JP7087290B2 - 自律移動装置、自律移動方法及びプログラム - Google Patents
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Description
また、本発明に係る自律移動方法は、自律移動装置が実行する自律移動方法であって、駆動部からの情報に基づいて自己位置を推定する駆動系位置推定ステップと、前記駆動部以外からの情報に基づいて自己位置を推定する非駆動系位置推定ステップと、周囲の物体の位置を取得する物体位置取得ステップと、前記駆動系位置推定ステップ又は前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置と、前記物体位置取得ステップで取得した物体の位置と、に基づき、前記物体の位置を記録した環境地図を地図記憶部に作成する地図作成ステップと、前記駆動系位置推定ステップと前記非駆動系位置推定ステップとのうち前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できなくなったロスト状態の開始タイミングから所定の時間以上前記ロスト状態が継続した場合に、前記開始タイミングと前記所定の時間とによって定まる基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を、前記ロスト状態から前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できるトラッキング状態になったときに使用する、地図制御ステップと、を含み、前記地図作成ステップは、前記環境地図を前記地図記憶部に作成する際は、前記トラッキング状態のときには少なくとも前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置が活用されるように前記環境地図を前記地図記憶部に作成し、前記開始タイミングから前記基準タイミングまでの間は前記駆動系位置推定ステップで推定した自己位置に基づいて前記環境地図を前記地図記憶部に作成する、ことを特徴とする。
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータに、駆動部からの情報に基づいて自己位置を推定する駆動系位置推定ステップ、前記駆動部以外からの情報に基づいて自己位置を推定する非駆動系位置推定ステップ、周囲の物体の位置を取得する物体位置取得ステップ、前記駆動系位置推定ステップ又は前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置と、前記物体位置取得ステップで取得した物体の位置と、に基づき、前記物体の位置を記録した環境地図を地図記憶部に作成する地図作成ステップ、及び、前記駆動系位置推定ステップと前記非駆動系位置推定ステップとのうち前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できなくなったロスト状態の開始タイミングから所定の時間以上前記ロスト状態が継続した場合に、前記開始タイミングと前記所定の時間とによって定まる基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を、前記ロスト状態から前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できるトラッキング状態になったときに使用する、地図制御ステップ、を実行させ、前記地図作成ステップは、前記環境地図を前記地図記憶部に作成する際は、前記トラッキング状態のときには少なくとも前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置が活用されるように前記環境地図を前記地図記憶部に作成し、前記開始タイミングから前記基準タイミングまでの間は前記駆動系位置推定ステップで推定した自己位置に基づいて前記環境地図を前記地図記憶部に作成する、ことを特徴とする。
本発明の実施形態に係る自律移動装置は、周囲の地図を作成しながら、用途に応じて自律的に移動する装置である。この用途とは、例えば、警備監視用、屋内掃除用、ペット用、玩具用等である。
P=1-1/(1+exp(kL))・・・(1)
実施形態1にかかる自律移動装置100は、SLAM処理がロスト中に環境地図に登録されたデータ(障害物の位置等の情報)は、SLAM処理がトラッキング状態に復帰した際に、失われてしまう。SLAM処理がロスト中は自己位置の推定精度が低いため、これらのデータの精度も低くなってしまうから、自律移動装置100は、SLAM処理がロスト中のデータをSLAM処理がトラッキング状態に復帰した時にすべて消去することで、環境地図には精度の高い情報のみを残すようにしている。しかし、トラッキング状態からロスト状態になった直後の一定期間はオドメトリの情報の精度の低下はそれほど大きくない。また、トラッキング状態に復帰する直前のオドメトリの情報は、復帰後の自己位置に基づいて逆算することによって、精度の低下を抑えることができる。そこで、SLAM処理のトラッキング情報がロスト状態に変化した直後及びトラッキング状態に変化する直前のそれぞれの一定期間は、オドメトリの情報を用いて推定した自己位置の情報を利用する実施形態2について説明する。
