JP3316421B2 - Mobile robot - Google Patents

Mobile robot

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JP3316421B2
JP3316421B2 JP16306097A JP16306097A JP3316421B2 JP 3316421 B2 JP3316421 B2 JP 3316421B2 JP 16306097 A JP16306097 A JP 16306097A JP 16306097 A JP16306097 A JP 16306097A JP 3316421 B2 JP3316421 B2 JP 3316421B2
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直人 川内
献 大西
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人間と協調した移
動走行を可能にする移動ロボットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile robot capable of moving in cooperation with a human.

【0002】[0002]

【従来の技術】人間にとって過酷な環境下、あるいは、
危険な環境下で、人間の代わりに作業を行わせるための
作業ロボットの開発が広く進められている。しかしなが
ら、ロボットに完全な自律的動作を求めるには、技術的
に未完成な部分も多々あることから、現状では無理であ
る。そこで、ロボットと人間が持つそれぞれの得意な作
業領域を分担させて相互に補完し合いつつ、必要な作業
をこなすようにするシステムの研究開発がなされてい
る。
2. Description of the Related Art In a harsh environment for humans, or
2. Description of the Related Art Development of work robots for performing work in place of humans in dangerous environments has been widely promoted. However, there are many technically unfinished parts to require a robot to perform completely autonomous movements, so it is impossible at present. Therefore, research and development have been conducted on a system in which a robot and a human are allowed to perform their required tasks while sharing their respective work areas with each other and complementing each other.

【0003】ここでは、人間と協調した移動走行の実現
に着目してみる。
Here, attention will be paid to the realization of mobile traveling in cooperation with humans.

【0004】人間と協調した移動走行を実現するロボッ
トの制御方式としては、ロボットが計算した移動経路
に、操作者がマスタアーム等の動きの操作器を使用しつ
つ、この操作器より与える経路補正分を、重ね合わせる
ようにした手法があり、良く知られている。
[0004] As a control method of a robot that realizes a traveling movement in cooperation with a human, a path correction given from an operating device such as a master arm by an operator to the moving route calculated by the robot is used by the operator. There is a technique of overlapping the minutes, which is well known.

【0005】しかしながら、この手法は速度情報に基づ
いて移動ロボットと人間の協調制御を行う概念がなく、
操作者にとって使用しにくいシステムとなる。
However, this method has no concept of performing cooperative control between a mobile robot and a human based on speed information.
This makes the system difficult for the operator to use.

【0006】また、別の手法として、(1)“論文:
『人間との共同作業を特徴とする遠隔操作ロボットシス
テム』佐藤他 電子技術総合研究所 ロボット学会誌V
ol.9、No.5、pp.602〜pp.613,1
991”に開示されている如きのものがあり、ここには
マニピュレータの人間協調システムで人間との協調方式
としてロボット言語レべルから動作レベルまで階層的な
協調の役割分担を行う手法が示されている。
As another method, (1) “Paper:
"Teleoperated robot system featuring joint work with humans" Sato et al. The Robotics Society of Japan
ol. 9, No. 5, pp. 602-pp. 613,1
No. 991 ", which shows a method of performing hierarchical cooperative role sharing from a robot language level to an operation level as a cooperative system with a human in a human cooperative system of a manipulator. ing.

【0007】この手法は、通常はロボット言語プログラ
ムで記述した作業手順に沿って、自律的に作業を実行し
ていくが、プログラム実行にあたっての情報不足を含む
不測事態の発生時に、ロボットがオペレータの指示を求
め、その指示に従って不測事態を回避し、その後はま
た、従来の作業手順に従って作業を実行していくシステ
ムとなっている。
[0007] In this method, work is usually performed autonomously in accordance with a work procedure described in a robot language program. However, when an unexpected situation including lack of information upon execution of the program occurs, the robot is operated by an operator. The system asks for an instruction, avoids an unforeseen situation according to the instruction, and then executes the work according to the conventional work procedure.

【0008】そして、不測事態の回避に使用する動作レ
ベルの協調のための操作器のデータは、ロボットの動作
軌道にそのまま加えられて動く。
[0008] The data of the operating device for coordinating the operation levels used for avoiding an unforeseen situation is added to the motion trajectory of the robot as it moves.

【0009】また、さらに別の手法として、(2)“ロ
ボット装置、特開昭60−214012号公報 東芝
(株)参照)”がある。そして、ここにはモノレール式
指令ロボットと床面走行式作業ロボット及び操作盤で構
成され、オペレータは操作盤から音声により指令を発
し、まずモノレール式指令ロボットにその音声指令が伝
わり、このモノレール式指令ロボットが床面走行式作業
ロボットにその音声指令を伝え、遠隔操作を行うシステ
ムが開示されている。
Further, as another method, there is (2) "Robot device, see Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-212012, Toshiba Corporation". It is composed of a monorail type command robot, a floor traveling type working robot and an operation panel. The operator issues a command from the operation panel by voice, and the voice command is transmitted to the monorail type command robot first. A system has been disclosed in which a robot transmits a voice command to a floor traveling type working robot and performs remote control.

【0010】また、別の手法として、(3)“自走式ロ
ボット;特開平07−28525号公報 東芝(株)参
照)”がある。そして、ここにはレール上の自走式ロボ
ットとレール上の間欠的な複数の位置認識板で構成さ
れ、ロボットの位置標定は、絶対原点を起点として(な
んらかの形で原点出しを実行)ロボット駆動軸にあるエ
ンコーダの値を加算していき、計測されるが、制御系電
源の停電やその他の不測事態により、ロボットの絶対位
置の情報を失ってしまった時、原点を再認識することな
く(原点出しを再度行うこと無く)上記の位置認識板に
て絶対位置を割り出すロボットの技術が開示されてい
る。
Another method is (3) "Self-propelled robot; see Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-28525, Toshiba Corporation". It consists of a self-propelled robot on the rail and a plurality of intermittent position recognition boards on the rail. The robot's position is determined by starting from the absolute origin (executing the origin in some form). The value of the encoder on the axis is added and measured, but when the information on the absolute position of the robot is lost due to a power failure of the control system or other unforeseen circumstances, the origin is not re-recognized ( A technique of a robot for determining an absolute position by the above-mentioned position recognition plate (without performing the origin search again) is disclosed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】移動ロボットのうち、
詳細な移動経路を規定しないビークルの場合、その自律
走行は、各種研究は成されているが、いずれも技術的に
は未熟である。そのため、情報不足などを含む不測事態
の発生時に自律的にこれに対処して正常な移動経路に自
然に復帰し、支障なく移動を継続するといった制御を、
簡易に実現できるようにすることが望まれるが、現状の
技術ではこのような自律走行を可能にする制御システム
の実用化にはほど遠い。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the mobile robots,
In the case of a vehicle that does not define a detailed movement route, various studies have been made on the autonomous traveling of the vehicle, but none of them is technically immature. Therefore, in the event of an unforeseen event, such as a lack of information, a control that automatically responds to this and automatically returns to a normal travel route and continues to travel without hindrance,
Although it is desired that the control system can be easily realized, the current technology is far from practical use of a control system that enables such autonomous driving.

【0012】そこで、不測事態発生の際に、信頼性を以
てこれに対処できるようにする簡易的手法は、人間のオ
ペレータによるサポートを可能にするシステムとするこ
とである。そして、このようにするのが、現状では最も
現実的であり、そのためには、人間のオペレータによる
経路補完のためのアシスト機能を持たせればよい。
[0012] Therefore, a simple method for reliably coping with an unforeseen situation is to provide a system that can be supported by a human operator. This is the most realistic at present, and for that purpose, an assist function for complementing a route by a human operator may be provided.

【0013】このようなアシスト機能に利用できる協調
形態の従来技術としては、マニピュレーションにおける
協調方式がある。
As a conventional cooperative technique that can be used for such an assist function, there is a cooperative method in manipulation.

