JP2024038587A - Autonomous traveling mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自律走行型移動体に関する。 The present invention relates to an autonomous mobile object.
近年、自律移動体について様々な産業分野への応用が期待され、開発が進んでいる。障害物検出を検出する自律移動体に関する技術として、例えば特許文献1がある。特許文献1には、掃除機本体の駆動輪を駆動させる駆動モータと、駆動モータの印加電圧を検出する印加電圧検出手段と、掃除機本体に作用する加速度を、掃除機本体の進行方向に対して、前後方向、左右方向及び上下方向の直交する3軸方向について検出する加速度センサと、印加電圧検出手段により検出された駆動モータの印加電圧と加速度センサの検出出力を所定時間間隔で比較し、駆動モータに電圧が印加されているにも関わらず、掃除機本体が移動していないことにより加速度センサの検出出力がない場合には、掃除機本体が走行異常であると判定する走行異常判定手段とを備える自走式掃除機が開示されている。特許文献1によれば、駆動輪の回転検出出力を用いることなく、駆動モータの印加電圧と加速度センサの検出出力のみを用いて掃除機本体の走行異常を検出することにより、駆動輪が空回りしている場合の走行異常の誤判定を防止できるとされている。 In recent years, autonomous mobile bodies are expected to be applied to various industrial fields, and development is progressing. As a technique related to an autonomous mobile body that detects obstacle detection, there is, for example, Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a drive motor that drives a drive wheel of a vacuum cleaner body, an applied voltage detection means that detects an applied voltage of the drive motor, and an acceleration acting on the vacuum cleaner body with respect to the traveling direction of the vacuum cleaner body. comparing the applied voltage of the drive motor detected by the acceleration sensor detecting in the three orthogonal axes directions of the front-rear direction, the left-right direction and the up-down direction, and the applied voltage detection means with the detection output of the acceleration sensor at predetermined time intervals; A running abnormality determination means that determines that the vacuum cleaner body is running abnormally when there is no detection output of the acceleration sensor because the vacuum cleaner body is not moving even though voltage is applied to the drive motor. A self-propelled vacuum cleaner is disclosed. According to Patent Document 1, by detecting running abnormalities of the vacuum cleaner body using only the applied voltage of the drive motor and the detection output of the acceleration sensor without using the rotation detection output of the drive wheels, the drive wheels can be prevented from spinning. It is said that this can prevent erroneous determination of driving abnormality when the system is running.
ところで、ロボット掃除機等の自律走行型移動体においては、掃除途中でスタック(立往生)することなく部屋全体を掃除することが望まれる。特許文献1には、駆動モータの印加電圧と加速度センサの検出出力を用いて走行異常を判定し、走行異常が生じた際にユーザに報知する手段が開示されているが、自律走行型移動体自身が前進できない状態から復帰する方法については開示されていない
本発明は、上記事情に鑑み、自律走行型移動体が走行異常を検出し、かつ、自律移動体自身が走行異常状態から復帰することも可能な自律走行型移動体を提供することを目的とする。
By the way, in an autonomous moving body such as a robot vacuum cleaner, it is desired to clean an entire room without getting stuck during cleaning. Patent Document 1 discloses a means for determining a running abnormality using the applied voltage of a drive motor and the detection output of an acceleration sensor, and notifying a user when a running abnormality occurs. The present invention does not disclose a method for recovering from a state in which the autonomous mobile body cannot move forward.In view of the above circumstances, the present invention provides a method in which an autonomous mobile body detects a running abnormality, and the autonomous mobile body itself recovers from the abnormal running state. The purpose is to provide an autonomous moving vehicle that can also operate autonomously.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、自律走行型移動体の加速度を取得するセンサ部と、自律走行型移動体を走行させると共に車輪の回転数を取得する駆動部と、センサ部と駆動部から受信した情報から移動体を制御する制御部と、を備え、制御部は、駆動部から取得した車輪の回転数から自律走行型移動体の第1の速度v1を算出し、センサ部から取得した加速度から自律走行型移動体の第2の速度v2を算出し、第1の速度v1>>0かつ第2の速度v2≒0前である場合は、自律走行型移動体が前進していないと判断することを特徴とする自律走行型移動体である。 One aspect of the present invention for achieving the above object includes: a sensor unit that acquires the acceleration of an autonomous mobile body; a drive unit that drives the autonomous mobile body and acquires the number of rotations of wheels; and a control unit that controls the mobile body from the information received from the drive unit, the control unit calculating a first speed v 1 of the autonomous mobile body from the rotation speed of the wheels acquired from the drive unit, The second speed v 2 of the autonomous mobile object is calculated from the acceleration acquired from the sensor unit, and if the first speed v 1 >>0 and the second speed v 2 ≒0 are satisfied, the autonomous mobile object is an autonomous mobile object. This is an autonomous moving body characterized by determining that the moving body is not moving forward.
