WO2019124342A1 - 移動体 - Google Patents

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WO2019124342A1
WO2019124342A1 PCT/JP2018/046499 JP2018046499W WO2019124342A1 WO 2019124342 A1 WO2019124342 A1 WO 2019124342A1 JP 2018046499 W JP2018046499 W JP 2018046499W WO 2019124342 A1 WO2019124342 A1 WO 2019124342A1
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WO
WIPO (PCT)
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obstacle
movement
moving
moving body
area
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/046499
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英知 阪下
洋人 坂原
Original Assignee
株式会社ダイヘン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社ダイヘン filed Critical 株式会社ダイヘン
Publication of WO2019124342A1 publication Critical patent/WO2019124342A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a movable body that can move in all directions, and performs obstacle detection using a distance measurement sensor.
  • a distance measurement sensor is used to measure the distance to a surrounding object, and the measurement result is used to detect an obstacle.
  • the mobile body is, for example, decelerated or stopped to prevent a collision with the obstacle.
  • the autonomous mobile which measures distance by at least three distance sensors is known. (See, for example, Patent Document 1).
  • obstacle detection is usually performed in all directions. Therefore, the possibility of detection of unnecessary obstacles as described above is increased. For example, even if an obstacle is detected in the direction opposite to the movement direction (that is, rearward with respect to the movement direction), the moving object does not pass the detected obstacle point. Therefore, it is not necessary to decelerate or stop in response to the detection of such an obstacle, and it can be said that the detection of such an obstacle is unnecessary.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a mobile body capable of reducing the detection of unnecessary obstacles and appropriately detecting the necessary obstacles. Do.
  • a mobile is a mobile that moves autonomously, and a mobile mechanism capable of moving the mobile in all directions, and a measure for measuring the distance to a surrounding object in all directions.
  • Distance control an obstacle detection unit that detects an obstacle using a distance measured by the distance measurement sensor, and movement control that controls a movement mechanism to prevent a collision with an obstacle detected by the obstacle detection unit
  • the obstacle detection unit is configured to detect an obstacle using a distance measurement sensor in a range wider than other directions in the moving direction of the moving body.
  • the obstacle detection unit may detect an obstacle related to the moving direction in a region in which the outer edge of the mobile unit is extended in the moving direction.
  • obstacle detection is performed in a range wider than the direction other than the moving direction in the area where the moving body moves from now on, and unnecessary obstacle detection is reduced.
  • the movement control unit controls the moving mechanism so that the moving body moves along the movement path, and the movement direction may correspond to the movement path.
  • the movement path includes a curve or the like, obstacle detection can be performed in a region corresponding to the curve.
  • the obstacle detection unit detects an obstacle in the moving direction in a region where the outer edge of the mobile unit is rotated in the rotation direction when the mobile unit is rotating. It is also good. With such a configuration, even when the moving body rotates, the obstacle detection is performed in the area wider than the other direction in the area through which the moving body passes, and the unnecessary obstacle detection is performed. It can be reduced.
  • the movement control unit decelerates the movement mechanism so as to decelerate the distance when the distance measurement sensor can not measure at least a part of the area in which the obstacle is detected. You may control. With such a configuration, when the presence or absence of an obstacle in the area where the obstacle is detected is unknown, the speed is reduced in consideration of the possibility of the obstacle existing in the area, and the safety is further improved. It can be done.
  • unnecessary moving objects can be reduced in detection of unnecessary obstacles, and as a result, for example, unnecessary deceleration and stopping can be reduced.
  • Block diagram showing the configuration of a mobile according to an embodiment of the present invention Flow chart showing operation of mobile according to the same embodiment Diagram for explaining the moving direction of the moving body according to the same embodiment Diagram for explaining the distance measurement direction of the moving object according to the same embodiment
  • a diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment A diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment.
  • a diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment A diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment.
  • a diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment. A diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment.
  • a diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment. A diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment.
  • a diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment A diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment.
  • a diagram for explaining detection of an obstacle in the moving direction in the embodiment A diagram for describing a range in which
  • the moving body according to the present embodiment is movable in all directions, and obstacle detection using a distance measurement sensor is performed in a range wider than other directions in the moving direction.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a mobile unit 1 according to the present embodiment.
  • the mobile unit 1 according to the present embodiment moves autonomously, and includes the moving mechanism 11, the distance measuring sensor 12, the obstacle detection unit 13, the current position acquisition unit 14, and the movement control unit 15. Prepare.
  • moving the mobile unit 1 autonomously may be moving to a destination based on its own judgment instead of moving according to an operation instruction that the mobile unit 1 receives from a user or the like.
  • the destination may be, for example, manually determined or automatically determined.
  • the movement to the destination may or may not be performed, for example, along the movement path.
  • to move to the destination based on its own judgment may be, for example, moving to the destination by the moving body 1 determining itself by the traveling direction, movement, stop, and the like.
  • the mobile unit 1 may move to a destination so as not to collide with an obstacle.
  • the moving body 1 may be, for example, a carriage or a moving robot.
  • the robot may be, for example, an entertainment robot, a monitoring robot, a transfer robot, a cleaning robot, or a robot for capturing a moving image or a still image. , May be other robots.
  • the moving mechanism 11 can move the moving body 1 in all directions, for example, as shown in FIG. 3A. To be able to move in all directions means to be able to move in any direction.
  • the moving mechanism 11 may have, for example, a traveling unit (for example, a wheel or the like) and a driving unit (for example, a motor or an engine) for driving the traveling unit.
  • the traveling portion may be an all-direction moving wheel (for example, an omni wheel, a mecanum wheel, or the like).
  • a movable body having an omnidirectionally moving wheel and movable in all directions see, for example, JP-A-2017-128187.
  • a known mechanism can be used as the moving mechanism 11, and thus the detailed description thereof is omitted.
  • the moving mechanism 11 has a traveling portion which is an omni wheel and a driving means for driving the traveling portion.
  • the ranging sensor 12 measures the distance to the surrounding object in all directions, as shown in FIG. 3B, for example.
  • the distance measurement sensor 12 may be, for example, a laser sensor, an ultrasonic sensor, a distance sensor using a microwave, a distance sensor using a stereo image captured by a stereo camera, or the like.
  • the laser sensor may be a laser range sensor (laser range scanner). Note that these distance measuring sensors are already known, and the description thereof will be omitted. In the present embodiment, the case where the distance measuring sensor 12 is a laser range sensor will be mainly described.
  • the moving body 1 may have one laser range sensor, or may have two or more laser range sensors. In the latter case, all directions may be covered by two or more laser range sensors.
  • the distance measuring sensor 12 when the distance measuring sensor 12 is an ultrasonic sensor, a distance sensor using microwaves, etc., the distances in multiple directions may be measured by rotating the distance measuring direction of the distance measuring sensor 12.
  • a plurality of distance measurement sensors 12 arranged for each direction may be used to measure the distance in a plurality of directions.
  • To measure distances in all directions may be, for example, to measure distances in multiple directions at predetermined angular intervals for the entire circumference (360 degrees).
  • the angular interval may be constant, such as, for example, an interval of 1 degree, an interval of 2 degrees, or an interval of 5 degrees.
  • the information obtained from the distance measurement sensor 12 may be, for example, distances to surrounding objects with respect to each of a plurality of azimuth angles based on a certain direction of the mobile body 1. By using the distance, it becomes possible to know what kind of object exists around the moving body 1 in the local coordinate system of the moving body 1.
  • the obstacle detection unit 13 detects an obstacle using the distance measured by the distance measurement sensor 12.
  • the obstacle detection unit 13 may detect an object as an obstacle, for example, when the distance measured by the distance measurement sensor 12 indicates that an object is present near the moving body 1.
  • the obstacle detection unit 13 may detect the object as an obstacle.
  • the distance to the surrounding object may be, for example, the distance from the distance measurement sensor 12 or the distance from the outer edge of the moving body 1, and the outer edge of the moving body 1 is virtually expanded It may be a distance from a position or a distance from another reference.
  • the threshold may be one, or two or more.
  • the obstacle detection unit 13 detects an obstacle using the distance measurement sensor 12 in a range wider than the other directions in the moving direction of the moving body 1. In other words, the obstacle detection using the distance measurement sensor 12 is performed in a range narrower than the moving direction except for the moving direction.
  • the movement direction may be, for example, a direction in which the position changes on the movement plane, or may be a rotation direction.
  • the moving direction may be, for example, a straight line, a curved line, or a direction of rotation.
  • a wide range, a narrow range may be with respect to distance, may be with respect to angle, and may be with respect to area. That is, the distance for detecting an obstacle in the moving direction may be larger than the distance for detecting an obstacle in a direction other than the moving direction.
