JP4432912B2 - Robot movement control method and mobile robot - Google Patents

Robot movement control method and mobile robot Download PDF

Info

Publication number
JP4432912B2
JP4432912B2 JP2006029182A JP2006029182A JP4432912B2 JP 4432912 B2 JP4432912 B2 JP 4432912B2 JP 2006029182 A JP2006029182 A JP 2006029182A JP 2006029182 A JP2006029182 A JP 2006029182A JP 4432912 B2 JP4432912 B2 JP 4432912B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
distance
control means
obstacle
measurement
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 - Fee Related
Application number
JP2006029182A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007213111A (en
Inventor
克司 境
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2006029182A priority Critical patent/JP4432912B2/en
Publication of JP2007213111A publication Critical patent/JP2007213111A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4432912B2 publication Critical patent/JP4432912B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、自律的に移動するロボットを制御する方法、および移動ロボットに関し、特に、周囲の環境条件に応じて自律的にロボットの移動速度、および移動方向を制御する方法、および移動ロボットに関する。   The present invention relates to a method for controlling a robot that moves autonomously and a mobile robot, and more particularly, to a method for autonomously controlling the movement speed and direction of a robot according to surrounding environmental conditions, and a mobile robot.

従来、自律的に、すなわち自己の制御に基づいて環境中を移動する方法、および装置が開示されている。(特許文献1、特許文献2参照)
特許第2761454号公報 特開平7−72925号公報 特許文献1に記載の方法では、図9に示す従来例1のごとく、複数の方向領域における障害物との距離、および距離の変化、すなわち速度を入力情報として、衝突を回避するように進行方向角と速度値とを決定する。
Conventionally, a method and apparatus for moving in an environment autonomously, that is, based on self-control, have been disclosed. (See Patent Document 1 and Patent Document 2)
Japanese Patent No. 2761454 In the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-72925, as in Conventional Example 1 shown in FIG. 9, the distance to the obstacles in a plurality of directional areas and the change in distance, that is, the velocity is used as input information to perform the collision. The traveling direction angle and the velocity value are determined so as to avoid the above.

特許文献2に記載の装置は、図10に示す従来例2のごとく、障害物の位置を計測し、回避(図11−A)、あるいは、通過(図11B)するように移動制御する。   The apparatus described in Patent Document 2 measures the position of an obstacle and controls movement so as to avoid (FIG. 11-A) or pass (FIG. 11B) as in Conventional Example 2 shown in FIG.

特許文献1、特許文献2に記載の方法は、いずれも、障害物の位置、あるいは障害物と自律走行装置、すなわちロボット自身との距離が正確に入力される事が前提となっている。   Each of the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is based on the premise that the position of the obstacle or the distance between the obstacle and the autonomous traveling device, that is, the robot itself is accurately input.

しかしロボットは、常に距離が正確に入力できるような管理された特定環境下におかれるとは限らず、障害物とロボット自身との距離が正確に入力されない場合がある。例えば、距離測定手段として測距機能を有するカメラを用いた場合、周囲が暗視野、あるいは薄暮という環境条件では正確な距離測定ができず、照明手段を持たせても、逆光の場合は正確な距離測定ができない場合がある。   However, the robot is not always placed in a specific environment where the distance can be accurately input, and the distance between the obstacle and the robot itself may not be input correctly. For example, when a camera having a distance measuring function is used as the distance measuring means, accurate distance measurement cannot be performed in an environmental condition where the surroundings are dark field or twilight. Distance measurement may not be possible.

また、距離測定手段として、高価なアクティブ型のレーザー測距手段を用いた場合でも、煙が立ち込めた環境条件では正確な距離測定ができない。煙が立ち込めた環境条件では、アクティブ型の超音波ソナーを用いて距離を測定することも出来るが、測定可能距離が短く、測定精度も落ちる。   Even when an expensive active laser distance measuring means is used as the distance measuring means, accurate distance measurement cannot be performed under environmental conditions where smoke has entered. In environmental conditions where smoke is trapped, the distance can be measured using an active ultrasonic sonar, but the measurable distance is short and the measurement accuracy is also reduced.

本発明は、周囲の環境条件に応じて柔軟に移動を制御し、環境条件が良い場合は高速に移動し、環境条件が悪い場合は速度を落として移動し、障害物との衝突を回避するロボットの移動制御方法、および移動ロボットを提供することを目的とする。   The present invention flexibly controls movement according to the surrounding environmental conditions, and moves at high speed when the environmental conditions are good, and moves at low speed when the environmental conditions are bad to avoid collision with an obstacle. It is an object to provide a robot movement control method and a mobile robot.

第一の発明は、障害物との距離、および周囲の環境条件を測定し、測定結果にしたがってロボットの移動速度を制御する方法であって、それぞれ対応する所定の測定レンジ、および設定速度を有する複数の距離測定手段を用いて測定し、測定結果を、最も測定レンジの長い距離測定手段から順に評価して、周囲の環境条件が所定の条件を満たす距離測定手段の測定距離を採用し、ロボットの移動速度を、採用した距離測定手段に対応付けられた設定速度に制御することを特徴とする。   A first invention is a method for measuring a distance to an obstacle and surrounding environmental conditions, and controlling a moving speed of the robot according to the measurement result, each having a predetermined measurement range and a set speed corresponding to each. Measure using multiple distance measuring means, evaluate the measurement results in order from the distance measuring means with the longest measuring range, adopt the measuring distance of the distance measuring means that the surrounding environmental conditions satisfy the predetermined condition, The moving speed is controlled to a set speed associated with the adopted distance measuring means.

