KR101105057B1

KR101105057B1 - 자율 이동 로봇 장치 및 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법

Info

Publication number: KR101105057B1
Application number: KR1020090009509A
Authority: KR
Inventors: 료오꼬 이찌노세; 다까시 쯔보우찌
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2012-01-16
Also published as: KR20090099458A; US8494675B2; JP4658155B2; US20090234527A1; JP2009223634A

Abstract

사람이나 로봇이 오가는 가운데를 장해물을 회피하면서 신속하게 이동 가능한 자율 이동 로봇 장치를 제공한다.

장해물 검출 수단(3)에 의해 검출된 장해물에 대하여 자율 이동 로봇 장치(1)가 자기의 회피에 관한 정보를 통지하는 회피 방법 통지 수단(8)과, 장해물 검출 수단(3)에 의해 검출된 장해물로부터 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 취득하는 타자(他者) 회피 방법 취득 수단(9)과, 경로 생성 수단(7)이 따라야 할 정해진 회피 방법을 1개 이상 기억하는 회피 방법 기억 수단(5)과, 정해진 회피 방법을 회피 방법 기억 수단(5)으로부터 선택하는 회피 방법 선택 수단(6)을 구비하고, 회피 방법 선택 수단(6)은 회피 방법을 선택할 때의 기준으로 타자 회피 방법 취득 수단(9)이 취득한 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 사용한다.

장해물, 회피 방법 기억 수단, 정보, 로봇, 경로 생성 수단

Description

자율 이동 로봇 장치 및 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법 {AUTONOMOUSLY MOVING ROBOT DEVICE AND AVOIDING METHOD OF AUTONOMOUSLY MOVING ROBOT DEVICE}

본 발명은, 사람이나 다종 로봇이 오가는 가운데를 원활하게 이동하는 자율 이동 로봇 장치 및 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법에 관한 것이다.

최근, 종래의 산업용 로봇과 달리 사무실 로봇, 애완 동물 로봇 등 사람의 생활 속에서 이용되는 로봇의 개발이 다수 행해지고 있다. 그들 로봇은 고정 설치가 아니라, 안내 업무, 반송 업무, 경비 업무 등, 집이나 사무실 안을 자율 이동하면서 일을 행한다. 자율 이동하는 경우에는 안전을 위해 사람이나 물건에 충돌하지 않도록 이동해야 한다.

종래에는, 초음파 센서나 레이저 레이다 등, 진행 방향의 사람이나 물건 등을 검출하는 수단을 마련하여, 근거리에 사람이나 물건 등의 장해물을 검출한 경우에는 장해물을 우회하는 경로로 변경하였다. 그러나, 이동 장해물도 로봇을 회피하려고 하여 동일한 방향으로 우회할 가능성이 있으며, 그 경우 서로 회피 불가능하게 된다. 또한 회피하기 위하여 우회 방향을 역방향으로 절환하려고 할 때 그 타이밍이 이동 장해물과 로봇이 동시이면 또한 회피 불가능하게 되며, 그 사이에 이동 장해물과 로봇이 너무 접근하여 충돌 회피를 위해 감속, 정지가 필요하게 된다.

예를 들어, 특허 문헌 1에서는 장해물로부터 방사되는 적외선을 검출하는 적외선 센서를 설치하여 장해물이 사람인지의 여부를 판단하여, 사람인 경우에는 정지하고 일정 시간 대기하며, 진행 방향으로부터 사람이 멀어지는 것을 기다리다가, 멀어지면 이동을 재개한다는 수단을 마련한 기술이 개시되어 있다.

<특허 문헌 1> 일본 특개평9-185412호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는 사람이 많은 직장이나 거리에서 로봇이 이동하는 경우에는 진행 방향으로 사람이 존재할 가능성이 높아, 그럴 때마다 정지하면 신속한 이동을 할 수 없어, 로봇의 일의 효율이 떨어져 로봇의 이용 가치가 저하된다는 문제점이 있었다. 또한, 상기 종래 기술에서는 사람 이외의 장해물에 대한 대책은 언급되어 있지 않다.