【0014】この考え方、方式を移動ロボットに適用す
ることは有効な手だてであると考えられるが、人間協調
によるアシスト機能の効果的な方式は、いろいろあると
考えられるが、本発明の目的とするところは、このアシ
スト機能による人間との協調機能を備えた移動ロボット
の実現にある。
Although it is considered that applying this concept and method to a mobile robot is an effective means, there are various effective methods for assisting functions by human cooperation, but it is an object of the present invention. However, there is a realization of a mobile robot having a function of cooperating with a human by the assist function.

【0015】より具体的には、自律走行における経路計
画の簡略化や、実際の走行時におけるロボット・人間の
協調遠隔操作の簡略化を図ることができるようにした移
動ロボットを提供することにある。
More specifically, it is an object of the present invention to provide a mobile robot capable of simplifying a route plan in autonomous traveling and simplifying a cooperative remote operation between a robot and a human during actual traveling. .

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成する。すなわち、自己位置
の情報を検出するセンサ手段と、このセンサ手段の検出
情報を所定間隔で取得して自己位置の情報を求める処理
をするセンサ処理手段と、予め設定された経路情報に従
って辿るべき経路の基準となる情報を発生する手段と、
この発生した基準情報と上記センサ処理手段の求めた情
報をもとに制御値を発生する手段とを備え、上記制御値
対応に駆動されて移動可能な移動ロボットにおいて、所
望とする速度設定を指令する設定器を備え、また、上記
センサ処理手段は、上記設定器にて設定された速度対応
に処理時間を変更する構成とすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, a sensor means for detecting information of the self-position, a sensor processing means for acquiring detection information of the sensor means at a predetermined interval to obtain information of the self-position, and a route to be followed according to preset route information Means for generating reference information for
Means for generating a control value based on the generated reference information and the information obtained by the sensor processing means, and instructing a desired speed setting in a movable robot driven and movable in accordance with the control value. A setting unit that changes the processing time according to the speed set by the setting unit.

【0017】さらには、上記センサ処理手段の処理時間
は上記設定された速度が速度の上限より低くなるにつれ
て長く設定され、処理に用いるセンサ手段の検出情報の
数を増大させるようにしたことを特徴とする。
Further, the processing time of the sensor processing means is set longer as the set speed becomes lower than the upper limit of the speed, so that the number of detection information of the sensor means used for the processing is increased. And

【0018】本発明は、センサ手段の処理部の処理時間
を、オペレータが操作する設定器による設定速度対応に
変化させるようにしたものである。
According to the present invention, the processing time of the processing section of the sensor means is changed in accordance with the speed set by the setting device operated by the operator.

【0019】本システムはセンサ処理部の処理時間を、
オペレータが操作する設定器による設定速度対応に変化
させるようにしたものである。
In this system, the processing time of the sensor processing unit is
The speed is changed corresponding to the set speed by the setting device operated by the operator.

【0020】本発明は、従来の非常停止による対応を、
駆動速度を含めて段階的に対応するようにしたものであ
り、自律的に制御できるようにしたことにより、簡易な
構成でありながら、計画経路の情報量を粗くしても、ま
た、障害物が計画経路上に侵入しても、経路逸脱による
経路復帰不能や障害物衝突などの不測事態を自律的に回
避させることを可能にした人間と移動ロボットの協調方
式が得られる。
The present invention provides a conventional emergency stop response.
It is designed to respond step by step including the driving speed.
The autonomous control allows the route to be restored by deviating from the route even if the information volume of the planned route is coarse or the obstacle enters the planned route, despite its simple configuration. It is possible to obtain a cooperative system between a human and a mobile robot, which is capable of autonomously avoiding an unforeseen situation such as an inability or an obstacle collision.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明は、例えば、車輪や脚等の
移動のための駆動機構1と、画像センサや距離センサで
構成されるセンサヘッド2と、走行のための運動制御部
3と経路計画部4とセンサ処理部5とマンマシン・イン
タフェース部6のソフトウェアおよび操作者のための操
作器7で構成されるコントローラを持ったビークル(移
動ロボット)を対象としている。そして、経路計画部4
の中にある移動のための地図情報を使い経路軌道生成部
で基本経路軌道を計算し、走行するが、センサヘッドで
取り込まれたセンサデータをセンサ処理部で処理して基
本経路軌道にフィードバックし、補正軌道データを生成
して自律性を高めた走行を実現する制御機能を有し、セ
ンサ処理部では、ビークルの速度に応じた予め定めた段
階的な処理時間でセンサ処理を行い、ビークルの走行環
境に応じて操作者が設定するビークル速度設定値(停止
も含む)の協調関係により速度に応じた環境に適合した
センサ処理データ、すなわち、補正軌道データに基づく
自律的走行経路を生成する機能を持たせて人と協調して
走行を実現できるようにするものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a driving mechanism 1 for moving wheels and legs, a sensor head 2 composed of an image sensor and a distance sensor, and a motion control unit 3 for traveling. It is intended for a vehicle (mobile robot) having a controller composed of a path planning unit 4, a sensor processing unit 5, a man-machine interface unit 6, and an operating device 7 for an operator. And the route planning unit 4
The basic route trajectory is calculated by the route trajectory generation unit using the map information for movement in the inside, and running, but the sensor data captured by the sensor head is processed by the sensor processing unit and fed back to the basic route trajectory. Has a control function of generating corrected trajectory data to realize traveling with enhanced autonomy, and the sensor processing unit performs sensor processing at a predetermined stepwise processing time according to the speed of the vehicle, and performs processing of the vehicle. A function of generating sensor processing data adapted to the environment corresponding to the speed, that is, an autonomous traveling route based on the corrected trajectory data, based on the cooperative relationship of the vehicle speed set values (including the stop) set by the operator according to the traveling environment. To enable the vehicle to run in cooperation with people.

【0022】自律走行中の不測事態に対して、オペレー
タはロボットの非常停止で対応するが、この停止機能を
段階的に調整できる仕組みとして、ロボット走行の速度
を高速からアナログ的に停止(一時停止と非常停止)に
至るまで、オペレータが自在に可変できるような装置を
設け、不測事態の発生すると思われる地点にロボットが
到達するまでの時間を、この装置で調整し、走行してい
るロボット側はセンサ処理に費やす演算時間を、この走
行速度に応じて段階的に変化させ、このロボット走行速
度に応じたセンサ処理による経路補正(ロボット走行速
度に応じてこの経路補正値の精度は異なり、センサ処理
データ12に相当)の結果を、従来の計画した経路(基
本経路軌道10)に重ね合わせて不測事態を回避させる
人間と移動ロボットの協調方式であり、以下、図面を参
照して本発明の具体例を説明する。
The operator responds to an unforeseen situation during autonomous traveling by emergency stop of the robot. As a mechanism for adjusting the stop function in a stepwise manner, the speed of the robot traveling is stopped from a high speed in an analog manner (pause). And an emergency stop), a device that can be freely changed by the operator is provided, and the time it takes for the robot to reach the point where an unexpected situation is likely to occur is adjusted with this device, and the side of the running robot Changes the calculation time spent in sensor processing stepwise according to this traveling speed, and corrects the path by sensor processing according to this robot traveling speed (the accuracy of this path correction value differs according to the robot traveling speed, The result of the processing data 12) is superimposed on a conventional planned route (basic route trajectory 10), and a human and a mobile robot that avoid an unexpected situation. A cooperative scheme, hereinafter, with reference to the drawings illustrating a specific example of the present invention.

【0023】図1は本発明システムの要部構成を示すブ
ロック図である。図中、1は移動駆動機構、2はセンサ
ヘッド、3は運動制御部、4は経路計画部、5はセンサ
処理部、6はマンマシンインタフェース、7は操作器、
8は地図情報、9は経路軌道生成部、10は基本経路軌
跡、11は運動指示指令、12はセンサ処理データ、1
3は補正軌道データ、14は補正器、100は移動ロボ
ットである。
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the system of the present invention. In the figure, 1 is a moving drive mechanism, 2 is a sensor head, 3 is a motion control section, 4 is a path planning section, 5 is a sensor processing section, 6 is a man-machine interface, 7 is an operating device,
8 is map information, 9 is a path trajectory generator, 10 is a basic path trajectory, 11 is a motion instruction command, 12 is sensor processing data,
Reference numeral 3 denotes corrected trajectory data, 14 denotes a corrector, and 100 denotes a mobile robot.

