JP4809690B2 - Autonomous mobile device and planar obstacle recognition method - Google Patents

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本発明は、自律移動装置に関し、特に自律移動装置に搭載され、自律移動に適する平面状障害物認識方法に関する。   The present invention relates to an autonomous mobile device, and more particularly to a planar obstacle recognition method mounted on an autonomous mobile device and suitable for autonomous movement.

従来、レーザレーダを用いて一定角度又は一定間隔で水平面内をスキャンし、物体からの反射波を受信して二次元平面内に分布する一群のスキャンポイントを取得し、これらのスキャンポイントの中から特定の条件でスキャンポイントを選択すると共に、選択されたスキャンポイントを連結して線分の集合を形成し、この線分の集合により空間に分布する壁(平面状障害物)の表面位置を認識する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
Li Zhang&Bijoy K.Ghosh, ”Line Segment Based Map Building and Localization Using 2D Laser Rangefinder”, IEEE Int. Conf.On Robotics & Automation,pp.2538−2543,2000
Conventionally, a laser radar is used to scan a horizontal plane at a fixed angle or a fixed interval, receive a reflected wave from an object, obtain a group of scan points distributed in a two-dimensional plane, and from these scan points Select scan points under specific conditions and connect the selected scan points to form a set of line segments. The set of line segments recognizes the surface position of the wall (planar obstacle) distributed in space. There is a known method (see Non-Patent Document 1, for example).
Li Zhang & Bijoy K.K. Ghosh, “Line Segment Based Map Building and Localization Using 2D Laser Rangefinder”, IEEE Int. Conf. On Robotics & Automation, pp. 2538-2543,2000

しかしながら、上記従来の平面状障害物認識方法では、多数のスキャンポイントの中から特定のスキャンポイントを選択して線分の集合を形成する際に、例えば、あるスキャンポイントからある線分までの距離を求める計算を複数回行う手順を含んでいるため、演算処理が煩雑であり、演算処理に時間を要する。そのため、自律移動装置の障害物認識方法として搭載した場合、安全で、かつ確実に自律移動させるには、自律移動装置の移動速度を遅くしなければならないなどの問題が生じる。そのため、自律移動装置に搭載するには、より単純な手順による平面状障害物認識方法が必要である。また、従来の平面状障害物認識方法では、網や格子でできたフェンスのように空隙のある平面状障害物の場合、平面状障害物の裏側に存在する物体からの反射波を受信してしまうため、空隙を有する平面状障害物を正確に認識することが困難である。そのため、自律移動装置に適した平面状障害物認識方法として、空隙を有する平面状障害物の認識が可能な方法は実用化されていない。   However, in the conventional planar obstacle recognition method, when a specific scan point is selected from a large number of scan points to form a set of line segments, for example, the distance from a scan point to a line segment The calculation process is complicated, and the calculation process is complicated, and the calculation process takes time. Therefore, when it is installed as an obstacle recognition method for an autonomous mobile device, there arises a problem that the moving speed of the autonomous mobile device has to be slowed down for safe and reliable autonomous movement. For this reason, a planar obstacle recognition method using a simpler procedure is required for mounting on an autonomous mobile device. Moreover, in the conventional planar obstacle recognition method, in the case of a planar obstacle with a gap such as a fence made of a net or a lattice, a reflected wave from an object existing behind the planar obstacle is received. Therefore, it is difficult to accurately recognize a planar obstacle having a gap. Therefore, a method capable of recognizing a planar obstacle having a gap has not been put to practical use as a planar obstacle recognition method suitable for an autonomous mobile device.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、障害物としての平面状障害物、特に空隙を有する平面状障害物の位置を単純な手順により正確に認識することができ、効率的で安全に自律走行できる自律移動装置及びそれに適する平面状障害物認識方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can accurately recognize the position of a planar obstacle as an obstacle, in particular, a planar obstacle having a gap, by a simple procedure. An object of the present invention is to provide an autonomous mobile device capable of autonomous and safe autonomous traveling and a planar obstacle recognition method suitable for it.

上記課題を達成するために、請求項1に発明に係る自律移動装置は、
電磁波又は音波を用いて所定の空間を一定角度又は一定間隔でスキャンし、その空間内に存在する物体からの反射波を受信して、電磁波又は音波を反射した複数のスキャンポイントの座標を得るスキャンポイント取得手段と、
前記複数のスキャンポイントのうち、前記スキャンポイント取得手段により得られた順番が時系列的に前後する2つのスキャンポイントについて、前のスキャンポイントを始点とし後のスキャンポイントを終点とする要素ベクトルを形成する要素ベクトル形成手段と、
複数の要素ベクトルの中から、前記要素ベクトル形成手段により得られた順番が時系列的に前後し、かつ連続する複数の要素ベクトルであって、要素ベクトルの長さがそれぞれ第1所定長以下であり、1つの要素ベクトルに対してそれに連続する他の要素ベクトルがなす振れ角度が第1所定角度以下であり、振れ角度の積算値が第2所定角度以下であるものを選択する要素ベクトル選択手段と、
選択された連続する複数の要素ベクトルを互いにベクトル合成して1つのスキャンセグメントベクトルを形成するスキャンセグメントベクトル形成手段と、
前記形成されたスキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義される線分を第2所定長と比較し、線分が第2所定長以上であるときに、そのスキャンセグメントベクトルに沿って平面状障害物が存在していると認識する障害物認識手段を備え
要素ベクトル形成手段は、任意のスキャンポイントを第1スキャンポイントとし、第1スキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを第2スキャンポイントとして形成された要素ベクトルが前記第1所定長よりも長いときは、第1スキャンポイントに時系列的に連続しない他のスキャンポイントを新たな第2スキャンポイントとして要素ベクトルを形成することを特徴とする
In order to achieve the above object, an autonomous mobile device according to claim 1 is provided by:
Scanning a given space using electromagnetic waves or sound waves at a certain angle or interval, receiving reflected waves from objects in the space, and obtaining the coordinates of multiple scan points that reflected the electromagnetic waves or sound waves Point acquisition means;
Of the plurality of scan points, an element vector having the previous scan point as the start point and the subsequent scan point as the end point is formed with respect to two scan points whose order obtained by the scan point acquisition unit is before and after in time series Element vector forming means to perform,
Among a plurality of element vectors, the order obtained by the element vector forming means is a plurality of element vectors that are continuous in time series and are continuous, and each element vector has a length equal to or less than a first predetermined length. Element vector selection means for selecting one element vector having a deflection angle formed by other element vectors continuous to the first predetermined angle or less and an integrated value of the deflection angles being a second predetermined angle or less. When,
A scan segment vector forming means for combining a plurality of selected consecutive element vectors with each other to form one scan segment vector;
A line segment defined by the start point and end point of the formed scan segment vector is compared with a second predetermined length, and when the line segment is equal to or longer than the second predetermined length, a planar obstacle along the scan segment vector comprising a recognizing obstacle recognition means but is present,
The element vector forming means uses an arbitrary scan point as a first scan point, and an element vector formed with a scan point continuous in time series as the second scan point is longer than the first predetermined length. In some cases, the element vector is formed using another scan point that is not continuous in time series with the first scan point as a new second scan point .

請求項2の発明は、請求項1に記載の自律移動装置において、要素ベクトル形成手段は、任意の原点から所定距離以内にあるスキャンポイントのみを用いて要素ベクトルを形成することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the first aspect, the element vector forming means forms an element vector using only scan points within a predetermined distance from an arbitrary origin.

請求項の発明は、請求項1又は2に記載の自律移動装置において、要素ベクトル形成手段は、前記任意のスキャンポイントに対して、所定回数だけ要素ベクトルを形成しても、前記第1所定長以下の要素ベクトルが得られないときは、前記任意のスキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを新たな第1スキャンポイントとして要素ベクトルを形成することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the first or second aspect , even if the element vector forming unit forms the element vector a predetermined number of times for the arbitrary scan point, the first predetermined When an element vector having a length less than or equal to the length cannot be obtained, an element vector is formed using a scan point that is continuous in time series with the arbitrary scan point as a new first scan point.

請求項4の発明は、請求項1又は2に記載の自律移動装置において、
要素ベクトル形成手段は、前記第2スキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを第3スキャンポイントとして要素ベクトルを形成し、
第2スキャンポイントを始点とし第3スキャンポイントを終点とする要素ベクトルが、第1スキャンポイントを始点とし第2スキャンポイントを終点とする要素ベクトルに対してなす振れ角度が第1所定角度よりも大きい場合に、第3スキャンポイントを排除して、第2スキャンポイントに時系列的に連続しない他のスキャンポイントを新たな第3スキャンポイントとして、要素ベクトルを形成することを特徴とする。
The invention of claim 4 is the autonomous mobile device according to claim 1 or 2,
Element vector formation unit, the element vectors forming the scanning point continuous time series in the second scan points as the third scanning points,
An element vector having a second scan point as a start point and a third scan point as an end point is larger than a first predetermined angle with respect to an element vector having the first scan point as a start point and the second scan point as an end point. In this case, the third scan point is excluded, and an element vector is formed using another scan point that is not continuous in time series with the second scan point as a new third scan point.

請求項の発明は、請求項1に記載の自律移動装置において、スキャンセグメントベクトル形成手段により1つのスキャンセグメントベクトルが形成されると、複数のスキャンポイントのうち、スキャンセグメントベクトルの形成に用いられなかったスキャンポイントを用いて、新たなスキャンセグメントベクトルの形成を試みることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the first aspect, when one scan segment vector is formed by the scan segment vector forming means, it is used for forming a scan segment vector among a plurality of scan points. It is characterized by trying to form a new scan segment vector using the scan points that did not exist.

請求項の発明は、請求項に記載の自律移動装置において、2以上のスキャンセグメントベクトルが形成された場合に、第2スキャンセグメントベクトルが他の第1スキャンセグメントベクトルに対してなす角度が前記第1所定角度以下であり、かつ前記第2スキャンセグメントベクトルの始点が第1スキャンセグメントベクトルの終点から所定距離以内であるとき、スキャンセグメントベクトル形成手段は、第1スキャンセグメントベクトルの終点を始点とし、第2スキャンセグメントベクトルの始点を終点とするベクトルを、第1スキャンセグメントベクトルと第2スキャンセグメントベクトルの間に合成して新たなスキャンセグメントベクトルを形成することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the fifth aspect , when two or more scan segment vectors are formed, an angle formed by the second scan segment vector with respect to the other first scan segment vectors is When the angle is equal to or smaller than the first predetermined angle and the start point of the second scan segment vector is within a predetermined distance from the end point of the first scan segment vector, the scan segment vector forming means starts the end point of the first scan segment vector. A vector having the start point of the second scan segment vector as an end point is synthesized between the first scan segment vector and the second scan segment vector to form a new scan segment vector.

請求項の発明は、請求項1に記載の自律移動装置において、
スキャンセグメントベクトル形成手段は、スキャンセグメントベクトルの形成に寄与したスキャンポイントの情報を保存し、
障害物認識手段は、前記スキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義される線分の長さが前記第2所定長以上であるときに、保存されたスキャンポイントの座標を用いて最小二乗法により、スキャンポイントに最適にフィットする線分を演算し、この線分を平面状障害物として認識することを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the autonomous mobile device according to claim 1,
The scan segment vector forming means stores information on scan points that contributed to the formation of the scan segment vector,
When the length of the line segment defined by the start point and the end point of the scan segment vector is equal to or longer than the second predetermined length, the obstacle recognition means uses the stored scan point coordinates by the least square method, A line segment that optimally fits the scan point is calculated, and this line segment is recognized as a planar obstacle.

請求項の発明は、請求項1乃至のいずれかに記載の自律移動装置において、
自律移動装置の稼働領域の地図上に存在する平面状障害物の線分の集合であるマップセグメントを記憶した記憶手段と、
スキャンセグメントとマップセグメントを照合するセグメント照合手段として機能し、地図上における平面状障害物の位置を特定すると共に、地図上における自律移動装置の自己位置を特定する自己位置特定手段をさらに備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 7 ,
Storage means for storing a map segment that is a set of line segments of planar obstacles existing on a map of an operation area of the autonomous mobile device;
It functions as a segment verification unit that compares the scan segment with the map segment, and further includes a self-position specifying unit that specifies the position of the planar obstacle on the map and the self-position of the autonomous mobile device on the map It is characterized by.

請求項の発明は、請求項に記載の自律移動装置において、前記自己位置特定手段は、地図上の平面状障害物の位置と、自律移動装置上の原点からの平面状障害物までの距離及び方向に基づいて、地図上の自己位置を特定することを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the autonomous mobile device according to claim 8 , wherein the self-position specifying means includes the position of the planar obstacle on the map and the planar obstacle from the origin on the autonomous mobile device. The self-location on the map is specified based on the distance and direction.

請求項10発明に係る平面状障害物認識方法は、
電磁波又は音波を用いて所定の空間を一定角度又は一定間隔でスキャンし、その空間内に存在する物体からの反射波を受信して、電磁波又は音波を反射した複数のスキャンポイントの座標を得るスキャンポイント取得ステップと、
前記複数のスキャンポイントのうち、前記スキャンポイント取得ステップにより得られた順番が時系列的に前後する2つのスキャンポイントについて、前のスキャンポイントを始点とし後のスキャンポイントを終点とする要素ベクトルを形成する要素ベクトル形成ステップと、
複数の要素ベクトルの中から、前記要素ベクトル形成ステップにより得られた順番が時系列的に前後し、かつ連続する複数の要素ベクトルであって、要素ベクトルの長さがそれぞれ第1所定長以下であり、1つの要素ベクトルに対してそれに連続する他の要素ベクトルがなす振れ角度が第1所定角度以下であり、振れ角度の積算値が第2所定角度以下であるものを選択する要素ベクトル選択ステップと、
選択された連続する複数の要素ベクトルを互いにベクトル合成して1つのスキャンセグメントベクトルを形成するスキャンセグメントベクトル形成ステップと、
前記形成されたスキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義される線分を第2所定長と比較し、線分が第2所定長以上であるときに、そのスキャンセグメントベクトルに沿って平面状障害物が存在していると認識する障害物認識ステップを備え、
要素ベクトル形成ステップは、任意のスキャンポイントを第1スキャンポイントとし、第1スキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを第2スキャンポイントとして形成された要素ベクトルが前記第1所定長よりも長いときは、第1スキャンポイントに時系列的に連続しない他のスキャンポイントを新たな第2スキャンポイントとして要素ベクトルを形成することを特徴とする。
A planar obstacle recognition method according to a tenth aspect of the present invention comprises:
Scanning a given space using electromagnetic waves or sound waves at a certain angle or interval, receiving reflected waves from objects in the space, and obtaining the coordinates of multiple scan points that reflected the electromagnetic waves or sound waves A point acquisition step;
Of the plurality of scan points, an element vector having the previous scan point as the start point and the subsequent scan point as the end point is formed for two scan points whose order obtained by the scan point acquisition step is before and after in time series An element vector forming step,
Among a plurality of element vectors, the order obtained by the element vector forming step is a plurality of element vectors that are continuous in time series and are continuous, and each element vector has a length equal to or less than a first predetermined length. An element vector selection step of selecting one element vector having a deflection angle formed by another element vector continuous thereto equal to or smaller than a first predetermined angle and an integrated value of the deflection angles equal to or smaller than a second predetermined angle. When,
A scan segment vector forming step of combining a plurality of selected consecutive element vectors with each other to form one scan segment vector;
A line segment defined by the start point and end point of the formed scan segment vector is compared with a second predetermined length, and when the line segment is equal to or longer than the second predetermined length, a planar obstacle along the scan segment vector An obstacle recognition step for recognizing that
In the element vector formation step, an element vector formed with an arbitrary scan point as a first scan point and a scan point continuous in time series with the first scan point as a second scan point is longer than the first predetermined length. In some cases, the element vector is formed using another scan point that is not continuous in time series with the first scan point as a new second scan point.

請求項11の発明は、請求項10に記載の平面状障害物認識方法において、要素ベクトル形成ステップは、任意の原点から所定距離以内にあるスキャンポイントのみを用いて要素ベクトルを形成することを特徴とする。 The eleventh aspect of the present invention is the planar obstacle recognition method according to the tenth aspect , wherein the element vector forming step forms an element vector using only scan points within a predetermined distance from an arbitrary origin. And

請求項12の発明は、請求項10又は11に記載の平面状障害物認識方法において、要素ベクトル形成ステップは、前記任意のスキャンポイントに対して、所定回数だけ要素ベクトルを形成しても、前記第1所定長以下の要素ベクトルが得られないときは、前記任意のスキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを新たな第1スキャンポイントとして要素ベクトルを形成することを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the planar obstacle recognizing method according to the tenth or eleventh aspect , even if the element vector forming step forms the element vector a predetermined number of times for the arbitrary scan point, the element vector forming step When an element vector having a length equal to or shorter than the first predetermined length cannot be obtained, an element vector is formed using a scan point that is continuous in time series with the arbitrary scan point as a new first scan point.

請求項13の発明は、請求項10又は11に記載の平面状障害物認識方法において、
要素ベクトル形成ステップは、前記第2スキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを第3スキャンポイントとして要素ベクトルを形成し、
第2スキャンポイントを始点とし第3スキャンポイントを終点とする要素ベクトルが、第1スキャンポイントを始点とし第2スキャンポイントを終点とする要素ベクトルに対してなす振れ角度が第1所定角度よりも大きい場合に、第3スキャンポイントを排除して、第2スキャンポイントに時系列的に連続しない他のスキャンポイントを新たな第3スキャンポイントとして、要素ベクトルを形成することを特徴とする。
The invention of claim 13 is the planar obstacle recognition method of claim 10 or 11 ,
The element vector forming step forms an element vector using a scan point that is continuous in time series with the second scan point as a third scan point,
An element vector having a second scan point as a start point and a third scan point as an end point is larger than a first predetermined angle with respect to an element vector having the first scan point as a start point and the second scan point as an end point. In this case, the third scan point is excluded, and an element vector is formed using another scan point that is not continuous in time series with the second scan point as a new third scan point.

請求項14の発明は、請求項10に記載の平面状障害物認識方法において、
スキャンセグメントベクトル形成ステップにより1つのスキャンセグメントベクトルが形成されると、複数のスキャンポイントのうち、スキャンセグメントベクトルの形成に用いられなかったスキャンポイントを用いて、新たなスキャンセグメントベクトルの形成を試みることを特徴とする。
The invention of claim 14 is the planar obstacle recognition method of claim 10 ,
When one scan segment vector is formed by the scan segment vector formation step, an attempt is made to form a new scan segment vector using a scan point that was not used to form the scan segment vector among a plurality of scan points. It is characterized by.

