JP2022013038A - Robot and control device thereof, and movement range estimation device and program thereof - Google Patents

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Mitsuhiro Kamezaki
遼介 河野
Ryosuke Kono
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Abstract

To efficiently avoid interference with a moving obstacle by assuming a future fluctuation in an expected position of the moving obstacle.SOLUTION: A robot 10 comprises: a detection device 12 that detects position information and speed information of a nearby target pedestrian H; and a control device 13 that executes an action for avoiding future interference with the target pedestrian H based on the detection result of the detection device 12. The control device 13 comprises: action determination means 19 for determining a necessity of the action; and action execution means 20 that executes the action when it is determined that the action is necessary. The action determination means 19 comprises: a prediction distribution area deriving unit 22 for obtaining a predicted distribution area G which represents a probability distribution of a position where the target pedestrian H exists at a predetermined time in the future; an interference probability identifying unit 23 that identifies the interference probability using the predicted distribution area G from a future relative positional relationship between the target pedestrian H and the robot 10; and a necessity determining unit 24 which determines the necessity of the action by comparing the interference probability with a predetermined threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ロボット及びその制御装置、並びに、移動範囲推定装置及びそのプログラムに係り、更に詳しくは、人間等の移動障害物との将来的な干渉を効率良く回避するロボット及びその制御装置と、それらに適用され、移動障害物の将来的な移動範囲を予測する移動範囲推定装置及びそのプログラムとに関する。 The present invention relates to a robot and its control device, and a movement range estimation device and its program, and more particularly, a robot and its control device that efficiently avoid future interference with a moving obstacle such as a human being. It relates to a movement range estimation device and a program thereof, which are applied to them and predict the future movement range of a movement obstacle.

近時において、人間との共存環境下で自律的に移動可能となるロボットが出現している。当該ロボットとしては、所定のスタート地点からゴール地点まで自律移動する際に、周囲の人間を含む障害物の状況をセンシングし、当該障害物との将来的な干渉を回避しながら移動するものがある。このようなロボットにおいては、単に一方的に人間を避けるだけではなく、人間の動きや他の障害物等に配慮し、干渉を効果的に避けるための人間との協調的な動作が要求される。すなわち、当該環境下での移動時には、干渉回避動作や停止動作等、人間の動作に対して受動的な動作に加え、当該動作を通じてロボットの行動意図を人間に伝達し、人間自身の干渉回避行動を能動的に働きかけることが必要となる。そこで、本発明者らは、自身の研究成果として、前述の働きかけを踏まえた経路計画に基づいて自律移動可能なロボットを種々提案している(特許文献1、2等参照)。 Recently, robots that can move autonomously in a coexisting environment with humans have appeared. Some robots move autonomously from a predetermined start point to a goal point while sensing the situation of obstacles including surrounding humans and avoiding future interference with the obstacles. .. In such a robot, it is required not only to avoid humans unilaterally, but also to consider human movements and other obstacles, and to cooperate with humans to effectively avoid interference. .. That is, when moving in the environment, in addition to passive movements such as interference avoidance movements and stop movements, the robot's action intention is transmitted to humans through the movements, and the human own interference avoidance behaviors. It is necessary to actively work on. Therefore, as a result of their own research, the present inventors have proposed various robots capable of autonomous movement based on a route plan based on the above-mentioned action (see Patent Documents 1, 2, etc.).

前述の働きかけを行う際のロボットの移動経路を生成するためには、ロボットの周囲を移動する歩行者等の存在やその軌跡、移動速度等を検出する必要がある。当該移動速度の検出は、ロボットに、周囲環境の位置情報を取得するレーザレンジファインダ(LRF)等のセンサを設け、当該位置情報に基づく演算により推定される。そこで、本発明者らは、歩行者の周期振動による推定誤差を抑制することで、歩行者の位置推定精度を向上するとともに、負担の少ない演算処理により、位相遅れを抑制して応答性を高めることができる歩行者の速度推定手法を既に提案している(特許文献3参照)。 In order to generate the movement path of the robot when performing the above-mentioned action, it is necessary to detect the existence of a pedestrian or the like moving around the robot, its trajectory, the moving speed, and the like. The detection of the moving speed is estimated by providing the robot with a sensor such as a laser range finder (LRF) that acquires the position information of the surrounding environment and performing an operation based on the position information. Therefore, the present inventors improve the position estimation accuracy of the pedestrian by suppressing the estimation error due to the periodic vibration of the pedestrian, and suppress the phase delay and improve the responsiveness by the arithmetic processing with less burden. We have already proposed a method for estimating the speed of a pedestrian that can be used (see Patent Document 3).

特開2019-84641号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-84641 特開2020-46759号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-46759 特開2020-91235号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-91235

前記特許文献1、2でのロボットの経路生成の際には、現時刻における歩行者の位置及び速度ベクトルにより、歩行者とロボットの将来的な干渉の可能性を判断し、当該干渉が予測される場合に、歩行者への働きかけを行うようにロボットの経路計画を行うようになっている。ここでは、歩行者の現在の速度ベクトルが将来も維持されるという前提の下、歩行者の速度ベクトルの予測モデルを等速直線運動として、干渉回避のためのロボットの移動経路の生成がなされる。この際、ロボットでは、歩行者の将来の予測位置が時系列で一義的に特定され、前記干渉の可能性ある場合に、それらの将来的な干渉地点が一箇所に推定される。 When the robot route is generated in Patent Documents 1 and 2, the possibility of future interference between the pedestrian and the robot is determined from the position and speed vector of the pedestrian at the current time, and the interference is predicted. In that case, the route of the robot is planned so as to work on pedestrians. Here, on the assumption that the current velocity vector of the pedestrian will be maintained in the future, the movement path of the robot for avoiding interference is generated by using the prediction model of the velocity vector of the pedestrian as a constant velocity linear motion. .. At this time, in the robot, the future predicted position of the pedestrian is uniquely specified in time series, and when there is a possibility of the interference, the future interference points are estimated at one place.

しかしながら、実際の人間の速度ベクトルは、このような単純モデルでは表されない外乱が多々存在する。第1の外乱として、歩行者と離れた位置のロボットに搭載されたセンサを利用するため、その検出値には測定誤差が含まれる。この測定誤差は、現時刻からの時間が経過する程、誤差範囲が拡大し、歩行者の将来的な位置が曖昧となる。また、第2の外乱としては、将来の速度ベクトルが現在の値を維持する確率に対応する保持可能性がある。つまり、例えば、歩行者が一定の速度でこれまで長い距離を直進しているようなケースでは、将来的に予測される速度ベクトルは、現在の数値から大きく変動しないと考えられる。一方で、歩行者がジグザグ歩行し、或いは、曲がり角を曲がる等、これまで一定の方向に進行していないようなケースでは、将来的に予測される速度ベクトルは、現在の数値から大きく変動すると考えられる。従って、歩行者の将来的な速度ベクトルは、前述の測定誤差やこれまでの遷移状態により、将来時刻にて予測される歩行者の移動範囲の大きさが変化することになる。 However, the actual human velocity vector has many disturbances that cannot be represented by such a simple model. As the first disturbance, since the sensor mounted on the robot at a position away from the pedestrian is used, the detected value includes a measurement error. The error range of this measurement error increases as time elapses from the current time, and the future position of the pedestrian becomes ambiguous. Also, as a second disturbance, there is a possibility of holding the future velocity vector corresponding to the probability of maintaining the current value. That is, for example, in the case where a pedestrian is traveling straight for a long distance at a constant speed, it is considered that the speed vector predicted in the future does not fluctuate significantly from the current value. On the other hand, in the case where the pedestrian walks in a zigzag or turns a corner and has not progressed in a certain direction so far, the velocity vector predicted in the future is considered to fluctuate greatly from the current value. Be done. Therefore, the future velocity vector of the pedestrian will change the size of the pedestrian's movement range predicted at the future time due to the above-mentioned measurement error and the transition state so far.

以上のように、歩行者の現時点での位置情報に基づいて算出した現時点でのその速度ベクトルでは、前述した測定誤差と保持可能性の要素を考慮すると、歩行者の将来的な予測位置を一点に決定することは出来ず、当該予測位置が所定範囲に亘ることになる。前記特許文献1、2でのアルゴリズムでは、人間とロボットの将来的な干渉の可能性が想定されると、干渉回避のために移動経路を生成している。ところが、歩行者の速度ベクトルの予測モデルを等速直線運動としているため、当該予測モデルでロボットの経路計画をしてしまうと、歩行者の将来的な移動範囲が大きくなる程、その後の所定時間毎の同様の処理において、当該移動経路のリプランニングが頻発してしまう。つまり、不確定な情報である先の速度ベクトルに基づき、干渉回避のための経路計画をしても、歩行者の速度ベクトルが進路変更等により変化した際に、再度、歩行者とロボットの干渉の可能性が出現し、再度、経路計画をし直す必要がある。従って、将来的な歩行者の速度ベクトルが不確実である程、従前の経路計画をリセットして再設定する作業が何度も繰り返し行われるため、経路計画に際する処理が非効率となる。加えて、前述した従来のアルゴリズムでは、ロボットが必要最低限の回避しか行わないため、想定に対して人間の速度ベクトルが少しでも変化すると、更に歩行者に接近した時点で再度干渉する可能性が生じ、ロボットをより大きく回避させる必要が生じ得る場合がある。 As described above, in the current velocity vector calculated based on the current position information of the pedestrian, the future predicted position of the pedestrian is one point in consideration of the above-mentioned measurement error and holdability factors. The predicted position cannot be determined, and the predicted position extends over a predetermined range. In the algorithms in Patent Documents 1 and 2, when the possibility of future interference between a human and a robot is assumed, a movement path is generated in order to avoid the interference. However, since the prediction model of the pedestrian's velocity vector is a constant velocity linear motion, if the path of the robot is planned with the prediction model, the larger the future movement range of the pedestrian, the more the predetermined time thereafter. In the same processing for each, replanning of the movement route occurs frequently. That is, even if a route plan for avoiding interference is made based on the previous speed vector which is uncertain information, when the speed vector of the pedestrian changes due to a change of course or the like, the pedestrian and the robot interfere again. The possibility of this has emerged, and it is necessary to re-plan the route again. Therefore, as the speed vector of the pedestrian in the future is uncertain, the work of resetting and resetting the previous route plan is repeated many times, which makes the process of route planning inefficient. In addition, in the conventional algorithm described above, the robot performs only the minimum necessary avoidance, so if the human speed vector changes even a little with respect to the assumption, there is a possibility that it will interfere again when it gets closer to the pedestrian. It may occur and may require greater avoidance of the robot.

