JP3931907B2 - Autonomous mobile device - Google Patents
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Description
本発明は、人や台車など他の移動体と同じ領域において、障害物を回避して移動し所望の動作を達成する自律移動装置に関するものである。 The present invention relates to an autonomous mobile device that achieves a desired operation by moving around an obstacle in the same area as another moving body such as a person or a carriage.
自己位置を認識をしながら障害物を回避しつつ目的地まで到達する自律移動装置が「医療福祉機器技術研究開発報告書 平成11年11月技術研究組合医療福祉機器研究所」や「Johon M. Evans, Bala Krishnamurthy, "HelpMate, TheTrackless Robotic Courier:A perspective on the Development of a Commercial Autonomous Mobile Robot"」などに記述され、また、レーザーレーダの情報から壁の情報を検出し、記憶している地図とマッチングさせて位置認識する方法が「Li Zhang, Bijoy K.Ghosh, "Line Segment Based map building and Localization Using 2D Laser Rangefinder", IEEE Int. Conf. On Robotics & Automation, pp.2538-2543, 2000」にある。また、障害物を検出して回避する方法については、「Sean Quinlan, Oussama Khatib,“Elastic Bands:Connecting Path Planning and Control", lCRA, 1993」などに様々な方法が提案されている。 Autonomous mobile devices that reach their destination while recognizing their own position while avoiding obstacles are “Medical and Welfare Equipment Technology Research and Development Report November 1999 Technology Research Association Medical and Welfare Equipment Research Institute” and “Johon M. Evans, Bala Krishnamurthy, "HelpMate, The Trackless Robotic Courier: A perspective on the Development of a Commercial Autonomous Mobile Robot", etc. Matching and recognizing position in Li Zhang, Bijoy K. Ghosh, "Line Segment Based map building and Localization Using 2D Laser Rangefinder", IEEE Int. Conf. On Robotics & Automation, pp.2538-2543, 2000 is there. Various methods have been proposed for detecting and avoiding obstacles such as “Sean Quinlan, Oussama Khatib,“ Elastic Bands: Connecting Path Planning and Control ”, lCRA, 1993”.
いずれにしても、基本的には環境認識手段で進行方向に障害物を検出すれば回避を試み、また、回避ができない場合には停止するものとなっている。 In any case, basically, if an obstacle is detected in the traveling direction by the environment recognition means, an attempt is made to avoid it, and if it cannot be avoided, it is stopped.
しかし、これらの自律移動装置は、障害物を回避することはできるものの、他に移動体があった時、その移動体の動きを妨げてしまうことがあった。たとえば、狭い通路で前方から大きな台車が来た場合など、自律移動装置は障害物である台車を回避しようとするが、上手くすれ違うことができず、立ち往生してしまうことがある。 However, although these autonomous mobile devices can avoid an obstacle, when there is another mobile body, the movement of the mobile body may be hindered. For example, when a large cart comes from the front in a narrow passage, the autonomous mobile device tries to avoid the cart, which is an obstacle, but cannot pass each other well and may get stuck.
また自律移動装置の後方から他の台車がきた場合、自律移動装置の速度が遅くても、自律移動装置が通路の中央付近を移動していて台車が自律移動装置を追い抜こうとしても、自律移動装置は道を譲ることなく移動を続行するために追い抜くことができない。 Also, when another cart comes from behind the autonomous mobile device, even if the autonomous mobile device is slow, even if the autonomous mobile device is moving near the center of the aisle and the cart tries to overtake the autonomous mobile device, A mobile device cannot overtake to continue moving without giving way.
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、他の移動体に道を譲る動作を行って他の移動体の移動をスムーズにする自律移動装置を提供することを課題とするものである。 The present invention has been invented in view of the above-described conventional problems, and it is an object of the present invention to provide an autonomous mobile device that performs an operation of giving way to another moving body to smoothly move the other moving body. It is what.
上記課題を解決するために本発明に係る自律移動装置は、稼動領域の地図と走行用の各種パラメータを記憶するための記憶手段と、目的地や操作指令の入力のためのインターフェースと、目的地までの経路を生成する経路生成手段と、障害物や自己位置を認識するための環境認識手段と、走行を行うための走行手段とを備えるとともに、環境認識手段で得られた情報を元に上記地図上で自己の位置を認識し且つ障害物を回避しながら目的地まで走行手段を制御する走行制御手段を備えている自律移動装置であって、他の移動体を回避するための停留開始信号を検出する停留開始信号検出手段を有して、上記走行制御手段は停留開始信号検出手段で停留開始信号を検出した場合に記憶手段に予め記憶させた他の移動体の回避用の停留領域に停留させるものであるとともに、前記停留開始信号を検出した地点から進行方向に所定の距離だけ前進した地点を中継点として該中継点までの移動中に該中継点から上記停留領域までの経路を算出し、上記中継点から上記算出経路に従って停留領域に向かわせるものであることに特徴を有している。通路の適当な場所である停留領域に停止させて他の移動体に通路を譲ることができるものである。 In order to solve the above problems, an autonomous mobile device according to the present invention includes a storage means for storing a map of an operating area and various parameters for traveling, an interface for inputting a destination and an operation command, a destination, A route generating means for generating a route to the vehicle, an environment recognizing means for recognizing an obstacle or a self-position, and a traveling means for traveling, and based on information obtained by the environment recognizing means. An autonomous mobile device having travel control means for recognizing its own position on the map and controlling the travel means to the destination while avoiding obstacles, and a stop start signal for avoiding other moving objects a stopping start signal detecting means for detecting, in the stationary region for avoiding the running control means other mobile body stored in advance in the memory means when detecting the stop initiation signal in stopping the start signal detecting means Stop With those which calculates a route from the relay point point has advanced by a predetermined distance in the traveling direction from the point of detecting the stopping start signal during movement to the relay point as a relay point to the stationary region In this case, the vehicle is directed to the stop area from the relay point according to the calculation route . It can be stopped at a stop area, which is an appropriate place of the passage, and the passage can be given to another moving body.
