JP3879860B2 - 自律移動装置及び自律移動制御方法 - Google Patents
自律移動装置及び自律移動制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3879860B2 JP3879860B2 JP2005070098A JP2005070098A JP3879860B2 JP 3879860 B2 JP3879860 B2 JP 3879860B2 JP 2005070098 A JP2005070098 A JP 2005070098A JP 2005070098 A JP2005070098 A JP 2005070098A JP 3879860 B2 JP3879860 B2 JP 3879860B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- traveling
- travel
- predetermined
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 41
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 31
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Description
本実施形態において、進行方向にある障害物に対する反応と進行方向側方にある壁などに対する反応を区別するために、換算障害物距離が導入される。障害物の検出は、図2に示されるように、自律移動装置の移動方向前方のセンサ取付部31に設けられた5つの超音波距離計(不図示)によって行われる。各超音波距離計は、移動方向前方の−90゜から+90゜までの方位を分割して分担し、各検出角範囲SA0〜SA4における検出物の距離を計測する。例えば、検出角θ(0)〜θ(4)の一つの角θにおいて、距離dに障害物を検出したとする。進行方向前方にある障害物について、その障害物の方向が進行方向から外れる度合いが大きいほど障害物までの距離を遠くにあるように見なす換算処理を行う。進行方向から測った障害物の方向の角度θ毎に、障害物までの距離dに付加する重みを定める。例えば、図3(a)(b)に示される重み係数y=1+α(θ)を距離dに掛け算する。重みをつけて距離dから換算した換算障害物距離Dは、D=d×(1+α(θ))となる。重み付け関数α(θ)は値が正であり、また角度θの絶対値に関する単調増加関数であればよく、角度の単位を度とした場合、図に示すように、α(θ)=|θ|/30などとすればよい。この例では、障害物が真横にある場合、D=d×(1+90/30)=4dとなり、実際の距離の4倍の位置に障害物があると見なすことになる。
Dec = V_Current× V_Current / 2 / D ・・・・(1)となる(放物線a)。制御周期をCycleとすると、一周期後の速度V_Nextは、
V_Next = V_Current - Dec × Cycle ・・・・(2)となる。予め定めた減速度PreDefDecにより距離Dで止まるとき(放物線b)、その一周期後の速度Vmaxは次式となる。ここで、sqrt( )は平方根を示す。
Vmax = sqrt( 2× PreDefDec×D) - PreDefDec × Cycle ・・(3)そこで、移動効率の観点からV_NextとVmaxの大きい方を、次の制御周期における移動速度を設定するための基礎的な速度(基礎速度V)とする。大きい速度を選択するのは、この減速度Decが予め定めた減速度PreDefDecよりも小さい場合には距離Dに余裕があることを意味するので、現在の速度V_Currentから増速して移動効率を上げるためである。図4の放物線cに対応する減速状態は、検出物が自ら接近して来る場合などの異常事態であり、別途急速停止等の措置が取られる。
V(β)、 V(α)、 V( 0 )、 V(−α)、 V(−β)これらの基礎速度V(θ)の中から、確実な停止を確保するため、最小のものを選択して候補移動速度Vminとする。また、距離センサとして角度スキャン可能なレーザレーダを用いる場合は、角度スキャン分割数に応じて基礎速度V(θ)を求める。例えば、レーザレーダが進行方向に対して−90°から+90°までの角度をm区間に分割して測定しているとすると測定角を、θ= −90 + n×a、n=0、1、・・、m-1、a=180/m、とすることができる。これらm個の基礎速度V(θ)の中から最小値を選択して候補移動速度Vminとする。
Vdef = V_Current + PreDefAcc × Cycle ・・・・(4)
Vcmd = min(Vdef,Vmin) ・・・・(5)ここで、min( , )は「かっこ内の小さい方の値」の意味である。図5は、加速移動速度Vdefが小さい場合を示し、図6は候補移動速度Vminが小さい場合を示す。加速移動速度Vdefが小さい場合とは、Vminが現状速度V_Currentから所定の加速度PreDefAccで加速しても得られない大きな速度となる場合である。
Vcmd = min(VPreDefMax,Vcmd) ・・・・(6)このようにして、進行方向前方に存在する障害物の方向及び距離を検出し、所定の最高速度VPreDefMax、加速度PreDefAcc、減速度PreDefDec、及び前記換算障害物距離Dに基づいて進行方向の走行指令速度Vcmdが設定される。
DecT = V_Current× V_Current / 2 / dd ・・・・(7)となる。制御周期をCycleとすると、一周期後の速度V_NextTは、
V_NextT = V_Current - DecT × Cycle ・・・・(8)となる。また、予め定めた減速度PreDefDecにより距離ddで止まるとき、その一周期後の速度VmaxTは、次式で求まる。
VmaxT =sqrt( 2× PreDefDec×dd)- PreDefDec × Cycle ・・(9)ここで、前記同様に移動効率の観点からV_NextTとVmaxTの大きい方を目的地到達速度VcmdTとする。さらに、安全のため、前出の指令速度Vcmdと上記で求めたVcmdTとを比較して小さい方を新たに指令速度Vcmdとする。
Vcmd = min(VcmdT,Vcmd) ・・・・(10)このようにして求めた指令速度Vcmdによって自律移動装置の各制御周期毎の走行が行われる。
