JP6355080B2 - 搭乗型移動ロボット - Google Patents
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Description
該搭乗型移動ロボットの移動方向と移動速度の双方を指示するために搭乗者によって操作される単一の被操作部材と、
前記搭乗型移動ロボットを移動させるための移動部材と、
前記搭乗者によって前記被操作部材に入力される入力情報に基づいて前記移動部材を制御するコントローラーと、を有する搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットの周囲における障害物情報を取得するセンサーをさらに備え、
前記コントローラーは、
前記入力情報に基づいて前記搭乗型移動ロボットの予測進路を予測し、前記予測進路に障害物が位置するか否かを前記障害物情報に基づいて判定し、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記移動部材に対する制御を変え、
前記コントローラーは、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記搭乗型移動ロボットの移動速度及び移動加速度の少なくともどちらか一方が所定値を超えないように前記制御を行い、
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を互いに異なる2時点でそれぞれ前記障害物情報に基づいて特定し、
2つの前記最短距離に基づいて求められる速度に応じて、前記所定値を変化させることを特徴とする搭乗型移動ロボットである。
該搭乗型移動ロボットの移動方向と移動速度の双方を指示するために搭乗者によって操作される単一の被操作部材と、
前記搭乗型移動ロボットを移動させるための移動部材と、
前記搭乗者によって前記被操作部材に入力される入力情報に基づいて前記移動部材を制御するコントローラーと、を有する搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットの周囲における障害物情報を取得するセンサーをさらに備え、
前記コントローラーは、
前記入力情報に基づいて前記搭乗型移動ロボットの予測進路を予測し、前記予測進路に障害物が位置するか否かを前記障害物情報に基づいて判定し、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記移動部材に対する制御を変えることを特徴とする搭乗型移動ロボット。
前記障害物が位置すると判定した際には、前記搭乗型移動ロボットの移動速度及び移動加速度の少なくともどちらか一方が所定値を超えないように前記制御を行うこととしてもよい。
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を前記障害物情報に基づいて特定し、
前記最短距離に応じて、前記所定値を変化させることとしてもよい。
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を互いに異なる2時点でそれぞれ前記障害物情報に基づいて特定し、
2つの前記最短距離に基づいて求められる速度に応じて、前記所定値を変化させることとしてもよい。
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を互いに異なる3時点でそれぞれ前記障害物情報に基づいて特定し、
3つの前記最短距離に基づいて求められる加速度に応じて、前記所定値を変化させることとしてもよい。
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を互いに異なる2時点又は3時点でそれぞれ前記障害物情報に基づいて特定し、
1つの前記最短距離と、2つの前記最短距離に基づいて求められる速度と、3つの前記最短距離に基づいて求められる加速度のうちの少なくとも二つの変数にそれぞれ重み付けした重み付け関数に応じて、前記所定値を変化させることとしてもよい。
前記障害物が位置すると判定した際には、前記搭乗型移動ロボットの移動速度及び移動加速度の少なくともどちらか一方が所定値を超えないように前記制御を行う速度・加速度制限処理を実行し、
前記速度・加速度制限処理が行われている間に、前記障害物が位置しないと判定した場合には、前記速度・加速度制限処理を所定時間維持した後に前記速度・加速度制限処理を解除することとしてもよい。
前記速度・加速度制限処理を所定時間維持する際に、前記所定値を増加させることとしてもよい。
前記入力情報が入力されてから所定時間後までの、線状の推定移動軌跡を、前記入力情報に基づいて求め、
前記推定移動軌跡が含まれる全ての軌跡含有グリッドと前記軌跡含有グリッドの周方向における両側に位置する両側グリッドとを、前記予測進路とすることとしてもよい。
前記コントローラーは、
前記第二センサーから前記搭乗型移動ロボットの実際の移動速度を取得可能であり、
取得された前記実際の移動速度に基づいて前記推定移動軌跡を再設定し、再設定された該推定移動軌跡の長さに応じて、前記両側グリッドのグリッド数を変化させることとしてもよい。
前記両側グリッドのグリッド数は、どの軌跡含有グリッドに対しても同じであることとしてもよい。
