TWI808210B - 自走裝置、自走裝置的行駛控制方法以及行駛控制程式 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠持續進行自身位置的估計並到達目的地的自走裝置、自走裝置的行駛控制方法以及行駛控制程式。自走裝置（100）包括：第一位置估計部（1021），基於自走裝置（100）的周圍的資訊，估計自走裝置（100）的位置，生成該估計出的自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新；第二位置估計部（1022），基於車輪（103a）的旋轉量，估計自走裝置（100）的位置，生成該估計出的自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新；以及控制部（101），基於第一位置資訊或第二位置資訊來進行自走裝置的自主移動控制。在第一位置資訊為異常值的情況下，控制部（101）基於第二位置資訊來進行自主移動控制。

Description

自走裝置、自走裝置的行駛控制方法以及行駛控制程式
本發明是有關於一種自走裝置、自走裝置的行駛控制方法以及行駛控制程式。
已知有一種朝向所設定的目的地自主移動的自主移動機器人等自主移動設備。在設置於自主移動機器人等自主移動設備的自走裝置中，事先輸入現場上的地圖資訊，並生成將地圖上所設定的節點間連接而提供的至目的地的路徑。例如，揭示了如下的控制方法，即，預先附加用以對目的地進行圖像辨識的辨識用標記，在無法圖像辨識出辨識用標記的範圍中追蹤所教示的路徑進行移動，在圖像辨識出辨識用標記時，朝向辨識用標記自主移動(例如，專利文獻1)。
另外，例如，揭示了如下的誘導裝置，即，自藉由雷達而獲得的圖像中獲取特徵點，使用地圖上與該特徵點對應的陸標(landmark)的位置資訊以及至圖像上所獲得的特徵點的距離資訊，來估計自身位置(例如，專利文獻2)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-121928號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-174070號公報
作為自主移動設備的工作範圍，例如，在設想了醫院等的室內設施或室外的情況下，有時在至目的地的路徑上無法附加辨識用標記等固有的標記。另外，根據自主移動設備的路徑上的環境(例如，在使用可見光照相機作為圖像感測器的情況下，圖像的亮度非常亮或非常暗的環境、圖像內的亮度差大的環境等)的不同，有自身位置的估計精度降低的情況。
本發明是鑑於所述課題而完成的，其目的在於提供一種能夠持續進行自身位置的估計並到達目的地的自走裝置、自走裝置的行駛控制方法以及行駛控制程式。
為了達成所述目的，本發明的一態樣的自走裝置是在規定的區域內自主移動的自走裝置，包括：周圍資訊獲取部，獲取所述自走裝置的周圍的資訊；行駛部，使所述自走裝置移動；旋轉感測器，對設置於所述行駛部 的車輪的旋轉量進行檢測；第一位置估計部，基於所述自走裝置的周圍的資訊，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新；第二位置估計部，基於所述旋轉量，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新；以及控制部，基於所述第一位置資訊或所述第二位置資訊來進行所述自走裝置的自主移動控制，在所述第一位置資訊為異常值的情況下，所述控制部基於所述第二位置資訊來進行所述自主移動控制。
根據所述構成，即使在第一位置估計部估計出的第一位置資訊為異常值的情況下，自走裝置亦能夠基於由第二位置估計部更新的第二位置資訊持續進行自主移動控制，從而能夠到達目標地點。
為了達成所述目的，本發明的一態樣的自走裝置是在規定的區域內自主移動的自走裝置，包括：周圍資訊獲取部，獲取所述自走裝置的周圍的資訊；行駛部，使所述自走裝置移動；旋轉感測器，對設置於所述行駛部的車輪的旋轉量進行檢測；第一位置估計部，基於所述自走裝置的周圍的資訊，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新；第二位置估計部，基於所述旋轉量，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新；以及控制 部，基於所述第一位置資訊或所述第二位置資訊來進行所述自走裝置的自主移動控制，在所述第二位置資訊為異常值的情況下，所述控制部基於所述第一位置資訊來進行所述自主移動控制。
根據所述構成，即使在第二位置估計部估計出的第二位置資訊為異常值的情況下，自走裝置亦能夠基於由第一位置估計部更新的第一位置資訊持續進行自主移動控制，從而能夠到達目標地點。
作為自走裝置的理想態樣，較佳為包括：周圍資訊分析部，將對所述自走裝置的周圍的資訊進行分析而得的周圍資訊資料輸出至所述第一位置估計部；儲存部，至少儲存有所述區域內的多個位置各自的周圍環境的特徵作為位置資訊圖案，所述第一位置估計部將所述周圍資訊資料與所述位置資訊圖案加以對照，來估計所述自走裝置的位置。
藉此，無需在區域內設置特定的陸標，便可估計出自走裝置的位置。
作為自走裝置的理想態樣，較佳為周圍資訊分析部將包含相對於所述自走裝置的移動方向的規定的仰角方向的範圍作為所述周圍資訊資料的獲取範圍。
藉此，能夠抑制周圍資訊資料的精度因自走裝置的移動方向上的移動體(例如，人體)而降低。