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。 More specific configurations of the present invention are described in the claims.
本発明によれば、自律走行型移動体自身が走行異常を検出し、かつ、走行異常状態から復帰することも可能な自律走行型移動体を提供できる。これにより、例えば接触センサや赤外線センサ等の外界認識センサでは検出が困難な低背の段差や障害物による走行異常状態の検出、回避、乗り越えが可能となり、掃除途中でスタックすることなく部屋全体を掃除可能なロボット掃除機の提供が可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an autonomous moving body that can detect a running abnormality and can also recover from the abnormal running state. This makes it possible to detect, avoid, and overcome abnormal driving conditions caused by low steps and obstacles that are difficult to detect with external sensors such as contact sensors and infrared sensors, and can clean entire rooms without getting stuck during cleaning. It becomes possible to provide a robot vacuum cleaner that can clean.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the following description of the embodiments.
以下、図面を用いて本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.
図1は実施例1の自律移動体の構成を示すブロック図である。図1に示すように、実施例1の自律移動体100aは、センサ部101と、駆動部103と、センサ部101および駆動部103を制御する制御部102とを備える。センサ部101は、自律走行移動体100aの加速度αを取得して制御部102に送信する。駆動部103は、車輪の回転数を取得して制御部102に送信する。駆動部103は、制御部102から受信した情報に基づいて動作し、自律走行型移動体100aを移動させる。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an autonomous mobile body according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the autonomous
図2は実施例1の自律走行型移動体の制御を示すフローチャートである。また、図3は実施例1の自律走行型移動体が低背の段差により車輪が滑り前進出来なくなっている状態を示す模式図である。図3は、床302を走行中の自律走行型移動体100aが、床302上にある障害物(低背の段差301)にぶつかって前進できない状態である。以下、図1~図3を参照しながら、本実施例の自律走行型移動体の障害物があった場合の動作について説明する。である。
FIG. 2 is a flowchart showing control of the autonomous mobile body according to the first embodiment. Further, FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the autonomous moving body of the first embodiment is unable to move forward due to wheels sliding due to a low height difference. FIG. 3 shows a state in which the autonomous moving
図2に示すように、まず始めに、自律走行型移動体100aに電源の入力があった場合に制御を開始し、自律走行型移動体100aの走行を始める(S0)。次に、制御部102は、駆動部103から車輪の回転数を取得する(S1)。取得した車輪の回転数から、自律走行型移動体100aの第1の速度v1を算出する(S2)。次に、センサ部101から自律走行型移動体100aの加速度αを取得する(S3)。次に、取得した加速度αを積分する事によって自律走行型移動体100の第2の速度v2を算出する(S4)。
As shown in FIG. 2, first, when power is input to the autonomous
そして、第1の速度v1>>0かつ第2の速度v2≒0である場合(S5でYES)は、自律走行型移動体100aが回避動作を行うよう制御する(S6)。図3示すような状況の場合、すなわち、自律走行型移動体100aは走行方向(図3中の矢印の方向)の車輪1の前方に低背の段差301が存在する場合、車輪1が滑り、前進出来なくなる。この状態では車輪1は回転しているため、車輪1の回転数から算出する第1の速度v1は0より大きくなる。また、センサ部101から取得する加速度は0であり、加速度を積分する事によって算出する第2の速度v2は0となる。このような場合は、自律走行型移動体100aが正常に走行できるよう、回避動作を行う。一方、第1の速度v1>>0かつ第2の速度v2≒0でない場合(S5でNO)は、自律走行型移動体100aの走行を継続する(S7)。
If the first speed v 1 >>0 and the second speed v 2 ≈0 (YES in S5), the autonomous
走行終了の場合(S8でYES)は制御を終了する(S9)。走行終了でない場合(S8でNO)は(S1)に戻り走行を続ける。 If the running is finished (YES in S8), the control is finished (S9). If the running is not completed (NO in S8), the process returns to (S1) and continues running.