上記の各実施形態では、非駆動系位置推定部12は、SLAM処理により自律移動装置100,101の自己位置及び姿勢を推定しているが、これに限られない。例えば、自律移動装置がGPS(Global Positioning System)衛星からの電波を取得する電波受信部を備え、非駆動系位置推定部12は、GPS衛星からの電波に含まれる情報に基づいて自己位置及び姿勢を推定しても良い。また、GPS衛星からの電波に限らず、携帯電話の基地局からの電波、無線LAN(Local Area Network)の基地局からの電波、RFID(Radio Frequency Identifier)等を用いて自己位置を推定しても良い。また、この場合、自律移動装置が方位センサを備えることにより、自律移動装置の向き(姿勢)の情報を得ることができる。
上記の各実施形態では、センサ部30は、測域センサ31を備えているが、これに限られない。ここでは、センサ部30が物体に衝突したことを検出する衝突センサを備える変形例2について説明する。
(1)もし、MA[i,j]<0かつMB[i,j]<0ならMI[i,j]=min(MA[i,j],MB[i,j])
(2)もし、MA[i,j]≧0又はMB[i,j]≧0ならMI[i,j]=max(MA[i,j],MB[i,j])
センサ部30が備えるセンサは、測域センサ31及び衝突センサ32に限られない。センサ部30が、周囲に床面が存在するか否かを検出することによって、床面が存在しない場所であるクリフ(穴、崖等)を検出するクリフセンサを備え、地図作成部14はクリフセンサが検出したクリフの情報も環境地図に記録するようにしても良い。また、センサ部30は、例えば悪路を検出する床面センサ、床の濡れている部分や水たまりを検出する水分センサ等を備えても良い。センサ部30が備えるセンサの種類を増やすことによって、自律移動装置は様々な環境により柔軟に対応した環境地図を作成できるようになる。
駆動部からの情報に基づいて自己位置を推定する駆動系位置推定部と、
前記駆動部以外からの情報に基づいて自己位置を推定する非駆動系位置推定部と、
周囲の物体の位置を取得する物体位置取得部と、
前記駆動系位置推定部又は前記非駆動系位置推定部が推定した自己位置と、前記物体位置取得部が取得した位置と、に基づき、前記物体の位置を記録した環境地図を地図記憶部に作成する地図作成部と、
前記非駆動系位置推定部が前記自己位置を推定できなくなったロストタイミングによって定まる基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を、前記自己位置を推定できるトラッキングタイミングになった場合に使用する、地図制御部と、
を備える自律移動装置。
前記地図制御部は、前記基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を地図保管部に保存し、前記トラッキングタイミングになった場合に前記地図保管部に保存した環境地図を前記地図記憶部に戻す、
付記1に記載の自律移動装置。
前記地図制御部は、前記基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図の更新を停止し、前記トラッキングタイミングになった場合に前記環境地図の更新を再開する、
付記1に記載の自律移動装置。
周囲の画像を取得する撮像部をさらに備え、
前記非駆動系位置推定部は、前記撮像部が取得した画像の情報に基づいて自己位置を推定する、
付記1から3のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記物体位置取得部は、前記物体までの距離である測距データを取得する測域センサからの情報を用いて前記物体の位置を取得する、
付記1から4のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記物体位置取得部は、前記物体に衝突したことを検出する衝突センサからの情報を用いて前記物体の位置を取得する、
付記1から5のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記基準タイミングは、前記非駆動系位置推定部で前記自己位置を推定できなくなったロストタイミングから基準遅延時間後または所定距離移動後である、
付記1から6のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記物体位置取得部が取得した物体の位置及び前記駆動系位置推定部が推定した自己位置の基準保存時間前まで又は基準移動距離以内の履歴を保存する物体位置記憶部をさらに備え、
前記地図制御部は、前記トラッキングタイミングになった場合に、前記非駆動系位置推定部が推定した自己位置並びに前記物体位置記憶部に保存された物体の位置及び自己位置に基づき、前記基準保存時間前まで又は前記基準移動距離以内の前記物体の位置を前記基準タイミングの環境地図に記録して使用する、
付記7に記載の自律移動装置。
前記地図制御部は、前記トラッキングタイミングになった場合に、前記非駆動系位置推定部が推定した自己位置と前記駆動系位置推定部が推定した自己位置との差分を求め、前記差分を前記物体位置記憶部に保存された物体の位置及び自己位置に加算することにより、前記基準保存時間前まで又は前記基準移動距離以内の前記物体の位置を推定して、前記環境地図に記録する、
付記8に記載の自律移動装置。
