JPH117318A

JPH117318A - 移動ロボットの走行制御方法

Info

Publication number: JPH117318A
Application number: JP9158885A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Saito; 藤浩明斉
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】有限の旋回半径を有し且つ位置誤差を容認し
て走行する移動ロボットの場合、従来の走行制御では、
走行不能領域に接近しすぎてそれ以上の前進が困難にな
ることがあった。【解決手段】センシングにより取得した地形データＤ
において所定の目標Ｔに向かう経路Ａ上に走行不能領域
Ｎが存在する際に、地形データＤ内の移動ロボットＲ自
体の走行可能範囲において走行不能領域Ｎを回避する一
定舵角の回避走行経路Ａ３を設定し、次のセンシングに
よる地形データＤが取得されるまでその回避走行経路Ａ
３に基づいて走行駆動機構を制御し、以後、更新される
地形データＤ毎に回避走行経路の設定および走行駆動機
構の制御を行う移動ロボットの走行制御方法とし、走行
不能領域Ｎを確実に回避すると共に、地形データＤの重
ね合わせを不要にして計算負荷の軽減を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、地球外の
天体において、環境をセンシングしながら自律走行する
移動ロボットに用いられる走行制御方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の移動ロボットは、外界
センサにより環境をセンシングして地形データを取得
し、地形データに基づいて経路を計画し、その経路に沿
って移動するように走行駆動系を制御する。環境のセン
シングは間欠的に行われており、順次取得される地形デ
ータの重ね合わせを行うことによってより正確な環境認
識が可能となる。また、障害物などの走行不能領域に対
しては、これを回避するための幾つかの方法があり、例
えば、走行不能領域からの反発力を用いて回避方向を求
めるポテンシャル法や、走行不能領域の形状に基づいて
回避方向を求めるグラディエント法などがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな移動ロボットは、例えば、絶対的な位置の計測手段
によって自己位置を正確に判断することも可能ではある
が、地球外の天体といった特異な環境で走行させること
や、計算負荷や消費エネルギーをなるべく節約するのが
望ましいことなどを考慮すると、局所的な走行において
は絶対位置の計測手段を常時使用することが不可欠であ
るとは言い難い。そこで、計測手段を使用せずあるいは
使用を制限し、ある程度の位置誤差を容認して走行させ
ることが考えられているが、この場合には、その位置誤
差によって走行不能領域に接近しすぎるような事態が予
想され、これを回避する必要が生じてくる。

【０００４】しかしながら、ポテンシャル法やグラディ
エント法を用いる従来の走行制御では、移動ロボットの
走行駆動機構を考慮したものではないことから、例えば
移動ロボットが有限の旋回半径を有する走行駆動機構を
備えたものである場合、走行不能領域に接近しすぎてそ
れ以上の前進が困難になることがあり、このような問題
を解決することが課題であった。なお、前進が困難にな
った場合には当然後退することとなるが、このような動
作はその分エネルギーを消費する無駄な動作となるの
で、極力避けることが望ましい。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、有限の旋回半径を有する走行駆動機構を
備えた移動ロボットであって、例えば位置誤差により走
行不能領域に遭遇した場合に、前進しつつその走行不能
領域を回避することができ、しかも計算負荷の軽減など
を実現することができる移動ロボットの走行制御方法を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる移動ロボ
ットの走行制御方法は、請求項１として、有限の旋回半
径を有する走行駆動機構を備えるとともに環境を間欠的
にセンシングしながら自立走行を行う移動ロボットの走
行制御方法であって、センシングにより取得した地形デ
ータにおいて所定の目標に向かう経路上に走行不能領域
が存在する際に、地形データ内の移動ロボット自体の走
行可能範囲において走行不能領域を回避する一定舵角の
回避走行経路を設定し、次のセンシングによる地形デー
タが取得されるまでその回避走行経路に基づいて走行駆
動機構を制御し、以後、更新される地形データ毎に回避
走行経路の設定および走行駆動機構の制御を行う構成と
し、請求項２として、移動ロボットの正面を中心とする
地形データの左右の範囲において、走行不能領域の占有
面積が小さい側に回避走行経路を設定する構成とし、請
求項３として、異なる舵角による複数の設定走行経路を
予めテーブル化しておき、その設定走行経路群の中から
走行不能領域を回避する一定舵角の回避走行経路を選択
する構成としており、上記の構成を課題を解決するため
の手段としている。

