JP5402057B2 - Mobile robot control system, route search method, route search program - Google Patents

Mobile robot control system, route search method, route search program Download PDF

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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

本発明は移動ロボット制御システム、経路探索方法、経路探索プログラムに関する。   The present invention relates to a mobile robot control system, a route search method, and a route search program.

人とロボットが共存する環境において自律移動ロボットを移動させる場合には、ロボットに人との衝突やロボット同士の衝突を回避させて、安全かつ効率的な作業を行わせることが求められる。このため、ロボットには、人と同様にして、例えば右(左)側通行させるなどの走行ルールを徹底させることが要求される。従来では、このような走行ルールをロボットに徹底させるため、工場などの作業現場の廊下などに磁気テープなどのインフラを設置し、その磁気テープに沿ってロボットを移動させるなどの対策が取られていた。   When an autonomous mobile robot is moved in an environment where humans and robots coexist, it is required to allow the robot to perform a safe and efficient work by avoiding a collision with a human or a collision between robots. For this reason, the robot is required to thoroughly follow the traveling rules such as passing on the right (left) side, for example, in the same manner as a person. Conventionally, in order to ensure that robots follow these rules, measures such as installing magnetic tape and other infrastructure in corridors at work sites such as factories and moving the robot along the magnetic tape have been taken. It was.

一方で、自律移動ロボット自身に地図情報を備えて、その地図情報から探索した経路に沿って自律的に移動を行わせるという技術も開発されている。例えば特許文献1乃至3には、このような自律移動ロボットに関する技術が開示されている。   On the other hand, a technology has been developed in which autonomous mobile robots themselves have map information and autonomously move along a route searched from the map information. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose techniques related to such autonomous mobile robots.

特許文献1には、グリッドにより分割した環境地図において、各グリッドに対して重み付けを設定し、利益の大きなグリッドに対して移動経路計画を策定する自動可動式装置のオリエンテーション、ルート選定及び制御のための方法が開示されている。また、特許文献2には、予め学習させた走行ルールに基づいて、環境情報に対応する操舵指令値を決定する自律移動ロボットが開示されている。さらにまた、特許文献3には、過去に採用された経路上のノードに対してマイナスのポイント値を付与し、複数の経路候補から評価値が最も低い経路を採用する経路探索システムが開示されている。   In Patent Document 1, in an environment map divided by grids, for the orientation, route selection and control of an automatic movable device that sets weights for each grid and formulates a movement route plan for a grid with a large profit This method is disclosed. Patent Document 2 discloses an autonomous mobile robot that determines a steering command value corresponding to environmental information based on a travel rule learned in advance. Furthermore, Patent Document 3 discloses a route search system that assigns a negative point value to a node on a route that has been adopted in the past, and adopts a route having the lowest evaluation value from a plurality of route candidates. Yes.

特開平10−501908号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-501908 特開2007−316799号公報JP 2007-316799 A 特開2007−257274号公報JP 2007-257274 A

しかしながら、環境に設置したインフラを用いて走行ルールに従って移動させる場合には、例えば広い作業現場ではそのインフラの設置に多大な工数やコストを必要とし、また、ラインなどの作業空間を変更した場合には変更に応じてインフラ自体を再構築する必要があり、柔軟に対応することができないという問題がある。   However, when moving according to travel rules using infrastructure installed in the environment, for example, a large work site requires a large amount of man-hours and costs to install the infrastructure, and when the work space such as a line is changed. However, there is a problem that the infrastructure itself needs to be rebuilt in response to the change and cannot be flexibly handled.

また、地図情報から探索した経路に従って移動させる場合にはインフラを設置する必要は無いものの、走行ルールを反映させた経路に従ってロボットを移動させることができないという問題がある。これは、従来では、自律移動ロボットが経路探索に使用する地図情報には、人が意図する走行ルール情報が含まれておらず、地図情報には、環境における障害物や壁などの位置情報のみが含まれていたためである。このような地図情報から経路探索を行った結果得られる経路は、障害物や壁などを回避さえしていればよく、例えばロボットにどこを通過させるかなどの走行ルール情報が反映されていないものであった。具体的には、例えば左側通行が定められている廊下において、ロボットに廊下の中央或いは右側を移動させるといった経路を探索してしまうなど、廊下を通行する歩行者に対して危険な経路を探索する恐れがあった。   Moreover, when moving according to the route searched from the map information, there is no need to install infrastructure, but there is a problem that the robot cannot be moved according to the route reflecting the travel rules. Conventionally, the map information used by autonomous mobile robots for route search does not include travel rule information intended by humans, and map information includes only location information such as obstacles and walls in the environment. Because it was included. Routes obtained as a result of route search from such map information need only avoid obstacles, walls, etc., and do not reflect travel rule information such as where to let the robot pass Met. Specifically, for example, in a corridor where left-hand traffic is defined, a route that is dangerous for a pedestrian who passes through the corridor is searched, such as searching for a route in which the robot moves the center or right side of the corridor. There was a fear.

尚、特許文献1に開示される技術では、各グリッドに設定されるコストの重み付けは、地図作成への貢献度やランドマークの視認性などに関するものであり、例えば右側通行などの、人に対してロボットを安全に走行させるための走行ルールではない。また、特許文献2に開示される技術では、走行ルールは環境地図内に設定されているものではなく、学習によって更新される、障害物回避動作に関する走行ルールである。   In the technology disclosed in Patent Document 1, the weighting of the cost set for each grid is related to the contribution to map creation, the visibility of landmarks, and the like. This is not a driving rule for driving a robot safely. Moreover, in the technique disclosed in Patent Document 2, the travel rules are not set in the environment map, but are travel rules related to obstacle avoidance operations that are updated by learning.

従って、本発明は、インフラなどの設置を必要とせずに、自律移動ロボットを所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させることが可能な移動ロボット制御システム、経路探索方法、経路探索プログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a mobile robot control system, a route search method, and a route search program capable of moving an autonomous mobile robot according to a route reflecting a desired travel rule without requiring installation of an infrastructure or the like. The purpose is to do.

本発明に係る第1の態様の移動ロボット制御システムは、移動装置を有する移動ロボットと、前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、前記地図情報記憶部に記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索する経路探索部と、前記経路探索部で探索した経路に基づいて、前記移動装置の制御指令値を生成する移動制御部と、を備えるものである。   In the mobile robot control system according to the first aspect of the present invention, a mobile robot having a mobile device and a travel rule when the mobile robot moves in a predetermined movement area are determined in advance. A map information storage unit that stores map information including travel rule information that changes the route search cost of the predetermined movement area, and a movement start point to a movement end point based on the map information stored in the map information storage unit. A route search unit that searches for a route to reach, and a movement control unit that generates a control command value for the mobile device based on the route searched by the route search unit.

これにより、インフラなどの設置を必要とせずに、移動ロボットを所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させることができる。   Thereby, the mobile robot can be moved along a route reflecting a desired travel rule without requiring installation of infrastructure or the like.

本発明に係る第2の態様の経路探索方法は、移動装置を有する移動ロボットが追従する経路を探索する経路探索方法であって、前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶するステップと、前記記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索するステップと、を有するものである。これにより、所望の走行ルールを反映させた経路を探索することができる。   A route search method according to a second aspect of the present invention is a route search method for searching for a route followed by a mobile robot having a mobile device, wherein a travel rule when the mobile robot moves in a predetermined movement region is A step of storing map information including travel rule information that is predetermined and changes the route search cost of the predetermined movement area according to the travel rule; and based on the stored map information, And searching for a route to the movement end point. Thereby, it is possible to search for a route reflecting a desired travel rule.

