WO2021246169A1 - 情報処理装置、情報処理システム、および方法、並びにプログラム - Google Patents

情報処理装置、情報処理システム、および方法、並びにプログラム Download PDF

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WO2021246169A1
WO2021246169A1 PCT/JP2021/018915 JP2021018915W WO2021246169A1 WO 2021246169 A1 WO2021246169 A1 WO 2021246169A1 JP 2021018915 W JP2021018915 W JP 2021018915W WO 2021246169 A1 WO2021246169 A1 WO 2021246169A1
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target
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path
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達也 石川
超 王
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ソニーグループ株式会社
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    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/12Target-seeking control
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
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    • G05D1/0246Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4155Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by programme execution, i.e. part programme or machine function execution, e.g. selection of a programme
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    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/31From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31081Detect position robot, agv relative to machine to start communication

Definitions

  • This disclosure relates to information processing devices, information processing systems, methods, and programs. More specifically, the present invention relates to an information processing device, an information processing system, a method, and a program for generating a movement path when a mobile device such as a robot or a drone follows a person, a vehicle, or the like.
  • autonomous mobile objects such as robots, self-driving vehicles, and drones
  • autonomous moving bodies there is a configuration in which, for example, another moving body or a person in front is targeted and the target is followed and moved.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-006122
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-006122
  • Target-following movement has the advantage that the risk of colliding with obstacles is reduced and safe driving is possible because the route on which the target is already moving can be selected and moved.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, for example, and is an information processing apparatus, an information processing system, and a method for generating a tracking path that enables highly accurate target tracking with a reduced processing load. And the purpose is to provide the program.
  • the first aspect of this disclosure is It has a movement path generator that generates a path that is the follow-up path of the target that is the follow-up target of the mobile device.
  • the movement route generation unit is Route position information (waypoint) is set in the vicinity of the target in sequence.
  • the information processing device generates the path by sequentially connecting the set route position information.
  • the second aspect of the present disclosure is An information processing system having a mobile device and an information processing device capable of communicating with the mobile device.
  • the information processing device is As a process of generating a path that follows a target that is a tracking target of the moving device, Processing to set route position information (waypoint) sequentially near the target, Execute the process to generate the path connecting the adjacent route position information, Further, the mobile device control information for moving the mobile device according to the generated path is generated and transmitted to the mobile device.
  • the mobile device is in an information processing system that moves according to mobile device control information received from the information processing device and executes tracking processing of the target.
  • the third aspect of the present disclosure is It is an information processing method executed in an information processing device.
  • the information processing device has a movement path generation unit that generates a path that is a follow-up path of a target that is a follow-up target of the mobile device.
  • the movement route generation unit Route position information (waypoint) is set in the vicinity of the target in sequence. It is an information processing method for generating the path by sequentially connecting the set route position information.
  • the fourth aspect of the present disclosure is It is an information processing method executed in an information processing system having a mobile device and an information processing device capable of communicating with the mobile device.
  • the information processing device As a process of generating a path that follows a target that is a tracking target of the moving device, Processing to set route position information (waypoint) sequentially near the target, Execute the process to generate the path connecting the adjacent route position information, Further, the mobile device control information for moving the mobile device according to the generated path is generated and transmitted to the mobile device.
  • the information processing method is in which the mobile device moves according to the mobile device control information received from the information processing device to execute the tracking process of the target.
  • the fifth aspect of the present disclosure is It is a program that executes information processing in an information processing device.
  • the information processing device has a movement path generation unit that generates a path that is a follow-up path of a target that is a follow-up target of the mobile device.
  • the program is attached to the movement route generation unit. Processing to set route position information (waypoint) sequentially near the target, It is in a program that executes a process of generating the path by sequentially connecting the set route position information.
  • the program of the present disclosure is, for example, a program that can be provided by a storage medium or a communication medium provided in a computer-readable format to an information processing device or a computer system capable of executing various program codes.
  • a program can be provided by a storage medium or a communication medium provided in a computer-readable format to an information processing device or a computer system capable of executing various program codes.
  • system is a logical set configuration of a plurality of devices, and the devices of each configuration are not limited to those in the same housing.
  • a device and a method that efficiently generate a follow-up path of a target that is a follow-up target of a mobile device and enable reliable follow-up are realized.
  • it has a movement path generation unit that generates a path that is a follow-up path of a target that is a follow-up target of a mobile device.
  • the movement route generation unit sequentially sets the route position information (waypoint) in the vicinity of the target, and sequentially connects the set route position information to generate the path.
  • the movement route generation unit sets the route position information at a position determined according to a predetermined rule based on the position of the target and the traveling direction.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a basic processing example of the target tracking processing of the present disclosure.
  • the robot 10 shown in FIG. 1 is the mobile device of the present disclosure.
  • the robot 10 moves to follow the target (following target) 20.
  • an autonomous traveling robot will be described as an example of a moving device that follows the target (following target) 20, but the mobile device of the present disclosure is not limited to such an autonomous traveling robot.
  • self-driving vehicles, drones, and various other mobile devices for example, self-driving vehicles, drones, and various other mobile devices.
  • the movement path of the robot 10 such as path generation processing may be set or controlled by the data processing unit of the information processing device provided inside the robot 10 or by an external information processing device capable of communicating with the robot. good.
  • the processing executed by the robot 10 is information that can communicate with the robot 10. It may be configured to be executed by the processing device.
  • the target 20 shown in FIG. 1 is moving in the traveling direction indicated by the arrow shown in the figure.
  • the robot 10 sequentially sets waypoint information (waypoint) in the vicinity of the moving target 20.
  • the robot 10 has, for example, a map corresponding to the movement plane of the target 20, and the route position information (waypoint) is sequentially set and recorded on the map according to the movement of the target 20.
  • the route position information 12 shown in FIG. 1 is route position information (waypoint) generated based on the current position of the target 20.
  • the route position information 11 shown in FIG. 1 is the route position information generated based on the position of the target 20 in the past.
  • the line connecting the route position information (waypoints) sequentially generated according to the movement of the target 20 becomes a path, that is, a movement path (path) of the robot 10.
  • the robot 10 holds a map corresponding to the moving plane of the target 20 in the storage unit, sequentially records route position information (waypoints) on this map, and further connects the route position information (waypoints). Record the path.
  • the robot 10 follows the target 20 by moving according to the path connecting the route position information (waypoint).
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change Bezier curve
  • the robot 10 sequentially sets new route position information (waypoints) in the vicinity of the target 20 according to a predetermined rule as the target 20 to be followed moves.
  • the route position information 12 shown in FIG. 1 is new route position information (waypoint) generated based on the current position of the target 20.
  • new route position information (waypoint) is provided on the circumference of a radius Ra centered on the target 20 and at an angle position of 150 degrees counterclockwise with respect to the traveling direction of the target 20 to be followed. 12 is set.
  • the setting rule of the route position information (waypoint) applied here is as follows.
  • (Rule) New route position information (waypoint) is added to a predetermined angle (for example, counterclockwise 150 degrees) on the circumference of a radius Ra centered on the target and with respect to the traveling direction of the target to be followed.
  • a predetermined angle for example, counterclockwise 150 degrees
  • the route position information (waypoint) is sequentially set according to the movement of the target 20. For example, when the target 20 moves by a predetermined distance (L), new route position information (waypoint) is set.
  • the sequential generation process of this waypoint information (waypoint) will be described.
  • the target 20 for the time (t1) is shown in the upper row
  • the target 20 for the subsequent time (t2) is shown in the lower row.
  • the state shown in the upper time (t1) indicates a state in which a new route position information 12 is generated at the position of the target 20 according to the above-mentioned (rule).
  • the state shown in the lower time (t2) is a state in which the target 20 has moved a distance (L) from the position of the time (t1). In this way, when the target 20 moves by a predetermined distance (L), new route position information (waypoint) is set.
  • the above-mentioned (rule), that is, (Rule) New route position information (waypoint) is added to a predetermined angle (for example, counterclockwise 150 degrees) on the circumference of a radius Ra centered on the target and with respect to the traveling direction of the target to be followed.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways.
  • the newly added route position information 13 is set.
  • the data processing unit of the robot 10 generates a path connecting the newly added route position information 13 and the route position information 12 generated immediately before. These pieces of information are recorded, for example, in a map stored in a storage unit inside the robot 10.
  • the robot 10 moves according to the path connecting this route position information. This movement process makes it possible to reliably follow the target 20.
  • the processing executed by the robot 10 is only the generation processing of the route position information (waypoint) according to the above (rule) and the generation processing of the path connecting the route position information (waypoint), and the follow-up is reliable with a small processing load. Route generation is possible.
  • the process according to the flowchart below FIG. 3 is executed according to the robot 10 or a program stored in the memory inside the information processing apparatus capable of communicating with the robot 10. For example, it is executed under the control of a control unit (data processing unit) composed of a robot 10 or a CPU having a program execution function of an information processing device capable of communicating with the robot 10.
  • a control unit data processing unit
  • a CPU having a program execution function of an information processing device capable of communicating with the robot 10.
  • the data processing unit inside the robot 10 will perform the processing according to the flow.
  • the processing of each step of the flow shown in FIG. 3 will be sequentially described.
  • Step S101 First, in step S101, the data processing unit of the robot 10 sets new route position information (at a predetermined position near the target to be followed, for example, a position 150 degrees counterclockwise from the target traveling direction) according to a predetermined (rule). Waypoint) is generated.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways.
  • step S102 the data processing unit of the robot 10 determines whether or not the immediately preceding generated route position information generated immediately before the new route position information (waypoint) generated in step S101 exists.
  • a map recording route position information (waypoints) is recorded in the storage unit of the robot 10.
  • the data processing unit of the robot 10 refers to the map stored in the storage unit and determines whether or not the immediately preceding generation path position information exists.
  • step S103 If the immediately preceding generation route position information exists, the process proceeds to step S103. On the other hand, if the immediately preceding generation route position information does not exist, the process proceeds to step S104.
  • Step S103 If it is determined in step S102 that the immediately preceding generated route position information generated immediately before the new route position information (waypoint) generated in step S101 exists, the process of step S103 is executed.
  • step S103 the data processing unit of the robot 10 generates a connection path connecting the new route position information (waypoint) generated in step S101 and the immediately preceding generated route position information generated immediately before, and stores the connection path.
  • the path is recorded in the map stored in the storage unit.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change Bezier curve
  • the robot 10 moves according to this path, that is, the path connecting the route position information (waypoint).
  • Step S104 When the path generation in step S103 is completed, and If it is determined in step S102 that the immediately preceding generated route position information generated immediately before the new route position information (waypoint) generated in step S101 does not exist, the process of step S104 is executed in these cases.
  • step S104 the data processing unit of the robot 10 determines whether or not the target to be followed has moved by a predetermined distance (L) from the generation position of the new route position information. If it has not been moved, do not update the path. If it is determined that the vehicle has moved a predetermined distance (L), the process returns to step S101, further, at the moved position, a new route position information (waypoint) generation process is executed, and further, the processes of steps S101 to S104 are performed. Repeat and run.
  • L a predetermined distance
  • a path connecting new route position information (waypoint) and route position information (waypoint) is sequentially generated as the target moves.
  • the robot 10 can reliably follow the target to be followed by moving according to the path connecting the path position information (waypoint).
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a main configuration of the mobile device (robot) 100 of the present disclosure.
  • the mobile device (robot) 100 includes a camera 101, a target recognition unit 102, a sensor (LiDAR) 103, an obstacle map generation unit 104, a route planning unit 105, a robot control information generation unit 106, and a robot drive. It has a part 107.
  • the route planning unit 105 has a movement route generation unit 108 and a movement speed planning unit 109.
  • the camera 101 captures an image of the moving device (robot) 100 in the traveling direction and an image of a target to be followed.
  • the target recognition unit 102 inputs the captured image of the camera 101 and identifies the target.
  • the target image is stored in advance in a storage unit (not shown), and the target recognition unit 102 collates, for example, the target image stored in the storage unit with the camera-captured image, and uses the camera-captured image as the target. To extract.
  • the target recognition unit 102 analyzes the position, posture, and moving speed of the target extracted from the image captured by the camera, and generates target information including these information.
  • the generated target information is stored in a storage unit (not shown) and output to the route planning unit 105 in the next stage.
  • the sensor (LiDAR) 103 is an object detection sensor configured by, for example, LiDAR (Light Detection and Rangeing, Laser Imaging Detection and Ranking) or the like. Measure the distance to obstacles.
  • the sensor 103 is not limited to LiDAR, and may be, for example, a stereo camera, a ToF sensor, an ultrasonic sensor, a radar, a sonar, or the like.
  • the obstacle map generation unit 104 inputs the detection information of the sensor 103, analyzes the position of the obstacle in the traveling direction of the moving device (robot) 100, and generates an obstacle map.
  • the generated obstacle map is stored in a storage unit (not shown) and output to the route planning unit 105 in the next stage.
  • the obstacle map generated by the obstacle map generation unit 104 is, for example, an occupied grid map.
  • the occupied grid map is a map showing a robot moving plane, and is a map composed of a large number of rectangular regions divided in a grid pattern. It is a map that makes it possible to identify the presence or absence of obstacles in each rectangular area. A specific example of the occupied grid map will be described later.
  • the route planning unit 105 performs planning processing of the movement route and the movement speed of the movement device (robot) 100.
  • the route planning unit 105 has a movement route generation unit 108 and a movement speed planning unit 109.
  • the movement path generation unit 108 generates a movement path of the movement device (robot) 100.
  • the movement route generation process executed by the movement route generation unit 108 is the route position information (waypoint) generation process and the route position information (waypoint) connection path generation process described above with reference to FIGS. 1 and 2. Corresponds to. That is, the movement route generation unit 108 executes the process according to the flow shown in FIG. 3 described above to generate the movement route of the movement device (robot) 100.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change (Bezier curve) are used. Therefore, it is possible to plan a route and a speed in consideration of lateral G and lateral Jerk.
  • the movement speed planning unit 109 determines the movement speed when the movement device (robot) 100 moves according to the movement route generated by the movement route generation unit 108, that is, the connection path of the route position information (waypoint).
  • the route planning unit 105 determines the movement route and the movement speed at which the movement device (robot) 100 moves.
  • the movement route and movement speed information determined by the route planning unit 105 are output to the robot control information generation unit 106.
  • the robot control information generation unit 106 inputs movement route and movement speed information from the route planning unit 105, and generates robot control information for moving the movement device (robot) 100 according to the input movement route and movement speed. And output to the robot drive unit 107.
  • the robot drive unit 107 drives the moving device (robot) 100 according to the robot control information input from the robot control information generation unit 106. That is, the drive process for moving the moving device (robot) 100 so as to follow the target to be followed is executed.
  • the route position information (waypoint) generation process and the path (movement route) generation process are executed by the movement route generation unit 108 of the route planning unit 105 of the movement device (robot) 100 shown in FIG.
  • the movement route generation unit 108 of the route planning unit 105 is the basic algorithm described above with reference to FIGS. 1 to 3, that is, (1) Basic algorithm of target tracking processing According to the above basic algorithm, a route position information (waypoint) generation process and a path (movement route) generation process are executed.
  • the movement route generation unit 108 of the route planning unit 105 executes a route position information (waypoint) generation process and a path (movement route) generation process according to a plurality of different algorithms based on this basic algorithm. Hereinafter, each of these algorithms will be described.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating “(2a) Problems of sudden turning of the target”. That is, it is a figure explaining the problem that occurs when the target 20 that the robot 10 follows makes a sudden turn change.
  • the robot 10 shown in FIG. 5 generates a path (path) for following the target 20.
  • This path generation process is the process described above with reference to FIGS. 1 to 3, that is, the process of generating the route position information (waypoint) to the vicinity of the target and the process of connecting the generated route position information (waypoint). It is done by.
  • route position information (Waypoint) setting rule.
  • Rule New route position information (waypoint) is added to a predetermined angle (for example, counterclockwise 150 degrees) on the circumference of a radius Ra centered on the target and with respect to the traveling direction of the target to be followed. Set.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways. According to the above (rule), new route position information is set, and a path is generated by a process connecting the new route position information and the immediately generated route position information.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change (Bezier curve) are used. Therefore, it is possible to plan a route and a speed in consideration of lateral G and lateral Jerk.
