JPH0764633A - Obstacle evading path deciding method applying step searching method - Google Patents

Obstacle evading path deciding method applying step searching method

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JPH0764633A
JPH0764633A JP5213038A JP21303893A JPH0764633A JP H0764633 A JPH0764633 A JP H0764633A JP 5213038 A JP5213038 A JP 5213038A JP 21303893 A JP21303893 A JP 21303893A JP H0764633 A JPH0764633 A JP H0764633A
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島 恭 彦 飯
Shinya Okamoto
本 伸 也 岡
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Abstract

PURPOSE:To attain the calculation in a simple way and a short time by means of a compact computer by sensing the geographical features within a comparatively small range, searching an evading path against an obstacle if detected, and defining the evading point as a new starting point to repetitively search the evading paths. CONSTITUTION:An unmanned mobile investigating machine 1 senses the geographical features including obstacles existing in the front traveling direction and in the comparatively short distances as the external areas by a three- dimensional topographical sensor 4. Then the machine 1 produces a local map by an external environment recognizing means 41 and plans a traveling path in a range of the local map by a local path planning means 42. In other words, the means 42 connects the starting point of the machine 1 to its target point via a straight line to set a straight path and then sets the points on this path at each prescribed step distance toward the target point. If these set points overlap the obstacles, an evading path is searched and the searched evading point is defined as a new starting point. Thus the evading paths are repetitively searched so that a path reaching the target point is decided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は無人移動探査機(車両
等)が現在位置から目標点に向う間に障害物があった場
合、その障害物を避けて通る経路を決定するのに利用さ
れるステップ探索法による障害物回避経路決定方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used to determine a route that avoids an obstacle when an unmanned mobile probe (vehicle, etc.) is present between a current position and a target point. The present invention relates to an obstacle avoidance route determination method using a step search method.

【0002】[0002]

【従来の技術】地球上のオフロード地形上や、月および
火星表面上を無人移動探査機が自律走行する場合に、走
行の障害となる岩,穴,傾斜をセンシングし、認識して
移動探査機が安全に走行できるようにする技術が開発さ
れている。その移動探査機が出発地点から目的地までの
走行経路を見つけ出すための経路計画方法にはポテンシ
ャル法,グラフ探索法やその他の方法がある。
2. Description of the Related Art When an unmanned mobile spacecraft autonomously travels on an off-road terrain on the earth or on the surface of the Moon and Mars, it detects rocks, holes, and slopes that are obstacles to travel, and recognizes and moves. Technology has been developed to enable the aircraft to travel safely. Potential method, graph search method and other methods are available as the route planning method for the mobile probe to find the traveling route from the starting point to the destination.

【0003】第一のポテンシャル法とは、目的地からは
距離に応じた引力,障害物からは距離に応じた反発力が
生じるようなポテンシャル場を形成し、ポテンシャルの
勾配に沿って経路を作成する方法である。
The first potential method is to form a potential field in which an attractive force according to a distance from a destination and a repulsive force according to a distance from an obstacle are generated, and a route is created along a potential gradient. Is the way to do it.

【0004】第二のグラフ探索法とは、局所地図をグリ
ッドに分割し、走行可能なグリッド間を接続したグラフ
を作成し、このうえで最適経路を探索する方法である。
The second graph search method is a method in which a local map is divided into grids, a graph in which runnable grids are connected is created, and then an optimum route is searched.

【0005】その他、第三に、極めて単純な接触セン
サ,近接センサ等のように障害物の存在のみを検出し、
その結果経路変更するものもある。
In addition, thirdly, it detects only the presence of an obstacle such as an extremely simple contact sensor or proximity sensor,
As a result, some routes are changed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のうち第
一のポテンシャル法においては、障害物から一定距離は
なれた経路を作成できる反面、ポテンシャル場に局所極
少点が生じ易く、そこからの脱出が課題であり、経路作
成の確実性に劣るという問題があった。
However, in the first potential method described above, a path distant from the obstacle by a certain distance can be created, but on the other hand, the local minimum point is apt to occur in the potential field, and escape from the local minimum point is likely to occur. This is a problem and there is a problem that the certainty of route creation is poor.

