JP6686411B2 - Map making method - Google Patents

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Description

本発明は地図作成方法に関し、特に自律移動ロボットの地図作成方法に関する。   The present invention relates to a map creating method, and more particularly to a map creating method for an autonomous mobile robot.

地図を用いて自律的に移動する自律移動ロボットが知られている。例えば、特許文献1では、移動体の移動経路を、移動体の移動環境を示す格子状のグリッドマップ上で算出する経路算出手段を有する移動体制御装置について開示している。この移動体制御装置は、グリッドマップに通過不能を示す通過不可ポテンシャルを設定し、通過不可ポテンシャルが設定された場所の通過を避ける。また、例えば、非特許文献1は、環境内の人の移動経路を観測し、人が立ち止まる点間をつなぐ経路(有向グラフ)を導出し、この有向グラフを自律移動に利用することについて、開示している。   An autonomous mobile robot that autonomously moves using a map is known. For example, Patent Document 1 discloses a moving body control device having a route calculating means for calculating a moving route of a moving body on a grid grid map showing a moving environment of the moving body. This moving object control device sets a non-passable potential indicating non-passable on the grid map to avoid passing through a place where the non-passable potential is set. Further, for example, Non-Patent Document 1 discloses observing a movement route of a person in an environment, deriving a route (directed graph) connecting points at which a person stops, and using the directed graph for autonomous movement. There is.

特開2014−123200号公報JP, 2014-123200, A

Takeshi Sasaki, Drazen Brscic, and Hideki Hashimoto, "Human Observation Based Extraction of Path Patterns for Mobile Robot Navigation", IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010, Vol.57, No.4, pp.1401-1410Takeshi Sasaki, Drazen Brscic, and Hideki Hashimoto, "Human Observation Based Extraction of Path Patterns for Mobile Robot Navigation", IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010, Vol.57, No.4, pp.1401-1410

障害物が存在すると識別された位置だけを通過不能と判断する場合、障害物が存在すると識別されなかった領域は移動方向に関わらず通過可能と判断される。このため、ロボットの移動を禁止すべき方向が実際には存在する場合であっても、当該方向へのロボットの移動を許してしまう。また、非特許文献1に記載された技術においては、細かい移動経路を地図に反映することはできず、具体的な経路を決定できる地図が得られない。また、非特許文献1に記載された技術においては、人が動き続ける場所には上記の点が作成されないため、そのような場所に対し適切に移動可能方向を設定することができない。   When it is determined that only the position that is identified as having an obstacle is not passable, the area that is not identified as having an obstacle is determined to be passable regardless of the moving direction. For this reason, even if there is actually a direction in which the movement of the robot should be prohibited, the movement of the robot in that direction is permitted. In addition, in the technique described in Non-Patent Document 1, it is not possible to reflect a fine movement route on a map, and a map that can determine a specific route cannot be obtained. Further, in the technique described in Non-Patent Document 1, the above point is not created in a place where a person continues to move, and thus the movable direction cannot be appropriately set in such a place.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ロボットの移動を禁止すべき方向が現実に存在する場合にその方向へのロボットの移動を抑制することができる地図作成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve such a problem, and when a direction in which the movement of the robot should be prohibited actually exists, a map creation method capable of suppressing the movement of the robot in that direction. The purpose is to provide.

本発明の一態様に係る地図作成方法は、地図上で自律的に移動する自律移動ロボットの地図作成方法であって、地図の作成範囲内における、予め定められた期間内の不特定の人の移動方向を取得し、取得された前記移動方向に基づいて、前記地図の作成範囲のうち人の移動が存在したことのある部分領域毎に、前記自律移動ロボットの移動可能方向を設定する、方法である。
このような方法によれば、移動が可能である蓋然性が高い方向が、移動可能方向に設定される。このため、移動を禁止すべき方向へのロボットの移動を抑制することができる地図を作成することができる。
A map creating method according to an aspect of the present invention is a map creating method of an autonomous mobile robot that autonomously moves on a map, and includes an unspecified person within a predetermined period within a map creating range. A method of acquiring a moving direction, and setting a movable direction of the autonomous mobile robot for each partial area in which the movement of a person has existed in the map creation range based on the acquired moving direction Is.
According to such a method, the direction in which there is a high probability of being movable is set as the movable direction. Therefore, it is possible to create a map that can prevent the robot from moving in the direction in which the movement should be prohibited.

本発明によれば、ロボットの移動を禁止すべき方向が現実に存在する場合にその方向へのロボットの移動を抑制することができる地図作成方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a map creation method capable of suppressing the movement of a robot in a direction in which the movement of the robot should be prohibited, when the direction actually exists.

