JP4664099B2 - Mobile robot path generator - Google Patents

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Description

本発明は、間取り図などの地図データ情報により経路計画をたて、建物などの内部を移動する移動ロボットの経路生成装置に関する。   The present invention relates to a route generation apparatus for a mobile robot that makes a route plan based on map data information such as a floor plan and moves inside a building or the like.

移動ロボットの地図情報による経路計画について、従来知られた方法として、ロードマップ法、セル分解法、ポテンシャルフィールド法などがある。   Conventionally known methods for route planning based on mobile robot map information include a road map method, a cell decomposition method, and a potential field method.

従来公知のロボットの大域動作経路計画方法とその制御装置(特許文献1参照)には、大まかに格子点を持つ空間内で経路を探索し、その各点をサブゴールとして、サブゴール毎に細かい格子点で探索を行う2段階の経路探索方法が述べられている。また、従来公知の自律走行ロボット用経路生成装置および経路生成方法およびそのためのプログラムを格納した記録媒体(特許文献2参照)では、部屋や交差点をブロック分割し個別のローカル座標系で内部の障害物情報を保持する環境地図データと、それを用いて交差点をノードとするノード探索による経路生成方法について述べられているものがあった。
特開2000−181539号公報 特開平11−85273号公報
A conventionally known global motion path planning method for a robot and its control device (see Patent Document 1) search for a path roughly in a space having grid points, use each point as a subgoal, and fine grid points for each subgoal. Describes a two-step route search method for performing a search. Further, in a conventionally known autonomous mobile robot route generation device, route generation method, and recording medium storing a program therefor (refer to Patent Document 2), a room or an intersection is divided into blocks, and obstacles inside the individual local coordinate system There was an environment map data holding information and a route generation method using node search using an intersection as a node.
JP 2000-181539 A JP-A-11-85273

前記従来のものは次のような課題があった。   The conventional device has the following problems.

従来知られた方法では、いずれも地図情報は平面的であり、デパートや大規模オフィスなど、複数の建屋や複数の階を持つ建物内を移動する場合に、建屋や階間の移動やさまざまなドアの通過を含む経路の生成に対応していない。また、大規模なエリア内を長い距離自律移動する場合に、これらの従来法では検索に時間がかかるものであった。   In all of the known methods, the map information is flat, and when moving in buildings with multiple buildings or multiple floors, such as department stores and large-scale offices, there are various movements between buildings and floors. Does not support the generation of routes that include passage of doors. In addition, in the case of autonomously moving over a long distance in a large area, these conventional methods take time to search.

従来公知の特許文献では大規模なエリア内の経路探索の高速化を図る効果を持つものであるが、経路探索のノードには座標情報しか持たず、階や建屋、ドアなどをまたいでの移動には対応していないものであった。   Conventionally known patent documents have the effect of speeding up the route search in a large area, but the route search node has only coordinate information and moves across floors, buildings, doors, etc. It was not compatible with.

本発明は、エレベータ搭乗やドア通過などの作業を情報に含んだ自律移動経路を自動的に生成し経路移動を実行することを可能とし、また、地図情報を要素に分割してコネクタにより連結された要素から経路を探索することにより、大規模なエリアの経路計画が高速に求められるようにすることを目的とする。   The present invention makes it possible to automatically generate an autonomous movement route including information such as elevator boarding and door passing and execute the route movement, and map information is divided into elements and connected by a connector. It is an object of the present invention to make it possible to obtain a route plan for a large area at a high speed by searching for a route from the elements.

図1は本発明のロボットの構成図である。図1中、1はCPU(処理手段)、2は表示部(表示手段)、3は入力部(入力手段)、4は通信部(入力手段)、5は記憶部(格納手段)、6は駆動部制御ボード、7は画像処理ボード、8はステレオカメラ、9は走行部、10はアームである。   FIG. 1 is a configuration diagram of a robot according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a CPU (processing unit), 2 is a display unit (display unit), 3 is an input unit (input unit), 4 is a communication unit (input unit), 5 is a storage unit (storage unit), and 6 is A drive unit control board, 7 is an image processing board, 8 is a stereo camera, 9 is a traveling unit, and 10 is an arm.

本発明は、上記の課題を解決するため次のように構成した。   The present invention is configured as follows to solve the above problems.

(1):情報を入力する入力手段3、4と、情報を格納する格納手段5と、ロボットの経路を生成する処理手段1とを備え、前記格納手段5に、ロボットの経路となる廊下や部屋等を適当な単位に分割し、該分割した各単位の情報であるノード要素とロボットが移動できる隣接する前記ノード要素間を接続する情報であるコネクタとを備える地図データを格納し、前記入力手段3、4より前記ロボットの移動開始地点と移動目標地点が与えられた時、前記処理手段1は、前記格納手段5の前記ノード要素と前記コネクタの探索から、前記ロボットの通過するコネクタのリストを生成する。このため、ドア通過などの作業を情報に含んだ自律移動経路を自動的に生成して経路移動を実行することができ、また、経路を要素に分割してコネクタにより連結された要素から経路を探索することにより、大規模なエリアの経路計画が高速に求めることができる。   (1): It comprises input means 3 and 4 for inputting information, storage means 5 for storing information, and processing means 1 for generating a route for the robot. Dividing a room or the like into appropriate units, storing map data comprising node elements as information of the divided units and connectors as information for connecting adjacent node elements to which the robot can move, and storing the input When the movement start point and the movement target point of the robot are given by the means 3 and 4, the processing means 1 searches the node element and the connector in the storage means 5 and searches for a list of connectors through which the robot passes. Is generated. For this reason, it is possible to automatically generate an autonomous movement route including information such as door passing and the like and execute the route movement. In addition, the route is divided from the elements connected by the connector. By searching, a route plan for a large area can be obtained at high speed.

(2):前記(1)の移動ロボットの経路生成装置において、前記ノード要素には、隣接するノード要素と接続するコネクタのIDと内部の障害物の配置情報を含む。このため、ノード要素内の情報により障害物回避を行い目標地点へと移動することができる。   (2): In the mobile robot path generation device according to (1), the node element includes an ID of a connector connected to an adjacent node element and internal obstacle arrangement information. For this reason, it is possible to move to the target point by avoiding the obstacle based on the information in the node element.

(3):前記(1)又は(2)の移動ロボットの経路生成装置において、前記コネクタには、自身が連結するノード要素のIDと連結するノード要素との境界を通過する際に必要な情報を含む。このため、ドア通過などの作業の情報を含んだ自律移動経路を自動的に生成して経路移動を実行することができる。   (3): In the mobile robot path generation device according to (1) or (2), the connector includes information necessary for passing through the boundary between the ID of the node element to which the connector is connected and the node element to be connected. including. For this reason, it is possible to automatically generate an autonomous movement route including information on work such as passing through a door and execute the route movement.

(4):前記(1)〜(3)の移動ロボットの経路生成装置において、前記地図データに建屋と階の要素を設け、前記建屋と階の要素の中に、前記各ノード要素を保持する。このため、経路生成の必要な地図データのみを容易に取り出すことができる。   (4): In the mobile robot route generation device according to (1) to (3), a building and a floor element are provided in the map data, and each node element is held in the building and the floor element. . For this reason, it is possible to easily extract only map data that requires route generation.

(5):前記(4)の移動ロボットの経路生成装置において、前記建屋を連結する建屋間コネクタと前記階を連結する階間コネクタとを前記格納手段5に保持する。このため、エレベータ搭乗や建屋の移動などの自律移動経路を自動的に生成し経路移動を実行することができる。   (5): In the mobile robot path generation device of (4), the storage means 5 holds the inter-building connector connecting the buildings and the inter-floor connector connecting the floors. For this reason, it is possible to automatically generate an autonomous movement route such as elevator boarding or building movement and execute the route movement.

本発明によれば次のような効果がある。   The present invention has the following effects.

(1):入力手段よりロボットの移動開始地点と移動目標地点が与えられた時、処理手段で、格納手段のノード要素とコネクタの探索から、前記ロボットの通過するコネクタのリストを生成するため、ドア通過などの作業を情報に含んだ自律移動経路を自動的に生成して経路移動を実行することができ、また、経路を要素に分割してコネクタにより連結された要素から経路を探索することにより、大規模なエリアの経路計画が高速に求めることができる。   (1): When the movement start point and the movement target point of the robot are given from the input means, the processing means generates a list of connectors through which the robot passes from the search of the node elements and connectors of the storage means. It is possible to automatically generate an autonomous movement route that includes information such as passing doors and execute the route movement, and to search for a route from elements connected by connectors by dividing the route into elements. Thus, a route plan for a large area can be obtained at high speed.

