JP2009193097A - 移動ロボットの制御装置および移動ロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外界センサによる環境計測時の推定現在位置を記憶する計測推定位置記憶部を備え,記憶した環境計測時の推定現在位置と前周期の推定現在位置とを利用して外界センサにもとづく位置推定結果を補正する。
【選択図】図1
Description
(対策1)目標位置と現在位置との許容偏差を大きくする,
(対策2)外界センサにもとづく位置推定処理の速度を上げて遅れを減らす,
といった対策があるが,(対策1)を実施すると移動ロボットを目標位置に正確に位置決めできなくなる。特許文献1の掃除ロボットシステムは要求される停止位置精度が比較的低いため,(対策1)が有効である。しかし,配膳作業や充電器との接続など,停止位置精度が要求される場合には(対策1)は現実的ではない。(対策2)の実施には高性能の処理装置が必要であり,追加コストが発生する。他に,位置推定処理のアルゴリズムを工夫して計算量を減らすなどの措置が考えられるが,特定の外界センサや位置推定手法に特化せざるを得ず,一般的ではない。特許文献2の実現には(対策2)が必要であったが,システム構築コストが高くなってしまう。
請求項1に記載の発明は、内界センサで得られる情報と外界センサで得られる情報とから推定した推定現在位置にもとづいて環境中の目標位置に移動ロボットを所定の制御周期で位置決め制御する移動ロボットの制御装置において,前周期の推定現在位置と前記内界センサの観測結果とから短い周期で第1位置推定値を更新する第1位置同定部と,前記外界センサの観測結果から前記第1位置同定部よりも長い周期で第2位置推定値を更新する第2位置同定部と,前記外界センサによる環境計測時の前記推定現在位置である計測推定位置を記憶する計測推定位置記憶部と,前記第1位置推定値,前記第2位置推定値および前記計測推定位置記憶部が記憶した計測推定位置を統合して推定現在位置を求める位置更新演算部と,前記推定現在位置にもとづいて前記移動ロボットの動作を制御する動作制御部と,を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、前記位置更新演算部は,前記第2位置推定値が得られた周期のみ前記計測推定位置に対する前周期の推定現在位置の相対変位量を第2位置推定値に加算した結果を推定現在位置として出力し,第2位置推定値が得られない周期では第1位置推定値を推定現在位置として出力することを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、前周期の推定現在位置と内界センサから得られる情報とから現在位置を推定しつつ外界センサによるランドマーク観測結果にもとづいて算出した環境中の目標位置に移動ロボットを所定の制御周期で位置決め制御する移動ロボットの制御装置において,前周期の推定現在位置と前記内界センサの観測結果とから短い周期で推定現在位置を更新する位置同定部と,前記外界センサによる環境計測時の前記推定現在位置である計測推定位置を記憶する計測推定位置記憶部と,前記外界センサによるランドマーク観測結果から得られる移動ロボットから目標位置までの相対変位量と前記計測推定位置とにもとづいて前記位置同定部よりも長い周期で目標位置を算出する目標位置更新演算部と,前記推定現在位置と前記目標位置にもとづいて移動ロボットの動作を制御する動作制御部と,を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、前記目標位置更新演算部は,前記計測推定位置に前記移動ロボットから目標位置までの相対変位量を加算した値を目標位置として出力することを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、前記動作制御部は,前記目標位置と前記推定現在位置との偏差にもとづいて移動ロボットの速度指令を生成することを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、前記動作制御部は,前記目標位置と前記推定現在位置との偏差にもとづいて移動ロボットの加速度指令を生成することを特徴とするものである。
また、請求項7に記載の発明は、前記推定現在位置,前記目標位置,およびそれらの時間履歴を画面上に地図と重ねて表示することを特徴とするものである。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7いずれかに記載の移動ロボットの制御装置と,前記制御装置によって制御される移動ロボットと,を備えたことを特徴とするものである。
請求項2,8に記載の発明によれば,外界センサにもとづく位置推定結果に含まれる遅れ分の補償が単純な演算で実現できる。
請求項3,8に記載の発明によれば,移動ロボットから目標位置までの相対変位量に含まれる遅れ分の補償が,例え相対変位量算出に要する時間が変化しても,可能となる。様々な外界センサにもとづく様々な相対変位量算出アルゴリズムを同じ枠組みで実装できるので,システムの柔軟性が高まる。
