JP5380165B2 - Autonomous mobile device - Google Patents
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Description
本発明は、障害物を効率的に回避して移動できる自律移動装置に関する。 The present invention relates to an autonomous mobile device that can move while avoiding obstacles efficiently.
従来から、距離センサや撮像装置などの環境認識センサによって環境物の位置の情報を自ら取得し、記憶している地図上における自己位置を認識しつつ障害物との衝突を回避して自律的に移動する自律移動装置が知られている。図29(a)(b)に示すように、このような自律移動装置9は、障害物がない場合に、指示されて目的地Tに向かって直線的に移動する。ところが、図30(a)に示すように、目的地Tに向かう直線経路上に障害物である壁Wなどがあると、図30(b)に示すように、その壁Wから所定距離範囲を危険領域Bとし、危険領域Bと交わらない直線経路上に迂回点Mを設定する。そして、図30(c)に示すように、自律移動装置9は、迂回点Mに向かうことにより壁Wとの衝突を回避し、目的地Tへと向かうことができる。
Conventionally, the environment recognition sensor, such as a distance sensor or an imaging device, acquires the information on the position of the environmental object itself, recognizes its own position on the stored map, and avoids collision with an obstacle autonomously. An autonomous mobile device that moves is known. As shown in FIGS. 29 (a) and 29 (b), the autonomous
次に、移動方向が頻繁に大きく変化して、自律移動装置9が効率的でスムーズに移動できない例を説明する。図31(a)に示すように、環境認識センサ92によって検出された複数の障害物検出点pに設定された危険領域Bの向こう側に目的地Tがある場合に、一旦、迂回点Mが設定される。ところが、自律移動装置9が迂回点Mに向けて移動を始めると、図31(b)に示すように、1つの障害物検出点pしか検出されないので、目的地Tへの直線経路が現れる。このような状況は、例えば、環境認識センサ92がレーザレーダであって、自律移動装置9の前方180゜の水平面内で障害物を検出している場合などに発生する。このように目的地Tへの直線経路が現れると、自律移動装置9は、図31(c)に示すように、目的地Tに向けて移動を始める。ところが、目的地Tに向かおうとすると、検出されてなかった障害物検出点pが再び検出され、目的地Tへの直線経路が消失し、再度、迂回路Mを設定することになる。つまり、移動方向が頻繁に大きく変化してしまう。このような不具合は、例えば、椅子やテーブル等の脚、人の脚などが障害物検出点pとして検出される場合、すなわち、障害物が平面的に点在する場合や、移動する障害物があって、障害物検出点pの位置が自律移動装置9の迂回動作中に変化する場合などに発生する。
Next, an example will be described in which the moving direction frequently changes greatly and the autonomous
ところで、移動障害物が存在する領域において高速な移動を可能とする目的で、障害物の周囲を通過するための迂回点を算出し、その迂回点を調整して、障害物と干渉しないで走行可能な滑らかな回避軌道を生成するようにした移動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, for the purpose of enabling high-speed movement in an area where a moving obstacle exists, a detour point for passing around the obstacle is calculated, and the detour point is adjusted to travel without interfering with the obstacle. A moving device that generates a smooth avoidance trajectory is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述した特許文献1に示されるような移動装置においては、障害物に対して生成された迂回点に対して、その迂回点を通る回避用の経路を滑らかにするものであって、迂回点の生成そのものに起因する移動方向の変動については、なんら考慮されていない。
However, in the mobile device as described in
本発明は、上記課題を解消するものであって、障害物を迂回して移動する際に、迂回点の方向が大きく変動することなく、効率的にスムーズな移動を実現できる自律移動装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides an autonomous mobile device that can efficiently and smoothly move without greatly changing the direction of the detour point when moving around an obstacle. The purpose is to do.
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、自己の周囲の環境物の位置の情報を取得する環境情報取得センサと、前記環境情報取得センサにより取得した環境情報を基に移動手段を制御して自己の位置を移動させる制御部と、を備えて、環境物との衝突を回避しつつ自律的に移動する自律移動装置において、目的地に向かう経路上に前記環境情報取得センサによって障害物が検出されたときに、その障害物を回避するための迂回点を順次生成する迂回点生成部を備え、前記制御部は、前記環境情報取得センサによって障害物が検出されない場合には前記目的地に直接向かうように前記移動手段を制御し、前記環境情報取得センサによって障害物が検出された場合には前記迂回点生成部が順次生成する迂回点に順次向かいつつ前記目的地に向かうように前記移動手段を制御し、前記迂回点生成部は、自己が現在向いている方向からの角度が予め設定した許容角度の範囲内となる方向に次の迂回点を生成し、前記許容角度の範囲は、前記環境情報取得センサの角度範囲よりも狭く、かつ前記環境情報取得センサの角度範囲に含まれるものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of
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、前記迂回点生成部は、前記目的地に向かう方向を中心として自己が現在向いている側において、障害物に邪魔されることなく予め設定した第1の距離を直線的に移動できる方向であって、次の迂回点を生成するものである。
According to a second aspect of the invention, baffle Autonomous mobile equipment according to
請求項3の発明は、請求項2に記載の自律移動装置において、前記迂回点生成部は、前記目的地に向かう方向が自己が現在向いている方向から前記許容角度の範囲内にある場合であると共に、前記目的地に向かう方向と自己が現在向いている方向との間に次の迂回点を生成することができない場合には、自己が現在向いている方向を中心として前記目的地がある側とは反対側に次の迂回点を生成するものである。
The invention according to
請求項4の発明は、請求項3に記載の自律移動装置において、前記迂回点生成部は、前記目的地に向かう方向を中心として自己が現在向いている側に次の迂回点を生成することができない場合には、自己が現在向いている側とは反対側に次の迂回点を生成するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the third aspect, the detour point generation unit generates a next detour point on the side where the self is currently facing, with the direction toward the destination as a center. If this is not possible, the next detour point is generated on the side opposite to the side where the user is currently facing.
請求項5の発明は、請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記迂回点生成部は、前記第1の距離を移動できないことにより次の迂回点を生成することができない場合には、予め前記第1の距離よりも短く設定した第2の距離以上の距離を移動できる方向であって前記目的地に向かう方向に近い方向に、次の迂回点を生成するものである。
A fifth aspect of the present invention, the autonomous mobile apparatus according to any one of
請求項6の発明は、請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記迂回点生成部は、前記第1の距離を移動できないことにより次の迂回点を生成することができない場合には、予め前記第1の距離よりも短く設定した第3の距離以上の距離を移動できる方向であって障害物に邪魔されることなく最長の距離を移動できる方向に、次の迂回点を生成するものである。
According to a sixth aspect of the invention, the autonomous mobile apparatus according to any one of
請求項7の発明は、請求項6に記載の自律移動装置において、前記制御部は、前記迂回点生成部が前記第3の距離を移動できないことにより次の迂回点を生成することができない場合に、自己が現在向いている方向から予め設定した回転角度だけ回転した左右のいずれかの方向のうち前記環境情報取得センサにより検出された障害物までの距離がより遠い方向に前記回転角度だけ自己を回転させるものである。 According to a seventh aspect of the invention, the autonomous mobile apparatus according to claim 6, wherein, be the detour point generating unit generates by Ri following bypass point can not be moved the third distance In the case where it is not possible, the rotation angle in the direction in which the distance to the obstacle detected by the environmental information acquisition sensor is further away from either the left or right direction rotated by a preset rotation angle from the direction in which it is currently facing It is something that only rotates itself.
