JP4315872B2 - Mobile robot controller - Google Patents
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Description
本発明は、環境内の情報を参照しつつ自律的に移動するロボットの制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a robot that moves autonomously while referring to information in the environment.
所定の領域内を自律移動する清掃ロボットが知られている(特許文献1を参照されたい)。この清掃ロボットは、移動時に複数の表示灯を点滅し、その点滅パターンと点灯色とを変化させることにより、自身の稼働状況を周囲の人々に報知するようになっている。また、超音波センサ等で障害物までの距離を計測し、障害物との間が所定距離になると停止して方向転換するようになっている。
しかるに、この従来の制御装置は、清掃ロボットに建物内の床面を隈無く走行させることを目的とするものであり、周囲の人間の方が表示灯を見て清掃ロボットの稼働状況を判断して清掃ロボットの進路から退避しなければならないものである。そのため、周囲の人間が表示灯を見落としたり、表示灯の意味に気付かなかったりすること考慮しなければならない環境、つまり不特定多数の人間が出入りするところで稼働するロボットには適していない。 However, this conventional control device is intended to allow the cleaning robot to travel on the floor in the building without any obstacles, and the surrounding humans look at the indicator lights to determine the operation status of the cleaning robot. Therefore, it is necessary to evacuate from the path of the cleaning robot. Therefore, it is not suitable for an environment where it is necessary to consider that surrounding humans overlook the indicator lamp or do not notice the meaning of the indicator lamp, that is, a robot that operates where an unspecified number of humans come and go.
このような課題を解決し、不特定多数の人間が移動する環境下でも、移動する人間と衝突せずに円滑に移動することのできる移動ロボットの制御装置を提供するため、本発明による移動ロボットの制御装置は、環境情報取得手段(ビデオカメラ3やマイクロフォン4)と、現在位置検出手段(15)と、移動領域内の通路や固定物の配置に関わる情報を記述した地図管理手段(7)とを備え、移動領域内の環境情報を参照しつつ自律的に移動するロボット(1)の制御装置であって、前記環境情報取得手段が認識した対向者と自身との位置関係に基づいてそのままの進路をとると、対向者との衝突可能性大と判断された場合には、進路変更の合図として、頭部を回して進む方向へ顔面を向け、進路を所定の側へ変更する。
本発明による移動ロボットの制御装置は、好ましくは、進路変更による衝突回避行動が対向者に伝わったことを、前記環境情報取得手段が認識した対向者の移動方向より確認し、対向者が進路変更方向に同方向に進路を変更した場合には移動を停止、そうでない場合には進路変更した前進を継続する。
本発明による移動ロボットの制御装置は、好ましくは、更に、接触センサを有し、前記接触センサによって対向者との接触の有無を検出し、対向者との接触時には発話して謝意を表す。
In order to solve such problems and to provide a control device for a mobile robot that can move smoothly without colliding with a moving human even in an environment where an unspecified number of humans move, a mobile robot according to the present invention is provided. The control device includes an environment information acquisition means (
The control device for a mobile robot according to the present invention preferably confirms from the moving direction of the opponent recognized by the environmental information acquisition means that the collision avoidance action due to the course change has been transmitted to the opponent, and the opponent changes the course. If the course is changed in the same direction, the movement is stopped, and if not, the forward movement with the changed course is continued.
The control device for a mobile robot according to the present invention preferably further includes a contact sensor, detects presence / absence of contact with the opponent by the contact sensor, and speaks to express thanks to the contact with the opponent.
このような本発明によれば、その環境に不慣れな人間が出入りする環境下でも、ロボットが対向者の進路を確認し、衝突を回避する方向への進路変更を行いつつ移動するので、人間と接触せずに円滑に移動することができる。特にこちらが避けたにも拘わらず対向者がこちらに向かってくる場合は、停止した上で合図して対向者の注意を喚起することで接触を防止し、やむなく接触した場合は、謝ることで不興を買わないようにすることができる。 According to the present invention, even in an environment where a person unfamiliar with the environment enters and leaves, the robot checks the path of the opponent and moves while changing the path in a direction to avoid a collision. It can move smoothly without contact. In particular, if the opponent comes to you even though you have avoided it, stop and signal to prevent the contact by alerting the opponent. You can avoid buying misery.