상기 문제점을 감안하여, 본 발명은 사람이나 로봇이 오가는 가운데를 장해물을 회피하면서 신속하게 이동 가능한 자율 이동 로봇 장치 및 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 장해물을 검출하는 장해물 검출 수단과, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물을 정해진 회피 방법에 기초하여 회피하면서 목적지까지 도달하는 경로를 생성하는 경로 생성 수단과, 상기 장해물 검출 수단 및 상기 경로 생성 수단을 탑재하여 이동하는 이동 수단을 갖는 자율 이동 로봇 장치에 있어서, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물에 대하여 상기 자율 이동 로봇 장치가 자기의 회피 방법에 관한 정보를 통지하는 회피 방법 통지 수단과, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물로부터 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 취득하는 타자 회피 방법 취득 수단과, 상기 경로 생성 수단이 따라야 할 상기 정해진 회피 방법을 1개 이상 기억하는 회피 방법 기억 수단과, 상기 정해진 회피 방법을 상기 회피 방법 기억 수단으로부터 선택하는 회피 방법 선택 수단을 구비하고, 상기 회피 방법 선택 수단은, 상기 회피 방법을 선택할 때의 기준으로 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 회피 방법에 관한 정보는 회피의 방향을 나타내는 회피 방향 정보 및 회피 능력을 나타내는 회피 성능 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 회피 방법에 관한 정보는 개체의 식별을 나타내는 개체 식별 정보를 포함하고, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물의 상기 개체 식별 정보를 검출하는 개체 식별 정보 검출 수단을 구비하고, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물과, 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 회피 방법을 상기 개체 식별 정보에 의해 대응짓는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 회피 방법에 관한 정보는, 상기 자기 또는 상기 장해물의 위치를 나타내는 위치 정보를 포함하고, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물과, 상기 타자 회피 방법 취득 수단에 의해 취득된 상기 회피 방법에 관한 정보를 상기 위치에 의해 대응짓는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 회피 방법에 관한 정보는 상기 장해물이 동반을 수반하는지의 여부를 나타내는 동반의 유무 정보, 상기 동반의 위치 정보 및 상기 동반의 개체 식별 정보를 포함하고, 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 타자의 회피 방법에 관한 정보가 동반이 있는 경우에는 상기 경로 생성 수단이 상기 장해물과 상기 동반 사이를 통과하지 않는 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는, 상기 회피 방법에 관한 정보는 통과 금지 방향에 관한 정보를 포함하고, 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보에 상기 통과 금지 방향에 관한 정보가 있는 경우에는 상기 경로 생성 수단은 지정된 방향을 통과하지 않는 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 회피 방법에 관한 정보는 장해물의 검출에 관한 정보를 포함하고, 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 회피 방법에 관한 정보에 상기 장해물의 검출에 관한 정보가 있는 경우에는 상기 경로 생성 수단은 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 검출에 관한 정보로 나타내는 장해물을 회피하는 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 장해물 검출 수단이 검출한 장해물로부터 회피 방법에 관한 정보를 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득하기까지의 동안은 상기 회피 방법 선택 수단은 상기 회피 방법 기억 수단으로부터 타자 회피 방법이 취득 되지 않은 경우의 회피 방법을 선택하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 장해물을 검출하는 장해물 검출 수단과, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물을 정해진 회피 방법에 기초하여 회피하면서 목적지까지 도달하는 경로를 생성하는 경로 생성 수단과, 상기 장해물 검출 수단 및 상기 경로 생성 수단을 탑재하여 이동하는 이동 수단을 갖는 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법으로서, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물로 자기의 회피 방법에 관한 정보를 통지하고, 상기 장해물로부터 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 취득하고, 상기 경로 생성 수단이 따라야 할 상기 정해진 회피 방법을 1개 이상 기억하고, 상기 기억된 회피 방법을 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보에 기초하여 선택하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 장해물 검출 수단에 의해 상기 장해물의 진행 방향을 검출하고, 자기가 회피하려는 방향으로 상기 장해물의 진행 방향이 변화된 경우에는 상기 경로 생성 수단은 다른 회피 경로를 생성하고, 상기 장해물의 진행 방향이 자기의 회피 방향으로 변화되었다고 판단했을 때부터 상기 경로 생성 수단이 다른 회피 경로를 생성할 때까지의 시간은 난수로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 장해물 검출 수단에 의해 상기 장해물의 진행 방향을 검출하고, 자기가 회피하려는 방향으로 상기 장해물의 진행 방향이 변화된 경우에는 상기 경로 생성 수단은 다른 회피 경로를 생성하고, 상기 장해물의 진행 방향이 자기의 회피 방향으로 변화되었다고 판단했을 때부터 상기 경로 생성 수단이 다른 회피 경로를 생성할 때까지의 시간은 상기 장해물이 복수의 로봇일 때는 상기 로봇마다 서로 다른 수치를 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 장해물이 자율 이동 로봇 장치와 동일 정도의 능력을 갖는 로봇인 경우에는 장해물의 회피 방법을 아는 것에 의해, 서로 충돌하지 않는 방향으로 확실하게 회피할 수 있고, 장해물이 자율 이동 로봇 장치보다 저성능의 로봇인 경우에는 회피 방향의 절환 타이밍을 고의로 변화시킴으로써 회피 방향의 일치에 의한 회피 불가능 상태를 해소할 수 있는 자율 이동 로봇 장치를 제공할 수 있다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해 첨부의 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태가 되는 자율 이동 로봇 장치의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.

부호 1은 자율 이동 로봇 장치이다. 부호 2는 이동 수단으로서, 예를 들어 차륜과 모터, 모터 드라이버로 이루어지고, 자율 이동 로봇 장치를 이동시킨다.

