JPH07302118A - 自動移動ユニットの制御方法 - Google Patents
自動移動ユニットの制御方法Info
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- JPH07302118A JPH07302118A JP7098974A JP9897495A JPH07302118A JP H07302118 A JPH07302118 A JP H07302118A JP 7098974 A JP7098974 A JP 7098974A JP 9897495 A JP9897495 A JP 9897495A JP H07302118 A JPH07302118 A JP H07302118A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
- G05D1/027—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising intertial navigation means, e.g. azimuth detector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 自動移動ユニットにおける走行経路プラニン
グに際して、障害物に対する規定の安全間隔をいっそう
良好に考慮できるようにする。 【構成】 自動移動ユニットＳＥが駆動輪で走行経路を
走行するとき、障害物に対する安全間隔を求めるに際し
て、自動移動ユニットＳＥの駆動特性と操舵特性に基い
て、運動学的動作を行なったときの走行距離を求めて、
これを当自動移動ユニットＳＥのケーシング外側周囲に
安全区域ＳＺ１〜ＳＺ３として設定する。これによっ
て、周囲環境内で自動移動ユニットＳＥと障害物との最
適な安全間隔を確保する。
グに際して、障害物に対する規定の安全間隔をいっそう
良好に考慮できるようにする。 【構成】 自動移動ユニットＳＥが駆動輪で走行経路を
走行するとき、障害物に対する安全間隔を求めるに際し
て、自動移動ユニットＳＥの駆動特性と操舵特性に基い
て、運動学的動作を行なったときの走行距離を求めて、
これを当自動移動ユニットＳＥのケーシング外側周囲に
安全区域ＳＺ１〜ＳＺ３として設定する。これによっ
て、周囲環境内で自動移動ユニットＳＥと障害物との最
適な安全間隔を確保する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動移動ユニットの制
御方法に関する。
御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自律的に動作する移動ユニットには今
日、多種多様な用途がある。この関連で思い浮かぶの
は、自動ロボットはもとより、リモートセンシングセン
サや危険領域ではたらく移動ユニット、さらには自動式
産業用集塵機や製造産業における搬送車両である。しか
し、先験的に既知でない周囲環境において意味のある役
割を果たせるようにする目的で、自律的な移動ロボット
はその動作環境に関する信頼性のあるマップを少しずつ
段階的に構築しなければならないし、そのマップに基づ
き所定のいかなる時点でも自身の位置を特定できなけれ
ばならない。場合によってはこの種の自動ユニットが、
著しく複雑で非構造的な周囲環境において作動すること
になるため、それらの適用領域は依然として事務所や家
庭内に限られたままであることが多い。通例、先験的な
マップを利用できないことから、この種の自動ユニット
はセンサを備えていなければならず、それらのセンサに
よってユニットは、その周囲とフレキシブルに相互に作
用し合うことができるようになる。この種のセンサのい
くつかはレーザ距離スキャナやビデオカメラおよびたと
えば超音波センサである。
日、多種多様な用途がある。この関連で思い浮かぶの
は、自動ロボットはもとより、リモートセンシングセン
サや危険領域ではたらく移動ユニット、さらには自動式
産業用集塵機や製造産業における搬送車両である。しか
し、先験的に既知でない周囲環境において意味のある役
割を果たせるようにする目的で、自律的な移動ロボット
はその動作環境に関する信頼性のあるマップを少しずつ
段階的に構築しなければならないし、そのマップに基づ
き所定のいかなる時点でも自身の位置を特定できなけれ
ばならない。場合によってはこの種の自動ユニットが、
著しく複雑で非構造的な周囲環境において作動すること
になるため、それらの適用領域は依然として事務所や家
庭内に限られたままであることが多い。通例、先験的な
マップを利用できないことから、この種の自動ユニット
はセンサを備えていなければならず、それらのセンサに
よってユニットは、その周囲とフレキシブルに相互に作
用し合うことができるようになる。この種のセンサのい
くつかはレーザ距離スキャナやビデオカメラおよびたと
えば超音波センサである。
【０００３】このような移動ユニットの特有の問題点
は、周囲環境マップの生成と移動ユニットの位置特定と
が互いに依存し合っていることである。この場合、種々
