JP2021114103A - Map processing device, map processing method, and mobile robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地図処理装置、地図処理方法、及び、当該地図処理装置により処理された地図を用いて自律的に移動する移動ロボットに関する。 The present invention relates to a map processing device, a map processing method, and a mobile robot that autonomously moves using a map processed by the map processing device.
従来、所定の領域を自律的に移動する移動ロボットがある。この種の移動ロボットは、例えば、所定の領域に対応するタスクエリアを含む地図(地図情報)に基づいて移動経路を算出し、算出した移動経路に沿って自律的に移動する。 Conventionally, there are mobile robots that autonomously move in a predetermined area. This type of mobile robot calculates a movement route based on a map (map information) including a task area corresponding to a predetermined area, and autonomously moves along the calculated movement route.
例えば、移動ロボットは、所定の領域が広すぎる場合、当該所定の領域に対応する、地図に含まれるタスクエリアをいくつかのエリアに分割することで複数のサブエリアを生成し、生成したサブエリアごとに移動経路を算出する。移動ロボットは、サブエリアごとに移動経路に沿って移動する。特許文献1には、地図に含まれるタスクエリアを複数の矩形のサブエリアに分割する方法が開示されている。 For example, when a predetermined area is too wide, the mobile robot generates a plurality of sub-areas by dividing the task area included in the map corresponding to the predetermined area into several areas, and the generated sub-areas. The movement route is calculated for each. The mobile robot moves along the movement path for each sub-area. Patent Document 1 discloses a method of dividing a task area included in a map into a plurality of rectangular sub-areas.
移動ロボットは、移動経路に沿って移動するために、自己位置を推定しながら移動する。例えば、LIDAR(Light Detection and Ranging)等のセンサを用いて、移動ロボットの周囲に位置する壁及び対象物等の位置を示す情報を検出し、検出した情報を用いて自己位置を推定する。移動ロボットは、例えば、局地化アルゴリズムを用いて、地図とLIDARで検出した情報とを比較することで、自己位置を推定する。移動ロボットは、例えば、算出した移動経路に沿って移動しながら、掃除、掃海、又は、データ収集のようなタスクを実行する。このようなタスクを実行しながら自律的に移動する移動ロボットにおいては、所定の領域内をくまなく移動することが要求される。そのため、移動ロボットには、精度よく自己位置を推定できることが要求される。 The mobile robot moves while estimating its own position in order to move along the movement path. For example, a sensor such as LIDAR (Light Detection and Ringing) is used to detect information indicating the positions of walls and objects located around the mobile robot, and the self-position is estimated using the detected information. The mobile robot estimates its own position by, for example, using a localization algorithm to compare the map with the information detected by LIDAR. The mobile robot performs tasks such as cleaning, minesweeping, or data collection while moving along the calculated movement path, for example. In a mobile robot that moves autonomously while executing such a task, it is required to move all over a predetermined area. Therefore, the mobile robot is required to be able to estimate its own position with high accuracy.
本発明は、自律的に移動する移動ロボットが精度よく自己位置を推定できるようにタスクエリアを分割できる地図処理装置等を提供する。 The present invention provides a map processing device or the like that can divide a task area so that a mobile robot that moves autonomously can accurately estimate its own position.
本発明の一態様に係る地図処理装置は、所定の領域を自律的に移動する移動ロボットが用いる地図に含まれる、前記所定の領域に対応するタスクエリアを複数のサブエリアに分割する地図処理装置であって、前記移動ロボットが位置を認識可能な前記所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点を前記タスクエリアから抽出する抽出部と、前記複数の特徴点に基づいて前記タスクエリアを複数のサブエリアに分割する分割部と、を備える。 The map processing device according to one aspect of the present invention is a map processing device that divides a task area corresponding to the predetermined area into a plurality of sub-areas included in a map used by a mobile robot that autonomously moves in a predetermined area. An extraction unit that extracts a plurality of feature points corresponding to a plurality of points in the predetermined area where the mobile robot can recognize the position from the task area, and the task based on the plurality of feature points. It is provided with a division portion for dividing the area into a plurality of sub-areas.
また、本発明の一態様に係る地図処理方法は、所定の領域を自律的に移動する移動ロボットが用いる地図に含まれる、前記所定の領域に対応するタスクエリアを複数のサブエリアに分割する地図処理方法であって、前記移動ロボットが位置を認識可能な前記所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点を前記タスクエリアから抽出する抽出ステップと、前記複数の特徴点に基づいて前記タスクエリアを複数のサブエリアに分割する分割ステップと、を含む。 Further, the map processing method according to one aspect of the present invention includes a map included in a map used by a mobile robot that autonomously moves in a predetermined area, and divides a task area corresponding to the predetermined area into a plurality of sub-areas. It is a processing method based on an extraction step of extracting a plurality of feature points corresponding to a plurality of points in the predetermined area where the mobile robot can recognize a position from the task area, and the plurality of feature points. A division step for dividing the task area into a plurality of sub-areas is included.
また、本発明の一態様に係る移動ロボットは、所定の領域を自律的に移動する移動ロボットであって、上記に記載の地図処理装置と、前記複数のサブエリアごとに移動経路を算出する算出部と、前記複数のサブエリアのうちの一のサブエリアにおける移動経路に沿って前記移動ロボットを移動させた後に、前記複数のサブエリアのうちの他のサブエリアに対応する位置に前記移動ロボットを移動させて、前記他のサブエリアにおける移動経路に沿って前記移動ロボットを移動させる制御部と、を備える。 Further, the mobile robot according to one aspect of the present invention is a mobile robot that autonomously moves in a predetermined area, and is calculated by calculating the movement route for each of the map processing device described above and the plurality of sub-areas. After moving the mobile robot along the movement path of the unit and one of the plurality of sub-areas, the mobile robot is located at a position corresponding to the other sub-area of the plurality of sub-areas. The mobile robot is provided with a control unit for moving the mobile robot along a movement path in the other sub-area.
なお、本発明は、上記プログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能なCD−ROM等の非一時的な記録媒体として実現されてもよい。また、本発明は、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現されてもよい。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信されてもよい。 The present invention may be realized as a non-temporary recording medium such as a CD-ROM that can be read by a computer that records the above program. The present invention may also be realized as information, data or signals indicating the program. Then, those programs, information, data and signals may be distributed via a communication network such as the Internet.
本発明によれば、自律的に移動する移動ロボットが精度よく自己位置を推定できるようにタスクエリアを分割できる地図処理装置等を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a map processing device or the like capable of dividing a task area so that a mobile robot that moves autonomously can estimate its own position with high accuracy.
以下では、本発明に係る地図処理装置等の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。 Hereinafter, embodiments of the map processing apparatus and the like according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of the components, steps, the order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。 Further, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Further, in each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified.
また、以下の実施の形態においては、略三角形等の「略」を用いた表現を用いている。例えば、略三角形とは、完全に三角形であることを意味するだけでなく、実質的に三角形である、すなわち、例えば角丸な三角形等も含むことも意味する。他の「略」を用いた表現についても同様である。 Further, in the following embodiments, expressions using "abbreviations" such as substantially triangles are used. For example, a substantially triangle means not only that it is a perfect triangle, but also that it is substantially a triangle, that is, it also includes, for example, a triangle with rounded corners. The same applies to expressions using other "abbreviations".
また、以下の実施の形態においては、所定の領域を移動する移動ロボットを鉛直上方側から見た場合を上面視とし、鉛直下方側から見た場合を底面視として記載する場合がある。 Further, in the following embodiments, the case where the mobile robot moving in the predetermined region is viewed from the vertically upper side may be described as the top view, and the case where the mobile robot moving in the predetermined region is viewed from the vertically lower side may be described as the bottom view.