有向グリッドマップの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a directed grid map. 実施の形態に係る地図作成装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the map creation apparatus which concerns on embodiment. 地図更新部の動作の流れについて示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of a map update part. 図3に示すフローチャートのステップ101で抽出された人の軌跡群の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the trajectory group of the person extracted in step 101 of the flowchart shown in FIG. 全方向のポテンシャル値が100%に設定された有向グリッドマップの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the directed grid map with which the potential value of all directions was set to 100%. 図3に示すフローチャートのステップ105〜108の処理について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of steps 105-108 of the flowchart shown in FIG. 始端側の点が属するグリッドについてのみポテンシャルを変更する例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which changes a potential only about the grid to which the point by the side of a starting end belongs. 終端側の点が属するグリッドを除く全てのグリッドのポテンシャルを変更する例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which changes the potential of all the grids except the grid to which the point on the terminal side belongs. 4方向の有向グリッドマップにおけるグリッドの区切り方を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows how to divide | segment the grid in a 4-direction directed grid map. 8方向の有向グリッドマップにおけるグリッドの区切り方を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows how to divide | segment the grid in a directed grid map of 8 directions. 観測された実際の人の移動経路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the movement path of the observed actual person. 非特許文献1に記載された技術を用いて生成される地図の一例を示す模式図である。9 is a schematic diagram showing an example of a map generated using the technique described in Non-Patent Document 1. FIG. グリッドマップを用いて生成される地図の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the map produced | generated using a grid map.

本発明の実施の形態について説明する前に、まず、発明者による事前の検討事項について説明する。   Before describing the embodiments of the present invention, first, items to be examined in advance by the inventor will be described.

非特許文献1に記載された技術では、上述の通り、環境内の人の移動経路を観測した上で、人が留まる点をつなぐ経路を導出する。例えば、図11に示されるような人の動きが観測された場合、非特許文献1に記載された技術を用いると、図12に示されるような地図が作成されうる。なお、図11においては、社会的な移動に関するルールなどといった何らかの事情により、侵入が禁止された領域が存在している。具体的には、図11においては、何らかの事情により侵入が禁止された領域の周囲に、間隔をあけてパイロン90が置かれている。より詳細には、図11において、壁91の間の通路上にパイロン90で囲まれた領域が存在する環境が示されている。このため、人は、パイロン90で囲まれた領域を避けて移動している。   In the technique described in Non-Patent Document 1, as described above, the route that connects the points where the person stays is derived after observing the movement route of the person in the environment. For example, when the movement of a person as shown in FIG. 11 is observed, the map as shown in FIG. 12 can be created by using the technique described in Non-Patent Document 1. Note that in FIG. 11, there is an area where intrusion is prohibited due to some circumstances such as rules regarding social movement. Specifically, in FIG. 11, pylons 90 are placed at intervals around the area where entry is prohibited due to some circumstances. More specifically, FIG. 11 shows an environment in which there is an area surrounded by a pylon 90 on the passage between the walls 91. For this reason, the person moves while avoiding the area surrounded by the pylon 90.

ここで、図12を参照すると、非特許文献1に記載された技術を用いた場合の地図では、大まかな経路が設定されるに過ぎず、細かい移動経路を反映することができない。特に、人が動き続ける場所には上記の点が作成されないため、そのような場所に対する経路を地図に反映することはできない。また、図12に示される地図には、パイロン90で囲まれた領域内を通過する経路が含まれてしまっている。   Here, referring to FIG. 12, in the map in the case of using the technique described in Non-Patent Document 1, only a rough route is set, and a fine movement route cannot be reflected. In particular, since the above points are not created in a place where a person continues to move, it is not possible to reflect the route to such a place on the map. In addition, the map shown in FIG. 12 includes a route passing through the area surrounded by the pylon 90.

これに対し、格子状のグリッドマップ上に通過不能を示す通過不可ポテンシャルを設定することにより、次のように経路を設定することも考えられる。すなわち、図13に示されるように、人が存在した位置を通過可能とするようにグリッドマップを更新することが考えられる。この方法によれば、侵入が禁止された領域を通過不能に設定することが可能となるが、移動方向については設定されない。このため、図13に示される地図に従ってロボットが移動する場合、ロボットが人の流れに逆らう移動をする可能性や、一方通行(歩く歩道など)を逆走する可能性がある。つまり、ロボットの移動を禁止すべき方向が現実に存在する場合にその方向へのロボットの移動を抑制することができない。なお、図13において、各グリッド内の数値は、当該グリッド内の領域が通過不可能領域である可能性を示す%値である。   On the other hand, it is also conceivable to set a route as follows by setting a pass-through potential that indicates pass-through on the grid-like grid map. That is, as shown in FIG. 13, it is conceivable to update the grid map so that the position where the person existed can be passed. According to this method, it is possible to set the area where entry is prohibited to be unable to pass, but the moving direction is not set. For this reason, when the robot moves according to the map shown in FIG. 13, there is a possibility that the robot will move against the flow of people and that it will run backward on one way (walking sidewalk, etc.). That is, when there is actually a direction in which the robot movement should be prohibited, it is not possible to suppress the movement of the robot in that direction. Note that, in FIG. 13, the numerical value in each grid is a% value indicating the possibility that the area in the grid is a non-passable area.

