JP2007334435A

JP2007334435A - Autonomous traveling vehicle

Info

Publication number: JP2007334435A
Application number: JP2006162556A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yamashita; 秀樹山下; Shigeki Fujiwara; 茂喜藤原; Tomotaro Miyazaki; 智太郎宮崎; Masanori Okano; 正紀岡野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2007-12-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely avoid a collision without abruptly decelerating and stopping and also smoothly performing autonomous travelling in an autonomous travelling vehicle capable of travelling in all directions. SOLUTION: An autonomous travelling vehicle autonomously travelling on the basis of stored map information comprises a travelling means 2 for travelling and moving in almost all directions; an obstacle detection sensor 3 detecting an obstacle to be an obstacle in moving; and a travelling control means 4 storing map information and controlling the travelling means 2 while avoiding a collision with the obstacle detected by the sensor 3 on the basis of the map information. The control means 4 limits the movement of the vehicle in a lateral direction to almost zero and controls the travelling means 2 around a turning movement center as a control center so as to perform movement of two degree of freedom in an anteroposterior direction and turning, and sets the control center at an obstacle position with high possibility of collision or around the vehicles including the vehicle close to the obstacle position in changing the moving direction in order to avoid the obstacle. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、全方向移動可能な自律移動車両に関する。 The present invention relates to an autonomous mobile vehicle that can move in all directions.

従来、障害物検知センサを備え、そのセンサの出力に基づいて障害物との衝突を回避しつつ移動する全方向移動可能な移動車両が知られている。このような車両は、全方向に移動可能な特性を用いて、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にすると共に、より滑らかな移動を実現しようとするものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２２５７４１号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a movable vehicle that includes an obstacle detection sensor and moves in all directions while avoiding a collision with an obstacle based on the output of the sensor. Such a vehicle uses a characteristic that can move in all directions to make collision avoidance more reliable without sudden deceleration stop and to achieve smoother movement (for example, Patent Document 1).
JP 2002-225741 A

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような全方向移動可能な移動車両は、移動用の動力を有する動力車であって、操作者が押したり引いたりする操作に従って移動する、いわゆるパワーアシスト操作の動力車であり、自律移動車両ではない。近年、省力化、人力代替、サービス向上等の観点から、各種作業ロボット、案内ロボットなどのように、運搬機能やサービス機能を備えて、より滑らかに移動できる自律移動車両が求められている。 However, the movable vehicle that can move in all directions as shown in Patent Document 1 described above is a power vehicle that has power for movement, and is a so-called power assist operation that moves according to an operation that the operator pushes or pulls. This is a powered vehicle, not an autonomous mobile vehicle. In recent years, autonomous mobile vehicles that have a transport function and a service function and can move more smoothly, such as various work robots and guide robots, have been demanded from the viewpoint of labor saving, human power substitution, service improvement, and the like.

本発明は、上記課題を解消するものであって、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にすると共に、より滑らかな自律的移動を実現できる全方向移動可能な自律移動車両を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide an autonomous mobile vehicle capable of omnidirectional movement that can more reliably avoid collisions without sudden deceleration and stop and can realize smoother autonomous movement. The purpose is to provide.

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、記憶した地図情報に基づいて自律的に移動する自律移動車両であって、略全方向に走行移動可能とする走行手段と、移動に際して障害となる障害物を検出する障害物検知センサと、地図情報を記憶すると共にその地図情報に基づいて、前記センサによって検知された障害物との衝突を回避しつつ、前記走行手段を制御する走行制御手段と、を備え、前記走行制御手段は、当該車両の左右方向の動きを略ゼロに制限した上で前後方向および回転の２自由度の運動を行うように前記回転運動の中心を制御中心として前記走行手段を制御し、障害物を回避するために移動方向を変更する際に、衝突可能性が高い障害物位置または該障害物位置に近い当該車両を含む当該車両周辺に前記制御中心を設定するものである。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an autonomous mobile vehicle that autonomously moves based on stored map information, and travel means that can travel in almost all directions, and obstacles in traveling. An obstacle detection sensor for detecting an obstacle to be used, and travel control for storing the map information and controlling the travel means while avoiding a collision with the obstacle detected by the sensor based on the map information And the travel control means uses the center of the rotational motion as a control center so as to perform the motion in the front-rear direction and the two degrees of freedom of rotation while limiting the lateral movement of the vehicle to substantially zero. The control center is set around the vehicle including the obstacle position having a high possibility of collision or the vehicle close to the obstacle position when the moving direction is changed to control the traveling means and avoid the obstacle. Is shall.

請求項２の発明は、請求項１に記載の自律移動車両において、前記走行制御手段は、回避の必要な障害物がない場合に、前記制御中心を当該車両前部中央に設定するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the autonomous mobile vehicle according to the first aspect, the traveling control means sets the control center at the front center of the vehicle when there is no obstacle that needs to be avoided. .

請求項３の発明は、請求項１に記載の自律移動車両において、前記走行制御手段は、当該車両が旋回動作中に回避の必要な障害物がある場合に、前記制御中心を当該車両の前後方向の中心線上、かつ障害物に最も近い位置に設定するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the autonomous mobile vehicle according to the first aspect, the travel control means sets the control center at the front and rear of the vehicle when there is an obstacle that needs to be avoided while the vehicle is turning. It is set on the center line of the direction and at a position closest to the obstacle.

請求項４の発明は、請求項１に記載の自律移動車両において、前記走行制御手段は、当該車両が移動方向変更のため、障害物と見倣した移動経路のコーナ部を回り込む際に、そのコーナ部の先端に前記制御中心を設定し、当該車両が前記コーナ部を曲がる間、前記制御中心回りの回転運動を行うように前記走行手段を制御するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the autonomous mobile vehicle according to the first aspect, the travel control means is configured such that when the vehicle turns around a corner portion of the movement route imitating an obstacle for changing the movement direction, The control center is set at the end of the corner portion, and the traveling means is controlled so as to perform a rotational motion around the control center while the vehicle is turning the corner portion.

請求項５の発明は、請求項４に記載の自律移動車両において、前記走行制御手段は、当該車両がコーナ部を曲がって広い移動経路から狭い移動経路に移動方向を変更する際には前記制御中心から当該車両の前後方向の中心線に下ろした垂線の足が当該車両の前寄りとなる位置において前記回転運動を開始し、当該車両がコーナ部を曲がって狭い移動経路から広い移動経路に移動方向を変更する際には前記垂線の足が当該車両の後寄りとなる位置において前記回転運動を開始するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the autonomous mobile vehicle according to the fourth aspect, the traveling control means controls the control when the vehicle turns a corner portion to change the moving direction from a wide moving route to a narrow moving route. The rotary motion starts at a position where the vertical leg that is lowered from the center to the center line in the front-rear direction of the vehicle is closer to the front of the vehicle, and the vehicle turns around the corner and moves from a narrow movement route to a wide movement route. When the direction is changed, the rotational motion is started at a position where the leg of the perpendicular line is located behind the vehicle.

請求項１の発明によれば、略全方向に移動可能でありながら、運動の自由度を前後方向と回転方向との２自由度とするので、従来実績のある２自由度型自律移動アルゴリズムを自律移動制御に容易に適用でき、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にできると共に、より滑らかな自律移動を実現できる。また、障害物回避のため移動方向を変更する際、略全方向の移動可能性により車両の回転運動の中心を任意の位置に設定できることに基づき、回転運動の中心である制御中心をその障害物に近い位置、すなわち、衝突可能性が高い障害物位置または該障害物位置に近い車両を含む車両周辺に設定するので、その障害物と車両との接近を制限でき、その結果、障害物との衝突を回避できる。 According to the first aspect of the invention, since the degree of freedom of movement is two degrees of freedom in the front-rear direction and the rotational direction while being movable in almost all directions, It can be easily applied to autonomous movement control, and collision avoidance can be ensured without sudden deceleration and stop, and smoother autonomous movement can be realized. In addition, when changing the direction of movement to avoid obstacles, the center of rotational movement of the vehicle can be set to an arbitrary position due to the possibility of movement in almost all directions, and the control center that is the center of rotational movement is set as the obstacle. Near the vehicle, i.e., the position of an obstacle with a high possibility of a collision or the vicinity of a vehicle including a vehicle close to the obstacle position, the approach between the obstacle and the vehicle can be restricted. Collisions can be avoided.

