JP7452127B2 - Autonomous mobile device and autonomous mobile device control method - Google Patents
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Description
本発明は、自律移動装置および自律移動装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an autonomous mobile device and a method of controlling an autonomous mobile device.
近年、無人搬送車や自律移動ロボットなど、自律的に移動する自律移動装置が広く普及している。自律移動装置は、路面の傾きや段差によって転倒するおそれがある。そのため、自律移動装置には、走行を許容する傾きが事前に設定されており、当該傾きを超える坂道などを回避するようにしている。
路面状態を検出して自律走行を行う自律移動装置として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、周辺情報取得センサにより検出された自律走行装置の周辺情報を、傾斜センサにより検出された自律走行装置の傾斜状態に基づいて補正することで、勾配のある走路での周辺情報の誤検出をなくし、正確な周辺情報に基づく走行制御を行う技術である。
In recent years, autonomous mobile devices that move autonomously, such as automated guided vehicles and autonomous mobile robots, have become widespread. Autonomous mobile devices may fall over due to slopes or differences in road surfaces. Therefore, an inclination that allows the autonomous mobile device to run is set in advance, and the autonomous mobile device avoids slopes that exceed the inclination.
BACKGROUND ART As an autonomous mobile device that detects road surface conditions and performs autonomous travel, there is a technique described in
上記従来の自律移動装置では、走行が許容される傾斜が事前に設定されているが、自律移動装置が転倒する傾きは、重心や車輪の組みつけ方によって異なり、事前に設定された許容傾斜で十分であるかは判定できない。
また、実際に自律移動装置が転倒する傾きに対して、十分に余裕を持たせて許容傾斜が設定されていると、走行可能域が制約され、自律移動装置の性能を十全に発揮させることができない。
そこで、本発明は、走行を許容する許容傾斜を適切に設定し、十全に性能を発揮することができる自律移動装置および自律移動装置の制御方法を提供することを目的とする。
In the above-mentioned conventional autonomous mobile device, the slope at which it is allowed to run is set in advance, but the slope at which the autonomous mobile device falls varies depending on the center of gravity and how the wheels are assembled, and the slope at which the autonomous mobile device falls depends on the permissible slope set in advance. It cannot be determined whether this is sufficient.
Additionally, if the allowable inclination is set with sufficient margin for the inclination at which the autonomous mobile device will actually fall, the range in which it can run will be restricted, making it difficult for the autonomous mobile device to fully demonstrate its performance. I can't.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an autonomous mobile device and a method for controlling the autonomous mobile device that can appropriately set an allowable inclination that allows travel and fully exhibit performance.
上記課題を解決するために、本発明の一つの態様の自律移動装置は、左右一対の車輪と、前記左右一対の車輪にそれぞれ対応して設けられ、前記車輪を回転させるモータと、前記車輪によって任意の方向に走行可能な車体と、前記モータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部により検出されたモータ電流を用いて、前記車体が転倒する角度である転倒限界角度を推定する転倒限界角度推定部と、前記転倒限界角度推定部により推定された転倒限界角度に基づいて、前記車体を走行制御する走行制御部と、を備える。
このように、モータ出力に基づいて転倒限界角度を推定するので、重心や車輪の組み付き方に応じて変化する転倒限界角度を適切に推定することができる。したがって、自律移動装置の走行を許容する許容傾斜を適切に設定することが可能となり、十全に性能を発揮させることが可能となる。
In order to solve the above problems, an autonomous mobile device according to one aspect of the present invention is provided with a pair of left and right wheels, a motor that rotates the wheels, a motor that rotates the wheels, and a motor that rotates the wheels. Using a vehicle body that can run in any direction, a current detection unit that detects a motor current flowing through the motor, and the motor current detected by the current detection unit, an overturning limit angle that is an angle at which the vehicle body overturns is determined. The vehicle includes an overturning limit angle estimating section for estimating the overturning limit angle, and a traveling control section for controlling the traveling of the vehicle body based on the overturning limit angle estimated by the overturning limit angle estimating section.
In this way, since the overturning limit angle is estimated based on the motor output, it is possible to appropriately estimate the overturning limit angle, which changes depending on the center of gravity and how the wheels are assembled. Therefore, it becomes possible to appropriately set the allowable inclination that allows the autonomous mobile device to travel, and it becomes possible to fully demonstrate its performance.
また、上記の自律移動装置において、前記モータは、ダイレクトドライブモータであってもよい。この場合、減速機を使用しないため、モータ電流からモータ出力を高精度に検出することができる。
さらに、上記の自律移動装置において、前記転倒限界角度推定部は、左右の前記車輪の荷重の比に基づいて前記車体の重心位置を推定する重心推定部を備え、前記重心推定部により推定された重心位置と、前記車輪の中心間距離とに基づいて、前記転倒限界角度を推定してもよい。
この場合、車体の重心位置を適切に推定することができ、転倒限界角度を精度良く推定することができる。
Moreover, in the above autonomous mobile device, the motor may be a direct drive motor. In this case, since a speed reducer is not used, the motor output can be detected with high precision from the motor current.
Furthermore, in the above autonomous mobile device, the tipping limit angle estimating unit includes a center of gravity estimating unit that estimates a center of gravity position of the vehicle body based on a ratio of loads of the left and right wheels, and the center of gravity position estimated by the center of gravity estimating unit The tipping limit angle may be estimated based on the center of gravity position and the distance between the centers of the wheels.
In this case, the position of the center of gravity of the vehicle body can be appropriately estimated, and the overturning limit angle can be estimated with high accuracy.
また、上記の自律移動装置において、前記重心推定部は、前記車体を水平な路面で走行させたときに推定した前記荷重の比に基づいて、前記車体の左右方向における重心位置を推定する第1の重心推定部と、前記車体を左右方向に傾斜している路面で走行させたときに推定した前記荷重の比と、前記第1の重心推定部により推定された前記左右方向における重心位置とに基づいて、前記車体の重心高さを推定する第2の重心推定部と、を備えていてもよい。
この場合、車体の左右方向における重心位置と上下方向における重心高さとを適切に推定することができる。
また、上記の自律移動装置において、前記重心推定部は、前記電流検出部により検出されたモータ電流をもとに前記モータの出力軸トルクを推定することで前記車輪に掛かる荷重を推定し、左右の前記車輪の荷重の比に基づいて前記車体の重心位置を推定してもよい。
この場合、車体の重心位置を適切に推定することができ、転倒限界角度を精度良く推定することができる。
Further, in the above autonomous mobile device, the center of gravity estimating unit includes a first unit that estimates a center of gravity position of the vehicle body in the left-right direction based on the ratio of the loads estimated when the vehicle body runs on a horizontal road surface. the ratio of the load estimated when the vehicle body is run on a road surface inclined in the left-right direction, and the center-of-gravity position in the left-right direction estimated by the first center-of-gravity estimator. and a second center of gravity estimating section that estimates the height of the center of gravity of the vehicle body based on the height of the center of gravity of the vehicle body.
