JP7160171B1 - 管理システム、地図管理装置、管理方法、および管理プログラム - Google Patents

管理システム、地図管理装置、管理方法、および管理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】禁止領域への移動体の意図しない進入を抑えられる管理システム、地図管理装置、管理方法、地図管理プログラム、地図情報のデータ構造、および移動体を提供する。【解決手段】管理システム1は、地図管理装置4と、移動体3と、を備える。地図管理装置4は、第1通信部6を含む。第1通信部6は、施設2の地図情報を配信する。施設2の地図情報は、第1記憶部5に記憶される。移動体3は、第1通信部6から直接または間接的に受信する地図情報に基づいて施設2を移動する。地図情報は、許可領域と、禁止領域と、注意領域と、を含む。許可領域は、移動体3が通常モードで移動できる領域である。禁止領域は、移動体3の進入が禁止される領域である。注意領域は、許可領域および禁止領域の間に配置される。注意領域は、注意モードで移動体3が通行できる領域である。注意モードは、禁止領域への進入の可能性を抑える動作モードである。【選択図】図1

Description

本開示は、管理システム、地図管理装置、管理方法、管理プログラム、地図情報のデータ構造、および移動体に関する。
特許文献1は、アンテナを備える自律移動ロボットを用いて無線タグを読み取る読取システムの例を開示する。読取システムにおいて、自律移動ロボットの進入禁止エリアがユーザによる指定に応じて設定される。
特開2020-184148号公報
特許文献1の読取システムにおいて、店舗などの施設の地図に、ユーザの指定に応じて進入禁止エリアおよび進入禁止エリア以外の二値が設定される。進入禁止エリア以外において、移動体は自由に通行できる。このため、自律移動ロボットなどの移動体が進入禁止エリアの境界付近を通常通り通行するときに、周囲の状況などの影響によって意図せず進入禁止エリアに進入してしまう可能性がある。
本開示は、このような課題の解決に係るものである。本開示は、禁止領域への移動体の意図しない進入を抑えられる管理システム、地図管理装置、管理方法、地図管理プログラム、地図情報のデータ構造、および移動体を提供する。
本開示に係る管理システムは、記憶手段に記憶された、施設の地図情報を配信する第1通信部、および更新部を含む地図管理装置と、前記第1通信部から直接または間接的に受信する前記地図情報に基づいて前記施設を移動する移動体と、を備え、前記地図情報は、前記移動体が通常モードで移動できる許可領域と、前記移動体の進入が禁止される禁止領域と、前記許可領域および前記禁止領域の間に配置され、前記禁止領域への進入の可能性を抑える注意モードで前記移動体が通行できる注意領域と、を含み、前記更新部は、前記移動体の移動の状況に応じて、前記記憶手段が記憶している前記地図情報の前記注意領域を更新する
本開示に係る地図管理装置は、施設の地図情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記地図情報を、前記地図情報に基づいて前記施設を移動する移動体に直接または間接的に配信する第1通信部と、更新部と、を備え、前記地図情報は、前記移動体が通常モードで通行できる許可領域と、前記移動体の進入が禁止される禁止領域と、前記許可領域および前記禁止領域の間に配置され、前記禁止領域への進入の可能性を抑える注意モードで前記移動体が通行できる注意領域と、を含み、前記更新部は、前記移動体の移動の状況に応じて、前記記憶手段が記憶している前記地図情報の前記注意領域を更新する
本開示に係る管理方法は、施設において移動する移動体が通常モードで通行できる許可領域、前記移動体の進入が禁止される禁止領域、ならびに前記許可領域および前記禁止領域の間に配置され前記禁止領域への進入の可能性を抑える注意モードで前記移動体が通行できる注意領域を含む地図情報を記憶する記憶手段から、前記地図情報を読み込む読込ステップと、前記読込ステップにおいて読み込んだ前記地図情報を、前記地図情報に基づいて前記施設を移動する前記移動体に直接または間接的に配信する配信ステップと、前記移動体の移動の状況に応じて、前記記憶手段が記憶している前記地図情報の前記注意領域を更新する更新ステップと、を備え、前記読込ステップにおいて、前記記憶手段の記憶している前記地図情報が前記更新ステップで更新されている場合に、当該更新された前記地図情報が読み込まれる
本開示に係る管理プログラムは、コンピュータに、施設において移動する移動体が通常モードで通行できる許可領域、前記移動体の進入が禁止される禁止領域、ならびに前記許可領域および前記禁止領域の間に配置され前記禁止領域への進入の可能性を抑える注意モードで前記移動体が通行できる注意領域を含む地図情報を記憶する記憶手段から、前記地図情報を読み込む読込ステップと、前記読込ステップにおいて読み込んだ前記地図情報を、前記地図情報に基づいて前記施設を移動する前記移動体に直接または間接的に配信する配信ステップと、前記移動体の移動の状況に応じて、前記記憶手段が記憶している前記地図情報の前記注意領域を更新する更新ステップと、を実行させ、前記読込ステップにおいて、前記記憶手段の記憶している前記地図情報が前記更新ステップで更新されている場合に、当該更新された前記地図情報を前記コンピュータに読み込ませる
本開示に係る管理システム、地図管理装置、管理方法、管理プログラム、地図情報のデータ構造、または移動体によれば、禁止領域への移動体の意図しない進入が抑えられる。
実施の形態1に係る管理システムの構成図である。 実施の形態1に係る地図情報の例を示す図である。 実施の形態1に係る地図情報の例を示す図である。 実施の形態1に係る管理システムの動作の例を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る管理システムの動作の例を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る管理システムの動作の他の例を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る管理システムの主要部のハードウェア構成図である。 実施の形態1に係る管理システムの主要部のハードウェア構成図である。