【0024】これらのうち、移動駆動機構1は、移動ロ
ボット100の移動走行のための機構であり、移動ロボ
ット100の車輪や脚を動かすためのモータ等のアクチ
ュエータ(駆動用のアンプやコントローラ上のソフトウ
ェアとのインタフェースハードウェアを含む)を含む。
また、作用説明の簡略化のため、回転式のモータにより
脚や腕の関節を駆動するものである場合に、関節速度ω
[rad/s]の設定値に相当する電圧指令の入力によ
り、当該モータは当該設定値対応の関節速度で動くよう
にしてあるものとする(以下、入力指令はωとする)。
Among these, the moving drive mechanism 1 is a mechanism for moving and moving the mobile robot 100, and is an actuator such as a motor for moving wheels and legs of the mobile robot 100 (a drive amplifier or a controller). Interface hardware with software).
In order to simplify the explanation of the operation, when the joint of the leg or the arm is driven by the rotary motor, the joint speed ω
By inputting a voltage command corresponding to the set value of [rad / s], it is assumed that the motor moves at the joint speed corresponding to the set value (hereinafter, the input command is ω).

【0025】また、センサヘッド2は移動ロボット10
0に設けられた各種センサであり、例えば撮像素子など
による画像センサや、超音波測距,赤外線測距などによ
り距離を測定する距離センサ、方向センサ、走行距離を
検出する走行距離センサなどを指しており、また、操作
器7は、オペレータがシステムに指示を与えるためのも
のである。
The sensor head 2 is connected to the mobile robot 10
0, such as an image sensor using an image sensor, a distance sensor that measures distance by ultrasonic ranging, infrared ranging, or the like, a direction sensor, a traveling distance sensor that detects a traveling distance, and the like. The operating device 7 is for an operator to give an instruction to the system.

【0026】ここで、この具体例において操作器7は、
図2に示すように、回転式のダイアルを用いた所望の速
度に設定するための速度設定用ダイアル20と、非常停
止指令を与えるための非常停止ボタン23、運動方向を
指令するための運動の指示指令用ジョイスティック24
とを備え、回転式のダイアル20を操作することで、所
望の速度(最高速度から最低速度(速度零=停止)の範
囲内での所望の速度)を設定し、非常停止ボタン23で
非常停止を指令することができると共に、移動方向はジ
ョイスティック24を操作することで、スティックの倒
す方向に指示を出すことができる機能を備える。
Here, in this specific example, the operating device 7
As shown in FIG. 2, a speed setting dial 20 for setting a desired speed using a rotary dial, an emergency stop button 23 for giving an emergency stop command, and a movement for giving a movement direction. Instruction command joystick 24
By operating the rotary dial 20, a desired speed (a desired speed within a range from the highest speed to the lowest speed (zero speed = stop)) is set, and the emergency stop button 23 is used to perform an emergency stop. , And a function of operating the joystick 24 to issue an instruction in the direction in which the stick is tilted.

【0027】また、マンマシン・インタフェース部6
は、操作器7からの操作指示量や方向などの指示情報を
運動制御部3やセンサ処理部5に与えるためのインタフ
ェースであり、移動ロボット100の速度や方向を種々
に変化させるための指令値を、これらに伝えるためのも
のである。また、マンマシン・インタフェース部6は、
操作器7からの一時停止(速度=0)、非常停止の指令
を受けることにより、それに対応した指令を運動制御部
3やセンサ処理部5に与える機能も有する。
The man-machine interface 6
Is an interface for providing instruction information such as an operation instruction amount and direction from the operation device 7 to the motion control unit 3 and the sensor processing unit 5, and a command value for variously changing the speed and direction of the mobile robot 100. To these. Also, the man-machine interface unit 6
It also has a function of receiving a command for a temporary stop (speed = 0) and an emergency stop from the operating device 7 and giving a corresponding command to the motion control unit 3 and the sensor processing unit 5.

【0028】また、経路計画部4は外部から与えられた
経路計画情報に基づき、走行すべき経路の経路軌道情報
を出力するものであり、地図情報保持部8と経路軌道生
成部9とを備える。経路計画部4の地図情報保持部8
は、地図情報すなわち、オペレータが経路計画の段階で
作成して入力する、移動ロボット100の走行経路軌道
生成のもととなる各種データを保持するための手段であ
って、データの形式は問わないが、最も単純な形式のデ
ータとしては、一例をあげると地図中の図3に示す如き
の走行経路軌跡である位置関係32に相当する複数の特
徴点(x,y,θ)にて構成される形式の地図情報であ
り、例えば、このような地図情報を地図情報保持部8は
保持する。
The route planning unit 4 outputs route trajectory information of a route to be driven based on route planning information provided from the outside, and includes a map information holding unit 8 and a route trajectory generating unit 9. . Map information holding unit 8 of route planning unit 4
Is a means for holding map information, that is, various kinds of data which is created and input by the operator at the stage of route planning and is used to generate a traveling route trajectory of the mobile robot 100, and the data format is not limited. However, the data in the simplest form is composed of a plurality of characteristic points (x, y, θ) corresponding to the positional relationship 32 which is a locus of a traveling route as shown in FIG. For example, the map information holding unit 8 holds such map information.

【0029】また、経路計画部4の経路軌道生成部9
は、地図情報の複数の特徴点(x,y,θ)間をさらに
細かく刻んで連続した軌道を生成するためのものであ
り、目標位置情報としてその時々でのロボットのとるべ
き位置の基準値を与えるためのものであって、この経路
軌道生成部9の出力が経路計画部4の出力となる。経路
計画部4は、ロボットの速度対応に経路軌道生成部9で
の生成軌道データの出力更新のタイミングを変化させる
ようにしてあり、ロボットの走行速度が遅くなれば、そ
れ対応に出力更新が遅くなるようにしてある。
The route trajectory generating unit 9 of the route planning unit 4
Is used to generate a continuous trajectory by finely chopping between a plurality of feature points (x, y, θ) of the map information, and a reference value of a position to be taken by the robot at each time as target position information The output of the route trajectory generating unit 9 is the output of the route planning unit 4. The route planning unit 4 changes the output update timing of the generated trajectory data in the route trajectory generation unit 9 according to the speed of the robot. If the traveling speed of the robot is slow, the output update is correspondingly slow. It is made to become.

【0030】センサ処理部5は、センサヘッド2からの
センサデータを処理して、例えば、実際の移動量や位置
情報を求めるなどし、これをセンサ処理データ12とし
て出力する。
The sensor processing section 5 processes the sensor data from the sensor head 2 to obtain, for example, actual movement amount and position information, and outputs this as sensor processing data 12.

【0031】また、補正器14は、目標値となる経路計
画部4からの基本経路軌跡10の情報に対して、実測値
であるセンサ処理部5からのセンサ処理データ12を加
味し、偏差分を求めるもので、基本経路軌跡に追従する
に必要な実際の制御量である補正軌道データ13を得る
ためのものであり、運動制御部3は、この補正軌道デー
タ13に基づき運動制御量を運動制御情報として出力す
ると共に、マンマシンインタフェース部6を介して与え
られる運動の指示指令(運動方向指令、非常停止指令、
一時停止指令、速度設定指令など)11があるときは、
この運動の指示指令に基づいた運動制御情報を発生して
移動駆動機構1に与えるものである。
The corrector 14 adds the deviation of the deviation by taking into account the sensor processing data 12 from the sensor processing unit 5 which is the actual measurement value with respect to the information on the basic path trajectory 10 from the path planning unit 4 which becomes the target value. The motion control unit 3 calculates a motion control amount based on the corrected trajectory data 13 to obtain corrected trajectory data 13 which is an actual control amount required to follow the basic path trajectory. In addition to outputting as control information, a motion instruction command (motion direction command, emergency stop command,
When there is a pause command, speed setting command, etc. 11,
The motion control information is generated based on the motion command and is given to the movement drive mechanism 1.