(2):ノード要素には、隣接するノード要素と接続するコネクタのIDと内部の障害物の配置情報を含むため、ノード要素内の情報により障害物回避を行い目標地点へと移動することができる。   (2): Since the node element includes the ID of the connector connected to the adjacent node element and the arrangement information of the obstacle inside, it is possible to avoid the obstacle based on the information in the node element and move to the target point. it can.

(3):コネクタには、自身が連結するノード要素のIDと連結するノード要素との境界を通過する際に必要な情報を含むため、ドア通過などの作業の情報を含んだ自律移動経路を自動的に生成して経路移動を実行することができる。   (3): Since the connector includes information necessary for passing through the boundary between the ID of the node element to which the connector is connected and the node element to be connected, the connector has an autonomous movement route including information on work such as door passage. It can be generated automatically and route movement can be executed.

(4):地図データに建屋と階の要素を設け、前記建屋と階の要素の中に、各ノード要素を保持するため、経路生成の必要な地図データのみを容易に取り出すことができる。   (4): Since the building and floor elements are provided in the map data, and each node element is held in the building and floor elements, only the map data necessary for route generation can be easily extracted.

(5):建屋を連結する建屋間コネクタと階を連結する階間コネクタとを格納手段に保持するため、エレベータ搭乗や建屋の移動などの自律移動経路を自動的に生成し経路移動を実行することができる。   (5): In order to hold the inter-building connector connecting the buildings and the inter-floor connector connecting the floors in the storage means, an autonomous movement route such as elevator boarding or building movement is automatically generated and route movement is executed. be able to.

本発明は、ロボットが建屋内で指示された場所へ移動を行うものである。この移動は、地図情報を元に自動的に経路を探し出して行うもので、階が違っても建屋が違っていても移動ができるようにするものである。   In the present invention, a robot moves to a designated location in a building. This movement is performed by automatically finding a route based on map information, and can be moved even if the floor is different or the building is different.

(1):ロボットの構成の説明
図1はロボットの構成図である。図1において、移動ロボットには、CPU1、表示部2、入力部3、通信部4、記憶部5、駆動部制御ボード6、画像処理ボード7、ステレオカメラ8、走行部9、アーム10が設けてある。
(1): Description of Robot Configuration FIG. 1 is a configuration diagram of a robot. In FIG. 1, the mobile robot includes a CPU 1, a display unit 2, an input unit 3, a communication unit 4, a storage unit 5, a drive unit control board 6, an image processing board 7, a stereo camera 8, a traveling unit 9, and an arm 10. It is.

CPU1は、経路生成の実行、経路移動中に実行する作業の指示、ロボット全体の制御処理等を行う処理手段である。なお、経路の生成(検索)はロボット外のサーバ等で行い通信手段で情報を得ることもできる。表示部2は、ロボットの状態等の表示を行う表示手段である。入力部3は、目的地等のユーザからの指示を受け付ける入力手段である。通信部4は、目的地等のユーザからの指示を外部のサーバ等から無線等の通信で受け付ける通信手段(入力手段)である。記憶部5は、地図データ等の情報を保持(格納)する記憶(格納)手段である。駆動部制御ボード6は、走行部9やアーム10等の駆動制御を行う駆動制御手段である。画像処理ボード7は、ステレオカメラ8からの立体画像処理を行う画像処理手段である。ステレオカメラ8は、立体的に画像を撮影する撮影手段である。走行部9は、走行車輪等のロボットの移動手段である。アーム10は、エレベータボタンを押す等の作業を行うものである。   The CPU 1 is a processing means for performing route generation, instructing work to be performed during route movement, control processing for the entire robot, and the like. It should be noted that the route generation (search) can be performed by a server outside the robot or the like, and information can be obtained by communication means. The display unit 2 is display means for displaying the state of the robot and the like. The input unit 3 is an input unit that receives an instruction from a user such as a destination. The communication unit 4 is a communication unit (input unit) that receives an instruction from a user, such as a destination, from an external server or the like through wireless communication. The storage unit 5 is a storage unit that stores (stores) information such as map data. The drive unit control board 6 is a drive control unit that performs drive control of the traveling unit 9, the arm 10, and the like. The image processing board 7 is image processing means for performing stereoscopic image processing from the stereo camera 8. The stereo camera 8 is a photographing means for photographing an image in three dimensions. The traveling unit 9 is a moving means for the robot such as traveling wheels. The arm 10 performs operations such as pressing an elevator button.

(2):視覚的な要素の説明
図2は視覚的な要素の説明図である。図2において、あるフロアの地図(地図情報)を示している。この地図のフロアをある適当な単位で区切ってエレベータルーム、階段、廊下、部屋等をノード要素とする。そして、これらのノード要素間のロボットが移動できる接続関係をコネクタと呼ぶリンク要素で連結するものである。
(2): Explanation of visual elements FIG. 2 is an explanatory diagram of visual elements. FIG. 2 shows a map (map information) of a certain floor. Elevator rooms, stairs, corridors, rooms, etc. are defined as node elements by dividing the map floor in some appropriate units. The connection relationship in which the robot can move between these node elements is connected by a link element called a connector.

ノード要素には、隣接するノード要素との接続情報を表すコネクタのID、ノード要素の形状(座標)とその内部の障害物の配置情報、エレベータや廊下などを表す属性、要素が属する建屋や階のIDと共に、その内部を通過する際に必要な操作情報(ボタン操作情報として、ボタン位置、ボタン形状データなど)を含める。また、コネクタには、自身が連結するノード要素のID、連結するノード要素との境界を通過する際に必要な、通過点や、ドアなどの属性情報、操作情報を含める。   The node element includes a connector ID indicating connection information with an adjacent node element, a shape (coordinates) of the node element and arrangement information of an obstacle inside the node element, an attribute indicating an elevator or a corridor, a building or a floor to which the element belongs. The operation information necessary for passing through the ID (button position, button shape data, etc.) is included. In addition, the connector includes the ID of the node element to be connected to itself, attribute information such as a passing point and a door, and operation information necessary for passing through the boundary with the connected node element.

例えば、ノード要素である廊下P1(Passage:1 )の場合、エレベータルームEVR1につながるコネクタp2e と部屋R1につながるコネクタp2p と部屋R2につながるコネクタp2p と階段につながるコネクタp2s (廊下−階段間コネクタ)の4 つのコネクタが設けられている。   For example, in the case of the corridor P1 (Passage: 1) which is a node element, the connector p2e connected to the elevator room EVR1, the connector p2p connected to the room R1, the connector p2p connected to the room R2, and the connector p2s connected to the stairs (corridor-stairs connector) There are four connectors.

(3):階の接続の説明
図3は階の接続の説明図である。図3において、1階と2階にはそれぞれ廊下等につながる一部にルートを探索するための仮の部屋であるエレベータ部屋(ルーム)15、25が設けてある。このエレベータ部屋15とエレベータ部屋25とをつなぐコネクタ(f2fConnector)が設けられる。エレベータ部屋15、25には、エレベータを表す属性、エレベータ部屋要素が属する建屋や階のIDと共に、エレベータの内部を通過する際に必要な操作情報(ボタン操作情報として、ボタン位置、ボタン形状データ(テンプレート)など)が含まれている。
(3): Explanation of floor connection FIG. 3 is an explanatory diagram of floor connection. In FIG. 3, elevator rooms (rooms) 15 and 25, which are temporary rooms for searching for a route, are provided on the first floor and the second floor, respectively, connected to a corridor or the like. A connector (f2fConnector) that connects the elevator room 15 and the elevator room 25 is provided. The elevator rooms 15 and 25 have the attribute indicating the elevator, the ID of the building or floor to which the elevator room element belongs, and operation information necessary for passing through the inside of the elevator (button position, button shape data ( Template)).