  • These pieces of information are recorded, for example, in a map stored in a storage unit inside the robot 10.
  • the target 20 to be followed may make a sudden turn.
  • the target 20 makes a sudden turn at point P1.
  • the route position information (waypoint) setting process according to the above (rule) is performed, the route position information (waypoint) is always set behind the target.
  • the path (following path) connecting the route position information becomes a path that draws a large outer circumference.
  • the route position information (waypoint) is set to 150 degrees counterclockwise in the target traveling direction, but the path (following path) draws a large outer circumference in various angle settings, not limited to this angle.
  • the direction change is defined as a change of direction when the "direction vector" connecting the current position and the past position of the target is updated and the "direction vector" is changed by a predetermined angle position or more.
  • the route position information (Waypoint) 201 shown in FIG. 5 behind the target (counterclockwise 150 degrees from the traveling direction) according to the above (rule) is performed, as a result, the route position information is performed.
  • the path (following path) connecting with and is a path that draws a large outer circumference.
  • the robot 10 moves according to such a large outer path, the robot 10 is forced to perform unnecessary traveling.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process for resolving such useless traveling.
  • FIG. 6 shows “(2b) a solution to the problem of a sudden change of direction of the target”.
  • the robot 10 of the present disclosure sets a "direction vector" connecting the current position and the past position of the target 20 as shown in FIG.
  • the route position information (waypoint) is set at a position at a predetermined angle with reference to the set "direction vector”.
  • the path (following path) is configured to connect the path position information (waypoint) on the "direction vector".
  • the current position of the target 20 is (Ptx), and the past position is (Pty).
  • a "direction vector 202" connecting the current position (Ptx) and the past position (Pty) of the target 20 is set, and the route position information (waypoint) is set at a position at a predetermined angle based on the set "direction vector 202".
  • the path (following path) is configured to connect the path position information (waypoint) on the "direction vector".
  • This processing algorithm that is, the processing sequence of "(2) Waypoint and path generation algorithm corresponding to a sudden change of direction of the target" will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 7.
  • the processing of each step of the flow shown in FIG. 7 will be sequentially described.
  • Step S201 First, in step S201, the data processing unit of the robot 10 performs a "temporary new path" at a predetermined position near the target to be followed, for example, a position 150 degrees counterclockwise from the target traveling direction, according to a predetermined (rule). "Position information (Waypoint)" is generated.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways.
  • Step S202 the data processing unit of the robot 10 determines in step S202 whether or not the immediately preceding generated route position information generated immediately before the "temporary new route position information (waypoint)" generated in step S201 exists. do.
  • a map recording route position information (waypoints) is recorded in the storage unit of the robot 10.
  • the data processing unit of the robot 10 refers to the map stored in the storage unit and determines whether or not the immediately preceding generation path position information exists.
  • step S204 If the immediately preceding generation route position information exists, the process proceeds to step S204. On the other hand, if the immediately preceding generation path position information does not exist, the process proceeds to step S203.
  • Step S203 If it is determined in step S202 that the immediately preceding generated route position information generated immediately before the "temporary new route position information (waypoint)" generated in step S201 does not exist, the process of step S203 is executed.
  • the data processing unit of the robot 10 sets the "temporary new route position information (Waypoint)" generated in step S201 to the "true new route position information (Waypoint)" in step S203.
  • Step S204 On the other hand, if it is determined in step S202 that the immediately preceding generated route position information generated immediately before the "temporary new route position information (waypoint)" generated in step S201 exists, the process of step S204 is executed.
  • the data processing unit of the robot 10 uses the direction vector connecting the target position at the time of generating the route position information (waypoint) generated immediately before and the target position at the time of generating the temporary new route position information as a reference in step S204. , Set the waypoint at the position of the predetermined angle
  • This process corresponds to, for example, the generation process of the route position information (Waypoint) 203 on the direction vector 202 shown in FIG.
  • Step S205 the data processing unit of the robot 10 generates a path by means such as a Bezier curve or an arc based on all the waypoints. Depending on the algorithm, it may not pass through the waypoint (such as an arc that is a shortcut).
  • the generated connection path is stored in the storage unit. For example, the path is recorded in the map stored in the storage unit.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change (Bezier curve) are used. Therefore, it is possible to plan a route and a speed in consideration of lateral G and lateral Jerk.
  • the robot 10 moves according to this path, that is, the path connecting the route position information (waypoint).
  • Step S206 When the path generation in step S205 is completed, and When the process of setting the "temporary new route position information (Waypoint)" generated in step S201 to the "true new route position information (Waypoint)" is completed in step S203, the process of step S206 in these cases is completed. To execute.
  • step S206 the data processing unit of the robot 10 determines whether or not the target to be followed has moved by a predetermined distance (L) from the position where the true new route position information is generated. If it has not been moved, the path will not be updated. If it is determined that the vehicle has moved by a predetermined distance (L), the process returns to step S201, a new route position information (waypoint) is generated at the moved position, and the processes of steps S201 to S206 are further executed. Repeat and run.
  • L a predetermined distance
  • the route generation algorithm for preventing this large turn is not limited to the processing according to the above (rule) for setting the route position information (waypoint) behind the target, for example, a parallel running path separated from the target by a certain distance. It can also be applied when generating and following.
  • the data processing unit of the robot 10 first sets an angle set by the route position information (waypoint). Is set to 90 degrees from the target traveling direction.
  • the route position information (waypoint) generated by each setting is set, a parallel path that is separated from the target by a certain distance is generated.
  • a parallel running path running in parallel with the movement of the target 20 is generated.
  • "parallel running path 204 created based on the traveling direction vector of the target” "direction vector 205" connecting the current parallel running position (Ptx2) and the past parallel running position (Pty2), "Path position information (Waypoint) 206" on the "direction vector 205" and "parallel running path created based on the direction vector connecting the waypoints" are shown.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining “(3a) Problems of tracking the recognition error of the target”. That is, it is a figure explaining the problem that occurs when the position of the target 20 that the robot 10 follows cannot be recognized with high accuracy.
  • the robot 10 shown in FIG. 9 generates a path (path) for following the target 20.
  • This path generation process is the process described above with reference to FIGS. 1 to 3, that is, the process of generating the route position information (waypoint) to the vicinity of the target and the process of connecting the generated route position information (waypoint). It is done by.
  • route position information (Waypoint) setting rule.
  • Rule New route position information (waypoint) is added to a predetermined angle (for example, counterclockwise 150 degrees) on the circumference of a radius Ra centered on the target and with respect to the traveling direction of the target to be followed. Set.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways. According to the above (rule), new route position information is set, and a path is generated by a process connecting the new route position information and the immediately generated route position information. These pieces of information are recorded, for example, in a map stored in a storage unit inside the robot 10.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change (Bezier curve) are used. Therefore, it is possible to plan a route and a speed in consideration of lateral G and lateral Jerk.
  • the target 20 to be followed may move while swaying from side to side, as shown in FIG. 9, for example.
  • the position of the target may not be recognized with high accuracy.
  • a zigzag tracking path as shown in FIG. 9 is set.
  • the setting interval of the route position information (waypoint) As one method for solving such a problem, there is a method of lengthening the setting interval of the route position information (waypoint). For example, as shown in FIG. 10, by lengthening the setting interval of the route position information (waypoint), it is possible to straighten the zigzag path to some extent. However, if the setting interval of the route position information (Waypoint) is simply lengthened in this way, the next route position information (Waypoint) will be obtained if the target 20 is not separated from the setting point of the route position information (Waypoint) to some extent. There is a problem that the setting of and the setting of the path cannot be performed.
  • FIG. 11 shows a solution to the problem of tracking the recognition error of the target (3c).
  • the robot 10 of the present disclosure executes the process shown in FIG. 11 in order to realize an efficient follow-up process for the recognition error of the target 20 which is the follow-up target.
  • the data processing unit of the robot 10 of the present disclosure performs processing according to the basic algorithm described above with reference to FIGS. 1 to 3, that is, processing according to the following route position information (Waypoint) setting rule.
  • Run. New route position information (waypoint) is added to a predetermined angle (for example, counterclockwise 150 degrees) on the circumference of a radius Ra centered on the target and with respect to the traveling direction of the target to be followed.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways. According to the above (rule), new route position information is set, and a path is generated by a process of connecting the new route position information and the immediately generated route position information.
  • the pass 211 before decimation shown in FIG. 11 is generated.
  • the path 211 before the thinning out is a zigzag path as described above with reference to FIG. 9, and the tracking efficiency is deteriorated.
  • the data processing unit of the robot 10 of the present disclosure executes a process of deleting a part of the route position information (waypoint). Specifically, as shown in FIG. 11, in the route position information (waypoint) on the path 211 before thinning out, two route position information (waypoint) having an interval equal to or larger than a predetermined predetermined distance (La) are provided. Select sequentially, and delete the route position information (Waypoint) between the two selected route position information (Waypoint).
  • the route position information (Waypoint) 212 and the route position information (Waypoint) 213 are two route position information (Waypoint) having a predetermined distance (La) or more.
  • the route position information (Waypoint) between the route position information (Waypoint) 212 and 213 is deleted.
  • this route position information (waypoint)
  • the remaining route position information (waypoint) is connected to generate a path that becomes a follow-up path of the robot.
  • the modification path 214 shown in FIG. 11 is generated.
  • This modification path information is recorded in, for example, a map stored in a storage unit inside the robot 10, and the robot 10 follows the target 20 according to the modification path 214. By performing such processing, it is possible to generate an efficient tracking path even when a recognition error of the target 20 occurs.
  • This processing algorithm that is, the processing sequence of "(3) Waypoint and path generation algorithm corresponding to the recognition error of the target" will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Hereinafter, the processing of each step of the flow shown in FIG. 12 will be sequentially described.
  • Step S301 First, in step S301, the data processing unit of the robot 10 "new route position information" at a specified position in the vicinity of the target to be followed, for example, a position 150 degrees counterclockwise from the target traveling direction, according to a predetermined (rule). (Waypoint) ”is generated.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways.
  • Step S302 the data processing unit of the robot 10 generates the route position information between the "new route position information (waypoint)" generated in step S301 and the "specified distance separation route position information". That is, it is determined whether or not "intermediate route position information" exists. If present, the process proceeds to step S303. If it does not exist, the process proceeds to step S304.
  • Step S303 it is determined that the generated route position information, that is, the "intermediate route position information" exists between the "new route position information (waypoint)" generated in step S301 and the "specified distance separation route position information". If so, the data processing unit of the robot 10 executes a process of deleting the "intermediate route position information" in step S303.
  • Step S304 The process of step S304 is executed when the deletion process of the "intermediate route position information" in step S303 is completed and when the "intermediate route position information" is not detected in step S302.
  • the data processing unit of the robot 10 generates a connection path between the "new route position information (waypoint)" and the "specified distance separation route position information" in step S304.
  • Step S305 The process of step S305 is executed when the path generation in step S304 is completed.
  • step S305 the data processing unit of the robot 10 determines whether or not the target to be followed has moved by a predetermined distance (L) from the generation position of the new route position information. If it has not been moved, do not update the path. If it is determined that the vehicle has moved by a predetermined distance (L), the process returns to step S301, further, at the moved position, a new route position information (waypoint) generation process is executed, and further, the processes of steps S301 to S305 are performed. Repeat and run.
  • L a predetermined distance
  • FIG. 13 is a diagram illustrating "(4a) an example of a deletion processing algorithm for waypoint information (Waypoint)". That is, it is a figure explaining an example of the deletion processing of the waypoint information (waypoint) generated by a robot 10.
  • the robot 10 shown in FIG. 13 generates a path (path) for following the target 20.
  • This path generation process is the process described above with reference to FIGS. 1 to 3, that is, the process of generating the route position information (waypoint) to the vicinity of the target and the process of connecting the generated route position information (waypoint). It is done by.
  • route position information (Waypoint) setting rule.
  • Rule New route position information (waypoint) is added to a predetermined angle (for example, counterclockwise 150 degrees) on the circumference of a radius Ra centered on the target and with respect to the traveling direction of the target to be followed. Set.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways. According to the above (rule), new route position information is set, and a path is generated by a process connecting the new route position information and the immediately generated route position information. These pieces of information are recorded, for example, in a map stored in a storage unit inside the robot 10.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change (Bezier curve) are used. Therefore, it is possible to plan a route and a speed in consideration of lateral G and lateral Jerk.
  • FIG. 14 shows a movement route with the passage of time (t1 to t3) of the target 20 and the latest route position information (Waypoint) 235 generated based on the position of the target 20 at the time (t3).
  • FIG. 15 shows the route position information (Waypoint) 235 generated based on the target position at the time (t3) shown in FIG. 14, the target 20 at the time (t4) after the time (t3), and this time (t4).
  • the latest waypoint information (Waypoint) 236 generated based on the position of the target 20 of the above is shown.
  • the distance from the route position information (Waypoint) 235 generated based on the target position at time (t3) is within the specified distance (Rx) which is the deletion determination threshold value. It is in.
  • the data processing unit of the robot 10 does not delete the latest route position information (Waypoint) 236 generated based on the target 20 at this time (t4).
  • FIG. 16 shows the latest route position information (Waypoint) 237 generated based on the position of the target 20 at the time (t5) when the time has elapsed and the position of the target 20 at this time (t5) from FIG. ing.
  • the distance from the route position information @ t3,235 generated based on the target position at the time (t3) is the specified distance (the deletion determination threshold value). Rx) Outside. Further, between the route position information @ t3,235 generated based on the target position at time (t3) and the latest route position information (Waypoint) 237, it is generated based on the target position at time (t4). There is route position information @ t4,236.
  • the data processing unit of the robot 10 deletes the route position information @ t4,236 generated based on the target 20 at this time (t4).
  • the data processing unit of the robot 10 has the latest route position information (Waypoint) and the specified distance (Rx). Performs the process of deleting the intermediate route position information between the outside route position information and the outside route position information.
  • the data processing unit of the robot 10 further invalidates the path via the deleted intermediate route position information, and sets the path that directly connects the remaining route position information (waypoint) to the valid path. Robot 10 proceeds along this new activation path.
  • Step S401 First, in step S401, the data processing unit of the robot 10 "new route position information" at a specified position near the target to be followed, for example, a position 150 degrees counterclockwise from the target traveling direction) according to a predetermined (rule). (Waypoint) ”is generated.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways.
  • Step S402 the data processing unit of the robot 10 generates the route position information between the "new route position information (waypoint)" generated in step S401 and the "specified distance separation route position information". That is, it is determined whether or not "intermediate route position information" exists. If present, the process proceeds to step S403. If it does not exist, the process proceeds to step S404.
  • Step S403 it is determined that the generated route position information, that is, the "intermediate route position information" exists between the "new route position information (waypoint)" generated in step S401 and the "specified distance separation route position information". If so, the data processing unit of the robot 10 executes a process of deleting the "intermediate route position information" in step S403.
  • Step S404 The process of step S404 is executed when the deletion process of the "intermediate route position information" in step S403 is completed and when the "intermediate route position information" is not detected in step S402.
  • the data processing unit of the robot 10 generates a connection path between the "new route position information (waypoint)" and the "specified distance separation route position information” in step S404.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change (Bezier curve) are used. Therefore, it is possible to plan a route and a speed in consideration of lateral G and lateral Jerk.
  • Step S405 The process of step S405 is executed when the path generation in step S404 is completed.
  • step S405 the data processing unit of the robot 10 determines whether or not the target to be followed has moved by a predetermined distance (L) from the generation position of the new route position information. If it has not been moved, do not update the path. If it is determined that the vehicle has moved by a predetermined distance (L), the process returns to step S401, further, a new route position information (waypoint) generation process is executed at the moved position, and the processes of steps S401 to S405 are further executed. Repeat and run.
  • L a predetermined distance
  • FIG. 18 is a diagram illustrating "(5a) an example of a deletion processing algorithm for waypoint information (Waypoint)". That is, it is a figure explaining an example of the deletion processing of the waypoint information (waypoint) generated by a robot 10.
