JP2004005593A

JP2004005593A - Autonomous moving apparatus

Info

Publication number: JP2004005593A
Application number: JP2003113286A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Sakai; 酒井　龍雄; Kazushi Hatake; 畠　一志; Olivier Lumer; ルメア　オリビエ; Daisuke Nishimura; 西村　大輔
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP4175165B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To promptly recover the recognition of a self-position even if the self-position is lost. <P>SOLUTION: This autonomous moving apparatus comprises an environment information acquiring means 13 for acquiring environment information for confirming the self-position, estimates the self-position by using self-traveling information, and corrects a self-position estimation value based on the collated results obtained by collating the environment information obtained by the environment information acquiring means 13 with the environment information included in map information. A self-position recognition means 15 for estimating and correcting the self-position performs a collation in a preset specified range based on the estimated value of the self-position in the collation of the environment information obtained by the environment information acquisition means 13 with the environment information included in the map information. When correction information cannot be obtained by this collation, the specified range is increased and the collation is performed again in that range R. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地図情報と走行情報及び環境情報から自己位置を認識しつつ目的地までの自律移動を行う自律移動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンコーダなどを通じて取得した自己の走行情報と、予め与えられた走行エリア内の地図情報とを基に目的地までの自律移動を行うとともに、走行エリア内の壁や予め設置されたマークなどの環境情報をレーザーレーダや映像処理によって取得し、走行情報に基づく自己位置推定値と得られている環境情報とを地図情報に含まれた壁やマークの位置情報と照合することで自己位置推定値が正しいかどうかを確認し、与えられた目的地までの自律移動を上記自己位置の認識に基づいて行う自律移動装置が、例えば特開平８−１６１０３９号公報などに示されている。
【０００３】
ところで、走行情報に基づく自己位置推定値に誤りが生じたかどうかは、地図情報上に自己位置推定値とその時点で得られている環境情報とをマッピングし、地図情報が含んでいる環境情報（上記位置情報）に得られている環境情報が一致しているかどうかで判断し、一致していない場合、走行情報に誤差が生じて自己位置推定値がずれているとして自己位置推定値の修正を行うわけであるが、この修正量の算出には、得られている環境情報が地図情報のどの部分と一致するのかをまず調べることになる。この時、走行エリア全域あるいは広範囲な領域の地図情報に環境情報を照合させていたのでは、多大な時間が要する上に、走行エリア中には似たような環境の場所が存在している可能性が高く、これ故に誤った地点を現在地点としてしまう虞があることから、地図情報の全域あるいは広範囲な領域ではなく、走行情報から得られた自己位置推定値（向きを含む）を中心とする所定の範囲内で環境情報が一致する位置及び向きがあるかを調べるということを行うことで、計算量の減少を図ると同時に、地図情報上に似たような箇所が複数ある場合に全く異なった場所が修正すべき自己位置であるとの誤った判断をしてしまう虞を少なくしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１６１０３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、走行情報に基づく自己位置推定値のずれ（誤差）が上記の所定範囲を越えていた場合、上記のものでは自己位置を認識して修正することができないことになり、この時、従来はその場で自律移動装置を停止させて人による正確な位置座標の入力がなされるのを待つようにしていた。従って、人が自律移動装置のところまで来て位置座標の入力を完了するまで、その自律移動装置は停止したままとなる。
【０００６】
環境情報取得手段による障害物検知機能を頼りに上記所定範囲内に入ることを期待して自律移動装置を適当に移動させることも考えられるが、これでは自律移動装置が本来の走行エリアではないところに移動してしまう虞がある。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは所定範囲内での自己位置認識ができないために自己位置を見失ってしまう場合でも早急に自己位置認識の自動回復を行うことができる自律移動装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行うものであることに第１の特徴を有している。
【０００９】
また本発明は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであることに第２の特徴を有しており、さらには環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであることに第３の特徴を有している。
【００１０】
環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであったり、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであったり、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行うものであったり、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行うものであってもよい。
【００１１】
上記の所定範囲は環境情報から得た自己位置認識のための照合対象の推定位置を中心に設定していることが好ましい。
【００１２】
また、自己位置認識手段は所定範囲を広げることまたは及び所定範囲をずらすことを環境情報取得手段で新たな照合対象または及び複数の照合対象を含む環境情報が得られるまで行うものを好適に用いることができる。
【００１３】
また、地図情報を表示する表示部と、表示された地図上での自律移動装置の位置及び向きの入力用の操作入力部とを有するヒューマンインターフェース部を備えて、該ヒューマンインターフェース部で位置及び向きの入力がなされた時、自己位置認識手段は入力された情報と、上記環境情報取得手段で得た環境情報と、地図情報に含まれる環境情報とを照合して自己位置の修正を行った上で移動を再開するものであることが望ましい。
【００１４】
自己位置認識手段が走行エリア内で予め定められたティーチング箇所の位置情報を予め記憶しており、そのティーチング箇所に位置していることの入力を受けて自己位置認識手段は自己位置を予め記憶しているティーチング箇所の位置情報に修正して移動を再開するものであってもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図２は本発明に係る自律移動装置のブロック図であって、電池Ｂを電源とする走行手段１０を備えるこの自律移動装置は、目的地の操作入力や表示のためのヒューマンインターフェース１１と、走行エリアの地図情報を記憶した記憶手段１２と、撮像カメラと画像処理装置あるいはレーザーレーダなどからなる環境情報取得手段１３と、走行手段１０による走行情報を得るためのエンコーダなどからなる走行情報取得手段１４と、上記地図情報と走行情報と環境情報取得手段１３で得られた環境情報とを元に自己位置を認識する自己位置認識手段１５と、ヒューマンインターフェース１１を通じて目的地が与えられた時、地図情報を元に目的値までの走行経路を生成する走行経路生成手段１６と、走行経路生成手段１６で生成された走行経路に沿った移動を走行手段１０に行わせる走行制御手段１７とからなる。
【００１６】
上記自己位置認識手段１５は、上記走行経路に沿った移動を行っている間、走行情報から地図情報上での自己位置（向きを含む）を推定すると同時に、環境情報を地図情報と照合して、自己位置推定値に誤差がないかの検証を認識結果評価部で行い、誤差があれば自己位置の修正を行う。
【００１７】
今、環境情報取得手段１３が自律移動装置の前面に配設されたレーザーレーダ装置であって、走行エリアに適宜設置されている反射マークからの反射光から、その反射マークまでの距離及び方向を検出するものであり、地図情報が照合対象である反射マークの配置位置の情報を含んでおり、且つ地図がＸ，Ｙ平面で表されているとともに、自律移動装置の位置情報がその平面内での位置（ｘ，ｙ）及び進行方向とＸ軸とのなす角度ａ（反時計回りが正）で表されている場合において、上記自己位置推定値に誤差があるかどうかの判断及び誤差がある場合の修正動作について説明すると、地図情報上で反射マークが図３のＭ０〜Ｍ３にあり、走行情報から求めた自己位置推定値がイの位置（ｘ，ｙ，ａ）である時、環境情報取得手段１３で得た反射マークの位置情報が進行方向ａに対して角度αで距離ｄ１の位置ｍ１と、角度−βで距離ｄ２の位置ｍ２であるならば、自己位置認識手段１５は地図情報上で位置ｍ１，ｍ２を中心とする半径ｒの円内に反射マークＭ１，Ｍ２が存在するかどうかを判断し、ｍ１，Ｍ１及びｍ２，Ｍ２の位置が一致しておれば、走行情報から求めた自己位置推定値に誤差がないと判断し、図３（ａ）に示すように一致していなければ、ｍ１，ｍ２の位置がＭ１，Ｍ２の位置に一致（図３（ｂ）参照）するように自己位置推定値の修正を行う。環境情報取得手段１３によって得られているのが図４（ａ）に示すように一つの反射マークの位置情報ｍ１だけである場合も、進行方向に対する角度αと距離ｄ１の位置に反射マークＭ１が存在するようにすることで図４（ｂ）に示すように自己位置推定値の修正を行う。
【００１８】
ここにおいて、地図情報上において、走行情報取得手段１４で得られた自己位置推定値を基準として環境情報取得手段１３で得られた反射マークの位置ｍ１（，ｍ２）を中心とする上記半径ｒという所定範囲内で反射マークＭ１（，Ｍ２）を検索することから、地図情報の全域や広範囲な領域で検索を行う場合に比して自己位置の修正を短時間で行うことができ、自律移動装置の走行を継続させたままの状態で誤差修正も行うことができる上に、地図情報上に似たような箇所が複数ある場合（たとえばＭ１，Ｍ２の配置と似た配置で他の反射マークがある場合）に全く異なった箇所を修正すべき自己位置であるとの誤った判断をしてしまうこともないものである。
【００１９】
しかし、図５に示すように、上記半径ｒという予め設定された狭い所定範囲内に地図情報に登録された反射マークＭ１（，Ｍ２）がない場合、上記の自己位置修正アルゴリズムでは自己位置の修正ができないことから、ここでの自己位置認識手段１５は、上記半径ｒという所定範囲内に反射マークＭ１（，Ｍ２）がない時、自律移動装置をいったん停止させ、この状態で反射マークの位置情報ｍ１（，ｍ２）を中心とする半径Ｒ（Ｒ＞ｒ）内で反射マークＭ１（，Ｍ２）を検索し、反射マークＭ１（，Ｍ２）があれば、これに反射マークの位置ｍ１（，ｍ２）が一致するように自己位置推定値の修正を行う。従って、自己位置推定の誤差が少々大きくなっていても、自己位置推定値の修正ができなくなることは殆どなく、また、修正にかかる時間も短くてすむ。自己位置推定値の修正を行ったならば、新たな自己位置推定値の取得及び範囲ｒ内で照合を行う。
【００２０】
なお、上記半径Ｒの値（もしくはＲ−ｒの値）は固定値でも良いが、新たな反射マークまたは及び複数の反射マークが得られるまで漸次範囲を広くするようにしてもよく、また範囲を広げることも、新たな反射マークまたは及び複数の反射マークが得られるまでとするとよい。範囲を広げすぎては誤った自己位置認識をしてしまう虞があるからである。
【００２１】
そして、半径Ｒの範囲内でもマッチングがとれない場合、ここでは図１に示すように、走行情報取得手段１４で得られた自己位置情報（ｘ，ｙ，ａ）に対して予め定めた所要角度Δを用いて、図６に示すように、座標（ｘ，ｙ，ａ＋Δ）を仮の自己位置推定値として、環境情報の反射マークの位置ｍ１（，ｍ２）を計算しなおし、この位置を中心とする半径Ｒ内に登録された反射マークＭ１（，Ｍ２）を検索する。登録された反射マークＭ１（，Ｍ２）が無い時には、再度所要角度Δを用いて座標（ｘ，ｙ，ａ＋２Δ）を仮の自己位置として、環境情報の反射マークの位置ｍ１（，ｍ２）を計算しなおし、この位置を中心とする半径Ｒ内に登録された反射マークＭ１（，Ｍ２）を検索する。これをｎ×Δ＝３６０°となるまで繰り返し、登録された反射マークＭ１（，Ｍ２）が見つかった時点で、所要角度Δと足した回数ｋ（１≦ｋ≦ｎ）及び位置ｍ１（，ｍ２）と位置Ｍ１（，Ｍ２）の誤差に基づいて、自己位置推定値を修正する。
【００２２】
所要角度Δを適用して自己位置推定値を変更して地図情報内での所要範囲である検索範囲をずらすのではなく、実際に自律移動装置をその場で予め設定してある角度γだけ回転させて環境情報取得手段１３で得る環境情報の取得方向を変更し、その状態で環境情報取得手段１３で再度環境情報（反射マークの位置情報ｍ１（，ｍ２）を取得し、その位置ｍ１（，ｍ２）を中心とする半径Ｒ内に登録された反射マークＭ１（，Ｍ２）があるかを検索するようにしてもよい。図８はこの場合はフローチャートを示している。
【００２３】
特に環境情報取得手段１３で得られた反射マークの位置情報が図７（ａ）に示すように一つ（ｍ）だけであるとともに、その反射マークの位置ｍと地図情報に登録されている近隣の反射マークの位置Ｍ１との距離が大きく、検出した反射マークｍが地図情報に複数登録されている反射マークＭ０〜Ｍ３のうちのどの反射マークにマッチングするのかを判断できない場合、図７（ｂ）に示すように、環境情報取得手段１３で２つの反射マークの位置情報ｍ０，ｍ１が得られるまで自律移動装置を回転させて、これら位置情報ｍ０，ｍ１にマッチングする反射マークＭ０，Ｍ１を半径Ｒ内で探すことで、自己位置を的確に認識することができる。
【００２４】
この場合、上記回転は上記角度γごとの回転を繰り返すのではなく、環境情報取得手段１３で２つの反射マークの位置情報ｍ０，ｍ１が得られるまで回転させるようにしてもよい。また、環境情報取得手段１３が自律移動装置上での向きを変更することができるものである場合は、自律移動装置そのものを回転させるのではなく、環境情報取得手段１３の向きを適宜変更するものであってもよく、この場合、自律移動装置に対する環境情報取得手段１３の向きの情報を自己位置修正に際して利用できるようにしておく。環境情報の取得方向が異なる複数の環境情報取得手段１３を設けて、これらを切り換えることにより範囲をずらすようにしてもよい。
【００２５】
いずれにしても、初期には半径ｒという小さい所定範囲内で位置ｍ１（，ｍ２）と位置Ｍ１（，Ｍ２）とのマッチングをとって自己位置の修正を行うが、これでマッチングがとれない場合には、上記範囲を広げて、それでもなおマッチングがとれない場合は上記範囲をずらしてマッチングをとるものであり、環境情報取得手段１３で得られた環境情報と地図情報に含まれた情報とを元に自己位置修正を行う間隔（時間的間隔であっても、距離的間隔であってもよい）をよほど長くしていない限り、自己位置を適切に且つ短時間のうちに修正していくことができる。
【００２６】