請求項8の発明は、請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記迂回点生成部は、前記第1の距離を移動できないことにより次の迂回点を生成することができない場合には、予め設定した方法に基づいて前記第1の距離を短くするものである。
The invention of claim 8, Autonomous mobile equipment according to any one of
請求項9の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の自律移動装置において、障害物の位置を地図情報として設定して記憶した記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記地図情報として設定されている障害物については、前記環境情報取得センサによって検出された障害物までの距離を、検出された距離よりも遠くに換算するものである。
The invention of
請求項10の発明は、請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記目的地に向かう方向と自己が現在向いている方向との間の角度が所定の角度よりも大きい場合には、前記許容角度の範囲大きくするものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to any one of the first to ninth aspects, an angle between a direction toward the destination and a direction in which the self is currently facing is a predetermined angle. If it is larger than the range, the range of the allowable angle is increased.
請求項11の発明は、請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記第1の距離を自己の移動速度に応じて変化させるものである。
The invention of
請求項12の発明は、請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記迂回点生成部は、前記環境情報取得センサによって検出される障害物における各測定点からの所定距離範囲を除いた手前側の領域を障害物に邪魔されることなく移動できる安全領域に設定して当該安全領域に迂回点を生成しており、前記所定距離範囲を自己の移動速度に応じて変化させるものである。
The invention of
請求項1の発明によれば、次の迂回点を生成する方向を、自己が現在向いている方向から許容角度の範囲内となるように角度制限するので、環境情報の内容変化に大きく影響されることがなく、従って、順次生成される迂回点の方向が大きく変動することなく、効率的にスムーズな移動を実現できる。 According to the first aspect of the present invention, the direction in which the next detour point is generated is limited so as to be within the allowable angle range from the direction in which the next detour point is currently directed. Therefore, it is possible to realize efficient and smooth movement without greatly changing the direction of the detour points that are sequentially generated.
請求項2の発明によれば、制限された角度範囲内で移動距離を確保し、かつ目的地に近づく方向に迂回点を生成するので、効率的にスムーズな移動を実現できる。 According to the second aspect of the present invention, the movement distance is ensured within the limited angular range and the detour point is generated in the direction approaching the destination, so that efficient and smooth movement can be realized.
請求項3の発明によれば、前回の移動経路変更に伴って変更された移動方向の角度変更の方向と同じ角度変更方向側に迂回点を生成することになるので、スムーズな移動を実現できる。すなわち、もしも自己が現在向いている方向の左右に関して目的地がある側に次の迂回点を生成すると、目的地の方向と自己が現在向いている方向とのなす角度以上の角度変化が必然的に発生するが、この必然の角度変化を回避することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the detour point is generated on the same angle change direction side as the angle change direction of the move direction changed with the previous change of the movement route, smooth movement can be realized. . That is, if the next detour point is generated on the side where the destination is in relation to the left and right of the direction in which it is currently facing, it is necessary to change the angle more than the angle between the direction of the destination and the direction in which it is currently facing. However, this inevitable change in angle can be avoided.
請求項4の発明によれば、少なくとも、予め設定した許容角度の範囲内で迂回点を生成できる可能性を高めることができ、効率的にスムーズな移動を実現できる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to increase the possibility that a detour point can be generated at least within a preset allowable angle range, and it is possible to efficiently and smoothly move.
請求項5の発明によれば、迂回点を生成するための距離の条件を緩和するので、また、目的地の方向に近い方向に次の迂回点を生成するので、例えば、壁の付近における障害物を回避して壁側を移動することが可能となり、効率的にスムーズな移動を実現できる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、迂回点を生成するための距離の条件を緩和すると共に、最長の距離を移動できる方向に次の迂回点を生成するので、障害物に近づきながら、移動経路を探索して生成でき、移動の継続を図ることができる。 According to the invention of claim 6, the distance condition for generating the detour point is relaxed and the next detour point is generated in the direction in which the longest distance can be moved. It can be generated by searching, and the movement can be continued.
請求項7の発明によれば、適切な方向に迂回点を生成できない場合に、新たな可能性のもとで迂回点の生成を図ることができ、移動の継続を図ることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when a detour point cannot be generated in an appropriate direction, a detour point can be generated with a new possibility, and movement can be continued.
請求項8の発明によれば、迂回点を生成するための距離の条件を緩和するので、狭い通路などでも迂回点を生成して移動することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, since the condition for the distance for generating the detour point is relaxed, the detour point can be generated and moved even in a narrow passage.
請求項9の発明によれば、迂回点を生成できる領域、すなわち安全領域を広くできるので、狭い通路などでも迂回点を生成して移動することができる。また、壁などの記憶している障害物に対して移動体などの障害物と同様に安全領域を設定すると迂回点が目的地の方向とは反対側に生成される事態が起こり得るが、安全余裕の範囲内で安全領域を広くすることにより、このような事態を回避することができる。
According to the invention of
請求項10の発明によれば、迂回点を生成するための角度の条件を緩和するので、狭い通路などでも迂回点を生成して移動することができる。また、壁の付近における障害物を回避して移動する場合などに、目的地の方向に移動可能でもあるにもかかわらず目的地の方向とは反対側に迂回点が生成される事態が起こり得るが、角度の条件を緩和することにより、このような事態を回避することができる。
According to the invention of
請求項11の発明によれば、例えば、速い移動速度で移動中には第1の距離を長くすることで障害物との距離をとり、より安全に走行することができると共に、より早く障害物回避を開始して速度を落とすことなくスムーズに移動することができる。また、障害物が多く存在する環境下では障害物までの遠近に応じて移動速度を増減する調整を行うと共に、移動速度の増減に応じて第1の距離を増減変化させることで、移動環境の状況に応じた細やかな迂回点生成とスムーズな移動を行うことができる。
According to the invention of
請求項12の発明によれば、上記と同等の効果が得られ、速い速度の場合には障害物との距離をとり、より安全に移動することができ、効率的にスムーズな移動を実現できる。 According to the twelfth aspect of the present invention, the same effect as described above can be obtained, and in the case of a high speed, it is possible to move away from the obstacle, move more safely, and realize an efficient and smooth movement. .