しかも停留領域までの経路の算出に時間を要するとしても、停留開始信号を検出した地点から進行方向に所定の距離だけ前進した地点を中継点として該中継点を経由させて停留領域に向かわせるとともに、中継点への移動中に中継点から停留領域までの経路算出を行うために、いったん停止させたりしなくても停留動作を行うことができる。In addition, even if it takes time to calculate the route to the stop area, a point that has advanced a predetermined distance in the direction of travel from the point where the stop start signal is detected is used as a relay point to go to the stop area via the relay point. In order to calculate the route from the relay point to the stop area during movement to the relay point, the stop operation can be performed without stopping.
特に上記所定の距離を、走行速度と停留領域までの経路算出に必要な時間とに基づいて決定する場合、滑らかに停留動作に移ることができる。In particular, when the predetermined distance is determined based on the travel speed and the time required for calculating the route to the stop area, the stop operation can be smoothly performed.
本発明に係る自律移動装置においては、自律移動装置を通路の適当な場所に停止させて他の移動体に通路を譲ることができるものであり、このために安全性や使い勝手が向上する。また、停留開始信号を検出した地点から進行方向に所定の距離だけ前進した地点を中継点として該中継点までの移動中に該中継点から上記停留領域までの経路を算出し、上記中継点から上記算出経路に従って停留領域に向かわせるものであるために、停留領域までの経路算出に要する時間にかかわらず、停止したりすることなく停留領域への移動が可能である。 In the autonomous mobile device according to the present invention, the autonomous mobile device can be stopped at an appropriate place in the passage and the passage can be given to another mobile body, which improves safety and usability. In addition, a route from the relay point to the stop area is calculated while moving to the relay point, using a point that has advanced a predetermined distance in the traveling direction from the point where the stop start signal is detected as a relay point. Since the vehicle travels to the stop area according to the calculation route, it is possible to move to the stop region without stopping regardless of the time required for calculating the route to the stop region.
以下本発明に係る自律移動装置を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図1に示すように、稼動領域の地図と走行用の各種パラメータを記憶するための記憶手段11と、目的地や操作指令の入力のためのインターフェース12と、目的地までの経路を生成する経路生成手段13と、障害物や自己位置を認識するための環境認識手段14と、走行を行うための走行手段10と、走行手段10を制御する走行制御手段15と、停留開始信号検出手段16とを備えたものとなっている。図中17は電源としての電池である。
An autonomous mobile device according to the present invention will be described in detail below based on an example of an embodiment. As shown in FIG. 1, a storage means 11 for storing a map of an operation area and various parameters for traveling, a destination And
上記走行制御手段15は、通常時、環境認識手段14で得られた情報を元に上記地図上で自己の位置を認識するとともに環境認識手段14で検出された障害物を回避しながら目的地まで走行手段10を制御する。 The traveling control means 15 normally recognizes its position on the map based on the information obtained by the environment recognition means 14 and avoids obstacles detected by the environment recognition means 14 until reaching the destination. The traveling means 10 is controlled.
ここにおいて、上記記憶手段11には稼動領域の地図と走行用の各種パラメータのほかに、他の移動体の回避用の領域として予め設定した停留領域を記憶させてある。そして、上記停留開始信号検出手段16によって停留開始信号が検出された時、走行制御手段15は記憶手段11に記憶させた停留領域の中で最寄りのところに自律移動装置を移動させてそこで停止させ、停留状態に入る。 Here, in addition to the operating area map and various parameters for travel, the storage means 11 stores a stop area set in advance as an area for avoiding other moving objects. When the stop start signal is detected by the stop start signal detecting means 16, the traveling control means 15 moves the autonomous mobile device to the nearest place in the stop area stored in the storage means 11 and stops it there. Enter the stop state.