本実施例によれば、上述したように、車輪の回転数から算出した第1の速度v1と、センサ部101から取得した加速度αから取得した第2の速度v2から、自律走行型移動体100aが正常に走行しているか、前進できない状態(障害物にぶつかって車輪が空回りしている状態)を検出する事が可能となる。
According to the present embodiment, as described above, autonomous traveling is performed based on the first speed v 1 calculated from the rotation speed of the wheels and the second speed v 2 acquired from the acceleration α acquired from the
なお、上述した本実施例では、自律走行型移動体100aの加速度と車輪の回転数との比較から自律走行型移動体100aが正常に走行しているか、前進できない状態かを判断したが、自律走行型移動体100aの加速度から算出した自律移動体の位置と、車輪の回転数から算出した自律走行型移動体100aの位置の比較から判断することもできる。
In the above-described embodiment, it was determined whether the autonomous
図4は実施例2の自律走行型移動体の制御を示すフローチャートである。また、図5A~図5Cは実施例2の自律走行型移動体の乗り上げ動作について説明する模式図である。図4および図5A~図5Cを参照して、自律走行型移動体100aが速度を変更する事によって低背の障害物501を乗り上げるための走行手法を示す。
FIG. 4 is a flowchart showing control of the autonomous mobile object according to the second embodiment. Further, FIGS. 5A to 5C are schematic diagrams illustrating the running-over operation of the autonomous mobile body according to the second embodiment. Referring to FIG. 4 and FIGS. 5A to 5C, a running method for the autonomous
図4において、S0~S5までは実施例1と同じである。S5において、第1の速度v1>>0かつ第2の速度v2≒0である場合(S5でYES)は、自律走行型移動体100aが乗り上げ動作を行うよう制御する(S6´)。
In FIG. 4, steps S0 to S5 are the same as in the first embodiment. In S5, if the first speed v 1 >>0 and the second speed v 2 ≈0 (YES in S5), the autonomous
一方、第1の速度v1>>0かつ第2の速度v2≒0でない場合(S5でNO)は、自律走行型移動体100aの走行を継続する(S7)。これ以降のS8~S9は実施例1と同様である。
On the other hand, if the first speed v 1 >>0 and the second speed v 2 are not approximately 0 (NO in S5), the autonomous
図5Aに示すように、自律走行型移動体100aが低背の障害物501により前進出来なくなっている場合(図5A)に、制御部102は自律走行型移動体100aを後退させる(図5B)。その後、通常の走行速度よりも大きい速度で前進する事で低背の障害物501を乗り上げる事が可能となる(図5C)。
As shown in FIG. 5A, when the autonomous
本実施例によれば、自律走行型移動体100aが障害物の検知だけではなく、障害物を乗り越える動作をすることが可能となる。
According to the present embodiment, the autonomous
本実施例では、実施例2の乗り上げ動作の他の態様について説明する。図6A~図6Dは実施例3の自律走行型移動体の乗り上げ動作について説明する模式図である。本実施例では、自律走行型移動体100aが障害物に接近する角度を変化させる事によって低背の障害物501を乗り上げる為の走行について説明する。
In this embodiment, another aspect of the running-over operation of the second embodiment will be described. FIGS. 6A to 6D are schematic diagrams illustrating the running operation of the autonomous mobile body according to the third embodiment. In this embodiment, a description will be given of a run in which the autonomous
自律走行型移動体100aが低背の障害物501により前進出来なくなっている場合(図6A)に制御部102は自律走行型移動体100aを後退させる(図6B)。その後、所定の角度(例えば、45度)回転する(図6C)。回転した後、前進する事で低背の障害物501を乗り上げる事が可能となる(図6D)。
When the autonomous
このような動作によって、直進では乗り越えられない障害物を乗り越えることが可能となる。 Such movements make it possible to overcome obstacles that cannot be overcome by driving straight ahead.
図7は実施例4の自律移動体の構成を示すブロック図である。図7の自律走行型移動体100bは、実施例1に示す構成に加えて、マップ情報部701と外界認識部702を備える。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an autonomous mobile body according to the fourth embodiment. The autonomous
図8は実施例4の自律移動体が配置される環境の模式図
である。図8には、自律走行型移動体100bと壁801と低背の段差802を示している。図9Aおよび図9Bは図8をマッピングした画像の模式図である。図9Aおよび図9Bは自律走行型移動体100が用いる地図900Bを説明するための構成図である。地図900Aと地図900Bと未知領域901と占有領域902と自由領域903と障害物領域904を示している。
FIG. 8 is a schematic diagram of the environment in which the autonomous mobile body of Example 4 is placed. FIG. 8 shows an autonomous moving
本実施例の自律移動体100bは、制御部102が低背の段差または障害物を検出し、その位置を地図に記憶する。図8に示す低背の障害物が存在する環境800において、制御部102は外界認識部702を用いて図9Aに示す地図900Aを生成し、地図情報をマップ情報部701に送信する。自律走行型移動体100bが走行を行い、駆動部103から取得した車輪の回転数とセンサ部101から取得した自律走行型移動体100bの加速度αから低背の障害物802を検出した場合に、地図900Aと自律走行型移動体100bの位置から障害物領域904を算出し、地図900Aに障害物領域904を反映した地図900Bを生成し、地図情報をマップ情報部701に送信する。
In the autonomous
本実施例によれば、障害物のある場所を記憶することで、障害物を回避して走行することが可能となり、自律走行型移動体が効率良く移動することができる。 According to this embodiment, by storing the location of an obstacle, it is possible to avoid the obstacle while traveling, and the autonomous mobile object can move efficiently.