【０００７】また、本発明に係わる移動ロボットの走行
制御方法は、請求項４として、請求項１〜３のいずれか
に記載の移動ロボットの走行制御方法により走行不能領
域を回避した後、地形データ内の走行可能領域において
移動ロボットと目標を結ぶ直線の走行計画線を設定し、
走行計画線上に至る一定舵角の復帰走行経路を設定し、
復帰走行経路に基づいて走行駆動機構を制御する構成と
し、請求項５として、請求項１〜３のいずれかに記載の
移動ロボットの走行制御方法により走行不能領域を回避
したのち、地形データ内の走行可能領域において移動ロ
ボットと直線の走行計画線で結ばれる二次目標を設定
し、走行計画線上に至る一定舵角の復帰走行経路を設定
し、復帰走行経路に基づいて走行駆動機構の制御を行う
構成とし、請求項６として、異なる舵角による複数の設
定走行経路を予めテーブル化しておき、その設定走行経
路群の中から走行計画線上に至る一定舵角の復帰走行経
路を選択する構成としており、上記の構成を課題を解決
するための手段としている。

【０００８】なお、請求項１の構成においては、環境の
センシングを行う外界センサの視野の範囲や解析性能、
移動ロボットの走行速度、センシングの間欠時間、およ
びセンシングから地形データ作成までの処理時間などの
条件が影響するので、これらの条件に対応して回避動作
開始の時期を決定する。

【０００９】請求項１および４の構成においては、例え
ば、所定の方位を目標として走行する場合と、予め別の
手段により設定された計画走行経路に沿って目標に向け
て走行する場合とが含まれ、とくに、請求項４の構成に
おいては、計画走行経路そのものを目標としても良い。

【００１０】また、請求項１、４および５において、一
定舵角の回避走行経路または復帰走行経路を設定し、そ
の走行経路に基づいて走行駆動機構を制御するには、例
えば、移動ロボットの位置と移動しようとする目標点の
位置との関係から、目標点に至る旋回半径を求め、その
旋回半径の軌跡を回避走行経路または復帰走行経路とす
ると共に、その旋回半径となる舵角を求めて走行駆動機
構を制御することが可能である。さらに、舵角そのもの
によっても回避走行経路または復帰走行経路が設定され
るが、このような設定は、請求項３および６のように予
め設定走行経路群をテーブル化しておくのに用いるのが
良い。

【００１１】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる移動ロボット
の走行制御方法では、センシングにより取得した地形デ
ータにおいて所定の目標に向かう経路上に走行不能領域
が存在する際に、地形データ内の移動ロボット自体の走
行可能範囲において走行不能領域を回避する一定舵角の
回避走行経路を設定する。つまり、当該移動ロボットの
走行駆動機構に基づいて一定舵角の回避走行経路を設定
するので、走行不能領域の反発力や形状に基づいて回避
方向を求める場合に比べて、計算負荷が著しく少なくな
ると共に、前進しつつ走行不能領域を確実に回避するこ
ととなる。また、次のセンシングによる地形データが取
得されるまでその回避走行経路に基づいて走行駆動機構
を制御するので、地形データが更新されるまで回避行動
が継続され、以後、更新される地形データ毎に回避走行
経路の設定および走行駆動機構の制御を行うので、地形
データの重ね合わせを行う必要がなく、その分計算負荷
がより少ないものとなる。

【００１２】本発明の請求項２に係わる移動ロボットの
走行制御方法では、移動ロボットの正面を中心とする地
形データの左右の範囲において、走行不能領域の占有面
積が小さい側に回避走行経路を設定するので、走行不能
領域の回避に要する移動距離が短くなると共に、目標方
向と著しく異なる方向に走行するような事態を未然に防
止する。

【００１３】本発明の請求項３に係わる移動ロボットの
走行制御方法では、異なる舵角による複数の設定走行経
路を予めテーブル化しておき、その設定走行経路群の中
から走行不能領域を回避する一定舵角の回避走行経路を
選択するので、回避走行経路の設定に要する計算負荷が
より一層軽減される。

【００１４】本発明の請求項４に係わる移動ロボットの
走行制御方法では、走行不能領域を回避したのち、地形
データ内の走行可能領域において移動ロボットと目標を
結ぶ直線の走行計画線を設定し、走行計画線上に至る一
定舵角の復帰走行経路を設定し、復帰走行経路に基づい
て走行駆動機構を制御するので、回避した走行不能領域
に再び接近するような事態を確実に防止したうえで、当
初の目標に向かう走行に復帰し得ることとなる。