今、図2(a)に示すように、両側の壁に沿って停留領域Sを設定した稼働領域M内を自律移動装置1が移動している時、停留開始信号検出手段16で停留開始信号を検出すると、図2(b)に示すように、走行制御手段15が走行手段10を制御して停留領域Sに向かう停留動作を開始させ、図2(c)に示すように停留領域Sに自律移動装置1が到達すれば、その位置において停止して留まる。停留後は、例えば、走行制御手段15のCPUで一定時間を計測するなどして、自動的に停留開始信号検出手段16で信号を検出した時に行っていた仕事に復帰する。
As shown in FIG. 2 (a), when the autonomous
自律移動装置1のプログラム上では、図3に示すように、自律移動装置1が稼動領域Mに固定された座標(x1,y1)上で、最終目的地(xd,yd)に向う場合、経路生成手段13によって生成された幾つかの地点(xi,yi)[1=<i<d〕を経由して行く最終目的地最終目的地(xd,yd)までの経路を移動して地点(xm-1,ym-1)にいる時、または地点(xm-1,ym-1)と地点(xm,ym)との間にいる時に、停留開始信号検出手段16で停留開始信号が検出されると、走行制御手段15は図3(b) に示すように地点(xm-1,ym-1)から選択された停留領域Sの停留地点(xed,yed)までの停留のための経路SPを生成する。図中の(xem,yem)は経路SP上の経由地点の座標である。そして、走行制御手段15は現在向かっている経由地点(xm,ym)を上記停留のための経路SP上の経由地点または停留位置の座標に置き換える。そして停留終了後、もとの経由地点(xm,ym)の地点に向かう。もちろん、停留終了後に停留位置(xed,yed)から目的地(xd,yd)に直接向かう新たな経路を生成してもよい。その間に人や台車などは、「追い抜き」や「すれ違い」ができる。なお、走行制御手段15で停留のための経路を生成しているが、この機能は経路生成手段13に持たせてもよい。いずれにしても、このように通路の適当な場所に予め設定した停留領域Sで停止させて他の移動体に通路を譲ることで、安全性や使い勝手が向上する。
On the program of the autonomous
停留領域Sは図4(a) に示すように、直線として定義する場合、その表現が簡単になるとともに、より狭い場所での設定が可能となる。この場合、各停留領域は絶対座標上で、始点(xn0,yn0)と終点(xn1,yn1)で表せばよい。nは領域の番号とする、そして停留を行う際には、自律移動装置1に記憶されている地図の座標系で予め設定された停留領域Sの始点終点の座標を自律移動装置1を原点にその進行方向をX軸とする座標に変換する。上記座標が始点(xrn0,yrn0)と終点(xrn1,yrn1)となるとすると、この始点と終点の座標で表される線分まで原点から直交する直線を引ける場合は、その交点と原点との距離を領域nまでの距離とする。
When the stationary region S is defined as a straight line as shown in FIG. 4 (a), the expression is simplified and the setting can be made in a narrower place. In this case, each stop area may be represented by a start point (xn0, yn0) and an end point (xn1, yn1) on absolute coordinates. n is the number of the area, and when stopping, the coordinates of the start point and end point of the stopping area S set in advance in the coordinate system of the map stored in the autonomous
直交するかどうかは、例えば、始点から終点のベクトルと始点から原点までのベクトルとの内積及び終点から始点のベクトルと終点から原点までのベクトルとの内積から判断することができる。上記の二つの内積がともに正の時は直交する直線を引くことができる。そして直交する線分と領域を示す線分との交点が求まれば距離も求めることができる。それ以外の場合には、原点と始点の距離、原点と終点との距離のうち、短い方を領域nまでの距離とすればよい。そして、上記停留領域Sのうち、最短距離にある停留領域Sを選択し、その領域に向かえばよい。 Whether or not they are orthogonal can be determined from, for example, the inner product of the vector from the start point to the end point and the vector from the start point to the origin, and the inner product of the vector from the end point to the start point and the vector from the end point to the origin. When the above two inner products are both positive, an orthogonal straight line can be drawn. If the intersection of the orthogonal line segment and the line segment indicating the region is obtained, the distance can also be obtained. In other cases, the shorter one of the distance between the origin and the start point and the distance between the origin and the end point may be set as the distance to the region n. And the stop area S in the shortest distance among the stop areas S may be selected and directed to that area.
図5(a)に示した状態の場合、原点(自律移動装置1の位置)からは、領域nと原点からの垂線との交点が一番近いことからその位置に向かう。また、ここでは進行方向と停留領域Sは並行であるが、並行でない場合も同様の計算で求めることができる。 In the state shown in FIG. 5A, from the origin (position of the autonomous mobile device 1), the intersection point between the region n and the perpendicular from the origin is closest to that position. Here, the traveling direction and the stop area S are parallel to each other, but even when they are not parallel, they can be obtained by the same calculation.