のエラーが生じる。一方ではこの種の移動ユニットは、
出発位置から進んだその道程の測定を誤り、他方では移
動ユニットは、出現した障害物までの距離を距離センサ
によって誤測定し、それを標識として周囲環境マップに
書き入れてしまう。これらのエラーは蓄積され、区間が
長くなるにつれて累算されていくので、所定の限界以降
は移動ユニットの有意義な操縦性ないし誘導制御はもは
や得られなくなってしまう。 自動移動ユニットを未知
の環境において誘導制御する方法は以下のとおりであ
る。すなわち、ユニットはその環境に関する２次元の格
子を構築し、この格子の個々のセルに占有値を設定す
る。格子セルごとに設定された占有値は、その環境内で
の障害物の出現を表す。格子マップにおいて自動ユニッ
トを誘導制御するこの種の方法は、J. Borenstein と Y
oram Koren 著の "Histogrammicin Motion Mapping for
Mobile Robot Obstacle Avoidance" IEEE Transaction
son Robotics Automation, Vol. 7, No. 4, １９９１年
８月刊、に記載されている。
は、周囲環境マップの生成と移動ユニットの位置特定と
が互いに依存し合っていることである。この場合、種々
のエラーが生じる。一方ではこの種の移動ユニットは、
出発位置から進んだその道程の測定を誤り、他方では移
動ユニットは、出現した障害物までの距離を距離センサ
によって誤測定し、それを標識として周囲環境マップに
書き入れてしまう。これらのエラーは蓄積され、区間が
長くなるにつれて累算されていくので、所定の限界以降
は移動ユニットの有意義な操縦性ないし誘導制御はもは
や得られなくなってしまう。 自動移動ユニットを未知
の環境において誘導制御する方法は以下のとおりであ
る。すなわち、ユニットはその環境に関する２次元の格
子を構築し、この格子の個々のセルに占有値を設定す
る。格子セルごとに設定された占有値は、その環境内で
の障害物の出現を表す。格子マップにおいて自動ユニッ
トを誘導制御するこの種の方法は、J. Borenstein と Y
oram Koren 著の "Histogrammicin Motion Mapping for
Mobile Robot Obstacle Avoidance" IEEE Transaction
son Robotics Automation, Vol. 7, No. 4, １９９１年
８月刊、に記載されている。
【０００４】さらに別の問題は、周囲環境内の物体に対
し必要な安全間隔を遵守する点にある。移動ユニットの
走行経路プラニングは実質的に、その操縦性ないし誘導
制御機能、選択された走行目的地、ならびに走行経路上
の障害物によって決定される。互いにすぐ近くに並んで
いる各障害物の間でもユニットの操縦性を保ち誘導制御
し続けることができるようにするために、遵守すべき安
全間隔は、移動ユニットの運動性ができるかぎりわずか
にしか妨げられないようにしておかなければならない。
し必要な安全間隔を遵守する点にある。移動ユニットの
走行経路プラニングは実質的に、その操縦性ないし誘導
制御機能、選択された走行目的地、ならびに走行経路上
の障害物によって決定される。互いにすぐ近くに並んで
いる各障害物の間でもユニットの操縦性を保ち誘導制御
し続けることができるようにするために、遵守すべき安
全間隔は、移動ユニットの運動性ができるかぎりわずか
にしか妨げられないようにしておかなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、周囲環境内で自動ユニットと障害物との最適な安
全間隔を保証する方法を提供することにある。
題は、周囲環境内で自動ユニットと障害物との最適な安
全間隔を保証する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、自動移動ユニットはその駆動特性と操舵特性に基づ
き所定の運動学的動作を有しており、移動中のユニット
と障害物との間で遵守されるべき安全間隔は、前記運動
学的動作によって求められるユニット走行距離として設
定されることにより解決される。
は、自動移動ユニットはその駆動特性と操舵特性に基づ
き所定の運動学的動作を有しており、移動中のユニット
と障害物との間で遵守されるべき安全間隔は、前記運動
学的動作によって求められるユニット走行距離として設
定されることにより解決される。
【０００７】従属請求項には本発明の実施形態が示され
ている。
ている。
【０００８】
【発明の利点】本発明による方法の格別な利点は以下の
点にある。すなわち、障害物に対する安全間隔はもは
や、自動移動ユニットのケーシングの周囲を取り囲む等
間隔の外皮状構造を介して確保されるのではなく、むし
ろ、安全間隔を残しておくために自動移動ユニットの運
動学的動作によって求められる走行距離が最小距離とし
て設定される。
点にある。すなわち、障害物に対する安全間隔はもは
や、自動移動ユニットのケーシングの周囲を取り囲む等
間隔の外皮状構造を介して確保されるのではなく、むし