【0032】移動駆動機構1は、この運動制御情報に基
づいて駆動動作してロボットを駆動移動させるものであ
る。
The movement drive mechanism 1 drives and moves the robot based on the movement control information.

【0033】なお、図1の構成の本システムの要部は、
移動ロボット100の制御装置(制御計算機内部)の機
能として構成され、ソフトウエアで実現される。しか
し、ハードウエアで構成することも勿論、可能である。
The main parts of this system having the configuration shown in FIG.
It is configured as a function of a control device (inside a control computer) of the mobile robot 100, and is realized by software. However, it is, of course, possible to configure the hardware.

【0034】このような構成の本システムの動作の開始
は、システム電源を投入することで始まる。そして、シ
ステムが起動すると、ロボット100に既に与えられて
いる地図情報保持部8の地図情報から、経路計画部4の
経路軌道生成部9がさらに細かい基本経路軌道情報(x
b,yb,θb)10を生成し、この生成された基本経
路軌道情報(xb,yb,θb)10が補正器14に与
えられる。そして、この補正器14からの出力である補
正軌道データ13がロボット100の運動制御部3に、
T[sec]周期で随時更新されながら与えられること
でロボット100が動き出す。
The operation of the present system having such a configuration starts when the system power is turned on. Then, when the system is started, the route trajectory generator 9 of the route planning unit 4 uses the map information of the map information holding unit 8 which has already been given to the robot 100 to further finer basic route trajectory information (x
b, yb, θb) 10 and the generated basic path trajectory information (xb, yb, θb) 10 is provided to the corrector 14. The corrected trajectory data 13 output from the corrector 14 is sent to the motion control unit 3 of the robot 100.
The robot 100 starts to move by being given while being updated as needed at a cycle of T [sec].

【0035】すなわち、経路計画部4は経路計画情報に
基づき、走行すべき経路の経路軌道情報を出力するもの
であり、経路計画部4の地図情報保持部8には、オペレ
ータが経路計画の段階で作成する、移動ロボット100
の走行経路軌道を生成するための例えば、図5に示すよ
うな位置関係32に相当する地図中の複数の特徴点
(x,y,θ)の形式で構成された地図情報が保持され
ている。
That is, the route planning unit 4 outputs route trajectory information of a route to be traveled based on the route planning information. Mobile robot 100 created by
For example, map information in the form of a plurality of feature points (x, y, θ) in a map corresponding to the positional relationship 32 as shown in FIG. .

【0036】そして、経路計画部4の経路軌道生成部9
は、この地図情報である複数の特徴点(x,y,θ)間
を、さらに細かく刻んで連続した軌道を生成する。そし
て、これが経路計画部4の出力となる。
The route trajectory generating unit 9 of the route planning unit 4
Generates a continuous trajectory by further finely chopping a plurality of feature points (x, y, θ) as the map information. This is the output of the route planning unit 4.

【0037】また一方、センサ処理部5はセンサヘッド
2からのセンサデータをTなる周期で取り込み、演算処
理をするが、その処理に費やす時間は操作器2の設定速
度により定まる。すなわち、オペレータが操作器7の速
度設定ダイアル20を操作してロボット100を動かす
速度を所望の速度に設定するが、その設定値はマンマシ
ン・インタフェース部6を介して運動制御部3及びセン
サ処理部5、そして、経路計画部4に与えられる。
On the other hand, the sensor processing section 5 fetches sensor data from the sensor head 2 at a period of T and performs arithmetic processing. The time spent for the processing is determined by the set speed of the operating device 2. That is, the operator operates the speed setting dial 20 of the operating device 7 to set the speed at which the robot 100 is moved to a desired speed, and the set value is transmitted via the man-machine interface unit 6 to the motion control unit 3 and the sensor processing unit. Section 5 and the route planning section 4.

【0038】センサ処理部5はこの与えられた設定速度
の情報に従って、処理に費やす時間を決定し、その時間
分をかけて逐次、センサデータを処理する。そして、そ
の時間が経過した時点で、得られた処理結果をセンサ処
理データ12として補正器14に与える。
The sensor processing unit 5 determines the time spent for processing according to the information of the given set speed, and sequentially processes the sensor data over the time. Then, when the time has elapsed, the obtained processing result is given to the corrector 14 as the sensor processing data 12.

【0039】補正器14では基本経路軌跡情報10を目
標値として実測値であるセンサ処理データ12との偏差
を求め、これを補正軌道データ13として運動制御部3
に与える。
The corrector 14 uses the basic path trajectory information 10 as a target value to determine a deviation from the sensor processing data 12 which is an actually measured value.
Give to.

【0040】運動制御部3は、補正軌道データ13対応
に、必要な動作量を与える指令、すなわち、図5に示す
基準座標30を基準とする移動ロボット100の重心座
標31の位置関係(x,y,θ)32を得るに必要な指
令(移動駆動機構1の構成要素であるモータへの入力指
令ω)を生成する。このとき、入力指令ωは、速度設定
値を含め、マンマシンインタフェース部6を介して与え
られる指令情報対応に生成する。ここで、x,y,θは
次の通りである。
The motion control section 3 issues a command for giving a required amount of motion in correspondence with the corrected trajectory data 13, that is, the positional relationship (x, x) of the barycentric coordinate 31 of the mobile robot 100 with reference to the reference coordinate 30 shown in FIG. (y, θ) 32 is generated (input command ω to the motor that is a component of the moving drive mechanism 1). At this time, the input command ω is generated corresponding to the command information given via the man-machine interface unit 6, including the speed setting value. Here, x, y, and θ are as follows.

【0041】x:基準座標系X方向の基準座標原点から
重心座標原点までの距離 y:基準座標系y方向の基準座標原点から重心座標原点
までの距離 θ:基準座標系z軸回りの重心座標の回転角。
X: distance from the reference coordinate origin in the X direction of the reference coordinate system to the center of gravity of the center of gravity y: distance from the reference coordinate origin in the reference coordinate system y to the center of gravity of the center of gravity θ: barycentric coordinate about the z axis of the reference coordinate system Angle of rotation.

【0042】移動駆動機構1は、この入力指令ω対応に
モータを駆動させてロボット100は、指令通りの動き
をすることになる。
The movement driving mechanism 1 drives the motor in response to the input command ω, and the robot 100 moves as specified by the command.

【0043】なお、本システムにおけるマンマシン・イ
ンタフェース部6は、移動ロボット100の速度を種々
に変化させるための指令値を、運動制御部3に伝えると
同時に一時停止(速度=0)、非常停止の指令機能も有
している。速度設定の単位は100パーセントで最大速
度となるように構成し、その指定方向はx,y,θの3
軸あるが、図2の速度設定用ダイアル20にてそれぞれ
一括して設定される。
The man-machine interface unit 6 in the present system transmits a command value for changing the speed of the mobile robot 100 in various ways to the motion control unit 3 and simultaneously stops (speed = 0), emergency stop. Command function. The speed setting unit is configured so that the maximum speed is 100%, and the specified direction is 3 of x, y, and θ.
Although there are axes, they are collectively set by the speed setting dial 20 in FIG.

【0044】図2中はx,y,θを一括して設定する
が、それぞれ3個のダイアル等に分割して設定しても良
い。また、操作器7の運動指示用ジョイスティック(図
2参照)を操作することで、移動ロボット100の運動
の指示指令(x,y,θ)の指定もでき、この場合、運
動制御部3はその指示指令に従った入力指令ωを発生し
て移動駆動機構1を駆動させることになる。
In FIG. 2, x, y, and θ are collectively set, but may be set by dividing each of the three dials and the like. Further, by operating the joystick for motion instruction of the operation device 7 (see FIG. 2), an instruction command (x, y, θ) of the motion of the mobile robot 100 can be designated. In this case, the motion control unit 3 An input command ω is generated according to the command to drive the moving drive mechanism 1.