請求項4,8に記載の発明によれば,移動ロボットから目標位置までの相対変位量に含まれる遅れ分の補償が単純な演算で実現できる。
請求項5,6,8に記載の発明によれば,外界センサにもとづく位置推定結果にもとづいて,移動ロボットを目標位置まで正確に位置決めできる。
請求項7,8に記載の発明によれば,保守管理が容易となる。
また,110は移動ロボットの操作者あるいは上位制御器から送られる移動ロボットの目標位置,111は内界センサ計測結果,112は外界センサ計測結果,113は外界センサが計測を実行したことを通知する計測実施通知信号,114は位置推定値1,115は位置推定値2,116は計測推定位置,117は推定現在位置,118は移動ロボット本体100への動作指令である。
である。ここでjは環境計測実行時から位置推定値2が得られるまでに要する時間に相当する正数である。
101 内界センサ
102 外界センサ
103 位置同定部1
104 位置同定部2
105 計測推定位置記憶部
106 位置更新演算部
107 動作制御部
110 目標位置
111 内界センサ計測結果
112 外界センサ計測結果
113 計測実施通知信号
114 位置推定値1
115 位置推定値2
116 計測推定位置
117 推定現在位置
118 動作指令
301 目標位置更新演算部
302 位置同定部
310 目標位置情報
311 推定現在位置
401 エンコーダ
402 上方カメラ
403 駆動部
404 記憶装置
405 制御部
Claims (8)
- 内界センサで得られる情報と外界センサで得られる情報とから推定した推定現在位置にもとづいて環境中の目標位置に移動ロボットを所定の制御周期で位置決め制御する移動ロボットの制御装置において,
前周期の推定現在位置と前記内界センサの観測結果とから短い周期で第1位置推定値を更新する第1位置同定部と,
前記外界センサの観測結果から前記第1位置同定部よりも長い周期で第2位置推定値を更新する第2位置同定部と,
前記外界センサによる環境計測時の前記推定現在位置である計測推定位置を記憶する計測推定位置記憶部と,
前記第1位置推定値,前記第2位置推定値および前記計測推定位置記憶部が記憶した計測推定位置を統合して推定現在位置を求める位置更新演算部と,
前記推定現在位置にもとづいて前記移動ロボットの動作を制御する動作制御部と,を備えたことを特徴とする移動ロボットの制御装置。 - 前記位置更新演算部は,前記第2位置推定値が得られた周期のみ前記計測推定位置に対する前周期の推定現在位置の相対変位量を第2位置推定値に加算した結果を推定現在位置として出力し,第2位置推定値が得られない周期では第1位置推定値を推定現在位置として出力することを特徴とする請求項1記載の移動ロボットの制御装置。
- 前周期の推定現在位置と内界センサから得られる情報とから現在位置を推定しつつ外界センサによるランドマーク観測結果にもとづいて算出した環境中の目標位置に移動ロボットを所定の制御周期で位置決め制御する移動ロボットの制御装置において,
前周期の推定現在位置と前記内界センサの観測結果とから短い周期で推定現在位置を更新する位置同定部と,
前記外界センサによる環境計測時の前記推定現在位置である計測推定位置を記憶する計測推定位置記憶部と,
前記外界センサによるランドマーク観測結果から得られる移動ロボットから目標位置までの相対変位量と前記計測推定位置とにもとづいて前記位置同定部よりも長い周期で目標位置を算出する目標位置更新演算部と,
前記推定現在位置と前記目標位置にもとづいて移動ロボットの動作を制御する動作制御部と,を備えたことを特徴とする移動ロボットの制御装置。 - 前記目標位置更新演算部は,前記計測推定位置に前記移動ロボットから目標位置までの相対変位量を加算した値を目標位置として出力することを特徴とする請求項3記載の移動ロボットの制御装置
- 前記動作制御部は,前記目標位置と前記推定現在位置との偏差にもとづいて移動ロボットの速度指令を生成することを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれかに記載の移動ロボットの制御装置。
- 前記動作制御部は,前記目標位置と前記推定現在位置との偏差にもとづいて移動ロボットの加速度指令を生成することを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれかに記載の移動ロボットの制御装置。
- 前記推定現在位置,前記目標位置,およびそれらの時間履歴を画面上に地図と重ねて表示することを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の移動ロボットの制御装置。
- 請求項1乃至7いずれかに記載の移動ロボットの制御装置と,
前記制御装置によって制御される移動ロボットと,を備えたことを特徴とする移動ロボットシステム。
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