なお、これらのエレベータルーム要素を用いずエレベータ前の廊下要素がエレベータ要素と連結されてもよい。この場合はエレベータ前の廊下とエレベータとを連結するコネクタ(f2fConnector)に、エレベータ搭乗のためのボタン等の情報を追加する。   Note that the hallway element before the elevator may be connected to the elevator element without using these elevator room elements. In this case, information such as buttons for boarding the elevator is added to a connector (f2fConnector) that connects the hallway in front of the elevator and the elevator.

(4):データ構成の説明
図4はデータ構成の説明図である。図4において、データ構成の視覚的な概要(一例)を示している。図4のデータ構成には、建屋1(Building:1)と建屋2(Building:2)の要素がエリア(Area:Labo )の要素にあり、建屋1には1階(Floor:1 )と2階(Floor:2 )の要素があり、建屋2にも1階(Floor:1 )と2階(Floor:2 )の要素がある。
(4): Explanation of Data Structure FIG. 4 is an explanatory diagram of the data structure. FIG. 4 shows a visual outline (example) of the data structure. In the data structure of FIG. 4, the elements of Building 1 (Building: 1) and Building 2 (Building: 2) are the elements of the area (Area: Labo), and Building 1 has the first floor (Floor: 1) and 2 There is an element of the floor (Floor: 2), and the building 2 also has an element of the first floor (Floor: 1) and the second floor (Floor: 2).

建屋1の1階(Floor:1 )には、エレベータルーム1(EvRoom:1)、廊下2(Passage:2 )、廊下3(Passage:3 )、廊下4(Passage:4 )、ロビー(lobby )の要素がある。建屋1の2階(Floor:2 )には、要素として、エレベータルーム1(EvRoom:1)、廊下1(Passage:1 )の要素がある。   On the first floor (Floor: 1) of Building 1, there are elevator room 1 (EvRoom: 1), corridor 2 (Passage: 2), corridor 3 (Passage: 3), corridor 4 (Passage: 4), lobby (lobby) There are elements. On the second floor (Floor: 2) of building 1, there are elements of elevator room 1 (EvRoom: 1) and hallway 1 (Passage: 1) as elements.

建屋2の1階(Floor:1 )には、エレベータルーム1(EvRoom:1)、廊下2(Passage:2 )の要素がある。建屋2の2階(Floor:2 )には、部屋1(Room:1)、廊下1(Passage:1 )、廊下2(Passage:2 )、廊下3(Passage:3 )、廊下4(Passage:4 )、廊下5(Passage:5 )、エレベータルーム1(EvRoom:1)の要素がある。   On the first floor (Floor: 1) of Building 2, there are elements of Elevator Room 1 (EvRoom: 1) and Hallway 2 (Passage: 2). On the second floor of Building 2 (Floor: 2), Room 1 (Room: 1), Hallway 1 (Passage: 1), Hallway 2 (Passage: 2), Hallway 3 (Passage: 3), Hallway 4 (Passage: 4) There are elements of corridor 5 (Passage: 5) and elevator room 1 (EvRoom: 1).

これらの各要素には、隣接する要素との接続情報を表すコネクタのID、要素の形状(座標)とその内部の障害物の配置情報、エレベータや廊下などを表す属性、要素が属する建屋や階のIDと共に、その内部を通過する際に必要な操作情報(ボタン操作情報として、ボタン位置、ボタン形状データなど)が含まれている。   Each of these elements includes a connector ID indicating connection information with an adjacent element, element shape (coordinates) and arrangement information of an obstacle inside the element, attributes indicating an elevator or a corridor, and a building or floor to which the element belongs. The operation information necessary for passing through the ID (button position, button shape data, etc.) is included.

各要素間をロボットが移動できる接続関係をコネクタと呼ぶリンク要素で連結する。以下、このコネクタの説明をする。   The connection relationship in which the robot can move between the elements is connected by a link element called a connector. Hereinafter, this connector will be described.

建屋1の2階(Floor:2 )のエレベータルーム1(EvRoom:1)と廊下1(Passage:1 )とは、エレベータコネクタである p2eコネクタで連結されている。建屋1の2階(Floor:2 )のエレベータルーム1(EvRoom:1)と建屋1の1階(Floor:1 )のエレベータルーム1(EvRoom:1)とは、階間コネクタである f2fコネクタで連結されている。   The elevator room 1 (EvRoom: 1) and the corridor 1 (Passage: 1) on the second floor (Floor: 2) of the building 1 are connected by a p2e connector which is an elevator connector. The elevator room 1 (EvRoom: 1) on the second floor (Floor: 2) of the building 1 and the elevator room 1 (EvRoom: 1) on the first floor (Floor: 1) of the building 1 are f2f connectors that are inter-floor connectors. It is connected.

建屋1の1階(Floor:1 )のエレベータルーム1(EvRoom:1)と廊下2(Passage:2 )とは、エレベータコネクタである e2pコネクタで連結されている。建屋1の1階(Floor:1 )の廊下2(Passage:2 )と廊下3(Passage:3 )、廊下3(Passage:3 )と廊下4(Passage:4 )、廊下4(Passage:4 )とロビー(lobby )は、それぞれ通常のコネクタである p2pコネクタで連結されている。建屋1の1階(Floor:1 )の廊下4(Passage:4 )と建屋2の1階(Floor:1 )の廊下2(Passage:2 )とは、建屋間コネクタである b2bコネクタで連結されている。   The elevator room 1 (EvRoom: 1) and the corridor 2 (Passage: 2) on the first floor (Floor: 1) of the building 1 are connected by an e2p connector which is an elevator connector. Corridor 2 (Passage: 2) and Corridor 3 (Passage: 3), Corridor 3 (Passage: 3), Corridor 4 (Passage: 4), Corridor 4 (Passage: 4) on the first floor of Building 1 (Floor: 1) The lobby is connected with the p2p connector, which is a normal connector. Corridor 4 (Passage: 4) on the first floor (Floor: 1) of Building 1 and Corridor 2 (Passage: 2) on the first floor (Floor: 1) of Building 2 are connected by a b2b connector that is an inter-building connector. ing.

建屋2の1階(Floor:1 )の廊下2(Passage:2 )とエレベータルーム1(EvRoom:1)とは、エレベータコネクタである p2eコネクタで連結されている。建屋2の1階(Floor:1 )のエレベータルーム1(EvRoom:1)と建屋2の2階(Floor:2 )のエレベータルーム1(EvRoom:1)とは、階間コネクタである f2fコネクタで連結されている。   Corridor 2 (Passage: 2) on the first floor (Floor: 1) of building 2 and elevator room 1 (EvRoom: 1) are connected by a p2e connector which is an elevator connector. The elevator room 1 (EvRoom: 1) on the first floor (Floor: 1) of the building 2 and the elevator room 1 (EvRoom: 1) on the second floor (Floor: 2) of the building 2 are f2f connectors that are inter-level connectors. It is connected.

建屋2の2階(Floor:2 )のエレベータルーム1(EvRoom:1)と建屋2の2階(Floor:1 )の廊下5(Passage:5 )とは、エレベータコネクタである e2pコネクタで連結されている。建屋2の2階(Floor:2 )の廊下5(Passage:5 )と廊下4(Passage:4 )、廊下4(Passage:4 )と廊下3(Passage:3 )、廊下3(Passage:3 )と廊下2(Passage:2 )、廊下2(Passage:4 )と廊下1(Passage:1 )、廊下1(Passage:1 )と部屋1(Room:1)は、それぞれ通常のコネクタである p2pコネクタで連結されている。   Elevator room 1 (EvRoom: 1) on the second floor (Floor: 2) of building 2 and corridor 5 (Passage: 5) on the second floor (Floor: 1) of building 2 are connected by an e2p connector, which is an elevator connector. ing. Corridor 5 (Passage: 5), Corridor 4 (Passage: 4), Corridor 4 (Passage: 4), Corridor 3 (Passage: 3), Corridor 3 (Passage: 3) on the second floor of Building 2 (Floor: 2) And corridor 2 (Passage: 2), corridor 2 (Passage: 4), corridor 1 (Passage: 1), corridor 1 (Passage: 1) and room 1 (Room: 1) are p2p connectors which are normal connectors respectively. It is connected with.