【0007】また、上述の第二のグラフ探索法において
は、グリッドを選択することにより、障害物を積極的に
回避する経路を確実に探索できる反面、グリッド分割数
によってはグラフが大きくなり易く、演算に時間がかか
り、大型のコンピュータを必要とするという問題点があ
った。
In the second graph search method described above, by selecting a grid, it is possible to reliably search for a route that avoids obstacles, but the graph tends to become large depending on the number of grid divisions. There is a problem that the calculation takes time and a large computer is required.

【0008】また、第三の接触センサ,近接センサ等で
は情報量が少なく、障害物を検出してもその後どの方向
に行くのが良いかの判断が難かしく、また移動探査機の
走行速度等もあまり速くできないという問題点があっ
た。
Further, the third contact sensor, proximity sensor, etc. have a small amount of information, and it is difficult to determine which direction to go after detecting an obstacle, and the traveling speed of the mobile probe. There was a problem that it couldn't be so fast.

【0009】[0009]

【発明の目的】この発明は、移動探査機に搭載した地形
センサにより障害物を含む地形をセンシングして地形デ
ータを取得し、それによってとらえられた障害物を回避
して、目標点までの経路を決定するに際し、コンピュー
タの計算処理を簡単かつ短時間で行うことができ、その
結果コンピュータを小型のものとすることが可能であり
ながら、障害物回避の経路決定を確実なものとすること
が可能であるステップ探索法による障害物回避経路決定
方法を提供するものである。
It is an object of the present invention to obtain terrain data by sensing a terrain including obstacles by a terrain sensor mounted on a mobile probe, avoiding obstacles caught by the terrain, and route to a target point. It is possible to perform the calculation processing of the computer simply and in a short time when determining the route, and as a result, it is possible to make the computer small and to ensure the route determination for the obstacle avoidance. An obstacle avoidance route determination method by a possible step search method is provided.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係わるステッ
プ探索法による障害物回避経路決定方法は、移動探査機
に搭載した地形センサにより障害物を含む地形をセンシ
ングして地形データを取得し、これによってとらえられ
た障害物を回避して、目標点までの経路を決定するに際
し、障害物を認識する段階と、移動探査機の出発点と目
標点との間を直線で結んで第1直線経路を設定する段階
と、第1直線経路上に所定のステップ距離L毎に目標点
に向かってポイントを設定していく段階と、設定してい
くポイントが障害物にかかると回避経路を探索する段階
と、回避点が見つかるとその点を新たな出発点として再
び経路を探す段階を繰り返し実行して目標点に到達して
いく経路を決定する構成としたことを特徴としている。
An obstacle avoidance route determination method by a step search method according to the present invention obtains terrain data by sensing terrain including obstacles by a terrain sensor mounted on a mobile probe. When deciding the route to the target point by avoiding the obstacle caught by, the first straight line path connecting the obstacle recognition stage and the starting point of the mobile probe and the target point with a straight line And a step of setting a point on the first straight line path toward a target point for each predetermined step distance L, and a step of searching an avoidance path when the set point hits an obstacle. Then, when an avoidance point is found, the step of searching for a route again using that point as a new starting point is repeatedly executed to determine a route to reach the target point.

【0011】そして、一実施態様において、前記設定し
ていくポイントが障害物にかかると、第1直線経路に対
して障害物の広がりの少ない方向へ回避経路を計画する
段階と、回避点が見付かった場合には第1回避点を決定
する段階と、前記障害物の広がりの少ない方向に第1回
避点を見付けだせない場合には第1直線経路に対して障
害物中心Gと同じ方向へ回避経路を計画して新たな第1
回避点を決定する段階と、前記第1回避点が見付かった
場合には第1回避点と目標点との間を直線で結んで第2
直線経路を設定する段階と、第1回避点を新しい出発点
として再び経路を探すという手順を繰り返して目標点に
到達していくものとしている。
In one embodiment, when the point to be set reaches an obstacle, a step of planning an avoidance path in a direction in which the obstacle is less spread with respect to the first straight path and an avoidance point are found. If the first avoidance point is determined, and if the first avoidance point is not found in the direction in which the obstacle is less wide, avoid the obstacle in the same direction as the obstacle center G with respect to the first straight path. Planning a new first
The step of determining an avoidance point and, when the first avoidance point is found, connecting the first avoidance point and the target point with a straight line
It is assumed that the target point is reached by repeating the steps of setting a straight route and searching for a route again using the first avoidance point as a new starting point.