前記地図作成部は、前記物体位置取得部が取得した前記物体の位置に対応する前記環境地図上の位置における前記物体の存在確率を算出し、前記存在確率を前記環境地図に記録する、
付記1から9のいずれか1つに記載の自律移動装置。
前記物体位置取得部は、所定の方向毎に物体の存否を確認し、物体の存在を確認した場合には前記物体までの距離である測距データを取得し、
前記地図作成部は、前記物体位置取得部が前記物体の存否を確認した回数に対する前記測距データを取得した回数の割合を前記存在確率として前記環境地図に記録する、
付記10に記載の自律移動装置。
前記地図作成部は、前記存在確率を対数オッズにより前記環境地図に記録する、
付記10又は11に記載の自律移動装置。
前記地図作成部は、前記物体位置取得部が前記物体の位置を取得するために用いる情報の種類毎に複数の環境地図を作成し、
前記地図制御部は、前記複数の環境地図をそれぞれ別々に固定する、
付記1から12のいずれか1つに記載の自律移動装置。
環境地図を作成しながら自己位置を推定する自律移動装置において、
自己位置を推定できなくなった場合に前記環境地図を地図保管部に保存または前記環境地図の更新を停止し、自己位置を推定できるようになった場合に前記保存した環境地図または更新を停止した環境地図を使用する、
自律移動装置。
環境地図を作成するための撮影画像で自己位置を推定できなくなっているロスト期間中に、オドメトリの情報を使用して簡易地図を作成して使用し、前記撮影画像で自己位置を推定できるようになった場合に、前記簡易地図を前記自己位置を推定できなくなった場合における保存した環境地図または更新を停止した環境地図に置き換える、
付記14に記載の自律移動装置。
環境地図を作成するための撮影画像で自己位置を推定できなくなっているロスト期間中に、オドメトリの情報を保存しておき、前記撮影画像で自己位置を推定できるようになった場合に、前記保存しておいたオドメトリの情報から自己位置を基準として過去の自己位置を推定し、前記環境地図に反映させる、
付記14に記載の自律移動装置。
駆動部からの情報に基づいて自己位置を推定する駆動系位置推定ステップと、
前記駆動部以外からの情報に基づいて自己位置を推定する非駆動系位置推定ステップと、
周囲の物体の位置を取得する物体位置取得ステップと、
前記駆動系位置推定ステップ又は前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置と、前記物体位置取得ステップで取得した位置と、に基づき、前記物体の位置を記録した環境地図を地図記憶部に作成する地図作成ステップと、
前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できなくなったロストタイミングによって定まる基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を、前記自己位置を推定できるトラッキングタイミングになった場合に使用する、地図制御ステップと、
を含む自律移動方法。
コンピュータに、
駆動部からの情報に基づいて自己位置を推定する駆動系位置推定ステップ、
前記駆動部以外からの情報に基づいて自己位置を推定する非駆動系位置推定ステップ、
周囲の物体の位置を取得する物体位置取得ステップ、
前記駆動系位置推定ステップ又は前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置と、前記物体位置取得ステップで取得した位置と、に基づき、前記物体の位置を記録した環境地図を地図記憶部に作成する地図作成ステップ、及び、
前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できなくなったロストタイミングによって定まる基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を、前記自己位置を推定できるトラッキングタイミングになった場合に使用する、地図制御ステップ、
を実行させるためのプログラム。
Claims (9)
- 駆動部からの情報に基づいて自己位置を推定する駆動系位置推定部と、
前記駆動部以外からの情報に基づいて自己位置を推定する非駆動系位置推定部と、
周囲の物体の位置を取得する物体位置取得部と、
前記駆動系位置推定部又は前記非駆動系位置推定部が推定した自己位置と、前記物体位置取得部が取得した物体の位置と、に基づき、前記物体の位置を記録した環境地図を地図記憶部に作成する地図作成部と、
前記駆動系位置推定部と前記非駆動系位置推定部とのうち前記非駆動系位置推定部が前記自己位置を推定できなくなったロスト状態の開始タイミングから所定の時間以上前記ロスト状態が継続した場合に、前記開始タイミングと前記所定の時間とによって定まる基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を、前記ロスト状態から前記非駆動系位置推定部が前記自己位置を推定できるトラッキング状態になったときに使用する、地図制御部と、
を備え、
前記地図作成部は、前記環境地図を前記地図記憶部に作成する際は、前記トラッキング状態のときには少なくとも前記非駆動系位置推定部が推定した自己位置が活用されるように前記環境地図を前記地図記憶部に作成し、前記開始タイミングから前記基準タイミングまでの間は前記駆動系位置推定部が推定した自己位置に基づいて前記環境地図を前記地図記憶部に作成する、