本発明に係る第3の態様の経路探索プログラムは、移動装置を有する移動ロボットが追従する経路を探索する経路探索プログラムであって、前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、コンピュータに対して、前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶するステップと、前記記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索するステップと、を実行させるものである。これにより、所望の走行ルールを反映させた経路を探索することができる。   A route search program according to a third aspect of the present invention is a route search program for searching for a route followed by a mobile robot having a mobile device, and a travel rule when the mobile robot moves in a predetermined movement region is A step of storing map information including travel rule information that is predetermined and changes a route search cost of the predetermined movement area according to the travel rule; and based on the stored map information And searching for a route from the movement start point to the movement end point. Thereby, it is possible to search for a route reflecting a desired travel rule.

本発明によれば、インフラなどの設置を必要とせずに、自律移動ロボットを所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させることが可能な移動ロボット制御システム、経路探索方法、経路探索プログラムを提供することができる。   According to the present invention, there is provided a mobile robot control system, a route search method, and a route search program capable of moving an autonomous mobile robot according to a route reflecting a desired traveling rule without requiring installation of an infrastructure or the like. can do.

実施の形態1に係る移動ロボット制御システムを概略的に示す全体図である。1 is an overall view schematically showing a mobile robot control system according to a first embodiment. 実施の形態1に係る自律移動ロボットとしての車両を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a vehicle as an autonomous mobile robot according to a first embodiment. 実施の形態1に係る移動ロボット制御システムの機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the mobile robot control system which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る走行ルール情報を含む地図情報を示す図である。It is a figure which shows the map information containing the driving rule information which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る走行ルール情報を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the driving rule information which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る移動制御処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a movement control process according to the first embodiment. 実施の形態1に係る経路探索処理を説明するための図である。6 is a diagram for explaining route search processing according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る探索された経路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a searched route according to the first embodiment. 実施の形態2に係る移動ロボット制御システムの機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the mobile robot control system which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る移動制御処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a movement control process according to the second embodiment. 実施の形態2に係る経路探索処理を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining route search processing according to the second embodiment.

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態1に係る移動ロボット制御システムの概略構成について、図1を参照して説明する。図1は、移動領域としての床部1上の限られたエリアP(破線に囲まれた領域)を、自律移動ロボットとしての車両10が制御部15からの信号により移動する移動ロボット制御システム100の一実施形態を概略的に示すものである。図1では、床部1上のエリアP上に物体は表記されていないが、既知の固定障害物及び外界センサにより検知された固定障害物や移動障害物が存在し、車両10はこれらの障害物を回避する必要がある。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the mobile robot control system according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a mobile robot control system 100 in which a vehicle 10 as an autonomous mobile robot moves in a limited area P (a region surrounded by a broken line) on the floor 1 as a movement region by a signal from a control unit 15. 1 schematically illustrates one embodiment. In FIG. 1, objects are not shown on the area P on the floor portion 1, but there are known fixed obstacles and fixed obstacles and moving obstacles detected by an external sensor, and the vehicle 10 detects these obstacles. There is a need to avoid things.

図2に示すように、車両10は、箱型の車両本体10aと、1対の対向する左右駆動輪11と、キャスタ12を備える対向2輪型の車両であり、これらの左右駆動輪11、補助輪12とで車両本体10aを水平に支持するものである。さらに、車両本体10aの内部には、左右駆動輪11をそれぞれ駆動する駆動部(モータ)13と、駆動輪の回転数を検出するためのカウンタ14と、駆動輪を駆動するための制御信号を作成し、駆動部13にその制御信号を送信する制御部15が備えられている。そして、制御部15内部に備えられた記憶部としてのメモリなどの記憶領域15aには、制御信号に基づいて車両10の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するための制御プログラムが記録されている。前述の移動速度や移動距離などは、カウンタ14で検知された左右駆動輪11の回転数に基づいて求められている。   As shown in FIG. 2, the vehicle 10 is an opposed two-wheel vehicle including a box-shaped vehicle body 10 a, a pair of opposed left and right drive wheels 11, and casters 12. The auxiliary body 12 supports the vehicle body 10a horizontally. Furthermore, inside the vehicle main body 10a, there are a drive unit (motor) 13 for driving the left and right drive wheels 11, a counter 14 for detecting the number of rotations of the drive wheels, and a control signal for driving the drive wheels. A control unit 15 that creates and transmits the control signal to the drive unit 13 is provided. A control program for controlling the moving speed, moving direction, moving distance, etc. of the vehicle 10 based on the control signal is recorded in a storage area 15a such as a memory as a storage unit provided in the control unit 15. ing. The moving speed, the moving distance, etc. described above are obtained based on the number of rotations of the left and right drive wheels 11 detected by the counter 14.

また、車両本体10aの前面には、移動する方向に現れた障害物等を認識するための外界センサ16が固定されており、この外界センサ16で認識した画像や映像等の情報が制御部15に入力された結果、制御プログラムに従って車両の移動する方向や速度等が決定される。外界センサ16は、障害物等において反射されたレーザを検知するセンサや、CCDカメラにより構成することができる。   In addition, an external sensor 16 for recognizing an obstacle or the like appearing in the moving direction is fixed on the front surface of the vehicle main body 10a, and information such as an image and a video recognized by the external sensor 16 is controlled by the control unit 15. As a result, the moving direction and speed of the vehicle are determined according to the control program. The external sensor 16 can be configured by a sensor that detects a laser reflected by an obstacle or the like, or a CCD camera.

さらに、車両本体10aの上面には、自己位置を認識するためのアンテナ17が備えられており、例えば送信機40を介して図示しないGPS等からの位置情報を受け取り、制御部15においてその位置情報を解析することにより、自己の位置を正確に認識することができる。   Furthermore, an antenna 17 for recognizing its own position is provided on the upper surface of the vehicle body 10a. For example, position information from a GPS (not shown) is received via the transmitter 40, and the position information is received by the control unit 15. Can be accurately recognized.

このように構成された車両10は、1対の左右駆動輪11の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動(旋回)、後退、その場回転(両駆動輪の中点を中心とした旋回)などの移動動作を行うことができる。そして、車両10は、外部からの移動場所を指定する制御部15からの指令にしたがって、エリアP内の指定された目的地までの移動経路を作成し、その移動経路に追従するように移動することで、目的地に到達する。   The vehicle 10 configured in this manner independently controls the drive amount of the pair of left and right drive wheels 11 so that the vehicle travels straight, moves in a curve (turns), moves backward, and rotates in place (the middle point of both drive wheels It is possible to perform moving operations such as turning around the center. Then, the vehicle 10 creates a movement route to the designated destination in the area P in accordance with a command from the control unit 15 that designates a movement location from the outside, and moves so as to follow the movement route. In order to reach the destination.

制御部15内部に備えられた記憶領域15aには、地図情報が記憶されている。地図情報として、ここでは、床部1上のエリアP全体の形状に、略一定間隔d(例えば10cm)に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップが記憶されている。障害物の存在の有無を示す障害物情報が、予め又はリアルタイムに各グリッドに対して設定される。制御部15は、グリッドマップ上において特定される自己位置を移動始点として、目的地である移動終点までの移動経路を作成し、作成された移動経路に従って移動を行う。   Map information is stored in a storage area 15 a provided in the control unit 15. As map information, here, a grid map obtained by virtually depicting grid lines connecting lattice points arranged at a substantially constant interval d (for example, 10 cm) on the shape of the entire area P on the floor 1 is a map map. It is remembered. Obstacle information indicating the presence or absence of an obstacle is set for each grid in advance or in real time. The control unit 15 creates a movement route from the self-position specified on the grid map to the movement start point to the movement end point that is the destination, and moves according to the created movement route.