【0045】経路計画部4から逐次出力される基本経路
軌跡情報10と、センサ処理部5の出力するセンサ処理
データ12をもとに、補正器14から補正軌道データ1
3を発生させて運動制御部3に与えることにより、ロボ
ット100は経路計画に沿った移動をすることになる。
Based on the basic route trajectory information 10 sequentially output from the route planning unit 4 and the sensor processing data 12 output from the sensor processing unit 5, the correction trajectory data 1
By generating 3 and giving it to the motion control unit 3, the robot 100 moves along the path plan.

【0046】以上は、大まかな動作概要であるが、本シ
ステムの特徴は、操作器7によりロボットの運動速度を
変更することができるようにしてあると共に、この運動
速度の変更に伴ってセンサ処理部5での演算処理に費や
す時間を変えるようにしたことにある。
The above is a rough outline of the operation. The feature of this system is that the operating speed of the robot can be changed by the operating device 7 and the sensor processing is performed in accordance with the change of the operating speed. The point is that the time spent for the arithmetic processing in the section 5 is changed.

【0047】操作器7は、マンマシン・インタフェース
部6の指令値をオペレータが入力するための装置であ
る。この具体例において操作器7は、図2に示すよう
に、回転式のダイアルを用いた所望の速度に設定するた
めの速度設定用ダイアル20と、非常停止指令を与える
ための非常停止ボタン23、運動方向を指令するための
運動の指示指令用ジョイスティック24とを備え、回転
式のダイアル20を操作することで、所望の速度(最高
速度から最低速度(速度零=一時停止)の範囲内での所
望の速度)を設定し、非常停止ボタン23で非常停止を
指令することができると共に、移動方向はジョイスティ
ック24を操作することで、スティックの倒す方向に指
示を出すことができる機能を備える。
The operating device 7 is a device for inputting a command value of the man-machine interface unit 6 by an operator. In this specific example, as shown in FIG. 2, the operating device 7 includes a speed setting dial 20 for setting a desired speed using a rotary dial, an emergency stop button 23 for giving an emergency stop command, A joystick 24 for commanding movement is provided for commanding the direction of movement. By operating the rotary dial 20, a desired speed (from a maximum speed to a minimum speed (zero speed = pause)) is controlled. (Desired speed), an emergency stop command can be issued by the emergency stop button 23, and a function of operating the joystick 24 to give an instruction in the direction in which the stick is tilted is provided.

【0048】本システムでは、操作器7の速度設定用ダ
イアル20を操作することで、移動ロボット100の速
度を種々に設定することができ、その設定速度に応じ
て、センサ処理部5の処理時間とセンサデータの読み込
み回数は種々変わる構成としてある。
In this system, the speed of the mobile robot 100 can be variously set by operating the speed setting dial 20 of the operating device 7, and the processing time of the sensor processing unit 5 can be set according to the set speed. And the number of times of reading the sensor data is variously changed.

【0049】それは例えば、図4に示す如きである。図
4を説明すると、移動ロボット100の速度は出し得る
最高速度をvmaxとすると、このvmaxに対するパーセン
テージで示したものが“移動ロボットの設定速度 %”
であり、この“移動ロボットの設定速度 %”を『10
0%以下(vmax)』、『80%以下(v3)』、『60
%以下(v1)』、『40%以下(v2以下)』、〜『0
%(一時停止)』と云った具合に多段階に速度設定選択
できるようにしてある。
This is, for example, as shown in FIG. Referring to FIG. 4, assuming that the maximum speed of the mobile robot 100 is vmax, what is shown as a percentage of this vmax is “set speed of mobile robot%”.
The “set speed of mobile robot%” is changed to “10
0% or less (v max ) "," 80% or less (v 3 ) "," 60
% Or less (v 1 ) ”,“ 40% or less (v 2 or less) ”, to“ 0
% (Pause) "in multiple steps.

【0050】そして、“移動ロボットの設定速度 %”
を『100%以下(vmax)』、に設定した場合は、セ
ンサ処理部5の処理は『処理1』となり、処理の所要時
間はT(Tは、フィードバックループのサンプリング時
間[sec]である)、センサデータの処理完了までの読み
込み回数は『1回』であり、『80%以下(v3)』に
設定した場合は、センサ処理部5の処理は『処理2』と
なり、処理の所要時間は2T、センサデータの処理完了
までの読み込み回数は『2回』であり、『60%以下
(v1)』に設定した場合は、センサ処理部5の処理は
『処理3』となり、処理の所要時間は4T、センサデー
タの処理完了までの読み込み回数は『4回』であり、
『40%以下(v2以下)』に設定した場合は、センサ
処理部5の処理は『処理4』となり、処理の所要時間は
8T、センサデータの処理完了までの読み込み回数は
『8回』であり、〜『0%(一時停止)』に設定した場
合には、センサ処理部5の処理は『処理7』となり、処
理の所要時間は100T、センサデータの処理完了まで
の読み込み回数は『100回』であり、と云った具合に
サンプリング回数、処理時間が変わるようにしてある。
Then, "set speed of mobile robot%"
Is set to “100% or less (v max )”, the process of the sensor processing unit 5 is “process 1”, and the time required for the process is T (T is the feedback loop sampling time [sec]). ), The number of readings until the processing of the sensor data is completed is “once”, and when “80% or less (v 3 )” is set, the processing of the sensor processing unit 5 becomes “processing 2”, and the processing required The time is 2T, the number of readings until the processing of the sensor data is completed is “2 times”, and if “60% or less (v 1 )” is set, the processing of the sensor processing unit 5 becomes “processing 3”, Is 4T, and the number of readings until the sensor data processing is completed is "4 times".
If set to "40% or less (v 2 below)", processing of the sensor unit 5 is "process 4" and the time required 8T, read count until the completion of processing of the sensor data processing is "8 times" When "0% (pause)" is set, the process of the sensor processing unit 5 is "process 7", the required time for the process is 100T, and the number of readings until the process of the sensor data is completed is "process 7". 100 times ", so that the number of times of sampling and the processing time are changed.

【0051】この結果、本システムの動作は次のような
動作の違いを呈することになる。
As a result, the operation of the present system exhibits the following operation differences.

【0052】<<通常移動動作時での作用>>ロボット
100の辿るべき軌道は予め、たてられた経路計画に従
って地図情報として地図情報保持部8に入力して保持さ
せてある。
<< Operation During Normal Movement Operation >> The trajectory to be followed by the robot 100 is input and stored in the map information storage unit 8 as map information in accordance with the established route plan in advance.

【0053】動作の開始は、ロボットの電源をオンに
し、操作器7の速度設定用ダイヤル20を速度“0”の
位置から所望の速度位置に回すことでなされる。これに
より、経路計画部4においてはマンマシン・インタフェ
ース部6を介して与えられた速度情報対応の更新速度
で、地図情報保持部8の地図情報から、経路軌道生成部
9が基本経路軌道(xb,yb,θb)10を生成し、
この生成した基本経路軌道情報(xb,yb,θb)1
0を補正器14に与える。そして、この補正器14から
の出力が補正軌道データ13としてロボット100の運
動制御部3に、T[sec]周期で与えられ、運動制御
部3はこの補正軌道データ13に追随するように、か
つ、マンマシン・インタフェース部6を介して与えられ
た速度情報対応の速度を維持するように運動制御情報が
発生されて移動駆動機構1に与えられ、モータを駆動さ
せることで、移動ロボット100が動き出す。
The operation is started by turning on the power of the robot and turning the speed setting dial 20 of the operating device 7 from the position of the speed "0" to the desired speed position. Thereby, in the route planning unit 4, the route trajectory generating unit 9 converts the basic route trajectory (xb) from the map information in the map information holding unit 8 at the update speed corresponding to the speed information given via the man-machine interface unit 6. , Yb, θb) 10,
The generated basic route trajectory information (xb, yb, θb) 1
0 is given to the corrector 14. Then, the output from the corrector 14 is provided to the motion control unit 3 of the robot 100 at a period of T [sec] as the corrected trajectory data 13 so that the motion control unit 3 follows the corrected trajectory data 13 and Then, the motion control information is generated so as to maintain the speed corresponding to the speed information provided via the man-machine interface unit 6 and provided to the mobile drive mechanism 1, and the mobile robot 100 starts moving by driving the motor. .