これらのコネクタ(リンク要素)には、自身が連結するノード要素のID、連結するノード要素との境界を通過する際に必要な、通過点や、ドアなどの属性情報、操作情報が含まれている。   These connectors (link elements) include the ID of the node element to which they are connected, attribute information such as passing points and doors, and operation information necessary for passing through the boundary with the connected node element. Yes.

(5):データ構造の説明
図5はデータ構造の説明図である。図5において、データ保存の仕方を示しておりツリー構造をしている。エリア(Area)の要素は、建屋の内部情報を保持する建屋1(Building:1)と建屋2(Building:2)と建屋間の連結情報を保持する建屋間コネクタ( b2bConnector )の要素に分岐している。建屋1(Building:1)は、階の内部情報を保持する1階(Floor:1 )と2階(Floor:1 )とエレベータの内部の情報を保持するエレベータ1(Elevator:1)と階間の連結情報を保持する階間コネクタ( f2fConnector )の要素に分岐している。建屋間コネクタ( b2bConnector )は、コネクタ3(Connector:3 )の要素に分岐している。2階(Floor:1 )は、この階のノード要素を保持する部屋(Rooms )と廊下(Passages)とフロア内の要素を連結するコネクタの全てであるコネクタ(Connectors)の要素に分岐している。この部屋(Rooms )は部屋1(Rooms:1 )に分岐し、廊下(Passages)は廊下1(Passage:1 )に分岐し、コネクタ(Connectors)はコネクタ1(Connector:1 )に分岐している。
(5): Description of Data Structure FIG. 5 is an explanatory diagram of the data structure. FIG. 5 shows a data storage method and has a tree structure. The element of the area (Area) branches to the element of the inter-building connector (b2bConnector) that holds the connection information between the building 1 (Building: 1) and the building 2 (Building: 2) that hold the internal information of the building and the building ing. Building 1 (Building: 1) is between the first floor (Floor: 1) and the second floor (Floor: 1) that hold the internal information of the floor and the elevator 1 (Elevator: 1) that holds the information inside the elevator and the floor It branches to the element of the inter-floor connector (f2fConnector) that holds the connection information. The inter-building connector (b2bConnector) branches to the elements of the connector 3 (Connector: 3). The second floor (Floor: 1) branches to the elements of the connectors (Connectors), which are all the connectors that connect the elements on the floor and the halls (Passages) that hold the node elements on this floor. . This room (Rooms) branches to room 1 (Rooms: 1), the hallway (Passages) branches to hallway 1 (Passage: 1), and the connector (Connectors) branches to connector 1 (Connector: 1). .

また、部屋1(Rooms:1 )は、部屋の要素内形状を保持する形状(Shape )、要素内の障害物を保持する障害物(Obstacles )、接続関係を保持するコネクション(Connections )、エレベータ本体のID(識別子)を保持するエレベータID(ElevatorID)に分岐している。障害物(Obstacles )は障害物(Obstacle)に分岐し、コネクション(Connections )はそれぞれ要素が連結されているコネクタのIDを保持するコネクション1(Connection:1)とコネクション2(Connection:2)に分岐している。   Room 1 (Rooms: 1) is a shape (Shape) that holds the shape inside the element of the room, an obstacle (Obstacles) that holds the obstacle in the element, a connection (Connections) that holds the connection relationship, and the elevator body Branches to an elevator ID (ElevatorID) that holds the ID (identifier). Obstacles branch to Obstacles, and Connections branch to Connection 1 (Connection: 1) and Connection 2 (Connection: 2) that hold the IDs of the connectors to which the elements are connected. is doing.

図6はコネクタのデータ構造の説明図である。図6において、コネクタは、通過する地点である通過点1(PassPinnt:1 )と通過点2(PassPinnt:2 )と連結する要素である連結要素ID1(ComponentID1)と連結要素ID2(ComponentID2)に分岐している。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the data structure of the connector. In FIG. 6, the connector branches to a connection element ID1 (ComponentID1) and a connection element ID2 (ComponentID2) which are elements connected to a passing point 1 (PassPinnt: 1) and a passing point 2 (PassPinnt: 2). is doing.

このように、地図データ構造では、建屋や階の要素の中に各ノード要素を分類保持し、また、建屋や階を連結する建屋間コネクタや階間コネクタを分類保持するものである。   Thus, in the map data structure, each node element is classified and held in the building and floor elements, and the inter-building connectors and the inter-floor connectors that connect the buildings and floors are classified and held.

(6):経路の探索処理の説明
経路探索には、開始地点と目標地点が与えられる。この2地点の情報には、グローバル座標(x,y)、建屋ID、階IDが付属する。探索の手順は以下の通りである。
(6): Explanation of route search processing A route search is given a start point and a target point. The global coordinates (x, y), building ID, and floor ID are attached to the information on these two points. The search procedure is as follows.

先ず、開始地点と目標地点の2地点の属する要素を検索する。そして、建屋と階の情報から、その中に属する要素を検索し、地点が所属する要素を取得する。   First, an element to which two points of a start point and a target point belong is searched. Then, the element belonging to the building and the floor information is searched for, and the element to which the point belongs is acquired.

次に、取得した2要素を開始ノード・終了ノードとしてノードの保持するコネクタを辿り、ノード探索を行う。ノード探索には、経路探索のアルゴリズムである「A*」などの一般的な手法を用いてよい。ノード探索のコストとして、以下のような方法をとることができる。   Next, the node search is performed by tracing the connector held by the node using the acquired two elements as a start node and an end node. The node search may use a general method such as “A *” which is a route search algorithm. As a node search cost, the following method can be used.

・コネクタで連結された2要素(要素1、2とする)の中心間の距離にコネクタに設定された重みを掛けた値と、目標地点と要素2の中心との3次元(x,y,階)距離の合算によりその2要素を通過するコストを求める。   A value obtained by multiplying the distance between the centers of two elements (elements 1 and 2) connected by the connector by the weight set for the connector, and the three-dimensional (x, y, Floor) Calculate the cost of passing through the two elements by adding the distance.

・2要素(要素1、2とする)を連結するコネクタの保持する2点の通過点情報の中心を求め、その中心と前のコネクタの2点通過点情報の中心との距離にコネクタに設定された重みを掛けた値と、目標地点と要素2の中心との3次元(x,y,階)距離の合算によりその2要素を通過するコストを求める。例えば、同じ階を移動するときに階段のコネクタとエレベータのコネクタとにより異なる重みを設ける。   ・ Calculate the center of the two passing point information held by the connector that connects the two elements (elements 1 and 2), and set the distance between the center and the center of the two passing point information of the previous connector. The cost of passing through the two elements is obtained by adding the value multiplied by the weight and the three-dimensional (x, y, floor) distance between the target point and the center of the element 2. For example, when moving on the same floor, different weights are provided for stair connectors and elevator connectors.

図7は経路の探索処理フローの説明図である。以下、ロボットの処理手段(CPU)が行う場合の経路の探索処理フロー(アルゴリズム)を図7の処理S1〜S8に従って説明する。   FIG. 7 is an explanatory diagram of a route search processing flow. Hereinafter, a route search processing flow (algorithm) performed by the processing means (CPU) of the robot will be described with reference to steps S1 to S8 in FIG.

S1:ロボットの処理手段(CPU)は、格納手段から地図データをロードし、開始地点(現在位置)と終了地点(目的地点)が与えられると処理S2に移る。   S1: The processing means (CPU) of the robot loads map data from the storage means, and when a start point (current position) and an end point (target point) are given, the process proceeds to process S2.

S2:ロボットの処理手段は、開始地点と終了地点が属する要素検索をし、開始地点の要素を現在の要素にセットし、処理S3に移る。   S2: The processing means of the robot searches for an element to which the start point and the end point belong, sets the element at the start point to the current element, and proceeds to process S3.

S3:ロボットの処理手段は、現在の要素のコネクタを取得し処理S5に移り、取得するコネクタがない場合は処理4に移る。   S3: The processing unit of the robot acquires the connector of the current element and proceeds to process S5. If there is no connector to be acquired, the process proceeds to process 4.

S4:ロボットの処理手段は、現在の要素のコネクタに探索済みフラグを立て、一つ前の要素を現在の要素に設定し、処理S3に戻る。   S4: The processing means of the robot sets a searched flag on the connector of the current element, sets the previous element as the current element, and returns to process S3.

