CN101971116A - 自动移动体及其控制方法、以及控制*** - Google Patents

自动移动体及其控制方法、以及控制*** Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够在避免与移动障碍物碰撞的情况下在路径上朝向移动终点有效地移动的自动移动体及其控制方法、以及其控制***。本发明的自动移动体(10)包括：生成从移动起点(S)到移动终点(G)的自动移动体(10)的移动路径的单元；计算存在于移动区域内的移动障碍物(B)横穿被生成的自动移动体(10)的移动路径(R)的点作为碰撞预测点(P)的单元；计算移动障碍物(B)通过碰撞预测点(P)的第一通过时间段的单元；以及计算自动移动体(10)通过碰撞预测点(P)的第二通过时间段的单元。当第二通过时间段的至少一部分与第一通过时间段重叠时，调整自动移动体(10)的移动速度，以使第二通过时间段与第一通过时间段不重叠。

Description

自动移动体及其控制方法、以及控制***
技术领域
本发明涉及避开移动障碍物的自动移动体及其控制方法、以及控制***。
背景技术
近年来，开发出了用作所谓自动移动体的车辆或步行机器人等，其在室内、室外等被限制的区域等规定的移动区域自动地移动。这样的自动移动体在识别移动区域内的自动移动体自身的位置的同时，预先或实时地生成自动移动体所要移动的移动路径。
如果在生成移动路径时移动区域中存在障碍物，则按照自动移动体不与障碍物碰撞的方式生成移动路径。在此，障碍物有固定不动的固定障碍物、以及人或其他的机器人等移动的移动障碍物。对于固定障碍物，即使是在只要最初将该障碍物的附近设定为禁止区域来生成移动路径就依次地生成移动路径的情况下也没有问题，但是对于移动障碍物，由于具有移动性，因此会产生各种问题。例如，如果该移动障碍物具有大的移动速度，则由于每当生成移动路径时移动障碍物的位置都发生变化，因此移动路径被大幅度地改变，结果自动移动体不能始终追随路径而有可能与障碍物碰撞。尤其是，如果移动障碍物以相对性地靠近自动移动体的方式移动，则碰撞的危险性变高。
专利文献1公开了一种自动移动装置，该自动移动装置存储有预定的最高速度、加速度、减速度并将它们作为行驶控制条件，使用预先在行驶方向上的前方设定的行驶控制对象区域，仅在行驶控制区域内部检测出障碍物的情况下基于控制条件来设定改变行进方向上的行驶速度。在专利文献1所记载的自动移动装置中，由于不会对行驶控制区域外的障碍物做出反应，因此能够减少对处于通道上的障碍物以外的壁等的反应，从而与不使用行驶控制区域的情况相比，能够进行更加高速有效的行驶。
另外，专利文献2公开了一种双足步行机器人，该步行机器人基于机器人和移动体的相对距离、相对角度来判定是否应该停止机器人的步行，当停止步行时，进行使机器人移动的停止移动距离位于预定的距离以内的控制。在专利文献2所记载的双足步行机器人中，当步行中的机器人靠近了移动体时，能够使机器人在预定的距离内停止，因此能够避免机器人和移动体碰撞。
专利文献1：日本专利文献专利3879860号公报；
专利文献2：日本专利文献特开2004-299001号公报。
发明内容
(发明所要解决的问题)
但是，在专利文献1所记载的自动移动装置中，当在行驶控制对象区域内部检测出障碍物时，条件反射地控制移动速度，无法计算出用于避免与障碍物的碰撞的最优的移动速度。另外，在专利文献2所记载的双足步行机器人中，为了避免与障碍物碰撞，停止双足步行机器人的移动，因此无法在避开障碍物的同时有效地在路径上移动。
如此，根据现有技术，无法计算出用于避开障碍物的最优移动速度，而无法兼顾障碍物的避开和最优路径计划。因此，存在无法以用于避免与移动障碍物的碰撞的最优移动速度在从移动起始点朝向移动终点的路径上有效地移动的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够在避免与移动障碍物碰撞的情况下在路径上朝向移动终点有效地移动的自动移动体及其控制方法、以及其控制***。
(用于解决问题的手段)
本发明提供一种自动移动体，从存在于移动区域内的移动起点开始移动，并到达存在于所述移动区域内的移动终点，所述自动移动体包括：生成从所述移动起点到所述移动终点的所述自动移动体的移动路径的单元；计算存在于所述移动区域内的移动障碍物横穿所生成的所述自动移动体的所述移动路径的点作为碰撞预测点的单元；计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元；以及计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段的单元；其中，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体调整所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。
如此，计算移动障碍物横穿自动移动体的移动路径的点作为碰撞预测点，并调整自动移动体的速度，以使移动障碍物通过碰撞预测点的时间段与自动移动体通过碰撞预测点的时间段不重叠，由此自动移动体能够在避开移动障碍物的情况下继续在移动路径上移动，从而能够兼顾移动障碍物的避开和最优路径计划。因而，能够在避免与移动障碍物碰撞的情况下在路径上朝向移动终点有效地移动。