図3は、制御部15が有する移動ロボット制御システムの機能構成を示すブロック図である。移動ロボット制御システム100は、移動装置21と、制御部15とを備えている。移動装置21は、上述した、駆動部13と、左右駆動輪11と、補助輪12とを備えている。制御部15は、自己位置推定部22と、経路探索部23と、移動制御部24と、地図情報記憶部25(15a)とを備えている。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the mobile robot control system included in the control unit 15. The mobile robot control system 100 includes a moving device 21 and a control unit 15. The moving device 21 includes the drive unit 13, the left and right drive wheels 11, and the auxiliary wheels 12 described above. The control unit 15 includes a self-position estimation unit 22, a route search unit 23, a movement control unit 24, and a map information storage unit 25 (15a).

自己位置推定部22は、移動装置21による車両10の移動量に基づいて、車両10の現在の自己位置情報を推定する。例えば、自己位置推定部22は、左右駆動輪11の回転数を車両10の移動量として、オドメトリにより自己位置情報を推定することができる。自己位置推定部22は、推定した車両10の位置情報をグリッドマップ上における自己の位置に置き換えて、グリッドマップ上における自己位置として認識する。グリッドマップ上において、車両10の自己位置に相当する場所と、スタート地点である移動始点と、ゴール地点である移動終点における車両10の移動方向が特定される。尚、自己位置情報の推定手法はこれに限定されず、上述したようにGPS等からの位置情報を受け取るようにしてもよい。   The self-position estimation unit 22 estimates current self-position information of the vehicle 10 based on the amount of movement of the vehicle 10 by the moving device 21. For example, the self-position estimation unit 22 can estimate self-position information by odometry using the rotation speed of the left and right drive wheels 11 as the movement amount of the vehicle 10. The self-position estimating unit 22 replaces the estimated position information of the vehicle 10 with its own position on the grid map and recognizes it as the self-position on the grid map. On the grid map, the location corresponding to the vehicle 10's own position, the movement start point that is the start point, and the movement direction of the vehicle 10 at the movement end point that is the goal point are specified. Note that the self-position information estimation method is not limited to this, and position information from GPS or the like may be received as described above.

経路探索部23は、地図情報記憶部25(15a)に記憶された地図情報に基づいて、スタートからゴールに至る経路を探索する。ここで、経路探索手法としては、A*探索アルゴリズムやダイクストラ法などの公知の手段を用いることができる。   The route search unit 23 searches for a route from the start to the goal based on the map information stored in the map information storage unit 25 (15a). Here, as a route search method, known means such as an A * search algorithm or a Dijkstra method can be used.

移動制御部24は、経路探索部23で探索した経路情報に基づいて、移動装置21を制御するための制御指令値を生成する。移動制御装置21は、移動制御部24から入力される制御指令値に基づいて、駆動部13を駆動制御する。   The movement control unit 24 generates a control command value for controlling the mobile device 21 based on the route information searched by the route search unit 23. The movement control device 21 controls the drive unit 13 based on the control command value input from the movement control unit 24.

地図情報記憶部25(15a)に記憶されている地図情報は、環境に存在する障害物の有無を示す障害物情報や、車両10が移動する際の走行ルールを反映した走行ルール情報を含んでいる。障害物情報は、予め又はリアルタイムに各グリッドに対して設定される。また、人により、車両10が所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、走行ルール情報として、地図情報に設定されている。例えば走行ルールとしては、車両10に廊下の右(左)側の領域を通行させる右(左)側通行が挙げられる。走行ルール情報は、このような走行ルールを反映した情報であり、後述するように、経路探索部23が経路探索を行う際に、設定された走行ルールに応じて所定の移動領域の経路探索コストを変化させるために利用される。   The map information stored in the map information storage unit 25 (15a) includes obstacle information indicating the presence or absence of obstacles present in the environment, and travel rule information reflecting the travel rules when the vehicle 10 moves. Yes. The obstacle information is set for each grid in advance or in real time. Further, a travel rule when the vehicle 10 moves in a predetermined movement area by a person is determined in advance, and is set in the map information as the travel rule information. For example, as the travel rule, right (left) side traffic that allows the vehicle 10 to pass through the area on the right (left) side of the hallway may be mentioned. The travel rule information is information reflecting such a travel rule, and, as will be described later, when the route search unit 23 performs a route search, the route search cost of a predetermined moving area according to the set travel rule. Used to change

図4は、走行ルール情報を含む地図情報としてのグリッドマップを示す図である。図では、壁などの障害物領域を右下方向の斜線のハッチングにより示している。これらの障害物領域は、車両10の移動が禁止される。また、走行ルール情報の一例として、車両10の移動方向を定める白抜き矢印が各グリッドに対応付けられている。すなわち、車両10が各グリッドに対応する領域を通過する際の移動方向(走行ルール)が予め定められており、グリッドマップ上に、各グリッドでの車両10の移動方向を示す白抜き矢印が記されている。   FIG. 4 is a diagram showing a grid map as map information including travel rule information. In the figure, obstacle areas such as walls are indicated by hatching in the lower right direction. The movement of the vehicle 10 is prohibited in these obstacle areas. Further, as an example of the travel rule information, a white arrow that determines the moving direction of the vehicle 10 is associated with each grid. That is, the moving direction (running rule) when the vehicle 10 passes through the area corresponding to each grid is determined in advance, and a white arrow indicating the moving direction of the vehicle 10 in each grid is written on the grid map. Has been.

図5は、車両10の移動方向を示す白抜き矢印(走行ルール情報)を説明するための図である。図に示す例では、車両10は現在自身が位置するグリッドから近傍の8個のグリッドに移動することができ、各移動方向をそれぞれベクトルD1〜ベクトルD8として対応付けている。すなわち、走行ルール情報は、グリッドマップ上の各グリッドとベクトルD1〜ベクトルD8の対応付けを含んでいる。尚、図4に示したグリッド上の黒丸は、車両10をベクトルD1〜ベクトルD8で示すいずれの方向へも移動させてよいことを示しており、換言すれば、黒丸のグリッドに対しては、全てのベクトルD1〜ベクトルD8が対応付けられている。尚、移動が可能な近傍のグリッドの個数は8個に限定されず、車両10の移動方向は増減させてもよい。   FIG. 5 is a diagram for explaining a white arrow (travel rule information) indicating the moving direction of the vehicle 10. In the example shown in the figure, the vehicle 10 can move from the grid in which it is currently located to eight neighboring grids, and the movement directions are associated as vectors D1 to D8, respectively. That is, the travel rule information includes the correspondence between each grid on the grid map and the vectors D1 to D8. The black circles on the grid shown in FIG. 4 indicate that the vehicle 10 may be moved in any direction indicated by the vectors D1 to D8. In other words, for the black circle grid, All vectors D1 to D8 are associated with each other. The number of neighboring grids that can be moved is not limited to eight, and the moving direction of the vehicle 10 may be increased or decreased.

