JP2019053507A - 走行経路計画装置、方法、プログラム及び移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
家庭用の清掃ロボットは円形の平面形状であることが多いが、ここでは、ビルや倉庫等の広いエリアを予め決められた走行経路に従って自律的に走行しながら清掃する業務用の清掃ロボットを想定する。そのため、ロボットの機体は直方体であることがあり、サイズは、数10cm(幅)×1m弱(長さ)×数10cm(高さ)、重量は10数kgの場合もある。
以下、このような狭路が存在する場合でも適切な走行経路を決めることができる走行経路計画装置の実施形態を説明する。
図2は図1の清掃ロボット10の電気的な構成の一例を示すブロック回路図である。清掃ロボット10は、ロボットの全体の走行、清掃を制御する自律走行・清掃制御部32を備える。自律走行・清掃制御部32はプログラムを実行するCPUから構成してもよいし、専用のIC(ハードウェア)により構成してもよい。
図3は図1の清掃ロボット10における経路生成部46による走行経路作成の一例を示すフローチャートであり、図4乃至図8はグリッドマップの編集処理を説明する。
経路生成部46はブロック108で予めメニューで設定された狭路進入の可否を参照する。狭路進入が許可されている場合(ブロック112のイエス)のグリッドマップの編集を図4〜図7を参照して説明する。図4は6グリッド幅の通路の場合、図5、図6は7グリッド幅の狭路の場合、図8は12グリッド幅の通路の場合の編集を示す。ロボット10のサイズは図4(a)に示すように、最大幅寄せサイズは3グリッド、回転半径Rは5グリッド、最大接近サイズは4グリッドであるとする。
次に、狭路進入が許可されていない場合(ブロック112のノー)のグリッドマップの編集を図8を参照して説明する。図8(a)は10グリッドの幅の通路の初期グリッドマップの一例を示す。
以上説明したように、実施形態によれば、進入は可能であるが回転は不可能である狭路に関する走路生成に際して、狭路への進入を許可する場合と、許可しない場合とを区別して、それぞれに適した走路を生成することができる。進入が許可されている場合、グリッドマップ上の進入不可グリッド領域を最大幅寄せサイズだけ拡大させる。これにより、通路内も通路の壁までできるだけ近づいた状態でロボットを走行させることができる。進入が許可されていない場合、グリッドマップ上の進入不可グリッド領域を回転半径だけ拡大させた後、ロボットの移動中心と壁とが最大幅寄せサイズになるように、拡大により進入不可能グリッドから進入可能グリッドに変更されたグリッドからなる進入可能グリッド領域を縮小させる。これにより、直進走行しかできない通路は走行可能グリッドが残らないため縮小の対象とならず、ユーザーニーズである「壁・障害物へ最大限幅寄せ可能な経路生成」と「直進通行のみ可能な通路に進入不可」を両立させるグリッドマップを生成することができる。
(1)移動体が走行可能な第1領域と、前記移動体が走行不可能な第2領域とからなる地図情報を入力する手段と、
第1モードまたは第2モードを選択可能な選択手段と、
前記選択手段により前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更し、
前記選択手段により前記第2モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の回転半径だけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が縮小する方向に第1サイズだけ移動し、縮小領域の前記第2領域を前記第1領域に変更する編集手段と、
を具備し、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応する走行経路計画装置。
(2) (1)記載の走行経路計画装置において、
前記地図情報は格子により分割された多数のグリッドからなるグリッドマップであり、
前記地図情報が表す領域内の固定体に対応する第1グリッドは前記第1領域を構成し、
前記第1グリッド以外の第2グリッドは前記第2領域を構成し、
前記編集手段は前記拡大領域に含まれる前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、前記縮小領域に含まれる前記第2グリッドを前記第1グリッドに変更する走行経路計画装置。
(3) (2)記載の走行経路計画装置において、
前記編集手段は、前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第2領域に3方向を囲まれた第1個数の前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、
前記第1個数は最大接近サイズから前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応する走行経路計画装置。
(4) (1)〜(3)のいずれかに記載の走行経路計画装置において、
前記最大幅寄せサイズは前記移動体の回転中心における前記移動体の進行方向に直交する方向のサイズの1/2である走行経路計画装置。
(5) (1)〜(4)のいずれかに記載の走行経路計画装置において、
前記移動体の平面形状は矩形であり、
前記回転半径は前記移動体の回転中心と前記移動体の4角との距離の最大値あるいは前記移動体の回転中心と前記移動体の4角との距離である走行経路計画装置。
(6) (3)記載の走行経路計画装置において、
前記最大接近サイズは前記移動体の回転中心と前記移動体の前端との距離である走行経路計画装置。
(7) 移動体が走行可能な第1領域と、前記移動体が走行不可能な第2領域とからなる地図情報を入力することと、
第1モードまたは第2モードを選択することと、
前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更することと、
前記第2モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の回転半径だけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が縮小する方向に第1サイズだけ移動し、縮小領域の前記第2領域を前記第1領域に変更することと、
を具備し、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応する走行経路計画方法。
(8) (7)記載の走行経路計画方法において、
前記地図情報は格子により分割された多数のグリッドからなるグリッドマップであり、
前記地図情報が表す領域内の固定体に対応する第1グリッドは前記第1領域を構成し、
前記第1グリッド以外の第2グリッドは前記第2領域を構成し、
前記第1モードが選択された場合、前記拡大領域に含まれる前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、