停留領域Sを選択する際に、停留領域Sまでの距離dと、その距離を与える停留領域S上の座標に向かう為に変更しなければならない角度Θ(図5(b) 参照)とを考慮して、d+α・Θを各停留領域Sについて求め、この評価式が最小となる停留領域Sに停留させることにすれば、進路変更に必要な時間を短縮することができる。なお、αは予め定めて記憶手段11に記憶させた重み係数であって、一定値であってもΘの値によって値の変わる関数であってもよい。 When selecting the stop area S, consider the distance d to the stop area S and the angle Θ (see FIG. 5 (b)) that must be changed to go to the coordinates on the stop area S that give that distance. Then, if d + α · Θ is obtained for each stop region S and is stopped in the stop region S where the evaluation formula is minimized, the time required for the course change can be shortened. Α is a weighting factor that is determined in advance and stored in the storage unit 11 and may be a constant value or a function that changes depending on the value of Θ.
停留領域Sに予めレベルを設定しておけば、より安全性や使い勝手が向上する。つまり、図6に示すように、各停留領域Sにレベル付けを行っておく。このレベルとしては、たとえば0より大きく1以下の値とし、1>=レベル1>レベル2>0とする。そして停留領域Sの選択に際し、
停留領域までの距離/レベル
の小ささで評価するのである。この場合、自律移動装置1の位置がレベル2の停留領域Sに近くても、レベル1に設定された停留領域Sに停留する場合が増加する。このことは、柱等の凹凸のある方の停留領域Sのレベルを大きくしておくことにより、幅のある他の移動体が通過しやすくなることを意味する。ただし、レベル2の停留領域Sが非常に近い場合には、停留までの時間を優先してレベル2の停留領域Sに停留するようにしてもよい。なお、上記評価式は一例であって、レベルによる重みや評価式自体も様々なものを使用することができる。
If a level is set in advance in the stop area S, safety and usability are further improved. That is, as shown in FIG. 6, leveling is performed on each stop region S. As this level, for example, a value greater than 0 and less than or equal to 1 is set such that 1> =
Evaluation is based on the small distance / level to the stop area. In this case, even if the position of the autonomous
このほか、停留領域Sの選択のための計算に要する時間を考慮して、図7に示すように、停留開始信号を検出した地点よりも予め設定した距離xdだけ前進したところから停留領域Sに向かう動作を開始させると、一旦停止させなくても停留動作に移行させることができる。つまり、図5(a)では原点から停留領域Sまでの計算をしたが、座標(xd,0)から各停留領域Sまでの距離を計算して停留位置を決定するのである。従ってこの場合の停留動作は地点(xd,0)をを中継点として該中継点を経由して停留位置へ向かうことになる。 In addition, in consideration of the time required for calculation for selecting the stop area S, as shown in FIG. 7, the stop area S is moved from a position advanced by a preset distance xd from the point where the stop start signal is detected. When the heading operation is started, it is possible to shift to the stopping operation without stopping once. That is, in FIG. 5A, the calculation from the origin to the stop area S is performed, but the stop position is determined by calculating the distance from the coordinates (xd, 0) to each stop area S. Therefore, the stopping operation in this case is to go to the stopping position via the relay point with the point (xd, 0) as a relay point .
また上記xdは予め定めた値とするのではなく、速度の関数としてもよい。例えば、最大速度をVmax、停留動作の計算に必要な時間をTeとすると、
Xmax>Vmax・Te
となるXmaxを予め設定しておき、自律移動装置1の速度Vによって
xd=Xmax(V/Vmax)
として、Xdを決定するのである。速度Vが0の場合はxd=0となる。このようにすることで、停留位置が決まってから停留動作開始までの時間を短縮することができる。
Further, the above xd may not be a predetermined value but may be a function of speed. For example, if Vmax is the maximum speed and Te is the time required to calculate the stop motion,
Xmax> Vmax · Te
Xmax is set in advance, and xd = Xmax (V / Vmax) depending on the speed V of the autonomous
Xd is determined as follows. When the speed V is 0, xd = 0. In this way, the time from when the stop position is determined until the stop operation is started can be shortened.
また、このように中継点(xd,0)を経て停留位置Ssに向かう時、図8に示すように、中継点(xd,0)の前後に補間ポイントHpを置いて、経路をスムージングするとさらに滑らかで高速な停留動作が可能となる。 Further, when moving toward the stop position Ss via the relay point (xd, 0) in this way, as shown in FIG. 8, the interpolation point Hp is placed before and after the relay point (xd, 0) to further smooth the route. Smooth and fast stopping operation is possible.