請求項15の発明は、請求項14に記載の平面状障害物認識方法において、
2以上のスキャンセグメントベクトルが形成された場合に、第2スキャンセグメントベクトルが他の第1スキャンセグメントベクトルに対してなす角度が前記第1所定角度以下であり、かつ前記第2スキャンセグメントベクトルの始点が第1スキャンセグメントベクトルの終点から所定距離以内であるとき、スキャンセグメントベクトル形成ステップは、第1スキャンセグメントベクトルの終点を始点とし、第2スキャンセグメントベクトルの始点を終点とするベクトルを第1スキャンセグメントベクトルと第2スキャンセグメントベクトルの間に合成して新たなスキャンセグメントベクトルを形成することを特徴とする。
The invention of claim 15 is the planar obstacle recognition method according to claim 14 ,
When two or more scan segment vectors are formed, the angle formed by the second scan segment vector with respect to the other first scan segment vectors is equal to or less than the first predetermined angle, and the start point of the second scan segment vector Is within a predetermined distance from the end point of the first scan segment vector, the scan segment vector forming step performs the first scan with a vector having the end point of the first scan segment vector as the start point and the start point of the second scan segment vector as the end point A new scan segment vector is formed by combining between the segment vector and the second scan segment vector.

請求項16発明は、請求項10に記載の平面状障害物認識方法において、
スキャンセグメントベクトル形成ステップは、スキャンセグメントベクトルの形成に寄与したスキャンポイントの情報を保存し、
障害物認識ステップは、前記スキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義される線分の長さが前記第2所定長以上であるときに、保存されたスキャンポイントの座標を用いて最小二乗法により、スキャンポイントに最適にフィットする線分を演算し、この線分を平面状障害物として認識することを特徴とする。
A sixteenth aspect of the present invention is the planar obstacle recognition method according to the tenth aspect ,
The scan segment vector formation step stores the information of the scan points that contributed to the formation of the scan segment vector,
In the obstacle recognition step, when the length of the line segment defined by the start point and the end point of the scan segment vector is equal to or longer than the second predetermined length, using the coordinates of the saved scan point, the least square method is used. A line segment that optimally fits the scan point is calculated, and this line segment is recognized as a planar obstacle.

請求項1又は10の発明によれば、連続する複数の要素ベクトルの長さがそれぞれ第1所定長以下であり、1つの要素ベクトルに対してそれに連続する他の要素ベクトルがなす振れ角度が第1所定角度以下であり、振れ角度の積算値が第2所定角度以下である場合に、これらの要素ベクトルの形成に用いられたスキャンポイントが同一の障害物上の点であると看做すことができる。そして、これらの要素ベクトルをベクトル合成して形成されるスキャンセグメントベクトルの長さが第2所定長以上であるとき、さらにその障害物が平面状障害物あると看做すことができる。このスキャンセグメントベクトルは、平面状障害物の位置、方向、大きさなどを表しているので、自律移動装置は、平面状障害物までの方向と距離に基づいて地図上における自己位置を正確に特定することができ、それにより、自律移動装置が自律移動を行う際、スキャンセグメントベクトルで特定された平面状障害物を避けて走行することにより、安全な自律移動を行うことができる。また、平面状障害物の認識は、スキャンポイントの取得、要素ベクトルの形成、要素ベクトルの選択、スキャンセグメントベクトルの形成及びスキャンセグメントベクトルの比較という、比較的単純な処理によって行われるので、従来の方法に比べて短時間で平面状障害物の認識が可能になる。その結果、自律移動装置の走行速度を速くすることができるなど、効率的な自律移動が可能になる。また、時系列的に連続するスキャンポイントが距離的に離れすぎていて要素ベクトルを形成するのに適当でないときに、そのスキャンポイントをスキップして他のスキャンポイントを用いて要素ベクトルを形成することができる。そのため、例えば平面状障害物が空隙を有する場合に、その空隙を透過して、障害物の後ろの物体からの反射波がスキャンポイントとして得られたとしても、そのスキャンポイントがスキップされるので、正確に空隙を有する平面状障害物を正確に認識することができる。 According to the first or tenth aspect of the present invention, the lengths of the plurality of continuous element vectors are each equal to or less than the first predetermined length, and the deflection angle formed by another element vector continuous to one element vector is the first angle. When the integrated value of the deflection angle is equal to or less than the first predetermined angle and the integrated value of the deflection angle is equal to or less than the second predetermined angle, the scan points used to form these element vectors are regarded as points on the same obstacle. Can do. Then, when the length of the scan segment vector formed by vector synthesis of these element vectors is equal to or longer than the second predetermined length, the obstacle can be further regarded as a planar obstacle. Since this scan segment vector represents the position, direction, size, etc. of a planar obstacle, the autonomous mobile device accurately identifies its position on the map based on the direction and distance to the planar obstacle. Accordingly, when the autonomous mobile device performs autonomous movement, it can perform safe autonomous movement by traveling while avoiding the planar obstacle specified by the scan segment vector. In addition, since the recognition of the planar obstacle is performed by a relatively simple process of scan point acquisition, element vector formation, element vector selection, scan segment vector formation, and scan segment vector comparison, The planar obstacle can be recognized in a shorter time than the method. As a result, an efficient autonomous movement becomes possible, such as the traveling speed of the autonomous mobile device can be increased. Also, when scan points that are consecutive in time series are too far apart to be suitable for forming an element vector, the scan point is skipped and an element vector is formed using another scan point. Can do. Therefore, for example, when a planar obstacle has a gap, even if a reflected wave from an object behind the obstacle is obtained as a scan point through the gap, the scan point is skipped. It is possible to accurately recognize a planar obstacle having a gap.

請求項2又は11の発明によれば、比較的遠方にある障害物のスキャンポイントを障害物認識処理の対象から除外して計算量を削減することができ、例えば自律移動のための判断をより早く行うことができる。 According to the second or eleventh aspect of the present invention, it is possible to reduce the amount of calculation by excluding the scan points of the obstacles that are relatively far away from the object of the obstacle recognition processing, for example, more judgment for autonomous movement Can be done quickly.

請求項3又は12の発明によれば、要素ベクトルを形成しようとしている最初のスキャンポイントが適当でない場合に、そのスキャンポイントをスキップして、次のスキャンポイントにつて要素ベクトルを形成することができる。その結果、要素ベクトルが形成されずに、平面状障害物が認識できないといったトラブルを防止することができる。 According to the third or twelfth aspect of the present invention, when the first scan point for which an element vector is to be formed is not appropriate, the scan point can be skipped to form an element vector for the next scan point. . As a result, it is possible to prevent a trouble that a planar obstacle cannot be recognized without forming an element vector.

請求項4又は13の発明によれば、時系列的に連続する3つのスキャンポイントによって形成される2つの要素ベクトルのなす角度が大きすぎて、スキャンセグメントベクトルを形成する要素ベクトルとして適当でないときに、3つ目のスキャンポイントをスキップして他のスキャンポイントを用いて要素ベクトルを形成することができる。そのため、例えば平面状障害物が空隙を有する場合に、その空隙を透過して、障害物の後ろの物体からの反射波がスキャンポイントとして得られたとしても、そのスキャンポイントがスキップされるので、正確に空隙を有する平面状障害物を正確に認識することができる。 According to the invention of claim 4 or 13 , when the angle formed by two element vectors formed by three time-sequential scan points is too large to be suitable as an element vector forming a scan segment vector It is possible to skip the third scan point and form an element vector using other scan points. Therefore, for example, when a planar obstacle has a gap, even if a reflected wave from an object behind the obstacle is obtained as a scan point through the gap, the scan point is skipped. It is possible to accurately recognize a planar obstacle having a gap.

請求項5又は14の発明によれば、例えば空隙を有する平面状障害物が空隙を有しない平面状障害物に平行して存在している場合など、障害物の二重構造であっても、1つの平面状障害物を表すスキャンセグメントベクトルの形成に用いられなかったスキャンポイントを用いて新たな平面状障害物の認識処理が行われるので、1つの平面状障害物の後ろに存在する他の平面状障害物を正確に認識することが可能になる。そして、複数の平面状障害物の位置のいずれを認識しているかを正確に把握することができるので、自律移動装置の自律移動の際の自己位置を正確に特定することができる。 According to the invention of claim 5 or 14 , for example, when a planar obstacle having a gap exists in parallel with a planar obstacle having no gap, Since a new planar obstacle recognition process is performed using a scan point that was not used to form a scan segment vector representing one planar obstacle, other planar obstacles existing behind one planar obstacle It becomes possible to accurately recognize a planar obstacle. And since it can grasp | ascertain correctly which of the position of several planar obstruction is recognized, the self position at the time of the autonomous movement of an autonomous mobile apparatus can be pinpointed correctly.

請求項6又は15の発明によれば、本来1つの平面状障害物が、何らかの理由で複数のスキャンセグメントベクトルで表されている場合に、一定の条件で、途切れている部分に新たなベクトルを合成することによって、1つのスキャンベクトルに合成することができる。その結果、平面状障害物が、例えば複数の支柱とその間に保持された金網などで構成されるフェンスである場合であっても、その平面状障害物を正確に認識することができる。 According to the invention of claim 6 or 15 , when a single planar obstacle is originally represented by a plurality of scan segment vectors for some reason, a new vector is added to the interrupted part under a certain condition. By combining, it can be combined into one scan vector. As a result, even when the planar obstacle is, for example, a fence composed of a plurality of support columns and a wire mesh held between the pillars, the planar obstacle can be accurately recognized.

請求項7又は16の発明によれば、スキャンセグメントベクトルからスキャンセグメントを抽出する際、スキャンセグメントベクトルの形成に寄与した複数のスキャンセグメントの位置座標を用いて、最小二乗法により、これらのスキャンポイントに最適にフィットする線分を算出するので、実際の平面状障害物の位置及び方向により近い情報がえられる。 According to the invention of claim 7 or 16 , when extracting a scan segment from a scan segment vector, these scan points are obtained by a least square method using the position coordinates of a plurality of scan segments contributing to the formation of the scan segment vector. Since the line segment that optimally fits is calculated, information closer to the actual position and direction of the planar obstacle can be obtained.

請求項の発明によれば、自律移動装置が自律移動する際、スキャンセグメントとマップセグメントを照合することにより、地図上における平面状障害物の位置を特定すると共に、地図上における自律移動装置の自己位置を特定することができる。 According to the invention of claim 8 , when the autonomous mobile device moves autonomously, the position of the planar obstacle on the map is specified by collating the scan segment with the map segment, and the autonomous mobile device on the map The self position can be specified.

請求項の発明によれば、予めわかっている地図上の平面状障害物の位置と、自律移動装置上の原点からの平面状障害物までの距離及び方向に基づいて、地図上の自己位置を正確に特定することができる。 According to the invention of claim 9 , the self-position on the map is determined based on the position of the planar obstacle on the map that is known in advance and the distance and direction from the origin on the autonomous mobile device to the planar obstacle. Can be accurately identified.

以下、本発明の一実施形態に係る自律移動装置及びそれに適する平面状障害物認識方法について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の自律移動装置1のブロック構成を示す。自律移動装置1は、稼動領域の地図情報及び走行のための各種パラメータを記憶する記憶部11と、障害物の位置や自己位置を特定するための環境情報を取得する環境情報取得部12と、走行を行うための走行装置13と、記憶部11に記憶した地図情報と環境情報取得部12によって取得された環境情報とを照合して自己の位置を特定する自己位置認識部14と、走行領域内の目的地や走行のためのパラメータなどを入力するためのヒューマンインターフェース15と、自己位置認識部14による特定結果に基づいて、自己位置を特定しつつ障害物を回避しながら走行装置13を制御する走行制御部17を備えている。   Hereinafter, an autonomous mobile device and a planar obstacle recognition method suitable for the autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block configuration of an autonomous mobile device 1 of the present invention. The autonomous mobile device 1 includes a storage unit 11 that stores map information of an operation area and various parameters for traveling, an environment information acquisition unit 12 that acquires environment information for specifying the position of an obstacle and its own position, A traveling device 13 for traveling, a self-position recognition unit 14 that collates the map information stored in the storage unit 11 and the environment information acquired by the environment information acquisition unit 12, and identifies its own position; The traveling device 13 is controlled while avoiding obstacles while identifying its own position based on a human interface 15 for inputting a destination, a parameter for traveling, and the like and a result of identification by the self-position recognition unit 14. The traveling control unit 17 is provided.

走行装置13は、電池13aの電力で駆動されるモータを備えている。このモータには、その回転数や回転速度を計測するエンコーダが設けられている。自律移動装置1の走行制御部17は、このエンコーダの出力を用いて移動距離や移動方向を知ることができ、それらに基づいてデッドレコニング(dead reckoning推定航法)を行う。また、ヒューマンインターフェース15は、人が直接操作できるタッチパネルやキーボード、又は、人が遠隔操作できる通信装置などにより構成されている。   The traveling device 13 includes a motor driven by the power of the battery 13a. The motor is provided with an encoder for measuring the rotation speed and rotation speed. The traveling control unit 17 of the autonomous mobile device 1 can know the moving distance and the moving direction using the output of the encoder, and performs dead reckoning (dead reckoning estimated navigation) based on them. The human interface 15 includes a touch panel and a keyboard that can be directly operated by a person, or a communication device that can be remotely operated by a person.

また、地図情報として、稼働領域における壁、フェンス、柵などの平面状障害物を表現する線分の集合がマップセグメントとして予め設定され、記憶部11に記憶されている。さらに、環境情報取得部12は、自律移動装置1の本体の特定の位置を原点とし、その原点から臨む空間を一定角度又は一定間隔でスキャンして、原点からの方向毎にその方向に存在する壁などの平面状障害物を含む障害物上の点の位置座標を環境情報として取得し、スキャンの時系列に従って順序付けられた複数の位置座標の集合からなるスキャンポイントを取得する、例えばレーザレーダなどのスキャンポイント取得部12aを備えている。   Further, as the map information, a set of line segments representing planar obstacles such as walls, fences, and fences in the operation area is set in advance as map segments and stored in the storage unit 11. Furthermore, the environment information acquisition unit 12 uses a specific position of the main body of the autonomous mobile device 1 as the origin, scans the space facing from the origin at a constant angle or a constant interval, and exists in that direction for each direction from the origin. Acquires the position coordinates of a point on an obstacle including a planar obstacle such as a wall as environment information, and obtains a scan point consisting of a set of a plurality of position coordinates ordered according to the scan time series, for example, a laser radar Scanning point acquisition unit 12a.

スキャンポイント取得部12aは、例えば、自律移動装置1の本体の前方に配置されており、前方空間を所定高さ及び所定角度でスキャンし、壁などの平面状障害物や他の環境物体からの反射波を受信して、レーザビームが反射された物体の位置座標をスキャンポイントとして取得する。また、スキャンポイント取得部12aとして、超音波発信素子とアレイ状に配列した超音波受信素子とを組み合わせた、電子スキャンの可能な超音波センサを用いることができる。さらに、環境情報取得部12による障害物検知のために、通常の障害物検知用超音波センサを用いることができる。なお、スキャンポイント取得部12aによるスキャンは必ずしも水平である必要はなく傾斜していてもよい。また照射されるレーザビーム等は一定の拡がりを有していてもよい。   The scan point acquisition unit 12a is disposed, for example, in front of the main body of the autonomous mobile device 1, and scans the front space at a predetermined height and a predetermined angle to detect a planar obstacle such as a wall and other environmental objects. The reflected wave is received, and the position coordinates of the object reflected by the laser beam are acquired as a scan point. Further, as the scan point acquisition unit 12a, an ultrasonic sensor capable of electronic scanning, which is a combination of ultrasonic transmission elements and ultrasonic reception elements arranged in an array, can be used. Furthermore, a normal ultrasonic sensor for obstacle detection can be used for obstacle detection by the environment information acquisition unit 12. Note that the scan by the scan point acquisition unit 12a is not necessarily horizontal and may be inclined. Further, the irradiated laser beam or the like may have a certain spread.

また、自己位置認識部14は、さらに、要素ベクトル形成部14a、要素ベクトル選択部14b、スキャンセグメントベクトル形成部14c及び障害物認識部14dを備えている。要素ベクトル形成部14aは、スキャンポイントのうち、取得された順番が時系列的に前後する2つのスキャンポイントについて、前のスキャンポイントを始点とし、後のスキャンポイントを終点とする要素ベクトルを形成する。要素ベクトル選択部14bは、形成された要素ベクトルの中から、連続する複数の要素ベクトルであって、要素ベクトルの長さがそれぞれ第1所定長さ以下であり、1つの要素ベクトルに対してそれに連続する他の要素ベクトルがなす振れ角度が第1所定角度以下であり、振れ角度の積算値が第2所定角度以下であるものを選択する。スキャンセグメントベクトル形成部14cは、選択された連続する複数の要素ベクトルをベクトル合成して1つのスキャンセグメントベクトルを形成する。障害物認識部14dは、形成されたスキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義された線分を第2所定長さと比較し、線分が第2所定長さ以上であるときに、そのスキャンセグメントベクトルに沿って平面状障害物が存在すると判断し、スキャンセグメントベクトルから抽出されたスキャンセグメントとマップセグメントとを照合して平面状障害物の位置を地図上で特定する。自己位置認識部14は、自己位置に対する平面状障害物までの距離や方向に基づいて、自律移動装置1の自己位置を正確に特定する。   The self-position recognition unit 14 further includes an element vector formation unit 14a, an element vector selection unit 14b, a scan segment vector formation unit 14c, and an obstacle recognition unit 14d. The element vector forming unit 14a forms an element vector having the previous scan point as the start point and the subsequent scan point as the end point for two scan points whose acquired order is before and after the chronological order. . The element vector selection unit 14b includes a plurality of continuous element vectors from among the formed element vectors, and each element vector has a length equal to or less than a first predetermined length. The one in which the deflection angle formed by other successive element vectors is equal to or smaller than the first predetermined angle and the integrated value of the deflection angles is equal to or smaller than the second predetermined angle is selected. The scan segment vector forming unit 14c combines a plurality of selected continuous element vectors to form one scan segment vector. The obstacle recognition unit 14d compares the line segment defined by the start point and the end point of the formed scan segment vector with the second predetermined length, and when the line segment is equal to or longer than the second predetermined length, the scan segment vector The plane obstacle is determined to exist along the line, and the scan segment extracted from the scan segment vector is compared with the map segment to specify the position of the plane obstacle on the map. The self-position recognition unit 14 accurately specifies the self-position of the autonomous mobile device 1 based on the distance and direction to the planar obstacle with respect to the self-position.