さらに、図4に示す例では、車両10の移動が積極的には推奨されない非推奨領域が設定されている。図では、非推奨領域を左下方向の斜線のハッチングにより示している。非推奨領域には、車両10の移動が可能な他の領域と比較して、より高い経路探索コストが設定される。例えば、車両10の移動が可能な他の領域の経路探索コストを1ポイントとした場合に、非推奨領域の経路探索コストを2ポイントとして設定する。経路探索コストを設定するため、走行ルール情報は、各グリッドと、各グリッドの経路探索コストの対応付けを含んでいる。非推奨領域に対してより高い経路探索コストを設定することで、経路探索の際には、他の領域を通過する経路の経路探索コストと比較して、非推奨領域を通過する経路の経路探索コストがより大きなものなるため、非推奨領域を回避する経路を車両10に探索させることができる。   Furthermore, in the example illustrated in FIG. 4, a non-recommended area in which the movement of the vehicle 10 is not actively recommended is set. In the figure, the non-recommended area is indicated by hatching in the lower left direction. A higher route search cost is set in the non-recommended area as compared with other areas in which the vehicle 10 can move. For example, when the route search cost of another area where the vehicle 10 can move is 1 point, the route search cost of the non-recommended area is set as 2 points. In order to set the route search cost, the travel rule information includes a correspondence between each grid and the route search cost of each grid. By setting a higher route search cost for a non-recommended region, when searching for a route, the route search for a route that passes through a non-recommended region is compared to the route search cost of a route that passes through another region. Since the cost becomes higher, the vehicle 10 can be searched for a route that avoids the non-recommended region.

続いて、移動ロボット制御システム100による制御処理について、図6乃至図8を参照して説明する。図6は、移動ロボット制御システム100による制御処理を示すフローチャートである。図7は、移動ロボット制御システム100による経路探索処理を説明するための図である。図8は、移動ロボット制御システム100により探索された経路を示す図である。   Next, control processing by the mobile robot control system 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing control processing by the mobile robot control system 100. FIG. 7 is a diagram for explaining route search processing by the mobile robot control system 100. FIG. 8 is a diagram showing a route searched by the mobile robot control system 100.

図6において、まず、移動ロボット制御システム100は、車両10の移動量に基づいて車両10の自己位置を計算する(ステップS101)。そして、地図情報記憶部25(15a)から、走行ルール情報を含む地図情報を読み込む(ステップS102)。   In FIG. 6, first, the mobile robot control system 100 calculates the self-position of the vehicle 10 based on the movement amount of the vehicle 10 (step S101). Then, map information including travel rule information is read from the map information storage unit 25 (15a) (step S102).

次いで、移動ロボット制御システム100は、自己位置情報と走行ルール情報を含む地図情報とに基づいて、経路探索処理を実行する(ステップS103)。経路探索処理では、車両10が移動可能な8個の近傍のグリッドを探索対象グリッドとして、探索対象グリッドから次に進むグリッドをグラフ探索する。各グリッドには経路探索コストが設定されており、地図情報には、各グリッドと経路探索コストとの対応付けが含まれている。経路探索処理では、探索対象グリッドの系列からなる経路の総探索コスト(すなわち、経路評価値)が最小となるようにグリッドを選択し続けることで、スタートからゴールまでの経路を探索する。本実施の形態1に係る移動ロボット制御システム100では、走行ルールが定められた各グリッドの経路探索コストを、走行ルール情報を用いて変化させる。   Next, the mobile robot control system 100 executes a route search process based on the self-location information and the map information including the travel rule information (Step S103). In the route search process, eight neighboring grids to which the vehicle 10 can move are used as search target grids, and a graph is searched for the next grid from the search target grid. Each grid is set with a route search cost, and the map information includes a correspondence between each grid and the route search cost. In the route search process, the route from the start to the goal is searched by continuously selecting a grid so that the total search cost (that is, the route evaluation value) of the route including the search target grid series is minimized. In the mobile robot control system 100 according to the first embodiment, the route search cost of each grid for which the travel rule is determined is changed using the travel rule information.

ここで、図7を参照して、経路探索処理における経路探索コストについて具体的に説明する。図7(a)に示すように、経路探索処理において、経路探索を進める探索方向(すなわち、車両10が移動する可能性のある方向)を黒矢印で示す。また、走行ルール情報に含まれる、探索対象グリッドに対応付けられた車両10の移動方向(ベクトルD1〜ベクトルD8)を白抜き矢印で示す。さらに、ここでは、破線矢印で示す順番で各探索対象グリッド(G1〜G8)について探索を行う。   Here, the route search cost in the route search process will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 7A, in the route search process, the search direction in which the route search is advanced (that is, the direction in which the vehicle 10 may move) is indicated by a black arrow. Moreover, the moving direction (vector D1-vector D8) of the vehicle 10 matched with the search object grid contained in driving rule information is shown by a white arrow. Furthermore, here, the search is performed for each search target grid (G1 to G8) in the order indicated by the broken-line arrows.

移動ロボット制御システム100は、経路探索を進める探索方向と、探索対象のグリッドに対応付けられた車両10の移動方向(ベクトルD1〜ベクトルD8)との内積を計算し、計算した内積値が大きくなるほど、その探索対象グリッドの経路探索コストを、他の探索対象グリッドの経路探索コストに比べて小さな値に設定する。このため、例えば、探索方向と移動方向(ベクトルD1〜ベクトルD8)とが同一方向となる場合には、探索対象グリッドの経路探索コストは最も小さな値に設定される。従って、図7(b)に示すように、探索対象グリッドG1、G2に対する経路探索コスト(コストG(1)、コストG(2))は小さな値に設定され、探索対象グリッドG3〜G8に対する経路探索コスト(コストG(3)〜コストG(8))は大きな値に設定される。このような経路探索コストの設定は、走行ルール情報が設定されていないグリッドの経路探索コストを基準として、探索対象グリッドの経路探索コストに対して所定の値を加算或いは減算することで設定すればよい。   The mobile robot control system 100 calculates the inner product of the search direction for performing the route search and the movement direction (vector D1 to vector D8) of the vehicle 10 associated with the search target grid, and the calculated inner product value increases. The route search cost of the search target grid is set to a smaller value than the route search costs of other search target grids. Therefore, for example, when the search direction and the movement direction (vector D1 to vector D8) are the same direction, the route search cost of the search target grid is set to the smallest value. Accordingly, as shown in FIG. 7B, the route search cost (cost G (1), cost G (2)) for the search target grids G1 and G2 is set to a small value, and the route for the search target grids G3 to G8. The search cost (cost G (3) to cost G (8)) is set to a large value. The route search cost is set by adding or subtracting a predetermined value to the route search cost of the search target grid with reference to the route search cost of the grid in which the travel rule information is not set. Good.

図4に示したグリッドマップに対する経路探索処理結果を図8に示す。図8には、スタートからゴールまでの探索された経路が示されている。図8に示す例では、壁沿いを通行させる走行ルール情報によって、壁沿いのグリッドの経路探索コストを小さく設定することで、壁に沿って車両10を移動させることが可能な経路が探索されている。   FIG. 8 shows a route search processing result for the grid map shown in FIG. FIG. 8 shows a searched route from the start to the goal. In the example shown in FIG. 8, a route that can move the vehicle 10 along the wall is searched by setting the route search cost of the grid along the wall to be small according to the travel rule information that passes along the wall. Yes.

次いで、移動ロボット制御システム100は、制御指令値を生成する(ステップS104)。そして、移動装置21の駆動部13へと制御指令値を入力して、車両10を移動させる(ステップS105)。移動ロボット制御システム100は、車両10がゴール(移動終点)に到着したか否かを判定(ステップS106)し、ゴールに到着した場合には、制御処理を終了する。ゴールに未だ到着していない場合には、ステップS104へと戻り処理を続ける。   Next, the mobile robot control system 100 generates a control command value (step S104). And a control command value is input into the drive part 13 of the moving apparatus 21, and the vehicle 10 is moved (step S105). The mobile robot control system 100 determines whether or not the vehicle 10 has arrived at the goal (movement end point) (step S106). When the vehicle 10 has arrived at the goal, the control process is terminated. If it has not yet arrived at the goal, the process returns to step S104 and continues.