また、図9に示すように、停留位置Ss到達後に停留領域S内で停留後の動作方向へ予め定めた距離(その距離が移動できない場合は、移動できる最大量)だけ移動させることで、自律移動装置1をまっすぐ進行方向に向けることができ、この結果、通路を広く開けることができる。これは特に自律移動装置1が幅方向よりも進行方向の長さが長い場合に有効である。停留終了後の動作再開の時間も短縮することができる。
Further, as shown in FIG. 9, after reaching the stop position Ss, it is moved autonomously by moving a predetermined distance in the stop region S in the operation direction after the stop (the maximum amount that can be moved if the distance cannot be moved). The moving
停留領域Sは上述のようにラインで定義するほか、図4(b)に示すように多角形(特に四角形)として定義してもよい。ただし、ここで言う多角形は、その角に多少の丸みを有するものも含むものとする。この場合、図10(a)に示すように、ラインLの始点(xrn0,yrn0)と終点(xrn1,yrn1)と幅Wで定義する。領域選択は幅Wのある領域Sの通路側のラインLで行うものとする。このようにすると、図10(b) に示すように、障害物9が停留場所付近にあったとしても、障害物9を回避をしながら移動していくことで停留領域Sに入ることができる。また、この場合は、当初の停留位置Ssでなくとも、前記ラインLからの距離が前記幅Wよりも短い場合は、その位置を停留位置として停止させてもよい。 The stationary region S may be defined as a polygon (particularly a quadrangle) as shown in FIG. However, the polygons referred to here include those having some roundness at the corners. In this case, as shown in FIG. 10A, the line L is defined by the start point (xrn0, yrn0), the end point (xrn1, yrn1), and the width W. The region selection is performed on the line L on the passage side of the region S having the width W. In this way, as shown in FIG. 10 (b), even if the obstacle 9 is in the vicinity of the stopping place, it can enter the stopping area S by moving while avoiding the obstacle 9. . Further, in this case, if the distance from the line L is shorter than the width W, the position may be stopped as the stop position, not the initial stop position Ss.
次に停留開始信号検出手段16について説明すると、この停留開始信号検出手段16としては、図11に示すように、自律移動装置1に取り付けた接触式のセンサ16を用いることができる。この場合、すれ違いたい人が自律移動装置1のセンサ16に触れることで、自律移動装置1に停留動作を指示することができる。また、センサ16を複数取り付ければ、自律移動装置1に待避させいたい方向を指示することができる。図12(a) (b)(c)は、自律移動装置1の後ろから人が近づいて自律移動装置1を追い抜きたい時、上記接触式センサ16に触れることで自律移動装置1を停留領域Sに向かわせている。そして接触式センサ16を自律移動装置1の両サイドに取り付けて、例えば左サイドの接触式センサ16に接触すれば、自律移動装置1が右方向の停留領域に向かうようにしておくと、自律移動装置1の停留のための向きの変更方向を人が判断し損ねてしまうということがない。
Next, the stop start signal detecting means 16 will be described. As the stop start signal detecting means 16, a contact-
また、自律移動装置1の各サイドの前方と後方に接触式センサ16を配置しておけば、1の前方から人がきた場合、人を障害物として回避するが、この時、図12(d)(e)(f)に示すように、片側の接触式センサ16に人が触れることで、自律移動装置1は所定の方向に向きを変えて停留領域Sに向かうものとなる。つまり、自律移動装置1が進行方向に進んで停留領域に向かうのか、方向を変えて停留領域Sに向かうのかを指示することができる。
If the
停留開始信号検出手段16としては、ある強度以上の音声があったかどうかを連続的に収集し、その音声有無波形から予め登録した音声有無パターンと適合した部分があると検出信号を出力するセンサ用いるようにしてもよい。この場合、非接触で停留を指示することができる。 The stop start signal detecting means 16 is a sensor that continuously collects whether or not there is a sound of a certain intensity or more and outputs a detection signal when there is a portion that matches a pre-registered sound presence / absence pattern from the sound presence / absence waveform. It may be. In this case, the stop can be instructed without contact.
予め停留動作を行うための言葉(複数でも可)をきめておき、その言葉、たとえば「どいて」という言葉の音声有無パターンVpを予めそのセンサ内に記憶させておく。上記音声有無パターンVpは、図13(a)に示すように、あるサンプリング周期tでのn個のデータ[f(i):0=<i<nの整数]であらわされる。そして連続して収集している音声有無波形[g(k):0=<k<mの整数でm>n](図13(b) 参照)から、予め記憶したパターンVpと合う部分を探索する。例えば、g(k)のk=l(ただし、0=<l=<m−n)からn個とf(i)との相関をとり、ある閾値以上になるとセンサから検出信号を出すのである。この検出信号により、走行制御手段15は停留動作を開始する。 A word (or a plurality of words) for performing the stopping operation is determined in advance, and a voice presence / absence pattern Vp of the word, for example, “DOI” is stored in the sensor in advance. The voice presence / absence pattern Vp is represented by n pieces of data [f (i): 0 = <an integer of i <n] in a certain sampling period t, as shown in FIG. Then, a portion that matches the prestored pattern Vp is searched from the voice presence / absence waveforms [g (k): 0 = <an integer of k <m, m> n] (see FIG. 13B). To do. For example, a correlation between n and f (i) is obtained from k = l (where 0 = <l = <mn) of g (k), and a detection signal is output from the sensor when a certain threshold value is exceeded. . In response to this detection signal, the traveling control means 15 starts a stopping operation.