本開示の対象を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一または相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化または省略する。なお、本開示の対象は以下の実施の形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、実施の形態の任意の構成要素の変形、または実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る管理システム1の構成図である。
管理システム1は、施設2に適用される。施設2は、例えば、屋内施設もしくは屋外施設、またはこれらを複合した施設などである。施設2は、例えば、1つまたは複数の建物などからなる。施設2は、例えば、建物などの一部であってもよい。管理システム1は、1つまたは複数の移動体3と、地図管理装置4と、を含む。
この例において、管理システム1に複数の移動体3が含まれる。各々の移動体3は、施設2において移動する機器である。移動体3は、例えばロボットまたはモビリティなどの自律移動体である。ここで、移動体3の移動は、例えば、通行および回避行動を含む。移動体3の通行は、移動体3の出発地点から目的地点までの経路上の移動を表す。この例において、移動体3は、予め設定された通行速度に従って施設2を通行する。また、移動体3の回避行動は、施設2における物品もしくは他の移動体3、または人などの障害物との衝突を回避するような移動を表す。この例において、移動体3は、複数の動作モードを切り替えて施設2を移動する。移動体3の動作モードは、通常モードを含む。通常モードは、移動についての管理システム1による制約などを受けない通常時の動作モードである。移動体3は、施設2の地図情報に基づいて施設2を移動する。
施設2の地図情報は、許可領域と、禁止領域と、注意領域と、の情報を含む。許可領域は、施設2において移動体3が通常モードで移動できる領域である。許可領域において、移動体3は、管理システム1による移動についての制約を受けずに通行する。禁止領域は、施設2において移動体3の進入が禁止される領域である。施設2において、移動体3は、禁止領域に進入しないように移動する。注意領域は、許可領域および禁止領域のバッファ領域として、許可領域および禁止領域の間に配置される。注意領域は、施設2において移動体3が注意モードで移動できる領域である。注意モードは、禁止領域への進入の可能性を抑える、移動体3の動作モードの1つである。注意モードにおいて、例えば、移動体3は、許可領域を通行するときの通行速度より低い通行速度で注意領域を通行する。許可領域を通行するときの通行速度および注意領域を通行するときの通行速度は、例えば移動体3ごとに予め設定されている。また、注意モードにおいて、例えば、移動体3は、回避行動の際に禁止領域側への移動より他の行動を優先的に選択してもよい。ここで、移動体3による回避行動の際の禁止領域側への移動の他の行動は、例えば、許可領域側への移動、後方への移動、またはその場での停止などである。注意領域において、移動体3の通常モードでの移動は制限される。この例の注意領域において、移動体3の通常モードでの移動は禁止される。あるいは、注意領域において、移動体3の通常モードでの移動は、例えば一定時間以内または一定距離以内であれば許容されてもよい。
地図管理装置4は、例えば1つまたは複数のサーバコンピュータなどである。地図管理装置4の機能の一部または全部は、施設2の内部または外部に配置された1つまたは複数の装置に搭載されるものであってもよい。あるいは、地図管理装置4の機能の一部または全部は、クラウドサービス上の記憶または処理のリソースなどによって実装されるものであってもよい。地図管理装置4は、施設2の地図情報の管理などを行う。地図管理装置4は、第1記憶部5と、第1通信部6と、第1検知部7と、生成部8と、更新部9と、演算部10と、を備える。
第1記憶部5は、情報を記憶する機能を搭載する部分である。第1記憶部5は、例えば、地図管理装置4に内蔵される記憶装置、地図管理装置4から取外し可能な記憶装置、もしくは地図管理装置4から取出し可能な記憶媒体、またはこれらの組合せなどによって実装される。第1記憶部5は、施設2の地図情報などを記憶する。第1記憶部5は、施設2の地図情報を記憶する記憶手段の例である。
第1通信部6は、地図管理装置4の外部の機器または装置などとの間で情報の通信を行う機能を搭載する部分である。地図管理装置4の外部の機器は、例えば、各々の移動体3などである。第1通信部6は、有線または無線による通信を行う。第1通信部6は、例えばLAN(Local Area Network)またはWAN(Wide Area Network)などの通信網に接続して外部の機器などとの通信を行う。第1通信部6は、第1記憶部5から読み込まれた施設2の地図情報を各々の移動体3に配信する。第1通信部6は、例えば、予め設定された定期的もしくは不定期のタイミングで、または移動体3からの要求に応じて、地図情報の配信を行う。
第1検知部7は、施設2における各々の移動体3の位置を検知する機能を搭載する部分である。第1検知部7は、例えば、施設2に配置された施設側センサ11が取得する情報に基づいて、移動体3の位置を検知する。施設側センサ11は、例えば、カメラ、LiDAR(Light Detection and Ranging)、音波センサ、もしくは赤外線センサ、またはこれらの組み合わせなどによって構成される。施設側センサ11は、この他のセンサ類によって構成されていてもよい。第1検知部7は、例えば、第1通信部6を介して施設側センサ11からの情報を取得する。
生成部8は、施設2の環境地図を生成する機能を搭載する部分である。環境地図は、施設2において移動体3が移動する環境を表す地図である。環境地図は、例えば、施設2の壁、柱、扉などの移動体3による移動の障害となりうるものの位置および形状などの情報を含む。環境地図は、例えば、占有格子地図、2次元点群地図、3次元点群地図、または移動体3が認識しうるその他の形式などによって表される。
生成部8は、例えば、施設2の配置データに基づいて当該施設2の環境地図を生成する。ここで、施設2の配置データは、例えば、施設2の建物のフロアごとの各部の位置関係および内部構造の情報を含むデータである。施設2の配置データは、例えば施設2の建物の構造物および当該施設2内に設置される設備の3次元または2次元の配置などの、施設2における各部分の絶対座標の情報などを含むデータである。施設2の配置データによって、当該施設2の位置ごとに移動体3が移動しうる位置であるか否かが判別できる。生成部8は、例えば、第1通信部6を介して外部の装置などから施設2の配置データを取得する。生成部8は、例えば、施設2の設計などに用いられるパーソナルコンピュータまたはサーバコンピュータなどから当該施設2の配置データを取得する。施設2の配置データは、例えば、施設2の設計に用いられるBIMデータ(BIM:Building Information Modeling)またはその他のCADデータ(CAD:Computer-Aided Design)などであってもよい。