以下、本発明の実施形態に係る自律移動装置について、図面を参照して説明する。なお、図1の自律移動装置1のブロック構成、および図2、図3は、全ての実施形態において共通であり、各実施形態において適宜参照される。
(第1の実施形態)
図1乃至図7は第1の実施形態について示す。自律移動装置1は、自己の位置と周囲に存在する環境物の位置の情報を取得しつつ環境物との衝突を回避しながら自律的に移動するために、図1、図2に示すように、自己の周囲の環境物の位置の情報を取得する環境情報取得センサ11と、環境情報取得センサ11により取得した環境情報を基に移動装置12を制御して自己の位置を移動させる制御部10と、移動の目的地に向かう方向における直進経路上に環境情報取得センサ11によって障害物が検出されたときに、その障害物およびその周辺の危険領域を回避するための迂回点を生成する迂回点生成部15と、を備えている。さらに、自律移動装置1は、自己の位置を認識するための自己位置認識部13と、移動経路を生成する経路生成部14と、環境情報などを記憶する記憶部16と、を備えている。記憶部16には、環境情報の他に、自己位置認識部13によって取得される自己位置情報、地図情報、および制御パラメータが記憶される。
Hereinafter, an autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the block configuration of the autonomous
(First embodiment)
1 to 7 show the first embodiment. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the autonomous
制御部10は、経路生成部14によって移動経路を生成し、移動装置12を制御して、自律移動装置1を移動経路に沿って移動させる。この移動において、制御部10は、障害物がない場合には目的地に直接向かうように、また障害物がある場合には迂回点生成部15が生成した迂回点に向かいつつ目的地に向かうように移動装置12を制御する。この制御部10を構成するため、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を備えた電子計算機と、その上のプロセスまたは機能の集合を用いることができる。
The
環境情報取得センサ11は、例えば、車体の前面下部中央に備えられて前方方向Kの走行面上を水平にスキャンするレーザレーダ2を用いて構成されている(図2)。レーザレーダ2は、そのスキャン面内で所定一定角度でレーザビームを振って、所定の半径を有する前方の半円形の障害物検出エリアSにおいて、物体や障害物までの距離を取得する距離センサである。レーザレーダ2は、例えば、測定距離8m、進行方向左右±90゜の範囲を0.5゜毎に測距する。環境情報取得センサ11は、例えば、一定の制御周期のもとで間欠的にスキャンを行って、1回のスキャン毎に取得する距離データの集合を各時点における環境情報(センサ情報)として記憶部16に記憶させる。また、環境情報取得センサ11として、レーザレーダ2の他に、周囲の障害物までの距離を測定するように構成した超音波センサや、赤外線センサなどを用いることができる。また、撮像した画像を処理して障害物までの距離を測定する画像距離センサなどを用いることができる。また、障害物検出エリアSは、前方の半円形の範囲とは限らず、より狭い角度範囲や、より広い角度範囲とすることができる。これらのセンサからの環境情報に基づいて障害物検出、障害物との衝突回避、自己位置認識などが行われる。
The environment
移動装置12は、例えば電池BTで駆動されるモータと駆動輪12a(図2)などを備えて構成される。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。制御部10は、このエンコーダの出力によって移動距離や移動方向を大略知ることができ、自律移動装置1は、このような情報をもとにデッドレコニング(推定航法)を行って自律的に移動する。
The moving
自己位置認識部13は、センサ情報のデータを処理して、壁などの環境構成物情報や位置認識用に設けられたランドマークなどを抽出する。これらの特徴的な環境構成物情報などは、記憶部16に記憶されている走行領域の地図情報に含められている。そこで、抽出物の位置を地図情報と比較することにより自律移動装置1の自己位置が取得され認識される。このようにして取得された自己位置の情報によって、デッドレコニングによる推定自己位置が修正される。自己位置認識部13によって取得された自己位置情報は、記憶部16に記憶され、制御部10や経路生成部14によって適宜参照される。
The self-
経路生成部14は、例えば、外部から指示された目標位置(最終の目的地)に向かって移動するために、記憶部16に記憶された複数のノードから自律移動用の移動経路を構成するためのノードを選択し、その選択したノードを順次接続して目標位置までの移動経路を生成する。移動経路を構成するための複数のノードの位置やノード間の接続関係は、走行パラメータとして記憶部16に記憶されている。
For example, the
次に、自律移動装置1による基本的な移動の様子を説明する。図3に示すように、障害物検出エリアSに障害物3が存在すると、レーザレーダ2によって障害物検出点pが障害物3の表面位置として検出される。制御部10は、各障害物検出点pの回りに一定半径の円領域から成る危険領域Bを設定する。危険領域Bは、自律移動装置1が通過できない領域であり、自律移動装置1の移動経路がその領域に交わると、自律移動装置1と障害物3との衝突が発生する危険性のある領域である。また、自律移動装置1から見て、危険領域Bの背後の領域も危険領域、すなわち安全が保障されない領域である。少なくとも障害物検出エリアSの中で、危険領域Bおよびその背後の領域を除いた領域が安全領域Aとなる。危険領域Bの半径をr、自律移動装置1の幅(例えば、平面視で最大直径)をw、安全余裕をδとして、半径rを、r=w/2+δ、と定義することができる。安全余裕δは自律移動装置1の稼働環境条件や、移動速度などに応じて、例えば、20cmとか、幅wの10%などのように適宜設定することができる。このような定義によると、安全領域Aは移動経路を設定できる領域であり、その領域がいくら狭くても隙間がある限り移動経路を設定でき、自律移動装置1はその移動経路に沿って移動することができる。
Next, a state of basic movement by the autonomous
自律移動装置1は、目標位置(不図示)に向かって移動する際、自己の位置からある距離離れた位置に、目的地Tを生成し次々と設定し、順次目的地Tに向かって移動することを繰り返す。そのような目的地Tとして、例えば、移動経路を形成しているノードの位置を用いることができる。従って目的地Tは、自律移動装置1が移動するにつれ、順次更新される。自律移動装置1の制御部10は、目的地Tと自己位置との間に障害物3、従って危険領域Bがあると、目的地Tに向けて直線的に直接移動できないと判断する。すると、迂回点生成部15が、その危険領域Bを回避することができる迂回点Mを生成する。迂回点Mは、自律移動装置1から所定の第1の距離Dの位置であって、目的地Tに近い方向、かつ危険領域Bと交わらずに直接移動できる方向に設定される。経路生成部14は、その迂回点Mの位置に向かう移動経路を生成する。制御部10は、移動装置12を制御して移動経路に沿って迂回点Mに向かうように自己を移動させ、その移動の途中で、順次取得される環境情報に応じて、さらに次の迂回点M1を生成して迂回点M1に向かうように自己を移動させる。制御部10は、このような移動を順次行い、目的地Tに直接移動できるようになると、目的地Tの方向に移動させる(図29、図30参照)。
When the autonomous
図4は、安全領域A設定の変形例を示す。この安全領域Aは、障害物検出エリアSにおいて、レーザレーダ2の中心位置を中心とする円であって各危険領域Bに手前側で接する円の内側の領域、および、レーザレーダ2の中心位置から広がる、各危険領域Bに交わらない放射状の領域を合わせた領域である。このような安全領域Aの設定によると、安全領域Aの境界の数学的な記述が、複数の一定距離範囲すなわち円弧と角度境界直線とだけで可能であり単純化されるので、制御部10における演算処理が容易である。なお、安全領域Aは、障害物検出エリアSと危険領域Bとに基づいて、図3、図4に示すような方法または他の方法によって適宜設定することができるので、以下では主に危険領域Bのみが図示される。
FIG. 4 shows a modified example of the safety area A setting. This safety area A is a circle centered on the center position of the
次に、図5、図6によって、迂回点Mを次々と生成しながら障害物(各危険領域B)を回避して移動する例を説明する。図5(a)に示すように、移動の目的地Tに向かう方向における直進経路上に障害物があり、環境情報取得センサ11によって検出された障害物検出点p1,p2,p3に危険領域Bが設定され、その危険領域Bの間には隙間がなく、通り抜けられないという状況を想定する。この場合、迂回点生成部15は、例えば、障害物検出点p3側を迂回するように迂回点M1を生成する。迂回点M1が設定されると自律移動装置1が迂回点M1に向けて移動する。自律移動装置1の稼働中において、それぞれ所定の制御周期のもとで、または同一の制御周期のもとで、環境情報取得センサ11は環境物情報の取得を繰り返し行い、迂回点生成部15は制御部10の制御のもとで迂回点の生成を繰り返す。
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, an example of moving while avoiding an obstacle (each dangerous area B) while generating detour points M one after another will be described. As shown in FIG. 5A, there is an obstacle on the straight path in the direction toward the destination T of movement, and the danger area B is detected at the obstacle detection points p1, p2, p3 detected by the environment
図5(b)に示すように、自律移動装置1が迂回点M1を設定した次の制御周期において、次の迂回点M2が生成される。このように迂回点を続けて生成する場合に、迂回点生成部15は、自己が現在向いている方向Kからの角度が予め設定した許容角度αの範囲内となる方向に次の迂回点M2を生成する。自律移動装置1から正面前方を見た方向が方向Kであり、この方向Kからそれぞれ左右に許容角度αだけ振った方向が方向L、方向Rである。迂回点M2は、方向Lと方向Rとの間に生成されている。
As shown in FIG. 5B, the next detour point M2 is generated in the next control cycle in which the autonomous
図6(a)に示すように、迂回点生成部15が迂回点M3を生成し、制御部10が移動装置12(移動手段)を制御して自己を迂回点M3に向かわせると、図6(b)に示すように、目的地Tに向かうようになる。つまり、移動の目的地Tに向かう方向における直進経路上に環境情報取得センサ11によって障害物が検出されたときに、迂回点生成部15が、その障害物を回避するために迂回点M1,M2,M3を逐次生成し、制御部10が、迂回点M1,M2,M3に順次向かうように移動装置12を制御する。すると、最終的に迂回点M4(不図示)の方向が、目的地Tの方向と一致することになり、その後は、目的地Tに向けて直接移動することができる。
As shown in FIG. 6A, when the detour
上述のように、2番目の迂回点M2以降は、自己が現在向いている方向からの角度が予め設定した許容角度の範囲内となる方向に生成される。迂回点M2は迂回点M1の方向から、迂回点M3は迂回点M2の方向から、迂回点M4は迂回点M3の方向から、それぞれ許容角度αの範囲内となる角度方向に生成されている。 As described above, after the second detour point M2, the angle from the direction in which the self is currently facing is generated in a direction that falls within a preset allowable angle range. The detour point M2 is generated from the direction of the detour point M1, the detour point M3 is generated from the direction of the detour point M2, and the detour point M4 is generated from the direction of the detour point M3 in an angle direction within the allowable angle α.
