes are executed by the processor 111, and a program that defines various information and algorithms for executing the processes is stored in the memory 112.

図6は、あるフロア上にて自律移動ロボット10を走行させた場合における、移動速度と制動距離との関係を示すグラフの一例である。任意のフロア上にて、移動速度と制動距離との関係を測定することができるが、摩擦係数が小さい堅いフロア上で測定することが好ましい。障害物と衝突しない安全マージンの確保の観点に鑑みれば、摩擦係数が小さいフロアにて得られた制限速度パラメータを他のフロアにおいても援用することが好ましい。 FIG. 6 is an example of a graph showing the relationship between the moving speed and the braking distance when the autonomous moving robot 10 is run on a certain floor. The relationship between the moving speed and the braking distance can be measured on any floor, but it is preferable to measure on a hard floor having a small coefficient of friction. From the viewpoint of ensuring a safety margin that does not collide with obstacles, it is preferable to use the speed limit parameters obtained on the floor having a small friction coefficient on other floors as well.

図6のグラフの横軸は、フロア上を走行する自律移動ロボット10の走行速度であり、縦軸は制動距離を示す。図6は、フロア上を走行する自律移動ロボット10において停止指令を実行し、停止指令時の位置から自律移動ロボット10が実際に停止した位置までの距離(制動距離)を走行速度毎に測定した実測値を○印にて示したものである。図6の実測値から、走行速度が速くなるにつれて、制動距離が長くなることが確認できる。 The horizontal axis of the graph of FIG. 6 is the traveling speed of the autonomous mobile robot 10 traveling on the floor, and the vertical axis represents the braking distance. In FIG. 6, a stop command is executed by the autonomous mobile robot 10 traveling on the floor, and the distance (braking distance) from the position at the time of the stop command to the position where the autonomous mobile robot 10 actually stops is measured for each traveling speed. The measured values are indicated by ○. From the measured values in FIG. 6, it can be confirmed that the braking distance increases as the traveling speed increases.

図7は、図6の測定結果に関して、横軸を制動距離とし、縦軸を走行速度としたグラフである。図7の関係に対して、重回帰分析を実施する。好ましい実施形態では、最小二乗法により多項式の重回帰分析を実施する。本実施形態では、2次関数を用いた最小二乗法による重回帰分析を実施した結果を破線で示す(図7参照)。 FIG. 7 is a graph in which the horizontal axis is the braking distance and the vertical axis is the traveling speed with respect to the measurement result of FIG. Multiple regression analysis is performed on the relationship shown in FIG. In a preferred embodiment, multiple regression analysis of the polynomial is performed by the least squares method. In this embodiment, the result of performing multiple regression analysis by the least squares method using a quadratic function is shown by a broken line (see FIG. 7).

当該2次関数にて示された破線の速度で当該フロア上を走行する自律移動ロボット10は、停止指令が実行されると、その後制動距離を走行して停止時に障害物に接触する。本実施形態では、2次関数を用いた最小二乗法による重回帰分析を実施した結果を示した破線を衝突速度曲線と称する。本発明では、当該衝突速度曲線に対して所定の安全マージンを確保した変数を制限速度パラメータと称する。当該安全マージンは、空走距離などに応じて任意に設定することができるが、図7に示した例では、安全マージンを速度に関係なく一律に200mmと設定した。図7では、衝突速度曲線を示す破線よりも200mmだけx軸正方向にシフトした実線にて制限速度パラメータを示す。このように制限速度パラメータを決定することにより、障害物までの距離に応じた上限速度を決定する関数として適用可能となる。 When the stop command is executed, the autonomous mobile robot 10 traveling on the floor at the speed of the broken line indicated by the quadratic function then travels a braking distance and comes into contact with an obstacle when stopped. In this embodiment, the broken line showing the result of performing the multiple regression analysis by the least squares method using the quadratic function is referred to as a collision velocity curve. In the present invention, a variable that secures a predetermined safety margin with respect to the collision speed curve is referred to as a speed limit parameter. The safety margin can be arbitrarily set according to the free running distance and the like, but in the example shown in FIG. 7, the safety margin is uniformly set to 200 mm regardless of the speed. In FIG. 7, the speed limit parameter is shown by a solid line shifted in the positive direction of the x-axis by 200 mm from the broken line showing the collision speed curve. By determining the speed limit parameter in this way, it can be applied as a function for determining the upper limit speed according to the distance to the obstacle.