ろ、安全間隔を残しておくために自動移動ユニットの運
動学的動作によって求められる走行距離が最小距離とし
て設定される。
【０００９】本発明による方法のさらに別の利点は以下
の点にある。すなわち、三角関数によって、安全間隔を
考慮しながら操舵角を変化させ進んだ距離を算出するこ
とにより、自動移動ユニットの周囲に安全区域を配置さ
せることができる。この計算過程はたしかにコストがか
かるが、１度だけ行えばよい。次に、このようにして求
められた安全区域を、自動移動ユニットが動くときにた
とえばそのユニットといっしょに、セル構造化されたユ
ニット周囲環境マップにおいて並進させることができ
る。
の点にある。すなわち、三角関数によって、安全間隔を
考慮しながら操舵角を変化させ進んだ距離を算出するこ
とにより、自動移動ユニットの周囲に安全区域を配置さ
せることができる。この計算過程はたしかにコストがか
かるが、１度だけ行えばよい。次に、このようにして求
められた安全区域を、自動移動ユニットが動くときにた
とえばそのユニットといっしょに、セル構造化されたユ
ニット周囲環境マップにおいて並進させることができ
る。
【００１０】自動移動ユニットのために安全区域を求め
る際のさらに別の利点は次のようにして得られる。すな
わち、たとえば非対称のユニットの場合、ユニット前方
の安全区域は前進走行中に求められ、ユニット後方の安
全区域は後進走行中に求められる。
る際のさらに別の利点は次のようにして得られる。すな
わち、たとえば非対称のユニットの場合、ユニット前方
の安全区域は前進走行中に求められ、ユニット後方の安
全区域は後進走行中に求められる。
【００１１】自動的にセル状周囲環境マップを構築する
自動移動ユニットにおいて、安全間隔内で到達できるす
べてのセルを求めるのが殊に有利である。このことによ
り走行経路プラニングおよび障害物回避のための計算の
煩雑さが低減される。
自動移動ユニットにおいて、安全間隔内で到達できるす
べてのセルを求めるのが殊に有利である。このことによ
り走行経路プラニングおよび障害物回避のための計算の
煩雑さが低減される。
【００１２】本発明による方法を３輪車両において用い
ると著しく好適である。３輪の運動学的動作は徹底的に
研究されており、多種多様に利用されている。
ると著しく好適である。３輪の運動学的動作は徹底的に
研究されており、多種多様に利用されている。
【００１３】殊に有利には本発明による方法を、障害物
との衝突を回避する目的で自動移動ユニットに用いるこ
とができる。
との衝突を回避する目的で自動移動ユニットに用いるこ
とができる。
【００１４】自動移動ユニットが移動するときや安全間
隔を遵守するときに特有の運動学的動作を考慮すること
で、互いにすぐ近くに並んでいる各障害物の間において
自動移動ユニットをいっそう良好に誘導制御することが
できる。
隔を遵守するときに特有の運動学的動作を考慮すること
で、互いにすぐ近くに並んでいる各障害物の間において
自動移動ユニットをいっそう良好に誘導制御することが
できる。
【００１５】自動移動ユニットにおいて安全間隔を確保
するために、２つの異なるセンサをもつ装置が有利であ
る。この場合、一方のセンサは車輪の回転から進んだ経
路を測定し、他方のセンサは障害物との距離を求める。
走行経路プラニングを行う自動移動ユニットの制御ユニ
ットにより両方のセンサデータを比較することができ、
ユニットの幾何学的形状と運動学的動作の情報について
三角関数を用いることで、自動移動ユニットと走行経路
上の障害物との安全間隔が遵守されたまま維持されるよ
うに、走行経路プラニングを立てることができる。
するために、２つの異なるセンサをもつ装置が有利であ
る。この場合、一方のセンサは車輪の回転から進んだ経
路を測定し、他方のセンサは障害物との距離を求める。
走行経路プラニングを行う自動移動ユニットの制御ユニ
ットにより両方のセンサデータを比較することができ、
ユニットの幾何学的形状と運動学的動作の情報について
三角関数を用いることで、自動移動ユニットと走行経路
上の障害物との安全間隔が遵守されたまま維持されるよ
うに、走行経路プラニングを立てることができる。
【００１６】次に、図面に基づき本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００１７】
【実施例の説明】図１には、３輪の幾何学的形状をもつ
自動移動ユニットＳＥが示されている。この自動移動ユ
ニットは右車輪ＲR と左車輪ＲL を有しており、操舵輪
ＬR によって誘導制御可能である。さらに図１には実例
として３つの安全間隔ｄ１〜ｄ３が示されており、これ
らは自動移動ユニットの輪郭線に沿って配向されてい
る。これらの安全間隔は、自動移動ユニットＳＥの周囲
に外皮構造状に配置されている安全区域に対応してい
る。安全区域には参照符号ＳＺ１〜ＳＺ３が付されてお
り、相応に示された安全間隔に関連づけられている。本
発明による方法にとって、３輪の運動学的動作を適用す
るのかその他の運動学的動作を適用するのかは重要では
ない。さらにまた、後輪が駆動されるのか操舵輪が駆動
されるのかも重要なことではない。