【００１５】本発明の請求項５に係わる移動ロボットの
走行制御方法では、走行不能領域を回避したのち、地形
データ内の走行可能領域において移動ロボットと直線の
走行計画線で結ばれる二次目標を設定し、走行計画線上
に至る一定舵角の復帰走行経路を設定し、復帰走行経路
に基づいて走行駆動機構を制御するので、走行不能領域
から確実に離れる方向に走行し得る。

【００１６】本発明の請求項６に係わる移動ロボットの
制御方法では、異なる舵角による複数の設定走行経路を
予めテーブル化しておき、その設定走行経路群の中から
走行計画線上に至る一定舵角の復帰走行経路を選択する
ので、走行不能領域の回避後における復帰走行経路の設
定に要する計算負荷がより一層軽減され、当初の目標に
向かう走行に迅速に復帰し得ることとなる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の請求項１に係わる移動ロボット
の走行制御方法によれば、有限の旋回半径を有する走行
駆動機構を備えた移動ロボットにおいて、例えば位置誤
差により経路上に走行不能領域が存在する際に、当該移
動ロボットの走行駆動機構に基づいて一定舵角の回避走
行経路を設定するので、前進しつつその走行不能領域を
確実に回避することができると共に、ポテンシャル法や
グラディエント法を用いた従来の走行制御に比べて、走
行不能領域の回避に要する計算負荷を著しく軽減するこ
とができる。また、地形データが更新されるまで回避行
動が継続されるため、回避している走行不能領域に達す
る可能性が著しく少なく、しかも、更新される地形デー
タ毎に制御を行うことから、地形データの重ね合わせを
行う場合に比べて計算負荷を大幅に軽減することができ
る。

【００１８】本発明の請求項２に係わる移動ロボットの
走行制御方法によれば、請求項１と同様の効果を得るこ
とができるうえに、走行不能領域の回避に要する移動距
離を短くすることができると共に、目標方向と著しく異
なる方向に走行するような事態を未然に防止して、無駄
な動作を防ぐことができる。

【００１９】本発明の請求項３に係わる移動ロボットの
走行制御方法によれば、請求項１および２と同様の効果
を得ることができるうえに、回避走行経路の設定に要す
る計算負荷をより一層軽減することができると共に、制
御全体の処理の高速化を実現することができる。

【００２０】本発明の請求項４に係わる移動ロボットの
走行制御方法によれば、回避した走行不能領域に再び接
近するような事態を確実に防止することができると共
に、当初の目標に向かう走行に復帰させることができ。

【００２１】本発明の請求項５に係わる移動ロボットの
走行制御方法によれば、回避した走行不能領域から確実
に離れる方向に走行させることができ、当初の目標に向
かう走行への円滑な復帰に貢献し得る。

【００２２】本発明の請求項６に係わる移動ロボットの
制御方法によれば、請求項４および５と同様の効果を得
ることができるうえに、走行不能領域の回避後における
復帰走行経路の設定に要する計算負荷をより一層軽減す
ることができると共に、制御全体の処理の高速化を実現
することができ、ひいては当初の目標に向かう走行に迅
速に復帰させることができる。

【００２３】

【実施例】図１〜図４は、本発明の請求項１〜４および
６に係わる移動ロボットの走行制御方法を説明する図で
ある。

【００２４】図１に示す移動ロボットＲは、地球外の天
体において環境を間欠的にセンシングしながら自立走行
を行うものであって、有限の旋回半径を有する走行駆動
機構として、例えば４つの車輪を構成に含む走行駆動機
構を備えている。この移動ロボットＲは、図３に示すよ
うに、車輪、車輪駆動用モータおよび操舵装置などで構
成した走行駆動機構１と、センサ装置２と、制御装置３
を備えると共に、これらの動力源であるバッテリーなど
を備えている。

【００２５】センサ装置２は、前方の一定範囲をセンシ
ングする地形センサ４と、移動ロボットＲの姿勢を検出
する姿勢センサ５と、方位センサ６と、走行駆動機構１
の車輪の回転数を検出する車輪回転数センサ７を備えて
いる。地形センサ４には、例えばレーザレンジファイン
ダが用いられる。