ここで、BIMデータは、BIMシステムのモデルなどのデータである。BIMシステムは、対応するCADソフトウェアを用いた施設2の設計などに適用される。BIMシステムにおいて、施設2の情報を含むBIMデータは、例えば施設2の設計などに関わる複数の業者に共有される。BIMデータが含む施設2の情報は、例えば、施設2の建物の構造物および施設2内の設備などの3次元形状のデータ、各部分の部品および材料などの製造仕様のデータ、各部分の重量、強度および機能などの性能のデータ、ならびに施工時期などの業者の間の調整のデータなどを含む。この点において、BIMデータの構築は、例えばデータ上における施設2の仮想的な建築に対応する。BIMシステムにおいて、例えば、BIMデータに基づいて施設2の各部分の関連性および整合性の確認が可能である。
更新部9は、第1記憶部5が記憶している施設2の地図情報を更新する機能を搭載する部分である。更新部9は、例えば、第1検知部7が検知する移動体3の位置などの情報を用いて地図情報の更新を行う。更新部9は、例えば、生成部8が生成する施設2の環境地図に、許可領域、禁止領域、および注意領域の情報を付加することで地図情報を更新する。ここで、禁止領域は、例えば施設2の管理者などの指定に応じて設定される。更新部9は、例えば第1通信部6を介して、管理者が禁止領域の指定を入力するパーソナルコンピュータなどの端末装置から当該指定の情報を取得する。あるいは、更新部9は、例えば施設2の建物の壁または柱などの移動体3の障害物となりうる構造物がある領域を自動的に禁止領域として指定してもよい。更新部9は、例えば、禁止領域の境界の外側に接する領域を自動的に注意領域として指定する。更新部9は、例えば、禁止領域および注意領域のいずれにも指定されなかった施設2における移動体3が移動しうる領域を自動的に許可領域として指定する。なお、許可領域は、例えば施設2の管理者などの指定に応じて設定されてもよい。
演算部10は、移動体3の位置誤差を算出する機能を搭載する部分である。演算部10によって算出される移動体3の位置誤差は、例えば、更新部9による地図情報の更新に用いられる。
各々の移動体3は、第2通信部12と、第2記憶部13と、移動体側センサ14と、第2検知部15と、制御部16と、を備える。
移動体3の第2通信部12は、当該移動体3の外部の機器または装置などとの間で情報の通信を行う機能を搭載する部分である。移動体3の外部の装置は、例えば、地図管理装置4などである。第2通信部12は、無線による通信を行う。第2通信部12は、例えばLANまたはWANなどの通信網に接続して外部の装置などとの通信を行う。第2通信部12は、地図管理装置4から配信される施設2の地図情報を受信する。
第2記憶部13は、情報を記憶する機能を搭載する部分である。第2記憶部13は、例えば、移動体3に内蔵される記憶装置、移動体3から取外し可能な記憶装置、もしくは移動体3から取出し可能な記憶媒体、またはこれらの組合せなどによって実装される。第2記憶部13は、地図管理装置4から配信される施設2の地図情報などを記憶する。
移動体3の移動体側センサ14は、当該移動体3の周囲の状況の情報を取得する機器である。移動体側センサ14は、例えば、カメラ、LiDAR、音波センサ、もしくは赤外線センサ、またはこれらの組み合わせなどによって構成される。移動体側センサ14は、この他のセンサ類によって構成されていてもよい。
移動体3の第2検知部15は、施設2における当該移動体3の自己位置を検知する機能を搭載する部分である。第2検知部15は、例えば、第2記憶部13が記憶する地図情報および移動体側センサ14が取得する情報に基づいて、移動体3の自己位置を検知する。第2検知部15は、例えば、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術または地図マッチング技術などを用いた自己位置推定法によって移動体3の自己位置を検知する。この例において、第2検知部15が検知する移動体3の自己位置は、第2通信部12を介して地図管理装置4に通知される。
移動体3の制御部16は、当該移動体3の動作の制御を行う機能を搭載する部分である。制御部16は、例えば、施設2における移動体3の移動の制御などを行う。制御部16は、例えば、移動体3の出発地点から目的地点までの経路の生成、生成された経路上の移動体3の通行、および障害物との衝突を回避する回避行動などの制御を行う。
この例において、管理システム1は、移動体管理装置17を含む。移動体管理装置17は、例えば1つまたは複数のサーバコンピュータなどである。移動体管理装置17の機能の一部または全部は、施設2の内部または外部に配置された1つまたは複数の装置に搭載されるものであってもよい。あるいは、移動体管理装置17の機能の一部または全部は、クラウドサービス上の記憶または処理のリソースなどによって実装されるものであってもよい。移動体管理装置17は、複数の移動体3の一部または全部の管理などを行う。移動体管理装置17は、第3通信部18と、第3記憶部19と、を備える。
第3通信部18は、移動体管理装置17の外部の装置または機器などとの間で情報の通信を行う機能を搭載する部分である。移動体管理装置17の外部の装置または機器は、例えば、地図管理装置4、または移動体管理装置17が管理する移動体3などである。第3通信部18は、有線または無線による通信を行う。第3通信部18は、例えばLANまたはWANなどの通信網に接続して外部の装置または機器などとの通信を行う。第3通信部18は、例えば地図管理装置4が配信する施設2の地図情報を受信する。このとき、第3通信部18は、管理する移動体3に受信した地図情報を送信することで、地図管理装置4および当該移動体3の間で地図情報の通信を中継してもよい。
第3記憶部19は、情報を記憶する機能を搭載する部分である。第3記憶部19は、例えば、移動体管理装置17に内蔵される記憶装置、移動体管理装置17から取り外し可能な記憶装置、もしくは移動体管理装置17から取り出し可能な記憶媒体、またはこれらの組合せなどによって実装される。第3記憶部19は、例えば、地図管理装置4が配信する施設2の地図情報などを記憶する。