另外，也可以是，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体减小所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。如此，减小自动移动体的移动速度，从而能够使自动移动体在移动障碍物通过了碰撞预测点之后通过碰撞预测点。因而，当预测到与移动障碍物碰撞时，不用急加速就避开障碍物，因此能够更安全地移动。
另外，也可以是，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体基于所述碰撞预测点和所述第二通过时间段中最迟的时间点来计算出所述减小的自动移动体的移动速度。如此，根据移动障碍物过完碰撞预测点的时间点来计算用于自动移动体到达碰撞预测点的移动速度，由此能够容易地计算用于有效地避开移动障碍物的移动速度。
另外，也可以是，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体减小或加大所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。如此，通过减小或加大自动移动体的移动速度，即可以使自动移动体在移动障碍物通过了碰撞预测点之后通过碰撞预测点，或者也可以使自动移动体在移动障碍物到达碰撞预测点之前过完碰撞预测点。因而，即使是在移动障碍物的移动速度等发生了变化的情况下，也能够更灵活地应对。
另外，也可以是，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体基于所述碰撞预测点和所述第二通过时间段中最迟的时间点来计算所述减小的自动移动体的移动速度，并且所述自动移动体基于所述碰撞预测点、所述移动障碍物的大小以及所述第二通过时间段中最早的时间点来计算所述加大的自动移动体的移动速度。如此，计算减小或加大的移动速度，从而能够容易地计算用于有效地避开移动障碍物的移动速度。
另外，也可以是，计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元根据在所述碰撞预测点处的所述移动障碍物的危险度来扩大所述第一通过时间段。如此，基于对移动障碍物的危险度来扩大第一通过时间段，从而能够使移动障碍物和自动移动体当在碰撞预测点处交错时更具有富余地错开通过。
另外，也可以是，在所述移动障碍物通过了所述碰撞预测点之后，所述自动移动体将被调整了的所述移动速度变更为预定的移动速度并移动。如此，在避开了移动障碍物之后返回到预定的速度并移动，从而能够在避免与移动障碍物碰撞的情况下更有效地在路径上移动。
另外，也可以是，计算所述移动障碍物横穿所述自动移动体的所述移动路径的点的单元包括：基于所述移动障碍物的当前位置信息和移动方向信息来计算所述移动障碍物的移动预测路径的单元；以及计算所述自动移动体的所述移动路径和算出的所述移动障碍物的所述移动预测路径的交点作为碰撞预测点的单元。
另外，也可以是，计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元包括：基于所述移动障碍物的当前位置信息来计算所述移动障碍物的移动速度的单元；以及基于所述碰撞预测点、算出的所述移动障碍物的所述移动速度、以及所述移动障碍物的大小来计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元。
另外，也可以是，计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段的单元基于所述碰撞预测点、所述自动移动体的移动速度、以及所述自动移动体的大小来计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段。
本发明提供一种自动移动体的控制方法，所述自动移动体从存在于移动区域内的移动起点开始移动，并到达存在于所述移动区域内的移动终点，所述自动移动体的控制方法包括以下步骤：生成从所述移动起点到所述移动终点的所述自动移动体的移动路径；计算存在于所述移动区域内的移动障碍物横穿所生成的所述自动移动体的所述移动路径的点作为碰撞预测点；计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段；以及计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段，其中，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，调整所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。