【0012】[0012]

【発明の作用】比較的少範囲の地形を地形センサでセン
シングし、かつ限定された経路のみを探索していくの
で、計算の速度が早く、かつ簡単になり、計算を行うコ
ンピュータが小型、軽量のものとなる。
Since the terrain sensor senses a relatively small area of the terrain and searches only a limited route, the speed of calculation is fast and simple, and the computer for calculation is small and lightweight. Will be the one.

【0013】[0013]

【実施例】図2の(a)は移動探査機がセンシングを行
っている状態を示す概略説明図および図2の(b)は移
動探査機に搭載した経路決定装置の基本構成を示すブロ
ック図であって、図中の無人移動探査機1は、地球のオ
フロード地形上や、月および火星表面上を走行できるよ
うにしたもので、地球2上にある通信局や人工衛星等に
対しては、移動探査機1に搭載されたアンテナ3から移
動探査機1の姿勢位置情報等を送り、また、地球2の通
信局や人工衛星等からの情報を無人移動探査機1のアン
テナ3により取り入れて、これから進もうとしている地
域の広域地図および広域経路を作成する。そして、4は
無人移動探査機1に搭載した地形センサ、5は地表であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 (a) is a schematic explanatory view showing a state where a mobile probe is performing sensing, and FIG. 2 (b) is a block diagram showing a basic configuration of a route determination device mounted on the mobile probe. The unmanned mobile probe 1 in the figure is designed to be able to travel on the off-road terrain of the earth and on the surface of the Moon and Mars. Sends information on the attitude and position of the mobile probe 1 from the antenna 3 mounted on the mobile probe 1, and takes in information from the communication station of the earth 2 and artificial satellites via the antenna 3 of the unmanned mobile probe 1. Create a wide area map and wide area route for the area you are going to proceed. And, 4 is a terrain sensor mounted on the unmanned mobile probe 1, and 5 is a ground surface.

【0014】そして、図2の(b)に示すように、無人
移動探査機1は走行方向の前方における所定範囲の外部
領域センシングを行って外部地形データを取得する地形
センサ4と、前記外部地形データをもとにして外部領域
センシング内の局所地図データを取得する外部環境認識
手段41と前記外部環境認識手段41で取得された局所
地図内で局所経路を計画する局所経路計画手段42と、
前記局所経路に従って無人移動探査機1を移動させる移
動手段43と、無人移動探査機1の移動および姿勢変化
によって位置および高さデータから変化したことを検知
して外部環境認識手段41に補正データを送る慣性セン
サ44を備え、局所経路計画手段42には、地球上にあ
って広域地図を用いて作成された広域地図が通信局より
伝送される。
Then, as shown in FIG. 2B, the unmanned mobile probe 1 senses an external region in a predetermined area in the forward direction of the traveling direction to obtain the external terrain data, and the external terrain. An external environment recognition means 41 for acquiring local map data in the external area sensing based on the data, and a local route planning means 42 for planning a local route in the local map acquired by the external environment recognition means 41,
The movement means 43 for moving the unmanned mobile probe 1 according to the local route and the correction data for the external environment recognition means 41 by detecting the change from the position and height data due to the movement and posture change of the unmanned mobile probe 1. An inertial sensor 44 for sending is provided, and the local route planning means 42 is transmitted from a communication station with a wide area map which is on the earth and is created using a wide area map.