請求項２の発明によれば、車両の移動方向前方部分である車両前部中央に制御中心を設定するので、予定の移動経路に対し、車両前部の移動軌跡を略一致させることができ、効率的な移動ができる。 According to the invention of claim 2, since the control center is set at the center of the front part of the vehicle, which is the front part of the moving direction of the vehicle, the movement trajectory of the front part of the vehicle can be made to substantially coincide with the planned movement path, Efficient movement is possible.

請求項３の発明によれば、車両の旋回時の内輪差による内側障害物との衝突や、外輪差による外側障害物との衝突を、制御中心の移動によって、急な減速停止などをすることなく滑らかに回避できる。すなわち、旋回開始時に旋回内側に障害物がある場合、障害物に最も近い車両の中心線上の点は、車両前寄りに存在し、この点を制御中心とすることにより、障害物と車両との接近を防止して衝突回避できる。また、旋回開始時に旋回外側に障害物がある場合、障害物に最も近い車両の中心線上の点は、車両後寄りに存在し、この点を制御中心とすることにより、障害物と車両との接近を防止して衝突回避できる。 According to the invention of claim 3, the vehicle is suddenly decelerated and stopped by the movement of the control center for the collision with the inner obstacle due to the inner wheel difference when turning the vehicle or the collision with the outer obstacle due to the outer wheel difference. Can be avoided smoothly. That is, when there is an obstacle inside the turn at the start of turning, the point on the center line of the vehicle closest to the obstacle exists near the front of the vehicle. By using this point as the control center, the obstacle and the vehicle You can avoid the collision by preventing the approach. In addition, when there is an obstacle outside the turn at the start of turning, the point on the center line of the vehicle closest to the obstacle exists on the rear side of the vehicle. By using this point as the control center, the obstacle and the vehicle You can avoid the collision by preventing the approach.

請求項４の発明によれば、コーナ部などの障害物を回り込む際、車両の制御中心を障害物側に設定することにより、障害物と車両との間隔を一定に保って衝突を回避しつつ滑らかに回り込むことができる。 According to the invention of claim 4, when an obstacle such as a corner is turned around, the control center of the vehicle is set on the obstacle side, thereby maintaining a constant distance between the obstacle and the vehicle while avoiding a collision. It can wrap around smoothly.

請求項５の発明によれば、車両の旋回時に発生する内輪差や外輪差を、移動経路の広狭に応じて発生させることができるので、車両は、移動経路の側壁などとの衝突を回避してコーナ部を滑らかに曲がることができる。 According to the fifth aspect of the invention, the difference between the inner wheel and the outer wheel that occurs when the vehicle turns can be generated according to the width of the moving path, so that the vehicle avoids a collision with the side wall of the moving path. The corner can be bent smoothly.

以下、本発明の実施形態に係る自律移動車両について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an autonomous mobile vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る自律移動車両１のブロック構成を示し、図２（ａ）（ｂ）は自律移動車両１に用いられる車輪組立体２０を示し、図３は自律移動車両１の車両外郭１０の外形線と車輪組立体２０の配置を示し、図４（ａ）（ｂ）は自律移動車両１の並進運動と回転運動の概念を示す。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a block configuration of an autonomous mobile vehicle 1 according to the first embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) and 2 (b) show a wheel assembly 20 used in the autonomous mobile vehicle 1, and FIG. The outline of the vehicle outer shell 10 of the moving vehicle 1 and the arrangement of the wheel assembly 20 are shown, and FIGS. 4A and 4B show the concept of translational motion and rotational motion of the autonomous mobile vehicle 1.

自律移動車両１は、図１に示すように、記憶した地図情報に基づいて自律的に移動する車両であって、略全方向に走行移動可能とする走行手段２と、移動に際して障害となる障害物を検出する障害物検知センサ３と、地図情報を記憶すると共にその地図情報に基づいて、前記センサによって検知された障害物との衝突を回避しつつ、前記走行手段２を制御する走行制御手段４と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the autonomous mobile vehicle 1 is a vehicle that moves autonomously based on stored map information, and travel means 2 that can travel in almost all directions, and obstacles that hinder travel. Obstacle detection sensor 3 for detecting an object and travel control means for storing the map information and controlling the travel means 2 while avoiding a collision with the obstacle detected by the sensor based on the map information. 4 is provided.

走行手段２は、ユニバーサルホイールタイプの全方向駆動車輪である車輪組立体２０と、車輪組立体２０を駆動するモータ２１と、モータ２１に電力を供給するモータドライバ２２と、モータ２１の回転数をモニタするエンコーダ２３とを１組とした駆動装置を４組備えて構成されている。 The traveling means 2 includes a wheel assembly 20 that is a universal wheel type omnidirectional driving wheel, a motor 21 that drives the wheel assembly 20, a motor driver 22 that supplies electric power to the motor 21, and the rotational speed of the motor 21. Four sets of drive devices, each of which includes an encoder 23 to be monitored, are configured.

車輪組立体２０は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、中央車軸２５に結合されたフレーム２６の外周部に、４つのバレル２４を配置して成る車輪を、２つ並列にして構成されている。各バレル２４は、中央車軸２５に直交する支持軸回りに回転自在とされている。各バレル２４の支持軸を含む断面の外形は、中央車軸２５を中心とする円を形成している。２つの車輪は、中央車軸２５回りに角度を４５゜ずらして、互いにピッチをずらした状態とされている。これにより、いずれか一方のバレル２４が常に接地することができる。 As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the wheel assembly 20 has two wheels arranged in parallel with four barrels 24 arranged on the outer periphery of a frame 26 coupled to the central axle 25. It is configured. Each barrel 24 is rotatable about a support shaft orthogonal to the central axle 25. The outer shape of the cross section including the support shaft of each barrel 24 forms a circle centered on the central axle 25. The two wheels are shifted from each other by an angle of 45 ° around the central axle 25 to shift the pitch. As a result, one of the barrels 24 can always be grounded.

車輪組立体２０は、モータ２１によって駆動される中央車軸２５を回転軸とする能動的な回転と、中央車軸２５の長手方向に沿った移動のため各バレル２４の夫々の軸を回転軸とする受動的な回転と、によって全方向移動が可能となる。矢印ＤＲは各中央車軸２５の駆動回転方向を示し、矢印ＦＲは各バレル２４の自由回転方向を示している。自律移動車両１における４つの駆動装置の各車輪組立体２０の配置は後述する（図３）。 The wheel assembly 20 has each axis of each barrel 24 as a rotation axis for active rotation around a central axle 25 driven by a motor 21 and for movement along the longitudinal direction of the center axle 25. Passive rotation allows omnidirectional movement. The arrow DR indicates the driving rotation direction of each central axle 25, and the arrow FR indicates the free rotation direction of each barrel 24. The arrangement of the wheel assemblies 20 of the four drive units in the autonomous mobile vehicle 1 will be described later (FIG. 3).

障害物検知センサ３は、前方センサ３１、後方センサ３２、右側面センサ３３、左側面センサ３４を備えて構成され、自律移動車両１の全周囲における障害物を検出し、その距離を測定する。これらのセンサは、レーザレーダや、距離画像を取得できる超音波アレイセンサ等によって構成できる。 The obstacle detection sensor 3 includes a front sensor 31, a rear sensor 32, a right side sensor 33, and a left side sensor 34. The obstacle detection sensor 3 detects an obstacle around the entire periphery of the autonomous mobile vehicle 1 and measures the distance. These sensors can be constituted by a laser radar, an ultrasonic array sensor capable of acquiring a distance image, or the like.