本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、移動障害物の将来的な予想位置のブレを想定し、移動障害物との干渉を効率良く回避できるロボット及びその制御装置と、それらに適用可能な移動範囲推定装置及びそのプログラムを提供することにある。 The present invention has been devised focusing on such a problem, and an object of the present invention is to assume a blurring of a future predicted position of a moving obstacle and to efficiently avoid interference with the moving obstacle. It is an object of the present invention to provide a robot, a control device thereof, a movement range estimation device applicable to the robot, and a program thereof.

前記目的を達成するため、本発明は、主として、周囲に存在する移動障害物の位置情報及び速度情報を検出する検出装置と、当該検出装置の検出結果から、前記移動障害物との将来的な干渉を回避するための働きかけを行う制御装置とを備え、前記干渉を回避しながら自律移動可能なロボットにおいて、前記制御装置は、前記働きかけの要否を判定する働きかけ要否判定手段と、当該働きかけ要否判定手段で前記働きかけが必要と判定されたときに、前記働きかけを実行するようにロボットを動作制御する働きかけ実行手段とを備え、前記働きかけ要否判定手段は、将来の所定時刻にて前記移動障害物が存在する位置の確率分布を表す予測分布領域を求める予測分布領域導出部と、前記移動障害物とロボットの将来的な相対位置関係から、前記予測分布領域を用いて、前記干渉が発生する確率である干渉確率を特定する干渉確率特定部と、当該干渉確率を所定の閾値と対比して前記働きかけの要否を決定する要否決定部とを備える、という構成を採っている。 In order to achieve the above object, the present invention mainly describes a detection device that detects the position information and speed information of a moving obstacle existing in the surroundings, and the future of the moving obstacle from the detection result of the detection device. In a robot that is provided with a control device that works to avoid interference and can move autonomously while avoiding the interference, the control device has a working necessity determining means for determining the necessity of the working and the working. When the necessity determination means determines that the action is necessary, the action execution means for controlling the operation of the robot so as to execute the action is provided, and the action necessity determination means is said to be said at a predetermined time in the future. From the predictive distribution area derivation unit that obtains the predicted distribution area that represents the probability distribution of the position where the moving obstacle exists, and the future relative positional relationship between the moving obstacle and the robot, the interference occurs using the predicted distribution area. It is configured to include an interference probability specifying unit that specifies an interference probability that is a probability of occurrence, and a necessity determining unit that determines the necessity of the action by comparing the interference probability with a predetermined threshold value.

本発明では、予測分布領域により、所定の将来時刻において、移動障害物の将来的な移動範囲が推定され、その移動範囲内における各地点での存在確率が特定される。この存在確率により、移動障害物の将来的な移動における外乱に応じた干渉確率が導出され、当該干渉確率の大きさに応じて働きかけの要否が決定される。これにより、移動障害物が等速直線運動する予測モデル上で、将来的にロボットとの干渉可能性が無いと推定されるような場合でも、干渉確率が閾値よりも高ければ、効率的な移動を行うための早めの働きかけが可能となる。一方で、前記予測モデル上で干渉可能性が有ると推定されるような場合でも、干渉確率が閾値よりも低ければ、今後、移動障害物に大きなブレが想定されるとして、現時点での働きかけを見送って一旦様子見することが可能となる。以上により、本発明によれば、移動障害物の将来的な存在範囲のブレに対応し、ロボットの移動経路生成時のリプランニングを最小限にして移動障害物との干渉を効率良く回避でき、移動障害物の移動における外乱の影響を最小限に抑えた移動制御システムのロバスト化を図ることができる。 In the present invention, the predicted distribution area estimates the future movement range of the moving obstacle at a predetermined future time, and specifies the existence probability at each point within the moving range. From this existence probability, the interference probability according to the disturbance in the future movement of the moving obstacle is derived, and the necessity of working is determined according to the magnitude of the interference probability. As a result, even if it is estimated that there is no possibility of interference with the robot in the future on the prediction model in which the moving obstacle moves linearly at a constant velocity, if the interference probability is higher than the threshold value, efficient movement is performed. It is possible to work early to do this. On the other hand, even if it is estimated that there is a possibility of interference on the prediction model, if the interference probability is lower than the threshold value, it is assumed that the moving obstacle will be greatly shaken in the future. It will be possible to see off and wait for a while. As described above, according to the present invention, it is possible to cope with the fluctuation of the future existence range of the moving obstacle, minimize the replanning at the time of generating the moving path of the robot, and efficiently avoid the interference with the moving obstacle. It is possible to make the movement control system robust by minimizing the influence of disturbance on the movement of moving obstacles.

また、回避量調整部により、ロボットと移動障害物との干渉を回避するために必要な回避量として、移動障害物の将来的な移動範囲を考慮した余裕分を加算することができ、この点からも、ロボットの移動経路生成時のリプランニングを最小限にすることができる。 In addition, the avoidance amount adjustment unit can add a margin in consideration of the future movement range of the moving obstacle as the avoidance amount required to avoid the interference between the robot and the moving obstacle. Therefore, it is possible to minimize the replanning when the robot's movement path is generated.

本実施形態に係るロボットの移動制御に関連する構成のみを概略的に表したブロック図である。It is a block diagram schematically showing only the configuration related to the movement control of the robot which concerns on this embodiment. 予測分布領域を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining a predicted distribution area. 相対座標系及び相対座標系における予測分布領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relative coordinate system and the predicted distribution area in a relative coordinate system. パーソナルスペースを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for explaining a personal space. (A)は、第1のケースにおける条件値の算出手順を説明するための概念図であり、(B)は、第2のケースにおける条件値の算出手順を説明するための概念図である。(A) is a conceptual diagram for explaining the procedure for calculating the condition value in the first case, and (B) is a conceptual diagram for explaining the procedure for calculating the condition value in the second case. (A)~(C)は、ズレ幅を求める際の手順を説明するための概念図である。(A) to (C) are conceptual diagrams for explaining a procedure for obtaining a deviation width.

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

図1には、本実施形態に係るロボット10の移動制御に関連する構成のみを概略的に表したブロック図が示されている。この図において、前記ロボット10は、予め設定された移動開始地点(スタート地点)から所定の目標地点(ゴール地点)まで自律的に移動する移動体として機能する。このロボット10では、移動途中で壁等の物体や人間等からなる障害物との将来的な干渉が予想される場合に、これら障害物を避けながら進行する移動経路として、周囲の人間等への影響を軽減して効率良く移動可能な移動経路を探索し、当該移動経路に沿った動作制御がなされる。 FIG. 1 shows a block diagram schematically showing only the configuration related to the movement control of the robot 10 according to the present embodiment. In this figure, the robot 10 functions as a moving body that autonomously moves from a preset movement start point (start point) to a predetermined target point (goal point). In this robot 10, when future interference with an object such as a wall or an obstacle consisting of human beings is expected during movement, the robot 10 travels to surrounding human beings as a moving route while avoiding these obstacles. A movement route that can be moved efficiently with reduced influence is searched for, and operation control is performed along the movement route.

ここでの障害物としては、ロボット10の移動経路の周辺に存在する壁等、環境中で常時静止した状態の固定障害物と、人間、動物、ロボット等、環境中で移動可能となる各種の移動体からなる移動障害物とがある。本実施形態においては、歩行状態の人間(歩行者)を移動障害物とし、当該歩行者とロボット10との将来的な干渉を回避するためのロボット10の動作制御について説明するが、他の移動体に対しても、後述と同様の処理によるロボット10の動作制御が可能となる。このロボット10では、歩行者が接近する方向に移動する際に、歩行者との干渉を回避するための働きかけを行うように移動経路を生成し、各種部位の動作制御がなされる。なお、特に限定されるものではないが、この働きかけは、前記干渉回避のための歩行者の協調移動を促すことを意図して行われるが、当該協調移動を期待しないロボット10の単なる干渉回避動作も含まれる。 Obstacles here include fixed obstacles that are always stationary in the environment, such as walls existing around the movement path of the robot 10, and various types of obstacles that can move in the environment, such as humans, animals, and robots. There are moving obstacles consisting of moving bodies. In the present embodiment, a walking human (pedestrian) is used as a movement obstacle, and motion control of the robot 10 for avoiding future interference between the pedestrian and the robot 10 will be described, but other movements will be described. The operation of the robot 10 can be controlled for the body by the same processing as described later. In this robot 10, when a pedestrian moves in an approaching direction, a movement path is generated so as to work to avoid interference with the pedestrian, and motion control of various parts is performed. Although not particularly limited, this action is performed with the intention of encouraging the coordinated movement of the pedestrian for the interference avoidance, but is a mere interference avoidance operation of the robot 10 that does not expect the coordinated movement. Is also included.

