JP3758628B2 - 自律移動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は入力された目的地まで障害物の検出及び回避動作を行いながら自律移動する自律移動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
走行経路上に位置する障害物を検出して回避動作を行うにあたり、障害物が人間である場合、障害物も移動するものである上に、その移動方向は自律移動装置側で把握することができないことから、回避動作の方向と障害物である人間の移動方向とが重なってしまい、これが原因で障害物(人間)にぶつかってしまうことがあるほか、自律移動装置がデッドロック状態に入ってしまうことがある。
【0003】
また、人間側にしても、自律移動装置が回避動作に入る時、どの方向に動くのかわからなければ、戸惑いが生じて立ち止まり、自律移動装置が回避動作に入るまで動くことができなくなってしまうことがある。
【0004】
このような点に鑑み、自律移動装置にディスプレーを設けて、このディスプレーにこれから行おうとしている動作(右に曲がる、止まる、通路を空けてください」等の表示を出すようにしたり、音声で報知するものが提供されている。(特許文献1)
【0005】
【特許文献1】
特開平9−185412号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に示されたものでは、そのディスプレーや音声による報知で動作方向がわかったとしても、自律移動装置にとって障害物として認識された人間にしてみれば、実際に自分が自律移動装置に認識されて自分を避ける動きをしているのかどうかは判断できないために、自律移動装置の動作状況を始終検知しながら自分への衝突を防ぐための自分の行動を判断実行していかなくてならないという労力が必要となる。
【0007】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは走行経路上に位置する人間に必要な次行動決定のための状況判断に要する労力を軽減させることができる自律移動装置を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、進行方向の所定角度内に存在する障害物を検知する障害物検知手段を備えて、該障害物検知手段で検知した障害物を回避して目的地に自律移動する自律移動装置において、障害物検知手段で障害物を検知した時には検知した障害物のある方向を少なくとも進行方向前方に向けて表示する表示手段を備えていることに特徴を有している。障害物を検知した時にはその障害物を検知していることを走行経路上に位置している人間に対して表示することで、この人間が自律移動装置の動きを予測しやすくなるようにしたものである。
【0009】
上記の表示手段としては、左右の回転駆動で向きが変更可能であるとともにその向きで検知した障害物のある方向を表示する可動部や、人間の眼球を模しているとともにその眼球の向きで検知した障害物のある方向の表示を行うディスプレーを好適に用いることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図2は本発明に係る自律移動装置を示しており、回転駆動される複数の駆動輪21とキャスター22とからなる走行手段を下端に備えた本体1の前面には、レーザレーダ31と超音波センサ32とが配設され、側面には接触センサ35が、背面には停止ボタン36及び手押しボタン37が配設されている。そして本体1内には、背面の収納扉38を開けることでアクセスすることができる収納部50のほか、電源としてのバッテリー51、該自律移動装置の制御を司る制御回路Cを納めた制御ボックス52,上記駆動輪21の駆動用モータ53等が納められている。
【0011】
ここで、上記レーザレーダ31と超音波センサ32は、進行方向の所定角度α内に存在する障害物を検知する障害物検知手段Sを構成すると同時に、自己位置認識のための環境情報を取得する環境情報取得手段S’を構成している。なお、ここで用いている超音波センサ32は図3に示すように、検知エリアが狭角のものを左右上下に配置して、障害物があった時の障害物の方向や上下方向の大きさを検出することができるものを用いている。
【0012】