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明が適用されるロボットの概略構成を示すブロック図である。このロボット1には、スピーカ2、ビデオカメラ3、及びマイクロフォン4が設けられており、ビデオカメラ3からの画像信号が画像処理部5に入力され、マイクロフォン4からの音声信号が音処理部6に入力され、適宜な合成音声生成手段で生成された音声信号がスピーカ2から出力される。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a robot to which the present invention is applied. The robot 1 is provided with a speaker 2, a
ビデオカメラ3は、モノクロまたはカラーの撮像素子を備えており、パン(左右方向)及びチルト(上下方向)動作がモータによって行われる。このビデオカメラ3からの画像出力は、フレームグラバーによってディジタル化され、連続または任意の間隔の2フレーム間の差分から動体が抽出される。また、左右一対のビデオカメラ3の画像から立体視して目標物までの距離情報が得られる。さらに画像情報からオプティカルフローに基づいて人の輪郭や移動体の位置を求め、人の顔を識別するための画像処理が行われる。
The
音処理部6では、暗騒音や残響成分を除去して目標音を抽出し易くすると共に、音の立ち上がり部分から、人が発する音声であるか、何らかの物体同士がぶつかり合う衝撃音であるかを推定する。また、一対のマイクロフォン4間の音圧差及び音の到達時間差に基づいて音源位置を特定する処理が行われる。
The
一方、このロボット1には、ロボットの行動範囲における通路や固定物の配置を記述した地図データを格納する地図データ管理部7と、ID・氏名・性別・生年月日・血液型などの一般情報、会社名・所属・役職・電話番号・メールアドレス・端末情報などの職業情報、及び顔認識のための顔データとからなる個人データを格納した個人データ管理部8と、地図を適宜に分画した領域毎の照明の種類、明るさ、平均騒音レベル、残響特性、床の硬さなどの環境データに基づく制御パラメータを格納したパラメータデータ管理部9とを備えたロボット支援サーバ10からの各種情報が与えられる。
On the other hand, the robot 1 includes a map data management unit 7 for storing map data describing passages and fixed objects in the robot's range of action, and general information such as ID, name, gender, date of birth, and blood type. Personal
このロボット1は、画像、音、地図、環境、および個人の各情報を基に、タスク設定部11がロボット1の進行ルートを設定する。そしてタスク設定部11は、ロボット1の行動様式を定義し、遂行すべき行動指令を行動制御部12に発する。また、タスク設定部11には、画像処理部5からの画像処理信号ならびに音処理部6からの音声信号が直接入力され、地図データ管理部7からの地図データを参照しつつロボット1の周辺の障害物の有無をチェックし、移動中に現れた障害物あるいは歩行者などに衝突しないように、移動速度や移動経路の変更指示を行動制御部12に発する。
In the robot 1, the
タスク設定部11には、キーボードやタッチパネルなどの入力デバイスと、液晶ディスプレーなどのモニタを備えたパーソナルコンピュータからなるユーザ端末13が接続されている。これは、ロボット1の起動・停止・原点復帰などをオペレータが指示してロボット1を遠隔操作するためのユーザインターフェースとして用いられると共に、ビデオカメラ3の映像やマイクロフォン4からの音、あるいは制御パラメータの設定状況など、ロボット自体の作動状況の監視に用いられる。さらに、各種情報や制御パラメータの新規・更新登録をユーザーが任意に行うことができる。
The
行動制御部12では、タスク設定部11からの所定の動作指令に基づいて設定されたアクション指示値を手足関節部14に設けられたアクチュエータなどに与え、ロボット1の運動を制御する。特に脚部は、歩幅および歩数(歩容)の指示を受け、それに基づいて脚関節部を制御する。
In the behavior control unit 12, an action instruction value set based on a predetermined operation command from the
現在位置検出部15は、ロボット1の方向転換角度や移動距離を検出し、これとジャイロコンパス、地磁気センサ、或いはガスレートセンサを用いた位置補正装置、もしくはGPS等からの検出値から、最新の自己位置を推定し、この現在位置データを地図データ管理部7を介してタスク設定部11にフィードバックする。これによって目標地点と自己位置とを比較し、進路の補正を行う。
The current
さらにこのロボット1には、肩などの適所に方向指示灯16が設けられており、進路変更を行う際にどちらへ方向転換するのかを周囲の人間に報知し得るようになっている。また肩や腕の側部にタッチセンサ17が設けられており、歩行中や停止中に人間と接触したことを検出し得るようになっている。
Further, the robot 1 is provided with a
次に本発明による歩行者との接触回避制御について説明する。 Next, contact avoidance control with a pedestrian according to the present invention will be described.