【0015】そして、3次元地形センサ4によって、比
較的近距離にある障害物5を含む地形を外部領域センシ
ングする。障害物5としては、岩,穴等があり、外部領
域センシングする対象は、高さ,深さ,斜度,斜面方向
や地質等である。これにより、比較的近距離内での局所
地図を外部環境認識手段41で作成し、この範囲内での
移動経路を局所経路計画手段42により計画する。
Then, the three-dimensional terrain sensor 4 senses the terrain including the obstacle 5 located at a relatively short distance in the external area. The obstacles 5 include rocks, holes, etc., and objects to be sensed in the external area are height, depth, slope, slope direction, geology, and the like. Thus, the external environment recognition means 41 creates a local map within a relatively short distance, and the local route planning means 42 plans the travel route within this range.

【0016】しかし、この局所地図内で、地形センサ4
から遠い位置では、地形センサ4の精度が劣るため、同
一の地形センサ4を用いてさらに近接のみを近接領域セ
ンシングし、しかも、障害物の高さ,幅,面積中心距離
を測定して障害物と認識し、その障害物に対してステッ
プ探索法を用いて障害物回避経路を決定していくのであ
る。
However, in this local map, the terrain sensor 4
Since the accuracy of the terrain sensor 4 is low at a position far from the terrain, the same terrain sensor 4 is used to sense only the proximity of the proximity area, and the height, width, and center distance of the obstacle are measured to measure the obstacle. Then, the obstacle avoidance route is determined for the obstacle by using the step search method.

【0017】以下に、地形センサ4によるセンシング方
法および外部環境認識手段41,局所経路計画手段42
による経路決定計画について詳述する。
The sensing method by the terrain sensor 4, the external environment recognition means 41, and the local route planning means 42 will be described below.
The route decision plan by will be described in detail.

【0018】地形センサ4によるセンシング方法 障害物を回避するには、障害物を含む地形を3次元的に
センシングし、地形データを取得することが必要とな
る。センシング方法には以下のものがある。
Sensing Method by Terrain Sensor 4 In order to avoid an obstacle, it is necessary to three-dimensionally sense the terrain including the obstacle and acquire the terrain data. There are the following sensing methods.

【0019】(a)1眼カメラによる移動点追跡法 (b)2眼カメラによるステレオ画像法 (c)レーザスリット光と1眼カメラによる光切断法 (d)レーザパルスのTime of Flight法 (e)AM変調レーザ光の位相差検出法 ((d),(e)については2軸スキャナを併用する) 一例として、機器の構成が簡単なレーザスリット光と1
眼カメラによる光切断法について説明する。
(A) Moving point tracking method with a single-lens camera (b) Stereo image method with a twin-lens camera (c) Laser slit light and light cutting method with a single-lens camera (d) Time of Flight method of laser pulse (e ) Phase difference detection method for AM-modulated laser light (for (d) and (e), a two-axis scanner is used together) As an example, a laser slit light with a simple device configuration and 1
The light cutting method by the eye camera will be described.

【0020】図3(a)に、光切断法によるセンシング
方法の原理を示す。
FIG. 3A shows the principle of the sensing method by the light section method.

【0021】光切断法では、レーザスリット光の当たっ
ている部分の3次元位置が測定できる。図3(a)に示
すように、レーザスリット光上の1点P(xo,yo,
zo)は、カメラ6の位置をPc(O,O,zc),レ
ーザ発光器7の位置をPs(O,O,zs)とし、直線
PsPとZ軸とのなす角α,直線PcPとZ軸とのなす
角β,カメラの画像中心線8とZ軸とのなす角βo,さ
らに直線PcPとXZ平面とのなす角γを用いることに
より、数式1〜3で求められる。
In the light cutting method, the three-dimensional position of the portion on which the laser slit light is applied can be measured. As shown in FIG. 3A, one point P (xo, yo,
zo), where the position of the camera 6 is Pc (O, O, zc) and the position of the laser emitter 7 is Ps (O, O, zs), the angle α between the straight line PsP and the Z axis, and the straight lines PcP and Z. By using the angle β formed by the axis, the angle βo formed by the image center line 8 of the camera and the Z axis, and the angle γ formed by the straight line PcP and the XZ plane, the values can be obtained by the mathematical expressions 1 to 3.