このように、本実施の形態1に係る移動ロボット制御システム100によれば、インフラなどの設置を必要とせずに、車両10を所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させることができる。さらに、探索された経路は、走行ルールに従った経路のうちで最短な経路であるため、車両10はゴールへと効率良く移動することができる。   Thus, according to the mobile robot control system 100 according to the first embodiment, the vehicle 10 can be moved along a route reflecting a desired travel rule without requiring installation of infrastructure or the like. Furthermore, since the searched route is the shortest route among the routes according to the travel rules, the vehicle 10 can efficiently move to the goal.

実施の形態2.
続いて、図9乃至図11を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る移動ロボット制御システムは、車両10の移動中に障害物位置情報を検出し、検出した障害物位置情報と、実施の形態1で説明した地図情報とに基づいて、経路探索を行うことを特徴とする。尚、以下では、上述した実施の形態1と同一の構成及び動作については、その説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The mobile robot control system according to the second embodiment detects obstacle position information while the vehicle 10 is moving, and based on the detected obstacle position information and the map information described in the first embodiment, the route It is characterized by performing a search. In the following, description of the same configuration and operation as those of the first embodiment will be omitted.

図9は、本実施の形態2に係る制御部15が有する移動ロボット制御システムの機能構成を示すブロック図である。移動ロボット制御システム100は、図3で説明した構成に加えて、外界センサ16と、障害物地図生成部26とを備えている。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a functional configuration of the mobile robot control system included in the control unit 15 according to the second embodiment. The mobile robot control system 100 includes an external sensor 16 and an obstacle map generation unit 26 in addition to the configuration described with reference to FIG.

外界センサ16は、環境に存在する障害物の位置情報を検出する。ここでは、外界センサ16は、車両10から障害物までの距離データを測定し、障害物地図生成部26へと入力する。   The external sensor 16 detects position information of an obstacle present in the environment. Here, the external sensor 16 measures the distance data from the vehicle 10 to the obstacle and inputs it to the obstacle map generation unit 26.

障害物地図生成部26は、外界センサ26で検出した距離データに基づいて、障害物地図を生成する。ここでは、障害物地図生成部26は、障害物地図情報としてのグリッドマップを生成する。尚、検出した距離データに基づいて新たな障害物地図(グリッドマップ)を生成する代わりに、地図情報記憶部25(15a)に記憶した地図情報に対して、検出した距離データによる障害物地図情報を含ませるようにしてもよい。   The obstacle map generation unit 26 generates an obstacle map based on the distance data detected by the external sensor 26. Here, the obstacle map generation unit 26 generates a grid map as the obstacle map information. Instead of generating a new obstacle map (grid map) based on the detected distance data, the obstacle map information based on the detected distance data is used for the map information stored in the map information storage unit 25 (15a). May be included.

経路探索部23は、地図情報記憶部25(15a)に記憶された地図情報と、障害物地図生成部26で生成した障害物地図とに基づいて、現在の自己位置からゴールに至る経路を探索する。これにより、車両10の移動中に検出した障害物を回避しながら、ゴールへと至る経路を探索することができる。   The route search unit 23 searches for a route from the current own position to the goal based on the map information stored in the map information storage unit 25 (15a) and the obstacle map generated by the obstacle map generation unit 26. To do. Thereby, it is possible to search for a route to the goal while avoiding an obstacle detected while the vehicle 10 is moving.

続いて、本実施の形態2に係る移動ロボット制御システム100による制御処理について、図10及び図11を参照して説明する。図10は、移動ロボット制御システム100による制御処理を示すフローチャートである。図11は、移動ロボット制御システム100による経路探索処理を説明するための図である。尚、以下では、上述した実施の形態1で説明したようにして経路探索処理が予め実行され、探索されたスタートからゴールまでの経路が地図情報記憶部25(15a)の地図情報に既に設定されているものとする。そして、車両10は、障害物を検出しながら、探索された経路に沿って移動している状況について説明する。   Subsequently, control processing by the mobile robot control system 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a flowchart showing control processing by the mobile robot control system 100. FIG. 11 is a diagram for explaining route search processing by the mobile robot control system 100. In the following, the route search process is executed in advance as described in the first embodiment, and the searched route from the start to the goal is already set in the map information in the map information storage unit 25 (15a). It shall be. And the situation where the vehicle 10 is moving along the searched route while detecting an obstacle will be described.

図10において、まず、移動ロボット制御システム100は、車両10の移動量に基づいて車両10の自己位置を計算する(ステップS201)。そして、検出した距離データから、障害物地図を生成する(ステップS202)。また、地図情報記憶部25(15a)から、走行ルール情報を含む地図情報を読み込む(ステップS203)。   In FIG. 10, first, the mobile robot control system 100 calculates the self-position of the vehicle 10 based on the amount of movement of the vehicle 10 (step S201). Then, an obstacle map is generated from the detected distance data (step S202). In addition, map information including travel rule information is read from the map information storage unit 25 (15a) (step S203).

次いで、移動ロボット制御システム100は、障害物地図を参照して、経路の再探索が必要か否かを判定する(ステップS204)。すなわち、検出された障害物が地図情報記憶部25(15a)に設定された経路上に存在する場合には、車両10は障害物を回避する、或いは、移動を停止するなどの動作を行う必要がある。このため、移動ロボット制御システム100は、経路の再探索の要否を判定する。再探索の必要がない場合には、地図情報記憶部25(15a)に設定された経路に沿って移動させるものとして、ステップS206へと進む。   Next, the mobile robot control system 100 refers to the obstacle map and determines whether or not a route re-search is necessary (step S204). That is, when the detected obstacle exists on the route set in the map information storage unit 25 (15a), the vehicle 10 needs to perform an operation such as avoiding the obstacle or stopping the movement. There is. For this reason, the mobile robot control system 100 determines whether or not a route re-search is necessary. If there is no need for re-searching, the process proceeds to step S206 on the assumption that it is moved along the route set in the map information storage unit 25 (15a).

再探索の必要がある場合には、移動ロボット制御システム100は、自己位置情報と、障害物地図と、走行ルール情報を含む地図情報とに基づいて、経路探索処理を実行する(ステップS204)。本実施の形態2に係る移動ロボット制御システム100では、探索対象グリッドの経路探索コストを、走行ルール情報と障害物位置情報とに基づいて決定する。具体的には、まず、走行ルール情報を含む地図情報と、障害物位置情報を含む障害物地図の2つの地図上において、互いにX、Y座標が同一である探索対象グリッドについて、それぞれの経路探索コストを計算する。そして、計算した各地図上の経路探索コストを合計することで、障害物位置情報を反映した経路探索コストを決定する。そして、決定した経路探索コストが最も小さいグリッドを選択して、経路探索処理を実行する。尚、走行ルール情報を含む地図情報を用いて経路探索コストを決定する処理については、上述した実施の形態1と同一であるため、その説明を省略する。   If re-searching is necessary, the mobile robot control system 100 executes route search processing based on the self-location information, the obstacle map, and the map information including the travel rule information (step S204). In the mobile robot control system 100 according to the second embodiment, the route search cost of the search target grid is determined based on the travel rule information and the obstacle position information. Specifically, first, each route search is performed on search target grids having the same X and Y coordinates on the two maps of the map information including the travel rule information and the obstacle map including the obstacle position information. Calculate the cost. Then, the route search cost reflecting the obstacle position information is determined by summing the calculated route search costs on each map. Then, the grid with the lowest determined route search cost is selected, and the route search process is executed. In addition, about the process which determines route search cost using the map information containing driving rule information, since it is the same as Embodiment 1 mentioned above, the description is abbreviate | omitted.