自動移動ユニットＳＥが示されている。この自動移動ユ
ニットは右車輪ＲR と左車輪ＲL を有しており、操舵輪
ＬR によって誘導制御可能である。さらに図１には実例
として３つの安全間隔ｄ１〜ｄ３が示されており、これ
らは自動移動ユニットの輪郭線に沿って配向されてい
る。これらの安全間隔は、自動移動ユニットＳＥの周囲
に外皮構造状に配置されている安全区域に対応してい
る。安全区域には参照符号ＳＺ１〜ＳＺ３が付されてお
り、相応に示された安全間隔に関連づけられている。本
発明による方法にとって、３輪の運動学的動作を適用す
るのかその他の運動学的動作を適用するのかは重要では
ない。さらにまた、後輪が駆動されるのか操舵輪が駆動
されるのかも重要なことではない。
【００１８】図２には、自動移動ユニットの運動学的動
作に関する実例が示されている。ここでは、２つの駆動
後輪を備えた３輪の運動学的動作を選んだ。この場合、
操舵輪は受動的な追従車輪として構成されている。座標
原点からの各駆動輪の車輪間隔はＤであり、操舵輪と座
標原点との間隔はＬである。この場合、座標にはｘとｙ
とが付されている。右車輪において速度ｖR を設定する
ことができ、左車輪において速度ｖL を設定できる。両
方の速度のベクトルの和により、操舵輪におけるｖ＿ｒ
ｅｆが得られる。操舵角はｓｔｅｅｒ＿ａｎｇｌで示さ
れている。
作に関する実例が示されている。ここでは、２つの駆動
後輪を備えた３輪の運動学的動作を選んだ。この場合、
操舵輪は受動的な追従車輪として構成されている。座標
原点からの各駆動輪の車輪間隔はＤであり、操舵輪と座
標原点との間隔はＬである。この場合、座標にはｘとｙ
とが付されている。右車輪において速度ｖR を設定する
ことができ、左車輪において速度ｖL を設定できる。両
方の速度のベクトルの和により、操舵輪におけるｖ＿ｒ
ｅｆが得られる。操舵角はｓｔｅｅｒ＿ａｎｇｌで示さ
れている。
【００１９】たとえば、自動移動ユニットの制御により
操舵角ｓｔｅｅｒ＿ａｎｇｌと速度ｖ＿ｒｅｆが設定さ
れる。自動移動ユニットの幾何学的形状によって速度ｖ
L と速度ｖR を求めることができ、これらの速度は、対
応する車輪の駆動モータにおいて調整できる。ｓｔｅｅ
ｒ＿ａｎｇｌとｖ＿ｒｅｆはモータ制御関数（ａｃ
ｔ（））へ渡される。この場合、ロボットは、受動的な
追従車輪があたかも駆動され操舵されているかのように
走行する。
操舵角ｓｔｅｅｒ＿ａｎｇｌと速度ｖ＿ｒｅｆが設定さ
れる。自動移動ユニットの幾何学的形状によって速度ｖ
L と速度ｖR を求めることができ、これらの速度は、対
応する車輪の駆動モータにおいて調整できる。ｓｔｅｅ
ｒ＿ａｎｇｌとｖ＿ｒｅｆはモータ制御関数（ａｃ
ｔ（））へ渡される。この場合、ロボットは、受動的な
追従車輪があたかも駆動され操舵されているかのように
走行する。
【００２０】このためには対応する車輪速度ｖL とｖR
を算出する必要がある。
を算出する必要がある。
【００２１】
【数１】
【００２２】図３には、３輪の運動学的動作に基づく本
発明による方法の計算原則が説明されている。たとえば
この場合、ユニットはロボットであるものとする。図２
のところで先に述べたモータの制御により、３輪の運動
学的動作によるロボットの記述が得られる。一定の操舵
角ｓｔｅｅｒ＿ａｎｇｌをθに設定すれば、すべてのロ
ボット点は中心点（０，Ｍ）を中心に旋回する。
発明による方法の計算原則が説明されている。たとえば
この場合、ユニットはロボットであるものとする。図２
のところで先に述べたモータの制御により、３輪の運動
学的動作によるロボットの記述が得られる。一定の操舵
角ｓｔｅｅｒ＿ａｎｇｌをθに設定すれば、すべてのロ
ボット点は中心点（０，Ｍ）を中心に旋回する。
【００２３】
【数２】
【００２４】円軌道上の任意のロボット点（ｘ，ｙ）を
周囲の任意の点（ｘ′，ｙ′）へ動かそうとする場合、
適切な操舵角θは次のようになる。
周囲の任意の点（ｘ′，ｙ′）へ動かそうとする場合、
適切な操舵角θは次のようになる。
【００２５】
【数３】
【００２６】操舵角θを算出するために、ロボット点
（ｘ，ｙ）と周囲の点（ｘ′，ｙ′）を結んだ直線
（１）に対し垂線が下ろされる。垂線（２）とｙ軸との
交点から支点Ｍが得られる。操舵輪（追従車輪）も中心
点Ｍを中心とした円弧上を走行できるようにするために
は、操舵輪の位置を半径ｒに対し垂直におく必要があ
る。
（ｘ，ｙ）と周囲の点（ｘ′，ｙ′）を結んだ直線
（１）に対し垂線が下ろされる。垂線（２）とｙ軸との
交点から支点Ｍが得られる。操舵輪（追従車輪）も中心
点Ｍを中心とした円弧上を走行できるようにするために
は、操舵輪の位置を半径ｒに対し垂直におく必要があ
る。
【００２７】図４には自動移動ユニットＳＥが安全区域
とともに示されており、それらのゾーンは自動移動ユニ
ットの周囲に外皮構造状に配置されている。これらの安
全区域ＳＺ１〜ＳＺ３は次のようにして求められたもの
である。すなわち、たとえば自動移動ユニットの制御部
において、個々の安全区域に対し一定の安全間隔をまえ
もって与える。そして自動移動ユニットがそのスタート