(実施の形態)
[構成]
図1は、実施の形態に係る移動ロボット200の外観を示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る移動ロボット200の外観を示す底面図である。
(Embodiment)
[Constitution]
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the
移動ロボット200は、掃除、掃海、又は、データ収集のような所定のタスクを実行しながらフロア等の所定の領域を自律的に移動(言い換えると、自律走行)する移動ロボットである。本実施の形態では、移動ロボット200は、所定の領域を自律走行しながら掃除する自律走行掃除機である。移動ロボット200は、所定の領域に対応するタスクエリアを含む地図を用いて、所定の領域を移動する。
The
例えば、移動ロボット200は、まず、カメラ60等を用いて所定の領域(より具体的には、所定の領域内)を撮像しながら走り回ることで、所定の領域に対応するタスクエリアを含む地図(地図情報)を生成する。
For example, the
次に、移動ロボット200は、生成した地図に基づいて、所定の領域を掃除する際に移動(走行)する移動経路(走行経路)を算出する。次に、移動ロボット200は、算出した移動経路で、所定の領域を走行して掃除する。
Next, the
なお、移動ロボット200は、所定の領域に対応する地図(タスクエリア)を完全に生成していなくても移動を開始してもよい。例えば、移動ロボット200は、所定の領域の一部しかカメラ60等を用いて認識していない場合、認識した部分の特徴点をから後述するようにタスクエリアを複数のサブエリアに分割し、サブエリアごとに移動経路を算出し、算出した移動経路に沿って移動してもよい。
The
移動ロボット200は、例えば、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)により、掃除する所定の領域を示す地図の生成と、生成した地図における移動ロボット200の自己位置の推定とを行う。
For example, the
移動ロボット200は、例えば、本体部10と、2つの車輪20と、2つのサイドブラシ30と、レーザ測距計40と、メインブラシ50と、カメラ60と、深度センサ70と、を備える。
The
本体部10は、移動ロボット200が備える各構成要素を収容する筐体である。本実施の形態では、本体部10は、上面視において、略三角形状である。なお、本体部10の上面視における形状は、特に限定されない。本体部10の上面視形状は、例えば、略矩形状でもよいし、略円形状でもよい。図2に示すように、本体部10は、底面に吸込口11を有する。
The
2つの車輪20は、移動ロボット200を走行させるための車輪である。
The two
サイドブラシ30は、本体部10の下面に設けられ、所定の領域を掃除するためのブラシである。本実施の形態では、移動ロボット200は、2つのサイドブラシ30を備える。移動ロボット200が備えるサイドブラシ30の数は、1つでもよいし、3つ以上でもよく、特に限定されない。
The
レーザ測距計40は、移動ロボット200と、所定の領域における物体、壁面等との距離を測定するためのセンサである。レーザ測距計40は、例えば、本体部10の上部に設けられている。レーザ測距計40は、例えば、いわゆるLIDARである。
The
メインブラシ50は、本体部10の下面に設けられている開口である吸込口11に配置され、ゴミを吸引するためのブラシである。
The
カメラ60は、本体部10に配置され、所定の領域を撮像することで画像を生成する撮像装置である。
The
深度センサ70は、例えば、カメラ60により生成された画像に含まれる障害物等の被写体と移動ロボット200との距離を検出するセンサである。深度センサは、例えば、赤外線センサである。
The
地図処理装置100は、例えば移動ロボット200がSLAM等によって生成した地図を、複数のサブエリアに分割する処理装置である。具体的には、地図処理装置100は、所定の領域を自律的に移動する移動ロボット200が用いる地図に含まれる、所定の領域に対応するタスクエリアを複数のサブエリアに分割する。地図処理装置100は、例えば、このような処理を実行するための制御プログラムと、当該制御プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)とから実現される。
The
図3は、実施の形態に係る移動ロボット200の特徴的な機能構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a characteristic functional configuration of the
移動ロボット200は、例えば、地図141に基づいて所定の領域を移動する。図3に示すように、移動ロボット200は、地図処理装置100と、算出部210と、制御部220と、検出部230と、移動部240と、清掃部250と、を備える。
The
地図処理装置100は、例えば、SLAMにより、掃除する所定の領域を示す地図141を複数のサブエリアに分割する処理部である。例えば、制御部220は、カメラ60、車輪20等を有する移動部240を制御することで、所定の領域を移動ロボット200に走行させ、所定の領域を示すデータである地図141を生成し、生成した地図141を地図処理装置100が備える記憶部140に記憶させる。地図処理装置100は、地図141が示す所定の領域を複数のサブエリアに分割する。
The
地図141には、例えば、所定の領域に対応するタスクエリアを示す情報と、タスクエリアに位置し、移動ロボット200が位置を認識可能な所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点を示す情報と、が含まれる。
The
なお、移動ロボット200は、地図141を生成せず、移動ロボット200の外部のPC(Personal Computer)等の通信装置から地図141を受信してもよい。
The
地図処理装置100は、取得部110と、抽出部120と、分割部130と、記憶部140と、を備える。
The
取得部110は、地図141を取得する処理部である。本実施の形態では、取得部110は、記憶部140に記憶されている地図141を取得する。取得部110は、移動ロボット200の外部のPC等の通信装置から地図141を受信することで取得する場合、通信するためのアンテナ及び無線通信回路等からなる通信インターフェースを備えてもよい。
The
抽出部120は、取得部110が取得した地図141に含まれる複数の特徴点を抽出する処理部である。具体的には、抽出部120は、移動ロボット200が位置を認識可能な所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点をタスクエリアから抽出する。つまり、特徴点とは、レーザ測距計40又はカメラ60等を有する検出部230によって移動ロボット200が認識(識別)可能な点に対応する地図141における点である。特徴点は、検出部230で検出可能な物体又は位置等であればよく、例えば、所定の領域に位置する壁と壁との間の角、テーブル等の物体、及び、目印として床面又は壁等に付されたマーカ等である。抽出部120は、地図141に含まれる複数の特徴点を抽出する。
The
分割部130は、抽出部120が抽出した複数の特徴点に基づいて地図141に含まれるタスクエリアを複数のサブエリアに分割する処理部である。分割部130は、例えば、複数のサブエリアのそれぞれに特徴点が少なくとも1つ含まれるようにタスクエリアを分割する。
The
分割部130は、例えば、複数のサブエリアのそれぞれに少なくとも1つの特徴点が含まれるように、タスクエリアを複数のサブエリアに分割する。本実施の形態では、分割部130は、複数の特徴点を母点としたボロノイ図を生成し、生成したボロノイ図に含まれるボロノイ境界を示す境界線を用いて地図141を複数のサブエリアに分割する。つまり、分割部130は、ボロノイ図を用いて、複数のサブエリアのそれぞれに少なくとも1つの特徴点が含まれるように、タスクエリアを複数のサブエリアに分割する。
The
また、分割部130は、例えば、生成した境界線のうち、所定の条件を満たす境界線の一部を削除して、残った境界線の部分に基づいて地図141を複数のサブエリアに分割する。
Further, for example, the dividing
削除する境界線の部分を決定する所定の条件は、例えば、複数の特徴点のうちの2以上の特徴点間の距離が所定の距離未満であることである。言い換えると、例えば、分割部130は、複数の特徴点のうちの2つ以上の特徴点間の距離が所定の距離未満である場合、ボロノイ図を生成することで生成した境界線のうち、当該2つ以上の特徴点に基づいて生成された部分を削除する。
A predetermined condition for determining the portion of the boundary line to be deleted is, for example, that the distance between two or more feature points among the plurality of feature points is less than the predetermined distance. In other words, for example, when the distance between two or more feature points among the plurality of feature points is less than a predetermined distance, the
所定の距離は、予め任意に定められてよい。 The predetermined distance may be arbitrarily determined in advance.