第二の発明は、距離測定手段と、ロボット制御手段と、移動速度制御手段とを備えた移動ロボットであって、それぞれ対応する所定の測定レンジ、および設定速度を有し、障害物との距離を測定してロボット制御手段に送る複数の距離測定手段を備え、ロボット制御手段は、受け取った測定結果を、最も測定レンジの長い距離測定手段から順に評価して、周囲の環境条件が所定の条件を満たす距離測定手段の測定距離を採用し、対応する設定速度を移動速度制御手段に送り、移動速度制御手段は、ロボットの移動速度を受け取った設定速度に制御することを特徴とする。 A second invention is a mobile robot comprising a distance measuring means, a robot control means, and a moving speed control means, each having a predetermined measurement range and a set speed corresponding to each other, and a distance from an obstacle A plurality of distance measuring means for measuring and sending to the robot control means, the robot control means evaluates the received measurement results in order from the distance measuring means with the longest measurement range, and the surrounding environmental conditions are predetermined conditions. The distance measured by the distance measuring means satisfying the above is adopted, the corresponding set speed is sent to the moving speed control means, and the moving speed control means controls the moving speed of the robot to the received set speed.

第三の発明は、第二の発明に記載の移動ロボットであって、各距離測定手段に対応付ける設定速度を、移動速度制御手段に停止を指示した場合にロボットの停止に要する距離が当該距離測定手段の測距範囲内となる最大速度以下とし、ロボット制御手段が受け取った障害物との距離とロボットの停止に要する距離との差が所定値以下であった場合、移動速度制御手段に停止指示を送ることを特徴とする。   The third invention is the mobile robot according to the second invention, wherein the distance required to stop the robot when the stop speed is instructed to the moving speed control means is set to the distance measuring means. If the difference between the distance from the obstacle received by the robot control means and the distance required to stop the robot is less than a predetermined value, the stop instruction is given to the movement speed control means. It is characterized by sending.

第四の発明は、第三の発明に記載の移動ロボットであって、さらに舵角を変えて進行方向を制御する進行方向制御手段を備え、各距離測定手段はさらに、障害物の方位角を求めてロボット制御手段に送り、ロボット制御手段はさらに、ロボットが舵角を変えて進行した場合の各軌跡を求め、当該軌跡と、受け取った距離、および方位角から求められる位置にある障害物との干渉判定を行い、干渉しない場合は進行方向制御手段に当該舵角での進行指示を送り、干渉する場合は移動速度制御手段に停止指示を送り、進行方向制御手段は、受け取った進行指示に従って進行方向を制御することを特徴とする。   A fourth invention is the mobile robot according to the third invention, further comprising a traveling direction control means for controlling the traveling direction by changing the rudder angle, and each distance measuring means further determines the azimuth of the obstacle. The robot control means further obtains each trajectory when the robot travels while changing the rudder angle, and the obstacle at the position obtained from the trajectory and the received distance and azimuth. If there is no interference, a traveling direction control means is sent to the traveling direction control means, and if there is interference, a traveling direction control means is sent to the traveling speed control means to stop, and the traveling direction control means follows the received traveling instruction. The traveling direction is controlled.

第五の発明は、第四の発明に記載の移動ロボットであって、各距離測定手段はさらに、複数の障害物を検出した場合、各障害物との距離、および方位角を求めてロボット制御手段に送り、ロボット制御手段はさらに、検出した全障害物と、ロボットが所定の舵角で進行した場合の軌跡との干渉判定を行い、干渉しない場合は進行方向制御手段に当該舵角での進行指示を送り、ロボットの全軌跡が、何れかの障害物と干渉する場合は移動速度制御手段に停止指示を送ることを特徴とする。   5th invention is a mobile robot as described in 4th invention, Comprising: When each distance measurement means detects a several obstruction further, it calculates | requires the distance and azimuth | direction angle with each obstruction, and robot control The robot control means further determines the interference between all detected obstacles and the trajectory when the robot travels at a predetermined rudder angle. A travel instruction is sent, and if the entire trajectory of the robot interferes with any obstacle, a stop instruction is sent to the moving speed control means.

第六の発明は、第五の発明に記載の移動ロボットであって、ロボット制御手段はさらに、距離測定手段から受け取った測定距離の変化から障害物の移動軌跡を予測し、検出した全障害物とロボットとの干渉判定を行うことを特徴とする。   A sixth invention is the mobile robot according to the fifth invention, wherein the robot control means further predicts the movement trajectory of the obstacle from the change of the measurement distance received from the distance measurement means, and detects all obstacles detected. It is characterized in that the interference between the robot and the robot is determined.

本発明により、ロボットが周囲の環境条件に応じて、自律的に移動速度、および移動方向を制御し、周囲の環境条件が良い場合は高速で移動し、周囲の環境条件が悪い場合は移動速度を落とし、障害物との衝突を回避することが可能となる。   According to the present invention, the robot autonomously controls the moving speed and moving direction according to the surrounding environmental conditions, and moves at high speed when the surrounding environmental conditions are good, and moving speed when the surrounding environmental conditions are bad. It is possible to avoid collisions with obstacles.

図1は、本発明による障害物検出の概要を示し、図2は、本発明を適用するロボットの周囲の環境条件例を示す。   FIG. 1 shows an outline of obstacle detection according to the present invention, and FIG. 2 shows an example of environmental conditions around a robot to which the present invention is applied.