부호 3은 장해물 검출 수단으로서, 예를 들어 레이저 레이다와 연산 장치로 이루어지고, 주위의 사물까지의 거리를 측정하여, 동일 정도의 거리가 연속하는 영역을 하나의 장해물로 하여, 그 평균 거리로부터 자율 이동 로봇 장치(1)에 대한 상대 위치를 구한다. 또한, 예를 들어 카메라와 화상 처리 장치로 이루어지고, 카메라에 의해 촬영한 화상을 화상 처리 장치로 처리함으로써 배경 화상으로부터 장 해물을 분리하여 배경에 대한 장해물의 위치를 측정하여, 자율 이동 로봇 장치(1)에 대한 상대 위치를 구한다. 측정은 주기적으로 행하여, 전회 측정 데이터와의 유사성이 큰 것을 동일 장해물로 하여 상대 위치의 변화로부터 각 장해물의 속도를 구한다. 유사 판단으로서는, 위치, 형상, 색 등을 이용할 수 있다. 장해물 검출 수단(3)의 처리 능력이 낮은 경우에는 장해물의 속도 산출은 생략한다.

부호 4는 자기 위치·속도 검출 수단으로서, 예를 들어 차륜의 누적 회전수를 취득함으로써 원점 위치로부터의 주행 거리를 구하여 자기 위치·속도를 산출한다.

부호 5는 회피 방법 기억 수단으로서, 구체적으로는 장해물을 회피하는 경로를 생성하기 위한 알고리즘을 기억하는 것이며, 예를 들어 하드 디스크에 알고리즘을 기입하여 실현한다.

부호 7은 회피 방법 선택 수단으로서, 회피 방법 기억 수단(5)에 회피 정보로서 기억되어 있는 회피 방법 중에서 회피 방법을 선택하는 연산 장치이다. 구체적인 선택 방법은 후술한다.

부호 7은 경로 생성 수단으로서, 구체적으로는 장해물 검출 수단(3)이 검출한 장해물 정보에 기초하여 회피 방법 선택 수단(6)이 선택한 알고리즘에 따라 자율 이동 로봇 장치(1)의 이동 경로를 생성하는 연산 장치이다.

도 2는 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 이동 경로의 예를 도시하는 도면이다. 부호 41은 자기 로봇(이하, 「자기」라고도 한다), 부호 42, 43, 44는 장해물이다. 부호 41-b는 자기 로봇(41)의 현재 속도를 나타내는 벡터를 나타 낸다. 벡터(42-b, 43-b, 44-b)도 장해물의 현재 속도를 나타내고 있다. 경로 생성 수단(7)은 자기 로봇(41)과 각 장해물이 서로 충돌하지 않는 경로를 산출한다. 이하, 이 경로 생성 방법을 경로 생성 방법 a라고 한다.

도 3은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면이다. 장해물 검출 수단(3)의 처리 능력이 낮기 때문에 장해물의 속도를 산출할 수 없는 경우에 경로 생성 수단(7)이 생성하는 이동 경로의 예이다. 이 경우에는, 자기 로봇(41)이 장해물(42, 43, 44)의 현재 위치에 대응하여 서로 충돌하지 않는 경로를 산출한다. 이하, 이 경로 생성 방법을 경로 생성 방법 b라고 부른다.

부호 8은 회피 방법 통지 수단으로서, 회피 방법에 관한 정보를, 예를 들어 무선 LAN이나 근거리 통신 등 통신에 의해 다른 로봇(이하, 「타자」라고도 한다)에 통지한다.

도 4는 회피 방법에 관한 정보의 일례를 도시하는 도면이다. 회피 방법에 관한 정보에 포함되는 정보는 로봇의 성능에 따라 서로 다르다. 회피 방법에 관한 정보의 구체적인 내용의 설명은 후술한다.

부호 9는 타자 회피 방법 취득 수단으로서, 타자가 통지한 회피 방법에 관한 정보를 통신에 의해 취득한다.

부호 11은 개체 식별 정보 통지 수단으로서, 회피 방법에 관한 정보 중 개체 식별 정보 등 통신 이외의 수단에 의해 통지 가능한 정보를, 예를 들어 페인트, 액정 디스플레이 등의 시각적 표시로 다른 로봇이나 사람에게 통지한다.

부호 12는 개체 식별 정보 검출 수단으로서, 타자가 개체 식별 정보 통지 수단(11)에 의해 통지한 정보를, 예를 들어 카메라와 화상 처리 장치로 취득한다. 카메라로 취득한 화상을 화상 처리 장치에 의해 처리함으로써 개체 식별 정보를 검출하고, 또한 개체 식별 정보를 검출된 공간 위치도 구한다.

부호 10은 제어 수단으로서, 상기 각 수단을 제어하는 연산 장치이다.

상술한 도 4에 도시하는 회피 방법에 관한 정보를 이하에 설명한다.

(1) 회피 성능은 로봇의 장해물 검출 능력 및 경로 생성 능력을 나타내는 정보로서, 로봇의 구성에 따라 서로 다르다. 예를 들어, 고성능 로봇은 고정밀도로 장해물의 위치 및 속도를 검출 가능하며, 경로 생성 방법 a에 의한 경로 생성이 가능하다. 한편, 저성능 로봇은 장해물의 속도의 검출은 할 수 없고 저정밀도의 위치의 검출만이 가능하며, 경로 생성 방법 b에 의한 경로 생성을 행한다.