In this case, the position of the center of gravity in the left-right direction and the height of the center of gravity in the vertical direction of the vehicle body can be appropriately estimated.
Further, in the above autonomous mobile device, the center of gravity estimating unit estimates the load applied to the wheels by estimating the output shaft torque of the motor based on the motor current detected by the current detecting unit, and The center of gravity position of the vehicle body may be estimated based on the ratio of the loads of the wheels.
In this case, the position of the center of gravity of the vehicle body can be appropriately estimated, and the overturning limit angle can be estimated with high accuracy.
さらに、上記の自律移動装置は、前記車体の傾斜状態を検出する傾斜検出部をさらに備え、前記走行制御部は、前記傾斜検出部により検出された前記車体の傾斜状態に基づいて、前記車体の傾きが前記転倒限界角度推定部により推定された転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超えていると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定し、進行方向に存在する路面エリアを回避するべく前記車体を走行制御してもよい。この場合、車体の傾斜状態に基づいて転倒余裕を判別することができるので、車体が乗り上げた路面の走行可否を適切に判定することができる。
また、上記の自律移動装置において、前記傾斜検出部は、前記電流検出部により検出されたモータ電流をもとに前記モータの出力軸トルクを推定することで前記車輪に掛かる荷重を推定し、左右の前記車輪の荷重の比に基づいて前記車体の傾斜状態を検出してもよい。この場合、緩やかな傾斜やバンクへの乗り上げを適切に検出することができ、乗り上げた路面の走行可否を適切に判定することができる。
Furthermore, the above autonomous mobile device further includes a tilt detection section that detects a tilt state of the vehicle body, and the travel control section determines whether the vehicle body is tilted based on the tilt state of the vehicle body detected by the tilt detection section. If it is determined that the inclination exceeds the allowable angle set according to the overturning limit angle estimated by the overturning limit angle estimating unit, it is determined that the direction of travel is impossible, and the road surface existing in the direction of travel is determined to be impossible. The vehicle body may be controlled to travel in order to avoid the area. In this case, since the overturning margin can be determined based on the inclination state of the vehicle body, it is possible to appropriately determine whether or not the vehicle can run on the road surface on which the vehicle body has run aground.
Further, in the above autonomous mobile device, the inclination detection unit estimates the load applied to the wheels by estimating the output shaft torque of the motor based on the motor current detected by the current detection unit, and estimates the load applied to the wheels. The inclination state of the vehicle body may be detected based on the ratio of the loads of the wheels. In this case, it is possible to appropriately detect a gentle slope or running onto a bank, and it is possible to appropriately determine whether or not the vehicle can run on the road surface on which the vehicle has run.
また、上記の自律移動装置は、前記車体の周辺情報を取得する周辺情報取得部をさらに備え、前記走行制御部は、前記周辺情報取得部により検出された前記車体の周辺情報に基づいて、進行方向に前記転倒限界角度推定部により推定された転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超える傾きを有する路面が存在すると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定し、進行方向に存在する路面エリアを回避するべく前記車体を走行制御してもよい。
この場合、車体が許容傾斜を超える傾きを有する路面に乗り上げる前に、当該路面を回避することができる。したがって、確実に車体の転倒を回避することができる。
The autonomous mobile device further includes a peripheral information acquisition unit that acquires peripheral information of the vehicle body, and the travel control unit controls the vehicle progress based on the peripheral information of the vehicle body detected by the peripheral information acquisition unit. If it is determined that there is a road surface with an inclination that exceeds the allowable angle set according to the tipping limit angle estimated by the tipping limit angle estimation unit in the direction, it is judged that the direction of travel is impossible, and the direction of travel is determined to be impossible. The vehicle body may be controlled to travel in order to avoid the road surface area that exists in the vehicle.
In this case, before the vehicle body runs onto a road surface with an inclination exceeding the allowable inclination, it is possible to avoid the road surface. Therefore, overturning of the vehicle body can be reliably avoided.
さらにまた、上記の自律移動装置において、前記走行制御部は、前記進行方向が走行不可能であると判定した場合、前記車体を前記進行方向とは逆方向に所定距離だけ走行させ、前記進行方向に存在する路面エリアを回避する走行経路を再設定してもよい。この場合、走行不可能な路面エリアを回避する走行経路を適切に設定することができる。 Furthermore, in the above autonomous mobile device, when the travel control unit determines that travel is not possible in the travel direction, the travel control unit causes the vehicle body to travel a predetermined distance in a direction opposite to the travel direction, and The driving route may be reset to avoid the road surface area that exists in the area. In this case, it is possible to appropriately set a travel route that avoids road surface areas where travel is impossible.
また、本発明の一つの態様の自律移動装置の制御方法は、左右一対の車輪と、前記左右一対の車輪にそれぞれ対応して設けられ、前記車輪を回転させるモータと、前記車輪によって任意の方向に走行可能な車体と、を備える自律移動装置の制御方法であって、前記モータに流れるモータ電流を検出するステップと、検出された前記モータ電流を用いて、前記車体が転倒する角度である転倒限界角度を推定するステップと、推定された前記転倒限界角度に基づいて、前記車体を走行制御するステップと、を含む。
このように、モータ出力に基づいて転倒限界角度を推定するので、重心や車輪の組み付き方に応じて変化する転倒限界角度を適切に推定することができる。したがって、自律移動装置の走行を許容する許容傾斜を適切に設定することが可能となり、十全に性能を発揮することが可能となる。
Further, a control method for an autonomous mobile device according to one aspect of the present invention includes a pair of left and right wheels, a motor that is provided corresponding to the pair of left and right wheels, and a motor that rotates the wheels, and a motor that rotates the wheels in an arbitrary direction. A method for controlling an autonomous mobile device, comprising: detecting a motor current flowing through the motor; and detecting an overturning angle, which is an angle at which the vehicle body overturns, using the detected motor current. The method includes a step of estimating a limit angle, and a step of controlling travel of the vehicle body based on the estimated tipping limit angle.
In this way, since the overturning limit angle is estimated based on the motor output, it is possible to appropriately estimate the overturning limit angle, which changes depending on the center of gravity and how the wheels are assembled. Therefore, it is possible to appropriately set the allowable inclination that allows the autonomous mobile device to travel, and it is possible to fully demonstrate its performance.