また、通常、迂回点生成部15は、障害物に邪魔されることなく予め設定した第1の距離Dを直線的に移動できる方向であって、目的地Tの方向の左右に関して自己が現在向いている側における目的地Tの方向に近い方向に次の迂回点M2を生成する。なお、通常は、第1の距離Dを移動する前に新たな迂回点が生成されるので、自律移動装置1は、必ずしも第1の距離Dの全距離を移動するとは限らない。また、図5、図6において3つの迂回点M1,M2,M3を示したが、迂回点の生成点数は、一般に、自律移動装置1の移動速度や、各動作の制御周期などに依存して種々増減するものである。また、図中の迂回点M1,M2,M3は、多数の迂回点から抜き取った代表点を示したものであると考えることができる。
In general, the detour
次に、図7によって目的地までの移動の処理を説明する。自律移動装置1が、目的地Tを設定して(S0)、目的地Tに向けて移動開始後(S1)、目標位置に着いたか否かが判断され(S2)、着いていれば処理は終了し(S2でYes)、着いていなければ(S2でNo)、環境情報取得センサ11によって環境情報を取得する(S3)。現在位置から目的地Tに向かう直線経路上に障害物、従ってその周辺の危険領域Bがあるか否か判断し(S4)、なければ(S4でNo)、制御はステップ(S0)に戻されて、上記処理が繰り返される。
Next, the process of moving to the destination will be described with reference to FIG. The autonomous
直線経路上に危険領域Bがあれば(S4でYes)、迂回点生成部15が、その危険領域Bを回避するために迂回点M1を生成し(S5)、自律移動装置1が、迂回点M1に向けて移動する(S6)。移動中に環境情報の取得処理がなされ(S7)、迂回点生成部15がその環境情報を参照して、自己が現在向いている方向から許容角度α内の方向に、次の迂回点M2を生成する(S8)。自律移動装置1は、迂回点M2に向けて移動し(S9)、迂回点の方向と目的地Tの方向とが一致したか否かが判断される(S10)。迂回点と目的地Tの方向とが一致したならば(S10でYes)、制御はステップ(S0)に戻され、一致していなければ(S10でNo)、制御はステップ(S7)に戻され、それ以下のステップの処理が繰り返される。この繰り返し処理の中で、迂回点M3,M4等が順次生成され、最後に迂回点の方向が目的地Tの方向に一致し、自律移動装置1が目的地Tに直接移動可能となる。自律移動装置1は、設定した目的地Tを順次経由し、最終的に目標位置に到着して、自律移動装置1の移動処理が終了する。
If there is a dangerous area B on the straight path (Yes in S4), the detour
第1の実施形態によれば、目的地との間に障害物が検出されたときに、許容角度α(左右で2α)内という角度制限のもとで逐次生成される迂回点に順次向かいつつ目的地に向かうように移動するので、順次生成される迂回点の方向が大きく変動することなく、効率的にスムーズな移動を実現できる。また、制限された角度範囲内で移動距離(第1の距離)を確保し、かつ目的地に近づく方向に迂回点を生成するので、効率的な移動を実現できる。 According to the first embodiment, when an obstacle is detected between the destination and the destination, the detour points that are sequentially generated under the angle limit within the allowable angle α (2α on the left and right) are sequentially directed. Since it moves toward the destination, the direction of the detour points that are sequentially generated does not fluctuate greatly, and an efficient and smooth movement can be realized. In addition, since the movement distance (first distance) is secured within the limited angle range and the detour point is generated in the direction approaching the destination, efficient movement can be realized.
(第1の実施形態の実施例)
図8乃至図12は第1の実施形態の実施例について示す。本実施例は、迂回点生成の手順を具体的に説明する。図8に示すように、座標系を設定する。xy座標系は、自律移動装置1と共に移動する座標系であり、座標系XYは自律移動装置1の稼働領域に固定された絶対座標系である。記憶部16に記憶されている地図情報は、通常、この絶対座標系XYによって記述される。座標系xyの原点は、レーザレーダ2のスキャン中心に設定されており、x軸の方向は自律移動装置1の中心を通る進行方向、すなわち自己が現在向いている方向Kである。座標系xyの原点から見た目的地Tの方向を方向Tと表す。また、方向Kから左右に許容角度αだけ角度を振った角度位置に方向L、方向Rが設定されている。各方向、例えば方向Tの角度は、x軸から反時計回りを正方向として定義され、角度θtと表される。方向L,R、Kの角度をθL,θR,θkとすると、θL=θk+α、θR=θk−α(ただし、α>0)であり、定義によりθk=0であるから、θL=+α、θR=−αとなる。許容角度αは、例えば、α=45゜,2α=90゜とされる。このαの値は、自律移動装置1の稼働環境や、自律移動装置1の外形形状、移動速度などに応じて、また、環境情報取得センサ11の機能や構成、障害物検出エリアSの形状などに応じて、適宜設定でき、また、稼働中に動的に変更することができる。なお、以下では、迂回点Mの次の迂回点を迂回点Mnと表すことにする。
(Example of the first embodiment)
8 to 12 show an example of the first embodiment. In the present embodiment, a procedure for generating a detour point will be specifically described. As shown in FIG. 8, a coordinate system is set. The xy coordinate system is a coordinate system that moves together with the autonomous
(第1の実施例)
図9(a)はθt≧θL≧θk=0≧θRの状態を表し、図9(b)はθL≧θk=0≧θR≧θtの状態を表している。つまり、これらの状態は、目的地Tが、許容角度範囲2αから外れている状態である。迂回点生成部15は、許容角度範囲2αの中で、方向Tに近い側から、角度方向θ1や角度方向φ1のように、角度θLから角度θRまで、または角度θRから角度θLまでサーチして、危険領域Bと交わらずに第1の距離Dを進むことが可能な最初の点を次の迂回点Mnとする。なお、第1の距離Dを進むことができない場合、その範囲で最大に進むことができる距離の点を迂回点Mnとする。
(First embodiment)
FIG. 9A shows a state of θt ≧ θL ≧ θk = 0 ≧ θR, and FIG. 9B shows a state of θL ≧ θk = 0 ≧ θR ≧ θt. That is, these states are states where the destination T is out of the allowable angle range 2α. The detour
(第2の実施例)
図10(a)はθL≧θt≧θk=0≧θRの状態を表し、図10(b)はθL≧θk=0≧θt≧θRの状態を表している。つまり、これらの状態は、目的地Tが許容角度範囲2αの内部にある状態である。迂回点生成部15は、角度方向θ2や角度方向φ2のように、角度θtから角度θRまで、または角度θtから角度θLまでサーチして、危険領域Bと交わらずに第1の距離Dを進むことが可能な最初の点を次の迂回点Mnとする。言い換えると、迂回点生成部15は、障害物に邪魔されることなく第1の距離Dを直線的に移動できる方向であって、目的地Tの方向の左右に関して自己が現在向いている側における目的地Tの方向に近い方向に次の迂回点Mnを生成する。
(Second embodiment)
10A shows a state of θL ≧ θt ≧ θk = 0 ≧ θR, and FIG. 10B shows a state of θL ≧ θk = 0 ≧ θt ≧ θR. That is, these states are states where the destination T is within the allowable angle range 2α. The detour
(第3の実施例)
図11(a)はθL≧θt≧θk=0≧θRの状態を表し、図11(b)はθL≧θk=0≧θt≧θRの状態を表している。これらの状態は、図10(a)(b)の各状態と同じであ。この第3の実施例では、角度方向θ3,θ4,θ5、または角度方向φ3,φ4,φ5のようにサーチする。
(Third embodiment)
11A shows a state of θL ≧ θt ≧ θk = 0 ≧ θR, and FIG. 11B shows a state of θL ≧ θk = 0 ≧ θt ≧ θR. These states are the same as the states in FIGS. 10 (a) and 10 (b). In the third embodiment, the search is performed in the angular directions θ3, θ4, θ5 or the angular directions φ3, φ4, and φ5.