図1においてロボット1は、d1メートルの障害物検出レンジ31を有するが、周囲の環境条件により測定信頼度が左右される距離測定手段21と、d2メートル(d2<d1)の障害物検出レンジ32ではあるが、距離測定手段21と比較して周囲の環境条件により測定信頼度が左右されにくい距離測定手段22とを備え、障害物3との距離を測定する。   In FIG. 1, the robot 1 has an obstacle detection range 31 of d1 meters. However, the distance measurement means 21 whose measurement reliability depends on the surrounding environmental conditions and an obstacle detection range 32 of d2 meters (d2 <d1). However, the distance measuring means 22 is provided with the distance measuring means 22 whose measurement reliability is less likely to be influenced by the surrounding environmental conditions as compared with the distance measuring means 21, and measures the distance to the obstacle 3.

距離測定手段21としては、例えば測距機能付きカメラ、すなわちビジョン障害物センサを用いる。ビジョン障害物センサは、図2(A)に示すごとく、周囲が明るい場合は入力する情報量が多く、比較的広い範囲を高精度に測定可能であるが、自ら光を発しない為、図2(B)に示すごとく、周囲が暗くなった場合、あるいは逆光の場合は測距の精度、すなわち信頼度が下がる。   As the distance measuring means 21, for example, a camera with a distance measuring function, that is, a vision obstacle sensor is used. As shown in FIG. 2A, the vision obstacle sensor has a large amount of information to be input when the surroundings are bright and can measure a relatively wide range with high accuracy, but does not emit light itself. As shown in (B), the accuracy of distance measurement, that is, the reliability decreases when the surroundings become dark or in the case of backlight.

一方、距離測定手段22としては、例えば超音波障害物センサを用いる。超音波障害物センサは、ビジョン障害物センサと比較して障害物検出レンジが短いが、自ら発した超音波の反射で距離を測定するため、周囲が暗い、暗視野、あるいは逆光の場合においても測距が可能である。   On the other hand, as the distance measuring unit 22, for example, an ultrasonic obstacle sensor is used. The ultrasonic obstacle sensor has a short obstacle detection range compared to the vision obstacle sensor, but measures the distance by reflection of the ultrasonic wave emitted by itself, so even in the case of dark surroundings, dark field, or backlight Ranging is possible.

なお、ロボット1は、移動停止動作開始から、d1メートルで停止する場合の初速はV1メートル/秒、d2メートルで停止する場合の初速はV2メートル/秒であるものとする。   It is assumed that the initial speed when the robot 1 stops at d1 meters from the start of the movement stop operation is V1 meters / second, and the initial speed when it stops at d2 meters is V2 meters / second.

図3に、周囲の環境条件の変化に応じて距離測定手段を選択し、選択した距離測定手段に応じた移動速度で移動し、障害物検出レンジ内に障害物を検出した場合に停止する、本発明の動作原理の処理フローを示す。ステップS31においてロボット1は、周囲の環境条件、この場合は明るさが所定値以上であり、かつ逆光でないことを確認し、距離測定手段21による測距が信頼できるか判定する。距離測定手段21による測距が信頼できると判定した場合はステップS32に進み、距離測定手段21を距離測定手段として採用し、移動速度をV1メートル/秒に設定して移動し、ステップS33に進む。ステップS33では、障害物検出レンジ31内に障害物3があるかを判定し、障害物3が無い場合はそのまま移動を続け、障害物3を検出した場合はステップS34に進み停止動作に入る。   In FIG. 3, the distance measuring means is selected according to the change in the surrounding environmental conditions, and moved at a moving speed according to the selected distance measuring means, and stops when an obstacle is detected in the obstacle detection range. The processing flow of the operation principle of the present invention is shown. In step S31, the robot 1 confirms that the surrounding environmental conditions, in this case, the brightness is equal to or higher than a predetermined value and is not backlit, and determines whether the distance measurement by the distance measuring means 21 is reliable. If it is determined that the distance measurement by the distance measurement means 21 is reliable, the process proceeds to step S32, the distance measurement means 21 is employed as the distance measurement means, the movement speed is set to V1 meter / second, and the process proceeds to step S33. . In step S33, it is determined whether there is an obstacle 3 in the obstacle detection range 31, and if there is no obstacle 3, the movement is continued as it is. If the obstacle 3 is detected, the process proceeds to step S34 to enter a stop operation.

ステップS31で、距離測定手段21による測距が信頼できないと判定した場合はステップS35に進み、距離測定手段22を距離測定手段として採用し、移動速度をV2メートル/秒に設定して移動し、ステップS36に進む。ステップS36では、障害物検出レンジ32内に障害物3があるかを判定し、障害物3が無い場合はそのまま移動を続け、障害物3を検出した場合はステップS34に進み停止動作に入る。   If it is determined in step S31 that the distance measurement by the distance measurement means 21 is not reliable, the process proceeds to step S35, the distance measurement means 22 is adopted as the distance measurement means, the movement speed is set to V2 meters / second, and the movement is performed. Proceed to step S36. In step S36, it is determined whether or not there is an obstacle 3 in the obstacle detection range 32. If there is no obstacle 3, the movement is continued as it is. If the obstacle 3 is detected, the process proceeds to step S34 to enter a stop operation.

