CN113711153A - 地图制作***、信号处理电路、移动体和地图制作方法 - Google Patents

地图制作***、信号处理电路、移动体和地图制作方法 Download PDF

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CN113711153A CN202080028771.5A CN202080028771A CN113711153A CN 113711153 A CN113711153 A CN 113711153A CN 202080028771 A CN202080028771 A CN 202080028771A CN 113711153 A CN113711153 A CN 113711153A
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Abstract

本公开的地图制作***制作移动体为了推定自身位置而参照的地图。地图制作***具有：激光测距仪，其一边在第一角度范围θ内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，针对每个角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据；以及信号处理电路，其从激光测距仪的可测量区域中选择比可测量区域小的一个以上的局部区域，并使用表示到局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图。一个以上的局部区域比移动体推定自身位置时使用的激光测距仪的测量区域窄。

Description

地图制作***、信号处理电路、移动体和地图制作方法
技术领域
本公开涉及一种用于制作包括激光测距仪的移动体用来推定自身位置的地图数据的地图制作***、信号处理电路、移动体和地图制作方法。
背景技术
正在开发一种无人搬运车(无人搬运台车)和移动机器人那样的可自主移动的移动体。
公开了一种具有扫描点获取部和存储部的自主移动装置(例如日本公开公报特开2009-223900号公报)。扫描点获取部使用电磁波或声波来扫描前方空间，接收来自壁等平面状障碍物等的反射波，从而获取该障碍物的位置坐标以作为扫描点。在存储部中，作为地图信息，将表示工作区域中的壁、围墙、栅栏等平面状障碍物的线段的集合预先设定为地图部段。自主移动装置根据工作环境，在扫描点获取部形成的物体坐标的可测量区域中，设定距原点(扫描点获取部的位置)的距离在规定距离以内的区域。
自主移动装置将根据区域内的扫描结果获得的扫描部段与地图部段对照，在地图上确定平面状障碍物的位置。通过减少扫描点的数量，能削减自身位置识别部的计算量，从而能更快地进行用于自主移动的判断。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开公报：特开2009-223900号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
为了精确地确定自身位置，优选提高地图的精度。
本公开的实施方式提供了一种解决上述技术问题的、用于制作地图的地图制作***、信号处理电路、移动体和地图制作方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本公开的地图制作***在非限定性的例示实施方式中是一种地图制作***，制作移动体为了推定自身位置而参照的地图，其中，所述地图制作***包括：激光测距仪，所述激光测距仪一边在第一角度范围内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，利用射出的所述激光光束与所述反射光的关系，针对每个所述角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据；以及信号处理电路，所述信号处理电路从根据所述第一角度范围和所述第一距离规定的可测量区域中选择比所述可测量区域小的一个以上的局部区域，并使用表示到所述一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图，所述一个以上的局部区域比所述移动体推定自身位置时使用的激光测距仪的测量区域窄。
本公开的信号处理电路在非限定性的例示实施方式中是一种信号处理电路，在制作移动体为了推定自身位置而参照的地图的地图制作***中使用，其中，所述地图制作***具有激光测距仪，所述激光测距仪一边在第一角度范围内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，利用射出的所述激光光束与所述反射光的关系，针对每个所述角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据，所述信号处理电路执行：从根据所述第一角度范围和所述第一距离规定的可测量区域中选择比所述可测量区域小的一个以上的局部区域的处理；以及使用表示到所述一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图的处理，选择比所述移动体推定自身位置时使用的激光测距仪的测量区域窄的区域作为所述一个以上的局部区域。
本公开的移动体在非限定性的例示实施方式中包括所述信号处理电路、所述激光测距仪和用于移动的驱动装置。
本公开的地图制作方法在非限定性的例示实施方式中是一种地图制作方法，制作移动体为了推定自身位置而参照的地图，其中，在所述地图制作方法中，使用激光测距仪一边在第一角度范围内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，利用射出的所述激光光束与所述反射光的关系，针对每个所述角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据，从根据所述第一角度范围和所述第一距离规定的可测量区域中选择比所述可测量区域小且比所述移动体推定自身位置时使用的激光测距仪的测量区域窄的一个以上的局部区域，使用表示到所述一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图。
本公开的另一地图制作***在非限定性的例示实施方式中是一种地图制作***，制作移动体为了推定自身位置而参照的地图，其中，所述地图制作***包括：激光测距仪，所述激光测距仪一边在第一角度范围内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，利用射出的所述激光光束与所述反射光的关系，针对每个所述角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据；以及信号处理电路，所述信号处理电路从根据所述第一角度范围和所述第一距离规定的可测量区域中选择比所述可测量区域小的一个以上的局部区域，并使用表示到所述一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图。
发明效果
根据本公开的实施方式，根据抑制了激光测距仪的测量误差的扫描数据来制作地图，因此能获得更精确的地图。通过使用该地图，AGV能更精确地进行自主行驶。
附图说明
图1A是表示根据本公开的移动体的实施方式的结构的图。
图1B是表示根据本公开的地图制作***的实施方式的结构的图。
图2是表示从移动体10的LRF 102射出的每个步进角度的多个激光光束(实线)的图。
图3是用于说明具有扩散的激光光束15w的检测误差的图。
图4是用于说明使具有扩散的激光光束15w的检测误差增大的情况的图。
图5是用于说明实际存在的物体Greal被检测为更大的物体Gvirtual的情况的图。
图6A是示意性地表示对某个移动环境进行扫描的移动体的位置的平面布局图。
图6B是表示图6A所示的环境200的地图(地图M)的图。
图7是表示移动体10和移动体10的可测量区域SA的图。