角度方向θ3またはφ3のように、角度θtから角度θk=0までサーチして、危険領域Bと交わらずに第1の距離Dを進むことが可能な最初の点を次の迂回点Mnとする。サーチ範囲(θ3またはφ3)において可能な点が得られない場合は、その範囲で最大に進むことができる距離の点を候補cd1として記憶する。 As in the angle direction θ3 or φ3, the search is performed from the angle θt to the angle θk = 0, and the first point that can travel the first distance D without intersecting the dangerous area B is set as the next detour point Mn. . If a possible point cannot be obtained in the search range (θ3 or φ3), the point of the distance that can travel the maximum in the range is stored as the candidate cd1.
上記によっては次の迂回点Mnが得られない場合、角度方向θ4のように角度θk=0から角度θRまで、または、角度方向φ4のように角度θk=0から角度θLまでサーチして、危険領域Bと交わらずに第1の距離Dを進むことが可能な最初の点を次の迂回点の候補OA2とする。これを言い換えると、迂回点生成部15は、目的地Tの方向が自己が現在向いている方向Kから許容角度αの範囲内にある場合であって、目的地Tの方向と方向Kとの間に次の迂回点Mnを生成することができない場合には、方向Kの左右に関して目的地Tがある側とは反対側に次の迂回点Mn(迂回点の候補OA2)を生成することになる。サーチ範囲(θ4またはφ4)で可能な点が得られない場合は、その範囲で最大に進むことができる距離の点を候補cd2として記憶する。
If the next detour point Mn cannot be obtained depending on the above, it is dangerous to search from the angle θk = 0 to the angle θR as in the angle direction θ4 or from the angle θk = 0 to the angle θL as in the angle direction φ4. The first point that can travel the first distance D without intersecting the region B is set as the next detour point candidate OA2. In other words, the detour
上記のサーチ範囲(θ3,θ4またはφ3,φ4)において次の迂回点Mnが得られない場合、角度方向θ5のように角度θtから角度θLまで、または、角度方向φ5のように角度θtから角度θRまでサーチして、危険領域Bと交わらずに第1の距離Dを進むことが可能な最初の点を次の迂回点の候補OA3とする。これを言い換えると、迂回点生成部15は、目的地Tの方向の左右に関して自己が現在向いている側に次の迂回点Mnを生成することができない場合には、自己が現在向いている側とは反対側に次の迂回点Mn(迂回点の候補OA3)を生成することになる。
When the next detour point Mn cannot be obtained in the search range (θ3, θ4 or φ3, φ4), the angle θt to the angle θL as in the angle direction θ5, or the angle θt to the angle as in the angle direction φ5. The search is performed up to θR, and the first point that can travel the first distance D without intersecting with the dangerous area B is set as the next detour point candidate OA3. In other words, when the detour
サーチ範囲(θ5またはφ5)で可能な点が得られない場合は、その範囲で最大に進むことができる距離の点を候補cd3として記憶する。この状況は、許容角度α(左右で2α)の範囲に次の迂回点Mnが得られていないことを意味する。この場合、候補cd1,cd2,cd3のうち最長距離の点を次の迂回点Mnとする。 If a possible point cannot be obtained in the search range (θ5 or φ5), the point of the distance that can travel the maximum in the range is stored as a candidate cd3. This situation means that the next detour point Mn is not obtained in the range of the allowable angle α (2α on the left and right). In this case, the longest point among the candidates cd1, cd2, and cd3 is set as the next detour point Mn.
上述のように、最初のサーチ範囲(θ3またはφ3)で次の迂回点Mnが得られない場合に、サーチ範囲(θ4またはφ4)で次の迂回点Mnをサーチするというサーチ手順によれば、前回の移動経路変更に伴って変更された移動方向の角度変更の方向と同じ角度変更方向側に次の迂回点Mnを生成することになるので、スムーズな移動を実現できる。すなわち、もしも自己が現在向いている方向Kの左右に関して目的地Tがある側に次の迂回点Mnを生成すると、目的地Tの方向と方向Kとのなす角度以上の角度変化が必然的に発生するが、この必然の角度変化を回避することができる。また、迂回点の候補OA3が得られない場合に、候補cd1,cd2,cd3等を用いることにより、少なくとも、予め設定した許容角度α(左右で2α)の範囲内で、距離条件を弛めて、次の迂回点Mnを生成できる可能性を高めることができ、効率的にスムーズな移動を実現できる。なお、迂回点の候補OA2が得られた場合に、迂回点の最適化のために、さらにサーチ範囲(θ5またはφ5)をサーチするようにしてもよい。すなわち、この追加のサーチによって迂回点の候補OA2と候補OA3とがともに得られた場合、これらの候補から、角度θtとの角度差(絶対値)が小さい方を次の迂回点Mnとすることができる。 As described above, when the next detour point Mn cannot be obtained in the first search range (θ3 or φ3), according to the search procedure of searching for the next detour point Mn in the search range (θ4 or φ4), Since the next detour point Mn is generated on the same angle change direction side as the angle change direction of the movement direction changed in accordance with the previous movement route change, smooth movement can be realized. In other words, if the next detour point Mn is generated on the side where the destination T is present with respect to the left and right of the direction K in which the self is currently facing, an angle change more than the angle formed between the direction of the destination T and the direction K inevitably occurs. Although this occurs, this inevitable change in angle can be avoided. Further, when the detour point candidate OA3 is not obtained, by using the candidates cd1, cd2, cd3, etc., the distance condition is relaxed at least within the range of the preset allowable angle α (left and right 2α). The possibility that the next detour point Mn can be generated can be increased, and smooth and efficient movement can be realized. When the detour point candidate OA2 is obtained, the search range (θ5 or φ5) may be further searched in order to optimize the detour point. In other words, when both of the bypass point candidates OA2 and OA3 are obtained by this additional search, the one having the smaller angle difference (absolute value) from the angle θt is determined as the next bypass point Mn. Can do.