これにより、周囲の環境条件に応じて移動速度を選択し、最適な速度で移動すると共に、高速で移動している場合に障害物を検出しても、安全に停止することが可能となる。   This makes it possible to select a moving speed according to the surrounding environmental conditions, move at an optimum speed, and safely stop even if an obstacle is detected when moving at a high speed.

図4は、距離測定手段として、d3メートルの障害物検出レンジ33を有するビジョン障害物センサ23と、d4メートルの障害物検出レンジ34を有する超音波障害物センサ24とを備えた実施例1を示す。   FIG. 4 shows the first embodiment provided with a vision obstacle sensor 23 having an obstacle detection range 33 of d3 meters and an ultrasonic obstacle sensor 24 having an obstacle detection range 34 of d4 meters as distance measuring means. Show.

なお、実施例1におけるロボット1は、移動停止動作開始から、d3メートルで停止する場合の初速はV3メートル/秒、d4メートルで停止する場合の初速はV4メートル/秒であるものとし、ロボット1の移動能力としての最大速度Vrメートル/秒が、V3、V4と比較し、V4<Vr<V3の場合について説明する。ここで、初速Vrメートル/秒で停止動作を始めた場合に停止に要する距離をdrメートルとする。   In the robot 1 according to the first embodiment, the initial speed when stopping at d3 meters from the start of the movement stop operation is V3 meters / second, and the initial speed when stopping at d4 meters is V4 meters / second. The case where the maximum speed Vr meter / second as the moving ability of V4 <Vr <V3 will be described in comparison with V3 and V4. Here, it is assumed that the distance required for the stop when the stop operation is started at the initial speed Vr meter / second is dr meter.

実施例1の処理フローを図5に示す。ステップS51でロボット1は、例えば周囲の明るさが所定値以上であり、かつ逆光でないことを確認し、ビジョン障害物センサ23による測距が信頼できるか判定する。ビジョン障害物センサ23による測距が信頼できると判定した場合はステップS52に進み、ビジョン障害物センサ23を距離測定手段として採用し、移動速度をVrメートル/秒に設定して移動し、ステップS53に進む。ステップS53では、距離drメートル以内に障害物3があるかを判定し、障害物3が無い場合はそのまま移動を続け、障害物3を検出した場合はステップS54に進み停止動作に入る。   The processing flow of Example 1 is shown in FIG. In step S51, the robot 1 confirms, for example, that the ambient brightness is equal to or greater than a predetermined value and is not backlit, and determines whether the distance measurement by the vision obstacle sensor 23 is reliable. If it is determined that the distance measurement by the vision obstacle sensor 23 is reliable, the process proceeds to step S52, the vision obstacle sensor 23 is adopted as the distance measuring means, the movement speed is set to Vr meter / second, and the movement is performed. Proceed to In step S53, it is determined whether there is an obstacle 3 within the distance dr meter. If there is no obstacle 3, the movement is continued as it is. If the obstacle 3 is detected, the process proceeds to step S54 and a stop operation is started.

ステップS51で、ビジョン障害物センサ23による測距が信頼できないと判定した場合はステップS55に進み、超音波障害物センサ24を距離測定手段として採用し、移動速度をV4メートル/秒に設定して移動し、ステップS56に進む。ステップS56では、障害物検出レンジ34内に障害物3があるかを判定し、障害物3が無い場合はそのまま移動を続け、障害物3を検出した場合はステップS54に進み停止動作に入る。   If it is determined in step S51 that the distance measurement by the vision obstacle sensor 23 is unreliable, the process proceeds to step S55, where the ultrasonic obstacle sensor 24 is employed as a distance measuring means, and the moving speed is set to V4 meters / second. Move to step S56. In step S56, it is determined whether or not there is an obstacle 3 in the obstacle detection range 34. If there is no obstacle 3, the movement is continued as it is. If the obstacle 3 is detected, the process proceeds to step S54 and a stop operation is started.

なお、環境条件に応じて、レーザー測距手段、あるいは赤外線測距手段等、を用いることも可能である。   Depending on the environmental conditions, it is also possible to use laser distance measuring means, infrared distance measuring means, or the like.

図6の実施例2に示すロボット11は、実施例1に示すロボット1に加え、さらに舵角を−θ2、−θ1、0、θ1、θ2(θ1<θ2)に制御する進行方向制御手段を備える。舵角を0とした場合のロボット11の右端の軌跡を破線41で、舵角を−θ1とした場合のロボット11の右端の軌跡を破線42で示し、舵角を−θ1として障害物3を回避した結果をロボット11’で示す。ビジョン障害物センサ25は、障害物3との距離doと、障害物の方向θoとを検出する。また、図示しないが、超音波障害物センサ26もビジョン障害物センサ25と同様に、障害物3との距離doと、障害物の方向θoとを検出する。   In addition to the robot 1 shown in the first embodiment, the robot 11 shown in the second embodiment shown in FIG. 6 further includes a traveling direction control unit that controls the steering angles to -θ2, -θ1, 0, θ1, and θ2 (θ1 <θ2). Prepare. The trajectory of the right end of the robot 11 when the rudder angle is 0 is indicated by a broken line 41, the trajectory of the right end of the robot 11 when the rudder angle is -θ1 is indicated by a broken line 42, and the obstacle 3 is set with a rudder angle of -θ1. The avoidance result is indicated by the robot 11 ′. The vision obstacle sensor 25 detects the distance do with the obstacle 3 and the direction θo of the obstacle. Although not shown, the ultrasonic obstacle sensor 26 also detects the distance do with the obstacle 3 and the direction θo of the obstacle, like the vision obstacle sensor 25.