图8A是表示可测量区域SA与移动体10制作地图时使用的局部区域SB的关系的图。
图8B是表示移动体10移动并接近物体G时的移动体10与物体G的位置关系的图。
图8C是表示移动体10进一步移动并接近物体G时的移动体10与物体G的位置关系的图。
图9A是表示制作地图时的移动体10的可测量区域SA的图。
图9B是表示物体G进入可测量区域SA内时的移动体10与物体G的位置关系的图。
图9C是表示设定于可测量区域SA的排除区域SV和选择的局部区域SB-1、SB-2的图。
图9D是表示移动体10继续移动时的移动体10与物体G的位置关系的图。
图9E是表示当来自物体G的反射光的强度为强度阈值ITH以下时的移动体10与物体G的位置关系的图。
图10是表示在移动体10移动的环境200中，将通过上述第一例或第二例的动作而获取的点组排列制作的地图204M的图。
图11是表示限制了测量范围的地图的制作处理流程的图。
图12A是表示选择局部区域的第一处理流程的图。
图12B是表示选择局部区域的第二处理流程的图。
图13是用于说明分别在地图制作时和自身位置推定时的移动体10使用的测量区域的差异的概览图。
图14是表示根据本公开的对各AGV的行驶进行控制的控制***的概要的图。
图15是表示AGV所在的环境的一例的立体图。
图16是表示连接前的AGV和牵引台车的立体图。
图17是表示连接后的AGV和牵引台车的立体图。
图18是根据本实施方式的例示性的AGV的外观图。
图19A是表示AGV的第一硬件结构例的图。
图19B是表示AGV的第二硬件结构例的图。
图20是表示运行管理装置的硬件结构例的图。
具体实施方式
＜术语＞
“无人搬运车”(AGV:Automatic Guided Vehicle)是指通过人工或自动将货物装载于主体，自动行驶到指定地点，并通过人工或自动卸下货物的无轨道车辆。“无人搬运车”包括无人牵引车和无人叉车。
“无人”这一术语是指车辆的操纵不需要人，但不排除无人搬运车搬运“人(例如进行卸货的人)”的情况。
“无人牵引车”是指对通过人工或自动装卸货物的台车进行牵引并自动行驶到指定地点的无轨道车辆。
“无人叉车”是指包括使货物移动装载用的叉子等上下移动的桅杆，将货物自动移动装载于叉子等并自动行驶到指示地点，进行自动装卸作业的无轨道车辆。
“无轨道车辆”是指包括车轮和使车轮旋转的电动马达或发动机的移动体(vehicle：运载工具)。
“移动体”是载着人或货物移动的装置，包括产生用于移动的驱动力(traction：牵引力)的车轮、双足或多足步行装置、螺旋桨等驱动装置。本公开中的“移动体”这一术语不仅包括狭义上的无人搬运车，还包括移动机器人、服务机器人和无人机。
“自动行驶”包括：无人搬运车基于通过通信连接的计算机的运行管理***的指令的行驶；以及由无人搬运车所包括的控制装置实现的自主行驶。自主行驶不仅包括无人搬运车沿着规定路径朝向目的地的行驶，还包括追随尾随目标的行驶。此外，无人搬运车也可以暂时进行基于作业者的指示的手动行驶。“自动行驶”一般包括“引导式”的行驶和“无引导式”的行驶这两者，但在本公开中是指“无引导式”的行驶。
“引导式”是指连续或断续地设置引导体并使用引导体来引导无人搬运车的方式。
“无引导式”是指不设置引导体进行引导的方式。本公开的实施方式中的无人搬运车包括自身位置推定装置，能以无引导式行驶。
“位置推定装置”是基于通过激光测距仪等外界传感器获取的传感器数据来推定地图上的自身位置的装置。
“外界传感器”是对移动体外部的状态进行感测的传感器。在外界传感器中，例如存在激光测距仪(也称为测距传感器)、摄像头(或图像传感器)、LIDAR(光雷达：LightDetection and Ranging)、毫米波雷达、超声波传感器和磁传感器。
“内界传感器”是对移动体内部的状态进行感测的传感器。在内界传感器中，例如存在旋转编码器(以下，有时简称为“编码器”)、加速度传感器和角加速度传感器(例如，陀螺仪传感器)。
“SLAM(即时定位与地图构建)”是Simultaneous Localization and Mapping的缩写，其是指同时进行自身位置推定和地图制作。
在以下说明的实施方式中，假定外界传感器是激光测距仪(LRF)。但也可以采用光雷达(LIDAR)。
＜本公开中的移动体的基本结构＞
参照图1A。本公开的移动体10在图1A所示的例示性的实施方式中包括激光测距仪102，所述激光测距仪102对环境(移动体10的周围)进行扫描并周期性地输出扫描数据。以下，将激光测距仪102简记为“LRF102”。LRF102是使用从激光元件射出的激光光束来测量距离的装置。LRF102周期性地将例如红外线或可见光的激光光束向周围射出以对环境进行扫描。激光光束例如在壁、柱等结构物、放置在地板上的物体等表面上反射。LRF102接收激光光束的反射光，计算到各反射点的距离，并输出表示各反射点的位置的测量结果的数据。在各反射点的位置上反映有反射光的到达方向和距离。测量结果的数据(扫描数据)有时被称为“环境测量数据”或“传感器数据”。
LRF102例如采用TOF(Time Of Flight：光飞时间)方式或相位差方式作为距离的计算方法。在TOF方式中，LRF102根据激光光束的射出时刻与反射光的受光时刻之差来计算激光光束往返所需的时间。光速与往返时间之积表示到反射点的往返距离。由此，LRF102能获取到反射点的距离的数据。在相位差方式中，LRF102以规定频率调制连续光的强度并射出连续光，并且检测调制的射出光与接收到的反射光的相位差。在射出光的相位与反射光的相位之间产生与到反射点的往返距离(光路长度)对应的相位差。通过检测相位差，LRF102能获取到反射点的距离的数据。另外，能检测出的最大相位延迟为360度，即一个波长。通过使用调制频率不同的多个波(复合波)等，能增大距离分辨率(相位分辨率)和测量距离。
例如，以LRF102的正面为基准，对左右135度(总计270度)的角度范围的环境进行由LRF102实现的环境扫描。具体而言，LRF102一边在水平面内每隔规定步进角度改变方向一边射出脉冲状的激光光束，并检测各激光光束的反射光。LRF102使用射出的激光光束与反射光的关系，每隔步进角度测量距离。若步进角度为0.3度，则能获得由总计901步长的角度确定的方向上的到反射点的距离的测量数据。在本例中，LRF102进行的周围空间的扫描实质上平行于地面且是平面的(二维的)。但是，LRF102也可以进行三维扫描。
LRF102确定了设计时保证测量的距离。在本公开中，LRF102能获取表示到例如存在于30m的距离以内的反射点的距离的距离数据。
以下，有时将270度范围的扫描开始时刻简称为“扫描时刻”。例如，在-135度到+135度内每隔步进角度依次射出激光光束以进行扫描的情况下，将沿-135度的角度方向射出激光光束的时刻称为“扫描时刻”。
扫描数据的典型例可由构成每次扫描获取的点组(point cloud)的各点的位置坐标来表示。点的位置坐标由与移动体10一起移动的局部坐标系规定。这样的局部坐标系可被称为移动体坐标系或传感器坐标系。在本公开中，将固定于移动体10的局部坐标系的原点定义为移动体10的“位置”，将局部坐标系的朝向(orientation)定义为移动体10的“姿势”。以下，有时将位置和姿势统称为“姿态”。
扫描数据在由极坐标系表示的情况下，可由以距局部坐标系中的原点的“方向”和“距离”来表示各点的位置的数值集合来构成该扫描数据。但是，在没有检测到反射光的情况下，不存在与该角度相关的点。极坐标系的表示可变换为直角坐标系的表示。在以下说明中，为了简单起见，假定从LRF102输出的扫描数据由直角坐标系表示。
图1A所示的移动体10还能进行环境地图(以下称为“地图”)的制作和一边参照所制作的地图一边自主地移动中的任一动作。但是，移动体10并非必须进行两种动作。在本实施方式中，至少能进行地图的制作即可。
移动体10包括存储装置104和信号处理电路106。存储装置104在制作地图时，一边累积扫描数据，一边存储、更新根据该扫描数据制作的地图，在自主移动时存储预先制作的地图。另外，存储的地图可以不是一个而是多个。
