JP4340247B2 - Autonomous mobile robot - Google Patents
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Description
本発明は、移動ロボットや自律走行自動車などの自律移動ロボットに関する。 The present invention relates to an autonomous mobile robot such as a mobile robot or an autonomous vehicle.
周囲の物体をセンサで検出して、自律移動装置の移動を停止する例が特許文献1に記載されている。この公報には、障害物認識装置、障害物認識方法及び障害物認識プログラム並びに移動型ロボット装置が開示されている。そして、複数の撮像手段から得られた画像の視差情報より、障害物の位置や形状を認識している。
An example in which a surrounding object is detected by a sensor and movement of the autonomous mobile device is stopped is described in
周囲の物体を検出するセンサを備える自律移動装置は、センサを設置する筐体が地平面に対して傾斜しない構成がほとんどである。しかしながら、加速度の大きい機敏な動作を実現するために、筐体を傾けて重心を移動する自律移動装置が考えられる。このとき、センサが地平面を検出し、周囲の物体の検出が正常になされないことがあった。 In most cases, autonomous mobile devices including sensors that detect surrounding objects have a configuration in which the casing in which the sensors are installed does not tilt with respect to the ground plane. However, in order to realize an agile operation with a large acceleration, an autonomous mobile device that tilts the housing and moves the center of gravity can be considered. At this time, the sensor may detect the ground plane, and surrounding objects may not be detected normally.
本発明は上記従来技術の不具合に間がみなされたものであり、その目的は自律移動ロボットが、加速度の大きい機敏な動作を実現することにある。また、筐体を傾けて重心を移動する自律移動ロボットが、周囲の物体を、常に正常に検出することにある。 The present invention has been regarded as having a shortcoming in the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to realize an agile operation with a large acceleration of the autonomous mobile robot. In addition, the autonomous mobile robot that moves the center of gravity by tilting the housing always detects surrounding objects normally.
上記目的を達成するために、筐体の重心を傾けることにより移動を制御する自律移動ロボットにおいて、前記筐体に設けられ周囲の物体を検出する障害物検知センサと、前記筐体の傾き角度を検出する傾斜角度測定手段とを備え、前記傾斜角度測定手段の測定角度に従って、検出範囲を変更する障害物検知センサを有することで解決できる。 To achieve the above object, in an autonomous mobile robot that controls movement by tilting the center of gravity of the casing, an obstacle detection sensor that is provided in the casing and detects surrounding objects, and an inclination angle of the casing This can be solved by including an obstacle detection sensor that includes an inclination angle measuring means for detecting, and changes a detection range according to the measurement angle of the inclination angle measuring means.
また、前記障害物検知センサは前記自律移動ロボットの傾斜方向に角度を変えて複数設けられ、前記傾斜角度測定手段の測定角度に従って、複数の前記障害物検知センサを選択することで解決できる。 Further, the obstacle detection sensor can be provided by changing the angle in the tilt direction of the autonomous mobile robot, and selecting the plurality of obstacle detection sensors according to the measurement angle of the tilt angle measuring means.
本発明によれば、障害物検出センサ65を設置した部位を含めて傾斜させ、機敏な動作を実現する自律移動ロボット1において、胴体部4に設けたジャイロ8の出力により、障害物検出センサ65の検出範囲を変更することによって、障害物を正確に検出できる。
According to the present invention, in the autonomous
以下に、本発明に係る自律移動ロボットの実施例を、図面を用いて説明する。図1および図2に、自律移動ロボット1の正面図図および側面図を示す。本実施例では、自律移動ロボット1は、ヒューマノイド型ロボットである。
Embodiments of an autonomous mobile robot according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are a front view and a side view of the autonomous
構成要素として、頭部2と、首部3と、胴体部4と、腕部5と、走行部6とがある。それらの構成要素は、モータ等のアクチュエータやエンコーダ等のセンサを含み、コントローラ7の制御指令に従って動作する。この自律移動ロボット1の特徴は、その重心が2つの車輪より高いところにある倒立振子の構造を採用していることである。静的な不安定さを利用して、機敏な動作を実現する。そのために、少なくとも胴体部4と走行部6は、車輪の移動方向に一体で傾斜し、胴体部4は傾斜角度を計測するジャイロ8を備える。ジャイロ8の信号はコントローラ7へ入力され、走行部6を制御する。すなわち、自律移動ロボット1が前方(図中で左)へ傾斜したとき、走行部6を前方へ進行するように駆動する。逆に、自律移動ロボット1が後方(図中で右)へ傾斜したとき、走行部6を後方へ進行するように駆動する。図3に釣り合いの状態を示す。自律移動ロボット1が角度θ傾斜したとき、重心Gにmg×sinθの力が発生する。それと釣り合うため、走行部6は駆動力Fを発生させる。
The component includes a
F=mg×sinθ×s÷t (式1)
このように、傾斜角θに従って駆動力Fを制御することにより、倒立を制御する。ここで、地平面E近傍の障害物を検出するため、地平面に近接した走行部6に障害物検出センサを設けた。図4に走行部6の構造を示す。
F = mg × sin θ × s ÷ t (Formula 1)
Thus, the inversion is controlled by controlling the driving force F according to the inclination angle θ. Here, in order to detect an obstacle near the ground plane E, an obstacle detection sensor is provided in the
車輪61は、カバー63に覆われて図示しないモータにより、車軸62を介して駆動される。カバー63にはセンサ透過窓64が設けてある。さらに、障害物検出センサ65は図5のように、カバー63の中に設けられる。