  • the robot 10 shown in FIG. 18 generates a path (path) for following the target 20.
  • This path generation process is the process described above with reference to FIGS. 1 to 3, that is, the process of generating the route position information (waypoint) to the vicinity of the target and the process of connecting the generated route position information (waypoint). It is done by.
  • route position information (Waypoint) setting rule.
  • Rule New route position information (waypoint) is added to a predetermined angle (for example, counterclockwise 150 degrees) on the circumference of a radius Ra centered on the target and with respect to the traveling direction of the target to be followed. Set.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways. According to the above (rule), new route position information is set, and a path is generated by a process connecting the new route position information and the immediately generated route position information. These pieces of information are recorded, for example, in a map stored in a storage unit inside the robot 10.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change (Bezier curve) are used. Therefore, it is possible to plan a route and a speed in consideration of lateral G and lateral Jerk.
  • the target 20 to be followed moves so as to change the traveling direction by 180 degrees and turn so that the latest position of the target 20 approaches the current position of the robot 10.
  • a process of deleting the generated route position information (Waypoint) is performed.
  • FIG. 18 shows a movement path of the target 20 to be followed by the robot 10 with the passage of time (t1 to t9).
  • the target 20 moves away from the robot 10 from time t1 to t4, then changes the traveling direction, and moves closer to the robot 10 from t5 to t9.
  • the "closest route position information 251" shown in FIG. 18 is the route position information (waypoint) closest to the robot 10.
  • the “latest route position information 252" is the latest route position information (waypoint) generated based on the target position at the time (t9).
  • the route position information (waypoint) generated based on the target positions of the times (t2) to (t8) is the “waypoint deletion algorithm example 1” described above with reference to FIGS. 15 to 17.
  • the result of the deletion process according to "" is shown. Only “effective route position information 253a to 253c" is left, and the other route position information indicated by the dotted line is the deleted route position information.
  • a certain path 255 is a path that follows the movement path of the target 20.
  • the position of the robot 10 and the position of the target 20 at the present time (t9) are extremely close to each other, and it is a waste of time and effort for the robot 10 to follow the movement trajectory of the target 20 according to the path 255. It will be a process to spend.
  • the "latest route position information 252" is within a predetermined distance (Ry) from the "closest route position information 251" which is the route position information (waypoint) at the position closest to the current position of the robot 10.
  • the "intermediate route position information 253a to c" between the "closest route position information 251" and the “latest route position information 252" is deleted.
  • a new path that directly connects to the "latest route position information 252" is set as a valid path 256.
  • the robot 10 follows the target 20 according to the effective bus 256.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change Bezier curve
  • Step S501 First, in step S501, the data processing unit of the robot 10 "new route position information" at a specified position near the target to be followed, for example, a position 150 degrees counterclockwise from the target traveling direction) according to a predetermined (rule). (Waypoint) ”is generated.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways.
  • Step S502 Next, in the data processing unit of the robot 10, in step S502, the "new route position information (waypoint)" generated in step S501 is from the “closest route position information (waypoint)" closest to the current position of the robot 10. , It is determined whether or not the position is within a predetermined distance (Ry).
  • a map recording route position information (waypoints) is recorded in the storage unit of the robot 10.
  • the data processing unit of the robot 10 refers to the map stored in the storage unit, and refers to the distance (Ry) defined by the distance between the "new route position information (Waypoint)" and the "closest route position information (Waypoint)". ) Is within.
  • step S503 If the distance between the "new route position information (Waypoint)" and the “closest route position information (Waypoint)" is within the specified distance (Ry), the process proceeds to step S503. On the other hand, if the distance between the "new route position information (Waypoint)" and the “closest route position information (Waypoint)" is not within the specified distance (Ry), the process proceeds to step S506.
  • Step S503 When it is determined in step S502 that the distance between the "new route position information (waypoint)" generated in step S501 and the "closest route position information (waypoint)" is within the specified distance (Ry), step S503 Executes the processing of.
  • the data processing unit of the robot 10 has generated a route position between the "new route position information (waypoint)" generated in step S501 and the "closest route position information (waypoint)" in step S503. It is determined whether or not information, that is, "intermediate route position information" exists. If present, the process proceeds to step S504. If it does not exist, the process proceeds to step S505.
  • Step S504 the generated route position information, that is, "intermediate route position information" exists between the “new route position information (Waypoint)" generated in step S501 and the "closest route position information (Waypoint)". If so, the data processing unit of the robot 10 executes a process of deleting the "intermediate route position information" in step S504.
  • Step S505 The process of step S505 is executed when the deletion process of the "intermediate route position information" in step S504 is completed and when the "intermediate route position information" is not detected in step S503.
  • the data processing unit of the robot 10 generates a connection path between the "new route position information (waypoint)" and the "closest route position information (waypoint)" in step S505.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change (Bezier curve) are used. Therefore, it is possible to plan a route and a speed in consideration of lateral G and lateral Jerk.
  • Step S506 In the process of step S506, when the path generation in step S505 is completed, and in step S502, the distance between the "new route position information (waypoint)" and the “closest route position information (waypoint)” is defined. It is executed when it is determined that it is not within (Ry).
  • step S506 the data processing unit of the robot 10 determines whether or not the target to be followed has moved by a predetermined distance (L) from the generation position of the new route position information. If it has not been moved, do not update the path. If it is determined that the vehicle has moved by a predetermined distance (L), the process returns to step S501, further, a new route position information (waypoint) generation process is executed at the moved position, and the processes of steps S501 to S506 are further executed. Repeat and run.
  • L a predetermined distance
  • the route position information (waypoint) based on the position of the target to be followed is set according to this (rule)
  • the route position information (waypoint) is set very close to the obstacle such as a wall, or due to a recognition error.
  • Waypoint may be set, and if the robot 10 is driven according to a path connecting such route position information, the robot 10 may come into contact with or collide with an obstacle such as a wall.
  • the robot 10 shown in FIG. 21 follows the target 20.
  • the data processing unit of the robot 10 has the above-mentioned (rule), that is, according to the "(1) basic algorithm of target tracking processing" described above with reference to FIGS. 1 to 3.
  • Rule New route position information (waypoint) is set at an angle position of 150 degrees counterclockwise with respect to the traveling direction of the target to be followed on the circumference of the radius Ra centered on the target.
  • the angle for setting the route position information (waypoint) can be set in various ways. According to the above (rule), route position information (waypoint) is set, and a path is generated by a process of connecting the set route position information.
  • the route position information (Waypoint) 272 may be set at a position very close to the obstacle 271 such as a wall.
  • the robot 10 When the robot 10 is driven according to this path 273, the robot 10 may come into contact with or collide with an obstacle 271 such as a wall.
  • the robot 10 contacts an obstacle with the route position information (waypoint) and the path generated according to "(1) Basic algorithm of target tracking processing" explained with reference to FIGS. 1 to 3. If it is set to a position where there is a possibility that it will be done, the route position information (waypoint), the position, or the position of the path is corrected.
  • the data processing unit of the robot 10 draws the route position information (waypoint) and the path generated according to "(1) Basic algorithm of target tracking processing" described with reference to FIGS. 1 to 3 on the occupied grid map. do.
  • the occupied grid map is a map showing a robot moving plane, and is a map composed of a large number of rectangular regions divided in a grid pattern. It is a map that makes it possible to identify the presence or absence of obstacles in each rectangular area. As shown in FIG. 22, in the occupied grid map, the obstacle area is filled with diagonal lines. The obstacle area and the robot passable area other than the obstacle area are configured as a clearly distinguishable map.
  • the data processing unit of the robot 10 refers to this occupied grid map and corrects the route position information (waypoint) and the path.
  • the route position information (waypoint) 272 and the path 273 shown on the occupied grid map are set in the obstacle 271 area or at a position very close to the obstacle 271.
  • the data processing unit of the robot 10 corrects the waypoint information (Waypoint) 272 and the path 273 to a position away from the obstacle 271.
  • a new correction route position information (Waypoint) 274 is set at a position away from the obstacle 271, and a new correction path 275 to which the set correction route position information (Waypoint) 274 is connected is set. ..
  • the data processing unit of the robot 10 causes the robot 10 to travel according to this modification path 275. By this process, the robot 10 can be moved without touching or colliding with an obstacle 271 such as a wall.
  • the movement speed planning unit 109 of the route planning unit 105 of the mobile device (robot) 100 shown in FIG. 4 follows the movement route (path) generated by the movement route generation unit 108 of the route planning unit 105 of the mobile device (robot) 100. Determine the moving speed of the moving device (robot).
  • the movement route and movement speed information determined by the route planning unit 105 are output to the robot control information generation unit 106, and the robot control information generation unit 106 uses the movement device ( Robot) Generates robot control information for moving 100 and outputs it to the robot drive unit 107.
  • Robot movement device
  • the robot drive unit 107 drives the moving device (robot) 100 according to the robot control information input from the robot control information generation unit 106. That is, the drive process for moving the moving device (robot) 100 so as to follow the target to be followed is executed.
  • FIG. 23 is a diagram showing a specific example of the movement speed determination process of the movement device (robot) by the movement speed planning unit 109.
  • the graph shown in FIG. 23 is a graph showing the position (P) on the horizontal axis and the speed of the robot 10 on the vertical axis.
  • the path (movement route) from the current position (P0) of the robot 10 to the position (P7) of the route position information (Waypoint) is generated by the route generation process by the movement route generation unit 108 of the route planning unit 105. And.
  • the movement speed planning unit 109 of the route planning unit 105 executes the movement speed determination process of the movement device (robot) as shown in FIG. 23.
  • the robot is set to move while accelerating from the stop position (P0) to the position (P1).
  • the setting is set to move from the position (P1) to the position (P2) at the maximum speed (V1).
  • the data processing unit (movement speed planning unit 109) of the robot 10 recognizes that the curve section 281 exists in the path from the position (P3) to the position (P4) from the map stored in the storage unit inside the robot. Then, the deceleration is set to start at the position (P2) before entering the curve section 281. It is set to decelerate from the position (P2) to the position (P3), set the speed to low speed (V2) at the intrusion position (P3) of the curve section 281 and perform low speed running to the end position (P4) of the curve section.
  • the speed (V2) is set according to the curvature of the path. For example, if the path has a constant curvature, the velocity will be constant. Also, when the path is generated according to the Bezier curve, the velocity changes continuously.
  • the data processing unit (movement speed planning unit 109) of the robot 10 recognizes that the route position information (Waypoint) 282 is set to the position (P7) from the map stored in the storage unit inside the robot.
  • the section from the position (P6) to the approach to the position (P7) of the route position information (Waypoint) 282 is set as the deceleration section. Since the position (P7) is the target point for tracking, the speed is set to be the same as the target speed at this position.
  • the speed is further decelerated from the position (P7) of the route position information (Waypoint) 282 to the position (P8) of the target 20, and the speed is set to 0 when the position (P8) of the target 20 is reached. ..
  • the position (P8) is set to a position in front of the target so that it does not collide with the target, and deceleration is set so that the vehicle can stop at that position.
  • the graph shown in FIG. 23 is an example of a specific example of the moving speed determination process of the moving device (robot) by the moving speed planning unit 109.
  • the movement route generation unit 108 of the route planning unit 105 sets new route position information (waypoint) and generates a new path according to the target movement.
  • the movement speed planning unit 109 of the route planning unit 105 sequentially performs a process of determining the movement speed according to the new route position information (waypoint) generated by the movement route generation unit 108 and the new path.
  • the moving device that follows the target may be, for example, a flight-type moving device such as a drone.
  • FIG. 24 shows an example of tracking processing of the target 20 by the drone 30.
  • the drone 30 shown in FIG. 24 flies over a height (Lz) away from the moving plane 290 of the target 20 to be followed and follows the target 20.
  • the drone 30 also has a data processing unit similar to the mobile device (robot) 100 described above with reference to FIG.
  • the data processing unit of the drone 30 first generates a waypoint information (Waypoint) 291 and a path 292 connecting the route position information on the moving plane 290 of the target 20 to be followed.
  • the route position information and the path generation process are the same as the processes described above with reference to FIGS. 1 to 3 and 5 to 22.
  • a predetermined curvature limit and a continuous curvature change Bezier curve
  • the data processing unit of the drone 30 develops the route position information (waypoint) and the path generated on the moving plane 290 of the target 20 into the flight plane of the drone 30, that is, the flight plane of height Lz.
  • the drone 30 flies according to the waypoint information (Waypoint) 295 and the path 296 developed on the flight plane at a height of Lz.
  • the height is not limited to a fixed value, and can be set to various heights with respect to the position of the target. In this case, the generated path is three-dimensional.
  • the drone 30 follows the target 20 which is the tracking target from the sky.
  • the mobile device of the present disclosure is the robot 10 or the drone 30 described in the above-described embodiment.
  • the mobile device of the present disclosure includes not only such an autonomous traveling robot but also various mobile devices such as an autonomous driving vehicle and a drone.
  • the data processing unit of the information processing device provided inside the mobile device such as the robot 10 that sets and controls the movement path of the mobile device such as the path generation process, or is an external device capable of communicating with the robot. It may be an information processing device.
  • FIG. 25 is a diagram showing a configuration example of the mobile device 300 when setting and controlling the movement route of the mobile device such as path generation processing by the mobile device alone. That is, it is a figure which shows the configuration example of the mobile apparatus 300 when the information processing apparatus provided inside the mobile apparatus sets and controls the movement path of a mobile apparatus, such as a path generation process.
  • FIG. 26 shows a configuration example of the mobile device 300 and the user terminal 500 when setting and controlling the movement route of the mobile device such as path generation processing in a user terminal capable of communicating with the mobile device, for example, a controller, a PC, or a smartphone. It is a figure which shows.
  • the mobile device 300 includes a camera 301, a sensor 302, a data processing unit 303, a position information acquisition unit 304, an input unit 305, an output unit 306, a communication unit 307, and a storage unit (memory) 308.
  • the camera 301 captures an image of the traveling direction of the moving device 300 and an image of the target to be followed.
  • the sensor 302 is an object detection sensor configured by, for example, LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) or the like. Measure the distance to obstacles.
  • the sensor 302 is not limited to LiDAR, and may be, for example, a stereo camera, a ToF sensor, an ultrasonic sensor, a radar, a sonar, or the like.
  • the target may have a terminal and the position information acquired by using the GPS of the target terminal may be used.
  • the data processing unit 303 is a process according to the above-described embodiment, that is, a process of generating route position information (waypoint), a process of generating a connection path of route position information (waypoint), a process of determining a moving speed, and a process of moving device. Drive control processing, etc. are executed.
  • the target recognition unit 102, the obstacle map generation unit 104, the route planning unit 105, the robot control information generation unit 106, etc. which are the main configurations of the mobile device (robot) 100 described above with reference to FIG. 4, are data processing units.
  • the configuration is included in 303.
  • the data processing unit 303 has, for example, a processor such as a CPU having a program execution function, and executes processing or the like according to the flowchart described in the above-described embodiment.
  • the program is stored in the storage unit 308.
  • the position information acquisition unit 304 executes communication with, for example, the GPS satellite 350, analyzes the current position (latitude, longitude, height) of the mobile device 300 based on the communication information with the GPS satellite 350, and obtains the analysis information. Output to the data processing unit 303.
  • the input unit 305 is, for example, an operation unit by a user, and is used for various processes such as input processing of user requests such as start and stop of traveling.
  • the output unit 306 includes an audio output unit, an image output unit, and the like.
  • the communication unit 307 executes communication with the user terminal and the external server.
  • the storage unit (memory) 308 is used as a storage area and a work area of the program executed by the data processing unit 303. It is also used as a storage area for various parameters applied to processing.
  • the storage unit (memory) 106 is composed of a RAM, a ROM, and the like.
  • a user terminal capable of communicating with the mobile device, for example, a mobile device 300 for setting and controlling a movement path of the mobile device such as a path generation process in a controller, a PC, or a smartphone.
  • a mobile device 300 for setting and controlling a movement path of the mobile device such as a path generation process in a controller, a PC, or a smartphone.
  • the configuration of the user terminal 500 will be described.
  • the mobile device 300 has the same configuration as that described with reference to FIG. 25. It communicates with the user terminal 500 via the communication unit 307.