さらに、本発明の一つの態様の自律移動装置の制御方法は、左右一対の車輪と、前記左右一対の車輪にそれぞれ対応して設けられ、前記車輪を回転させるモータと、前記車輪によって任意の方向に走行可能な車体と、を備える自律移動装置の制御方法であって、左右の前記車輪の荷重の比に基づいて前記車体の重心位置を推定するステップと、推定された前記重心位置と、前記車輪の中心間距離とに基づいて、前記転倒限界角度を推定するステップと、推定された前記転倒限界角度に基づいて、前記車体を走行制御するステップと、を含む。
このように、左右の車輪の荷重の比に基づいて転倒限界角度を推定するので、重心や車輪の組み付き方に応じて変化する転倒限界角度を適切に推定することができる。したがって、自律移動装置の走行を許容する許容傾斜を適切に設定することが可能となり、十全に性能を発揮することが可能となる。
Furthermore, a control method for an autonomous mobile device according to one aspect of the present invention includes a pair of left and right wheels, a motor that is provided corresponding to the pair of left and right wheels, and that rotates the wheels, and a motor that rotates the wheels in an arbitrary direction. A method of controlling an autonomous mobile device comprising: a vehicle body capable of traveling on a vehicle body; The method includes the steps of estimating the overturning limit angle based on the center-to-center distance of the wheels, and controlling the vehicle body to travel based on the estimated overturning limit angle.
In this way, since the overturning limit angle is estimated based on the ratio of the loads of the left and right wheels, it is possible to appropriately estimate the overturning limit angle, which changes depending on the center of gravity and how the wheels are assembled. Therefore, it is possible to appropriately set the allowable inclination that allows the autonomous mobile device to travel, and it is possible to fully demonstrate its performance.
本発明の一つの態様によれば、走行を許容する許容傾斜を適切に設定し、高い走行性能を発揮することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to appropriately set the permissible inclination that allows running, and to exhibit high running performance.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Note that the scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified within the scope of the technical idea of the present invention.
(第一の実施形態)
図1は、本実施形態における自律移動装置(自走車)1を備える自律移動システム100の概略構成を示す図である。
この図1に示すように、自律移動システム100は、自走車1と、外部コンピュータ70と、アクセスポイント72と、を備える。自走車1は、例えば工場内などにおいて、ユーザが運転操作を行わなくとも自律的に走行する無人搬送車(AGV)とすることができる。自走車1は、アクセスポイント72を介して、ユーザが操作する外部コンピュータ70と無線通信により通信可能である。無線通信の規格は、特に限定されない。
なお、本実施形態では、自走車1がAGVである場合について説明するが、自走車1は、モータを駆動源とする車輪(駆動輪)を有する差動二輪駆動の自走体であればよく、例えば自律走行が可能な自律移動ロボットなどであってもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an autonomous
As shown in FIG. 1, the autonomous
In this embodiment, a case will be explained in which the self-propelled
自走車1は、図1に示すように、車輪2と、補助輪3と、車体4と、を備える。車輪2および補助輪3は、車体4に回転自在に支持されている。
車輪2は、減速機(構)を有さないダイレクトドライブモータ(DDモータ)5にタイヤを取り付けた構成を有する駆動輪ユニットであり、DDモータ5を駆動源として回転する。自走車1(車体4)は、左右一対の車輪2を駆動輪とした差動二輪駆動型の移動装置である。補助輪3は、車体4の四隅に取り付けられている。なお、補助輪3の設置数や取り付け位置は、図1に示す構成に限定されない。
The self-propelled
The
また、自走車1は、図1に示すように、DDモータ5を駆動するモータ駆動装置6を備える。モータ駆動装置6は、モータドライバを含む駆動回路を備える。モータ駆動装置6は、後述する走行制御装置10から出力される速度指令値を入力し、当該速度指令値に基づいてDDモータ5を駆動制御する。
また、モータ駆動装置6は、DDモータ5のモータ電流を検出する電流センサ63(図2参照)を備える。さらに、モータ駆動装置6は、自走車1の傾斜状態を検出する傾斜センサ64(図2参照)を備えていてもよい。ここで、傾斜センサ64は、例えば加速度センサやジャイロセンサとすることができる。
The self-propelled
The
また、自走車1は、図1に示すように、車体4に取り付けられた複数のレーザレンジファインダ(LRF)7を備えていてもよい。LRF7は、レーザを照射し、物体に反射して戻ってくるまでの時間から距離を測定するセンサである。LRF7は、自走車1の周囲に扇状のレーザを照射し、周囲の物体までの距離を測定することで自走車1の周囲情報を取得する周囲情報取得センサである。
なお、LRF7の設置数や取り付け位置は、図1に示す構成に限定されない。また、周囲情報取得センサは、LRFに限定されるものではなく、例えば超音波センサやカメラ(CCDカメラ、CMOSカメラ)等であってもよい。
Further, the self-propelled
Note that the number of
また、自走車1は、図1に示すように、自走車1の走行を制御する走行制御装置10を備える。走行制御装置10は、ボードPCなどの上位装置である。走行制御装置10は、無線通信機能を有し、アクセスポイント72を介して、ユーザが外部コンピュータ70から入力した動作指令を受信したり、自走体1の走行ログを外部コンピュータ70に送信したりすることができる。ここで、走行制御装置10が外部コンピュータ70から受信する動作指令は、自走車1の目的地情報や走行経路情報などを含む。
走行制御装置10は、例えば、LRF7により取得された周囲情報に基づいて自走車1が走行可能なエリアのマップ情報を生成し、自走車1の進行方向を決定する。そして、走行制御装置10は、決定された進行方向に進むための速度指令値を生成し、生成した速度指令値を動作指令としてモータ駆動装置6に出力する。
The self-propelled
For example, the
本実施形態では、自走車1は、左右方向に傾斜している路面に乗り上げて転倒することを防止するために、自走車1が転倒する限界の角度(転倒限界角度)を推定し、当該転倒限界角度に基づいて、転倒姿勢となる傾斜や段差を回避するように走行制御を行う。なお、左右方向に傾斜している路面とは、自走車1を乗せたときに自走車1が左右方向に傾く路面であり、左右方向に所定の傾きを有する斜面や、左右輪で接地面の高さが異なる段差などを含む。
本実施形態では、自走車1は、車輪2の駆動源であるDDモータ5の出力を用いて、転倒限界角度を推定する。具体的には、DDモータ5のモータ電流からDDモータ5の出力軸トルクを推定することで左右の車輪2に掛かる荷重の比を推定し、推定した荷重比を用いて自走車1の重心位置を推定する。そして、自走車1の重心位置と、車輪2の中心間距離とに基づいて、転倒限界角度を推定する。
In this embodiment, in order to prevent the self-propelled
In this embodiment, the self-propelled
図2は、走行制御装置10およびモータ駆動装置6の機能ブロック図である。