信号处理电路106例如是半导体集成电路，其可以是CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)、MPU(Micro Processing Unit：微处理单元)或ASIC(ApplicationSpecific IC：专用集成电路)。信号处理电路106在制作地图时作为地图制作装置动作，在制作地图后的自主移动时作为位置推定装置动作。
在制作地图时，信号处理电路106根据照射激光光束的角度和距离来排列由LRF102获取的扫描数据的点组。由此，获得与该扫描范围相关的局部地图。接着，信号处理电路106使用通过下一次扫描时刻的扫描而获得的点组的位置坐标来更新该局部地图。此处所述的“位置坐标”可通过以先前获取扫描数据的位置为基准的相对坐标或者用户方便设置的绝对坐标来表示。通过反复进行上述处理来逐次更新局部地图，最终获得扫描的区域整体的地图。
例如，能使用移动体10的里程信息来检测姿态的变化。当以移动体10是具有多个驱动轮的AGV的情况为例示时，若累加各驱动轮的旋转速度或每单位时间的转速，则能推定移动体10移动的距离和方向。各驱动轮的旋转速度或每单位时间的转速的信息有时被称为“里程信息”。通过使用里程信息来检测移动体10的姿态变化，能推定在地图上的哪个位置获取了新的点组。里程信息容易因车轮空转或磨损等因素而产生误差。因此，移动体10也可以通过使用LRF102的SLAM技术一边检测姿态变化一边制作地图。另外，移动体10并不局限于地图制作时使用里程信息，也能在一边推定自身位置一边移动时使用里程信息。移动体10可使用由LRF102实现的扫描和里程信息这两者来推定自身位置。
在不同的扫描时刻分别进行扫描而获得的多组的点组可包括表示环境内存在的相同物体的大致相同位置的反射点。若将所有点单独作为独立的点反映到地图上，则地图数据的数据量会非常大。因此，为了限制数据量，信号处理电路106也可以将地图划分成网格状，在网格的一个区划中仅包括一个反射点，以限制扫描数据的数量。网格的一个区划的尺寸例如可以是实际环境的10cm见方。
在地图制作后的自主移动时，信号处理电路106进行由LRF102获取的扫描数据与从存储装置104读取的地图的匹配，以推定移动体10的姿态。该匹配被称为模式匹配或扫描匹配，并且可根据各种算法来执行。匹配算法的典型例是Iterative Clossest Point(ICP：反复最接近点)算法。另外，从存储装置104读取的地图既可以是移动体10自身制作的地图，也可以是其他装置制作的地图。
在图示的例子中，移动体10还包括驱动装置108、行驶控制装置110、通信电路112和输入装置114。驱动装置108是产生用于使移动体10移动的驱动力的装置。驱动装置108的示例包括：通过电动马达或发动机而旋转的车轮(驱动轮)；以及通过马达或其他致动器而动作的双足或多足步行装置。车轮也可以是机械轮等万向轮。此外，移动体10也可以是在空中或水中移动的移动体，或是气垫船，这种情况的驱动装置108包括通过马达而旋转的螺旋桨。
行驶控制装置110操作驱动装置108来控制移动体10的移动条件(速度、加速度、移动方向等)。行驶控制装置110既可以使移动体10沿着规定的行驶路径移动，也可以使移动体10根据从外部赋予的指令而移动。信号处理电路106在移动体10移动过程中或停止过程中计算移动体10的位置和姿势的推定值。行驶控制装置110参照该推定值来控制移动体10的行驶。
也可以将信号处理电路106和行驶控制装置110整体称为行驶控制装置(控制***)120。行驶控制装置120可由处理器和存储有对处理器的动作进行控制的计算机程序的存储器构成。这样的处理器和存储器可由一个或多个半导体集成电路实现。
通信电路112是使移动体10与包括外部管理装置、其他移动体或操作者的移动终端设备等的通信网络连接以交换数据和/或指令的电路。通信电路112也可进行无线通信和/或有线通信中的任一种通信。
输入装置114是接收用户指示的装置。输入装置114可用于后述地图制作时接收地图制作中使用的点组的检测范围(距离、角度范围)的指定。此外，输入装置114还可用于接收与移动条件、行驶路径相关的指令的输入。输入装置114例如是接收来自外部的指令的输入端子或设置于移动体10的物理按钮。在移动体10设置有触摸面板显示器的情况下，输入装置114可以是触摸面板或软件按钮。
上述存储装置104的典型例是通过装设于移动体10并与移动体10一起移动的记忆装置来实现的。但是，存储装置104并不限定于本例。存储装置104也可以是位于移动体10的外部并能通过通信电路112与移动体10连接的记忆装置或数据库。在通过这样的外部记忆装置或数据库来实现存储装置104的情况下，也可以是，在将可用于制作地图的扫描数据从移动体10发送到存储装置104之后，移动体10以外的信号处理电路进行地图的制作。也就是说，移动体10并非必须进行地图的制作。此外，也可以是，多个移动体10从共用的存储装置104适当地读取必要的地图的数据以进行自主行驶。
图1B示出根据本公开的地图制作***300的实施方式的结构。地图制作***300制作移动体10为了推定自身位置而参照的地图。地图制作***300具有LRF102和信号处理电路106。这些结构及功能与图1A所示的设置于移动体10的LRF102及信号处理电路106的结构及功能相同。但是，信号处理电路106仅具有进行地图的制作处理的功能即可，用于自主行驶的位置推定处理并非是必须的。
地图制作***300既可以设置在移动体10那样的一台装置内，也可以具有LRF102和信号处理电路106作为两个装置分别独立的壳体。在后者的情况下，各装置以能收发数据的方式相互通过通信线路连接即可。例如，也可以在一台PC上实现信号处理电路106，并且LRF102设置于通过人力移动的台车。此外，PC和LRF102通过有线或无线连接即可。也可以适当地设置存储信号处理电路106制作的地图数据的存储装置104。例如，信号处理电路106和存储装置104可以分别是稍后参照图14和图20说明的运行管理装置50的CPU51和存储器52。作为另一例，地图制作***300也可包括将LRF102获取的扫描数据暂时保存于闪存等记忆装置，将该记忆装置与信号处理电路106连接以供信号处理电路106制作地图的形态。
接着，例示图1A的移动体10以对现有的地图制作方法中提高精度的余地较大的情况进行说明。
图2是示意性地表示从移动体10的LRF102射出的每个步进角度的多个激光光束(实线)的图。为了便于说明，步进角度表示得非常大。以下将着重对激光光束15a进行说明，但是对于其他激光光束也适用同样的说明。
射出的激光光束在穿过准直透镜之后也不会变成完全的平行光，而是具有非0度的发散角。因此，垂直于光轴的平面上的激光光束的截面越远越大。在图2中，激光光束15a以直线表示，但实际上射出具有扩散的光束15w。另外，光束15w的形状也只是示意性地示出。在本公开中，由于LRF102进行的周围空间的扫描实质上平行于地面，因此不考虑与垂直于地面的方向相关的激光光束的扩散。
具有这样的扩散的激光光束会产生物体所在的方向的检测误差。
图3是用于说明具有扩散的激光光束15w的检测误差的图。假定从LRF102朝角度θa的方向射出激光光束。角度是从任意的基准线S起算的角度。若假定直径恒定且足够细，则射出激光光束15a。激光光束15a仅被存在于光轴上的物体Ga反射，并返回到LRF102。激光光束15a不会被存在于偏离光轴的角度θb或角度θc的方向上的物体Gb或物体Gc反射。
然而，如上所述，从LRF102放射出具有扩散的激光光束15w。激光光束15w不仅会被存在于角度θa的方向上的物体Ga反射，还会被存在于角度θb的方向上的物体Gb和存在于角度θc的方向上的物体Gc反射。也就是说，存在于角度θb至θc之间的物体全部作为存在于角度θa的方向的物体被检测出。其结果是，会产生检测误差。