移動体管理装置17は、管理する移動体3の施設2における移動の制御などを行ってもよい。このとき、移動体管理装置17は、例えば、当該移動体3の出発地点から目的地点までの経路の生成、および生成された経路上の当該移動体3の通行などの制御を行う。このとき、例えば、移動体管理装置17は、移動体3の第2検知部15が検知する自己位置を、第3通信部18を通じて取得する。また、例えば、生成された経路の情報、または移動体3を移動させる制御信号などは、第3通信部18を通じて移動体3に送信される。このとき、移動体3の制御部16は、移動体管理装置17から送信される制御信号に基づいて当該移動体3を移動させる。
続いて、図2および図3を用いて、管理システム1が適用される施設2の地図情報の例を説明する。
図2および図3は、実施の形態1に係る地図情報の例を示す図である。
図2に示されるように、施設2の地図情報は、禁止領域、注意領域、および許可領域を含む。この例において、禁止領域は矩形の領域である。注意領域は、禁止領域の境界の外側に接している。この例において、注意領域は、禁止領域の境界を囲う一定の幅の領域である。注意領域の幅は、例えば更新部9によって更新される。この例において、許可領域は、施設2における移動体3が移動しうる領域のうち、禁止領域および注意領域以外の領域である。この例において、許可領域は、禁止領域の境界に接しない。禁止領域および許可領域の間において、バッファ領域として注意領域が設けられている。
また、図3に示されるように、施設2の地図情報は、互いに分離された複数の禁止領域を含んでもよい。このとき、注意領域は、各々の禁止領域について設定される。注意領域の幅は、禁止領域ごとに異なっていてもよい。
なお、禁止領域は、矩形の領域でなくてもよい。禁止領域は、施設2の建物の壁などを含む領域、または当該壁などに沿う領域であってもよい。
また、禁止領域の境界から外側に向けた方向の注意領域の幅は、当該禁止領域の境界全体において一定でなくてもよい。すなわち、注意方向の幅は、禁止領域の場所ごとに異なっていてもよい。また、複数の禁止領域について設定される注意領域は、互いに重なっていてもよい。
続いて、図4および図5を用いて、管理システム1の動作の例を説明する。
図4および図5は、実施の形態1に係る管理システム1の動作の例を示すフローチャートである。
図4において、各々の移動体3に対して行われる地図管理装置4の処理の例が示される。
ステップS101において、生成部8は、第1通信部6を通じて、施設2の配置データを取得する。第1記憶部5は、生成部8が取得した配置データを記憶してもよい。この場合に、生成部8は、施設2の配置データが第1記憶部5に既に記憶されているときに、第1記憶部5から読み込むことによって当該配置データを取得してもよい。その後、地図管理装置4は、ステップS102の処理に進む。
ステップS102において、生成部8は、取得した配置データに基づいて施設2の環境地図を生成する。環境地図は、例えば、占有格子地図、2次元点群地図、または3次元点群地図などの移動体3が認識しうる形式で生成される。その後、地図管理装置4は、ステップS103の処理に進む。
ステップS103において、更新部9は、第1通信部6を通じて、施設2の管理者などによる禁止領域または許可領域の指定の情報を取得する。更新部9は、管理者などによる指定に応じて、生成された環境地図に禁止領域または許可領域などの領域の情報を例えば環境地図上の各場所の属性として付与する。その後、地図管理装置4は、ステップS104の処理に進む。
ステップS104において、第1検知部7は、第1通信部6を通じて、施設側センサ11が取得する情報を収集する。第1検知部7は、収集した情報に基づいて、施設2における移動体3の位置を検知する。演算部10は、第1検知部7が検知した移動体3の位置の情報を収集する。また、演算部10は、第1通信部6を通じて、移動体3が第2検知部15によって検知した当該移動体3の自己位置の情報を収集する。その後、地図管理装置4は、ステップS105の処理に進む。
ステップS105において、演算部10は、第1検知部7が検知する移動体3の位置、および移動体3の第2検知部15が検知する当該移動体3の自己位置を用いて、移動体3の位置誤差を算出する。移動体3の位置誤差は、第1検知部7による移動体3の位置および第2検知部15による移動体3の自己位置の間の乖離を表す。その後、地図管理装置4は、ステップS106の処理に進む。
ステップS106において、更新部9は、演算部10が算出する移動体3の位置誤差を用いて、注意領域の広さを決定する。更新部9は、例えば、禁止領域の境界から外側に向けた方向の注意領域の幅を決定することによって、注意領域の広さを決定する。注意領域の幅は、移動体3の位置誤差を用いて決定される。更新部9は、例えば、移動体3の位置誤差が大きいほど、当該移動体3に対する注意領域の幅が大きくなるように決定を行う。その後、地図管理装置4は、ステップS107の処理に進む。
ステップS107において、更新部9は、施設2の環境地図に、広さを決定した注意領域の情報を例えば環境地図上の各場所の属性として付与する。更新部9は、注意領域の広さの変化に対応して隣接する許可領域の広さも変化するように、許可領域の情報も合わせて更新する。これにより、施設2の地図情報が更新される。更新された地図情報は、第1記憶部5に記憶される。その後、地図管理装置4は、ステップS108の処理に進む。
ステップS108において、第1通信部6は、第1記憶部5から施設2の地図情報を読み込む。施設2の地図情報が更新されているときに、第1通信部6は、更新された地図情報を読み込む。その後、地図管理装置4は、ステップS109の処理に進む。
ステップS109において、第1通信部6は、施設2の読み込んだ地図情報を移動体3に配信する。その後、地図管理装置4は、ステップS104の処理に進む。
移動体3の制御部16は、地図管理装置4から受信した地図情報を用いて、当該移動体3の出発地点から目的地点までの経路を生成する。制御部16は、出発地点から目的地点までの経路として、禁止領域を通行しない経路を生成する。制御部16は、出発地点から目的地点までの経路として、注意領域を通行する経路を生成してもよい。制御部16は、生成した経路に沿って移動体3を通行させる。
移動体3が施設2を移動しているときに、第2検知部15は、例えば予め設定された周期で自己位置を検知する。第2通信部12は、第2検知部15が検知する移動体3の自己位置を、例えば検知の都度、地図管理装置4に通知する。
移動体3の制御部16は、例えば第2検知部15が検知する移動体3の自己位置および地図管理装置4から配信された地図情報などを用いて、現在の自己位置が許可領域または注意領域などのいずれの領域にあるかを判定する。