実施の形態
実施の形態に係る地図作成装置は、人の位置を検出する構成と、検出された人を追跡する構成と、人の軌跡を記憶する構成と、地図を生成する構成とを含んでいる。ここで、人の位置を検出する構成は、地図の作成範囲内の人の位置の検出を継続して行う。その際、人の位置を検出する構成は、個人の識別までは不要であるが、不特定の人の位置の検出を継続して行う。なお、人の位置を検出する構成は、検出された人を追跡する構成が要求する場合などには、個人の識別も行ってもよい。人の位置を検出する構成の検出範囲は広いほど好ましく、好適には、地図の作成範囲内の全ての領域を検出対象とする。なお、人の位置を検出する構成は、同時に複数の人の位置を検出できることが好ましいが、同時に1人しか検出できなくてもよい。
EmbodimentsA map creating apparatus according to an embodiment includes a configuration for detecting a position of a person, a configuration for tracking a detected person, a configuration for storing a trajectory of a person, and a configuration for generating a map. There is. Here, in the configuration for detecting the position of the person, the position of the person within the map creation range is continuously detected. At this time, the configuration for detecting the position of the person is not required until the individual is identified, but the position of the unspecified person is continuously detected. It should be noted that the configuration for detecting the position of the person may also identify the individual when the configuration for tracking the detected person requires. The wider the detection range of the configuration for detecting the position of a person, the better. It is preferable that the position of the person can be detected at the same time, but only one person may be detected at the same time.

検出された人を追跡する構成は、上述の人の位置を検出する構成から得られた人の位置情報を用いて、人を追跡し、人の位置の軌跡を導出する。なお、検出された人を追跡する構成は、人の位置情報だけを利用してもよいし、他の情報を追加で利用してもよい。   The configuration for tracking the detected person uses the position information of the person obtained from the configuration for detecting the position of the person described above to track the person and derive a trajectory of the position of the person. Note that the configuration for tracking the detected person may use only the position information of the person, or may use other information additionally.

人の軌跡を記憶する構成は、検出された人を追跡する構成により得られた人の軌跡情報を記憶する。この構成は、少なくとも人の位置の軌跡情報を記憶する。なお、軌跡情報は、例えば、時系列の順序付きの位置情報により構成される。軌跡に含まれる位置情報は、検出された時間情報を含んでもよい。   The configuration for storing the trajectory of the person stores the trajectory information of the person obtained by the configuration for tracking the detected person. This configuration stores at least locus information of the position of the person. The trajectory information is composed of, for example, time-sequential position information. The position information included in the trajectory may include detected time information.

地図を生成する構成は、記憶されている人の軌跡情報から自律移動ロボットのための地図を生成する。具体的には、地図を生成する構成は、図1に示されるような有向グリッドマップ50を生成する。有向グリッドマップ50は、図1に示すような二次元の地図であり、地図作成範囲の平面をグリッド状に区切った地図である。ここで、この有向グリッドマップ50は、各グリッドに対し、当該グリッドについて通過不能領域である可能性を数値により示す地図である。より具体的には、有向グリッドマップ50は、各グリッドに対し、方向毎に通過不能である可能性を示す数値を有する。以下、この数値についてポテンシャルと呼ぶことがある。図1では、各グリッドが、上下左右に加え、それらの間の方向も含む8方向について、ポテンシャルが設定される例について示しているが、方向数は任意に設定可能であり、例えば上下左右の4方向であってもよい。なお、本実施の形態では、ポテンシャルは、確率(%値)により示される。有向グリッドマップ50のグリッド数は任意に設定可能である。また、グリッドの大きさ及び形状についても任意に設定可能である。一例としては、有向グリッドマップ50のグリッドは、1辺が実環境の数cmに対応する正方形である。   The configuration for generating a map generates a map for an autonomous mobile robot from the stored human trajectory information. Specifically, the configuration for generating a map generates a directed grid map 50 as shown in FIG. The directed grid map 50 is a two-dimensional map as shown in FIG. 1, and is a map obtained by dividing the plane of the map creation range into a grid. Here, the directed grid map 50 is a map that numerically indicates, with respect to each grid, the possibility that the grid is a non-passable area. More specifically, the directed grid map 50 has, for each grid, a numerical value indicating the possibility of being impassable in each direction. Hereinafter, this numerical value may be referred to as a potential. FIG. 1 shows an example in which the potential is set for each grid in eight directions including the direction between them in addition to the top, bottom, left and right, but the number of directions can be set arbitrarily, and for example It may be four directions. In the present embodiment, the potential is indicated by the probability (% value). The number of grids of the directed grid map 50 can be set arbitrarily. Also, the size and shape of the grid can be arbitrarily set. As an example, the grid of the directed grid map 50 is a square whose one side corresponds to several cm of the real environment.