【0022】[0022]

【数式1】 [Formula 1]

【0023】[0023]

【数式2】 [Formula 2]

【0024】[0024]

【数式3】 [Formula 3]

【0025】障害物を含む地形の各点の3次元座標を求
めるためには、各点に対する前述のα,βo,β,γを
求めなければならない。これは、図3(b)に示すよう
に2軸のスキャナを用いてレーザ光を3次元的に走査す
ることにより得ることができる。
In order to obtain the three-dimensional coordinates of each point on the terrain including the obstacle, the above-mentioned α, βo, β, γ for each point must be obtained. This can be obtained by three-dimensionally scanning the laser light using a biaxial scanner as shown in FIG.

【0026】図3(b)はレーザスリット光のスキャン
方法を示す説明図であって、レーザ発光器7から出射さ
れたレーザ光9は折り返しミラー10で光路を変え、Y
−スキャナ11の回動軸12に傾斜して取付けられたミ
ラー13でY軸方向に幅を持ったレーザ光をうることが
できる。さらに、X−スキャナ15の回動軸16に取り
付けられたミラー17でX軸方向にも振ることができる
ので、3次元的にレーザ光を振ることができる。
FIG. 3B is an explanatory view showing a method for scanning the laser slit light, in which the laser light 9 emitted from the laser light emitter 7 changes its optical path by the folding mirror 10, and Y
The laser beam having a width in the Y-axis direction can be obtained by the mirror 13 that is attached to the rotary shaft 12 of the scanner 11 while being inclined. Further, since the mirror 17 attached to the rotary shaft 16 of the X-scanner 15 can also swing in the X-axis direction, it is possible to swing the laser light three-dimensionally.

【0027】上記レーザ光によるセンシングにおいて、
各点の座標を求めるには、カメラ画像の中からレーザ光
を抽出する必要がある。図4はレーザ光抽出方法の説明
図であり、カメラ6内の画像のレーザが照射されていな
い画像16を取り込んでおき、次にレーザスリット光の
映った1/60秒ごとの画像17との差を取る。これに
より、レーザが照射されている輝度が高い部分のみを抽
出した画像18を得ることができる。すなわち、画素数
256×256,高さ8ビットの3次元地形データが取
得される。
In the sensing with the laser light,
In order to obtain the coordinates of each point, it is necessary to extract the laser light from the camera image. FIG. 4 is an explanatory diagram of the laser light extraction method, in which an image 16 of the image in the camera 6 which is not irradiated with the laser is captured, and next, an image 17 at every 1/60 seconds in which the laser slit light is reflected. Take the difference. This makes it possible to obtain the image 18 in which only the high-luminance portion irradiated with the laser is extracted. That is, three-dimensional topographical data having a pixel number of 256 × 256 and a height of 8 bits is acquired.

【0028】外部環境認識手段41による障害物の認識 次に、外部環境認識手段41により障害物の認識を行
う。ここでは、図5(a)に障害物認識の概念を説明す
るように、“ある高さのしきい値htを超える物体を取
り出す”という方法を用いる。このときのしきい値ht
は、走行する移動探査機1が乗り越えることのできる能
力で決めた。さらに、画像データ中のノイズ19等の除
去のために、取り出された物体の内、特定の面積以上の
ものだけを実際の障害物として認識する。障害物を示す
各点のデータは、画像処理装置の画像メモリ内に障害物
の高さデータの形で格納される。このデータから、障害
物の面積中心位置、距離、幅等の情報を算出する。1つ
の障害物5は図5(b)の画像上での障害物認識説明図
に示すように、n個の点の集合Ok(ik,jk)(k
=1,2...,n)として表し、障害物の面積中心G
(ig,jg)及び幅Woはそれぞれ数式4,5の式を
用いて求めることができる。
Obstacle Recognition by External Environment Recognition Means 41 Next, the external environment recognition means 41 recognizes obstacles. Here, a method of "taking out an object that exceeds a threshold value ht of a certain height" is used, as described in the concept of obstacle recognition in FIG. Threshold value ht at this time
Was determined by the ability of the traveling mobile probe 1 to overcome. Further, in order to remove the noise 19 and the like in the image data, only the objects having a specific area or more out of the extracted objects are recognized as actual obstacles. The data of each point indicating the obstacle is stored in the image memory of the image processing apparatus in the form of height data of the obstacle. From this data, information such as the center position of the area of the obstacle, the distance, and the width is calculated. One obstacle 5 is a set of n points Ok (ik, jk) (k) as shown in the obstacle recognition explanatory diagram on the image of FIG. 5B.
= 1, 2. . . , N) and the area center G of the obstacle
(Ig, jg) and the width Wo can be calculated using the equations 4 and 5, respectively.