上述の記憶部11、自己位置認識部14、要素ベクトル形成部14a、要素ベクトル選択部14b、スキャンセグメントベクトル形成部14c、障害物認識部14d、走行制御部17は、CPUやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成のコンピュータにおいて所定のプログラムを実行することによってその機能が達成される。   The storage unit 11, the self-position recognition unit 14, the element vector formation unit 14 a, the element vector selection unit 14 b, the scan segment vector formation unit 14 c, the obstacle recognition unit 14 d, and the travel control unit 17 include a CPU, a memory, and an external storage device The function is achieved by executing a predetermined program in a computer having a general configuration including a display device, an input device, and the like.

次に、図2を参照して、上述の自律移動装置1が上記平面状障害物認識方法を用いて自己位置特定又は認識を行いながら自律走行する手順を説明する。走行制御部17は、走行装置13を駆動する駆動モータのエンコーダ情報に基づいて自律移動装置1のおおよその位置を知る。自律移動装置1は、走行開始とともに、この自己位置の情報に基づいてデッドレコニングを行う(#1)。スキャンポイント取得部12aは、環境情報取得部12の制御のもとで、走行方向の前方における一群のスキャンポイントを取得する(#2)。次に、要素ベクトル形成部14aがスキャンポイントから要素ベクトルを形成し、要素ベクトル選択部14bが上記要件を満たす複数の要素ベクトルを選択し、さらにスキャンセグメントベクトル形成部14cはスキャンセグメントベクトルSSVをベクトル合成する(#3)。   Next, with reference to FIG. 2, a description will be given of a procedure in which the autonomous mobile device 1 autonomously travels while performing self-localization or recognition using the planar obstacle recognition method. The traveling control unit 17 knows the approximate position of the autonomous mobile device 1 based on the encoder information of the drive motor that drives the traveling device 13. The autonomous mobile device 1 performs dead reckoning based on the information on its own position at the start of traveling (# 1). The scan point acquisition unit 12a acquires a group of scan points in front of the traveling direction under the control of the environment information acquisition unit 12 (# 2). Next, the element vector forming unit 14a forms an element vector from the scan points, the element vector selecting unit 14b selects a plurality of element vectors satisfying the above requirements, and the scan segment vector forming unit 14c vectorizes the scan segment vector SSV. Synthesize (# 3).

続くステップにおいて、障害物認識部14dは、上述のスキャンセグメントベクトルSSVの始点と終点により定義された線分から第2所定長以上の線分を抽出して、抽出された線分を走行環境に存在する平面状障害物を表現する線分であるスキャンセグメントSSと判断する。さらに、障害物認識部14dは、このスキャンセグメントSSと地図情報における平面状障害物の線分の集合からなるマップセグメントと照合して、平面状障害物の位置を地図上で特定する。自己位置認識部14は、地図上での平面状障害物の位置、上記原点(自己位置)に対する平面状障害物までの距離や方向に基づいて、自律移動装置1の自己位置を特定する(#4)。   In the subsequent step, the obstacle recognizing unit 14d extracts a line segment having a second predetermined length or more from the line segment defined by the start point and end point of the scan segment vector SSV, and the extracted line segment exists in the traveling environment. It is determined that the scan segment SS is a line segment representing a planar obstacle. Further, the obstacle recognizing unit 14d compares the scan segment SS with a map segment formed by a set of line segments of the planar obstacle in the map information, and specifies the position of the planar obstacle on the map. The self-position recognition unit 14 specifies the self-position of the autonomous mobile device 1 based on the position of the planar obstacle on the map and the distance and direction to the planar obstacle with respect to the origin (self-position) (# 4).

自己位置認識部14による自己位置特定の結果を受けて、走行制御部17は、デッドレコニングによって走行している自律移動装置1の自己位置をより正確な位置に修正して、走行制御する。そして、走行制御部17は、自律移動装置1が、目的地に到着した場合(#5でYES)、走行終了する。目的地に到着していない場合(#5でNO)、上述のステップ#1〜#5が所定間隔で繰り返される。   In response to the result of the self-position identification by the self-position recognition unit 14, the travel control unit 17 corrects the self-position of the autonomous mobile device 1 traveling by dead reckoning to a more accurate position, and performs travel control. And the traveling control part 17 complete | finishes driving | running | working, when the autonomous mobile apparatus 1 arrives at the destination (it is YES at # 5). If the destination has not been reached (NO in # 5), the above steps # 1 to # 5 are repeated at predetermined intervals.

次に、図3(a)及び(b)、図4、図5(a)〜(d)を参照して、平面状障害物認識方法におけるスキャンポイントの取得方法及び用語の定義を説明する。個々のスキャンポイントは、上記のようにスキャンポイント取得部12aであるレーザレーダによりレーザビームを自律移動装置1の前方又は注目する方向に一定角度又は一定間隔で照射し、壁などの平面状障害物を含む障害物により反射された反射波を受信し、レーザビームを反射した障害物の部分の原点からの位置座標情報である。また、一群のスキャンポイントは、時系列に従って順序付けられた複数の位置座標の集合である。地図上での平面状障害物の位置が環境情報として特定されているときは、その平面状障害物が認識できれば、自律移動装置1の自己位置を特定するために用いることができる。   Next, with reference to FIGS. 3A and 3B, FIG. 4, and FIGS. 5A to 5D, a scan point acquisition method and definition of terms in the planar obstacle recognition method will be described. Each scan point is irradiated with a laser beam at a predetermined angle or at a fixed interval in front of the autonomous mobile device 1 or in a direction of interest by the laser radar that is the scan point acquisition unit 12a as described above, and is a flat obstacle such as a wall. It is the position coordinate information from the origin of the part of the obstacle which received the reflected wave reflected by the obstacle containing and reflected the laser beam. A group of scan points is a set of a plurality of position coordinates ordered according to time series. When the position of the planar obstacle on the map is specified as environmental information, if the planar obstacle can be recognized, it can be used to identify the self-position of the autonomous mobile device 1.

平面状障害物には、図3(a)に示すような平面の連続した建物の壁21や、図3(b)に示すような不連続な屋外における格子塀、金網のフェンス、あるいは鎧板など22などが含まれる。スキャンポイントの座標データは、例えば、(a)に示すように、自律移動装置1の本体の特定の位置を原点とする所定距離内の前方180゜の領域10のデータとして得られる。ここで、壁21は、角度θ1から角度θ2の間に検出される。   Examples of the planar obstacle include a continuous building wall 21 as shown in FIG. 3 (a), a discontinuous outdoor lattice fence as shown in FIG. 3 (b), a wire mesh fence, or an armor plate. 22 etc. are included. The coordinate data of the scan point is obtained, for example, as data of a region 10 at a front 180 ° within a predetermined distance with a specific position of the main body of the autonomous mobile device 1 as the origin, as shown in (a). Here, the wall 21 is detected between the angle θ1 and the angle θ2.

図4は、測定されたスキャンポイントの空間配置の一例を示す。この例では、スキャンポイントS(i)(i=0〜360)が、スキャンポイント取得部12aによって、角度範囲0〜180゜において角度θ=0.5゜毎に測定されている。各スキャンポイントS(i)は、後述する一定の規則に従って、グループ化され、そのうち特定のグループが、平面状障害物を表現するスキャンセグメントベクトルSSV(i,j)を構成する。なお、以下において、i,jなどの引数は整数であり、その大小は、スキャンポイント測定の時系列における測定順番を表しているものとする。   FIG. 4 shows an example of the spatial arrangement of the measured scan points. In this example, the scan point S (i) (i = 0 to 360) is measured every angle θ = 0.5 ° in the angle range 0 to 180 ° by the scan point acquisition unit 12a. Each scan point S (i) is grouped according to a certain rule to be described later, and a specific group of them constitutes a scan segment vector SSV (i, j) representing a planar obstacle. In the following, arguments such as i and j are integers, and the magnitude thereof represents the measurement order in the time series of scan point measurement.

例えば、スキャンポイントS(1)〜S(4)は、スキャンセグメントベクトルSSV(1,4)を構成する。また、スキャンポイントS(i+4)を除くスキャンポイントS(i)〜S(i+6)は、スキャンセグメントベクトルSSV(i,i+6)を構成する。スキャンポイントS(i+4)や、破線Gで囲まれたスキャンポイントSUNは、スキャンセグメントベクトルSSVを構成するグループから除外されたグループに属するスキャンポイントである。 For example, the scan points S (1) to S (4) constitute a scan segment vector SSV (1, 4). Further, the scan points S (i) to S (i + 6) except the scan point S (i + 4) constitute a scan segment vector SSV (i, i + 6). The scan point S (i + 4) and the scan point S UN surrounded by the broken line G are scan points belonging to a group excluded from the groups constituting the scan segment vector SSV.

ここで、要素ベクトルVについて説明する。要素ベクトルVは、互いにベクトル合成されてスキャンセグメントベクトルSSVを形成するベクトルであり、スキャンポイントSを始点及び終点とする。従って、スキャンセグメントベクトルSSVを構成する各スキャンポイントSは、互いに要素ベクトルVを形成する。一方、スキャンセグメントベクトルSSVを構成しないスキャンポイントSUN、例えばS(i+4)は、要素ベクトルVを形成しない。また、要素ベクトルVは、時系列的に連続する2つのスキャンポイントSによって形成される場合の他に、必ずしも時系列的に連続しない2つのスキャンポイントSによって形成される場合もありうる。例えば、柵などのように不連続な平面状障害物の場合、スキャンポイントS(i+4)は、空隙を通ってレーザビームを反射した平面状障害物の向こう側にある障害物の点と考えられる。 Here, the element vector V will be described. The element vector V is a vector that is combined with each other to form the scan segment vector SSV, and the scan point S is the start point and the end point. Accordingly, the scan points S constituting the scan segment vector SSV form an element vector V with each other. On the other hand, the scan point S UN that does not constitute the scan segment vector SSV, for example, S (i + 4) does not form the element vector V. In addition to the case where the element vector V is formed by two scan points S that are continuous in time series, the element vector V may be formed by two scan points S that are not necessarily continuous in time series. For example, in the case of a discontinuous planar obstacle such as a fence, the scan point S (i + 4) is considered to be an obstacle point on the other side of the planar obstacle that has reflected the laser beam through the gap. .

次に、スキャンポイントSからスキャンセグメントベクトルSSVを形成する手順と規則を説明する。図5(a)は、2つのスキャンポイントS(j−1)及びS(j)で定義される要素ベクトルV(j−1,j)を示す。この要素ベクトルVの方向は、スキャンにより先に得られたスキャンポイント(j−1)から後から得られたスキャンポイントS(j)に向かう。また、2つのスキャンポイントSで定義されるベクトルが要素ベクトルVとされるためには、その2つのスキャンポイントS間の距離、すなわちベクトルの長さL(j−1,j)が第1所定長ML以下であることが必要である。このような要素ベクトルVの形成は、自己位置認識部14に備えられた要素ベクトル形成部14aによって行われる。   Next, procedures and rules for forming the scan segment vector SSV from the scan point S will be described. FIG. 5A shows an element vector V (j−1, j) defined by two scan points S (j−1) and S (j). The direction of the element vector V is from the scan point (j-1) obtained earlier by scanning to the scan point S (j) obtained later. In order for the vector defined by the two scan points S to be the element vector V, the distance between the two scan points S, that is, the vector length L (j−1, j) is the first predetermined value. It must be less than or equal to the length ML. Such formation of the element vector V is performed by the element vector forming unit 14 a provided in the self-position recognition unit 14.

図5(b)は、上述の要素ベクトルV(j−1,j)に、新たなスキャンポイントS(j+1)を加えて新たな要素ベクトルV(j,j+1)を定義する様子を示す。この場合、新たな要素ベクトルV(j,j+1)の長さは第1所定長ML以下であり、かつ、要素ベクトルV(j,j+1)がそれに連続する他の要素ベクトルV(j−1,j)に対してなす角度θ(j,j+1)が第1所定角度Mθ以下であることが必要である。   FIG. 5B shows a state where a new element vector V (j, j + 1) is defined by adding a new scan point S (j + 1) to the element vector V (j-1, j) described above. In this case, the length of the new element vector V (j, j + 1) is equal to or shorter than the first predetermined length ML, and the element vector V (j, j + 1) is another element vector V (j−1, The angle θ (j, j + 1) made with respect to j) needs to be equal to or smaller than the first predetermined angle Mθ.

図5(c)は、スキャンポイントS(j)とS(j+1)により定義されるベクトルが、それに連続する要素ベクトルV(j−1,j)に対してなす角度θ(j,j+1)が第1所定角度Mθよりも大きいことによって、スキャンポイントS(j+1)が要素ベクトル形成点から除外される場合を示す。その場合、1つスキップした次のスキャンポイントS(j+2)を用いて要素ベクトルV(j,j+2)が形成される。このような要素ベクトルVの選択は、自己位置認識部14に備えられた要素ベクトル選択部14bによって行われる。   FIG. 5C shows the angle θ (j, j + 1) formed by the vector defined by the scan points S (j) and S (j + 1) with respect to the element vector V (j−1, j) that follows the vector. A case where the scan point S (j + 1) is excluded from the element vector formation points by being larger than the first predetermined angle Mθ is shown. In that case, an element vector V (j, j + 2) is formed using the next scan point S (j + 2) skipped by one. Such selection of the element vector V is performed by the element vector selection unit 14b provided in the self-position recognition unit 14.

図5(d)は、複数の要素ベクトルVが連続して形成された場合に定義されるスキャンセグメントベクトルSSV(j,j+5)の例を示す。スキャンセグメントベクトルSSVは、複数の要素ベクトルVをベクトル合成して形成されるベクトルである。従って、連続する要素ベクトルの最初の要素ベクトルVの始点を始点とし、最後の要素ベクトルVの終点を終点とするベクトルである。スキャンセグメントベクトルSSVは、合成された要素ベクトルVを形成する複数のスキャンポイントS中にスキップされたスキャンポイントSSKがあったとしても、このような2つのスキャンポイントS(j),S(j+5)によって定義することができる。 FIG. 5D shows an example of a scan segment vector SSV (j, j + 5) defined when a plurality of element vectors V are formed continuously. The scan segment vector SSV is a vector formed by vector synthesis of a plurality of element vectors V. Therefore, this is a vector having the start point of the first element vector V of the continuous element vectors as the start point and the end point of the last element vector V as the end point. The scan segment vector SSV has two such scan points S (j) and S (j + 5) even if there are skipped scan points S SK among the plurality of scan points S forming the combined element vector V. ) Can be defined.

スキャンセグメントベクトルSSVによって平面状障害物を表現しようとすることから、上記ベクトル合成に関して、現実に存在する平面状障害物の形状等を想定した制限を設けることが望ましい。そこで、例えば、複数の要素ベクトルVをベクトル合成してスキャンセグメントベクトルSSVを形成する際に、角度に条件を設ける。互いに隣り合う2つの要素ベクトルVのなす角度θの合計が第2所定角度MΣθ以下の場合、この合成ベクトルをスキャンセグメントベクトルSSVとする。角度の合計Σθは、スキャンセグメントベクトルSSVに含まれる各要素ベクトルV間の角度を正負の符号付きで定義して加算することにより得られる。この条件は、連続した平面状障害物を想定する場合に相当する。   Since a planar obstacle is to be expressed by the scan segment vector SSV, it is desirable to provide a restriction that assumes the shape of a planar obstacle that actually exists in the vector synthesis. Therefore, for example, when the scan segment vector SSV is formed by vector synthesis of a plurality of element vectors V, a condition is set for the angle. When the sum of the angles θ formed by two adjacent element vectors V is equal to or smaller than the second predetermined angle MΣθ, this combined vector is set as a scan segment vector SSV. The total angle Σθ is obtained by defining and adding the angles between the element vectors V included in the scan segment vector SSV with positive and negative signs. This condition corresponds to the case where a continuous planar obstacle is assumed.

また、所定の制限のもとで、スキャンセグメントベクトルSSVから、スキャンセグメントSSが定義される。すなわち、スキャンセグメントベクトルSSVの始点と終点により定義された線分が第2所定長TL0以上の場合、この線分がスキャンセグメントSSとして定義される。多数のスキャンポイントSから最終的に複数のスキャンセグメントベクトルSSVが形成された後、これらのスキャンセグメントベクトルSSVから特定のものが抽出され、第2所定長TL0以上の長さをもつスキャンセグメントSSが得られる。このようなスキャンセグメントSSの抽出は、自己位置認識部14に備えられた障害物認識部14dによって行われる。   Further, the scan segment SS is defined from the scan segment vector SSV under a predetermined restriction. That is, when the line segment defined by the start point and the end point of the scan segment vector SSV is not less than the second predetermined length TL0, this line segment is defined as the scan segment SS. After a plurality of scan segment vectors SSV are finally formed from a large number of scan points S, a specific one is extracted from these scan segment vectors SSV, and a scan segment SS having a length equal to or longer than the second predetermined length TL0 is obtained. can get. Such extraction of the scan segment SS is performed by the obstacle recognition unit 14 d provided in the self-position recognition unit 14.

障害物認識部14dはさらにセグメント照合部としても機能し、このようなスキャンセグメントSSと地図情報における平面状障害物の線分の集合からなるマップセグメントと照合して、平面状障害物の位置を地図上で特定し、さらに自律移動装置1の自己位置を特定する。このように、平面状障害物の位置をあらかじめ地図上の環境情報(セグメントマップ)として記憶させておけば、スキャンセグメントSSをマップセグメントと照合することによって、平面状障害物の位置を単純な手順により正確に特定することが可能であり、さらに自己位置を正確に特定することができるので、自律移動装置1を効率的でかつ安全に自律走行させることができる。   The obstacle recognizing unit 14d further functions as a segment collating unit, and collates with such a scan segment SS and a map segment made up of a set of line segments of the planar obstacle in the map information to determine the position of the planar obstacle. It specifies on a map, and also specifies the self-location of the autonomous mobile device 1. In this way, if the position of the planar obstacle is stored in advance as environmental information (segment map) on the map, the position of the planar obstacle is determined by a simple procedure by comparing the scan segment SS with the map segment. Therefore, the autonomous mobile device 1 can autonomously travel efficiently and safely.

参考例として、図6に示すフローチャートを参照して、スキャンセグメントSSの抽出を詳細に説明する。ここで説明する抽出処理は、要素ベクトルVの形成に際してスキャンポイントSのスキップを行わない場合の処理である。スキップを認める場合の処理は後述する。 As a reference example, the extraction of the scan segment SS will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. The extraction processing described here is processing when the scan point S is not skipped when the element vector V is formed. The processing when the skip is permitted will be described later.