また、分割部130は、例えば、特徴点間の距離が所定の距離未満の特徴点同士の集合である点集合を生成し、境界線のうち、生成した点集合に含まれる2つ以上の特徴点に基づいて生成された部分を削除する。具体的には、分割部130は、例えば、タスクエリアから抽出される複数の特徴点のうち少なくとも2つの特徴点が属する点集合であって、当該点集合に属する特徴点の中に少なくとも1つ、特徴点間の距離が所定の距離未満の特徴点を含む特徴点の集合である点集合を生成し、ボロノイ図の境界線のうち、生成した点集合に含まれる2つ以上の特徴点に基づいて生成された部分を削除する。
Further, the dividing
分割部130は、地図141に含まれるタスクエリアの範囲を規定する規定線、及び、ボロノイ図の境界線で囲まれた領域をサブエリアとして生成する。つまり、複数のサブエリアのうち少なくとも1つは、例えば、タスクエリアの範囲を規定する規定線、及び、境界線で囲まれた領域である。或いは、分割部130は、境界線のみで囲まれた領域をサブエリアとして生成してもよい。つまり、複数のサブエリアのうち少なくとも1つは、例えば、ボロノイ図の境界線のみで囲まれた領域である。
The
算出部210は、地図処理装置100が地図141を分割することで生成した複数のサブエリアごとに移動経路を算出する処理部である。
The
制御部220は、複数のサブエリアのうちの一のサブエリアにおける移動経路に沿って移動ロボット200を移動させた後に、複数のサブエリアのうちの他のサブエリアに移動ロボット200を移動させて、他のサブエリアにおける移動経路に沿って移動ロボット200を移動させる処理部である。つまり、制御部220は、移動ロボット200をサブエリアごとに算出した移動経路に沿って移動させる。制御部220は、例えば、車輪20及び車輪20を駆動するためのモータ等を備える移動部240を制御することで、移動ロボット200を移動させる。
The
検出部230は、移動ロボット200の周囲に位置する壁及び所定の領域に位置する物体等を検出する。検出部230は、例えば、レーザ測距計40、カメラ60、及び、深度センサ70等により実現される。検出部230は、レーザ測距計40、カメラ60、及び、深度センサ70等により、地図141に含まれる特徴点に対応する情報(特徴点情報)を検出する。また、検出部230は、例えば、車輪20の向き、回転角等を示す情報であるオドメトリ情報を検出する。制御部220は、例えば、特徴点情報又はオドメトリ情報を用いて、移動ロボット200の自己位置を推定し、推定した自己位置と、検出部230が検出した移動ロボット200の周囲の壁及び物体等の位置を示す情報と、算出部210が算出した移動経路とに基づいて、移動部240を制御して移動ロボット200を移動させる。
The
移動部240は、移動ロボット200を移動させるための機構である。移動部240は、例えば、車輪20及び車輪20を駆動するためのモータ等を備える。
The moving unit 240 is a mechanism for moving the
清掃部250は、所定の領域を清掃するための機構である。清掃部250は、例えば、サイドブラシ30と、メインブラシ50と、メインブラシ50を回動させるためのモータ等とを備える。制御部220は、移動部240及び清掃部250を制御することで、移動ロボット200に所定の領域を移動させながら掃除させる。
The cleaning unit 250 is a mechanism for cleaning a predetermined area. The cleaning unit 250 includes, for example, a
[処理手順]
続いて、移動ロボット200の動作の処理手順の詳細について説明する。
[Processing procedure]
Subsequently, the details of the processing procedure for the operation of the
<概要>
図4は、実施の形態に係る移動ロボット200の処理手順を説明するためのフローチャートである。
<Overview>
FIG. 4 is a flowchart for explaining the processing procedure of the
まず、取得部110は、移動ロボット200が移動する所定の領域に対応するタスクエリアを示す情報を含む地図141を取得する(ステップS101)。
First, the
図5は、地図141の第1例を示す図である。図5においては、地図141に含まれるタスクエリア142を、ハッチングを付して示している。
FIG. 5 is a diagram showing a first example of the
図5に示す地図141は、タスクエリア142と、規定線143とを含む。
タスクエリア142は、移動ロボット200が所定のタスクを実行しながら移動する領域(所定の領域)に対応する地図141上での範囲である。つまり、タスクエリア142は、例えば、実空間における所定の領域を示す、仮想空間における領域である。
The
規定線143は、タスクエリア142の範囲を示す線である。規定線143は、例えば、実空間における壁等の移動ロボット200が通過できない壁等が存在する箇所に対する線である。
The
次に、抽出部120は、地図141に含まれるタスクエリア142から複数の特徴点を抽出する(ステップS102)。ここで、特徴点を抽出するとは、移動ロボット200が検出して位置を認識な所定の空間における点(物体の角等)に対応する地図141における点の座標を抽出することを意味する。
Next, the
図6は、図5に示す地図141における複数の特徴点144を示す図である。なお、図6においては、タスクエリア142の規定線143を説明のために示している。
FIG. 6 is a diagram showing a plurality of feature points 144 in the
抽出部120は、例えば、地図141からタスクエリア142の角に対応する8つの点を特徴点144として抽出する。
For example, the
次に、分割部130は、抽出部120が抽出した複数の特徴点に基づいてボロノイ図を生成する(ステップS103)。具体的には、分割部130は、抽出部120が抽出した複数の特徴点を母点としたボロノイ図を生成する。
Next, the
ボロノイ図は、ある距離空間上の任意の位置に配置された複数の点(母点)に対して、同一距離空間上の他の点がどの母点に近いかによって領域分けされた図である。具体的には、ボロノイ図とは、複数の母点と、当該複数の母点における2以上の母点から最も近く且つ等距離の位置をプロットした線(境界線)とからなる図である。言い換えると、ボロノイ図は、複数の母点と、最も近い母点が2つ以上となる位置をプロットすることで生成された線とからなる図である。例えば、ある平面における母点が2つの場合、境界線は、2つの母点を繋ぐ線分の当該平面における垂直二等分線である。 The Voronoi diagram is a diagram in which a plurality of points (mother points) arranged at arbitrary positions in a certain metric space are divided into regions according to which mother point the other points in the same metric space are close to. .. Specifically, the Voronoi diagram is a diagram composed of a plurality of mother points and a line (boundary line) in which positions closest to and equidistant from two or more mother points at the plurality of mother points are plotted. In other words, the Voronoi diagram is a diagram consisting of a plurality of mother points and a line generated by plotting the positions where the closest mother points are two or more. For example, when there are two mother points in a plane, the boundary line is a vertical bisector in the plane of the line segment connecting the two mother points.
ボロノイ図を算出する方法として、例えば、分割統治法(分割して処理する方法)等のO(nlogn)アルゴリズムがある(例えば、非特許文献1参照)。 As a method of calculating the Voronoi diagram, for example, there is an O (nlogn) algorithm such as a divide-and-conquer method (a method of dividing and processing) (see, for example, Non-Patent Document 1).
図7は、図5に示す地図141から生成されるボロノイ図147を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing Voronoi diagram 147 generated from the
ボロノイ図147は、それぞれが母点である複数の特徴点144と、特徴点144に基づいて生成された境界線145と、を含む。なお、境界線145で囲まれた領域をボロノイセル146ともいう。境界線は、両端が無限遠に延びる直線、一端のみが無限遠に延びる半直線、及び、線分のいずれかであって、0、1又は2の頂点(端部)を有する直線の組み合わせである。
Voronoi diagram 147 includes a plurality of feature points 144, each of which is a mother point, and a
再び図4を参照し、ステップS103の次に、生成したボロノイ図147から所定の条件を満たす境界線145の部分を削除する(ステップS104)。境界線145の一部の削除に関する具体的な一例については、後述する。
With reference to FIG. 4 again, after step S103, the portion of the
次に、分割部130は、ステップS104で削除されずに残った境界線145の部分と、地図141に含まれるタスクエリア142の規定線143とに基づいて、タスクエリア142を複数のサブエリアに分割する(ステップS105)。
Next, the
図8は、図5に示す地図141と図7に示すボロノイ図147とを重ねた図である。例えば、図8に示すように、特徴点144の位置に基づいて、地図141と境界線145とを重ね合わせる。
FIG. 8 is a diagram in which the
図9は、複数のサブエリア148を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a plurality of
図9に示すように、タスクエリア142と重なる境界線145と、規定線143とで仕切られる領域がサブエリア148となる。これによれば、複数のサブエリア148のそれぞれに、特徴点144が含まれることとなる。
As shown in FIG. 9, the area partitioned by the
次に、算出部210は、分割部130が生成したサブエリアごとに移動経路を算出する(ステップS106)。
Next, the
次に、制御部220は、サブエリアごとに、算出部210が算出した移動経路に沿って移動ロボット200を移動させながらタスクを実行させる(ステップS107)。具体的には、制御部220は、複数のサブエリアのうちの一のサブエリアにおける移動経路に沿って移動ロボット200を移動させた後に、複数のサブエリアのうちの他のサブエリアに移動ロボットを移動させて、他のサブエリアにおける移動経路に沿って移動ロボット200を移動させる。本実施の形態では、制御部220は、移動部240を制御することでサブエリアごとに移動経路に沿って移動ロボット200を移動させながら、清掃部250を制御することで移動ロボット200に所定の領域を掃除させる。
Next, the
なお、特徴点となる位置は、壁等の角だけではなく、壁等に設けられたマーカでもよい。 The position of the feature point may be not only the corner of the wall or the like but also a marker provided on the wall or the like.