音声の有無だけではなく、音声レベルパターンで認識しても良い。たとえば音声レベルパターンを記憶する記憶部と、収集した音声レベル波形から予め記憶した音声レベルパターンと合う部分を検索する検索手段とを停留開始信号検出手段16に設けておき、停留開始信号検出手段16が音声レベルを連続的に収集してその音声レベル波形から予め登録したパターンと適合した部分があると検出信号を出力するようにしておくと、予め記憶させておく音声レベルパターンに応じて、認識すべき音声パターン(言葉)を詳細に指定することができる。まず、停留動作を行うための言葉(複数でも可)をきめておき、この言葉(例えば「どいて」の音声のパターンVpを予めそのセンサ内に記憶させておく。この言葉は、図14(a)に示すように、あるサンプリング周期tでのn個のデータ[f(i):0=<i<nの整数]であらわすことができる。そして連続して収集している音声レベル波形[g(k):0=<k<mの整数でm>n](図14(b)参照)から、予め記憶したパターンVpと合う部分を探索する。例えば、g(k)のk=l(ただし、0=<l<m−n)からn個とf(i)との相関をとり、ある閾値以上になるとセンサから停留開始検出信号を出すのである。
You may recognize not only with the presence or absence of a sound but with a sound level pattern. For example, a storage start
停留開始信号検出手段16は、他の移動体が備えている装置が発する信号を認識する装置であってもよい。この場合、非接触で確実に信号を検出することができる。例えば、自律移動装置1に対して停留を要求する可能性のある台車等に、赤外線を発光する装置を付けておく。常時発光しているものでも、自律移動装置1を停留させたいときだけ操作に応じて発光するものであってもよい。そして自律移動装置1に上記赤外線を受光するセンサを停留開始信号検出手段16として設置するのである。
The stop start signal detecting means 16 may be a device that recognizes a signal emitted by a device provided in another moving body. In this case, the signal can be reliably detected without contact. For example, a device that emits infrared light is attached to a cart that may request the autonomous
停留開始信号検出手段16で検出する信号は、自律移動装置1の稼動領域の壁や天井などに取り付けられた装置から発するようにしてもよい。この場合、停留を要求する台車等が自律移動装置1から見えないところに位置する時にも自律移動装置1に停留動作を開始させることができ、効率の良い停留動作を実現することができる。例えば図15のようにコーナー部分に自律移動装置1が通路を譲るべき対象を認識するとともに自律移動装置1へ前記対象が接近していることを知らせるための信号を発する装置8を設置する。上記対象の認識は、カメラで収集した画像を処理することで行うものや、前記対象に取り付けられた装置から発せられる信号を検知することで行うものを用いることができる。そして上記対象を検知したならば、自律移動装置1に対する信号を発して、これを自律移動装置1の停留開始信号検出手段16が検出することにより、見通し位置にない対象を自律移動装置1は検出して早期に停留動作に入ることができる。上記装置8が発生する信号を赤外線とすれば、自律移動装置1の停留開始信号検出手段16は赤外線検出センサで構成すればよい。
Signals detected by stopping the start signal detecting means 16, may be issued from the apparatus attached taken to a wall or ceiling of the work area of the autonomous
停留開始信号検出手段16は、自律移動装置1に取り付けられた障害物検出機能を有する環境認識手段16を利用してもよい。特に障害物検出のために図16に示すように2次元水平面の領域SCをスキャンして障害物までの距離を測定するレーザー装置を用いている場合、精度良く障害物の位置を認識することができる。従って、図17に示すように、自律移動装置1と現在向かっている地点7との間に障害物9があり且つその障害物9が接近してくる場合は障害物回避ではなく停留動作を行うのである。自律移動装置1が速度vで移動している時にレーダー装置で検出があるととともに、その障害物9が上記地点7との間にあって距離がr1であることがわかったとし、Δt時間後の測定でも上記地点7との間に障害物がありその距離がr2であった時、
r2<r1−v・Δt
の関係があれば、自律移動装置1は障害物9が移動体であって接近してきていると判断して停留動作に入るのである。
The stop start signal detection means 16 may use the environment recognition means 16 having an obstacle detection function attached to the autonomous
r2 <r1-v · Δt
If there is a relationship, the autonomous
また、非接触型の停留開始信号検出手段16で移動体の検出があり且つ障害物検出手段(環境認識手段14)で進行方向に障害物の検出がない場合は進行方向側の停留領域Sに、障害物の検出がある場合は後方の停留領域Sに向かうと決めておけば、停留開始信号検出手段16で停留位置の指定ができない場合でも、適切な停留領域Sの選択が可能になる。例えば、停留開始信号検出手段16で停留開始信号の検出があった場合に、図17(a) のようなレーダー装置で現在向かっている地点と自律移動装置1との間に障害物が検出され且つそのときの検出距離が予め記憶手段11に設定した距離より小さければ、上記地点と逆の方向で、そうでなければ上記地点のある方向で停留領域Sを選択するようにしておくのである。
Further, when the moving body is detected by the non-contact type stop start signal detecting means 16 and no obstacle is detected in the traveling direction by the obstacle detecting means (environment recognition means 14), the stop area S on the traveling direction side is displayed. If there is an obstacle detected, if it is decided to go to the rear stop area S, an appropriate stop area S can be selected even if the stop position cannot be specified by the stop start
また、停留開始信号検出手段16がその信号検出領域を自律移動装置1の前方と後方との二つを区別できるものである場合には、検出があった時、検出がなかった方向の停留領域Sに向かうことにすれば、停留領域Sの選択が簡単ですむ。例えば、停留開始信号検出手段16として音声を検出するものを利用する際に、指向性のあるマイク2つを利用して音声を収集するとともに一つで自律移動装置の前方の音を検出し、他方で後方の音を検出するように配置しておき、音を検出したならば、検出のなかった方向で停留領域Sを選択するのである。停留開始信号検出手段16が自律移動装置1の前部の信号を検出する検出部と後部の信号を検出する検出部との二つの検出部を持つようにすると同様の効果が得られる。
In addition, when the stop start signal detecting means 16 can distinguish the signal detection area between the front and the rear of the autonomous
さらに、音によって停留開始信号検出を行う際には、複数のマイクを利用することによって、音声源の方向を特定し、音声源と反対方向の停留可能領域に向かうことにすれば、より最適な停留領域Sの選択を行うことができる。 Furthermore, when detecting the stop start signal by sound, it is more optimal if the direction of the sound source is specified by using a plurality of microphones and the stop direction is in the direction opposite to the sound source. The stop area S can be selected.