本実施例では、実施例4における自律走行型移動体100bの走行の別の制御方法を説明する。制御部102は、地図900Bにおいて前方の領域が自由領域903である場合に前進、そうでない場合に回避動作を行うよう駆動部103を制御する。これにより自律走行型移動体100bは、壁801や低背の障害物804によって走行を妨げられることなく走行を行えるようになる。
In this embodiment, another method of controlling the traveling of the autonomous
図10は実施例6の自律移動体が配置される環境の模式図であり、図11A~図11Bは図10をマッピングした画像の模式図である。 FIG. 10 is a schematic diagram of the environment in which the autonomous mobile body of Example 6 is placed, and FIGS. 11A to 11B are schematic diagrams of images obtained by mapping FIG. 10.
本実施例では、実施例4において、制御部102が障害物として段差を検出し、その位置を地図に記憶する態様について説明する。図10に示す低背の障害物が存在する環境1000において、制御部102は外界認識部702を用いて、図11Aに示す地図1100Aを生成し、地図情報をマップ情報部701に送信する。自律走行型移動体100が走行を行い、駆動部103から取得した車輪の回転数とセンサ部101から取得した自律走行型移動体100bの加速度αから、低背の段差1002を検出した場合に地図1100Aと自律走行型移動体100bの位置から段差領域1104を算出し、地図1100Aに段差領域1104を反映した地図1100Bを生成し、地図情報をマップ情報部701に送信する。
In this embodiment, a mode will be described in which the
本実施例では、実施例6において、制御部102が地図1100Bを用いて低背の障害物1003を回避する方法について説明する。制御部102は地図1100Bにおいて前方の領域が自由領域1103である場合に前進、前方が段差領域1104である場合は乗り上げ動作を行い、前方が占有領域1002である場合に回避動作行うよう駆動部103を制御する。これにより自律走行型移動体100は段差1104によって走行を妨げられることなく走行を行えるようになる。
In this embodiment, a method in which the
以上、説明したように、本発明によれば、自律移動体が走行異常を検出し、かつ、走行異常状態から復帰することも可能な自律走行型移動体を提供できることが示された。 As described above, according to the present invention, it has been shown that it is possible to provide an autonomous moving body capable of detecting a running abnormality and recovering from the abnormal running state.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. Furthermore, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with other configurations.
100a,100b…自律走行型移動体、1…自律走行型移動体の底面、101…センサ部、102…制御部、103…駆動部、301…低背の段差、302…床、501…低背の障害物、701…マップ情報部、702…外界認識部、800…低背の障害物が存在する環境、801…壁、802…低背の障害物、900…A地図、900…B地図、901…未知領域、902占有領域、903自由領域、904障害物領域、1000…低背の段差が存在する環境、1001…壁、1002…低背の段差、1100…A地図、1100…B地図、1101…未知領域、1102…占有領域、1103…自由領域。
100a, 100b...Autonomous moving body, 1...Bottom surface of autonomous moving body, 101...Sensor unit, 102...Control unit, 103...Drive unit, 301...Low height step, 302...Floor, 501...
Claims (6)
前記制御部は、前記駆動部から取得した車輪の回転数から前記自律走行型移動体の第1の速度v1を算出し、前記センサ部から取得した加速度から前記自律走行型移動体の第2の速度v2を算出し、
前記第1の速度v1>>0かつ前記第2の速度v2≒0前である場合は、前記自律走行型移動体が前進していないと判断することを特徴とする自律走行型移動体。 a sensor unit that acquires the acceleration of the autonomous mobile body; a drive unit that causes the autonomous mobile body to travel and acquires the number of rotations of the wheels; A control unit for controlling the mold moving body,
The control unit calculates a first speed v1 of the autonomous mobile body from the rotation speed of the wheels acquired from the drive unit, and calculates a second speed v1 of the autonomous mobile body from the acceleration acquired from the sensor unit. Calculate the speed v 2 of
An autonomous mobile body characterized in that if the first speed v 1 >>0 and the second speed v 2 are before 0, it is determined that the autonomous mobile body is not moving forward. .
前記制御部は、前記自律走行型移動体が前進していないと判断した箇所を前記マップ情報部に記録することを特徴とする請求項1に記載の自律走行型移動体。 comprising a map information unit that stores a map created by the movement operation of the autonomous mobile body,
The autonomous mobile body according to claim 1, wherein the control unit records in the map information unit a location where it is determined that the autonomous mobile body is not moving forward.
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