  • the distance is the distance from the moving body 1. Specifically, an obstacle of up to 2 meters or 3 meters may be detected in the moving direction, and an obstacle of up to 10 centimeters may be detected in other directions, or an obstacle may be detected. You do not have to.
  • the angle at which the obstacle is detected in the rotational direction may be larger than the angle at which the obstacle is detected in the reverse direction of the rotational direction.
  • region which detects an obstruction about a moving direction the area
  • the obstacle detection unit 13 may acquire the moving direction of the moving body 1 from the movement control unit 15 or the movement mechanism 11 or may use a sensor.
  • the obstacle detection unit 13 may acquire the movement direction using a command value for movement, a movement route, a value of an encoder that changes according to movement, or the like.
  • the obstacle detection unit 13 may acquire the moving direction using an acceleration sensor, a gyro sensor, or the like. More specifically, in the case where the moving body 1 moves linearly, the obstacle detection unit 13 may acquire the moving direction by means of an acceleration sensor, and in the case where the moving body 1 is rotating. The rotational direction may be acquired by a gyro sensor.
  • the obstacle detection unit 13 may obtain the moving direction using a moving path, a command value output at the start of moving, or the like. .
  • the obstacle detection unit 13 may perform detection of an obstacle in the moving direction using a distance measurement result in a region in which the outer edge of the moving body 1 is extended in the moving direction.
  • FIG. 4 is a view of the movable body 1 as viewed from above, and it is assumed that the movable body 1 goes straight in the direction of the arrow in the figure (right direction in the figure).
  • the side S1 of the front end in the outer edge of the movable body 1 is moved by the length L1 in the movement direction, the area through which the side S1 passes, ie, the area swept by the side S1 becomes the stop area R1.
  • L1 may be, for example, about 50 centimeters or 1 meter
  • L2 may be, for example, about 2 meters or 3 meters.
  • L1 and L2 may be determined according to the moving speed of the moving body 1, the braking distance, and the like.
  • the obstacle detection unit 13 detects an object B1 present in the stop area R1 and an object B2 present in the deceleration area R2 as an obstacle.
  • the obstacle detection unit 13 may detect the object B1 as an obstacle in the stop area R1, and may detect the object B2 as an obstacle in the deceleration area R2.
  • the moving body 1 is to be stopped, and when the obstacle B2 exists in the deceleration area R2, the moving body 1 is decelerated. Become.
  • the objects B3, B4, and B5 existing outside the stop area R1 and the deceleration area R2 are not detected as obstacles. Therefore, even if the objects B4 and B5 exist in the vicinity of the moving body 1, the moving body 1 is decelerated or stopped according to the objects B4 and B5 when no obstacle exists in the stop area R1 and the deceleration area R2. Will be able to achieve smooth movement.
  • the object B1 and the like are shown as a figure having a two-dimensional spread.
  • the obstacle in the range narrower than the moving direction for example, in the range shorter than the lengths L1 and L2 Detection shall be performed.
  • the stop area R1 and the deceleration area R2 are specified by moving the front end or the front side of the moving body 1 in the moving direction has been described.
  • the stop area R1 or the deceleration area R2 may be determined by moving the outer edge in the movement direction.
  • FIG. 5A when the sides S1 to S4 are moved by the length L1 in the movement direction, a region obtained by combining the regions through which the sides S1 to S4 pass may be used as the stop region R1.
  • the stop area R1 may be a set of two or more areas present at positions separated from each other.
  • the stop area R1 and the deceleration area R2 can be determined without confirming the relationship between the moving direction and the outer edge (each side in FIG. 5A) of the moving body 1.
  • the outline shape of the upper surface view of the mobile body 1 is a rectangular shape
  • the outline shape is, for example, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, or other shapes. It may be possible. Even in such a case, the stop area R1 and the like can be easily determined by moving all the outer edges in the movement direction.
  • the stop area R1 and the deceleration area R2 are specified, and it is determined whether or not the obstacle is present depending on whether the object measured by the distance measurement sensor 12 is present in the area.
  • the method of detecting an obstacle may be any other method.
  • the side S1 hits the object whose distance is being measured by the distance measurement sensor 12 until the side S1 of the moving body 1 is gradually moved in the moving direction and the side S1 is moved by the length L1.
  • the obstacle existing in the stop area R1 is detected, and after moving the side S1 by the length L1, the object whose side S1 is the distance measured before moving the side S1 in the moving direction by the length L2
  • an obstacle present in the deceleration region R2 may be detected. This process may be performed, for example, by plotting an object whose distance has been measured by the distance measurement sensor 12 in the local coordinate system of the mobile unit 1 and moving the outer edge of the mobile unit 1 in the local coordinate system.
  • etc. Was determined by moving the outer edge of the mobile body 1 was demonstrated in the said description, you may not be so.
  • a vertex A2 which is the front end of the moving body 1 with respect to the moving direction (arrow direction in the drawing).
  • a range obtained by projecting the movable body 1 in the moving direction with respect to a straight line passing through the vertex A2 and orthogonal to the moving direction is a line segment S5.
  • the line segment S5 When the line segment S5 is moved by the length L1 in the movement direction, the area through which the line segment S5 passes is taken as the stop area R1, and from there, the line segment S5 is further moved by the length L2 in the movement direction.
  • the area through which the line segment S5 passes may be set as the deceleration area R2.
  • FIG. 5B since the projected line segment S5 is moved instead of the outer edge of the moving body 1, there is a region between the outer edge of the moving body 1 and the line segment S5.
  • a segment connecting the region that is, the upper left end point of the segment S5, and the vertex A3 of the moving object 1, a region R1-1 surrounded by the side S2 and the segment S5, and the lower right of the segment S5
  • a line segment connecting the end point on the side and the vertex A1 of the moving object 1 and a region R1-2 surrounded by the side S1 and the line segment S5 may also be a stop region.
  • the area for detecting an obstacle for example, the stop area or the deceleration area may be an area of any shape determined by the predetermined rule for the mobile body 1.
  • the obstacle detecting unit 13 detects an obstacle in the moving direction using the distance measurement result in the area where the outer edge of the moving body 1 is rotated in the rotation direction.
  • the center of rotation in the rotational direction may be determined in advance, for example.
  • the moving mechanism 11 includes N (N is an integer of 3 or more) omnidirectional moving wheels disposed at equal intervals on the circumference.
  • the center of the circumference may be the rotation center.
  • the center of rotation is determined according to the configuration of the moving mechanism 11.
  • FIG. 6 is a view of the moving body 1 as viewed from above, and it is assumed that the moving body 1 rotates around the rotation center C in the rotation direction of the arrow in the drawing.
  • the area through which the outer edge of the mobile body 1 passes ie, the area where the outer edge of the mobile body 1 sweeps, becomes the stop area.
  • the region through which the outer edge of the moving body 1 passes when rotating by an angle AN2 from the above becomes the deceleration region.
  • the obstacle detection unit 13 detects them as an obstacle.
  • the objects B3, B4 and B5 exist outside the stop area and the deceleration area, they are not detected as obstacles.
  • the obstacle detection unit 13 gradually rotates the outer edge of the moving body 1 in the rotational direction, and the outer edge is measured by the distance measuring sensor 12 until the outer edge is rotated by the angle AN1.
  • an obstacle present in the stop area is detected, and the outer edge of the object whose distance has been measured until the outer edge is further rotated by the angle AN2 after being rotated by the angle AN1
  • an obstacle present in the deceleration area may be detected.
  • the angles AN1 and AN2 Detection of an obstacle may be performed in a range smaller than the angle, and in a direction not related to the rotation direction, for example, in a range narrower than the movement direction in a direction away from the outer edge of the moving body 1, for example, The detection of an obstacle may be performed in the range which does not cover the detection range of an obstacle.
  • the obstacle detection unit 13 detects the movement of the obstacle using the distance measurement sensor 12 in a wider range than other directions with respect to the movement direction along the movement path. Detection may be performed.
  • the stop area R1 and the deceleration area R2 are determined according to the area through which the outer edge of the mobile body 1 passes along the movement path. It is also good.
  • the region passing when the side S1 is moved by L1 may be the stop region R1
  • the region passing when the side S1 is further moved by L2 may be the deceleration region R2.
  • the movable body 1 can move in all directions, for example, as shown in FIG. 7B, after moving in the direction indicated by the arrow P1 (upward in the figure), without changing the direction (rotation) It is also possible to move in the direction indicated by the arrow P2 (rightward in the figure).
  • the stop area R1 is determined by the area through which the side S1 passes
  • the deceleration area R2 is determined by the area through which the side S1 passes and the area through which the side S4 passes. It may be done.