作為自走裝置的理想態樣，較佳為所述第一位置估計部逐次更新所述第一位置資訊並儲存於所述儲存 部中，在所述第一位置資訊為異常值的情況下，所述第二位置估計部將作為所述第一位置資訊而儲存於所述儲存部中的位置作為初始位置，來估計所述自走裝置的位置。
藉此，能夠減小由第二位置估計部估計的自走裝置的位置的誤差。
作為自走裝置的理想態樣，較佳為包括路徑生成部，所述路徑生成部生成所述自走裝置的路徑，所述控制部沿著所述路徑生成所述自走裝置的軌道，並以所述自走裝置在所述軌道上自主移動的方式進行即時演算處理。
藉此，自走裝置能夠沿著所生成的路徑自主行駛。
作為自走裝置的理想態樣，較佳為所述路徑生成部生成所述區域內的自所述自走裝置的位置至目標地點的所述路徑。
藉此，自走裝置能夠在區域內沿著自所配置的位置至目標地點的路徑自主行駛。
作為自走裝置的理想態樣，較佳為所述路徑生成部在自外部設備接收到作為所述目標地點的位置資訊的目標地點資訊時，將由所述第一位置估計部估計出的所述自走裝置的位置作為初始位置，生成自所述初始位置至所述目標地點的所述路徑。
藉此，自走裝置能夠朝向由外部設備指定的目標地點自主行駛。
作為自走裝置的理想態樣，較佳為在所述自走裝置自所述路徑脫離的情況下，所述路徑生成部將由所述第一位置估計部估計出的所述自走裝置的位置作為當前位置，重新生成自所述當前位置至所述目標地點的路徑。
藉此，自走裝置即使在脫離了當初所設定的路徑的情況下，亦能夠到達目標地點。
為了達成所述目的，本發明的一態樣的自走裝置的行駛控制方法是在規定的區域內自主移動的自走裝置的行駛控制方法，包括：生成所述區域內的自所述自走裝置的位置至目標地點的路徑的步驟；基於所述自走裝置的周圍的資訊，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新的步驟；基於設置於使所述自走裝置移動的行駛部的車輪的旋轉量，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新的步驟；以及在所述第一位置資訊為正常值的情況下，基於所述第一位置資訊來進行所述自走裝置的自主移動控制，在所述第一位置資訊為異常值的情況下，基於所述第二位置資訊來進行所述自主移動控制的步驟。
藉此，即使在第一位置估計部估計出的第一位置資訊為異常值的情況下，自走裝置亦能夠基於由第二位置估計部更新的第二位置資訊持續進行自主移動控制，從而能夠到達目標地點。
為了達成所述目的，本發明的一態樣的自走 裝置的行駛控制程式是在規定的區域內自主移動的自走裝置的行駛控制程式，用以使電腦執行如下處理：生成所述區域內的自所述自走裝置的位置至目標地點的路徑的處理；基於所述自走裝置的周圍的資訊，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新的處理；基於設置於使所述自走裝置移動的行駛部的車輪的旋轉量，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新的處理；以及在所述第一位置資訊為正常值的情況下，基於所述第一位置資訊來進行所述自走裝置的自主移動控制，在所述第一位置資訊為異常值的情況下，基於所述第二位置資訊來進行所述自主移動控制的處理。
藉此，即使在第一位置估計部估計出的第一位置資訊為異常值的情況下，自走裝置亦能夠基於由第二位置估計部更新的第二位置資訊持續進行自主移動控制，從而能夠到達目標地點。
根據本發明，可提供一種能夠持續進行自身位置的估計並到達目的地的自走裝置、自走裝置的行駛控制方法以及行駛控制程式。
11:操作部
12:顯示部
13:收發部
14:周圍資訊獲取部
15:周圍資訊分析部
100:自走裝置
101:控制部
102:位置估計部
103:行駛部
103a:車輪
103b:旋轉感測器
104:路徑生成部
105:儲存部
106:輸入輸出部
200:區域
210:外壁面
220:壁面
230、230a、230b、230c:空間(房間)
240、240a:通道(走廊)
250:開口(窗)
1021:第一位置估計部
1022:第二位置估計部
a、b、c、...、z、aa、bb、cc、dd:位置
A、B、C、D、E、F:地點
S101、S102、S103、S104、S104a、S104b、S105、S106、S107、S108、S109、S110、S111、S112、S201、S202、S203、S204、S205、S206、S207、S208、S209:步驟
X、Y:方向
圖1是表示實施方式1的自走裝置的一例的圖。
圖2是表示實施方式1的自走裝置的周圍資訊分析部中的周圍資訊資料的獲取範圍的一例的概念圖。
圖3是表示實施方式1的自走裝置行駛的區域的地圖形狀圖的一例的概念圖。
圖4是表示實施方式1的自走裝置的走行控制處理的一例的流程圖。
圖5是表示實施方式1的自走裝置行駛的區域內的路徑的一例的概念圖。
圖6是表示在實施方式1的自走裝置行駛的路徑中，存在第一位置估計部不生成第一位置資訊的區間的例子的概念圖。
圖7是表示實施方式2的自走裝置的行駛控制處理的一例的流程圖。
圖8是表示實施方式3的自走裝置的行駛控制處理的一例的流程圖。
圖9是表示將實施方式3的自走裝置轉移至待機狀態而使自走裝置自所行駛的路徑脫離的例子的概念圖。
圖10是表示實施方式4的自走裝置的行駛控制處理的一例的流程圖。
以下，參照圖式對用以實施發明的形態(以 下稱為實施方式)進行詳細說明。再者，本發明並不受下述實施方式的限定。另外，在下述實施方式的構成要素中，包含本領域技術人員能夠容易想到的構成要素、實質上相同的構成要素、所謂均等的範圍的構成要素。進而，下述實施方式中揭示的構成要素能夠適宜組合。