S5:ロボットの処理手段は、各コネクタ選択時のコスト(移動距離等)を算出し、処理S6に移る。   S5: The processing means of the robot calculates the cost (movement distance, etc.) at the time of selecting each connector, and proceeds to processing S6.

S6:ロボットの処理手段は、最小コストのコネクタを選択し、処理S7に移る。   S6: The processing means of the robot selects the connector with the lowest cost, and proceeds to process S7.

S7:ロボットの処理手段は、次の要素を現在の要素に設定し、処理S8に移る。   S7: The processing means of the robot sets the next element as the current element, and proceeds to process S8.

S8:ロボットの処理手段は、現在の要素が終了地点の要素かどうか判断する。この判断で現在の要素が終了地点の要素の場合はこの探索処理を終了し、終了地点の要素でない場合は処理S3に戻る。   S8: The processing means of the robot determines whether the current element is an end point element. If it is determined that the current element is an end point element, the search process ends. If the current element is not an end point element, the process returns to step S3.

また、地図データで、建屋や階間をまたぐ開始地点と目標地点が指定された場合に、まず建屋間コネクタや階間コネクタを検索し、開始地点が含まれるノード要素・検索されたコネクタが連結するノード要素・目標地点が含まれるノード要素に分割して経路探索を行うことにより、探索処理を高速に行うことができる。   In addition, when the start point and target point across buildings and floors are specified in the map data, the inter-building connector and inter-floor connector are searched first, and the node element including the start point and the searched connector are connected. By performing the route search by dividing into node elements including the node element / target point to be performed, the search process can be performed at high speed.

(7):移動経路と移動動作の説明
ここではエレベータをボタン押しにより操作して、階を移動する例について示す。階段、エレベータ、エレベータルーム(エレベータ要素の各階における代理要素でエレベータ搭乗のための情報を保持する)、などの各要素を定義しており、これらをコネクタで連結している。エレベータルーム要素には、エレベータ搭乗に必要な情報と、エレベータ要素のIDが保持されている。エレベータ搭乗に必要な情報とは、エレベータボタンをロボットがアームで押して搭乗する場合、エレベータボタンのパターンやテンプレートなどの情報、右腕/左腕使用、エレベータボタンの位置やボタンにアプローチする位置などである。エレベータ内部の情報(エレベータ内部のボタン情報など)は、エレベータ要素が保持している。
(7): Explanation of moving route and moving operation Here, an example of moving the floor by operating the elevator by pressing a button will be described. Elements such as stairs, elevators, and elevator rooms (representative elements on each floor of the elevator elements hold information for elevator boarding) are defined, and these are connected by connectors. The elevator room element holds information necessary for boarding the elevator and the ID of the elevator element. The information necessary for boarding the elevator includes information on the pattern and template of the elevator button, use of the right / left arm, the position of the elevator button, the position of approaching the button, etc. when the robot pushes the elevator button with the arm. Information inside the elevator (button information inside the elevator, etc.) is held by the elevator element.

図8は経路の説明図である。図8において、ロボットがエレベータをボタン押しにより操作して、階を移動する例について矢印(1) 〜(13)にしたがって説明する。なお、コネクタの黒丸は通過点を示す。   FIG. 8 is an explanatory diagram of the route. In FIG. 8, an example in which the robot moves the floor by operating the elevator by pressing a button will be described with reference to arrows (1) to (13). The black circle on the connector indicates the passing point.

(1) ロボットが廊下1(Passage:1 )の現在地点からエレベータの外ボタン位置まで移動する。(2) p2eコネクタの通過点1に移動する。(3) p2eコネクタの通過点1から通過点2(エレベータルーム1;エレベータ1、この図上ではエレベータルームとエレベータは同じ位置にあり重なっている)に移動する。(4) エレベータ1(EV1) の内ボタン位置に移動して5階のボタンを押す。(5) エレベータ1(EV1) からエレベータルーム2(EVR2)の e2pコネクタの通過点1まで移動する。 (6) e2pコネクタの通過点1から通過点2(廊下2)に移動する。 (7)廊下2(Passage:2 )の e2pコネクタの通過点2から p2pコネクタの通過点1に移動する。(8) 廊下2(Passage:2 )の p2pコネクタの通過点1から通過点2(廊下3)に移動する。(9) 廊下3(Passage:3 )の p2pコネクタの通過点2から廊下4とのコネクタである p2pコネクタの通過点1に移動する。(10)廊下3(Passage:3 )の p2pコネクタの通過点1から通過点2(廊下4)に移動する。(11)廊下4(Passage;4 )の部屋1(Room:1)とのコネクタである p2pコネクタの通過点1に移動する。(12)廊下4(Passage;4 )と部屋1(Room:1)とのコネクタである p2pコネクタの通過点1から通過点2(部屋1)に移動する。(13)部屋1(Room:1)の目的地まで移動する。   (1) The robot moves from the current location in Hallway 1 (Passage: 1) to the button position on the elevator. (2) Move to the passing point 1 of the p2e connector. (3) Move from the passing point 1 of the p2e connector to the passing point 2 (elevator room 1; elevator 1, in this figure, the elevator room and the elevator are in the same position and overlap). (4) Move to the inner button position of Elevator 1 (EV1) and press the 5th floor button. (5) Move from elevator 1 (EV1) to the passing point 1 of the e2p connector in elevator room 2 (EVR2). (6) Move from passing point 1 of e2p connector to passing point 2 (corridor 2). (7) Move from the passage point 2 of the e2p connector in the hallway 2 (Passage: 2) to the passage point 1 of the p2p connector. (8) Move from the passing point 1 of the p2p connector in hallway 2 (Passage: 2) to the passing point 2 (hallway 3). (9) Move from the passing point 2 of the p2p connector in the hallway 3 (Passage: 3) to the passing point 1 of the p2p connector that is the connector to the hallway 4. (10) Move from the passing point 1 of the p2p connector in the hallway 3 (Passage: 3) to the passing point 2 (hallway 4). (11) Move to the passing point 1 of the p2p connector, which is the connector with room 1 (Room: 1) in the corridor 4 (Passage; 4). (12) Move from the passing point 1 of the p2p connector, which is the connector between the corridor 4 (Passage; 4) and the room 1 (Room: 1), to the passing point 2 (room 1). (13) Move to the destination of Room 1 (Room: 1).

(移動動作の説明)
自律移動の手順は、以下の通りに行う。図7の処理等で探索された経路のコネクタをリストにし、これを順次引き出すことによって経路移動を行う。コネクタが連結するノード要素が互いに廊下や部屋(Passage, Room )の場合(p2pConnector)は、コネクタの保持する2点(通過点1、2と呼ぶ)を、前の要素から次の要素の向きに走行する。このときコネクタの属性がドアであれば、コネクタから情報を得てドアの開閉などを行う。
(Description of moving operation)
The procedure for autonomous movement is as follows. A route is moved by making a list of the connectors of the route searched by the processing of FIG. If the node elements to which the connector is connected are corridors or rooms (Passage, Room) (p2pConnector), the two points held by the connector (referred to as pass points 1 and 2) are changed from the previous element to the next element. Run. At this time, if the attribute of the connector is a door, information is obtained from the connector and the door is opened and closed.

コネクタが連結するノード要素が、廊下や部屋(Passage, Room )からエレベータルームの場合(p2eConnector)は、エレベータルーム要素からエレベータ搭乗に必要なボタン押し位置やボタンテンプレートなどのボタンを見つけて押すために必要なボタン情報を取得する。さらに次の階間コネクタから上下の情報を取得し、エレベータ乗りこみ動作を行う。   When the node element to which the connector is connected is from the corridor or room (Passage, Room) to the elevator room (p2eConnector), to find and press the buttons such as the button pressing position and button template required for elevator boarding from the elevator room element Obtain the necessary button information. Furthermore, it obtains the upper and lower information from the next floor connector and performs the elevator ride operation.

エレベータに乗りこんだ後は、エレベータルームが保持するエレベータIDからエレベータ要素の情報(エレベータ内部情報)を取得し、内部のボタン押しと目的階になったことの確認を行う。エレベータ降り動作を行う。何階で降りるかの情報は、エレベータ降りコネクタの前のエレベータルームの持つ階情報から取得する。   After boarding the elevator, the elevator element information (elevator internal information) is obtained from the elevator ID held in the elevator room, and the internal button is pressed and it is confirmed that the destination floor has been reached. Elevator down operation is performed. Information on which floor to get off is obtained from floor information of the elevator room in front of the elevator down connector.