【0054】ところで、通常時においては、移動ロボッ
ト100はオペレータが追随できるように、操作器7の
速度設定用ダイアル20を、例えば、速度をv1程度に
設定操作する。
By the way, in normal times, the mobile robot 100 operates the speed setting dial 20 of the operating device 7 to set the speed to, for example, about v 1 so that the operator can follow.

【0055】すなわち、オペレータは、移動ロボット1
00の速度を、図4のv1(移動ロボットの速度の60
%)に設定する。この設定情報はマンマシン・インタフ
ェース部6を介して運動制御部3とセンサ処理部5に与
えられる。
That is, the operator sets the mobile robot 1
00 is changed to v1 in FIG.
%). This setting information is provided to the motion control unit 3 and the sensor processing unit 5 via the man-machine interface unit 6.

【0056】運動制御部3はこの設定情報に基づき、補
正器14からの軌道補正データ13に従いつつ、速度v
1の速度で移動ロボット100を走行させるべく、移動
駆動機構1を駆動制御させる制御出力を発生する。これ
により、移動駆動機構1は当該制御出力対応に駆動して
1なる速度で、所定の軌道を辿るようにロボット10
0を駆動させることになる。
Based on the setting information, the motion control unit 3 determines the speed v based on the trajectory correction data 13 from the corrector 14.
In order to make the mobile robot 100 run at a speed of 1 , a control output for driving and controlling the mobile drive mechanism 1 is generated. As a result, the movement drive mechanism 1 is driven in accordance with the control output, and the robot 10 moves along a predetermined trajectory at a speed of v 1.
0 will be driven.

【0057】一方、センサ処理部5は、マンマシン・イ
ンタフェース部6を介して与えられた前記設定情報によ
り、『処理3』に設定される。従って、センサ処理部5
はセンサデータを、処理時間4Tで処理がなされるよう
に動作することになる。
On the other hand, the sensor processing section 5 is set to “processing 3” by the setting information given via the man-machine interface section 6. Therefore, the sensor processing unit 5
Operates such that the sensor data is processed in a processing time of 4T.

【0058】但し、この場合でも運動制御部3でのサン
プリング時間はT[sec]であり、同様にセンサ処理
部5の入力であるセンサデータは、上記サンプリング時
間T[sec]毎に1回、取り込まれるので、処理時間
4Tでの間にはセンサ処理部5へのセンサデータの読み
込みは4回行われることになる。
However, also in this case, the sampling time in the motion control unit 3 is T [sec], and similarly, the sensor data input to the sensor processing unit 5 is once every sampling time T [sec]. Since the data is taken in, the sensor data is read into the sensor processing unit 5 four times during the processing time 4T.

【0059】サンプリング時間T[sec]毎に、基本
経路軌道情報10は更新されて軌道補正データ13とし
て運動制御部3に指令として与えられる。
At each sampling time T [sec], the basic route trajectory information 10 is updated and given as trajectory correction data 13 to the motion control unit 3 as a command.

【0060】センサ処理部5の演算処理時間は、図4に
従い、4T[sec]となり、4T[sec]毎にセン
サ処理データ12が計算され、更新される。
The calculation processing time of the sensor processing unit 5 becomes 4T [sec] according to FIG. 4, and the sensor processing data 12 is calculated and updated every 4T [sec].

【0061】一方、センサヘッド2からセンサ処理部5
にデータが取り込まれ(必然的に4T[sec]とな
る)、4T[sec]かけて当該センサ処理部5はセン
サ処理データ12を計算生成する。そして、この生成さ
れたセンサ処理データ12は、先の基本経路軌道情報1
0にフィードバックされ、補正軌道データ10が生成さ
れ、4T[sec]毎に運動制御部3に出力される。
On the other hand, from the sensor head 2 to the sensor processing unit 5
(Inevitably 4T [sec]), and the sensor processing unit 5 calculates and generates the sensor processing data 12 over 4T [sec]. Then, the generated sensor processing data 12 is stored in the basic route trajectory information 1 described above.
This is fed back to 0, the corrected trajectory data 10 is generated, and output to the motion control unit 3 every 4T [sec].

【0062】すなわち、先の基本経路軌道情報10は目
標値として補正器14に与えられており、センサ処理部
5の生成したセンサ処理データ12も実測値としてこの
補正器14に与えられてここで両者の偏差が求められ
る。そして、この偏差は補正軌道データ13として4T
[sec]毎に運動制御部3に与えられる。
That is, the basic path trajectory information 10 is given to the corrector 14 as a target value, and the sensor processing data 12 generated by the sensor processing unit 5 is also given to the corrector 14 as an actually measured value. The deviation between the two is determined. And this deviation is 4T as the corrected orbit data 13.
It is provided to the exercise control unit 3 every [sec].

【0063】これにより、センサ処理データ12は、先
の基本経路軌道情報10にフィードバックされ、補正軌
道データ10が生成され、4T[sec]毎に運動制御
部3に与えられることになり、この状態でのセンサ処理
データ12を含む軌道補正データ13の更新は、図5に
示すように、4T[sec]毎になる。
As a result, the sensor processing data 12 is fed back to the basic path trajectory information 10 to generate the corrected trajectory data 10, which is given to the motion control unit 3 every 4 T [sec]. The update of the trajectory correction data 13 including the sensor processing data 12 at every 4T [sec] as shown in FIG.

【0064】<<不測事態発生時の作用>>図5の20
T[sec]以降の移動ロボット100の動作に関し
て、図6にその作用を示す。
<< Operation at the Time of Contingency >> 20 in FIG.
FIG. 6 shows the operation of the operation of the mobile robot 100 after T [sec].

【0065】20Tの時点で、オペレータは不測の事態
を予測したとする。そして、オペレータは、例えば、移
動ロボット100の速度を現状のv1(図4の表の速度
60%)から、v2(図4の表の速度40%)に減速し
て様子を伺おうと判断したとする。
Assume that the operator predicts an unexpected situation at 20T. Then, for example, the operator determines that the speed of the mobile robot 100 is to be reduced from the current v 1 (the speed of 60% in the table of FIG. 4) to v 2 (the speed of 40% in the table of FIG. 4), and to hear the situation. Suppose you did.

【0066】この場合、オペレータは操作器7の速度設
定用ダイアル20を速度v1の位置から速度v2の位置に
操作することになる。この操作情報はマンマシン・イン
タフェース部6を介して経路計画部4、運動制御部3、
センサ処理部5に与えられる。
In this case, the operator operates the speed setting dial 20 of the operating device 7 from the position of the speed v 1 to the position of the speed v 2 . This operation information is transmitted to the route planning unit 4, the motion control unit 3,
It is provided to the sensor processing unit 5.

【0067】すると、センサ処理部5は、速度v2の設
定となったことにより、『処理4』のモードとなり、処
理の所要時間は8T[sec]となる。これにより、今
までの4T[sec]から8T[sec]と、2倍の時
間をかけてセンサ処理データ12を計算することにな
る。この間、ロボット100は速度v2で移動され、T
[sec]毎に計8回のセンサデータがセンサヘッド2
より取り込まれ、緻密な位置情報が計算されてセンサ処
理データ12となる。
When the speed v 2 is set, the sensor processing section 5 enters the “processing 4” mode, and the required processing time is 8T [sec]. As a result, the sensor processing data 12 is calculated by doubling the time from the previous 4T [sec] to 8T [sec]. During this time, the robot 100 is moved at the speed v 2 and T
The sensor head 2 collects the sensor data of 8 times every [sec].
It is taken in further, and precise position information is calculated to become sensor processing data 12.