この図2に示すように、走行制御装置10は、転倒限界角度推定部11と、経路決定部12と、動作指令部13と、を備える。モータ駆動装置6は、進退判別部61と、駆動制御部62と、を備える。なお、電流センサ63および傾斜センサ64は、上述したようにモータ駆動装置6が備える。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
As shown in FIG. 2, the
転倒限界角度推定部11は、自走車1の転倒限界角度を推定し、推定した転倒限界角度をモータ駆動装置6に出力する。具体的には、転倒限界角度推定部11は、自走車1の重心位置を推定し、推定された重心位置と左右輪2の中心間距離(トレッド幅)とに基づいて、転倒限界角度を推定する。
ここで、自走車1の左右方向の重心位置は、自走車1が傾きのない水平な路面を走行しているときの左右の車輪2に掛かる荷重比に基づいて推定することができる。また、自走車1の重心高さは、自走車1が左右方向に傾斜している路面を走行しているときの左右の車輪2に掛かる荷重比と、自走車の左右方向の重心位置とに基づいて推定することができる。転倒限界角度の推定方法については、後で詳述する。
The overturning limit
Here, the position of the center of gravity in the left-right direction of the self-propelled
経路決定部12は、ユーザが入力した走行経路情報をもとに、自走車1の進行方向を決定する。このとき、経路決定部12は、周辺情報取得センサ(LRF)7により取得された周辺情報に基づいて障害物を検知し、検知した障害物を回避するように進行方向を決定してもよい。
また、経路決定部12は、自走車1の自己位置を推定し、現在位置からユーザが入力した目的地までの走行経路を決定し、自走車1の進行方向を決定するようにしてもよい。自己位置の推定方法は、任意の方法を用いることができる。例えば、LRF7により取得された周辺情報を用いて自己位置を推定してもよい。また、建屋内に設置したビーコン等が発する信号やGPS信号を用いて自己位置を推定してもよいし、左右の車輪2の回転速度情報を用いて自走車1の移動方向やスタート地点からの移動距離を算出することで自己位置を推定してもよい。
動作指令部13は、経路決定部12により決定された進行方向に進むための速度指令値を左右の車輪2のそれぞれに対して生成し、これを動作指令としてモータ駆動装置6に出力する。
The
Alternatively, the
The
進退判別部61は、転倒限界角度推定部11により推定された転倒限界角度に基づいて、進行方向に存在する路面が走行可能な路面であるか否かを判定する。具体的には、進退判別部61は、自走車1の傾斜状態に基づいて、自走車1の傾きが転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超えていると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定する。
ここで、自走車1の傾斜状態は、左右輪に掛かる荷重比から算出することができる。なお、自走車1の傾斜状態は、傾斜センサ64により検出してもよい。進退判別部61は、進行方向が走行不可能であると判定した場合、経路決定部12に走行経路の再設定を指示する。
The advance/
Here, the tilted state of the self-propelled
駆動制御部62は、左右の車輪2がそれぞれ速度指令値に従って回転するように、左右のDDモータ5をそれぞれ駆動制御し、自走車1を走行させる。
なお、この図2において、経路決定部12、動作指令部13、進退判別部61および駆動制御部62が走行制御部に対応している。また、電流センサ63が電流検出部に対応し、傾斜センサ64が傾斜検出部に対応している。
The
In FIG. 2, the
次に、図3に基づき、自走車1の動作について説明する。
この図3に示す処理は、ユーザが自走車1に荷物などを載せた後、自走体1の始動開始を指示するボタン等(不図示)を押下したタイミングで開始される。ただし、図3の処理の開始タイミングは、上記に限定されない。
まずステップS1において、走行制御装置10は、ユーザが外部コンピュータ70を操作して入力したパラメータを取得する。当該パラメータは、後述する自走車1のキャリブレーション(ステップS2)や走行動作(ステップS3)に必要な各種情報を含む。
Next, the operation of the self-propelled
The process shown in FIG. 3 is started at the timing when the user presses a button or the like (not shown) instructing to start the self-propelled
First, in step S1, the
ステップS2では、走行制御装置10は、図4に示すキャリブレーション処理を行い、自走車1の転倒限界角度を推定する。
図4のステップS21では、動作指令部13(図2参照)は、自走車1が水平な路面で前後に走行するように、モータ駆動装置6に動作指令を出力する。このとき、動作指令部13は、傾斜センサ64で自走車1の水平状態を検出していることを確認して、自走車1を所定の速度で走行させるようにしてもよい。そして、ステップS22では、転倒限界角度推定部11は、自走車1の重量を推定(後述の(WL+WR))するとともに、左右の車輪2に使用しているDDモータ5の出力軸トルクの差から自走車1の左右方向における重心位置を推定する。
モータの出力軸トルクは、モータ電流に基づいて算出することができる。本実施形態では、車輪2に使用しているモータはDDモータであるため、モータ電流iと出力軸トルクτとの関係は、次式で表すことができる。
i=(1/Kt)・τ ………(1)
ここで、Ktはトルク定数である。
In step S2, the
In step S21 of FIG. 4, the operation command unit 13 (see FIG. 2) outputs an operation command to the
The output shaft torque of the motor can be calculated based on the motor current. In this embodiment, since the motor used for the
i=(1/Kt)・τ……(1)
Here, Kt is a torque constant.
このように、車輪2に使用しているDDモータ5のモータ電流iを検出することで、DDモータ5の出力軸トルクτを検出することができる。
自走車1の重心位置が左右方向において偏っていない場合、左右の出力軸トルクは等しい。したがって、転倒限界角度推定部11は、左右の出力軸トルクに基づいて荷重WL,WRを推定し、自走車1の重心位置が左右方向においてどの位置にあるかを推定することができる。例えば、図5に示すように、荷重WLとWRは出力軸トルクから推定できるので、重心Gまわりのモーメントのつり合いより、距離a、bは求められる。ここで、距離aは、左輪2Lの接地点と、重心Gから鉛直方向に伸ばした線gが接地面と交わる交点との間の距離である。また、距離bは、右輪2Rの接地点と交点との間の距離である。
In this way, by detecting the motor current i of the
If the center of gravity of the self-propelled
ステップS23では、動作指令部13は、自走車1が水平な路面で、車体の中心を軸としてその場で旋回する超信地旋回するように、モータ駆動装置6に動作指令を出力し、ステップS24に移行する。ステップS24では、転倒限界角度推定部11は、自走車1の慣性モーメントを推定する。
ステップS25では、動作指令部13は、自走車1が左右方向に傾斜している路面を走行するように、モータ駆動装置6に動作指令を出力し、ステップS26に移行する。ステップS26では、転倒限界角度推定部11は、自走車1の転倒限界角度を算出し、図4のキャリブレーション処理を終了する。なお、重心位置が左右方向において中央付近であれば転倒限界角度以上でも許容してもよく、どちらかに偏っている場合は右傾斜と左傾斜それぞれにおいて転倒限界角度を算出する。
In step S23, the
In step S25, the
以下、ステップS26における転倒限界角度の算出方法について、具体的に説明する。
モータの出力軸トルクは、タイヤの負荷慣性モーメントと、路面からの摩擦トルクとから成る。タイヤの負荷慣性モーメントは構造から算出でき、摩擦トルクはタイヤに掛かる荷重に比例する。したがって、モータ電流をもとに算出される左右輪の出力軸トルクから、車輪2に掛かる荷重を推定することができる。
例えば図6に示すように、自走車1がロール方向に傾くように段差に乗せて走行させた場合、右輪2Rに掛かる荷重WRは、左輪2Lに掛かる荷重WLよりも大きい。そして、このときの左右輪2L、2Rに掛かる荷重WRとWRとの比は、図7に示す距離a、bの比に等しい。
WL/WR=b/a ………(2)
ここで、距離aは、自走車1が水平面42に対して角度θの傾斜面43に乗っているときの、左輪2Lの接地点44と、重心Gから鉛直方向に伸ばした線(図7中の直線v-v)が傾斜面43と交わる交点45との間の距離である。また、距離bは、右輪2Rの接地点46と交点45との間の距離である。
Hereinafter, the method of calculating the overturning limit angle in step S26 will be specifically explained.