图4是用于说明使具有扩散的激光光束15w的检测误差增大的情况的图。激光光束15w在距LRF102距离L1的位置处具有宽度HL1的宽度，而在距LRF102距离L2(＞L1)的位置处具有宽度HL2(＞HL1)。存在于宽度HL2内的物体均作为存在于其角度方向上的物体而被检测出。应当理解的是，与激光光束15w在距离L1的位置处被反射的情况相比，在激光光束15w在距离L2的位置处被反射的情况下，会产生更大的检测误差。具体而言，在L2＝30m的情况下，也可得到HL2＝30～40cm。当使用会产生这样的检测误差的激光光束15w来进行扫描时，实际存在的物体会被检测为更大的物体。
图5是用于说明实际存在的物体Greal被检测为更大的物体Gvirtual的情况的图。假定沿着图中的-X至+X方向进行扫描。首先，在具有宽度的激光光束15w-1的+X侧的光束端检测Greal的初次的反射。其结果是，检测到物体Greal在比实际靠-X侧扩展光束的半径的量的位置处具有端部。继续扫描，在具有宽度的激光光束15w-2的-X侧的光束端检测物体Greal的最后的反射。其结果是，检测到物体Greal在比实际靠+X侧扩展光束的半径的量的位置处具有端部。也就是说，实际物体Greal被检测为更大的物体Gvirtual。如参照图4说明的那样，反射发生得越远则检测误差越大，并且物体Gvirtual被检测为比实际的物体Greal大。
图6A是示意性地表示移动体10移动的环境200的示例的平面布局图。环境200是更宽的环境的一部分。在图6A中，粗直线例如表示建筑物的固定壁202。假定移动体10在图6A所示的位置进行扫描，制作地图。
图6B表示将获取的点组排列制作的地图202M。为了便于参考，用实线表示建筑物的固定壁202。越远离移动体10，则点组202M-1、202M-2、202M-3所包括的各点的位置的检测误差越大，地图的失真越大。这样的失真的存在会对参照该地图自主行驶的其他移动体10的行驶精度造成影响。
本申请发明人为了提高制作的地图的精度以在自主行驶时能更精确地推定自身位置而进行了研究。其结果是，本申请发明人认为，在从远处接收的反射光的强度较大的情况下，激光光束15w的检测误差实际会对地图的精度造成影响。例如，在远处的物体表面上产生激光光束15w的镜面反射或递归反射的情况下，反射光的强度会变大。若不产生镜面反射或递归反射，则即使扩散的激光光束15w的外缘部分在远处的物体表面上反射，该反射光的强度也较小而被作为噪波进行处理，实质上不会产生反射点的位置的检测误差。然而，在远处的物体表面上发生镜面反射或递归反射的情况下，由于来自扩散的激光光束15w的外缘部分的反射光的强度也较大，因此不会被作为噪波进行处理，无法忽视反射点的位置的检测误差。其结果是，若使用该反射点的位置制作地图，则失真会变大。
经过上述讨论，本申请发明人可获得以下地图制作***。
根据本公开的地图制作***300(图1B)具有LRF102和信号处理电路106。LRF102一边在第一角度范围内(例如在270度的范围内)改变角度一边射出激光光束以获取反射光。然后，LRF102使用射出的激光光束与反射光之间的关系，针对每个角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内(例如30m以内)的反射点的距离的距离数据。若对此处所述的“关系”进行例示，则例如是激光光束的射出时刻与反射光的检测时刻的时间差，或是射出的激光光束的相位与反射光的相位的相位差。
信号处理电路106从根据第一角度范围和第一距离规定的可测量区域中选择比可测量区域小的一个以上的局部区域，并使用表示到一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图。作为典型，比可测量区域小的一个以上的局部区域的示例是以下两个。
在第一例中，选择由第一角度范围(例如270度的范围)和比第一距离短的至少一个第二距离(例如10m)规定的局部区域。这意味着使用存在于比较近的范围的物体的反射点来制作地图。第二距离既可以是固定的，也可以是可变的。
在第二例中，选择由比第一角度范围(例如270度的范围)小的至少一个第二角度范围(例如120度的范围)和第一距离(例如30m)规定的局部区域。在第二例中，假定使用来自排除了一部分角度范围的剩余角度范围的反射光来制作地图。在第二例中，根据反射点所在的距离来设定反射光的强度的阈值(强度阈值)。在从第一距离(30m)附近获得强反射光这样的情况下，可用作扫描数据的反射光的检测误差变大。因此，信号处理电路106将对应于到物体的反射点的距离的强度阈值与反射光的强度比较，在反射光的强度大于强度阈值的情况下，将包括该反射光到来的方向的角度范围排除。然后，信号处理电路106使用存在于剩余的至少一个第二角度范围的反射点来制作地图。第二角度范围可以是可变的。这是因为，通过移动体10的行驶，可改变接收强反射光的方向。
通过移动体10的移动，从而使移动体10与物体的相对距离变化。对于排除的角度范围，信号处理电路106继续比较对应于时刻变化的到物体的反射点的距离的强度阈值与反射光的强度。若反射光的强度为强度阈值以下，则信号处理电路106将该强度阈值以下的范围并入上述第二角度范围，使用存在于该第二角度范围的反射点来制作地图。
以下参照图7至图10，对上述第一例和第二例进行具体说明。
图7表示移动体10和移动体10的可测量区域SA。可测量区域SA由角度范围θ和最大测量距离LMAX规定。基本的移动体10一边沿着空心箭头的方向移动一边使用在可测量区域SA内检测到的反射点来制作地图，或者，对照在可测量区域SA内检测到的反射点与地图进行自主移动。
首先，对上述第一例进行说明。第一例是将用于制作地图的反射点的检测区域固定为较小区域的示例。
图8A表示可测量区域SA与移动体10制作地图时使用的局部区域SB的关系。如图8A所示，局部区域SB小于可测量区域SA。更具体而言，局部区域SB由与可测量区域SA相同的角度范围θ以及比可测量区域SA的最大测量距离LMAX小的距离阈值LTH规定。移动体10使用在局部区域SB内揭示的反射点来制作地图。举出图8A所示的物体G为例进行说明。物体G例如是安装在环境内的架子。另外，在以下说明中，以物体G存在于角度范围θ为前提，着重对距离进行说明。
图8B表示移动体10移动并接近物体G时的移动体10与物体G的位置关系。LRF102还对包括在可测量区域SA中但不包括在局部区域SB中的区域(局部区域SB外侧的区域)的反射点进行测量。因此，LRF102的输出包括到物体G上的反射点的距离。然而，信号处理电路106不进行使用了存在于比距离阈值LTH远的位置的物体G上的反射点的地图制作。
图8C表示移动体10进一步移动并接近物体G时的移动体10与物体G的位置关系。信号处理电路106在检测出到物体G上的反射点的距离为距离阈值LTH以下时，使用到该反射点的距离数据来制作地图。图8C示出表示物体G的移动体10一侧的面上的反射点的位置的点组204。
上述处理是指信号处理电路106从可测量区域SA中选择局部区域SB，使用来自局部区域SB所包括的区域的反射点来制作地图。由此，能将可包括在比距离阈值LTH更远的反射点的位置中的检测误差(失真)抑制得更小。
距离阈值LTH的设定方法是任意的。例如，也可以是，将预先确定的距离阈值LTH作为选择基准数据存储于存储装置104，信号处理电路106从存储装置104读取该选择基准数据并将其设定为距离阈值LTH。或者，也可以是，用户经由输入装置114输入值，信号处理电路106将该值设定为距离阈值LTH。也就是说，输入装置114能从用户接收局部区域的指定。
在例示性的实施方式中，当将最大测量距离LMAX设为30m时，距离阈值LTH可以是小于25m的距离，例如可以是20m、15m或10m。
接着，对上述第二例进行说明。第二例是将用于制作地图的反射点的检测区域可变地设定为更小区域的示例。
图9A表示制作地图时的移动体10的可测量区域SA。此时的可测量区域SA与图7所示的示例相同。通过使移动体10行驶，从而使移动体10与物体G的相对距离变小。其结果是，相对距离在最大测量距离LMAX以内，物体G进入可测量区域SA内。
图9B表示物体G进入可测量区域SA内时的移动体10与物体G的位置关系。如参照图5说明的那样，在图9B中示意性地表示斜线所示的实际的物体G如虚线所示被检测为更大的物体的情况。
