JP4408872B2 - 自走装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
制御部は、前方距離検出部の位置、側方距離検出部の位置および前方端部位置を座標系における座標として記憶している。
好ましくは、自走装置は、さらに、物体との接触を検出する接触検出部を備え、制御部は、さらに、自走装置の旋回中に自走装置と物体との接触が検出された場合には自走装置が接触した物体から離れるように各駆動輪の速度を決定する。
図1は、本発明の実施の形態に係る自走装置の構成を示す平面図である。
同図を参照して、前方距離センサSFの取り付け位置PSFおよび側方距離センサSSの取り付け位置PSSと、前方端部位置PCとは、ロボット座標系の座標として記憶されている。ここで、ロボット座標系は、左右の駆動輪WLおよびWRの取り付け位置の中間点を原点ORとし、左右の駆動輪WLおよびWRの回転軸の延在方向をx軸とし、x軸に直交する自走装置Rの直進方向をy軸とする座標系である。x軸は、自走装置Rの直進方向と垂直であり、y軸は、自走装置Rの直進方向と平行である。
図3は、本発明の実施の形態に係る自走装置が壁沿い走行を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
自走装置Rは、清掃作業の一部として、壁に沿って部屋を1周する壁沿い清掃を行なう。自走装置Rは、壁沿い清掃中において、部屋の角部に接近したかどうかを判定し(S31)、部屋の角部に接近したと判断した場合には(S31でYES)、角旋回走行を開始する(S33)。
同図を参照して、左駆動輪WLと右駆動輪WRとの距離LWは、左駆動輪WLの幅方向の中央位置と、右駆動輪WRの幅方向の中央位置との距離である。
傾きがKで自走装置Rの前方端部位置PC{PCx、PCy}を通過する直線は以下の式で表わされる。
演算部COMは、式(F2)で表わされる直線とx軸との交点である瞬間旋回中心RCのx座標RCxを以下の式によって算出する。
式(F3)は、式(F2)においてxを求める形式に変形した後、x=RCxおよびy=0を代入したものである。
次に、本発明の実施の形態に係る自走装置が行なう瞬間旋回中心の算出方法を詳細に説明する。
式(F4)において、LLの符号は瞬間旋回中心RCと左駆動輪WLの接地位置との位置関係を表わす。すなわち、LLの符号が正の場合には瞬間旋回中心RCは左駆動輪WLの接地位置より右側となり、LLの符号が負の場合には瞬間旋回中心RCは左駆動輪WLの接地位置より左側になる。
演算部COMは、LLとLRの絶対値を比較し、LLの絶対値のほうが大きい場合には(S93でYES)、左駆動輪WLの速度VLを以下の式によって算出する(S94)。
VL=−VMAX×LL/|LL| ・・・(F6)
式(F6)より、VLは−VMAXにLLの符号を乗じた値となる。
一方、演算部COMは、LLとLRの絶対値を比較し、LRの絶対値がLLの絶対値以上である場合には(S93でNO)、右駆動輪WRの速度VRを以下の式によって算出する(S94)。
式(F8)より、VRは−VMAXにLRの符号を乗じた値となる。
VL=−VMAX×|LL|/|LR|×LL/|LL|・・・(F9)
以上のように、演算部COMは、左右の駆動輪速度VLおよびVRを算出する。駆動輪速度VLおよびVRの符号は正が前進方向を表わし、負が後退方向を表わす。なお、本発明の実施の形態に係る自走装置は右壁沿いの走行を行なう構成であるため、角部での旋回方向は左旋回である。
本発明の実施の形態に係る自走装置は右壁沿いの走行を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではなく、左壁沿いの走行を行なう構成であってもよい。
本発明の実施の形態に係る自走装置では、自走装置Rの走行する床面と平行な平面において、前方距離センサSFは、x軸方向における検出範囲の中心線が自走装置Rの直進方向と一致するように配置され、側方距離センサSSは、y軸方向における検出範囲の中心線が自走装置Rの直進方向と直交するように配置される構成であるとしたが、これに限定するものではない。前方距離センサSFのx軸方向における検出範囲の中心線が自走装置Rの直進方向と一致せず、側方距離センサSSのy軸方向における検出範囲の中心線が自走装置Rの直進方向と直交しない構成とすることも可能である。
さらに、図8に示すフローチャートのステップS82の処理は以下のようになる。すなわち、演算部COMは、側方距離センサSSの取り付け位置PSS、側方離間距離LSおよび側方距離センサSSの取り付け角θSに基づいて、以下の式によって側方物体検出位置PSを算出する。
上記以外の構成および動作は本発明の実施の形態に係る自走装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
Claims (11)
- 自走装置であって、
一対の駆動輪と、
前記自走装置と前方の物体との距離である前方離間距離を検出する前方距離検出部と、
前記自走装置と側方の物体との距離である側方離間距離を検出する側方距離検出部と、
所定周期で、前記検出された前方離間距離に基づいて前記自走装置を旋回させるか否かを決定し、旋回させると決定した場合には前記検出された前方離間距離および側方離間距離に基づいて前記自走装置の旋回中心を算出し、前記算出した旋回中心に基づいて前記各駆動輪の速度を決定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記自走装置が旋回していない場合であって前記検出された前方離間距離が第1の閾値未満であるときには前記自走装置の旋回を開始することを決定し、前記自走装置が旋回している場合であって前記検出された前方離間距離が前記第1の閾値より大きい第2の閾値を超えるときには前記自走装置の旋回を終了することを決定し、