【0029】[0029]

【数式4】 [Formula 4]

【0030】[0030]

【数式5】 [Formula 5]

【0031】局所経路計画手段42による経路計画 図1(a)は局所経路計画手段42による経路計画の概
念説明図であって、外部環境認識手段41で障害物が認
識されると次に走行すべき経路の計画を行う。まず、前
処理として、移動探査機1と実際の障害物5との接触が
起こるのを回避するため、膨脹された障害物5aのよう
に予め膨脹処理(Dilation処理)を施し、その
処理後の膨脹された障害物5aを含む局所地図を外部環
境認識手段41で作成し、この局所地図上に移動探査機
1の現在位置aoと目標点20とを指定する。この現在
位置aoと目標点20とを直線で結び、この直線上をあ
るステップ距離L毎に目標点20に向かってポイント
(a1,a2...an)を設定していく。ステップ距
離Lは、移動探査機1の車両長に相当するものが望まし
い。
Route Planning by Local Route Planning Means 42 FIG. 1 (a) is a conceptual explanatory diagram of the route planning by the local route planning means 42. When the external environment recognizing means 41 recognizes an obstacle, the vehicle travels next. Plan the right route. First, as a pretreatment, in order to avoid contact between the mobile probe 1 and the actual obstacle 5, an expansion treatment (Dilation treatment) is performed in advance like the expanded obstacle 5a, and after the treatment, A local map including the inflated obstacle 5a is created by the external environment recognition means 41, and the current position ao of the mobile probe 1 and the target point 20 are designated on the local map. This current position ao and the target point 20 are connected by a straight line, and points (a1, a2 ... An) are set toward the target point 20 on this straight line for each certain step distance L. It is desirable that the step distance L corresponds to the vehicle length of the mobile probe 1.

【0032】図1(b)に示すように、障害物がなけれ
ば、出発点aoより目標点20まで直線上にステップ距
離L毎にポイント(a1,a2・・・)が作られる。
As shown in FIG. 1B, if there is no obstacle, points (a1, a2 ...) Are made on the straight line from the starting point ao to the target point 20 for each step distance L.

【0033】次に、図1(c)に示すように、直線経路
21上のあるポイントb1が障害物5aにかかる場合に
は、同じステップ距離Lを単位として回避経路ポイント
を探索する。そしてまず、直線経路21上のポイントa
3から障害物5aの左右どちら側へ探索するかを決め
る。この場合、障害物5aの広がりが少ない方向へ回避
経路を計画するほうが、より短い距離で目標点20に辿
りつくこととなる。
Next, as shown in FIG. 1 (c), when a certain point b1 on the straight line route 21 hits the obstacle 5a, the avoidance route point is searched with the same step distance L as a unit. And first, point a on the straight path 21
It is determined from 3 which one of the left and right sides of the obstacle 5a is searched. In this case, planning the avoidance route in a direction in which the obstacle 5a does not spread will reach the target point 20 in a shorter distance.