在本示例中，信号处理电路106从LRF102获取物体G的反射光的强度，针对每个步进角度获取距离数据和表示反射光强度的强度数据。信号处理电路106使用距离数据来检测物体G存在于可测量区域SA内的情况。另外，信号处理电路106针对每个检测到的距离将强度数据与预先确定的强度阈值ITH比较，以判断物体G的反射光的强度是否超过规定的强度阈值ITH。强度阈值ITH是预先准备的与反射光的强度相关的阈值。存储装置104存储将距离与强度阈值ITH对应起来的选择基准数据。选择基准数据既可以作为距离与强度阈值ITH的函数来存储，也可以作为将多个距离的值中的每个值与强度阈值ITH对应起来的表格来存储。信号处理电路106从存储装置104读取该选择基准数据，并保持与距离相应的强度阈值ITH。例如，最大测量距离LMAX(例如，30m)的强度阈值ITH设定为比在产生镜面反射或递归反射的情况下检测到的反射强度小的值。
当信号处理电路106检测到物体G存在于可测量区域SA内以及物体G的反射光的强度超过根据到物体G的距离确定的强度阈值ITH时，信号处理电路106将包括该物体G的反射点的可测量区域SA内的一部分设定为排除区域SV。然后，信号处理电路106选择可测量区域SA中的排除区域SV以外的区域作为用于制作地图的区域。例如，若采用距离越小则越大、距离越大则越小的强度阈值ITH的函数，则即使距离较大，也可将包括强度也较大的反射点的区域设定为排除区域SV。
图9C例示出可测量区域SA内的排除区域SV和选择的局部区域SB-1、SB-2。信号处理电路106至少将由检测到物体G的角度范围θSV和最大测量距离LMAX规定的区域设定为排除区域SV。信号处理电路106不使用排除区域SV内的反射点来制作地图，而是使用局部区域SB-1、SB-2内的反射点来制作地图。局部区域SB-1由比角度范围θ小的角度范围θB-1和最大测量距离LMAX规定。局部区域SB-2由比角度范围θ小的角度范围θB-2和最大测量距离LMAX规定。另外，尽管在本公开中例示出两个局部区域SB-1、SB-2作为剩余的区域，但局部区域的数量也可以是一个或三个以上。选择至少一个的局部区域即可。
另外，从局部区域SB-1、SB-2获取的反射光也可包括来自最大测量距离LMAX的位置的反射光。然而，如上所述，即使扩散的激光光束15w的光束外缘部分在物体表面上反射，由于其反射光的强度较小，因此也不会用于制作地图，而是作为噪波进行处理。因此，局部区域SB-1、SB-2也可以扩散到最大测量距离LMAX。
图9D表示移动体10继续移动时的移动体10与物体G的位置关系。即使在设置了排除区域SV之后，信号处理电路106也从LRF102继续获取物体G的距离数据和强度数据。信号处理电路106使用距离数据和选择基准数据，获取与当前的物体G的距离对应的强度阈值ITH，比较强度数据与该强度阈值ITH。图9D表示强度数据比该强度阈值ITH还稍大的示例。为了便于参考，用与物体G接触的虚线的圆弧来表示强度数据与强度阈值ITH大致一致的位置。
图9E表示当来自物体G的反射光的强度为强度阈值ITH以下时的移动体10与物体G的位置关系。将此时的移动体10与物体G的距离表示为距离LSV。另外，此时的强度阈值ITH也根据到赋予该强度数据的反射点的距离来求出。信号处理电路106在检测到强度数据为强度阈值ITH以下时，新追加选择由角度范围θSV和比最大测量距离LMAX短的距离LSV规定的局部区域SB-3作为用于制作地图的反射点的检测区域。局部区域SB-3的角度范围θSV是整个角度范围θ中的角度范围θB-1、θB-2以外的范围。图9E示出表示物体G的移动体10一侧的面上的反射点的位置的点组204。
选择追加设定局部区域SB-3的理由是在物体G的检测误差进入可容许范围的时间点将物体G反映在地图上。例如，在移动体10接近反射光的强度大的物体、经过附近的情况下，排除区域SV动态地变化。若没有上述角度范围的追加处理，则该物体所在的区域始终被设定为排除区域SV，从而该物体不会被反映在地图上。反射光的强度为强度阈值ITH以下可认为是移动体10与物体G的相对距离变小，物体G的检测误差进入了可容许的范围内。若在该时间点将物体G反映在地图上，则能保证地图的精度。
在图9C的示例中，首先设定排除区域SV，并确定剩余的局部区域SB-1、SB-2。然而，也可以不在该时间点设定排除区域SV。当信号处理电路106检测到物体G仅进入可测量区域SA时，也可以选择包括物体G的所有反射光的强度为与距离相应的强度阈值以下的区域作为局部区域SB-1、SB-2。
图10表示在移动体10移动的环境200中，将通过上述第一例或第二例的动作而获取的点组排列制作的地图204M。与图6B相同，为了便于参考，用实线表示建筑物的固定壁202。与图6B的示例不同的是，通过上述第一例或第二例的动作，在比距离阈值LTH远的位置的反射点不用于地图的制作，在距离阈值LTH以下的较近位置的反射点用于地图的制作。其结果是，点组204M-1、204M-2所包括的各点的位置的检测误差变得足够小。另外，假定在移动体10到达图6A所示的位置之前，进行上述第一例或第二例的动作而获取点组204M-3。
接着，参照图11至图13，作为示例，对移动体10进行上述处理的情况下的处理流程进行说明。各处理流程由信号处理电路106执行。
图11是表示限制了测量范围的地图的制作处理流程的图。
在步骤S10，信号处理电路106向LRF102发送指令，开始射出激光光束。在本例中，从-135度到+135度，每隔0.3度的步进角度射出激光光束，以进行周围环境的扫描。
在步骤S12中，信号处理电路106从LRF102获取每个步进角度的距离数据。LRF102使用射出的激光光束与接收到的反射光的关系来计算距离数据。“关系”如上所述，因此省略再次说明。另外，信号处理电路106既可以针对每个步进角度从LRF102接收一组反射点的位置坐标数据和距离数据，也可以从LRF102接收反射点的方位数据和距离数据。另外，已知方位根据每个步进角度变化而变化。若获得的距离数据按排序排列，则并非必须包括方位数据。
在步骤S14中，信号处理电路106从可测量区域中选择一个以上的局部区域。局部区域是可测量区域的部分集合。
在步骤S16中，信号处理电路106使用选择的局部区域所包括的距离数据来制作地图，并结束处理。
图12A和图12B是图11中的步骤S14的具体处理的变动。
图12A表示选择局部区域的第一处理流程。第一处理流程与上述第一例的处理对应。
在步骤S22中，信号处理电路106从存储装置104读取选择基准数据。选择基准数据是表示距离阈值LTH的数值。
在步骤S24中，信号处理电路106从LRF102获取可测量区域SA内的所有距离数据。
在步骤S26中，信号处理电路106选择由角度范围θ和距离阈值LTH规定的区域作为局部区域SB。
通过上述步骤S26和步骤S16(图11)的处理，从所有距离数据中选择距离阈值LTH以下的距离数据，用于地图的制作。另外，在图12A的处理中，假定角度范围θ与LRF102的扫描范围相同且已知。
图12B表示选择局部区域的第二处理流程。第二处理流程与上述第二例的处理对应。
在步骤S32中，信号处理电路106从存储装置104获取选择基准数据。选择基准数据是表示与距离相应的强度阈值ITH的数值。
在步骤S34中，信号处理电路106从LRF102针对每个步进角度获取距离数据和反射光的强度数据。
在步骤S36中，信号处理电路106确定某个距离处的强度数据≥该距离处的强度阈值ITH的扫描角度。
在步骤S38中，信号处理电路106将包括确定的扫描角度的区域确定为排除区域SV，选择可测量区域SA中的排除区域SV以外的区域作为局部区域。在图9的示例中，信号处理电路106选择一个以上的局部区域SB-1、SB-2。选择的局部区域内的反射点用于制作地图。之后，伴随着移动体10的继续移动，信号处理电路106执行以下步骤S40、42。
在步骤S40中，信号处理电路106确定排除区域SV内的反射点中的某个距离处的强度数据≤该距离处的强度阈值ITH的反射点。