(實施方式1)
圖1是表示實施方式1的自走裝置的一例的圖。作為自走裝置100，例如可例示：在醫院等公共設施的建築物中，向被引導者引導院內的設施的引導用機器人；將醫師等操作者所指定的物品自倉庫等搬運至操作者的身旁、或者在工廠的生產線等中進行零件的搬送的搬送用機器人等自主移動機器人。
本實施方式的自走裝置100是朝向目標地點自主移動的移動體，且如圖1所示，包括操作部11、顯示部12、收發部13、周圍資訊獲取部14、周圍資訊分析部15、控制部101、位置估計部102、行駛部103、路徑生成部104、儲存部105、及輸入輸出部106。
在本實施方式中，操作部11、顯示部12、收發部13、周圍資訊獲取部14、周圍資訊分析部15、控制部101、位置估計部102、路徑生成部104、儲存部105、及輸入輸出部106例如是藉由用以執行本實施方式的行駛控制程式的電腦的構成要素而實現的功能塊。另外，操作部11、顯示部12、收發部13、周圍資訊獲取部14、周圍資訊分析部15、控制部101、位置估計部102、路徑生成部 104、儲存部105、及輸入輸出部106例如亦可為用以在後述的行駛控制處理中實現各功能的個別的電路。
操作部11是操作者用來輸入自走裝置100的控制所需要的資訊的構成部。作為操作部11，例如可例示操作者能夠藉由觸摸來輸入資訊的觸控面板(未圖示)。
顯示部12顯示操作者對操作部11進行操作後的結果、自走裝置100中的各種資訊。作為顯示部12，例如可例示液晶面板等顯示裝置。另外，顯示部12亦可設為包括所述觸控面板(未圖示)的構成而兼作操作部11。
收發部13具有接收自外部設備發送來的各種資訊的功能。另外，收發部13具有將自走裝置100中的各種資訊發送至外部設備的功能。收發部13例如自外部設備接收後述行駛控制處理中的目的地的位置資訊。另外，收發部13例如將行駛過程中的路徑資訊、路徑上的當前位置發送至外部設備。收發部13亦可為能夠將搭載於自走裝置的電池的剩餘電容發送至外部裝置的態樣。另外，收發部13亦可為如下態樣：在後述的行駛控制處理中，例如在無法進行自身位置的估計的情況下、或因通道的凹凸而無法自主行駛的情況下，將表示無法到達目的地的異常發生資訊發送至外部設備。作為收發部13，例如可例示藉由紅外線或電波進行資訊的收發的無線通訊裝置。
周圍資訊獲取部14獲取自走裝置100的周圍的資訊。周圍資訊獲取部14例如可為獲取二維的圖像的可見光照相機，亦可為獲取三維的距離圖像的雷射測距感測 器(laser range sensor)等測域感測器。
周圍資訊分析部15對周圍資訊獲取部14所獲取的自走裝置100的周圍的資訊進行分析，並將分析而得的周圍資訊資料輸出至位置估計部102。周圍資訊分析部15例如自周圍資訊獲取部14所獲取的周圍資訊資料中提取周圍環境的特徵，並生成所提取的周圍環境的特徵作為周圍資訊資料。此處，作為周圍環境的特徵，例如可考慮設置於壁面上的窗部的外框、外框的邊與邊的交點、壁面與頂面的邊界線、兩面的壁面與頂面的交點等。
圖2是表示實施方式1的自走裝置的周圍資訊分析部中的周圍資訊資料的獲取範圍的一例的概念圖。在圖2中，作為周圍資訊獲取部14而例示了可見光照相機。在圖2所示的例子中，周圍資訊分析部15中的周圍資訊資料的獲取範圍例如如圖2中以斜線所示，可設為以設置有周圍資訊獲取部14的位置處的鉛垂方向為中心軸，包含相對於移動方向(水平方向)的規定的仰角方向(例如45°)的大致圓錐形狀的範圍。藉此，能夠抑制周圍資訊資料的精度因自走裝置100的移動方向(水平方向)上的移動體(例如，人體)而降低。再者，本揭示並不受由周圍資訊分析部15生成的周圍資訊資料的限定。另外，圖2所示的周圍資訊分析部15中的周圍資訊資料的獲取範圍僅為一例，相對於移動方向(水平方向)的仰角方向例如根據可見光照相機(周圍資訊獲取部14)的視野角、設置可見光照相機的位置等而最佳值不同。另外，周圍資訊分析 部15中的周圍資訊資料的獲取範圍的中心軸不限於鉛垂方向，例如亦可為自走裝置100的移動方向(水平方向)。周圍資訊分析部15中的周圍資訊資料的獲取範圍理想的是設定於能夠提取有意義的特徵來作為周圍的資訊的範圍內。
行駛部103是用以使自走裝置100移動的移動機構。行駛部103包括使自走裝置100移動的車輪103a、對車輪103a進行驅動的驅動裝置(未圖示)。行駛部103包括檢測車輪103a的旋轉量的旋轉感測器103b。作為旋轉感測器103b，例如可例示檢測車輪103a的旋轉角的旋轉角感測器。另外，行駛部103亦可為包括作為旋轉感測器103b的陀螺儀感測器(未示出)的構成。另外，行駛部103亦可為包括作為旋轉感測器103b的加速度感測器(未示出)的構成。行駛部103按照自控制部101提供的車輪旋轉指令值對車輪103a進行旋轉驅動，從而使自走裝置100移動。
控制部101是用以實現實施方式1的自走裝置100的自主移動控制的控制單元。控制部101生成自走裝置100沿著由後述的路徑生成部104生成的路徑行駛的軌道，並以自走裝置100在該軌道上自主移動的方式進行即時演算處理。控制部101例如是藉由執行本實施方式的行駛控制程式來實現自走裝置100的自主移動控制的中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)。
控制部101基於經由位置估計部102、路徑生成部104、儲存部105、及輸入輸出部106而輸入的資訊， 進行自走裝置100的自主移動控制。另外，控制部101具有使儲存部105儲存經由輸入輸出部106而輸入的資訊的功能。另外，控制部101具有經由輸入輸出部106來輸出資訊的功能。