径方向において前記搭乗型移動ロボットから見て前記第一軌跡含有グリッドよりも遠い位置に位置する第二軌跡含有グリッドの、前記周方向における両側に位置する第二両側グリッドのグリッド数よりも少なくなるように、
前記予測進路が設定されていることとしてもよい。
径方向において前記搭乗型移動ロボットから見て前記第一軌跡含有グリッドよりも遠い位置に位置する第二軌跡含有グリッドの、前記周方向における両側に位置する第二両側グリッドのグリッド数よりも多くなるように、
前記予測進路が設定されていることとしてもよい。
三次元位置情報を持つ点群として前記障害物情報を前記センサーから受け取り、
前記点群を前記二次元極座標に投影したときの前記グリッドに含まれる前記点群の数が閾値を超えるときに、当該グリッドを前記障害物が位置するグリッドとし、
前記閾値を、前記グリッドの径方向における位置に応じて変化させることとしてもよい。
三次元位置情報を持つ点群として前記障害物情報を前記センサーから受け取り、
前記点群の各点に、前記点の高さ方向における位置に応じた重み数を設定し、
前記点群を前記二次元極座標に投影したときの前記グリッドに含まれる前記点群の前記重み数の合計が閾値を超えるときに、当該グリッドを前記障害物が位置するグリッドとすることとしてもよい。
次に、本実施の形態に係る車いす10の構成例について図1乃至図4を用いて説明する。
上述したとおり、このような車いす10においては、操作が搭乗者に委ねられる。そのため、搭乗者の操作によって搭乗者の安全性が害される状況が生じた場合には、搭乗者のリスクを低減することが要請される。
上述したとおり、本実施の形態に係る車いす10のコントローラー60は、前記入力情報に基づいて車いす10の予測進路を予測し、予測進路に障害物が位置するか否かを障害物情報に基づいて判定し、障害物が位置すると判定した際には、移動部材30に対する制御を変えることとした。
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。
上記実施の形態においては、推定移動軌跡が含まれる全ての軌跡含有グリッドと全ての軌跡含有グリッドの周方向における両側に位置する両側グリッドとを予測進路とし、両側グリッドのグリッド数はどの軌跡含有グリッドに対しても同じであることとした。
第一変形例は、推定移動軌跡が含まれる全ての軌跡含有グリッドと全ての軌跡含有グリッドの周方向における両側に位置する両側グリッドとを予測進路とする点で上記実施の形態と同様であるが、両側グリッドのグリッド数が軌跡含有グリッドによって異なる点で上記実施の形態と相違している。すなわち、図8に示すように、径方向において車いす10により近いグリッド(すなわち、r座標がN(自然数)よりも小さいグリッド)については、両側グリッドのグリッド数を2(左右で1つずつ)とし、車いす10からより遠いグリッド(すなわち、r座標がN以上のグリッド)については、両側グリッドのグリッド数を4(左右で2つずつ)としている。
センサーの障害物検知精度が車いす10から遠い位置においても比較的良好な場合等には、予測進路の周方向幅を車いす10から遠い位置で広くするのではなく、当該周方向幅を車いす10から近い位置で広くした方がよい場合がある。すなわち、車いす10から近い位置に障害物がある場合には障害物を回避するための時間的余裕が少ないため、車いす10から近い位置ほど、安全サイドに立って障害物有無の判断を行った方がよい場合もある。
なお、第二変形例と同様、車いす10の横幅が小さい場合や車いす10以外の横幅が小さい搭乗型移動ロボットである場合を想定した例として、第四変形例を図11に示す。
前述したとおり、入力情報が入力されると、コントローラー60は、当該入力情報が入力されてから所定時間後までの推定移動軌跡を、当該入力情報に基づいて求める。そして、当該推定移動軌跡は、入力情報(xjs、yjs)が前記所定時間の間入力され続けたときに(換言すれば、xjsから変換された指令直進速度vとyjsから変換された指令回転速度wが前記所定時間の間指令され続けたときに)、車いす10が辿る道筋である。したがって、入力情報xjs(換言すれば、指令直進速度v)が大きいほど、推定移動軌跡の長さは長くなる。
第五変形例においては、推定移動軌跡の長さ、換言すれば、指令直進速度vに応じて、両側グリッドのグリッド数を変化させる例を示したが、実際の移動速度が当該指令直進速度vと大きく異なる場合がある。例えば、下り坂を車いす10が移動する場合には、実際の移動速度が当該指令直進速度vよりも速くなる場合がある。
上記実施の形態においては、前記所定値(つまり、速度制限値や加速度制限値)を、予測進路に位置する障害物までの最短距離に応じて変化させることとした(これを、便宜上、本件例と呼ぶ)。しかしながら、これに限定されるものではなく、他のパラメーターに応じて変化させることとしてもよい。
第七変形例において、コントローラー60は、予測進路に位置する障害物までの最短距離を互いに異なる2時点でそれぞれ障害物情報に基づいて特定し、2つの最短距離に基づいて求められる速度に応じて、前記所定値(速度制限値や加速度制限値)を変化させる。
第八変形例において、コントローラー60は、予測進路に位置する障害物までの最短距離を互いに異なる3時点でそれぞれ障害物情報に基づいて特定し、3つの最短距離に基づいて求められる加速度に応じて、前記所定値(速度制限値や加速度制限値)を変化させる。