ここでロボットは、速度Vrメートル/秒の場合、舵角を−θ1、あるいはθ1としても安全に進行方向を変えられるが、舵角を−θ2、あるいはθ2とすると転倒する。また、速度V4メートル/秒の場合は、舵角を−θ2、あるいはθ2としても安全に進行方向を変えられるものとする。   Here, when the speed is Vr meters / second, the robot can safely change the traveling direction even if the steering angle is set to -θ1 or θ1, but the robot falls over if the steering angle is set to -θ2 or θ2. In addition, when the speed is V4 meters / second, the traveling direction can be changed safely even if the steering angle is set to -θ2 or θ2.

なお、ロボットは、距離(d3−d4)メートル以内で速度Vrメートル/秒Vrから速度V4メートル/秒に減速するものとする。   It is assumed that the robot decelerates from a speed Vr meter / second Vr to a speed V4 meter / second within a distance (d3-d4) meters.

図7、および図8は、実施例2の処理フローを示す。   7 and 8 show a processing flow of the second embodiment.

図7に示す実施例2の処理フロー1において、ステップS71でロボット11は、ビジョン障害物センサ23による測距が信頼できるか判定する。ビジョン障害物センサ23による測距が信頼できると判定した場合はステップS72に進み、ビジョン障害物センサ23を距離測定手段として採用し、移動速度をVrメートル/秒に設定して移動し、ステップS73に進む。   In the processing flow 1 of the second embodiment illustrated in FIG. 7, in step S <b> 71, the robot 11 determines whether the distance measurement by the vision obstacle sensor 23 is reliable. If it is determined that the distance measurement by the vision obstacle sensor 23 is reliable, the process proceeds to step S72, the vision obstacle sensor 23 is adopted as the distance measuring means, the movement speed is set to Vr meters / second, and the movement is performed, step S73. Proceed to

ステップS71において、ビジョン障害物センサ23による測距が信頼できないと判定した場合は図8、Bへ進む。   If it is determined in step S71 that the distance measurement by the vision obstacle sensor 23 is not reliable, the process proceeds to FIG.

ステップS73では、距離d3メートル以内に障害物3があるかを判定し、障害物3が無い場合はそのまま移動を続け、障害物3を検出した場合はステップS74に進み障害物3の方位角θ0を取得する。ステップS75では、障害物3の方位角θ0をもとに直進した場合の軌跡が障害物3と干渉する、すなわち衝突するかを判定する。衝突判定は、例えば図6に示すごとく、障害物3を検出した方位角θ0側のロボット11の幅、この場合は右端を勘案し、直進した場合のロボット11の右端の軌跡が障害物3と干渉するかを判定するものであればよい。   In step S73, it is determined whether or not there is an obstacle 3 within a distance d3 meters. If there is no obstacle 3, the movement is continued as it is. If obstacle 3 is detected, the process proceeds to step S74 and the azimuth angle θ0 of the obstacle 3 is detected. To get. In step S75, it is determined whether or not the trajectory when traveling straight on the basis of the azimuth angle θ0 of the obstacle 3 interferes with the obstacle 3, that is, collides. For example, as shown in FIG. 6, the collision determination is performed by considering the width of the robot 11 on the azimuth angle θ 0 side where the obstacle 3 is detected, in this case, the right end, and the trajectory of the right end of the robot 11 when traveling straight is the obstacle 3. What is necessary is just to determine whether it interferes.

ステップS75で衝突しないと判定した場合はステップS73にもどり、衝突すると判定した場合は、ステップS76に進み、舵角を−θ1に設定する。ここで、舵角−θ1は、障害物3を回避するように、検出した方位角θ0とは逆に操舵するものとする。   When it determines with not colliding at step S75, it returns to step S73, and when it determines with colliding, it progresses to step S76 and sets a steering angle to-(theta) 1. Here, the steering angle −θ1 is steered opposite to the detected azimuth angle θ0 so as to avoid the obstacle 3.

ステップS77では、舵角−θ1で移動した場合の軌跡を求め、当該軌跡と障害物3との衝突判定を行い、衝突しないと判定した場合はステップS81に進み、衝突すると判定した場合はステップS78に進み、移動速度をV4メートル/秒に減速し、舵角を−θ2に設定する。ステップS79では、舵角−θ2で移動した場合の軌跡を求め、当該軌跡と障害物3との衝突判定を行い、衝突しないと判定した場合はステップS82に進み、衝突すると判定した場合はステップS80に進み、停止動作に入る。   In step S77, a trajectory when moving at the steering angle −θ1 is obtained, a collision determination between the trajectory and the obstacle 3 is performed. If it is determined that no collision occurs, the process proceeds to step S81, and if it is determined that a collision occurs, step S78 is performed. , The moving speed is reduced to V4 meters / second, and the steering angle is set to -θ2. In step S79, a trajectory when moving at the steering angle −θ2 is obtained, and a collision determination between the trajectory and the obstacle 3 is performed. If it is determined that there is no collision, the process proceeds to step S82, and if it is determined that there is a collision, step S80 is performed. Proceed to, and stop operation starts.

ステップS81では、障害物3を回避したかを判定し、回避が完了していない場合はそのまま移動を継続し、回避完了の場合はステップS83に進み、舵角0、移動速度Vrメートル/秒に設定しステップS71に戻る。ステップS82の処理もステップS81の処理と同様である。   In step S81, it is determined whether or not the obstacle 3 has been avoided. If the avoidance has not been completed, the movement is continued. If the avoidance has been completed, the process proceeds to step S83, where the steering angle is 0 and the movement speed is Vr meters / second. Set and return to step S71. The process in step S82 is similar to the process in step S81.