(2) 회피 방향은, 회피할 때에 우측으로 회피할지 좌측으로 회피할지의 정보이다. 우측, 좌측의 표현 방법에는 2가지가 있다. 제1 표현 방법은 현재의 자기의 진행 방향에 대하여 자기의 진행 방향을 좌측으로 변경할지 우측으로 변경할지이다. 제2 표현 방법은 각 장해물과 스쳐 지날 때에 자기 로봇으로부터 보아 상기 장해물의 우측을 통과할지 좌측을 통과할지이다. 회피 방향 정보에는 어떤 표현 방법에 의해 나타낼지의 정보를 포함한다. 제1보다도 제2 표현 방법쪽이, 로봇끼리 서로의 회피 방향을 인식하는 편이 보다 원활한 회피 경로를 생성하는 것이 가능하다. 그러나, 제2 표현 방법은 장해물의 속도를 검출하여 스쳐 지날 때의 위치 관계를 예측할 필요가 있기 때문에, 저성능의 로봇으로는 제2 표현 방법에 의해 나 타낼 수는 없다.

(3) 위치 정보는 통지한 로봇의 현재 위치 정보이다. 회피 방법에 관한 정보를 취득한 로봇이 취득한 회피 방법과 장해물 검출 수단(3)이 검출한 장해물과의 대조 등에 이용한다.

(4) 개체 식별 정보는 로봇 1체 1체를 식별하기 위한 각 로봇 고유의 번호를 나타내는 정보이다. 회피 방법에 관한 정보를 취득한 로봇이 취득한 회피 방법과, 후술하는 개체 식별 정보 검출 수단(12)에 의해 취득한 개체 식별 정보 및 개체 식별 정보가 존재하는 위치와, 장해물 검출 수단(3)이 검출한 장해물의 위치를 대조하여 취득한 회피 방법과 장해물 검출 수단(3)이 검출한 장해물을 대조시키기 위해 이용한다.

로봇의 구성에 의해 (3) 또는 (4) 중 어느 한 쪽이 있으면 취득한 회피 방법과 장해물 검출 수단(3)이 검출한 장해물의 대조는 가능하므로 (3) 또는 (4) 중 어느 한 쪽이면 된다.

또한, 후술하는 자기와 타자의 회피 방향 비교로, 어느 회피 방향을 우선할지를 정할 때에도 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 개체 식별 정보를 수치로 하고 수치의 대소에 따라 우선을 정한다.

(5) 통지 시각은 회피 방법에 관한 정보를 통지한 시각이다. 후술하는 자기와 타자의 회피 방향 비교에 의해 어떤 회피 방향을 우선할지를 정할 때 등에 사용한다. 예를 들어, 통지 시각이 빠른 쪽을 우선으로 한다. 회피 방향의 우선의 결정 방법은 (4) 또는 (5) 중 어느 것이어도 되고, 불필요한 쪽은 통지 정보에 포함 하지 않아도 된다.

(6) 동반의 유무·동반의 위치는 자기에 동반이 있는 것을 나타내는 플래그와, 그 동반의 현재 위치를 나타내는 정보이다. 자기 로봇이 타자와 동반 사이를 지나지 않도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 5는 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면이다. 부호 91이 자기 로봇, 부호 92, 93이 자기 로봇(91)에 대하여 장해물이 되는 타자이다. 자기 로봇(91)이 수신한, 타자(92)로부터의 타자의 회피 방법에 관한 정보에 동반의 유무나 동반의 위치 정보가 포함되어 있는 경우, 타자의 회피 방법에 관한 정보에 있어서의 자기 위치 정보 및 동반의 위치를 검출된 장해물의 위치와 대조하여 해당하는 동반을 수반하는 로봇끼리를 장해물로서 특정한다. 그리고, 경로 생성 수단(7)은 동반끼리의 사이를 통과하는 경로 이외의 경로를 생성한다.

(7) 통과 금지 방향은 타자가 부근을 통과할 때에 통행해야 하는 방향을 나타내는 정보이다.

도 6은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면이다. 부호 101이 자기 로봇, 부호 102가 자기 로봇(101)에 대하여 장해물이 되는 타자, 부호 103이 기타 장해물이다. 예를 들어, 타자(102)가 장해물(103)을 검출하여 자기 로봇(101)의 「북」 방향을 타자(102)가 통과하면 위험하다고 판단했을 때에 통행 금지 방향으로 「북」이라는 정보를 넣는다. 자기 로봇(101)이 수신한, 타자(102)로부터의 타자 회피 방법 정보 중에 통과 금지 방향 에 관한 정보가 포함되어 있는 경우, 경로 생성 수단(7)은 지정된 방향을 통과하는 경로 이외의 경로를 생성한다.

(8) 장해물 검출 정보는 자기 로봇이 검출한 장해물의 장해물 위치·속도 정보이다. 타자가 경로 생성을 행할 때에 이용하기 위한 것이다.