位置估計部102包括第一位置估計部1021及第二位置估計部1022。第一位置估計部1021基於來自周圍資訊分析部15的周圍資訊資料、以及儲存於儲存部105中的資訊，來估計自走裝置100的位置。第一位置估計部1021生成估計出的自走裝置100的位置的資訊作為第一位置資訊，利用所生成的第一位置資訊來更新(重寫)上次生成的第一位置資訊，並逐次輸出至控制部101及儲存部105。第二位置估計部1022基於來自設置於行駛部103的車輪103a的旋轉感測器103b的旋轉量資訊、以及儲存於儲存部105中的資訊，來估計自走裝置100的位置。第二位置估計部1022生成估計出的自走裝置100的位置的資訊作為第二位置資訊，利用所生成的第二位置資訊來更新(重寫)上次生成的第二位置資訊，並逐次輸出至控制部101及儲存部105。
在本實施方式中，設為第一位置估計部1021及第二位置估計部1022分別能夠相互判定第一位置資訊或第二位置資訊是否為正常值。此外，在本實施方式中，設為控制部101能夠判定自第一位置估計部1021輸出的第一位置資訊、及自第二位置估計部1022輸出的第二位置資訊是否為正常值。再者，本揭示並不受第一位置資訊或第二 位置資訊是否為正常值的判定方法的限定。
第一位置資訊及第二位置資訊包含儲存於儲存部105中的、作為自走裝置100行駛的區域的地圖資訊的地圖形狀圖上的自走裝置100的坐標及姿勢(朝向)。關於地圖形狀圖將在之後敘述。位置估計部102能夠藉由例如由CPU執行的行駛控制程式來實現。
在本實施方式中，第一位置估計部1021將來自周圍資訊分析部15的周圍資訊資料與預先註冊至儲存部105中的位置資訊圖案加以對照，來估計自走裝置100的位置。藉此，無需在區域200內設置特定的陸標，便可估計出自走裝置100的位置。
具體而言，第一位置估計部1021例如將周圍資訊資料中所含的周圍環境的特徵與一處或多處的位置資訊圖案中的周圍環境的特徵進行比較，來估計自走裝置100的位置，並生成第一位置資訊。再者，根據自走裝置100行駛的軌道的環境(例如，在使用可見光照相機作為周圍資訊獲取部14的情況下，圖像的亮度非常亮或非常暗的環境、圖像內的亮度差大的環境等)的不同，有第一位置估計部1021的自身位置的估計精度降低，第一位置資訊成為異常值的情況。
另外，關於第二位置估計部1022，例如有車輪103a因台階等而空轉，第二位置資訊成為異常值的情況。
再者，第二位置估計部1022亦可為併用來自 設置於行駛部103的陀螺儀感測器(未圖示)的角速度來估計自走裝置100的位置的態樣。另外，第二位置估計部1022亦可為併用來自設置於行駛部103的加速度感測器(未圖示)的角加速度來估計自走裝置100的位置的態樣。如此般，藉由併用旋轉角感測器、陀螺儀感測器、加速度感測器等多個感測器作為旋轉感測器103b，容易判定第二位置資訊是否為正常值。
具體而言，例如，亦可設為如下態樣：在將由旋轉角感測器估計出的位置設為第二位置資訊的態樣中，在第二位置資訊相對於藉由陀螺儀感測器或加速度感測器而得的預測位置偏離了規定的閾值以上的情況下，判定第二位置資訊為異常值。
路徑生成部104是生成自走裝置100自主行駛的區域內的自走裝置100的路徑的構成部。路徑生成部104將所生成的路徑的資訊作為路徑資訊輸出至儲存部105。作為在該路徑生成部104中生成路徑資訊時使用的路徑搜尋演算法，可例示A星(A*、或A-star)演算法，但本實施方式並不受該路徑搜尋演算法的限定。路徑資訊可與地圖形狀圖上的各條件對應地設定。地圖形狀圖上的路徑例如可為至目標地點的最短路徑，亦可為與地圖形狀圖上的各條件對應的路徑。路徑生成部104可藉由例如由CPU執行的行駛控制程式來實現。
輸入輸出部106具有將自操作部11及收發部13輸入的資訊輸出至控制部101及路徑生成部104，並且將 自控制部101輸入的資訊輸出至顯示部12及收發部13的功能。
儲存部105逐次重寫並儲存自第一位置估計部1021輸出的第一位置資訊、及自第二位置估計部1022輸出的第二位置資訊。另外，儲存部105儲存自路徑生成部104輸出的路徑資訊。在本實施方式中，設為地圖形狀圖被預先儲存於儲存部105中。
另外，儲存部105不僅儲存所述地圖形狀圖、第一位置資訊、第二位置資訊、路徑資訊，而且亦儲存地圖形狀圖上的各條件等自走裝置100的控制所需的各種資訊。作為地圖形狀圖上的各條件，例如包含自走裝置100行駛的區域中的禁止通行的區域的位置資訊、通行條件(右側通行或左側通行)等。
另外，儲存部105中，關於作為位置估計部102的第一位置估計部1021生成第一位置資訊時的資訊，包含地圖形狀圖上的多個位置各自的位置資訊圖案。在本實施方式中，設為在自走裝置100行駛的區域中，藉由周圍資訊獲取部14而得的多個視點的位置資訊圖案被預先儲存於儲存部105中。
關於地圖形狀圖、地圖形狀圖上的各條件、及多個位置資訊圖案，可為藉由操作者對操作部11進行操作，控制部101經由輸入輸出部106而儲存於儲存部105中的態樣，亦可為經由收發部13而自外部設備輸入，控制部101經由輸入輸出部106而儲存於儲存部105中的態樣。
另外，儲存部105中保存有本實施方式的行駛控制程式。該儲存部105例如為硬碟驅動機(hard disk drive)或快閃記憶體(flash memory)等儲存媒體。保存該儲存部105的儲存媒體例如可內置於自走裝置100中，另外，亦可為例如光碟或通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)等移動式的儲存媒體。本實施方式並不受該儲存部105的態樣的限定。