本发明提供一种自动移动体的控制***，所述自动移动体从存在于移动区域内的移动起点开始移动，并到达存在于所述移动区域内的移动终点，所述自动移动体的控制***包括：生成从所述移动起点到所述移动终点的所述自动移动体的移动路径的单元；计算存在于所述移动区域内的移动障碍物横穿所生成的所述自动移动体的所述移动路径的点作为碰撞预测点的单元；计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元；以及计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段的单元；当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，调整所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。
(发明的效果)
根据本发明，其目的在于提供一种能够在避免与移动障碍物碰撞的情况下在路径上朝向移动终点有效地移动的自动移动体及其控制方法、以及其控制***。
附图说明
图1是简要表示本发明的实施方式一涉及的自动移动体控制***的整体图；
图2是简要表示作为本发明的实施方式一涉及的自动移动体的车辆的图；
图3是表示本发明的实施方式一涉及的移动障碍物和自动移动体的移动轨迹的示意图；
图4是简要表示本发明的实施方式一涉及的自动移动体的控制处理的流程图；
图5是表示本发明的实施方式一涉及的自动移动体的移动速度计算处理的流程图；
图6是表示本发明的实施方式一涉及的移动障碍物和自动移动体的移动路径的示意图；
图7是用于说明本发明的实施方式一涉及的移动障碍物横穿自动移动体的移动路径的状况的图；
图8是用于说明调整本发明的实施方式一涉及的自动移动体的移动速度的状况的示意图；
图9是用于说明调整本发明的实施方式一涉及的自动移动体的移动速度的状况的示意图。
(标号说明)
1地面部、10自动移动体、10a自动移动体主体、11车轮、12脚轮、13驱动部(马达)、14计数器、15控制部、15a存储区域、16外界传感器、17天线、100自动移动体控制***
具体实施方式
(发明的实施方式一)
本实施方式一涉及的自动移动体包括：生成从移动起点到移动终点的自动移动体的移动路径的单元；计算存在于移动区域内的移动障碍物横穿所生成的自动移动体的移动路径的点作为碰撞预测点的单元；计算移动障碍物通过碰撞预测点的第一通过时间段的单元；以及计算自动移动体通过碰撞预测点的第二通过时间段的单元。当第二通过时间段的至少一部分与第一通过时间段重叠时，调整自动移动体的移动速度，以使第二通过时间段与第一通过时间段不重叠。
如此，计算移动障碍物横穿自动移动体的移动路径的点作为碰撞预测点，并调整自动移动体的速度，以使移动障碍物通过碰撞预测点的时间段与自动移动体通过碰撞预测点的时间段不重叠。即，自动移动体改变移动速度，以避开移动障碍物横穿路径的时刻，因此自动移动体能够在以最优的速度恰当地避开移动障碍物的情况下继续在移动路径上移动，从而能够兼顾移动障碍物的避开和最优路径计划。因此，能够在避免与移动障碍物的碰撞的情况下在路径上朝向移动终点有效地移动。
下面，参照附图来说明本实施方式一涉及的自动移动体。图1是简要表示作为自动移动体的自动移动体10通过来自控制部15的信号在作为移动区域的地板部1上的有限区域F(被虚线包围的区域)中移动的自动移动体控制***100的一个实施方式的图。在图1中，在地板部1上的区域F上未标记物体，但存在已知的固定障碍物以及通过外界传感器检测出的固定障碍物、移动障碍物等，自动移动体10需要避开这些障碍物。
如图2所示，自动移动体10是具有箱型的自动移动体主体10a、一对相对的车轮11以及脚轮12的相对二轮型的车辆，通过这些车轮11、脚轮12来水平地支承自动移动体主体10a。而且，在自动移动体主体10a的内部配置有分别驱动车轮11的驱动部(马达)13、用于检测车轮的转速的计数器14、以及生成用于驱动车轮的控制信号并将该控制信号发送到驱动部13的控制部15。配置在控制部15内部并作为存储部的存储器等存储区域15a中记录有用于基于控制信号来控制自动移动体10的移动速度、移动方向、移动距离等的控制程序。基于通过计数器14检测出的车轮11转速来求出上述的移动速度、移动距离等。
另外，在自动移动体主体10a的前表面上固定有用于识别在移动的方向上出现的障碍物等的外界传感器16，通过该外界传感器16识别出的图像、影像等信息被输入到控制部15，结果按照控制程序来决定车辆移动的方向、速度等。外界传感器16可通过检测被障碍物等反射的激光的传感器、CCD相机等来构成。
而且，在自动移动体主体10a的上表面上配置有用于识别自身位置的天线17，可通过接收例如来自未图示的GPS等的位置信息并在控制部15中解析该位置信息，正确地识别出自身的位置。
如此构成的自动移动体10可通过分别独立地控制一对车轮11的驱动量，进行直进、曲线移动(转弯)、后退、原地旋转(以两车轮的中点为中心的转弯)等移动动作。自动移动体10按照从外部指定移动场所并来自控制部15的指令来生成到区域F内被指定的目的地为止的移动路径，并进行追随该移动路径的移动，由此到达目的地。