在步骤S42，信号处理电路106追加选择包括确定的反射点的区域作为局部区域。在图9的示例中，信号处理电路106除了选择局部区域SB-1、SB-2之外，还选择局部区域SB-3。所选择的局部区域SB-3内的反射点还用于地图的制作。
图13是用于说明分别在地图制作时和自身位置推定时的移动体10使用的测量区域的差异的概览图。最大的不同点在于，在使用距离阈值LTH的示例(上述第一例、图12A)中使用的局部区域SB比移动体推定自身位置时使用的LRF102的测量区域SA窄。或者，在使用强度阈值ITH的示例(上述第二例、图12B)中使用的局部区域SB-n(n：1以上的整数)的总计比移动体推定自身位置时使用的LRF102的最大测量区域SA窄。由于所选择的局部区域内的反射点的位置的检测误差在容许范围内，因此，通过使用该反射点制作地图，能提高制作的地图的精度。
＜例示性的实施方式＞
以下对根据本公开的移动体的实施方式进行更详细说明。在本实施方式中，举出无人搬运车作为移动体的一例。在以下的说明中，使用缩写，将无人搬运车记为“AGV”。以下，与移动体10相同，对于“AGV”也标注附图标记“10”。另外，相当于存储装置104的结构要素是后述的“存储器”，相当于信号处理电路106的结构要素是后述的“微型计算机14a”、“位置推定装置14e”或包括这些“微型计算机14a”和“位置推定装置14e”的“芯片电路14g”。
(1)***的基本结构
图14表示根据本公开的例示性的移动体管理***100的基本结构例。移动体管理***100包括至少一台AGV10和进行AGV10的运行管理的运行管理装置50。在图14中还记载了由用户1操作的终端装置20。
AGV10是在行驶中不需要磁带等引导体的能进行“无引导式”行驶的无人搬运台车。AGV10能进行自身位置推定，并将推定的结果发送到终端装置20和运行管理装置50。AGV10能根据来自运行管理装置50的指令在环境S内自动行驶。
运行管理装置50是对各AGV10的位置进行追踪并对各AGV10的行驶进行管理的计算机***。运行管理装置50可以是台式PC、笔记本式PC和/或服务器计算机。运行管理装置50经由多个接入点2与各AGV10通信。例如，运行管理装置50将各AGV10下一次应朝向的位置的坐标的数据发送到各AGV10。各AGV10定期地、例如每隔250毫秒将表示自身的位置和姿势(orientation)的数据发送到运行管理装置50。当AGV10到达指示的位置时，运行管理装置50进一步发送下一次应朝向的位置的坐标的数据。AGV10还能根据输入到终端装置20的用户1的操作在环境S内行驶。终端装置20的一例是平板计算机。
图15表示三台AGV10a、10b、10c所在的环境S的一例。假定任一AGV都在图中的纵深方向上行驶。AGV10a、10b正在搬运载置于顶板的货物。AGV10c追随前方的AGV10b行驶。另外，为了便于说明，尽管在图15中标注了附图标记10a、10b、10c，但以下记为“AGV10”。
AGV10除了搬运载置于顶板的货物的方法以外，还能使用与自身连接的牵引台车来搬运货物。图16表示连接前的AGV10和牵引台车5。牵引台车5的各腿设置有脚轮。AGV10与牵引台车5机械连接。图17表示连接后的AGV10和牵引台车5。当AGV10行驶时，牵引台车5被AGV10牵引。通过对牵引台车5进行牵引，AGV10能搬运载置于牵引台车5的货物。
AGV10与牵引台车5的连接方法是任意的。在此对一例进行说明。在AGV10的顶板上固定有板6。在牵引台车5上设置有具有缝隙的引导件7。AGV10接近牵引台车5，将板6***引导件7的缝隙。当***完成时，AGV10使未图示的电磁锁定式销贯穿板6和引导件7，施加电磁锁定。由此，AGV10与牵引台车5被物理连接。
再次参照图14。各AGV10与终端装置20例如能一对一连接进行以蓝牙(注册商标)标准为基准的通信。各AGV10与终端装置20也能使用一个或多个接入点2进行以Wi-Fi(注册商标)为基准的通信。多个接入点2例如经由开关集线器3相互连接。在图14中记载了两台接入点2a、2b。AGV10与接入点2a无线连接。终端装置20与接入点2b无线连接。AGV10发送的数据在被接入点2a接收后，经由开关集线器3传送到接入点2b，并从接入点2b发送到终端装置20。此外，终端装置20发送的数据在被接入点2b接收后，经由开关集线器3传送到接入点2a，并从接入点2a发送到AGV10。由此，实现AGV10与终端装置20之间的双向通信。多个接入点2还经由开关集线器3与运行管理装置50连接。由此，在运行管理装置50与各AGV10之间也实现双向通信。
(2)地图的制作
为了使AGV10能一边推定自身位置一边行驶而制作环境S内的地图。在AGV10中装设有位置推定装置和LRF102，能使用LRF102的输出来制作地图。
AGV10通过用户的操作转变为数据获取模式。在数据获取模式中，AGV10开始使用了LRF102的传感器数据的获取。
位置推定装置将传感器数据累积于记忆装置。当环境S内的传感器数据的获取完成时，累积于记忆装置的传感器数据发送到外部装置。外部装置例如是具有信号处理处理器且安装有地图制作计算机程序的计算机。
外部装置的信号处理处理器将每次扫描获得的传感器数据彼此重合。通过信号处理处理器反复进行重合的处理，能制作环境S的地图。使用上述对地图进行加工的装置300(参照图10)对地图进行加工。装置300制作表示从地图选择的特定区域的位置的数据。外部装置将加工后的地图的数据发送到AGV10。AGV10将加工后的地图的数据保存于内部的记忆装置。外部装置既可以是运行管理装置50，也可以是其他装置。
也可以是AGV10而非外部装置进行地图的制作和加工。上述外部装置的信号处理处理器所进行的处理能由AGV10的微型控制器单元(微型计算机)等电路进行即可。在AGV10内制作地图的情况下，不需要将所累积的传感器数据发送到外部装置。考虑到传感器数据的数据容量一般较大。由于不需要将传感器数据发送到外部装置，因此，能避免通信线路的占用。
能通过使AGV10根据用户的操作而行驶来实现用于获取传感器数据的环境S内的移动。例如，AGV10经由终端装置20无线地从用户接收指示前后左右各方向移动的行驶指令。AGV10根据行驶指令在环境S内前后左右行驶，以制作地图。在AGV10与操纵杆等操纵装置有线连接的情况下，也可以根据来自该操纵装置的控制信号在环境S内前后左右行驶，以制作地图。也可以通过人推着装设有LRF102的测量台车行走来获取传感器数据。
尽管在图14和图15中示出了多台AGV10，但AGV也可以是一台。在存在多台AGV10的情况下，用户1能使用终端装置20从注册的多台AGV中选择一台AGV10，以制作环境S的地图。
在制作了地图之后，各AGV10能使用该地图一边推定自身位置一边自动行驶。
(3)AGV的结构
图18是根据本实施方式的例示性的AGV10的外观图。AGV10具有两个驱动轮11a、11b、四个脚轮11c、11d、11e、11f、框架12、搬运台13、行驶控制装置14和LRF102。两个驱动轮11a、11b分别设置于AGV10的右侧和左侧。四个脚轮11c、11d、11e、11f配置于AGV10的四个角。另外，AGV10还具有与两个驱动轮11a、11b连接的多个马达，但多个马达在图18中未示出。此外，尽管在图18中示出了位于AGV10右侧的一个驱动轮11a和两个脚轮11c、11e以及位于左后部的脚轮11f，但左侧的驱动轮11b和左前部的脚轮11d隐藏在框架12d的阴影下，因此未明示。四个脚轮11c、11d、11e、11f能自由地转动。在以下说明中，也将驱动轮11a和驱动轮11b分别称为车轮11a和车轮11b。
行驶控制装置14是控制AGV10的动作的装置，主要包括：具有微型计算机(后述)的集成电路；电子部件；以及装设有集成电路和电子部件的基板。行驶控制装置14与上述终端装置20进行数据的收发和前处理运算。