走行制御手段４は、障害物検知センサ３や走行手段２の各エンコーダ２３などの外部からの入力信号と記憶部などからの内部からの入力信号を処理して自己位置を認識しつつ走行手段を制御する中央制御部４０と、走行移動する領域の地図情報を記憶する地図情報記憶部４１と、目的地や移動経路の中継点などの移動経路に関する情報を記憶する経路情報記憶部４２と、障害物検知センサ３やエンコーダ２３の出力と地図情報記憶部４１に記憶した地図情報に基づいて自己位置を決定する自己位置決定部４３とを備えている。 The traveling control means 4 processes the input signals from the outside such as the obstacle detection sensor 3 and the encoders 23 of the traveling means 2 and the input signals from the storage section etc. A central control unit 40 for controlling, a map information storage unit 41 for storing map information of a traveling and moving area, a route information storage unit 42 for storing information on a moving route such as a destination and a relay point of the moving route, and a fault A self-position determining unit 43 that determines the self-position based on outputs of the object detection sensor 3 and the encoder 23 and map information stored in the map information storage unit 41 is provided.

さらに、走行制御手段４は、制御中心決定部５、移動速度決定部６、およびモータ速度決定部７を備えている。これらは、走行手段２を制御して略全方向に走行移動可能とするするための、全方向移動に特徴的な処理を行う。 Further, the traveling control means 4 includes a control center determining unit 5, a moving speed determining unit 6, and a motor speed determining unit 7. These perform processing characteristic of the omnidirectional movement for controlling the traveling means 2 so that the traveling means 2 can travel in almost all directions.

次に、上述の各決定部５，６，７と自律移動車両１の動作を説明する。自律移動車両１は、図３に示すように、略長方形の外郭１０を有している。自律移動車両１は略全方向に移動可能であり、仮に、その長手方向を前後方向とする。ここで自律移動車両１に固定した座標系（Ｘｇ，Ｙｇ）を定める。この座標系は、前後方向の中心線１１と左右方向の中心線１２の交点である車両中央点Ｇを座標原点とし、前方がＸｇの正方向、前方に向いて左方がＹｇの正方向である。 Next, the operation of each of the determining units 5, 6, 7 and the autonomous mobile vehicle 1 will be described. As shown in FIG. 3, the autonomous mobile vehicle 1 has a substantially rectangular outer shell 10. The autonomous mobile vehicle 1 can move in almost all directions, and the longitudinal direction is assumed to be the front-rear direction. Here, a coordinate system (Xg, Yg) fixed to the autonomous mobile vehicle 1 is determined. In this coordinate system, the vehicle center point G, which is the intersection of the center line 11 in the front-rear direction and the center line 12 in the left-right direction, is used as the coordinate origin, the forward direction is the positive direction of Xg, and the forward direction is the positive direction of Yg. is there.

４つの駆動装置の各車輪組立体２０は、前方と後方の左右にそれぞれ対称に配置されている。前方及び後方の左右に配し車輪組立体２０は、それぞれの中央車軸２５の軸方向延長線が、自律移動車両１の中央寄りの位置において角度２θを成して交差するように、中央車軸２５をＸｇ軸、Ｙｇ軸の両方から傾斜させて取り付けられている。各車輪組立体２０の接地点間の距離は、前後方向に（ａ＋ｂ）、左右方向に（ｃ＋ｄ）である。 The wheel assemblies 20 of the four drive units are symmetrically arranged on the front and rear left and right. The wheel assemblies 20 are arranged on the left and right sides of the front and rear sides of the central axle 25 so that the axial extension lines of the central axles 25 intersect at an angle 2θ at a position closer to the center of the autonomous mobile vehicle 1. Are tilted from both the Xg axis and the Yg axis. The distance between the grounding points of each wheel assembly 20 is (a + b) in the front-rear direction and (c + d) in the left-right direction.

車輪組立体２０の車輪の接地面における速度を、自律移動車両１の車両中央点Ｇの回りにおける左回り方向を正とするように、速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の正の方向を定める。これらの速度Ｖ１〜Ｖ４の方向は、各中央車軸２５に直交する方向である。 The positive direction of the speeds V1, V2, V3, V4 is determined so that the counterclockwise direction around the vehicle center point G of the autonomous mobile vehicle 1 is positive. The directions of these speeds V 1 to V 4 are directions orthogonal to the respective central axles 25.

ここで、自律移動車両１の並進運動と回転運動について説明する。一般に、剛体の平面運動は、図４（ａ）に示すような並進運動と、図４（ｂ）に示すような回転運動とに分けることができ、これらの２つの運動によって記述される。自律移動車両１の並進運動は、自律移動車両１の各構成部分が互いに平行に移動する運動であり、自律移動車両１の回転運動は、自律移動車両１の各構成部分が、制御中心Ａとの距離を一定に保った状態で移動する運動である。 Here, the translational motion and the rotational motion of the autonomous mobile vehicle 1 will be described. In general, the planar motion of a rigid body can be divided into a translational motion as shown in FIG. 4A and a rotational motion as shown in FIG. 4B, and is described by these two motions. The translational motion of the autonomous mobile vehicle 1 is a motion in which the constituent parts of the autonomous mobile vehicle 1 move in parallel with each other. The rotational motion of the autonomous mobile vehicle 1 It is a movement that moves while keeping the distance of.

そこで、自律移動車両１の運動を、図３に示すように、制御中心Ａの周りの角速度ωの回転運動と、制御中心Ａに原点を有し、座標系（Ｘｇ，Ｙｇ）に平行な座標系である座標系（Ｘ，Ｙ）の座標軸方向の速度Ｖｘ，Ｖｙの並進運動によって記述する。速度Ｖｘは自律移動車両１の前後方向の速度であり、速度Ｖｙは自律移動車両１の左右方向の速度である。 Therefore, as shown in FIG. 3, the movement of the autonomously moving vehicle 1 is a coordinated motion having an angular velocity ω around the control center A, an origin at the control center A, and parallel to the coordinate system (Xg, Yg). This is described by the translational motion of the velocities Vx and Vy in the coordinate axis direction of the coordinate system (X, Y). The speed Vx is the speed in the front-rear direction of the autonomous mobile vehicle 1, and the speed Vy is the speed in the left-right direction of the autonomous mobile vehicle 1.

制御中心決定部５は、移動経路の状況、すなわち、回避の必要な障害物の存在有無に基づいて、自律移動車両１が安全で効率的に移動可能なように、制御中心Ａの位置を決定する。すなわち、制御中心決定部５は、障害物を回避するために移動方向を変更する際に、回転運動の中心（制御中心Ａ）を、その障害物に近い位置に設定する。このように、制御中心Ａを、障害物に近い位置に設定することにより、その障害物と車両との接近を制限することができ、その結果、障害物との衝突を回避することができる。 The control center determination unit 5 determines the position of the control center A so that the autonomous mobile vehicle 1 can move safely and efficiently based on the state of the moving route, that is, the presence or absence of an obstacle that needs to be avoided. To do. That is, the control center determination unit 5 sets the center of the rotational motion (control center A) at a position close to the obstacle when changing the moving direction in order to avoid the obstacle. Thus, by setting the control center A at a position close to the obstacle, the approach between the obstacle and the vehicle can be restricted, and as a result, a collision with the obstacle can be avoided.

自己位置決定部４３は、エンコーダ２３から出力されるモータ速度情報（微小時間のエンコーダ変化分）を積算し、自律移動車両１の移動距離と回転角度（向き）を求めて、いわゆるデッドレコニングによって車両の自己位置を求める。また、自己位置決定部４３は、地図情報記憶部４１に記憶された地図情報と前方センサ３１（例えば、レーザレーダ）の出力する障害物位置情報とをマッチングさせ、２つの描画情報（地図情報と障害物情報）の差分に基づいて自己位置を求める。自己位置決定部４３は、この地図情報に基づいて求めた自己位置を用いて、前記デッドレコニングによって求めた自己位置を補正する。この自己位置決定や補正は、例えば、走行制御部４の制御周期毎に行われる。 The self-position determining unit 43 integrates the motor speed information (a minute change in the encoder) output from the encoder 23, obtains the moving distance and the rotation angle (direction) of the autonomously moving vehicle 1, and performs the vehicle by so-called dead reckoning. Find your self-position. In addition, the self-position determining unit 43 matches the map information stored in the map information storage unit 41 with the obstacle position information output from the front sensor 31 (for example, laser radar), and generates two pieces of drawing information (map information and map information). The self-position is obtained based on the difference between the obstacle information. The self-position determining unit 43 corrects the self-position obtained by the dead reckoning using the self-position obtained based on the map information. This self-position determination and correction are performed, for example, every control cycle of the travel control unit 4.