配置在控制部15内部中的存储区域15a中存储有网格图，该网格图是通过将格子线虚拟地描绘成地板部1上区域F的整体形状而得到的，该格子线连结以大致恒定间隔d(例如10cm)配置的格子点。如上所述，自动移动体10通过将从GPS等得到的位置信息替换成该网格图上的自身位置来识别网格图上的自身位置。在网格图上，确定相当于自动移动体10的自身位置的场所、作为目的地的移动结束点、以及自动移动体10在移动结束点上移动方向。控制部15生成从作为在网格图上确定的自己位置的移动起点到作为目的地的移动终点的移动路径，并按照所生成的移动路径进行移动。
接着，使用图3和图4来说明从移动起点到移动终点之间存在移动障碍物的情况下的自动移动体的控制方法。在图3所示的例子中，存在移动障碍物B。移动障碍物B在碰撞预测点P处横穿自动移动体10移动的移动路径R。本实施方式一涉及的自动移动体10改变自己的移动速度，以使得自动移动体10通过碰撞预测点P的时间段和移动障碍物B通过碰撞预测点P的时间段不重叠。
图4是简要表示自动移动体的控制处理的流程图。首先，控制部15生成从移动起点S到移动终点G的自动移动体10的移动路径R(步骤S101)。对于路径生成方法，可以应用公知的路径生成方法，例如使用A*路径搜索法来生成移动路径。所生成的移动路径R存储到存储区域15a中。
其次，控制部15识别移动障碍物B，并估计其移动速度(步骤S102)。更详细地说，首先，控制部15比较作为已知信息而存储在存储区域15a中的环境的地图数据和通过外界传感器16获取的测定数据，将地图数据中没有的测定数据识别为移动障碍物B。而且，控制部15将识别出的移动障碍物B的位置信息存储到存储区域15a。然后，控制部15估计移动障碍物B重心的移动速度。具体地说，首先计算出移动障碍物B重心的位置信息。其次，比较在一控制周期前的时刻计算出的移动障碍物B重心的位置和在当前的时刻计算出的移动障碍物B重心的位置，而计算出移动障碍物B的移动距离，并该移动距离除以控制周期，从而计算出各个移动障碍物B的速度。
其次，控制部15计算移动障碍物B横穿所生成的移动路径R的点作为碰撞预测点P(步骤S103)。更详细地说，首先控制部15基于移动障碍物B的当前位置信息、行进方向信息和移动速度来计算预测移动障碍物B移动的移动预测路径。例如，移动障碍物B的移动预测路径是从移动障碍物B的当前位置向行进方向Db及其相反方向延伸的直线。而且，控制部15计算自动移动体10的所生成的移动路径R和计算出的移动障碍物B的移动预测路径的交点作为碰撞预测点P。该碰撞预测点P是仅通过移动路径R和移动预测路径计算出的点，而不是考虑了自动移动体10和移动障碍物B的移动速度的点，从而不是严格地预测了两者的碰撞的点。另外，当移动障碍物B的移动速度的旋转分量近似为0时，移动预测路径成为直线，而当旋转分量不是0时，移动预测路径成为圆弧。
其次，控制部15计算移动障碍物B通过碰撞预测点P的第一通过时间段(步骤S104)。更详细地说，控制部15计算从移动障碍物B的当前位置到碰撞预测点P的距离。然后，控制部15通过将该距离除以移动障碍物B的当前速度来计算移动障碍物B到达碰撞预测点P为止的时间T1。而且，控制部15通过将移动障碍物B的大小除以移动障碍物B的当前速度来计算从移动障碍物B到达碰撞预测点P起过完碰撞预测点P所需要的时间ΔT1。然后，控制部15通过将时间ΔT1与到达碰撞预测点P为止的时间T1相加，计算移动障碍物B过完碰撞预测点P的时间T2(即，T2＝T1+ΔT1)。如此，控制部15计算从移动障碍物B到达碰撞预测点P起过完碰撞预测点P的时间段(从T1到T2)、即第一通过时间段。
其次，控制部15计算自动移动体10通过碰撞预测点P的第二通过时间段(步骤S105)。更详细地说，控制部15计算从自动移动体10的当前位置到碰撞预测点P为止的距离。然后，通过将该距离除以自动移动体10的当前速度，计算自动移动体10到达碰撞预测点P为止的时间T4。而且，控制部15通过将自动移动体10的大小除以自动移动体10的当前速度，计算从自动移动体10到达碰撞预测点P起过完碰撞预测点P所需要的时间ΔT4。然后，控制部15通过将时间ΔT4与到达碰撞预测点P为止的时间T4相加，计算自动移动体10过完碰撞预测点P的时间T5(即，T5＝T4+ΔT4)。如此，控制部15计算从自动移动体10到达碰撞预测点P起过完碰撞预测点P的时间段(从T4到T5)、即第二通过时间段。
其次，控制部15判定在步骤S105中计算出的第二通过时间段的至少一部分是否与在步骤S104中计算出的第一通过时间段重叠(步骤S106)。即，判定从自动移动体10到达碰撞预测点P起过完碰撞预测点P的时间段(从T4到T5)是否与从移动障碍物B到达碰撞预测点P起过完碰撞预测点P的时间段(从T1到T2)重叠。当判定结果是第二通过时间段的任何部分均不与第一通过时间段重叠时，进入步骤S108。
相反，当在步骤S106中的判定结果是第二通过时间段的至少一部分与第一通过时间段重叠时，控制部15调整自动移动体10的移动速度，以使第二通过时间段不与第一通过时间段重叠(步骤S107)。如果第二通过时间段的至少一部分与第一通过时间段重叠，则可预想到当移动障碍物B在横穿碰撞预测点P时自动移动体10也在此时通过碰撞预测点P。因此，自动移动体10通过调整自身的移动速度来进行移动，以避开移动障碍物B通过碰撞预测点P的时间段。另外，关于用于避免与移动障碍物B碰撞的移动速度的计算方法，在后面叙述。