【００２６】制御装置３は、移動ロボットＲの動作全般
を統括するナビゲーションシステム統括部８と、地形セ
ンサ４および姿勢センサ５の検出信号により地形データ
を得る地図生成部９と、方位センサ６および車輪回転数
センサ７の検出信号により移動した位置を検出する自己
位置算出部１０を備えている。また、制御装置３は、地
図生成部９で得た地形データにおいて走行経路を計画す
る走行経路計画部１１と、地図生成部９、姿勢センサ
５、方位センサ６および自己位置算出部１０からの各信
号が入力される経路誘導部１２を備えており、走行経路
計画部１１および経路誘導部１２をナビゲーションシス
テム統括部８に接続すると共に、経路誘導部１２から走
行駆動機構１の制御指令を出力するようにしてある。

【００２７】上記の走行駆動機構１、センサ装置２およ
び制御装置３を備えた移動ロボットＲは、方位センサ６
と車輪回転数センサ７の検出信号により、自己位置算出
部１０において移動した位置を検出することから、例え
ば走行地面の状態によって車輪が空転した場合などに
は、実際の位置と当該移動ロボットＲが判断している位
置とに誤差が生じることとなり、その誤差を修正せずに
走行する。このようにすることにより、計算負荷や消費
電力を節約できる。なお、位置誤差の修正が必要であれ
ば、一定距離を走行したのち、絶対的な位置の計測手段
を用いて位置誤差を修正することが可能である。

【００２８】図１は、上記構成を備えた移動ロボットＲ
が、図の上方向に直進する状態において地形センサ４で
前方を扇形にセンシングし、地図生成部９で地形データ
Ｄを得た状態を示す図である。この移動ロボットＲに
は、図の上方向である一定方位に向かう指令が与えられ
ている。したがって、地形データＤにおける直進方向の
延長線上に目標Ｔがあり、その延長線が経路Ａである。
そして、目標Ｔに向かう経路Ａの途中に走行不能領域Ｎ
が存在している。

【００２９】なお、移動ロボットＲが走行して図１の位
置に達したとすると、走行不能領域Ｎは図１よりも前の
段階で地形データＤ内に検出されることになるが、一般
的にこの種の地形センサ４は、距離が離れるにつれてセ
ンシングの誤差が多くなるので、ある程度の距離まで接
近しないと正確な検出が行えないことがある。したがっ
て、図１のような状況が生じることとなる。

【００３０】次に、図１の状況に対する当該移動ロボッ
トＲの走行制御方法を図４に示すフローチャートととも
に説明する。図４は制御装置３における処理過程を示す
ものである。

【００３１】まず、ステップＳ１において、ナビゲーシ
ョンシステム統括部８から制御開始の動作指令が出力さ
れると、ステップＳ２において、地形データＤ内で経路
Ａの読み込みを行うのに続いて、ステップ３において、
自己位置、方位および姿勢データの読み込みを行い、ス
テップＳ４において、地形データＤが更新されているか
否かを確認する。地形データＤが更新されている（Ｙ）
場合には、ステップＳ５において、経路を追跡する走行
制御指令を算出するのに続いて、ステップＳ６におい
て、経路Ａ上に走行不能領域Ｎがあるか否かを判断す
る。

【００３２】図１の状況では経路Ａ上に走行不能領域Ｎ
があるので、ステップＳ６においては経路Ａ上に走行不
能領域Ｎがある（Ｙ）と判断される。そして、この判断
が成されると、ステップＳ７において、地形データＤ内
の移動ロボットＲ自体の走行可能範囲で走行不能領域Ｎ
を回避する一定舵角の回避走行経路を設定する。

【００３３】ここで、移動ロボットＲ自体の走行可能範
囲は、最小旋回半径に基づく左右の設定走行経路Ａ１，
Ａ９間の範囲である。

【００３４】また、当該走行制御方法では、制御装置３
において、異なる舵角による複数の設定走行経路Ａ１〜
Ａ９が予めテーブル化してあって、その設定走行経路群
の中から走行不能領域Ｎを回避する一定舵角の回避走行
経路を選択するようになっており、これにより、回避走
行経路の設定に要する計算負荷を軽減すると共に、回避
動作の迅速化を図っている。設定走行経路の数は多数設
定可能であるが、この実施例では便宜上９本を示す。