停留開始信号検出手段16として、図18に示すように、無線での通信手段18を備えたものとし、火災等が生じた場合に通信手段18を通じて防災システムから災害の信号をうければ、この信号を停留開始信号として停留動作を行い、再度命令が与えられるまで停留を続けるようにしてもよい。この場合、避難者に対して通路を確保することができる。また停留領域Sは、非常扉の付近を避けて設定しておくことで、自律移動装置1が非常扉に挟まれる虞を減らすことができる。さらに、停留位置に達した時に自律移動装置1側から防災システムヘ信号を送り、防災システムはその信号を受けてから、非常扉の制御を行うようにすれば、自律移動装置1が非常扉に挟まれることがなくなる。なお、通信手段18としては、無線LANやPHSなどを利用するとよい。
As the stop start signal detection means 16, as shown in FIG. 18, it is assumed that a wireless communication means 18 is provided, and if a disaster signal is received from the disaster prevention system through the communication means 18 in the event of a fire or the like, The stop operation may be performed using the signal as a stop start signal, and the stop may be continued until an instruction is given again. In this case, a passage can be secured for the evacuees. Further, by setting the stop area S so as to avoid the vicinity of the emergency door, the possibility that the autonomous
以上、停留開始信号検出手段16として、いくつかの例を示したが、これら以外のものであってもよく、またいくつかの種類のものを併せ持つようにしてもよい。 As described above, some examples of the stop start signal detection means 16 have been shown, but other examples may be used, and some types may be provided.
いったん停留領域Sで停留した後、元の動作に復帰させるのは、前述のような時間制御のほか、環境認識手段14の障害物認識機能を利用して停留解除を決定するようにしてもよい。たとえば、環境認識手段14が2次元水平面をスキャンして障害物9までの距離を測定するレーダー装置を有している場合、自律移動装置1はそのレーダー装置の出力データから道を譲った対象が通過したかどうかを判断し、通過したと判断した時、停留動作を終了すれば、最も適切な時に停留を終了することができる。例えば、後方から来る移動体に通路を譲った場合、レーダー装置のデータは後方からの移動体の通過に伴い、図19(a)から図19(b)、19(c)に示すよう変化する。なお、図中のハッチング部はレーダー装置が障害物(移動体)が無いと判断しているエリアである。従って、一定時間ごとのレーダー装置の複数のデータから、移動体(前記複数のデータで検出距離が異なる物体)が自律移動装置1の後方から前方へと移動(物体までの角度で評価)し、物体までの距離Laが設定した距離以上に大きくなった時、停留動作を終了させるのである。前方から来る移動体についても、同様に前方から後方への移動を観測して停留動作の終了時期を判断することができる。上記物体が通過をやめてしまう場合もあるが、この場合については、予め記憶手段11に記憶してある時間、物体の移動がレーダー装置で観測できない時に、停留動作を終了すればよい。
After stopping in the stop area S, returning to the original operation may be determined by using the obstacle recognition function of the environment recognition means 14 in addition to the time control as described above. . For example, when the environment recognizing means 14 has a radar device that scans a two-dimensional horizontal plane and measures the distance to the obstacle 9, the autonomous
停留動作中にその動作についての表示を行うための表示手段19を自律移動装置1に設けておけば、自律移動装置1が次にどのような動作をするか周囲にいる人が予測することができるものとなる。例えば、図20(a)に示すように自律移動装置1にディスプレイ19が備わっている場合には、このディスプレイ19上に移動方向を矢印で示したりすればよく、図20(b)に示すように自律移動装置1が複数のランプ19を備えている場合には、移動する方向のランプ19を点灯(点滅)させるとよい。