また、上記本体1の上部には、左右への回転で向きが可変となっている頭部4を可動部として備えている。この頭部4は図4に示すように、回転テーブル40とこの回転テーブル40上に設置されたタッチパネル付きディスプレー41で構成されており、回転テーブル40はギア43及びピニオン44を介して回転用モータ45に接続されている。モータ45の正逆回転により、回転テーブル40が回転してディスプレー41の向きを変えられるものであり、本実施例では該ディスプレー41を備えた頭部4が表示手段を構成している。また、この頭部4にはオーディオスイッチ46やスピーカー47なども設置されている。
【0013】
前記制御ボックス52に納められた制御回路Cは、図5に示すように、上記障害物検知手段S及び環境情報取得手段S’のほか、駆動輪21による走行情報を得るためのエンコーダなどからなる走行情報取得手段SRが接続されたものであり、走行エリアの地図情報を記憶した記憶手段Mと、上記地図情報と走行情報と環境情報取得手段S’で得られた環境情報とを元に自己位置を認識する自己位置認識手段SRと、上記タッチパネル付きディスプレー41を通じて目的地が与えられた時に地図情報を元に目的地までの走行経路を生成する走行経路生成手段CRと、走行経路生成手段CRで生成された走行経路に沿った移動を走行手段に行わせる走行制御手段DRと、上記頭部4のモータ45による回転を制御する回転制御部Hを備えている。
【0014】
上記自己位置認識手段SRは、走行経路生成手段CRで生成された走行経路に沿った移動を自律移動装置が行っている間、走行情報から地図情報上での自己位置(向きを含む)を推定すると同時に、検出された壁の位置といった環境情報を地図情報と照合して、自己位置推定値に誤差がないかの検証を行い、誤差があれば自己位置の修正を行う。
【0015】
また、走行経路上に障害物があることが障害物検知手段Sで検出された時、制御回路Cは地図情報を参照しつつ障害物を回避するように走行経路に修正を加えて、障害物を回避する移動を行わせるとともに、回避後は元の走行経路に復帰させる。スペース的に回避する動きが取れない場合はその場で、もしくは壁付近に寄った位置で停止させる。
【0016】
このような動きを行う自律移動装置において、本発明においては、自律走行時で且つ障害物検知手段で障害物が検知されていない時、制御回路Cは回転制御部Hを通じて図1に示すように頭部4に首振り動作を行わせる。この首振り動作は、障害物検知手段Sによる進行方向の所定角度α内とされた障害物検知エリアにほぼ合致する角度範囲内α(たとえば120°)で頭部4を往復回転させることで行う。
【0017】
このような頭部4の動きは、自律移動装置がその移動中、周囲をセンシングしながら移動していることを見る人に推測させるものとなり、しかも頭部4が向いている方向をセンシングしていることを想起させる。この時、障害物検知手段(特にスキャン動作を行うレーザレーダ31)によるセンシング方向と頭部4の向きとは、通常、スキャン動作はきわめて高速になされるために、同期させておく必要はないが、同期させておいてもよいのはもちろんである。
【0018】
そして、自律移動装置がその自律移動中に図6に示すように進行方向前方に障害物9を検出した時、制御回路Cは回転制御部Hを通じて頭部4を障害物9に向けた状態を予め定めた一定時間だけ保持する。もしくは障害物9の回避動作に移行しなくてはならない距離に接近するまで保持する。なお、障害物検知動作は引き続いて検知エリア全域に対して行う。
【0019】
障害物9に頭部4を向けた状態を保持することで、障害物9を検知していることを見る人(自律移動装置にとって障害物9と認識される人を含む)に推測させるものである。検出した障害物9に頭部4を一定時間だけ向ける場合、この一定時間は上記の推測に要する時間を考慮して設定しておくが、走行場所や走行状態に応じて可変としてもよい。
【0020】
そして自律移動装置は障害物9の検出にともなって障害物を回避する動きを行うのであるが、この回避動作に移行したならば、頭部4は次の移動目標点を向く。ここにおける移動目標点は、目的地が与えられた時に走行経路生成手段CRが生成する走行経路(通常は最短経路)上の例えば曲がるべきコーナーや直線移動距離が長い場合にその中間地点などに設定される地点であり、走行経路はこの移動目標点をつないだものである。
【0021】
今、図7に示すように、自律移動装置Rが出発点Aから目的地Bに向かうにあたり、走行経路生成手段CRが移動目標点C1〜C7を設定して、これらをつなぐ移動経路を生成し、制御回路Cがこの走行経路に沿った走行を所定時間毎に移動制御目標点Mを逐次算出することで行っている時、障害物9が見つかったことから上記移動制御目標点Mを走行経路からずらして回避動作に入ってその向きを変えても、頭部4は次の移動目標点(図示例ではC4)を向けるようにしている。図中Lは頭部4が向く方向を示している。なお、回避後は元の走行経路に復帰し、スペース的に回避する動きが取れない場合はその場で、もしくは壁付近に寄った位置で停止する。