前記ロボット10には、図1に示されるように、各種動作を可能に構成された機構や機器からなる動作部11と、ロボット10の周囲の環境情報を検出する検出装置12と、検出装置12の検出結果に基づき、前記障害物の状況を考慮しながらロボット10の自律移動制御を行う制御装置13とが設けられている。 As shown in FIG. 1, the robot 10 includes an operation unit 11 composed of mechanisms and devices configured to enable various operations, a detection device 12 for detecting environmental information around the robot 10, and a detection device 12. Based on the detection result of the above, a control device 13 that performs autonomous movement control of the robot 10 while considering the situation of the obstacle is provided.

前記動作部11は、所定範囲内でロボット10を自律移動させるための機構やその動力源からなる移動装置14を含む。当該移動装置14を含む動作部11については、全て公知の部材、機構、装置類等から構成されており、本発明の本質部分でないため、各構成についての詳細な図示説明を省略する。 The moving unit 11 includes a moving device 14 including a mechanism for autonomously moving the robot 10 within a predetermined range and a power source thereof. Since the operating unit 11 including the moving device 14 is composed of all known members, mechanisms, devices, and the like and is not an essential part of the present invention, detailed illustration and description of each configuration will be omitted.

前記検出装置12は、ロボット10の周囲に存在する歩行者その他の障害物の位置情報を検出する位置検出部16と、位置検出部16での検出結果に基づき、歩行者の速度情報を検出するコンピュータからなる速度検出部17とを備えており、所定時間毎に前記位置情報及び速度情報を取得可能となっている。 The detection device 12 detects the speed information of a pedestrian based on the position detection unit 16 that detects the position information of pedestrians and other obstacles existing around the robot 10 and the detection result of the position detection unit 16. It is equipped with a speed detection unit 17 made of a computer, and can acquire the position information and the speed information at predetermined time intervals.

前記位置検出部16は、特に限定されるものではないが、ロボット10からその周囲へのレーザ光の照射による人間を含む物体の反射状態に基づいて、ロボット10の周囲の物体の各表面部分の位置情報を検出する公知のレーザレンジファインダ等の測域センサにより構成される。この測域センサでは、人間等の表面部分を構成する点群における各点の平面視での2次元位置座標が所定時間毎に検出され、各時刻における検出結果から、公知の手法を利用して人間の仮想体幹の当該時刻における位置が特定され、当該仮想体幹における位置情報を観測値とするようになっている。ここで、時系列データでの仮想体幹の位置情報の変位が所定の閾値未満である場合には、同一の歩行者であるとし、同一のIDが割り当てられる。そして、当該各歩行者について、取得した時系列の位置情報の変化から、速度検出部17で速度情報が求められることになる。 The position detection unit 16 is not particularly limited, but is based on the reflection state of an object including a human being by irradiation of a laser beam from the robot 10 to its surroundings, and is a surface portion of each surface portion of the object around the robot 10. It is composed of a range sensor such as a known laser range finder that detects position information. In this range sensor, the two-dimensional position coordinates of each point in the point cloud constituting the surface part of a human being or the like in a plan view are detected at predetermined time intervals, and from the detection results at each time, a known method is used. The position of the human virtual trunk at the time is specified, and the position information in the virtual trunk is used as the observed value. Here, when the displacement of the position information of the virtual trunk in the time series data is less than a predetermined threshold value, it is assumed that they are the same pedestrian and the same ID is assigned. Then, for each pedestrian, the speed detection unit 17 obtains the speed information from the change of the acquired time-series position information.

なお、前記位置検出部16としては、前述のレーザレンジファインダやその他の測域センサに限定されるものではなく、歩行者の位置情報を検出できる限りにおいて、様々なセンサや装置類によって構成することもできる。 The position detection unit 16 is not limited to the above-mentioned laser range finder and other range sensors, but may be composed of various sensors and devices as long as it can detect the position information of a pedestrian. You can also.

前記速度検出部17では、本発明者らが既に提案した手法(特開2020-91235号公報)により、歩行者の位置情報を取得した時刻毎に、当該位置情報から、対応する歩行者のその位置での速度情報が算出される。なお、当該速度情報を導出するアルゴリズムについては、本発明の本質要素ではないため、詳細な説明を省略する。また、本発明においては、位置検出部16で検出した歩行者の位置情報からその速度情報を求めることができれば、前述の手法に限定されるものではなく、他の公知手法等により前記速度情報を導出可能な他のセンサ類、装置類、システム類等を適用することができる。 In the speed detection unit 17, the corresponding pedestrian's position information is obtained from the position information at each time when the pedestrian's position information is acquired by the method already proposed by the present inventors (Japanese Patent Laid-Open No. 2020-91235). Velocity information at the position is calculated. Since the algorithm for deriving the speed information is not an essential element of the present invention, detailed description thereof will be omitted. Further, in the present invention, if the speed information can be obtained from the position information of the pedestrian detected by the position detection unit 16, the speed information is not limited to the above-mentioned method, and the speed information can be obtained by another known method or the like. Other derivable sensors, devices, systems, etc. can be applied.

検出装置12で検出される本実施形態における位置情報としては、平面視における直交2軸方向の座標成分からなる位置ベクトルが用いられ、同速度情報としては、進行方向を表す回転角の成分と、速さの成分とからなる速度ベクトルが用いられる。 As the position information in the present embodiment detected by the detection device 12, a position vector composed of coordinate components in two orthogonal axes in a plan view is used, and as the same velocity information, a component of a rotation angle indicating a traveling direction and a component of a rotation angle indicating a traveling direction are used. A velocity vector consisting of a velocity component is used.

以上のように、歩行者の位置情報及び速度情報を含む移動情報は、検出装置12で逐次検出され、その検出タイミングで制御装置13に伝送されるとともに、取得した時刻に対応させて制御装置13にログデータとして記録される。 As described above, the movement information including the position information and the speed information of the pedestrian is sequentially detected by the detection device 12, transmitted to the control device 13 at the detection timing, and the control device 13 corresponds to the acquired time. It is recorded as log data in.

前記制御装置13では、予め設定されたスタート地点から所定のゴール地点まで、歩行者との干渉を回避しながらロボット10が自身の存在位置と速度ベクトルに基づいて自律移動可能となるように、検出装置12での移動情報の取得タイミング毎に働きかけの要否が判定される。そして、働きかけが必要と判断された場合に最適となる移動経路を探索し、動作部11への動作指令が行われる。 The control device 13 detects that the robot 10 can autonomously move from a preset start point to a predetermined goal point based on its own position and speed vector while avoiding interference with pedestrians. It is determined whether or not it is necessary to work at each acquisition timing of the movement information in the device 12. Then, when it is determined that the action is necessary, the optimum movement route is searched for, and the operation command is given to the operation unit 11.

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

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

前記制御装置13は、ロボット10が、その周囲を移動する歩行者に将来的に干渉する可能性が有る場合に、当該干渉を回避するための歩行者への働きかけの要否を判定する働きかけ要否判定手段19と、働きかけ要否判定手段19で働きかけが必要と判定されたときに、干渉回避に好適となる働きかけを実行するようにロボット10の動作制御を行う働きかけ実行手段20とを備えている。 The control device 13 needs to work to determine whether or not the robot 10 needs to work on the pedestrian to avoid the interference when the robot 10 may interfere with the pedestrian moving around the robot 10 in the future. It is provided with a rejection determination means 19 and an action execution means 20 that controls the operation of the robot 10 so as to execute an action suitable for avoiding interference when the action necessity determination means 19 determines that the action is necessary. There is.

前記働きかけ要否判定手段19は、将来の所定時刻にて、干渉判断の対象となる歩行者(以下、「対象歩行者」と称する)が存在する位置の確率分布を表す予測分布領域を求める予測分布領域導出部22と、対象歩行者がロボット10に接近する将来時刻での予測分布領域を用いて、それらが相互に干渉する確率である干渉確率を特定する干渉確率特定部23と、当該干渉確率を所定の閾値と対比して前述の働きかけの要否を決定する要否決定部24とを備えている。 The action necessity determination means 19 obtains a prediction distribution region representing a probability distribution of a position where a pedestrian (hereinafter referred to as “target pedestrian”) to be determined for interference exists at a predetermined time in the future. Using the distribution area derivation unit 22 and the predicted distribution area at a future time when the target pedestrian approaches the robot 10, the interference probability specifying unit 23 that specifies the interference probability, which is the probability that they interfere with each other, and the interference. It is provided with a necessity determination unit 24 that determines the necessity of the above-mentioned action by comparing the probability with a predetermined threshold value.

ここで、前記予測分布領域について説明する。前提として、将来の所定時刻における対象歩行者の位置予測は、現在(現時刻)に検出された速度ベクトルに基づき、等速直線運動モデルで算出された座標が最も確率が高く、その地点から離れる程、確率が低くなる。従って、図2に概念的に示されるように、予測分布領域Gは、所定の将来時刻における対象歩行者Hの中心座標を等速直線運動モデルで算出し、領域の範囲を進行方向速度Vと回転角速度θを2軸とした二変量ガウス分布として、対象歩行者Hの存在確率が表される。 Here, the predicted distribution region will be described. As a premise, the position prediction of the target pedestrian at a predetermined time in the future has the highest probability of the coordinates calculated by the constant velocity linear motion model based on the velocity vector detected at the present time (current time), and moves away from that point. The lower the probability. Therefore, as conceptually shown in FIG. 2, in the predicted distribution region G, the center coordinates of the target pedestrian H at a predetermined future time are calculated by a constant velocity linear motion model, and the range of the region is defined as the traveling direction velocity V. The existence probability of the target pedestrian H is expressed as a bivariate Gaussian distribution with the rotation angular velocity θ as two axes.