The output shaft torque of the motor consists of the load moment of inertia of the tires and the friction torque from the road surface. The load moment of inertia of a tire can be calculated from its structure, and the friction torque is proportional to the load applied to the tire. Therefore, the load applied to the
For example, as shown in FIG. 6, when the self-propelled
W L /W R =b/a……(2)
Here, the distance a is a line extending vertically from the
図4のステップS26では、転倒限界角度推定部11は、左右方向に傾斜している路面で自走車1を走行させているときの左右輪2L、2Rに掛かる荷重比を用いて、自走車1の重心Gの位置(図7の重心高さh)を推定し、推定された重心Gの位置をもとに転倒限界角度を推定する。
まず、転倒限界角度推定部11は、左右方向に傾斜している路面で自走車1を走行させているときの自走車1の傾きθを、傾斜センサ64により検出する。なお、路面の角度が既知である場合には、傾斜センサ64による傾きθの検出は不要である。そして、転倒限界角度推定部11は、図7に示すように、自走車1の傾きθと、左右輪2L、2Rに掛かる荷重比(距離a、b)と、自走車1の左右方向の重心位置(図7中の直線g-g)とに基づいて、自走車1の重心高さhを推定する。ここで、自走車1の左右方向の重心位置は、図4のステップS22において推定されている。つまり、転倒限界角度推定部11は、図7に示す直線g-gと直線v-vとの交点を重心Gの位置として推定し、自走車1の重心高さhを推定する。
In step S26 of FIG. 4, the overturning limit
First, the overturning limit
次に、転倒限界角度推定部11は、自走車1の左右方向の重心位置と重心高さhとを用いて、自走車1の転倒限界角度を推定する。
自走車1の転倒限界角度は、片輪に掛かる荷重がゼロになる角度であり、図8に示すように、自走車1の右方向への転倒限界角度θRは、自走車1の重心Gが右輪2Rの接地点46の真上に位置するときの自走車1の傾きである。
つまり、右方向への転倒限界角度θRは、重心Gから右輪2Rの接地点46までの自走車1の左右方向における距離LRと、自走車1の重心高さhと、に基づいて推定することができる。同様に、左方向への転倒限界角度θL(不図示)は、重心Gから左輪2Lの接地点44までの自走車1の左右方向における距離LLと、自走車1の重心高さhと、に基づいて推定することができる。ここで、距離LLとLRとの和は、自走車1の左右輪2L、2Rの距離(トレッド幅)Lに等しい。
Next, the overturning limit
The overturning limit angle of the self-propelled
In other words, the rightward overturning limit angle θ R is determined by the distance L R in the left-right direction of the self-propelled
例えば、自走車1の重心が左右方向に偏っていない場合、自走車1の右方向への転倒限界角度θRは次式で表すことができる。
θR=tan-1(LR/h)=tan-1(L/2h) ………(3)
なお、ステップS26においては、重心高さhの推定を複数回行い、複数の重心高さhの推定結果をもとに最終的な転倒限界角度の推定結果を得るようにしてもよい。この場合、自走車1を走行させる路面の傾斜角度を毎回異ならせてもよい。
この図4の処理が重心推定部の機能に対応しており、詳細には、ステップS21およびS22の処理が第1の重心推定部の機能に対応し、ステップS25およびS26の処理が第2の重心推定部の機能に対応している。
For example, if the center of gravity of the self-propelled
θ R = tan -1 (L R /h) = tan -1 (L/2h) ...... (3)
In step S26, the center of gravity height h may be estimated a plurality of times, and the final tipping limit angle estimation result may be obtained based on the plurality of estimation results of the center of gravity height h. In this case, the inclination angle of the road surface on which the self-propelled
The processing in FIG. 4 corresponds to the function of the center of gravity estimating section, and in detail, the processing in steps S21 and S22 corresponds to the function of the first center of gravity estimating section, and the processing in steps S25 and S26 corresponds to the function of the second center of gravity estimating section. It corresponds to the function of the center of gravity estimator.
図3に戻って、ステップS3では、モータ駆動装置6は、走行制御装置10からの動作指令に基づいてDDモータ5を駆動制御し、自走車1を目的地へ向けて走行させる。このときモータ駆動装置6は、図9に示す走行動作処理を実行する。
図9のステップS31では、進退判別部61は、走行制御装置10からの動作指令に基づいて自走車1を走行させているときに、進行方向が走行可能であるか否かを判定する。
具体的には、進退判別部61は、電流センサ63により検出されたモータ電流からDDモータ5の出力軸トルクを推定することで左右輪に掛かる荷重比を推定し、自走車1の傾斜状態を検出する。そして、進退判別部61は、自走車1の傾斜状態に基づいて、自走車1の傾きが転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超えていると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定する。
Returning to FIG. 3, in step S3, the
In step S31 in FIG. 9, the advance/
Specifically, the advance/
ここで、上記許容角度は、自走車1の転倒限界角度未満の値に設定する。また、許容角度は、右方向の転倒限界角度θRと左方向の転倒限界角度θLとに応じて、左右それぞれについて設定する。そして、自走車1が右方向に傾斜している場合には右方向の転倒限界角度θRに応じて設定される許容角度をもとに進行方向の走行可否を判定し、自走車1が左方向に傾斜している場合には左方向の転倒限界角度θLに応じて設定される許容角度をもとに進行方向の走行可否を判定する。
なお、自走車1の傾斜状態は、傾斜センサ64により検出してもよい。傾斜センサ64を用いることで、自走車1の傾斜状態を容易に検出することができる。
Here, the allowable angle is set to a value less than the overturning limit angle of the self-propelled
Note that the tilting state of the self-propelled
進退判別部61は、ステップS31において進行方向が走行可能であると判定した場合、ステップS32に移行し、自走車1を前進させるよう走行制御してステップS33に移行する。なお、ここでは、進行方向が自走車1の前進方向であるものとして説明する。
ステップS33では、モータ駆動装置6は、自走車1が目的地に到達したか否かを判定する。例えばモータ駆動装置6は、走行制御装置10から自走車1を停止させる動作指令を入力した場合、目的地に到達したと判定することができる。そして、モータ駆動装置6は、自走車1が目的地に到達していないと判定した場合にはステップS31に戻り、自走車1が目的地に到達したと判定した場合には自走車1を停止させ、図9の走行動作処理を終了する。
When the advance/
In step S33, the
一方、進退判別部61は、ステップS31において進行方向が走行不可能であると判定した場合、ステップS34に移行し、自走車1を進行方向とは逆方向に所定距離だけ走行させるよう走行制御する。ここで、自走車1の進行方向は、自走車1の前進方向であるため、このステップS24では、自走車1を所定距離だけ後退させるよう走行制御ことになる。