도 7은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면이다. 부호 111이 자기 로봇, 부호 112가 자기 로봇(111)에 대하여 장해물이 되는 타자, 부호 113, 부호 114가 기타 장해물이다. 예를 들어, 로봇(112)이 장해물(113, 114)을 검출한 경우, 장해물(113, 114)의 위치 속도 정보를 로봇(112)은 장해물 검출 정보에 넣는다. 자기 로봇(111)이 수신한, 로봇(112)으로부터의 타자 회피 방법 정보 중에 상기 장해물 검출 정보가 포함되어 있는 경우, 경로 생성 수단(7)은 자기 로봇(111)이 검출된 장해물에 로봇(112)으로부터의 타자 회피 방법 정보 중의 장해물 검출 정보를 포함하여 전체 장해물을 회피하는 경로를 생성한다.

도 8은 상기한 자율 이동 로봇 장치가 회피 방법을 선택하는 예를 도시하는 도면이다. 자율 이동 로봇 장치(1)의 회피 방법 선택 수단(6)은 타자 회피 방법 취득 수단(9)이 다른 로봇의 회피 방법에 관한 정보를 취득했는지의 여부를 판정하여, 취득한 경우에는 다른 로봇의 회피 방법에 관한 정보의 내용에 따라 선택하는 회피 방법을 변경한다.

다른 로봇이 통지한 회피 방법에 관한 정보가 취득되지 않은 경우에는 회피 방법에 관한 정보가 취득되지 않은 경우의 회피 방법을 선택하고, 취득된 경우에는 취득된 경우의 회피 방법을 선택한다. 이하, 전자를 회피 방법 A, 후자를 회피 방법 B라고 부른다.

회피 방법 A의 경우, 장해물에 충돌하지 않고 목적지까지 도달하는 경로를 생성한다. 복수의 경로를 생각할 수 있는 경우에는 그 중 1개를 선택한다. 선택 기준으로서는, 최단 도정, 장해물에 대하여 장해물의 진행 방향과 반대측을 통과하는 경로 등이 있다.

회피 방법 B의 경우, 다른 로봇이 통지한 회피 방법에 관한 정보에 기초하여, 자기와 다른 로봇의 회피 방향을 비교한다. 만약 양자가 충돌할 가능성이 있는 경우, 어느 한 쪽이 회피 방향을 변경한다. 어느 쪽이 변경할지를 정하는 방법의 일례로서는 예를 들어 자기와 다른 로봇의 회피 성능을 비교하여, 회피 성능이 높은 쪽이 변경한다. 만약 동일 성능인 경우에는, 예를 들어 개체 식별 정보인 고유 번호를 비교하여 새로운 쪽을 우선한다. 또한, 다른 예에서는 통지 시각을 비교하여 빠른 쪽을 우선한다. 그리고, 그것으로 구한 회피 방향을 만족시키는 목적지까지의 경로를 생성한다.

도 9는 상기한 자율 이동 로봇 장치의 예를 도시하는 도면이다. 도면 중의 부호는 도 1과 공통이다. 부호 19, 21-a, 21-b 및 22는 자율 이동 로봇 장치(1)를 각 개체로서 나타낸 것이다. 이하, 각 개체를 「로봇」이라고 칭한다. 부호 20은 인간이다. 부호 19, 21-a, 21-b는 고성능 로봇, 부호 22는 저성능 로봇이다.

부호 11-a는 로봇의 하우징 표면에 페인트한 개체 식별 정보이다. 예를 들어, 로봇(19)에는 「71」이라고 번호가 페인트되어 있다. 이것은 각 로봇마다 다 른 번호이다. 부호 11-b는 로봇(19)의 액정 디스플레이에 표시한 회피 성능 정보 및 회피 방향 정보이다. 예를 들어, 로봇(19)에는 현재 「A」, 「=>」라고 표시되어 있으며, 「A」는 회피 성능이 고성능인 것을 나타내고, 「=>」은 현재의 진행 방향을 로봇으로부터 보아 좌측 방향으로 변경 중인 것을 나타낸다.

부호 11-c는 램프로 나타내는 회피 방향 정보이다. 로봇의 좌우에 배치된 램프가 점등된 방향으로 로봇이 진행 방향을 변경 중인 것을 나타낸다.

도 10은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 있어서의 이동 제어의 흐름을 설명하는 도면이다.

자율 이동 로봇 장치(1)는 목적지에 도달하기까지의 동안(S1), 이하의 처리를 반복한다. 우선, 자기 위치·속도 검출 수단(4)이 자기 위치와 속도를 검출한다(S2). 다음에, 장해물 검출 수단(3)이 장해물을 검출한다(S3). 1개 이상의 장해물이 검출된 경우에는(S4) 이하의 처리를 행한다.