また、上記範囲を広げてもマッチングがとれない場合は上記範囲をずらすものを示したが、上記範囲をずらすことを先に行い、これでマッチングがとれない場合は上記範囲を広げ、その上で再度上記範囲をずらすようにしてもよいものであり、更には範囲を広げることと範囲をずらすこととを同時に行うようにしてもよいものである。
【００２７】
さらに、環境情報取得手段１３がレーザーレーダ装置であって、走行エリア内に予め設置した反射マーク（タグ）の検出情報（位置情報）に基づいて自己位置の修正を行うものを示したが、走行エリアにある壁や椅子等の走行エリア内の目印となる設備を反射マークにかわるものとして用いてもよい。また環境情報取得手段１３自体も、自律移動装置の周囲環境の距離及び方向を取得することができるものであればよく、レーザーレーダ装置に限るものではない。環境情報取得手段１３として撮像カメラと画像処理装置とを用いて両眼視によって自律移動装置からの距離を検出できるものを用いる時は、壁などに描いた模様をタグとして用いることもできる。
【００２８】
図９は撮像カメラと画像処理装置で構成した環境情報取得手段１３あるいはレーザーレーダ装置である環境情報取得手段１３によって走行方向前方にある壁を認識することで自己位置の修正を行う場合を示しており、走行情報取得手段１４から得た自己位置推定値が（ｘ，ｙ，ａ）であるとともに、環境情報取得手段１３で取得した方向の異なる２つの壁Ｇ１，Ｇ２が地図情報上の壁と夫々α１，α２の角度差がある時、図９（ｂ）に示すようにこれら角度差が０°となるように自己位置を修正（ｘ，ｙ，ａ−（α１＋α２）／２）し、さらに図９（ｃ）に示すように情報取得手段１３で取得した方向の異なる２つの壁Ｇ１，Ｇ２と地図情報上の壁との間の距離ｄｘ，ｄｙが０となるように自己位置を修正（ｘ＋ｄｘ，ｙ−ｄｙ，ａ−（α１＋α２）／２）する。環境情報取得手段１３で一つの壁Ｇ１の情報のみが得られた場合においても、図１０に示すように、角度差α１と距離ｄｘとから、走行情報取得手段１４から得た自己位置（ｘ，ｙ，ａ）を、（ｘ＋ｄｘ，ｙ，ａ−α１）と修正すればよい。
【００２９】
そして、このような壁の情報を利用して修正を行う場合、環境情報取得手段１３で取得した壁Ｇ１，Ｇ２を地図情報上にプロットした時、壁Ｇ１，Ｇ２を中心とする所定の範囲ｋ内で地図情報上での壁を検索し、この範囲内で壁が存在しない場合、自律移動装置を停止させた上でより広い範囲Ｋ内で地図情報上の壁を検索する。そしてこの範囲Ｋ内でマッチングがとれない場合は、前述の場合と同様に範囲をずらして更に照合を行う。図１１は自律移動装置が実際は鎖線で示した位置及び方向にあるにもかかわらず、走行情報に基づく自己位置認識では実線で示す位置及び向きとなっており、さらに環境情報取得手段１３で得られたのが正面の壁Ｇ１だけであるとともに、該壁Ｇ１を地図情報上のどの壁にマッチングさせてよいのか判断がつかない場合を示しており、また、自己位置認識手段１５は、図１１（ｂ）に示すように、環境情報取得手段１３によって複数の情報（２つの壁Ｇ１，Ｇ２の情報）が得られるまで、自律移動装置を予め設定されている方向及び速度でその場で回転させ、得られた複数の情報に基づいて自己位置推定値の修正を行う場合を示している。
【００３０】
なお、範囲を広げたりずらしたりしても自己位置の修正ができない場合に備えて、ヒューマンインターフェース１１には図１２に示すように、記憶手段１２に記憶させた複数のエリアの中から目的とするエリアを選択するためのエリア選択操作部２０と、この操作部２０の操作で選択されたエリアを表示するエリア地図表示部２１及びその一部を拡大表示する拡大地図表示部２２と、自律移動装置の向きの設定のための操作釦２３ａ，２３ｂと、位置認識開始釦２４とを設けたものとするとともに、エリア地図表示部２１はタッチパネルで形成して自律移動装置の位置入力を可能としている。図中３０ａ，３０ｂは夫々自己位置表示マークである。
【００３１】
自律移動装置が自己位置推定値を修正できず、その場で停止するとともに自己位置認識ができていないことのメッセージ表示を行った場合、オペレータはエリア選択操作部２０で該当エリア地図をエリア地図表示部２１に表示させ、この表示部２１で表示されたエリア地図上での自律移動装置の位置をタッチ入力で行えば、その周辺の拡大地図が拡大地図表示部２２に表示される。そして操作部２３ａ，２３ｂの操作で自律移動装置の向きを設定し、次いで位置認識開始釦２４を操作すれば、入力された位置情報の誤差を、環境情報取得手段１３で現在得られている環境情報と地図情報とから修正した上で、停止するまで行っていた目的地への移動動作を再開する。もちろん、位置入力がラフであっても自己位置の認識を確実に行えるように、上述の範囲の拡大や範囲をずらす動作がなされるようにしておく。
【００３２】
範囲を広げたりずらしたりしても自己位置の修正ができない場合の自律移動装置への自己位置ティーチングは、上記のようなヒューマンインターフェースを用いた手動による位置情報入力ではなく、次のようなものとしてもよい。
【００３３】
すなわち、自律移動装置の走行エリア内に予めティーチング箇所Ｔを決定してその場所に図１３に示すように向きを含むマーキングをしておく。また、自律移動装置には上記ティーチング箇所Ｔについての地図情報上での向きを含む位置情報を予め記憶させておくとともに、ティーチング釦（図示せず）を設けておく。
【００３４】
そして、自律移動装置が自己位置推定値を修正できず、その場で停止するとともに自己位置認識ができていないことのメッセージ表示を行った場合、オペレータＨが自律移動装置を上記ティーチング箇所Ｔまで押していき、自律移動装置の向きをティーチング箇所Ｔのマーキングに合わせ、その状態でティーチング釦を押せば、ティーチング箇所Ｔについての地図情報上での予め記憶させてある向きを含む位置情報を自己位置認識手段１５が現在の自己位置として取り込むようにしておくのである。
【００３５】
このようにして行う修正は、自律移動装置が認識している走行情報に基づく自己位置推定値が実際の位置から大きくはずれている場合に特に有効であるとともに、図１２に示した位置情報入力よりも簡便である。
【００３６】
なお、上記ティーチング箇所Ｔは、自律移動装置の自己位置認識手段１３が環境情報取得手段１３で得る環境情報に基づく自己位置の確認を確実に行うことができる地点であることが望ましいのはもちろんであり、ティーチング箇所Ｔの決定にあたっては予め実験で確かめておくことが好ましい。
【００３７】
このほか、自律移動装置が自己位置推定値を修正できず、その場で停止する場合、そのような事態に陥ったことをオペレータＨに知らせる必要があるが、オペレータがその自律移動装置の近傍に常に控えているとは限らず、自律移動装置が自己位置喪失のメッセージ表示を行ってもオペレータＨにすぐには伝わらないことがあることから、図１４に示すように、オペレータＨがよく駐在している地点に夫々パーソナルコンピュータなどからなる監視ステーションＳ１，Ｓ２・・・を配置しておき、これら監視ステーションＳ１，Ｓ２・・・にも教示を要請するメッセージ表示（音声や警報等を含む）を出力させるようにしておくのが好ましい。
【００３８】
図１５は無線による双方向通信手段を備えたこれら監視ステーションＳ１，Ｓ２と自律移動装置１との間の情報送受に関するフローの一例を示しており、自律移動装置１が複数の監視ステーションＳ１，Ｓ２に同時に教示要請信号を送り、いずれかの監視ステーションＳ２からオペレータＨが教示要請受理信号を自律移動装置１に送れば、他の監視ステーションＳ１に教示要請取下信号が出力され、さらにオペレータによる自律移動装置に対する操作で教示（ティーチング）が完了すれば、自律移動装置は復帰信号を各監視ステーションＳ１，Ｓ２に出力する。
【００３９】
各監視ステーションＳ１が図１６に示すように地図情報や自律移動装置１の管理を行う中央管理装置Ｎの配下にある場合、中央管理装置Ｎが自律移動装置１と監視ステーションＳ１，Ｓ２との間の中継を行うものであってもよい。
【００４０】
また、複数の監視ステーションＳ１，Ｓ２，Ｓ３があっても、オペレータＨがその自律移動装置のところに到着して教示を行うまでの時間を考えれば、一番近い位置にある監視ステーションＳ１を優先することが好ましい。このために自己位置を喪失する直前の自己位置推定値と、予め記憶していた各監視ステーションＳ１，Ｓ２，Ｓ３の位置情報とから、各監視ステーションＳ１，Ｓ２，Ｓ３までの距離ｄ１，ｄ２，ｄ３を演算し、一番近い監視ステーションＳ１には即座に教示要請信号を送るものとし、他の監視ステーションＳ２，Ｓ３には距離差と遅延速度Ｖとに応じた遅れｓ_２，ｓ_３（ｓ_２＝（ｄ２−ｄ１）／Ｖ、ｓ_３＝（ｄ３−ｄ１）／Ｖ）を持たせて教示要請信号を送るようにしてもよい。２番目に近い位置にある監視ステーションＳ２にはｓ_２秒後に、最も遠い位置にある監視ステーションＳ３にはｓ_３秒後に教示要請信号を送るのである。オペレータＨの操作によりいずれかの監視ステーションから教示要請受理信号を送信すれば、既に教示要請信号が送られていた他の監視ステーションには教示要請取下信号が送信されるようにしておくのは前記のものと同様である。
【００４１】
このほか、自律移動装置の自己位置認識手段１５が自己位置を認識できなくなった場合、その自己位置推定値（もしくは直前の位置）及び日時を記録するようにしておくことが望ましい。この記録のリストを調べることによって、特定の位置での反射マークの配置や壁等の配置が自己位置認識に不適切な状態にあることを知ることができる。また、自己位置喪失が特定の時間帯に集中しておれば、その時間帯に自己位置認識に用いている反射マークや壁等を環境情報取得手段１３が取得しにくくなっていることを知ることができる。従って、これらの解析を元に反射マークの配置や目的地までの経路の変更、使用する環境情報取得手段の変更などを検討することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行ったり、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行ったり、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであり、所定範囲内に限定して照合を行うことから、短時間で照合を行うことができて、移動しながらの照合動作も可能なものであり、しかも照合ができなかった場合は所定範囲を広げたりずらしたりして再度照合を行うために、ほぼ確実に照合を行うことができるものであり、自己位置を見失って立ち往生したり、走行エリア外に移動してしまうことがないものである。
【００４３】
そして、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであったり、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであったり、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行うものであったり、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行うものであれば、さらに確実に照合を行って自己位置の修正を行うことができる。
【００４４】
上記の所定範囲は環境情報から得た自己位置認識のための照合対象の推定位置を中心に設定していると、所定範囲が狭くても照合がとれる可能性が高くなるために、自己位置推定値の修正にかかる時間を短くすることができる。
【００４５】
また、自己位置認識手段は所定範囲を広げることまたは及び所定範囲をずらすことを環境情報取得手段で新たな照合対象または及び複数の照合対象を含む環境情報が得られるまで行うものであれば、照合動作をより的確に行うことができる。
【００４６】
また、地図情報を表示する表示部と、表示された地図上での自律移動装置の位置及び向きの入力用の操作入力部とを有するヒューマンインターフェース部を備えて、該ヒューマンインターフェース部で位置及び向きの入力がなされた時、自己位置認識手段は入力された情報と、上記環境情報取得手段で得た環境情報と、地図情報に含まれる環境情報とを照合して自己位置の修正を行った上で移動を再開するものであると、照合ができずに自己位置を見失うことがあったとしても、支障なく移動を再開させることができる。またこのようなヒューマンインターフェース部は、自律移動装置の初期位置設定にも有効に利用することができる。
【００４７】
また、自己位置認識手段は走行エリア内で予め定められたティーチング箇所の位置情報を予め記憶しており、そのティーチング箇所に位置していることの入力を受けて自己位置認識手段は自己位置を予め記憶しているティーチング箇所の位置情報に修正して移動を再開するものであれば、ティーチングを簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の動作を示すフローチャートである。
【図２】同上のブロック図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図である。
【図５】同上の範囲を広げた場合の動作説明図である。
【図６】同上の範囲をずらした場合の動作説明図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は同上の他の動作の説明図である。
【図８】他例の動作を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は別の例の動作説明図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は他の動作の動作説明図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は更に他の動作の動作説明図である。
【図１２】ヒューマンインターフェースの正面図である。
【図１３】教示の他例の説明図である。
【図１４】自己位置喪失の報知に関する一例の説明図である。
【図１５】同上の動作図である。
【図１６】同上の他例のブロック図である。
【図１７】自己位置装置の報知に関する他例の説明図である。
【図１８】同上の説明図である。
【符号の説明】
１３　環境情報取得手段
１４　走行情報取得手段
１５　自己位置認識手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an autonomous mobile device that autonomously moves to a destination while recognizing its own position from map information, travel information, and environmental information.
[0002]
[Prior art]
Performs autonomous movement to the destination based on its own travel information obtained through an encoder or the like and map information in the travel area given in advance, and environmental information such as walls in the travel area and previously installed marks. Is obtained by laser radar or image processing, and the self-position estimation value based on the traveling information and the obtained environment information are compared with the wall and mark position information included in the map information, so that the self-position estimation value is correct An autonomous mobile device that confirms whether or not the autonomous mobile device moves to a given destination based on the recognition of the self-position is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-161039.
[0003]