  • the movement distance according to the arrow P1 is longer than L1, and in FIG. 7C, the result of adding the length L2-1 and the length L2-2 is the length L2.
  • FIGS. 7A and 7B for convenience of explanation, the location of the moving body 1 moving according to the moving path and the arrow indicating the movement is taken as the middle point of the side S1.
  • the threshold is according to the time It may be That is, the area through which the outer edge of the mobile unit 1 passes by T1 hours after the current point may be a stop area, and the area through which the outer edge of the mobile unit 1 passes by T2 hours after that point may be a deceleration area.
  • a preset speed command or an estimated speed command may be used to specify a region through which the outer edge of the mobile body 1 passes by a predetermined time after the current time. For example, in the case where rotation and movement other than rotation are combined in a complicated manner, the area for detecting an obstacle may be determined as such.
  • the obstacle detection unit 13 may detect an obstacle using a distance other than the distance measured by the distance measurement sensor 12. For example, the obstacle detection unit 13 may detect an obstacle using a contact sensor. And when contact with an obstacle and mobile 1 is detected by the contact sensor, mobile 1 may be stopped.
  • the obstacle detection unit 13 can not measure the distance by the distance measurement sensor 12 with respect to at least a part of the area (for example, the stop area R1 or the deceleration area R2) for detecting an obstacle. , That may be detected. Such may occur if, for example, a portion of the area where obstacle detection is performed is a shadow of a wall or the like. For example, as shown in FIG. 8, in the situation where the moving body 1 moves as shown by the broken arrow, the presence of the wall allows the distance sensor 12 to measure the distance with respect to the region R10. It can not be done, and it is assumed that a part of the region R10 is included in the deceleration region R2. In such a case, the obstacle detection unit 13 may detect that.
  • the obstacle detection unit 13 uses the information indicating the shape of the outer edge of the moving body 1 and the rotation center, etc., shown in the local coordinate system of the moving body 1, as described above, to detect the obstacle in the area where the obstacle is detected Detection may be performed. Specifically, the obstacle detection unit 13 may identify the stop area or the deceleration area using those information, and detect an obstacle present in the stop area or an obstacle present in the deceleration area. Then, when an obstacle is detected, the obstacle detection unit 13 passes the fact to the movement control unit 15. At that time, it may be passed whether the detected obstacle is present in the stop area or in the deceleration area.
  • information indicating the position of the detected obstacle for example, coordinates of the obstacle in the local coordinate system of the moving body 1 Values and the like may also be passed to the movement control unit 15.
  • the current position acquisition unit 14 acquires the current position of the mobile unit 1.
  • the acquisition of the current position may be performed, for example, using wireless communication, may be performed using a measurement result of the distance to the surrounding object, or may be performed by capturing an image of the surrounding , And other means capable of obtaining the current position may be used.
  • a method of acquiring the current position using wireless communication for example, a method using GPS (Global Positioning System), a method using indoor GPS, a method using a nearest wireless base station, and the like are known.
  • SLAM Simultaneous Localization and Mapping
  • the current position acquisition unit 14 uses the map to The current position may be obtained by specifying the position corresponding to the measurement result of the distance to the object, and the surrounding image is taken and the map is used to specify the position corresponding to the photographing result.
  • the position may be acquired.
  • the current position acquisition unit 14 may acquire the current position using, for example, an autonomous navigation device. Further, it is preferable that the current position acquisition unit 14 acquire the current position including the direction (direction) of the mobile body 1.
  • the direction may be indicated by an azimuth angle measured clockwise, for example, with 0 degrees to the north, and may be indicated by information indicating other directions.
  • the orientation may be obtained by an electronic compass or a geomagnetic sensor.
  • the movement control unit 15 controls the movement of the movable body 1 by controlling the movement mechanism 11.
  • the control of movement may be control of the direction of movement of the mobile body 1 or start / stop of movement.
  • the movement control unit 15 controls the movement mechanism 11 so that the moving body 1 moves along the movement path.
  • the movement control unit 15 may control the movement mechanism 11 so that the current position acquired by the current position acquisition unit 14 is along the movement path.
  • the movement control unit 15 may control movement using a map.
  • the mobile unit 1 may include a storage unit in which a map is stored. The control of such movement is known and will not be described in detail.
  • the movement path may be acquired by the movement control unit 15.
  • the acquisition of the movement path may be performed, for example, by generation of the movement path, or may be performed by receiving the movement path from an external server or the like.
  • the movement control unit 15 controls the movement mechanism 11 so as to prevent the collision with the obstacle detected by the obstacle detection unit 13.
  • the movement control unit 15 controls the movement mechanism 11 to stop the mobile body 1, and detects the obstacle in the stop area R1.
  • the moving mechanism 11 may be controlled so that the moving body 1 decelerates more than the speed at that time.
  • the speed after decelerating may or may not be fixed. In the latter case, for example, deceleration may be performed so as to be a speed determined relative to the current speed (e.g., 50% speed, etc.).
  • the movement control unit 15 may control the movement mechanism 11 such that the moving body 1 passes a path bypassing the detected obstacle, for example, in order to prevent a collision with the detected obstacle. In that case, the movement control unit 15 may newly generate a movement path that does not pass the position of the detected obstacle, and move according to that.
  • the moving mechanism 11 may be controlled so that the moving object 1 decelerates.
  • the deceleration may be performed, for example, in the same manner as when an obstacle is detected in the deceleration region R2.
  • the obstacle detection unit 13 may detect that the distance measurement by the distance measurement sensor 12 can not be performed on at least a part of the area where the obstacle detection is performed.
  • the moving mechanism 11 may be controlled such that the moving body 1 decelerates. By doing so, even if it is later found that an obstacle is present in a region where distance measurement can not be performed, it is possible to appropriately perform stopping or the like.
  • the mobile object 1 outputs a warning sound instead of or along with the deceleration. You may In such a manner, for example, when there is a person in the area where the distance can not be measured, the approach of the moving body 1 can be warned.
  • Step S101 The movement control unit 15 determines whether to start movement. Then, when the movement is started, the process proceeds to step S102. Otherwise, the process of step S101 is repeated until the movement is started.
  • the movement control unit 15 may determine to start the movement, for example, when starting an autonomous movement along the movement route.
  • Step S102 The movement control unit 15 controls the movement of the moving body 1.
  • the control of this movement is, for example, control of autonomous movement toward the destination.
  • the mobile body 1 reaches the destination from the departure place.
  • the obstacle detection unit 13 acquires the moving direction.
  • the movement direction may also be acquired using, for example, an acceleration sensor or a gyro sensor, or may be performed using information from the movement control unit 15 or the movement mechanism 11.
  • Step S104 The obstacle detection unit 13 determines whether the moving body 1 is rotating based on the movement direction acquired in step S103. The determination may be made depending on whether the position of the rotation center has changed. Then, if it is rotating, that is, if the position of the rotation center has not changed, the process proceeds to step S107, and if not, the process proceeds to step S105.
  • Step S105 the obstacle detection unit 13 determines whether an obstacle is present in the area where the detection of the obstacle according to the movement other than the rotation is performed. And when an obstruction exists, it progresses to step S106, and when that is not right, it returns to step S102. Therefore, if no obstacle is detected, the movement will be continued.
  • Step S106 The movement control unit 15 performs control according to the detection of the obstacle in step S105.
  • the control is, for example, control to stop the moving body 1 or control to decelerate. Then, the process returns to step S102.
  • the movement control unit 15 restricts the upper limit of the movement speed to one after deceleration, and then returns to step S102 to continue the movement. May be In that case, when the obstacle is no longer detected (when it is determined No in step S105 or step S107), the upper limit of the moving speed may be released.
  • the movement control unit 15 continues the stop until the obstacle detection unit 13 no longer detects the obstacle, and the obstacle is not detected. After that (for example, after a human who is an obstacle moves), the process may return to step S102 to resume the movement.
  • Step S107 the obstacle detection unit 13 determines whether an obstacle is present in the area where the detection of the obstacle according to the rotation is performed. And when an obstruction exists, it progresses to step S108, and when that is not right, it returns to step S102. Therefore, if no obstacle is detected, the movement will be continued.
  • Step S108 The movement control unit 15 performs control according to the detection of the obstacle in step S107.
  • the control is, for example, control to stop the moving body 1 or control to decelerate. Then, the process returns to step S102.
  • the movement control unit 15 may perform the process as described in step S106.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a specific example of movement of the mobile unit 1 according to the present embodiment.
  • facilities B11 to B13 to which mobile unit 1 can not pass exist in the factory where mobile unit 1 is moving environment.