地図を生成する構成は、人の軌跡を取得し、グリッドごとに通過する人の軌跡を抜き出す。そして、地図を生成する構成は、抜き出された軌跡ごとに、軌跡の方向を算出し、方向が算出される毎に、そのグリッドにおける算出された方向のポテンシャルを更新する。自律移動ロボットは、このようにして生成された地図に示されるポテンシャルに従って、移動経路を選択し、自律的に移動する。なお、地図を生成する構成により生成される地図は、当該地図単体で利用されてもよいし、他の障害物地図等とマージされて利用されてもよい。また、地図を生成する構成における地図の作成は、定期的に行われてもよいし、何らかの指示があった時に行われてもよい。   In the configuration for generating a map, the trajectory of a person is acquired, and the trajectory of the person passing through is extracted for each grid. Then, in the configuration for generating a map, the direction of the trajectory is calculated for each extracted trajectory, and the potential of the calculated direction in the grid is updated each time the direction is calculated. The autonomous mobile robot selects a travel route and autonomously moves in accordance with the potential shown on the map thus generated. The map generated by the configuration for generating a map may be used as the map itself or may be used by being merged with another obstacle map or the like. In addition, the map may be created periodically in the configuration for generating the map, or when a certain instruction is given.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。図2は、実施の形態に係る地図作成装置1の構成を示すブロック図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the map creation device 1 according to the embodiment.

地図作成装置1は、情報処理装置10と、カメラ群11と備えている。情報処理装置10は、図示しないCPU(Central Processing Unit)及びメモリなどを有し、コンピュータとしての機能を備えている。また、情報処理装置10は、人検出部12と、人追跡部13と、軌跡記憶部14と、地図更新部15とを有する。なお、人検出部12、人追跡部13、及び地図更新部15は、例えば、CPUの制御によって、プログラムが実行されることによって実現できる。より具体的には、例えば図示しないメモリ等の記憶装置に格納されたプログラムを、CPUの制御によって実行して実現する。また、これら各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。軌跡記憶部14は、例えばメモリ等の記憶装置により実現される。   The map creation device 1 includes an information processing device 10 and a camera group 11. The information processing device 10 has a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like (not shown), and has a function as a computer. The information processing device 10 also includes a person detection unit 12, a person tracking unit 13, a trajectory storage unit 14, and a map update unit 15. The person detecting unit 12, the person tracking unit 13, and the map updating unit 15 can be realized by executing a program under the control of the CPU, for example. More specifically, it is realized by executing a program stored in a storage device such as a memory (not shown) under the control of the CPU. Further, each of these constituent elements is not limited to being realized by software by a program, but may be realized by any combination of hardware, firmware, and software. The locus storage unit 14 is realized by a storage device such as a memory.

なお、地図作成装置1において、カメラ群11及び人検出部12が、上述の人の位置を検出する構成に相当し、カメラ群11及び人追跡部13が、上述の検出された人を追跡する構成に相当し、軌跡記憶部14が上述の人の軌跡を記憶する構成に相当し、地図更新部15が上述の地図を生成する構成に相当する。   In the map creation device 1, the camera group 11 and the person detection unit 12 correspond to the above-described configuration for detecting the position of the person, and the camera group 11 and the person tracking unit 13 track the detected person. This corresponds to the configuration, the trajectory storage unit 14 corresponds to the configuration for storing the above-described person's trajectory, and the map update unit 15 corresponds to the configuration for generating the above-described map.

カメラ群11は、複数のカメラであり、地図の作成範囲に対応する実環境の範囲に分散して配置されている。すなわちカメラ群11は、地図の作成範囲内の人の移動を撮影することが可能に配置されている。好適には、カメラ群11は、地図の作成範囲内の全ての領域を撮像範囲とする。   The camera group 11 is a plurality of cameras, and is distributed and arranged in the range of the actual environment corresponding to the map creation range. That is, the camera group 11 is arranged so that the movement of a person within the map creation range can be photographed. Preferably, the camera group 11 sets the entire image capturing range as the image capturing range.

人検出部12は、カメラ群11による撮像画像から人の位置を検出する。具体的には、人検出部12は、人毎に、二次元平面(地図)上の座標位置及び撮影画像上の位置を検出し、人追跡部13に出力する。人検出部12は、例えば、カメラ群11の各カメラの撮影場所についての情報及び撮像画像中の人の位置についての情報などから、二次元平面上の座標位置を検出する。   The person detection unit 12 detects the position of a person from the image captured by the camera group 11. Specifically, the person detection unit 12 detects the coordinate position on the two-dimensional plane (map) and the position on the captured image for each person, and outputs the detected position to the person tracking unit 13. The person detection unit 12 detects the coordinate position on the two-dimensional plane from, for example, information about the shooting location of each camera of the camera group 11 and information about the position of the person in the captured image.

人追跡部13は、人検出部12により検出された人の位置と、カメラ群11による撮像画像とを用いて、人を追跡する。具体的には、例えば、人追跡部13は、検出された人の撮像画像上の位置と、撮像画像における色情報とを用いて、画像処理を行うことにより人を追跡する。人追跡部13は、追跡された人毎に、平面上の位置群を軌跡として軌跡記憶部14に出力する。   The person tracking section 13 tracks a person using the position of the person detected by the person detecting section 12 and the image captured by the camera group 11. Specifically, for example, the person tracking unit 13 tracks a person by performing image processing using the detected position of the person on the captured image and the color information in the captured image. The person tracking unit 13 outputs a position group on a plane to the trajectory storage unit 14 as a trajectory for each tracked person.