控制部15基于调整后的移动速度和所生成的移动路径信息来生成用于驱动车轮的控制信号，并将该控制信号输出给驱动部13，由此控制自动移动体10(S108)。从而，自动移动体10在避开移动障碍物B的同时追随根据移动路径信息确定的移动路径R而移动。
接着，使用图5至图9来说明用于避免与移动障碍物B碰撞的移动速度的计算方法。图5是表示用于避免碰撞的移动速度计算处理的流程图。图6是表示移动障碍物B和自动移动体10的移动轨迹的示意图。图7是用于说明移动障碍物B横穿自动移动体10的移动路径R的状况的图。图8和图9是用于说明根据移动障碍物B的存在来调整自动移动体10的移动速度的状况的示意图。
首先，控制部15设定以自动移动体10的当前时刻-位置为基准的时空座标(步骤S201)。图6的(a)表示以自动移动体10的当前时刻-位置为原点的时空座标的例子。在图示的时空座标中，横轴为从当前时刻起经过的时间，纵轴为与当前位置的距离。
接着，控制部15在时空座标中描绘自动移动体10的移动轨迹EX(步骤S202)。图6的(a)表示自动移动体10以当前速度移动时的移动轨迹EX。另外，在图中描绘出的移动轨迹EX的斜率表示自动移动体10的当前速度。
接着，控制部15在时空座标中描绘移动障碍物B的占有区域S(步骤S203)。在此，移动障碍物B的占有区域S由移动障碍物B通过碰撞预测点P时的时刻-位置构成。图6的(b)表示通过时刻-位置A至D构成的、移动障碍物B的占有区域S的一个例子。
在此，参照图7的(a)至(d)来说明如此描绘占有区域S的理由。在图7中，将移动起点S作为距离L0、将移动终点G作为L3进行说明。首先，如图7的(a)所示，假设在从当前时刻经过时间T0的时间点，移动障碍物B在向自动移动体10的移动路径R靠近。另外，在本实施方式一中，基于识别出的移动障碍物B的重心位置来设定移动障碍物B的区域Rb。具体地说，设定包含移动障碍物B并单边的大小为Lb的正方形形状的区域Rb。
接着，如图7的(b)所示，在从当前时刻起经过了时间T1的时间点，移动障碍物B到达自动移动体10的移动路径R。此时，在T1时间点，移动障碍物B的区域Rb与移动路径R接触。即，在T1时间点，移动障碍物B在从距离L1到L2上占有移动路径R(用图6所示的时刻-位置A和D来表示)。
然后，移动障碍物B利用从图7的(b)所示的状态到图7的(c)所示的状态(在从T1时间点到T2时间点)，通过自动移动体10的移动路径R。在该期间，移动障碍物B的区域Rb横穿移动路径R。即，移动障碍物B利用从T1时间点到T2时间点，在从距离L1到L2上占有移动路径R(表示被图6所示的时刻-位置A、B、C、D包围的区域)。
接着，如图7的(c)所示，在从当前时刻起经过了时间T2的时间点，移动障碍物B过完自动移动体10的移动路径R。此时，在T2时间点，移动障碍物B的区域Rb离开移动路径R。即，在T2时间点，移动障碍物B结束在从距离L1到L2上对移动路径R的占有(用图6所示的时刻-位置B和C来表示)。然后，如图7的(d)所示，在从当前时刻起经过了时间T3的时间点，移动障碍物B远离自动移动体10的移动路径R。
返回到图5继续说明。接着，控制部15判定自动移动体10的移动轨迹EX是否与移动障碍物B的占有区域S重叠(步骤S204)。即，判定在自动移动体10从到达碰撞预测点P起过完碰撞预测点P为止的期间移动障碍物B是否通过碰撞预测点P。当判定结果是移动轨迹EX不与占有区域S重叠时，不调整移动速度而仍以当前速度移动。
相反，当判定结果移动轨迹EX与占有区域S重叠时，控制部15调整自动移动体10的当前速度，以使移动轨迹EX不与占有区域S重叠(步骤S205)。通过减小或加大自动移动体10的当前速度来调整移动速度。在此，参照图8的(a)和(b)来说明移动速度的调整方法。
图8的(a)表示在自动移动体10的移动轨迹EX与移动障碍物B的占有区域S重叠的情况下减小了自动移动体10的当前速度时的移动速度。自动移动体10在其移动轨迹EX与移动障碍物B的占有区域S重叠的情况下首先将当前速度变更为移动速度Vr1以减速。可以根据与碰撞预测点P的距离L1和移动障碍物B过完碰撞预测点P的时间T2(即，通过时间段中最迟的时间点)来计算移动速度Vr1(例如，Vr1＝(L1-L0)/(T2-T0))。换言之，将当前速度减小到移动速度Vr1，以使自动移动体10的移动轨迹EX通过时刻-位置B。并且，在移动障碍物B通过了移动路径R之后(即，T2时间点以后)，自动移动体10将移动速度Vr1变更为移动速度Vr0并移动。至于预定的移动速度Vr0，可以采用减小移动速度以前的、通常的移动速度Vr_max。例如，将移动速度Vr_max设为自动移动体10能够移动的最大速度，由此自动移动体10由于能够在避开了移动障碍物B之后再次以最大速度移动，能够更有效地移动到移动终点。
另一方面，图8的(b)表示在自动移动体10的移动轨迹EX与移动障碍物B的占有区域S重叠的情况下加大了自动移动体10的当前速度时的移动速度。自动移动体10在其移动轨迹EX与移动障碍物B的占有区域S重叠的情况下，首先将当前速度变更为移动速度Vr2以加速。可以基于根据碰撞预测点P和移动障碍物B的大小求出的距离L2以及移动障碍物B开始通过碰撞预测点P的时间T1(即，通过时间段中最早的时间点)，计算移动速度Vr2(例如，Vr2＝(L2-L0)/(T1-T0))。换言之，将当前速度加大到移动速度Vr2，以使自动移动体10的移动轨迹EX通过时刻-位置D。并且，在移动障碍物B通过了移动路径R之后(即，T1时间点以后)，自动移动体10将移动速度Vr2变更为预定的移动速度Vr0并移动。至于预定的移动速度Vr0，可以采用加大移动速度前的、通常的移动速度。