移動体3の制御部16は、移動体3の自己位置が許可領域にあるときに、移動体3を通常モードで通行させる。このとき、制御部16は、移動体3を通常モードの通行速度で通行させる。また、制御部16は、移動している移動体3の回避行動の際に、例えば進行方向の右側への旋回、左側への旋回、後方への移動、またはその場での停止などのいずれかの行動を選択して移動体3を移動させる。このとき、制御部16は、移動体3の移動効率などに基づいて移動体3の行動を選択する。制御部16は、移動体3が許可領域から注意領域に進入するときに、移動体3の動作モードを通常モードから注意モードに切り替える。
移動体3の制御部16は、移動体3の自己位置が注意領域にあるときに、移動体3を注意モードで通行させる。このとき、制御部16は、移動体3を注意モードの通行速度で通行させる。また、制御部16は、移動している移動体3の回避行動の際に、例えば進行方向の右側への旋回、左側への旋回、後方への移動、またはその場での停止などのいずれかの行動を選択して移動体3を移動させる。このとき、制御部16は、禁止領域側への移動より他の行動を優先的に選択する。例えば、移動体3の左側に禁止領域があるように禁止領域の境界に沿って移動体3が移動しているときに、反対方向から移動してくる他の移動体3を回避する場合がある。この場合において、左側に禁止領域があるように移動している移動体3の制御部16は、左側への旋回より、右側への旋回、後方への移動、またはその場での停止などを優先的に選択する。制御部16は、移動体3が注意領域から許可領域に進入するときに、動作モードを注意モードから通常モードに切り替える。
図5において、演算部10による移動体3の位置誤差の算出についての図4のステップS105における処理の例が示される。
ステップS201において、演算部10は、第1検知部7が検知する移動体3の位置および第2検知部15が検知する当該移動体3の自己位置の差異を算出する。例えば、ある時刻tに第1検知部7が検知する移動体3の位置が座標(x,y)であり、同時刻tに第2検知部15が検知する当該移動体3の自己位置が座標(x,y)である場合に、演算部10は、これらの差異ΔLを次の式(1)によって算出する。差異ΔLは、第1検知部7が検知する移動体3の位置および第2検知部15が検知する当該移動体3の自己位置のいずれかが禁止領域および注意領域の境界上にあるときに、位置誤差によって発生しうる移動体3の誤進入の距離に相当する。演算部10が差異ΔLを算出した後に、地図管理装置4は、ステップS202の処理に進む。
Figure 0007160171000002
ステップS202において、演算部10は、各時刻において差異ΔLを算出する。演算部10は、各時刻において算出した差異ΔLの統計情報を算出する。ここで算出される差異ΔLの統計情報は、移動体3の位置誤差の例である。演算部10は、例えば、各時刻の差異ΔLの算術平均値によって移動体3の平均誤進入距離を算出する。あるいは、演算部10は、例えば、各時刻の差異ΔLを集計してカーネル密度分布推定などにより誤進入距離に関する確率分布を推定し、移動体3の推定誤進入距離を演算してもよい。演算部10が算出する移動体3の平均誤進入距離または推定誤進入距離は、例えば更新部9によって注意領域の幅の更新に用いられる。移動体3の平均誤進入距離または推定誤進入距離は、例えば更新部9によって注意領域の幅として採用される。演算部10が差異ΔLの統計情報を算出した後に、地図管理装置4は、移動体3の位置誤差の算出についての処理を終了する。
図6は、実施の形態1に係る管理システム1の動作の他の例を示すフローチャートである。
図6において、演算部10による移動体3の位置誤差の算出についての図4のステップS105における処理の他の例が示される。
第1検知部7は施設2に設置された施設側センサ11が取得する情報に基づいて移動体3の位置を検知するので、施設2の場所ごとに移動体3の位置誤差は異なることがある。このため、この例の演算部10は、1つ以上の禁止領域ごとに移動体3の位置誤差を算出する。また、演算部10は、いずれの禁止領域からも離れた場所における移動体3の位置誤差として、一般位置誤差を算出する。
ステップS301において、演算部10は、第1検知部7が検知する移動体3の位置および第2検知部15が検知する当該移動体3の自己位置の差異ΔLを、式(1)などに基づいて算出する。その後、地図管理装置4は、ステップS302の処理に進む。
ステップS302において、演算部10は、禁止領域と移動体3との距離を算出する。地図情報に複数の禁止領域が含まれる場合に、演算部10は、各々の禁止領域について移動体3との距離を算出する。ここで、禁止領域と移動体3との距離Lavgは、禁止領域の中心が座標(x,y)である場合に、例えば次の式(2)のように平均ユークリッド距離として算出される。演算部10が禁止領域と移動体3との距離Lavgを算出した後に、地図管理装置4は、ステップS303の処理に進む。
Figure 0007160171000003
ステップS303において、演算部10は、移動体3がいずれかの禁止領域の近傍にあるかを判定する。ここで、禁止領域の近傍は、当該禁止領域からの距離Lavgが予め設定された閾値距離Lthより短い領域である。演算部10は、1つ以上の禁止領域のうちから、移動体3との距離Lavgが最も短い禁止領域を特定する。特定した禁止領域と移動体3との距離Lavgが閾値距離Lthより短いときに、演算部10は、移動体3が当該禁止領域の近傍にあると判定する。このとき、地図管理装置4は、ステップS304の処理に進む。一方、特定した禁止領域と移動体3との距離Lavgが閾値距離Lth以上であるときに、演算部10は、移動体3がいずれの禁止領域の近傍にもないと判定する。このとき、地図管理装置4は、ステップS305の処理に進む。
ステップS304において、演算部10は、特定した禁止領域についての位置誤差として、移動体3が当該禁止領域の近傍を移動している時刻における差異ΔLの統計情報を算出する。当該禁止領域について演算部10が算出した位置誤差は、例えば更新部9によって当該禁止領域に接する注意領域の更新に用いられる。演算部10が差異ΔLの統計情報を算出した後に、地図管理装置4は、移動体3の位置誤差の算出についての処理を終了する。
ステップS305において、演算部10は、一般位置誤差として、各時刻における差異ΔLの統計情報を算出する。演算部10が算出した一般位置誤差は、例えば、更新部9によって、これまでに移動体3がその近傍に入っていない禁止領域に接する注意領域の更新に用いられる。演算部10が差異ΔLの統計情報を算出した後に、地図管理装置4は、移動体3の位置誤差の算出についての処理を終了する。