  • the mobile unit 1 starts from the position shown in FIG. 9 and moves along the movement path W1. Therefore, each time the mobile unit 1 moves along the movement route W1, the obstacle detection unit 13 acquires the movement direction according to the movement route W1 (steps S101 to S103). Then, the obstacle detection unit 13 determines that the movement is not rotation (step S104), and determines whether an obstacle exists in a region where detection of an obstacle according to movement that is not rotation is performed (step S105).
  • the area where the obstacle is detected is, for example, ahead of the traveling direction as shown in FIG. Therefore, even when the moving body 1 passes through the passage between the facilities B11 and B12, the walls of the facilities B11 and B12 present on the side are not detected as obstacles, and neither deceleration nor stop is performed. It will be.
  • the obstacle detection unit 13 performs obstacle detection in the area corresponding to the movement path W1, as shown in FIG. 7A. Therefore, the end wall of the T-junction, that is, the wall of the facility B13 is not detected as an obstacle, and there is no deceleration or stop.
  • the obstacle detection unit 13 determines that an obstacle exists (step S105), and the moving body 1 is decelerated or stopped accordingly. (Step S106). In this way, safety can also be ensured.
  • the moving direction of the moving body 1 Unnecessary obstacle detection can be reduced by detecting obstacles in a wider range than the direction. Specifically, even if an object is present on the rear side or the side with respect to the movement direction, movement in the movement direction can not be restricted by not detecting the object as an obstacle. On the other hand, since the obstacle is detected in the moving direction of the moving body 1, unnecessary deceleration and stop can be reduced without sacrificing safety.
  • the distance measurement by the distance measurement sensor 12 can not be performed on at least a part of the area in which the obstacle is detected, the area in which the obstacle can not be detected is also considered. Safer movement can be realized.
  • regions in which an obstruction is detected may be one. In that case, for example, only the stop area may be an area where an obstacle is detected.
  • each processing or each function may be realized by centralized processing by a single device or a single system, or distributed processing by a plurality of devices or a plurality of systems. It may be realized by
  • the transfer of information performed between the components is performed by, for example, one of the components if the two components performing the transfer of information are physically different. It may be performed by the output of the information and the reception of the information by the other component, or if the two components that exchange the information are physically the same, one of the components It may be performed by moving from the phase of processing corresponding to to the phase of processing corresponding to the other component.
  • information related to processing executed by each component for example, information received, acquired, selected, generated, transmitted, or received by each component
  • information such as threshold values, mathematical expressions, addresses and the like used by each component in processing may be held temporarily or for a long time in a recording medium (not shown), even if not specified in the above description.
  • each component or a storage unit (not shown) may store information in the recording medium (not shown).
  • Each component or a reading unit (not shown) may read information from the recording medium (not shown).
  • the information used in each component or the like for example, information such as a threshold or an address used in processing by each component or various setting values may be changed by the user, although not explicitly stated in the description, the user may or may not be able to change the information as appropriate.
  • the change is realized, for example, by a receiving unit (not shown) that receives a change instruction from the user and a change unit (not shown) that changes the information according to the change instruction.
  • the acceptance of the change instruction by the acceptance unit (not shown) may be, for example, acceptance from an input device, reception of information transmitted via a communication line, or acceptance of information read from a predetermined recording medium .
  • the two or more components included in the mobile unit 1 may have a communication device, an input device, etc.
  • the two or more components may have a physically single device. Or may have separate devices.
  • each component may be configured by dedicated hardware, or a component that can be realized by software may be realized by executing a program.