スキャンセグメントSSの抽出は、まず、スキャンポイント取得部12aによって取得された(n+1)個の点から成るスキャンポイントS(i)(i=0,1,・・n)の準備から始まる(#11)。スキャンセグメントベクトルSSVの始点は、最初のスキャンポイントS(0)と仮定されて、スキャンセグメントベクトルSSVの始点となるスキャンポイントS(m)の番号mが、m=0と初期化される(#12)。なお、このスキャンポイントS(0)が要素ベクトルVを形成しない場合、mは次々と更新される。その意味で「仮定」された始点番号であり、この点を含むスキャンセグメントSSが確定した時点でmが確定する。   The extraction of the scan segment SS starts with preparation of scan points S (i) (i = 0, 1,... N) composed of (n + 1) points acquired by the scan point acquisition unit 12a (# 11 ). The start point of the scan segment vector SSV is assumed to be the first scan point S (0), and the number m of the scan point S (m) that is the start point of the scan segment vector SSV is initialized as m = 0 (# 12). If this scan point S (0) does not form the element vector V, m is updated one after another. In this sense, the start point number is “assumed”, and m is determined when the scan segment SS including this point is determined.

次に、角度積算変数Σθ及びベクトル合成点番号jがそれぞれ初期化される(#13)。角度積算変数Σθは、2つの要素ベクトルVの間の角度を正負の符号付きで積算するための変数である。ベクトル合成点番号jは、図5(b)において連続する2つの要素ベクトルV(j−1,j)とV(j,j+1)が合成されるスキャンポイントS(j)の番号である。今の時点で、m=0であり、j=m+1であるので、j=1である。つまり、2つめのスキャンポイントS(1)がベクトル合成点である。   Next, the angle integration variable Σθ and the vector composition point number j are initialized (# 13). The angle integration variable Σθ is a variable for integrating the angle between the two element vectors V with a positive / negative sign. The vector synthesis point number j is the number of the scan point S (j) where the two consecutive element vectors V (j−1, j) and V (j, j + 1) in FIG. 5B are synthesized. Since m = 0 at this point and j = m + 1, j = 1. That is, the second scan point S (1) is a vector synthesis point.

次に、スキャンポイントS(j−1)及びS(j)をそれぞれ始点及び終点とする第1要素ベクトルVaが形成される(#14)。この時点でj=1であり、第1要素ベクトルVaの始点及び終点は、それぞれスキャンポイントS(0)及びS(1)である。以下の処理において、2つの要素ベクトルVをベクトル合成するので、1つ目を第1要素ベクトルVa、2つ目を第2要素ベクトルVbとする。   Next, the first element vector Va having the start point and the end point as the scan points S (j−1) and S (j) is formed (# 14). At this time, j = 1, and the start point and end point of the first element vector Va are the scan points S (0) and S (1), respectively. In the following processing, since the two element vectors V are combined, the first element vector Va is set as the second element vector Vb.

次に、第1要素ベクトルVaが第1所定長ML以下であるかどうか調べられ、ベクトル絶対値|Va|が第1所定長ML以下(|Va|≦ML)であれば(#15でYES)、この要素ベクトルVaを保持して、ベクトル合成の次の段階であるスキャンセグメントベクトルSSVの初期化を行う(#18)。すなわち、スキャンセグメントベクトルSSV=Vaとする。   Next, it is checked whether or not the first element vector Va is equal to or smaller than the first predetermined length ML. If the vector absolute value | Va | is equal to or smaller than the first predetermined length ML (| Va | ≦ ML) (YES in # 15) ), The element vector Va is held, and the scan segment vector SSV, which is the next stage of vector synthesis, is initialized (# 18). That is, the scan segment vector SSV = Va.

第1要素ベクトルVaの長さが第1所定長MLより長く、|Va|>MLとなる場合(#15でNO)、ステップ#16に進み、要素ベクトルVを形成することができ、かつ形成された要素ベクトルVがベクトル合成できるようなスキャンポイントSがあるかどうか調べられる。そのようなスキャンポイントSが存在しなければ(#16でNO)、スキャンセグメント抽出処理は終了する。一方、そのようなスキャンポイントSが存在する場合(#16でYES)、現在のスキャンセグメントベクトルSSVの始点となるスキャンポイントS(m)の番号mの値を破棄して、新たにm=jが設定される(#17)。その後、ステップ#13から上述の処理が進められる。   When the length of the first element vector Va is longer than the first predetermined length ML and | Va |> ML (NO in # 15), the process proceeds to step # 16, and the element vector V can be formed and formed. It is checked whether there is a scan point S that allows the synthesized element vector V to be vector-synthesized. If there is no such scan point S (NO in # 16), the scan segment extraction process ends. On the other hand, when such a scan point S exists (YES in # 16), the value m of the scan point S (m) that is the start point of the current scan segment vector SSV is discarded, and a new m = j Is set (# 17). Thereafter, the above-described processing proceeds from step # 13.

ステップ#18においてスキャンセグメントベクトルSSVが初期化された後、第2要素ベクトルVbが形成され(#19)、第2要素ベクトルVbが第1要素ベクトルVaに対してなす振れ角度θが、ベクトルの内積と絶対値を用いて求められる(#20)。次に、この振れ角度θが上述の第1所定角度Mθ以下であるかどうか調べられ、第1所定角度Mθ以下であれば(#21でYES)、第2要素ベクトルVbの長さが調べられる(#22)。第2要素ベクトルVbの長さが第1所定長ML以下であれば(#22でYES)、第1要素ベクトルVaと第2要素ベクトルVbがベクトル合成され、スキャンセグメントベクトルSSVが更新される(#23)。続いて、振れ角度θの角度積算が行われる(#24)。   After the scan segment vector SSV is initialized in step # 18, the second element vector Vb is formed (# 19), and the deflection angle θ formed by the second element vector Vb with respect to the first element vector Va is the vector It is obtained using the inner product and the absolute value (# 20). Next, it is checked whether or not the deflection angle θ is equal to or smaller than the first predetermined angle Mθ described above. If it is equal to or smaller than the first predetermined angle Mθ (YES in # 21), the length of the second element vector Vb is checked. (# 22). If the length of the second element vector Vb is equal to or shorter than the first predetermined length ML (YES in # 22), the first element vector Va and the second element vector Vb are combined, and the scan segment vector SSV is updated ( # 23). Subsequently, the angle integration of the deflection angle θ is performed (# 24).

次に、角度積算値Σθが第2所定角度MΣθと比べられ、角度積算値が第2所定角度MΣθ以下であれば(#25でYES)、スキャンセグメントベクトルSSVへの要素ベクトルVの追加が完了する。ここで、他にスキャンポイントSがあれば(#26でYES)、次の点のベクトル合成へと進む。すなわち、スキャンセグメントベクトルSSVに新たに追加された第2要素ベクトルVbを第1要素ベクトルVaとする置き換えを行い(#31)、ベクトル合成点番号を進めて、j=j+1として(#32)、上述のステップ#19から処理を繰り返す。   Next, the angle integrated value Σθ is compared with the second predetermined angle MΣθ, and if the angle integrated value is equal to or smaller than the second predetermined angle MΣθ (YES in # 25), the addition of the element vector V to the scan segment vector SSV is completed. To do. If there is another scan point S (YES in # 26), the process proceeds to vector synthesis of the next point. That is, the second element vector Vb newly added to the scan segment vector SSV is replaced with the first element vector Va (# 31), the vector composition point number is advanced, and j = j + 1 is set (# 32). The process is repeated from step # 19 described above.

上記ステップ#21,#22,#25,#26のいずれかにおいて条件が満たされずにNOとなった場合には、ベクトル合成が停止され、ステップ#27へと進む。この時点で、スキャンセグメントベクトルSSVの始点及び終点は、それぞれスキャンポイントS(m)及びS(j)である。次に、スキャンセグメントベクトルSSV(m,j)の長さ|SSV(m,j)|が第2所定長TL0以上であるかどうか調べられる(#28)。スキャンセグメントベクトルSSV(m,j)の長さ|SSV(m,j)|が第2所定長TL0以上であれば(#28でYES)、スキャンセグメントベクトルSSV(m,j)からスキャンセグメントSS(m,j)が得られる(#29)。   If the condition is not satisfied in any of the above steps # 21, # 22, # 25, and # 26 and the result is NO, the vector synthesis is stopped and the process proceeds to step # 27. At this time, the start point and end point of the scan segment vector SSV are the scan points S (m) and S (j), respectively. Next, it is checked whether or not the length | SSV (m, j) | of the scan segment vector SSV (m, j) is equal to or longer than the second predetermined length TL0 (# 28). If the length | SSV (m, j) | of the scan segment vector SSV (m, j) is equal to or longer than the second predetermined length TL0 (YES in # 28), the scan segment SS is calculated from the scan segment vector SSV (m, j). (M, j) is obtained (# 29).

なお、スキャンセグメントSSは、2つのスキャンポイントS(m)とS(j)で定義される線分のことであり、本明細書では、記号SS(m,j)によってこのような線分を便宜的に表している。   The scan segment SS is a line segment defined by two scan points S (m) and S (j). In this specification, such a line segment is represented by a symbol SS (m, j). It is shown for convenience.

ステップ#28において、スキャンセグメントベクトルSSの長さSSV(m,j)の長さ|SSV(m,j)|が第2所定長TL0より短い場合(#28でNO)、スキャンセグメントベクトルSSV(m,j)からスキャンセグメントSS(m,j)が得られないので、ステップ#30に進む。例えば、極端な場合、スキャンセグメントベクトルSSV(m、j)が2つの要素ベクトルVのベクトル合成のみで形成されている場合、スキャンセグメントベクトルSSの長さSSV(m,j)の長さ|SSV(m,j)|が短すぎるので、スキャンセグメントSSが平面状障害物を表現しているとは見做すことができない。   If the length | SSV (m, j) | of the length SSV (m, j) of the scan segment vector SS is shorter than the second predetermined length TL0 in step # 28 (NO in # 28), the scan segment vector SSV ( Since the scan segment SS (m, j) cannot be obtained from m, j), the process proceeds to step # 30. For example, in an extreme case, when the scan segment vector SSV (m, j) is formed only by vector synthesis of two element vectors V, the length | SVV of the length SSV (m, j) of the scan segment vector SS Since (m, j) | is too short, it cannot be considered that the scan segment SS represents a planar obstacle.

ステップ#30では、残りのスキャンポイントSの数が調べられる。ベクトル合成に必要なスキャンポイントSが残っていなければ(#30でNO)、スキャンセグメント抽出の処理は終了する。一方、ベクトル合成に必要な数のスキャンポイントSが残っている場合(#30でYES)、ステップ#17に進む。ステップ#17では、最後に調べられたスキャンポイントSの番号jが、新たなスキャンセグメントベクトルSSVの始点番号mとされる。その後、ステップ#13から、上述のステップが繰り返される。   In step # 30, the number of remaining scan points S is checked. If the scan point S necessary for vector composition does not remain (NO in # 30), the scan segment extraction process ends. On the other hand, if the number of scan points S necessary for vector composition remains (YES in # 30), the process proceeds to step # 17. In step # 17, the number j of the last scanned scan point S is set as the start point number m of the new scan segment vector SSV. Thereafter, the above steps are repeated from step # 13.

他の参考例として、図7のフローチャートを参照して、上述した要素ベクトルVの形成に際してスキャンポインSのスキップを認める場合のスキャンセグメント抽出を詳細に説明する。ここで説明する抽出処理では、スキャンポイントSのスキップを所定回数MKまで認める。スキャンポイントSのスキップの一例を示すと、例えば図4では、スキャンポイントS(i+4)がスキップされている。そして、スキャンポイントS(i+3)とS(i+5)によって、1回スキップした要素ベクトルが形成されている。 As another reference example, with reference to the flowchart of FIG. 7, the scan segment extraction in the case where the skip of the scan point S is permitted when the element vector V is formed will be described in detail. In the extraction process described here, skipping of the scan point S is permitted up to a predetermined number MK. As an example of skipping of the scan point S, for example, in FIG. 4, the scan point S (i + 4) is skipped. An element vector skipped once is formed by the scan points S (i + 3) and S (i + 5).

なお、図7に示すフローチャートは、スキャンポイントSのスキップに関する処理を除いて、上記図6に示したフローチャートと大略同様であるので、両者の相違点について説明を行い、重複する点の説明は省略する。このフローチャートに示す処理では、スキップの回数をカウントするためのスキップ変数kを導入している。スキップ変数kは、ステップ#43において初期化される。   The flowchart shown in FIG. 7 is substantially the same as the flowchart shown in FIG. 6 except for the processing related to skipping of the scan point S. Therefore, the difference between the two will be described, and the description of the overlapping points will be omitted. To do. In the process shown in this flowchart, a skip variable k for counting the number of skips is introduced. The skip variable k is initialized at step # 43.

その後、上記スキップなしの処理と同様のステップ#44〜#50を経過し、ステップ#51において、要素ベクトルVの振れ角度θが調べられる。ここで、振れ角度θが第1所定角度Mθを越えた場合(#51でNO)、スキップなしの場合と異なって、ベクトル合成をすぐに停止することなく、次のスキャンポイントSを要素ベクトルVの終点とする試みを行う(#63,#64,#65)。そして、ステップ#49に処理が戻される。   Thereafter, the same steps # 44 to # 50 as in the process without skipping are passed, and the swing angle θ of the element vector V is checked in step # 51. Here, when the deflection angle θ exceeds the first predetermined angle Mθ (NO in # 51), the next scan point S is set to the element vector V without stopping vector synthesis immediately, unlike the case of no skip. (# 63, # 64, # 65). Then, the process returns to step # 49.

ステップ#63において、スキップ回数が調べられ、ステップ#64において、スキャンポイントSの有無が調べられ、ステップ#65においてスキップ変数がインクリメント(更新)される。ステップ#49において、第2要素ベクトルVbを定義する終点のスキャンポイントS(j+k)の番号、すなわちその引数がj+kとなっていることから、(k−1)回スキップ(k=2なら1回スキップ)されていることが分かる。   In step # 63, the skip count is checked. In step # 64, the presence or absence of the scan point S is checked. In step # 65, the skip variable is incremented (updated). In step # 49, since the number of the end point scan point S (j + k) defining the second element vector Vb, that is, its argument is j + k, it is skipped (k-1) times (one time if k = 2). You can see that it has been skipped.

このように、スキップ変数kが用いられているステップが、上記図6に示すスキップなしの場合と異なっている。例えば、ステップ#62では、次のベクトル合成点が(j+k)となっている。k=1であれば、スキップなしであり、k=2なら1回スキップしている。なお、ステップ#62の後のステップ#66において、スキップ変数kの初期化が行われる。   Thus, the step in which the skip variable k is used is different from the case of no skip shown in FIG. For example, in step # 62, the next vector synthesis point is (j + k). If k = 1, there is no skip, and if k = 2, it is skipped once. In step # 66 after step # 62, the skip variable k is initialized.

次に、ステップ#47での処理を説明する。ステップ#47では、スキップ変数kが関与していないが、ベクトル合成の処理を新たに開始するため、新たなスキャンセグメントベクトルSSVの始点であるスキャンポイントS(m)の番号mがm=jとして設定されている。ステップ#47の時点で最後のベクトル合成点番号となっているjを始点番号mとするのは、例えば、平面状障害物が交差した隅部に最後のベクトル合成点番号jのスキャンポイントS(j)がある場合が想定されることによる。   Next, the process at step # 47 will be described. In step # 47, the skip variable k is not involved, but since the vector synthesis process is newly started, the number m of the scan point S (m) that is the start point of the new scan segment vector SSV is set as m = j. Is set. For example, j, which is the last vector composition point number at the time of step # 47, is set as the start point number m. For example, the scan point S () of the last vector composition point number j at the corner where the planar obstacle intersects is used. j) Because there is a case.

次に、図8、図9(a)〜(c)、図10を参照して、複数のスキャンセグメントベクトルSSVを合成する例を説明する。スキャンポイントSが取得される平面状障害物の例として、図8に示されるように、フェンス支柱31の間に平坦なフェンス本体32が設けられたフェンス3が想定される。このようなフェンス3は、図9(a)に示すように、平面(フェンス本体)32から支柱31が部分的に突出した構造を有する。そこで、このようなフェンス3をレーザレーダなどでスキャンして得られたスキャンポイントSからスキャンセグメントベクトルSSVを形成すると、図9(b)に示すように、スキャンセグメントベクトルSSVは、フェンス支柱31のところで互いに分離した状態になる。   Next, an example of synthesizing a plurality of scan segment vectors SSV will be described with reference to FIGS. 8, 9A to 9C, and FIG. As an example of a planar obstacle from which the scan point S is acquired, a fence 3 in which a flat fence body 32 is provided between fence posts 31 is assumed as shown in FIG. Such a fence 3 has a structure in which a column 31 partially protrudes from a plane (fence body) 32 as shown in FIG. Therefore, when the scan segment vector SSV is formed from the scan point S obtained by scanning the fence 3 with a laser radar or the like, the scan segment vector SSV is obtained from the fence column 31 as shown in FIG. By the way, they are separated from each other.

そこで、図9(c)に示すように、複数のスキャンセグメントベクトルSSVを、所定条件を満足する範囲内で互いに接続して、新たな大きなスキャンセグメントベクトルSSV0を構成する。その接続の条件を、図10を参照して説明する。スキャンポイントSから得られる複数のスキャンセグメントベクトルSSVから選択された2つのスキャンセグメントベクトルSSV1とSSV2のなす角度φが第2所定角度以下であり、かつ、一方のスキャンセグメントベクトルSSV2の始点と他方のスキャンセグメントベクトルSSV1の終点の距離dが所定距離以下である場合、これら2つのスキャンセグメントベクトルSSV1及びSSV2は、前記終点から前記始点に向かうベクトルを追加して新たな1つのスキャンセグメントベクトルSSVとしてベクトル合成される。   Therefore, as shown in FIG. 9C, a plurality of scan segment vectors SSV are connected to each other within a range satisfying a predetermined condition to form a new large scan segment vector SSV0. The connection conditions will be described with reference to FIG. An angle φ formed by two scan segment vectors SSV1 and SSV2 selected from a plurality of scan segment vectors SSV obtained from the scan point S is equal to or smaller than a second predetermined angle, and the start point of one scan segment vector SSV2 and the other When the distance d of the end point of the scan segment vector SSV1 is equal to or less than a predetermined distance, these two scan segment vectors SSV1 and SSV2 are added as vectors from the end point to the start point, and become a new one scan segment vector SSV. Synthesized.

このように複数のスキャンセグメントベクトルSSVを合成することにより、1つの長いスキャンセグメントベクトルSSV0を形成することができ、それによって長いスキャンセグメントSS0を抽出することができる。その結果、より正確に平面状障害物を認識することができ、より正確に自律移動装置1の自己位置を特定することができる。   By combining a plurality of scan segment vectors SSV in this way, one long scan segment vector SSV0 can be formed, and thereby a long scan segment SS0 can be extracted. As a result, the planar obstacle can be recognized more accurately, and the self position of the autonomous mobile device 1 can be specified more accurately.