  • the user terminal 500 has a data processing unit 501, a storage unit (memory) 502, a communication unit 503, an input unit 504, an output unit 505, and a display unit 506.
  • the data processing 501 performs a route position information (waypoint) generation process of the mobile device 300, a connection path generation process of the route position information (waypoint), a movement speed determination process, a movement device drive control information generation process, and the like. Run.
  • the data processing unit 501 of the user terminal 500 generates route position information (waypoint) and connection path, and further generates drive control information for driving the mobile device 300 according to the generated route position information (waypoint) and connection path. Then, it is transmitted to the mobile device 300 via the communication unit 503. The mobile device 300 moves according to the drive control information received from the user terminal 500.
  • the data processing unit 501 has, for example, a processor such as a CPU having a program execution function, and executes processing or the like according to the flowchart described in the above-described embodiment.
  • the program is stored in the storage unit 502.
  • the storage unit (memory) 502 is used as a storage area and a work area of a program executed by the data processing unit 501. It is also used as a storage area for various parameters applied to processing.
  • the storage unit (memory) 204 is composed of a RAM, a ROM, and the like.
  • the communication unit 503 executes communication with the mobile device 300 and an external server.
  • the input unit 504 is an operation unit by the user, and is used for various processes such as input processing of user requests such as control start and end of the mobile device 300.
  • the output unit 505 includes an audio output unit, an image output unit, and the like.
  • the display unit 506 is used for displaying images taken by the camera of the mobile device 300, displaying a map stored in the storage unit 502, and displaying route information and the like generated by the data processing unit 501.
  • the technology disclosed in the present specification can have the following configurations. (1) It has a movement route generation unit that generates a path that is a follow-up path of a target that is a follow-up target of a mobile device.
  • the movement route generation unit is Route position information (waypoint) is set in the vicinity of the target in sequence.
  • An information processing device that generates the path by sequentially connecting the set route position information.
  • the movement route generation unit is The information processing apparatus according to (1), wherein the route position information is set at a position determined according to a predetermined rule based on the position of the target and the traveling direction.
  • the movement route generation unit is The information processing apparatus according to (1) or (2), wherein the path position information is set on the circumference centered on the position of the target and at a position at a predetermined angle determined in advance from the traveling direction of the target. ..
  • the movement route generation unit is The information processing apparatus according to any one of (1) to (3), which sets new route position information when the target moves by a predetermined distance.
  • the movement route generation unit is The information processing apparatus according to any one of (1) to (4), wherein the route position information is set on a direction vector connecting the past position and the current position of the target.
  • the movement route generation unit is The information processing apparatus according to any one of (5), wherein when the target changes direction, the route position information is set on a direction vector connecting the past position and the current position of the target.
  • the movement route generation unit is Along with the movement of the target, the process of deleting the intermediate route position information between the two route position information set in advance at a predetermined distance and the distance from the set plurality of route position information is executed (1) to (6).
  • the movement route generation unit is The information processing apparatus according to (7), which generates a path connecting the two remaining route position information after the process of deleting the intermediate route position information.
  • the movement route generation unit is When the closest route position information, which is the closest route position information to the position of the current mobile device, and the latest route position information, which is the latest route position information, are within a predetermined distance.
  • the information processing apparatus according to any one of (1) to (8), which executes a process of deleting intermediate route position information between the nearest route position information and the latest route position information.
  • the movement route generation unit is The information processing apparatus according to (9), which generates a path connecting the nearest route position information and the latest route position information after the process of deleting the intermediate route position information.
  • the movement route generation unit is When the route position information is set in the obstacle or in the vicinity of the obstacle, the route position information position correction process for correcting the route position information to a position away from the obstacle is performed in any of (1) to (10).
  • the movement route generation unit is The information processing apparatus according to (11), which performs the route position information position correction process with reference to an occupied grid map.
  • the information processing device is The information processing device according to any one of (1) to (12), which is an information processing device provided in the mobile device.
  • the information processing device is The information processing device according to any one of (1) to (12), which is an information processing device capable of communicating with the mobile device.
  • An information processing system having a mobile device and an information processing device capable of communicating with the mobile device.
  • the information processing device is As a process of generating a path that follows a target that is a tracking target of the moving device, Processing to set route position information (waypoint) sequentially near the target, Execute the process to generate the path connecting the adjacent route position information, Further, the mobile device control information for moving the mobile device according to the generated path is generated and transmitted to the mobile device.
  • the mobile device is an information processing system that moves according to mobile device control information received from the information processing device and executes tracking processing of the target.
  • the information processing device has a movement path generation unit that generates a path that is a follow-up path of a target that is a follow-up target of the mobile device.
  • the movement route generation unit Route position information (waypoint) is set in the vicinity of the target in sequence.
  • An information processing method that generates the path by sequentially connecting the set route position information.
  • the information processing device As a process of generating a path that follows a target that is a tracking target of the moving device, Processing to set route position information (waypoint) sequentially near the target, Execute the process to generate the path connecting the adjacent route position information, Further, the mobile device control information for moving the mobile device according to the generated path is generated and transmitted to the mobile device.
  • a program that executes information processing in an information processing device has a movement path generation unit that generates a path that is a follow-up path of a target that is a follow-up target of the mobile device.
  • the program is attached to the movement route generation unit. Processing to set route position information (waypoint) sequentially near the target, A program that executes a process to generate the path by sequentially connecting the set route position information.
  • the series of processes described in the specification can be executed by hardware, software, or a composite configuration of both.
  • the program can be pre-recorded on a recording medium.
  • the program can be received via a network such as LAN (Local Area Network) or the Internet and installed on a recording medium such as a built-in hard disk.
  • the various processes described in the specification are not only executed in chronological order according to the description, but may also be executed in parallel or individually as required by the processing capacity of the device that executes the processes.
  • the system is a logical set configuration of a plurality of devices, and the devices of each configuration are not limited to those in the same housing.
  • a device and a method that efficiently generate a follow-up path of a target that is a follow-up target of a mobile device and enable reliable follow-up are realized.
  • it has a movement path generation unit that generates a path that is a follow-up path of a target that is a follow-up target of a mobile device.
  • the movement route generation unit sequentially sets the route position information (waypoint) in the vicinity of the target, and sequentially connects the set route position information to generate the path.
  • the movement route generation unit sets the route position information at a position determined according to a predetermined rule based on the position of the target and the traveling direction.
  • new route position information is set.
  • Robot 20 Target (following target) 100 Move device (robot) 101 Camera 102 Target recognition unit 103 Sensor (LiDAR) 104 Obstacle map generation unit 105 Route planning unit 106 Robot control information generation unit 107 Robot drive unit 108 Movement route generation unit 109 Movement speed planning unit 300 Movement device 301 Camera 302 Sensor 303 Data processing unit 304 Position information acquisition unit 305 Input unit 306 Output unit 307 Communication unit 308 Storage unit (memory) 350 GPS satellite 500 User terminal 501 Data processing unit 502 Storage unit (memory) 503 Communication unit 504 Input unit 505 Output unit 506 Display unit