(第1の実施形態における各角度方向の関係)
図12は、第1の実施形態において次の迂回点Mnを設定する際の各角度方向の関係をまとめたものである。(ケース1)と(ケース2)とは互いに角度反転した関係になっている。図中のθ1〜θ5,φ1〜φ5を添えた矢印の向きと長さは、それぞれ、次の迂回点Mnをサーチするため角度を変化させる方向と、サーチする角度範囲とを示している。図12(a)は、次の迂回点Mnを所定の許容角度範囲2α内に生成することを示している。図12(b)の(b1)は、目的地Tが許容角度範囲2αの外にあるとき、目的地Tに近い側に次の迂回点Mnを生成することを示している。図12(b)の(b2)は、目的地Tが許容角度範囲2αの中にあるとき、目的地Tの方向の左右に関して、自律移動装置1が現在向いている方向K側に次の迂回点Mnを生成するようにして、姿勢の変化を抑制することを示している。図12(c)は、目的地Tの方向と自己が現在向いている方向Kとの間に次の迂回点Mnを生成することを示している。
(Relationship between angular directions in the first embodiment)
FIG. 12 summarizes the relationship in each angular direction when setting the next detour point Mn in the first embodiment. (Case 1) and (Case 2) are in an inverted relationship with each other. The directions and lengths of the arrows with θ1 to θ5 and φ1 to φ5 in the figure indicate the direction in which the angle is changed in order to search for the next detour point Mn and the search angle range, respectively. FIG. 12A shows that the next detour point Mn is generated within a predetermined allowable angle range 2α. (B1) in FIG. 12B shows that when the destination T is outside the allowable angle range 2α, the next detour point Mn is generated on the side closer to the destination T. (B2) in FIG. 12 (b) shows that when the destination T is within the allowable angle range 2α, with respect to the left and right of the direction of the destination T, the next detour is made in the direction K in which the autonomous
図12(d)は、目的地Tの方向と自己が現在向いている方向Kとの間に次の迂回点Mnを生成できなかった場合に、自己が現在向いている方向Kを越えた側に次の迂回点Mnを生成することを示している。図12(e)は、目的地Tの方向の左右に関して方向Kの側に次の迂回点Mnを生成することができなかった場合に、反対側に次の迂回点Mnを生成することを示している。図12(f)は、目的地Tの方向と自己が現在向いている方向Kとの間に次の迂回点Mnを生成できなかった場合に、その両側の角度範囲において目的地Tに近い方向に、次の迂回点Mnを生成することを示している。 FIG. 12D shows the side beyond the direction K in which the current direction is present when the next detour point Mn cannot be generated between the direction of the destination T and the direction K in which the current direction is the direction K. The next detour point Mn is generated. FIG. 12E shows that when the next detour point Mn cannot be generated on the direction K side with respect to the right and left of the direction of the destination T, the next detour point Mn is generated on the opposite side. ing. FIG. 12 (f) shows the direction close to the destination T in the angular range on both sides when the next detour point Mn cannot be generated between the direction of the destination T and the direction K to which the self is currently facing. This shows that the next detour point Mn is generated.
(第2の実施形態)
図13、図14は第2の実施形態について示す。図13においてプロットされている白抜き点は、例えば図14における自律移動装置1の前方の角度π(ラジアン)の範囲における所定角度毎に移動可能な距離、すなわち、危険領域Bの境界上の白抜きの点q、または第1の距離Dを半径とする円上の点qまでの距離ρを示している。なお、図14中の黒点は、レーザレーダ2によって障害物の表面位置として検出された障害物検出点pである。図13に示すように、迂回点生成部15は、許容角度範囲2α内に第1の距離Dを確保できないことにより次の迂回点Mnを生成することができない場合には、予め前記第1の距離Dよりも短く設定した第2の距離D2以上の距離を障害物に邪魔されることなく移動できる方向であって目的地Tの方向に近い方向に次の迂回点Mnを生成する。すなわち、迂回点を生成するために設けた距離に関する条件を緩和することにより、第2の距離D2を越えて角度θtに近い点である図中の矢印で示した点が、次の迂回点Mnとして生成される。また、図14に示すように、第2の距離D2を越えて角度θtに近い点が、危険領域Bの境界近傍に選択され、次の迂回点Mnとして生成されている。
(Second Embodiment)
13 and 14 show the second embodiment. The white dots plotted in FIG. 13 are distances that can be moved at predetermined angles in the range of the angle π (radians) ahead of the autonomous
なお、図14において、第1の距離Dや第2の距離D2の基準点が、レーザレーダ2の中心位置ではなく、自律移動装置1の中心に設定されている。このような基準点の位置は、自律移動装置1やその稼働環境に応じて適切に設定することができ、また、必要に応じて適宜変更することができる。例えば、上述の図8において、座標系xyの原点をレーザレーダ2の中心に設定しているが、レーザレーダ2の中心を基準にして測定された距離は、座標変換によって自律移動装置1の中心からの距離に変換することができる。
In FIG. 14, the reference point of the first distance D and the second distance D2 is set not at the center position of the
第2の実施形態によれば、次の迂回点Mnを生成するための距離の条件を緩和するので、また、目的地Tの方向に近い方向に次の迂回点Mnを生成するので、例えば、壁の付近における障害物を回避して移動することが可能となり、効率的にスムーズな移動を実現できる。 According to the second embodiment, since the condition of the distance for generating the next detour point Mn is relaxed, and the next detour point Mn is generated in a direction close to the direction of the destination T, for example, It is possible to move while avoiding obstacles in the vicinity of the wall, and efficient and smooth movement can be realized.
(第3の実施形態)
図15、図16は第3の実施形態について示す。点p,q等の意味は上述の第2の実施形態と同様である。図15に示すように、迂回点生成部15は、許容角度範囲2α内に第1の距離Dを確保できないことにより次の迂回点Mnを生成することができない場合には、予め第1の距離Dよりも短く設定した第3の距離D3以上の距離を障害物に邪魔されることなく移動できる最長の距離の方向に次の迂回点Mnを生成する。すなわち、迂回点を生成するために設けた距離に関する条件を緩和することにより、第3の距離D3を超える最長の距離となる点である図中の矢印で示した点が、次の迂回点Mnとして生成される。また、図16に示すように、第3の距離D3を超える最長の距離となる点が、壁Wにおける危険領域Bの境界近傍に選択され、次の迂回点Mnとして生成されている。
(Third embodiment)
15 and 16 show the third embodiment. The meanings of the points p, q, etc. are the same as in the second embodiment. As illustrated in FIG. 15, when the detour
第3の実施形態によれば、次の迂回点Mnを生成するための距離の条件を緩和すると共に、最長の距離を移動できる方向に次の迂回点Mnを生成するので、壁などの障害物に近づきながら、移動経路を探索して設定でき、移動の継続を図ることができる。 According to the third embodiment, the distance condition for generating the next detour point Mn is relaxed, and the next detour point Mn is generated in the direction in which the longest distance can be moved. It is possible to search and set the movement route while approaching the point, and to continue the movement.