By the way, whether or not an error has occurred in the self-position estimation value based on the traveling information is determined by mapping the self-position estimation value and the environment information obtained at that time on the map information, and using the environment information ( It is determined whether or not the environment information obtained in the above-mentioned position information) matches. If the two do not match, it is determined that an error has occurred in the traveling information and the self-position estimation value is shifted, and the self-position estimation value is corrected. In order to calculate the correction amount, it is first checked which part of the obtained environment information matches the map information. At this time, if the environment information is compared with the map information of the entire traveling area or a wide area, it takes a lot of time, and there may be places of similar environment in the traveling area Is likely to be the current location because of the high possibility of the erroneous location. Therefore, instead of the whole area or the wide area of the map information, the self-position estimation value (including the direction) obtained from the traveling information is centered. By examining whether there is a position and orientation where the environmental information matches within a predetermined range, the amount of calculation is reduced, and at the same time, when there are multiple similar places on the map information, This reduces the risk of erroneously determining that the location is the self-position to be corrected.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-161039
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the deviation (error) of the self-position estimation value based on the traveling information exceeds the above-described predetermined range, the self-position cannot be recognized and corrected by the above-described method. The autonomous mobile device is stopped on the spot, and waits for a person to input accurate position coordinates. Therefore, the autonomous mobile device remains stopped until the person comes to the autonomous mobile device and completes the input of the position coordinates.
[0006]
It is conceivable to move the autonomous mobile device appropriately in anticipation of entering the above-mentioned predetermined range by relying on the obstacle detection function by the environmental information acquisition means, but this is where the autonomous mobile device is not the original traveling area. There is a risk of moving to.
[0007]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to automatically recover the self-position recognition promptly even if the self-position cannot be recognized within a predetermined range and the self-position is lost. The present invention is to provide an autonomous mobile device capable of performing the following.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Thus, the present invention comprises environment information acquisition means for acquiring environment information for self-position confirmation and map information of a traveling area, and estimates the self-position from the traveling information of the self and acquires the environment information acquisition means. In an autonomous mobile device that compares the environment information obtained in the above with the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position recognition unit that estimates and corrects the self-position is When comparing the environment information obtained by the environment information acquisition means with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and the correction information is obtained by the comparison. The first characteristic is that when the result cannot be obtained, the above-mentioned predetermined range is expanded and the collation is performed again.
[0009]
Further, in the present invention, when comparing the environment information obtained by the environment information acquisition means with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, the matching is performed within a predetermined range set in advance. The second feature is that when the correction information cannot be obtained by the collation, the collation is performed again by shifting the predetermined range by changing the self-position estimation value. When comparing the environment information obtained in the above with the environment information included in the above-mentioned map information, the matching is performed within a predetermined range set in advance based on the self-position estimation value. The third feature is that the matching is performed again by shifting the predetermined range by changing the acquisition direction of the environment information obtained by the environment information obtaining means.
[0010]
When comparing the environment information obtained by the environment information acquisition means with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and the correction information is obtained by this comparison. If it cannot be obtained, the above-mentioned predetermined range is expanded and re-checked. If the correction information cannot be obtained even in this check, the above-mentioned predetermined range is shifted again by changing the self-position estimation value. When comparing the environment information obtained by the environment information acquisition means with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and the correction information is obtained by the comparison. When it is not possible to obtain the correction information by widening the predetermined range, and when the correction information cannot be obtained by this verification, the predetermined range is shifted by changing the acquisition direction of the environment information obtained by the environment information acquisition means. Again In performing collation, or in collating the environment information obtained by the environment information acquisition means with the environment information included in the map information, collation is performed within a predetermined range set in advance based on the self-position estimation value. When the correction information cannot be obtained by this comparison, the predetermined range is shifted by changing the self-position estimation value, and the verification is performed again. When the correction information cannot be obtained by this verification, the predetermined range is expanded. When the environment information obtained by the environment information acquisition unit is compared with the environment information included in the map information, the matching is performed again within a predetermined range based on the self-position estimation value. When the correction information cannot be obtained by this collation, the acquisition direction of the environment information obtained by the environment information acquisition means is changed to perform the collation again by shifting the predetermined range, and the correction information cannot be obtained also by this collation. When, may perform again the matching spread the predetermined range.
[0011]
It is preferable that the above-mentioned predetermined range is set around an estimated position of a collation target for self-position recognition obtained from environmental information.
[0012]
Preferably, the self-position recognition means preferably widens the predetermined range or shifts the predetermined range until the environment information acquisition means obtains a new collation target or environment information including a plurality of collation targets. Can be.
[0013]