図9は経路の移動動作の説明図である。図9において、生成されたコネクタのリストから経路移動を行う際に、コネクタや連結される要素の属性から行われる処理の例を現している。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the movement operation of the route. FIG. 9 shows an example of processing performed from the attribute of a connector or a connected element when a route is moved from the generated connector list.

開始地点のノード要素は、P1(廊下1)であり、ロボットは廊下1を走行してエレベータに乗り込むため p2eコネクタの情報から通過点1から通過点2(エレベータルーム1)に移動する。EVR1(エレベータルーム1)から外ボタンの押し位置等の情報を取得し、EVR1とリンクしているEV1(エレベータ1)からエレベータの内ボタン位置情報等を取得し、 f2fコネクタから目的階(5階)情報を取得し、外ボタンを押してエレベータに乗り、内ボタン(エレベータ内)の5階のボタンを押し、5階で下りるためEVR2(エレベータルーム2)の e2pコネクタの情報から通過点1から通過点2(P2)に移動する。P2(廊下2)で p2pコネクタの情報から通過点1から通過点2(P3)に移動する。P3(廊下3)で p2pコネクタの情報から通過点1から通過点2(P4)に移動する。廊下4(Passage;4 )の p2pコネクタの情報から通過点1から通過点2(目的地点が属する要素であるR1)に移動する。R1(部屋1)の目的地まで移動する。   The node element at the start point is P1 (corridor 1), and the robot moves from the passing point 1 to the passing point 2 (elevator room 1) from the information of the p2e connector to travel through the corridor 1 and get into the elevator. Obtain information such as the push position of the outer button from EVR1 (Elevator Room 1), obtain information on the position of the inner button of the elevator from EV1 (Elevator 1) linked to EVR1, and select the target floor (5th floor) from the f2f connector. ) Acquire information, press the outer button to get on the elevator, press the button on the 5th floor of the inner button (inside the elevator), go down on the 5th floor, pass from the passing point 1 from the information on the e2p connector of EVR2 (elevator room 2) Move to point 2 (P2). Move from passing point 1 to passing point 2 (P3) from the information of the p2p connector at P2 (hallway 2). At P3 (corridor 3), move from the passing point 1 to the passing point 2 (P4) from the information of the p2p connector. It moves from the passing point 1 to the passing point 2 (R1 as the element to which the destination point belongs) from the information of the p2p connector of the corridor 4 (Passage; 4). Move to the destination of R1 (room 1).

図10は経路の移動処理フローの説明図である。以下、ロボットの処理手段(CPU)が行う場合の経路の移動処理フロー(アルゴリズム)を図10の処理S11〜S22にしたがって説明する。   FIG. 10 is an explanatory diagram of a route movement processing flow. Hereinafter, the movement process flow (algorithm) of the route when the processing means (CPU) of the robot performs will be described according to the processes S11 to S22 of FIG.

S11:ロボットの処理手段は、探索された経路データ等が格納されている記憶部のコネクタリストから経路データのロードを行い処理S12に移る。   S11: The processing means of the robot loads the route data from the connector list in the storage unit in which the searched route data and the like are stored, and proceeds to step S12.

S12:ロボットの処理手段は、開始地点を現在地(位置)に設定し、処理S13に移る。   S12: The processing means of the robot sets the starting point as the current location (position), and proceeds to processing S13.

S13:ロボットの処理手段は、コネクタをリストから取得し処理S14に移り、もし取得するコネクタがない場合は終了地点まで走行して移動処理を終了する。   S13: The processing means of the robot obtains the connector from the list and proceeds to process S14. If there is no connector to be obtained, the robot travels to the end point and ends the movement process.

S14:ロボットの処理手段は、コネクタの属性が p2p(通常のコネクタ)か p2e(エレベータコネクタ)か判断する。この判断でコネクタの属性がp2p の場合は通過点まで走行して処理S13に戻り、 p2eの場合は処理S15に移る。   S14: The processing means of the robot determines whether the attribute of the connector is p2p (normal connector) or p2e (elevator connector). In this determination, if the connector attribute is p2p, the vehicle travels to the passing point and returns to the process S13. If p2e, the process proceeds to the process S15.

S15:ロボットの処理手段は、次要素(エレベータルーム)から乗り込みデータを取得し、処理S16に移る。   S15: The processing means of the robot acquires boarding data from the next element (elevator room), and proceeds to processing S16.

S16:ロボットの処理手段は、次コネクタ f2fConnector をリストから取得して上下の情報を取得し、処理S17に移る。   S16: The processing means of the robot acquires the next connector f2fConnector from the list to acquire the upper and lower information, and proceeds to process S17.

S17:ロボットの処理手段は、ボタンを押しエレベータに乗り込み、処理S18に移る。   S17: The processing means of the robot presses the button, gets into the elevator, and proceeds to processing S18.

S18:ロボットの処理手段は、エレベータルームからエレベータ要素情報を取得し、処理S19に移る。   S18: The processing means of the robot acquires the elevator element information from the elevator room, and proceeds to process S19.

S19:ロボットの処理手段は、次コネクタ f2fConnector から行き先階を取得し、処理S20に移る。   S19: The processing means of the robot acquires the destination floor from the next connector f2fConnector, and proceeds to the process S20.

S20:ロボットの処理手段は、エレベータの内部ボタンを押し、処理S21に移る。   S20: The processing means of the robot presses the internal button of the elevator, and proceeds to processing S21.

S21:ロボットの処理手段は、次コネクタ e2pConnector をリストから取得してエレベータ降り経路を取得し、処理S22に移る。   S21: The processing means of the robot acquires the next connector e2pConnector from the list, acquires the elevator down route, and proceeds to processing S22.

S22:ロボットの処理手段は、エレベータを降り、処理S13に戻る。   S22: The processing means of the robot gets off the elevator and returns to the process S13.

このようにして、ロボットが移動開始地点と移動目標地点が与えられた時、部屋や廊下、エレベータや階段のノード要素をリンク要素により連結した地図データ情報から、まず開始地点と目標地点の属するノード要素が検索される。次に、ノード探査により通過するノード要素とリンク要素のリストが生成される。ノード要素には形状や内部の障害物、エレベータの場合はボタンの位置など移動や操作に必要な情報を含み、リンク要素には連結するノード要素を通過する際の通過点などの情報を含む。各要素の含む情報により、ノード要素内の情報により障害物回避を行い、また、エレベータ搭乗等の動作を行いながら目標地点へと移動する。これによって、エレベータ搭乗やドア通過などの作業を情報に含んだ自律移動経路を自動的に生成し経路移動を実行することが可能となる。また、地図情報を要素に分割してコネクタにより連結された要素から経路を探索することにより、大規模なエリアの経路計画が高速に求めることができる。   In this way, when the robot is given a movement start point and a movement target point, the node to which the start point and the target point belong is first obtained from the map data information in which the node elements of rooms, corridors, elevators and stairs are linked by link elements. The element is searched. Next, a list of node elements and link elements that are passed by the node search is generated. The node element includes information necessary for movement and operation such as a shape and an internal obstacle, and in the case of an elevator, the position of a button, and the link element includes information such as a passing point when passing through the node element to be connected. Based on the information contained in each element, obstacle avoidance is performed based on the information in the node element, and the vehicle moves to the target point while performing operations such as boarding an elevator. As a result, it is possible to automatically generate an autonomous movement route including information such as elevator boarding and door passage and execute the route movement. In addition, by dividing the map information into elements and searching for a route from elements connected by a connector, a route plan for a large area can be obtained at high speed.

(8):地図ツールのGUI(Graphical User Interface)の説明
地図データの作成には、GUIを使用して簡単に設定することができる。図11は地図ツールのGUIの説明図である。図11において、地図ツールによって以下のように矢印部を指定して設定を行うことによって、地図データを生成する。
(8): Explanation of GUI (Graphical User Interface) of Map Tool Creation of map data can be easily set using the GUI. FIG. 11 is an explanatory diagram of the GUI of the map tool. In FIG. 11, map data is generated by specifying and setting an arrow part with a map tool as follows.