另外，如图9所示，自动移动体10也可以在根据移动障碍物B在碰撞预测点P处危险度而扩大了第一通过时间段的基础上调整移动速度。在图9所示的例子中，将时间点T1变更为T1’，将时间点T2变更为T2’。
在图8所示的例子中，根据移动障碍物B的大小规定移动障碍物B通过路径R的时间段(T1～T2)，因此自动移动体10会在移动障碍物B的近旁移动。从而，根据少量的测定误差，自动移动体10有可能与移动障碍物B碰撞。因此，在移动障碍物B通过路径R的时间段的前后附加用于确保安全的时间段，并在该基础上调整移动速度，从而能够使自动移动体10和移动障碍物B的交错在时间上具有富余地错开通过。即，通过根据对移动障碍物B的危险度来扩大第一通过时间段，使移动障碍物B和自动移动体10在碰撞预测点P交错时能够更具有富余地错开通过。另外，至于对移动障碍物B的危险度，例如可以根据在移动障碍物(人)靠近自动移动体(机器人)时感到别扭的范围、移动障碍物B的大小或者移动速度等来决定。
如上所说明，本实施方式一涉及的自动移动体10包括：生成从移动起点S到移动终点G的自动移动体10的移动路径的单元；计算存在于移动区域内的移动障碍物B横穿所生成的自动移动体10的移动路径R的点作为碰撞预测点P的单元；计算移动障碍物B通过碰撞预测点P的第一通过时间段的单元；以及计算自动移动体10通过碰撞预测点P的第二通过时间段的单元。当第二通过时间段的至少一部分与第一通过时间段重叠时，调整自动移动体10的移动速度，以使第二通过时间段与第一通过时间段不重叠。
如此，能够计算移动障碍物B横穿自动移动体10的移动路径R的点作为碰撞预测点P，并调整自动移动体10的速度，以使移动障碍物B通过碰撞预测点P的时间段与自动移动体10通过碰撞预测点P的时间段不重叠。即，自动移动体10改变移动速度，以避开移动障碍物B横穿路径的时刻，因此自动移动体10能够在以最优的速度恰当地避开移动障碍物B的情况下继续在移动路径R上移动，从而能够兼顾障碍物的避开和最优路径计划。因而，能够在避开与移动障碍物B的碰撞的情况下在路径R上向移动终点G有效地移动。
(其他实施方式)
在上述实施方式中，示出了自动移动体10为具有脚轮12的二轮台车的例子，但是本发明不限于此。即，至于自动移动体，可以是转向型(一轮驱动型一转向)的车辆，也可以是控制倒立状态并在平面上行驶的所谓的倒立摆型的二轮台车。这样的倒立摆型的二轮台车不替代脚轮而具有陀螺仪等倾斜检测部，该倾斜检测部用于检测车辆主体相对于铅垂方向的倾斜角或倾斜角速度等倾斜程度。而且，可以通过以下的程序来移动：向驱动部分配输出，以基于存储在配置于控制部的内部的存储区域(存储器)中的、进行车辆的移动的控制信号，在维持车辆主体的倒立状态的情况下驱动车轮，从而移动。
至于自动移动体，不限于如上述那样的二轮型的移动体，也可以是两前轮两后轮的四轮型的车辆等各种类型的车辆。尤其是，在通过车轮来移动的移动体的情况下，不能在车轮的轴向(垂直于行进方向的方向)上移动，因此如果适用本发明的移动路径生成方法，则能够以顺畅的路径准确地到达移动终点(目的地)。
另外，至于上述的自动移动体，不限于车辆，即使是进行足式步行的步行机器人等，也能够适用本发明。尤其是，在步行机器人的步行控制中，能够促使在尽量不进行大曲率的步行或行走的情况下进行自动移动，因此能够尽量地使得进行稳定的步行所需的控制变得简单。
在上述的实施方式中，自动移动体10通过接收来自GPS等的位置信息来识别自身位置，但是本发明不限于此。即，也可以根据车轮的驱动量、所移动的方向等求出从已知的地点起的移动量以及移动方向等，从而识别自身位置。在此情况下，也可以在移动的作为移动区域的区域内，在一处或多处设置提供位置信息的标识器等，当自动移动体在该标识器上移动时，从设置在自动移动体上的读取部等读取存储在标识器中的位置信息。
另外，也可以将上述的网格图存储在控制部侧，而不存储在自动移动体侧(控制部的存储区域)。即，也可以将上述的网格图作为数据而存储在设置于用于控制自动移动体的控制部内的存储器、HDD等存储区域中，并生成移动路径。
另外，本发明不限于上述的实施方式，勿庸置疑，能够在不脱离已述的本发明的主旨的范围内进行各种变更。
(产业上的可利用性)
本发明可适用于避开移动障碍物的自动移动体及其控制方法、以及控制***。

Claims (25)

1.一种自动移动体，从存在于移动区域内的移动起点开始移动，并到达存在于所述移动区域内的移动终点，所述自动移动体的特征在于，包括：
生成从所述移动起点到所述移动终点的所述自动移动体的移动路径的单元；
计算存在于所述移动区域内的移动障碍物横穿所生成的所述自动移动体的所述移动路径的点作为碰撞预测点的单元；
计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元；以及