Further, a human interface unit having a display unit for displaying map information and an operation input unit for inputting the position and orientation of the autonomous mobile device on the displayed map is provided. Is input, the self-position recognition means corrects the self-position by comparing the input information with the environment information obtained by the environment information obtaining means and the environment information included in the map information. It is desirable to restart the movement.
[0014]
The self-position recognizing means preliminarily stores position information of a predetermined teaching location in the traveling area, and the self-position recognizing means pre-stores the self-position in response to input that the self-position recognizing means is located at the teaching location. The movement may be restarted by correcting the position information of the teaching position being used.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment. FIG. 2 is a block diagram of an autonomous mobile device according to the present invention. A human interface 11 for inputting and displaying a destination operation; a storage unit 12 for storing map information of a traveling area; an environment information acquiring unit 13 including an imaging camera and an image processing device or a laser radar; Travel information acquisition means 14 comprising an encoder or the like for obtaining travel information by means of a vehicle, and self-position recognition means 15 for recognizing a self-location based on the map information, travel information and environment information obtained by the environment information acquisition means 13. When a destination is given through the human interface 11, a travel route generator that generates a travel route to a destination value based on map information is generated. 16, it consists of running control means 17 for causing the movement along the travel path generated by the travel route generating unit 16 to the traveling means 10.
[0016]
The self-position recognizing means 15 estimates the self-position (including the direction) on the map information from the travel information while traveling along the travel route, and simultaneously checks the environment information with the map information. The recognition result evaluation unit verifies whether or not there is an error in the self-position estimation value. If there is an error, the self-position is corrected.
[0017]
Now, the environment information acquisition means 13 is a laser radar device arranged in front of the autonomous mobile device, and determines the distance and direction from the reflected light from the reflection mark appropriately installed in the traveling area to the reflection mark. The map information includes information on the arrangement position of the reflection mark to be collated, and the map is represented on the X and Y planes, and the position information of the autonomous mobile device is located within the plane. Is determined by the position (x, y) and the angle a between the traveling direction and the X axis (counterclockwise is positive), there is a judgment whether there is an error in the self-position estimation value and an error. The correction operation in the case will be described. When the reflection marks are located on M0 to M3 in FIG. 3 on the map information and the self-position estimation value obtained from the traveling information is the position (x, y, a) of A, the environmental information Obtained by acquisition means 13 If the position information of the shooting mark is a position m1 at a distance d1 at an angle α with respect to the traveling direction a and a position m2 at a distance d2 at an angle −β, the self-position recognizing means 15 determines the positions m1 and m2 on the map information. It is determined whether or not the reflection marks M1 and M2 are present within a circle having a radius r with the center as the center. If the positions of m1, M1 and m2 and M2 match, the self-position estimation value obtained from the driving information is used. It is determined that there is no error, and if they do not match as shown in FIG. 3A, the self-position estimation values are set so that the positions of m1 and m2 match the positions of M1 and M2 (see FIG. 3B). Make corrections. Even when only the position information m1 of one reflection mark is obtained by the environment information acquisition means 13 as shown in FIG. 4A, the reflection mark M1 is located at the position of the angle α and the distance d1 with respect to the traveling direction. By making it exist, the self-position estimation value is corrected as shown in FIG.
[0018]
Here, on the map information, the above-mentioned radius r centered on the position m1 (, m2) of the reflection mark obtained by the environment information obtaining means 13 based on the self-position estimation value obtained by the driving information obtaining means 14 is used as a reference. Since the reflection mark M1 (, M2) is searched within the predetermined range, the self-position can be corrected in a shorter time as compared with the case where the search is performed over the entire area or a wide area of the map information. Can be corrected while the traveling of the vehicle is continued, and when there are a plurality of similar places on the map information (for example, if another reflection mark is arranged in an arrangement similar to the arrangement of M1 and M2). In some cases), it is not possible to erroneously determine that the self-position is to correct a completely different part.
[0019]
However, as shown in FIG. 5, when there is no reflection mark M1 (, M2) registered in the map information within the narrow predetermined range of the radius r, the self-position correction algorithm described above corrects the self-position. Therefore, the self-position recognizing means 15 stops the autonomous mobile device temporarily when there is no reflection mark M1 (, M2) within the predetermined range of the radius r, and in this state, the position information of the reflection mark is obtained. The reflection mark M1 (, M2) is searched within a radius R (R> r) centered at m1 (, m2), and if there is a reflection mark M1 (, M2), the position of the reflection mark M1 (, m2) is added thereto. ) Is corrected to match the self-position estimation value. Therefore, even if the error in the self-position estimation is slightly increased, it is almost impossible to correct the self-position estimation value, and the time required for the correction can be reduced. After the self-position estimation value is corrected, a new self-position estimation value is obtained and collation is performed within the range r.
[0020]
Note that the value of the radius R (or the value of Rr) may be a fixed value, but the range may be gradually increased until a new reflection mark or a plurality of reflection marks is obtained. The spread may be performed until a new reflection mark or a plurality of reflection marks are obtained. This is because if the range is excessively widened, there is a risk of erroneous self-position recognition.
[0021]