【0068】今までの2倍の処理時間を費やすことによ
り、8回分のセンサデータを用いて計算されることより
得られたセンサ処理データ12は、センサ処理部5から
28T[sec]の時点において作用される。
By spending twice as much processing time as before, sensor processing data 12 obtained by calculation using eight times of sensor data is obtained from the sensor processing unit 5 at 28 T [sec]. Acted upon.

【0069】ここで、上述のように、8回分のセンサデ
ータを用いて計算されることより得られたセンサ処理デ
ータは、4回分のセンサデータを用いて計算されること
より得られたセンサ処理データに比べて、精度が高い。
そのため、このセンサデータを使用して得られる補正軌
道データは精度が確保できる。しかも、制御対象が、機
械的な機構である場合、応答特性に遅れが避けられない
ので、機械的機構である移動駆動機構1を駆動制御する
にあたって、動作速度を緩めたことと相俟って、この補
正軌道データの精度確保は、高い精度で目標の経路を追
従させることができることを意味し、経路計画が粗い場
合にも計画軌道からの逸脱を回避できることを意味す
る。
Here, as described above, the sensor processing data obtained by using the sensor data for eight times is the sensor processing data obtained by using the sensor data for four times. Higher accuracy than data.
Therefore, the accuracy of the corrected trajectory data obtained using this sensor data can be ensured. In addition, when the control target is a mechanical mechanism, a delay in the response characteristic is inevitable, so that the drive speed of the mechanical drive mechanism 1 is controlled in conjunction with the slowing down of the operation speed. Ensuring the accuracy of the corrected trajectory data means that the target route can be followed with high accuracy, and that deviation from the planned trajectory can be avoided even when the route plan is rough.

【0070】また、移動する経路上に障害物が一時的に
侵入する場合などでは、ロボット100の移動速度が遅
くなることにより、その侵入位置に到達する前に障害物
がいなくなる可能性も大きいから、速度を落とすという
簡便な制御で、障害物との衝突といった不測の事態を回
避できるシステムとなる。
In the case where an obstacle enters the moving route temporarily, the moving speed of the robot 100 is slowed down, so that there is a great possibility that the obstacle will disappear before the robot 100 reaches the entry position. With a simple control of reducing the speed, an unexpected situation such as collision with an obstacle can be avoided.

【0071】このようにして36T[sec]に至り、
不測の事態が回避されたとする。すると、オペレータは
不測の事態を回避したと判断し、この時点で移動ロボッ
トの速度を例えば、v3(図4の表の速度80%)に設
定し、速度を高める。v3の速度設定の場合、図4の例
にしたがえば、センサ処理部5は処理時間は2Tであ
り、従って、ロボット100は2T[sec]毎のセン
サ処理データを反映しながら移動して行くことになる。
In this way, 36T [sec] is reached,
It is assumed that an unexpected situation has been avoided. Then, the operator determines that an unexpected situation has been avoided, and at this time, sets the speed of the mobile robot to, for example, v 3 (80% in the table in FIG. 4) and increases the speed. v For 3 speed settings, according to the example of FIG. 4, the sensor processor 5 processes time is 2T, therefore, the robot 100 moves while reflecting the sensor processing data for each 2T [sec] Will go.

【0072】なお、移動速度=0(一時停止)とした場
合も、図4に定めるような処理に従い、センサ処理デー
タ12を反映し、補正軌道データ10の更新を繰り返す
ことになる。
Even when the moving speed = 0 (temporary stop), the updating of the corrected trajectory data 10 is repeated according to the processing as shown in FIG.

【0073】ところで、本発明の適用対象とする移動ロ
ボット100は、車輪型、脚型等その形態にとらわれな
い。ただし、図2に示すロボットの移動のための指令値
である経路軌道(x,y,θ)は、車輪型を想定して設
定したもので、これに基づいて作用を説明した。しか
し、車輪型のみでなく、脚型にも適用可能な経路軌道の
座標値である。
The mobile robot 100 to which the present invention is applied is not limited to a wheel type, a leg type, or the like. However, the path trajectory (x, y, θ) which is a command value for the movement of the robot shown in FIG. 2 is set assuming a wheel type, and the operation has been described based on this. However, it is the coordinate value of the path trajectory applicable to not only the wheel type but also the leg type.

【0074】本システムは、上述したように、普段での
移動動作の時は、オペレータは移動ロボット100の速
度を例えば、図4のv1(60%)に設定して動かすよ
うにし、この場合の運動制御部3の持つサンプリング時
間はT[sec]、同様にセンサヘッド2からセンサ処
理部5への入力であるセンサデータは、上記サンプリン
グ時間T[sec]毎に1回、取り込まれるようにして
おり、このT[sec]毎に基本経路軌道10は更新さ
れて軌道補正データ13として運動制御部3に指令とし
て与えられるようにした。
As described above, in the present system, during a normal moving operation, the operator sets the speed of the mobile robot 100 to, for example, v 1 (60%) in FIG. The sampling time of the motion control unit 3 is T [sec]. Similarly, the sensor data which is an input from the sensor head 2 to the sensor processing unit 5 is fetched once every sampling time T [sec]. The basic route trajectory 10 is updated every T [sec] and given as a trajectory correction data 13 to the motion control unit 3 as a command.

【0075】この場合でのセンサ処理部5の演算処理時
間は、図4に従い4T[sec]となり、よって4T
[sec]毎にセンサ処理データ12が計算され、更新
される。
The arithmetic processing time of the sensor processing unit 5 in this case is 4T [sec] according to FIG.
The sensor processing data 12 is calculated and updated every [sec].

【0076】そして、ロボット100に対して既に与え
られている地図情報から経路計画部4がその出力である
基本経路軌道(xb,yb,θb)10を生成し、ロボ
ット100の運動制御部3に、T[sec]なる周期で
随時更新しながら出力することで、当該ロボット100
を動かし、また、同時に、当該ロボット100に備えら
れるセンサヘッド2からセンサ処理部5にセンサデータ
を取り込んで(必然的に4T[sec]となる)、セン
サ処理部5によりこのセンサデータを4T[sec]か
けて処理させることで、センサ処理データ12を計算生
成させ、そして、このセンサ処理データ12を先の基本
経路軌道にフィードバックさせ、補正軌道データを生成
し、これを4T[sec]毎に運動制御部3に出力して
駆動制御させるようにした。この状態でのセンサ処理デ
ータ12を含む軌道補正データ13の更新タイミングは
図5に示すように、4T[sec]毎になる。
Then, the route planning unit 4 generates a basic route trajectory (xb, yb, θb) 10 as an output from the map information already given to the robot 100, and sends it to the motion control unit 3 of the robot 100. , T [sec], and outputs the data while updating it as needed.
, And at the same time, sensor data is taken into the sensor processing unit 5 from the sensor head 2 provided in the robot 100 (necessarily 4 T [sec]), and this sensor data is converted into 4 T [ [sec], the sensor processing data 12 is calculated and generated, and the sensor processing data 12 is fed back to the previous basic path trajectory to generate corrected trajectory data, which is corrected every 4T [sec]. The output is output to the motion control unit 3 to control the drive. The update timing of the trajectory correction data 13 including the sensor processing data 12 in this state is every 4T [sec] as shown in FIG.