(走行速度と空走距離と安全マージンとの関係)
上述のように、フロア上を所定の走行速度で走行している自律移動ロボット10が搭載している測域センサ13によって施設内の障害物を検知し、出力制御部17において制限速度パラメータを適用して上限速度を決定する。測域センサ13の走査時間(例えば、25ms)、測域センサ13を制御する第2のコントローラ110bのプロセッサ111のクロック周波数、出力制御部17において生成された制限速度パラメータを駆動装置14に適用する第3のコントローラ110cのプロセッサ111のクロック周波数などの重畳関係により、測域センサ13が障害物を検知してから、実際に駆動装置14に速度制限の指令を実行させるまでの間にタイムラグがある。本実施形態では、このタイムラグの間に自律移動ロボット10が走行する距離を空走距離と称する。また、空走距離と制動距離との和を本実施形態では停止距離と称する。制動距離と安全マージンとの和を、本実施形態では安全停止距離と称する。
(Relationship between running speed, free running distance and safety margin)
As described above, the range sensor 13 mounted on the autonomous mobile robot 10 traveling on the floor at a predetermined traveling speed detects an obstacle in the facility, and the output control unit 17 applies the speed limit parameter. To determine the upper speed limit. The scanning time of the range sensor 13 (for example, 25 ms), the clock frequency of the processor 111 of the second controller 110b that controls the range sensor 13, and the speed limit parameter generated by the output control unit 17 are applied to the drive device 14. Due to the superposition relationship such as the clock frequency of the processor 111 of the third controller 110c, there is a time lag between the time when the range sensor 13 detects an obstacle and the time when the drive device 14 actually executes the speed limit command. .. In the present embodiment, the distance traveled by the autonomous mobile robot 10 during this time lag is referred to as a free running distance. Further, the sum of the free running distance and the braking distance is referred to as a stop distance in the present embodiment. The sum of the braking distance and the safety margin is referred to as a safe stop distance in this embodiment.

安全マージンの設定は、自律移動ロボット10の最高速度における空走距離よりも長く設定することが好ましい。これにより、制動距離と安全マージンとの和からなる安全停止距離は、空走距離と制動距離との和からなる停止距離より長い距離となる。したがって、上限速度は、フロア上を走行する自律移動ロボット10の走行速度に応じた安全停止距離より短い距離で停止する速度である。 The safety margin is preferably set longer than the free running distance at the maximum speed of the autonomous mobile robot 10. As a result, the safe stop distance, which is the sum of the braking distance and the safety margin, is longer than the stop distance, which is the sum of the free running distance and the braking distance. Therefore, the upper limit speed is a speed at which the autonomous mobile robot 10 traveling on the floor stops at a shorter distance than the safe stop distance according to the traveling speed.

好ましい実施形態では、自律移動ロボット10が使用される施設のフロア毎に衝突速度曲線を生成し、自律移動ロボット10に搭載される測域センサ13やコントローラ11などのタイムラグによる空走距離から安全マージンを決定し、衝突速度曲線に安全マージンを加えた制限速度パラメータをフロア毎に生成することができる。事前に図6に示した例のような制動距離を求める実験をフロア毎に実施し、入力インタフェース113を介して事前にメモリ112に制限速度パラメータを格納することが好ましい。 In a preferred embodiment, a collision speed curve is generated for each floor of the facility in which the autonomous mobile robot 10 is used, and a safety margin is obtained from the free running distance due to a time lag of the range sensor 13 and the controller 11 mounted on the autonomous mobile robot 10. Is determined, and a speed limit parameter can be generated for each floor by adding a safety margin to the collision speed curve. It is preferable to carry out an experiment for obtaining the braking distance as in the example shown in FIG. 6 in advance for each floor, and store the speed limit parameter in the memory 112 in advance via the input interface 113.