第九変形例において、コントローラー60は、予測進路に位置する障害物までの最短距離を互いに異なる2時点又は3時点(ここでは、3時点とする)でそれぞれ障害物情報に基づいて特定し、1つの最短距離と、2つの最短距離に基づいて求められる速度と、3つの最短距離に基づいて求められる加速度のうちの少なくとも二つの変数(ここでは、三つ(全て)の変数とする)にそれぞれ重み付けした重み付け関数に応じて、前記所定値(速度制限値や加速度制限値)を変化させる。
なお、上述した本件例と第七変形例と第八変形例と第九変形例に係る制限値設定ルールは、組み合わせて使用することができる。つまり、これらの例のうちの2以上を同時に使用することができる。
上記の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
20 車体
20a 座席
30 移動部材
32 車輪
33 駆動輪
34 非駆動輪
36 モーター
40 ジョイスティック
50 3Dレーザーレンジファインダー
60 コントローラー
70 表示装置
80 スピーカー
Claims (18)
- 一人乗りの搭乗型移動ロボットであって、
該搭乗型移動ロボットの移動方向と移動速度の双方を指示するために搭乗者によって操作される単一の被操作部材と、
前記搭乗型移動ロボットを移動させるための移動部材と、
前記搭乗者によって前記被操作部材に入力される入力情報に基づいて前記移動部材を制御するコントローラーと、を有する搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットの周囲における障害物情報を取得するセンサーをさらに備え、
前記コントローラーは、
前記入力情報に基づいて前記搭乗型移動ロボットの予測進路を予測し、前記予測進路に障害物が位置するか否かを前記障害物情報に基づいて判定し、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記移動部材に対する制御を変え、
前記コントローラーは、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記搭乗型移動ロボットの移動速度及び移動加速度の少なくともどちらか一方が所定値を超えないように前記制御を行い、
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を互いに異なる2時点でそれぞれ前記障害物情報に基づいて特定し、
2つの前記最短距離に基づいて求められる速度に応じて、前記所定値を変化させることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項1に記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記コントローラーは、前記搭乗型移動ロボットを中心とした二次元極座標のグリッド単位で前記予測進路を予測し、かつ、前記グリッド単位で前記障害物が位置するか否かを特定することを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項1又は請求項2に記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記コントローラーは、
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を前記障害物情報に基づいて特定し、
前記最短距離に応じて、前記所定値を変化させることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 一人乗りの搭乗型移動ロボットであって、
該搭乗型移動ロボットの移動方向と移動速度の双方を指示するために搭乗者によって操作される単一の被操作部材と、
前記搭乗型移動ロボットを移動させるための移動部材と、
前記搭乗者によって前記被操作部材に入力される入力情報に基づいて前記移動部材を制御するコントローラーと、を有する搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットの周囲における障害物情報を取得するセンサーをさらに備え、
前記コントローラーは、
前記入力情報に基づいて前記搭乗型移動ロボットの予測進路を予測し、前記予測進路に障害物が位置するか否かを前記障害物情報に基づいて判定し、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記移動部材に対する制御を変え、
前記コントローラーは、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記搭乗型移動ロボットの移動速度及び移動加速度の少なくともどちらか一方が所定値を超えないように前記制御を行い、
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を互いに異なる3時点でそれぞれ前記障害物情報に基づいて特定し、
3つの前記最短距離に基づいて求められる加速度に応じて、前記所定値を変化させることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 一人乗りの搭乗型移動ロボットであって、