ステップS35では、進退判別部61は、走行制御装置10の経路決定部12に対して自走車1の走行経路を再設定する指示を送信し、ステップS31に戻る。これにより、経路決定部12は、自走車1の進行方向に存在する路面エリアを回避して目的地へ向かうための走行経路を再設定し、操作指令部13は、再設定された走行経路に沿って走行するための動作指令をモータ駆動装置6に出力する。なお、モータ駆動装置6が走行経路を再設定可能な場合には、モータ駆動装置6が走行経路の再設定を行ってもよい。
On the other hand, if the advance/
In step S35, the advance/
以上説明したように、本実施形態では、自走車1の実際の使用に先立って、キャリブレーション処理により自走車1が転倒するまでの傾き(転倒限界角度)を推定する。そして、実際に自走車1を使用する際には、推定された転倒限界角度に基づいて走行制御を行う。具体的には、モータ電流から左右輪に掛かる荷重を推定することで自走車1の傾斜状態を検出し、自走車1が転倒するまでの傾きの余裕を判別する。つまり、自走車1の傾きが転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超えていると判定された場合、進行方向が走行不可能であると判定し、進行方向に存在する路面エリアを回避するべく走行制御する。
As described above, in this embodiment, before the self-propelled
このように、モータ出力から転倒するまでの傾きの余裕を判別するので、自走車1が転倒の可能性のある路面に乗り上げているか否かを適切に判定することができる。したがって、自走車1が走行中に転倒しないように適切に走行制御を行うことができる。
走行可否の判別方法として、周辺情報取得センサや傾斜センサ等を用いて傾斜を検出する方法もあるが、緩やかに左右で異なる傾斜を持っている場合、バンクに乗り上げるおそれがある。本実施形態では、モータ出力を用いて左右輪の受ける荷重を推定するので、緩やかな傾斜やバンクへの乗り上げを適切に検出することができ、乗り上げた路面の走行可否を適切に判定することができる。
そして、進行方向が走行不可能である場合には、自走車1を後退させ、進行方向に存在する路面エリアを回避する走行経路を再設定することができる。この場合、自走車1を後退させた位置をスタート地点として走行経路を再設定することができるので、適切に走行不可能な路面エリアを回避する走行経路を設定することができる。
In this way, since the margin of inclination from the motor output to the point of overturning is determined, it is possible to appropriately determine whether or not the self-propelled
As a method of determining whether or not the vehicle can run, there is a method of detecting the inclination using a surrounding information acquisition sensor, an inclination sensor, etc., but if the inclination is gently different on the left and right sides, there is a risk that the vehicle may run onto the bank. In this embodiment, since the load on the left and right wheels is estimated using the motor output, it is possible to appropriately detect a gentle slope or running onto a bank, and it is possible to appropriately determine whether it is possible to drive on the road surface on which the vehicle has run. can.
If the vehicle cannot travel in the direction of travel, the self-propelled
また、本実施形態では、転倒限界角度の推定に際し、モータ電流を用いる。具体的には、モータ電流をもとにDDモータ5の出力軸トルクを推定することで車輪2に掛かる荷重を推定し、左右の車輪2の荷重の比に基づいて自走車1の重心位置を推定する。そして、推定された重心位置と車輪2の中心間距離とに基づいて、転倒限界角度を推定する。
このように、モータ出力を用いるので、重心や車輪の組み付き方に応じて変化する転倒限界角度を適切に推定することができる。
Furthermore, in this embodiment, motor current is used when estimating the overturning limit angle. Specifically, the load applied to the
In this way, since the motor output is used, it is possible to appropriately estimate the overturning limit angle, which changes depending on the center of gravity and how the wheels are assembled.
従来の自律移動装置においては、事前に走行を許容する許容傾斜を設定しており、重心が高くなるなどの変化に対応可能なように、通常、許容傾斜は十分余裕を持たせて設定される。しかしながら、実際の転倒限界角度に対して、許容傾斜が十分に余裕を持たせて設定されていると、走行可能な路面であっても走行不可能であると判定して回避してしまうなど、性能を十全に発揮させることができない。
これに対して、本実施形態では、自走車1に荷物を載せることで重心が変化した場合でも、自走車1の重心位置を適切に推定することができるので、自走車1の走行を許容する許容傾斜を、実際の転倒限界角度に応じて適切に設定することが可能となる。つまり、許容傾斜の範囲を上記従来と比較して大きく設定することが可能となり、十全に性能を発揮することが可能となる。
In conventional autonomous mobile devices, the allowable incline that the vehicle is allowed to travel on is set in advance, and the allowable incline is usually set with enough margin to accommodate changes such as a rise in the center of gravity. . However, if the allowable inclination is set with a sufficient margin in relation to the actual overturning limit angle, even if the road surface is drivable, it may be determined that it is impossible to drive and avoid the situation. Unable to fully demonstrate performance.
In contrast, in the present embodiment, even if the center of gravity changes due to loading cargo on the self-propelled
さらに、本実施形態では、車輪を回転させる駆動源として、ダイレクトドライブモータ(DDモータ)を使用することができる。この場合、減速機を使用しないため、モータ電流iと出力軸トルクτとの関係は、上記(1)式で表すことができる。
一方、サーボモータ+減速機の構成の場合、モータ電流iと出力軸トルクτとの関係は、次式となる。
i=(1/η・Kt)・τ ………(4)
ここで、ηは減速比である。
車輪を回転させる駆動源としてDDモータを使用することで、ある出力軸トルクτに対してのモータ電流iが大きくなり、モータのスイッチングや周辺のノイズの影響が小さくなり検出精度を向上させることができる。つまり、サーボモータ+減速機を使用した構成に比べて、モータ電流iからモータの出力軸トルクτを高精度に推定することができ、結果として転倒限界角度の推定や自走車1の傾斜状態の検出を高精度に行うことができる。したがって、自走車1の転倒を防止するための走行制御を適切に行うことができる。
Furthermore, in this embodiment, a direct drive motor (DD motor) can be used as a drive source for rotating the wheels. In this case, since a speed reducer is not used, the relationship between the motor current i and the output shaft torque τ can be expressed by the above equation (1).