これにより、自律移動ロボット10がフロア上を走行する際に、測域センサ13が障害物を検知した場合、コントローラ11は制限速度パラメータを参照する。当該障害物までの距離が安全停止距離より短い場合、出力制御部17は、参照した制限速度パラメータに応じた制限速度以下に速度を低下させるように駆動装置14を制御する。 As a result, when the autonomous mobile robot 10 travels on the floor and the range sensor 13 detects an obstacle, the controller 11 refers to the speed limit parameter. When the distance to the obstacle is shorter than the safe stop distance, the output control unit 17 controls the drive device 14 so as to reduce the speed to the speed limit or less according to the referenced speed limit parameter.

(自動巡回モードにおける速度制限)
このように自律移動ロボット10が巡回走行しながら測域センサ13によって施設内の障害物を検知し、検知した障害物と自律移動ロボット10との間の距離が所定の距離よりも短くなった場合、出力制御部17は走行速度の制限を実行する(S26)。
(Speed limit in automatic patrol mode)
In this way, when the autonomous mobile robot 10 patrols and detects an obstacle in the facility by the range sensor 13, and the distance between the detected obstacle and the autonomous mobile robot 10 becomes shorter than a predetermined distance. , The output control unit 17 executes the limitation of the traveling speed (S26).

(手動モード)
自律移動ロボット10は、図3に示すように、その上端部が半球状に丸められた略円柱状の形状を有する。半球状に丸められた上端部に力覚センサ12を配置することができる。力覚センサ12に力をより正確に伝えるために、力覚センサ12に接続されたレバー(図示せず)を自律移動ロボット10の上端部に配置することも好ましい。当該上端部に付勢された力を力覚センサ12が感知し、外部から付勢された力を入力信号として判定部16にて判断する。
(Manual mode)
As shown in FIG. 3, the autonomous mobile robot 10 has a substantially columnar shape in which the upper end thereof is rounded into a hemisphere. The force sensor 12 can be arranged at the upper end portion rounded to a hemisphere. In order to transmit the force to the force sensor 12 more accurately, it is also preferable to arrange a lever (not shown) connected to the force sensor 12 at the upper end of the autonomous mobile robot 10. The force sensor 12 senses the force urged to the upper end portion, and the determination unit 16 determines the force urged from the outside as an input signal.

本実施形態では、力覚センサ12は自律移動ロボット10の上端部に配置されているが、配置場所は上端部に限定されず、外部からの力を検知できる場所であれば、自律移動ロボット10の任意の場所に配置することができる。 In the present embodiment, the force sensor 12 is arranged at the upper end of the autonomous mobile robot 10, but the arrangement location is not limited to the upper end, and the autonomous mobile robot 10 can be located at any place where an external force can be detected. Can be placed anywhere in.

施設の職員は、自律移動ロボット10の上端部に付勢することにより、自律移動ロボット10の移動速度・移動方向を変更することができる。好ましい実施形態では、職員は自律移動ロボット10の脇に立ち、自律移動ロボット10の上端部に配置されている力覚センサ12に対して付勢することができる。この場合、力覚センサ12に対する、自律移動ロボット10の進行方向に職員など人間の手により付勢される力と、自律移動ロボット10のz軸方向の中心軸周りから職員など人間の手により付勢される回転モーメントとの大きさを入力信号としてコントローラ11の判定部16にて判定する。 The staff of the facility can change the moving speed and moving direction of the autonomous moving robot 10 by urging the upper end of the autonomous moving robot 10. In a preferred embodiment, the staff can stand beside the autonomous mobile robot 10 and urge the force sensor 12 located at the upper end of the autonomous mobile robot 10. In this case, the force urged by a human hand such as an employee in the traveling direction of the autonomous mobile robot 10 with respect to the force sensor 12, and the force applied by a human hand such as an employee from around the central axis of the autonomous mobile robot 10 in the z-axis direction. The determination unit 16 of the controller 11 determines the magnitude of the rotational moment as an input signal.