以上に説明したように、実施の形態1に係る管理システム1は、地図管理装置4と、移動体3と、を備える。地図管理装置4は、第1通信部6を含む。第1通信部6は、施設2の地図情報を配信する。施設2の地図情報は、第1記憶部5に記憶される。移動体3は、第1通信部6から直接または間接的に受信する地図情報に基づいて施設2を移動する。地図情報は、許可領域と、禁止領域と、注意領域と、を含む。許可領域は、移動体3が通常モードで移動できる領域である。禁止領域は、移動体3の進入が禁止される領域である。注意領域は、許可領域および禁止領域の間に配置される。注意領域は、注意モードで移動体3が通行できる領域である。注意モードは、禁止領域への進入の可能性を抑える動作モードである。
また、実施の形態1に係る地図管理装置4は、第1記憶部5と、第1通信部6と、を備える。第1記憶部5は、施設2の地図情報を記憶する。第1通信部6は、第1記憶部5が記憶する地図情報を、移動体3に直接または間接的に配信する。
また、実施の形態1に係る移動体3は、施設2において移動する。移動体3は、第2通信部12と、制御部16と、を備える。第2通信部12は、施設2の地図情報を管理する地図管理装置4から、地図情報を直接または間接的に受信する。制御部16は、第2通信部12が受信する地図情報に基づいて、移動体3に許可領域を通常モードで通行させ、移動体3に注意領域を注意モードで通行させる。
また、実施の形態1に係る管理方法は、読込ステップと、配信ステップと、を備える。読込ステップは、施設2の地図情報を記憶する第1記憶部5から、当該地図情報を読み込むステップである。配信ステップは、読込ステップにおいて読み込んだ地図情報を、地図情報に基づいて施設2を移動する移動体3に直接または間接的に配信するステップである。
また、実施の形態1に係る管理プログラムは、コンピュータに、読込ステップと、配信ステップと、を実行させる。
また、実施の形態1に係る地図情報のデータ構造は、施設2の地図情報に基づいて施設2を移動する移動体3に直接または間接的に配信される地図情報のデータ構造である。地図情報のデータ構造は、許可領域と、禁止領域と、注意領域と、を含む。
このような構成により、移動体3は禁止領域に隣接して設けられる注意領域を注意モードで通行するので、移動体3の位置誤差または制御誤差などによって移動体3が禁止領域に意図せず進入することが抑えられる。ここで、移動体3が意図しない進入とは、移動体3が禁止領域に進入する計画または予定がなかったにも関わらず、位置誤差または制御誤差などによって移動体3が禁止領域に進入してしまうこと、すなわち禁止領域への誤進入などを表す。移動体3の計画または予定は、例えば、移動体3の出発地点から目的地点までの間に生成された経路などによって表される。
また、移動体3は、注意モードにおいて、許可領域を通行するときの通行速度より低い通行速度で注意領域を通行する。
このような構成により、注意領域において移動体3は停止しやすくなる。これにより、例えば障害物などの移動体3の周囲の状況が急に変化する場合においても、移動体3は、停止または回避などの行動を取りやすくなる。これにより、不測の事態などによって移動体3が意図せず禁止領域に進入することが抑えられる。また、移動体3の移動速度が遅くなるので、移動体3の位置の検知誤差が抑えられやすくなる。このため、位置誤差などによる禁止領域への誤進入が抑えられる。
また、移動体3は、注意モードにおいて、回避行動の際に禁止領域側への移動より他の行動を優先的に選択する。
このような構成により、注意領域において、移動体3は禁止領域に接近しにくくなるので、回避行動の際にも移動体3の意図しない禁止領域への進入が抑えられる。
また、地図管理装置4は、更新部9を備える。更新部9は、移動体3の移動の状況に応じて、第1記憶部5が記憶している地図情報の注意領域を更新する。
このような構成により、移動体3の移動の状況に適合するような注意領域が設定されるので、移動体3の意図しない禁止領域への進入がより効果的に抑えられる。
また、更新部9は、禁止領域の近傍を移動体3が移動したときに、移動体3の位置に対応する場所について地図情報の注意領域を更新する。更新部9は、当該場所における移動体3の移動の状況に応じて更新を行う。ここで、禁止領域の近傍は、当該禁止領域との距離が予め設定された閾値距離より短い領域である。
このような構成により、移動体3が移動している場所の状況に適合するような注意領域が設定されるので、移動体3の意図しない禁止領域への進入がより効果的に抑えられる。
また、地図管理装置4は、第1検知部7と、演算部10と、を備える。第1検知部7は、施設2に配置された施設側センサ11が取得する情報に基づいて、施設2における移動体3の位置を検知する。演算部10は、移動体3の位置誤差を算出する。移動体3は、第2検知部15と、第2通信部12と、を備える。第2検知部15は、施設2における移動体3の自己位置を検知する。第2通信部12は、第2検知部15が検知する移動体3の自己位置を地図管理装置4に直接または間接的に送信する。演算部10は、第2通信部12から受信する移動体3の自己位置、および第1検知部7が検知する移動体3の位置に基づいて、移動体3の位置誤差を算出する。更新部9は、演算部10が算出する移動体3の位置誤差に基づいて、地図情報の注意領域を更新する。
このような構成により、移動体3の移動の状況として位置誤差に基づいて注意領域が更新される。例えば位置誤差がより大きい場合にはより広い注意領域が設定されるなど、注意領域の広さが位置誤差に応じたものとなるので、位置誤差などによる禁止領域への誤進入がより効果的に抑えられる。また、施設側センサ11の配置などにより、移動体3の位置誤差は、施設2の場所ごとに異なることがある。このため、移動体3がいる場所の位置誤差に応じてその場所の注意領域が設定されるので、位置誤差などによる禁止領域への誤進入がより効果的に抑えられる。また、無用に広い注意領域が設定されにくくなるので、移動体3の移動効率が低下しにくくなる。
また、演算部10は、禁止領域への移動体3の平均誤進入距離を算出する。更新部9は、演算部10が算出する移動体3の平均誤進入距離に基づいて、地図情報の注意領域を更新する。
また、演算部10は、第1検知部7が検知する移動体3の位置、および第2検知部15が検知する移動体3の自己位置の差異の確率分布を算出する。更新部9は、演算部10が算出する確率分布に基づいて、地図情報の注意領域を更新する。
このような構成により、移動体3の移動の状況として平均誤進入距離、または第1検知部7による位置および第2検知部15による自己位置の差異の確率分布に基づいて注意領域が更新される。移動体3の移動の統計的性質に応じて注意領域が設定されるので、禁止領域への誤進入がより効果的に抑えられる。