前記働きかけ要否判定手段19での以下の各種処理においては、図3に示されるように、対象歩行者Hを基準としてロボット10の相対位置を表す相対座標系が採用される。この相対座標系は、所定時刻において、等速直線運動モデルで算出された対象歩行者Hの位置を原点とし、当該モデルにおける進行(直進)方向(同図中矢印方向)をy軸(m)とし、当該進行方向に直交する方向をx軸(m)として定義される。 In the following various processes in the action necessity determination means 19, as shown in FIG. 3, a relative coordinate system representing the relative position of the robot 10 with respect to the target pedestrian H is adopted. In this relative coordinate system, the position of the target pedestrian H calculated by the constant velocity linear motion model is set as the origin at a predetermined time, and the traveling (straight) direction (arrow direction in the figure) in the model is the y-axis (m). The direction orthogonal to the traveling direction is defined as the x-axis (m).

前記予測分布領域導出部22では、現時刻からt時間(秒)における将来時刻での二変量ガウス分布として、次式による確率密度関数ftn(P,Σ)が用いられ、図3に概念的に示すように、現時点からt時間(秒)後における対象歩行者Hの予測分布領域Gが特定される。なお、この予測分布領域Gにおける外縁部分の外側は、対象歩行者Hの存在確率が限りなくゼロに近い部分とされる。

Figure 2022013038000002
上式において、Pは、前記相対座標系における対象歩行者Hの座標内位置である任意のx,y座標であり、Σは共分散行列を意味する。共分散行列Σは、確率変数の散らばり具合を表すものであり、一次元のガウス分布の分散を多次元に拡張したものである。x軸、y軸に対して分散をとると、現時刻からt時間後の共分散行列Σは、次式のように表される。
Figure 2022013038000003
上式において、σは、x軸方向における標準偏差(m/s)であり、σは、y軸方向における標準偏差(m/s)である。つまり、σ は、進行時の方向の変化量に対応して変化し、σ は、速さの変化量に対応して変化する。 In the predicted distribution area derivation unit 22, a probability density function f nt (P, Σ) according to the following equation is used as a bivariate Gaussian distribution at a future time in tun time (seconds) from the current time, and the concept is shown in FIG. As shown in the above, the predicted distribution region G of the target pedestrian H after tun hours (seconds) from the present time is specified. It should be noted that the outside of the outer edge portion in the predicted distribution region G is a portion where the existence probability of the target pedestrian H is infinitely close to zero.
Figure 2022013038000002
In the above equation, P is an arbitrary x, y coordinate that is a position within the coordinates of the target pedestrian H in the relative coordinate system, and Σ means a covariance matrix. The covariance matrix Σ represents the degree of dispersion of random variables, and is a multidimensional extension of the variance of a one-dimensional Gaussian distribution. When the variance is taken with respect to the x-axis and the y-axis, the covariance matrix Σ after TN hours from the current time is expressed by the following equation.
Figure 2022013038000003
In the above equation, σ x is the standard deviation (m / s) in the x-axis direction, and σ y is the standard deviation (m / s) in the y-axis direction. That is, σ x 2 changes according to the amount of change in the traveling direction, and σ y 2 changes according to the amount of change in speed.

ここで、予測分布領域Gの範囲は、位置検出部16の機器上の測定誤差に関する要素と、対象歩行者Hの将来の速度ベクトルが現在の値を維持する確率に対応する保持可能性に関する要素とに応じて変化する。つまり、予測分布領域Gの範囲を決定する標準偏差(σ,σ)は、次式に示すように、速度ベクトルの測定誤差に関する標準偏差と、対象歩行者Hの保持可能性に関する標準偏差を総合した和により決定される。

Figure 2022013038000004
上式において、σsθは、測定誤差のx軸方向における標準偏差(m/s)であり、σsvは、測定誤差のy軸方向における標準偏差(m/s)である。また、σΔθは、保持可能性のx軸方向における標準偏差(m/s)であり、σΔVは、保持可能性のy軸方向における標準偏差(m/s)である。 Here, the range of the predicted distribution region G is an element related to the measurement error on the device of the position detection unit 16 and an element related to the holdability corresponding to the probability that the future velocity vector of the target pedestrian H maintains the current value. It changes according to. That is, the standard deviations (σ x , σ y ) that determine the range of the predicted distribution region G are the standard deviations related to the measurement error of the velocity vector and the standard deviations related to the holdability of the target pedestrian H, as shown in the following equation. Is determined by the total sum of.
Figure 2022013038000004
In the above equation, σ s θ is the standard deviation (m / s) of the measurement error in the x-axis direction, and σ sv is the standard deviation (m / s) of the measurement error in the y-axis direction. Further, σ Δθ is the standard deviation (m / s) of the holdability in the x-axis direction, and σ ΔV is the standard deviation (m / s) of the holdability in the y-axis direction.

ここで、前記測定誤差の標準偏差(σsθ,σsv)は、次式により求められる。

Figure 2022013038000005
上式において、Eθは、予め行った実験によって特定された特定値(例えば、5.64)であり、Eは、予め行った実験によって特定された特定値(例えば、0.14)であり、これらEθ、Eは、ロボット10の周囲の環境中の人間等の移動状況に応じて定まる値となっている。また、VHt0は、現時刻tにおける対象歩行者Hの速さである。 Here, the standard deviation (σ , σ sv ) of the measurement error is obtained by the following equation.
Figure 2022013038000005
In the above equation, E θ is a specific value (for example, 5.64 ) specified by a prior experiment, and EV is a specific value (for example, 0.14) specified by a prior experiment. Yes, these E θ and EV are values that are determined according to the movement situation of a human being or the like in the environment around the robot 10. Further, V Ht 0 is the speed of the target pedestrian H at the current time t 0 .

また、前記保持可能性の標準誤差(σΔθ,σΔV)は、現時刻から過去の所定タイミング毎に取得された対象歩行者Hの移動情報の遷移状態に基づき、当該移動情報のログデータを利用して次式により求められる。

Figure 2022013038000006
上式において、Nは、ログデータの窓長であり、この窓長は、検出装置12での移動情報の検出タイミングとなる各ステップのうち、現在での演算処理がなされる現時刻tでのステップから過去に遡るステップ数を意味する。以下、現時刻tでのステップkからその1つ前の直前ステップを、ステップk-1と表し、その更に1つ前のステップをk-2と表し、現時刻tでのステップkからi個前のステップをステップk-iと表す。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態の窓長Nは、人間の1歩行周期の1/2の時間に相当する20ステップに設定される。また、θH(k-i)は、現時刻tでのステップkからiステップ前の対象歩行者Hの回転角速度(rad/s)であり、VH(k-i)は、現時刻tでのステップkからiステップ前の対象歩行者Hの速さ(m/s)である。また、θavは、Nステップ分のログデータにおける平均回転角速度(rad/s)を表し、Vavは、Nステップ分のログデータにおける平均速さ(m/s)を表す。 Further, the standard error of the retainability (σ Δθ , σ ΔV ) is based on the transition state of the movement information of the target pedestrian H acquired at each predetermined timing in the past from the current time, and the log data of the movement information is used. It is calculated by the following formula using it.
Figure 2022013038000006
In the above equation, N is the window length of the log data, and this window length is the current time t 0 at which the current arithmetic processing is performed in each step that is the detection timing of the movement information in the detection device 12. It means the number of steps that go back to the past from the step of. Hereinafter, the step immediately before the step k at the current time t 0 is referred to as step k-1, and the step immediately before the step k is referred to as k-2, and the step immediately before the step k at the current time t 0 is represented as k-2. The step i before is represented as step k-i. Although not particularly limited, the window length N of the present embodiment is set to 20 steps corresponding to half the time of one human walking cycle. Further, θ H (ki) is the rotational angular velocity (rad / s) of the target pedestrian H before step k to i step at the current time t 0 , and V H (ki) is the current time. It is the speed (m / s) of the target pedestrian H before step k to i step at t 0 . Further, θ av represents the average rotational angular velocity (rad / s) in the log data for N steps, and V av represents the average speed (m / s) in the log data for N steps.

前記干渉確率特定部23は、図1に示されるように、干渉確率を求める際の各種の条件値を算出する条件値算出部26と、当該条件値から、予測分布領域Gを特定する前述の数式を用いて干渉確率を算出する確率算出部27とを備えている。 As shown in FIG. 1, the interference probability specifying unit 23 specifies the predicted distribution region G from the condition value calculation unit 26 that calculates various condition values for obtaining the interference probability and the condition values. It is provided with a probability calculation unit 27 that calculates the interference probability using a mathematical formula.

前記条件値算出部26では、後述するように、相対的に移動するロボット10及び対象歩行者Hの将来的な接近状態を推定し、当該接近状態における所定の接近地点の位置情報と、その接近状態における将来の接近時刻までの現時刻からの経過時間である時間情報とが、前記条件値として数学的に算出される。 As will be described later, the condition value calculation unit 26 estimates the future approach state of the relatively moving robot 10 and the target pedestrian H, and the position information of a predetermined approach point in the approach state and its approach. The time information, which is the elapsed time from the current time until the future approach time in the state, is mathematically calculated as the condition value.