本実施形態では、上記で導入した換算障害物距離に替わって、走行方向前方に設定した走行制御対象領域を導入する。走行制御手段は、環境情報取得手段が走行制御対象領域の内部に障害物を検出した場合と外部に障害物を検出した場合とを区別して、所定の最高速度、加速度、及び減速度に基づいて進行方向の走行速度を設定する。走行制御対象領域の内部に障害物を検出した場合に走行速度制限を行うことにより、高速で安全な走行移動を実現できる。この走行制御領域は、自律移動装置の前方に設定され、自律移動装置の移動に伴って移動する。また、この走行制御領域は、移動の中継点から次の中継点に至る区間で定義される走行場所毎に設定することができ、自律移動装置の記憶手段に記憶されている。
Larea(k)=r1/sin(|θ(k)|) ・・・・(11)であり、進行方向前方の辺と交わる方向の場合、
Larea(m)=r2/cos(|θ(m)|) ・・・・(12)である。ここで、θ(k)、θ(m)はセンサの検出角である。
Larea(k) = 1/(cos(θ(k))2/Ex2 + sin(θ(k))2/Ey2) ・・(13)となる。
前述の換算障害物距離Dを求めて走行指令速度Vcmdを算出するために用いられる距離d、又は番号k等をつけて区別して表記(以下、同様に表記)した各検出角方向毎の個別距離d(k)は、距離センサの出力値ds又はds(k)に対してセンサ配置や自律移動装置の外形サイズなどを考慮して補正して得た値である。超音波距離センサの場合、図9に示すように、超音波受信面は、各距離センサが臨む検出角範囲の頂点(仮想中心)Oからオフセット距離Soff(k)だけ離れた点に位置している。レーザレーダの場合は1個のセンサが角度スキャンして用いられるため、図10に示すように、通常、オフセット距離Soff(k)=0である。また、自律移動装置には障害物に接近できない範囲が、図9の接近限界線Cで示されるように予め定められており、その限界点は、各検出角範囲毎に頂点Oから限界距離Climit(k)だけ離れた点として、距離センサよりも外部側の位置に設定されている。従って、有効な距離としての距離dは、
d(k) = ds(k) + Soff(k) − Climit(k)により求める必要がある。このようにして補正処理して求めた距離d(k)>0に対して重みを与えて換算障害物距離Dを計算すればよい。もし、d(k) ≦0となるものがあれば、走行制御手段は走行手段に対して、Vcmd =0、即ち停止指令を発信する。
上述したように、指令速度Vcmdを設定するために用いられる走行制御条件が設定値テーブルとして記憶手段により記憶されている。図11に示すように、このような設定値テーブルの組を規定設定20の他に、自律移動装置が走行している場所によって切り替えるための複数の設定を用意しておくことにより、より効率的な走行が可能となる。例えば、図12(a)(b)に示すように、最終目的地に向かうまでの、移動の中継点(n−1)から次の中継点(n)に至る区間では設定1が用いられる。また、出発中継点と到着中継点の組み合わせがない場合には、既定設定20が用いらる。
図13を参照して、換算障害物距離Dと検出最大距離Rmaxを用いた自律移動装置の走行制御フローを説明する。自律移動スタート後、まず設定値テーブル24から所定の走行制御条件の読み込みが行われる(S101)。この後、以下のステップによって、指令速度Vcmdの設定とその速度による走行が制御周期Cycle毎に繰り返される。ステップS102での初期値の設定に続く検出方向数mの回数行われるステップS103〜S111のループにおいて、基礎速度V(θ(i))の算出と、その中から候補移動速度Vminの決定が行われる。このループの中で、i番目の検出角θ(i)について距離センサの出力値ds(i)にオフセット距離Soff(i)の加算と限界距離Climit(i)の減算が行われて有効検出距離d(i)が得られる(S103)。この距離d(i)が負かゼロの場合、Vcmd=0として停止指令が出される(S104でNo)。距離d(i)が正の場合、距離d(i)に重み係数y=1+α(θ)が乗算されて換算障害物距離Dが得られる(S106)。距離Dが検出最大距離Rmax以下の場合、停止を前提にした計算のもとで基礎速度V(θ(i))が算出され(S107でYes、S108)、距離Dが検出最大距離Rmaxよりも遠い場合、基礎速度V(θ(i))として既定の最大速度VPreDefMaxが割り当てられる(S107でNo、S109)。この後、以前のVminと基礎速度V(θ(i))の大小が比較され、小さい方が新たなVminとして設定される(S110)。ステップS111でループが完了した場合、最終の候補移動速度Vminが決定されている。
図14を参照して、走行制御領域と領域距離Lareaを用いた自律移動装置の走行制御フローを説明する。自律移動スタート後、まず設定値テーブル25から所定の走行制御条件の読み込みが行われる(S201)。この後、以下のステップによって、指令速度Vcmdの設定とその速度による走行が制御周期Cycle毎に繰り返される。ステップS202での初期値の設定に続く検出方向数mの回数行われるステップS203〜S210のループにおいて、基礎速度V(θ(k))の算出と、その中から候補移動速度Vminの決定が行われる。前述の図13に示した制御フローとの大きな違いは、ステップS106における距離の換算がないこと、及びS107において距離Dと検出最大距離Rmaxと比較する替わりに、ステップS206において距離Dと領域距離Larea(k)とが比較されていることである。この2点を除いて、本図における制御フローは上述したものと同様である。
2 記憶手段
3 環境情報取得手段
4 走行手段
5 走行制御手段
A1,A2 走行制御領域
D 換算障害物距離、距離
PreDefAcc 加速度
PreDefDec 減速度
VPreDefMax 最高速度
Claims (7)
- 走行制御条件を記憶する記憶手段と、障害物を検出してその位置を測定し障害物位置情報として取得する環境情報取得手段と、走行を行うための走行手段と、前記走行制御条件及び障害物位置情報に基づいて走行手段を制御する走行制御手段とを備えた自律移動装置において、
前記記憶手段は走行制御条件として所定の最高速度、加速度、減速度、及び予め走行方向前方に設定した走行制御対象領域を記憶しており、
前記走行制御手段は前記環境情報取得手段が前記走行制御対象領域の内部に障害物を検出した場合と同領域の外部に障害物を検出した場合とを区別し、同領域の内部に障害物を検出した場合にその検出距離と前記所定の最高速度、加速度、及び減速度とに基づいて、 現在位置における現在の走行速度を初期値とし、等減速度直線運動して前記検出距離だけ進んだ位置で停止可能な減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求めると共に、
現在位置から前記所定の減速度の下で等減速度直線運動して前記検出距離だけ進んだ位置で停止可能な現在位置における走行速度を初期値とし、その走行速度と前記所定の減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求め、