移動速度決定部６は、上述の自己位置決定部４３が求めた自己位置情報と、経路情報記憶部４２に記憶されている経路情報とから、制御中心Ａの並進移動速度と回転速度、つまり移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）を決定する。なお、中央制御部４０は、前方センサ３１の出力する障害物情報に基づいて、障害物を回避する必要がある、と判断した場合、この移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）を変更して障害物回避を行う。 The moving speed determination unit 6 calculates the translational movement speed and the rotation speed of the control center A from the self-position information obtained by the self-position determination unit 43 and the route information stored in the route information storage unit 42, that is, the movement. The speed (Vx, Vy, ω) is determined. If the central control unit 40 determines that an obstacle needs to be avoided based on the obstacle information output by the front sensor 31, the central control unit 40 changes the moving speed (Vx, Vy, ω) to check the obstacle. Avoid things.

モータ速度決定部７は、移動速度決定部６が求めた移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）と制御中心決定部５が決定した制御中心Ａに基づいて各車輪組立体２０の接地面における回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値を求めて決定する。なお、自律移動車両１は、障害物回避のため移動方向を変更する際、車両の回転運動の中心、すなわち制御中心Ａを、任意の位置に設定することができる。これは、車輪組立体２０を用いることにより実現される略全方向の移動可能性に基づく。 The motor speed determining unit 7 is a rotational speed on the ground contact surface of each wheel assembly 20 based on the moving speed (Vx, Vy, ω) obtained by the moving speed determining unit 6 and the control center A determined by the control center determining unit 5. The command values of V1, V2, V3, and V4 are obtained and determined. In addition, the autonomous mobile vehicle 1 can set the center of the rotational motion of the vehicle, that is, the control center A, at an arbitrary position when changing the moving direction in order to avoid obstacles. This is based on the possibility of movement in almost all directions realized by using the wheel assembly 20.

モータ速度決定部７において行われる演算の例を説明する。制御中心Ａは、図３に示すように、車両中央点Ｇから前方にｘａ、左方にｙａの位置にあるとする。また、制御中心Ａから、前方の車輪組立体２０の車輪設置点までのｘ方向距離をａ、後方の車輪組立体２０の車輪設置点までのｘ方向距離をｂ、左方の車輪組立体２０の車輪設置点までのｙ方向距離をｃ、右方の車輪組立体２０の車輪設置点までのｙ方向距離をｄとする。各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値は、自律移動車両１の制御中心Ａの移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）に対して、次式（１）によって求められる。 An example of the calculation performed in the motor speed determination unit 7 will be described. As shown in FIG. 3, the control center A is assumed to be located at a position xa forward from the vehicle center point G and ya at the left. Further, the distance in the x direction from the control center A to the wheel installation point of the front wheel assembly 20 is a, the distance in the x direction from the control center A to the wheel installation point of the rear wheel assembly 20 is b, and the left wheel assembly 20 is. The y-direction distance to the wheel installation point is c, and the y-direction distance to the wheel installation point of the right wheel assembly 20 is d. The command values for the rotational speeds V1, V2, V3, and V4 of each wheel assembly 20 are obtained by the following equation (1) with respect to the moving speed (Vx, Vy, ω) of the control center A of the autonomous mobile vehicle 1. .

自律移動車両１の所望の移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）に対し、上式（１）を用いて求めた各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値をモータドライバ２２に出力して、自律移動車両１の速度制御がおこなわれる。 For the desired moving speed (Vx, Vy, ω) of the autonomous mobile vehicle 1, the command values of the rotational speeds V1, V2, V3, V4 of the wheel assemblies 20 obtained using the above equation (1) are used as motor drivers. 22 and the speed control of the autonomous mobile vehicle 1 is performed.

ところで、自律移動車両１は、車両の左右方向の動きを略ゼロに制限して、すなわち式（１）においてＶｙ＝０として、前後方向および回転の２自由度の運動を行うように走行手段２を制御しても、所望の移動をすることができる。 By the way, the autonomous mobile vehicle 1 restricts the movement of the vehicle in the left-right direction to substantially zero, that is, the traveling means 2 performs a motion of two degrees of freedom in the front-rear direction and the rotation with Vy = 0 in the equation (1). Even if this is controlled, it is possible to make a desired movement.

本実施形態の自律移動車両１によれば、略全方向に移動可能でありながら、運動の自由度を前後方向と回転方向との２自由度とすることができ、２自由度とすることによって、従来実績のある２自由度型自律移動アルゴリズムを自律移動制御に容易に適用でき、急な減速停止などをすることなく衝突回避をより確実にできると共に、より滑らかな自律移動を実現できる。 According to the autonomous mobile vehicle 1 of the present embodiment, while being movable in almost all directions, the degree of freedom of movement can be set to two degrees of freedom, that is, the front-rear direction and the rotational direction. In addition, the two-degree-of-freedom autonomous movement algorithm that has been proven in the past can be easily applied to autonomous movement control, collision can be avoided more reliably without sudden deceleration stop, and smoother autonomous movement can be realized.

（第２の実施形態）
図５（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る自律移動車両１が制御中心Ａを移動しつつコーナ部を曲がる様子を示し、図６（ａ）〜（ｄ）は自律移動車両１が制御中心Ａを移動しつつ障害物を回り込む様子を示す。 (Second Embodiment)
FIGS. 5A to 5D show a state in which the autonomous mobile vehicle 1 according to the second embodiment of the present invention bends the corner portion while moving the control center A, and FIGS. A mode that the autonomous mobile vehicle 1 turns around an obstacle, moving the control center A is shown.

この第２の実施形態の自律移動車両１の構成は、第１の実施形態の自律移動車両１と同様である。この実施形態では、自律移動車両１がコーナ部や障害物を回り込む様子を示すものである。図５（ａ）は、自律移動車両１が、移動方向Ｆの方向に移動しつつ、移動経路の左折コーナ部Ｐを曲がるところを示す。走行制御手段４の制御中心決定部５は、回避の必要な障害物がない場合（例えば、図５（ａ）に示す状態の直前の状態）、制御中心Ａを車両前部中央に設定している。このように、車両の移動方向前方部分である車両前部中央に制御中心Ａを設定することにより、予定の移動経路に対し、車両前部の移動軌跡を略一致させることができ、効率的な移動ができる。 The configuration of the autonomous mobile vehicle 1 of the second embodiment is the same as that of the autonomous mobile vehicle 1 of the first embodiment. In this embodiment, the autonomous mobile vehicle 1 shows a state where it goes around a corner part or an obstacle. FIG. 5A shows a place where the autonomously moving vehicle 1 turns in the left turn corner portion P of the moving route while moving in the moving direction F. FIG. The control center determination unit 5 of the travel control unit 4 sets the control center A at the center of the front of the vehicle when there is no obstacle that needs to be avoided (for example, the state immediately before the state shown in FIG. 5A). Yes. In this way, by setting the control center A at the center of the front of the vehicle, which is the front part of the vehicle in the moving direction, the movement trajectory of the front of the vehicle can be made to substantially coincide with the planned movement path. Can move.

また、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、走行制御手段４の制御中心決定部５は、車両が旋回動作中に回避の必要な障害物（今の場合、コーナ部Ｐであり、以下、障害物Ｐとする）がある場合に、制御中心Ａを車両の前後方向の中心線１１上、かつ障害物Ｐに最も近い位置に設定する。この制御中心Ａの設定は、走行制御手段４の制御周期毎に、見直されて、最適の位置に移動される。すなわち、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、コーナ部Ｐを回り込む度合いによって、制御中心Ａが自律移動車両１の中心線上を前寄りの位置から、後ろよりの位置に移動されている。 Further, as shown in FIGS. 5A to 5D, the control center determining unit 5 of the travel control unit 4 is an obstacle (in this case, the corner part P) that needs to be avoided while the vehicle is turning. , Hereinafter referred to as an obstacle P), the control center A is set on the center line 11 in the front-rear direction of the vehicle and at a position closest to the obstacle P. The setting of the control center A is reviewed and moved to the optimum position every control cycle of the travel control means 4. That is, as shown in FIGS. 5A to 5D, the control center A is moved on the center line of the autonomous mobile vehicle 1 from the front position to the rear position depending on the degree of turning around the corner portion P. Yes.