点から個々の安全間隔だけ前進するならば、このユニッ
トの運動学的動作から、種々の操舵角に依存して自動移
動ユニットＳＥが進むであろう距離を算出する。安全間
隔だけ前進した後にそのつどの終位置におけるユニット
の輪郭線により囲まれる面積を合わせた量によって、そ
のつどの安全区域が得られる。
とともに示されており、それらのゾーンは自動移動ユニ
ットの周囲に外皮構造状に配置されている。これらの安
全区域ＳＺ１〜ＳＺ３は次のようにして求められたもの
である。すなわち、たとえば自動移動ユニットの制御部
において、個々の安全区域に対し一定の安全間隔をまえ
もって与える。そして自動移動ユニットがそのスタート
点から個々の安全間隔だけ前進するならば、このユニッ
トの運動学的動作から、種々の操舵角に依存して自動移
動ユニットＳＥが進むであろう距離を算出する。安全間
隔だけ前進した後にそのつどの終位置におけるユニット
の輪郭線により囲まれる面積を合わせた量によって、そ
のつどの安全区域が得られる。
【００２８】セル構造化された周囲環境マップ−これは
必要に応じて制御ユニットにおいて連続的に捕捉された
センサデータの評価により常に最新状態に保持される−
によって、自動移動ユニットが誘導制御される場合、た
とえば次のような処理が行われる。すなわち、走行経路
プラニングのために、ユニットのすぐ近くに存在する、
占有値の割り当てられた格子セルだけが考慮される。こ
の措置により計算時間が節約され、さらに、ユニットが
その近くの領域においてまだ走行動作を許されているに
もかかわらず、かなり遠くに配置された格子セルによっ
て特定の操舵角が禁止されることも回避される。したが
ってたとえば、配置された各格子セルに対し、早くとも
その格子セルに当たるまでユニットが走行しなければな
らない最小距離が算出される。つまりこの場合、ユニッ
トがその運動学的動作に基づき最短経路で格子セルに達
するように操舵角が選定される。図４には実例として、
走行経路プラニングに際して考慮されるセルが示されて
いる。これらのセルの色調により、それらが種々異なる
安全区域ＳＺ１〜ＳＺ３に属している様子が描かれてい
る。セルの色合いが濃くなるにつれて、移動ユニットは
走行に際してそのセルにぶつかる可能性が高まる。
必要に応じて制御ユニットにおいて連続的に捕捉された
センサデータの評価により常に最新状態に保持される−
によって、自動移動ユニットが誘導制御される場合、た
とえば次のような処理が行われる。すなわち、走行経路
プラニングのために、ユニットのすぐ近くに存在する、
占有値の割り当てられた格子セルだけが考慮される。こ
の措置により計算時間が節約され、さらに、ユニットが
その近くの領域においてまだ走行動作を許されているに
もかかわらず、かなり遠くに配置された格子セルによっ
て特定の操舵角が禁止されることも回避される。したが
ってたとえば、配置された各格子セルに対し、早くとも
その格子セルに当たるまでユニットが走行しなければな
らない最小距離が算出される。つまりこの場合、ユニッ
トがその運動学的動作に基づき最短経路で格子セルに達
するように操舵角が選定される。図４には実例として、
走行経路プラニングに際して考慮されるセルが示されて
いる。これらのセルの色調により、それらが種々異なる
安全区域ＳＺ１〜ＳＺ３に属している様子が描かれてい
る。セルの色合いが濃くなるにつれて、移動ユニットは
走行に際してそのセルにぶつかる可能性が高まる。
【００２９】図示されているすべてのセルにより設定さ
れる安全間隔は４５ｃｍよりも小さい。ロボットのすぐ
近くの黒い格子セルは、たとえば１５ｃｍである最小安
全間隔に対する安全ゾーンＳＺ１を表している。移動ユ
ニットの駆動軸に沿って位置しているセルは、たとえば
障害物回避のためには考慮されない。それというのはロ
ボットは、その運動学的動作ゆえにその場でかなり長い
間旋回してはじめてそれらのセルに達することになるか
らである。
れる安全間隔は４５ｃｍよりも小さい。ロボットのすぐ
近くの黒い格子セルは、たとえば１５ｃｍである最小安
全間隔に対する安全ゾーンＳＺ１を表している。移動ユ
ニットの駆動軸に沿って位置しているセルは、たとえば
障害物回避のためには考慮されない。それというのはロ
ボットは、その運動学的動作ゆえにその場でかなり長い
間旋回してはじめてそれらのセルに達することになるか
らである。
【００３０】図５には、本発明による方法にしたがって
自動移動ユニットとセル状の周囲環境マップ内の１つの
セルとの安全間隔をいかにして遵守できるかの実例が示
されている。
自動移動ユニットとセル状の周囲環境マップ内の１つの
セルとの安全間隔をいかにして遵守できるかの実例が示
されている。
【００３１】安全間隔ｈｉｔを保証する計算のために、
図５に示されているように、移動ユニットの周囲が１０
個のセクタ（１）〜（１０）に分けられる。以下の説明
のため、１つの格子セルｉの中央は座標（ｘi，ｙi）を
有する。
図５に示されているように、移動ユニットの周囲が１０
個のセクタ（１）〜（１０）に分けられる。以下の説明
のため、１つの格子セルｉの中央は座標（ｘi，ｙi）を
有する。