  • each component can be realized by a program execution unit such as a CPU reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the program execution unit may execute the program while accessing the storage unit or the recording medium.
  • the program may be executed by being downloaded from a server or the like, or may be executed by being read out of a program recorded on a predetermined recording medium (for example, an optical disc, a magnetic disc, a semiconductor memory, etc.) Good.
  • this program may be used as a program that constitutes a program product.
  • the computer that executes the program may be singular or plural. That is, centralized processing may be performed, or distributed processing may be performed.
  • the moving body by this invention the effect that the detection of an unnecessary obstacle can be reduced is acquired, and it is useful as a moving body which can move to all directions.

Abstract

【課題】全方向に移動可能な移動体は、測距センサを用いた障害物の検知を全方向について行うため、検知する必要のない障害物を検知することによって、不必要な減速や停止を行うことがあった。 【解決手段】自律的に移動する移動体１は、移動体１を全方向に移動できる移動機構１１と、全方向に関して周囲の物体までの距離を測定する測距センサ１２と、測定距離を用いて障害物を検知する障害物検知部１３と、検知された障害物への衝突を防ぐように移動機構１１を制御する移動制御部１５とを備え、障害物検知部１３は、移動方向について、他の方向よりも広い範囲において障害物の検知を行う。このようにして、移動方向以外については、移動方向よりも狭い範囲で障害物検知を行うことになり、不必要な障害物の検知を少なくすることができ、その結果、不必要な減速や停止を低減することができる。

Description

移動体
　本発明は、全方向に移動可能な移動体であって、測距センサを用いた障害物検知を行う移動体に関する。
　従来の移動体において、測距センサを用いて周囲の物体までの距離を測定し、その測定結果を用いて障害物を検知することが行われている。そのようにして障害物を検知した場合には、移動体は、その障害物との衝突を防ぐために、例えば減速したり停止したりする。移動体と障害物との衝突を防止するために障害物を検知することは大切であるが、不必要な障害物の検知が行われると、それにより、本来は必要でなかった減速や停止が行われることになり、移動体の適切な移動が阻害されてしまうことになる。
　なお、距離センサを用いた距離の測定結果を用いて移動制御を行う際に、移動体の不要な停止を低減するため、少なくとも３個の距離センサによって距離を測定する自律移動体が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５－１０３２２７号公報
　全方向に移動可能な移動体については、通常、全方向について障害物の検知を行うことになる。したがって、上記のような不必要な障害物の検知が行われる可能性が高くなる。例えば、移動方向とは逆の方向（すなわち、移動方向に対する後方）において障害物が検知されたとしても、移動体は、その検知された障害物の箇所を通過しない。そのため、そのような障害物の検知に応じて減速や停止を行う必要はなく、そのような障害物の検知は不必要であるということができる。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、不必要な障害物の検知を低減できると共に、必要な障害物は適切に検知することができる移動体を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明による移動体は、自律的に移動する移動体であって、移動体を全方向に移動できる移動機構と、全方向に関して周囲の物体までの距離を測定する測距センサと、測距センサによって測定された距離を用いて障害物を検知する障害物検知部と、障害物検知部によって検知された障害物への衝突を防ぐように移動機構を制御する移動制御部と、を備え、障害物検知部は、移動体の移動方向について、他の方向よりも広い範囲において、測距センサを用いた障害物の検知を行う、ものである。
　このような構成により、移動体の移動方向以外については、移動体の移動方向よりも狭い範囲で測距センサを用いた障害物の検知を行うため、不必要な障害物を検知する可能性を低減することができる。例えば、移動方向に対する後方に存在する障害物を検知しないようにすることができ、不必要に減速したり、停止したりすることを回避することができる。
　また、本発明による移動体では、障害物検知部は、移動体の外縁を移動方向に延ばした領域において、移動方向に関する障害物の検知を行ってもよい。
　このような構成により、移動体が今後、移動する際に通過する領域について、移動方向以外の方向よりも広い範囲において障害物検知を行うようになり、不必要な障害物の検知を低減することができる。
　また、本発明による移動体では、移動制御部は、移動経路に沿って移動体が移動するように移動機構を制御するものであり、移動方向は、移動経路に応じたものであってもよい。
　このような構成により、例えば、移動経路が曲線等を含む場合であっても、その曲線に応じた領域において、障害物検知を行うことができるようになる。
　また、本発明による移動体では、障害物検知部は、移動体が回転している場合には、移動体の外縁を回転方向に回転させた領域において、移動方向に関する障害物の検知を行ってもよい。
　このような構成により、移動体が回転する場合にも、その移動体が通過する領域について、他の方向よりも広い範囲において、障害物検知を行うようになり、不必要な障害物の検知を低減することができる。
　また、本発明による移動体では、移動制御部は、障害物の検知を行う領域の少なくとも一部について、測距センサによる距離の測定を行うことができない場合には、減速するように移動機構を制御してもよい。
　このような構成により、障害物の検知を行う領域における障害物の有無が不明な場合には、その領域に障害物が存在する可能性を考慮して減速することになり、安全性をより向上させることができる。
　本発明による移動体によれば、全方向に移動可能な移動体において、不必要な障害物の検知を少なくすることができ、その結果、例えば、必要のない減速や停止を低減することができる。
本発明の実施の形態による移動体の構成を示すブロック図 同実施の形態による移動体の動作を示すフローチャート 同実施の形態による移動体の移動方向について説明するための図 同実施の形態による移動体の測距方向について説明するための図 同実施の形態における移動方向の障害物の検知について説明するための図 同実施の形態における移動方向の障害物の検知について説明するための図 同実施の形態における移動方向の障害物の検知について説明するための図 同実施の形態における移動方向の障害物の検知について説明するための図 同実施の形態における移動方向の障害物の検知について説明するための図 同実施の形態における移動方向の障害物の検知について説明するための図 同実施の形態における移動方向の障害物の検知について説明するための図 同実施の形態における障害物を検知できない範囲について説明するための図 同実施の形態における移動体の移動について説明するための図
　以下、本発明による移動体について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態による移動体は、全方向に移動可能なものであり、移動方向については、他の方向よりも広い範囲で測距センサを用いた障害物検知を行うものである。
　図１は、本実施の形態による移動体１の構成を示すブロック図である。本実施の形態による移動体１は、自律的に移動するものであり、移動機構１１と、測距センサ１２と、障害物検知部１３と、現在位置取得部１４と、移動制御部１５とを備える。なお、移動体１が自律的に移動するとは、移動体１がユーザ等から受け付ける操作指示に応じて移動するのではなく、自らの判断によって目的地に移動することであってもよい。その目的地は、例えば、手動で決められたものであってもよく、または、自動的に決定されたものであってもよい。また、その目的地までの移動は、例えば、移動経路に沿って行われてもよく、または、そうでなくてもよい。また、自らの判断によって目的地に移動するとは、例えば、進行方向、移動や停止などを移動体１が自ら判断することによって、目的地まで移動することであってもよい。また、例えば、移動体１が、障害物に衝突しないように目的地に移動することであってもよい。移動体１は、例えば、台車であってもよく、移動するロボットであってもよい。ロボットは、例えば、エンターテインメントロボットであってもよく、監視ロボットであってもよく、搬送ロボットであってもよく、清掃ロボットであってもよく、動画や静止画を撮影するロボットであってもよく、その他のロボットであってもよい。
　移動機構１１は、例えば、図３Ａで示されるように、移動体１を全方向に移動できるものである。全方向に移動できるとは、任意の方向に移動できることである。移動機構１１は、例えば、走行部（例えば、車輪など）と、その走行部を駆動する駆動手段（例えば、モータやエンジンなど）とを有していてもよい。なお、移動機構１１は、移動体１を全方向に移動できるものであるため、その走行部は、全方向移動車輪（例えば、オムニホイール、メカナムホイールなど）であってもよい。全方向移動車輪を有し、全方向に移動可能な移動体については、例えば、特開２０１７－１２８１８７号公報を参照されたい。この移動機構１１としては、公知のものを用いることができるため、その詳細な説明を省略する。本実施の形態では、移動機構１１がオムニホイールである走行部と、その走行部を駆動する駆動手段とを有している場合について主に説明する。