ここで、接近状態の特定に際しては、図4に示されるように、ロボット10の位置を中心にして仮想的に設定した総合パーソナルスペースPSが用いられる。この総合パーソナルスペースPSは、ロボット10の横幅と人間の体幹幅に対して、それぞれ定数K(K>1)倍した半径LRP、LHP有する仮想的な円形のパーソナルスペースS,S(同図中破線部分)を合計した円形領域である。すなわち、総合パーソナルスペースPSの半径LPSは、各パーソナルスペースS,Sの半径LRP、LHPを合計した値となり、特に限定されるものではないが、本実施形態の半径LPSは、前記半径LRP、LHPをそれぞれ0.5mとし、それらの合計1mに設定される。この総合パーソナルスペースPSは、所定時刻において、その内側領域に対象歩行者Hが存在する場合には、各パーソナルスペースS,Sの干渉・非干渉を判定する境界となるロボット10と対象歩行者Hの相対距離LPS以下となり、それらが相互に干渉すると判断されることになる。 Here, when specifying the approaching state, as shown in FIG. 4, a comprehensive personal space PS virtually set around the position of the robot 10 is used. This comprehensive personal space PS is a virtual circular personal space SR, SH having radii L RP , L HP multiplied by a constant K (K> 1) with respect to the width of the robot 10 and the width of the human trunk, respectively. It is a circular area that is the sum of (the broken line part in the figure). That is, the radius L PS of the total personal space PS is a value obtained by summing the radii L RP and L HP of each personal space SR, SH, and is not particularly limited, but the radius L PS of the present embodiment is The radii L RP and L HP are set to 0.5 m, respectively, and the total is set to 1 m. In this comprehensive personal space PS, when the target pedestrian H exists in the inner region at a predetermined time, the target pedestrian H and the robot 10 which is a boundary for determining the interference / non-interference of each personal space SR, SH and the target pedestrian. The relative distance of person H is less than or equal to LPS , and it is judged that they interfere with each other.

前記条件値算出部26では、次の手順で前記条件値が求められる。すなわち、先ず、相対座標系における現時刻でのロボット10の相対位置ベクトル及び相対速度ベクトルを用いて、総合パーソナルスペースPSの将来の移動状態が推定される。そして、当該将来の移動状態に応じて、総合パーソナルスペースPSが対象歩行者Hに接近する所定のタイミングにおける接近地点の位置情報と、当該タイミングにおける接近時刻である時間情報とが条件値として求められる。 In the condition value calculation unit 26, the condition value is obtained by the following procedure. That is, first, the future movement state of the total personal space PS is estimated using the relative position vector and the relative velocity vector of the robot 10 at the current time in the relative coordinate system. Then, according to the future movement state, the position information of the approaching point at a predetermined timing when the comprehensive personal space PS approaches the target pedestrian H and the time information which is the approaching time at the timing are obtained as condition values. ..

ここで、前記条件値の算出は、対象歩行者Hが原点に存在する相対座標系において、将来のどのタイミングでも、原点の対象歩行者Hが総合パーソナルスペースPSの範囲内に存在しない常時非干渉の第1のケースと、将来における所定のタイミングで、原点の対象歩行者Hが総合パーソナルスペースPSの範囲内に存在し得る干渉可能性有の第2のケースとに分けて行われる。つまり、第1のケースは、対象歩行者Hとロボット10の将来的な相対移動予測によるそれらの相対距離が、予め設定された総合パーソナルスペースPSの半径LPSを常時下回らないと推定される場合である。一方、第2のケースは、同相対距離が、総合パーソナルスペースPSの半径LPSを下回る時があると推定される場合である。 Here, the calculation of the condition value is always non-interfering in the relative coordinate system in which the target pedestrian H exists at the origin, and the target pedestrian H at the origin does not exist within the range of the total personal space PS at any future timing. The first case is divided into the first case and the second case where the target pedestrian H at the origin may exist within the range of the total personal space PS at a predetermined timing in the future. That is, in the first case, it is estimated that the relative distance between the target pedestrian H and the robot 10 based on the future relative movement prediction does not always fall below the preset radius LPS of the total personal space PS . Is. On the other hand, the second case is a case where it is estimated that the relative distance may be less than the radius L PS of the total personal space PS.

前記第1のケースでは、前述した予測分布領域の概念から、ある将来時刻において、相対座標系の原点から離れた位置程、対象歩行者Hの存在確率が低下するが、当該存在確率を干渉確率としたときに、当該干渉確率が最大となるのは、図5(A)の破線で示されるように、総合パーソナルスペースPSが原点に最も近づいたときである。そこで、この最接近状態のときの相対位置情報及び時間情報が、次のように求められる。 In the first case, from the concept of the predicted distribution region described above, the existence probability of the target pedestrian H decreases as the position is farther from the origin of the relative coordinate system at a certain future time. Then, the interference probability becomes maximum when the total personal space PS is closest to the origin, as shown by the broken line in FIG. 5 (A). Therefore, the relative position information and the time information in this closest state are obtained as follows.

つまり、図5中実線の総合パーソナルスペースPSを有する現時刻のロボット10の相対位置から、同図中破線の総合パーソナルスペースPSの位置にロボット10が相対移動した最接近状態において、その際の総合パーソナルスペースPSの中心点C(ロボット10の相対位置)が特定される。ここで、当該最接近状態では、直線で表されるロボット10の相対移動軌跡Mに対し、相対座標系の原点と中心点Cとを結ぶ直線lが直交することになり、当該条件から、直線lの長さ、すなわち、最接近状態での中心点Cと原点との直線距離dRHが求められる。この直線距離dRHは、相対座標系における現時刻のロボット10の相対位置ベクトルと、現時刻における対象歩行者Hとロボット10の相対回転角とから数学的に算出される。 That is, in the closest state in which the robot 10 moves relative to the position of the total personal space PS of the broken line in FIG. 5 from the relative position of the robot 10 having the total personal space PS of the solid line in FIG. The center point C (relative position of the robot 10) of the personal space PS is specified. Here, in the closest approach state, the straight line l connecting the origin of the relative coordinate system and the center point C is orthogonal to the relative movement locus M of the robot 10 represented by the straight line, and from the condition, the straight line is straight. The length of l, that is, the linear distance dRH between the center point C and the origin in the closest state is obtained. This linear distance d RH is mathematically calculated from the relative position vector of the robot 10 at the current time in the relative coordinate system and the relative rotation angle between the target pedestrian H and the robot 10 at the current time.

そして、相対座標系において、最接近状態での総合パーソナルスペースPSの領域内で、原点に最も近い地点が前記接近地点CPとされ、その位置ベクトルPCPAが前記位置情報として求められる。この位置ベクトルPCPAは、前記直線距離dRHと総合パーソナルスペースPSの半径LPSとの差分と、現時刻における対象歩行者H及びロボット10の相対回転角とにより数学的に算出される。 Then, in the relative coordinate system, the point closest to the origin in the region of the total personal space PS in the closest approach state is defined as the approach point CP, and the position vector P CPA is obtained as the position information. This position vector P CPA is mathematically calculated by the difference between the linear distance d RH and the radius L PS of the total personal space PS and the relative rotation angles of the target pedestrian H and the robot 10 at the current time.

更に、前記時間情報として、現時刻から、最接近状態での総合パーソナルスペースPSの位置にロボット10が到達する接近時刻までの経過時間TCPAが、現時刻及び接近時刻におけるロボット10の相対位置ベクトルと、現時刻における対象歩行者Hとのロボット10の相対速さとから数学的に算出される。 Further, as the time information, the elapsed time TCPA from the current time to the approach time when the robot 10 reaches the position of the total personal space PS in the closest approach state is the relative position vector of the robot 10 at the current time and the approach time. And the relative speed of the robot 10 with the target pedestrian H at the current time, which is calculated mathematically.

前記第2のケースでは、図5(B)に示されるように、総合パーソナルスペースPSの周縁が相対座標系の原点に接したときが最も早い時刻での接近となる最も早い接近状態であり、この状態におけるロボット10の予測位置Cが接近地点CPとされる。従って、位置情報である接近地点CPの位置ベクトルPCPAは、相対座標系における最も早い接近状態でのロボット10の位置ベクトルとなる。また、時間情報である前記経過時間TCPAは、現時刻から最も早い接近状態に達する将来時刻までの時間とされる。これら位置ベクトルPCPA及び経過時間TCPAは、相対座標系における現時刻におけるロボット10の位置ベクトルと、速度ベクトル(相対回転角及び相対速さ)とから数学的に算出される。 In the second case, as shown in FIG. 5B, the earliest approach state is when the peripheral edge of the comprehensive personal space PS touches the origin of the relative coordinate system, which is the earliest approach. The predicted position C of the robot 10 in this state is set as the approach point CP. Therefore, the position vector P CPA of the approach point CP, which is the position information, becomes the position vector of the robot 10 in the earliest approach state in the relative coordinate system. Further, the elapsed time TCPA , which is time information, is the time from the current time to the future time when the earliest approaching state is reached. These position vectors P CPA and elapsed time T CPA are mathematically calculated from the position vector of the robot 10 at the current time in the relative coordinate system and the velocity vector (relative rotation angle and relative speed).

前記確率算出部27では、予測分布領域を特定する前述の確率密度関数に、接近地点CPの位置ベクトルPCPA及び経過時間TCPAを代入することで得られた数値が干渉確率として求められる。すなわち、干渉確率は、ロボット10の総合パーソナルスペースPSが対象歩行者Hに対して前記第1のケースの最接近状態となるとき、若しくは、前記第2のケースの最も早い接近状態となるときのそれぞれの接近地点CPにおける対象歩行者Hの予測分布領域での確率となる。このため、前述の式(1)~(5)を使い、これらの式には、位置ベクトルPとして、接近地点CPの位置ベクトルPCPAが代入され、現時刻からの時間tとして、前記経過時間TCPAが代入され、干渉確率が求められる。 In the probability calculation unit 27, the numerical value obtained by substituting the position vector P CPA of the approach point CP and the elapsed time T CPA into the above-mentioned probability density function for specifying the predicted distribution region is obtained as the interference probability. That is, the interference probability is when the total personal space PS of the robot 10 is in the closest state of the first case to the target pedestrian H, or when it is in the earliest approach state of the second case. It is the probability in the predicted distribution region of the target pedestrian H at each approach point CP. Therefore, the above equations (1) to (5) are used, and the position vector P CPA of the approaching point CP is substituted into these equations as the position vector P, and the elapsed time t n from the current time. The time T CPA is substituted and the interference probability is obtained.