LRF102是例如通过射出红外激光光束15a并检测该激光光束15a的反射光来测量到反射点的距离的光学设备。在本实施方式中，AGV10的LRF102例如以AGV10的正面为基准，在左右135度(总计270度)的范围的空间中，一边每隔0.25度改变方向一边射出脉冲状的激光光束15a，并检测各激光光束15a的反射光。由此，能获得由每隔0.25度、总计1081步长的角度确定的方向上的到反射点的距离的数据。另外，在本实施方式中，LRF102进行的周围空间的扫描大致平行于地面且是平面的(二维的)。然而，LRF102也可以进行高度方向的扫描。
AGV10能根据AGV10的位置、姿势(朝向)和LRF102的扫描结果来制作环境S的地图。地图中可反映AGV周围的壁、柱等结构物、载置于地板上的物体的配置。地图的数据存储于在AGV10内设置的记忆装置。
以下，有时将AGV10的位置和姿势即姿态(x，y，θ)简称为“位置”。
如上所述，行驶控制装置14将LRF102的测量结果与自身保持的地图数据比较，从而推定自身的当前位置。地图数据也可以是其他AGV10制作的地图数据。
图19A示出AGV10的第一硬件结构例。此外，图19A还示出行驶控制装置14的具体构成。
AGV10包括：行驶控制装置14；LRF102；两台马达16a、16b；驱动装置17；以及车轮11a、11b。
行驶控制装置14具有微型计算机14a、存储器14b、记忆装置14c、通信电路14d和位置推定装置14e。微型计算机14a、存储器14b、记忆装置14c、通信电路14d和位置推定装置14e通过通信总线14f连接，能相互收发数据。LRF102也另外经由通信接口(未图示)与通信总线14f连接，将作为测量结果的测量数据发送到微型计算机14a、位置推定装置14e和/或存储器14b。
微型计算机14a是进行用于控制包括行驶控制装置14的AGV10整体的运算的处理器或控制电路(计算机)。典型而言，微型计算机14a是半导体集成电路。微型计算机14a将作为控制信号的PWM(脉冲宽度调制：Pulse Width Modulation)信号发送到驱动装置17以控制驱动装置17，从而调节施加于马达的电压。由此，马达16a、16b各自以期望的旋转速度旋转。
也可以与微型计算机14a独立地设置对左右马达16a、16b的驱动进行控制的一个以上的控制电路(例如微型计算机)。例如，马达驱动装置17也可以包括分别对马达16a、16b的驱动进行控制的两个微型计算机。
存储器14b是存储微型计算机14a执行的计算机程序的易失性记忆装置。存储器14b也可用作微型计算机14a和位置推定装置14e进行运算时的工作存储器。
记忆装置14c是非易失性半导体存储器装置。其中，记忆装置14c也可以是以硬盘为代表的磁存储介质或以光盘为代表的光学式存储介质。另外，记忆装置14c也可以包括用于向任意存储介质写入数据和/或从任意存储介质读取数据的头装置和该头装置的控制装置。
记忆装置14c存储行驶的环境S的地图M和一个或多个行驶路径的数据(行驶路径数据)R。地图M通过AGV10以地图制作模式动作制作而成并存储于记忆装置14c。在地图M制作完成之后，从外部发送行驶路径数据R。在本实施方式中，地图M和行驶路径数据R存储于相同的记忆装置14c，但也可以存储于不同的记忆装置。
对行驶路径数据R的示例进行说明。
在终端装置20是平板计算机的情况下，AGV10从平板计算机接收表示行驶路径的行驶路径数据R。此时的行驶路径数据R包括表示多个标记的位置的标记数据。“标记”表示行驶的AGV10的经过位置(经过点)。行驶路径数据R至少包括表示行驶开始位置的开始标记和表示行驶结束位置的结束标记的位置信息。行驶路径数据R还可以包括一个以上的中间经过点的标记的位置信息。在行驶路径包括一个以上的中间经过点的情况下，从开始标记开始依次经过该行驶经过点到达结束标记的路径被定义为行驶路径。各标记的数据除了包括该标记的坐标数据之外，还可包括到移动至下一标记为止的AGV10的方向(角度)和行驶速度的数据。在AGV10在各标记的位置暂时停止以进行自身位置推定和对终端装置20的通知等的情况下，各标记的数据可包括：在达到该行驶速度之前的加速所需的加速时间；以及/或者从该行驶速度到在下一标记的位置停止为止的减速所需的减速时间的数据。
也可以是运行管理装置50(例如，PC和/或服务器计算机)而非终端装置20来控制AGV10的移动。在这种情况下，也可以是，每当AGV10到达标记时，运行管理装置50指示AGV10向下一标记移动。例如，AGV10从运行管理装置50接收下一次应朝向的目标位置的坐标数据或到该目标位置的距离和应前进的角度的数据，以作为表示行驶路径的行驶路径数据R。
AGV10能一边使用制作的地图和行驶中获取的LRF102输出的传感器数据来推定自身位置，一边沿着存储的行驶路径行驶。
通信电路14d例如是进行以蓝牙(注册商标)和/或Wi-Fi(注册商标)标准为基准的无线通信的无线通信电路。任一标准都包括使用了2.4GHz频带的频率的无线通信标准。例如，在使AGV10行驶以制作地图的模式中，通信电路14d进行以蓝牙(注册商标)标准为基准的无线通信，与终端装置20一对一通信。
位置推定装置14e在地图的制作处理和行驶时进行自身位置的推定处理。位置推定装置14e可根据AGV10的位置、姿势和LRF102的扫描结果来制作环境S的地图。在行驶时，位置推定装置14e从LRF102接收传感器数据，并读取存储于记忆装置14c的地图M和特定区域的位置数据。通过将根据LRF102的扫描结果制作的局部地图数据(传感器数据)与更宽范围的地图M进行匹配，从而识别在地图M上的自身位置(x，y，θ)。位置推定装置14e生成表示局部地图数据与地图M一致程度的“可靠度”的数据。自身位置(x，y，θ)和可靠度的各数据可从AGV10发送到终端装置20或运行管理装置50。终端装置20或运行管理装置50能接收自身位置(x，y，θ)和可靠度的各数据，并在内置或连接的显示装置上显示。
在本实施方式，假定微型计算机14a和位置推定装置14e是单独的结构要素，但这是一例。也可以是能独立地进行微型计算机14a和位置推定装置14e的各动作的一个芯片电路或半导体集成电路。图19A表示包括微型计算机14a和位置推定装置14e的芯片电路14g。以下，对单独且独立地设置微型计算机14a和位置推定装置14e的示例进行说明。
两台马达16a、16b分别安装于两个车轮11a、11b，以使各车轮旋转。也就是说，两个车轮11a、11b分别是驱动轮。在本说明书，假定马达16a和马达16b分别是驱动AGV10的右轮和左轮的马达进行说明。
驱动装置17具有马达驱动电路17a、17b，用于对分别施加于两台马达16a、16b的电压进行调节。马达驱动电路17a、17b分别包括所谓的逆变器电路。马达驱动电路17a、17b通过从微型计算机14a或马达驱动电路17a内的微型计算机发送的PWM信号来接通或断开流向各马达的电流，从而调节施加于马达的电压。
图19B表示AGV10的第二硬件结构例。第二硬件结构例与第一硬件结构例(图19A)的不同点在于，具有激光测位***14h以及微型计算机14a与各结构要素一对一连接。
激光测位***14h包括位置推定装置14e和LRF102。位置推定装置14e和LRF102例如通过以太网(注册商标)线缆连接。位置推定装置14e和LRF102的各动作如上所述。激光测位***14h将表示AGV10的姿态(x，y，θ)的信息输出到微型计算机14a。
微型计算机14a具有各种通用I/O接口或通用输入输出端口(未图示)。微型计算机14a经由该通用输入输出端口与通信电路14d、激光测位***14h等行驶控制装置14内的其他结构要素直接连接。
除了与图19B相关的上述结构之外，图19A的结构是通用的。因此，省略通用结构的说明。
本公开的实施方式中的AGV10也可以包括例如未图示的障碍物检测传感器和缓冲开关等安全传感器。
(4)运行管理装置的结构例
图20表示运行管理装置50的硬件结构例。运行管理装置50具有CPU51、存储器52、位置数据库(位置DB)53、通信电路54、地图数据库(地图DB)55和图像处理电路56。
CPU51、存储器52、位置DB53、通信电路54、地图DB55和图像处理电路56通过通信总线57连接，能相互收发数据。
CPU51是对运行管理装置50的动作进行控制的信号处理电路(计算机)。典型而言，CPU51是半导体集成电路。