コントローラ11の経路情報生成部15は、判定部16にて判定された入力信号の大きさに基づいて手動モードにおける移動速度及び/又は移動方向を計算し、出力インタフェース114に移動方向情報と移動速度情報を出力する。 The route information generation unit 15 of the controller 11 calculates the movement speed and / or the movement direction in the manual mode based on the magnitude of the input signal determined by the determination unit 16, and the movement direction information and the movement speed are supplied to the output interface 114. Output information.

上記のように経路情報生成部15によって生成された経路情報に基づいて、出力制御部17は、手動モードの移動速度を算出する(図5のS22)。 Based on the route information generated by the route information generation unit 15 as described above, the output control unit 17 calculates the movement speed in the manual mode (S22 in FIG. 5).

自動巡回モードの場合と同様に、出力制御部17は出力インタフェース114を介して、当該生成された経路情報に応じた出力情報を駆動装置14に出力する。自律移動ロボット10の手動モードにおける駆動装置14の移動量に基づいて、エンコーダは、自律移動ロボット10の走行距離情報と移動方向情報を生成する。エンコーダにより生成された当該走行距離と移動方向の情報に基づいて、コントローラ11は自律移動ロボット10の位置情報を生成する。 As in the case of the automatic patrol mode, the output control unit 17 outputs the output information corresponding to the generated route information to the drive device 14 via the output interface 114. The encoder generates mileage information and movement direction information of the autonomous mobile robot 10 based on the movement amount of the drive device 14 in the manual mode of the autonomous mobile robot 10. The controller 11 generates the position information of the autonomous mobile robot 10 based on the information of the mileage and the moving direction generated by the encoder.

(自動巡回モードと手動モードとの切り替え)
自律移動ロボット10が、上述した自動巡回モードで所定の目標に向かって自律移動しているときに、手動モードに切り替える態様について以下に説明する。
(Switching between automatic patrol mode and manual mode)
The mode of switching to the manual mode when the autonomous mobile robot 10 is autonomously moving toward a predetermined target in the above-mentioned automatic patrol mode will be described below.

図5は、自動巡回モードと手動モードとを切り替えて駆動制御する方法を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing a method of switching between the automatic patrol mode and the manual mode for drive control.

経路情報生成部15は、マップ情報入力部18を介して入力されたマップ情報と、測域センサ13によって検知された障害物情報と、現在位置情報に基づいて自動巡回モードの巡回経路情報を生成する。当該生成された自動巡回モードの巡回経路に基づいて、経路情報生成部15は、自動巡回モードにおける移動速度を算出する(S21)。 The route information generation unit 15 generates the patrol route information in the automatic patrol mode based on the map information input via the map information input unit 18, the obstacle information detected by the range sensor 13, and the current position information. To do. Based on the generated patrol route in the automatic patrol mode, the route information generation unit 15 calculates the movement speed in the automatic patrol mode (S21).

上述のように自律移動ロボット10が、自動巡回モードで所定の目標に向かって自律移動しているときに、一定の周期で、力覚センサ12に付勢される力の大きさに基づいて、経路情報生成部15は、手動モードにおける移動速度を算出する(S22)。 As described above, when the autonomous mobile robot 10 is autonomously moving toward a predetermined target in the automatic patrol mode, it is based on the magnitude of the force urged by the force sensor 12 at regular intervals. The route information generation unit 15 calculates the movement speed in the manual mode (S22).