軌跡記憶部14は、人追跡部13により出力された軌跡からなる軌跡群を記憶する。また、軌跡記憶部14は、地図更新部15からの要求により、記憶した軌跡群を出力する。   The locus storage unit 14 stores a locus group including the loci output by the person tracking unit 13. Further, the locus storage unit 14 outputs the stored locus group in response to a request from the map updating unit 15.

地図更新部15は、軌跡記憶部14に記憶された情報に基づいて、有向グリッドマップ50を定期的に更新する。ここでは、一例として、有向グリッドマップ50は、4方向についてのポテンシャルの設定が可能なマップであるものとして説明する。地図更新部15による更新周期は、地図を作成したい領域の環境によって異ならせてもよい。例えば、通路などのように、人の移動が十分に多い場所では、地図更新部15は、10分に1回といった比較的短い周期で更新するようにしてもよい。また、オフィスなどのように、人の移動が少ない場所では、地図更新部15は、1日2回といった比較的長い周期で更新するようにしてもよい。   The map updating unit 15 periodically updates the directed grid map 50 based on the information stored in the trajectory storage unit 14. Here, as an example, the directed grid map 50 will be described as a map in which potentials in four directions can be set. The update cycle of the map update unit 15 may be different depending on the environment of the area where the map is to be created. For example, in a place where a lot of people move, such as a passage, the map update unit 15 may update the map at a relatively short cycle such as once every 10 minutes. Further, in a place where movement of people is small, such as an office, the map updating unit 15 may update the map at a relatively long cycle such as twice a day.

以下、フローチャートに沿って、地図更新部15の詳細を説明する。図3は、地図更新部15の動作の流れについて示すフローチャートである。   The details of the map updating unit 15 will be described below with reference to the flowchart. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of operation of the map updating unit 15.

ステップ100(S100)において、地図更新部15は、軌跡記憶部14に記憶されている人の軌跡群を取得する。   In step 100 (S100), the map updating unit 15 acquires the trajectory group of the person stored in the trajectory storage unit 14.

ステップ101(S101)において、地図更新部15は、ステップ100で取得された軌跡群の中から、前回の更新時以後の人の軌跡群を抽出する。図4は、ステップ101で抽出された人の軌跡群の一例を示す模式図である。なお、図4及び後述する図6〜8において、矢印は検出された人の軌跡を示し、点は軌跡の要素(検出された人の位置)を示す。図4に示されるように、人はパイロン90で囲まれた領域以外の通路部分を通過するため、パイロン90で囲まれた領域については人の軌跡がない。また、図4に示した例では、パイロン90の脇を人が通過しているが、その際、2つの人の移動方向が存在している。一方の移動方向は、パイロン90に近い側に存在する移動方向であり、図中の右から左への移動方向である。他方の移動方向は、パイロン90に遠い側に存在する移動方向であり、図中の左から右への移動方向である。つまり、人は、右側通行している。このようにして、地図更新部15は、地図の作成範囲内における、予め定められた期間内の不特定の人の移動軌跡(移動方向)を取得する。   In step 101 (S101), the map updating unit 15 extracts a trajectory group of a person after the previous update from the trajectory group acquired in step 100. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the trajectory group of a person extracted in step 101. In addition, in FIG. 4 and FIGS. 6 to 8 to be described later, an arrow indicates a detected locus of a person, and a dot indicates an element of the locus (position of the detected person). As shown in FIG. 4, since a person passes through a passage portion other than the area surrounded by the pylon 90, there is no human trajectory in the area surrounded by the pylon 90. Further, in the example shown in FIG. 4, a person passes by the side of the pylon 90, but at that time, there are two moving directions of the person. One of the moving directions is the moving direction existing on the side closer to the pylon 90, and is the moving direction from right to left in the figure. The other moving direction is the moving direction existing on the side farther from the pylon 90, and is the moving direction from left to right in the figure. That is, the person is driving on the right side. In this way, the map update unit 15 acquires the movement trajectory (movement direction) of an unspecified person within a predetermined period within the map creation range.

ステップ102〜ステップ110により、地図更新部15は、更新用有向グリッドマップを作成する。具体的には、ステップ102(S102)において、地図更新部15は、ポテンシャルが全て100%の地図を作成する。すなわち、地図更新部15は、図5に示されるように、全てのグリッドにおいて、全方向のポテンシャル値が100%に設定された有向グリッドマップを作成する。   Through steps 102 to 110, the map update section 15 creates an updated directed grid map. Specifically, in step 102 (S102), the map update unit 15 creates a map with 100% potential. That is, as shown in FIG. 5, the map updating unit 15 creates a directed grid map in which the potential values in all directions are set to 100% in all grids.

ステップ103(S103)において、地図更新部15は、ステップ101で抽出された軌跡群から軌跡を取り出す。   In step 103 (S103), the map updating unit 15 extracts a trajectory from the trajectory group extracted in step 101.