前記制御部は、前記一対の駆動輪の位置の中間点を原点とし、前記一対の駆動輪の回転軸の延在方向をx軸とし、前記x軸に直交する方向をy軸とした座標系において、前記前方距離検出部から前記検出された前方離間距離だけ前記前方の物体に向かって前記y軸方向に沿って移動した前方物体検出位置ベクトルと前記側方距離検出部から前記検出された側方離間距離だけ前記側方の物体に向かって前記x軸方向に沿って移動した側方物体検出位置ベクトルとを結ぶ線と直交する直線の傾きを算出し、前記傾きを有し前記側方物体検出位置ベクトル側の前記自走装置の前方端部位置を通過する直線の式を算出し、前記算出した式の直線と前記x軸との交点を算出して前記旋回中心とし、
前記制御部は、前記前方距離検出部の位置、前記側方距離検出部の位置および前記前方端部位置を前記座標系における座標として記憶している自走装置。 - 前記自走装置は、さらに、前記自走装置の前方部に配置され、床面作業を行なう作業部を備える請求項1記載の自走装置。
- 前記自走装置は、さらに、前記各駆動輪の所定の最大速度をそれぞれ記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記自走装置を旋回させると決定した場合には、前記算出した旋回中心に基づいて前記一対の駆動輪のいずれか一方の速度を前記所定の最大速度に決定する請求項1記載の自走装置。 - 前記自走装置は、さらに、前記各駆動輪の所定の最大速度をそれぞれ記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、さらに、前記自走装置を旋回させないと決定した場合には、前記一対の駆動輪のうち少なくともいずれか一方の速度を前記所定の最大速度に決定する請求項1記載の自走装置。 - 前記自走装置は、さらに、前方の物体との接触を検出する前方接触検出部を備え、
前記制御部は、さらに、前記自走装置が旋回していない場合であって前記前方接触検出部が接触を検出したときには前記自走装置を旋回させることを決定し、旋回させると決定した場合には、前記前方距離検出部の位置および前記検出された側方離間距離に基づいて前記自走装置の旋回中心を算出し、前記算出した旋回中心に基づいて前記各駆動輪の速度を決定する請求項1記載の自走装置。 - 前記制御部は、さらに、前記自走装置が旋回を開始してからの前記自走装置の旋回角度を算出し、前記算出した旋回角度が所定値より大きい場合には前記自走装置の旋回を終了する請求項1記載の自走装置。
- 前記制御部は、前記自走装置が旋回を開始してから経過した時間および前記決定した各駆動輪の速度に基づいて前記自走装置の旋回角度を算出する請求項6記載の自走装置。
- 前記所定値は90度未満である請求項6記載の自走装置。
- 前記自走装置は、さらに、物体との接触を検出する接触検出部を備え、
前記制御部は、さらに、前記自走装置の旋回中に前記自走装置と物体との接触が検出された場合には前記自走装置が前記接触した物体から離れるように前記各駆動輪の速度を決定する請求項1記載の自走装置。 - 前記制御部は、前記自走装置の旋回中に前記自走装置と物体との接触が検出された場合には、前記自走装置が所定距離後退し、その後、所定角度旋回するように前記各駆動輪の速度を決定する請求項9記載の自走装置。
- 一対の駆動輪を備えた自走装置の制御方法であって、
前記自走装置と前方の物体との距離である前方離間距離を検出するステップと、
前記自走装置と側方の物体との距離である側方離間距離を検出するステップと、
所定周期で、前記検出された前方離間距離に基づいて前記自走装置を旋回させるか否かを決定し、旋回させると決定した場合には前記検出された前方離間距離および側方離間距離に基づいて前記自走装置の旋回中心を算出し、前記算出した旋回中心に基づいて前記各駆動輪の速度を決定するステップとを含み、
前記各駆動輪の速度を決定するステップにおいては、前記自走装置が旋回していない場合であって前記検出された前方離間距離が第1の閾値未満であるときには前記自走装置の旋回を開始することを決定し、前記自走装置が旋回している場合であって前記検出された前方離間距離が前記第1の閾値より大きい第2の閾値を超えるときには前記自走装置の旋回を終了することを決定し、
前記各駆動輪の速度を決定するステップにおいては、前記自走装置を旋回させると決定した場合には、前記一対の駆動輪の位置の中間点を原点とし、前記一対の駆動輪の回転軸の延在方向をx軸とし、前記x軸に直交する方向をy軸とした座標系において、前記前方距離検出部から前記検出された前方離間距離だけ前記前方の物体に向かって前記y軸方向に沿って移動した前方物体検出位置ベクトルと前記側方距離検出部から前記検出された側方離間距離だけ前記側方の物体に向かって前記x軸方向に沿って移動した側方物体検出位置ベクトルとを結ぶ線と直交する直線の傾きを算出し、前記傾きを有し前記側方物体検出位置ベクトル側の前記自走装置の前方端部位置を通過する直線の式を算出し、前記算出した式の直線と前記x軸との交点を算出して前記旋回中心とする自走装置の制御方法。
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