【００３２】セクタ（１）と（４）については以下のこ
とがあてはまる： 領域（１）： ｈｉｔ＝Ｘi−ＸF 領域（２）： ｈｉｔ＝ＸR−Ｘi この場合、１０個のセクタへの分割は具体的説明のため
に行うにすぎない。本発明を損なうことなく、これより
も僅かな個数のセクタを採用することもできる。たとえ
ば、セクタの個数ならびに形状は、走行経路プラニング
に際していかなる方式を採用するか、およびユニットが
いかなる運動学的動作を有するかに依存する。
とがあてはまる： 領域（１）： ｈｉｔ＝Ｘi−ＸF 領域（２）： ｈｉｔ＝ＸR−Ｘi この場合、１０個のセクタへの分割は具体的説明のため
に行うにすぎない。本発明を損なうことなく、これより
も僅かな個数のセクタを採用することもできる。たとえ
ば、セクタの個数ならびに形状は、走行経路プラニング
に際していかなる方式を採用するか、およびユニットが
いかなる運動学的動作を有するかに依存する。
【００３３】図６には、セル状の周囲環境マップの所定
のセクタにおいて安全間隔を維持するための計算例が示
されている。この場合、セクタ（２），（３），
（５），（６）について同じような前提条件が成り立
つ。以下では、図６に示されているセクタ（２）につい
ての計算を実例として行う。ここでは次式が適用され
る：
のセクタにおいて安全間隔を維持するための計算例が示
されている。この場合、セクタ（２），（３），
（５），（６）について同じような前提条件が成り立
つ。以下では、図６に示されているセクタ（２）につい
ての計算を実例として行う。ここでは次式が適用され
る：
【００３４】
【数４】
【００３５】この場合、ｈｉｔは常に、移動ユニットが
その運動学的動作に依存して、占有値の割り当てられた
格子セルまで進まなければならない距離を表す。
その運動学的動作に依存して、占有値の割り当てられた
格子セルまで進まなければならない距離を表す。
【００３６】図７には、自動移動ユニットのセル構造化
された周囲環境マップにおける別のセクタでの安全間隔
遵守のための計算例が示されている。セクタ（７），
（８），（９），（１０）について同じような前提条件
が成り立つ。以下では、図７に示されているセクタ
（７）についての計算を実例として行う。ロボットがそ
の場で旋回する場合（ｓｔｅｅｒ＿ａｎｇｌ＝±π／
２）、一定の操舵角であればロボットは占有値の割り当
てられた１つのセルと最短経路でぶつかる。障害物（ｘ
i，ｙi）に最初に触れるユニット輪郭線上の点を
（ｘs，ｙs）で表す。ここでは次式が適用される：
された周囲環境マップにおける別のセクタでの安全間隔
遵守のための計算例が示されている。セクタ（７），
（８），（９），（１０）について同じような前提条件
が成り立つ。以下では、図７に示されているセクタ
（７）についての計算を実例として行う。ロボットがそ
の場で旋回する場合（ｓｔｅｅｒ＿ａｎｇｌ＝±π／
２）、一定の操舵角であればロボットは占有値の割り当
てられた１つのセルと最短経路でぶつかる。障害物（ｘ
i，ｙi）に最初に触れるユニット輪郭線上の点を
（ｘs，ｙs）で表す。ここでは次式が適用される：
【００３７】
【数５】
【００３８】この場合もｈｉｔは、移動ユニットが占有
値の割り当てられたセルまでその運動学的動作に依存し
て進まなければならない距離を意味する。
値の割り当てられたセルまでその運動学的動作に依存し
て進まなければならない距離を意味する。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、周囲環境内で自動ユニ
ットと障害物との最適な安全間隔が保証される。
ットと障害物との最適な安全間隔が保証される。
【図１】自動移動ユニットを示す図である。
【図２】自動移動ユニットの運動学的動作の実例を示す
図である。
図である。
【図３】３輪の運動学的動作の説明図である。
【図４】自動移動ユニットを安全区域とともに示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明による方法をセル構造化された周囲環境
マップにおいて適用するための実例を示す図である。
マップにおいて適用するための実例を示す図である。
【図６】セル構造化された周囲環境マップの所定の領域
において安全間隔を遵守するための計算例を示す図であ
る。
において安全間隔を遵守するための計算例を示す図であ
る。
【図７】セル構造化された周囲環境マップのさらに別の
領域において安全間隔を遵守するための計算例を示す図
である。
領域において安全間隔を遵守するための計算例を示す図
である。
ＳＥ 自動移動ユニット ＳＺ１〜ＳＺ３ 安全区域 ｄ１〜ｄ３ 安全間隔 ＲL 左車輪 ＲR 右車輪 ＬR 操舵輪
Claims (7)
- 【請求項１】 自動移動ユニットの制御方法において、 ａ）自動移動ユニットはその駆動特性と操舵特性に基づ
き所定の運動学的動作をし、 ｂ）移動中のユニットと障害物との間で遵守されるべき
安全間隔を、前記運動学的動作によって求められるユニ
ット走行距離として設定することを特徴とする、 自動移動ユニットの制御方法。 - 【請求項２】 自動移動ユニット周囲の安全区域を当該