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Abstract

移動装置の追従対象であるターゲットの追従パスを効率的に生成して確実な追従を可能とする装置、方法を提供する。移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有する。移動経路生成部は、ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する。移動経路生成部は、ターゲットの位置、および進行方向に基づいて、予め規定したルールに従って決定される位置に経路位置情報を設定する。また、ターゲットが、予め規定した距離、移動した場合に、新たな経路位置情報を設定する。

Description

情報処理装置、情報処理システム、および方法、並びにプログラム
 本開示は、情報処理装置、情報処理システム、および方法、並びにプログラムに関する。さらに詳細には、ロボットやドローン等、移動装置が人や車等を追従する際の移動経路を生成する情報処理装置、情報処理システム、および方法、並びにプログラムに関する。
 近年、ロボット、自動運転車両、ドローン等の自律移動体の利用が増加している。
 このような自律移動体の中には、例えば前方の別の移動体や人などをターゲットとして、ターゲットを追従して移動する構成としたものがある。
 なお、ターゲット追従を行う移動体について記載した従来技術として、例えば特許文献1(特開2014-006122号公報)等がある。
 ターゲット追従型の移動は、すでにターゲットが移動しているルートを選択して移動することができるため、障害物へ衝突するリスクが低減され、安全な走行が可能となるという利点がある。
 しかし、様々な方向に移動するターゲットを正確に追従するためには、ターゲットの移動方向の解析を高速に行うことが必要であり処理負荷が大きくなるという問題がある。
特開2014-006122号公報
 本開示は、例えば、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、処理負荷を低減させた高精度なターゲット追従を可能とする追従経路生成を行う情報処理装置、情報処理システム、および方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。
 本開示の第1の側面は、
 移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
 前記移動経路生成部は、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、
 設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する情報処理装置にある。
 さらに、本開示の第2の側面は、
 移動装置と、前記移動装置と通信可能な情報処理装置を有する情報処理システムであり、
 前記情報処理装置は、
 前記移動装置の追従対象であるターゲットを追従するパスの生成処理として、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
 隣接する経路位置情報を接続したパスを生成する処理を実行し、
 さらに、生成したパスに従って前記移動装置を移動させるための移動装置制御情報を生成して前記移動装置に送信し、
 前記移動装置は、前記情報処理装置から受信する移動装置制御情報に従って移動して、前記ターゲットの追従処理を実行する情報処理システムにある。
 さらに、本開示の第3の側面は、
 情報処理装置において実行する情報処理方法であり、
 前記情報処理装置は、移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
 前記移動経路生成部が、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、
 設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する情報処理方法にある。
 さらに、本開示の第4の側面は、
 移動装置と、前記移動装置と通信可能な情報処理装置を有する情報処理システムにおいて実行する情報処理方法であり、
 前記情報処理装置が、
 前記移動装置の追従対象であるターゲットを追従するパスの生成処理として、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
 隣接する経路位置情報を接続したパスを生成する処理を実行し、
 さらに、生成したパスに従って前記移動装置を移動させるための移動装置制御情報を生成して前記移動装置に送信し、
 前記移動装置が、前記情報処理装置から受信する移動装置制御情報に従って移動して、前記ターゲットの追従処理を実行する情報処理方法にある。
 さらに、本開示の第5の側面は、
 情報処理装置において情報処理を実行させるプログラムであり、
 前記情報処理装置は、移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
 前記プログラムは、前記移動経路生成部に、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
 設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する処理を実行させるプログラムにある。
 なお、本開示のプログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な情報処理装置やコンピュータ・システムに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体によって提供可能なプログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、情報処理装置やコンピュータ・システム上でプログラムに応じた処理が実現される。
 本開示のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本開示の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
 本開示の一実施例の構成によれば、移動装置の追従対象であるターゲットの追従パスを効率的に生成して確実な追従を可能とする装置、方法が実現される。
 具体的には、例えば、移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有する。移動経路生成部は、ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する。移動経路生成部は、ターゲットの位置、および進行方向に基づいて、予め規定したルールに従って決定される位置に経路位置情報を設定する。また、ターゲットが、予め規定した距離、移動した場合に、新たな経路位置情報を設定する。
 本構成により、移動装置の追従対象であるターゲットの追従パスを効率的に生成して確実な追従を可能とする装置、方法が実現される。
 なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
本開示のターゲット追従処理の基本処理例(基本アルゴリズム)について説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)の順次、生成処理について説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)と経路位置情報(Waypoint)を接続するパスの生成処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。 本開示の移動装置(ロボット)の主要構成の構成例を示すブロック図である。 ターゲットの急な方向転換の問題点について説明する図である。 ターゲットの急な方向転換の問題点の解決策について説明する図である。 ターゲットの急な方向転換に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズムの処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。 ターゲットの急な方向転換の問題点の解決策について説明する図である。 ターゲットの認識誤差に対する追従の問題点について説明する図である。 ターゲットの認識誤差に対する追従の問題点について説明する図である。 ターゲットの認識誤差に対する追従の問題点の解決策について説明する図である。 ターゲットの認識誤差に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズムの処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。 経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例について説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例について説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例について説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例について説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。 経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例について説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例について説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。 経路位置情報(Waypoint)の位置修正アルゴリズムについて説明する図である。 経路位置情報(Waypoint)の位置修正アルゴリズムについて説明する図である。 移動速度計画部による移動装置(ロボット)の移動速度決定処理の具体例について説明する図である。 ドローンによるターゲットの追従処理例について説明する図である。 移動装置単独でパス生成処理等、移動装置の移動経路の設定や制御を行う場合の移動装置の構成例について説明する図である。 移動装置と通信可能なユーザ端末において、パス生成処理等、移動装置の移動経路の設定や制御を行う場合の移動装置と、ユーザ端末の構成例について説明する図である。
 以下、図面を参照しながら本開示の情報処理装置、情報処理システム、および方法、並びにプログラムの詳細について説明する。なお、説明は以下の項目に従って行なう。
 1.本開示のターゲット追従処理の基本処理例について
 2.移動装置(ロボット)の構成例について
 3.経路位置情報(Waypoint)の生成処理とパス(移動経路)生成処理の具体例について
 4.移動装置(ロボット)の移動速度制御処理について
 5.飛行型移動装置によるターゲット追従処理例について
 6.本開示の移動装置、および情報処理装置の構成例について
 7.本開示の構成のまとめ
  [1.本開示のターゲット追従処理の基本処理例について]
 まず、本開示のターゲット追従処理の基本処理例(基本アルゴリズム)について説明する。
 図1は、本開示のターゲット追従処理の基本処理例について説明する図である。
 図1に示すロボット10は、本開示の移動装置である。ロボット10は、ターゲット(追従対象)20を追従する移動を行う。
 なお、以下の実施例において、ターゲット(追従対象)20を追従する移動装置として、自律走行型のロボットを例として説明するが、本開示の移動装置は、このような自律走行型ロボットのみならず、例えば自動運転車両や、ドローン等、様々な移動装置が含まれる。
 図1に示すロボット10が、ターゲット20を追従するためには、ロボット10の移動経路(パス)を生成する必要がある。ロボット10は、生成したパスに従って移動する。
 なお、パス生成処理等、ロボット10の移動経路の設定や制御を行うのは、ロボット10内部に備えられた情報処理装置のデータ処理部でもよいし、ロボットと通信可能な外部の情報処理装置でもよい。
 以下の実施例では、一例としてロボット10内部の情報処理装置のデータ処理部においてパス生成を行う例について説明するが、以下の説明において、ロボット10が実行する処理は、ロボット10と通信可能な情報処理装置が実行する構成としてもよい。
 図1に示すターゲット20は、図に示す矢印の示す進行方向に向かって移動している。
 ロボット10は、この移動するターゲット20の近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する。ロボット10は、例えばターゲット20の移動平面に相当するマップを有しており、このマップ上にターゲット20の移動に従って、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定して記録していく。
 図1に示す経路位置情報12は、現在のターゲット20の位置に基づいて生成される経路位置情報(Waypoint)である。
 図1に示す経路位置情報11は、過去のターゲット20の位置に基づいて生成された経路位置情報である。
 ターゲット20の移動に従って、順次、生成される経路位置情報(Waypoint)を接続したラインがパス(Path)、すなわちロボット10の移動経路(パス)となる。
 ロボット10は、ターゲット20の移動平面に相当するマップを記憶部に保持しており、このマップ上に、経路位置情報(Waypoint)を順次、記録し、さらに、経路位置情報(Waypoint)を接続したパスを記録する。
 ロボット10は、この経路位置情報(Waypoint)を接続したパスに従って移動することでターゲット20を追従する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 ロボット10は、追従対象であるターゲット20の移動に伴い、予め規定したルールに従って、新たな経路位置情報(Waypoint)を、順次、ターゲット20の近傍に設定する。
 新規経路位置情報(Waypoint)の設定処理について説明する。
 図1に示す経路位置情報12は、現在のターゲット20の位置に基づいて生成される新規の経路位置情報(Waypoint)である。
 図1に示す例は、ターゲット20を中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲット20の進行方向に対して左回り150度の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)12を設定している。
 すなわち、ここで適用している経路位置情報(Waypoint)の設定ルールは、以下の通りである。
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して規定角度(例えば左回り150度)の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、この(ルール)は一例であり、半径Raのサイズや、角度150度等のパラメータは様々な値が適用可能である。
 また、経路位置情報(Waypoint)は、ターゲット20の移動に応じて、順次、設定する。例えば、ターゲット20が予め規定した距離(L)、移動した場合に、新たな経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 図2を参照して、この経路位置情報(Waypoint)の順次、生成処理について説明する。
 図2には、上段に時間(t1)のターゲット20を示し、下段に、その後の時間(t2)のターゲット20を示している。
 上段の時間(t1)に示す状態は、ターゲット20の位置において、前述した(ルール)に従って新規の経路位置情報12が生成された状態を示している。
 下段の時間(t2)に示す状態は、ターゲット20が、時間(t1)の位置から距離(L)移動した状態である。
 このように、ターゲット20が予め規定した距離(L)、移動した場合に、新たな経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 下段の時間(t2)に示すターゲット20の位置において、上述した(ルール)、すなわち、
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して規定角度(例えば左回り150度)の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
 上記(ルール)に従って、新規追加経路位置情報13が設定される。
 さらに、ロボット10のデータ処理部は、新規追加経路位置情報13と直前に生成された経路位置情報12とを結ぶパスを生成する。
 これらの情報は、例えば、ロボット10内部の記憶部に格納されたマップに記録される。
 ロボット10は、この経路位置情報を結ぶパスに従って移動する。この移動処理により、確実にターゲット20を追従することが可能となる。
 ロボット10の実行する処理は、上記(ルール)に従った経路位置情報(Waypoint)の生成処理と、経路位置情報(Waypoint)を接続するパスの生成処理のみであり、少ない処理負荷で確実な追従ルート生成が可能となる。
 図1、図2を参照して説明した経路位置情報(Waypoint)の生成処理と、経路位置情報(Waypoint)を接続するパスの生成処理(基本アルゴリズム)のシーケンスについて、図3に示すフローチャートを参照して説明する。
 なお、図3以下のフローチャートに従った処理は、ロボット10、またはロボット10と通信可能な情報処理装置内部のメモリに格納されたプログラムに従って実行される。
 例えば、ロボット10、またはロボット10と通信可能な情報処理装置のプログラム実行機能を持つCPU等から構成される制御部(データ処理部)の制御下で実行される。
 なお、以下では、一例として、フローに従った処理をロボット10内部のデータ処理部が実行するものとして説明する。
 以下、図3に示すフローの各ステップの処理について、順次、説明する。
  (ステップS101)
 まず、ロボット10のデータ処理部は、ステップS101において、予め規定した(ルール)に従って、追従対象であるターゲット近傍の規定位置、例えばターゲット進行方向から左回り150度の位置)に新規経路位置情報(Waypoint)を生成する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
  (ステップS102)
 次に、ロボット10のデータ処理部は、ステップS102において、ステップS101で生成した新規経路位置情報(Waypoint)の直前に生成された直前生成経路位置情報が存在するか否かを判定する。
 ロボット10の記憶部には、経路位置情報(Waypoint)を記録したマップが記録されている。
 ロボット10のデータ処理部は、記憶部に格納されたマップを参照して、直前生成経路位置情報が存在するか否かを判定する。
 直前生成経路位置情報が存在する場合は、ステップS103に進む。
 一方、直前生成経路位置情報が存在しない場合はステップS104に進む。
  (ステップS103)
 ステップS102において、ステップS101で生成した新規経路位置情報(Waypoint)の直前に生成された直前生成経路位置情報が存在すると判定した場合、ステップS103の処理を実行する。
 この場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS103において、ステップS101で生成した新規経路位置情報(Waypoint)と、直前に生成した直前生成経路位置情報とを結ぶ接続パスを生成して記憶部に格納する。
 例えば記憶部に格納されたマップにパスを記録する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 ロボット10は、このパス、すなわち、経路位置情報(Waypoint)を接続するパスに従って移動する。
  (ステップS104)
 ステップS103におけるパス生成が完了した場合、および、
 ステップS102において、ステップS101で生成した新規経路位置情報(Waypoint)の直前に生成された直前生成経路位置情報が存在しないと判定した場合、これらの場合にステップS104の処理を実行する。
 ロボット10のデータ処理部は、ステップS104において、追従対象であるターゲットが、新規経路位置情報の生成位置から、予め規定した距離(L)移動したか否かを判定する。
 移動していない場合は、パスの更新をしない。
 予め規定した距離(L)移動したと判定した場合は、ステップS101に戻り、さらに、その移動位置で、新たな経路位置情報(Waypoint)の生成処理を実行し、さらにステップS101~S104の処理を繰り返し、実行する。
 この処理を実行することで、ターゲットの移動に伴い、新たな経路位置情報(Waypoint)と、経路位置情報(Waypoint)を接続するパスが、順次生成される。
 ロボット10は、この経路位置情報(Waypoint)を接続するパスに従って移動することで、追従対象であるターゲットを確実に追従することが可能となる。
  [2.移動装置(ロボット)の構成例について]
 次に、移動装置(ロボット)の構成例について説明する。
 図4は、本開示の移動装置(ロボット)100の主要構成の構成例を示すブロック図である。
 図4に示すように、移動装置(ロボット)100は、カメラ101、ターゲット認識部102、センサ(LiDAR)103、障害物マップ生成部104、経路計画部105、ロボット制御情報生成部106、ロボット駆動部107を有する。
 経路計画部105は、移動経路生成部108と、移動速度計画部109を有する。
 カメラ101は、移動装置(ロボット)100の進行方向の画像や追従対象となるターゲットの画像を撮影する。
 ターゲット認識部102は、カメラ101の撮影画像を入力し、ターゲットを識別する。なお、ターゲット画像については、図示しない記憶部に予め格納されており、ターゲット認識部102は、例えば、記憶部に格納されたターゲット画像と、カメラ撮影画像とを照合して、カメラ撮影画像からターゲットを抽出する。
 ターゲット認識部102は、カメラ撮影画像から抽出したターゲットの位置、姿勢、移動速度を解析し、これらの情報を含むターゲット情報を生成する。
 生成したターゲット情報は、図示しない記憶部に格納されるとともに、次段の経路計画部105に出力される。
 センサ(LiDAR)103は、例えば、LiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)等によって構成されるオブジェクト検出センサである。障害物までの距離等を計測する。
 なお、センサ103は、LiDARに限らず、例えば、ステレオカメラ、ToFセンサ、超音波センサ、レーダ、ソナー等でもよい。
 障害物マップ生成部104は、センサ103の検出情報を入力して移動装置(ロボット)100の進行方向の障害物の位置を解析し、障害物マップを生成する。生成した障害物マップは図示しない記憶部に格納されるとともに、次段の経路計画部105に出力される。
 なお、障害物マップ生成部104の生成する障害物マップは、例えば占有格子地図である。占有格子地図は、ロボット移動平面を示すマップであり、格子状に区切られた多数の矩形領域から構成されるマップである。各矩形領域単位で障害物の有無を識別可能としたマップである。なお、占有格子地図の具体例については、後段で説明する。
 経路計画部105は、移動装置(ロボット)100の移動経路と移動速度の計画処理を行う。
 経路計画部105は、移動経路生成部108と、移動速度計画部109を有する。
 移動経路生成部108は、移動装置(ロボット)100の移動経路を生成する。