また、なお、エリア(タスクエリア及びサブエリア)の境界は、実際に面上(具体的には、実空間上)に描かれるものではないので、一般には視認されることがない。しかしながら、移動体(ロボット掃除機200)が掃除機であり、当該移動体がエリアごとに順次に、当該エリアをくまなく掃除する場合には、移動体の軌跡を観察することでエリアの境界が視認され得る。 Further, since the boundaries of the areas (task area and sub-area) are not actually drawn on the surface (specifically, in the real space), they are not generally visually recognized. However, when the moving body (robot vacuum cleaner 200) is a vacuum cleaner and the moving body cleans the entire area in sequence for each area, the boundary of the area is determined by observing the trajectory of the moving body. Can be seen.
図10は、地図の第2例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a second example of the map.
図10に示す地図141aには、規定線143上にマーカ部149を示す情報が含まれる。マーカ部149は、例えば、実空間において検出部230によって検出可能な壁に設けられた目印であり、高い光反射率(例えば、90%以上の光反射率)を有するストライプ模様の図柄である。抽出部120は、このような箇所も特徴点として抽出してもよい。
The
図11は、図10に示す地図141aにおける特徴点を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing feature points on the
図11に示すように、抽出部120は、地図141と同様に8つの特徴点144だけではなく、マーカ部149に対応する点も特徴点144aとして抽出する。
As shown in FIG. 11, the
図12は、図10に示す地図141aから生成されるボロノイ図147aを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing Voronoi diagram 147a generated from the
図12に示すように、ボロノイ図147aは、図7に示すボロノイ図147とは、特徴点144aの周囲の境界線145aの位置が部分的に異なる。
As shown in FIG. 12, the Voronoi diagram 147a is partially different from the Voronoi diagram 147 shown in FIG. 7 in the position of the
なお、特徴点となる位置は、壁等の角だけではなく、湾曲している壁面でもよい。 The position of the feature point may be a curved wall surface as well as a corner such as a wall surface.
図13は、地図の第3例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing a third example of the map.
図13に示す地図141bは、タスクエリア142aの範囲を規制する規定線143aの一部が曲面部149aで湾曲している。曲面部149aは、例えば、検出部230によって検出可能な湾曲した壁である。抽出部120は、このような箇所も特徴点として抽出する。
In the
図14は、図13に示す地図141bから生成されるボロノイ図147bを示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing Voronoi diagram 147b generated from the
図14に示すように、ボロノイ図147bは、図7に示すボロノイ図147とは、曲面部149aに対応する特徴点である特徴点144bの周囲の境界線145bの位置が部分的に異なる。
As shown in FIG. 14, the Voronoi diagram 147b is partially different from the Voronoi diagram 147 shown in FIG. 7 in the position of the
<削除処理>
続いて、地図処理装置100が実行する境界線の削除処理(図4に示すステップS104)の詳細について説明する。
<Delete process>
Subsequently, the details of the boundary line deletion process (step S104 shown in FIG. 4) executed by the
上記したように、特徴点を母点としてボロノイ図の境界線を生成した場合、特徴点が狭い範囲で密集している場合等には、境界線が多くなりすぎることがある。この場合、小さいサブエリアが多数存在することになる。サブエリアが極端に小さい場合、移動ロボット200が当該サブエリアをくまなく移動するために、Uターン又は90°ターン等の多くのターンをすることになる可能性が高まる。そのため、移動ロボット200がタスクを実行する時間は、増加する可能性が高まる。そこで、例えば、複数の特徴点が密集しているようなエリアにおいて、サブエリアが小さくなりすぎることを抑制するために、地図処理装置100は、所定の条件を満たす境界線を削除する。
As described above, when the boundary line of the Voronoi diagram is generated with the feature points as the base points, the boundary lines may become too large when the feature points are densely packed in a narrow range. In this case, there will be many small sub-areas. If the sub-area is extremely small, it is highly possible that the
図15は、実施の形態に係る地図処理装置100が実行する削除処理(図4に示すステップS104)の詳細を示すフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart showing details of the deletion process (step S104 shown in FIG. 4) executed by the
まず、分割部130は、抽出部120が抽出した複数の特徴点のうち、2つの特徴点が所定の距離未満である場合当該2つの特徴点を弧で接続することで、弧で接続された特徴点の集合である点集合を算出する(ステップS201)。
First, the dividing
図16は、分割部130が生成する点集合の一例を示す図である。なお、図16では、タスクエリアに含まれる複数の特徴点のうちの8つの特徴点(特徴点F1、特徴点F2、特徴点F3、特徴点F4、特徴点F5、特徴点F6、特徴点F7、及び、特徴点F8)について例示している。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a point set generated by the dividing
分割部130は、例えば、特徴点F1について、所定の距離未満の範囲に他の特徴点が存在するか否かを判定する。分割部130は、例えば、特徴点F2が特徴点F1と所定の距離未満であると判定した場合、特徴点F1と特徴点F2とを弧310で接続する。一方、分割部130は、例えば、特徴点F4が特徴点F1と所定の距離未満でないと判定した場合、特徴点F1と特徴点F4とを弧310で接続しない。
The dividing
分割部130は、上記の処理を他の特徴点(特徴点F2〜特徴点F8)においても実行する。
The dividing
こうすることで、分割部130は、例えば、特徴点F1〜特徴点F8のうちの特徴点間の距離が所定の距離未満の特徴点同士の集合である点集合300、301を生成する。点集合300における特徴点F1と特徴点F4とは、弧310によって接続されてはいないが、特徴点F1からは、特徴点F2及び特徴点F3を介して弧310によって特徴点F4と接続されている。そのため、特徴点F1と特徴点F4とは、同じ点集合300に属する。また、点集合301は、弧310によって環状となっている。例えば、特徴点F1からは、どの特徴点及び弧310を経由しても特徴点F5〜特徴点F8には辿り着かない。そのため、特徴点F1は、特徴点F5〜特徴点F8と同じ点集合には属さない。また、特徴点F0は、いずれの点集合にも属さない。
By doing so, the dividing
このように、点集合(コネクテッドコンポーネントともいう)とは、パス(例えば、弧310)によって2つのノード(例えば、特徴点)が互いに接続している点群であって、他の点(例えば、他の点集合に属する特徴点)にパスによって接続されていない点群である。 As described above, a point set (also referred to as a connected component) is a point cloud in which two nodes (for example, feature points) are connected to each other by a path (for example, arc 310), and other points (for example, for example). It is a point cloud that is not connected by a path to a feature point that belongs to another set of points.
なお、弧310は、説明のために設けられた線であって、実際に生成されるものではない。
The
再び図15を参照し、ステップS201の次に、分割部130は、ボロノイ図の境界線の全て(言い換えると、境界線に含まれるすべての直線部分)について解析済みか否かを判定する(ステップS202)。つまり、分割部130は、後述するステップS203〜ステップS206までの処理を境界線の全ての部分について実行したか否かを判定する。例えば、分割部130は、境界線の直線部分ごとに1以上の直線部分に境界線を分類し、分類した直線部分ごとに解析済みか否かを判定する。
With reference to FIG. 15 again, after step S201, the
分割部130は、ボロノイ図の境界線の全てについて解析済みと判定した場合(ステップS202でYes)、処理を終了する。
When it is determined that all the boundary lines of the Voronoi diagram have been analyzed (Yes in step S202), the
一方、分割部130は、ボロノイ図の境界線の全てについて解析済みではないと判定した場合(ステップS202でNo)、解析していない2つの特徴点(ここでは、特徴点Fi及び特徴点Fjと呼称する)であって、当該2つの特徴点に基づいて生成された境界線の部分を選択する(ステップS203)。
On the other hand, when the
次に、分割部130は、特徴点Fi及び特徴点Fjが同じ点集合に属するか否かを判定する(ステップS204)。ステップS204では、まず、分割部130は、特徴点Fi及び特徴点Fjと同じ点集合に属する特徴点を抽出する。次に、分割部130は、当該点集合に属する複数の特徴点間の距離で、所定の距離未満の距離が存在するか否かを判定する。
Next, the
分割部130は、特徴点Fi及び特徴点Fjが同じ点集合に属すると判定した場合(ステップS204でYes)、特徴点Fiと特徴点Fjとに基づいて生成された境界線を削除して(ステップS205)、処理をステップS202に戻す。このように、分割部130は、ボロノイ図の境界線のうち、いずれかの点集合に属する特徴点に基づいて生成された当該境界線の部分を削除する。
When the
例えば、図16に示す点集合300について考える。 For example, consider the point set 300 shown in FIG.