圖3是表示實施方式1的自走裝置行駛的區域的地圖形狀圖的一例的概念圖。如圖3所示，自走裝置100行駛的區域200例如是四方由外壁面210包圍的建築物的一個樓層，且在X方向及Y方向上進行了柵格分割。在以下的說明中，自走裝置100的位置在區域200內由柵格分割後的X方向及Y方向的位置定義，自走裝置100的姿勢(朝向)由以X方向為基準的角度θ定義。
在圖3中，自走裝置100行駛的區域200由壁面220分隔成多個空間230(例如，房間)、以及連接各空間230的通路240(例如，走廊)。在圖3所示的例子中，以斜線表示的通路240a被設定為自走裝置100的禁止通行區域。另外，在本實施方式中，設為作為自走裝置100在通路240上通行時的通行條件，規定了在通路240的右側通行。
另外，在圖3所示的例子中，設為在外壁面的一部分設置有開口250(例如窗)，自箭頭方向入射直射日光，且開口250的周邊的通路240、壁面220、及天花 板(未圖示)被直射日光照射。
在圖3所示的例子中，自走裝置100配置於空間230a的地點A。處於空間230b中的操作者對配置於空間230a的地點A的自走裝置100發送將空間230b的地點B作為目標地點的命令。作為發送命令的外部設備，例如可例示智慧型手機或輸入板等可攜式終端。再者，自走裝置100行駛的區域200內的操作者可為多個，可為以能夠接收來自多個操作者分別持有的外部設備的命令的待機狀態待機的態樣。
另外，在圖3中，示出了多個位置a、b、c、...、z、aa、bb、cc、dd各自的周圍環境的特徵作為位置資訊圖案而被儲存於儲存部105中的例子。在圖3所示的例子中，儲存有各空間230及通道240的多處的位置資訊圖案。進行位置資訊圖案的儲存的位置並不限定於圖3所示的例子。例如，在圖3所示的例子中，示出了在各空間230中儲存一處的位置資訊圖案的例子，但亦可為在寬廣的空間230中儲存多處的位置資訊圖案的態樣。
在本實施方式中，藉由執行保存於儲存部105中的行駛控制程式，來實現實施方式1的自走裝置100的自主移動控制。以下，對自走裝置100自圖3所示的空間230a的地點A自主行駛至空間230b的地點B的例子進行說明。
圖4是表示實施方式1的自走裝置的走行控制處理的一例的流程圖。
當收發部13自外部設備接收將空間230b的地點B作為目標地點的命令，並輸入了地圖形狀圖上的自走裝置100的目標地點的位置資訊即目標地點資訊時(步驟S101)，自走裝置100自待機狀態恢復(步驟S102)。此處，所謂「自待機狀態恢復」，表示自供給有接收來自外部設備的命令所需的最小限度的電力的狀態，轉移至向自走裝置100的各部供給了自走裝置100進行自主行駛所需的電力的狀態，並開始進行自走裝置100的行駛控制。在圖3所示的例子中，輸入空間230b的地點B的位置來作為自走裝置100的目標地點的位置(x(b),y(b),θ(b))即目標地點資訊。
當待機狀態恢復時(步驟S102)，第一位置估計部1021估計自走裝置100的初始位置。在圖3所示的例子中，估計自走裝置100配置於空間230a的地點A時的初始位置(x(a),y(a),θ(a))。第一位置估計部1021將估計出的自走裝置100的初始位置(x(a),y(a),θ(a))作為初始位置資訊而輸出至控制部101及儲存部105。再者，自走裝置100的初始位置資訊亦可使用上次的行駛控制中的位置資訊。另外，亦可為藉由操作者對操作部11進行操作來輸入自走裝置100的初始位置資訊，控制部101經由輸入輸出部106而儲存於儲存部105中的態樣，亦可為經由收發部13而自外部設備輸入自走裝置100的初始位置資訊，控制部101經由輸入輸出部106而儲存於儲存部105中的態樣。
當輸入了目標地點資訊時，路徑生成部104 生成自自走裝置100的初始位置(此處為空間230a的地點A(x(a),y(a)))至目標地點(此處為空間230b的地點B(x(b),y(b)))的地圖形狀圖上的路徑(步驟S103)，並將所生成的路徑的資訊作為路徑資訊而輸出至儲存部105。
圖5是表示實施方式1的自走裝置行駛的區域內的路徑的一例的概念圖。在圖5中，以虛線示出了自走裝置100的路徑。在圖5所示的例子中，示出了如下例子：將配置有自走裝置100的空間230a的地點A作為自走裝置100的初始位置，將操作者所處空間230b的地點B作為自走裝置100的目標地點，繞過作為禁止通行區域的通路240a，在通路240上的右側通行，同時生成至地點B最短的路徑。
位置估計部102的第一位置估計部1021及第二位置估計部1022分別估計自走裝置100的位置(步驟S104)，更新第一位置資訊及第二位置資訊，並逐次輸出至控制部101及儲存部105。
控制部101判定第一位置資訊是否為正常值(步驟S105)。
如上所述，開口250周邊的通路240、壁面220、及天花板(未圖示)被自開口250入射的直射日光照射。在此種情況下，在開口250附近，有周圍資訊分析部15無法自周圍資訊獲取部14所獲取的周圍的資訊提取有意義的周圍環境的特徵的情況。在此種情況下，有藉由第一 位置估計部1021進行的自身位置的估計精度降低，第一位置資訊成為異常值的情況。
在第一位置資訊為正常值的情況下(步驟S105；是(Yes))，控制部101基於由第一位置估計部1021更新後的第一位置資訊，沿著圖5所示的路徑生成軌道，並以自走裝置100在該軌道上行駛的方式進行自主移動控制(步驟S106)。
圖6是表示在實施方式1的自走裝置行駛的路徑中，存在第一位置估計部不生成第一位置資訊的區間的例子的概念圖。在圖6中，示出了在自走裝置100行駛的路徑上的自地點C至地點D的區間中，第一位置估計部不更新第一位置資訊的例子。