【００３５】さらに、当該走行制御方法では、移動ロボ
ットＲの正面を中心とする地形データＤの左右の範囲に
おいて、走行不能領域Ｎの占有面積が小さい側に回避走
行経路を設定するようにしてあり、これにより、走行不
能領域Ｎの回避に要する移動距離の短縮化を図ってい
る。走行不能領域Ｎの左右の占有面積がほぼ均等である
場合には、いずれか一方に回避するように決めておけば
良い。

【００３６】そして、この実施例では、移動ロボットＲ
の正面を中心とする地形データＤの左右の範囲を見た場
合、左側の範囲において走行不能領域Ｎの占有面積が小
さいことから、移動ロボットＲの幅寸法や走行不能領域
Ｎに対する限界接近距離などを考慮したうえで、例えば
左から３番目の設定走行経路Ａ３を回避走行経路として
選択する。なお、当該移動ロボットＲは、センシングを
行ってから地形データＤを取得するまでに一定の時間が
かかり、その間も走行し続けていることから、図１中に
実線で示すセンシング時の位置に対して、地形データＤ
の取得時には図１中の仮想線で示す位置に達している。
したがって、設定走行経路Ａ１〜Ａ９および回避走行経
路（Ａ３）は、地形データＤの取得時における移動ロボ
ットＲの位置および走行方向に合わせて設定される。

【００３７】上記の回避走行経路が設定されると、これ
が回避指令となり、ステップＳ８において、走行駆動機
構１に制御指令が送信され、走行駆動機構１の操舵装置
を駆動して一定舵角（一定旋回半径）の回避走行経路に
沿った走行を行う。

【００３８】こののち、ステップＳ９において、経路の
終点に到達したか否かを判断し、到達していない場合
（Ｎ）には、ステップＳ３に戻る。そして、ステップＳ
４において、地形データＤが更新されていない場合
（Ｎ）には、ステップＳ１０において、処理過程の１サ
イクル前が走行不能領域Ｎの回避指令であったか否かを
判断し、図１の状況では１サイクル前が回避指令であっ
た場合（Ｙ）であるから、回避指令を出力し続ける。

【００３９】すなわち、当該走行制御方法では、間欠的
にセンシングを行っており、その間欠時間に対して処理
フローの時間が圧倒的に短いことから、地形データＤが
更新されるまで（ステップＳ４でＹとなるまで）の間
は、先に設定した回避走行経路（Ａ）を走行し続けるよ
うに走行駆動機構１を制御している。したがって、移動
ロボットＲが走行不能領域Ｎに到達するようなことはな
い。そして、当該走行制御方法では、更新される地形デ
ータＤ毎に回避走行経路の設定および走行駆動機構１の
制御を行う。このように、更新される地形データＤ毎に
対処することにより、地形データの重ね合わせを行う場
合に比べて計算負荷が大幅に軽減されることとなる。

【００４０】次に、図２に示すように、移動ロボットＲ
が走行不能領域Ｎを回避すると、ステップ６において、
走行不能領域Ｎが無い（Ｎ）と判断される。走行不能領
域Ｎが無いと判断する基準としては、例えば、移動ロボ
ットＲの走行可能範囲に走行不能領域Ｎが無い場合、あ
るいは地形データＤ内に走行不能領域Ｎが無い場合が挙
げられる。

【００４１】ステップ６において、走行不能領域Ｎが無
い（Ｎ）と判断すると、ステップＳ１１において、処理
過程の１サイクル前が走行不能領域Ｎの回避指令であっ
たか否かを判断し、図２の状況では１サイクル前が回避
指令であった場合（Ｙ）であるから、ステップＳ１２に
おいて、地形データＤ内の走行可能領域において移動ロ
ボットＲと目標Ｔを結ぶ直線の走行計画線Ｐを設定し、
さらに、ステップＳ１３において、走行計画線Ｐ上に至
る一定舵角の復帰走行経路Ｑを設定し、これを経路追跡
指令として走行駆動機構１を制御する。

【００４２】ここで、目標Ｔは、先述したように、当該
移動ロボットＲには図の上方向となる一定方位に向かう
指令が与えてあるので、地形データＤにおいて自ずと指
令方位に設定される。また、一定舵角の復帰走行経路Ｑ
は、実質的に図１に示す設定走行経路Ａ１〜Ａ９および
回避走行経路（Ａ３）と同じであって、異なる舵角によ
る複数の設定走行経路を予めテーブル化しておき、その
設定走行経路群の中から走行計画線Ｐ上に至る一定舵角
の復帰走行経路Ｑを適当に選択すれば良く、これによ
り、復帰走行経路Ｑの設定に要する計算負荷を軽減する
と共に、復帰動作の迅速化を図っている。