우선, 장해물 검출 수단(3)은 전회 검출된 장해물의 위치와 금회 검출된 장해물의 위치를 비교하여 위치가 가까운 것을 동일 장해물로 한다(S5). 개체 식별 정보 검출 수단(12)이 개체 식별 정보를 검출하고, 검출된 장해물과 개체 식별 정보를 대조한다(S6). 그리고나서, 검출된 장해물에 대하여(S7), 금회 처음으로 검출된 장해물인지의 여부를 조사한다. 즉, (S6)에서 위치가 가까운 것이 전회 검출된 장해물 중에 없을 때는, 즉 금회 처음으로 검출된 장해물로 한다(S8). 다음에, 회피 방법 통지 수단(8)이 자기의 회피 방법을 타자에 통지한다(S10). 타자 회피 방법 취득 수단(9)이 타자의 회피 방법을 취득한다(S11). 타자의 회피 방법이 취 득된 경우에는(S12), 타자의 회피 방법과 검출된 장해물을 대조하여(S13), 회피 방법 B를 선택한다(S14). 그리고, 자기와 타자의 회피 방법을 비교하여 자기의 회피 방향을 결정한다(S15).

그 후, 경로 생성 수단(7)이 각 장해물로부터 취득한 회피 방법에 따라 경로를 생성한다. 이때, 회피 방법 B의 경우에는 취득한 타자의 회피 방법에 관한 정보, 즉 동반의 유무·동반의 위치 정보, 통과 금지 방향 정보, 장해물 검출 정보도 이용한다(S16). 그 후, 이동 수단(2)이 생성된 경로에 추종 주행한다(S17).

이상에 의해, 장해물이 로봇인 경우, 서로의 회피 방법을 앎으로써, 서로 피하는 방향으로 회피할 경로를 생성 가능하므로 원활한 이동이 가능하다.

또한, 다른 로봇으로부터 위험에 관한 정보를 입수할 수 있으므로, 자기의 장해물 검출 수단(3)에 의해 검출 가능한 장해물 이외의 장해물에 대한 위험성도 배제한 경로를 생성 가능하다.

도 11은 상기의 자율 이동 로봇 장치에 있어서의 이동 제어의 다른 흐름을 설명하는 도면이다. 회피 방법 A의 경우에 장해물과 자기가 동일 방향으로 회피하고자 한 경우의 처리를 추가한 자율 이동 로봇 장치(1)의 이동 제어의 흐름을 설명한다.

S1부터 S17까지는 도 10에 도시하는 이동 제어와 마찬가지이다. S16 전에 금회 처음으로 검출된 장해물 이외의 장해물로서, 또한 회피 방법 A의 전체 장해물에 대하여(S31), 검출된 장해물의 위치와, 자기의 위치를 연결하는 직선에 대하여 장해물의 진행 방향과 자기의 현재 진행 방향이 동일한 측인지의 여부를 조사한 다(S32). 동일한 측인 경우에는 현재 시각과 후술하는 최후에 회피 방향을 절환한 시각 T1의 차분이 정해진 시간 T2 이하인지의 여부를 조사한다(S33). T2 이하인 경우에는 S16에서 경로 생성하는 경로는 전회 생성된 경로의 회피 방향과 동일한 회피 방향으로 한다(S34). T2를 초과하는 경우에는 S16에서 경로 생성하는 경로는 회피 방향의 제한은 설정하지 않는다(S35).

S16 후에는 가장 빨리 스쳐 지나는 장해물, 또한 금회 처음으로 검출된 장해물 이외의 장해물로서, 또한 회피 방법 A의 전체 장해물에 대하여(S41), 전회 S16에서 생성된 경로의 회피 방향과 회피 방향이 동일한지의 여부를 조사하여(S42), 동일하지 않은 경우에는 현재 시각을 T1로서 기록한다(S43).

장해물과 자기가 동일 방향으로 회피하려고 하여 장해물과 자기가 동시에 회피 방향을 절환하는 상태가 계속되는 것을 방지하기 위해서는 장해물과 자기가 회피 방향을 절환하는 시각이 서로 다른 것이 바람직하다. 즉, 회피 방향을 결정하여 회피 이동을 행하고, 상대의 회피 방향을 인식하여 동일 방향으로 계속 회피하고 있다고 판단하여 회피 방향을 절환할 때까지의 시간(절환 시간 T2)이 장해물과 자기가 서로 다른 것이 바람직하다. 장해물이 인간인 경우에는, 절환 시간은 개인차가 있고, 동일한 사람이면 항상 거의 일정하다. 따라서, 로봇측이 T2를 난수로 결정하면 1번째에 자기와 장해물이 동일한 시간으로 절환해도 두번째는 자기와 장해물이 서로 다른 시각으로 절환할 가능성이 높아, 회피 방향이 동일한 방향이 되는 상태를 빨리 해소할 수 있다. T2를 난수로 결정하는 타이밍은 S33이어도 되고 S43이어도 된다.

또한, 복수의 로봇이 오가는 환경이고, 또한 로봇끼리 회피 방향을 서로 통지하는 것이 불가능한 경우에도 로봇끼리의 회피 방향이 일치하는 상황이 발생할 가능성이 있다. 로봇끼리의 경우에는 T2의 값을 로봇마다 서로 다른 값으로 해 두는 방법에 의해서도 회피 방향의 일치를 빨리 해소할 수 있다.