存储器52是存储CPU51执行的计算机程序的易失性记忆装置。存储器52也可用作CPU51进行运算时的工作存储器。
位置DB53存储表示可作为各AGV10的目的地的各位置的位置数据。位置数据例如可由管理者在工厂内虚拟设定的坐标来表示。位置数据由管理者确定。
通信电路54例如进行以以太网(注册商标)标准为基准的有线通信。通信电路54与接入点2(图14)有线连接，能经由接入点2与AGV10通信。通信电路54经由总线57从CPU51接收应发送到AGV10的数据。此外，通信电路54还经由总线57将从AGV10接收到的数据(通知)发送到CPU51和/或存储器52。
地图DB55存储AGV10行驶的工厂等内部的地图的数据和特定区域的位置数据。若是与各AGV10的位置具有一对一的对应关系的地图，则不论数据的形式。例如，存储于地图DB55的地图也可以是通过CAD制作的地图。
运行管理装置50例如可确定AGV10的路径，以使AGV10绕过特定区域。
位置DB53和地图DB55既可以构建在非易失性的半导体存储器上，也可以构建在以硬盘为代表的磁存储介质或以光盘为代表的光学式存储介质上。
图像处理电路56是生成在监视器58上显示的影像的数据的电路。图像处理电路56专门在管理者操作运行管理装置50时动作。在本实施方式，特别省略进一步的详细说明。另外，监视器58也可以与运行管理装置50一体化。此外，CPU51也可以进行图像处理电路56的处理。
上述综合形态也可以由***、方法、集成电路、计算机程序或存储介质来实现。或者，也可以通过***、装置、方法、集成电路、计算机程序和存储介质的任意组合来实现。
本公开的移动体可优选在工厂、仓库、建设工地、物流、医院等用于货物、部件、成品等物品的移动和搬运。
(符号说明)
1 用户；
2a、2b 接入点；
10 AGV(移动体)；
11a、11b 驱动轮(车轮)；
11c、11d、11e、11f 脚轮；
12 框架；
13 搬运台；
14 行驶控制装置；
14a 微型计算机；
14b 存储器；
14c 记忆装置；
14d 通信电路；
14e 位置推定装置；
16a、16b 马达；
17a、17b 马达驱动电路；
20 终端装置(平板电脑等移动计算机)；
50 运行管理装置；
51 CPU；
52 存储器；
53 位置数据库(位置DB)；
54 通信电路；
55 地图数据库(地图DB)；
56 图像处理电路；
100 移动体管理***；
102 激光测距仪；
104 存储装置；
106 信号处理电路；
300 地图制作***。

Claims (12)

1.一种地图制作***，制作移动体为了推定自身位置而参照的地图，其特征在于，所述地图制作***包括：
激光测距仪，所述激光测距仪一边在第一角度范围内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，利用射出的所述激光光束与所述反射光的关系，针对每个所述角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据；以及
信号处理电路，所述信号处理电路从根据所述第一角度范围和所述第一距离规定的可测量区域中选择比所述可测量区域小的一个以上的局部区域，并使用表示到所述一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图，
所述一个以上的局部区域比所述移动体推定自身位置时使用的激光测距仪的测量区域窄。
2.如权利要求1所述的地图制作***，其特征在于，
所述信号处理电路选择由所述第一角度范围和比所述第一距离短的至少一个第二距离规定的区域作为所述一个以上的局部区域。
3.如权利要求1所述的地图制作***，其特征在于，
所述信号处理电路选择由比所述第一角度范围小的至少一个第二角度范围和所述第一距离规定的区域作为所述一个以上的局部区域。
4.如权利要求3所述的地图制作***，其特征在于，
所述信号处理电路在选择由比所述第一角度范围小的至少一个第二角度范围和所述第一距离规定的一个以上的局部区域之后，再选择所述至少一个第二角度范围以外的第三角度范围且比所述第一距离短的至少一个第三距离所包括的区域作为所述一个以上的局部区域，
使用表示到新选择的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图。
5.如权利要求3或4所述的地图制作***，其特征在于，
所述地图制作***还包括记忆装置，所述记忆装置预先存储将距离与和反射光的强度相关的强度阈值对应起来的选择基准数据，
所述信号处理电路针对每个所述角度从所述激光测距仪获取所述距离数据和表示所述反射光的强度的强度数据，
使用所述距离数据和所述选择基准数据来获取与所述距离相应的所述强度阈值，
选择包括所述强度数据为所述强度阈值以下的反射点的区域作为所述一个以上的局部区域。
6.如权利要求1至4中任一项所述的地图制作***，其特征在于，
所述地图制作***还包括输入装置，所述输入装置从用户接收所述一个以上的局部区域的指定。
7.如权利要求1至6中任一项所述的地图制作***，其特征在于，
所述激光测距仪使用所述激光光束的射出时刻与所述反射光的受光时刻的关系来获取所述距离数据。
8.如权利要求1至6中任一项所述的地图制作***，其特征在于，
所述激光测距仪使用射出的所述激光光束的相位与所述反射光的相位的关系来获取所述距离数据。
9.一种信号处理电路，在制作移动体为了推定自身位置而参照的地图的地图制作***中使用，其特征在于，
所述地图制作***具有激光测距仪，
所述激光测距仪一边在第一角度范围内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，利用射出的所述激光光束与所述反射光的关系，针对每个所述角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据，
所述信号处理电路执行：
从根据所述第一角度范围和所述第一距离规定的可测量区域中选择比所述可测量区域小的一个以上的局部区域的处理；以及
使用表示到所述一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图的处理，
选择比所述移动体推定自身位置时使用的激光测距仪的测量区域窄的区域作为所述一个以上的局部区域。
10.一种移动体，其特征在于，包括：
权利要求9所述的信号处理电路；
所述激光测距仪；以及
用于移动的驱动装置。
11.一种地图制作方法，制作移动体为了推定自身位置而参照的地图，其特征在于，
使用激光测距仪一边在第一角度范围内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，
利用射出的所述激光光束与所述反射光的关系，针对每个所述角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据，
从根据所述第一角度范围和所述第一距离规定的可测量区域中选择比所述可测量区域小且比所述移动体推定自身位置时使用的激光测距仪的测量区域窄的一个以上的局部区域，
使用表示到所述一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图。
12.一种地图制作***，制作移动体为了推定自身位置而参照的地图，其特征在于，所述地图制作***包括：
激光测距仪，所述激光测距仪一边在第一角度范围内改变角度一边射出激光光束以获取反射光，利用射出的所述激光光束与所述反射光的关系，针对每个所述角度获取表示到存在于可测量的第一距离以内的反射点的距离的距离数据；以及
信号处理电路，所述信号处理电路从根据所述第一角度范围和所述第一距离规定的可测量区域中选择比所述可测量区域小的一个以上的局部区域，并使用表示到所述一个以上的局部区域内所包括的反射点的距离的距离数据来制作地图。
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