例えば、分割部130は、特徴点F1及び特徴点F4と同じ点集合300に属するか否かを判定する(ステップS204)。ここで、特徴点F1と特徴点F4とは、同じ点集合300に属する(ステップS204でYes)。この場合、分割部130は、ボロノイ図に含まれる境界線のうち、特徴点F1と特徴点F4とに基づいて生成された境界線の部分を削除する(例えば、ステップS205)。
For example, the dividing
また、例えば、図16の例では、特徴点F1と特徴点F6とに基づいて生成された境界線の部分は、特徴点F1と特徴点F6とが同じ点集合には属さない(ステップS204でNo)ため、削除されない(ステップS206)。 Further, for example, in the example of FIG. 16, the boundary line portion generated based on the feature point F1 and the feature point F6 does not belong to the same point set as the feature point F1 and the feature point F6 (in step S204). No), so it is not deleted (step S206).
再び図15を参照し、分割部130は、同じ点集合に属する特徴点間の距離で所定の距離未満を満たす特徴点が存在しないと判定した場合(ステップS204でNo)、特徴点Fiと特徴点Fjとに基づいて生成された境界線の部分を削除せずに保持する(ステップS206)。
With reference to FIG. 15 again, when the
図17は、地図の第4例を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing a fourth example of the map.
なお、図17の(a)、(b)、及び(c)は、全て地図141cを示している。地図141cにおいては、特徴点を黒丸で示し、規定線を実線で示し、境界線を一点鎖線で示している。また、規定線で囲まれる領域が、タスクエリアである。また、規定線及び境界線で囲まれる領域(言い換えると、タスクエリアが境界線で仕切られた領域)が、サブエリアである。
In addition, (a), (b), and (c) of FIG. 17 all show the
図17の(a)に示すように、例えば、分割部130は、地図141cにおける複数の特徴点に基づいて境界線を生成する。言い換えると、分割部130は、地図141cにおける複数の特徴点をボロノイ図の母点としたボロノイ図の境界線を生成する。地図141cにおいては、部分的に特徴点が集中して存在している箇所がある。上記したように、当該箇所では、部分的に多くの境界線が生成されることとなり、小さいサブエリアが多数存在することになる。
As shown in FIG. 17 (a), for example, the
そこで、分割部130は、図15のステップS205で説明したように、2つの特徴点間の距離が所定の距離未満である場合(より具体的には、2つの特徴点が同じ点集合に属する場合)、2つの特徴点に基づいて生成された境界線を削除する。
Therefore, in the
例えば、分割部130は、まず、図17の(a)に示す地図141cにおける複数の特徴点に基づいて境界線を生成する。次に、分割部130は、2つの特徴点間の距離が所定の距離L1未満である場合、2つの特徴点に基づいて生成された境界線を削除する。こうすることで、図17の(b)に示す境界線が生成される。
For example, the
また、例えば、分割部130は、まず、図17の(a)に示す地図141cにおける複数の特徴点に基づいて境界線を生成する。次に、分割部130は、2つの特徴点間の距離が所定の距離L1よりも長い所定の距離L2未満である場合、2つの特徴点に基づいて生成された境界線を削除する。こうすることで、図17の(c)に示す境界線が生成される。
Further, for example, the
このように、所定の距離が適切に設定されることで、1以上の特徴点を含み、且つ、所望の面積以上のサブエリアが複数生成され得る。また、上記したように、分割部130は、点集合に属する複数の特徴点のうちの特徴点間の距離で、所定の距離未満の距離が存在する場合、当該点集合に属する複数の特徴点のいずれかに基づいて生成された境界線を全て削除する。例えば、分割部130が所定の距離のみに依存して境界線を削除した場合、線分の一端が他の規定線及び他の境界線と接続されずにタスクエリア内に存在する境界線が発生する可能性がある。そこで、分割部130は、点集合に基づいても上記した条件で境界線を削除する。これによれば、線分の一端が他の規定線及び他の境界線と接続されずにタスクエリア内に存在する境界線もまた削除される。つまり、これによれば、サブエリアを形成するために不要な線分は、削除され得る。
By appropriately setting the predetermined distance in this way, a plurality of sub-areas including one or more feature points and having a desired area or more can be generated. Further, as described above, when the distance between the feature points among the plurality of feature points belonging to the point set and the distance is less than a predetermined distance, the
<分割処理>
続いて、地図処理装置100が実行する境界線に基づくタスクエリアの分割処理(図4に示すステップS105)の詳細について説明する。
<Split processing>
Subsequently, the details of the task area division process (step S105 shown in FIG. 4) based on the boundary line executed by the
例えば、図17等に示すように、分割部130は、複数の特徴点を母点としてボロノイ図の境界線を生成する。ここで、境界線は、規定線で囲まれた領域の外側にまで延在している。規定線で囲まれた領域の外側に位置する境界線は、タスクエリアを複数のサブエリアに分割する境界線としては不要である。そのため、分割部130は、このような不要な境界線を削除する。これにより、複数のサブエリアに分割された地図に含まれる情報量は、削減され得る。
For example, as shown in FIG. 17 and the like, the
図18は、実施の形態に係る地図処理装置100が実行する分割処理(図4に示すステップS105)の詳細を示すフローチャートである。図19は、実施の形態に係る地図処理装置100が実行する分割処理の詳細を示す図である。図19の(a)〜(e)では、図17の(b)に示す破線XIXで囲まれた領域における、2つの特徴点(図19の(a)に示す特徴点F9及び特徴点F10)に基づいて生成される、ボロノイ図の境界線のうちの線分Sについての処理を示している。
FIG. 18 is a flowchart showing details of the division process (step S105 shown in FIG. 4) executed by the
まず、分割部130は、ボロノイ図の境界線の全ての部分について解析済みか否かを判定する(ステップS301)。つまり、分割部130は、後述するステップS301〜ステップS309までの処理を境界線の全ての部分について実行したか否かを判定する。例えば、分割部130は、境界線の直線部分ごとに1以上の直線部分に境界線を分類し、分類した直線部分ごとに解析済みか否かを判定する。
First, the
分割部130は、ボロノイ図の境界線の全ての部分について解析済みと判定した場合(ステップS301でYes)、後述するステップS302〜ステップS309で削除されずに残った境界線の部分に基づいて、タスクエリアを複数のサブエリアに分割する(ステップS310)。
When it is determined that all the parts of the boundary line of the Voronoi diagram have been analyzed (Yes in step S301), the
一方、分割部130は、ボロノイ図の境界線の全ての部分について解析済みではないと判定した場合(ステップS301でNo)、解析していない境界線の部分を抽出する(ステップS302)。ここでは、例えば、図19の(a)に示すように、分割部130は、線分Sを抽出したとする。
On the other hand, when it is determined that all the parts of the boundary line of the Voronoi diagram have not been analyzed (No in step S301), the
次に、分割部130は、抽出した線に端があるか否かを判定し、当該線に端がある場合、当該端を、例えば、点Pと設定する(ステップS303)。例えば、図19の(b)に示すように、分割部130は、線分Sの両端を点Pと設定する。
Next, the dividing
次に、分割部130は、当該線とタスクエリアの規定線とが交差するか否かを判定し、当該線とタスクエリアの規定線とが交差すると判定した場合、交点を、例えば、点Pとさらに設定する(ステップS304)。例えば、図19の(c)に示すように、分割部130は、線分Sと規定線との交点にさらに点Pを設定する。
Next, the dividing
次に、分割部130は、設定した点Pに対して所定の方向に沿って順にP1、P2、・・・、Pn(nは点Pの数)と設定する(ステップS305)。所定の方向は、例えば、抽出した線の延在方向である。例えば、図19の(d)に示すように、分割部130は、所定の方向に沿って複数の点Pに対して順に点P1、点P2、及び、点P3と設定する。
Next, the dividing
次に、分割部130は、点Pkと点Pk+1(k=1〜n−1)との中間点に中間点Mkを設定する。例えば、図19の(e)に示すように、分割部130は、点P1と点P2との中間点に中間点M1を設定し、点P2と点P3との中間点に中間点M2を設定する。
Next, the dividing
次に、分割部130は、中間点Mkがタスクエリアに位置するか否かを判定する(ステップS307)。
Next, the
分割部130は、中間点Mkがタスクエリアに位置すると判定した場合(ステップS307でYes)、点Pkと点Pk+1とを結ぶ線分を保持し(ステップS308)、処理をステップS301に戻す。
When the
一方、分割部130は、中間点Mkがタスクエリアに位置しないと判定した場合(ステップS307でNo)、点Pkと点Pk+1とを結ぶ線分を削除し(ステップS309)、処理をステップS301に戻す。
On the other hand, when the
例えば、図19の(f)に示すように、分割部130は、線分Sにおける点P1と点P2とを結ぶ線分を保持し(残し)、線分Sにおける点P2と点P3とを結ぶ線分を削除する。これによれば、分割部130は、タスクエリアに存在しない不要な境界線を削除できる。
For example, as shown in FIG. 19 (f), the dividing
なお、ステップS306では、中間点Mkは、点Pkと点Pk+1との中間点に設定されたが、点Pkと点Pk+1とを結ぶ線分上であれば、任意の位置に設定されてよい。 In step S306, the intermediate point Mk is set at the intermediate point between the point Pk and the point Pk + 1, but it may be set at an arbitrary position as long as it is on the line segment connecting the point Pk and the point Pk + 1.