计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段的单元；
其中，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体调整所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。
2.如权利要求1所述的自动移动体，其特征在于，
当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体减小所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。
3.如权利要求2所述的自动移动体，其特征在于，
当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体基于所述碰撞预测点和所述第二通过时间段中最迟的时间点来计算所述减小的自动移动体的移动速度。
4.如权利要求1所述的自动移动体，其特征在于，
当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，所述自动移动体减小或加大所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。
5.如权利要求4所述的自动移动体，其特征在于，
当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，
所述自动移动体基于所述碰撞预测点和所述第二通过时间段中最迟的时间点来计算所述减小的自动移动体的移动速度，并且
所述自动移动体基于所述碰撞预测点、所述移动障碍物的大小以及所述第二通过时间段中最早的时间点来计算所述加大的自动移动体的移动速度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的自动移动体，其特征在于，
计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元根据在所述碰撞预测点处的所述移动障碍物的危险度来扩大所述第一通过时间段。
7.如权利要求1至6中任一项所述的自动移动体，其特征在于，
在所述移动障碍物通过了所述碰撞预测点之后，所述自动移动体将被调整了的所述移动速度变更为预定的移动速度并移动。
8.如权利要求1所述的自动移动体，其特征在于，
计算所述移动障碍物横穿所述自动移动体的所述移动路径的点的单元包括：
基于所述移动障碍物的当前位置信息和移动方向信息来计算所述移动障碍物的移动预测路径的单元；以及
计算所述自动移动体的所述移动路径和算出的所述移动障碍物的所述移动预测路径的交点作为碰撞预测点的单元。
9.如权利要求1所述的自动移动体，其特征在于，
计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元包括：
基于所述移动障碍物的当前位置信息来计算所述移动障碍物的移动速度的单元；以及
基于所述碰撞预测点、算出的所述移动障碍物的所述移动速度、以及所述移动障碍物的大小来计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元。
10.如权利要求1所述的自动移动体，其特征在于，
计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段的单元基于所述碰撞预测点、所述自动移动体的移动速度、以及所述自动移动体的大小来计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段。
11.一种自动移动体的控制方法，所述自动移动体从存在于移动区域内的移动起点开始移动，并到达存在于所述移动区域内的移动终点，所述自动移动体的控制方法的特征在于，包括以下步骤：
生成从所述移动起点到所述移动终点的所述自动移动体的移动路径；
计算存在于所述移动区域内的移动障碍物横穿所生成的所述自动移动体的所述移动路径的点作为碰撞预测点；
计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段；以及
计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段；
其中，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，调整所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。
12.如权利要求11所述的自动移动体的控制方法，其特征在于，
当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，基于所述碰撞预测点和所述第二通过时间段中最迟的时间点来计算所述调整的自动移动体的移动速度。
13.如权利要求11或12所述的自动移动体的控制方法，其特征在于，
在计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的步骤中，根据所述移动障碍物在所述碰撞预测点处的危险度来扩大所述第一通过时间段。