 移動経路生成部108が実行する移動経路生成処理が、先に図1、図2を参照して説明した経路位置情報(Waypoint)の生成処理と、経路位置情報(Waypoint)の接続パスの生成処理に相当する。
 すなわち、移動経路生成部108は、先に説明した図3に示すフローに従った処理を実行して、移動装置(ロボット)100の移動経路を生成する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 移動速度計画部109は、移動経路生成部108が生成した移動経路、すなわち、経路位置情報(Waypoint)の接続パスに従って、移動装置(ロボット)100が移動する際の移動速度を決定する。
 このように、経路計画部105は、移動装置(ロボット)100が移動する移動経路と移動速度を決定する。
 経路計画部105が決定した移動経路と移動速度情報は、ロボット制御情報生成部106に出力される。
 ロボット制御情報生成部106は、経路計画部105から、移動経路と移動速度情報を入力し、入力した移動経路と移動速度に従って、移動装置(ロボット)100を移動させるためのロボット制御情報を生成して、ロボット駆動部107に出力する。
 ロボット駆動部107は、ロボット制御情報生成部106から入力したロボット制御情報に従って移動装置(ロボット)100を駆動する。
 すなわち、移動装置(ロボット)100を追従対象であるターゲットを追従するように移動させる駆動処理を実行する。
  [3.経路位置情報(Waypoint)の生成処理とパス(移動経路)生成処理の具体例について]
 次に、経路位置情報(Waypoint)の生成処理とパス(移動経路)生成処理の具体例について説明する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の生成処理とパス(移動経路)生成処理は、図4に示す移動装置(ロボット)100の経路計画部105の移動経路生成部108が実行する。
 経路計画部105の移動経路生成部108は、先に図1~図3を参照して説明した基本アルゴリズム、すなわち、
 (1)ターゲット追従処理の基本アルゴリズム
 上記の基本アルゴリズムに従って、経路位置情報(Waypoint)の生成処理とパス(移動経路)生成処理を実行する。
 さらに、経路計画部105の移動経路生成部108は、この基本アルゴリズムをベースとした複数の異なるアルゴリズムに従って、経路位置情報(Waypoint)の生成処理とパス(移動経路)生成処理を実行する。
 以下、これらの各アルゴリズムについて、説明する。
 以下に示す複数のアルゴリズムについて、順次、説明する。
 (2)ターゲットの急な方向転換に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズム
 (3)ターゲットの認識誤差に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズム
 (4)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例1
 (5)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例2
 (6)経路位置情報(Waypoint)の位置修正アルゴリズム
  [(2)ターゲットの急な方向転換に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズム]
 まず、「(2)ターゲットの急な方向転換に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズム」について説明する。
 図5は、「(2a)ターゲットの急な方向転換の問題点」を説明する図である。
 すなわち、ロボット10が追従するターゲット20が急な方向転換を行った場合に発生する問題点について説明する図である。
 図5に示すロボット10は、ターゲット20を追従するためのパス(経路)を生成する。
 このパス生成処理は、先に図1~図3を参照して説明した処理、すなわち、ターゲット近傍への経路位置情報(Waypoint)の生成処理と、生成した経路位置情報(Waypoint)を接続する処理によって行われる。
 具体的には、以下の経路位置情報(Waypoint)設定ルールに従った処理が行われる。
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して規定角度(例えば左回り150度)の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
 上記(ルール)に従って、新規経路位置情報が設定され、新規経路位置情報と直前に生成された経路位置情報とを結ぶ処理によってパスが生成される。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 これらの情報は、例えば、ロボット10内部の記憶部に格納されたマップに記録される。
 しかし、追従対象であるターゲット20は、急な方向転換を行うことがある。
 例えば、図5に示すように、ターゲット20は、ポイントP1において急な方向転換を行っている。
 ターゲット20が、このような急な方向転換を行うと、上記(ルール)に従った経路位置情報(Waypoint)設定処理を行うと、常にターゲットの背後に経路位置情報(Waypoint)が設定されることになり、結果として、経路位置情報とを結ぶパス(追従経路)が、大きな外回りを描くパスになってしまう。
 実施例では、ターゲット進行方向の左回り150度に経路位置情報(Waypoint)を設定しているが、この角度に限らず、様々な角度設定において、パス(追従経路)が、大きな外回りを描くパスになってしまう。
 ここで、方向転換とは、ターゲットの現在位置と過去位置を結ぶ「方向ベクトル」を更新し、「方向ベクトル」に所定の角度位置以上の変化があった場合を方向転換とする。
 具体的には、図5に示す経路位置情報(Waypoint)201を、上記の(ルール)に従ってターゲットの背後(進行方向から左回り150度)に設定する処理を行うと、結果として、経路位置情報とを結ぶパス(追従経路)が、大きな外回りを描くパスになってしまう。
 ロボット10がこのような大きな外回りパスに従って移動すると、ロボット10は、無駄な走行を行わざる得ないことになる。
 図6は、このような無駄な走行を解決するための処理について説明する図である。
 図6には、「(2b)ターゲットの急な方向転換の問題点の解決策」を示している。
 本開示のロボット10は、追従対象であるターゲット20に対する効率的な追従処理を実現するため、図6に示すように、ターゲット20の現在位置と過去の位置を結ぶ「方向ベクトル」を設定し、設定した「方向ベクトル」を基準として、予め指定した角度の位置に経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 パス(追従経路)は、「方向ベクトル」上の経路位置情報(Waypoint)を結ぶように構成する。
 このような処理を行うことで、追従経路の大回りを防止することができる。
 例えば、図6に示すように、ターゲット20の現在位置を(Ptx)とし、過去の位置を(Pty)とする。
 このターゲット20の現在位置(Ptx)と過去位置(Pty)を結ぶ「方向ベクトル202」を設定し、設定した「方向ベクトル202」を基準として、予め指定した角度の位置に経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 パス(追従経路)は、「方向ベクトル」上の経路位置情報(Waypoint)を結ぶように構成する。
 このような処理を行うことで、追従経路の大回りを防止することができる。
 この処理アルゴリズム、すなわち「(2)ターゲットの急な方向転換に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズム」の処理シーケンスについて、図7に示すフローチャートを参照して説明する。
 以下、図7に示すフローの各ステップの処理について、順次、説明する。
  (ステップS201)
 まず、ロボット10のデータ処理部は、ステップS201において、予め規定した(ルール)に従って、追従対象であるターゲット近傍の規定位置、例えばターゲット進行方向から左回り150度の位置)に「仮の新規経路位置情報(Waypoint)」を生成する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
  (ステップS202)
 次に、ロボット10のデータ処理部は、ステップS202において、ステップS201で生成した「仮の新規経路位置情報(Waypoint)」の直前に生成された直前生成経路位置情報が存在するか否かを判定する。
 ロボット10の記憶部には、経路位置情報(Waypoint)を記録したマップが記録されている。
 ロボット10のデータ処理部は、記憶部に格納されたマップを参照して、直前生成経路位置情報が存在するか否かを判定する。
 直前生成経路位置情報が存在する場合は、ステップS204に進む。
 一方、直前生成経路位置情報が存在しない場合はステップS203に進む。
  (ステップS203)
 ステップS202において、ステップS201で生成した「仮の新規経路位置情報(Waypoint)」の直前に生成された直前生成経路位置情報が存在しないと判定した場合、ステップS203の処理を実行する。
 この場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS203において、ステップS201で生成した「仮の新規経路位置情報(Waypoint)」を、「真の新規経路位置情報(Waypoint)」に設定する。
  (ステップS204)
 一方、ステップS202において、ステップS201で生成した「仮の新規経路位置情報(Waypoint)」の直前に生成された直前生成経路位置情報が存在すると判定した場合、ステップS204の処理を実行する。
 この場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS204において、直前に生成した経路位置情報(Waypoint)生成時のターゲット位置と、仮の新規経路位置情報生成時のターゲット位置を結ぶ方向ベクトルを基準として、予め規定した角度の位置に経由点を設定する
 この処理は、例えば、図6に示す方向ベクトル202上の経路位置情報(Waypoint)203の生成処理に相当する。
  (ステップS205)
 次に、ロボット10のデータ処理部は、ステップS205において、すべての経路位置情報(Waypoint)に基づいて、ベジェ曲線や円弧などの手段でパスを生成する。なお、アルゴリズムによっては経由点を通らない場合もある(ショートカットするような円弧など))。
 生成した接続パスは記憶部に格納する。
 例えば記憶部に格納されたマップにパスを記録する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 ロボット10は、このパス、すなわち、経路位置情報(Waypoint)を接続するパスに従って移動する。
  (ステップS206)
 ステップS205におけるパス生成が完了した場合、および、
 ステップS203において、ステップS201で生成した「仮の新規経路位置情報(Waypoint)」を、「真の新規経路位置情報(Waypoint)」に設定する処理が完了した場合、これらの場合にステップS206の処理を実行する。
 ロボット10のデータ処理部は、ステップS206において、追従対象であるターゲットが、真の新規経路位置情報の生成位置から、予め規定した距離(L)移動したか否かを判定する。
 移動していない場合は、パスの更新は行わない。
 予め規定した距離(L)移動したと判定した場合は、ステップS201に戻り、さらに、その移動位置で、新たな経路位置情報(Waypoint)の生成処理を実行し、さらにステップS201~S206の処理を繰り返し、実行する。
 この処理を実行することで、ターゲットの移動に伴い、ターゲットの位置に基づいて生成される方向ベクトル上に設定される経路位置情報(Waypoint)を接続するパスが、順次生成される。
 ロボット10は、この方向ベクトル上の経路位置情報(Waypoint)を接続するパスに従って移動することで、追従対象であるターゲットを確実に、かつ効率的に追従することが可能となる。
 なお、この大回りを防止する経路生成アルゴリズムは、ターゲットの背後に経路位置情報(Waypoint)を設定する上記(ルール)に従った処理に限らず、例えば、ターゲットから一定距離、離間した並走パスを生成して追従する場合にも適用可能である。
 例えば、図8に示すように、ターゲット20から一定距離(Lx)離間した並走パスを生成して追従する場合、まず、ロボット10のデータ処理部は、経路位置情報(Waypoint)の設定する角度を、ターゲット進行方向から90度に設定する。個々の設定によって生成した経路位置情報(Waypoint)を設定したパスを生成することで、ターゲットから一定距離、離間した並走パスが生成される。
 このような処理を行うことで、図8に示すように、ターゲット20の移動に並走する並走パスが生成される。なお、図8には、「ターゲットの進行方向ベクトルをもとに作成した並走パス204」、現在の並走位置(Ptx2)と過去の並走位置(Pty2)を結ぶ「方向ベクトル205」、「方向ベクトル205」上の「経路位置情報(Waypoint)206」、および「経由点をつなぐ方向ベクトルをもとに作成した並走パス」を示している。
 このような処理を行うことで、追従経路の大回りを防止した並走が可能となる。
  [(3)ターゲットの認識誤差に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズム]
 次に、「(3)ターゲットの認識誤差に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズム」について説明する。
 図9は、「(3a)ターゲットの認識誤差に対する追従の問題点」を説明する図である。
 すなわち、ロボット10が追従するターゲット20の位置を高精度に認識できない場合に発生する問題点について説明する図である。
 図9に示すロボット10は、ターゲット20を追従するためのパス(経路)を生成する。
 このパス生成処理は、先に図1~図3を参照して説明した処理、すなわち、ターゲット近傍への経路位置情報(Waypoint)の生成処理と、生成した経路位置情報(Waypoint)を接続する処理によって行われる。
 具体的には、以下の経路位置情報(Waypoint)設定ルールに従った処理が行われる。
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して規定角度(例えば左回り150度)の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
 上記(ルール)に従って、新規経路位置情報が設定され、新規経路位置情報と直前に生成された経路位置情報とを結ぶ処理によってパスが生成される。
 これらの情報は、例えば、ロボット10内部の記憶部に格納されたマップに記録される。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 しかし、追従対象であるターゲット20は、例えば、図9に示すように、左右にふらつきながら進行する場合がある。
 ターゲット20が、このように左右にふらつきながら進行する場合に、ターゲットの位置を高精度に認識できない場合が発生する。このような場合に上記(ルール)に従った経路位置情報(Waypoint)設定処理を行うと、図9に示すようなジグザグの追従用のパスが設定されることになる。
 このように方向変換を頻繁に行う必要のあるパスを設定して追従しようとすると、追従効率性の低下が発生する。
 このような問題を解決するための一手法として、経路位置情報(Waypoint)の設定間隔を長くするという手法がある。
 例えば図10に示すように、経路位置情報(Waypoint)の設定間隔を長くすることにより、ジグザグのパスをある程度、直線化することが可能となる。
 しかし、このように、経路位置情報(Waypoint)の設定間隔を単純に長く
すると、経路位置情報(Waypoint)の設定ポイントから、ターゲット20が、ある程度、離れないと、次の経路位置情報(Waypoint)の設定や、パスの設定ができなくなるという問題が発生する。
 このような問題を解決する手法を図11に示す。
 図11には、(3c)ターゲットの認識誤差に対する追従の問題点の解決策を示している。
 本開示のロボット10は、追従対象であるターゲット20の認識誤差に対する効率的な追従処理を実現するため、図11に示す処理を実行する。
 まず、本開示のロボット10のデータ処理部は、先に図1~図3を参照して説明した基本アルゴリズムに従った処理、すなわち、以下の経路位置情報(Waypoint)設定ルールに従った処理を実行する。
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して規定角度(例えば左回り150度)の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
 上記(ルール)に従って、新規経路位置情報を設定し、新規経路位置情報と直前に生成された経路位置情報とを結ぶ処理によってパスを生成する。
 この処理によって、図11に示す間引き前のパス211が生成される。
 しかし、この間引き前のパス211は、先に図9を参照して説明したと同様、ジグザグなパスであり、追従効率性が悪くなる。
 次に、本開示のロボット10のデータ処理部は、経路位置情報(Waypoint)の一部を削除する処理を実行する。
 具体的には、図11に示すように、間引き前のパス211上の経路位置情報(Waypoint)中、間隔が、予め規定した規定距離(La)以上となる2つの経路位置情報(Waypoint)を順次、選択し、この選択された2つの経路位置情報(Waypoint)の間にある経路位置情報(Waypoint)を削除する。
 図11に示す例では、経路位置情報(Waypoint)212と、経路位置情報(Waypoint)213が、予め規定した規定距離(La)以上となる2つの経路位置情報(Waypoint)であり、この2つの経路位置情報(Waypoint)212,213の間にある経路位置情報(Waypoint)を削除する。
 この経路位置情報(Waypoint)の削除処理後、残存した経路位置情報(Waypoint)を接続してロボットの追従経路となるパスを生成する。
 この処理によって、図11に示す修正パス214が生成される。
 この修正パス情報は、例えば、ロボット10内部の記憶部に格納されたマップに記録され、ロボット10は、修正パス214に従って、ターゲット20を追従する。
 このような処理を行うことで、ターゲット20の認識誤差が発生した場合でも効率的な追従パスを生成することができる。
 この処理アルゴリズム、すなわち「(3)ターゲットの認識誤差に対応した経路位置情報(Waypoint)とパス生成アルゴリズム」の処理シーケンスについて、図12に示すフローチャートを参照して説明する。
 以下、図12に示すフローの各ステップの処理について、順次、説明する。
  (ステップS301)
 まず、ロボット10のデータ処理部は、ステップS301において、予め規定した(ルール)に従って、追従対象であるターゲット近傍の規定位置、例えばターゲット進行方向から左回り150度の位置)に「新規経路位置情報(Waypoint)」を生成する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
  (ステップS302)
 次に、ロボット10のデータ処理部は、ステップS302において、ステップS301で生成した「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「規定距離離間経路位置情報」との間に生成済みの経路位置情報、すなわち「中間経路位置情報」が存在するか否かを判定する。
 存在する場合は、ステップS303に進む。
 存在しない場合は、ステップS304に進む。
  (ステップS303)
 ステップS302において、ステップS301で生成した「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「規定距離離間経路位置情報」との間に生成済みの経路位置情報、すなわち「中間経路位置情報」が存在すると判定した場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS303において「中間経路位置情報」を削除する処理を実行する。
  (ステップS304)
 ステップS304の処理は、ステップS303における「中間経路位置情報」の削除処理が完了した場合、および、ステップS302において「中間経路位置情報」が検出されなかった場合に実行する。
 これらの場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS304において、「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「規定距離離間経路位置情報」との接続パスを生成する。
  (ステップS305)
 ステップS305の処理は、ステップS304におけるパス生成が完了した場合に実行する。
 ロボット10のデータ処理部は、ステップS305において、追従対象であるターゲットが、新規経路位置情報の生成位置から、予め規定した距離(L)移動したか否かを判定する。
 移動していない場合は、パスの更新をしない。
 予め規定した距離(L)移動したと判定した場合は、ステップS301に戻り、さらに、その移動位置で、新たな経路位置情報(Waypoint)の生成処理を実行し、さらにステップS301~S305の処理を繰り返し、実行する。
 この処理を実行することで、ターゲットの移動に伴い、「新規経路位置情報(Waypoint)」から、予め規定した距離(La)以上離間した位置の「規定距離離間経路位置情報」を接続するパスが、順次生成される。
 ロボット10は、この経路位置情報(Waypoint)を接続するパスに従って移動することで、追従対象であるターゲットを確実に、かつ効率的に追従することが可能となる。
  [(4)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例1]
 次に、「(4)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例1」について説明する。
 図13は、「(4a)経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例」を説明する図である。
 すなわち、ロボット10が生成した経路位置情報(Waypoint)の削除処理の一例について説明する図である。
 図13に示すロボット10は、ターゲット20を追従するためのパス(経路)を生成する。
 このパス生成処理は、先に図1~図3を参照して説明した処理、すなわち、ターゲット近傍への経路位置情報(Waypoint)の生成処理と、生成した経路位置情報(Waypoint)を接続する処理によって行われる。
 具体的には、以下の経路位置情報(Waypoint)設定ルールに従った処理が行われる。
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して規定角度(例えば左回り150度)の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
 上記(ルール)に従って、新規経路位置情報が設定され、新規経路位置情報と直前に生成された経路位置情報とを結ぶ処理によってパスが生成される。
 これらの情報は、例えば、ロボット10内部の記憶部に格納されたマップに記録される。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 しかし、追従対象であるターゲット20が、例えば、図9に示すように左右にふらつきながら進行し、ターゲット位置を高精度に認識できない場合、先に図9~図12を参照して説明したように、生成済みの経路位置情報(Waypoint)を削除する処理を行うことになる。