ユニットにより次のように求め、すなわち、 ａ）自動移動ユニットのスタート位置とスタート操舵角
を設定し、 ｂ）０゜〜３６０゜の種々の操舵角に対し、前記安全間
隔が一定の走行距離であるとしてそれぞれ当該自動移動
ユニットの終位置を、スタート位置からの少なくとも前
進走行後に運動学的動作を介して求めて記録し、 ｃ）自動移動ユニットの輪郭線を考慮して、当該自動移
動ユニットのスタート位置に属する安全区域を、記録さ
れたそのつどのユニット終位置における輪郭線により囲
まれた面積を合わせた量として決定する、請求項１記載
の方法。 - 【請求項３】 そのつど所定の安全間隔に対し安全区域
を１度だけ求め、該安全区域は移動中のユニットにより
いっしょに移動する、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前進走行中は自動移動ユニット前方の安
全区域を求め、後進走行中は自動移動ユニット後方の安
全区域を求める、請求項２または３記載の方法。 - 【請求項５】 セル構造化された周囲環境マップにおい
て、当該ユニットが安全間隔だけ進むことにより到達で
きる占有セルが求められる、請求項１〜４のいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項６】 前記運動学的動作は３輪の運動学的動作
である、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 自動移動ユニットの走行経路プラニング
に際して障害物との衝突を回避するために用いる、請求
項１〜６のいずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4414192A DE4414192C2 (de) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Verfahren zur Ermittlung einer Sicherheitszone um eine selbstbewegliche mobile Einheit |
| DE4414192.0 | 1994-04-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07302118A true JPH07302118A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=6516237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7098974A Pending JPH07302118A (ja) | 1994-04-22 | 1995-04-24 | 自動移動ユニットの制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5657225A (ja) |
| JP (1) | JPH07302118A (ja) |
| DE (1) | DE4414192C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012045706A (ja) * | 2006-06-01 | 2012-03-08 | Samsung Electronics Co Ltd | 移動ロボットの遠隔操縦のための衝突防止装置及び方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10260727A (ja) * | 1997-03-21 | 1998-09-29 | Minolta Co Ltd | 自動走行作業車 |
| DE29818922U1 (de) * | 1998-10-23 | 2000-01-05 | Siemens AG, 80333 München | Absturzsicheres autonomes Fahrsystem mit Begrenzungsmarken |
| DE29818932U1 (de) * | 1998-10-23 | 2000-01-20 | Siemens AG, 80333 München | Absturzsicheres autonomes Fahrsystem mit Bereichsmarken |
| US6374155B1 (en) * | 1999-11-24 | 2002-04-16 | Personal Robotics, Inc. | Autonomous multi-platform robot system |
| US6498981B1 (en) * | 1999-12-30 | 2002-12-24 | Honeywell International Inc. | System for sequencing traffic |
| IL145680A0 (en) | 2001-09-26 | 2002-06-30 | Friendly Robotics Ltd | Robotic vacuum cleaner |