【００４３】こののち、移動ロボットＲは、走行計画線
Ｐを経路として目標Ｔに向かって走行し、最終的には、
ステップＳ９において、経路終点に到達した（Ｙ）と判
断したところで、ステップＳ１４において、ナビゲーシ
ョンシステム統括部８へ行動終了を指示する。このよう
に、当該走行制御方法によれば、図１に示すように経路
Ａ上に走行不能領域Ｎが存在する際に、当該移動ロボッ
トＲの走行駆動機構１に基づいて一定舵角の回避走行経
路（Ａ３）を設定するので、図２に示す如く前進しつつ
その走行不能領域Ｎを確実に回避し、その後は、走行不
能領域Ｎに再度接近することなく目標Ｔに向かう経路に
復帰する。

【００４４】また、当該移動ロボットＲは、通常走行を
しているときには、図４において、ステップＳ６で走行
不能領域がない（Ｎ）と判断し、ステップＳ１１で１サ
イクル前が回避指令ではない（Ｎ）と判断し、ステップ
８，９を経てステップＳ３に戻り、ステップＳ４で地形
データが更新されたことを確認するまでの間は、ステッ
プＳ１０において１サイクル前が回避指令ではない
（Ｎ）と判断してステップＳ５に進み、以下、同じ処理
を繰返し行いつつ経路追跡を継続する。

【００４５】なお、当該走行制御方法において、回避動
作開始の時期は、環境のセンシングを行う外界センサ４
の視野の範囲や解析性能、移動ロボットＲの走行速度、
センシングの間欠時間、およびセンシングから地形デー
タＤ作成までの処理時間などの条件に応じて決定するの
が良い。

【００４６】図５〜図７は、本発明の請求項１〜６に係
わる移動ロボットの走行制御方法を説明する図である。
なお、移動ロボットＲは、有限の旋回半径を有する走行
駆動機構や、先の実施例において図３に示した各装置を
備えており、制御装置における処理フローは基本的に図
４に示すものと同じである。

【００４７】図５に示す移動ロボットＲは、例えば走行
前の段階において、別の手段により設定された計画走行
経路に沿って目標に向けて走行する指令が与えられてお
り、走行開始後は、センシングにより取得した地形デー
タＤ内に計画走行経路を投影して、その経路に沿って走
行するように制御されている。

【００４８】ところが、移動ロボットＲは、方位センサ
と車輪回転数センサの検出により自己位置を判断し、走
行している間に生じる絶対位置との誤差を修正しないこ
とから、図５に示すように、実際の計画走行経路Ａａと
当該移動ロボットＲが認識している計画走行経路Ａｂと
にずれが生じ、実際の計画走行経路Ａａでは回避するは
ずであった走行不能領域Ｎが、地形データＤ上に投影さ
れた計画走行経路Ａｂ上に存在する状況になることがあ
る。

【００４９】このような状況において、当該走行制御方
法では、地形データＤ内の移動ロボットＲ自体の走行可
能範囲で走行不能領域Ｎを回避する一定舵角の回避走行
経路を設定する。なお、当該走行制御方法では、先の実
施例と同様に、異なる舵角による複数の設定走行経路Ａ
１〜Ａ９が予めテーブル化してあって、その設定走行経
路群の中から走行不能領域Ｎを回避する一定舵角の回避
走行経路を選択すると共に、移動ロボットＲの正面を中
心とする地形データＤの左右の範囲において、走行不能
領域Ｎの占有面積が小さい側に回避走行経路を設定す
る。

【００５０】そして、この実施例では、移動ロボットＲ
の正面を中心とする地形データＤの左右の範囲を見た場
合、右側の範囲において走行不能領域Ｎの占有面積が小
さいことから、移動ロボットＲの幅寸法や走行不能領域
Ｎに対する限界接近距離などを考慮したうえで、例えば
右から３番目の設定走行経路Ａ７を回避走行経路として
選択し、回避走行経路（Ａ７）に基づいて走行駆動機構
を制御し、地形データＤが更新されるまで回避動作を継
続する。以後、更新される地形データＤ毎に回避走行経
路の設定および走行駆動機構の制御を行うこととなる。