力覚センサ12に対して、自律移動ロボット10の進行方向に職員の手により付勢される力と、自律移動ロボット10のz軸方向の中心軸周りから職員の手により付勢される回転モーメントとの大きさを入力信号として、判定部16は閾値判断する。当該閾値は事前に任意に設定することができる。当該閾値より大きな入力信号の場合、力覚センサ12は有効であると判断される(S23でYES)。入力信号が閾値より小さい場合、力覚センサ12は有効とは判断されない(S23でNO)。 The force urged by the staff in the direction of travel of the autonomous mobile robot 10 and the rotational moment urged by the staff from around the central axis in the z-axis direction of the autonomous mobile robot 10 with respect to the force sensor 12. The determination unit 16 determines the threshold value using the magnitude of and as an input signal. The threshold value can be arbitrarily set in advance. When the input signal is larger than the threshold value, the force sensor 12 is determined to be effective (YES in S23). If the input signal is smaller than the threshold value, the force sensor 12 is not determined to be valid (NO in S23).

力覚センサ12が有効と判断されない場合(S23でNO)、出力インタフェース114は自動巡回モードにおける移動速度をモータ指令速度と算出する(S24)。力覚センサ12が有効と判断された場合(S23でYES)、出力インタフェース114は手動モードにおける移動速度をモータ指令速度と算出する(S25)。 When the force sensor 12 is not determined to be valid (NO in S23), the output interface 114 calculates the moving speed in the automatic patrol mode as the motor command speed (S24). When the force sensor 12 is determined to be effective (YES in S23), the output interface 114 calculates the moving speed in the manual mode as the motor command speed (S25).

(手動モードにおける速度制限)
手動モードにおいても、上述した自動巡回モードと同様に、自律移動ロボット10が手動モードで走行しながら測域センサ13によって施設内の障害物を検知し、検知した障害物と自律移動ロボット10との間の距離が所定の距離よりも短くなった場合、出力制御部17は走行速度の制限を実行する(S26)。
(Speed limit in manual mode)
In the manual mode as well, as in the automatic patrol mode described above, the autonomous mobile robot 10 detects an obstacle in the facility by the range sensor 13 while traveling in the manual mode, and the detected obstacle and the autonomous mobile robot 10 When the distance between them becomes shorter than a predetermined distance, the output control unit 17 executes the limitation of the traveling speed (S26).

検知した障害物と自律移動ロボット10との間の距離が所定の距離よりも短くなった場合であっても、コントローラ11が制限速度パラメータを参照して出力制御部17が決定した制限速度よりも、手動モードでの走行速度の方が遅い場合は、出力制御部17が決定した制限速度まで速度を上げることなく、手動モードでの走行速度を優先する。 Even when the distance between the detected obstacle and the autonomous mobile robot 10 becomes shorter than the predetermined distance, the speed limit is higher than the speed limit determined by the output control unit 17 with reference to the speed limit parameter by the controller 11. If the traveling speed in the manual mode is slower, the traveling speed in the manual mode is prioritized without increasing the speed to the speed limit determined by the output control unit 17.

また、自動巡回モード中に測域センサ13により障害物が検知され、出力制御部17により自動巡回モードにおける速度制限が実行されて制限速度走行中に、力覚センサ12を介して手動モードが適用された場合、出力制御部17は、手動モードにおいて付勢された指示速度での走行速度を優先する判断をする。 Further, an obstacle is detected by the range sensor 13 during the automatic patrol mode, the speed limit in the automatic patrol mode is executed by the output control unit 17, and the manual mode is applied via the force sensor 12 during the speed limit running. If so, the output control unit 17 determines to prioritize the traveling speed at the indicated speed urged in the manual mode.