また、図６（ａ）〜（ｄ）は、上述のコーナ部Ｐの代わりに、車椅子Ｂが障害物として移動経路に存在しており、車椅子Ｂの先端部Ｐの周りを、自律移動車両１が回り込む様子を示す。上述の図５（ａ）〜（ｄ）の場合と同様に、先端部Ｐを回り込む度合いによって、制御中心Ａが自律移動車両１の中心線上を前寄りの位置から、後ろよりの位置に移動されている。 6 (a) to 6 (d) show that the wheelchair B is present as an obstacle in the movement path instead of the corner portion P described above, and the autonomous mobile vehicle 1 is around the tip portion P of the wheelchair B. Shows the sneaking around. As in the case of FIGS. 5A to 5D described above, the control center A is moved from the front position to the rear position on the center line of the autonomous mobile vehicle 1 depending on the degree of turning around the tip portion P. ing.

上述のような制御中心Ａの設定方法によれば、車両の旋回時の内輪差による内側障害物との衝突や、外輪差による外側障害物との衝突を、制御中心の移動によって、急な減速停止などをすることなく滑らかに回避できる。すなわち、旋回開始時に旋回内側に障害物Ｐがある場合、障害物Ｐに最も近い車両の中心線１１上の点は、車両前寄りに存在し、この点を制御中心Ａとすることにより、障害物Ｐと車両との接近を防止して衝突回避できる。また、旋回開始時に旋回外側に障害物がある場合、障害物に最も近い車両の中心線上の点は、車両後寄りに存在し、この点を制御中心とすることにより、障害物と車両との接近を防止して衝突回避できる。 According to the method of setting the control center A as described above, the collision with the inner obstacle due to the inner wheel difference during the turning of the vehicle and the collision with the outer obstacle due to the outer wheel difference are rapidly reduced by moving the control center. It can be avoided smoothly without stopping. That is, when there is an obstacle P inside the turn at the start of turning, the point on the center line 11 of the vehicle closest to the obstacle P exists closer to the front of the vehicle. Collision can be avoided by preventing the object P from approaching the vehicle. In addition, when there is an obstacle outside the turn at the start of turning, the point on the center line of the vehicle closest to the obstacle exists on the rear side of the vehicle. By using this point as the control center, the obstacle and the vehicle You can avoid the collision by preventing the approach.

従来、自律移動車両を近似的に円形に見立て、障害物から一定の距離離れた位置を通る移動計画を立てて自律移動を実現するようなものがある。このような外形が近似的に円形の車両の制御中心は、車両に固定したものとしてその外形の中心に設定するのが通常である。しかしながら、本発明の第１および第２の実施形態に係る自律移動車両１のように、外形が略長方形車両であり、旋回時の内輪差や外輪差が大きい車両においては、制御中心が車両中心に固定されたままでは、障害物回避への対応が難しい。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a vehicle that realizes an autonomous movement by considering an autonomously moving vehicle as an approximately circular shape, and making a movement plan that passes through a position away from an obstacle by a certain distance. The control center of a vehicle having an approximately circular outer shape is usually set at the center of the outer shape as being fixed to the vehicle. However, in a vehicle having a substantially rectangular outer shape and having a large difference between inner and outer wheels when turning, such as the autonomous mobile vehicle 1 according to the first and second embodiments of the present invention, the control center is the vehicle center. It is difficult to deal with obstacle avoidance if it remains fixed.

その点、上述したような、制御中心Ａを動的に移動する方法を用いる、本発明の第１および第２の実施形態に係る自律移動車両１は、滑らかな移動のもとで障害物回避可能としている。また、従来と同じ自律移動アルゴリズムに、制御中心を移動して決定する制御中心決定部５の機能を追加するすることにより、本発明の第１および第２の実施形態に係る自律移動車両１が容易に実現される。 In that respect, the autonomous mobile vehicle 1 according to the first and second embodiments of the present invention that uses the method of dynamically moving the control center A as described above avoids obstacles under smooth movement. It is possible. Moreover, the autonomous mobile vehicle 1 according to the first and second embodiments of the present invention can be obtained by adding the function of the control center determination unit 5 that moves and determines the control center to the same autonomous movement algorithm as before. Easy to realize.

（第３の実施形態）
図７は本発明の第３の実施形態に係る自律移動車両１の障害物検知センサ３の配置と検知領域を示し、図８、図９、図１０は自律移動車両１の自律移動中の様子を示す。 (Third embodiment)
FIG. 7 shows the arrangement and detection area of the obstacle detection sensor 3 of the autonomous mobile vehicle 1 according to the third embodiment of the present invention, and FIGS. 8, 9, and 10 show the autonomous mobile vehicle 1 during autonomous movement. Indicates.

この第３の実施形態の自律移動車両１の構成は、上述した第１及び第２の実施形態の自律移動車両１と同様である。本実施形態は、自律移動車両１の障害物検知センサ３、および、センサ３による障害物検出結果に基づく自律移動車両１の動作、を説明するものである。障害物検知センサ３は、図７に示すように、車両の前後左右に、前方センサ３１、後方センサ３２、右側面センサ３３、左側面センサ３４を備え、これらのセンサによって、自律移動車両１の周辺の全周を、検知領域３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａによってカバーしている。各センサが、例えば、角度走査型のレーザレーダである場合、路面から所定高さにおける水平面内の壁や移動障害物などの表面の位置までの距離とその方向を測定することができる。検出された障害物の位置は、車両中央点Ｇにおける座標系（Ｘｇ，Ｙｇ）や、制御中心Ａにおける座標系（Ｘ，Ｙ）によって表される。 The configuration of the autonomous mobile vehicle 1 of the third embodiment is the same as that of the autonomous mobile vehicle 1 of the first and second embodiments described above. In the present embodiment, the obstacle detection sensor 3 of the autonomous mobile vehicle 1 and the operation of the autonomous mobile vehicle 1 based on the obstacle detection result by the sensor 3 will be described. As shown in FIG. 7, the obstacle detection sensor 3 includes a front sensor 31, a rear sensor 32, a right side sensor 33, and a left side sensor 34 on the front, rear, left and right sides of the vehicle. The entire periphery is covered with detection areas 31a, 32a, 33a, and 34a. When each sensor is, for example, an angle scanning type laser radar, it is possible to measure the distance and the direction from the road surface to the position of a surface such as a wall or a moving obstacle in a horizontal plane at a predetermined height. The position of the detected obstacle is represented by a coordinate system (Xg, Yg) at the vehicle center point G and a coordinate system (X, Y) at the control center A.

自律移動車両１は、図８に示すように、上述のセンサによる検知領域３１ａ〜３４ａのうち、車両の左右両側に設けた領域を、自律移動車両１が旋回動作するときに障害物回避判断に必要な領域として設定している。各領域Ｓ１〜Ｓ４は、その領域に障害物が存在すると、その領域に面した車両の外郭１０が衝突する可能性があることを意味している。また、図８に示した破線１３は、障害物の外郭１０への接近を確実に回避するための限界線を示す。 As shown in FIG. 8, the autonomous mobile vehicle 1 is used for obstacle avoidance determination when the autonomous mobile vehicle 1 turns in the regions provided on the left and right sides of the vehicle among the detection regions 31 a to 34 a described above. It is set as a necessary area. Each of the areas S1 to S4 means that if an obstacle exists in the area, the outer shell 10 of the vehicle facing the area may collide. A broken line 13 shown in FIG. 8 indicates a limit line for reliably avoiding the approach of the obstacle to the outer shell 10.