該搭乗型移動ロボットの移動方向と移動速度の双方を指示するために搭乗者によって操作される単一の被操作部材と、
前記搭乗型移動ロボットを移動させるための移動部材と、
前記搭乗者によって前記被操作部材に入力される入力情報に基づいて前記移動部材を制御するコントローラーと、を有する搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットの周囲における障害物情報を取得するセンサーをさらに備え、
前記コントローラーは、
前記入力情報に基づいて前記搭乗型移動ロボットの予測進路を予測し、前記予測進路に障害物が位置するか否かを前記障害物情報に基づいて判定し、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記移動部材に対する制御を変え、
前記コントローラーは、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記搭乗型移動ロボットの移動速度及び移動加速度の少なくともどちらか一方が所定値を超えないように前記制御を行い、
前記予測進路に位置する前記障害物までの最短距離を互いに異なる2時点又は3時点でそれぞれ前記障害物情報に基づいて特定し、
1つの前記最短距離と、2つの前記最短距離に基づいて求められる速度と、3つの前記最短距離に基づいて求められる加速度のうちの少なくとも二つの変数にそれぞれ重み付けした重み付け関数に応じて、前記所定値を変化させることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記コントローラーは、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記搭乗型移動ロボットの移動速度及び移動加速度の少なくともどちらか一方が所定値を超えないように前記制御を行う速度・加速度制限処理を実行し、
前記速度・加速度制限処理が行われている間に、前記障害物が位置しないと判定した場合には、前記速度・加速度制限処理を所定時間維持した後に前記速度・加速度制限処理を解除することを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項6に記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記コントローラーは、
前記速度・加速度制限処理を所定時間維持する際に、前記所定値を増加させることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 一人乗りの搭乗型移動ロボットであって、
該搭乗型移動ロボットの移動方向と移動速度の双方を指示するために搭乗者によって操作される単一の被操作部材と、
前記搭乗型移動ロボットを移動させるための移動部材と、
前記搭乗者によって前記被操作部材に入力される入力情報に基づいて前記移動部材を制御するコントローラーと、を有する搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットの周囲における障害物情報を取得するセンサーをさらに備え、
前記コントローラーは、
前記入力情報に基づいて前記搭乗型移動ロボットの予測進路を予測し、前記予測進路に障害物が位置するか否かを前記障害物情報に基づいて判定し、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記移動部材に対する制御を変え、
前記コントローラーは、前記搭乗型移動ロボットを中心とした二次元極座標のグリッド単位で前記予測進路を予測し、かつ、前記グリッド単位で前記障害物が位置するか否かを特定し、
前記コントローラーは、
前記入力情報が入力されてから所定時間後までの、線状の推定移動軌跡を、前記入力情報に基づいて求め、
前記推定移動軌跡が含まれる全ての軌跡含有グリッドと前記軌跡含有グリッドの周方向における両側に位置する両側グリッドとを、前記予測進路とすることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項8に記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記コントローラーは、前記推定移動軌跡の長さに応じて、前記両側グリッドのグリッド数を変化させることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項9に記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記センサーは第一センサーであり、該第一センサーとは異なる第二センサーを有し、
前記コントローラーは、
前記第二センサーから前記搭乗型移動ロボットの実際の移動速度を取得可能であり、
取得された前記実際の移動速度に基づいて前記推定移動軌跡を再設定し、再設定された該推定移動軌跡の長さに応じて、前記両側グリッドのグリッド数を変化させることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記コントローラーは、前記推定移動軌跡が含まれる全ての軌跡含有グリッドと前記全ての軌跡含有グリッドの周方向における両側に位置する両側グリッドとを、前記予測進路とし、