<具体例>
続いて、タスクエリアの分割についての具体例について説明する。
<Specific example>
Subsequently, a specific example of the division of the task area will be described.
図20〜図25は、実施の形態に係る地図処理装置100が生成する複数のサブエリアを含む地図の具体例を説明するための図である。なお、図20〜図25においては、それぞれ、(a)には地図と当該地図に基づいて生成されるボロノイ図とを重ねた図を示し、(b)には(a)に示す地図と(a)に示すボロノイ図における図15に示す削除処理後の境界線とを示し、(c)には(a)に示す地図と(b)に示す境界線における図18に示す分割処理後の境界線とを示している。つまり、図20〜図25に示す(c)は、地図処理装置100が出力する、複数のサブエリアを含む地図(分割地図)を示す図である。また、各図において、タスクエリア(及びサブエリア)には、ハッチングを付している。
20 to 25 are diagrams for explaining a specific example of a map including a plurality of sub-areas generated by the
図20の(a)に示す地図400は、正方形状のタスクエリア142aと、タスクエリア142aの四隅に対応する4つの特徴点と、を含む。この場合、4つの特徴点を母点としたボロノイ図410は、2つの直線からなる境界線を含む。また、この場合、図20の(b)に示すように、図15に示す削除処理では、境界線は削除されない。つまり、この場合、隣り合う(言い換えると、最も近い)特徴点間の距離が所定の距離以上であることを示す。また、この場合、図20の(c)に示すように、地図処理装置100が出力する複数のサブエリアを含む地図(分割地図)400aは、4つのサブエリア148aを含む。
The
図21の(a)に示す地図401は、環状のタスクエリア142bと、タスクエリア142bの隅に対応する8つの特徴点と、を含む。この場合、8つの特徴点を母点としたボロノイ図411は、6つの直線からなる境界線を含む。また、この場合、図21の(b)に示すように、図15に示す削除処理では、境界線は削除されない。つまり、この場合、隣り合う特徴点間の距離が所定の距離以上であることを示す。また、この場合、図21の(c)に示すように、地図処理装置100が出力する複数のサブエリアを含む地図(分割地図)401aは、8つのサブエリア148bを含む。
The
図22の(a)に示す地図402は、L字状のタスクエリア142cと、タスクエリア142cの隅に対応する6つの特徴点と、を含む。この場合、6つの特徴点を母点としたボロノイ図412は、10つの直線からなる境界線を含む。また、この場合、図22の(b)に示すように、図15に示す削除処理では、境界線は削除されない。つまり、この場合、隣り合う特徴点間の距離が所定の距離以上であることを示す。また、この場合、図22の(c)に示すように、地図処理装置100が出力する複数のサブエリアを含む地図(分割地図)402aは、6つのサブエリア148cを含む。
The
図23の(a)に示す地図403は、L字状の一部が切り欠かれた形状のタスクエリア142dと、タスクエリア142dの隅に対応する30つの特徴点と、を含む。この場合、30つの特徴点を母点としたボロノイ図413は、多くの直線からなる境界線を含む。また、この場合、図23の(b)に示すように、図15に示す削除処理では、一部の境界線が削除されている。つまり、この場合、隣り合う一部の特徴点間の距離が所定の距離未満であることを示す。これによれば、例えば、密集している複数の特徴点に基づいて生成される境界線が削除される。また、この場合、図23の(c)に示すように、地図処理装置100が出力する複数のサブエリアを含む地図(分割地図)403aは、12つのサブエリア148dを含む。
The
図24の(a)に示す地図404は、L字状の一部が切り欠かれた形状のタスクエリア142eと、タスクエリア142eの隅に対応する30つの特徴点と、を含む。つまり、地図404と、地図403とは、同じ地図である。そのため、地図404に基づいて生成されるボロノイ図414は、ボロノイ図413と同じである。また、図24の(b)に示すように、図15に示す削除処理では、一部の境界線が削除されている。ここで、図24の(b)に示す図においては、図23の(b)に示す図よりも、多くの境界線が削除されている。つまり、図24に示す例では、図23に示す例よりも所定の距離が長く設定されていることを示す。また、この場合、図24の(c)に示すように、地図処理装置100が出力する複数のサブエリアを含む地図(分割地図)404aは、3つのサブエリア148eを含む。このように、所定の距離が適切に設定されることで所望の数(又は所望の面積)のサブエリアが生成される。
The
図25の(a)に示す地図405は、多角形状のタスクエリア142fと、タスクエリア142fの隅に対応する12つの特徴点と、を含む。この場合、12つの特徴点を母点としたボロノイ図415は、多くの直線からなる境界線を含む。また、この場合、図25の(b)に示すように、図15に示す削除処理では、一部の境界線が削除されている。つまり、この場合、隣り合う一部の特徴点間の距離が所定の距離未満であることを示す。
The
図25に示す具体例では、(i)特徴点F11と特徴点F12との間の距離は、所定の距離未満であり、(ii)特徴点F12と特徴点F13との間の距離は、所定の距離未満であり、(iii)特徴点F11と特徴点F13との間の距離は、所定の距離以上である。また、直線B1は、特徴点F11と特徴点F12とに基づいて生成された境界線の一部の線である。また、直線B2は、特徴点F12と特徴点F13とに基づいて生成された境界線の一部の線である。また、直線B3は、特徴点F11と特徴点F13とに基づいて生成された境界線の一部の線である。 In the specific example shown in FIG. 25, (i) the distance between the feature point F11 and the feature point F12 is less than a predetermined distance, and (ii) the distance between the feature point F12 and the feature point F13 is predetermined. The distance between (iii) feature point F11 and feature point F13 is greater than or equal to a predetermined distance. Further, the straight line B1 is a part of the boundary line generated based on the feature point F11 and the feature point F12. Further, the straight line B2 is a part of the boundary line generated based on the feature point F12 and the feature point F13. Further, the straight line B3 is a part of the boundary line generated based on the feature point F11 and the feature point F13.
図25に示す具体例では、直線B1及び直線B2は、特徴点間の距離に基づいて削除される。一方、直線B3は、特徴点間の距離に基づいては削除されない。しかしながら、特徴点F11と特徴点F13とは、同じ点集合に属することになるため、直線B3もまた、削除される。 In the specific example shown in FIG. 25, the straight line B1 and the straight line B2 are deleted based on the distance between the feature points. On the other hand, the straight line B3 is not deleted based on the distance between the feature points. However, since the feature point F11 and the feature point F13 belong to the same set of points, the straight line B3 is also deleted.