　測距センサ１２は、例えば、図３Ｂで示されるように、全方向に関して周囲の物体までの距離を測定する。測距センサ１２は、例えば、レーザセンサや、超音波センサ、マイクロ波を用いた距離センサ、ステレオカメラによって撮影されたステレオ画像を用いた距離センサなどであってもよい。そのレーザセンサは、レーザレンジセンサ（レーザレンジスキャナ）であってもよい。なお、それらの測距センサについてはすでに公知であり、それらの説明を省略する。本実施の形態では、測距センサ１２がレーザレンジセンサである場合について主に説明する。また、移動体１は、１個のレーザレンジセンサを有していてもよく、または、２個以上のレーザレンジセンサを有していてもよい。後者の場合には、２個以上のレーザレンジセンサによって、全方向がカバーされてもよい。また、測距センサ１２が超音波センサや、マイクロ波を用いた距離センサなどである場合に、測距センサ１２の測距方向を回転させることによって複数方向の距離を測定してもよく、複数方向ごとに配置された複数の測距センサ１２を用いて複数方向の距離を測定してもよい。全方向に関して距離を測定するとは、例えば、全周囲（３６０度）について、あらかじめ決められた角度間隔で複数方向の距離を測定することであってもよい。その角度間隔は、例えば、１度間隔や２度間隔、５度間隔などのように一定であってもよい。測距センサ１２から得られる情報は、例えば、移動体１のある向きを基準とした複数の方位角のそれぞれに関する周辺の物体までの距離であってもよい。その距離を用いることによって、移動体１のローカル座標系において、移動体１の周囲にどのような物体が存在するのかを知ることができるようになる。
　障害物検知部１３は、測距センサ１２によって測定された距離を用いて障害物を検知する。障害物検知部１３は、例えば、測距センサ１２によって測定された距離によって、移動体１の近くに物体が存在することが分かった場合に、その物体を障害物として検知してもよい。例えば、測距センサ１２によって測定された周囲の物体までの距離が所定の閾値以下になった場合に、障害物検知部１３は、その物体を障害物として検知してもよい。その周囲の物体までの距離は、例えば、測距センサ１２からの距離であってもよく、移動体１の外縁からの距離であってもよく、移動体１の外縁を仮想的に膨張させた位置からの距離であってもよく、その他の基準からの距離であってもよい。その閾値は、１個であってもよく、または、２個以上存在してもよい。本実施の形態では、後述するように、停止領域と減速領域とに応じた２個の閾値が存在する場合について主に説明する。なお、前述のように、全方向について均等な障害物の検知を行った場合には、例えば、移動方向とは逆の方向に存在する物体についても障害物として検知することになる。そして、その障害物の検知に応じて、必要のない移動の停止や減速が行われる可能性もある。したがって、障害物検知部１３は、移動体１の移動方向について、他の方向よりも広い範囲において、測距センサ１２を用いた障害物の検知を行うものとする。換言すれば、移動方向以外については、移動方向よりも狭い範囲において、測距センサ１２を用いた障害物の検知を行うことになる。移動方向は、例えば、移動平面上において位置が変化する方向であってもよく、回転方向であってもよい。移動方向は、例えば、直線であってもよく、曲線であってもよく、回転の方向であってもよい。広い範囲、狭い範囲とは、距離に関してであってもよく、角度に関してであってもよく、領域に関してであってもよい。すなわち、移動方向について障害物の検知を行う距離の方が、移動方向以外の方向について障害物の検知を行う距離よりも大きくてもよい。その距離は、移動体１からの距離である。具体的には、移動方向については、２メートルや３メートルまでの障害物を検知し、それ以外の方向については、１０センチメートルまでの障害物を検知してもよく、または、障害物を検知しなくてもよい。また、回転方向について障害物の検知を行う角度の方が、回転方向の逆方向について障害物の検知を行う角度よりも大きくてもよい。また、移動方向について障害物の検知を行う領域には、移動方向に関係なく行われる障害物の検知領域に含まれていない領域が存在してもよい。より具体的には、移動方向に関係なく、移動体１の全方向について外縁から１０センチメートルの範囲において、測距センサ１２の測定結果を用いた障害物の検知を行っている場合に、移動方向については、その範囲に含まれない領域（例えば、２メートル先や３メートル先までの領域など）においても、測距センサ１２の測定結果を用いた障害物の検知が行われてもよい。本実施の形態では、説明を簡単にするため、以下、移動方向以外については測距センサ１２を用いた障害物の検知を行わない場合について主に説明する。
　障害物検知部１３は、例えば、移動体１の移動方向を移動制御部１５や移動機構１１から取得してもよく、センサによって取得してもよい。前者の場合には、障害物検知部１３は、移動のための指令値や、移動経路、移動に応じて変化するエンコーダの値などを用いて移動方向を取得してもよい。後者の場合には、障害物検知部１３は、加速度センサやジャイロセンサなどによって、移動方向を取得してもよい。より具体的には、障害物検知部１３は、移動体１が直線移動している場合には、その移動方向を加速度センサによって取得してもよく、移動体１が回転している場合には、その回転方向をジャイロセンサによって取得してもよい。なお、停止している移動体１が移動を開始する際には、障害物検知部１３は、移動経路や、移動の開始時に出力される指令値などを用いて移動方向を取得してもよい。
　障害物検知部１３は、移動体１の外縁を移動方向に延ばした領域において、測距結果を用いた、移動方向に関する障害物の検知を行ってもよい。例えば、図４で示されるように移動体１が移動している場合について説明する。図４は、移動体１を上方から見た図であり、図中の矢印方向（図中の右方向）に移動体１が直進するものとする。この場合には、移動体１の外縁のうち、前端の辺Ｓ１を移動方向に長さＬ１だけ移動させた際に、辺Ｓ１が通過する領域、すなわち辺Ｓ１がスイープする領域が停止領域Ｒ１となり、そこからさらに辺Ｓ１を移動方向に長さＬ２だけ移動させた際に、辺Ｓ１が通過する領域が減速領域Ｒ２となる。これらに限定されるものではないが、Ｌ１は、例えば、５０センチメートルや１メートル程度であり、Ｌ２は、例えば、２メートルや３メートル程度であってもよい。Ｌ１やＬ２は、移動体１の移動速度や制動距離などに応じて決められてもよい。障害物検知部１３は、停止領域Ｒ１に存在する物体Ｂ１や、減速領域Ｒ２に存在する物体Ｂ２を障害物として検知する。なお、障害物検知部１３は、物体Ｂ１を、停止領域Ｒ１内の障害物として検知し、物体Ｂ２を、減速領域Ｒ２内の障害物として検知してもよい。そして、停止領域Ｒ１に障害物Ｂ１が存在する場合には、移動体１が停止されることになり、減速領域Ｒ２に障害物Ｂ２が存在する場合には、移動体１が減速されることになる。なお、停止領域Ｒ１及び減速領域Ｒ２の外部に存在する物体Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５は、障害物として検知されない。したがって、移動体１の近傍に物体Ｂ４，Ｂ５が存在しても、停止領域Ｒ１及び減速領域Ｒ２に障害物が存在しない場合には、物体Ｂ４，Ｂ５に応じて移動体１が減速されたり停止されたりしないことになり、円滑な移動を実現できるようになる。また、移動体１の周囲に存在する物体について測距センサ１２の測定距離によって検知されるのは、厳密には、その物体の移動体１側の１次元の外縁のみであるが、説明の便宜上、図４や後述する他の図面においては、物体Ｂ１等を２次元の広がりを持った図形で示している。また、移動方向以外についても測距センサ１２を用いた障害物の検知を行う場合には、上記のように、移動方向よりも狭い範囲において、例えば長さＬ１やＬ２よりも短い範囲において障害物の検知が行われるものとする。
　次に、例えば、図５Ａで示されるように、移動体１が斜め方向に移動している場合について説明する。この場合には、移動体１の外縁のうち、前方の辺Ｓ１，Ｓ２を移動方向に長さＬ１だけ移動させた際に、辺Ｓ１，Ｓ２が通過する領域が停止領域Ｒ１となり、そこからさらに辺Ｓ１，Ｓ２を移動方向に長さＬ２だけ移動させた際に、辺Ｓ１，Ｓ２が通過する領域が減速領域Ｒ２となる。なお、図５Ａにおいて、物体Ｂ１，Ｂ２が障害物として検知され、物体Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５が、障害物として検知されないことは、図４の場合と同様である。
　なお、図４，図５Ａでは、移動体１の前端や前方側の辺を移動方向に移動させることによって停止領域Ｒ１や減速領域Ｒ２が特定される場合について説明したが、移動体１のすべての外縁を移動方向に移動させることによって停止領域Ｒ１や減速領域Ｒ２が決められてもよい。例えば、図５Ａにおいて、辺Ｓ１～Ｓ４をそれぞれ移動方向に長さＬ１だけ移動させた際に、各辺Ｓ１～Ｓ４がそれぞれ通過する領域を結合した領域を停止領域Ｒ１としてもよい。その場合には、停止領域Ｒ１は、互いに離れた位置に存在する２以上の領域の集合となってもよい。そのようにして停止領域Ｒ１を決めることによって、移動方向と移動体１の外縁（図５Ａでは各辺）との関係を確認することなく、停止領域Ｒ１や減速領域Ｒ２を決めることができる。また、図４や図５Ａでは、移動体１の上面視の輪郭形状が矩形状である場合について示しているが、その輪郭形状は、例えば、円形状や、楕円形状、多角形状、その他の形状である場合があり得る。そのような場合であっても、すべての外縁を移動方向に移動させることによって、容易に停止領域Ｒ１等を確定することができる。
　また、上記説明では、停止領域Ｒ１や減速領域Ｒ２を特定し、その領域内に測距センサ１２によって測定された物体が存在するかどうかによって、障害物が存在するかどうかを判断する場合について説明したが、障害物の検知方法は、それ以外の方法であってもよい。例えば、図４において、移動体１の辺Ｓ１を移動方向に徐々に移動させ、その辺Ｓ１を長さＬ１だけ移動させるまでに、辺Ｓ１が測距センサ１２によって距離の測定されている物体に当たる場合には、停止領域Ｒ１に存在する障害物が検知され、その辺Ｓ１を長さＬ１だけ移動させた後にさらに長さＬ２だけ移動方向に移動させるまでに、辺Ｓ１が距離の測定された物体に当たる場合には、減速領域Ｒ２に存在する障害物が検知されてもよい。この処理は、例えば、測距センサ１２によって距離の測定された物体を移動体１のローカル座標系においてプロットし、そのローカル座標系において、移動体１の外縁を移動させることによって行ってもよい。
　また、上記説明では、移動体１の外縁を移動させることによって停止領域Ｒ１等を決める場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、移動体１を上方から見た図５Ｂにおいて、移動方向（図中の矢印方向）に対する移動体１の前端である頂点Ａ２を特定する。そして、その頂点Ａ２を通り、移動方向に直交する方向の直線に対して、移動方向に移動体１を投影した範囲を線分Ｓ５とする。その線分Ｓ５を移動方向に長さＬ１だけ移動させた際に、線分Ｓ５が通過する領域を停止領域Ｒ１とし、そこからさらに線分Ｓ５を移動方向に長さＬ２だけ移動させた際に、線分Ｓ５が通過する領域を減速領域Ｒ２としてもよい。なお、図５Ｂでは、移動体１の外縁ではなく、投影した線分Ｓ５を移動させているため、移動体１の外縁と、線分Ｓ５との間にも領域が存在する。したがって、その領域、すなわち線分Ｓ５の左上側の端点と、移動体１の頂点Ａ３とを結ぶ線分と、辺Ｓ２と線分Ｓ５によって囲われる領域Ｒ１－１、及び線分Ｓ５の右下側の端点と、移動体１の頂点Ａ１とを結ぶ線分と、辺Ｓ１と線分Ｓ５によって囲われる領域Ｒ１－２も、停止領域としてもよい。このように、障害物を検知する領域、例えば停止領域や減速領域は、移動体１に対して所定のルールで決められる任意の形状の領域であってもよい。