ステップ104(S104)において、地図更新部15は、ステップ103で取り出した軌跡上の点のそれぞれが属するグリッドを計算する。すなわち、地図更新部15は、軌跡を構成する各点がマップ上のどのグリッドに属するかの対応付け行う。例えば、地図更新部15は、各点の座標と各グリッドに関する位置情報とを用いて演算することによりこの対応付けを行う。   In step 104 (S104), the map updating unit 15 calculates the grid to which each of the points on the trajectory extracted in step 103 belongs. That is, the map updating unit 15 associates each grid forming the locus with which grid on the map. For example, the map updating unit 15 performs this association by calculating using the coordinates of each point and the position information regarding each grid.

以下のステップ105〜108により、実際の人の移動方向に対応する方向についてのポテンシャルを修正する処理が行われる。図6は、図3に示すフローチャートのステップ105〜108の処理について説明する模式図である。   By the following steps 105 to 108, processing for correcting the potential in the direction corresponding to the actual moving direction of the person is performed. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the processing of steps 105 to 108 of the flowchart shown in FIG.

ステップ105(S105)において、地図更新部15は、ステップ103で取り出した軌跡を構成する点のうち隣り合う2点の座標を取り出す。   In step 105 (S105), the map updating unit 15 extracts the coordinates of two adjacent points forming the trajectory extracted in step 103.

ステップ106(S106)において、地図更新部15は、ステップ105で取り出した隣り合う2点の座標が同じグリッド内に属するか否かを判定する。2点の座標が同じグリッド内に属さない場合、処理はステップ107へ移行する。これに対し、2点の座標が同じグリッド内に属する場合、処理はステップ109へ移行する。   In step 106 (S106), the map updating unit 15 determines whether or not the coordinates of two adjacent points extracted in step 105 belong to the same grid. If the coordinates of the two points do not belong to the same grid, the process proceeds to step 107. On the other hand, when the coordinates of the two points belong to the same grid, the process proceeds to step 109.

ステップ107(S107)において、地図更新部15は、グリッドの境界線と、2点間を結ぶ線分との交点を計算する。   In step 107 (S107), the map updating unit 15 calculates the intersection of the boundary line of the grid and the line segment connecting the two points.

ステップ108(S108)において、地図更新部15は、2点のうち始端側の点が属するグリッドのポテンシャルであって、交点の存在する方向のポテンシャルを0%に変更する。   In step 108 (S108), the map updating unit 15 changes the potential of the grid to which the point on the starting end side of the two points belongs and in the direction in which the intersection exists to 0%.

ステップ109(S109)において、地図更新部15は、ステップ103で取り出した軌跡を構成する隣り合う2点の全てについて、ステップ106〜108の処理を実施したか否かを判定する。隣り合う2点の全てについてステップ106〜108の処理が終了していない場合、処理は、ステップ105に戻る。これに対し、隣り合う2点の全てについてステップ106〜108の処理が終了している場合、処理は、ステップ110へ移行する。   In step 109 (S109), the map updating unit 15 determines whether or not the processes of steps 106 to 108 have been performed for all of the two adjacent points forming the trajectory extracted in step 103. When the processes of steps 106 to 108 have not been completed for all the two adjacent points, the process returns to step 105. On the other hand, when the processes of steps 106 to 108 have been completed for all the two adjacent points, the process proceeds to step 110.

ステップ110(S110)において、地図更新部15は、ステップ101で抽出された軌跡群を構成する全ての軌跡について、ステップ103〜109の処理を実施したか否かを判定する。全ての軌跡についてステップ103〜109の処理を実施していない場合、処理は、ステップ103に戻る。これに対し、全ての軌跡についてステップ103〜100の処理が終了している場合、処理は、ステップ111へ移行する。   In step 110 (S110), the map updating unit 15 determines whether or not the processes of steps 103 to 109 have been executed for all the trajectories forming the trajectory group extracted in step 101. When the processes of steps 103 to 109 have not been executed for all the trajectories, the process returns to step 103. On the other hand, when the processes of steps 103 to 100 have been completed for all trajectories, the process proceeds to step 111.

このようにして、ステップ100で取得された、地図の作成範囲内における、予め定められた期間内の不特定の人の移動軌跡に基づいて、有向グリッドマップ50の生成が行われる。ここで、地図の作成範囲のうち人の移動が存在する領域(グリッド)は、ポテンシャルが初期値の100%から変更される。すなわち、そのような領域は、通過可能領域として設定される。ただし、この通過可能領域において、ポテンシャルが初期値から変更されるのは、実際の人の移動方向に対応する方向のみである。このため、通過可能領域において、実際の人の移動方向に対応する方向が移動可能方向として設定される。また、地図の作成範囲のうち人の移動が存在しない領域(グリッド)は、ポテンシャルが100%のままであり、そのような領域は通過不可能領域として設定される。   In this way, the directed grid map 50 is generated based on the movement trajectory of an unspecified person within a predetermined period within the map creation range acquired in step 100. Here, in the area (grid) in which the movement of a person exists in the map creation range, the potential is changed from 100% of the initial value. That is, such an area is set as a passable area. However, in this passable region, the potential is changed from the initial value only in the direction corresponding to the actual moving direction of the person. Therefore, in the passable area, a direction corresponding to the actual moving direction of the person is set as the movable direction. Further, the area (grid) in which the movement of the person does not exist in the map creation range has the potential of 100%, and such an area is set as the impassable area.