ステップS71において、ビジョン障害物センサ23による測距が信頼できないと判定した場合は図8の実施例2の処理フロー2のBに進み、ステップS84で超音波障害物センサ24を距離測定手段として採用し、移動速度をV4メートル/秒に設定して移動し、ステップS85に進む。   If it is determined in step S71 that the distance measurement by the vision obstacle sensor 23 is not reliable, the process proceeds to B in the process flow 2 of the second embodiment in FIG. 8, and the ultrasonic obstacle sensor 24 is employed as a distance measurement unit in step S84. Then, the moving speed is set to V4 meters / second, and the process proceeds to step S85.

ステップS85では、距離d4メートル以内に障害物3があるかを判定し、障害物3が無い場合はそのまま移動を続け、障害物3を検出した場合はステップS86に進み障害物3の方位角θ0を取得する。ステップS87では、障害物3の方位角θ0をもとに直進した場合の軌跡が障害物3と干渉する、すなわち衝突するかを判定する。   In step S85, it is determined whether or not there is an obstacle 3 within a distance d4 meters. If there is no obstacle 3, the movement is continued as it is. If the obstacle 3 is detected, the process proceeds to step S86 and the azimuth angle θ0 of the obstacle 3 is detected. To get. In step S87, it is determined whether or not the trajectory when traveling straight on the basis of the azimuth angle θ0 of the obstacle 3 interferes with the obstacle 3, that is, collides.

ステップS87で衝突しないと判定した場合はステップS85にもどり、衝突すると判定した場合は、ステップS88に進み、舵角を−θ1に設定する。   When it determines with not colliding at step S87, it returns to step S85, and when it determines with colliding, it progresses to step S88 and sets a steering angle to-(theta) 1.

ステップS89では、舵角−θ1で移動した場合の軌跡を求め、当該軌跡と障害物3との衝突判定を行い、衝突しないと判定した場合はステップS93に進み、衝突すると判定した場合はステップS90に進み、舵角を−θ2に設定する。ステップS91では、舵角−θ2で移動した場合の軌跡を求め、当該軌跡と障害物3との衝突判定を行い、衝突しないと判定した場合はステップS94に進み、衝突すると判定した場合はステップS92に進み、停止動作に入る。   In step S89, a trajectory when moving at the steering angle −θ1 is obtained, and a collision determination between the trajectory and the obstacle 3 is performed. If it is determined that no collision occurs, the process proceeds to step S93. Then, the steering angle is set to -θ2. In step S91, a trajectory when moving at the steering angle −θ2 is obtained, a collision determination between the trajectory and the obstacle 3 is performed. If it is determined that no collision occurs, the process proceeds to step S94, and if a collision is determined, step S92 is determined. Proceed to, and start the stop operation.

ステップS93では、障害物3を回避したかを判定し、回避が完了していない場合はそのまま移動を継続し、回避完了の場合はステップS95に進み、舵角を0に設定しステップS84に戻る。ステップS94の処理もステップS93の処理と同様である。   In step S93, it is determined whether or not the obstacle 3 has been avoided. If the avoidance is not completed, the movement is continued as it is. If the avoidance is completed, the process proceeds to step S95, the steering angle is set to 0, and the process returns to step S84. . The process in step S94 is similar to the process in step S93.

これにより、周囲の環境条件に応じて移動速度、および移動方向を選択し、高速で移動している場合に障害物を検出しても、安全に障害物を回避、あるいは停止することが可能となる。   As a result, it is possible to select the moving speed and moving direction according to the surrounding environmental conditions and to avoid or stop the obstacle safely even if the obstacle is detected when moving at high speed. Become.

なお、実施例においては2つの距離測定手段を用いる場合について説明したが、3つ以上の距離測定手段を用いることも可能である。   In the embodiment, the case where two distance measuring means are used has been described, but it is also possible to use three or more distance measuring means.

また、実施例においては障害物が1つの場合について説明したが、各距離測定手段に、さらに複数の障害物を検出する機能を持たせ、複数の障害物を検出した場合、各障害物との距離、および方位角を求めてロボット制御手段に送り、ロボット制御手段はさらに、検出した全障害物が、所定の舵角で進行した場合の軌跡と干渉しない、すなわち衝突しない場合は進行方向制御手段に当該舵角での進行指示を送り、全軌跡が、何れかの障害物と干渉する場合は移動速度制御手段に停止指示を送ることで、障害物が複数ある場合についても対応可能である。   In the embodiment, the case where there is one obstacle has been described. However, each distance measuring unit is further provided with a function of detecting a plurality of obstacles, and when a plurality of obstacles are detected, The distance and the azimuth are obtained and sent to the robot control means. The robot control means further moves the direction control means when all detected obstacles do not interfere with the trajectory when traveling at a predetermined steering angle, that is, when they do not collide. If the entire trajectory interferes with any obstacle, a stop instruction is sent to the moving speed control means so that it is possible to cope with a case where there are a plurality of obstacles.

また、実施例においては障害物が静止している場合について説明したが、さらに距離測定手段から受け取った測定結果の変化から障害物の移動軌跡を予測し、ロボットと障害物とが干渉するかを判定することにより、障害物が移動している場合についても対応可能である。   In the embodiment, the case where the obstacle is stationary has been described. Further, the movement trajectory of the obstacle is predicted from the change in the measurement result received from the distance measuring means, and whether the robot and the obstacle interfere with each other. By determining, it is possible to deal with a case where an obstacle is moving.