前記により求めた所定の制御周期後の走行速度のうち、いずれか大きい方の走行速度を、基礎速度として算出し、
角度に依存して求められたそれぞれの検出距離に対して、現在位置における初期値としての現在の走行速度と前記所定の減速度とを用いて、各角度毎に上述の基礎速度を求め、これらの基礎速度のうち最小の速度を候補移動速度とし、
前記候補移動速度と、現在位置における現在の走行速度を初期値として前記所定の加速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後に達成できる速度である加速移動速度と、前記所定の最高速度と、のうち小さい方を指令速度とし、この指令速度を最終的に設定された走行速度とすることにより、ある中継点から次の中継点まで直線移動する際の進行方向の走行速度を制御周期毎に算出し設定して走行することを特徴とする自律移動装置。 - 前記走行制御対象領域は楕円形であることを特徴とする請求項1に記載の自律移動装置。
- 前記走行制御対象領域は長方形であることを特徴とする請求項1に記載の自律移動装置。
- 前記走行制御対象領域は予め走行場所に応じて記憶手段に記憶設定されたものであり、前記走行制御手段は走行制御条件を走行制御対象領域毎に修正することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の自律移動装置。
- 前記環境情報取得手段は検出領域が走行方向前方の略全方位となるように複数の超音波センサを配したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の自律移動装置。
- 前記環境情報取得手段はレーザレーダであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の自律移動装置。
- 記憶手段に記憶した走行制御条件及び環境情報取得手段が検出した障害物位置情報に基づき走行手段を制御して走行移動を行う自律移動制御方法において、
予め走行方向前方に設定した楕円形又は長方形の走行制御対象領域の内部に障害物を検出した場合に、その検出距離と記憶手段が記憶した所定の最高速度、加速度、及び減速度とに基づいて、
現在位置における現在の走行速度を初期値とし、等減速度直線運動して前記検出距離だけ進んだ位置で停止可能な減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求めると共に、
現在位置から前記所定の減速度の下で等減速度直線運動して前記検出距離だけ進んだ位置で停止可能な現在位置における走行速度を初期値とし、その走行速度と前記所定の減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求め、
前記により求めた所定の制御周期後の走行速度のうち、いずれか大きい方の走行速度を、基礎速度として算出し、
角度に依存して求められたそれぞれの検出距離に対して、現在位置における初期値としての現在の走行速度と前記所定の減速度とを用いて、各角度毎に上述の基礎速度を求め、これらの基礎速度のうち最小の速度を候補移動速度とし、
前記候補移動速度と、現在位置における現在の走行速度を初期値として前記所定の加速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後に達成できる速度である加速移動速度と、前記所定の最高速度と、のうち小さい方を指令速度とし、この指令速度を最終的に設定された走行速度とすることにより、ある中継点から次の中継点まで直線移動する際の進行方向の走行速度を制御周期毎に算出し設定して走行することを特徴とする自律移動制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005070098A JP3879860B2 (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 自律移動装置及び自律移動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005070098A JP3879860B2 (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 自律移動装置及び自律移動制御方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002323782A Division JP3741098B2 (ja) | 2002-11-07 | 2002-11-07 | 自律移動装置及び自律移動制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005222559A JP2005222559A (ja) | 2005-08-18 |
JP3879860B2 true JP3879860B2 (ja) | 2007-02-14 |
Family
ID=34998086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005070098A Expired - Lifetime JP3879860B2 (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 自律移動装置及び自律移動制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3879860B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009098927A1 (ja) | 2008-02-07 | 2009-08-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 自律移動体、その制御方法、及び制御システム |
US9164512B2 (en) | 2009-11-27 | 2015-10-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Autonomous moving body and control method thereof |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4738472B2 (ja) * | 2008-12-05 | 2011-08-03 | 株式会社東芝 | 障害物回避機能を有する移動制御装置 |