すなわち、図3に示されるフローチャートは、地図上で自律的に移動する自律移動ロボットの次のような地図作成方法を示している。すなわち、地図の作成範囲内における、予め定められた期間内の不特定の人の移動方向を取得し(ステップ100〜107参照)、取得された移動方向に基づいて、地図の作成範囲のうち人の移動が存在したことのある部分領域(グリッド)毎に、自律移動ロボットの移動可能方向を設定する(ステップ108参照)、地図作成方法が示されている。   That is, the flowchart shown in FIG. 3 shows the following map creation method of the autonomous mobile robot that autonomously moves on the map. That is, the movement direction of an unspecified person within a predetermined period within the map creation range is acquired (see steps 100 to 107), and the person within the map creation range is acquired based on the acquired movement direction. The map creating method is shown in which the movable direction of the autonomous mobile robot is set for each partial area (grid) in which the movement of (1) has existed (see step 108).

ステップ111(S111)では、地図更新部15が、過去のマップと上記処理により得られるマップとをマージすることにより、マップを更新する。すなわち、地図更新部15は、前回の更新の際に得られた有向グリッドマップと、今回の更新におけるステップ100〜ステップ110の処理により得られたマップをマージして、今回の更新処理により更新されたマップを作成する。なお、マップをマージする方法は、任意の方法が採用可能であり、例えばベイズ推定又は重み付き和などによるマージが行われてもよい。また、ここでは、過去のマップと上記処理により得られるマップとをマージすることにより、新たなマップを生成しているが、マージをせずに、ステップ100〜ステップ110の処理により得られたマップが自律移動ロボットに利用される地図とされてもよい。   In step 111 (S111), the map update unit 15 updates the map by merging the past map and the map obtained by the above process. That is, the map update unit 15 merges the directed grid map obtained at the time of the previous update with the map obtained by the processing of steps 100 to 110 in the current update, and updates the map by the update processing of this time. A customized map. Any method can be adopted as the method of merging maps, and for example, merging by Bayesian estimation or weighted sum may be performed. Further, here, a new map is generated by merging the past map and the map obtained by the above processing, but the map obtained by the processing of step 100 to step 110 without merging. May be a map used by the autonomous mobile robot.

上記実施の形態にかかる地図作成装置1によれば、移動が可能である蓋然性が高い方向が、移動可能方向に設定される。このため、移動を禁止すべき方向へのロボットの移動を抑制することができる地図を作成することができる。すなわち、ロボットが人の流れに逆らう移動をする可能性や、一方通行を逆走する可能性を低減することが可能な地図を作成することができる。また、上述のような有向グリッドマップ50を作成するため、細かい移動のルールを、マップに反映させることができる。さらに、非特許文献1に記載された技術とは異なり、常に人が動き続けているようなエリアにも適用することができる。また、さらに、人の実際の移動に基づいて地図が作成されるため、何らかのルールによって侵入が禁止されている場所や、ガラスやへこみ等といったセンサで検知しにくい侵入禁止場所を、自律移動ロボットのための地図に反映することもできる。   According to the map creation device 1 according to the above-described embodiment, the direction in which there is a high probability of being movable is set as the movable direction. Therefore, it is possible to create a map that can prevent the robot from moving in the direction in which the movement should be prohibited. That is, it is possible to create a map that can reduce the possibility that the robot will move against the flow of people and the possibility that it will reverse one-way. In addition, since the directed grid map 50 as described above is created, the fine movement rule can be reflected in the map. Further, unlike the technique described in Non-Patent Document 1, it can be applied to an area where a person is constantly moving. In addition, since a map is created based on the actual movement of people, locations where entry is prohibited by some rule, or locations where entry is difficult to detect with sensors such as glass and dents are detected by the autonomous mobile robot. It can also be reflected in the map.

なお、上述の説明では、ステップ108において、2点のうち始端側の点が属するグリッドについてのみポテンシャルを変更したが(図7参照)、2点が結ぶ線分上に存在するグリッドのうち、終端側の点が属するグリッドを除く全てのグリッドのポテンシャルを変更してもよい(図8参照)。なお、図7は、2点のうち始端側の点が属するグリッドについてのみポテンシャルを変更する例を示す模式図であり、図8は、終端側の点が属するグリッドを除く全てのグリッドのポテンシャルを変更する例を示す模式図である。図7及び図8において、太線の枠で囲まれたグリッドが、ポテンシャルの変更対象であるグリッドである。   In the above description, in step 108, the potential is changed only for the grid to which the point on the starting end side of the two points belongs (see FIG. 7), but the end of the grid existing on the line segment connecting the two points is changed. The potentials of all grids except the grid to which the side point belongs may be changed (see FIG. 8). Note that FIG. 7 is a schematic diagram showing an example in which the potential is changed only for the grid to which the point on the start end side among the two points belongs, and FIG. 8 shows the potential on all grids except the grid to which the point on the end side belongs. It is a schematic diagram which shows the example changed. In FIGS. 7 and 8, the grid surrounded by the bold frame is the grid whose potential is to be changed.