前記両側グリッドのグリッド数は、どの軌跡含有グリッドに対しても同じであることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
第一軌跡含有グリッドの前記周方向における両側に位置する第一両側グリッドのグリッド数が、
径方向において前記搭乗型移動ロボットから見て前記第一軌跡含有グリッドよりも遠い位置に位置する第二軌跡含有グリッドの、前記周方向における両側に位置する第二両側グリッドのグリッド数よりも少なくなるように、
前記予測進路が設定されていることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
第一軌跡含有グリッドの前記周方向における両側に位置する第一両側グリッドのグリッド数が、
径方向において前記搭乗型移動ロボットから見て前記第一軌跡含有グリッドよりも遠い位置に位置する第二軌跡含有グリッドの、前記周方向における両側に位置する第二両側グリッドのグリッド数よりも多くなるように、
前記予測進路が設定されていることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 一人乗りの搭乗型移動ロボットであって、
該搭乗型移動ロボットの移動方向と移動速度の双方を指示するために搭乗者によって操作される単一の被操作部材と、
前記搭乗型移動ロボットを移動させるための移動部材と、
前記搭乗者によって前記被操作部材に入力される入力情報に基づいて前記移動部材を制御するコントローラーと、を有する搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットの周囲における障害物情報を取得するセンサーをさらに備え、
前記コントローラーは、
前記入力情報に基づいて前記搭乗型移動ロボットの予測進路を予測し、前記予測進路に障害物が位置するか否かを前記障害物情報に基づいて判定し、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記移動部材に対する制御を変え、
前記コントローラーは、前記搭乗型移動ロボットを中心とした二次元極座標のグリッド単位で前記予測進路を予測し、かつ、前記グリッド単位で前記障害物が位置するか否かを特定し、
前記コントローラーは、
三次元位置情報を持つ点群として前記障害物情報を前記センサーから受け取り、
前記点群を前記二次元極座標に投影したときの前記グリッドに含まれる前記点群の数が閾値を超えるときに、当該グリッドを前記障害物が位置するグリッドとし、
前記閾値を、前記グリッドの径方向における位置に応じて変化させることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 一人乗りの搭乗型移動ロボットであって、
該搭乗型移動ロボットの移動方向と移動速度の双方を指示するために搭乗者によって操作される単一の被操作部材と、
前記搭乗型移動ロボットを移動させるための移動部材と、
前記搭乗者によって前記被操作部材に入力される入力情報に基づいて前記移動部材を制御するコントローラーと、を有する搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットの周囲における障害物情報を取得するセンサーをさらに備え、
前記コントローラーは、
前記入力情報に基づいて前記搭乗型移動ロボットの予測進路を予測し、前記予測進路に障害物が位置するか否かを前記障害物情報に基づいて判定し、
前記障害物が位置すると判定した際には、前記移動部材に対する制御を変え、
前記コントローラーは、前記搭乗型移動ロボットを中心とした二次元極座標のグリッド単位で前記予測進路を予測し、かつ、前記グリッド単位で前記障害物が位置するか否かを特定し、
前記コントローラーは、
三次元位置情報を持つ点群として前記障害物情報を前記センサーから受け取り、
前記点群の各点に、前記点の高さ方向における位置に応じた重み数を設定し、
前記点群を前記二次元極座標に投影したときの前記グリッドに含まれる前記点群の前記重み数の合計が閾値を超えるときに、当該グリッドを前記障害物が位置するグリッドとすることを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項1乃至請求項15のいずれかに記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記予測進路、及び、前記予測進路に位置する前記障害物を、表示する表示部を有することを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項1乃至請求項16のいずれかに記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記制御が変わったことを報知する報知部を有することを特徴とする搭乗型移動ロボット。 - 請求項1乃至請求項17のいずれかに記載の搭乗型移動ロボットにおいて、
前記搭乗型移動ロボットは、車いすであることを特徴とする搭乗型移動ロボット。
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