【００５１】また、走行不能領域Ｎを回避した後、この
実施例では、図６に示すように計画走行経路Ａｂおよび
走行不能領域Ｎが地形データＤ外になり、このような状
況では計画走行経路Ａｂに無理に戻ろうとすると走行不
能領域Ｎに再接近する恐れがあるので、地形データＤ内
の走行可能領域において移動ロボットＲと直線の走行計
画線Ｐで結ばれる二次目標Ｔｓを任意に設定し、その走
行計画線Ｐ上に至る一定舵角の復帰走行経路Ｑを設定
し、復帰走行経路Ｑに基づいて走行駆動機構の制御を行
う。これにより、移動ロボットＲは、走行不能領域Ｎか
ら確実に離間する方向に走行する。

【００５２】このような二次目標Ｔｓおよび復帰走行経
路Ｑは、地形データＤ内の計画走行経路Ａ側寄りの位置
に設定するのが良く、その設定自体は図４のステップＳ
１２および１３において行う。それ以降の処理フロー
は、図４において、ステップＳ８→Ｓ９→Ｓ３→Ｓ４→
Ｓ１０→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ１１→Ｓ８を地形データＤが更
新されるまで繰返す。

【００５３】そして、上記の二次目標Ｔｓの設定に伴う
制御を適数繰返すことにより、図７に示すように地形デ
ータＤ上に計画走行経路Ａが投影されたところで、この
計画走行経路Ａｂ自体を目標にして走行計画線Ｐを設定
し、あるいは計画走行経路Ａｂ上に二次目標Ｔｓを設定
し、計画走行経路Ａｂあるいは二次目標Ｔｓに向けて走
行するように制御する。なお、図７では、図６において
設定した復帰走行経路Ｑに沿って走行した結果、地形デ
ータＤが更新された時点で走行不能領域Ｎが無く、投影
された計画走行経路Ａｂが直進方向にあるため、走行計
画線Ｐ上に至る復帰走行経路（図６の符号Ｑ参照）を設
定することなく走行し得る場合を示している。

【００５４】図８は、本発明の請求項４〜６に係わる移
動ロボットの走行制御方法を説明する図である。

【００５５】この実施例では、地形データＤ内に、走行
不能領域Ｎが検出されているとともに計画走行経路Ａｂ
が投影されている状況において、計画走行経路Ａｂに復
帰する場合を示している。

【００５６】このような状況では、テーブル化した設定
走行経路群を用い、計画走行経路Ａｂ上に設定した二次
目標Ｔｓに至る設定走行経路を復帰走行経路Ｑ１として
選択することも可能であるが、地形データＤの遠方側
に、走行可能領域を通って計画走行経路Ａｂ上の目標Ｔ
に至る直線の走行計画線Ｐを設定し、先の復帰走行経路
Ｑ１と同等の移動距離で走行計画線Ｐ上の二次目標Ｔｓ
に至る復帰走行経路Ｑ２を設定し、走行計画線Ｐを経て
計画走行経路Ａｂ（目標）に向かうようにする。これに
より、走行不能領域Ｎから確実に離間する方向に走行し
得ると共に、走行距離も短縮化し得る。

【００５７】なお、上記の各実施例では、異なる舵角に
よる複数の設定走行経路Ａ１〜Ａ９を予めテーブル化し
ておき、その設定走行経路群の中から走行不能領域を回
避する一定舵角の回避走行経路（Ａ３，Ａ７）あるいは
復帰走行経路Ｑを選択するとしたが、一定舵角の回避走
行経路または復帰走行経路を設定し、その走行経路に基
づいて走行駆動機構を制御するには、例えば、移動ロボ
ットの位置と移動しようとする目標の位置との関係か
ら、目標に至る旋回半径を求め、その旋回半径の軌跡を
回避走行経路または復帰走行経路とすると共に、その旋
回半径となる舵角を求めて走行駆動機構を制御すること
が可能である。

【００５８】すなわち、図９に示すように、移動ロボッ
トＲが斜め前方の目標Ｔに移動しようとする場合には、
移動ロボットＲの真横の延長線上に旋回中心Ｏがあるの
で、目標Ｔを通って延長線に直交する線において目標Ｔ
から交点ｃまでの距離をｄｙとし、移動ロボットＲの中
心から交点ｃまでの距離をｄｘとすると、旋回中心Ｏに
基づく移動ロボットＲの旋回半径ｒは次の式で求めるこ
とができる。