次に、このような処理を行いながら走行する自律移動装置1の走行時のフローチャートを図11に示す。ステップ#74における、スキャンセグメントベクトルSSVの合成処理が加わった他は、図2に示したフローチャートの同様なので、説明は省略する。   Next, FIG. 11 shows a flowchart at the time of traveling of the autonomous mobile device 1 that travels while performing such processing. Since the processing for synthesizing the scan segment vector SSV in step # 74 is the same as that in the flowchart shown in FIG.

次に、図12、図13(a)〜(c)を参照しつつ、空隙を有する平面状障害物に対するスキャンセグメントベクトルSSVの形成について説明する。自律移動装置1の稼働領域は、病院や生産工場などの屋内の他に、屋外の工場敷地、公園、テーマパークなどが想定される。このような屋外の稼働領域においては、図12に示すような、フェンス支柱31の間に金網などの大きな透過率(空隙)を有するフェンス本体32を有するフェンス30が走行路の境界として設けられることがある。そこで、稼働領域に存在するこのようなフェンス30を空隙を有する平面状障害物の一例として、表現する線分の集合を地図情報における平面状障害物の線分の集合からなるマップセグメントとして、あらかじめ自律移動装置1の記憶部11に記憶させておく。   Next, the formation of the scan segment vector SSV for a planar obstacle having a gap will be described with reference to FIGS. 12 and 13A to 13C. The operation area of the autonomous mobile device 1 is assumed to be an outdoor factory site, a park, a theme park, and the like in addition to indoors such as hospitals and production factories. In such an outdoor operation region, as shown in FIG. 12, a fence 30 having a fence body 32 having a large transmittance (gap) such as a wire mesh between fence posts 31 is provided as a boundary of a traveling path. There is. Therefore, as an example of a planar obstacle having a gap with such a fence 30 existing in the operation area, a set of line segments to be expressed as a map segment composed of a set of line segments of planar obstacles in map information The information is stored in the storage unit 11 of the autonomous mobile device 1.

図13(a)に示すように、上記フェンス30の断面は、レーザレーダのレーザビームを遮断又は反射するフェンス支柱31部分と、レーザビームの大部分を透過させるフェンス本体32部分を有する。そして、複数のフェンス支柱31とフェンス支柱31の間に設けられたフェンス本体32で構成されたフェンス30を、スキャンポイント取得部12aにより略水平面内でスキャンすると、主に各フェンス支柱31により反射された反射波がスキャンポイント取得部12aにより受信される。その結果、フェンス支柱31、フェンス本体32,あるいはフェンス30の向こう側の物体36上の点の位置座標がスキャンポイントSとして取得される。得られたスキャンポイントSは、図13(b)に示すように、これらの物体に対応した位置に分布した点の集合となる。   As shown in FIG. 13 (a), the cross section of the fence 30 has a fence post 31 portion that blocks or reflects the laser beam of the laser radar, and a fence main body 32 portion that transmits most of the laser beam. Then, when the fence 30 composed of a plurality of fence posts 31 and the fence body 32 provided between the fence posts 31 is scanned in a substantially horizontal plane by the scan point acquisition unit 12a, it is mainly reflected by each fence post 31. The reflected wave is received by the scan point acquisition unit 12a. As a result, the position coordinates of the point on the fence post 31, the fence body 32, or the object 36 on the other side of the fence 30 are acquired as the scan point S. As shown in FIG. 13B, the obtained scan point S is a set of points distributed at positions corresponding to these objects.

自己位置認識部14の要素ベクトル形成部14aは、図7に示すスキャンポイントのスキップを行うフローを用いて、各フェンス支柱31及びフェンス本体32上の点のスキャンポイントS(i)、S(i+1)、S(i+3)、S(i+5)、S(I+6)・・・を用いて、要素ベクトルV(i,i+1)、V(i+1,i+3)、V(i+3,i+5)、V(i+5,i+6)・・・を形成する。さらに、要素ベクトル選択部14b及びスキャンセグメントベクトル形成部14cによって、これらの要素ベクトルVをベクトル合成してスキャンセグメントベクトルSSVを形成する。   The element vector formation unit 14a of the self-position recognition unit 14 uses the flow for skipping scan points shown in FIG. 7 to scan points S (i) and S (i + 1) at points on each fence post 31 and fence body 32. ), S (i + 3), S (i + 5), S (I + 6)..., Element vectors V (i, i + 1), V (i + 1, i + 3), V (i + 3, i + 5), V (i + 5) i + 6)... Further, the element vector selection unit 14b and the scan segment vector formation unit 14c combine these element vectors V to form a scan segment vector SSV.

また、障害物認識部14dは、形成されたスキャンセグメントベクトルSSVが平面状障害物として認識できるか否か判断し、平面状障害物として認識できるときは、さらに記憶部11に記憶されているフェンス30を表現するマップセグメントと、ここで得られたスキャンセグメントベクトルSSVにより定義されるスキャンセグメントSSとを照合する。これにより、地図上でのフェンス30の位置が特定され、それに基づいて、自律移動装置1の自己位置が特定される。   Further, the obstacle recognizing unit 14d determines whether or not the formed scan segment vector SSV can be recognized as a planar obstacle, and when it can be recognized as a planar obstacle, the fence further stored in the storage unit 11 The map segment representing 30 is compared with the scan segment SS defined by the obtained scan segment vector SSV. Thereby, the position of the fence 30 on the map is specified, and the self position of the autonomous mobile device 1 is specified based on the position.

このように、フェンス支柱31及びフェンス本体32をスキャンポイントSとして認識することにより、フェンス本体32の空隙の割合が高い場合であっても、そのようなフェンス本体32を含むフェンス30をスキャンセグメントベクトルSSVとして表現して、マップセグメントと照合できるスキャンセグメントSSを抽出することができる。なお、このようなフェンス支柱31を選択的にスキャンポイントSとして取得する場合、レーザレーダよりも空間分解能の低い超音波センサを用いることができる。   In this way, by recognizing the fence column 31 and the fence body 32 as the scan point S, the fence 30 including such a fence body 32 can be detected as a scan segment vector even when the gap ratio of the fence body 32 is high. A scan segment SS that can be expressed as SSV and collated with a map segment can be extracted. In addition, when acquiring such a fence support | pillar 31 selectively as the scan point S, an ultrasonic sensor whose spatial resolution is lower than a laser radar can be used.

次に、図14、図15(a)〜(c)を参照して、フェンス30のフェンス支柱31の位置をスキャンポイントSとしてより確実に取得する方法について説明する。この場合、図14に示すように、フェンス30のフェンス支柱31に、予めリフレクタマーク33を貼っておく。図15(a)は、フェンス30の断面とリフレクタマーク33の様子を示す。図15(b)は、取得されたスキャンポイントSを示し、図15(c)は、形成された要素ベクトルV及びスキャンセグメントベクトルSSVを示す。   Next, a method for more reliably acquiring the position of the fence post 31 of the fence 30 as the scan point S will be described with reference to FIGS. 14 and 15A to 15C. In this case, as shown in FIG. 14, a reflector mark 33 is pasted on the fence post 31 of the fence 30 in advance. FIG. 15A shows the cross section of the fence 30 and the state of the reflector mark 33. FIG. 15B shows the acquired scan point S, and FIG. 15C shows the formed element vector V and scan segment vector SSV.

レーザレーダを用いて、このフェンス30を略水平面内でスキャンすると、リフレクタマーク33により反射された反射波の強度は、その他の点から反射された反射波の強度よりも高くなるので、多数のスキャンポイントSの中からフェンス支柱31上のスキャンポイントSのみを抽出することが可能となる。このようなリフレクタマーク33を用いる方法によれば、フェンス支柱31の認識、従ってフェンス30の認識が容易になる。   When this fence 30 is scanned in a substantially horizontal plane using a laser radar, the intensity of the reflected wave reflected by the reflector mark 33 becomes higher than the intensity of the reflected wave reflected from other points, so that a large number of scans are performed. Only the scan point S on the fence post 31 can be extracted from the point S. According to such a method using the reflector mark 33, the fence post 31 can be easily recognized, and hence the fence 30 can be easily recognized.

次に、図16、図17を参照して、処理の対象とするスキャンポイントSを所定距離内に限定する場合について説明する。スキャンポイント取得部12aにより取得されるスキャンポイントSの数を減らすことにより、自己位置認識部14が行うスキャンセグメントベクトルSSV形成のための計算量を削減することができ、それにより自律移動のための判断をより早く行うことができる。   Next, a case where the scan point S to be processed is limited to a predetermined distance will be described with reference to FIGS. By reducing the number of scan points S acquired by the scan point acquisition unit 12a, it is possible to reduce the amount of calculation for forming the scan segment vector SSV performed by the self-position recognition unit 14, thereby enabling autonomous movement. Judgments can be made faster.

図16に示すように、自律移動装置1の稼働環境に応じて、自律移動装置1のスキャンポイント取得部12aによる物体座標の計測可能な領域10の中に、原点(スキャンポイント取得部12aの位置)からの距離が所定距離以内である領域10aを設定する。そして、この領域10a内のスキャンポイントSを用いて要素ベクトルVを形成する。   As shown in FIG. 16, in accordance with the operating environment of the autonomous mobile device 1, the origin (the position of the scan point acquiring unit 12a) is included in the region 10 where the object coordinates can be measured by the scan point acquiring unit 12a of the autonomous mobile device 1. ) Is set within a predetermined distance. Then, an element vector V is formed using the scan point S in the region 10a.

このような領域10aを決める方法として、例えば、レーザレーダから照射されたレーザビームの反射波の強度が物体までの距離に応じて変化することを利用することができる。まず、図17に示すように、レーザレーダを備えたスキャンポイント取得部12aの位置からある距離だけ離れた位置にあるフェンスを構成するワイヤ41について、ワイヤ41の位置する場所におけるレーザビームLBのビームスポットBSの径に基づいてビームスポットBSの面積を計算する。次に、ビームスポットBSの面積に対するワイヤ41の占める面積の割合を計算する。その割合にワイヤ41の材質固有の反射率をかけたものを、レーザレーダのレーザビームに対する測定反射率とする。距離が遠くなるほど、ビームスポットBSの面積が距離の二乗に比例して大きくなるけれども、ワイヤ41の面積は距離に比例して大きくなるだけであるから、結果的に測定反射率の値は小さくなる。従って、スキャンポイント取得部12aは、領域10aを定める距離に応じて測定反射率を設定し、その測定反射率以下の反射光を受信しないようにフィルタリング処理を行うことにより、処理の対象とするスキャンポイントSを所定距離内に限定することができる。   As a method for determining such a region 10a, for example, it can be used that the intensity of the reflected wave of the laser beam emitted from the laser radar changes according to the distance to the object. First, as shown in FIG. 17, the beam 41 of the laser beam LB at the position where the wire 41 is located with respect to the wire 41 constituting the fence at a certain distance from the position of the scan point acquisition unit 12 a provided with the laser radar. The area of the beam spot BS is calculated based on the diameter of the spot BS. Next, the ratio of the area occupied by the wire 41 to the area of the beam spot BS is calculated. A ratio obtained by multiplying the ratio by the reflectance specific to the material of the wire 41 is taken as a measured reflectance for the laser beam of the laser radar. As the distance increases, the area of the beam spot BS increases in proportion to the square of the distance. However, since the area of the wire 41 only increases in proportion to the distance, the measured reflectance value decreases as a result. . Therefore, the scan point acquisition unit 12a sets the measurement reflectance according to the distance that defines the region 10a, and performs a filtering process so as not to receive the reflected light that is equal to or less than the measurement reflectance, thereby performing the scan to be processed. The point S can be limited to a predetermined distance.

次に、図18(a)及び(b)を参照して、自律移動装置1が壁やフェンスなどの平面状障害物を認識しつつ自律走行する状況を説明する。図18(a)は、自律移動装置1の周囲における警戒領域4とその進行方向前方に伸びる領域における注意領域5とを設定した状態で、自律移動装置1が移動している様子を示す。自律移動装置1は、注意領域5に障害物23を検出すると、その移動速度を遅くしたり、外部への注意喚起のための表示や警報音を発生させたりする。また、自律移動装置1は、障害物が警戒領域4に入らないように移動し、もしこの警戒領域4に障害物を検知すると直ちに停止する。自律移動装置1は、このように、自己の周囲における段階的に区分した制御領域を設定することにより、効率的に自律移動する。   Next, a situation in which the autonomous mobile device 1 autonomously travels while recognizing a planar obstacle such as a wall or a fence will be described with reference to FIGS. FIG. 18A shows a state in which the autonomous mobile device 1 is moving in a state in which a warning area 4 around the autonomous mobile device 1 and a caution area 5 in a region extending forward in the traveling direction are set. When the autonomous mobile device 1 detects the obstacle 23 in the caution area 5, the autonomous mobile device 1 slows the moving speed, or generates a display or warning sound for alerting the outside. Further, the autonomous mobile device 1 moves so that the obstacle does not enter the warning area 4, and immediately stops when an obstacle is detected in the warning area 4. As described above, the autonomous mobile device 1 efficiently moves autonomously by setting the control areas divided in stages around the autonomous mobile device 1.

ところで、図12に示すように、壁やフェンスの手前に側溝35が設けられていたり、フェンス支柱31の根元にブロック34が設けられていたりする場合がある。このような側溝35やブロック34による段差などは、走行路面に近い低い位置に存在するため、前方水平方向における障害物検知では、これらを認識することができない。そこで、図18(b)に示すように、壁やフェンスの特定の障害物24に対しては、自律移動装置1の周辺の警戒領域4と注意領域5のそれぞれに拡大警戒領域4a及び拡大注意領域5aを付加して、特定の障害物24に近づかないようにする。これにより、自律移動装置1は、脱輪や転倒などの走行中の不具合発生を事前に防止して、効率的に自律移動することができる。   By the way, as shown in FIG. 12, a side groove 35 may be provided in front of the wall or fence, or a block 34 may be provided at the base of the fence column 31. Such a step due to the side groove 35 or the block 34 exists at a low position close to the traveling road surface, and therefore cannot be recognized by obstacle detection in the front horizontal direction. Therefore, as shown in FIG. 18B, for a specific obstacle 24 such as a wall or a fence, an enlarged alert area 4a and an enlarged alert area are respectively provided in the alert area 4 and the alert area 5 around the autonomous mobile device 1. An area 5 a is added so as not to approach a specific obstacle 24. As a result, the autonomous mobile device 1 can efficiently perform autonomous movement by preventing in advance occurrence of problems during traveling such as derailment or falling.

上述の拡大警戒領域4aや拡大注意領域5aは、図18(b)に示すように、特定の障害物24の視野範囲の内側に設定しておけばよい。この場合、特定の障害物24を認識していない領域においては、図18(a)に示す通常の走行移動をすることができ、効率的に自律走行することができる。   The above-described enlarged warning area 4a and enlarged attention area 5a may be set inside the visual field range of the specific obstacle 24 as shown in FIG. In this case, in the area where the specific obstacle 24 is not recognized, the normal traveling movement shown in FIG. 18A can be performed, and the autonomous traveling can be efficiently performed.

ここで、特定の障害物24として、空隙を有する平面状障害物を想定した場合について、図19(a)及び(b)を参照しつつ説明する。図19(a)は、平面状障害物の配置を模式的に示し、図19(b)は、その平面状障害物の配置に対応するマップセグメントのデータを示す。図19(a)において、実線は空隙を有しない平面状障害物を示し、破線は空隙を有する平面状障害物を示す。図19(b)に示すデータは、予め記憶された地図情報における平面状障害物の線分の集合からなるマップセグメントのデータであり、例えば、レーザレーダで検出できる平面状障害物の左右端点を始点と終点とする座標値である。このデータは、稼働領域に存在する平面状障害物が空隙部を有するか否かを識別するための空隙属性(空隙有無)の情報を含み、その属性は、空隙を有しない平面状障害物は0、空隙を有する平面状障害物は1とされている。   Here, the case where the planar obstacle which has a space | gap is assumed as the specific obstacle 24 is demonstrated, referring FIG. 19 (a) and (b). FIG. 19A schematically shows the arrangement of the planar obstacle, and FIG. 19B shows map segment data corresponding to the arrangement of the planar obstacle. In FIG. 19A, a solid line indicates a planar obstacle having no gap, and a broken line indicates a planar obstacle having a gap. The data shown in FIG. 19B is map segment data composed of a set of line segments of planar obstacles in map information stored in advance. For example, the left and right end points of a planar obstacle that can be detected by a laser radar are used. It is a coordinate value with the start and end points. This data includes information on the gap attribute (presence / absence of gap) for identifying whether or not the planar obstacle existing in the operation area has a gap, and the attribute is the flat obstacle having no gap. 0, a flat obstacle having a gap is set to 1.

上述のように、空隙を有する平面状障害物が特定の障害物24として想定されている場合、空隙を有する平面状障害物を効率的に、かつ確実に認識することが、自律移動装置1による安全で効率的な自律走行を可能にする。そこで、壁やフェンス等の平面状障害物をスキャンセグメントベクトルSSVで表現してスキャンセグメントSSを抽出する方法を応用する。   As described above, when a planar obstacle having a gap is assumed as the specific obstacle 24, the autonomous mobile device 1 can recognize the planar obstacle having the gap efficiently and reliably. Enable safe and efficient autonomous driving. Therefore, a method of extracting a scan segment SS by expressing a planar obstacle such as a wall or a fence with a scan segment vector SSV is applied.

この空隙を有する平面状障害物の認識方法として、まず、図6に示すフローチャートにより、スキャンポイントSをスキップしないで要素ベクトルVを形成し、所定の条件で選択された要素ベクトルVから第1群のスキャンセグメントベクトルSSVを形成する。平面状障害物が空隙を有する場合、例えば図5(c)において破線で示すように、連続する2つの要素ベクトルV(j−1,j)とV(j,j+1)がなす振れ角度θが第1所定角度Mθよりも大きくなる確率が高く、第1群のスキャンセグメントベクトルSSVが形成される可能性はほとんどない。 As a method for recognizing a planar obstacle having a void, first, the element vector V is formed without skipping the scan point S according to the flowchart shown in FIG. 6, and the first group is selected from the element vector V selected under a predetermined condition. Scan segment vector SSV 1 is formed. When the planar obstacle has a gap, for example, as shown by a broken line in FIG. 5C, the deflection angle θ formed by two consecutive element vectors V (j−1, j) and V (j, j + 1) is The probability of becoming larger than the first predetermined angle Mθ is high, and there is almost no possibility that the first group of scan segment vectors SSV 1 is formed.