また、地図管理装置4は、生成部8を備える。生成部8は、施設2の配置データに基づいて施設2の環境地図を生成する。更新部9は、生成部8が生成する施設2の環境地図に、許可領域、禁止領域、および注意領域の情報を付加することで地図情報を更新する。
このような構成により、配置データに基づいて施設2における各部分の絶対座標の情報などが正確に地図情報に反映されるので、地図情報が現実の状況と異なることによる禁止領域への誤進入が抑えられる。
なお、更新部9は、禁止領域の近傍を禁止領域の境界に沿って移動体3が移動したときに、移動体3の軌跡に対応する場所について地図情報の注意領域を更新してもよい。ここで、移動体3の軌跡は、移動体3の位置を複数繋げて生成される。例えば、演算部10は、移動体3との距離Lavgが最も短いものとして特定した禁止領域について、移動体3が当該禁止領域の近傍にあるかを判定する。移動体3が当該禁止領域の近傍にあるときに、演算部10は、移動体3が当該禁止領域の境界に沿って移動しているかを判定する。演算部10は、例えば、禁止領域が多角形状の領域であるときに、移動体3の軌跡に基づく移動方向が当該禁止領域の辺のうち移動体3に最も近い辺に沿っているか否かによって、移動体3の移動が境界に沿っているかを判定する。移動外の移動が禁止領域の境界のいずれかの辺に沿っているときに、更新部9は、当該禁止領域に対応する注意領域のうち当該辺に接する部分の幅を更新する。
このような構成により、移動体3が移動している場所の状況に適合するような注意領域が設定されるので、移動体3の意図しない禁止領域への進入がより効果的に抑えられる。
なお、禁止領域と移動体3との距離は、禁止領域の中心との距離でなくてもよい。禁止領域と移動体3との距離は、例えば、当該禁止領域に含まれる任意の位置と移動体3との距離の最小値などであってもよい。
続いて、図7および図8を用いて、管理システム1のハードウェア構成の例について説明する。
図7および図8は、実施の形態1に係る管理システム1の主要部のハードウェア構成図である。
図7において、地図管理装置4の主要部のハードウェア構成の例が示される。
地図管理装置4は、ハードウェア資源として、プロセッサ110aと、メモリ120aと、を含む処理回路100aを備える。処理回路100aに、複数のプロセッサ110aが含まれていてもよい。処理回路100aに、複数のメモリ120aが含まれていてもよい。
地図管理装置4における各部の機能は、プログラムとして記述されたソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組合せによって実装される。当該プログラムは、メモリ120aに記憶される。地図管理装置4は、例えば、メモリ120aに記憶されたプログラムをプロセッサ110aによって実行することにより、各部の機能を実現する。
プロセッサ110aは、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはDSPなどと呼ばれることもある。メモリ120aとして、半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはDVDが採用されてもよい。採用可能な半導体メモリには、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、およびEEPROMなどが含まれる。
図8において、地図管理装置4の主要部のハードウェア構成の他の例が示される。
地図管理装置4は、ハードウェア資源として、プロセッサ110bと、メモリ120bと、専用ハードウェア130bと、を含む処理回路100bを備える。地図管理装置4における各部の機能の一部または全部は、専用ハードウェア130bによって実装されてもよい。専用ハードウェア130bとして、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、またはこれらの組合せなどが採用できる。
なお、移動体3のハードウェア資源は、図7または図8に示される例と同様である。例えば、移動体3は、ハードウェア資源として、プロセッサと、メモリと、を含む処理回路を備える。移動体3は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサによって実行することにより、各部の機能を実現する。移動体3は、ハードウェア資源として、プロセッサと、メモリと、専用ハードウェアと、を含む処理回路を備えてもよい。移動体3における各部の機能の一部または全部は、専用ハードウェアによって実装されてもよい。
また、移動体管理装置17のハードウェア資源は、図7または図8に示される例と同様である。例えば、移動体管理装置17は、ハードウェア資源として、プロセッサと、メモリと、を含む処理回路を備える。移動体管理装置17は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサによって実行することにより、各部の機能を実現する。移動体管理装置17は、ハードウェア資源として、プロセッサと、メモリと、専用ハードウェアと、を含む処理回路を備えてもよい。移動体管理装置17における各部の機能の一部または全部は、専用ハードウェアによって実装されてもよい。
また、施設側センサ11または移動体側センサ14などのセンサのハードウェア資源は、図7または図8に示される例と同様である。例えば、センサは、ハードウェア資源として、プロセッサと、メモリと、を含む処理回路を備える。センサは、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサによって実行することにより、各部の機能を実現する。センサは、ハードウェア資源として、プロセッサと、メモリと、専用ハードウェアと、を含む処理回路を備えてもよい。センサにおける各部の機能の一部または全部は、専用ハードウェアによって実装されてもよい。
1 管理システム、 2 施設、 3 移動体、 4 地図管理装置、 5 第1記憶部、 6 第1通信部、 7 第1検知部、 8 生成部、 9 更新部、 10 演算部、 11 施設側センサ、 12 第2通信部、 13 第2記憶部、 14 移動体側センサ、 15 第2検知部、 16 制御部、 17 移動体管理装置、 18 第3通信部、 19 第3記憶部、 100a、100b 処理回路、 110a、110b プロセッサ、 120a、120b メモリ、 130b 専用ハードウェア

Claims (12)