(第3の実施形態の変形例)
図17、図18は第3の実施形態の変形例について示す。図17にプロットされている白抜き点等の意味は上述の第2の実施形態と同様である。本変形例は、図17に示すように、許容角度範囲2α内に、第3の距離D3を移動できるような点が得られない場合に、大きく視点を変更する例を示すものである。すなわち、制御部10は、迂回点生成部15が、第1の距離Dを緩和した第3の距離D3を確保できないことにより次の迂回点Mnを生成することができない場合に、自己が現在向いている方向から予め設定した回転角度ψだけ回転した左右のいずれかの方向のうち障害物、従って危険領域までの距離がより遠い方向に回転角度ψだけ自己を回転させる。その回転した方向において次の迂回点Mnが生成される。図17の例では、右側に回転することにより、障害物までの距離がより遠い点である図中の矢印で示した点が、次の迂回点Mnとして生成される。図18は、このような回転における角度関係を示している。回転角度ψ1,ψ2は通常同じ角度であり、例えば、ψ1=ψ2=90゜とされる。回転した方向t1,t2のいずれかにおいて、次の迂回点Mnの生成が図られる。なお、回転角度ψ1,ψ2は、それぞれ、記憶部16に記憶している地図情報における壁などの情報を参照して、動的に設定することもできる。この変形例によれば、適切な方向に次の迂回点Mnを生成できない場合に、新たな可能性のもとで次の迂回点Mnの生成を図ることができ、移動の継続を図ることができる。
(Modification of the third embodiment)
17 and 18 show a modification of the third embodiment. The meanings of white spots and the like plotted in FIG. 17 are the same as those in the second embodiment. As shown in FIG. 17, the present modification shows an example in which the viewpoint is largely changed when a point that can move the third distance D3 is not obtained within the allowable angle range 2α. That is, when the detour
(第4の実施形態)
図19、図20は第4の実施形態について示す。点p,q等の意味は上述の第2の実施形態と同様である。図19に示すように、迂回点生成部15は、第1の距離Dを確保できないことにより次の迂回点Mnを生成することができない場合には、予め設定した方法に基づいて、または、予め設定した値を用いて、第1の距離Dを、より短い距離Dnに置き換える。このような距離Dnを適用することにより、距離Dnを超える距離となる点である、図中の矢印で示した点が、次の迂回点Mnとして生成される。また、図20に示すように、廊下などの狭い通路を移動する場合など、左右の壁Wの中央付近に障害物による危険領域Bが存在するときに、距離Dnを適用して、自律移動装置1の前方に延びる矢印で示すように、次の迂回点Mnを生成する余地を見いだすことができる。距離Dnを適用する状況として、例えば、レーザレーダ2(環境情報取得センサ11)の障害物検出エリアSの大部分、例えば、90%以上の角度範囲で第1の距離Dが得られないときなどが考えられ、この場合に第1の距離Dを狭くすればよい。第4の実施形態によれば、次の迂回点Mnを生成するための距離の条件を緩和するので、狭い通路などでも次の迂回点Mnを生成して移動することができる。なお、図20において、障害物である壁Wの手前に、これまで述べた円形の危険領域Bとは異なる四角状の危険領域Bが設定されている。このような四角状の危険領域Bは、円形の危険領域Bが密接して連続した領域と考えることができる。
(Fourth embodiment)
19 and 20 show the fourth embodiment. The meanings of the points p, q, etc. are the same as in the second embodiment. As shown in FIG. 19, the detour
(第5の実施形態)
図21(a)〜(e)は第5の実施形態について示す。本実施形態は、図21(a)に示すように、障害物の間を縫って、目的地Tまで移動経路aに沿って移動する例を示すものであり、上述した第1,2,3の実施形態における次の迂回点Mnの生成方法が適宜選択されて適用される。特に、第1,2,3の距離D,D2,D3が効果的に適用される。図21(a)では、第1の距離Dに適合する方向が存在するので、許容角度2αの範囲内で第1の距離Dを進むことができる方向へ移動する。図21(b)では、第1の距離Dに適合する方向が存在しないので、許容角度2αの範囲内で第2の距離D2を進むことができる方向であって目的地Tに一番近い方向へ移動する。
(Fifth embodiment)
FIGS. 21A to 21E show the fifth embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 21 (a), an example is shown in which an object is sewed between obstacles and moved to a destination T along a movement path a. The following detour point Mn generation method in the embodiment is appropriately selected and applied. In particular, the first, second, and third distances D, D2, and D3 are effectively applied. In FIG. 21 (a), there is a direction that matches the first distance D, and therefore the movement is made in a direction in which the first distance D can be advanced within the allowable angle 2α. In FIG. 21 (b), there is no direction suitable for the first distance D, so that the direction can travel the second distance D2 within the range of the allowable angle 2α and is the closest to the destination T. Move to.
図21(c)(d)では、いずれも、第1,2の距離D,D2に適合する方向が存在しないが第3の距離D3に適合する方向が存在するので、それぞれ、許容角度2αの範囲内で第3の距離D3より大きい、最大進める方向へ移動する。図21(e)では、第1の距離Dに適合する方向が存在するので、許容角度2αの範囲内で第1の距離Dを進むことができる方向へ移動する。これにより目的地Tへ移動することができる。上記の方法を用いることにより、壁などの近くに障害物がある場合や、複数の障害物の間の狭い空間を縫って移動することが可能となる。 In each of FIGS. 21 (c) and 21 (d), there is no direction suitable for the first and second distances D and D2, but there is a direction suitable for the third distance D3. It moves in the maximum advance direction that is larger than the third distance D3 within the range. In FIG. 21 (e), since there is a direction that matches the first distance D, the movement is made in a direction in which the first distance D can be advanced within the allowable angle 2α. Thereby, it can move to the destination T. By using the above method, it is possible to move when there is an obstacle near a wall or the like, or by sewing a narrow space between a plurality of obstacles.
(第6の実施形態)
図22、図23は第6の実施形態について示す。本実施形態は危険領域Bの設定方法に関する。図22は、壁Wなどの環境に固定された障害物と、その壁Wの近くに他の障害物が検出され、これらにおける各障害物検出点pに設定された危険領域Bに阻まれて目的地Tに移動するための経路が生成できない状況を示す。ところで、壁Wなどの環境に固定された障害物は、人や他の移動装置などの移動する障害物と比べて、より接近してもなお安全に移動することができる。そこで、図23に示すように、壁Wなどのように、位置が地図情報に設定されて記憶部16に記憶されている障害物については、障害物検出点pに設定する円形の危険領域Bを狭くする。これによって、目的地Tまでの移動経路aが設定可能となる。このような移動経路aを設定可能とする他の方法として、環境情報取得センサ11によって検出された障害物までの距離を、検出された距離よりも遠くに換算するようにしてもよい。この場合は、円形の危険領域Bを共通の大きさとすることができる。
(Sixth embodiment)
22 and 23 show the sixth embodiment. The present embodiment relates to a method for setting the dangerous area B. In FIG. 22, an obstacle fixed in an environment such as a wall W and other obstacles are detected near the wall W, and are blocked by a danger region B set at each obstacle detection point p. A situation in which a route for moving to the destination T cannot be generated is shown. By the way, an obstacle fixed to an environment such as a wall W can move safely even if it is closer than a moving obstacle such as a person or another moving device. Therefore, as shown in FIG. 23, for obstacles whose positions are set in map information and stored in the
第6の実施形態によれば、次の迂回点Mnを生成できる領域、すなわち安全領域Aを広くできるので、狭い通路などでも迂回点Mnを生成して移動することができる。また、壁Wなどの記憶している障害物に対して、移動体などの障害物と同様に安全領域を設定すると迂回点が目的地の方向とは反対側に生成される事態が起こり得るが、安全領域を広くすることにより、このような事態を回避することができる。 According to the sixth embodiment, since the area where the next detour point Mn can be generated, that is, the safety area A can be widened, the detour point Mn can be generated and moved even in a narrow passage. In addition, if a safe area is set for an obstacle stored such as a wall W in the same manner as an obstacle such as a moving object, a circumstance may occur where a detour point is generated on the side opposite to the direction of the destination. Such a situation can be avoided by widening the safety area.