If the autonomous
次に上記の自律移動装置1のための運用システムについて説明すると、この運用システムは図21に示すように1台もしくは複数台の自律移動装置1と、自律移動装置1の運用を管理する管理装置2とからなる。図中3は管理装置2に通信回線を介して接続されて、自律移動装置1の稼動領域の地図、自律移動装置1が進入できる領域、他の移動体を回避するための停留領域等の入力や修正、ならびに自律移動装置1の位置や状態を確認する手段として機能させるユーザ端末である。
Next, the operation system for the autonomous
上記管理装置2は、ユーザ端末3を通じて入力修正された上記情報を記憶する記憶手段20を備えるとともに、ユーザ端末3や自律移動装置1との間で有線あるいは無線で上記情報のやり取りをするためのインターフェース21を備えたものであり、エレベータ管理システムや防災システム等にも接続されている。
The
また、ここで用いる自律移動装置1は、管理装置2との間で上記情報や環境情報、各自律移動装置1に個別に付されたID情報、位置情報等をやり取りするための通信手段を備えている。
In addition, the autonomous
そして上記管理装置2は、通信回線を経由して各自律移動装置1から送られてくる自律移動装置1の位置情報と、本システム外から送られてくる情報とを元に自律移動装置1の運用を行うことで、自律移動装置1を病院等のビルの中での搬送や案内、清掃などの作業に従事させる。
Then, the
例えば自律移動装置1が操作されて稼動する時、管理装置2と通信を確立し、付されたID情報と位置・目的地及び状態(移動中、停留中、移動不能など)を予め定めて記憶手段11に記憶してある周期で通信手段を介して管理装置2に送りながら走行を行い、目的地に着くと通信を終了する。従って管理装置2は自律移動装置1の状況がわかり、また通信回線に接続した他のユーザ端末3からも管理装置2を介して自律移動装置の状況を把握することができる。また、ユーザ端末3から自律移動装置1を操作することも可能であり、他のエレベータや防災システムとの連動も可能となる。自律移動装置1の動作を遠隔で監視できるものであり、また自律移動装置1の記憶手段13に記憶した内容を管理装置2で管理できるとともに複数の自律移動装置1を使用する場合に記憶データの共有が可能となるものである。
For example, when the autonomous
そして、自律移動装置1及び管理装置2に記憶する稼動する領域の地図、自律移動装置が進入できる領域、他の移動体を回避するために停留できる領域を複数のエリアに分けて入力記憶させておくと、大量のデータを分割して管理することができ、データの修正追加が容易となる。例えば、図22に示すように、あるブロックで分けたり、複数の階を走行する場合に階別に分けてエリアA,Bを設定し、各エリアA,B毎に部屋の位置座標、壁を表す線分や停留領域Sを表す線分の始点、終点の座標を記憶しておく。また、各自律移動装置1は、異なるエリアへの移動に際して、管理装置2から異なるエリアの地図や進入可能領域、停留領域の情報をダウンロードして、それまでのエリアの地図や進入可能領域、停留領域の情報に代えて記憶手段11に記憶するものとする。
And the map of the active area memorize | stored in the autonomous
今、自律移動装置1にエリアA,Bを跨ぐ移動の指示、たとえば図22に示すように、エリアAのRoomA2からエリアBのRoomB4への移動指示があった時、自律移動装置1における経路生成手段13はまずRoomA2からエリアA,Bの境界地点Pまでの経路を生成してこの経路で移動を開始する。そして、境界地点Pに近づいた時点でエリアBの情報を管理装置1からダウンロードし、P地点からRoomB4までの経路を生成し、境界地点Pに達した時には新たに生成した経路での走行を開始する。自律移動装置1で管理及び処理するデータ量が少なくて済むものである。
When the autonomous
このほか、自律移動装置1で変更修正した地図や領域の情報を管理装置2に反映させるとともに、他の自律移動装置1のデータの修正もなされるようにしておくと、データの修正を1台の自律移動装置1に施せば全ての自律移動装置1に反映させることができて、全自律移動装置1が常に最新の情報で稼動されるものとなる。例えば、あるエリアに在る自律移動装置1で記憶している停留領域Sを削除すると、管理装置2の情報も修正され、また、あるエリアで自律移動装置1が停留領域Sに停留すると、その情報が管理装置2に伝えられ、一時的にその領域を他の自律移動装置1では停留できない領域として、そのエリアにいる他の自律移動装置1の情報が書き換えられるようにしておき、その後、停留していた自律移動装置1が動き出すと再度そのエリアにいる他の自律移動装置1の情報を停留可能に書き換えられるようにしておくのである。
In addition, when the map and area information changed and corrected by the autonomous
1 自律移動装置
2 管理装置
10 走行手段
11 記憶手段
12 インターフェース
13 経路生成手段
14 環境認識手段
15 走行制御手段
16 停留開始信号検出手段
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