【００５９】ｒ＝ｄｘ^２＋ｄｙ^２／２ｄｘしたがって、図２および図６に示すような走行計画線Ｐ
上や、図７および図８に示すような計画走行経路Ａｂ
上、あるいは経路とは関係のない任意の位置に目標Ｔ
（二次目標Ｔｓと同等）を設定し、その目標Ｔに至る旋
回半径ｒを上記の式で求めれば、旋回半径ｒの軌跡Ａｃ
が回避走行経路Ａｎまたは復帰走行経路Ｑｎとなり、そ
の旋回半径ｒとなる舵角を求めて走行駆動機構を制御す
ればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１〜４および６に係わる移動ロ
ボットの走行制御方法を説明する図であって、走行不能
領域に対する回避前の状態を示す平面説明図である。

【図２】図１に続いて走行不能領域を回避した状態を示
す平面説明図である。

【図３】移動ロボットの構成を説明するブロック図であ
る。

【図４】図３の制御装置における処理過程を説明するフ
ローチャートである。

【図５】本発明の請求項〜６に係わる移動ロボットの走
行制御方法を説明する図であって、走行不能領域に対す
る回避前の状態を示す平面説明図である。

【図６】図５に続いて二次目標を設定した状態を示す平
面説明図である。

【図７】図６に続いて計画走行経路に復帰する状態を示
す平面説明図である。

【図８】本発明の請求項４〜６に係わる移動ロボットの
走行制御方法を示す平面説明図である。

【図９】移動ロボットから目標に至る旋回半径の求め方
を示す平面説明図である。

【符号の説明】

１走行駆動機構Ａ経路Ａ１〜Ａ９設定走行経路Ａ３Ａ７Ａｎ回避走行経路（設定走行経路）ＡａＡｂ計画走行経路Ｄ地形データＮ走行不能領域Ｐ走行計画線ＱＱｎＱ１Ｑ２復帰走行経路Ｒ移動ロボットＴ目標Ｔｓ二次目標

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有限の旋回半径を有する走行駆動機構を
備えるとともに環境を間欠的にセンシングしながら自立
走行を行う移動ロボットの走行制御方法であって、セン
シングにより取得した地形データにおいて所定の目標に
向かう経路上に走行不能領域が存在する際に、地形デー
タ内の移動ロボット自体の走行可能範囲において走行不
能領域を回避する一定舵角の回避走行経路を設定し、次
のセンシングによる地形データが取得されるまでその回
避走行経路に基づいて走行駆動機構を制御し、以後、更
新される地形データ毎に回避走行経路の設定および走行
駆動機構の制御を行うことを特徴とする移動ロボットの
走行制御方法。
【請求項２】移動ロボットの正面を中心とする地形デ
ータの左右の範囲において、走行不能領域の占有面積が
小さい側に回避走行経路を設定することを特徴とする請
求項１に記載の移動ロボットの走行制御方法。
【請求項３】異なる舵角による複数の設定走行経路を
予めテーブル化しておき、その設定走行経路群の中から
走行不能領域を回避する一定舵角の回避走行経路を選択
することを特徴とする請求項１または２に記載の移動ロ
ボットの走行制御方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の移動ロ
ボットの走行制御方法により走行不能領域を回避した
後、地形データ内の走行可能領域において移動ロボット
と目標を結ぶ直線の走行計画線を設定し、走行計画線上
に至る一定舵角の復帰走行経路を設定し、復帰走行経路
に基づいて走行駆動機構を制御することを特徴とする移
動ロボットの走行制御方法。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の移動ロ
ボットの走行制御方法により走行不能領域を回避したの
ち、地形データ内の走行可能領域において移動ロボット
と直線の走行計画線で結ばれる二次目標を設定し、走行
計画線上に至る一定舵角の復帰走行経路を設定し、復帰
走行経路に基づいて走行駆動機構の制御を行うことを特
徴とする移動ロボットの走行制御方法。
【請求項６】異なる舵角による複数の設定走行経路を
予めテーブル化しておき、その設定走行経路群の中から
走行計画線上に至る一定舵角の復帰走行経路を選択する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の移動ロボッ
トの走行制御方法。