上述の４つに区分された領域Ｓ１〜Ｓ４は、制御中心Ａの位置によって前後に区分されている。前方左右の領域Ｓ１，Ｓ４は，自律移動車両１の外郭１０から幅Ｌｙ、制御中心Ａから前方に長さＬ１を有し、後方左右の領域Ｓ２，Ｓ３は，自律移動車両１の外郭１０から幅Ｌｙ、制御中心Ａから後方に長さＬ２を有している。領域Ｓ１，Ｓ４は、車両の外郭１０から前方に長さδ１だけ突出し、領域Ｓ２，Ｓ３は、車両の外郭１０から後方に長さδ２だけ突出して設定されている。 The four regions S1 to S4 described above are divided forward and backward by the position of the control center A. The front left and right regions S1 and S4 have a width Ly from the outer shell 10 of the autonomous mobile vehicle 1 and a length L1 forward from the control center A, and the rear left and right regions S2 and S3 are from the outer shell 10 of the autonomous mobile vehicle 1. It has a width Ly and a length L2 behind the control center A. The regions S1 and S4 project forward from the outer shell 10 by a length δ1, and the regions S2 and S3 project backward from the vehicle outer shell 10 by a length δ2.

上述のδ１，δ２による突出部は、旋回しながら移動する際の衝突可能性を避けるために設けたマージン領域である。自律移動車両１が旋回せずに左右方向、前後方向のみに動く場合には、δ１＝δ２＝０としてもよい。 The protrusions due to δ1 and δ2 described above are margin regions provided in order to avoid the possibility of collision when moving while turning. When the autonomous mobile vehicle 1 moves only in the left-right direction and the front-rear direction without turning, δ1 = δ2 = 0 may be set.

また、幅Ｌｙは、側面の障害物が自律移動車両１に衝突する可能性が有ると判断される距離である。一般に移動速度の大小によって障害物回避能力が変化するので、移動が速いほど幅Ｌｙを大きくし、遅いほど幅Ｌｙを小さくすることができる。そこで、幅Ｌｙを速度の関数とするとよい。 Further, the width Ly is a distance that is determined that there is a possibility that the obstacle on the side surface collides with the autonomous mobile vehicle 1. In general, since the obstacle avoidance ability changes depending on the magnitude of the moving speed, the width Ly can be increased as the movement is faster, and the width Ly can be reduced as the movement is slower. Therefore, the width Ly may be a function of speed.

図８において、自律移動車両１が、コーナ部Ｐを回り込むために、移動方向Ｆに示すように走行すると、車両の内輪差によって領域Ｓ１にコーナ部Ｐが進入する可能性がある。また、車両の外輪差によって、領域Ｓ３が旋回外方側に移動するため、車両後方右側に障害物があれば、領域Ｓ３に障害物が進入する可能性がある。 In FIG. 8, when the autonomous mobile vehicle 1 travels as shown in the moving direction F in order to go around the corner portion P, the corner portion P may enter the region S 1 due to an inner wheel difference of the vehicle. In addition, since the region S3 moves to the outer side of the turn due to the difference in the outer wheel of the vehicle, there is a possibility that the obstacle enters the region S3 if there is an obstacle on the right side behind the vehicle.

図９は、コーナ部Ｐが領域Ｓ１に進入し、この時点において、制御中心Ａが、もとの制御中心Ａ０の位置から前方に移動している様子を示す。このように、自律移動車両１は、障害物の位置を表すコーナ部Ｐに対して、制御中心Ａの位置を前方に移動させることにより、コーナ部Ｐと制御中心との間の距離を確保することができ、コーナ部Ｐ（障害物）との衝突を回避することができる。 FIG. 9 shows a state in which the corner portion P has entered the region S1, and at this time, the control center A is moving forward from the position of the original control center A0. Thus, the autonomous mobile vehicle 1 ensures the distance between the corner P and the control center by moving the position of the control center A forward with respect to the corner P representing the position of the obstacle. It is possible to avoid a collision with the corner portion P (obstacle).

上述のように、全方向移動を可能とする車輪組立体２０を備えた自律移動車両１は、制御中心Ａを任意に移動させることができる。制御中心Ａの位置が変化すると制御中心Ａについて定義された座標系（Ｘ，Ｙ）も移動する。そこで、制御中心決定部５は、制御中心Ａの位置を変えた場合、その都度、センサ３が検出した障害物の座標値を、新たな座標系の値に変換する。 As described above, the autonomous mobile vehicle 1 including the wheel assembly 20 that can move in all directions can arbitrarily move the control center A. When the position of the control center A changes, the coordinate system (X, Y) defined for the control center A also moves. Therefore, whenever the position of the control center A is changed, the control center determination unit 5 converts the coordinate value of the obstacle detected by the sensor 3 into a new coordinate system value.

また、図１０に示すように、自律移動車両１が左旋回動作を行おうとする際に、左前方の領域Ｓ１と右後方の領域Ｓ３とに、それぞれ進入可能性のあるコーナ部Ｐ、障害物Ｐ２が存在するとき、制御中心決定部５は、コーナ部Ｐに対応させて制御中心Ａを前方に移動する計算と、障害物Ｐ２に対応させて制御中心Ａを後方に移動させる計算とを行う。制御中心Ａが移動すると、領域Ｓ１〜Ｓ４の面積や配置が変化するので、前回計算の制御中心位置と次の計算結果の制御中心位置とのうち、領域Ｓ１，Ｓ２への障害物進入の程度の少ない方が求められる。障害物進入の程度が所定の許容範囲を越えている場合、中央制御部４０は、旋回動作を停止し、予め設定された許容範囲に従って前進動作を行い、その後旋回動作を試みる。また、前進距離が許容範囲を超える場合は、走行移動が停止される。 Further, as shown in FIG. 10, when the autonomous mobile vehicle 1 tries to perform a left turn operation, a corner portion P and an obstacle that may enter the left front area S1 and the right rear area S3, respectively. When P2 exists, the control center determination unit 5 performs a calculation for moving the control center A forward in association with the corner portion P and a calculation for moving the control center A backward in association with the obstacle P2. . When the control center A moves, the areas and arrangements of the regions S1 to S4 change, so that the degree of obstacle entry into the regions S1 and S2 out of the control center position of the previous calculation and the control center position of the next calculation result One with less is required. When the degree of obstacle entry exceeds the predetermined allowable range, the central control unit 40 stops the turning operation, performs the forward operation according to the preset allowable range, and then tries the turning operation. Further, when the advance distance exceeds the allowable range, the traveling movement is stopped.

（第４の実施形態）
図１１は本発明の第４の実施形態に係る自律移動車両１において制御中心をコーナ部に設定する例を示し、図１２、図１３、図１４は自律移動車両１がコーナ部を曲がる様子を連続的に重ねて示す。 (Fourth embodiment)
FIG. 11 shows an example in which the control center is set in the corner portion in the autonomous mobile vehicle 1 according to the fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 12, 13, and 14 show how the autonomous mobile vehicle 1 bends in the corner portion. Shown continuously overlaid.

この実施形態における自律移動車両１の構成は、第１の実施形態の自律移動車両１と同様である。本実施形態の自律移動車両１は、図１１、図１２に示すように、車両の移動方向Ｆの変更のため障害物と見倣した移動経路のコーナ部Ｐを回り込む際に、自律移動車両１の制御中心決定部５が、そのコーナ部Ｐの先端に制御中心Ａを設定し、行制御手段４が、制御中心Ａ回りの回転運動を行うように前記走行手段２を制御するものである。このような制御中心Ａ回りの回転運動は、自律移動車両１がコーナ部Ｐを曲がる間中行われる。 The configuration of the autonomous mobile vehicle 1 in this embodiment is the same as that of the autonomous mobile vehicle 1 of the first embodiment. As shown in FIGS. 11 and 12, the autonomous mobile vehicle 1 according to the present embodiment travels around the corner portion P of the travel route that looks like an obstacle for changing the travel direction F of the vehicle. The control center determining unit 5 sets the control center A at the tip of the corner portion P, and the row control unit 4 controls the traveling unit 2 so as to perform a rotational motion around the control center A. Such rotational movement around the control center A is performed while the autonomous mobile vehicle 1 bends the corner portion P.

自律移動車両１が、制御中心Ａの周りの回転運動のみを行う場合、各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値は、上述の式（１）において、Ｖｘ＝Ｖｙ＝０とし、角速度ωのみを与えればよく、次式（３）のように求められる。 When the autonomous mobile vehicle 1 performs only the rotational motion around the control center A, the command values of the rotational speeds V1, V2, V3, and V4 of the wheel assemblies 20 are Vx = Vy in the above equation (1). = 0 and only the angular velocity ω needs to be given, and is obtained as in the following equation (3).