【0034】そこで、障害物5aの面積中心Gを求め、
中心Gと、目標点20までの直線経路21との位置関係
を調べ、直線経路21に関して中心Gと反対側を障害物
の広がりが少ない方向とした。図1(c)においては、
障害物中心Gが直線経路21に関して左側にあるため、
右側から回避経路ポイントを探していく。この時、図に
示す4つのポイントb2,b3,b4,a4を探索し、
障害物5aにかからない第1回避点a4を探索する。こ
こで、各ポイントは直線経路21と平行な所定の格子点
上に位置する。
Then, the area center G of the obstacle 5a is obtained,
The positional relationship between the center G and the straight line path 21 to the target point 20 was examined, and the side opposite to the center G with respect to the straight line path 21 was set to a direction in which the spread of the obstacle was small. In FIG. 1 (c),
Since the obstacle center G is on the left side with respect to the straight path 21,
Search for avoidance route points from the right side. At this time, the four points b2, b3, b4, a4 shown in the figure are searched,
A first avoidance point a4 that does not hit the obstacle 5a is searched for. Here, each point is located on a predetermined grid point parallel to the straight line path 21.

【0035】もし、この4つのポイント中に回避経路ポ
イントが見つからなければ、第1直線経路21に関して
障害物中心Gと同じ側のポイントC1,C2,C3,C
4を探索し、新たな第1回避点を見つける。
If no avoidance route point is found in these four points, points C1, C2, C3, C on the same side as the obstacle center G with respect to the first straight route 21 are located.
Search 4 and find a new first avoidance point.

【0036】図1(c)に示すように第1回避点a4が
見つかれば、図1(d)に示すようにその第1回避点a
4から目標点20までの第2直線経路22を設定し、同
じ手順でポイントd1,d2,d3,a5を探索し、第
2回避点a5を見つける。これらのポイント(a1〜a
5)は第2直線経路22と平行な所定の格子点上に位置
する。この手順を繰り返すことにより、目標点20まで
の障害物回避経路が比較的短時間で求めることができ
る。
When the first avoidance point a4 is found as shown in FIG. 1 (c), the first avoidance point a4 as shown in FIG. 1 (d).
The second straight line path 22 from 4 to the target point 20 is set, the points d1, d2, d3, and a5 are searched in the same procedure to find the second avoidance point a5. These points (a1-a
5) is located on a predetermined grid point parallel to the second linear path 22. By repeating this procedure, the obstacle avoidance route to the target point 20 can be obtained in a relatively short time.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、障害物を発見するため
の接触センサ,近接センサ等のように障害物の存在のみ
を検出するものに比較し、障害物認識能力が格段に高
く、従って、移動探査機の走行速度を大巾に早めること
ができる。
According to the present invention, the obstacle recognizing ability is remarkably higher than that of a contact sensor for detecting an obstacle, a proximity sensor or the like which detects only the presence of the obstacle, and accordingly , The traveling speed of the mobile probe can be greatly increased.

【0038】また、移動探査機の現在位置から目的地ま
での走行経路を見つけるための経路計画方法におけるポ
テンシャル法で問題となる局所極少点からの脱出の困難
性が本発明では発生せず、確実に経路を決定でき、ま
た、グラフ探索法に比較して、目標点までの障害物回避
経路が比較的短時間で求めることができる。さらに、コ
ンピュータが小型でよいので、衛星・惑星等で使用され
る無人移動探査機では格段の有用性を発揮する。
Further, the present invention does not cause the difficulty of escape from the local minimum point, which is a problem in the potential method in the route planning method for finding the traveling route from the current position of the mobile probe to the destination. It is possible to determine the route, and the obstacle avoidance route to the target point can be obtained in a comparatively short time as compared with the graph search method. Furthermore, since the computer can be small in size, it is extremely useful for unmanned mobile probes used in satellites and planets.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明に係わるステップ探索法による
障害物回避経路決定方法の一実施例を示す経路計画の概
念説明図である。(b)は障害物がない場合の経路計画
決定図である。(c)は障害物がある場合に第1回避点
を見付ける説明図である。(d)は障害物がある場合に
第2回避点を見付ける説明図である。
FIG. 1A is a conceptual explanatory diagram of a route plan showing an embodiment of an obstacle avoidance route determination method by a step search method according to the present invention. (B) is a route plan determination diagram when there is no obstacle. (C) is an explanatory view of finding the first avoidance point when there is an obstacle. (D) is explanatory drawing which finds a 2nd avoidance point when an obstacle exists.

【図2】移動探査機が外部領域センシングを行っている
状態の概略説明図および移動探査機に設置した経路決定
装置の基本構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view of a state where the mobile probe is performing external area sensing and a block diagram showing a basic configuration of a route determination device installed in the mobile probe.