在圖6所示的地點C中，當第一位置資訊成為異常值時(步驟S105；否(No))，控制部101基於由第二位置估計部1022更新後的第二位置資訊，以自走裝置100在沿著圖5所示的路徑的軌道上行駛的方式進行自主移動控制。
在圖6所示的地點D中，當第一位置資訊成為正常值時，控制部101基於由第一位置估計部1021更新後的第一位置資訊，來進行所述自主移動控制(步驟S107)。
控制部101判定自走裝置100是否抵達了目標地點(空間230b的地點B)(步驟S108)。若自走裝置100未抵達目標地點(步驟S108；否)，則返回至步驟S104的 處理，重覆實施自步驟S105至步驟S108的處理。
若自走裝置100抵達目標地點(步驟S108；是)，則控制部101結束自走裝置100的自主移動控制並轉移至待機狀態(步驟S109)，結束行駛控制處理。
如此般，在本實施方式中，在第一位置估計部1021無法生成第一位置資訊的情況下，基於由第二位置估計部1022生成的第二位置資訊持續進行自主移動控制，藉此能夠到達目標地點(空間230b的地點B)。
如以上所說明般，實施方式1的自走裝置100包括：第一位置估計部1021，基於由周圍資訊獲取部14獲取的自走裝置100的周圍的資訊，估計自走裝置100的位置，生成該估計出的自走裝置100的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新；第二位置估計部1022，基於車輪103a的旋轉量，估計自走裝置100的位置，生成該估計出的自走裝置100的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新；以及控制部101，基於所述第一位置資訊或所述第二位置資訊來進行自走裝置100的自主移動控制。在所述第一位置資訊為異常值的情況下，控制部101基於第二位置資訊進行自主移動控制。
另外，實施方式的自走裝置100的行駛控制方法包括：生成區域200內的自自走裝置100的位置至目標地點的路徑的步驟；基於自走裝置100的周圍的資訊，估計自走裝置100的位置，生成該估計出的自走裝置100的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新的步驟；基於車 輪103a的旋轉量，估計自走裝置100的位置，生成該估計出的自走裝置100的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新的步驟；以及在第一位置資訊未更新的情況下，基於第一位置資訊來進行自走裝置100的自主移動控制，在第一位置資訊為異常值的情況下，基於第二位置資訊來進行自主移動控制的步驟。
另外，實施方式的自走裝置100的行駛控制程式使電腦執行如下處理：生成區域200內的自自走裝置100的位置至目標地點的路徑的處理；基於自走裝置100的周圍的資訊，估計自走裝置100的位置，生成該估計出的自走裝置100的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新的處理；基於車輪103a的旋轉量，估計自走裝置100的位置，生成該估計出的自走裝置100的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新的處理；以及在第一位置資訊為正常值的情況下，基於第一位置資訊來進行自走裝置100的自主移動控制，在第一位置資訊為異常值的情況下，基於第二位置資訊來進行自主移動控制的處理。
藉此，自走裝置100即使在第一位置估計部1021估計出的第一位置資訊為異常值的情況下，亦能夠基於由第二位置估計部1022更新的第二位置資訊持續進行自主移動控制，從而能夠到達目標地點。
(實施方式2)
圖7是表示實施方式2的自走裝置的行駛控制處理的一例的流程圖。再者，對與所述實施方式1中所說明的處理 相同的處理附加相同的符號，並省略重覆的說明。另外，實施方式2的自走裝置的構成與所述實施方式1相同，因此此處省略說明。
在實施方式1中，對在步驟S103的路徑生成後，位置估計部102的第一位置估計部1021及第二位置估計部1022分別估計自走裝置100的位置(步驟S104)，並將第一位置資訊及第二位置資訊輸出至控制部101及儲存部105的例子進行了說明，但在實施方式2中，如圖7所示，在路徑生成後(步驟S103)，第一位置估計部1021估計自走裝置100的位置(步驟S104a)，並將第一位置資訊逐次輸出至控制部101及儲存部105。當第一位置資訊成為異常值時(步驟S105；否)，第二位置估計部1022將在儲存部105中作為第一位置資訊而儲存的位置作為初始位置，估計自走裝置100的位置(步驟S104b)，生成第二位置資訊並輸出至控制部101及儲存部105。藉此，即使在第一位置資訊成為異常值的情況下，亦能夠基於由第二位置估計部1022更新的第二位置資訊，持續進行自主移動控制。
另外，由第二位置估計部1022生成的第二位置資訊有可能包含由於車輪103a的滑動等引起的誤差。在本實施方式中，第二位置估計部1022在第一位置資訊成為異常值的情況下(步驟S105；否)，將在儲存部105中作為第一位置資訊而儲存的位置作為初始位置，估計自走裝置100的位置。藉此，能夠減小由第二位置估計部1022估 計的自走裝置100的位置的誤差。
(實施方式3)