また、この場合、図25の(c)に示すように、地図処理装置100が出力する複数のサブエリアを含む地図(分割地図)405aは、8つのサブエリア148fを含む。
Further, in this case, as shown in FIG. 25 (c), the map (divided map) 405a including a plurality of sub-areas output by the
上記したように、いずれの地図においても、地図処理装置100は、1つ以上の特徴点を含むサブエリアを含む地図を生成できる。
As described above, in any map, the
[効果等]
以上説明したように、実施の形態に係る地図処理装置100は、所定の領域を自律的に移動する移動ロボット200が用いる地図に含まれる、所定の領域に対応するタスクエリアを複数のサブエリアに分割する地図処理装置である。地図処理装置100は、移動ロボット200が位置を認識可能な所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点をタスクエリアから抽出する抽出部120と、複数の特徴点に基づいてタスクエリアを複数のサブエリアに分割する分割部130と、を備える。
[Effects, etc.]
As described above, the
移動ロボット200は、算出した移動経路に沿って移動するために、自己位置を推定しながら移動する。例えば、レーザ測距計40を用いて、移動ロボット200の周囲に位置する壁及び対象物等の位置を示す情報を検出し、検出した情報を用いて自己位置を推定する。移動ロボット200は、例えば、局地化アルゴリズムを用いて、地図141とレーザ測距計40で検出した情報とを比較することで、自己位置を推定する。
The
ここで、例えば、移動ロボット200の周囲の環境が直線の通路のような、位置を特定するための角を有する壁又は対象物等が存在しない場合、移動ロボット200が位置する場所では、レーザ測距計40等のセンサから得られる情報が変化しないため、自己位置を推定できない。そこで、移動ロボット200は、例えば、このような通路に沿って移動している場合においても、自己位置を推定するために、オドメトリ情報を取得するための推測航法システムを備える。これによれば、移動ロボット200は、オドメトリ情報を用いて自己位置を推定できる。しかしながら、移動ロボット200がオドメトリ情報を用いて自己位置を推定する場合、レーザ測距計40等のセンサから得られる情報を用いて自己位置を推定する場と比較して、実際の位置と推定した位置とのずれが大きくなる。つまり、移動ロボット200がオドメトリ情報を用いて自己位置を推定し続けると、実際の位置と推定した位置とのずれが大きくなり続ける。このずれは、新たにレーザ測距計40から情報が得られた場合に、移動ロボット200が当該情報に基づいて自己位置を推定することで小さくなる。移動ロボット200は、例えば、算出した移動経路に沿って移動しながら、掃除、掃海、又は、データ収集のようなタスクを実行する。このようなタスクを実行しながら自律的に移動する移動ロボット200においては、所定の領域内をくまなく移動することが要求される。しかしながら、所定の領域を任意に複数のサブエリアに分割すると、レーザ測距計40等で検出可能な点、言い換えると、移動ロボット200が位置を認識可能な点に対応する地図141における点(特徴点)を含まないサブエリアが生成される虞がある。このようなサブエリアでは、移動ロボット200が推定する自己位置が実際の位置と大きくずれる可能性が高くなる。そこで、地図処理装置100は、移動ロボット200が位置を認識可能な所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点に基づいて、地図141に含まれるタスクエリアを複数のサブエリアに分割する。これによれば、地図処理装置100は、例えば、複数のサブエリアのそれぞれに特徴点が含まれるようにタスクエリアを分割できる。そのため、移動ロボット200が複数のサブエリアに対応する所定の空間を移動する際には、移動ロボット200が位置を認識可能な点が存在することになる。そのため、移動ロボット200は、複数のサブエリアのいずれを走行する場合においても、自己位置を精度よく推定できる。つまり、地図処理装置100によれば、自律的に移動する移動ロボット200が精度よく自己位置を推定できるように地図141に含まれるタスクエリアを分割できる。
Here, for example, when the environment around the
また、例えば、分割部130は、複数のサブエリアのそれぞれに少なくとも1つの特徴点が含まれるように、タスクエリアを複数のサブエリアに分割する。
Further, for example, the
これによれば、移動ロボット200が複数のサブエリアに対応する所定の空間を移動する際には、移動ロボット200が位置を認識可能な点が少なくとも1つ存在することになる。そのため、地図処理装置100によれば、自律的に移動する移動ロボット200が精度よく自己位置を推定できるように例えば地図141に含まれるタスクエリアを分割できる。
According to this, when the
また、例えば、分割部130は、複数の特徴点を母点としたボロノイ図を生成し、生成したボロノイ図に含まれるボロノイ境界を示す境界線を用いてタスクエリアを複数のサブエリアに分割する。
Further, for example, the
これによれば、分割部130は、複数のサブエリアのそれぞれに少なくとも1つ特徴点が含まれるようにタスクエリアを分割できる。
According to this, the
また、例えば、分割部130は、複数の特徴点のうち少なくとも2つの特徴点が属する点集合であって、当該点集合に属する特徴点の中に少なくとも1つ、特徴点間の距離が所定の距離未満の特徴点を含む特徴点の集合である点集合を生成し、境界線のうち、生成した点集合に含まれる2つ以上の特徴点に基づいて生成された部分を削除する。
Further, for example, the
所定の距離のみに基づいて境界線の一部が削除された場合、当該境界線において、他の境界線とも規定線とも接続されない直線部分が存在してしまうことがある。このような直線部分は、タスクエリアを複数のサブエリアに分割するための境界線として用いられないため、不要である。そこで、分割部130は、点集合を生成し、生成した点集合に基づいて境界線を削除するか否かを判定する。これによれば、所定の距離に基づいて境界線の一部が削除された場合に、サブエリアに分割するための不要な境界線も同様に削除され得る。
When a part of the boundary line is deleted based only on a predetermined distance, there may be a straight line portion in the boundary line that is not connected to another boundary line or the specified line. Such a straight line portion is unnecessary because it is not used as a boundary line for dividing the task area into a plurality of sub-areas. Therefore, the
また、例えば、複数のサブエリアのうち少なくとも1つは、タスクエリアの範囲を規定する規定線、及び、境界線で囲まれた領域である。 Further, for example, at least one of the plurality of sub-areas is a defining line that defines the range of the task area and an area surrounded by a boundary line.
また、例えば、複数のサブエリアのうち少なくとも1つは、境界線のみで囲まれた領域である。 Further, for example, at least one of the plurality of sub-areas is an area surrounded only by a boundary line.
これらによれば、タスクエリアは複数のサブエリアに適切に分割され得る。 According to these, the task area can be appropriately divided into a plurality of sub-areas.
また、実施の形態に係る地図処理方法は、所定の領域を自律的に移動する移動ロボット200が用いる地図に含まれる、所定の領域に対応するタスクエリアを複数のサブエリアに分割する地図処理方法であって、移動ロボット200が位置を認識可能な所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点をタスクエリアから抽出する抽出ステップ(ステップS102)と、複数の特徴点に基づいてタスクエリアを複数のサブエリアに分割する分割ステップ(ステップS103〜ステップS105)と、を含む。
Further, the map processing method according to the embodiment is a map processing method for dividing a task area corresponding to a predetermined area into a plurality of sub-areas included in a map used by a
これによれば、例えば、複数のサブエリアのそれぞれに特徴点が含まれるようにタスクエリアを分割できる。そのため、移動ロボット200が複数のサブエリアに対応する所定の空間を移動する際には、移動ロボット200が位置を認識可能な点が存在することになる。そのため、移動ロボット200は、複数のサブエリアのいずれを走行する場合においても、自己位置を精度よく推定できる。つまり、本開示に係る地図処理方法によれば、自律的に移動する移動ロボット200が精度よく自己位置を推定できるように例えば地図141に含まれるタスクエリアを分割できる。
According to this, for example, the task area can be divided so that the feature points are included in each of the plurality of subareas. Therefore, when the
また、実施の形態に係る移動ロボット200は、所定の領域を自律的に移動する移動ロボットであって、地図処理装置100と、複数のサブエリアごとに移動経路を算出する算出部210と、複数のサブエリアのうちの一のサブエリアにおける移動経路に沿って移動ロボット200を移動させた後に、複数のサブエリアのうちの他のサブエリアに対応する位置に移動ロボット200を移動させて、当該他のサブエリアにおける移動経路に沿って移動ロボット200を移動させる制御部220と、を備える。
Further, the
これによれば、移動ロボット200は、精度よく自己位置を推定しながら所定の領域を移動できる。
According to this, the
なお、本発明は、上記地図処理装置100及び移動ロボット200の処理手順に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現されてもよい。また、本発明は、上記プログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能なCD−ROM等の非一時的な記録媒体として実現されてもよい。また、本発明は、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現されてもよい。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信されてもよい。
The present invention may be realized as a program for causing a computer to execute the steps included in the processing procedures of the
(その他の実施の形態)
以上、本発明に係る地図処理装置等について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
Although the map processing apparatus and the like according to the present invention have been described above based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
例えば、上記実施の形態では、移動ロボットが備える本体部(筐体)の内部に地図処理装置が配置されている。地図処理装置は、移動ロボットの外部に配置されていてもよい。 For example, in the above embodiment, the map processing device is arranged inside the main body (housing) of the mobile robot. The map processing device may be arranged outside the mobile robot.