ただし、手動モードでの走行に切り替わるため、出力制御部17は、手動モードにおいて付勢された指示速度と、制限速度の速度とを比較する。制限速度パラメータを参照して決定された制限速度より、手動モードにおいて付勢された指示速度の方が遅い場合は、出力制御部17は、手動モードにおいて付勢された指示速度での走行速度を優先する判断をする。一方、手動モードにおいて付勢された指示速度より、制限速度の方が遅い場合は、出力制御部17は、手動モードにおいて付勢された指示速度よりも、制限速度パラメータを参照して決定された制限速度での走行速度を優先する判断をする。 However, since the traveling is switched to the manual mode, the output control unit 17 compares the indicated speed urged in the manual mode with the speed limit speed. If the indicated speed urged in the manual mode is slower than the speed limit determined with reference to the speed limit parameter, the output control unit 17 determines the traveling speed at the urged indicated speed in the manual mode. Make a priority decision. On the other hand, when the speed limit is slower than the indicated speed urged in the manual mode, the output control unit 17 is determined by referring to the speed limit parameter than the indicated speed urged in the manual mode. Make a decision to prioritize the running speed at the speed limit.

(加速度制限)
上記のとおり自動巡回モードならびに手動モードにおける速度制限について説明したが、これらの速度制限を指示する信号は、個々のセンサから離散的に入力される。また、自動巡回モードと手動モードとを急峻に切り替える場合など、力覚センサ12のノイズが含まれていることが多い。更に、速度制限した後も、時間変化に対する速度の変化を検討すると、時間軸に対して矩形状の速度波形になっている場合がある。
(Acceleration limit)
As described above, the speed limits in the automatic patrol mode and the manual mode have been described, but the signals instructing these speed limits are input discretely from the individual sensors. In addition, noise from the force sensor 12 is often included, such as when the automatic patrol mode and the manual mode are suddenly switched. Further, even after the speed is limited, when the change in speed with respect to the time change is examined, the speed waveform may be rectangular with respect to the time axis.

このような離散的な指示信号に基づく速度切り替えにより駆動装置14のモータを動作させた場合、自律移動ロボット10の走行態様はぎこちない動きになる。 When the motor of the drive device 14 is operated by speed switching based on such discrete instruction signals, the traveling mode of the autonomous mobile robot 10 becomes awkward.

スムーズな速度変化を実現するために、適切な加速度で制限し、時間軸に対して矩形状の速度波形ではなく、連続波の速度波形に変換することが好ましい(S27)。 In order to realize a smooth velocity change, it is preferable to limit the velocity with an appropriate acceleration and convert the velocity waveform into a continuous wave velocity waveform instead of a rectangular velocity waveform with respect to the time axis (S27).

(モータ駆動)
出力制御部17では、上述したような加速度制限(S27)の処理を実施した制限速度情報(デジタル信号)をアナログ信号に変換(D/A変換)する(S28)。D/A変換されたアナログ信号の速度制限情報によりモータドライバを制御して駆動装置14に出力し、モータ(図示せず)を回転させる(S29)。
(Motor drive)
The output control unit 17 converts (D / A conversion) the speed limit information (digital signal) that has been subjected to the acceleration limitation (S27) processing as described above into an analog signal (S28). The motor driver is controlled by the speed limit information of the D / A converted analog signal and output to the drive device 14, and the motor (not shown) is rotated (S29).

(現在位置情報)
好ましい駆動装置14では、左右独立のホイールを各々駆動させるモータをそれぞれのホイールに配置することができる。それぞれのモータには、モータの回転軸の回転数を検知するエンコーダ(図示せず)を装着することができる。左右のモータの回転軸の回転数に基づいて、エンコーダは、自律移動ロボット10の走行距離情報と移動方向情報を生成する。エンコーダにより生成された当該走行距離と移動方向の情報に基づいて、位置情報生成部は自律移動ロボット10の位置情報を生成する。一定の周期で当該位置情報生成処理を繰り返し、自律移動ロボット10の現在位置を更新する。
(Current location information)
In the preferred drive device 14, motors for driving the left and right independent wheels can be arranged on each wheel. Each motor can be equipped with an encoder (not shown) that detects the number of rotations of the rotation shaft of the motor. Based on the number of rotations of the rotation axes of the left and right motors, the encoder generates mileage information and movement direction information of the autonomous mobile robot 10. The position information generation unit generates the position information of the autonomous mobile robot 10 based on the information of the mileage and the movement direction generated by the encoder. The position information generation process is repeated at regular intervals to update the current position of the autonomous mobile robot 10.