CN105717929B (zh) * | 2016-04-29 | 2018-06-15 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种多分辨率障碍物环境下移动机器人混合路径规划方法 |
CN108153301B (zh) * | 2017-12-07 | 2021-02-09 | 深圳市杰思谷科技有限公司 | 一种基于极坐标的智能避障系统 |
CN108873915B (zh) * | 2018-10-12 | 2021-08-20 | 长沙万为机器人有限公司 | 动态避障方法及其全向安防机器人 |
-
2005
- 2005-03-11 JP JP2005070098A patent/JP3879860B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009098927A1 (ja) | 2008-02-07 | 2009-08-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 自律移動体、その制御方法、及び制御システム |
US9182762B2 (en) | 2008-02-07 | 2015-11-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Autonomous moving body, its control method, and control system |
US9164512B2 (en) | 2009-11-27 | 2015-10-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Autonomous moving body and control method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005222559A (ja) | 2005-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5080333B2 (ja) | 自律移動体のための物体認識装置 | |
CN106022274B (zh) | 一种避障方法、避障装置及无人驾驶机器 | |
JP3741098B2 (ja) | 自律移動装置及び自律移動制御方法 | |
US9164512B2 (en) | Autonomous moving body and control method thereof | |
US8571742B2 (en) | Traveling vehicle system and method of avoiding interference with traveling vehicle | |
JP3879860B2 (ja) | 自律移動装置及び自律移動制御方法 | |
US9229450B2 (en) | Autonomous movement system | |
JP6959056B2 (ja) | 移動ロボットの制御装置と制御方法 | |
CN106843223A (zh) | 一种智能化避障agv小车系统及避障方法 | |
US20140114526A1 (en) | Safety apparatus for a vehicle | |
US5570285A (en) | Method and apparatus for avoiding obstacles by a robot | |
US11898855B2 (en) | Assistance control system that prioritizes route candidates based on unsuitable sections thereof | |
JP4888182B2 (ja) | 移動体の制御装置及びそれを備えた移動体 | |
KR101049906B1 (ko) | 자율 이동 장치 및 이의 충돌 회피 방법 | |
JPWO2020025991A1 (ja) | 走行軌跡補正方法、走行制御方法、及び走行軌跡補正装置 | |
JP5085251B2 (ja) | 自律移動装置 | |
WO2019124343A1 (ja) | 移動体 | |
JP5314788B2 (ja) | 自律移動装置 | |
CN110941266A (zh) | 一种多机器人系统中的障碍物检测与规避方法 | |
JP2020148470A (ja) | 路面検出装置 | |
JP6406894B2 (ja) | 環境地図生成制御装置、移動体、及び環境地図生成方法 | |
CN111813119B (zh) | 一种巡检机器人高精度导航方法 | |
JP6267430B2 (ja) | 移動体の環境地図生成制御装置、移動体、及び移動体の環境地図生成方法 | |
JP3759917B2 (ja) | 道路曲率演算法 | |
JP7159787B2 (ja) | 走行制御装置および該方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060925 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061018 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061031 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3879860 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091117 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091117 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091117 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101117 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111117 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121117 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121117 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131117 Year of fee payment: 7 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |