JP5517104B2 - 移動体 - Google Patents
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Description
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と、前記基準部材の前記予め決められた位置に基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備え、
前記センサは、予め決められた走査中心軸回りにレーザ光を走査し、前記物体に反射した前記レーザ光を検出することによって前記予め決められた領域に存在する前記物体の位置を検出するレーザレンジファインダであり、
前記制御装置は、前記レーザレンジファインダの前記走査中心軸を中心とする回転方向に対する取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する。
前記拡散反射面は、前記センサの計測領域に配置され、
前記拡散反射面と前記吸収面との境界線は、正面視して前記走査軸から予め決められた角度だけ傾斜した直線とすることができる。
前記車体に設けられ、前記第2の領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備え、
前記センサは、予め決められた走査中心軸回りにレーザ光を走査し、前記物体に反射した前記レーザ光を検出することによって前記第1の領域に存在する前記物体の位置を検出するレーザレンジファインダであり、
前記制御装置は、前記レーザレンジファインダの前記走査中心軸を中心とする回転方向に対する取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する。
図1、図2に示すように、この移動体10は、車体11、レーザレンジファインダ(センサの一例)12、基準部材13、制御装置14及び駆動装置15を備えている。
車体11は、4つの車輪18を備えている。各車輪18を独立して駆動することにより、移動体10は前進、後退及び旋回することができる。
レーザレンジファインダ12が物体を計測できる領域(計測領域)は、予め決められた半径内の領域である。
レーザレンジファインダ12は、車体11の前方側に搭載されている。レーザレンジファインダ12は走査軸を中心とする回転方向の取り付け角度ずれをもって設置される。具体的には、図3に示すように、車体11の進行方向をX軸の正方向として、車体11に固定された3次元直交座標系XYZを定義すると、レーザレンジファインダ12は、Z軸回り(ヨー方向)の角度ずれ(Θze)をもって取り付けられている。そのため、レーザレンジファインダ12の計測結果には、角度ずれ(Θze)に起因する誤差が含まれている。
レーザレンジファインダ12が床面と実質的に平行になるようにレーザ光を走査することによって、移動体10は、障害物回避、環境地図作成、自己位置推定、経路計画、及び物体の形状認識をしながら目的地まで移動する。
基準部材13は、図1、図3に示すように、移動体10の進行方向に対してレーザレンジファインダ12の後方側に設けられている。そのため、図4に示すように、レーザレンジファインダ12がレーザ光を走査することにより、基準部材13の相対位置が計測される。
一般に、移動体10の進行方向に対してレーザレンジファインダ12の前方側に位置する領域(前方領域)に存在する物体は、移動体10が移動する上で障害となるので、その物体を計測(検出)する必要がある。移動体10の進行方向に対してレーザレンジファインダ12の後方側に位置する領域(後方領域)に存在する物体は、移動体10が移動する上で障害とならないことが多く、必ずしもその物体を検出する必要はない。即ち、レーザレンジファインダ12は、走行上計測を必要とする物体が存在する第1の領域(例えば前方領域)及び走行上無視しても支障のない物体が存在する第2の領域(例えば後方領域)を計測領域とし、基準部材13はこの第2の領域に配置されている。
記憶部20は、地図情報を記憶している。記憶部20は、例えばハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体によって構成される。
決定部21は、移動体10の進行方向を決定する。決定部21は、記憶部20から環境情報を読み出す。決定部21は、読み出した環境情報とレーザレンジファインダ12の計測結果とを比較して移動体10の位置を把握する。決定部21は、把握した位置に基づいて、移動体10が予め決められた走行経路に沿って移動するように、第1の移動指令(角度ずれに起因する誤差の一例)を出力する。この第1の移動指令は、角度ずれ(Θze)に起因する誤差を含んだ測定位置に基づいて求められている。そのため、第1の移動指令も誤差を含んでいる。決定部21は、制御装置14に搭載されたCPU(不図示)が実行するソフトウェア(プログラム)により実現される。
補正部22は、レーザレンジファインダ12の角度ずれに起因する第1の移動指令の誤差を補正する。補正部22は、後述する方法により角度ずれ(Θze)を求める。補正部22は求めた角度ずれ(Θze)に基づいて、決定部21が出力する第1の移動指令を修正し、第2の移動指令として出力する。補正部22は、制御装置14に搭載されたCPUが実行するソフトウェア(プログラム)として実現される。
レーザレンジファインダ12により基準部材13が走査されると、図6に示すように、A1−A2間の黒丸で示す各計測点について計測データ(距離及び角度)が得られる。点A1及び点A2は、それぞれ正面視して基準部材13の左端及び右端に最も近い計測点である。各計測点は、レーザレンジファインダ12がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。計測データは図7において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線L11は、基準部材13の実際の相対位置を表している。直線L10は、基準部材13の設計上の位置を表している。
図8に示すように、本実施の形態においては、レーザレンジファインダ32の計測範囲が第1の実施の形態と相違する。レーザレンジファインダ32が物体を計測できる領域(計測領域)は、予め決められた半径及び角度範囲で決まる扇形状の領域である。この計測領域は中心角が180度を超える(例えば270度)扇形状の領域である。
以下、レーザレンジファインダ32の扇形状の計測領域のうち、前方側の半円状の領域を前方計測領域、計測領域から前方計測領域を除いた後方側の左右の領域を後方計測領域と呼ぶ。レーザレンジファインダ32の後方側の計測範囲外となる領域を計測不可領域と呼ぶ。この計測不可領域は、中心角が180度未満(例えば90度)の扇形状の領域である。
レーザレンジファインダ32により基準部材13が走査されると、図9に示すように、両端部のB1―B2間及びB3―B4間の黒丸で示す各計測点について計測データ(距離及び角度)が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ32がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点B1及び点B4は、それぞれ正面視して基準部材13の左端及び右端に最も近い計測点である。点B2及びB3は、それぞれ後方計測領域と計測不可領域の境界に最も近い計測点である。その計測データは図10において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線L21は、基準部材13の実際の相対位置を表している。直線L20は、基準部材13の設計上の位置を表している。
本実施の形態においては、レーザレンジファインダ12のZ軸回り(ヨー方向)の角度ずれ(Θze)に加え、Y軸回り(ピッチ方向)の角度ずれ(Θye)に起因する誤差を補正することができる。この角度ずれ(Θye)は、意図的に設けられるものと、意図的でなく設けられているものとがある。前者について一例を述べると、移動体10が複数のレーザレンジファインダ12を搭載している場合に、互いのレーザ光が干渉して誤検出することがある。この誤検出を回避するため、予め決められた大きさの角度ずれ(Θye)を意図的に設ける場合がある。後者について一例を述べると、部品の寸法誤差により意図せず角度ずれ(Θye)が生じる場合がある。
基準部材43は、移動体の進行方向に対してレーザレンジファインダ12の後方側に設けられている。
レーザレンジファインダ12は、Z軸回りの角度ずれ(Θze)に加え、Y軸回りの角度ずれ(Θye)をもって取り付けられている。そのため、レーザ光の走査軌跡は、図6に示す走査軌跡(A1−A2)よりも上側を通る。具体的には、レーザレンジファインダ12により基準部材43が走査されると、図11に示すように、点C1、点C4を通る走査軌跡に沿ってレーザ光が照射される。点C1及び点C4は、それぞれ正面視して基準部材43の左端及び右端に最も近い計測点である。レーザ光は拡散反射面46で拡散反射され、吸収面47で吸収される。その結果、拡散反射面46上のC1−C2間及びC3−C4間の黒丸で示す各計測点について計測データ(距離及び角度)が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ12がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点C2及び点C3は、それぞれ拡散反射面46と吸収面47の境界に最も近い計測点である。その計測データは図12において、黒丸で示される。黒丸で示された計測データを結ぶ直線L31は、実際の基準部材43の相対位置を表している。直線L30は、基準部材43の設計上の位置を表している。
1)事前準備を行う。レーザレンジファインダ12の取り付け位置を調整し、Y軸回りの角度ずれ(Θye)が0度となるように設置する。レーザ光を走査すると、拡散反射面46上のDT1−DT2間及びDT3−DT4間の黒丸で示す各計測点について計測データ(距離及び角度)が得られる。点DT1及び点DT4は、それぞれ正面視して基準部材43の左端及び右端に最も近い計測点である。点DT2及び点DT3は、それぞれ拡散反射面46と吸収面47の境界に最も近い計測点である。基準部材43の上辺からDT1までの距離(Hd)を予め記憶しておく。
2)レーザレンジファインダ12を通常通り(Y軸回りの角度ずれ(Θye)が存在する状態で)取り付け、C1−C2間の距離を計測する。
3)拡散反射面46の第1辺の長さ(M)及び第2辺の長さ(Hp)は既知であるので、C1−C2間の距離と第1辺の長さ(M)との比から、基準部材43の上辺からC1までの距離(Hb)が求まる。
4)予め記憶した距離(Hd)と距離(Hb)との差(ΔH)を求める。
5)基準部材43からレーザレンジファインダ12までの既知の距離(L)と求めた差(ΔH)から、Y軸回りの角度ずれ(Θye)が求まる(図11(B)参照)。
基準部材53は、移動体の進行方向に対してレーザレンジファインダ12の後方側に設けられている。
レーザレンジファインダ12は、Z軸回りの角度ずれ(Θze)に加え、Y軸回りの角度ずれ(Θye)をもって取り付けられている。そのため、レーザ光の走査軌跡は、図6に示す走査軌跡(A1−A2)よりも上側を通る。具体的には、レーザレンジファインダ12により基準部材53が走査されると、図13に示すように、点D1、点D4を通る走査軌跡に沿ってレーザ光が照射される。点D1及び点D4は、それぞれ正面視して基準部材53の左端及び右端に最も近い計測点である。レーザ光は拡散反射面56で拡散反射され、吸収面57で吸収される。その結果、拡散反射面56上のD1−D2間及びD3−D4間の黒丸で示す各計測点について計測データ(距離及び角度)が得られる。各計測点は、レーザレンジファインダ12がレーザ光を走査する角度ピッチに対応する。点D2及び点D3は、それぞれ拡散反射面46と吸収面47の境界に最も近い計測点である。その計測データを結ぶと直線L41(不図示)が求まる。
1)事前準備を行う。レーザレンジファインダ12の取り付け位置を変更して計測し、Y軸回りの角度ずれ(Θye)と、基準部材53の左側の短辺からこの短辺に略平行な第1線分までの距離(N1〜N5)との関係を参照テーブルとして予め記憶しておく。
2)レーザレンジファインダ12を通常通り(Y軸回りの角度ずれ(Θye)が存在する状態で)取り付け、D1−D2間の距離を計測する。
3)計測した距離に基づいて参照テーブルを参照し、Y軸回りの角度ずれ(Θye)が求まる。
Claims (6)
- 車体に搭載され、予め決められた領域に存在する物体の位置を計測可能なセンサと、
前記車体に設けられ、進行方向に対して前記センサの後方側に位置する後方領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と、前記基準部材の前記予め決められた位置に基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備え、
前記センサは、予め決められた走査中心軸回りにレーザ光を走査し、前記物体に反射した前記レーザ光を検出することによって前記予め決められた領域に存在する前記物体の位置を検出するレーザレンジファインダであり、
前記制御装置は、前記レーザレンジファインダの前記走査中心軸を中心とする回転方向に対する取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する移動体。 - 請求項1記載の移動体において、
前記センサの計測領域には計測不可領域を一部に有し、前記計測不可領域は、前記基準部材の両端部を除く中間部にある移動体。 - 請求項2記載の移動体において、
前記基準部材の進行方向側の面に、光を拡散反射させる拡散反射面と光を吸収する吸収面とが形成され、
前記拡散反射面は、前記センサの計測領域に配置され、
前記拡散反射面と前記吸収面との境界線は、正面視して前記走査軸から予め決められた角度だけ傾斜した直線である移動体。 - 請求項3記載の移動体において、
前記傾斜した直線に代えて階段状の折れ線が用いられている移動体。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の移動体において、
前記基準部材は、前記車体の構造部材の一部を構成する移動体。 - 車体に搭載され、走行上計測を必要とする物体が存在する第1の領域及びその他の第2の領域を計測領域とし、前記物体の位置を計測するセンサと、
前記車体に設けられ、前記第2の領域の予め決められた位置に配置された基準部材と、
前記センサが計測した前記基準部材の位置と前記予め決められた位置とに基づいて、前記センサの取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する補正部を有し、前記車体の移動を制御する制御装置とを備え、
前記センサは、予め決められた走査中心軸回りにレーザ光を走査し、前記物体に反射した前記レーザ光を検出することによって前記第1の領域に存在する前記物体の位置を検出するレーザレンジファインダであり、
前記制御装置は、前記レーザレンジファインダの前記走査中心軸を中心とする回転方向に対する取り付け角度ずれに起因する誤差を補正する移動体。
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