If the matching is not obtained even within the range of the radius R, as shown in FIG. 1, a required angle determined in advance with respect to the self-position information (x, y, a) obtained by the driving information obtaining means 14. Using Δ, as shown in FIG. 6, the coordinates (x, y, a + Δ) are used as temporary self-position estimation values, and the position m1 (, m2) of the reflection mark of the environment information is calculated again. The reflection mark M1 (, M2) registered within the radius R is searched. When there is no registered reflection mark M1 (, M2), the coordinates (x, y, a + 2Δ) are used as a temporary self-position using the required angle Δ again to calculate the position m1 (, m2) of the reflection mark in the environment information. The reflection mark M1 (, M2) registered within the radius R centered on this position is searched. This is repeated until n × Δ = 360 °, and when the registered reflection mark M1 (, M2) is found, the number of times k (1 ≦ k ≦ n) and the position m1 (, m2) are added to the required angle Δ. ) And the position M1 (, M2), the self-position estimation value is corrected.
[0022]
The autonomous mobile device is actually rotated by the preset angle γ on the spot, instead of changing the self-position estimation value by applying the required angle Δ and shifting the search range which is the required range in the map information. Then, the acquisition direction of the environment information obtained by the environment information acquisition unit 13 is changed, and in that state, the environment information acquisition unit 13 acquires the environment information (the position information m1 (, m2) of the reflection mark again, and the position m1 (, A search may be made to determine whether or not there is a reflection mark M1 (, M2) registered within a radius R centered at m2) .FIG. 8 shows a flowchart in this case.
[0023]
In particular, the position information of the reflection mark obtained by the environment information acquisition means 13 is only one (m) as shown in FIG. 7A, and the position m of the reflection mark and the neighborhood registered in the map information. 7 (b), it is not possible to determine which of the plurality of reflection marks M0 to M3 registered in the map information matches the detected reflection mark m with respect to the position M1 of the reflection mark of FIG. ), The autonomous mobile device is rotated until the environment information acquisition means 13 obtains the position information m0 and m1 of the two reflection marks, and the reflection marks M0 and M1 matching the position information m0 and m1 are radiused. By searching in R, the self-position can be recognized accurately.
[0024]
In this case, the rotation may be repeated until the environment information acquisition unit 13 obtains the position information m0 and m1 of the two reflection marks instead of repeating the rotation for each angle γ. If the environment information acquisition unit 13 can change the direction on the autonomous mobile device, the direction of the environment information acquisition unit 13 is appropriately changed instead of rotating the autonomous mobile device itself. In this case, the information on the direction of the environment information acquisition unit 13 with respect to the autonomous mobile device is made available for self-position correction. A plurality of environment information acquisition units 13 having different acquisition directions of the environment information may be provided, and the range may be shifted by switching these.
[0025]
In any case, the position m1 (, m2) and the position M1 (, M2) are initially corrected within the small predetermined range of the radius r to correct the own position. In the case where the range is widened and the matching is still not possible, the matching is performed by shifting the range, and the environment information obtained by the environment information obtaining means 13 and the information included in the map information are compared. To correct the self-position appropriately and in a short time, unless the interval at which the self-position correction is performed (either a time interval or a distance interval) is made very long. Can be.
[0026]
In addition, if the matching is not achieved even if the range is expanded, the above range is shifted.However, the range is shifted first, and if the matching is not achieved, the range is expanded. The range may be shifted again, and further, the range may be expanded and the range may be shifted at the same time.
[0027]
Further, the environment information acquiring means 13 is a laser radar device which corrects its own position based on detection information (position information) of a reflection mark (tag) previously set in a traveling area. Facilities serving as marks in the traveling area, such as walls and chairs in the area, may be used instead of the reflection marks. In addition, the environment information acquisition unit 13 may be any device that can acquire the distance and direction of the surrounding environment of the autonomous mobile device, and is not limited to the laser radar device. When an environment information acquisition unit 13 that can detect the distance from the autonomous mobile device by binocular vision using an imaging camera and an image processing device is used, a pattern drawn on a wall or the like can be used as a tag.
[0028]
FIG. 9 shows a case in which the self-position is corrected by recognizing a wall located in front of the traveling direction by the environment information acquisition unit 13 constituted by an imaging camera and an image processing device or the environment information acquisition unit 13 which is a laser radar device. The self-position estimation value obtained from the traveling information acquisition means 14 is (x, y, a), and two walls G1 and G2 having different directions acquired by the environment information acquisition means 13 are different from the walls on the map information. When there is an angle difference of α1 and α2, respectively, the self position is corrected (x, y, a− (α1 + α2) / 2) so that these angle differences become 0 ° as shown in FIG. As shown in FIG. 9C, the self-position is corrected so that the distances dx, dy between the two walls G1, G2 having different directions acquired by the information acquiring means 13 and the wall on the map information become 0 ( x + dx, y-dy, a- (α1 + α ) / 2). Even when only the information of one wall G1 is obtained by the environment information obtaining means 13, as shown in FIG. 10, the self-position (x,) obtained from the traveling information obtaining means 14 is obtained from the angle difference α1 and the distance dx. y, a) may be corrected to (x + dx, y, a-α1).
[0029]
When the correction is performed using such information of the wall, when the walls G1 and G2 obtained by the environment information obtaining means 13 are plotted on the map information, a predetermined range k around the walls G1 and G2 is obtained. When a wall on the map information is searched for in the area, if no wall exists within this range, the autonomous mobile device is stopped, and then a wall on the map information is searched for in a wider range K. If no matching is obtained within this range K, the range is shifted and further matching is performed as in the case described above. FIG. 11 shows that although the autonomous mobile device is actually at the position and direction indicated by the dashed line, the self-position recognition based on the traveling information indicates the position and direction indicated by the solid line. Only the front wall G1 is shown, and it is not possible to determine which wall on the map information may be matched with the wall G1. As shown in b), the autonomous mobile device is rotated on the spot in a preset direction and speed until a plurality of pieces of information (information on the two walls G1 and G2) are obtained by the environment information obtaining means 13, The case where the self-position estimation value is corrected based on a plurality of pieces of obtained information is shown.