 以下では、生成済みの経路位置情報(Waypoint)の削除処理を行う場合に適用するアルゴリズムの一例について説明する。
 図13に示す「(4a)経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例」は、ロボット10に最も近い位置の経路位置情報(Waypoint)である「最近接経路位置情報231」から予め規定した距離(Rx)外に「最新経路位置情報232」が設定された場合、「最近接経路位置情報231」と、「最新経路位置情報232」との間にある「中間経路位置情報233」を削除するアルゴリズムである。
 この「中間経路位置情報233」の削除処理に伴い、「中間経路位置情報233」を経由するパスは、無効化され、「最近接経路位置情報231」と、規定距離(Rx)外の「最新経路位置情報232」とを直接、接続する新たなパスが設定される。
 ロボット10はこの新規バスに従ってターゲット20を追従する。
 次に、図14~図16を参照して、ターゲット20の進行に伴う経路位置情報(Waypoint)の削除処理シーケンスについて説明する。
 図14には、ターゲット20の時間経過(t1~t3)に伴う移動経路と、時間(t3)のターゲット20の位置に基づいて生成された最新経路位置情報(Waypoint)235を示している。
 図15は、図14に示す時間(t3)におけるターゲット位置に基づいて生成された経路位置情報(Waypoint)235と、時間(t3)後の時間(t4)におけるターゲット20と、この時間(t4)のターゲット20の位置に基づいて生成された最新経路位置情報(Waypoint)236を示している。
 この最新経路位置情報(Waypoint)236は、時間(t3)におけるターゲット位置に基づいて生成された経路位置情報(Waypoint)235からの離間距離が、削除判定しきい値である規程距離(Rx)以内にある。
 この場合、ロボット10のデータ処理部は、この時間(t4)におけるターゲット20に基づいて生成された最新経路位置情報(Waypoint)236は削除しない。
 次の図16は、図15から、さらに時間が経過した時間(t5)におけるターゲット20と、この時間(t5)のターゲット20の位置に基づいて生成された最新経路位置情報(Waypoint)237を示している。
 図16に示す最新経路位置情報(Waypoint)237は、時間(t3)のターゲット位置に基づいて生成された経路位置情報@t3,235からの離間距離が、削除判定しきい値である規程距離(Rx)外にある。
 さらに、時間(t3)のターゲット位置に基づいて生成された経路位置情報@t3,235と、最新経路位置情報(Waypoint)237との間には、時間(t4)のターゲット位置に基づいて生成された経路位置情報@t4,236がある。
 この場合、ロボット10のデータ処理部は、この時間(t4)におけるターゲット20に基づいて生成された経路位置情報@t4,236を削除する。
 すなわち、ロボット10のデータ処理部は、最新経路位置情報(Waypoint)から規定距離(Rx)外に生成済みの経路位置情報が存在する場合、最新経路位置情報(Waypoint)と、規定距離(Rx)外の経路位置情報との間にある中間経路位置情報を削除する処理を行う。
 ロボット10のデータ処理部は、さらに、削除した中間経路位置情報を経由するパスを無効化し、残存する経路位置情報(Waypoint)を、直接、接続するパスを、有効化パスに設定する。
 ロボット10はこの新たな有効化パスに沿って進行する。
 この処理アルゴリズム、すなわち「(4)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例1」の処理シーケンスについて、図17に示すフローチャートを参照して説明する。
 以下、図17に示すフローの各ステップの処理について、順次、説明する。
  (ステップS401)
 まず、ロボット10のデータ処理部は、ステップS401において、予め規定した(ルール)に従って、追従対象であるターゲット近傍の規定位置、例えばターゲット進行方向から左回り150度の位置)に「新規経路位置情報(Waypoint)」を生成する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
  (ステップS402)
 次に、ロボット10のデータ処理部は、ステップS402において、ステップS401で生成した「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「規定距離離間経路位置情報」との間に生成済みの経路位置情報、すなわち「中間経路位置情報」が存在するか否かを判定する。
 存在する場合は、ステップS403に進む。
 存在しない場合は、ステップS404に進む。
  (ステップS403)
 ステップS402において、ステップS401で生成した「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「規定距離離間経路位置情報」との間に生成済みの経路位置情報、すなわち「中間経路位置情報」が存在すると判定した場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS403において「中間経路位置情報」を削除する処理を実行する。
  (ステップS404)
 ステップS404の処理は、ステップS403における「中間経路位置情報」の削除処理が完了した場合、および、ステップS402において「中間経路位置情報」が検出されなかった場合に実行する。
 これらの場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS404において、「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「規定距離離間経路位置情報」との接続パスを生成する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
  (ステップS405)
 ステップS405の処理は、ステップS404におけるパス生成が完了した場合に実行する。
 ロボット10のデータ処理部は、ステップS405において、追従対象であるターゲットが、新規経路位置情報の生成位置から、予め規定した距離(L)移動したか否かを判定する。
 移動していない場合は、パスの更新をしない。
 予め規定した距離(L)移動したと判定した場合は、ステップS401に戻り、さらに、その移動位置で、新たな経路位置情報(Waypoint)の生成処理を実行し、さらにステップS401~S405の処理を繰り返し、実行する。
 この処理を実行することで、ターゲットの移動に伴い、「新規経路位置情報(Waypoint)」から、予め規定した距離(Rx)以上離間した位置の「規定距離離間経路位置情報」を接続するパスが、順次生成される。
 ロボット10は、この経路位置情報(Waypoint)を接続するパスに従って移動することで、追従対象であるターゲットを確実に、かつ効率的に追従することが可能となる。
  [(5)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例2]
 次に、「(5)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例2」について説明する。
 図18は、「(5a)経路位置情報(Waypoint)の削除処理アルゴリズムの例」を説明する図である。
 すなわち、ロボット10が生成した経路位置情報(Waypoint)の削除処理の一例について説明する図である。
 図18に示すロボット10は、ターゲット20を追従するためのパス(経路)を生成する。
 このパス生成処理は、先に図1~図3を参照して説明した処理、すなわち、ターゲット近傍への経路位置情報(Waypoint)の生成処理と、生成した経路位置情報(Waypoint)を接続する処理によって行われる。
 具体的には、以下の経路位置情報(Waypoint)設定ルールに従った処理が行われる。
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して規定角度(例えば左回り150度)の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
 上記(ルール)に従って、新規経路位置情報が設定され、新規経路位置情報と直前に生成された経路位置情報とを結ぶ処理によってパスが生成される。
 これらの情報は、例えば、ロボット10内部の記憶部に格納されたマップに記録される。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 しかし、追従対象であるターゲット20が、例えば、図18に示すように進行方向を180度、変更して旋回するように移動し、ターゲット20の最新位置が、ロボット10の現在位置に近づくように移動している場合、生成済みの経路位置情報(Waypoint)を削除する処理を行う。
 図18には、ロボット10の追従対象であるターゲット20の時間経過(t1~t9)に伴う移動経路を示している。
 ターゲット20は、時間t1~t4まてではロボット10から離れるように移動し、その後、進行方向を変更し、t5からt9まで、ロボット10に近づくように移動している。
 なお、図18に示す「最近接経路位置情報251」は、ロボット10に最も近い位置にある経路位置情報(Waypoint)である。
 「最新接経路位置情報252」は、時間(t9)のターゲット位置に基づいて生成された最新の経路位置情報(Waypoint)である。
 時間(t2)~(t8)のターゲット位置に基づいて生成された経路位置情報(Waypoint)は、先に図15~図17を参照して説明した「経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例1」に従った削除処理が行われた結果を示している。「有効経路位置情報253a~253c」のみが残されており、その他の点線で示す経路位置情報は削除された経路位置情報である。
 先に図15~図17を参照して説明した「経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例1」に従った削除処理が行われた場合でも、図に示すように、ターゲット20の追従経路であるパス255は、ターゲット20の移動経路に従ったパスとなる。
 しかし、現時点(t9)におけるロボット10の位置と、ターゲット20の位置は極めて近い位置にあり、ロボット10が、パス255に従ってターゲット20の移動軌跡に従った追従を行うことは無駄な時間、労力を費やす処理になる。
 「(5)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例2」は、このような場合に有効となるアルゴリズムである。
 図19を参照してこのアルゴリズムについて説明する。
 図19に示すように、ロボット10の現在位置に最も近い位置の経路位置情報(Waypoint)である「最近接経路位置情報251」から予め規定した距離(Ry)内に「最新経路位置情報252」が設定された場合、「最近接経路位置情報251」と、「最新経路位置情報252」との間にある「中間経路位置情報253a~c」を削除する。
 この「中間経路位置情報253a~c」の削除処理に伴い、「中間経路位置情報253a~c」を経由するパス255は、無効化され、「最近接経路位置情報251」と、規定距離(Ry)内の「最新経路位置情報252」とを直接、接続する新たなパスが有効パス256として設定される。
 ロボット10はこの有効バス256に従ってターゲット20を追従する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 このように経路位置情報(Waypoint)の削除処理と、新たなパス設定を行い、新たに設定されたパスに従ってターゲット追従を行うことで、高率的なターゲット追従処理が可能となる。
 この処理アルゴリズム、すなわち「(5)経路位置情報(Waypoint)の削除アルゴリズム例2」の処理シーケンスについて、図20に示すフローチャートを参照して説明する。
 以下、図20に示すフローの各ステップの処理について、順次、説明する。
  (ステップS501)
 まず、ロボット10のデータ処理部は、ステップS501において、予め規定した(ルール)に従って、追従対象であるターゲット近傍の規定位置、例えばターゲット進行方向から左回り150度の位置)に「新規経路位置情報(Waypoint)」を生成する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
  (ステップS502)
 次に、ロボット10のデータ処理部は、ステップS502において、ステップS501で生成した「新規経路位置情報(Waypoint)」が、ロボット10の現在位置に最も近い「最近接経路位置情報(Waypoint)」から、予め規定した距離(Ry)以内の位置にあるか否かを判定する。
 ロボット10の記憶部には、経路位置情報(Waypoint)を記録したマップが記録されている。
 ロボット10のデータ処理部は、記憶部に格納されたマップを参照して、「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「最近接経路位置情報(Waypoint)」との距離が規定した距離(Ry)以内であるか否かを判定する。
 「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「最近接経路位置情報(Waypoint)」との距離が規定した距離(Ry)以内である場合は、ステップS503に進む。
 一方、「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「最近接経路位置情報(Waypoint)」との距離が規定した距離(Ry)以内でない場合はステップS506に進む。
  (ステップS503)
 ステップS502において、ステップS501で生成した「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「最近接経路位置情報(Waypoint)」との距離が規定した距離(Ry)以内であると判定した場合、ステップS503の処理を実行する。
 この場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS503において、ステップS501で生成した「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「最近接経路位置情報(Waypoint)」との間に生成済みの経路位置情報、すなわち「中間経路位置情報」が存在するか否かを判定する。
 存在する場合は、ステップS504に進む。
 存在しない場合は、ステップS505に進む。
  (ステップS504)
 ステップS503において、ステップS501で生成した「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「最近接経路位置情報(Waypoint)」との間に生成済みの経路位置情報、すなわち「中間経路位置情報」が存在すると判定した場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS504において「中間経路位置情報」を削除する処理を実行する。
  (ステップS505)
 ステップS505の処理は、ステップS504における「中間経路位置情報」の削除処理が完了した場合、および、ステップS503において「中間経路位置情報」が検出されなかった場合に実行する。
 これらの場合、ロボット10のデータ処理部は、ステップS505において、「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「最近接経路位置情報(Waypoint)」との接続パスを生成する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
  (ステップS506)
 ステップS506の処理は、ステップS505におけるパス生成が完了した場合、および、ステップS502において、「新規経路位置情報(Waypoint)」と、「最近接経路位置情報(Waypoint)」との距離が規定した距離(Ry)以内でないと判定した場合に実行する。
 ロボット10のデータ処理部は、ステップS506において、追従対象であるターゲットが、新規経路位置情報の生成位置から、予め規定した距離(L)移動したか否かを判定する。
 移動していない場合は、パスの更新をしない。
 予め規定した距離(L)移動したと判定した場合は、ステップS501に戻り、さらに、その移動位置で、新たな経路位置情報(Waypoint)の生成処理を実行し、さらにステップS501~S506の処理を繰り返し、実行する。
 この処理を実行することで、ターゲット20が、ロボット10の近づいてくるような移動を行なった場合、より効率的にターゲット20に近づくためのパスを生成することができる。
 ロボット10は、この新たなパスに従って移動することで、追従対象であるターゲットを確実に、かつ効率的に追従することが可能となる。
  [(6)経路位置情報(Waypoint)の位置修正アルゴリズム]
 次に、「(6)経路位置情報(Waypoint)の位置修正アルゴリズム」について説明する。
 図21、図22を参照して、「(6)経路位置情報(Waypoint)の位置修正アルゴリズム」について説明する。
 先に、図1~図3を参照して説明した「(1)ターゲット追従処理の基本アルゴリズム」では、以下の経路位置情報(Waypoint)設定ルールに従った処理が行われる。
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して規定角度(例えば左回り150度)の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
 上記(ルール)に従って、新規経路位置情報が設定され、新規経路位置情報と直前に生成された経路位置情報とを結ぶ処理によってパスが生成される。
 しかし、この(ルール)に従って、追従対象であるターゲットの位置に基づく経路位置情報(Waypoint)を設定すると、例えば壁などの障害物の極めて近い位置、もしくは認識誤差により障害物内に経路位置情報(Waypoint)が設定される場合があり、このような経路位置情報を結ぶパスに従ってロボット10を走行させると、ロボット10が壁などの障害物に接触、または衝突してしまう可能性がある。
 図21を参照して具体例について説明する。
 図21に示すロボット10は、ターゲット20を追従する。ロボット10のデータ処理部は、先に、図1~図3を参照して説明した「(1)ターゲット追従処理の基本アルゴリズム」に従い、上述した(ルール)、すなわち、
 (ルール)ターゲットを中心とした半径Raの円周上で、かつ追従対象であるターゲットの進行方向に対して左回り150度の角度位置に新規の経路位置情報(Waypoint)を設定する。
 なお、経路位置情報(Waypoint)を設定する角度は、様々な設定が可能である。
 上記(ルール)に従って、経路位置情報(Waypoint)を設定し、設定した経路位置情報を結ぶ処理によってパスを生成する。
 このような処理を行うと、例えば、図21に示すように壁などの障害物271のきわめて近い位置に経路位置情報(Waypoint)272が設定されてしまう場合がある。
 このパス273に従ってロボット10を走行させると、ロボット10が壁などの障害物271に接触、または衝突してしまう可能性がある。
 図22を参照して、このような問題を防止するためにロボット10のデータ処理部が実行する処理について説明する。
 ロボット10のデータ処理部は、図1~図3を参照して説明した「(1)ターゲット追従処理の基本アルゴリズム」に従って生成した経路位置情報(Waypoint)やパスが、ロボット10が障害物に接触してしまう可能性がある位置に設定されている場合、経路位置情報(Waypoint)や位置やパスの位置を修正する。
 まず、ロボット10のデータ処理部は、図1~図3を参照して説明した「(1)ターゲット追従処理の基本アルゴリズム」に従って生成した経路位置情報(Waypoint)やパスを占有格子地図上に描画する。
 占有格子地図とは、ロボット移動平面を示すマップであり、格子状に区切られた多数の矩形領域から構成されるマップである。各矩形領域単位で障害物の有無を識別可能としたマップである。
 図22に示すように、占有格子地図は、障害物領域が斜線で塗りつぶされており、
障害物領域と、障害物領域以外のロボット通行可能領域がはっきり区別可能なマップとして構成される。
 ロボット10のデータ処理部は、この占有格子地図を参照して、経路位置情報(Waypoint)やパスを修正する。
 図22に示すように、占有格子地図上に示された経路位置情報(Waypoint)272やパス273は、障害物271領域内、または障害物271にきわめて近い位置に設定されている。
 このような場合、ロボット10のデータ処理部は、経路位置情報(Waypoint)272や、パス273を、障害物271から遠ざけた位置に修正する。
 図に示すように、障害物271から遠ざけた位置に、新たな修正経路位置情報(Waypoint)274を設定し、設定した修正経路位置情報(Waypoint)274を接続した新たな修正パス275を設定する。
 ロボット10のデータ処理部は、ロボット10を、この修正パス275に従って走行させる。この処理により、ロボット10を壁などの障害物271に接触、または衝突させることなく走行させることが可能となる。
  [4.移動装置(ロボット)の移動速度制御処理について]
 次に、移動装置(ロボット)の移動速度制御処理について説明する。
 図4に示す移動装置(ロボット)100の経路計画部105の移動速度計画部109は、移動装置(ロボット)100の経路計画部105の移動経路生成部108が生成した移動経路(パス)に従った移動装置(ロボット)の移動速度を決定する。
 経路計画部105が決定した移動経路と移動速度情報は、ロボット制御情報生成部106に出力され、ロボット制御情報生成部106は、経路計画部105から入力した移動経路と移動速度に従って、移動装置(ロボット)100を移動させるためのロボット制御情報を生成して、ロボット駆動部107に出力する。
 ロボット駆動部107は、ロボット制御情報生成部106から入力したロボット制御情報に従って移動装置(ロボット)100を駆動する。
 すなわち、移動装置(ロボット)100を追従対象であるターゲットを追従するように移動させる駆動処理を実行する。
 経路計画部105の移動速度計画部109が実行する移動装置(ロボット)の移動速度決定処理の具体例について説明する。
 図23は、移動速度計画部109による移動装置(ロボット)の移動速度決定処理の具体例を示す図である。
 図23に示すグラフは、横軸に位置(P)、縦軸にロボット10の速度を示したグラフである。
 ロボット10の現在位置は、位置P=P0の位置である。
 追従対象のターゲット20は、位置P=P8の位置にある。
 移動経路生成部108が設定した経路位置情報(Waypoint)が位置=P7の位置に設定されている。
 ロボット10の現在位置(P0)から、経路位置情報(Waypoint)の位置(P7)までのパス(移動経路)が、経路計画部105の移動経路生成部108による経路生成処理によって生成されているものとする。
 このとき、経路計画部105の移動速度計画部109は、図23に示すような移動装置(ロボット)の移動速度決定処理を実行する。
 まず、ロボット停止位置(P0)~位置(P1)まで加速しながら移動する設定とする。
 位置(P1)で、許容最大速度(V1)に達すると、位置(P1)~位置(P2)まで最大速度(V1)で移動する設定とする。
 さらに、ロボット10のデータ処理部(移動速度計画部109)はロボット内部の記憶部に格納されているマップから、位置(P3)~位置(P4)のパスにカーブ区間281が存在することを認識し、カーブ区間281に侵入する前の位置(P2)で減速を開始させる設定とする。