本発明による障害物検出の概要Overview of obstacle detection according to the present invention 本発明を適用するロボットの周囲の環境条件例Example of environmental conditions around a robot to which the present invention is applied 本発明の動作原理の処理フローProcessing flow of the principle of operation of the present invention 実施例1Example 1 実施例1の処理フローProcessing flow of Example 1 実施例2Example 2 実施例2の処理フロー1Processing flow 1 of Example 2 実施例2の処理フロー2Processing flow 2 of Example 2 従来例1Conventional Example 1 従来例2Conventional example 2

符号の説明Explanation of symbols

1、11、11’ ロボット
3 障害物
21 距離測定手段1
22 距離測定手段2
23、25 ビジョン障害物センサ
24、26 超音波障害物センサ
31、32、33、34、35 障害物検出レンジ
41、42 軌跡
1, 11, 11 ′ Robot 3 Obstacle 21 Distance measuring means 1
22 Distance measuring means 2
23, 25 Vision obstacle sensor 24, 26 Ultrasonic obstacle sensor 31, 32, 33, 34, 35 Obstacle detection range 41, 42 Trajectory

Claims (6)

障害物との距離、および周囲の環境条件を測定し、測定結果にしたがってロボットの移動速度を制御する方法であって、
それぞれ対応する所定の測定レンジ、および設定速度を有する複数の距離測定手段を用いて測定し、
測定結果を、最も測定レンジの長い距離測定手段から順に評価して、周囲の環境条件が所定の条件を満たす距離測定手段の測定距離を採用し、
ロボットの移動速度を、採用した距離測定手段に対応付けられた設定速度に制御することを特徴とするロボットの移動速度制御方法。
A method for measuring the distance to an obstacle and the surrounding environmental conditions and controlling the movement speed of the robot according to the measurement result,
Measure using a plurality of distance measuring means each having a predetermined measurement range and a set speed,
Evaluate the measurement results in order from the distance measurement means with the longest measurement range, and adopt the measurement distance of the distance measurement means that the surrounding environmental conditions satisfy the predetermined condition,
A robot moving speed control method, wherein the moving speed of the robot is controlled to a set speed associated with the adopted distance measuring means.
距離測定手段と、ロボット制御手段と、移動速度制御手段とを備えた移動ロボットであって、
それぞれ対応する所定の測定レンジ、および設定速度を有し、障害物との距離を測定してロボット制御手段に送る複数の距離測定手段を備え、
ロボット制御手段は、受け取った測定結果を、最も測定レンジの長い距離測定手段から順に評価して、周囲の環境条件が所定の条件を満たす距離測定手段の測定距離を採用し、対応する設定速度を移動速度制御手段に送り、
移動速度制御手段は、ロボットの移動速度を受け取った設定速度に制御することを特徴とする移動ロボット。
A mobile robot comprising distance measuring means, robot control means, and movement speed control means,
A plurality of distance measuring means each having a predetermined measurement range and a set speed corresponding to each other, and measuring the distance to the obstacle and sending it to the robot control means,
The robot control means evaluates the received measurement results in order from the distance measurement means having the longest measurement range, adopts the measurement distance of the distance measurement means in which the surrounding environmental conditions satisfy a predetermined condition, and sets the corresponding set speed. Sent to the moving speed control means,
The moving speed control means controls the moving speed of the robot to the received set speed.
請求項2に記載の移動ロボットであって、
各距離測定手段に対応付ける設定速度を、移動速度制御手段に停止を指示した場合にロボットの停止に要する距離が当該距離測定手段の測距範囲内となる最大速度以下とし、
ロボット制御手段が受け取った障害物との距離とロボットの停止に要する距離との差が所定値以下であった場合、移動速度制御手段に停止指示を送ることを特徴とする移動ロボット。
The mobile robot according to claim 2,
The set speed associated with each distance measuring means is set to be equal to or less than the maximum speed at which the distance required for stopping the robot is within the distance measurement range of the distance measuring means when the moving speed control means is instructed to stop.
A mobile robot characterized by sending a stop instruction to the moving speed control means when the difference between the distance from the obstacle received by the robot control means and the distance required to stop the robot is equal to or less than a predetermined value.
請求項3に記載の移動ロボットであって、
さらに舵角を変えて進行方向を制御する進行方向制御手段を備え、
各距離測定手段はさらに、障害物の方位角を求めてロボット制御手段に送り、
ロボット制御手段はさらに、ロボットが舵角を変えて進行した場合の各軌跡を求め、当該軌跡と、受け取った距離、および方位角から求められる位置にある障害物との干渉判定を行い、干渉しない場合は進行方向制御手段に当該舵角での進行指示を送り、干渉する場合は移動速度制御手段に停止指示を送り、進行方向制御手段は、受け取った進行指示に従って進行方向を制御することを特徴とする移動ロボット。
The mobile robot according to claim 3,
Furthermore, it has a traveling direction control means for controlling the traveling direction by changing the rudder angle,
Each distance measuring means further determines the azimuth of the obstacle and sends it to the robot control means,
The robot control means further obtains each trajectory when the robot travels while changing the rudder angle, performs interference determination between the trajectory and the obstacle at the position obtained from the received distance and azimuth, and does not interfere In this case, the traveling direction control means sends a traveling instruction at the steering angle, and when it interferes, the traveling speed control means sends a stop instruction, and the traveling direction control means controls the traveling direction according to the received traveling instruction. A mobile robot.
請求項4に記載の移動ロボットであって、
各距離測定手段はさらに、複数の障害物を検出した場合、各障害物との距離、および方位角を求めてロボット制御手段に送り、
ロボット制御手段はさらに、検出した全障害物と、ロボットが所定の舵角で進行した場合の軌跡との干渉判定を行い、干渉しない場合は進行方向制御手段に当該舵角での進行指示を送り、ロボットの全軌跡が、何れかの障害物と干渉する場合は移動速度制御手段に停止指示を送ることを特徴とする移動ロボット。
The mobile robot according to claim 4,
Further, when each of the distance measuring means detects a plurality of obstacles, the distance to each obstacle and the azimuth are obtained and sent to the robot control means.
The robot control means further performs an interference determination between all detected obstacles and the trajectory when the robot travels at a predetermined rudder angle, and if there is no interference, sends a travel instruction at the rudder angle to the travel direction control means. A mobile robot characterized by sending a stop instruction to the moving speed control means when the entire trajectory of the robot interferes with any obstacle.
請求項5に記載の移動ロボットであって、ロボット制御手段はさらに、距離測定手段から受け取った測定距離の変化から障害物の移動軌跡を予測し、検出した全障害物とロボットとの干渉判定を行うことを特徴とする移動ロボット。   6. The mobile robot according to claim 5, wherein the robot control means further predicts the movement trajectory of the obstacle from the change in the measurement distance received from the distance measurement means, and determines the interference between all the detected obstacles and the robot. A mobile robot characterized by performing.
JP2006029182A 2006-02-07 2006-02-07 Robot movement control method and mobile robot Expired - Fee Related JP4432912B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006029182A JP4432912B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Robot movement control method and mobile robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006029182A JP4432912B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Robot movement control method and mobile robot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007213111A JP2007213111A (en) 2007-08-23
JP4432912B2 true JP4432912B2 (en) 2010-03-17