[0030]
In addition, in preparation for a case where the self-position cannot be corrected even if the range is expanded or shifted, the human interface 11 selects the target from a plurality of areas stored in the storage unit 12 as shown in FIG. An area selection operation section 20 for selecting an area, an area map display section 21 for displaying an area selected by operation of the operation section 20, an enlarged map display section 22 for enlarging and displaying a part thereof, and an autonomous mobile device. Operation buttons 23a and 23b for setting the direction of the camera and a position recognition start button 24 are provided, and the area map display section 21 is formed by a touch panel to enable input of the position of the autonomous mobile device. In the figure, 30a and 30b are self-position display marks, respectively.
[0031]
When the autonomous mobile device cannot correct the estimated value of the self-location, stops on the spot and displays a message indicating that the self-location cannot be recognized, the operator displays the corresponding area map on the area selection operation unit 20 in the area map. When the position of the autonomous mobile device on the area map displayed on the display unit 21 is input by touch input, an enlarged map around the area is displayed on the enlarged map display unit 22. If the direction of the autonomous mobile device is set by operating the operation units 23a and 23b, and then the position recognition start button 24 is operated, the error of the input position information is obtained by the environment information acquisition means 13 in the current environment. After the correction from the information and the map information, the movement operation to the destination, which has been performed until the stop, is restarted. Of course, the above-described operation of expanding the range or shifting the range is performed so that the self-position can be reliably recognized even when the position input is rough.
[0032]
Self-position teaching to the autonomous mobile device when the self-position cannot be corrected even if the range is expanded or shifted is not the manual input of position information using the human interface as described above, but as the following Is also good.
[0033]
That is, the teaching point T is determined in advance in the traveling area of the autonomous mobile device, and the location is marked with the direction as shown in FIG. In addition, the autonomous mobile device stores in advance position information including the direction of the teaching location T on the map information, and is provided with a teaching button (not shown).
[0034]
Then, when the autonomous mobile device cannot correct the self-position estimation value, stops at that position, and displays a message indicating that the self-position cannot be recognized, the operator H pushes the autonomous mobile device to the teaching point T and If the direction of the autonomous mobile device is aligned with the marking of the teaching point T and the teaching button is pressed in that state, the position information including the direction previously stored on the map information about the teaching point T is recognized by the self-position recognition means. 15 is taken as the current self-position.
[0035]
The correction performed in this manner is particularly effective when the self-position estimation value based on the traveling information recognized by the autonomous mobile device is greatly deviated from the actual position, and the correction based on the position information input illustrated in FIG. Is also convenient.
[0036]
It is needless to say that the teaching location T is desirably a point where the self-position recognition unit 13 of the autonomous mobile device can surely confirm the self-location based on the environment information obtained by the environment information acquisition unit 13. Therefore, it is preferable that the teaching point T is determined in advance by an experiment.
[0037]
In addition, when the autonomous mobile device cannot correct its own position estimation value and stops on the spot, it is necessary to notify the operator H that such a situation has occurred. It is not always reserved, and even if the autonomous mobile device displays a message indicating that the self-location has been lost, the message may not be immediately transmitted to the operator H. Therefore, as shown in FIG. .., Each comprising a personal computer or the like, are arranged at the respective points, and a message display (including a voice, an alarm, etc.) requesting teaching is also provided to these monitoring stations S1, S2,. It is preferable to output.
[0038]
FIG. 15 shows an example of a flow relating to information transmission / reception between the monitoring stations S1 and S2 provided with the wireless two-way communication means and the autonomous mobile device 1. The autonomous mobile device 1 includes a plurality of monitoring stations S1 and S2. When the operator H sends a teaching request acceptance signal to the autonomous mobile device 1 from any of the monitoring stations S2, a teaching request withdrawal signal is output to the other monitoring station S1, and furthermore, an autonomous operation by the operator is performed. When teaching (teaching) is completed by operating the mobile device, the autonomous mobile device outputs a return signal to each of the monitoring stations S1 and S2.
[0039]
When each monitoring station S1 is under the control of the central management device N which manages the map information and the autonomous mobile device 1 as shown in FIG. 16, the central management device N is connected between the autonomous mobile device 1 and the monitoring stations S1 and S2. May be relayed.
[0040]
Even if there are a plurality of monitoring stations S1, S2, and S3, the closest monitoring station S1 is given priority in consideration of the time from when the operator H arrives at the autonomous mobile device and teaches. Is preferred. For this reason, the distances d1, d2 to the monitoring stations S1, S2, S3 are obtained from the self-position estimation value immediately before the self-position is lost and the position information of the monitoring stations S1, S2, S3 stored in advance. d3 is calculated, and a teaching request signal is immediately sent to the nearest monitoring station S1, and delays s according to the distance difference and the delay speed V are sent to the other monitoring stations S2 and S3. ₂ , S ₃ (S ₂ = (D2-d1) / V, s ₃ = (D3-d1) / V), the teaching request signal may be sent. The second closest monitoring station S2 has s ₂ After the second, s is added to the farthest monitoring station S3. ₃ A teaching request signal is sent in seconds. If the teaching request reception signal is transmitted from any of the monitoring stations by the operation of the operator H, the teaching request withdrawal signal is transmitted to the other monitoring stations to which the teaching request signal has already been transmitted. Same as above.
[0041]