ここで、図11を参照して、経路探索処理における障害物地図上の経路探索コストについて具体的に説明する。図11(a)は、外界センサ16により検出した障害物位置情報を含むグリッドマップである。左下方向の斜線のハッチングにより示すグリッドは障害物グリッドを示しており、これらの各グリッドには、障害物の存在の有無に応じた経路探索コストが設定されている。図11(a)に示すように、経路探索処理において、経路探索を進める探索方向(すなわち、車両10が移動する可能性のある方向)を黒矢印で示す。また、ここでは、破線矢印で示す順番で各探索対象グリッドについて探索を行う。   Here, the route search cost on the obstacle map in the route search process will be specifically described with reference to FIG. FIG. 11A is a grid map including obstacle position information detected by the external sensor 16. Grids indicated by hatching with diagonal lines in the lower left direction indicate obstacle grids, and a route search cost corresponding to the presence or absence of obstacles is set in each of these grids. As shown in FIG. 11A, in the route search process, a search direction in which the route search is advanced (that is, a direction in which the vehicle 10 may move) is indicated by a black arrow. Here, the search is performed for each search target grid in the order indicated by the dashed arrows.

移動ロボット制御システム100は、外界センサ16により障害物を検出した場合には、障害物が存在する領域に対応するグリッドの経路探索コストを、他のグリッドの経路探索コストに比べて大きな値に設定する。このため、図11(b)に示すように、グリッドG2〜グリッドG4、グリッドG6〜グリッドG8に対する経路探索コスト(コストG(2)〜コストG(4)、コストG(6)〜コストG(8))は小さな値に設定され、グリッドG1、グリッドG5に対する経路探索コスト(コストG(1)、コストG(5))は大きな値に設定される。このような経路探索コストの設定は、障害物位置情報が設定されていないグリッドの経路探索コストを基準として、障害物グリッドの経路探索コストに対して所定の値を加算或いは減算することで設定すればよい。   When the mobile robot control system 100 detects an obstacle with the external sensor 16, the route search cost of the grid corresponding to the area where the obstacle exists is set to a larger value than the route search cost of other grids. To do. Therefore, as shown in FIG. 11B, route search costs for the grids G2 to G4 and the grids G6 to G8 (cost G (2) to cost G (4), cost G (6) to cost G ( 8)) is set to a small value, and the route search costs (cost G (1), cost G (5)) for the grids G1 and G5 are set to large values. The route search cost is set by adding or subtracting a predetermined value to the route search cost of the obstacle grid with reference to the route search cost of the grid in which the obstacle position information is not set. That's fine.

次いで、移動ロボット制御システム100は、制御指令値を生成する(ステップS206)。そして、移動装置21の駆動部13へと制御指令値を入力して、車両10を移動させる(ステップS207)。移動ロボット制御システム100は、車両10がゴール(移動終点)に到着したか否かを判定(ステップS208)し、ゴールに到着した場合には、制御処理を終了する。ゴールに未だ到着していない場合には、ステップS201へと戻り処理を続ける。   Next, the mobile robot control system 100 generates a control command value (step S206). And a control command value is input into the drive part 13 of the moving apparatus 21, and the vehicle 10 is moved (step S207). The mobile robot control system 100 determines whether or not the vehicle 10 has arrived at the goal (movement end point) (step S208). When the vehicle 10 has arrived at the goal, the control process is terminated. If it has not yet arrived at the goal, the process returns to step S201 and continues.

このように、本実施の形態2に係る移動ロボット制御システム100によれば、障害物を検出しながら経路に従って移動することで、地図情報に予め設定されていなかった障害物を検出することができると共に、検出した障害物を回避可能な経路をリアルタイムに探索することができる。   As described above, according to the mobile robot control system 100 according to the second embodiment, it is possible to detect an obstacle that is not set in advance in the map information by moving according to the route while detecting the obstacle. At the same time, a route that can avoid the detected obstacle can be searched for in real time.

その他の実施の形態
上述した実施の形態では、走行ルールとして車両10が所定の移動領域を移動する際の移動方向が定められているものとして説明したが本発明はこれに限定されない。すなわち、移動方向に加えて、さらに、走行ルールとして車両10が所定の移動領域を移動する際の移動速度を設定するようにしてもよい。
Other Embodiments In the above-described embodiments, it has been described that the moving direction when the vehicle 10 moves in a predetermined moving area is defined as the travel rule, but the present invention is not limited to this. That is, in addition to the moving direction, the moving speed when the vehicle 10 moves in a predetermined moving area may be set as a travel rule.

例えば、走行ルールとして、所定の移動領域での車両10の移動速度の指示が挙げられる。走行ルール情報は、このような走行ルールを反映した情報である。走行ルール情報は、経路探索部23が経路探索を行う際に、設定された移動速度の指示に応じて所定の移動領域の経路探索コストを変化させるために利用してもよいし、移動制御部24が制御指令値を生成する際に、指示された移動速度を目標速度として制御指令値を生成するものとしてもよい。   For example, the travel rule includes an instruction of the moving speed of the vehicle 10 in a predetermined moving area. The travel rule information is information reflecting such a travel rule. The travel rule information may be used to change the route search cost of a predetermined movement area in accordance with the set movement speed instruction when the route search unit 23 performs a route search, or the movement control unit When the control command value is generated by the control unit 24, the control command value may be generated with the instructed moving speed as the target speed.

また、例えば、所定の移動領域において車両10を減速させる場合には、所定の移動領域に対応する探索対象グリッドの経路探索コストを大きな値に設定することで、結果として、探索される経路の経路評価値をより大きなものにさせることができる。これにより、車両10がゴールへと至る移動時間をより長くすることができ、車両10を減速対象の領域で減速させることができる。   Further, for example, when the vehicle 10 is decelerated in a predetermined movement area, the route search cost of the search target grid corresponding to the predetermined movement area is set to a large value, and as a result, the route of the searched route The evaluation value can be made larger. Thereby, the movement time for the vehicle 10 to reach the goal can be made longer, and the vehicle 10 can be decelerated in the region to be decelerated.

さらにまた、上述した実施の形態では、走行ルール情報を含む1種類の地図情報に基づいて経路探索処理を行うものとして説明したが本発明はこれに限定されない。すなわち、走行ルールとして車両10が所定の移動領域を移動する際の時間帯別の走行ルールを予め定め、地図情報記憶部25(15a)に、時間帯別の複数の地図情報を記憶するものとしてもよい。これにより、走行ルールである移動方向や移動速度を時間帯によって切替えた地図情報に基づいて、経路探索処理を行うことができる。また、地図情報に設定される環境のレイアウト情報(壁などの障害物情報)を時間帯別に切替えるようにしてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the route search process has been described based on one type of map information including travel rule information, but the present invention is not limited to this. That is, as a travel rule, a travel rule for each time zone when the vehicle 10 moves in a predetermined movement area is determined in advance, and a plurality of map information for each time zone is stored in the map information storage unit 25 (15a). Also good. Thereby, a route search process can be performed based on the map information which switched the moving direction and moving speed which are driving rules by a time slot | zone. Further, the layout information of the environment (information on obstacles such as walls) set in the map information may be switched according to time zones.

また、上述した各実施の形態では、車両10の制御部15が経路探索機能を有するものとして説明したが本発明はこれに限定されない。経路探索機能は、例えば、車両10に搭載されたコンピュータや車両10とは別に設けられたコンピュータにより実現される。このコンピュータは、例えば、中央処理装置(CPU)、ROM、RAM、ハードディスク等の補助記憶装置、CD−ROM等の可搬型記憶媒体が挿入される記憶媒体駆動装置、入力手段や出力手段を備えている。ROM、補助記憶装置、可搬型記憶媒体等の記憶媒体には、オペレーティングシステムと協働してCPU等に命令を与え、アプリケーションプログラムを記録することができ、RAMにロードされることによって実行される。このアプリケーションプログラムは、本発明にかかる経路探索機能を実現する特有の経路探索プログラムを含む。経路探索プログラムによる経路探索は、中央処理装置がアプリケーションプログラムをRAM上に展開した上で当該アプリケーションプログラムに従った処理を補助記憶装置に格納されたデータを読み出し、また格納を行なうことにより、実行される。   Moreover, although each embodiment mentioned above demonstrated as what the control part 15 of the vehicle 10 has a route search function, this invention is not limited to this. The route search function is realized by, for example, a computer mounted on the vehicle 10 or a computer provided separately from the vehicle 10. The computer includes, for example, a central processing unit (CPU), an auxiliary storage device such as a ROM, a RAM, and a hard disk, a storage medium driving device into which a portable storage medium such as a CD-ROM is inserted, an input unit, and an output unit. Yes. In a storage medium such as a ROM, an auxiliary storage device, or a portable storage medium, an application program can be recorded by giving instructions to the CPU in cooperation with the operating system, and executed by being loaded into the RAM. . This application program includes a unique route search program for realizing the route search function according to the present invention. The route search by the route search program is executed by the central processing unit developing the application program on the RAM, reading the data stored in the auxiliary storage device and executing the processing according to the application program, and storing it. The

尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されず、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.

1 床部、10 車両、10a 車両本体、11 左右駆動輪、12 補助輪、
13 駆動部(モータ)、14 カウンタ、15 制御部、15a 記憶領域、
16 外界センサ、17 アンテナ、100 移動ロボット制御システム、
21 移動装置、22 自己位置推定部、23 経路探索部、24 移動制御部、
25(15a) 地図情報記憶部、26 障害物地図生成部、
40 送信機、P エリア、G1〜G8 グリッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Floor part, 10 Vehicle, 10a Vehicle main body, 11 Left-right drive wheel, 12 Auxiliary wheel,
13 drive unit (motor), 14 counter, 15 control unit, 15a storage area,
16 external sensor, 17 antenna, 100 mobile robot control system,
21 mobile device, 22 self-position estimation unit, 23 route search unit, 24 movement control unit,
25 (15a) Map information storage unit, 26 Obstacle map generation unit,
40 Transmitter, P area, G1-G8 grid

Claims (15)

移動装置を有する移動ロボットと、
前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、当該走行ルールを反映させた走行ルール情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、
前記地図情報記憶部に記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索する経路探索部と、
前記経路探索部で探索した経路に基づいて、前記移動装置の制御指令値を生成する移動制御部と、
を備え
前記地図情報は、格子状に分割されたグリッドからなるグリッドマップであり、各前記グリッドに経路探索コストが対応付けられており、
前記走行ルール情報として前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の移動方向が予め定められ、前記所定の移動領域に対応する各前記グリッドに前記移動方向が対応付けられており、
前記経路探索部は、
前記所定の移動領域における探索対象グリッドの経路探索方向と前記移動方向との一致度に応じて、当該探索対象グリッドの経路探索コストを、他の探索対象グリッドの経路探索コストに比べて小さく設定し、当該設定した経路探索コストに基づいて算出する経路評価値により前記移動始点から前記移動終点に至る経路を決定する移動ロボット制御システム。
A mobile robot having a mobile device;
A travel rule when the mobile robot moves in a predetermined movement area is predetermined, and a map information storage unit that stores map information including travel rule information reflecting the travel rule;
A route search unit for searching for a route from the movement start point to the movement end point based on the map information stored in the map information storage unit;
Based on the route searched by the route search unit, a movement control unit that generates a control command value for the mobile device;
Equipped with a,
The map information is a grid map composed of grids divided in a grid pattern, and a route search cost is associated with each grid,
As the travel rule information, a movement direction when the mobile robot moves in a predetermined movement area is determined in advance, and the movement direction is associated with each grid corresponding to the predetermined movement area,
The route search unit
The route search cost of the search target grid is set to be smaller than the route search costs of other search target grids according to the degree of coincidence between the route search direction of the search target grid and the movement direction in the predetermined movement region. A mobile robot control system for determining a route from the movement start point to the movement end point based on a route evaluation value calculated based on the set route search cost .
前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の移動速度が予め定められており、
前記地図情報は、
前記所定の移動領域を移動する際の前記移動速度を指示する移動速度ルール情報を更に含み、
前記移動制御部は、
前記経路探索部で探索した経路と前記移動速度ルール情報とに基づいて、前記移動装置の前記制御指令値を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット制御システム。
As the traveling rule, a moving speed when the mobile robot moves in the predetermined moving area is predetermined,
The map information is
Further comprising a moving speed rule information indicating the moving speed when moving the predetermined moving area,
The movement control unit
The mobile robot control system according to claim 1, wherein the control command value of the mobile device is generated based on the route searched by the route search unit and the moving speed rule information.
前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の時間帯別の走行ルールが予め定められており、
前記地図情報記憶部は、
時間帯別の複数の前記地図情報を記憶する
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制御システム。
As the travel rule, a travel rule for each time zone when the mobile robot moves in the predetermined movement area is predetermined,
The map information storage unit
The mobile robot control system according to claim 1 or 2 , wherein a plurality of map information for each time zone is stored.
前記移動ロボットの現在の自己位置情報を推定する自己位置推定部を更に備え、
前記経路探索部は、
前記自己位置推定部で推定した現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
ことを特徴とする請求項1乃至いずれか1項に記載の移動ロボット制御システム。
A self-position estimating unit for estimating current self-position information of the mobile robot;
The route search unit
The mobile robot control system according to any one of claims 1 to 3, wherein a route from the current self-position estimated by the self-position estimation unit to the movement end point is searched.
前記移動ロボットの現在の自己位置情報を推定する自己位置推定部と、
環境に存在する障害物の位置情報を検出する障害物位置検出部と、
前記障害物位置検出部で検出した障害物位置情報に基づいて、障害物地図を生成する障害物地図生成部と、を更に備え、
前記経路探索部は、
前記地図情報記憶部に記憶された地図情報と、前記障害物地図生成部で生成した障害物地図とに基づいて、前記自己位置推定部で推定した現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
ことを特徴とする請求項1に記載の移動ロボット制御システム。
A self-position estimation unit that estimates current self-position information of the mobile robot;
An obstacle position detector for detecting position information of obstacles existing in the environment;
An obstacle map generator that generates an obstacle map based on the obstacle position information detected by the obstacle position detector;
The route search unit
Based on the map information stored in the map information storage unit and the obstacle map generated by the obstacle map generation unit, a route from the current self position estimated by the self position estimation unit to the movement end point is obtained. The mobile robot control system according to claim 1, wherein searching is performed.
前記経路探索部は、
前記障害物地図と前記現在の自己位置とに基づいて、前記現在の位置から前記移動終点に至る経路の再探索を実行するか否かを判定し、当該判定の結果、再探索する場合には、前記地図情報と前記障害物地図とに基づいて、前記現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
ことを特徴とする請求項に記載の移動ロボット制御システム。
The route search unit
Based on the obstacle map and the current self-position, it is determined whether or not to re-search for a route from the current position to the movement end point. The mobile robot control system according to claim 5 , wherein a route from the current own position to the moving end point is searched based on the map information and the obstacle map.
前記経路探索部は、
前記障害物地図と前記現在の自己位置とに基づいて、前記現在の位置から前記移動終点に至る経路を再探索する場合に、
前記地図情報に設定される経路探索コストと、前記障害物の存在の有無に応じて前記障害物地図上に設定される経路探索コストとに基づいて経路評価値を算出し、当該算出した経路評価値により前記現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を決定する
ことを特徴とする請求項に記載の移動ロボット制御システム。
The route search unit
Based on the obstacle map and the current self-position, when re-searching a route from the current position to the movement end point,
A route evaluation value is calculated based on a route search cost set in the map information and a route search cost set on the obstacle map according to the presence or absence of the obstacle, and the calculated route evaluation The mobile robot control system according to claim 6 , wherein a route from the current self-position to the movement end point is determined by a value.
移動装置を有する移動ロボットが追従する経路を探索する経路探索方法であって、
前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、当該走行ルールを反映させた走行ルール情報を含む地図情報を記憶するステップと、
前記記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索するステップと、
を有し、
前記地図情報は、格子状に分割されたグリッドからなるグリッドマップであり、各前記グリッドに経路探索コストが対応付けられており、
前記走行ルール情報として前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の移動方向が予め定められ、前記所定の移動領域に対応する各前記グリッドに前記移動方向が対応付けられており、
前記経路を探索するステップは、
前記所定の移動領域における探索対象グリッドの経路探索方向と前記移動方向との一致度に応じて、当該探索対象グリッドの経路探索コストを、他の探索対象グリッドの経路探索コストに比べて小さく設定するステップと、
前記設定した経路探索コストに基づいて算出する経路評価値により前記移動始点から前記移動終点に至る経路を決定するステップと、を有する
経路探索方法。
A route search method for searching for a route followed by a mobile robot having a mobile device,
A travel rule when the mobile robot moves in a predetermined movement area is predetermined, and storing map information including travel rule information reflecting the travel rule;
Searching for a route from a movement start point to a movement end point based on the stored map information;
I have a,
The map information is a grid map composed of grids divided in a grid pattern, and a route search cost is associated with each grid,
As the travel rule information, a movement direction when the mobile robot moves in a predetermined movement area is determined in advance, and the movement direction is associated with each grid corresponding to the predetermined movement area,
The step of searching for the route includes:
The route search cost of the search target grid is set smaller than the route search costs of other search target grids according to the degree of coincidence between the route search direction of the search target grid and the movement direction in the predetermined movement region. Steps,
Determining a route from the movement start point to the movement end point based on a route evaluation value calculated based on the set route search cost .
前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の移動速度が予め定められており、
前記記憶された地図情報は、
前記所定の移動領域を移動する際の前記移動速度を指示する移動速度ルール情報を更に含む、
ことを特徴とする請求項に記載の経路探索方法。
As the traveling rule, a moving speed when the mobile robot moves in the predetermined moving area is predetermined,
The stored map information is
Further comprising a moving speed rule information indicating the moving speed when moving the predetermined moving area,
The route search method according to claim 8 .
前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の時間帯別の走行ルールが予め定められており、
前記地図情報を記憶するステップは、
時間帯別の複数の前記地図情報を記憶する
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の経路探索方法。
As the travel rule, a travel rule for each time zone when the mobile robot moves in the predetermined movement area is predetermined,
The step of storing the map information includes:
The route search method according to claim 8 or 9 , wherein a plurality of map information for each time zone is stored.
前記移動ロボットの現在の自己位置情報を推定するステップを更に有し、
前記経路を探索するステップは、
前記推定した現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
ことを特徴とする請求項乃至10のいずれか1項に記載の経路探索方法。
Further comprising estimating current self-location information of the mobile robot;
The step of searching for the route includes:
The route search method according to any one of claims 8 to 10 , wherein a route from the estimated current self-position to the movement end point is searched.
前記移動ロボットの現在の自己位置情報を推定するステップと、
環境に存在する障害物の位置情報を検出するステップと、
前記検出した障害物位置情報に基づいて、障害物地図を生成するステップと、を更に有し、
前記経路を探索するステップは、
前記記憶された地図情報と、前記生成した障害物地図とに基づいて、前記推定した現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
ことを特徴とする請求項に記載の経路探索方法。
Estimating current self-location information of the mobile robot;
Detecting position information of obstacles existing in the environment;
Generating an obstacle map based on the detected obstacle position information,
The step of searching for the route includes:
The route search method according to claim 8 , wherein a route from the estimated current self-position to the movement end point is searched based on the stored map information and the generated obstacle map. .
前記経路を探索するステップは、
前記障害物地図と前記現在の自己位置とに基づいて、前記現在の位置から前記移動終点に至る経路の再探索を実行するか否かを判定するステップを更に有し、
前記判定の結果、再探索する場合には、前記地図情報と前記障害物地図とに基づいて、前記現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
ことを特徴とする請求項12に記載の経路探索方法。
The step of searching for the route includes:
Further comprising determining whether to re-search for a route from the current position to the movement end point based on the obstacle map and the current self-position;
The result of the determination, if the re-search based on said map information and the obstacle map, wherein the current self-position to claim 12, characterized in that searching for a route to the moving end point Route search method.
前記経路を探索するステップは、
前記障害物地図と前記現在の自己位置とに基づいて、前記現在の位置から前記移動終点に至る経路を再探索する場合に、
前記地図情報に設定される経路探索コストと、前記障害物の存在の有無に応じて前記障害物地図上に設定される経路探索コストとに基づいて経路評価値を算出するステップと、
前記算出した経路評価値により前記現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を決定するステップと、を有する
ことを特徴とする請求項13に記載の経路探索方法。
The step of searching for the route includes:
Based on the obstacle map and the current self-position, when re-searching a route from the current position to the movement end point,
Calculating a route evaluation value based on a route search cost set in the map information and a route search cost set on the obstacle map according to the presence or absence of the obstacle;
The route search method according to claim 13 , further comprising: determining a route from the current self position to the movement end point based on the calculated route evaluation value.
移動装置を有する移動ロボットが追従する経路を探索する経路探索プログラムであって、
前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、
コンピュータに対して、
前記走行ルールを反映させた走行ルール情報を含む地図情報を記憶するステップと、
前記記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索するステップと、
を実行させ
前記地図情報は、格子状に分割されたグリッドからなるグリッドマップであり、各前記グリッドに経路探索コストが対応付けられており、
前記走行ルール情報として前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の移動方向が予め定められ、前記所定の移動領域に対応する各前記グリッドに前記移動方向が対応付けられており、
前記経路を探索するステップは、
前記所定の移動領域における探索対象グリッドの経路探索方向と前記移動方向との一致度に応じて、当該探索対象グリッドの経路探索コストを、他の探索対象グリッドの経路探索コストに比べて小さく設定するステップと、
前記設定した経路探索コストに基づいて算出する経路評価値により前記移動始点から前記移動終点に至る経路を決定するステップと、を有する
経路探索プログラム。
A route search program for searching for a route followed by a mobile robot having a mobile device,
A traveling rule when the mobile robot moves in a predetermined movement area is predetermined,
Against the computer,
Storing map information including travel rule information reflecting the travel rules;
Searching for a route from a movement start point to a movement end point based on the stored map information;
Was executed,
The map information is a grid map composed of grids divided in a grid pattern, and a route search cost is associated with each grid,
As the travel rule information, a movement direction when the mobile robot moves in a predetermined movement area is determined in advance, and the movement direction is associated with each grid corresponding to the predetermined movement area,
The step of searching for the route includes:
The route search cost of the search target grid is set smaller than the route search costs of other search target grids according to the degree of coincidence between the route search direction of the search target grid and the movement direction in the predetermined movement region. Steps,
Determining a route from the movement start point to the movement end point based on a route evaluation value calculated based on the set route search cost .
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