次に、図7に示すフローチャートにより、適宜スキャンポイントSをスキップしつつ要素ベクトルVを形成し、要素ベクトルVから第2群のスキャンセグメントベクトルSSVを形成する。この場合、図5(c)において実線で示すように、振れ角度θが第1所定角度Mθよりも大きくなるスキャンポイントS(j+1)はスキップされるので、平面状障害物が空隙を有する場合についても第2群のスキャンセグメントベクトルSSVが形成される。 Next, according to the flowchart shown in FIG. 7, the element vector V is formed while skipping the scan point S as appropriate, and the second group of scan segment vectors SSV 2 is formed from the element vector V. In this case, as shown by the solid line in FIG. 5C, the scan point S (j + 1) where the deflection angle θ is larger than the first predetermined angle Mθ is skipped, and therefore the planar obstacle has a gap. A second group of scan segment vectors SSV 2 is also formed.

次に、上記のようにして得られた第1群のスキャンセグメントベクトルSSVと第2群のスキャンセグメントベクトルSSVを比較すると、空隙を有しない平面状障害物に相当するスキャンセグメントベクトルは両方に含まれるけれども、空隙を有する平面状障害物に相当するスキャンセグメントベクトルは第2群のスキャンセグメントベクトルSSVにのみ含まれる。従って、第2群のスキャンセグメントベクトルSSVを形成する要素ベクトルから、第1群のスキャンセグメントベクトルSSVを形成する要素ベクトルを引き去る演算を行い、後に残された要素ベクトルVによって形成される第3群のスキャンセグメントベクトルSSVが空隙を有する平面状障害物に相当する。このようにして得られた第3群のスキャンセグメントベクトルSSVから、スキャンセグメントSSを抽出することにより、空隙を有する平面状障害物を認識することができる。 Next, when the first group of scan segment vectors SSV 1 and the second group of scan segment vectors SSV 2 obtained as described above are compared, both scan segment vectors corresponding to a planar obstacle having no air gap are both. However, the scan segment vector corresponding to the planar obstacle having a gap is included only in the second group of scan segment vectors SSV 2 . Accordingly, the element vector forming the first group scan segment vector SSV 1 is subtracted from the element vector forming the second group scan segment vector SSV 2 , and the element vector V formed later is formed. The third group of scan segment vectors SSV 3 corresponds to a planar obstacle having a gap. By extracting the scan segment SS from the third group of scan segment vectors SSV 3 obtained in this way, a planar obstacle having a gap can be recognized.

次に、スキャンセグメントベクトルSSVの形成における最初の要素ベクトルVを決定する方法について、図20(a)〜(c)を参照しつつ説明する。図20(a)〜(c)は、最初の要素ベクトルVのベクトル合成に関して起こりうる事例を示す。図20(a)に示す例では、ベクトル合成開始時に、第1要素ベクトルVaが時系列的に連続する2つのスキャンポイントS(m)とS(m+1)によって順当に形成され、第2要素ベクトルVbが、スキャンポイントS(m+2)及びS(m+3)をスキップして、時系列的に前後するけれども連続しない2つのスキャンポイントS(m+1)とS(m+4)によって形成されている。この状況は、スキップ変数kを導入している上記図7に示すフローによって問題なく処理される。   Next, a method for determining the first element vector V in forming the scan segment vector SSV will be described with reference to FIGS. 20 (a) to 20 (c) show examples that may occur regarding vector synthesis of the first element vector V. FIG. In the example shown in FIG. 20A, at the start of vector synthesis, the first element vector Va is formed by two scan points S (m) and S (m + 1) that are continuous in time series, and the second element vector Vb is formed by two scan points S (m + 1) and S (m + 4) that skip the scan points S (m + 2) and S (m + 3), but are not continuous but are continuous. This situation is handled without problems by the flow shown in FIG. 7 in which the skip variable k is introduced.

図20(b)に示す例では、スキャンポイントS(m)、S(m+2)、S(m+4)・・・で構成される後ろの列と、スキャンポイントS(m+1)、S(m+3)・・・で構成される前の列が存在している。このようなスキャンポイントSの配列の場合に、上記図7に示すフローに従うと、第1要素ベクトルVaが決まらないという状況が発生する。具体的には、図20(b)に示す状況では、ベクトル合成開始時に、スキャンポイントS(m)とS(m+1)によって第1要素ベクトルVaを形成しようとすると、この時系列的に連続する2つのスキャンポイントS(m)とS(m+1)によって形成されるベクトルの長さが第1所定長MLを超える。そこで、図7に示したフローでは、次に連続する2つのスキャンポイントS(m+1)とS(m+2)によって第1要素ベクトルVaを形成しようとするが、この2つのスキャンポイントS(m+1)とS(m+2)によって形成されるベクトルの長さも第1所定長MLを超える。このような状況が連続すると、最初の第1要素ベクトルVaが決まらない。ここで重要なのは、同じ系列に属する、例えば、図20(b)における後ろの列のスキャンポイントS(m)とS(m+2)によって第1要素ベクトルVaを形成できるという点が見逃されることである。   In the example shown in FIG. 20 (b), a back row composed of scan points S (m), S (m + 2), S (m + 4)... And scan points S (m + 1), S (m + 3). There is a previous row consisting of ... In the case of such an array of scan points S, a situation occurs where the first element vector Va is not determined according to the flow shown in FIG. Specifically, in the situation shown in FIG. 20B, when the first element vector Va is formed by the scan points S (m) and S (m + 1) at the start of vector synthesis, the time series continues. The length of the vector formed by the two scan points S (m) and S (m + 1) exceeds the first predetermined length ML. Therefore, in the flow shown in FIG. 7, the first element vector Va is formed by the next two consecutive scan points S (m + 1) and S (m + 2). The two scan points S (m + 1) and The length of the vector formed by S (m + 2) also exceeds the first predetermined length ML. When such a situation continues, the first first element vector Va is not determined. What is important here is that the first element vector Va belonging to the same series, for example, the scan points S (m) and S (m + 2) in the subsequent column in FIG. 20B can be overlooked. .

そこで、図20(c)に示すように、最初のスキャンポイントS(m)に対して、第1要素ベクトルVaの形成に不適切な2番目のスキャンポイントS(m+1)をスキップすると、第1要素ベクトルVa形成後の要素ベクトルVの合成は、上記図7のフローで処理できる。そこで、初期スキップ変数pなる変数を導入し、第1要素ベクトルVaを形成する際に、不適切な2番目以降のスキャンポイントを所定の回数pだけスキップ可能とする。所定の回数pだけスキップしても第1要素ベクトルVaを形成できない場合、第1要素ベクトルVaの始点となるスキャンポイントを1つだけずらして、再度、第1要素ベクトルVaの形成を試みることにする。   Therefore, as shown in FIG. 20C, if the second scan point S (m + 1) inappropriate for forming the first element vector Va is skipped with respect to the first scan point S (m), the first scan point S (m) The composition of the element vector V after the element vector Va is formed can be processed by the flow of FIG. Therefore, when an initial skip variable p is introduced to form the first element vector Va, inappropriate second and subsequent scan points can be skipped a predetermined number of times p. If the first element vector Va cannot be formed even after skipping the predetermined number of times p, the first element vector Va is shifted again by one scan point and an attempt is made to form the first element vector Va again. To do.

図21及び図22は、初期スキップ変数pを導入することにより、このような事例に対処するフローを示す。なお、図21及び図22に示すフローチャートは、それぞれ初期スキップ変数pを用いる点を除いて図7に示すフローチャートと大略同様であるので、両者の相違点についてのみ説明を行い、重複する点の説明は省略する。   21 and 22 show a flow for dealing with such a case by introducing the initial skip variable p. The flowcharts shown in FIGS. 21 and 22 are substantially the same as the flowchart shown in FIG. 7 except that the initial skip variable p is used. Therefore, only the differences between the flowcharts will be described, and overlapping points will be described. Is omitted.

図21に示すように、ステップ#42においてスキャンセグメントベクトルSSVの始点であるスキャンポイントS(m)の番号mが初期化された後、ステップ#70において初期スキップ変数pが初期化される。その後、第1要素ベクトルVaが定義され(#71)、第1要素ベクトルVaの長さが検査される(#45)。第1要素ベクトルVaが第1所定長MLを超えている場合、さらにその他のスキャンポイントSの有無(#74)、スキップ可能性(#75)が調べられる。スキップ可ならば(#75でYES)、1点スキップが行われて(#76)、再度、ステップ#71からのステップが繰り返される。   As shown in FIG. 21, after the number m of the scan point S (m) that is the start point of the scan segment vector SSV is initialized at step # 42, the initial skip variable p is initialized at step # 70. Thereafter, the first element vector Va is defined (# 71), and the length of the first element vector Va is inspected (# 45). When the first element vector Va exceeds the first predetermined length ML, the presence / absence of another scan point S (# 74) and skip possibility (# 75) are further examined. If skipping is possible (YES in # 75), one-point skip is performed (# 76), and the steps from step # 71 are repeated again.

また、スキップ不可ならば(#75でNO)、新たなスキャンセグメントベクトル始点番号mが設定され(#47)、初期化のステップ#70から、再度上述のステップが繰り返される。第1要素ベクトルVaが決定されると(#45でYES)、スキップ変数kが初期化される(#73)。図22に示すこれ以降のステップは、次の点を除いて、図7に示すフローと同じである。   If skipping is not possible (NO in # 75), a new scan segment vector starting point number m is set (# 47), and the above steps are repeated again from initialization step # 70. When the first element vector Va is determined (YES in # 45), the skip variable k is initialized (# 73). The subsequent steps shown in FIG. 22 are the same as the flow shown in FIG. 7 except for the following points.

図7のステップ#52〜#55では、第2要素ベクトルVbが第1所定長MLを超えたり、積算角Σθが第2所定角度MΣθを超えたりした場合にベクトル合成を停止しているが、図22に示すフローでは、スキャンポイントSをスキップしてベクトル合成を試みている(#52又は#77でNOの場合、#63に進む)。このように、図21及び図22に示すフローによるスキャンセグメント抽出処理を行うと、図20(b)に示す状態を回避でき、図20(c)に示すにように、複数の要素ベクトルVを合成して、スキャンセグメントベクトルSSVを形成することができる。   In steps # 52 to # 55 of FIG. 7, the vector synthesis is stopped when the second element vector Vb exceeds the first predetermined length ML or the integrated angle Σθ exceeds the second predetermined angle MΣθ. In the flow shown in FIG. 22, the vector synthesis is attempted by skipping the scan point S (if # 52 or # 77 is NO, the process proceeds to # 63). As described above, when the scan segment extraction process according to the flow shown in FIGS. 21 and 22 is performed, the state shown in FIG. 20B can be avoided, and as shown in FIG. By combining, a scan segment vector SSV can be formed.

次に、時系列に前後する複数のスキャンポイントSに対して、時系列を遡ってスキャンセグメント抽出の処理を複数回行う例を説明する。図23は、空隙を有しない壁などの平面状障害物W3の手前に空隙を有する平面状障害物W1及びW2が存在する障害物の二重構造の位置座標を測定する様子を示す。図24は、図23に示す障害物の二重構造をレーザレーダでスキャンして得られた複数のスキャンポイントSから平面状障害物を表現するスキャンセグメントベクトルSSVを形成する様子を示し、図25〜図27は、それぞれスキャンセグメントベクトルSSVを形成する3通りの手順を示す。   Next, an example will be described in which scan segment extraction processing is performed a plurality of times retrospectively with respect to a plurality of scan points S preceding and following the time series. FIG. 23 shows how to measure the position coordinates of a double structure of an obstacle in which planar obstacles W1 and W2 having a gap exist in front of a planar obstacle W3 such as a wall having no gap. FIG. 24 shows how a scan segment vector SSV representing a planar obstacle is formed from a plurality of scan points S obtained by scanning the double structure of the obstacle shown in FIG. 23 with a laser radar. FIG. 27 shows three procedures for forming the scan segment vector SSV, respectively.

自律移動装置1の稼働領域には、図23に示すように、支柱の配列からなる柵W1や、透過部を有するフェンスW2などが、建物の壁面W3に沿って形成されている、いわゆる障害物の二重構造が有り得る。この場合、上記図20(b)及び(c)に示すような2系列のスキャンポイントSが得られる。そして、障害物の二重構造のもとで、スキャンポイント取得部12aにより得られた複数のスキャンポイントSに対して時系列的に得られた順番にスキャンセグメント抽出処理を行うと、前の列と後ろの列の2系列のスキャンポイントSのうちいずれか一方の列のスキャンポイントSが、上記初期スキップ変数pやスキップ変数kの導入によってスキップされる。障害物の二重構造の場合、特に、手前に存在する柵W1やフェンスW2などの空隙を有する障害物が認識できないと、自律移動装置1の自己位置特定の際、いずれの平面状障害物を検出しているのか不明であり、その結果自己位置特定精度が低下する可能性がある。そのような問題を防止するために、図24に示すように、前後に重なるスキャンセグメントベクトルSSVを形成すると共に、前後に重なる障害物を表すスキャンセグメントSSを抽出することは重要である。   In the operation area of the autonomous mobile device 1, as shown in FIG. 23, a fence W <b> 1 including an array of columns, a fence W <b> 2 having a transmission part, and the like are formed along the wall surface W <b> 3 of the building. There can be a double structure. In this case, two series of scan points S as shown in FIGS. 20B and 20C are obtained. When the scan segment extraction process is performed in the order obtained in time series for the plurality of scan points S obtained by the scan point acquisition unit 12a under the obstacle double structure, the previous column And the scan point S in one of the two series of scan points S in the rear column is skipped by the introduction of the initial skip variable p and the skip variable k. In the case of a double structure of obstacles, in particular, when an obstacle having a gap such as a fence W1 or a fence W2 existing in the foreground cannot be recognized, any planar obstacle is determined when the autonomous mobile device 1 locates itself. Whether it is detected is unknown, and as a result, the self-positioning accuracy may be lowered. In order to prevent such a problem, as shown in FIG. 24, it is important to form scan segment vectors SSV that overlap in the front-rear direction and to extract scan segments SS that represent obstacles that overlap in the front-rear direction.

障害物の二重構造の場合におけるスキャンセグメントSSの抽出は、例えば奥に存在する平面状障害物に関するスキャンセグメントSS抽出が終了した後、そのスキャンセグメントSSの抽出に用いられなかった残りのスキャンポイントSに対して、再度要素ベクトルVの形成からスキャンセグメントSS抽出までの各ステップを実行することによって行われる。   The extraction of the scan segment SS in the case of the double structure of the obstacle is, for example, the remaining scan points that are not used for the extraction of the scan segment SS after the extraction of the scan segment SS regarding the planar obstacle existing in the back is completed For S, the steps from the formation of the element vector V to the extraction of the scan segment SS are performed again.

図25に示すフローでは、1つのスキャンセグメントSSを抽出するたびに、そのスキャンセグメントSSの抽出の際に参照されたけれどもスキップされたスキャンポイントSSKに対して、再度スキャンセグメントSSの抽出処理を行う。まず、一群のスキャンポイントS1を準備し(#81)、スキャンセグメントSS確定までの処理を行う(#82,#83)。この処理は、例えば、図7に示すフローの最初のステップ#41からスキャンセグメントSS確定のステップ#59までの処理、又は、図21に示すフローにおける最初のステップ#41から、図22に示すフローにおけるスキャンセグメントSS確定のステップ#59までの処理に対応する。第1段階のスキャンセグメントSS抽出の際に参照されたスキャンポイントS1のうちスキップされて未使用となったスキャンポイントSSKは、第1段階未使用スキャンポイントSUN1として記録される(#84)。 In the flow shown in FIG. 25, every time one scan segment SS is extracted, the scan segment SS is extracted again for the scan point S SK that was referred to when the scan segment SS was extracted but was skipped. Do. First, a group of scan points S1 is prepared (# 81), and processing up to the determination of the scan segment SS is performed (# 82, # 83). This process is performed, for example, from the first step # 41 of the flow shown in FIG. 7 to the step # 59 of determining the scan segment SS, or from the first step # 41 in the flow shown in FIG. 21 to the flow shown in FIG. This corresponds to the processing up to step # 59 for determining the scan segment SS in FIG. The scan point S SK that has been skipped and unused among the scan points S1 that were referred to in the first-stage scan segment SS extraction is recorded as the first-stage unused scan point S UN1 (# 84). .

次に、第1段階未使用スキャンポイントSUN1に対して、同様に第2段階のスキャンセグメントSS抽出処理を行う(#85,#86)。そして、それまでの処理で参照されなかったスキャンポイントSNRを、新たな第1段階スキャンポイントS1として準備する(#87)。ここで、未参照のスキャンポイントSNRがなければ、すなわち全てのスキャンポイントS1について参照された場合、処理を終了し(#88でNO)、未参照のスキャンポイントSNRがあれば(#88でYES)、ステップ#82に戻って、上記各ステップを繰り返す。 Next, the second-stage scan segment SS extraction process is similarly performed on the first-stage unused scan point SUN1 (# 85, # 86). Then, the scan point SNR that has not been referred to in the process so far is prepared as a new first stage scan point S1 (# 87). Here, if there is no unreferenced scan point SNR , that is, if all the scan points S1 are referred to, the process ends (NO in # 88), and if there is an unreferenced scan point SNR (# 88). YES), the process returns to step # 82 and the above steps are repeated.

また、図26に示すフローでは、全てのスキャンポイントS1に対して抽出可能な全てのスキャンセグメントSSの抽出処理を行った後に、スキップされたスキャンポイントSSKに対し、再度スキャンセグメントSSの抽出処理を行う。まず、一群のスキャンポイントS1を準備し(#91)、スキャンセグメントSSの確定までの処理を、スキャンポイントS1の全てに対して参照が済むまで繰り返し行う(#92,#93)。この処理は、例えば、図7や、図21と図22に示したフローを開始から終了まで行うことに対応する。但し、各スキャンポイントS1について、スキャンセグメントベクトルSSV形成に寄与したか否かの記録を残しておく。そして、スキャンセグメントベクトルSSV形成に寄与していないスキャンポイントSUNを準備する(#94)。 Also, in the flow shown in FIG. 26, after extracting all the scan segments SS that can be extracted for all the scan points S1, the scan segment SS is extracted again for the skipped scan points SSK. I do. First, a group of scan points S1 is prepared (# 91), and the process until the determination of the scan segment SS is repeated until all the scan points S1 are referred to (# 92, # 93). This process corresponds to, for example, performing the flow shown in FIG. 7 or FIGS. 21 and 22 from the start to the end. However, for each scan point S1, a record of whether or not it contributed to the formation of the scan segment vector SSV is left. Then, a scan point SUN that does not contribute to the formation of the scan segment vector SSV is prepared (# 94).