In addition, when the self-position recognizing means 15 of the autonomous mobile device cannot recognize the self-position, it is desirable to record the self-position estimation value (or the position immediately before) and the date and time. By examining the list of records, it is possible to know that the arrangement of the reflection marks and the arrangement of the walls and the like at a specific position are inappropriate for self-position recognition. Also, if the self-location loss is concentrated in a specific time zone, it is difficult to know that the environment information obtaining means 13 has difficulty acquiring the reflection marks, walls, and the like used for the self-location recognition in that time zone. Can be. Therefore, based on these analyses, it is possible to consider the arrangement of the reflection marks, the change of the route to the destination, and the change of the environment information acquisition means to be used.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes environment information acquisition means for acquiring environment information for self-location confirmation and map information of a traveling area, and estimates a self-position from own traveling information, In an autonomous mobile device that compares the environment information obtained by the information acquisition unit with the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position that estimates and corrects the self-position When recognizing the environment information obtained by the environment information obtaining means and the environment information included in the map information, the recognizing means performs collation within a predetermined range set in advance based on the self-position estimation value. When the correction information cannot be obtained by the above, the above-mentioned predetermined range is expanded and the collation is performed again, or the self-position estimation value is changed so that the predetermined range is shifted and the collation is performed again. By changing the acquisition direction of the environment information obtained in the above, the predetermined range is shifted and the collation is performed again. Since the collation is limited to the predetermined range, the collation can be performed in a short time, It is also possible to perform the collation operation while moving, and if collation is not possible, the collation can be performed almost certainly because the predetermined range is expanded or shifted and collation is performed again, The vehicle does not get stuck losing its own position or move out of the traveling area.
[0043]
Then, based on the self-position estimation value, collation is performed within a predetermined range that is set in advance. When correction information cannot be obtained by this collation, the predetermined range is expanded and collation is performed again. When it is not possible to obtain the position, the above-mentioned predetermined range is shifted and the collation is performed again by changing the self-position estimation value, or the collation is performed within a predetermined range set in advance based on the self-position estimation value. When the correction information cannot be obtained by this collation, the predetermined range is expanded, and the collation is performed again. When the correction information cannot be obtained by this collation, the acquisition direction of the environment information obtained by the environment information acquisition unit is changed. The matching may be performed again by shifting the predetermined range, or the matching may be performed within a predetermined range set in advance based on the self-position estimation value. Change value By performing the comparison again by shifting the predetermined range, if the correction information cannot be obtained by this comparison, the predetermined range may be expanded and the comparison may be performed again, or a preset value may be set based on the self-position estimation value. When the correction information cannot be obtained by this comparison, the direction of the environment information obtained by the environment information obtaining means is changed to perform the verification again by shifting the predetermined range. When the correction information cannot be obtained even by the collation, if the predetermined range is expanded and the collation is performed again, the collation can be performed more reliably and the self-position can be corrected.
[0044]
If the above-mentioned predetermined range is set around the estimated position of the matching target for self-position recognition obtained from the environment information, the possibility that the matching can be obtained even if the predetermined range is narrow increases. The time required to correct the value can be shortened.
[0045]
In addition, if the self-position recognition unit expands the predetermined range or shifts the predetermined range until the environment information acquisition unit obtains a new collation target or environment information including a plurality of collation targets, the collation may be performed. The operation can be performed more accurately.
[0046]
Further, a human interface unit having a display unit for displaying map information and an operation input unit for inputting the position and orientation of the autonomous mobile device on the displayed map is provided. Is input, the self-position recognition means corrects the self-position by comparing the input information with the environment information obtained by the environment information obtaining means and the environment information included in the map information. If the movement is restarted, the movement can be restarted without any trouble even if the self-position is lost due to the inability to perform the collation. Such a human interface unit can also be effectively used for setting the initial position of the autonomous mobile device.
[0047]
Further, the self-position recognizing means previously stores position information of a predetermined teaching location in the traveling area, and upon receiving an input that the self-position recognizing means is located at the teaching location, the self-position recognizing means sets the self-position in advance. Teaching can be easily performed as long as the teaching position is corrected and the movement is restarted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating an operation of an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the same.
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are explanatory diagrams of the above operation.
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams illustrating the operation of the above.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram when the range is increased.
FIG. 6 is an operation explanatory diagram when the range is shifted.
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of another operation of the above.
FIG. 8 is a flowchart showing an operation of another example.
FIGS. 9A, 9B, and 9C are explanatory diagrams of the operation of another example.
FIGS. 10A, 10B, and 10C are explanatory diagrams of another operation.
FIGS. 11 (a), (b) and (c) are explanatory views of still another operation.
FIG. 12 is a front view of a human interface.
FIG. 13 is an explanatory diagram of another example of teaching.
FIG. 14 is an explanatory diagram of an example regarding notification of loss of self-position.
FIG. 15 is an operation diagram of the above.
FIG. 16 is a block diagram of another example of the above.
FIG. 17 is an explanatory diagram of another example regarding the notification of the self-positioning device.
FIG. 18 is an explanatory diagram of the above.
[Explanation of symbols]
13 Environmental information acquisition means
14 Driving information acquisition means
15 Self-location recognition means