【0077】通常時はこのようにして自律的に動作させ
るようにする。そして、不測事態発生時では、オペレー
タは不測の事態を予測した時点で、ロボット100の走
行を停止させたり、あるいは減速させたりすることにな
るが、緊急を要しない場合は、オペレータは、操作器7
の速度設定用ダイヤル20を操作して移動ロボット10
0の速度を現状より遅い例えば、v2なる速度に設定を
変更し、 これにより移動ロボット100は、現状のv1
(図4のテーブルに示された移動 ロボット設定速度速
度60%の速度)から、v2(図4のテーブルに示され
た移 動ロボット設定速度40%の速度)に減速させる
と、今まで4T[sec]かけていた処理時間が、8T
[sec]に変わり、センサ処理部5は今までの2倍の
時間をかけてセンサデータを処理することになり、そし
て、センサ処理部5によって今までの2倍の時間をかけ
て計算されたセンサ処理データ12補正器14に与え、
補正軌道データを生成して運動制御部3に与えるように
するというものである。
Normally, the operation is performed autonomously in this manner. Then, at the time of contingencies occur, when the operator predicted contingencies, but will or the travel of the robot 100 is or is stopped or decelerated, if not required emergency, the operator, the operation Vessel 7
Operating the speed setting dial 20 of the mobile robot 10
For example, the setting of the speed of 0 is changed to a speed of v2, which is lower than the current speed.
If the speed is reduced from v2 (the speed of the mobile robot set speed of 40% shown in the table of FIG. 4) to v2 (the speed of the mobile robot set speed of 40% shown in the table of FIG. 4), 4T [ sec], the processing time was 8T
[Sec], the sensor processing unit 5 will process the sensor data twice as long as before, and the sensor processing unit 5 will calculate twice as long as before. To the sensor processing data 12 corrector 14,
The correction trajectory data is generated and given to the motion control unit 3.

【0078】このように、本システムはセンサ処理部の
処理時間を、オペレータが操作する設定器による設定速
度対応に変化させるようにしたものである。
As described above, in the present system, the processing time of the sensor processing section is changed corresponding to the speed set by the setting device operated by the operator.

【0079】本発明は、従来の非常停止による対応を、
駆動速度を含めて段階的に対応するようにしたものであ
り、自律的に制御できるようにしたことにより、簡易な
構成で不測事態を自律的に回避させることを可能にした
人間と移動ロボットの協調方式を提供できる。
In the present invention, the conventional emergency stop
It is designed to respond step by step including the driving speed.
In addition , by enabling autonomous control, it is possible to provide a cooperative system between a human and a mobile robot, which is capable of autonomously avoiding an unexpected situation with a simple configuration.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
人間との協調手法を持った移動ロボットが実現できるよ
うになる他、自律走行における経路計画の簡略化が可能
であり、また、走行時のロボット・人間の協調遠隔操作
の簡略化が可能になる移動ロボットを提供できる。
As described in detail above, according to the present invention,
In addition to realizing a mobile robot that has a method of cooperating with humans, it is possible to simplify route planning in autonomous driving, and it is also possible to simplify remote operation of robots and humans during driving A mobile robot can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を説明するための図であって、本発明の
一実施例に係わる要部ブロック構成図。
FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention, and is a block diagram of a main part according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムにて用いる操作器の構成例を説明する外観図。
FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention, and is an external view illustrating a configuration example of an operating device used in the system of the present invention.

【図3】本発明を説明するための図であって、本発明の
一実施例に係わる移動ロボットの位置関係を定義する座
標系を説明する図。
FIG. 3 is a diagram for explaining the present invention, and is a diagram for explaining a coordinate system defining a positional relationship of the mobile robot according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明を説明するための図であって、本発明の
一実施例に係わる設定速度に応じたセンサ処理の演算時
間の関係の一例を示す図。
FIG. 4 is a diagram for explaining the present invention, and is a diagram showing an example of a relation of calculation time of sensor processing according to a set speed according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明を説明するための図であって、本発明の
一実施例に係わる移動動作時の移動経路の指令値の変遷
例を示す図。
FIG. 5 is a diagram for explaining the present invention, showing a transition example of a command value of a moving route during a moving operation according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明を説明するための図であって、本発明の
一実施例としての不測事態発生時での移動経路の指令値
変遷を示す図。
FIG. 6 is a diagram for explaining the present invention, showing a transition of a command value of a moving route at the time of occurrence of an unexpected event as one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…移動駆動機構 2…センサヘッド 3…運動制御部 4…経路計画部 5…センサ処理部 6…マンマシン・インタフェース部 7…操作器 8…地図情報保持部 9…経路軌道生成部 10…基本経路軌道 11…運動の支持指令 12…センサ処理データ 13…補正軌道データ 14…補正器 20…速度設定用ダイアル 21…最低速度v=0 22…最大速度vmax 23…非常停止ボタン 24…運動の指示指令用ジョイスティック 25…運動の指示指令X 26…運動の指示指令y 30…基準座標 31…重心座標 32…位置関係 100…移動ロボット(移動ビークル)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Movement drive mechanism 2 ... Sensor head 3 ... Motion control unit 4 ... Route planning unit 5 ... Sensor processing unit 6 ... Man-machine interface unit 7 ... Manipulator 8 ... Map information holding unit 9 ... Route trajectory generation unit 10 ... Basic Path trajectory 11 ... Motion support command 12 ... Sensor processing data 13 ... Corrected trajectory data 14 ... Corrector 20 ... Speed setting dial 21 ... Minimum speed v = 0 22 ... Maximum speed vmax 23 ... Emergency stop button 24 ... Motion instruction Command joystick 25 ... Motion command X26 ... Motion command y30 ... Reference coordinate 31 ... Barycentric coordinate 32 ... Position relation 100 ... Mobile robot (moving vehicle).

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−294512(JP,A) 特開 平5−233067(JP,A) 特開 昭61−81185(JP,A) 特開 昭62−143109(JP,A) 特開 昭63−62007(JP,A) 特開 平7−244162(JP,A) 特開 平3−266005(JP,A) 特開 平1−231809(JP,A) 特開 平4−113219(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05D 1/02 G01C 22/00 Continuation of the front page (56) References JP-A-61-294512 (JP, A) JP-A-5-233067 (JP, A) JP-A-61-81185 (JP, A) JP-A-62-143109 (JP) JP-A-63-62007 (JP, A) JP-A-7-244162 (JP, A) JP-A-3-266005 (JP, A) JP-A-1-231809 (JP, A) 4-113219 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G05D 1/02 G01C 22/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】本願発明は、自己位置の情報を検出するセ
ンサ手段と、このセンサ手段の検出情報を所定間隔で取
得して自己位置の情報を求める処理をするセンサ処理手
段と、予め設定された経路情報に従って辿るべき経路の
基準となる情報を発生する手段と、この発生した基準情
報と上記センサ処理手段の求めた情報をもとに制御値を
発生する手段とを備え、上記制御値対応に駆動されて移
動可能な移動ロボットにおいて、多段階のうちの 所望とする速度設定を指令する設定器を
備え、また、上記センサ処理手段は、上記設定器にて設
定された速度対応に処理時間を変更して前記検出情報の
取得回数を変える構成とすることを特徴とする移動ロボ
ット。
According to the present invention, there is provided a sensor means for detecting information of a self-position, a sensor processing means for obtaining detection information of the sensor means at predetermined intervals to obtain information of a self-position, Means for generating reference information for a route to be followed in accordance with the route information, and means for generating a control value based on the generated reference information and the information obtained by the sensor processing means. A mobile robot that can be driven and moved, and that has a setting device for instructing a desired speed setting among multiple stages, and the sensor processing means has a processing time corresponding to the speed set by the setting device. To change the detection information
A mobile robot characterized in that the number of acquisitions is changed .
【請求項2】上記センサ処理手段の処理時間は上記設定
された速度が速度の上限より低くなるにつれて長く設定
され、処理に用いるセンサ手段の検出情報の数を増大さ
せるようにしたことを特徴とする請求項1記載の移動ロ
ボット。
2. The processing time of the sensor processing means is set longer as the set speed becomes lower than the upper limit of the speed, so that the number of pieces of detection information of the sensor means used for processing is increased. The mobile robot according to claim 1, wherein
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