その後、ステップ#94で準備されたスキャンポイントSUNの全てに対して参照が済むまで、上記同様にスキャンセグメントSS抽出処理を繰り返し行う(#95,#96)。このようにして、スキャンセグメントSSを抽出することにより、二重構造の障害物を認識することができる。 Thereafter, the scan segment SS extraction process is repeated in the same manner as described above until all the scan points SUN prepared in step # 94 are referred to (# 95, # 96). Thus, by extracting the scan segment SS, it is possible to recognize a double-structured obstacle.

図27に示すフローでは、1つのスキャンセグメントSSが抽出されると、そのスキャンセグメントSSを抽出するための先の処理において用いられなかったスキャンポイントSSKに対してスキャンセグメントSSの抽出が行われる。まず、一群のスキャンポイントS1が準備され(#101)、スキャンセグメント抽出までの処理が実行される(#102,#103)。この処理は、例えば、図7に示すフローの最初のステップ#41からスキャンセグメントSS確定のステップ#59までの処理、又は、図21に示すフローにおける最初のステップ#41から、図22に示すフローにおけるスキャンセグメントSS確定のステップ#59までの処理に対応する。1つのスキャンセグメントSSが抽出されると、スキャンセグメントSSを抽出するための先の処理において参照されたけれども用いられなかった一群のスキャンポイントS2と参照されてない一群のスキャンポイントS3が準備される(#104)。そして、例えば図7に示すフロー中のステップ#47において、ベクトル合成点の番号を、参照されたけれども使用されなかったスキャンポイントSのうち時系列的に最初のものの番号jにセットすることによって、スキャンポイントS1をスキャンポイントS2とS3を合成させた新たなスキャンポイントに置き換える(#105)。 In the flow shown in FIG. 27, when one scan segment SS is extracted, the scan segment SS is extracted for the scan point S SK that was not used in the previous process for extracting the scan segment SS. . First, a group of scan points S1 is prepared (# 101), and processing up to scan segment extraction is executed (# 102, # 103). This process is performed, for example, from the first step # 41 of the flow shown in FIG. 7 to the step # 59 of determining the scan segment SS, or from the first step # 41 in the flow shown in FIG. 21 to the flow shown in FIG. This corresponds to the processing up to step # 59 for determining the scan segment SS in FIG. When one scan segment SS is extracted, a group of scan points S2 that are referenced but not used in the previous process for extracting the scan segment SS and a group of scan points S3 that are not referred to are prepared. (# 104). Then, for example, in step # 47 in the flow shown in FIG. 7, by setting the number of the vector synthesis point to the number j of the first scan point S that was referred to but not used, in time series, The scan point S1 is replaced with a new scan point obtained by combining the scan points S2 and S3 (# 105).

例えば図23における障害物の二重構造において、平面状障害物(柵)W1を表すスキャンセグメントベクトルSSV1が最初に抽出されると、平面状障害物(フェンス)W2を表すスキャンセグメントベクトルSSV2の抽出よりも先に、平面状障害物(壁)W3を表すスキャンセグメントベクトルSSV3を先に抽出することができる。このような構成によれば、スキャンセグメントベクトルSSV3の長さを正確に検出することができるので、地図上における自律移動装置1の自己位置もまた正確に特定することができる。   For example, in the double structure of the obstacle in FIG. 23, when the scan segment vector SSV1 representing the planar obstacle (fence) W1 is first extracted, the scan segment vector SSV2 representing the planar obstacle (fence) W2 is extracted. The scan segment vector SSV3 representing the planar obstacle (wall) W3 can be extracted first. According to such a configuration, since the length of the scan segment vector SSV3 can be detected accurately, the self-position of the autonomous mobile device 1 on the map can also be specified accurately.

次に、スキャンセグメントSSの抽出を、より精度良く安定して行う方法について説明する。図28は、上記いずれかの方法により形成されたスキャンセグメントベクトルSSVに基づいて最小二乗法によりスキャンセグメントSSを求める様子を示し、図29は、その処理フローを示す。上記スキャンセグメントSS抽出の方法によると、図28に示すように、最終的に決定されるスキャンセグメントベクトルSSV(m,j)及びスキャンセグメントSS(m,j)は、その始点のスキャンポイントS(m)と終点のスキャンポイントS(j)で決定されている。つまり、始点と終点の間の多数のスキャンポイントSの位置は考慮されておらず、スキャンセグメントSS(m,j)の位置精度は始点及び終点のスキャンポイントSの位置検出精度に強く依存している。   Next, a method for performing the extraction of the scan segment SS with higher accuracy and stability will be described. FIG. 28 shows how the scan segment SS is obtained by the least square method based on the scan segment vector SSV formed by any one of the above methods, and FIG. 29 shows the processing flow thereof. According to the method of extracting the scan segment SS, as shown in FIG. 28, the scan segment vector SSV (m, j) and the scan segment SS (m, j) that are finally determined are the scan point S ( m) and the end scan point S (j). That is, the positions of a large number of scan points S between the start point and the end point are not considered, and the position accuracy of the scan segment SS (m, j) depends strongly on the position detection accuracy of the start point and the end point scan point S. Yes.

そこで、スキャンセグメントベクトルSSV(m,j)を形成するステップにおいて、スキャンセグメントベクトルSSV(m、j)の合成に寄与したスキャンポイントSの情報を保存しておき、始点と終点の間の多数のスキャンポイントSの位置情報を統計的に処理して、スキャンセグメントSS(m,j)の抽出に反映させて、抽出結果の精度向上及び安定性を確保する。なお、統計的処理として、例えば最小二乗法を用いる。すなわち、図29に示すように、スキャンセグメントSS(m,j)を抽出するステップにおいて、スキャンセグメントベクトルSSV(m,j)の始点と終点により定義される線分が所定長さ以上であれば(#58でYES)、保存された各スキャンポイントSの座標値に対して最小二乗法を適用することにより、スキャンポイントSに最適フィッティングされる線分を算出し(#79)、この線分をスキャンセグメントSSとして抽出する(#59)。   Therefore, in the step of forming the scan segment vector SSV (m, j), information on the scan point S that contributed to the synthesis of the scan segment vector SSV (m, j) is stored, and a large number of points between the start point and the end point are stored. The position information of the scan point S is statistically processed and reflected in the extraction of the scan segment SS (m, j) to ensure the accuracy improvement and stability of the extraction result. As a statistical process, for example, a least square method is used. That is, as shown in FIG. 29, in the step of extracting the scan segment SS (m, j), if the line segment defined by the start point and end point of the scan segment vector SSV (m, j) is greater than or equal to a predetermined length. (YES in # 58), by applying the least square method to the stored coordinate value of each scan point S, a line segment optimally fitted to the scan point S is calculated (# 79). Are extracted as scan segments SS (# 59).

このようにして得られたスキャンセグメントSS(m,j)は、図28に示すように、スキャンセグメントベクトルSSV(m,j)の始点と終点の間のスキャンポイントSであって、スキャンセグメントベクトルSSV(m,j)の合成に寄与した全てのスキャンポイントSの位置情報を反映したものと成っている。なお、図29に示すフローは、図6、図7、図21、図22等に示したフローに組み込むことができる。   The scan segment SS (m, j) thus obtained is a scan point S between the start point and end point of the scan segment vector SSV (m, j) as shown in FIG. It reflects the position information of all the scan points S that contributed to the synthesis of SSV (m, j). The flow shown in FIG. 29 can be incorporated into the flow shown in FIG. 6, FIG. 7, FIG. 21, FIG.

次に、要素ベクトルVをベクトル合成してスキャンセグメントベクトルSSVを形成する際のベクトル合成可否判定の他の方法について説明する。図30は、本発明にかかる平面状障害物認識方法において、スキャンポイントSを用いて平面状障害物を表現するスキャンセグメントベクトルSSVを形成する際の要素ベクトルVのベクトル合成の他の方法を示す。また、図31は、スキャンセグメントベクトルSSVの有効性の他の判断基準を示す。   Next, another method for determining whether or not to synthesize a vector when the element vectors V are combined to form the scan segment vector SSV will be described. FIG. 30 shows another method of vector synthesis of element vectors V when forming a scan segment vector SSV representing a planar obstacle using scan points S in the planar obstacle recognition method according to the present invention. . FIG. 31 shows another criterion for determining the validity of the scan segment vector SSV.

図30に示す方法は、連続する2つの要素ベクトルVのなす振れ角度θに代えて、要素ベクトルVb=V(j,j+1)の終点と、その終点からスキャンセグメントベクトルSSV(m,j)に下ろした垂線の足との距離hを、ベクトル合成の可否判定に用いる。すなわち、所定値Mhに対してh≦Mhの場合にベクトル合成を行うこととする。   In the method shown in FIG. 30, instead of the deflection angle θ formed by two continuous element vectors V, the end point of the element vector Vb = V (j, j + 1) and the scan segment vector SSV (m, j) from the end point. The distance h from the lowered vertical leg is used for determining whether or not vector synthesis is possible. That is, vector synthesis is performed when h ≦ Mh with respect to the predetermined value Mh.

図31に示す方法は、要素ベクトルVの終点と、その終点からスキャンセグメントベクトルSSVに下ろした垂線の足との距離hの積算値Σhをベクトル合成の可否判定に用いる。すなわち所定値MΣhに対してΣh≦MΣhの場合にベクトル合成を行う。このような判定方法によると、角度計算の手間がなく、所定値Mh及びMΣhの入力が容易になる。   In the method shown in FIG. 31, the integrated value Σh of the distance h between the end point of the element vector V and the vertical leg drawn from the end point to the scan segment vector SSV is used for determining whether or not vector synthesis is possible. That is, vector synthesis is performed when Σh ≦ MΣh with respect to the predetermined value MΣh. According to such a determination method, there is no time for calculating an angle, and it becomes easy to input the predetermined values Mh and MΣh.

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、大きな曲率半径を有する湾曲した曲面状障害物に対応するため、障害物表面を折れ線で表現したマップセグメントと、所定角度内で一方向に湾曲するように複数のスキャンセグメントベクトルを連結した連結スキャンセグメントベクトルを用いるようにしてもよい。   The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made. For example, in order to handle curved curved obstacles with a large radius of curvature, a map segment in which the obstacle surface is represented by a polygonal line and a combination of multiple scan segment vectors that are curved in one direction within a predetermined angle A scan segment vector may be used.

図1は、本発明に係る自律移動装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an autonomous mobile device according to the present invention. 図2は、本発明に係る平面状障害物認識方法を用いた自律移動装置の自律走行のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of autonomous traveling of the autonomous mobile device using the planar obstacle recognition method according to the present invention. 図3(a)は、上記平面状障害物認識方法による空隙を有しない平面状障害物を認識する様子を示す平面図であり、図3(b)は、その方法による空隙を有する平面状障害物を認識する様子を示す平面図である。FIG. 3A is a plan view showing a state of recognizing a planar obstacle having no gap by the above-described planar obstacle recognition method, and FIG. 3B is a planar obstacle having a gap by the method. It is a top view which shows a mode that an object is recognized. 図4は、上記平面状障害物認識方法により、スキャンポイントから平面状障害物を表現するスキャンセグメントベクトルを形成する様子を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which a scan segment vector representing a planar obstacle is formed from a scan point by the planar obstacle recognition method. 図5(a)は、上記平面状障害物認識方法における要素ベクトルVの説明図、図5(b)及び図5(c)は、要素ベクトルVのベクトル合成を説明する図、図5(d)は複数の要素ベクトルVをベクトル合成して形成されたスキャンセグメントベクトルSSVの説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram of the element vector V in the above-described planar obstacle recognition method, FIGS. 5B and 5C are diagrams illustrating vector synthesis of the element vector V, and FIG. ) Is an explanatory diagram of a scan segment vector SSV formed by vector synthesis of a plurality of element vectors V. FIG. 図6は、スキャンポイントのスキップを実行しない場合における上記平面状障害物認識方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of the above-described planar obstacle recognition method when the scan point skip is not executed. 図7は、スキャンポイントのスキップを実行する場合における上記平面状障害物認識方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the above-described planar obstacle recognizing method when scanning point skip is executed. 図8は、平面状障害物の一例として、支柱を有する壁を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a wall having columns as an example of a planar obstacle. 図9(a)は、図8に示す支柱を有する壁の平面図、図9(b)は、支柱を有する壁を表現するスキャンセグメントベクトルSSVを示す図、図9(c)は、複数のスキャンセグメントベクトルSSVを合成して形成された長い1つのスキャンセグメントベクトルSSV0を示す図である。FIG. 9A is a plan view of a wall having columns shown in FIG. 8, FIG. 9B is a diagram showing a scan segment vector SSV representing the wall having columns, and FIG. It is a figure which shows one long scan segment vector SSV0 formed by combining the scan segment vectors SSV. 図10は、複数のスキャンセグメントベクトルSSVを合成しうるための条件を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining conditions for synthesizing a plurality of scan segment vectors SSV. 図11は、本発明の自律移動装置の平面状障害物認識方法を用いた自律走行のフローチャートであって、スキャンセグメントベクトルの合成の手順を含むフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart of autonomous traveling using the planar obstacle recognition method of the autonomous mobile device of the present invention, including a procedure for synthesizing scan segment vectors. 図12は、平面状障害物の他の一例として、空隙を有するフェンスを示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a fence having a gap as another example of a planar obstacle. 図13(a)は、図12に示す空隙を有するフェンスの平面図、図13(b)は、フェンス支柱に対応するスキャンポイントSを示す図、図13(c)は、スキャンポイントSから形成された要素ベクトルVとスキャンセグメントベクトルSSVを示す図である。13A is a plan view of the fence having the gap shown in FIG. 12, FIG. 13B is a diagram showing the scan point S corresponding to the fence post, and FIG. 13C is formed from the scan point S. It is a figure which shows the made element vector V and the scan segment vector SSV. 図14は、平面状障害物の他の一例として、空隙を有するフェンスの支柱にリフレクタマークを貼った例を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing an example in which a reflector mark is pasted on a fence post having a gap as another example of a planar obstacle. 図15(a)は、図14に示したフェンスの平面図、図15(b)は、フェンス支柱に対応するスキャンポイントSを示す図、図15(c)は、スキャンポイントSから形成された要素ベクトルVとスキャンセグメントベクトルSSVを示す図である。FIG. 15A is a plan view of the fence shown in FIG. 14, FIG. 15B is a view showing the scan point S corresponding to the fence post, and FIG. 15C is formed from the scan point S. It is a figure which shows element vector V and scan segment vector SSV. 図16は、本発明に係る平面状障害物認識方法において、処理の対象とするスキャンポイントSを所定距離内に限定する様子を説明する平面図である。FIG. 16 is a plan view for explaining how the scan point S to be processed is limited to a predetermined distance in the planar obstacle recognition method according to the present invention. 図17は、レーザレーダの反射光の反射量が距離によって変化することを用いて、処理の対象とするスキャンポイントを所定距離内に限定する方法を説明する図である。FIG. 17 is a diagram for explaining a method of limiting scan points to be processed within a predetermined distance by using a change in the amount of reflected light of the laser radar depending on the distance. 図18(a)は、自律移動装置が通常の自律走行する様子を示す平面図、図18(b)は、自律移動装置の周辺の警戒領域と注意領域のそれぞれに拡大警戒領域及び拡大注意領域を付加して、特定の障害物に近づかないようにした様子を示す平面図である。FIG. 18A is a plan view showing a state where the autonomous mobile device performs normal autonomous traveling, and FIG. 18B is an enlarged alert region and an enlarged alert region in the alert region and the alert region around the autonomous mobile device, respectively. It is a top view which shows a mode that it added so that it might not approach a specific obstruction. 図19(a)は、自律移動装置の稼働領域に存在する平面状障害物の配置例を示す図、図19(b)は平面状障害物表現するマップセグメントのデータの一例を示す図である。FIG. 19A is a diagram showing an example of the arrangement of planar obstacles existing in the operating area of the autonomous mobile device, and FIG. 19B is a diagram showing an example of map segment data expressing the planar obstacle. . 図20(a)〜20(c)は、本発明に係る平面状障害物認識方法における要素ベクトルのベクトル合成を説明する図である。20 (a) to 20 (c) are diagrams for explaining vector synthesis of element vectors in the planar obstacle recognition method according to the present invention. 図21は、本発明に係る平面状障害物認識方法を示すフローチャートであって、スキャンポイントから平面状障害物を表現するスキャンセグメントベクトルを形成する際に、最初の要素ベクトルの形成にスキャンポイントのスキップを考慮する場合のフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart showing a planar obstacle recognition method according to the present invention. When a scan segment vector representing a planar obstacle is formed from scan points, the first element vector is formed by forming a scan point vector. It is a flowchart in case a skip is considered. 図22は、図21のフローチャートの続きを示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing a continuation of the flowchart of FIG. 図23は、平面状障害物の他の一例として、空隙を有しない壁の手前に空隙を有する柵やフェンスなどが設けられた平面状障害物の二重構造を示す平面図である。FIG. 23 is a plan view showing a double structure of a planar obstacle in which a fence or fence having a gap is provided in front of a wall having no gap as another example of the planar obstacle. 図24は、図23に示す平面状障害物の二重構造から得られたスキャンポイントを用いて平面状障害物を表現する複数のスキャンセグメントベクトルを形成する様子を示す平面図である。FIG. 24 is a plan view showing a state in which a plurality of scan segment vectors representing a planar obstacle are formed using scan points obtained from the double structure of the planar obstacle shown in FIG. 図25は、図23に示す平面状障害物の二重構造から得られたスキャンポイントを用いて平面状障害物を表現する複数のスキャンセグメントベクトルを形成する手順を示すフローチャートである。FIG. 25 is a flowchart showing a procedure for forming a plurality of scan segment vectors representing a planar obstacle using scan points obtained from the double structure of the planar obstacle shown in FIG. 図26は、図23に示す平面状障害物の二重構造から得られたスキャンポイントを用いて平面状障害物を表現する複数のスキャンセグメントベクトルを形成する他の手順を示すフローチャートである。FIG. 26 is a flowchart showing another procedure for forming a plurality of scan segment vectors representing a planar obstacle using scan points obtained from the double structure of the planar obstacle shown in FIG. 図27は、図23に示す平面状障害物の二重構造から得られたスキャンポイントを用いて平面状障害物を表現する複数のスキャンセグメントベクトルを形成するさらに他の手順を示すフローチャートである。FIG. 27 is a flowchart showing still another procedure for forming a plurality of scan segment vectors representing a planar obstacle using scan points obtained from the double structure of the planar obstacle shown in FIG. 図28は、本発明に係る平面状障害物認識方法において、形成されたスキャンセグメントベクトルに基づいて最小二乗法によりスキャンセグメントを求める様子を説明する平面図である。FIG. 28 is a plan view for explaining how the scan segment is obtained by the least square method based on the formed scan segment vector in the planar obstacle recognition method according to the present invention. 図29は、図28に示す最小二乗法を用いてスキャンセグメントを求める手順を示すフローチャートである。FIG. 29 is a flowchart showing a procedure for obtaining a scan segment using the least square method shown in FIG. 図30は、本発明に係る平面状障害物認識方法において、スキャンポイントから平面状障害物を表すスキャンセグメントベクトルを形成する際の要素ベクトルの合成方法の他の例を説明する図である。FIG. 30 is a diagram for explaining another example of a method for synthesizing element vectors when forming a scan segment vector representing a planar obstacle from a scan point in the planar obstacle recognition method according to the present invention. 図31は、図30に示す要素ベクトルの合成方法により形成したスキャンセグメントベクトルの有効性の判断を説明する図である。FIG. 31 is a diagram for explaining the determination of the validity of the scan segment vector formed by the element vector synthesis method shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 自律移動装置
3,30 フェンス
11 記憶部
12 スキャンポイント取得部
13 走行装置
14 自己位置認識部
14a 要素ベクトル形成部
14b 要素ベクトル形成部
14c スキャンセグメントベクトル形成部
14d 障害物認識部
23,24 障害物
31 フェンス支柱
32 フェンス本体
33 リフレクタマーク
34 ブロック
35 側溝
36 フェンスの向こう側の物体
S,SSK,SUN,S(i)・・・ スキャンポイント
V,Va,Vb,V(i,i+1)・・・ 要素ベクトル
SS,SS0 スキャンセグメント
SSV,SSV0,SSV1・・・ スキャンセグメントベクトル
Mθ 第1所定角度
MΣθ 第2所定角度
ML 第1所定長
TL0 第2所定長
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Autonomous mobile device 3,30 Fence 11 Memory | storage part 12 Scan point acquisition part 13 Traveling apparatus 14 Self-position recognition part 14a Element vector formation part 14b Element vector formation part 14c Scan segment vector formation part 14d Obstacle recognition part 23, 24 Obstacle 31 Fence post 32 Fence body 33 Reflector mark 34 Block 35 Side groove 36 Object S, S SK , S UN , S (i) on the other side of the fence Scan point V, Va, Vb, V (i, i + 1) .. Element vector SS, SS0 Scan segment SSV, SSV0, SSV1 ... Scan segment vector Mθ First predetermined angle MΣθ Second predetermined angle ML First predetermined length TL0 Second predetermined length

Claims (16)

電磁波又は音波を用いて所定の空間を一定角度又は一定間隔でスキャンし、その空間内に存在する物体からの反射波を受信して、電磁波又は音波を反射した複数のスキャンポイントの座標を得るスキャンポイント取得手段と、
前記複数のスキャンポイントのうち、前記スキャンポイント取得手段により得られた順番が時系列的に前後する2つのスキャンポイントについて、前のスキャンポイントを始点とし後のスキャンポイントを終点とする要素ベクトルを形成する要素ベクトル形成手段と、
複数の要素ベクトルの中から、前記要素ベクトル形成手段により得られた順番が時系列的に前後し、かつ連続する複数の要素ベクトルであって、要素ベクトルの長さがそれぞれ第1所定長以下であり、1つの要素ベクトルに対してそれに連続する他の要素ベクトルがなす振れ角度が第1所定角度以下であり、振れ角度の積算値が第2所定角度以下であるものを選択する要素ベクトル選択手段と、
選択された連続する複数の要素ベクトルを互いにベクトル合成して1つのスキャンセグメントベクトルを形成するスキャンセグメントベクトル形成手段と、
前記形成されたスキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義される線分を第2所定長と比較し、線分が第2所定長以上であるときに、そのスキャンセグメントベクトルに沿って平面状障害物が存在していると認識する障害物認識手段を備え、
要素ベクトル形成手段は、任意のスキャンポイントを第1スキャンポイントとし、第1スキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを第2スキャンポイントとして形成された要素ベクトルが前記第1所定長よりも長いときは、第1スキャンポイントに時系列的に連続しない他のスキャンポイントを新たな第2スキャンポイントとして要素ベクトルを形成することを特徴とする自律移動装置。
Scanning a given space using electromagnetic waves or sound waves at a certain angle or interval, receiving reflected waves from objects in the space, and obtaining the coordinates of multiple scan points that reflected the electromagnetic waves or sound waves Point acquisition means;
Of the plurality of scan points, an element vector having the previous scan point as the start point and the subsequent scan point as the end point is formed with respect to two scan points whose order obtained by the scan point acquisition unit is before and after in time series Element vector forming means to perform,
Among a plurality of element vectors, the order obtained by the element vector forming means is a plurality of element vectors that are continuous in time series and are continuous, and each element vector has a length equal to or less than a first predetermined length. Element vector selection means for selecting one element vector having a deflection angle formed by other element vectors continuous to the first predetermined angle or less and an integrated value of the deflection angles being a second predetermined angle or less. When,
A scan segment vector forming means for combining a plurality of selected consecutive element vectors with each other to form one scan segment vector;
A line segment defined by the start point and end point of the formed scan segment vector is compared with a second predetermined length, and when the line segment is equal to or longer than the second predetermined length, a planar obstacle along the scan segment vector With obstacle recognition means to recognize that
The element vector forming means uses an arbitrary scan point as a first scan point, and an element vector formed with a scan point continuous in time series as the second scan point is longer than the first predetermined length. In some cases, an autonomous mobile device is characterized in that an element vector is formed by using another scan point that is not continuous in time series with the first scan point as a new second scan point.
要素ベクトル形成手段は、任意の原点から所定距離以内にあるスキャンポイントのみを用いて要素ベクトルを形成することを特徴とする請求項1に記載の自律移動装置。   2. The autonomous mobile device according to claim 1, wherein the element vector forming means forms an element vector using only scan points within a predetermined distance from an arbitrary origin. 要素ベクトル形成手段は、前記任意のスキャンポイントに対して、所定回数だけ要素ベクトルを形成しても、前記第1所定長以下の要素ベクトルが得られないときは、前記任意のスキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを新たな第1スキャンポイントとして要素ベクトルを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の自律移動装置。   If the element vector forming means forms the element vector a predetermined number of times with respect to the arbitrary scan point, and the element vector of the first predetermined length or less is not obtained, the element vector forming means is time-sequential to the arbitrary scan point. The autonomous mobile device according to claim 1, wherein an element vector is formed with a continuous scan point as a new first scan point. 要素ベクトル形成手段は、前記第2スキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを第3スキャンポイントとして要素ベクトルを形成し、
第2スキャンポイントを始点とし第3スキャンポイントを終点とする要素ベクトルが、第1スキャンポイントを始点とし第2スキャンポイントを終点とする要素ベクトルに対してなす振れ角度が第1所定角度よりも大きい場合に、第3スキャンポイントを排除して、第2スキャンポイントに時系列的に連続しない他のスキャンポイントを新たな第3スキャンポイントとして、要素ベクトルを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の自律移動装置。
The element vector forming means forms an element vector using a scan point that is continuous in time series with the second scan point as a third scan point,
An element vector having a second scan point as a start point and a third scan point as an end point is larger than a first predetermined angle with respect to an element vector having the first scan point as a start point and the second scan point as an end point. In this case, the third scan point is excluded, and an element vector is formed using another scan point that is not continuous in time series with the second scan point as a new third scan point. 2. The autonomous mobile device according to 2.
スキャンセグメントベクトル形成手段により1つのスキャンセグメントベクトルが形成されると、複数のスキャンポイントのうち、スキャンセグメントベクトルの形成に用いられなかったスキャンポイントを用いて、新たなスキャンセグメントベクトルの形成を試みることを特徴とする請求項1に記載の自律移動装置。   When one scan segment vector is formed by the scan segment vector forming means, an attempt is made to form a new scan segment vector using a scan point that was not used for forming the scan segment vector among a plurality of scan points. The autonomous mobile device according to claim 1. 2以上のスキャンセグメントベクトルが形成された場合に、第2スキャンセグメントベクトルが他の第1スキャンセグメントベクトルに対してなす角度が前記第1所定角度以下であり、かつ前記第2スキャンセグメントベクトルの始点が第1スキャンセグメントベクトルの終点から所定距離以内であるとき、スキャンセグメントベクトル形成手段は、第1スキャンセグメントベクトルの終点を始点とし、第2スキャンセグメントベクトルの始点を終点とするベクトルを、第1スキャンセグメントベクトルと第2スキャンセグメントベクトルの間に合成して新たなスキャンセグメントベクトルを形成することを特徴とする請求項5に記載の自律移動装置。   When two or more scan segment vectors are formed, the angle formed by the second scan segment vector with respect to the other first scan segment vectors is equal to or less than the first predetermined angle, and the start point of the second scan segment vector Is within a predetermined distance from the end point of the first scan segment vector, the scan segment vector forming means uses the first scan segment vector end point as the start point and the second scan segment vector start point as the end point. 6. The autonomous mobile device according to claim 5, wherein a new scan segment vector is formed by combining between the scan segment vector and the second scan segment vector. スキャンセグメントベクトル形成手段は、スキャンセグメントベクトルの形成に寄与したスキャンポイントの情報を保存し、
障害物認識手段は、前記スキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義される線分の長さが前記第2所定長以上であるときに、保存されたスキャンポイントの座標を用いて最小二乗法により、スキャンポイントに最適にフィットする線分を演算し、この線分を平面状障害物として認識することを特徴とする請求項1に記載の自律移動装置。
The scan segment vector forming means stores information on scan points that contributed to the formation of the scan segment vector,
When the length of the line segment defined by the start point and the end point of the scan segment vector is equal to or longer than the second predetermined length, the obstacle recognition means uses the stored scan point coordinates by the least square method, The autonomous mobile device according to claim 1, wherein a line segment that optimally fits the scan point is calculated, and the line segment is recognized as a planar obstacle.
自律移動装置の稼働領域の地図上に存在する平面状障害物の線分の集合であるマップセグメントを記憶した記憶手段と、
スキャンセグメントとマップセグメントを照合するセグメント照合手段として機能し、地図上における平面状障害物の位置を特定すると共に、地図上における自律移動装置の自己位置を特定する自己位置特定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の自律移動装置。
Storage means for storing a map segment that is a set of line segments of planar obstacles existing on a map of an operation area of the autonomous mobile device;
It functions as a segment verification unit that compares the scan segment with the map segment, and further includes a self-position specifying unit that specifies the position of the planar obstacle on the map and the self-position of the autonomous mobile device on the map autonomous mobile apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in.
前記自己位置特定手段は、地図上の平面状障害物の位置と、自律移動装置上の原点からの平面状障害物までの距離及び方向に基づいて、地図上の自己位置を特定することを特徴とする請求項に記載の自律移動装置。 The self-position specifying means specifies the self-position on the map based on the position of the planar obstacle on the map and the distance and direction from the origin on the autonomous mobile device to the planar obstacle. The autonomous mobile device according to claim 8 . 電磁波又は音波を用いて所定の空間を一定角度又は一定間隔でスキャンし、その空間内に存在する物体からの反射波を受信して、電磁波又は音波を反射した複数のスキャンポイントの座標を得るスキャンポイント取得ステップと、
前記複数のスキャンポイントのうち、前記スキャンポイント取得ステップにより得られた順番が時系列的に前後する2つのスキャンポイントについて、前のスキャンポイントを始点とし後のスキャンポイントを終点とする要素ベクトルを形成する要素ベクトル形成ステップと、
複数の要素ベクトルの中から、前記要素ベクトル形成ステップにより得られた順番が時系列的に前後し、かつ連続する複数の要素ベクトルであって、要素ベクトルの長さがそれぞれ第1所定長以下であり、1つの要素ベクトルに対してそれに連続する他の要素ベクトルがなす振れ角度が第1所定角度以下であり、振れ角度の積算値が第2所定角度以下であるものを選択する要素ベクトル選択ステップと、
選択された連続する複数の要素ベクトルを互いにベクトル合成して1つのスキャンセグメントベクトルを形成するスキャンセグメントベクトル形成ステップと、
前記形成されたスキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義される線分を第2所定長と比較し、線分が第2所定長以上であるときに、そのスキャンセグメントベクトルに沿って平面状障害物が存在していると認識する障害物認識ステップを備え、
要素ベクトル形成ステップは、任意のスキャンポイントを第1スキャンポイントとし、第1スキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを第2スキャンポイントとして形成された要素ベクトルが前記第1所定長よりも長いときは、第1スキャンポイントに時系列的に連続しない他のスキャンポイントを新たな第2スキャンポイントとして要素ベクトルを形成することを特徴とする平面状障害物認識方法。
Scanning a given space using electromagnetic waves or sound waves at a certain angle or interval, receiving reflected waves from objects in the space, and obtaining the coordinates of multiple scan points that reflected the electromagnetic waves or sound waves A point acquisition step;
Of the plurality of scan points, an element vector having the previous scan point as the start point and the subsequent scan point as the end point is formed for two scan points whose order obtained by the scan point acquisition step is before and after in time series An element vector forming step,
Among a plurality of element vectors, the order obtained by the element vector forming step is a plurality of element vectors that are continuous in time series and are continuous, and each element vector has a length equal to or less than a first predetermined length. An element vector selection step of selecting one element vector having a deflection angle formed by another element vector continuous thereto equal to or smaller than a first predetermined angle and an integrated value of the deflection angles equal to or smaller than a second predetermined angle. When,
A scan segment vector forming step of combining a plurality of selected consecutive element vectors with each other to form one scan segment vector;
A line segment defined by the start point and end point of the formed scan segment vector is compared with a second predetermined length, and when the line segment is equal to or longer than the second predetermined length, a planar obstacle along the scan segment vector An obstacle recognition step for recognizing that
In the element vector formation step, an element vector formed with an arbitrary scan point as a first scan point and a scan point continuous in time series with the first scan point as a second scan point is longer than the first predetermined length. In some cases, the planar obstacle recognition method is characterized in that an element vector is formed by using another scan point that is not continuous in time series with the first scan point as a new second scan point.
要素ベクトル形成ステップは、任意の原点から所定距離以内にあるスキャンポイントのみを用いて要素ベクトルを形成することを特徴とする請求項10に記載の平面状障害物認識方法。 11. The planar obstacle recognition method according to claim 10 , wherein the element vector forming step forms an element vector using only scan points within a predetermined distance from an arbitrary origin. 要素ベクトル形成ステップは、前記任意のスキャンポイントに対して、所定回数だけ要素ベクトルを形成しても、前記第1所定長以下の要素ベクトルが得られないときは、前記任意のスキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを新たな第1スキャンポイントとして要素ベクトルを形成することを特徴とする請求項10又は11に記載の平面状障害物認識方法。 In the element vector forming step, if an element vector of the first predetermined length or less is not obtained even if the element vector is formed a predetermined number of times for the arbitrary scan point, the time series is applied to the arbitrary scan point. The planar obstacle recognition method according to claim 10 or 11 , wherein an element vector is formed with a continuous scan point as a new first scan point. 要素ベクトル形成ステップは、前記第2スキャンポイントに時系列的に連続するスキャンポイントを第3スキャンポイントとして要素ベクトルを形成し、
第2スキャンポイントを始点とし第3スキャンポイントを終点とする要素ベクトルが、第1スキャンポイントを始点とし第2スキャンポイントを終点とする要素ベクトルに対してなす振れ角度が第1所定角度よりも大きい場合に、第3スキャンポイントを排除して、第2スキャンポイントに時系列的に連続しない他のスキャンポイントを新たな第3スキャンポイントとして、要素ベクトルを形成することを特徴とする請求項10又は11に記載の平面状障害物認識方法。
Element vector formation step, the element vectors forming the scanning point continuous time series in the second scan points as the third scanning points,
An element vector having a second scan point as a start point and a third scan point as an end point is larger than a first predetermined angle with respect to an element vector having the first scan point as a start point and the second scan point as an end point. If, with the exclusion of third scan point, the other scanning points noncontiguous time series to the second scan points as the new third scanning point, claim 10 or, characterized in that for the unit vector planar obstacle recognition method according to 11.
スキャンセグメントベクトル形成ステップにより1つのスキャンセグメントベクトルが形成されると、複数のスキャンポイントのうち、スキャンセグメントベクトルの形成に用いられなかったスキャンポイントを用いて、新たなスキャンセグメントベクトルの形成を試みることを特徴とする請求項10に記載の平面状障害物認識方法。 When one scan segment vector is formed by the scan segment vector formation step, an attempt is made to form a new scan segment vector using a scan point that was not used to form the scan segment vector among a plurality of scan points. The planar obstacle recognition method according to claim 10 . 2以上のスキャンセグメントベクトルが形成された場合に、第2スキャンセグメントベクトルが他の第1スキャンセグメントベクトルに対してなす角度が前記第1所定角度以下であり、かつ前記第2スキャンセグメントベクトルの始点が第1スキャンセグメントベクトルの終点から所定距離以内であるとき、スキャンセグメントベクトル形成ステップは、第1スキャンセグメントベクトルの終点を始点とし、第2スキャンセグメントベクトルの始点を終点とするベクトルを第1スキャンセグメントベクトルと第2スキャンセグメントベクトルの間に合成して新たなスキャンセグメントベクトルを形成することを特徴とする請求項14に記載の平面状障害物認識方法。 When two or more scan segment vectors are formed, the angle formed by the second scan segment vector with respect to the other first scan segment vectors is equal to or less than the first predetermined angle, and the start point of the second scan segment vector Is within a predetermined distance from the end point of the first scan segment vector, the scan segment vector forming step performs the first scan with a vector having the end point of the first scan segment vector as the start point and the start point of the second scan segment vector as the end point 15. The planar obstacle recognition method according to claim 14 , wherein a new scan segment vector is formed by combining between the segment vector and the second scan segment vector. スキャンセグメントベクトル形成ステップは、スキャンセグメントベクトルの形成に寄与したスキャンポイントの情報を保存し、
障害物認識ステップは、前記スキャンセグメントベクトルの始点と終点により定義される線分の長さが前記第2所定長以上であるときに、保存されたスキャンポイントの座標を用いて最小二乗法により、スキャンポイントに最適にフィットする線分を演算し、この線分を平面状障害物として認識することを特徴とする請求項10に記載の平面状障害物認識方法。
The scan segment vector formation step stores the information of the scan points that contributed to the formation of the scan segment vector,
In the obstacle recognition step, when the length of the line segment defined by the start point and the end point of the scan segment vector is equal to or longer than the second predetermined length, using the coordinates of the saved scan point, the least square method is used. The planar obstacle recognition method according to claim 10 , wherein a line segment that optimally fits the scan point is calculated, and the line segment is recognized as a planar obstacle.
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