また、例えば、上記実施の形態では地図処理装置が備える抽出部及び分割部等の処理部は、それぞれCPUと制御プログラムとによって実現されると説明した。例えば、それぞれの当該処理部の構成要素は、それぞれ1つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。1つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。1つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、IC(Integrated Circuit)、又は、LSI(Large Scale Integration)等が含まれてもよい。IC又はLSIは、1つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、IC又はLSIと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又は、ULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれるかもしれない。また、LSIの製造後にプログラムされるFPGA(Field Programmable Gate Array)も同じ目的で使うことができる。 Further, for example, it has been explained that in the above-described embodiment, the processing units such as the extraction unit and the division unit included in the map processing device are realized by the CPU and the control program, respectively. For example, each component of the processing unit may be composed of one or a plurality of electronic circuits. The one or more electronic circuits may be general-purpose circuits or dedicated circuits, respectively. The one or more electronic circuits may include, for example, a semiconductor device, an IC (Integrated Circuit), an LSI (Large Scale Integration), or the like. The IC or LSI may be integrated on one chip or may be integrated on a plurality of chips. Although it is called an IC or LSI here, the name changes depending on the degree of integration, and it may be called a system LSI, a VLSI (Very Large Scale Integration), or a ULSI (Ultra Large Scale Integration). Further, an FPGA (Field Programmable Gate Array) programmed after manufacturing the LSI can also be used for the same purpose.
また、本発明の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。或いは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、HDD(Hard Disk Drive)若しくは半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 In addition, general or specific aspects of the present invention may be realized by a system, an apparatus, a method, an integrated circuit or a computer program. Alternatively, it may be realized by a computer-readable non-temporary recording medium such as an optical disk, HDD (Hard Disk Drive) or semiconductor memory in which the computer program is stored. Further, it may be realized by any combination of a system, a device, a method, an integrated circuit, a computer program and a recording medium.
その他、実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiment and the modification obtained by applying various modifications that a person skilled in the art can think of, and within the range that does not deviate from the gist of the present invention. Also included in the present invention.
本発明は、自律的に移動する移動ロボットが用いる地図を複数のサブエリアに分割する装置、及び、当該複数のサブエリアごとに移動経路を算出して、算出した移動経路に沿って移動する移動ロボットに適用可能である。 The present invention is a device that divides a map used by an autonomously moving mobile robot into a plurality of sub-areas, and a movement that calculates a movement route for each of the plurality of sub-areas and moves along the calculated movement route. Applicable to robots.
10 本体部
11 吸込口
20 車輪
30 サイドブラシ
40 レーザ測距計
50 メインブラシ
60 カメラ
70 深度センサ
100 地図処理装置
110 取得部
120 抽出部
130 分割部
140 記憶部
141、141a、141b、141c、400、401、402、403、404、405 地図
142、142a、142b、142c、142d、142e、142f タスクエリア
143、143a 規定線
144、144a、144b、F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12、F13 特徴点
145、145a、145b 境界線
146 ボロノイセル
147、147a、147b、410、411、412、413、414、415 ボロノイ図
148、148a、148b、148c、148d、148e、148f サブエリア
149 マーカ部
149a 曲面部
200 移動ロボット
210 算出部
220 制御部
230 検出部
240 移動部
250 清掃部
300、301 点集合
310 弧
400a、401a、402a、403a、404a、405a 地図(分割地図)
B1、B2、B3 直線
L1、L2 所定の距離
M1、M2 中間点
S 線分
P、P1、P2、P3 点
10
B1, B2, B3 straight line L1, L2 Predetermined distance M1, M2 Midpoint S line segment P, P1, P2, P3 point
Claims (8)
前記移動ロボットが位置を認識可能な前記所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点を前記タスクエリアから抽出する抽出部と、
前記複数の特徴点に基づいて前記タスクエリアを複数のサブエリアに分割する分割部と、を備える
地図処理装置。 A map processing device that divides a task area corresponding to a predetermined area into a plurality of sub-areas, which is included in a map used by a mobile robot that autonomously moves in a predetermined area.
An extraction unit that extracts a plurality of feature points corresponding to a plurality of points in the predetermined area where the mobile robot can recognize the position from the task area.
A map processing device including a division unit that divides the task area into a plurality of sub-areas based on the plurality of feature points.
請求項1に記載の地図処理装置。 The map processing device according to claim 1, wherein the division unit divides the task area into the plurality of sub-areas so that each of the plurality of sub-areas includes at least one feature point.
請求項1又は2に記載の地図処理装置。 The division unit generates a Voronoi diagram having the plurality of feature points as a base point, and divides the task area into the plurality of sub-areas by using a boundary line indicating a Voronoi boundary included in the generated Voronoi diagram. Item 2. The map processing apparatus according to item 1 or 2.
請求項3に記載の地図処理装置。 The divided portion is a point set to which at least two feature points among the plurality of feature points belong, and at least one of the feature points belonging to the point set, the distance between the feature points is less than a predetermined distance. According to claim 3, a point set that is a set of feature points including feature points is generated, and a portion of the boundary line generated based on two or more feature points included in the generated point set is deleted. The map processing device described.
請求項3又は4に記載の地図処理装置。 The map processing device according to claim 3 or 4, wherein at least one of the plurality of sub-areas is a defined line defining the range of the task area and an area surrounded by the boundary line.
請求項3〜5のいずれか1項に記載の地図処理装置。 The map processing apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein at least one of the plurality of sub-areas is an area surrounded only by the boundary line.
前記移動ロボットが位置を認識可能な前記所定の領域における複数の点にそれぞれ対応する複数の特徴点を前記タスクエリアから抽出する抽出ステップと、
前記複数の特徴点に基づいて前記タスクエリアを複数のサブエリアに分割する分割ステップと、を含む
地図処理方法。 A map processing method for dividing a task area corresponding to a predetermined area into a plurality of sub-areas, which is included in a map used by a mobile robot that autonomously moves in a predetermined area.
An extraction step of extracting a plurality of feature points corresponding to a plurality of points in the predetermined area where the mobile robot can recognize the position from the task area.
A map processing method including a division step of dividing the task area into a plurality of sub-areas based on the plurality of feature points.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の地図処理装置と、
前記複数のサブエリアごとに移動経路を算出する算出部と、
前記複数のサブエリアのうちの一のサブエリアにおける移動経路に沿って前記移動ロボットを移動させた後に、前記複数のサブエリアのうちの他のサブエリアに対応する位置に前記移動ロボットを移動させて、前記他のサブエリアにおける移動経路に沿って前記移動ロボットを移動させる制御部と、を備える
移動ロボット。 A mobile robot that autonomously moves in a predetermined area.
The map processing device according to any one of claims 1 to 6.
A calculation unit that calculates a movement route for each of the plurality of sub-areas,
After moving the mobile robot along the movement path in one of the plurality of sub-areas, the mobile robot is moved to a position corresponding to the other sub-areas in the plurality of sub-areas. A mobile robot including a control unit for moving the mobile robot along a movement path in the other sub-area.
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