　次に、移動体１が回転する場合について説明する。障害物検知部１３は、移動体１が回転している場合には、移動体１の外縁を回転方向に回転させた領域において、測距結果を用いた、移動方向に関する障害物の検知を行ってもよい。その回転方向への回転の中心は、例えば、あらかじめ決まっていてもよい。具体的には、移動機構１１が、特開２０１７－１２８１８７号公報で開示されるように、円周上に等間隔に配置されたＮ個（Ｎは３以上の整数）の全方向移動車輪を有する場合には、その円周の中心が回転中心であってもよい。そのように、通常、回転中心は移動機構１１の構成に応じて決まることになる。したがって、移動体１のローカル座標系における回転中心の位置が、あらかじめ登録されていることが好適である。回転は、回転中心の位置が変化しない移動であり、回転以外の移動は、回転中心の位置が変化する移動であると考えてもよい。図６は、移動体１を上方から見た図であり、図中の矢印の回転方向に、回転中心Ｃを中心として移動体１が回転するものとする。移動体１が、図６で示される状態から角度ＡＮ１だけ回転する際に、移動体１の外縁が通過する領域、すなわち移動体１の外縁がスイープする領域が停止領域となり、移動体１がそこからさらに角度ＡＮ２だけ回転する際に、移動体１の外縁が通過する領域を減速領域となる。例えば、その停止領域に物体Ｂ１が存在し、減速領域に物体Ｂ２が存在する場合には、障害物検知部１３は、それらを障害物として検知する。なお、物体Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５が停止領域及び減速領域の外部に存在する場合には、それらは障害物として検知されない。回転の場合にも、障害物検知部１３は、移動体１の外縁を回転方向に徐々に回転させ、その外縁を角度ＡＮ１だけ回転するまでに、その外縁が測距センサ１２によって距離の測定されている物体に当たる場合には、停止領域に存在する障害物が検知され、その外縁を角度ＡＮ１だけ回転させた後にさらに角度ＡＮ２だけ回転方向に回転させるまでに、その外縁が距離の測定された物体に当たる場合には、減速領域に存在する障害物が検知されてもよい。なお、回転方向（移動方向）以外についても測距センサ１２を用いた障害物の検知を行う場合には、回転方向とは逆の方向について、移動方向よりも狭い範囲において、例えば角度ＡＮ１やＡＮ２よりも角度の小さい範囲において障害物の検知が行われてもよく、回転方向とは関係のない方向、例えば移動体１の外縁から離れる方向について、移動方向よりも狭い範囲において、例えば回転方向に関する障害物の検知範囲をカバーしない範囲において障害物の検知が行われてもよい。
　次に、移動体１が移動経路に沿って移動する場合について説明する。障害物検知部１３は、移動体１が移動経路に沿って移動する場合には、その移動経路に沿った移動方向について、他の方向よりも広い範囲において測距センサ１２を用いた障害物の検知を行ってもよい。例えば、図７Ａで示されるように、移動経路が設定されている場合に、その移動経路に沿って移動体１の外縁が通過する領域に応じて、停止領域Ｒ１や減速領域Ｒ２が決められてもよい。図７Ａでは、辺Ｓ１がＬ１だけ移動される際に通過する領域が停止領域Ｒ１となり、辺Ｓ１がさらにＬ２だけ移動される際に通過する領域が減速領域Ｒ２となってもよい。なお、移動体１は、全方向に移動できるため、例えば、図７Ｂで示されるように、矢印Ｐ１で示される方向（図中上方向）に移動した後に、方向転換（回転）することなく、矢印Ｐ２で示される方向（図中右方向）に移動することも可能である。その場合には、図７Ｃで示されるように、例えば、辺Ｓ１が通過する領域によって停止領域Ｒ１が決められ、辺Ｓ１が通過する領域と、辺Ｓ４が通過する領域とによって減速領域Ｒ２が決められてもよい。なお、矢印Ｐ１に応じた移動距離はＬ１よりも長く、図７Ｃにおいて、長さＬ２－１と長さＬ２－２とを加算した結果が、長さＬ２になるものとする。また、図７Ａ，図７Ｂにおいては、説明の便宜上、移動経路や移動を示す矢印に応じて移動する移動体１の箇所を、辺Ｓ１の中点としている。
　また、上記説明では、長さ（Ｌ１，Ｌ２）や角度（ＡＮ１，ＡＮ２）などの閾値を用いて障害物を検知する領域が決められる場合について説明したが、その閾値は、時間に応じたものであってもよい。すなわち、現時点からＴ１時間後までに移動体１の外縁が通過する領域が停止領域となり、その時点からさらにＴ２時間後までに移動体１の外縁が通過する領域が減速領域となってもよい。その場合には、例えば、あらかじめ設定されている速度指令または推定された速度指令を用いて、現時点から所定時間後までに移動体１の外縁が通過する領域を特定してもよい。例えば、回転と、回転以外の移動とが複雑に組み合わさる場合には、そのようにして障害物を検知する領域が決められてもよい。
　なお、障害物検知部１３は、測距センサ１２によって測定された距離以外を用いた障害物の検知を行ってもよい。例えば、障害物検知部１３は、接触センサを用いた障害物の検知を行ってもよい。そして、その接触センサによって、障害物と移動体１との接触が検知された場合には、移動体１が停止されてもよい。
　また、障害物検知部１３は、障害物の検知を行う領域（例えば、停止領域Ｒ１や減速領域Ｒ２など）の少なくとも一部について、測距センサ１２による距離の測定を行うことができない場合には、そのことを検知してもよい。障害物の検知を行う領域の一部が壁などの影になっている場合などに、そのようなことが生じうる。例えば、図８で示されるように、移動体１が破線の矢印で示されるように移動する状況において、壁が存在することによって、測距センサ１２を用いて領域Ｒ１０に関する距離を測定することができず、その領域Ｒ１０の一部が減速領域Ｒ２に含まれていたとする。そのような場合には、障害物検知部１３は、そのことを検知してもよい。
　障害物検知部１３は、移動体１のローカル座標系において示される移動体１の外縁の形状や回転中心などを示す情報を用いて、上記のように、障害物を検知する領域における障害物の検知を行ってもよい。具体的には、障害物検知部１３は、それらの情報を用いて、停止領域や減速領域を特定し、停止領域に存在する障害物や減速領域に存在する障害物を検知してもよい。そして、障害物を検知した場合には、障害物検知部１３は、その旨を移動制御部１５に渡す。その際に、検知された障害物が、停止領域に存在するのか、減速領域に存在するのかも渡されてもよい。また、障害物の検知に応じて、障害物の迂回などの移動制御が行われる場合には、検知された障害物の位置を示す情報、例えば、移動体１のローカル座標系における障害物の座標値なども、移動制御部１５に渡されてもよい。
　現在位置取得部１４は、移動体１の現在位置を取得する。現在位置の取得は、例えば、無線通信を用いて行われてもよく、周囲の物体までの距離の測定結果を用いて行われてもよく、周囲の画像を撮影することによって行われてもよく、現在位置を取得できるその他の手段を用いてなされてもよい。無線通信を用いて現在位置を取得する方法としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いる方法や、屋内ＧＰＳを用いる方法、最寄りの無線基地局を用いる方法などが知られている。また、例えば、周囲の物体までの距離の測定結果を用いたり、周囲の画像を撮影したりすることによって現在位置を取得する方法としては、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）などによって知られている方法を用いてもよい。周囲の物体までの距離の測定結果としては、例えば、測距センサ１２の測定結果を用いてもよい。また、あらかじめ作成された地図（例えば、周囲の物体までの距離の測定結果や撮影画像を有する地図など）が記憶されている場合には、現在位置取得部１４は、地図を用いて、周囲の物体までの距離の測定結果に対応する位置を特定することによって現在位置を取得してもよく、周囲の画像を撮影し、地図を用いて、その撮影結果に対応する位置を特定することによって現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部１４は、例えば、自律航法装置を用いて現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部１４は、移動体１の向き（方向）を含む現在位置を取得することが好適である。その方向は、例えば、北を０度として、時計回りに測定された方位角によって示されてもよく、その他の方向を示す情報によって示されてもよい。その向きは、電子コンパスや地磁気センサによって取得されてもよい。
　移動制御部１５は、移動機構１１を制御することによって、移動体１の移動を制御する。移動の制御は、移動体１の移動の向きや、移動の開始・停止などの制御であってもよい。例えば、移動経路が設定されている場合には、移動制御部１５は、移動体１がその移動経路に沿って移動するように、移動機構１１を制御する。より具体的には、移動制御部１５は、現在位置取得部１４によって取得される現在位置が、その移動経路に沿ったものになるように、移動機構１１を制御してもよい。また、移動制御部１５は、地図を用いて、移動の制御を行ってもよい。その場合には、移動体１は、地図が記憶される記憶部を備えていてもよい。そのような移動の制御は公知であり、その詳細な説明を省略する。なお、移動体１が移動経路に沿って移動する場合に、その移動経路は、移動制御部１５によって取得されてもよい。その移動経路の取得は、例えば、移動経路の生成によって行われてもよく、外部のサーバ等から移動経路を受け取ることによって行われてもよい。
　また、移動制御部１５は、障害物検知部１３によって検知された障害物への衝突を防ぐように移動機構１１を制御する。移動制御部１５は、前述のように、停止領域Ｒ１に存在する障害物が検知された場合には、移動体１が停止するように移動機構１１を制御し、停止領域Ｒ１において障害物は検知されていないが、減速領域Ｒ２に存在する障害物が検知された場合には、移動体１がその時点の速度よりも減速するように移動機構１１を制御してもよい。移動体１が減速される場合に、その減速後の速度が決まっていてもよく、または、そうでなくてもよい。後者の場合には、例えば、その時点の速度に対して相対的に決まる速度（例えば、５０％の速度など）となるように減速が行われてもよい。また、移動制御部１５は、検知された障害物への衝突を防ぐため、例えば、その障害物を迂回する経路を移動体１が通るように移動機構１１を制御してもよい。その場合には、移動制御部１５は、その検知された障害物の位置を通らない移動経路を新たに生成し、それに応じた移動を行うようにしてもよい。
　なお、移動制御部１５は、障害物の検知を行う領域の少なくとも一部について、測距センサ１２による距離の測定を行うことができない場合、例えば、図８を用いて説明したように、領域Ｒ１０について距離を測定できず、またその領域Ｒ１０の一部が減速領域Ｒ２に含まれている場合には、移動体１が減速するように移動機構１１を制御してもよい。その減速は、例えば、減速領域Ｒ２において障害物が検知された場合と同様にして行われてもよい。障害物の検知を行う領域の少なくとも一部について、測距センサ１２による距離の測定を行うことができないことは、前述のように、障害物検知部１３によって検知されてもよい。その場合には、移動制御部１５は、障害物検知部１３によって、障害物の検知を行う領域の少なくとも一部について、測距センサ１２による距離の測定を行うことができないことが検知された際に、移動体１が減速するように移動機構１１を制御してもよい。そのようにすることで、距離の測定を行うことができない領域に障害物が存在していることが後から分かった場合にも、停止などを適切に行うことができるようになる。なお、障害物の検知を行う領域の少なくとも一部について、測距センサ１２による距離の測定を行うことができない場合に、移動体１は、減速に代えて、またはその減速と共に、警告音の出力を行ってもよい。そのようにして、例えば、その距離の測定できない領域に人がいた場合に、移動体１の接近を警告することができる。