矢印(1) は、エリアの設定と、建屋(ビル)間を連結するコネクタの設定(図12(a)参照)である。矢印(2) は、建屋の設定と、建屋のフロア間を連結するコネクタの設定(図12(b)参照)である。矢印(3) は、建屋内のフロアの設定であり、例えば、参照する間取り図CADファイルの設定など(図13(a)参照)である。矢印(4) は、要素の設定であり、例えば、形状、内部の障害物の形状などの設定、属性の設定など(図13(b)参照)である。矢印(5) は、要素間を連結するコネクタの設定であり、例えば、通過点や属性など(図14(a)参照)である。矢印(6) は、エレベータルームの設定であり、例えば、ボタンテンプレートなどのデータファイル、ボタン押し位置の設定など(図14(b)参照)である。   An arrow (1) is an area setting and a connector setting for connecting buildings (see FIG. 12A). Arrow (2) is the setting of the building and the setting of the connector that connects the floors of the building (see FIG. 12B). An arrow (3) is a setting of the floor in the building, for example, setting of a floor plan CAD file to be referred to (see FIG. 13A). An arrow (4) is an element setting, for example, a shape, a setting of an internal obstacle shape, an attribute setting, and the like (see FIG. 13B). An arrow (5) is a setting of a connector that connects elements, and is, for example, a passing point or an attribute (see FIG. 14A). An arrow (6) is an elevator room setting, for example, a data file such as a button template, a button pressing position setting, and the like (see FIG. 14B).

図12は地図データ生成の説明図(1)であり、図12(a)はエリアの設定と、建屋(ビル)間を連結するコネクタの設定の説明である。図12(a)において、エリアの名前、コネクタ一覧(この例での「1−2」は1号館と2号館)、館間のコネクタ(b2bコネクタ)の名前、要素1、要素2、ID等が設定される画面である。   FIG. 12 is an explanatory diagram (1) of map data generation, and FIG. 12 (a) is a diagram illustrating setting of an area and setting of a connector for connecting buildings (buildings). In FIG. 12A, area names, connector lists (in this example, “1-2” is building No. 1 and No. 2), names of connectors between buildings (b2b connector), element 1, element 2, ID, etc. Is a screen on which is set.

図12(b)は建屋の設定と、建屋のフロア間を連結するコネクタの設定の説明である。図12(b)において、建屋(この例では2号館)、階間のコネクタ(f2fコネクタ)の一覧、コネクタの名前(この例では2−3)、要素1、要素2、それぞれのID等が設定される画面である。   FIG.12 (b) is description of the setting of a building and the setting of the connector which connects between the floors of a building. In FIG. 12B, the building (No. 2 building in this example), the list of connectors between floors (f2f connector), the name of the connector (2-3 in this example), element 1, element 2, ID of each, etc. This is the screen to be set.

図13は地図データ生成の説明図(2)であり、図13(a)は建屋内のフロアの設定、参照する間取り図のCADファイルの設定などの説明である。図13(a)において、フロアの名前(この例では6階)、ID、参照されている図面(図11参照)のファイル名等が設定される。   FIG. 13 is an explanatory diagram (2) of map data generation, and FIG. 13 (a) is an explanation of setting a floor in a building, setting a CAD file of a floor plan to be referred to, and the like. In FIG. 13A, a floor name (sixth floor in this example), an ID, a file name of a referenced drawing (see FIG. 11), and the like are set.

図13(b)は要素の設定、形状、内部の障害物の形状などの設定、属性の設定などの説明である。図13(b)において、X座標、Y座標(この例では廊下の形状)の設定画面である。   FIG. 13B illustrates the setting of elements, the shape, the setting of the shape of an obstacle inside, the setting of attributes, and the like. FIG. 13B is a setting screen for the X coordinate and the Y coordinate (in this example, the shape of the corridor).

図14は地図データ生成の説明図(3)であり、図14(a)は要素間を連結するコネクタの設定、通過点や属性などの説明である。図14(a)において、オブジェクトとしてのタイプがコネクタ(この例では廊下と部屋を連結する p2pコネクタ)、その名前、ID等の設定画面である。   FIG. 14 is an explanatory diagram (3) of map data generation, and FIG. 14 (a) is a description of setting of connectors for connecting elements, passing points and attributes. In FIG. 14A, the object type is a setting screen for a connector (in this example, a p2p connector for connecting a hallway and a room), its name, ID, and the like.

図14(b)はエレベータルームの設定、ボタンテンプレートなどのデータファイル、ボタン押し位置の設定などの説明である。図14(b)において、オブジェクトとしてのタイプがエレベータルームであり、その名前、ID、データファイル、接続エレベータ等の設定があり、また、ControlPanelの設定として名前、アプローチ位置、ボタン位置等の設定を行う画面がある。   FIG. 14B illustrates the setting of an elevator room, a data file such as a button template, and the setting of a button pressing position. In FIG. 14B, the type as an object is an elevator room, and its name, ID, data file, connection elevator, etc. are set, and the setting of the name, approach position, button position, etc. is set as a ControlPanel setting. There is a screen to do.

このようなGUIによる編集結果の保存データ形式としては、XML(eXtensible Markup language)形式などを用いることができる。   An XML (eXtensible Markup language) format or the like can be used as a storage data format of the editing result by such GUI.

(9):プログラムインストールの説明
処理手段1、表示部(表示手段)2、入力部(入力手段)3、通信部(入力手段)4、格納手段5等はプログラムで構成でき、主制御部(CPU)が実行するものであり、主記憶に格納されているものである。このプログラムは、コンピュータで処理されるものである。このコンピュータは、主制御部、主記憶、ファイル装置、表示装置等の出力装置、入力装置などのハードウェアで構成されている。
(9): Description of program installation The processing means 1, display section (display means) 2, input section (input means) 3, communication section (input means) 4, storage means 5 and the like can be constituted by programs, and the main control section ( CPU) and is stored in the main memory. This program is processed by a computer. The computer includes hardware such as a main control unit, main memory, a file device, an output device such as a display device, and an input device.

このコンピュータに、本発明のプログラムをインストールする。このインストールは、フロッピィ、光磁気ディスク等の可搬型の記録(記憶)媒体に、これらのプログラムを記憶させておき、コンピュータが備えている記録媒体に対して、アクセスするためのドライブ装置を介して、或いは、LAN等のネットワークを介して、コンピュータに設けられたファイル装置にインストールされる。   The program of the present invention is installed on this computer. In this installation, these programs are stored in a portable recording (storage) medium such as a floppy disk or a magneto-optical disk, and a drive device for accessing the recording medium provided in the computer is used. Alternatively, it is installed in a file device provided in the computer via a network such as a LAN.

これにより、ドア通過などの作業を情報に含んだ自律移動経路を自動的に生成して経路移動を実行することができ、また、経路を要素に分割してコネクタにより連結された要素から経路を探索することにより、大規模なエリアの経路計画が高速に求めることができる移動ロボットの経路生成装置を容易に提供することができる。   As a result, it is possible to automatically generate an autonomous movement route including information such as a door passing operation and execute the route movement, and to divide the route into elements and to change the route from the elements connected by the connector. By searching, it is possible to easily provide a route generation apparatus for a mobile robot that can quickly obtain a route plan for a large area.

〔以下付記を記載する〕
(付記1) 情報を入力する入力手段と、
情報を格納する格納手段と、
ロボットの経路を生成する処理手段とを備え、
前記格納手段に、ロボットの経路となる廊下や部屋等を適当な単位に分割し、該分割した各単位の情報であるノード要素とロボットが移動できる隣接する前記ノード要素間を接続する情報であるコネクタとを備える地図データを格納し、
前記入力手段より前記ロボットの移動開始地点と移動目標地点が与えられた時、前記処理手段は、前記格納手段の前記ノード要素と前記コネクタの探索から、前記ロボットの通過するコネクタのリストを生成することを特徴とした移動ロボットの経路生成装置。
[Additional notes are described below]
(Supplementary note 1) Input means for inputting information;
Storage means for storing information;
Processing means for generating a robot path,
The storage means is information that divides a corridor, a room, or the like that becomes a route of the robot into appropriate units, and connects the node elements that are information of the divided units and the adjacent node elements that the robot can move to. Stores map data with connectors,
When the movement start point and the movement target point of the robot are given from the input unit, the processing unit generates a list of connectors through which the robot passes from the search of the node element and the connector of the storage unit. A mobile robot path generation device characterized by that.