On the other hand, in the case of a servo motor+reducer configuration, the relationship between the motor current i and the output shaft torque τ is expressed by the following equation.
i=(1/η・Kt)・τ……(4)
Here, η is the reduction ratio.
By using a DD motor as a drive source to rotate the wheels, the motor current i for a certain output shaft torque τ becomes large, and the effects of motor switching and surrounding noise are reduced, improving detection accuracy. can. In other words, compared to a configuration using a servo motor + reducer, it is possible to estimate the motor output shaft torque τ from the motor current i with high accuracy, and as a result, the overturning limit angle can be estimated and the tilting state of the self-propelled
(第二の実施形態)
次に、本発明における第二の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態は、電流センサや傾斜センサにより検出した傾斜状態をもとに進行方向の走行可否を判定する場合について説明した。この第二の実施形態では、周辺情報取得センサにより検出した周辺情報をもとに進行方向の走行可否を判定する場合について説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, a case has been described in which it is determined whether the vehicle can travel in the traveling direction based on the tilt state detected by the current sensor or the tilt sensor. In this second embodiment, a case will be described in which it is determined whether or not the vehicle can travel in the traveling direction based on surrounding information detected by a surrounding information acquisition sensor.
図10は、本実施形態における走行制御装置10およびモータ駆動装置6の機能ブロック図である。この図10において、図2と同様の構成を有する部分には図2と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。
図10に示すように、走行制御装置10は、転倒限界角度推定部11と、経路決定部12と、動作指令部13と、進退判別部14と、を備える。モータ駆動装置6は、駆動制御部62を備える。
FIG. 10 is a functional block diagram of the
As shown in FIG. 10, the
進退判別部14は、上述した第一の実施形態における進退判別部61と同様に、転倒限界角度推定部11により推定された転倒限界角度に基づいて、進行方向に存在する路面が走行可能な路面であるか否かを判定する。ただし、進退判別部14は、周辺情報取得センサ(LRF)7により検出された周辺情報を用いて進行方向の走行可否を判定する点で進退判別部61とは異なる。
なお、図10におけるレーザレンジファインダ(LRF)7は、第一の実施形態の用途(障害物検知や自己位置推定)とは異なり、周辺情報取得部に対応している。
Similar to the advance/
Note that the laser range finder (LRF) 7 in FIG. 10 corresponds to a peripheral information acquisition unit, unlike the application of the first embodiment (obstacle detection and self-position estimation).
すなわち、進退判別部14は、図9のステップS31において、LRF7により取得された周辺情報に基づいて、自走車1の進行方向に存在する路面の傾きを検出する。そして、自走車1の進行方向に転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超える傾きを有する路面が存在すると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定してステップS34に移行する。
That is, in step S31 of FIG. 9, the advance/
上述した第一の実施形態のように、電流センサ63や傾斜センサ64を用いて自走車1の傾きを検出し、進行方向の走行可否を判定する構成の場合、実際に自走車1が斜面や段差に乗り上げないと判定を行うことができない。これに対して、本実施形態では、LRF7を使用して自走車1の進行方向に存在する路面の高さや傾斜状態を取得することができるので、自走車1が傾斜を有する路面に乗り上げる前に走行可否を判定することができる。したがって、許容角度を超える傾きを有する路面エリアを事前に回避することができる。
As in the first embodiment described above, in the case of a configuration in which the
なお、本実施形態では、図9のステップS31において進行方向が走行不可能であると判定された場合、ステップS34において自走車1を後退させてから、ステップS35において走行経路を再設定する場合について説明した。しかしながら、ステップS34の処理は省略してもよい。つまり、進行方向が走行不可能であると判定されたら、自走車1を後退させずに走行経路を再設定してもよい。
In addition, in this embodiment, when it is determined in step S31 of FIG. 9 that the traveling direction is impossible, the self-propelled
(変形例)
上記各実施形態においては、車輪2を回転させるモータがダイレクトドライブモータ(DDモータ)である場合について説明した。しかしながら、サーボモータ+減速機を使用した構成であってもよい。ただし、上述したように、DDモータの方がモータの出力軸トルクの検出精度が良いため、好ましい。
また、上記各実施形態は、組み合わせて実施することも可能である。つまり、LRF7により取得された周辺情報に基づく進行方向の走行可否を判定と、自走車1の傾斜情報に基づく進行方向の走行可否の判定とを組み合わせて実施してもよい。この場合、より確実に自走車1の転倒を回避することが可能となる。
また、自走車1の前後方向(上り坂走行や下り坂走行)に対しても、第一の実施形態と同様な転倒限界角度推定部11を適用することができる。
(Modified example)
In each of the embodiments described above, a case has been described in which the motor that rotates the
Further, each of the above embodiments can be implemented in combination. That is, the determination of whether or not the vehicle can travel in the direction of travel based on the surrounding information acquired by the
Furthermore, the same overturning limit
1…自律移動装置(自走車)、2…車輪、3…補助輪、4…車体、5…ダイレクトドライブモータ(DDモータ)、6…モータ駆動装置、7…レーザレンジファインダ、10…走行制御装置、11…転倒限界角度推定部、12…経路決定部、13…動作指令部、14…進退判別部、61…進退判別部、62…駆動制御部、63…電流センサ、64…傾斜センサ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記左右一対の車輪にそれぞれ対応して設けられ、前記車輪を回転させるモータと、
前記車輪によって任意の方向に走行可能な車体と、
前記モータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出されたモータ電流を用いて、前記車体が転倒する角度である転倒限界角度を推定する転倒限界角度推定部と、
前記転倒限界角度推定部により推定された転倒限界角度に基づいて、前記車体を走行制御する走行制御部と、
前記車体の傾斜状態を検出する傾斜検出部と、を備え、
前記走行制御部は、
前記傾斜検出部により検出された前記車体の傾斜状態に基づいて、前記車体の傾きが前記転倒限界角度推定部により推定された転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超えていると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定し、進行方向に存在する路面エリアを回避するべく前記車体を走行制御することを特徴とする自律移動装置。 A pair of left and right wheels,
a motor that is provided corresponding to the pair of left and right wheels and rotates the wheels;
a vehicle body that can run in any direction with the wheels;
a current detection unit that detects a motor current flowing through the motor;
an overturning limit angle estimation unit that estimates a overturning limit angle, which is an angle at which the vehicle body overturns, using the motor current detected by the current detection unit;
a travel control section that controls traveling of the vehicle body based on the overturn limit angle estimated by the overturn limit angle estimation section;
a tilt detection unit that detects a tilt state of the vehicle body,
The travel control section includes:
Based on the inclination state of the vehicle body detected by the inclination detection unit, it is determined that the inclination of the vehicle body exceeds a permissible angle set according to the overturn limit angle estimated by the overturn limit angle estimation unit. In this case, the autonomous mobile device determines that the vehicle cannot travel in the direction of travel, and controls the vehicle body to avoid a road surface area existing in the direction of travel .