【図3】(a)はレーザスリット光と1眼カメラによる
光切断法の原理図である。(b)はレーザスリット光の
スキャン方法を示す説明図である。
FIG. 3A is a principle diagram of a laser slit light and a light cutting method by a single-lens camera. (B) is an explanatory view showing a scanning method of laser slit light.

【図4】レーザ光抽出方法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a laser light extraction method.

【図5】(a)は障害物認識の概念説明図である。
(b)は画像上での障害物認識説明図である。
FIG. 5A is a conceptual explanatory diagram of obstacle recognition.
(B) is an explanatory view of obstacle recognition on an image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 移動探査機 4 センサ(3次元センサ) 5 障害物 5a 膨脹された障害物 20 目標点 21 第1直線経路 22 第2直線経路 ao 出発点 a4 第1回避点 a5 第2回避点 G 障害物面積中心 41 外部環境認識手段 42 局所経路計画手段 43 移動手段 44 慣性センサ 1 Mobile probe 4 Sensor (three-dimensional sensor) 5 Obstacle 5a Inflated obstacle 20 Target point 21 First straight path 22 Second straight path ao Starting point a4 First avoidance point a5 Second avoidance point G Obstacle area Center 41 External environment recognition means 42 Local path planning means 43 Moving means 44 Inertial sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06T 1/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G06T 1/00

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動探査機に搭載した地形センサにより
障害物を含む地形をセンシングして地形データを取得
し、これによってとらえられた障害物を回避して、目標
点までの経路を決定するに際し、 障害物を認識する段階と、移動探査機の出発点と目標点
との間を直線で結んで第1直線経路を設定する段階と、
第1直線経路上に所定のステップ距離L毎に目標点に向
かってポイントを設定していく段階と、設定していくポ
イントが障害物にかかると回避経路を探索する段階と、
回避点が見つかるとその点を新たな出発点として再び経
路を探す段階を繰り返し実行して目標点に到達していく
経路を決定することを特徴としたステップ探索法による
障害物回避経路決定方法。
1. When determining a route to a target point by sensing terrain including obstacles by a terrain sensor mounted on a mobile probe to obtain terrain data and avoiding obstacles caught by the terrain. , A step of recognizing an obstacle and a step of connecting a starting point and a target point of the mobile probe with a straight line to set a first straight path,
Setting a point toward a target point for each predetermined step distance L on the first straight path, and searching an avoidance path when the set point hits an obstacle,
A method for determining an obstacle avoidance route by a step search method, wherein when an avoidance point is found, a step of searching for a route again using that point as a new starting point is repeatedly executed to determine a route reaching the target point.
【請求項2】 前記設定していくポイントが障害物にか
かると、第1直線経路に対して障害物の広がりの少ない
方向へ回避経路を計画する段階と、回避点が見付かった
場合には第1回避点を決定する段階と、前記障害物の広
がりの少ない方向に第1回避点を見付けだせない場合に
は第1直線経路に対して障害物中心Gと同じ方向へ回避
経路を計画して新たな第1回避点を決定する段階と、前
記第1回避点が見付かった場合には第1回避点と目標点
との間を直線で結んで第2直線経路を設定する段階と、
第1回避点を新しい出発点として再び経路を探す段階を
繰り返して目標点に到達していくものとした請求項1記
載のステップ探査法による障害物回避経路決定方法。
2. A step of planning an avoidance route in a direction in which the obstacle does not spread with respect to the first straight path when the set point hits an obstacle, and a first step when an avoidance point is found. 1 determining an avoidance point and planning an avoidance route in the same direction as the obstacle center G with respect to the first straight route when the first avoidance point cannot be found in a direction in which the obstacle spreads little Determining a new first avoidance point, and setting a second linear path by connecting a straight line between the first avoidance point and the target point when the first avoidance point is found,
The obstacle avoidance route determination method according to claim 1, wherein the step of searching for a route again using the first avoidance point as a new starting point is repeated to reach the target point.
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