14.如权利要求11至13中任一项所述的自动移动体的控制方法，其特征在于，
在所述移动障碍物通过了所述碰撞预测点之后，将被调整了的所述移动速度变更为预定的移动速度并移动。
15.如权利要求11所述的自动移动体的控制方法，其特征在于，
计算所述移动障碍物横穿所述自动移动体的所述移动路径的点的步骤包括以下的步骤：
基于所述移动障碍物的当前位置信息和移动方向信息来计算所述移动障碍物的移动预测路径；以及
计算所述自动移动体的所述移动路径和算出的所述移动障碍物的所述移动预测路径的交点作为碰撞预测点。
16.如权利要求11所述的自动移动体的控制方法，其特征在于，
计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的步骤包括以下的步骤：
基于所述移动障碍物的当前位置信息来计算所述移动障碍物的移动速度；以及
基于所述碰撞预测点、算出的所述移动障碍物的所述移动速度、以及所述移动障碍物的大小来计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段。
17.如权利要求11所述的自动移动体的控制方法，其特征在于，
在计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段的步骤中，基于所述碰撞预测点、所述自动移动体的移动速度、以及所述自动移动体的大小来计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段。
18.一种自动移动体的控制***，所述自动移动体从存在于移动区域内的移动起点开始移动，并到达存在于所述移动区域内的移动终点，所述自动移动体的控制***的特征在于，包括：
生成从所述移动起点到所述移动终点的所述自动移动体的移动路径的单元；
计算存在于所述移动区域内的移动障碍物横穿所生成的所述自动移动体的所述移动路径的点作为碰撞预测点的单元；
计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元；以及
计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段的单元；
其中，当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，调整所述自动移动体的移动速度，以使所述第二通过时间段与所述第一通过时间段不重叠。
19.如权利要求18所述的自动移动体的控制***，其特征在于，
当所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠时，基于所述碰撞预测点和所述第二通过时间段中最迟的时间点来计算所述调整的自动移动体的移动速度。
20.如权利要求18所述的自动移动体的控制***，其特征在于，
在所述第二通过时间段的至少一部分与所述第一通过时间段重叠的情况下，
当使所述自动移动体减速时，基于所述碰撞预测点和所述第二通过时间段中最迟的时间点来计算所述调整的自动移动体的移动速度，
当使所述自动移动体加速时，基于所述碰撞预测点、所述移动障碍物的大小以及所述第二通过时间段中最早的时间点来计算所述调整的自动移动体的移动速度。
21.如权利要求18至20中任一项所述的自动移动体的控制***，其特征在于，
计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元基于所述移动障碍物在所述碰撞预测点处的危险度来扩大所述第一通过时间段。
22.如权利要求18至21中任一项所述的自动移动体的控制***，其特征在于，
在所述移动障碍物通过了所述碰撞预测点之后，将被调整了的所述移动速度变更为预定的移动速度并移动。
23.如权利要求18所述的自动移动体的控制***，其特征在于，
计算所述移动障碍物横穿所述自动移动体的所述移动路径的点的单元包括：
基于所述移动障碍物的当前位置信息和移动方向信息来计算所述移动障碍物的移动预测路径的单元；以及
计算所述自动移动体的所述移动路径和算出的所述移动障碍物的所述移动预测路径的交点作为碰撞预测点的单元。
24.如权利要求18所述的自动移动体的控制***，其特征在于，
计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元包括：
基于所述移动障碍物的当前位置信息来计算所述移动障碍物的移动速度的单元；以及
基于所述碰撞预测点、算出的所述移动障碍物的所述移动速度、以及所述移动障碍物的大小来计算所述移动障碍物通过所述碰撞预测点的第一通过时间段的单元。
25.如权利要求18所述的自动移动体的控制***，其特征在于，
计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段的单元基于所述碰撞预测点、所述自动移动体的移动速度、以及所述自动移动体的大小来计算所述自动移动体通过所述碰撞预测点的第二通过时间段。
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