【0022】
また、障害物9の脇をすり抜けた後は、上述の首振り動作を頭部4に行わせるようにしてもよい。
【0023】
また、表示手段としてディスプレー41を備えた頭部4を回転自在とした可動部を用いたものを示したが、図8に示すように、少なくとも前方に向けて固定的に設置されているディスプレー41に眼球の動きを模した表示を行わせるものとし、眼球の向きで表示を行うようにしたものであってもよく、この他、自律移動装置を見るものに対して、自律移動装置がどの方向を注目しているかが推察されるような表示を行えるものであれば、どのようなものであってもよい。
【0024】
また、この自律移動装置に、従来例と同様に、これから行おうとする動作を報知する機能を設けることは妨げない。たとえば、図9に示すように、旋回時に「右(左)に曲がります」という音声報知を行ったり、図10に示すように、走行経路上にいる人間に対して注意を促すために、「走行中です」、「××行きです」、「回避中です」、「到着しました」といった音声報知を行ったり、さらには図11に示すように、回避動作に際して障害物側の回避動作の方向指示を音声報知で行ったりする機能を設けてもよいのはもちろんであり、また図12に示すように、方向指示灯55を設けて、曲がる方向や回避動作の方向を方向指示灯55で表示するようにしてもよい。さらには前記ディスプレー41でこの動作報知を行ってもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、進行方向の所定角度内に存在する障害物を検知する障害物検知手段を備えて、該障害物検知手段で検知した障害物を回避して目的地に自律移動する自律移動装置において、障害物検知手段で障害物を検知した時には検知した障害物のある方向を少なくとも進行方向前方に向けて表示する表示手段を備えているために、自律移動装置の走行経路上に位置して障害物となっている人間にしてみれば、自律移動装置が障害物としての自分を検知したかどうかをを判別することができて、自身への衝突についての不安感が生じにくい上に、自律移動装置の動きの予測を立てやすく、このために本自律移動装置は、その走行経路上に位置して障害物となっている人間の労力、すなわち自律移動装置との衝突を避けるために行う次行動の決定のための状況判断に要する労力を軽減させることができる。
【0026】
そして、上記表示手段としては、左右の回転駆動で向きが変更可能であるとともにその向きで検知した障害物のある方向を表示する可動部や、人間の眼球を模しているとともにその眼球の向きで検知した障害物のある方向の表示を行うディスプレーを用いると、人間にとって理解しやすいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の動作説明図である。
【図2】(a)(b)(c)は同上の正面図と背面図と側面図である。
【図3】(a)は図2(a)のA−A線断面図、(b)は図2(a)のB−B線断面図である。
【図4】(a)(b)は頭部の一例の側面図と平面図である。
【図5】同上のブロック回路図である。
【図6】同上の他の動作の説明図である。
【図7】同上の更に他の動作の説明図である。
【図8】(a)(b)(c)は他例の正面図である。
【図9】別の動作の動作説明図である。
【図10】更に別の動作の動作説明図である。
【図11】他の動作の動作説明図である。
【図12】更に他の動作の動作説明図である。
【符号の説明】
4 頭部(表示手段)
Claims (3)
- 進行方向の所定角度内に存在する障害物を検知する障害物検知手段を備えて、該障害物検知手段で検知した障害物を回避して目的地に自律移動する自律移動装置において、障害物検知手段で障害物を検知した時には検知した障害物のある方向を少なくとも進行方向前方に向けて表示する表示手段を備えていることを特徴とする自律移動装置。
- 左右の回転駆動で向きが変更可能であるとともにその向きで検知した障害物のある方向を表示する可動部を上記表示手段として備えていることを特徴とする請求項1記載の自律移動装置。
- 人間の眼球を模しているとともにその眼球の向きで検知した障害物のある方向の表示を行うディスプレーを上記表示手段として備えていることを特徴とする請求項1記載の自律移動装置。
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