Claims

自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて設定した所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行うものであることを特徴とする自律移動装置。Equipped with environment information acquisition means for acquiring environment information for self-position confirmation and map information of the traveling area, while estimating the self-position from the traveling information of the self, the environment information obtained by the environment information acquisition means and In an autonomous mobile device that compares the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position recognition unit that estimates and corrects the self-position is an environment information acquisition unit. When the obtained environment information is compared with the environment information included in the map information, the matching is performed within a predetermined range set based on the self-position estimation value. An autonomous mobile device, which is expanded and collated again.

自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであることを特徴とする自律移動装置。Equipped with environment information acquisition means for acquiring environment information for self-position confirmation and map information of the traveling area, while estimating the self-position from the traveling information of the self, the environment information obtained by the environment information acquisition means and In an autonomous mobile device that compares the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position recognition unit that estimates and corrects the self-position is an environment information acquisition unit. When comparing the obtained environment information with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and when correction information cannot be obtained by this comparison, An autonomous mobile device characterized in that the self-position estimation value is changed and the predetermined range is shifted to perform collation again.

自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであることを特徴とする自律移動装置。Equipped with environment information acquisition means for acquiring environment information for self-position confirmation and map information of the traveling area, while estimating the self-position from the traveling information of the self, the environment information obtained by the environment information acquisition means and In an autonomous mobile device that compares the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position recognition unit that estimates and corrects the self-position is an environment information acquisition unit. When comparing the obtained environment information with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and when correction information cannot be obtained by this comparison, An autonomous mobile device characterized in that the direction of the environment information obtained by the environment information obtaining means is changed and the predetermined range is shifted to perform the collation again.

自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであることを特徴とする自律移動装置。Equipped with environment information acquisition means for acquiring environment information for self-position confirmation and map information of the traveling area, while estimating the self-position from the traveling information of the self, the environment information obtained by the environment information acquisition means and In an autonomous mobile device that compares the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position recognition unit that estimates and corrects the self-position is an environment information acquisition unit. When comparing the obtained environment information with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and when correction information cannot be obtained by this comparison, The comparison is performed again by widening the predetermined range, and if correction information cannot be obtained by this comparison, the self-position estimation value is changed to perform the comparison again by shifting the predetermined range. The autonomous mobile device.

自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行うものであることを特徴とする自律移動装置。Equipped with environment information acquisition means for acquiring environment information for self-position confirmation and map information of the traveling area, while estimating the self-position from the traveling information of the self, the environment information obtained by the environment information acquisition means and In an autonomous mobile device that compares the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position recognition unit that estimates and corrects the self-position is an environment information acquisition unit. When comparing the obtained environment information with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and when correction information cannot be obtained by this comparison, If the correction information is not obtained even after the predetermined range is expanded and the correction information cannot be obtained by this verification, the predetermined range is shifted again by changing the acquisition direction of the environment information obtained by the environment information obtaining means. Autonomous mobile apparatus, characterized in that to perform.

自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、自己位置推定値を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行うものであることを特徴とする自律移動装置。Equipped with environment information acquisition means for acquiring environment information for self-position confirmation and map information of the traveling area, while estimating the self-position from the traveling information of the self, the environment information obtained by the environment information acquisition means and In an autonomous mobile device that compares the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position recognition unit that estimates and corrects the self-position is an environment information acquisition unit. When comparing the obtained environment information with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and when correction information cannot be obtained by this comparison, By changing the self-position estimation value, the above-mentioned predetermined range is shifted and collation is performed again. When correction information cannot be obtained by this collation, the above-mentioned predetermined range is expanded and collation is performed again. The autonomous mobile device.

自己位置確認用の環境情報を取得するための環境情報取得手段及び走行エリアの地図情報とを備えて、自己の走行情報から自己位置を推定するとともに、上記環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報とを照合して照合結果に基づいて自己位置推定値の修正を行う自律移動装置において、自己位置の推定及び修正を行う自己位置認識手段は、環境情報取得手段で得た環境情報と上記地図情報に含まれる環境情報との照合に際し、自己位置推定値に基づいて、予め設定されている所定範囲内で照合を行い、この照合で修正情報を得られない時、環境情報取得手段で得る環境情報の取得方向を変更することで上記所定範囲をずらして再度照合を行い、この照合でも修正情報を得られない時、上記所定範囲を広げて再度照合を行うものであることを特徴とする自律移動装置。Equipped with environment information acquisition means for acquiring environment information for self-position confirmation and map information of the traveling area, while estimating the self-position from the traveling information of the self, the environment information obtained by the environment information acquisition means and In an autonomous mobile device that compares the environment information included in the map information and corrects the self-position estimation value based on the comparison result, the self-position recognition unit that estimates and corrects the self-position is an environment information acquisition unit. When comparing the obtained environment information with the environment information included in the map information, based on the self-position estimation value, a comparison is performed within a predetermined range set in advance, and when correction information cannot be obtained by this comparison, By changing the acquisition direction of the environment information obtained by the environment information acquisition means, the above-mentioned predetermined range is shifted and the collation is performed again. Autonomous mobile apparatus, characterized in that to perform.

所定範囲は環境情報から得た自己位置認識のための照合対象の推定位置を中心に設定していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の自律移動装置。The autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 7, wherein the predetermined range is set around an estimated position of a matching target for self-position recognition obtained from environmental information.

自己位置認識手段は所定範囲を広げることまたは及び所定範囲をずらすことを環境情報取得手段で新たな照合対象または及び複数の照合対象を含む環境情報が得られるまで行うものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の自律移動装置。The self-position recognition means extends the predetermined range or shifts the predetermined range until the environment information acquisition means obtains a new collation target or environment information including a plurality of collation targets. An autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 8.

地図情報を表示する表示部と、表示された地図上での自律移動装置の位置及び向きの入力用の操作入力部とを有するヒューマンインターフェース部を備えて、該ヒューマンインターフェース部で位置及び向きの入力がなされた時、自己位置認識手段は入力された情報と、上記環境情報取得手段で得た環境情報と、地図情報に含まれる環境情報とを照合して自己位置の修正を行った上で移動を再開するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の自律移動装置。A human interface unit having a display unit for displaying map information and an operation input unit for inputting the position and orientation of the autonomous mobile device on the displayed map is provided. Is performed, the self-position recognition unit compares the input information, the environment information obtained by the environment information acquisition unit with the environment information included in the map information, corrects the self-location, and moves. The autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 9, wherein the autonomous mobile device restarts the operation.

自己位置認識手段は走行エリア内で予め定められたティーチング箇所の位置情報を予め記憶しており、そのティーチング箇所に位置していることの入力を受けて自己位置認識手段は自己位置を予め記憶しているティーチング箇所の位置情報に修正して移動を再開するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の自律移動装置。The self-position recognizing means pre-stores position information of a predetermined teaching location in the traveling area, and upon receiving an input that the self-position recognizing device is located at the teaching location, the self-position recognizing means stores the self-position in advance. The autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 9, wherein the autonomous mobile device is configured to correct the position information of the teaching portion being used and restart the movement.