前記要否決定部24は、図1に示されるように、現時刻のロボット10と対象歩行者Hの相対関係に応じて、働きかけのタイミングの基準となる閾値を決定する閾値決定部29と、干渉確率特定部23で特定された干渉確率が閾値決定部29で求めた閾値よりも大きいときに、干渉回避のためのロボット10の働きかけが必要として、当該働きかけを行うように働きかけ実行手段20に指令する働きかけ指令部30とを備えている。 As shown in FIG. 1, the necessity determination unit 24 includes a threshold value determination unit 29 that determines a threshold value that serves as a reference for the timing of action according to the relative relationship between the robot 10 at the current time and the target pedestrian H. When the interference probability specified by the interference probability specifying unit 23 is larger than the threshold value obtained by the threshold value determining unit 29, the robot 10 needs to work for interference avoidance, and the execution means 20 is encouraged to perform the work. It is provided with a working command unit 30 for commanding.

前記閾値は、ロボット10による働きかけを必要と判断する最小の干渉確率とし、各種の状況に応じて可変になるように、干渉確率特定部23で干渉確率が求められるタイミング毎に、次のように決定される。 The threshold value is set to the minimum interference probability that it is determined that the robot 10 needs to work, and is as follows at each timing when the interference probability is obtained by the interference probability specifying unit 23 so as to be variable according to various situations. It is determined.

つまり、例えば、対象歩行者Hがロボット10に正面側から衝突すると想定される場合には、対象歩行者Hの予測位置に多少のズレが生じたとしても、それらの各パーソナルスペースが相互に干渉する可能性が高い。従って、このような場合には、対象歩行者Hの予測位置のズレ幅が極端に大きくない限り、各パーソナルスペースの干渉を回避する可能性が低く、働きかけが必要となる可能性が高くなることから、閾値を低くしてより早く干渉回避する必要がある。一方、対象歩行者Hとロボット10の相対関係から、それらが衝突するかどうか微妙な場合には、対象歩行者Hの予測位置に少しでもズレが生じると、それらのパーソナルスペースが相互に干渉しない可能性が高い。従って、このような場合には、現時刻で働きかけを必要とする可能性が低く、働きかけがなされると対象歩行者Hの予測位置のズレに対して敏感に干渉状態が変動してしまうため、働きかけのタイミングを遅らせるように閾値を高く設定して、現状のロボット10の移動経路で一旦様子見をすることが有用である。 That is, for example, when the target pedestrian H is assumed to collide with the robot 10 from the front side, even if the predicted position of the target pedestrian H is slightly displaced, the personal spaces of the target pedestrian H interfere with each other. There is a high possibility that it will be done. Therefore, in such a case, unless the deviation width of the predicted position of the target pedestrian H is extremely large, it is unlikely that the interference of each personal space will be avoided, and there is a high possibility that action will be required. Therefore, it is necessary to lower the threshold value to avoid interference faster. On the other hand, due to the relative relationship between the target pedestrian H and the robot 10, if it is delicate whether or not they collide, if the predicted position of the target pedestrian H deviates even a little, their personal spaces do not interfere with each other. Probability is high. Therefore, in such a case, it is unlikely that the action is required at the current time, and if the action is made, the interference state will change sensitively to the deviation of the predicted position of the target pedestrian H. It is useful to set a high threshold value so as to delay the timing of the action, and to wait and see once in the current movement path of the robot 10.

そこで、前記閾値決定部29では、現時刻における対象歩行者H及びロボット10の相対関係から、それらの各パーソナルスペースが将来的に干渉すると予測される前述の第2のケースにおいて、当該干渉を回避するために必要な最小のズレ幅ΔDが算出され、当該ズレ幅ΔDに応じて、以下のように閾値が算出される。当該閾値は、前述の考え方により、ズレ幅ΔDが大きい程、働きかけを行い易くするように、低く算出されることになる。一方で、対象歩行者H及びロボット10の各パーソナルスペースが将来的に干渉しないと予測される前述の第1のケースの場合には、前記ズレ幅ΔDがゼロであることから、後述の演算は行わずに、要望に応じて予め設定された所定値が閾値として採用される。 Therefore, the threshold value determination unit 29 avoids the interference in the above-mentioned second case in which each of the personal spaces is predicted to interfere in the future based on the relative relationship between the target pedestrian H and the robot 10 at the current time. The minimum deviation width ΔD required for this is calculated, and the threshold value is calculated as follows according to the deviation width ΔD. According to the above-mentioned idea, the threshold value is calculated lower so that the larger the deviation width ΔD, the easier it is to work. On the other hand, in the case of the above-mentioned first case where it is predicted that the personal spaces of the target pedestrian H and the robot 10 will not interfere in the future, since the deviation width ΔD is zero, the calculation described later can be performed. Instead, a predetermined value set in advance according to the request is adopted as the threshold value.

前記ズレ幅ΔDは、将来における対象歩行者Hとロボット10の相対位置関係が、それらの各パーソナルスペースが重なり合う干渉状態から、それらの周縁が相互接する状態になるまで、各パーソナルスペースを離す方向にシフトさせるときの移動ベクトルとされる。換言すると、当該ズレ幅ΔD以上に各パーソナルスペースをシフトさせると、それらの干渉状態が回避されることになり、当該回避のための最小移動ベクトルがズレ幅ΔDとなる。 The deviation width ΔD is a direction in which the relative positional relationship between the target pedestrian H and the robot 10 in the future separates the personal spaces from the interference state in which the personal spaces overlap each other to the state in which the peripheral edges thereof intersect with each other. It is used as a movement vector when shifting. In other words, if each personal space is shifted to the deviation width ΔD or more, the interference state thereof is avoided, and the minimum movement vector for the avoidance becomes the deviation width ΔD.

具体的に、ズレ幅ΔDは、次の各ステップでの手順を経て、現時刻の相対座標系におけるロボット10の相対位置情報及び相対速度情報から数学的演算によって求められる。 Specifically, the deviation width ΔD is obtained by mathematical calculation from the relative position information and the relative velocity information of the robot 10 in the relative coordinate system at the current time through the procedure in each of the following steps.

先ず、第1のステップとして、図6(A)に示されるように、相対座標系において、原点の対象歩行者Hにロボット10が最も接近する状態のロボット10の中心点Cと、それらの相対直線距離dRHとが算出される。 First, as a first step, as shown in FIG. 6A, the center point C of the robot 10 in the state where the robot 10 is closest to the target pedestrian H at the origin in the relative coordinate system and their relatives. The linear distance d RH is calculated.

次に、第2のステップとして、図6(B)に示されるように、相対座標系において、対象歩行者Hとロボット10の各パーソナルスペースの干渉非干渉の境界となるロボット10の境界地点APの位置ベクトルが算出される。すなわち、境界地点APは、相対座標系において、原点と現時刻のロボット10の位置を結んだ直線lに直交し、且つ、原点を通る直線上に存在するとして、境界地点APを中心とした半径LPSの総合パーソナルスペースPSの外縁が原点を通る地点に設定される。この境界地点APは、同図に示されるように、相対座標系の2箇所に位置することになる。 Next, as a second step, as shown in FIG. 6B, the boundary point AP of the robot 10 which is the boundary between the target pedestrian H and each personal space of the robot 10 in the relative coordinate system. The position vector of is calculated. That is, assuming that the boundary point AP is orthogonal to the straight line l connecting the origin and the position of the robot 10 at the current time in the relative coordinate system and exists on the straight line passing through the origin, the radius centered on the boundary point AP. The outer edge of the total personal space PS of LPS is set at the point where it passes through the origin. This boundary point AP will be located at two points in the relative coordinate system as shown in the figure.

更に、第3のステップとして、図6(C)に示されるように、対象歩行者Hに最も接近した際のロボット10の中心点Cについて、その位置ベクトルと各境界地点APの位置ベクトルとのそれぞれとの差分が求められ、小さい方の差分がズレ幅ΔDとされる。 Further, as a third step, as shown in FIG. 6C, the position vector of the center point C of the robot 10 when the robot 10 is closest to the target pedestrian H and the position vector of each boundary point AP are set. The difference from each is obtained, and the smaller difference is defined as the deviation width ΔD.

そして、前記第2のケースにおける閾値については、ズレ幅ΔDを用い、前述の式(1)、(2)の確率密度関数を応用して算出される。すなわち、当該確率密度関数において、対象歩行者Hの位置ベクトルPを原点(0,0)とし、上式(2)の共分散行列Σの対角成分であるx軸、y軸それぞれに対する標準偏差は、ベクトルとして表されるズレ幅ΔDとなり、閾値Tは、前述の式(1)にこれらを代入した次式により算出される。

Figure 2022013038000007
上式において、Δxは、ズレ幅ΔDのx軸成分であり、Δyは、ズレ幅ΔDのy軸成分である。 Then, the threshold value in the second case is calculated by applying the probability density functions of the above equations (1) and (2) using the deviation width ΔD. That is, in the probability density function, the position vector P of the target pedestrian H is set as the origin (0,0), and the standard deviation with respect to each of the x-axis and y-axis which are diagonal components of the covariance matrix Σ of the above equation (2). Is a deviation width ΔD expressed as a vector, and the threshold value T is calculated by the following equation in which these are substituted into the above equation (1).
Figure 2022013038000007
In the above equation, Δx is the x-axis component of the deviation width ΔD, and Δy is the y-axis component of the deviation width ΔD.

前記働きかけ実行手段20は、干渉確率特定部23で特定された干渉確率が閾値決定部29で求めた閾値よりも大きいときに、働きかけ指令部30からの指令によって、働きかけに関するロボット10の動作を実行するように機能する。 When the interference probability specified by the interference probability specifying unit 23 is larger than the threshold value obtained by the threshold value determining unit 29, the working execution means 20 executes the operation of the robot 10 regarding the working by a command from the working command unit 30. It works to do.