(第7の実施形態)
図24、図25は第7の実施形態について示す。本実施形態は、上述の第1乃至第6の実施形態において、目的地Tに向かう方向と自己が現在向いている方向Kとの間の角度が所定の角度よりも大きい場合には、許容角度αを大きくするものである。図24(a)(b)に示すように、自律移動装置1は、壁Wからなる障害物と、壁Wに近接した点状の障害物が存在し、壁Wに沿った移動可能領域を通って点状障害物の背後の目的地Tに移動しようとしている。ところが、図24(c)の状態において、許容角度2αの範囲内に設定された迂回点Mxは、目的地Tから一番離れた角度位置に生成されている。
(Seventh embodiment)
24 and 25 show the seventh embodiment. In this embodiment, in the first to sixth embodiments described above, when the angle between the direction toward the destination T and the direction K in which the user is currently facing is larger than a predetermined angle, the allowable angle α is increased. As shown in FIGS. 24 (a) and 24 (b), the autonomous
図25(a)は、図24(c)の状態に続く時系列の状態を示し、自律移動装置1は、壁Wに、より接近している。また、迂回点Mxは、前記同様に目的地Tから一番離れた位置に生成されている。このような状況に陥ったときに、図25(b)に示すように、許容角度αをより大きな許容角度β、α<βに変更することにより、目的地Tに近く、かつ、目的地Tへの移動経路を生成可能な位置に、迂回点Mを生成することができる。なお、迂回点Mは許容角度2βの範囲内で一番遠くに移動できる方向および位置に生成されている。例えば、方向Kが壁Wの面と交わる角度の関係から、迂回点Mxよりも、迂回点Mの方がより遠くに位置していることが分かる。図25(b)に示す状態において、自律移動装置1から見て、迂回点Mxの方向と、目的地Tの方向との間の角度は、180゜近くの大きな角度となっている。そこで、このように両方向間の角度が、例えば角度閾値170゜を超えたなら、許容角度を変化させることにすればよい。
FIG. 25A shows a time-series state following the state of FIG. 24C, and the autonomous
第7の実施形態によれば、迂回点を生成するための角度の条件を緩和するので、狭い通路などでも迂回点を生成して移動することができる。また、壁Wの付近における障害物を回避して壁側を移動する場合などに、目的地Tの方向に移動可能でもあるにもかかわらず目的地Tの方向とは反対側に迂回点Mが生成される事態が起こり得るが、角度の条件、すなわち許容角度を緩和することにより、このような事態を回避することができる。 According to the seventh embodiment, since the angle condition for generating the detour point is relaxed, the detour point can be generated and moved even in a narrow passage. Further, when moving on the wall side while avoiding an obstacle in the vicinity of the wall W, the detour point M is on the side opposite to the direction of the destination T even though it is movable in the direction of the destination T. Although a situation that is generated may occur, such a situation can be avoided by relaxing the angle condition, that is, the allowable angle.
(第8の実施形態)
図26、図27は第8の実施形態について示す。本実施形態は、上述の第1乃至第7の実施形態において、第1の距離Dを自律移動装置1の移動速度に応じて変化させるものである。ここで移動速度v1,v2を、v1>v2のように定義する。図26に示すように、速い速度v1で移動する場合には、第1の距離Daとし、図27に示すように、遅い速度v2で移動する場合には、第1の距離Dbとする。ここで、Da<Dbである。すなわち、速度が速いほど第1の距離Dを長く設定する。
(Eighth embodiment)
26 and 27 show the eighth embodiment. This embodiment changes the 1st distance D according to the moving speed of the autonomous
第8の実施形態によれば、例えば、速い移動速度で移動中には第1の距離を長くすることで、障害物との距離をとり、より安全に走行することができると共に、より早く障害物回避を開始して速度を落とすことなくスムーズに移動することができる。また、障害物が多く存在する環境下では障害物までの遠近に応じて移動速度を増減する調整を行うと共に、移動速度の増減に応じて第1の距離を増減変化させることで、移動環境の状況に応じた細やかな迂回点生成とスムーズな移動を行うことができる。 According to the eighth embodiment, for example, while moving at a high movement speed, the first distance can be lengthened, so that the distance from the obstacle can be taken and the vehicle can travel more safely, and the obstacle can be accelerated. You can move smoothly without losing speed by starting object avoidance. Also, in an environment where there are many obstacles, the moving speed is adjusted according to the distance to the obstacle, and the first distance is changed according to the moving speed. Detailed detour point generation and smooth movement according to the situation can be performed.
(第9の実施形態)
図28(a)(b)は第9の実施形態について示す。本実施形態は、上述の第1乃至第8の実施形態において、迂回点生成部15は、環境情報取得センサ11によって検出される障害物上の各測定点からの所定距離範囲(危険領域B)を除いた手前側の領域を障害物に邪魔されることなく移動できる安全領域Aに設定して安全領域Aに迂回点を生成しており、危険領域Bを自律移動装置1の移動速度に応じて変化させるものである。図28(a)(b)において、移動速度v1,v2は、v1>v2であり、これらの速度に対応して、円形の危険領域Bの半径d1,d2は、d1>d2である。すなわち、自律移動装置1が速い速度の場合には障害物と距離をより大きくとることにより、より安全に移動することができ、効率的にスムーズな移動を実現できる。
(Ninth embodiment)
28A and 28B show the ninth embodiment. In the present embodiment, in the first to eighth embodiments described above, the detour
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、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。 The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made. For example, the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other.
1 自律移動装置(自己)
10 制御部
11 環境情報取得センサ
12 移動装置(移動手段)
15 迂回点生成部
16 記憶部
3 障害物
A 安全領域
B,B1〜B5 危険領域(所定距離範囲)
D 第1の距離
Dn 短くした第1の距離
D2 第2の距離
D3 第3の距離
K 自己が現在向いている方向
M,M2,M3,Mn,Mx 迂回点
T 目的地
W 障害物(壁)
v1,v2 移動速度
α,β 許容角度
ψ 回転角度
1 Autonomous mobile device (self)
DESCRIPTION OF
15 detour
D first distance Dn shortened first distance D2 second distance D3 third distance K direction in which M is currently facing M, M2, M3, Mn, Mx detour point T destination W obstacle (wall)
v1, v2 Movement speed α, β Allowable angle ψ Rotation angle
Claims (12)
目的地に向かう経路上に前記環境情報取得センサによって障害物が検出されたときに、その障害物を回避するための迂回点を順次生成する迂回点生成部を備え、
前記制御部は、前記環境情報取得センサによって障害物が検出されない場合には前記目的地に直接向かうように前記移動手段を制御し、前記環境情報取得センサによって障害物が検出された場合には前記迂回点生成部が順次生成する迂回点に順次向かいつつ前記目的地に向かうように前記移動手段を制御し、
前記迂回点生成部は、自己が現在向いている方向からの角度が予め設定した許容角度の範囲内となる方向に次の迂回点を生成し、
前記許容角度の範囲は、前記環境情報取得センサの角度範囲よりも狭く、かつ前記環境情報取得センサの角度範囲に含まれることを特徴とする自律移動装置。 An environmental information acquisition sensor that acquires information about the position of environmental objects around the device, and a controller that controls the moving means based on the environmental information acquired by the environmental information acquisition sensor to move the position of the environment In an autonomous mobile device that moves autonomously while avoiding collision with environmental objects,
The purpose suited it to the earth via the environment information acquisition sensor path when the obstacle is detected, includes a bypass point generation unit for sequentially generating a bypass point for avoiding the obstacle,
Wherein the control unit is configured in a case when said obstacle by the environmental information acquisition sensor is not detected by controlling said moving means so as to be directed directly to the destination, which the obstacle is detected by the environment information acquisition sensor Controlling the moving means to go to the destination while sequentially going to the detour points generated by the detour point generation unit sequentially ,
The detour point generation unit generates a next detour point in a direction in which an angle from a direction in which the self is currently facing is within a preset allowable angle range ,
The range of the allowable angle is narrower than the angle range of the environment information acquisition sensor and is included in the angle range of the environment information acquisition sensor .
前記制御部は、前記地図情報として設定されている障害物については、前記環境情報取得センサによって検出された障害物までの距離を、検出された距離よりも遠くに換算することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の自律移動装置。 The position of obstacles further comprising a storage unit for storing set as the map information,
Wherein said control unit is configured for the obstacle has been set as the map information, a distance to the obstacle detected by the environmental information acquisition sensor, than the detected distance, characterized in that in terms of the distance The autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 8.
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