自律移動装置。 - 前記地図制御部は、前記基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を地図保管部に保存し、前記地図保管部に保存した環境地図を前記ロスト状態から前記トラッキング状態になったときに前記地図記憶部に戻す、
請求項1に記載の自律移動装置。 - 前記地図制御部は、前記基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図の更新を停止し、前記ロスト状態から前記トラッキング状態になったときに前記環境地図の更新を再開する、
請求項1に記載の自律移動装置。 - 周囲の画像を取得する撮像部をさらに備え、
前記非駆動系位置推定部は、前記撮像部が取得した画像の情報に基づいて自己位置を推定する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記物体位置取得部は、前記物体までの距離である測距データを取得する測域センサからの情報を用いて前記物体の位置を取得する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記物体位置取得部は、前記物体に衝突したことを検出する衝突センサからの情報を用いて前記物体の位置を取得する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 前記地図作成部は、前記物体位置取得部が取得した前記物体の位置に対応する前記環境地図上の位置における前記物体の存在確率を算出し、前記存在確率を前記環境地図に記録する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の自律移動装置。 - 自律移動装置が実行する自律移動方法であって、
駆動部からの情報に基づいて自己位置を推定する駆動系位置推定ステップと、
前記駆動部以外からの情報に基づいて自己位置を推定する非駆動系位置推定ステップと、
周囲の物体の位置を取得する物体位置取得ステップと、
前記駆動系位置推定ステップ又は前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置と、前記物体位置取得ステップで取得した物体の位置と、に基づき、前記物体の位置を記録した環境地図を地図記憶部に作成する地図作成ステップと、
前記駆動系位置推定ステップと前記非駆動系位置推定ステップとのうち前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できなくなったロスト状態の開始タイミングから所定の時間以上前記ロスト状態が継続した場合に、前記開始タイミングと前記所定の時間とによって定まる基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を、前記ロスト状態から前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できるトラッキング状態になったときに使用する、地図制御ステップと、
を含み、
前記地図作成ステップは、前記環境地図を前記地図記憶部に作成する際は、前記トラッキング状態のときには少なくとも前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置が活用されるように前記環境地図を前記地図記憶部に作成し、前記開始タイミングから前記基準タイミングまでの間は前記駆動系位置推定ステップで推定した自己位置に基づいて前記環境地図を前記地図記憶部に作成する、
自律移動方法。 - コンピュータに、
駆動部からの情報に基づいて自己位置を推定する駆動系位置推定ステップ、
前記駆動部以外からの情報に基づいて自己位置を推定する非駆動系位置推定ステップ、
周囲の物体の位置を取得する物体位置取得ステップ、
前記駆動系位置推定ステップ又は前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置と、前記物体位置取得ステップで取得した物体の位置と、に基づき、前記物体の位置を記録した環境地図を地図記憶部に作成する地図作成ステップ、及び、
前記駆動系位置推定ステップと前記非駆動系位置推定ステップとのうち前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できなくなったロスト状態の開始タイミングから所定の時間以上前記ロスト状態が継続した場合に、前記開始タイミングと前記所定の時間とによって定まる基準タイミングに前記地図記憶部に記憶されている環境地図を、前記ロスト状態から前記非駆動系位置推定ステップで前記自己位置を推定できるトラッキング状態になったときに使用する、地図制御ステップ、
を実行させ、
前記地図作成ステップは、前記環境地図を前記地図記憶部に作成する際は、前記トラッキング状態のときには少なくとも前記非駆動系位置推定ステップで推定した自己位置が活用されるように前記環境地図を前記地図記憶部に作成し、前記開始タイミングから前記基準タイミングまでの間は前記駆動系位置推定ステップで推定した自己位置に基づいて前記環境地図を前記地図記憶部に作成する、
プログラム。
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