　次に、移動体１の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
　（ステップＳ１０１）移動制御部１５は、移動を開始するかどうか判断する。そして、移動を開始する場合には、ステップＳ１０２に進み、そうでない場合には、移動を開始するまでステップＳ１０１の処理を繰り返す。なお、移動制御部１５は、例えば、移動経路に沿った自律的な移動を開始する場合に、移動を開始すると判断してもよい。
　（ステップＳ１０２）移動制御部１５は、移動体１の移動の制御を行う。この移動の制御は、例えば、目的地に向かう自律的な移動の制御である。このステップＳ１０２の移動の制御が繰り返して行われることによって、移動体１は、出発地から目的地に到達することになる。
　（ステップＳ１０３）障害物検知部１３は、移動方向を取得する。その移動方向の取得も、例えば、加速度センサやジャイロセンサを用いて行われてもよく、移動制御部１５や移動機構１１からの情報を用いて行われてもよい。
　（ステップＳ１０４）障害物検知部１３は、ステップＳ１０３で取得した移動方向によって、移動体１が回転しているかどうか判断する。その判断は、回転中心の位置が変化しているかどうかによって行われてもよい。そして、回転している場合、すなわち回転中心の位置が変化していない場合には、ステップＳ１０７に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０５に進む。
　（ステップＳ１０５）障害物検知部１３は、上記のようにして、回転以外の移動に応じた障害物の検知を行う領域に障害物が存在するかどうか判断する。そして、障害物が存在する場合には、ステップＳ１０６に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０２に戻る。したがって、障害物が検知されない場合には、移動が継続されることになる。
　（ステップＳ１０６）移動制御部１５は、ステップＳ１０５における障害物の検知に応じた制御を行う。その制御は、例えば、移動体１を停止させる制御や、減速させる制御である。そして、ステップＳ１０２に戻る。なお、障害物の検知に応じて移動体１を減速させた場合には、移動制御部１５は、移動速度の上限を減速後のものに制限した上で、ステップＳ１０２に戻って移動を継続してもよい。その場合には、障害物が検知されなくなったとき（ステップＳ１０５またはステップＳ１０７でＮｏと判断されたとき）に、移動速度の上限の制限を解除してもよい。また、障害物の検知に応じて移動体１を停止させた場合には、移動制御部１５は、障害物検知部１３によって障害物が検知されなくなるまで停止を継続し、障害物が検知されなくなってから（例えば、障害物である人間が移動してから）、ステップＳ１０２に戻って移動を再開してもよい。
　（ステップＳ１０７）障害物検知部１３は、上記のようにして、回転に応じた障害物の検知を行う領域に障害物が存在するかどうか判断する。そして、障害物が存在する場合には、ステップＳ１０８に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０２に戻る。したがって、障害物が検知されない場合には、移動が継続されることになる。
　（ステップＳ１０８）移動制御部１５は、ステップＳ１０７における障害物の検知に応じた制御を行う。その制御は、例えば、移動体１を停止させる制御や、減速させる制御である。そして、ステップＳ１０２に戻る。なお、障害物の検知に応じて移動体１を減速させた場合や停止させた場合には、移動制御部１５は、ステップＳ１０６の説明と同様に処理を行ってもよい。
　なお、図２のフローチャートには含まれていないが、現在位置取得部１４による現在位置の取得は、繰り返して行われているものとする。そして、その現在位置が、移動の制御に用いられてもよい。また、図２のフローチャートにおいて、移動体１が目的地に到達したこと、または電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。
　図９は、本実施の形態による移動体１の移動の具体例について説明するための図である。図９を参照して、移動体１の移動環境である工場には、移動体１が通ることのできない設備Ｂ１１～Ｂ１３が存在している。また、移動体１は、図９で示されている位置から出発し、移動経路Ｗ１に沿って移動するものとする。したがって、移動体１が移動経路Ｗ１に沿って移動するごとに、障害物検知部１３は、その移動経路Ｗ１に応じた移動方向を取得する（ステップＳ１０１～Ｓ１０３）。そして、障害物検知部１３は、その移動が回転ではないと判断して（ステップＳ１０４）、回転ではない移動に応じた障害物の検知を行う領域に障害物が存在するかどうか判断する（ステップＳ１０５）。その障害物の検知を行う領域は、例えば、図４で示されるように、進行方向の前方となる。したがって、移動体１が設備Ｂ１１，Ｂ１２の間の通路を通る際にも、側方に存在する設備Ｂ１１，Ｂ１２の壁が障害物として検知されることはなく、減速や停止を行うことはないことになる。また、設備Ｂ１１～Ｂ１３によって形成されるＴ字路の箇所では、障害物検知部１３は、図７Ａで示されるように、移動経路Ｗ１に応じた領域において障害物検知を行うことになる。したがって、Ｔ字路の突き当たりの壁、すなわち設備Ｂ１３の壁が障害物として検知されることはなく、減速や停止を行うことはないことになる。このようにして、全方向に移動可能な移動体１であっても、狭い範囲を円滑に移動することができるようになる。一方、進行方向の前方に人間などの障害物が入ってきた場合には、障害物検知部１３によって障害物が存在すると判断され（ステップＳ１０５）、それに応じて移動体１が減速されたり、停止されたりすることになる（ステップＳ１０６）。このようにして、安全性も確保することができる。
　以上のように、本実施の形態による移動体１によれば、全方向に移動可能な移動体１における測距センサ１２を用いた障害物の検知に関して、移動体１の移動方向について、他の方向よりも広い範囲について障害物の検知を行うことによって、不必要な障害物の検知を低減することができる。具体的には、移動方向に対する後方側や側方側に物体が存在したとしても、その物体を障害物として検知しないことによって、移動方向への移動が制限されないようにすることができる。一方、移動体１の移動方向については障害物の検知を行うため、安全性を犠牲にすることなく、不必要な減速や停止を低減することができるようになる。
　また、障害物の検知を行う領域の少なくとも一部について測距センサ１２による距離の測定を行うことができない場合には移動体１が減速することによって、障害物を検知できない領域をも考慮した、より安全な移動を実現することができるようになる。
　また、本実施の形態では、停止領域と減速領域とに存在する物体が障害物として検知される場合について説明したが、障害物が検知される領域は、１個であってもよい。その場合には、例えば、停止領域のみが障害物の検知される領域であってもよい。
　また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、または、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。
　また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、または、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。
　また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、または長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、または、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、または、図示しない読み出し部が行ってもよい。
　また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、または、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。
　また、上記実施の形態において、移動体１に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、または、別々のデバイスを有してもよい。
　また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、または、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。また、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、または分散処理を行ってもよい。
　また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
　以上より、本発明による移動体によれば、不必要な障害物の検知を低減できるという効果が得られ、全方向に移動できる移動体として有用である。

Claims (5)

  1. 自律的に移動する移動体であって、
    前記移動体を全方向に移動できる移動機構と、
    全方向に関して周囲の物体までの距離を測定する測距センサと、
    前記測距センサによって測定された距離を用いて障害物を検知する障害物検知部と、
    前記障害物検知部によって検知された障害物への衝突を防ぐように前記移動機構を制御する移動制御部と、を備え、
    前記障害物検知部は、前記移動体の移動方向について、他の方向よりも広い範囲において、前記測距センサを用いた障害物の検知を行う、移動体。
  2. 前記障害物検知部は、前記移動体の外縁を移動方向に延ばした領域において、移動方向に関する障害物の検知を行う、請求項１記載の移動体。
  3. 前記移動制御部は、移動経路に沿って前記移動体が移動するように前記移動機構を制御するものであり、
    前記移動方向は、前記移動経路に応じたものである、請求項２記載の移動体。
  4. 前記障害物検知部は、前記移動体が回転している場合には、前記移動体の外縁を回転方向に回転させた領域において、移動方向に関する障害物の検知を行う、請求項１から請求項３のいずれか記載の移動体。
  5. 前記移動制御部は、障害物の検知を行う領域の少なくとも一部について、前記測距センサによる距離の測定を行うことができない場合には、減速するように前記移動機構を制御する、請求項２から請求項４のいずれか記載の移動体。
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