自律移動車両１の旋回移動速度Ｖｒは、回転運動における回転半径ｒと角速度ωとの関係式により、Ｖｒ＝ｒ・ωと求められる。そこで、角速度ωの大きさは、自律移動車両１の通常の前進速度Ｖｘに対して、Ｖｒ≦Ｖｘ、となるように決定すればよい。 The turning movement speed Vr of the autonomous mobile vehicle 1 is obtained as Vr = r · ω by the relational expression between the rotation radius r and the angular speed ω in the rotary motion. Therefore, the magnitude of the angular velocity ω may be determined so that Vr ≦ Vx with respect to the normal forward speed Vx of the autonomous mobile vehicle 1.

このように、コーナ部Ｐなどの障害物を回り込む際、車両の制御中心を障害物側に設定する本実施形態によれば、障害物と車両との間隔ｄを一定に保ってコーナ部Ｐとの衝突を回避しつつ滑らかに回り込むことができる。 Thus, according to the present embodiment in which the control center of the vehicle is set on the obstacle side when the obstacle such as the corner portion P goes around, the distance d between the obstacle and the vehicle is kept constant, It is possible to smoothly go around while avoiding the collision.

また、上述の回転運動を開始する位置は、図１３に示すように、自律移動車両１が、コーナ部Ｐを曲がって、走行経路の境界Ｗ１，Ｗ３によって囲まれた狭い移動経路から、境界Ｗ２，Ｗ４によって囲まれた広い移動経路に移動方向Ｆを変更する際には、制御中心Ａから車両１の前後方向の中心線に下ろした垂線の足が車両の後ろ寄りとなる位置、すなわち図中に示した寸法ｄ１，ｄ２について、ｄ２＜ｄ１、となる位置とすればよい。 Further, as shown in FIG. 13, the position at which the above-described rotational motion is started is determined by the boundary between the autonomous moving vehicle 1 turning around the corner portion P and from the narrow moving path surrounded by the boundaries W1 and W3 of the traveling path. , W4, when the moving direction F is changed to a wide moving path, the position where the perpendicular foot drawn from the control center A to the center line in the front-rear direction of the vehicle 1 is closer to the rear of the vehicle, that is, in the figure For the dimensions d1 and d2 shown in FIG.

同様に、図１４に示すように、車両１がコーナ部Ｐを曲がって広い移動経路から狭い移動経路に移動方向を変更する際には、前記垂線の足が車両の後寄りとなる位置、すなわち図中に示した寸法ｄ１，ｄ２について、ｄ１＜ｄ２、となる位置において前記回転運動を開始すればよい。 Similarly, as shown in FIG. 14, when the vehicle 1 bends a corner portion P to change the moving direction from a wide moving path to a narrow moving path, the position where the perpendicular foot is behind the vehicle, that is, For the dimensions d1 and d2 shown in the figure, the rotational motion may be started at a position where d1 <d2.

上述のように回転運動を開始することにより、自律移動車両１の旋回時に発生する内輪差や外輪差を、移動経路の広狭の応じて発生させることができ、自律移動車両１は、移動経路の側壁などとの衝突を回避してコーナ部を滑らかに曲がることができる。 By starting the rotational movement as described above, the inner wheel difference and the outer wheel difference generated when the autonomous mobile vehicle 1 turns can be generated according to the width of the travel route. The corner portion can be smoothly bent while avoiding a collision with a side wall or the like.

（第５の実施形態）
図１５は本発明の第５の実施形態に係る自律移動車両１において制御中心を車両のコーナ部に設定する例を示し、図１６（ａ）は自律移動車両１が壁から離脱する様子を示し、図１６（ｂ）は壁から離脱する一般車両の衝突事例を示す。自律移動車両１の構成は、第１の実施形態の自律移動車両１と同様である。この実施形態においては、図１５に示すように、自律移動車両１が、壁Ｗに沿って接近して駐車した状態から、図１６（ａ）に示すように、移動方向Ｆの方向に離脱する際に、制御中心Ａを壁Ｗ側の後方に設定した例を示す。自律移動車両１は、自己位置を認識しており、また、自己周辺の障害物状況を認識しているので、壁Ｗからの離脱に際して、このような制御中心Ａの移動と設定を行うことができる。そして、このような制御中心Ａの設定を行うことにより、図１６（ｂ）に示すような車両後部Ｑの壁Ｗとの衝突を、回避することができる。 (Fifth embodiment)
FIG. 15 shows an example in which the control center is set at the corner of the vehicle in the autonomous mobile vehicle 1 according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 16 (a) shows how the autonomous mobile vehicle 1 leaves the wall. FIG. 16 (b) shows a collision example of a general vehicle leaving the wall. The configuration of the autonomous mobile vehicle 1 is the same as that of the autonomous mobile vehicle 1 of the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 15, the autonomously moving vehicle 1 leaves in the direction of the moving direction F as shown in FIG. In this case, an example in which the control center A is set behind the wall W is shown. Since the autonomous mobile vehicle 1 recognizes its own position and also recognizes the obstacle situation around itself, such movement and setting of the control center A can be performed when leaving the wall W. it can. Then, by setting the control center A as described above, it is possible to avoid a collision with the wall W of the vehicle rear portion Q as shown in FIG.

（第６の実施形態）
図１７は本発明の第６の実施形態に係る自律移動車両の車両外形線と駆動車輪との配置を示す。本実施形態の自律移動車両１は、上述の第１ないし第５の実施形態の自律移動車両１とは、４つの車輪組立体２０の配置が異なっており、他の構成については、上述のものと同様である。 (Sixth embodiment)
FIG. 17 shows the arrangement of vehicle outlines and drive wheels of an autonomous mobile vehicle according to the sixth embodiment of the present invention. The autonomous mobile vehicle 1 of the present embodiment is different from the autonomous mobile vehicle 1 of the first to fifth embodiments described above in the arrangement of the four wheel assemblies 20, and the other configurations are the same as those described above. It is the same.

この自律移動車両１の全方向に走行移動可能とする車輪組立体２０は、その中央車軸の方向が、略長方形の車両外郭１０の各辺と平行とされている。すなわち、左右の車輪組立体２０の車輪の接地面における速度Ｖ２，Ｖ４が前後方向とされ、前後の車輪組立体２０の車輪の接地面における速度Ｖ１，Ｖ３が左右方向とされている。このような自律移動車両１において、制御中心Ａの移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）に対する各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の指令値は、次式（４）によって求められる。 The wheel assembly 20 that can travel and move in all directions of the autonomously moving vehicle 1 has a central axle direction parallel to each side of the substantially rectangular vehicle outer shell 10. That is, the speeds V2 and V4 on the ground contact surfaces of the wheels of the left and right wheel assemblies 20 are the front and rear directions, and the speeds V1 and V3 on the ground contact surfaces of the front and rear wheel assemblies 20 are the left and right directions. In such an autonomous mobile vehicle 1, the command values of the rotational speeds V1, V2, V3, and V4 of the wheel assemblies 20 with respect to the moving speed (Vx, Vy, ω) of the control center A are obtained by the following equation (4). It is done.

（第７の実施形態）
図１８は本発明の第７の実施形態に係る自律移動車両の車両外形線と駆動車輪との配置を示す。この自律移動車両１は、全方向に走行移動可能とする３つの車輪組立体２０を３角形状に配置したものである。制御中心Ａの移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ，ω）に対する各車輪組立体２０の回転速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、第１の実施形態の自律移動車両１と同様に求められる。 (Seventh embodiment)
FIG. 18 shows an arrangement of vehicle outlines and drive wheels of an autonomous mobile vehicle according to the seventh embodiment of the present invention. The autonomous mobile vehicle 1 is configured by arranging three wheel assemblies 20 that can travel and move in all directions in a triangular shape. The rotational speeds V1, V2, and V3 of the wheel assemblies 20 with respect to the movement speed (Vx, Vy, ω) of the control center A are obtained in the same manner as the autonomous mobile vehicle 1 of the first embodiment.

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、車輪組立体２０を５つ以上備えた構成とすることもできる。 The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made. For example, a configuration in which five or more wheel assemblies 20 are provided may be employed.