この働きかけ実行手段20は、図1に示されるように、働きかけに際して、ロボット10と対象歩行者Hとの干渉を回避するための回避量を調整する回避量調整部32と、当該回避量を基準としてロボット10の移動制御を行う移動制御部33とを備えている。 As shown in FIG. 1, the working execution means 20 is based on an avoidance amount adjusting unit 32 that adjusts an avoidance amount for avoiding interference between the robot 10 and the target pedestrian H when working, and the avoidance amount. It is provided with a movement control unit 33 that controls the movement of the robot 10.

前記回避量調整部32では、ロボット10と対象歩行者Hとの干渉回避に最低限必要となるそれらの相対距離である総合パーソナルスペースPSの半径LPSとなる一定の干渉回避幅に、予測分布領域の大きさに応じて変化する安全距離を加算することで、対象歩行者Hの将来的な予測位置のズレを考慮した回避量が求められる。 In the avoidance amount adjusting unit 32, the predicted distribution has a constant interference avoidance width that is the radius LPS of the total personal space PS , which is the minimum relative distance between the robot 10 and the target pedestrian H to avoid interference. By adding the safety distance that changes according to the size of the region, the avoidance amount considering the deviation of the future predicted position of the target pedestrian H can be obtained.

前記安全距離Lは、予測分布領域の範囲を決定するパラメータである各軸に対する分散に対応して、前述の式(2)の対角成分に基づいて次式により算出される。

Figure 2022013038000008
上式において、σ、σは、前述の式(3)~(5)により求められる値であり、tは、現時刻からロボット10と対象歩行者Hの各パーソナルスペースが干渉するまでにかかる時間であり、前述と同様にして算出される。 The safety distance LA is calculated by the following equation based on the diagonal component of the above equation (2), corresponding to the variance for each axis, which is a parameter that determines the range of the predicted distribution region.
Figure 2022013038000008
In the above equation, σ x and σ y are values obtained by the above equations (3) to (5), and t n is from the current time until the personal spaces of the robot 10 and the target pedestrian H interfere with each other. It is the time required for the operation, and is calculated in the same manner as described above.

前記移動制御部33では、本発明者らが既に提案した特開2020-46759号公報等に開示された手法等を用い、様々な働きかけに対応するロボット10の動作が選択される。ここで、干渉回避に好適となる働きかけに対応するロボット10の移動経路を生成する際には、回避量調整部32で調整された回避量、すなわち、総合パーソナルスペースPSの幅である半径LPSに、対象歩行者Hの移動誤差を考慮した安全距離Lを付加して拡張された回避量が用いられる。なお、働きかけに応じたロボット10の動作選択は、本発明の本質部分ではないため、詳細な説明を省略する。 In the movement control unit 33, the operation of the robot 10 corresponding to various actions is selected by using the method and the like disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-46759 already proposed by the present inventors. Here, when the movement path of the robot 10 corresponding to the action suitable for interference avoidance is generated, the avoidance amount adjusted by the avoidance amount adjusting unit 32, that is, the radius LPS which is the width of the total personal space PS . In addition, an extended avoidance amount is used by adding a safety distance LA in consideration of the movement error of the target pedestrian H. Since the operation selection of the robot 10 according to the action is not an essential part of the present invention, detailed description thereof will be omitted.

以上で説明したように、前記予測分布領域導出部22により、所定の将来時刻において、対象歩行者Hの将来的な移動範囲内における各地点での存在確率を特定する予測分布領域Gが求められる。従って、予測分布領域導出部22を含む制御装置13は、対象歩行者Hの将来の所定時刻における移動範囲を推定する移動範囲推定装置として機能する。 As described above, the predicted distribution area derivation unit 22 obtains a predicted distribution area G that specifies the existence probability at each point within the future movement range of the target pedestrian H at a predetermined future time. .. Therefore, the control device 13 including the predicted distribution area derivation unit 22 functions as a movement range estimation device for estimating the future movement range of the target pedestrian H at a predetermined time.

なお、本発明に係るロボットとしては、前記実施形態で説明した自律移動型のロボット10に限定されるものではなく、自動車両、船舶、飛行体等、所定の空間内を自律的に移動可能な移動体の他に、所定範囲の空間内で移動するロボットアーム等のマニピュレータであってもよく、これら移動時における対象歩行者Hとの干渉を回避する際の手法としても適用可能である。 The robot according to the present invention is not limited to the autonomously moving robot 10 described in the above embodiment, and can autonomously move in a predetermined space such as an automatic vehicle, a ship, or a flying object. In addition to the moving body, a manipulator such as a robot arm that moves within a predetermined range of space may be used, and it can be applied as a method for avoiding interference with the target pedestrian H during these movements.

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

10 ロボット
12 検出装置
13 制御装置(移動範囲推定装置)
19 働きかけ要否判定手段
20 働きかけ実行手段
22 予測分布領域導出部
23 干渉確率特定部
24 要否決定部
27 確率算出部
29 閾値決定部
30 働きかけ指令部
32 回避量調整部
33 移動制御部
CP 接近地点
G 予測分布領域
H 対象歩行者(移動障害物)
10 Robot 12 Detection device 13 Control device (movement range estimation device)
19 Working necessity judgment means 20 Working execution means 22 Prediction distribution area derivation unit 23 Interference probability specification unit 24 Necessity determination unit 27 Probability calculation unit 29 Threshold determination unit 30 Working command unit 32 Avoidance amount adjustment unit 33 Movement control unit CP approach point G Predicted distribution area H Target pedestrian (moving obstacle)

Claims (9)