圖8是表示實施方式3的自走裝置的行駛控制處理的一例的流程圖。圖9是表示將實施方式3的自走裝置轉移至待機狀態而使自走裝置自所行駛的路徑脫離的例子的概念圖。再者，對與所述實施方式1中所說明的處理相同的處理附加相同的符號，並省略重覆的說明。另外，實施方式3的自走裝置的構成與所述實施方式1相同，因此此處省略說明。
在圖9中，示出了在自走裝置100行駛的路徑上的地點E，操作者對操作部11進行操作而將自走裝置100強制轉移至待機狀態，並手動移動至空間230c的地點F的例子。
在本實施方式中，當在步驟S106或步驟S107中自走裝置100藉由自主移動控制而在路徑上自走時，控制部101判定是否已被操作者轉移至待機狀態(步驟S110)。
若未被轉移至待機狀態(步驟S110；否)，則轉移至步驟S108的處理。
在轉移至待機狀態後(步驟S110；是)，當在空間230c的地點F自待機狀態恢復時(步驟S111)，第一位置估計部1021估計自走裝置100的當前位置。在圖9所示的例子中，估計自走裝置100配置於空間230c的地點F時的當前位置(x(f),y(f),θ(f))。第一位置估計部1021將估 計出的自走裝置100的當前位置(x(f),y(f),θ(f))作為當前位置資訊而輸出至控制部101及儲存部105。再者，關於步驟S111中的自待機狀態的恢復，可為操作者對操作部11進行操作而使自走裝置100自待機狀態恢復的態樣，亦可為自步驟S110中轉移至待機狀態起經過規定時間後自待機狀態恢復的態樣。
路徑生成部104重新生成自自走裝置100的當前位置(空間230c的地點F(x(f),y(f)))至目標地點(空間230b的地點B(x(b),y(b)))的地圖形狀圖上的路徑(步驟S112)，將重新生成的路徑的資訊作為路徑資訊輸出至儲存部105，並返回至步驟S105的處理。
如此般，在本實施方式中，即使在當步驟S106或步驟S107中自走裝置100藉由自主移動控制而在路徑上自走時被操作者轉移至待機狀態，並自步驟S103中路徑生成部104所生成的路徑脫離的情況下，藉由在自待機狀態恢復的時間點，路徑生成部104重新設定至目標地點的路徑，亦能夠到達目標地點。
(實施方式4)
圖10是表示實施方式4的自走裝置的行駛控制處理的一例的流程圖。再者，實施方式4的自走裝置的構成、自走裝置行駛的區域的地圖形狀圖、及自走裝置行駛的區域內的路徑與所述實施方式1相同，因此此處省略說明。
當收發部13自外部設備接收將空間230b的地點B作為目標地點的命令，並輸入了地圖形狀圖上的自走 裝置100的目標地點的位置資訊即目標地點資訊時(步驟S201)，自走裝置100自待機狀態恢復(步驟S202)。
在本實施方式中，關於自走裝置100的初始位置資訊，可為自待機狀態恢復後(步驟S202)，第一位置估計部1021估計自走裝置100的初始位置，並將估計出的自走裝置100的初始位置作為初始位置資訊而輸出至控制部101及儲存部105的態樣，亦可使用上次的行駛控制中的位置資訊。另外，亦可為藉由操作者對操作部11進行操作來輸入自走裝置100的初始位置資訊，控制部101經由輸入輸出部106而儲存於儲存部105中的態樣，亦可為經由收發部13而自外部設備輸入自走裝置100的初始位置資訊，控制部101經由輸入輸出部106而儲存於儲存部105中的態樣。
當輸入了目標地點資訊時，路徑生成部104生成自自走裝置100的初始位置至目標地點的地圖形狀圖上的路徑(步驟S203)，並將所生成的路徑的資訊作為路徑資訊而輸出至儲存部105。
位置估計部102的第一位置估計部1021及第二位置估計部1022分別估計自走裝置100的位置(步驟S204)，更新第一位置資訊及第二位置資訊，並逐次輸出至控制部101及儲存部105。
控制部101判定第二位置資訊是否正常(步驟S205)。
如上所述，在自走裝置100的路徑上，例如 在通路240與各空間230之間存在台階的情況下，有車輪103a因台階而空轉，第二位置資訊成為異常值的情況。
在第二位置資訊為正常值的情況下(步驟S205；是)，控制部101基於由第二位置估計部1022更新後的第二位置資訊來生成軌道，並以自走裝置100在該軌道上行駛的方式進行自主移動控制(步驟S206)。
當第二位置資訊成為異常值時(步驟S205；否)，控制部101基於由第一位置估計部1021更新後的第一位置資訊，以自走裝置100行駛的方式進行自主移動控制。
當第二位置資訊成為正常值時，控制部101基於由第二位置估計部1022更新後的第二位置資訊，來進行所述自主移動控制(步驟S207)。
控制部101判定自走裝置100是否抵達了目標地點(步驟S208)。若自走裝置100未抵達目標地點(步驟S208；否)，則返回至步驟S204的處理，重覆實施自步驟S205至步驟S208的處理。
若自走裝置100抵達目標地點(步驟S208；是)，則控制部101結束自走裝置100的自主移動控制並轉移至待機狀態(步驟S209)，結束行駛控制處理。
如此般，在本實施方式中，在第二位置估計部1022估計的第二位置資訊為異常值的情況下，基於由第一位置估計部1021更新的第一位置資訊持續進行自主移動控制，藉此能夠到達目標地點。
11‧‧‧操作部
12‧‧‧顯示部
13‧‧‧收發部
14‧‧‧周圍資訊獲取部
15‧‧‧周圍資訊分析部
100‧‧‧自走裝置
101‧‧‧控制部
102‧‧‧位置估計部
103‧‧‧行駛部
103a‧‧‧車輪
103b‧‧‧旋轉感測器
104‧‧‧路徑生成部
105‧‧‧儲存部
106‧‧‧輸入輸出部
1021‧‧‧第一位置估計部
1022‧‧‧第二位置估計部

Claims (11)