(接触センサによる停止行動)
上述したように自律移動ロボット10の筐体の表面には1つ以上の接触センサを搭載することができる。自律移動ロボット10の筐体の表面の接触センサが反応を検知した場合、コントローラ11では、出力制御部17にて停止信号を出力し、駆動装置14を停止させる。
(Stopping action by contact sensor)
As described above, one or more contact sensors can be mounted on the surface of the housing of the autonomous mobile robot 10. When the contact sensor on the surface of the housing of the autonomous mobile robot 10 detects a reaction, the controller 11 outputs a stop signal to the output control unit 17 to stop the drive device 14.

この接触センサによる駆動装置14を停止させる制御は、上述した速度制限の制御に優先して実行されることが好ましい。 The control for stopping the drive device 14 by the contact sensor is preferably executed in preference to the speed limit control described above.

〔ソフトウェアによる実現例〕
自律移動ロボット10のコントローラ11は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of realization by software]
The controller 11 of the autonomous mobile robot 10 may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like, or may be realized by software.

後者の場合、自律移動ロボット10は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば1つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。 In the latter case, the autonomous mobile robot 10 includes a computer that executes instructions of a program that is software that realizes each function. The computer includes, for example, one or more processors and a computer-readable recording medium that stores the program. Then, in the computer, the processor reads the program from the recording medium and executes it, thereby achieving the object of the present invention. As the processor, for example, a CPU (Central Processing Unit) can be used. As the recording medium, in addition to a "non-temporary tangible medium" such as a ROM (Read Only Memory), a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used. Further, a RAM (Random Access Memory) for expanding the above program may be further provided. Further, the program may be supplied to the computer via an arbitrary transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program. It should be noted that one aspect of the present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which the program is embodied by electronic transmission.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

10 自律移動ロボット
11 コントローラ
12 力覚センサ
13 測域センサ
14 駆動装置
15 経路情報生成部
16 判定部
17 出力制御部
18 マップ情報入力部
110a 第1のコントローラ
110b 第2のコントローラ
110c 第3のコントローラ
111 プロセッサ
112 メモリ
113 入力インタフェース
114 出力インタフェース
10 Autonomous mobile robot 11 Controller 12 Force sensor 13 Range sensor 14 Drive device 15 Path information generation unit 16 Judgment unit 17 Output control unit 18 Map information input unit 110a First controller 110b Second controller 110c Third controller 111 Processor 112 Memory 113 Input interface 114 Output interface

Claims (8)