本発明の第１の実施形態に係る自律移動車両のブロック構成図。The block block diagram of the autonomous mobile vehicle which concerns on the 1st Embodiment of this invention. （ａ）は同上自律移動車両に用いられる駆動車輪の側面図、（ｂ）は同車輪の正面図。(A) is a side view of the drive wheel used for an autonomous mobile vehicle same as the above, (b) is a front view of the wheel. 同上自律移動車両の車両外形線と駆動用の車輪組立体とを上方から見た配置を示す平面図。The top view which shows the arrangement | positioning which looked at the vehicle outline of the autonomous mobile vehicle same as the above, and the wheel assembly for a drive from the upper direction. （ａ）は同上自律移動車両の並進運動の概念を説明する平面図、（ｂ）は同回転運動の概念を説明する平面図。(A) is a top view explaining the concept of the translation movement of an autonomous mobile vehicle same as the above, (b) is a top view explaining the concept of the rotation movement. （ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る自律移動車両が制御中心を移動しつつコーナ部を曲がる様子を時系列的に示す平面図。(A)-(d) is a top view which shows a mode that the autonomous mobile vehicle which concerns on the 2nd Embodiment of this invention bends a corner part, moving a control center in time series. （ａ）〜（ｄ）は同上自律移動車両が制御中心を移動しつつ障害物を回り込む様子を時系列的に示す平面図。(A)-(d) is a top view which shows a mode that an autonomous mobile vehicle same as the above turns around an obstacle, moving a control center. 本発明の第３の実施形態に係る自律移動車両の障害物検知センサの配置と検知領域を示す平面図。The top view which shows arrangement | positioning and the detection area | region of the obstacle detection sensor of the autonomous mobile vehicle which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 同上自律移動車両が障害物を検出しつつ自律移動する様子を示す平面図。The top view which shows a mode that an autonomous mobile vehicle same as the above moves autonomously, detecting an obstruction. 同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子を示す平面図。The top view which shows a mode that an autonomous mobile vehicle same as the above bends a corner part. 同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子の他の例を示す平面図。The top view which shows the other example of a mode that an autonomous mobile vehicle same as the above bends a corner part. 本発明の第４の実施形態に係る自律移動車両において制御中心をコーナ部に設定する例を示す平面図。The top view which shows the example which sets a control center to a corner part in the autonomous mobile vehicle which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子を連続的に重ねて示す平面図。The top view which shows a mode that an autonomous mobile vehicle same as the above bends a corner part continuously. 同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子の他の例を連続的に重ねて示す平面図。The top view which shows the other example of a mode that an autonomous mobile vehicle same as the above bends a corner part continuously. 同上自律移動車両がコーナ部を曲がる様子のさらに他の例を連続的に重ねて示す平面図。The top view which shows further another example of a mode that an autonomous mobile vehicle same as the above bends a corner part continuously. 本発明の第５の実施形態に係る自律移動車両において制御中心を車両のコーナ部に設定する例を示す平面図。The top view which shows the example which sets the control center to the corner part of a vehicle in the autonomous mobile vehicle which concerns on the 5th Embodiment of this invention. （ａ）は同上自律移動車両が壁から離脱する様子を示す平面図、（ｂ）は壁から離脱する一般車両の衝突事例を示す平面図。(A) is a top view which shows a mode that an autonomous mobile vehicle same as the above leaves | separates from a wall, (b) is a top view which shows the collision example of the general vehicle which leaves | separates from a wall. 本発明の第６の実施形態に係る自律移動車両の車両外形線と駆動車輪との配置を上方から見た平面図。The top view which looked at arrangement | positioning of the vehicle outline and drive wheel of the autonomous mobile vehicle which concerns on the 6th Embodiment of this invention from upper direction. 本発明の第７の実施形態に係る自律移動車両の車両外形線と駆動車輪との配置を上方から見た平面図。The top view which looked at arrangement | positioning of the vehicle outline and drive wheel of the autonomous mobile vehicle which concerns on the 7th Embodiment of this invention from upper direction.

符号の説明Explanation of symbols

１自律移動車両
２走行手段
３，３１〜３４障害物検知センサ
４走行制御手段
Ａ，Ａ０，Ａ１制御中心
Ｐ，Ｐ２障害物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Autonomous mobile vehicle 2 Traveling means 3,31-34 Obstacle detection sensor 4 Traveling control means A, A0, A1 Control center P, P2 Obstacle

Claims

記憶した地図情報に基づいて自律的に移動する自律移動車両であって、
略全方向に走行移動可能とする走行手段と、
移動に際して障害となる障害物を検出する障害物検知センサと、
地図情報を記憶すると共にその地図情報に基づいて、前記センサによって検知された障害物との衝突を回避しつつ、前記走行手段を制御する走行制御手段と、を備え、
前記走行制御手段は、当該車両の左右方向の動きを略ゼロに制限した上で前後方向および回転の２自由度の運動を行うように前記回転運動の中心を制御中心として前記走行手段を制御し、障害物を回避するために移動方向を変更する際に、衝突可能性が高い障害物位置または該障害物位置に近い当該車両を含む当該車両周辺に前記制御中心を設定することを特徴とする自律移動車両。 An autonomous mobile vehicle that moves autonomously based on stored map information,
Traveling means that allows traveling in substantially all directions;
An obstacle detection sensor for detecting obstacles that become obstacles during movement;
Travel control means for controlling the travel means while storing map information and avoiding a collision with an obstacle detected by the sensor based on the map information;
The travel control means controls the travel means with the center of the rotational motion as a control center so as to perform the motion of two degrees of freedom in the front-rear direction and the rotation after limiting the movement of the vehicle in the left-right direction to substantially zero. When changing the moving direction to avoid an obstacle, the control center is set around the vehicle including an obstacle position having a high possibility of collision or the vehicle close to the obstacle position. Autonomous mobile vehicle.

前記走行制御手段は、回避の必要な障害物がない場合に、前記制御中心を当該車両前部中央に設定することを特徴とする請求項１に記載の自律移動車両。 2. The autonomous mobile vehicle according to claim 1, wherein the travel control unit sets the control center at the front center of the vehicle when there is no obstacle that needs to be avoided.

前記走行制御手段は、当該車両が旋回動作中に回避の必要な障害物がある場合に、前記制御中心を当該車両の前後方向の中心線上、かつ障害物に最も近い位置に設定することを特徴とする請求項１に記載の自律移動車両。 The travel control means sets the control center on the center line in the front-rear direction of the vehicle and a position closest to the obstacle when there is an obstacle that needs to be avoided while the vehicle is turning. The autonomous mobile vehicle according to claim 1.

前記走行制御手段は、当該車両が移動方向変更のため、障害物と見倣した移動経路のコーナ部を回り込む際に、そのコーナ部の先端に前記制御中心を設定し、当該車両が前記コーナ部を曲がる間、前記制御中心回りの回転運動を行うように前記走行手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の自律移動車両。 The travel control means sets the control center at the tip of the corner portion when the vehicle turns around the corner portion of the movement route that imitates the obstacle because the vehicle direction is changed, and the vehicle 2. The autonomous mobile vehicle according to claim 1, wherein the traveling means is controlled so as to perform a rotational motion around the control center while turning.

前記走行制御手段は、当該車両がコーナ部を曲がって広い移動経路から狭い移動経路に移動方向を変更する際には前記制御中心から当該車両の前後方向の中心線に下ろした垂線の足が当該車両の前寄りとなる位置において前記回転運動を開始し、当該車両がコーナ部を曲がって狭い移動経路から広い移動経路に移動方向を変更する際には前記垂線の足が当該車両の後寄りとなる位置において前記回転運動を開始することを特徴とする請求項４に記載の自律移動車両。 When the vehicle turns around the corner and changes the direction of travel from a wide travel route to a narrow travel route, the travel control means is configured such that a vertical leg that is lowered from the control center to the center line in the front-rear direction of the vehicle The rotational motion is started at a position that is closer to the front of the vehicle, and when the vehicle turns a corner and changes the direction of travel from a narrow travel path to a wide travel path, the perpendicular foot 5. The autonomous mobile vehicle according to claim 4, wherein the rotational motion is started at a position.