  1. 一種自走裝置，在規定的區域內自主移動，所述自走裝置包括： 周圍資訊獲取部，獲取所述自走裝置的周圍的資訊； 行駛部，使所述自走裝置移動； 旋轉感測器，對設置於所述行駛部的車輪的旋轉量進行檢測； 第一位置估計部，基於所述自走裝置的周圍的資訊，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新； 第二位置估計部，基於所述旋轉量，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新；以及 控制部，基於所述第一位置資訊或所述第二位置資訊來進行所述自走裝置的自主移動控制， 在所述第一位置資訊為異常值的情況下，所述控制部基於所述第二位置資訊來進行所述自主移動控制。
  2. 一種自走裝置，在規定的區域內自主移動，所述自走裝置包括： 周圍資訊獲取部，獲取所述自走裝置的周圍的資訊； 行駛部，使所述自走裝置移動； 旋轉感測器，對設置於所述行駛部的車輪的旋轉量進行檢測； 第一位置估計部，基於所述自走裝置的周圍的資訊，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新； 第二位置估計部，基於所述旋轉量，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新；以及 控制部，基於所述第一位置資訊或所述第二位置資訊來進行所述自走裝置的自主移動控制， 在所述第二位置資訊為異常值的情況下，所述控制部基於所述第一位置資訊來進行所述自主移動控制。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的自走裝置，包括： 周圍資訊分析部，將對所述自走裝置的周圍的資訊進行分析而得的周圍資訊資料輸出至所述第一位置估計部； 儲存部，至少儲存有所述區域內的多個位置各自的周圍環境的特徵作為位置資訊圖案， 所述第一位置估計部將所述周圍資訊資料與所述位置資訊圖案加以對照，來估計所述自走裝置的位置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的自走裝置，其中 周圍資訊分析部將包含相對於所述自走裝置的移動方向的規定的仰角方向的範圍作為所述周圍資訊資料的獲取範圍。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的自走裝置，其中 所述第一位置估計部逐次更新所述第一位置資訊並儲存於所述儲存部中， 在所述第一位置資訊為異常值的情況下，所述第二位置估計部將作為所述第一位置資訊而儲存於所述儲存部中的位置作為初始位置，來估計所述自走裝置的位置。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的自走裝置， 包括路徑生成部，所述路徑生成部生成所述自走裝置的路徑， 所述控制部沿著所述路徑生成所述自走裝置的軌道，並以所述自走裝置在所述軌道上自主移動的方式進行即時演算處理。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的自走裝置，其中 所述路徑生成部生成所述區域內的自所述自走裝置的位置至目標地點的所述路徑。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的自走裝置，其中 所述路徑生成部在自外部設備接收到作為所述目標地點的位置資訊的目標地點資訊時，將由所述第一位置估計部估計出的所述自走裝置的位置作為初始位置，生成自所述初始位置至所述目標地點的所述路徑。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的自走裝置，其中 在所述自走裝置自所述路徑脫離的情況下，所述路徑生成部將由所述第一位置估計部估計出的所述自走裝置的位置作為當前位置，重新生成自所述當前位置至所述目標地點的路徑。
  10. 一種自走裝置的行駛控制方法，所述自走裝置在規定的區域內自主移動，所述自走裝置的行駛控制方法包括： 生成所述區域內的自所述自走裝置的位置至目標地點的路徑的步驟； 基於所述自走裝置的周圍的資訊，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新的步驟； 基於設置於使所述自走裝置移動的行駛部的車輪的旋轉量，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新的步驟；以及 在所述第一位置資訊為正常值的情況下，基於所述第一位置資訊來進行所述自走裝置的自主移動控制，在所述第一位置資訊為異常值的情況下，基於所述第二位置資訊來進行所述自主移動控制的步驟。
  11. 一種自走裝置的行駛控制程式，所述自走裝置在規定的區域內自主移動，所述自走裝置的行駛控制程式用以使電腦執行如下處理： 生成所述區域內的自所述自走裝置的位置至目標地點的路徑的處理； 基於所述自走裝置的周圍的資訊，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第一位置資訊並進行更新的處理； 基於設置於使所述自走裝置移動的行駛部的車輪的旋轉量，估計所述自走裝置的位置，生成所述估計出的所述自走裝置的位置的資訊來作為第二位置資訊並進行更新的處理；以及 在所述第一位置資訊為正常值的情況下，基於所述第一位置資訊來進行所述自走裝置的自主移動控制，在所述第一位置資訊為異常值的情況下，基於所述第二位置資訊來進行所述自主移動控制的處理。
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