The
図5において、障害物検出センサ65は、所定の距離で角度Rの範囲にある物体を検出するセンサである。ここで、自律移動ロボット1が傾斜すると角度Rの範囲に地平面Eが進入して検出してしまう。これを回避するため、検出範囲Rsと非検出範囲Rnとを設け、ジャイロ8からの傾斜角度出力にしたがって、RsとRnの範囲を変更する。
In FIG. 5, an
より具体的には、障害物検出センサ65の例として、レーザ等に角度Rの範囲をスキャンして、ある角度での反射光の位相により、物体を検出するものがある。このようなセンサを用いた場合、非検出範囲Rnで検出された物体は地平面Eであると判断して、除外する。
More specifically, as an example of the
また他の障害物検出センサ65の例として、レーザ等を角度Rの範囲に同時に放射し、反射光の量Vで物体を検出するものがある。以下の条件では、地平面Eからの反射と判断して、除外する。
Another example of the
V<Rn÷(Rs+Rn) (式2)
さらに、図6に示すように、1点における物体の有無を検出するセンサを複数設ける方法もある。ここでは、略水平方向の物体を検出する障害物検出センサ65dと、斜め上方の物体を検出する障害物検出センサ65uとを示している。自律移動ロボット1がほぼ直立状態の角度にあるときは、略水平方向の物体を検出する障害物検出センサ65dにより、障害物の有無を判断する。
V <Rn / (Rs + Rn) (Formula 2)
Furthermore, as shown in FIG. 6, there is a method of providing a plurality of sensors for detecting the presence or absence of an object at one point. Here, an obstacle detection sensor 65d that detects an object in a substantially horizontal direction and an obstacle detection sensor 65u that detects an object obliquely above are shown. When the autonomous
ジャイロ8の出力により、所定の角度θを超えて自律移動ロボット1が傾斜したとき、略水平方向の物体を検出する障害物検出センサ65dは、地平面Eを検出すると判断して、斜め上方の物体を検出する障害物検出センサ65uによって障害物の有無を判断する。
When the autonomous
このように、障害物検出センサ65を設置した部位を傾斜させて、動作の機敏さを実現する自律移動ロボット1において、ジャイロ8の出力により、障害物検出センサ65の検出範囲を変更することによって、正しい障害物の検出が可能になる。
In this way, by changing the detection range of the
1…自律移動ロボット、2…頭部、3…首部、4…胴体部、5…腕部、6…走行部、7…コントローラ、61…車輪、62…車軸、63…カバー、64…センサ透過窓、65…障害物検出センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記胴体部は、少なくとも、前記自律移動ロボットの移動方向での傾斜角度を測定する傾斜角度測定手段を備えており、
前記走行部は、当該自律移動ロボットの移動方向における周囲の物体を検出する障害物検知センサをその一部に固定して備えると共に、当該障害物検知センサの検出範囲は、当該自律移動ロボットの傾斜方向において複数の角度範囲で変更可能であり、かつ、前記傾斜角度測定手段の測定角度に従って、地平面を検出しないように、当該障害物検知センサの検出範囲を変更することを特徴とする自律移動ロボット。 An autonomous mobile robot including at least a body part and a traveling part, wherein the traveling part includes at least a pair of wheels and a driving unit that rotationally drives the wheels. In an autonomous mobile robot that moves by tilting its center of gravity integrally with the direction of movement of the autonomous mobile robot,
The body portion includes at least an inclination angle measuring means for measuring an inclination angle in a moving direction of the autonomous mobile robot,
The traveling unit includes an obstacle detection sensor for detecting a surrounding object in the movement direction of the autonomous mobile robot, and a detection range of the obstacle detection sensor is an inclination of the autonomous mobile robot. Autonomous movement characterized in that the detection range of the obstacle detection sensor can be changed in a plurality of angular ranges in the direction and the detection range of the obstacle detection sensor is changed so as not to detect the ground plane according to the measurement angle of the inclination angle measuring means robot.
前記胴体部は、少なくとも、前記自律移動ロボットの移動方向での傾斜角度を測定する傾斜角度測定手段を備えており、
前記走行部は、当該自律移動ロボットの移動方向における周囲の物体を検出する障害物検知センサを、前記自律移動ロボットの傾斜方向において、その取り付け角度を変えて、複数備えており、かつ、前記傾斜角度測定手段の測定角度に従って、地平面を検出しないように、前記複数の障害物検知センサを選択することを特徴とする自律移動ロボット。 An autonomous mobile robot including at least a body part and a traveling part, wherein the traveling part includes at least a pair of wheels and a driving unit that rotationally drives the wheels. In an autonomous mobile robot that moves by tilting its center of gravity integrally with the direction of movement of the autonomous mobile robot,
The body portion includes at least an inclination angle measuring means for measuring an inclination angle in a moving direction of the autonomous mobile robot,
The traveling unit includes a plurality of obstacle detection sensors that detect surrounding objects in the moving direction of the autonomous mobile robot, changing the mounting angle in the tilt direction of the autonomous mobile robot, and the tilt An autonomous mobile robot , wherein the plurality of obstacle detection sensors are selected so as not to detect a ground plane according to a measurement angle of an angle measurement means.
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