(付記2) 前記ノード要素には、隣接するノード要素と接続するコネクタのIDと内部の障害物の配置情報を含むことを特徴とした付記1記載の移動ロボットの経路生成装置。   (Supplementary note 2) The mobile robot path generation device according to supplementary note 1, wherein the node element includes an ID of a connector connected to an adjacent node element and arrangement information of an internal obstacle.

(付記3) 前記コネクタには、自身が連結するノード要素のIDと連結するノード要素との境界を通過する際に必要な情報を含むことを特徴とした付記1又は2記載の移動ロボットの経路生成装置。   (Supplementary Note 3) The route of the mobile robot according to Supplementary Note 1 or 2, wherein the connector includes information necessary for passing through a boundary between the ID of the node element to which the connector is connected and the node element to be connected. Generator.

(付記4) 前記地図データに建屋と階の要素を設け、
前記建屋と階の要素の中に、前記各ノード要素を保持することを特徴とした付記1〜3のいずれかに記載の移動ロボットの経路生成装置。
(Supplementary Note 4) Building and floor elements are provided in the map data,
4. The mobile robot path generation device according to any one of appendices 1 to 3, wherein the node elements are held in the building and floor elements.

(付記5) 前記建屋を連結する建屋間コネクタと前記階を連結する階間コネクタとを前記格納手段に保持することを特徴とした付記4記載の移動ロボットの経路生成装置。   (Additional remark 5) The path | route production | generation apparatus of the mobile robot of Additional remark 4 characterized by hold | maintaining the inter-building connector which connects the said building, and the inter-floor connector which connects the said floor to the said storage means.

(付記6) 前記入力手段より建屋や階間をまたぐ開始地点と目標地点が指定された場合に、
前記処理手段で、まず建屋間コネクタや階間コネクタを検索し、開始地点が含まれるノード要素と検索されたコネクタが連結するノード要素と目標地点が含まれるノード要素に分割して経路探索を行うことを特徴とした付記5記載の移動ロボットの経路生成装置。
(Appendix 6) When a start point and a target point that straddle a building or floor are specified by the input means,
In the processing means, first, the inter-building connector and the inter-floor connector are searched, and the route search is performed by dividing into the node element including the start point, the node element connected to the searched connector, and the node element including the target point. The route generation device for a mobile robot according to appendix 5, wherein

(付記7) 前記地図データをGUIにより生成することを特徴とした付記1〜6のいずれかに記載の移動ロボットの経路生成装置。   (Supplementary note 7) The route generation apparatus for a mobile robot according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein the map data is generated by a GUI.

(付記8) ロボットの経路となる廊下や部屋等を適当な単位に分割し、該分割した各単位の情報であるノード要素とロボットが移動できる隣接する前記ノード要素間を接続する情報であるコネクタとを備える地図データを格納する格納手段と、
前記ロボットの移動開始地点と移動目標地点が与えられる入力手段と、
前記移動開始地点と移動目標地点により、前記格納手段の前記ノード要素と前記コネクタの探索から、前記ロボットの通過するコネクタのリストを生成する処理手段として、
コンピュータを機能させるためのプログラム又はプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
(Supplementary note 8) A connector that is information that connects a node element that is information of each divided unit and an adjacent node element that can be moved by the robot, by dividing a corridor, a room, or the like serving as a robot path into appropriate units. Storage means for storing map data comprising:
Input means for giving a movement start point and a movement target point of the robot;
As a processing means for generating a list of connectors through which the robot passes from the search of the node element and the connector of the storage means by the movement start point and the movement target point,
A computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to function or a program is recorded.

本発明のロボットの構成図である。It is a block diagram of the robot of this invention. 本発明の視覚的な要素の説明図である。It is explanatory drawing of the visual element of this invention. 本発明の階の接続の説明図である。It is explanatory drawing of the connection of the floor of this invention. 本発明のデータ構成の説明図である。It is explanatory drawing of the data structure of this invention. 本発明のデータ構造の説明図である。It is explanatory drawing of the data structure of this invention. 本発明のコネクタのデータ構造の説明図である。It is explanatory drawing of the data structure of the connector of this invention. 本発明の経路の探索処理フローの説明図である。It is explanatory drawing of the search process flow of the path | route of this invention. 本発明の経路の説明図である。It is explanatory drawing of the path | route of this invention. 本発明の経路の移動動作の説明図である。It is explanatory drawing of the movement operation | movement of the path | route of this invention. 本発明の経路の移動処理フローの説明図である。It is explanatory drawing of the movement processing flow of the path | route of this invention. 本発明の地図ツールのGUIの説明図である。It is explanatory drawing of GUI of the map tool of this invention. 本発明の地図データ生成の説明図(1)である。It is explanatory drawing (1) of map data generation of this invention. 本発明の地図データ生成の説明図(2)である。It is explanatory drawing (2) of map data generation of this invention. 本発明の地図データ生成の説明図(3)である。It is explanatory drawing (3) of map data generation of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 CPU(処理手段)
2 表示部(表示手段)
3 入力部(入力手段)
4 通信部(入力手段)
5 記憶部(格納手段)
6 駆動部制御ボード
7 画像処理ボード
8 ステレオカメラ
9 走行部
10 アーム
1 CPU (processing means)
2 Display section (display means)
3 Input section (input means)
4 Communication unit (input means)
5 Storage unit (storage means)
6 Driving unit control board 7 Image processing board 8 Stereo camera 9 Traveling unit 10 Arm

Claims (3)

情報を入力する入力手段と、
情報を格納する格納手段と、
ロボットの経路を生成する処理手段とを備え、
前記格納手段に、ロボットの経路を分割し、該分割した各単位の情報であるノード要素とロボットが移動できる隣接する前記ノード要素間を接続する情報であるコネクタとを備える地図データを格納し、
前記コネクタには、自身が連結するノード要素のIDと連結するノード要素との境界をロボットが通過する処理を実行するために必要な情報を含み、
前記入力手段より前記ロボットの移動開始地点と移動目標地点が与えられた時、前記処理手段は、前記格納手段の前記ノード要素と前記コネクタの探索から、前記コネクタの自身が連結するノード要素のIDと連結するノード要素との境界をロボットが通過する処理を実行するために必要な情報である前記ロボットが通過する際に通る移動元のノード要素位置にある通過点と移動先のノード要素位置にある通過点の情報及びドアがある場合はドアの開閉動作の情報及びエレベータに搭乗の際には搭乗に必要なボタンを押すための情報とを含む、前記ロボットが利用して通過するためのコネクタのリストを生成することを特徴とした移動ロボットの経路生成装置。
An input means for inputting information;
Storage means for storing information;
Processing means for generating a robot path,
The storage means divides the route of the robot, and stores map data including node elements that are information of each divided unit and connectors that are information that connects the adjacent node elements to which the robot can move,
The connector includes information necessary for the robot to execute a process of passing through the boundary between the ID of the node element to which the connector is connected and the node element to be connected.
When the movement start point and the movement target point of the robot are given from the input means, the processing means searches for the node element and the connector of the storage means, and the ID of the node element to which the connector itself is connected. Information that is necessary for the robot to pass through the boundary between the node element and the node element to be connected to the passing point at the node element position of the movement source when the robot passes and the node element position of the movement destination. Connector for passing by using the robot, including information on a certain passing point, information on opening / closing operation of the door when there is a door, and information for pressing a button necessary for boarding when riding on the elevator A route generation device for a mobile robot, characterized by generating a list of
前記地図データに建屋と階の要素を設け、
前記建屋と階の要素の中に、前記各ノード要素を保持することを特徴とした請求項1記載の移動ロボットの経路生成装置。
Building the building and floor elements in the map data,
The route generation apparatus for a mobile robot according to claim 1, wherein the node elements are held in the building and floor elements.
前記建屋を連結する建屋間コネクタと前記階を連結する階間コネクタとを前記格納手段に保持することを特徴とした請求項1又は2記載の移動ロボットの経路生成装置。   The mobile robot path generation device according to claim 1 or 2, wherein an inter-building connector for connecting the buildings and an inter-floor connector for connecting the floors are held in the storage means.
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