도 12는 상기한 자율 이동 로봇 장치에 있어서의 이동 제어의 다른 흐름을 설명하는 도면이다. 회피 방법 A의 경우에 자기로는 검출 불가능한 위험성을 회피하는 경우의 처리를 추가한 자율 이동 로봇 장치(1)의 이동 제어의 흐름을 설명한다. 도 11의 처리에 S61로부터 S65를 추가한 것이다.

우선, 장해물과의 거리가 미리 정한 거리 L 이하, 또한 자기와 대강 역진행 방향이 아니며, 또한 속도가 미리 정한 일정 속도 V 이하의 장해물이 있는지의 여부를 조사한다(S61). 그리고나서 상기 장해물과의 거리가 L 이하로 되고나서의 경과 시간이 T5 이하인지의 여부를 조사하고(S62), T5 이하인 경우에는 일정 거리를 유지하는 경로 생성 방법을 설정하고(S63), 그렇지 않은 경우에는 서행하면서 회피하는 경로 생성 방법을 설정하며(S64), 즉 S16으로 생성하도록 경로 생성 방법을 설정한다.

도 13은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면이다. 부호 131은 자기 로봇, 부호 132는 자기 로봇(131)이 검출 가능한 장해물, 부호 133은 검출할 수 없는 위치에 있는 장해물이다. 장해물(133)의 통과를 대기하기 위해 장해물(132)이 서행하고 있는 경우, 자기 로봇(131)은 부호 134로 나타내는 일정 거리 L을 유지한다. 그리고 일정 시간 T5 경 과 후, 부호 135로 나타내는 장해물(132)을 회피하는 경로를 주행한다. T5는 대강 통로 폭을 일반적인 보행 속도로 가로 지를 때에 걸리는 시간이다.

이에 의해, 회피 방법을 취득할 수 없는 장해물(132)에 대해서도 장해물(132)이 장해물(133)과 충돌할 위험을 회피하기 위하여 서행, 또는 정지하고 있는 경우에 일단 자기(131)는 장해물(132)의 후방에 멈춘다. 그 후, 장해물(132)을 회피하는 경로(135)를 이동하는 경우에는 서행하므로 미지의 장해물(133)에 대한 위험성을 낮게 하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자율 이동 로봇 장치의 구성의 일례를 도시하는 도면.

도 2는 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 이동 경로의 예를 도시하는 도면.

도 3은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면.

도 4는 회피 방법에 관한 정보의 일례를 도시하는 도면.

도 5는 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면.

도 6은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면.

도 7은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면.

도 8은 상기한 자율 이동 로봇 장치가 회피 방법을 선택하는 예를 도시하는 도면.

도 9는 상기한 자율 이동 로봇 장치의 예를 도시하는 도면.

도 10은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 있어서의 이동 제어의 흐름을 설명하는 도면.

도 11은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 있어서의 이동 제어의 다른 흐름을 설명하는 도면.

도 12는 상기한 자율 이동 로봇 장치에 있어서의 이동 제어의 다른 흐름을 설명하는 도면.

도 13은 상기한 자율 이동 로봇 장치에 의해 생성된 다른 생성 이동 경로의 일례를 도시하는 도면.

<부호의 설명>

1 : 자율 이동 로봇 장치

2 : 이동 수단

3 : 장해물 검출 수단

4 : 자기 위치·속도 검출 수단

5 : 회피 방법 기억 수단

6 : 회피 방법 선택 수단

7 : 경로 생성 수단

8 : 회피 방법 통지 수단

9 : 타자 회피 방법 취득 수단

10 : 제어 수단

Claims

장해물을 검출하는 장해물 검출 수단과, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물을, 정해진 회피 방법에 기초하여 회피하면서 목적지까지 도달하는 경로를 생성하는 경로 생성 수단과, 상기 장해물 검출 수단 및 상기 경로 생성 수단을 탑재하여 이동하는 이동 수단을 갖는 자율 이동 로봇 장치에 있어서,

상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물에 대하여, 상기 자율 이동 로봇 장치가 자기의 회피 방법에 관한 정보를 통지하는 회피 방법 통지 수단과,

상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물로부터 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 취득하는 타자 회피 방법 취득 수단과,

상기 경로 생성 수단이 따라야 할 상기 정해진 회피 방법을 1개 이상 기억하는 회피 방법 기억 수단과,

상기 정해진 회피 방법을 상기 회피 방법 기억 수단으로부터 선택하는 회피 방법 선택 수단을 구비하고,

상기 회피 방법 선택 수단은, 상기 회피 방법을 선택할 때의 기준으로 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 사용하고,

상기 회피 방법에 관한 정보는 회피 능력을 나타내는 회피 성능 정보를 포함하고, 자기의 회피 능력과 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 회피 능력을 비교하여 그 우열에 따라 회피 방법의 선택을 변경하고,