周囲に存在する移動障害物の位置情報及び速度情報を検出する検出装置と、当該検出装置の検出結果から、前記移動障害物との将来的な干渉を回避するための働きかけを行う制御装置とを備え、前記干渉を回避しながら自律移動可能なロボットにおいて、
前記制御装置は、前記働きかけの要否を判定する働きかけ要否判定手段と、当該働きかけ要否判定手段で前記働きかけが必要と判定されたときに、前記働きかけを実行するようにロボットを動作制御する働きかけ実行手段とを備え、
前記働きかけ要否判定手段は、将来の所定時刻にて前記移動障害物が存在する位置の確率分布を表す予測分布領域を求める予測分布領域導出部と、前記移動障害物とロボットの将来的な相対位置関係から、前記予測分布領域を用いて、前記干渉が発生する確率である干渉確率を特定する干渉確率特定部と、当該干渉確率を所定の閾値と対比して前記働きかけの要否を決定する要否決定部とを備えたことを特徴とするロボット。
A detection device that detects the position information and speed information of a moving obstacle existing in the surroundings, and a control device that works to avoid future interference with the moving obstacle from the detection result of the detection device. In a robot that can move autonomously while avoiding the interference
The control device controls the operation of the action necessity determining means for determining the necessity of the action and the robot so as to execute the action when the action necessity determination means determines that the action is necessary. Equipped with means of working and execution,
The action necessity determination means is a predictive distribution area deriving unit that obtains a predictive distribution area representing a probability distribution of a position where the moving obstacle exists at a predetermined time in the future, and a future relative relationship between the moving obstacle and the robot. From the positional relationship, the predicted distribution region is used to determine the necessity of the action by comparing the interference probability specifying unit that specifies the interference probability, which is the probability of occurrence of the interference, with a predetermined threshold. A robot characterized by having a necessity determination unit.
前記予測分布領域導出部では、前記検出装置の検出結果から、前記移動障害物の等速直線運動モデルで中心座標を算出し、前記移動障害物の速度と回転角に対応する2軸とした二変量ガウス分布からなる確率密度関数を領域範囲とする前記予測分布領域を求め、所定時刻において所定位置に前記移動障害物が存在する確率が推定されることを特徴とする請求項1記載のロボット。 In the predicted distribution area derivation unit, the center coordinates are calculated from the detection result of the detection device by the constant velocity linear motion model of the moving obstacle, and the two axes corresponding to the speed and the angle of rotation of the moving obstacle are used. The robot according to claim 1, wherein the predicted distribution region having a probability density function having a variable Gaussian distribution as a region range is obtained, and the probability that the moving obstacle exists at a predetermined position at a predetermined time is estimated. 前記予測分布領域の標準偏差は、前記検出装置の測定誤差に関する要素と、将来の速度情報が現在の状態を維持する確率に対応する保持可能性に関する要素とを総合して決定され、
前記保持可能性は、前記検出装置で検出された過去のログデータの遷移状態に応じて特定されることを特徴とする請求項2記載のロボット。
The standard deviation of the predicted distribution region is determined by integrating the factors related to the measurement error of the detector and the factors related to the holdability corresponding to the probability that the future velocity information will maintain the current state.
The robot according to claim 2, wherein the retainability is specified according to a transition state of past log data detected by the detection device.
前記干渉確率特定部は、前記干渉確率を求める際の各種条件値を算出する条件値算出部と、前記条件値から、前記予測分布領域を表す数式を用いて前記干渉確率を算出する確率算出部とを備え、
前記条件値算出部では、現時刻における前記検出装置の検出結果から、前記移動障害物がロボットに接近する接近状態になると予測される将来の接近時刻までの現時刻からの経過時間である時間情報と、前記接近状態における所定の接近地点の位置情報とが前記条件値として求められ、
前記移動障害物とロボットの将来的な相対移動予測によるそれらの相対距離が、予め設定された所定値を常時下回らないと推定される場合に、前記移動障害物とロボットが最接近する時刻が前記接近時刻とされ、当該接近時刻における前記移動障害物とロボットとの間を結ぶ直線上で、ロボットから前記所定値分離れた地点が前記接近地点とされる一方、前記相対距離が将来的に前記所定値を下回る時があると推定される場合に、前記相対距離が前記所定値に一致する最も早い時刻が前記接近時刻とされ、当該時刻におけるロボットの予測位置が前記接近地点とされ、
前記確率算出部では、前記数式に前記条件値を代入することにより、前記接近地点での前記移動障害物の存在確率を前記干渉確率として算出することを特徴とする請求項1記載のロボット。
The interference probability specifying unit includes a condition value calculation unit that calculates various condition values for obtaining the interference probability, and a probability calculation unit that calculates the interference probability from the condition values using a mathematical formula representing the predicted distribution region. And with
In the condition value calculation unit, the time information which is the elapsed time from the current time until the future approach time when the moving obstacle is predicted to be in the approaching state approaching the robot from the detection result of the detection device at the current time. And the position information of the predetermined approach point in the approach state are obtained as the condition value.
When it is estimated that the relative distance between the moving obstacle and the robot based on the future relative movement prediction does not always fall below a preset predetermined value, the time when the moving obstacle and the robot come closest to each other is said. The approach time is defined as the approach point on the straight line connecting the moving obstacle and the robot at the approach time, and the point separated from the robot by a predetermined value is the approach point, while the relative distance is the future. When it is estimated that there are times when the relative distance falls below the predetermined value, the earliest time when the relative distance matches the predetermined value is set as the approach time, and the predicted position of the robot at that time is set as the approach point.
The robot according to claim 1, wherein the probability calculation unit calculates the existence probability of the moving obstacle at the approaching point as the interference probability by substituting the condition value into the mathematical formula.
前記要否決定部は、現時刻における前記移動障害物とロボットの相対関係に応じて、前記閾値を決定する閾値決定部と、前記干渉確率が前記閾値よりも大きいときに、前記働きかけを行うように前記働きかけ実行手段に指令する働きかけ指令部とを備え、
前記閾値決定部では、前記移動障害物とロボットの相対距離が、予め設定された所定値未満になる将来時刻が存在すると予測されるときに、当該将来時刻における前記相対距離が前記所定値以上になるように、ロボットを更に相対移動させる際の移動ベクトルに相当する最小のズレ幅が算出され、前記ズレ幅を標準偏差として前記確率密度関数に代入して前記閾値を算出することを特徴とする請求項2記載のロボット。
The necessity determination unit performs the action with the threshold value determination unit that determines the threshold value according to the relative relationship between the moving obstacle and the robot at the current time, and when the interference probability is larger than the threshold value. Is equipped with a working command unit that commands the working execution means.
In the threshold determination unit, when it is predicted that there is a future time in which the relative distance between the moving obstacle and the robot becomes less than a preset predetermined value, the relative distance at the future time becomes equal to or more than the predetermined value. Therefore, the minimum deviation width corresponding to the movement vector when the robot is further moved relative to the robot is calculated, and the deviation width is substituted into the probability density function as the standard deviation to calculate the threshold value. The robot according to claim 2.
前記働きかけ実行手段は、前記働きかけ時に前記干渉を回避するための回避量を調整する回避量調整部と、当該回避量を基準としてロボットの移動制御を行う移動制御部とを備え、
前記回避量調整部では、干渉回避に最低限必要となる一定の干渉回避幅に、前記予測分布領域の大きさに応じて変化する安全距離を加算することで前記回避量が求められることを特徴とする請求項1記載のロボット。
The action executing means includes an avoidance amount adjusting unit that adjusts an avoidance amount for avoiding the interference at the time of the action, and a movement control unit that controls the movement of the robot based on the avoidance amount.
The avoidance amount adjusting unit is characterized in that the avoidance amount is obtained by adding a safety distance that changes according to the size of the predicted distribution region to a certain interference avoidance width that is the minimum required for interference avoidance. The robot according to claim 1.
周囲に存在する移動障害物の位置情報及び速度情報を検出する検出装置の検出結果に基づき、前記移動障害物との将来的な干渉を回避するための働きかけを行うように、ロボットの自律移動を制御する制御装置において、
前記働きかけの要否を判定する働きかけ要否判定手段と、当該働きかけ要否判定手段で前記働きかけが必要と判定されたときに、前記働きかけを実行するようにロボットを動作制御する働きかけ実行手段とを備え、
前記働きかけ要否判定手段は、将来の所定時刻にて前記移動障害物が存在する位置の確率分布を表す予測分布領域を求める予測分布領域導出部と、前記移動障害物とロボットの将来的な相対位置関係から、前記予測分布領域用いて、前記干渉が発生する確率である干渉確率を特定する干渉確率特定部と、当該干渉確率を所定の閾値と対比して前記働きかけの要否を決定する要否決定部とを備えたことを特徴とする制御装置。
Based on the detection result of the detection device that detects the position information and speed information of the moving obstacles existing in the surroundings, the robot autonomously moves so as to work to avoid future interference with the moving obstacles. In the control device to control
The action necessity determination means for determining the necessity of the action and the action execution means for controlling the operation of the robot so as to execute the action when the action necessity determination means determines the action is necessary. Prepare,
The action necessity determination means is a predictive distribution area deriving unit that obtains a predictive distribution area representing a probability distribution of a position where the moving obstacle exists at a predetermined time in the future, and a future relative relationship between the moving obstacle and the robot. From the positional relationship, it is necessary to use the predicted distribution region to determine the necessity of the action by comparing the interference probability specifying unit that specifies the interference probability, which is the probability of occurrence of the interference, with a predetermined threshold. A control device characterized by having a rejection unit.
所定の目標地点まで移動可能なロボットの検出装置により、前記ロボットの周囲に存在する移動障害物の位置情報及び速度情報が検出され、その検出結果に基づき、前記移動障害物の将来の所定時刻における移動範囲を推定する装置であって、
前記所定時刻にて前記移動障害物が存在する位置の確率分布を表す予測分布領域を求める予測分布領域導出部を備え、
前記予測分布領域導出部では、前記検出装置の検出結果から、前記移動障害物の等速直線運動モデルで中心座標を算出し、前記移動障害物の速度と回転角に対応する2軸とした二変量ガウス分布からなる確率密度関数を領域範囲とする前記予測分布領域を求め、所定時刻において所定位置に前記移動障害物が存在する確率が推定され、
前記予測分布領域の標準偏差は、前記検出装置の測定誤差に関する要素と、将来の速度情報が現在の状態を維持する確率に対応する保持可能性に関する要素とを総合して決定され、
前記保持可能性は、前記検出装置で検出された過去のログデータの遷移状態に応じて特定されることを特徴とする移動範囲推定装置。
The robot's detection device that can move to a predetermined target point detects the position information and speed information of the moving obstacles that exist around the robot, and based on the detection results, at a predetermined time in the future of the moving obstacles. A device that estimates the range of movement,
A predictive distribution area derivation unit for obtaining a predictive distribution area representing a probability distribution of a position where the moving obstacle exists at the predetermined time is provided.
In the predicted distribution area derivation unit, the center coordinates are calculated from the detection result of the detection device by the constant velocity linear motion model of the moving obstacle, and the two axes corresponding to the speed and the angle of rotation of the moving obstacle are used. The predicted distribution region having the probability density function consisting of a variable Gaussian distribution as the region range is obtained, and the probability that the moving obstacle exists at a predetermined position at a predetermined time is estimated.
The standard deviation of the predicted distribution region is determined by integrating the factors related to the measurement error of the detector and the factors related to the holdability corresponding to the probability that the future velocity information will maintain the current state.
The retentability is a movement range estimation device, characterized in that it is specified according to a transition state of past log data detected by the detection device.
所定の目標地点まで移動可能なロボットの検出装置により、前記ロボットの周囲に存在する移動障害物の位置情報及び速度情報が検出され、その検出結果に基づき、前記移動障害物の将来の所定時刻における移動範囲を推定する装置のプログラムであって、
前記所定時刻にて前記移動障害物が存在する位置の確率分布を表す予測分布領域を求める予測分布領域導出部としてコンピュータを機能させ、
前記予測分布領域導出部では、前記検出装置の検出結果から、前記移動障害物の等速直線運動モデルで中心座標を算出し、前記移動障害物の速度と回転角に対応する2軸とした二変量ガウス分布からなる確率密度関数を領域範囲とする前記予測分布領域を求め、所定時刻において所定位置に前記移動障害物が存在する確率が推定され、
前記予測分布領域の標準偏差は、前記検出装置の測定誤差に関する要素と、将来の速度情報が現在の状態を維持する確率に対応する保持可能性に関する要素とを総合して決定され、
前記保持可能性は、前記検出装置で検出された過去のログデータの遷移状態に応じて特定されることを特徴とする移動範囲推定装置のプログラム。
The robot's detection device that can move to a predetermined target point detects the position information and speed information of the moving obstacles that exist around the robot, and based on the detection results, at a predetermined time in the future of the moving obstacles. It is a program of a device that estimates the range of movement.
A computer is made to function as a predictive distribution area derivation unit for obtaining a predictive distribution area representing the probability distribution of the position where the moving obstacle exists at the predetermined time.
In the predicted distribution area derivation unit, the center coordinates are calculated from the detection result of the detection device by the constant velocity linear motion model of the moving obstacle, and the two axes corresponding to the speed and the angle of rotation of the moving obstacle are used. The predicted distribution region having the probability density function consisting of a variable Gaussian distribution as the region range is obtained, and the probability that the moving obstacle exists at a predetermined position at a predetermined time is estimated.
The standard deviation of the predicted distribution region is determined by integrating the factors related to the measurement error of the detector and the factors related to the holdability corresponding to the probability that the future velocity information will maintain the current state.
The retentability is a program of a movement range estimation device, characterized in that it is specified according to a transition state of past log data detected by the detection device.
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