左右の前記車輪の荷重の比に基づいて前記車体の重心位置を推定する重心推定部を備え、
前記重心推定部により推定された重心位置と、前記車輪の中心間距離とに基づいて、前記転倒限界角度を推定することを特徴とする請求項1または2に記載の自律移動装置。 The tipping limit angle estimating unit includes:
comprising a center of gravity estimating unit that estimates a center of gravity position of the vehicle body based on a ratio of loads of the left and right wheels;
The autonomous mobile device according to claim 1 or 2, wherein the overturning limit angle is estimated based on the center-of-gravity position estimated by the center-of-gravity estimation unit and the center-to-center distance of the wheels.
前記車体を水平な路面で走行させたときに推定した前記荷重の比に基づいて、前記車体の左右方向における重心位置を推定する第1の重心推定部と、
前記車体を左右方向に傾斜している路面で走行させたときに推定した前記荷重の比と、前記第1の重心推定部により推定された前記左右方向における重心位置とに基づいて、前記車体の重心高さを推定する第2の重心推定部と、を備えることを特徴とする請求項3に記載の自律移動装置。 The center of gravity estimating unit is
a first center of gravity estimating unit that estimates a center of gravity position of the vehicle body in the left-right direction based on the ratio of the loads estimated when the vehicle body is running on a horizontal road surface;
of the vehicle body based on the ratio of the loads estimated when the vehicle body is run on a road surface inclined in the left-right direction and the center of gravity position in the left-right direction estimated by the first center of gravity estimating section. The autonomous mobile device according to claim 3, further comprising a second center of gravity estimating section that estimates the height of the center of gravity.
左右の前記車輪の荷重の比に基づいて前記車体の重心位置を推定することを特徴とする請求項3または4に記載の自律移動装置。 The center of gravity estimating unit estimates the load applied to the wheel by estimating the output shaft torque of the motor based on the motor current detected by the current detecting unit,
The autonomous mobile device according to claim 3 or 4, wherein the center of gravity position of the vehicle body is estimated based on a ratio of loads between the left and right wheels.
前記電流検出部により検出されたモータ電流をもとに前記モータの出力軸トルクを推定することで前記車輪に掛かる荷重を推定し、左右の前記車輪の荷重の比に基づいて前記車体の傾斜状態を検出することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の自律移動装置。 The inclination detection section is
The load applied to the wheels is estimated by estimating the output shaft torque of the motor based on the motor current detected by the current detection section, and the tilting state of the vehicle body is determined based on the ratio of the loads of the left and right wheels. The autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 5, wherein the autonomous mobile device detects.
前記走行制御部は、
前記周辺情報取得部により検出された前記車体の周辺情報に基づいて、進行方向に前記転倒限界角度推定部により推定された転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超える傾きを有する路面が存在すると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定し、進行方向に存在する路面エリアを回避するべく前記車体を走行制御することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の自律移動装置。 further comprising a peripheral information acquisition unit that acquires peripheral information of the vehicle body,
The travel control section is
Based on the surrounding information of the vehicle body detected by the surrounding information acquisition unit, there is a road surface in the direction of travel that has an inclination exceeding a permissible angle set according to the overturning limit angle estimated by the overturning limit angle estimating unit. If it is determined that the vehicle is traveling in the direction of travel, the vehicle body is determined to be unable to travel in the direction of travel, and the vehicle body is controlled to travel in order to avoid a road surface area that exists in the direction of travel. The autonomous mobile device described.
前記進行方向が走行不可能であると判定した場合、前記車体を前記進行方向とは逆方向に所定距離だけ走行させ、前記進行方向に存在する路面エリアを回避する走行経路を再設定することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の自律移動装置。 The travel control section includes:
If it is determined that the traveling direction is impossible, the vehicle body is caused to travel a predetermined distance in a direction opposite to the traveling direction, and a traveling route that avoids a road surface area existing in the traveling direction is reset. An autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 7.
前記モータに流れるモータ電流を検出するステップと、
検出された前記モータ電流を用いて、前記車体が転倒する角度である転倒限界角度を推定するステップと、
推定された前記転倒限界角度に基づいて、前記車体を走行制御するステップと、
前記車体の傾斜状態を検出するステップと、を備え、
前記車体を走行制御するステップでは、
検出された前記車体の傾斜状態に基づいて、前記車体の傾きが、前記転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超えていると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定し、進行方向に存在する路面エリアを回避するべく前記車体を走行制御することを特徴とする自律移動装置の制御方法。 A method for controlling an autonomous mobile device comprising a pair of left and right wheels, a motor that is provided corresponding to the pair of left and right wheels and rotates the wheels, and a vehicle body that can travel in any direction using the wheels. hand,
detecting a motor current flowing through the motor;
estimating an overturning limit angle, which is an angle at which the vehicle body overturns, using the detected motor current;
controlling the traveling of the vehicle body based on the estimated overturning limit angle;
Detecting a tilted state of the vehicle body,
In the step of controlling the traveling of the vehicle body,
Based on the detected tilt state of the vehicle body, if it is determined that the tilt of the vehicle body exceeds an allowable angle set according to the overturning limit angle, it is determined that the traveling direction is impossible. A method for controlling an autonomous mobile device, characterized in that the vehicle body is controlled to travel in order to avoid a road surface area that exists in the direction of travel .
左右の前記車輪の荷重の比に基づいて前記車体の重心位置を推定するステップと、
推定された前記重心位置と、前記車輪の中心間距離とに基づいて、転倒限界角度を推定するステップと、
推定された前記転倒限界角度に基づいて、前記車体を走行制御するステップと、
前記車体の傾斜状態を検出するステップと、を備え、
前記車体を走行制御するステップでは、
検出された前記車体の傾斜状態に基づいて、前記車体の傾きが、前記転倒限界角度に応じて設定される許容角度を超えていると判定した場合、進行方向が走行不可能であると判定し、進行方向に存在する路面エリアを回避するべく前記車体を走行制御することを特徴とする自律移動装置の制御方法。 A method for controlling an autonomous mobile device comprising a pair of left and right wheels, a motor that is provided corresponding to the pair of left and right wheels and rotates the wheels, and a vehicle body that can travel in any direction using the wheels. hand,
estimating the position of the center of gravity of the vehicle body based on the ratio of the loads of the left and right wheels;
estimating a tipping limit angle based on the estimated center of gravity position and the center-to-center distance of the wheels;
controlling the traveling of the vehicle body based on the estimated overturning limit angle;
Detecting a tilted state of the vehicle body,
In the step of controlling the traveling of the vehicle body,
Based on the detected tilt state of the vehicle body, if it is determined that the tilt of the vehicle body exceeds an allowable angle set according to the overturning limit angle, it is determined that the traveling direction is impossible. A method for controlling an autonomous mobile device, characterized in that the vehicle body is controlled to travel in order to avoid a road surface area that exists in the direction of travel .
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