フロア上を自動巡回する自律移動ロボットであって、
当該自律移動ロボットの進行方向に存在する障害物までの距離を検知するセンサと、
前記センサの出力信号を参照して、当該自律移動ロボットを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記センサの出力信号を参照して、前記障害物までの距離に応じた上限速度を決定する処理と、
ユーザ操作に従って走行する手動モードにおいて、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する処理を実行する
ことを特徴とする自律移動ロボット。
An autonomous mobile robot that automatically patrols the floor
A sensor that detects the distance to an obstacle in the direction of travel of the autonomous mobile robot,
A controller that controls the autonomous mobile robot with reference to the output signal of the sensor is provided.
The controller
The process of determining the upper limit speed according to the distance to the obstacle with reference to the output signal of the sensor, and
An autonomous mobile robot characterized by executing a process of controlling the traveling speed of the autonomous mobile robot to be equal to or lower than the upper limit speed in a manual mode in which the robot travels according to a user operation.
前記コントローラは、前記手動モードにおいて、前記ユーザが前記自律移動ロボットを前進させる力、及び、前記ユーザが前記自律移動ロボットを回転させる力のうちの少なくとも一つに応じて、前記自律移動ロボットの移動方向および速度のうちの少なくとも一つを決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の自律移動ロボット。
In the manual mode, the controller moves the autonomous mobile robot according to at least one of a force by which the user advances the autonomous mobile robot and a force by which the user rotates the autonomous mobile robot. Determine at least one of direction and speed,
The autonomous mobile robot according to claim 1, wherein the robot is characterized by the above.
前記上限速度は、前記フロア上を走行する当該自律移動ロボットの走行速度に応じた制動距離に所定の距離を加えた安全停止距離で停止する速度であり、
前記コントローラは、
走行中の当該自律移動ロボットから前記障害物までの距離が前記安全停止距離以下になった場合、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する処理を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の自律移動ロボット。
The upper limit speed is a speed at which the robot stops at a safe stop distance obtained by adding a predetermined distance to the braking distance corresponding to the traveling speed of the autonomous mobile robot traveling on the floor.
The controller
When the distance from the autonomous mobile robot while traveling to the obstacle is equal to or less than the safe stop distance, a process for controlling the traveling speed of the autonomous mobile robot to the upper limit speed or less is executed. Item 2. The autonomous mobile robot according to Item 1 or 2.
前記センサが前記障害物を検知してから、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する指令を実行するまでの間に当該自律移動ロボットが走行する空走距離と、前記制動距離との和が、前記安全停止距離よりも短いことを特徴とする請求項3に記載の自律移動ロボット。 The free running distance and the braking distance that the autonomous mobile robot travels between the time when the sensor detects the obstacle and the time when the command for controlling the traveling speed of the autonomous mobile robot is executed to be equal to or lower than the upper limit speed are executed. The autonomous mobile robot according to claim 3, wherein the sum with and is shorter than the safe stopping distance. 前記コントローラは、ユーザ操作とは独立に設定された巡回経路に従って走行する自動モードにおいて、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する処理を実行する、
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の自律移動ロボット。
The controller executes a process of controlling the traveling speed of the autonomous mobile robot to be equal to or lower than the upper limit speed in an automatic mode in which the robot travels according to a patrol route set independently of the user operation.
The autonomous mobile robot according to any one of claims 1 to 4, wherein the robot is characterized by the above.
前記コントローラは、
前記センサの出力信号を取得する少なくとも1つの入力インタフェースと、
予め定められたプログラムに従って前記各処理を実行する少なくとも1つのプロセッサと、
前記プログラムを格納した少なくとも1つのメモリと、を備えている、
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の自律移動ロボット。
The controller
With at least one input interface that acquires the output signal of the sensor,
At least one processor that executes each of the above processes according to a predetermined program, and
It comprises at least one memory that stores the program.
The autonomous mobile robot according to any one of claims 1 to 5, wherein the robot is characterized by the above.
フロア上を自動巡回する自律移動ロボットを制御する制御方法であって、
当該自律移動ロボットの進行方向に存在する障害物までの距離を検知するセンサを用いて、当該障害物までの距離を検知する工程と、
前記センサの出力信号を参照して、当該自律移動ロボットを制御する工程と、を備え、
前記制御する工程は、
前記センサの出力信号を参照して、前記障害物までの距離に応じた上限速度を決定する処理と、
ユーザ操作に従って走行する手動モードにおいて、当該自律移動ロボットの走行速度を前記上限速度以下に制御する処理と
を含む、ことを特徴とする制御方法。
It is a control method that controls an autonomous mobile robot that automatically patrols on the floor.
A process of detecting the distance to the obstacle by using a sensor that detects the distance to the obstacle existing in the traveling direction of the autonomous mobile robot, and
A step of controlling the autonomous mobile robot with reference to the output signal of the sensor is provided.
The control step is
The process of determining the upper limit speed according to the distance to the obstacle with reference to the output signal of the sensor, and
A control method comprising a process of controlling the traveling speed of the autonomous mobile robot to or less than the upper limit speed in a manual mode of traveling according to a user operation.
請求項1〜6の何れか1項に記載の自律移動ロボットを制御する制御プログラムであって、前記コントローラに前記各処理を実行させることを特徴とする制御プログラム。 A control program for controlling an autonomous mobile robot according to any one of claims 1 to 6, wherein the controller executes each of the above processes.
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