| EP1441632B1 (en) * | 2001-09-26 | 2013-05-01 | F. Robotics Acquisitions Ltd. | Robotic vacuum cleaner |
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| WO2006009543A1 (en) * | 2004-06-21 | 2006-01-26 | Fuller Bros., Inc. | Vehicle safety zone system |
| US8364366B2 (en) * | 2005-06-24 | 2013-01-29 | Deere & Company | System and method for providing a safety zone associated with a vehicle |
| KR101307299B1 (ko) * | 2008-09-03 | 2013-09-11 | 무라다기카이가부시끼가이샤 | 자율 이동 장치 |
| US9043132B2 (en) * | 2010-06-29 | 2015-05-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Apparatus for estimating travel path of a vehicle |
| DE102010063742A1 (de) * | 2010-12-21 | 2012-06-21 | Deniz Yilmaz | Kraftfahrzeug |
| EP2722687B1 (de) * | 2012-10-22 | 2015-04-29 | Sick Ag | Sicherheitsvorrichtung für ein Fahrzeug |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH05127747A (ja) * | 1991-10-09 | 1993-05-25 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 無人自走体の衝突防止運行方法及びその装置 |
| JPH0659733A (ja) * | 1991-09-04 | 1994-03-04 | Nec Home Electron Ltd | 自律走行ロボット及びその電源コード搬送方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3538908A1 (de) * | 1985-11-02 | 1987-05-21 | Holzapfel Wolfgang Prof Dr Ing | Bordautonomes ortungssystem fuer positionsermittlung und kollisionsschutz von roboter- und flurfoerderfahrzeugen |
| US5006988A (en) * | 1989-04-28 | 1991-04-09 | University Of Michigan | Obstacle-avoiding navigation system |
| US5170352A (en) * | 1990-05-07 | 1992-12-08 | Fmc Corporation | Multi-purpose autonomous vehicle with path plotting |
-
1994
- 1994-04-22 DE DE4414192A patent/DE4414192C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-04-21 US US08/426,692 patent/US5657225A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-24 JP JP7098974A patent/JPH07302118A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0659733A (ja) * | 1991-09-04 | 1994-03-04 | Nec Home Electron Ltd | 自律走行ロボット及びその電源コード搬送方法 |
| JPH05127747A (ja) * | 1991-10-09 | 1993-05-25 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 無人自走体の衝突防止運行方法及びその装置 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4414192C2 (de) | 1996-06-13 |
| DE4414192A1 (de) | 1995-11-02 |
| US5657225A (en) | 1997-08-12 |
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