  1. 記憶手段に記憶された、施設の地図情報を配信する第1通信部、および更新部を含む地図管理装置と、
    前記第1通信部から直接または間接的に受信する前記地図情報に基づいて前記施設を移動する移動体と、
    を備え、
    前記地図情報は、
    前記移動体が通常モードで移動できる許可領域と、
    前記移動体の進入が禁止される禁止領域と、
    前記許可領域および前記禁止領域の間に配置され、前記禁止領域への進入の可能性を抑える注意モードで前記移動体が通行できる注意領域と、
    を含み、
    前記更新部は、前記移動体の移動の状況に応じて、前記記憶手段が記憶している前記地図情報の前記注意領域を更新する、
    管理システム。
  2. 前記移動体は、前記注意モードにおいて、前記許可領域を通行するときの通行速度より低い通行速度で前記注意領域を通行する、
    請求項1に記載の管理システム。
  3. 前記移動体は、前記注意モードにおいて、回避行動の際に前記禁止領域側への移動より他の行動を優先的に選択する、
    請求項1または請求項2に記載の管理システム。
  4. 前記更新部は、前記禁止領域との距離が予め設定された閾値距離より短い前記禁止領域の近傍を前記移動体が移動したときに、前記移動体の位置に対応する場所について前記地図情報の前記注意領域を更新する、
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の管理システム。
  5. 前記更新部は、前記禁止領域の前記近傍を前記禁止領域の境界に沿って前記移動体が移動したときに、前記移動体の複数の位置を繋げた軌跡に対応する場所について前記地図情報の前記注意領域を更新する、
    請求項4に記載の管理システム。
  6. 前記地図管理装置は、
    前記施設に配置された施設側センサが取得する情報に基づいて、前記施設における前記移動体の位置を検知する第1検知部と、
    前記移動体の位置誤差を算出する演算部と、
    を備え、
    前記移動体は、
    前記施設における自己位置を検知する第2検知部と、
    前記第2検知部が検知する自己位置を前記地図管理装置に直接または間接的に送信する第2通信部と、
    を備え、
    前記演算部は、前記第2通信部から直接または間接的に受信する前記移動体の自己位置、および前記第1検知部が検知する前記移動体の位置に基づいて、前記移動体の位置誤差を算出し、
    前記更新部は、前記演算部が算出する前記移動体の位置誤差を用いて、前記地図情報の前記注意領域を更新する、
    請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の管理システム。
  7. 前記演算部は、前記禁止領域への前記移動体の平均誤進入距離を算出し、
    前記更新部は、前記演算部が算出する前記移動体の平均誤進入距離に基づいて、前記地図情報の前記注意領域を更新する、
    請求項6に記載の管理システム。
  8. 前記演算部は、前記第1検知部が検知する前記移動体の位置および前記第1検知部が検知する前記移動体の自己位置の差異の確率分布を算出し、
    前記更新部は、前記演算部が算出する確率分布に基づいて、前記地図情報の前記注意領域を更新する、
    請求項6に記載の管理システム。
  9. 前記地図管理装置は、
    前記施設の配置データに基づいて前記施設の環境地図を生成する生成部
    を備え、
    前記更新部は、前記生成部が生成する前記施設の環境地図に、前記許可領域、前記禁止領域、および前記注意領域を付加することで前記地図情報を更新する、
    請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の管理システム。
  10. 施設の地図情報を記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段が記憶する前記地図情報を、前記地図情報に基づいて前記施設を移動する移動体に直接または間接的に配信する第1通信部と、
    更新部と、
    を備え、
    前記地図情報は、
    前記移動体が通常モードで通行できる許可領域と、
    前記移動体の進入が禁止される禁止領域と、
    前記許可領域および前記禁止領域の間に配置され、前記禁止領域への進入の可能性を抑える注意モードで前記移動体が通行できる注意領域と、
    を含み、
    前記更新部は、前記移動体の移動の状況に応じて、前記記憶手段が記憶している前記地図情報の前記注意領域を更新する、
    地図管理装置。
  11. 施設において移動する移動体が通常モードで通行できる許可領域、前記移動体の進入が禁止される禁止領域、ならびに前記許可領域および前記禁止領域の間に配置され前記禁止領域への進入の可能性を抑える注意モードで前記移動体が通行できる注意領域を含む地図情報を記憶する記憶手段から、前記地図情報を読み込む読込ステップと、
    前記読込ステップにおいて読み込んだ前記地図情報を、前記地図情報に基づいて前記施設を移動する前記移動体に直接または間接的に配信する配信ステップと、
    前記移動体の移動の状況に応じて、前記記憶手段が記憶している前記地図情報の前記注意領域を更新する更新ステップと、
    を備え
    前記読込ステップにおいて、前記記憶手段の記憶している前記地図情報が前記更新ステップで更新されている場合に、当該更新された前記地図情報が読み込まれる、
    管理方法。
  12. コンピュータに、
    施設において移動する移動体が通常モードで通行できる許可領域、前記移動体の進入が禁止される禁止領域、ならびに前記許可領域および前記禁止領域の間に配置され前記禁止領域への進入の可能性を抑える注意モードで前記移動体が通行できる注意領域を含む地図情報を記憶する記憶手段から、前記地図情報を読み込む読込ステップと、
    前記読込ステップにおいて読み込んだ前記地図情報を、前記地図情報に基づいて前記施設を移動する前記移動体に直接または間接的に配信する配信ステップと、
    前記移動体の移動の状況に応じて、前記記憶手段が記憶している前記地図情報の前記注意領域を更新する更新ステップと、
    を実行させ
    前記読込ステップにおいて、前記記憶手段の記憶している前記地図情報が前記更新ステップで更新されている場合に、当該更新された前記地図情報を前記コンピュータに読み込ませる、
    管理プログラム。
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