Family

ID=38491520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006029182A Expired - Fee Related JP4432912B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Robot movement control method and mobile robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4432912B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4978494B2 (en) 2008-02-07 2012-07-18 トヨタ自動車株式会社 Autonomous mobile body and control method thereof
JP5188316B2 (en) * 2008-08-06 2013-04-24 株式会社Ihi Mobile robot and traveling speed control method of mobile robot
KR101262778B1 (en) 2008-09-03 2013-05-09 무라다기카이가부시끼가이샤 Route planning unit, and autonomous mobile device
WO2011064821A1 (en) 2009-11-27 2011-06-03 トヨタ自動車株式会社 Autonomous moving object and control method
ES2773136T3 (en) * 2014-06-05 2020-07-09 Softbank Robotics Europe Humanoid robot with collision avoidance and trajectory recovery capabilities
JP6694279B2 (en) * 2016-01-21 2020-05-13 株式会社ダイヘン Route teaching device and moving body
WO2018018596A1 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 深圳市赛亿科技开发有限公司 Robot capable of automatically detecting and avoiding obstacle
WO2018018597A1 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 深圳市赛亿科技开发有限公司 Robot capable of automatically detecting and avoiding obstacle, system, and method
JP2018155713A (en) * 2017-03-21 2018-10-04 住友理工株式会社 Sensor device
DE112019007983T5 (en) 2019-12-20 2022-12-15 Honda Motor Co., Ltd. Working machine and processing device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007213111A (en) 2007-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4432912B2 (en) Robot movement control method and mobile robot
US9625911B2 (en) System and method for avoiding obstacle for autonomous vehicle
US20170308760A1 (en) Collision avoidance method and apparatus using depth sensor
US9469031B2 (en) Motion limiting device and motion limiting method
US8793069B2 (en) Object recognition system for autonomous mobile body
JP4316477B2 (en) Tracking method of mobile robot
CN105572681A (en) Absolute distance measurement for time-of-flight sensors
US20040158358A1 (en) Method of teaching traveling path to robot and robot having function of learning traveling path
EP2506106A1 (en) Autonomous moving object and control method
US11467281B2 (en) Object detection device
JP2015155878A (en) Obstacle detection device for vehicle
JP6192958B2 (en) Mobile environment map generation control device, mobile body, and mobile environment map generation method
US11604469B2 (en) Route determining device, robot, and route determining method
CN107804317A (en) For controlling the apparatus and method and computer-readable storage medium of parking
US20240042621A1 (en) Autonomous working system, method and computer readable recording medium
KR101257566B1 (en) Auto guided vehicle and method for controlling the same
KR102304601B1 (en) Apparatus for controlling autonomous parking and method thereof
CN112327848A (en) Robot obstacle avoidance method and device, storage medium and electronic equipment
KR101165969B1 (en) Position measuring device having distance and angle measuring function
KR102354170B1 (en) Malfunction determining apparatus and method of lidar sensor
CN107678020B (en) Carrier navigation method and system
JP6267430B2 (en) Mobile environment map generation control device, mobile body, and mobile environment map generation method
Seppänen et al. Comparison of Semi-autonomous Mobile Robot Control Strategies in Presence of Large Delay Fluctuation
Wen et al. Infrared sensor based target following device for a mobile robot
JP2021053741A (en) Monitoring system, monitoring method and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090908

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091109

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: 20091201

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4432912

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140108

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees