JP4953031B2 - 移動ロボットの制御装置、移動ロボットおよび移動ロボットシステム - Google Patents
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Description
このようにして求めた位置推定結果にもとづいて、移動ロボットを目標位置まで自律的に移動させるのである。
図10は、位置情報記憶部902が位置情報と位置推定結果とを関連付けて記憶するテーブルを模式的に示した図である。図において、T1は情報入力部901から入力された位置情報(図では、「げんかん」、「きっちん」、「おうせつま」)に対して、それぞれメモリ番号が付された第1テーブルである。T2は第1テーブルT1に付された各メモリ番号に対してロボット移動空間内での該当する位置座標(x, y)が格納される第2テーブルである。図のように構成することで、位置推定部903で推定された位置、即ち、ロボット移動空間内での該当する位置座標(x, y)と、その位置座標に使用者が任意に付した名称などの位置情報とが一対一に対応する。移動ロボットが使用者から目標位置に対応する移動先情報を受けると、直ちに前記テーブルによって目標位置の座標が得られるため、座標値にもとづいて目標位置まで自律移動することができるのである。
請求項1に記載の発明は、所定の目標位置へ移動する移動ロボットの制御装置において、
移動環境の地図を記憶する地図記憶部と、外界センサによる環境計測結果を記憶する環境計測結果記憶部と、前記地図と前記環境計測結果および前記移動ロボットの動作信号に基づいて前記移動ロボットの位置を推定し、結果を出力する位置推定部と、前記移動ロボットの使用者が目標位置に関する情報を入力する教示部を備え、前記教示部は、前記移動ロボットの目標位置を入力するための目標位置入力手段と、前記環境計測結果のうち前記目標位置を特徴付ける所定の配列を指定する特徴配列指定手段とを備え、前記目標位置と前記特徴配列とを対応付けて記憶する目標位置情報記憶部と、前記環境計測結果から特徴配列を探索しその位置を算出する特徴配列位置算出部と、位置推定結果と前記目標位置情報および前記特徴配列位置算出結果とを用いて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御する誘導制御部とを備え、前記誘導制御部は、前記特徴配列位置算出部が前記目標位置に対応する特徴配列の位置を算出できた場合は、特徴配列位置算出結果に基づいて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御することを特徴とする移動ロボットの制御装置、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、前記誘導制御部は、前記特徴配列位置算出部が前記目標位置に対応する特徴配列の位置を算出できた場合は、特徴配列位置算出結果に基づいて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御し、前記特徴配列位置算出部が前記目標位置に対応する特徴配列の位置を算出できなかった場合は、位置推定部から得られる位置推定結果と現在目標位置に基づいて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御すること、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、前記地図と前記位置推定結果とを重ねて表示する表示部を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、前記環境計測結果は、前記表示部に、前記地図に対応する位置に重ねて表示され、前記特徴配列指定手段により、前記表示部上に表示された前記環境計測結果の一部が指定されることを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、前記特徴配列指定手段が、記表示部上に表示された前記環境計測結果に基づいてその一部をマウスポインタでドラッグすることにより指定するものであることを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、前記外界センサによる環境計測結果を用いて前記移動環境の地図を更新する地図更新部を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項7に記載の発明は、前記地図更新部は、地図更新機能の有効/無効切り替え手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項8に記載の発明は、前記誘導制御部は、前記特徴配列位置算出部が前記目標位置に対応する特徴配列の位置を算出できた場合は、特徴配列位置算出結果に基づいて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御することを特徴とするものである。
また、請求項9に記載の発明は、請求項1乃至請求項7いずれかに記載の制御装置を備え
た移動ロボットシステム、を特徴とするものである。
算出を算出した結果を利用することができ、使用者が目標位置を移動ロボットに直接入力でき、運用時の使用者負荷を軽減できるので、位置決めの信頼性や精度を高めることができる。
請求項2の発明によれば、特徴配列位置を特定できない場合であっても、目標位置に到着することができる。
請求項3の発明によれば、使用者が移動ロボットの地図と移動ロボット位置とを容易に
確認できる。
請求項4の発明によれば、使用者の判断によって目標位置を特徴付ける特徴配列を自由
に指定でき、目標位置への位置決めの信頼性や精度を一層高めることができる。
請求項5の発明によれば、使用者が目標位置を特徴付ける特徴配列を簡単に指定でき、目標位置への位置決めの信頼性や精度を一層高めることができる。
請求項6の発明によれば、目標位置設定と同時に移動環境の地図を作成することができ
、また大きな環境変化にも柔軟に対応できる。
請求項7の発明によれば、必要に応じた地図更新が可能となる。
請求項8の発明によれば、設定した目標位置間を自律的に移動し、環境変化によって位置推定精度が悪化した場合でも目標位置に正確に位置決め可能な移動ロボットを実現できる。
このシステムは、移動ロボット116、移動環境を計測する外界センサ102、および移動ロボットの制御装置101を少なくとも備えている。
図において、制御装置101を示す点線内に示された103は表示部、104は地図記憶部、105は地図更新部、106は地図更新部105の有効/無効切り替え手段、107は環境計測結果記憶部、108は位置推定部、109は教示部、110は特徴配列指定手段、111は目標位置入力手段、112は現在目標位置選択部、113は目標位置情報記憶部、114は特徴配列位置特定部、115は誘導制御部である。
教示部109は表示部103に表示された環境計測結果の特徴配列を指定する特徴配列指定手段110と、同表示部103に表示された地図上の任意の点を指定して目標位置を入力する目標位置入力手段111とを備える。ここで特徴配列とは、目標位置を特徴付ける環境の特定形状に対応する環境計測結果の配列であって、本実施例では目標位置付近に存在する突出した柱や壁面などである。表示部103と教示部109については、後段で更に説明する。
図において、S201は、地図更新部105の有効/無効切り替え手段106を「有効」とするステップである。S202は、移動ロボットを1つの目標位置まで手動運転し、位置決めするステップである。S203は、位置決めした目標位置情報を教示するステップである。S204は、全ての目標位置情報の教示が完了したら教示段階を終了し、教示していない目標位置情報があれば教示段階を続行する判断ステップである。
S502は特定された特徴配列位置に対応する目標位置情報記憶部113に記憶された目標位置情報を参照し、該目標位置の移動ロボット116に対する相対目標位置の値を算出するステップである。
S503はS502で算出された相対目標位置にもとづきロボット固定座標系上で移動ロボット116を誘導制御するステップである。
S504は位置推定部108から得られる位置推定結果と現在目標位置にもとづき環境に固定した座標系である絶対座標系上で移動ロボット116を誘導制御するステップである。
S505は現在目標位置への位置決め完了を判断するステップである。
102 外界センサ
103 表示部
104 地図記憶部
105 地図更新部
106 有効/無効切り替え手段
107 環境計測結果記憶部
108 位置推定部
109 教示部
110 特徴配列指定手段
111 目標位置入力手段
112 現在目標位置選択部
113 目標位置情報記憶部
114 特徴配列位置特定部
115 誘導制御部
116 移動ロボット本体
301-1、301-2、301-3 環境中の物体
302 外界センサ(レーザーレンジファインダ)の距離計測方位を示す線
303 レーザーレンジファインダによる物体の計測配列
401-1、401-2、401-3 環境中の物体301-1、301-2、301-3に対応する地図要素
402 各計測配列に対応する点を地図上に重ねて表示した表示計測配列
403 特徴配列指定手段に相当する長方形
404 特徴配列指定手段に相当するマウスポインタ
405 位置推定結果にもとづいて描かれた移動ロボットを示す図形
601 環境中の物体
602 特徴配列
603 計測配列
604 現在目標位置
605 現在の移動ロボット位置
Claims (9)
- 所定の目標位置へ移動する移動ロボットの制御装置において、
移動環境の地図を記憶する地図記憶部と、
外界センサによる環境計測結果を記憶する環境計測結果記憶部と、
前記地図と前記環境計測結果および前記移動ロボットの動作信号に基づいて前記移動ロボットの位置を推定し、結果を出力する位置推定部と、
前記移動ロボットの使用者が目標位置に関する情報を入力する教示部を備え、
前記教示部は、前記移動ロボットの目標位置を入力するための目標位置入力手段と、
前記環境計測結果のうち前記目標位置を特徴付ける所定の配列を指定する特徴配列指定手段とを備え、
前記目標位置と前記特徴配列とを対応付けて記憶する目標位置情報記憶部と、
前記環境計測結果から特徴配列を探索しその位置を算出する特徴配列位置算出部と、
位置推定結果と前記目標位置情報および前記特徴配列位置算出結果とを用いて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御する誘導制御部とを備え、
前記誘導制御部は、
前記特徴配列位置算出部が前記目標位置に対応する特徴配列の位置を算出できた場合は、特徴配列位置算出結果に基づいて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御することを特徴とする移動ロボットの制御装置。 - 移動ロボットの制御装置において、
地図記憶部と、
外界センサによる環境計測結果を記憶する環境計測結果記憶部と、
前記移動ロボットの位置を推定する位置推定部と、
目標位置に関する情報を入力する教示部を備え、
前記教示部は、前記移動ロボットの目標位置を入力するための目標位置入力手段と、
前記環境計測結果のうち前記目標位置を特徴付ける所定の配列を指定する特徴配列指定手段とを備え、
前記目標位置と前記特徴配列とを対応付けて記憶する目標位置情報記憶部と、
前記環境計測結果から特徴配列を探索しその位置を算出する特徴配列位置算出部と、
位置推定結果と前記目標位置情報および前記特徴配列位置算出結果とを用いて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御する誘導制御部とを備え、
前記誘導制御部は、
前記特徴配列位置算出部が前記目標位置に対応する特徴配列の位置を算出できた場合は、特徴配列位置算出結果に基づいて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御し、
前記特徴配列位置算出部が前記目標位置に対応する特徴配列の位置を算出できなかった場合は、位置推定部から得られる位置推定結果と現在目標位置に基づいて前記移動ロボットを前記目標位置に誘導制御することを特徴とする移動ロボットの制御装置。 - 前記地図と前記位置推定結果とを重ねて表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の移動ロボットの制御装置。
- 前記環境計測結果は、前記表示部に、前記地図に対応する位置に重ねて表示され、
前記特徴配列指定手段により、前記表示部上に表示された前記環境計測結果の一部が指定されることを特徴とする請求項3記載の移動ロボットの制御装置。 - 前記特徴配列指定手段が、記表示部上に表示された前記環境計測結果に基づいてその一部をマウスポインタでドラッグすることにより指定するものであることを特徴とする請求項3又は4に記載の移動ロボットの制御装置。
- 前記外界センサによる環境計測結果を用いて前記移動環境の地図を更新する地図更新部を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれかに記載の移動ロボットの制御装置。
- 前記地図更新部は、地図更新機能の有効/無効切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項6記載の移動ロボットの制御装置。
- 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の制御装置を備えたことを特徴とする移動ロボット。
- 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の制御装置を備えたことを特徴とする移動ロボットシステム。
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