또한, 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 취득할 수 없는 경우는 상기 장해물에 충돌시키지 않고 목적지까지 도달하는 경로를 생성하여 회피 방법을 변경하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치.
제1항에 있어서, 상기 회피 방법에 관한 정보는, 회피의 방향을 나타내는 회피 방향 정보를 포함하고, 상기 회피 방법 선택 수단은 자기의 회피 방향과 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 회피 방향을 비교하고, 양자가 충돌할지의 여부를 판정하고, 양자가 충돌한 가능성이 있는 경우 회피 능력이 높은 쪽이 회피 방향을 변경하고, 회피 능력이 동등한 경우는 미리 정해진 방법에 따라 자기가 회피 방향을 변경할지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치.
제1항에 있어서, 상기 회피 방법에 관한 정보는 개체의 식별을 나타내는 개체 식별 정보를 포함하고,

상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물의 상기 개체 식별 정보를 검출하는 개체 식별 정보 검출 수단을 구비하고,

상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물과, 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 회피 방법을 상기 개체 식별 정보에 의해 대응짓는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치.
제1항에 있어서, 상기 회피 방법에 관한 정보는 상기 자기 또는 상기 장해물의 위치를 나타내는 위치 정보를 포함하고,

상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물과, 상기 타자 회피 방법 취득 수단에 의해 취득된 상기 회피 방법에 관한 정보를 상기 위치에 의해 대응짓는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치.
제1항에 있어서, 상기 회피 방법에 관한 정보는, 상기 장해물이 동반을 수반하는지의 여부를 나타내는 동반의 유무 정보, 상기 동반의 위치 정보 및 상기 동반의 개체 식별 정보를 포함하고,

상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 타자의 회피 방법에 관한 정보가 동반이 있는 경우에는 상기 경로 생성 수단이 상기 장해물과 상기 동반 사이를 통과하지 않는 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치.
제1항에 있어서, 상기 회피 방법에 관한 정보는, 통과 금지 방향에 관한 정보를 포함하고,

상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보에, 상기 통과 금지 방향에 관한 정보가 있는 경우에는 상기 경로 생성 수단은 지정된 방향을 통과하지 않는 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치.
제1항에 있어서, 상기 회피 방법에 관한 정보는 장해물의 검출에 관한 정보를 포함하고,

상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 회피 방법에 관한 정보에 상기 장해물의 검출에 관한 정보가 있었던 경우에는 상기 경로 생성 수단은, 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 검출에 관한 정보로 나타내는 장해물을 회피하는 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치.
제1항에 있어서, 상기 장해물 검출 수단이 검출한 장해물로부터 회피 방법에 관한 정보를 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득하기까지의 동안은 상기 회피 방법 선택 수단은 상기 회피 방법 기억 수단으로부터 타자 회피 방법이 취득되지 않은 경우의 회피 방법을 선택하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치.
장해물을 검출하는 장해물 검출 수단과, 상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물을 정해진 회피 방법에 기초하여 회피하면서 목적지까지 도달하는 경로를 생성하는 경로 생성 수단과, 상기 장해물 검출 수단 및 상기 경로 생성 수단을 탑재하여 이동하는 이동 수단을 갖는 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법이며,

상기 장해물 검출 수단에 의해 검출된 상기 장해물로 자기의 회피 방법에 관한 정보를 통지하고,

상기 장해물로부터 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 타자 회피 방법 취득 수단을 통하여 취득하고,

상기 경로 생성 수단이 따라야 할 상기 정해진 회피 방법을 1개 이상 기억하고,

상기 기억된 회피 방법을 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보에 기초하여 선택하고,

상기 회피 방법에 관한 정보는 회피 능력을 나타내는 회피 성능 정보를 포함하고, 자기의 회피 능력과 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 취득한 상기 장해물의 회피 능력을 비교하여 그 우열에 따라 회피 방법의 선택을 변경하고,

또한, 상기 타자 회피 방법 취득 수단이 상기 장해물의 회피 방법에 관한 정보를 취득할 수 없는 경우는 상기 장해물에 충돌시키지 않고 목적지까지 도달하는 경로를 생성하여 회피 방법을 변경하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법.
제9항에 있어서, 상기 장해물 검출 수단에 의해 상기 장해물의 진행 방향을 검출하고, 자기가 회피하고자 하는 방향으로 상기 장해물의 진행 방향이 변화된 경우에는,

상기 경로 생성 수단은 다른 회피 경로를 생성하고, 상기 장해물의 진행 방향이 자기의 회피 방향으로 변화되었다고 판단했을 때부터 상기 경로 생성 수단이 다른 회피 경로를 생성할 때까지의 시간은 난수로 하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법.
제9항에 있어서, 상기 장해물 검출 수단에 의해 상기 장해물의 진행 방향을 검출하고, 자기가 회피하고자 하는 방향으로 상기 장해물의 진행 방향이 변화된 경우에는,

상기 경로 생성 수단은 다른 회피 경로를 생성하고, 상기 장해물의 진행 방향이 자기의 회피 방향으로 변화되었다고 판단했을 때부터 상기 경로 생성 수단이 다른 회피 경로를 생성할 때까지의 시간은 상기 장해물이 복수의 로봇일 때는 상기 로봇마다 서로 다른 수치를 설정하는 것을 특징으로 하는, 자율 이동 로봇 장치의 회피 방법.