また、上述の説明では、地図更新部15は、人の移動方向に対応する方向のポテンシャルを0%に設定したが、ポテンシャルの初期値(100%)から所定値だけ小さくするようにしてもよい(図1下部左側のポテンシャル参照)。なお、この場合のポテンシャルの下限値は、0%である。   Further, in the above description, the map updating unit 15 sets the potential in the direction corresponding to the moving direction of the person to 0%, but may decrease the potential from the initial value (100%) by a predetermined value. (See the potential on the lower left of Figure 1). The lower limit value of the potential in this case is 0%.

また、上記の説明では、地図更新部15が、4方向の有向グリッドマップ50を生成する例について具体的に示したが、上述の通り、方向の数は4方向に限定されず、例えば8方向であってもよい(図1参照)。ただし、4方向の場合には、グリッドの上下左右の各辺のどこに交点が存在するかで、ポテンシャルの更新対象の方向が決定されたが(図9参照)、8方向では、それをさらに細かく区切る必要がある(図10)。図9は、4方向の有向グリッドマップ50におけるグリッドの区切り方を示す模式図であり、図10は、8方向の有向グリッドマップ50におけるグリッドの区切り方を示す模式図である。なお、図9及び図10において、グリッドの辺の区切りを、線種(実線又は破線)の違いにより示している。   Further, in the above description, the map updating unit 15 specifically shows an example in which the four-direction directed grid map 50 is generated, but as described above, the number of directions is not limited to four, and may be eight, for example. It may be a direction (see FIG. 1). However, in the case of four directions, the direction of the potential update target was determined depending on where each of the upper, lower, left, and right sides of the grid intersected (see FIG. 9). It is necessary to divide it (Fig. 10). FIG. 9 is a schematic diagram showing how to divide the grid in the directed grid map 50 in four directions, and FIG. 10 is a schematic diagram showing how to divide the grid in the directed grid map 50 in eight directions. Note that in FIGS. 9 and 10, the division of the sides of the grid is shown by the difference in the line type (solid line or broken line).

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、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。例えば、上記実施の形態では、カメラ群11を用いたが、地図の作成範囲に対応する実環境の範囲に分散して配置されたレーザーレンジファインダ群が用いられてもよい。この場合、各レーザーレンジファインダの設置高さを人の足の高さ程度として、レーザーレンジファインダの出力から人の足の位置を検出することにより人の位置情報を検出し、人の追跡を行ってもよい。また、カメラ群11又はレーザーレンジファインダ群を配置する代わりに、カメラ又はレーザーレンジファインダを搭載した自律移動ロボットが移動しながら人の位置を検出するよう構成されてもよい。   The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, although the camera group 11 is used in the above-described embodiment, a laser range finder group may be used that is distributed and arranged in the range of the actual environment corresponding to the map creation range. In this case, set the height of each laser range finder to about the height of a person's foot, and detect the person's position information by detecting the position of the person's foot from the output of the laser range finder to track the person. May be. Further, instead of disposing the camera group 11 or the laser range finder group, an autonomous mobile robot equipped with the camera or laser range finder may be configured to detect the position of a person while moving.

1 地図作成装置
10 情報処理装置
11 カメラ群
12 人検出部
13 人追跡部
14 軌跡記憶部
15 地図更新部
50 有向グリッドマップ
90 パイロン
91 壁
1 map creation device 10 information processing device 11 camera group 12 human detection unit 13 human tracking unit 14 trajectory storage unit 15 map update unit 50 directed grid map 90 pylon 91 wall

Claims (1)

地図作成装置による、地図上で自律的に移動する自律移動ロボットの地図作成方法であって、
前記地図作成装置が、地図の作成範囲内における、予め定められた期間内の不特定の人の移動の軌跡を取得し、
前記地図作成装置が、一つの前記軌跡を構成する前記人の複数の座標点のうちの隣り合う2点であって、当該2点の座標が前記地図の作成範囲内の異なる部分領域に属する2点を見つけ、
前記地図作成装置が、部分領域の境界線と前記2点を結ぶ線分との交点を特定し、
前記地図作成装置が、前記交点が存在する前記境界線で仕切られる部分領域であって前記軌跡の始端側の部分領域について、前記交点が存在する方向を前記自律移動ロボットが移動可能な方向に設定する
地図作成方法。
A method for creating a map of an autonomous mobile robot that autonomously moves on a map by a map creating device , comprising:
The map creating device acquires a trajectory of movement of an unspecified person within a predetermined period within a map creating range ,
The map creation device has two adjacent points of the plurality of coordinate points of the person forming one trajectory, and the coordinates of the two points belong to different partial areas within the map creation range. Find a point,
The map creation device identifies an intersection of a boundary line of the partial area and a line segment connecting the two points,
The map creation device sets a direction in which the intersection exists to a direction in which the autonomous mobile robot can move, with respect to a partial region that is partitioned by the boundary line where the intersection exists and is a partial region on the starting end side of the trajectory. How to create a map.
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