 位置(P2)~位置(P3)まで減速を行い、カーブ区間281の侵入位置(P3)で速度を低速(V2)に設定しカーブ区間終了位置(P4)まで低速走行を行う設定とする。
 なお、速度(V2)の設定は、経路の曲率に従って設定される。例えば、経路が一定の曲率であれば一定速度になる。またベジェ曲線に従ってパスを生成した場合は、速度が連続的に変化する。
 カーブ区間281が終了すると、再度、加速を開始する。カーブ区間終了位置(P4)から位置(P5)まで加速を行い、位置(P5)で、許容最大速度(V1)に達すると、位置(P5)~位置(P6)まで最大速度(V1)で移動する設定とする。
 その後、ロボット10のデータ処理部(移動速度計画部109)はロボット内部の記憶部に格納されているマップから経路位置情報(Waypoint)282が位置(P7)に設定されていることを認識し、位置(P6)から経路位置情報(Waypoint)282の位置(P7)に近づくまでの区間を減速区間として設定する。
 位置(P7)が追従の目標点であるため、この位置でターゲットの速度と同じになるように設定する。
 さらに、経路位置情報(Waypoint)282の位置(P7)からターゲット20の位置(P8)まで、さらに減速し、ターゲット20の位置(P8)に到達した時点で速度が0になるような設定とする。
 なお、位置(P8)はターゲットと衝突しない程度の手前の位置に設定し、その位置までに停止できるように減速設定を行う。
 なお、この図23に示すグラフは、移動速度計画部109による移動装置(ロボット)の移動速度決定処理の具体例の一例である。
 ターゲット20が移動を継続している場合、ターゲット移動に応じて、経路計画部105の移動経路生成部108が、新たな経路位置情報(Waypoint)を設定し、新たなパスを生成する。
 経路計画部105の移動速度計画部109は、移動経路生成部108が生成した新たな経路位置情報(Waypoint)や新たなパスに従って、順次、移動速度を決定する処理を行う。
  [5.飛行型移動装置によるターゲット追従処理例について]
 次に、飛行型移動装置によるターゲット追従処理例について説明する。
 上述した実施例では、追従対象とするターゲットが移動する平面を移動するロボットを利用した追従処理例について説明したが、ターゲットを追従する移動装置は、例えばドローン等の飛行型移動装置でもよい。
 図24にドローン30によるターゲット20の追従処理例を示す。
 図24に示すドローン30は、追従対象であるターゲット20の移動平面290から、高さ(Lz)離れた上空を飛行してターゲット20を追従する。
 なお、ドローン30も、先に図4を参照して説明した移動装置(ロボット)100と同様のデータ処理部を有する。
 このような設定において、ドローン30のデータ処理部は、まず、追従対象であるターゲット20の移動平面290上に経路位置情報(Waypoint)291や、経路位置情報を接続するパス292を生成する。
 この経路位置情報とパス生成処理は、先に図1~図3、図5~図22を参照して説明した処理と同様の処理である。
 なお、経路位置情報(Waypoint)の接続処理の際には、例えば、予め規定した曲率制限と,連続的な曲率変化(ベジェ曲線)などを使用する。このため,横Gや横Jerkを考慮した経路、および速度計画が可能となる。
 その後、ドローン30のデータ処理部は、ターゲット20の移動平面290上に生成した経路位置情報(Waypoint)とパスをドローン30の飛行平面、すなわち高さLzの飛行平面に展開する。
 ドローン30は、高さLzの飛行平面に展開した経路位置情報(Waypoint)295とパス296に従って飛行を行う。
 なお、高さは一定に限られるものではなく、ターゲットの位置に対して様々な高さに設定可能である。なお、この場合は、生成するパスは3次元になる。
 このような処理によって、ドローン30は追従対象であるターゲット20を上空から追従する。
  [6.本開示の移動装置、および情報処理装置の構成例について]
 次に、本開示の移動装置、および情報処理装置の構成例について説明する。
 本開示の移動装置は上述した実施例において説明したロボット10やドローン30である。前述したように、本開示の移動装置は、このような自律走行型ロボットのみならず、例えば自動運転車両や、ドローン等、様々な移動装置が含まれる。
 また、パス生成処理等、移動装置の移動経路の設定や制御を行うのは、ロボット10等の移動装置内部に備えられた情報処理装置のデータ処理部でもよいし、ロボットと通信可能な外部の情報処理装置でもよい。
 図25は、移動装置単独でパス生成処理等、移動装置の移動経路の設定や制御を行う場合の移動装置300の構成例を示す図である。すなわち、移動装置内部に備えられた情報処理装置がパス生成処理等、移動装置の移動経路の設定や制御を行う場合の移動装置300の構成例を示す図である。
 図26は、移動装置と通信可能なユーザ端末、例えばコントローラやPC、スマホにおいて、パス生成処理等、移動装置の移動経路の設定や制御を行う場合の移動装置300と、ユーザ端末500の構成例を示す図である。
 まず、図25を参照して、移動装置単独でパス生成処理等、移動装置の移動経路の設定や制御を行う場合の移動装置300の構成例について説明する。
 図25に示すように、移動装置300は、カメラ301、センサ302、データ処理部303、位置情報取得部304、入力部305、出力部306、通信部307、記憶部(メモリ)308を有する。
 カメラ301は、移動装置300の進行方向の画像や追従対象となるターゲットの画像を撮影する。
 センサ302は、例えば、LiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)等によって構成されるオブジェクト検出センサである。障害物までの距離等を計測する。なお、センサ302は、LiDARに限らず、例えば、ステレオカメラ、ToFセンサ、超音波センサ、レーダ、ソナー等でもよい。
 なお、ドローンの場合は、ターゲットに端末を持たせ、ターゲットの端末のGPSなどを使用して取得した位置情報を利用してもよい。
 データ処理部303は、上述した実施例に従った処理、すなわち、経路位置情報(Waypoint)の生成処理や、経路位置情報(Waypoint)の接続パスの生成処理、さらには移動速度決定処理、移動装置の駆動制御処理等を実行する。
 先に図4を参照して説明した移動装置(ロボット)100の主要構成であるターゲット認識部102、障害物マップ生成部104、経路計画部105、ロボット制御情報生成部106等は、データ処理部303に含まれる構成となる。
 なお、データ処理部303は、例えばプログラム実行機能を有するCPU等のプロセッサを有し、上述した実施例において説明したフローチャートに従った処理等を実行する。
 プログラムは、記憶部308に格納されている。
 位置情報取得部304は、例えばGPS衛星350との通信を実行し、GPS衛星350との通信情報に基づいて、移動装置300の現在位置(緯度、経度、高さ)を解析し、解析情報をデータ処理部303に出力する。
 入力部305は、例えばユーザによる操作部であり、様々な処理、例えば走行開始、停止等のユーザ要求の入力処理等に利用される。
 出力部306には、音声出力部、画像出力部等が含まれる。
 通信部307は、ユーザ端末や、外部サーバとの通信を実行する。
 記憶部(メモリ)308は、データ処理部303の実行するプログラムの格納領域、ワーク領域として利用される。処理に適用する様々なパラメータの記憶領域としても利用される。記憶部(メモリ)106は、RAM、ROM等によって構成される。
 次に、図26を参照して、移動装置と通信可能なユーザ端末、例えばコントローラやPC、スマホにおいて、パス生成処理等、移動装置の移動経路の設定や制御を行う場合の移動装置300と、ユーザ端末500の構成について説明する。
 移動装置300は、図25を参照して説明した構成と同様の構成である。
 通信部307を介してユーザ端末500と通信を行う。
 ユーザ端末500の構成について説明する。図に示すように、ユーザ端末500は、データ処理部501、記憶部(メモリ)502、通信部503、入力部504、出力部505、表示部506を有する。
 データ処理501は、移動装置300の経路位置情報(Waypoint)の生成処理や、経路位置情報(Waypoint)の接続パスの生成処理、さらには移動速度決定処理、移動装置の駆動制御情報生成処理等を実行する。
 先に図4を参照して説明した移動装置(ロボット)100の主要構成であるターゲット認識部102、障害物マップ生成部104、経路計画部105、ロボット制御情報生成部106等が実行する処理が、データ処理部501において実行される。
 ユーザ端末500のデータ処理部501は、経路位置情報(Waypoint)や接続パスを生成し、さらに、生成した経路位置情報(Waypoint)や接続パスに従って移動装置300を駆動するための駆動制御情報を生成して通信部503を介して移動装置300に送信する。
 移動装置300は、ユーザ端末500から受信した駆動制御情報に従って移動する。
 なお、データ処理部501は、例えばプログラム実行機能を有するCPU等のプロセッサを有し、上述した実施例において説明したフローチャートに従った処理等を実行する。
 プログラムは、記憶部502に格納されている。
 記憶部(メモリ)502は、データ処理部501の実行するプログラムの格納領域、ワーク領域として利用される。処理に適用する様々なパラメータの記憶領域としても利用される。記憶部(メモリ)204は、RAM、ROM等によって構成される。
 通信部503は、移動装置300や、外部サーバとの通信を実行する。
 入力部504は、ユーザによる操作部であり、様々な処理、例えば移動装置300の制御開始、終了等のユーザ要求の入力処理等に利用される。
 出力部505には、音声出力部、画像出力部等が含まれる。
 表示部506は、移動装置300のカメラ撮影画像等の表示や、記憶部502に格納されたマップの表示、データ処理部501が生成した経路情報等の表示に利用される。
  [7.本開示の構成のまとめ]
 以上、特定の実施例を参照しながら、本開示の実施例について詳解してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
 なお、本明細書において開示した技術は、以下のような構成をとることができる。
 (1) 移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
 前記移動経路生成部は、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、
 設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する情報処理装置。
 (2) 前記移動経路生成部は、
 前記ターゲットの位置、および進行方向に基づいて、予め規定したルールに従って決定される位置に前記経路位置情報を設定する(1)に記載の情報処理装置。
 (3) 前記移動経路生成部は、
 前記ターゲットの位置を中心とした円周上で、かつ、前記ターゲットの進行方向から予め決定した規定角度の位置に、前記経路位置情報を設定する(1)または(2)に記載の情報処理装置。
 (4) 前記移動経路生成部は、
 前記ターゲットが、予め規定した距離、移動した場合に、新たな経路位置情報を設定する(1)~(3)いずれかに記載の情報処理装置。
 (5) 前記移動経路生成部は、
 前記ターゲットの過去位置と、現在位置を結ぶ方向ベクトル上に、前記経路位置情報を設定する(1)~(4)いずれかに記載の情報処理装置。
 (6) 前記移動経路生成部は、
 前記ターゲットが方向転換をした場合に、前記ターゲットの過去位置と、現在位置を結ぶ方向ベクトル上に、前記経路位置情報を設定する(5)いずれかに記載の情報処理装置。
 (7) 前記移動経路生成部は、
 前記ターゲットの移動に伴い、設定された複数の経路位置情報から、予め規定した距離、離間した2つの経路位置情報の中間にある中間経路位置情報の削除処理を実行する(1)~(6)いずれかに記載の情報処理装置。
 (8) 前記移動経路生成部は、
 前記中間経路位置情報の削除処理後に、残存する2つの経路位置情報を接続するパスを生成する(7)に記載の情報処理装置。
 (9) 前記移動経路生成部は、
 現在の移動装置の位置に最も近い経路位置情報である最近接経路位置情報と、最新の経路位置情報である最新経路位置情報とが、予め規定した距離内にある場合、
 前記最近接経路位置情報と、前記最新経路位置情報との間にある中間経路位置情報の削除処理を実行する(1)~(8)いずれかに記載の情報処理装置。
 (10) 前記移動経路生成部は、
 前記中間経路位置情報の削除処理後に、前記最近接経路位置情報と、前記最新経路位置情報を接続するパスを生成する(9)に記載の情報処理装置。
 (11) 前記移動経路生成部は、
 経路位置情報が障害物内、または障害物近傍に設定された場合、前記経路位置情報を障害物から離間した位置に修正する経路位置情報位置修正処理を行う(1)~(10)いずれかに記載の情報処理装置。
 (12) 前記移動経路生成部は、
 占有格子地図を参照して、前記経路位置情報位置修正処理を行う(11)に記載の情報処理装置。
 (13) 前記情報処理装置は、
 前記移動装置内に設けられた情報処理装置である(1)~(12)いずれかに記載の情報処理装置。
 (14) 前記情報処理装置は、
 前記移動装置と通信可能な情報処理装置である(1)~(12)いずれかに記載の情報処理装置。
 (15) 移動装置と、前記移動装置と通信可能な情報処理装置を有する情報処理システムであり、
 前記情報処理装置は、
 前記移動装置の追従対象であるターゲットを追従するパスの生成処理として、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
 隣接する経路位置情報を接続したパスを生成する処理を実行し、
 さらに、生成したパスに従って前記移動装置を移動させるための移動装置制御情報を生成して前記移動装置に送信し、
 前記移動装置は、前記情報処理装置から受信する移動装置制御情報に従って移動して、前記ターゲットの追従処理を実行する情報処理システム。
 (16) 情報処理装置において実行する情報処理方法であり、
 前記情報処理装置は、移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
 前記移動経路生成部が、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、
 設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する情報処理方法。
 (17) 移動装置と、前記移動装置と通信可能な情報処理装置を有する情報処理システムにおいて実行する情報処理方法であり、
 前記情報処理装置が、
 前記移動装置の追従対象であるターゲットを追従するパスの生成処理として、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
 隣接する経路位置情報を接続したパスを生成する処理を実行し、
 さらに、生成したパスに従って前記移動装置を移動させるための移動装置制御情報を生成して前記移動装置に送信し、
 前記移動装置が、前記情報処理装置から受信する移動装置制御情報に従って移動して、前記ターゲットの追従処理を実行する情報処理方法。
 (18) 情報処理装置において情報処理を実行させるプログラムであり、
 前記情報処理装置は、移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
 前記プログラムは、前記移動経路生成部に、
 ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
 設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する処理を実行させるプログラム。
 また、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。例えば、プログラムは記録媒体に予め記録しておくことができる。記録媒体からコンピュータにインストールする他、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介してプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。
 なお、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
 以上、説明したように、本開示の一実施例の構成によれば、移動装置の追従対象であるターゲットの追従パスを効率的に生成して確実な追従を可能とする装置、方法が実現される。
 具体的には、例えば、移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有する。移動経路生成部は、ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する。移動経路生成部は、ターゲットの位置、および進行方向に基づいて、予め規定したルールに従って決定される位置に経路位置情報を設定する。また、ターゲットが、予め規定した距離、移動した場合に、新たな経路位置情報を設定する。
 本構成により、移動装置の追従対象であるターゲットの追従パスを効率的に生成して確実な追従を可能とする装置、方法が実現される。
  10 ロボット
  20 ターゲット(追従対象)
 100 移動装置(ロボット)
 101 カメラ
 102 ターゲット認識部
 103 センサ(LiDAR)
 104 障害物マップ生成部
 105 経路計画部
 106 ロボット制御情報生成部
 107 ロボット駆動部
 108 移動経路生成部
 109 移動速度計画部
 300 移動装置
 301 カメラ
 302 センサ
 303 データ処理部
 304 位置情報取得部
 305 入力部
 306 出力部
 307 通信部
 308 記憶部(メモリ)
 350 GPS衛星
 500 ユーザ端末
 501 データ処理部
 502 記憶部(メモリ)
 503 通信部
 504 入力部
 505 出力部
 506 表示部

Claims (18)

  1.  移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
     前記移動経路生成部は、
     ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、
     設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する情報処理装置。
  2.  前記移動経路生成部は、
     前記ターゲットの位置、および進行方向に基づいて、予め規定したルールに従って決定される位置に前記経路位置情報を設定する請求項1に記載の情報処理装置。
  3.  前記移動経路生成部は、
     前記ターゲットの位置を中心とした円周上で、かつ、前記ターゲットの進行方向から予め決定した規定角度の位置に、前記経路位置情報を設定する請求項1に記載の情報処理装置。
  4.  前記移動経路生成部は、
     前記ターゲットが、予め規定した距離、移動した場合に、新たな経路位置情報を設定する請求項1に記載の情報処理装置。
  5.  前記移動経路生成部は、
     前記ターゲットの過去位置と、現在位置を結ぶ方向ベクトル上に、前記経路位置情報を設定する請求項1に記載の情報処理装置。
  6.  前記移動経路生成部は、
     前記ターゲットが方向転換をした場合に、前記ターゲットの過去位置と、現在位置を結ぶ方向ベクトル上に、前記経路位置情報を設定する請求項5に記載の情報処理装置。
  7.  前記移動経路生成部は、
     前記ターゲットの移動に伴い、設定された複数の経路位置情報から、予め規定した距離、離間した2つの経路位置情報の中間にある中間経路位置情報の削除処理を実行する請求項1に記載の情報処理装置。
  8.  前記移動経路生成部は、
     前記中間経路位置情報の削除処理後に、残存する2つの経路位置情報を接続するパスを生成する請求項7に記載の情報処理装置。
  9.  前記移動経路生成部は、
     現在の移動装置の位置に最も近い経路位置情報である最近接経路位置情報と、最新の経路位置情報である最新経路位置情報とが、予め規定した距離内にある場合、
     前記最近接経路位置情報と、前記最新経路位置情報との間にある中間経路位置情報の削除処理を実行する請求項1に記載の情報処理装置。
  10.  前記移動経路生成部は、
     前記中間経路位置情報の削除処理後に、前記最近接経路位置情報と、前記最新経路位置情報を接続するパスを生成する請求項9に記載の情報処理装置。
  11.  前記移動経路生成部は、
     経路位置情報が障害物内、または障害物近傍に設定された場合、前記経路位置情報を障害物から離間した位置に修正する経路位置情報位置修正処理を行う請求項1に記載の情報処理装置。
  12.  前記移動経路生成部は、
     占有格子地図を参照して、前記経路位置情報位置修正処理を行う請求項11に記載の情報処理装置。
  13.  前記情報処理装置は、
     前記移動装置内に設けられた情報処理装置である請求項1に記載の情報処理装置。
  14.  前記情報処理装置は、
     前記移動装置と通信可能な情報処理装置である請求項1に記載の情報処理装置。
  15.  移動装置と、前記移動装置と通信可能な情報処理装置を有する情報処理システムであり、
     前記情報処理装置は、
     前記移動装置の追従対象であるターゲットを追従するパスの生成処理として、
     ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
     隣接する経路位置情報を接続したパスを生成する処理を実行し、
     さらに、生成したパスに従って前記移動装置を移動させるための移動装置制御情報を生成して前記移動装置に送信し、
     前記移動装置は、前記情報処理装置から受信する移動装置制御情報に従って移動して、前記ターゲットの追従処理を実行する情報処理システム。
  16.  情報処理装置において実行する情報処理方法であり、
     前記情報処理装置は、移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
     前記移動経路生成部が、
     ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定し、
     設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する情報処理方法。
  17.  移動装置と、前記移動装置と通信可能な情報処理装置を有する情報処理システムにおいて実行する情報処理方法であり、
     前記情報処理装置が、
     前記移動装置の追従対象であるターゲットを追従するパスの生成処理として、
     ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
     隣接する経路位置情報を接続したパスを生成する処理を実行し、
     さらに、生成したパスに従って前記移動装置を移動させるための移動装置制御情報を生成して前記移動装置に送信し、
     前記移動装置が、前記情報処理装置から受信する移動装置制御情報に従って移動して、前記ターゲットの追従処理を実行する情報処理方法。
  18.  情報処理装置において情報処理を実行させるプログラムであり、
     前記情報処理装置は、移動装置の追従対象であるターゲットの追従経路であるパスを生成する移動経路生成部を有し、
     前記プログラムは、前記移動経路生成部に、
     ターゲット近傍に、順次、経路位置情報(Waypoint)を設定する処理と、
     設定した経路位置情報を、順次、接続することにより、前記パスを生成する処理を実行させるプログラム。
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