ビデオカメラ3の画像情報にて前方から接近してくる対向者を認識したならば(ステップ1)、その進路を予測し、こちらの進路と一致しているか否かを判別する(ステップ2)。ここで両者の進路が合致していなければ、衝突懸念なしと判定してそのままの進路を維持し(ステップ3)、衝突懸念ありと判定された場合は、対向者との距離を測定し(ステップ4)、所定距離まで接近する間に相手が進路を変えなければ、回避可能な余地が自身の例えば右側に有るか否かを判別し(ステップ5)、右側に避ける余地がある場合は、ウインカーあるいは発声にて右側へ回避行動をとることを報知して進路を変更する(ステップ6)。この際、ロボットの頭部を回して進む方向へ顔面を向けることにより、ロボットが進路変更する意志を持つことを、対向者により一層強く伝達することができる。そして、対向者の動きを確認し(ステップ7)、対向者の直進が確認された場合は、こちらの進路変更によって衝突懸念が解消されたものと判定し、前進を継続する(ステップ3)。他方、ステップ5で右側に避ける余地がないと判定された場合、並びにステップ7で対向者がこちらと同方向へ進路を変更したことが確認された場合は、その場に停止して合図を発する(ステップ8)。
If an opponent approaching from the front is recognized from the image information of the video camera 3 (step 1), the course is predicted and it is determined whether or not it is coincident with this course (step 2). If the courses of the two do not match, it is determined that there is no fear of collision and the course is maintained as it is (step 3). If it is determined that there is a possibility of collision, the distance to the opponent is measured (step) 4) If the opponent does not change the course while approaching a predetermined distance, it is determined whether there is a room for avoidance on the right side of itself (step 5). Alternatively, it is notified that the avoidance action is taken to the right side by speaking and the course is changed (step 6). At this time, by turning the head of the robot and directing the face in the direction of advance, it is possible to more strongly convey to the opponent that the robot has the will to change the course. Then, the movement of the opponent is confirmed (step 7), and if it is confirmed that the opponent is going straight ahead, it is determined that the concern about the collision has been eliminated by this course change, and the advance is continued (step 3). On the other hand, if it is determined in
停止待機時、あるいは前進すれ違い時にタッチセンサ17で対向者との接触の有無をを検出し(ステップ9)、接触が検知された場合は、例えば「失礼しました」などと発話して謝意を表す(ステップ10)。
At the time of stop waiting or when moving forward, the
以上の様にして、右側へ進路変更して対向者との衝突を回避し、すれ違った後は、元の進路に戻ると良い。また、原則として右側の壁との間に避けられるだけの余地を残して通常の進路設定を行うと良い。これにより、人間がロボットに気付かないことを前提にしてロボットに回避行動をとらせるので、ロボットに不慣れな不特定多数の人が出入りする環境下でも、人との接触を避けた円滑な移動が可能となる。なお、上記実施例では右側への進路変更を原則としたが、これはその環境に最適な規則として適宜に定めれば良いことは言うまでもない。 As described above, the course is changed to the right to avoid a collision with the opponent, and after passing each other, it is good to return to the original course. Also, as a general rule, it is advisable to set a normal course leaving enough room to avoid the right wall. This allows the robot to take an avoidance action on the assumption that the human is not aware of the robot, so smooth movement avoiding contact with humans is possible even in an environment where an unspecified number of people unfamiliar with the robot enter and exit. It becomes possible. In the above embodiment, the course is changed to the right side in principle, but it is needless to say that this may be appropriately determined as a rule optimal for the environment.
1 ロボット
7 地図データ管理部
11 タスク設定部
12 行動制御部
16 方向指示灯
17 タッチセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot 7 Map
Claims (3)
前記環境情報取得手段が認識した対向者と自身との位置関係に基づいてそのままの進路をとると、対向者との衝突可能性大と判断された場合には、進路変更の合図として、頭部を回して進む方向へ顔面を向け、進路を所定の側へ変更することを特徴とする移動ロボットの制御装置。 Environment information acquisition means, current position detection means, and map management means describing information related to the arrangement of passages and fixed objects in the movement area, and autonomously move while referring to the environment information in the movement area A robot control device,
Taking the course as it is based on the positional relationship between the opponent recognized by the environment information acquisition means and itself, if it is determined that there is a high possibility of collision with the opponent, A mobile robot control device characterized by turning the face in the direction of turning and changing the course to a predetermined side.
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