前記第2モードが選択された場合、前記拡大領域に含まれる前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更した後、前記縮小領域に含まれる前記第2グリッドを前記第1グリッドに変更する走行経路計画方法。
(9) (8)記載の走行経路計画方法において、
前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第2領域に3方向を囲まれた第1個数の前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、
前記第1個数は最大接近サイズから前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応する走行経路計画方法。
(10) コンピュータにより実行されるプログラムであって、前記プログラムは、コンピュータに
移動体が走行可能な第1領域と、前記移動体が走行不可能な第2領域とからなる地図情報を入力することと、
第1モードまたは第2モードを選択することと、
前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更することと、
前記第2モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の回転半径だけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が縮小する方向に第1サイズだけ移動し、縮小領域の前記第2領域を前記第1領域に変更することと、
を実行させ、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応するプログラム。
(11) (10)記載のプログラムにおいて、
前記地図情報は格子により分割された多数のグリッドからなるグリッドマップであり、
前記地図情報が表す領域内の固定体に対応する第1グリッドは前記第1領域を構成し、
前記第1グリッド以外の第2グリッドは前記第2領域を構成し、
前記第1モードが選択された場合、前記拡大領域に含まれる前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、
前記第2モードが選択された場合、前記拡大領域に含まれる前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更した後、前記縮小領域に含まれる前記第2グリッドを前記第1グリッドに変更するプログラム。
(12) (11)記載のプログラムにおいて、
前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第2領域に3方向を囲まれた第1個数の前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、
前記第1個数は最大接近サイズから前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応するプログラム。
(13) 走行可能な第1領域と、走行不可能な第2領域とからなる地図情報を入力する手段と、
第1モードまたは第2モードを選択可能な選択手段と、
前記選択手段により前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更し、
前記選択手段により前記第2モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に回転半径だけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が縮小する方向に第1サイズだけ移動し、縮小領域の前記第2領域を前記第1領域に変更する編集手段と、
前記第1領域内で走行経路を生成する生成手段と、
を具備し、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に相当する移動体。
(14) (13)記載の移動体において、
前記地図情報は格子により分割された多数のグリッドからなるグリッドマップであり、
前記地図情報が表す領域内の固定体に対応する第1グリッドは前記第1領域を構成し、
前記第1グリッド以外の第2グリッドは前記第2領域を構成し、
前記編集手段は前記拡大領域に含まれる前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、前記縮小領域に含まれる前記第2グリッドを前記第1グリッドに変更する移動体。
(15) (14)記載の移動体において、
前記編集手段は、前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第2領域に3方向を囲まれた第1サイズの前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に相当する移動体。
(16) (13)から(15)のいずれかに記載の移動体において、
前記生成手段により生成された前記走行経路に従って自律走行する走行手段と、
前記移動体から周囲の固定体までの距離を検出する検出手段と、
前記検出手段が前記距離が第1距離に達すると前記走行手段により自律走行を停止する手段と、
をさらに具備する移動体。
上記の実施形態では、拡大や縮小させるグリッド数はロボットのサイズに基づいて決めているので、環境地図に多少の誤差があると、幅寄せ時等にロボットが障害物に接する可能性もある。この可能性を出来るだけ少なくするためには、拡大、縮小させるグリッド数にマージンを考慮すればよい。例えば、拡大するグリッド数に+αを加え拡大領域をより大きくし、縮小するグリッド数に−βを加え縮小領域をより小さくすると、環境地図に多少の誤差があると、幅寄せ時等にロボットが障害物に接する可能性をすくなくすることができる。
Claims (9)
- 移動体が走行可能な第1領域と、前記移動体が走行不可能な第2領域とからなる地図情報を入力する手段と、
第1モードまたは第2モードを選択可能な選択手段と、
前記選択手段により前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更し、
前記選択手段により前記第2モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の回転半径だけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が縮小する方向に第1サイズだけ移動し、縮小領域の前記第2領域を前記第1領域に変更する編集手段と、
を具備し、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応する走行経路計画装置。 - 前記地図情報は格子により分割された多数のグリッドからなるグリッドマップであり、
前記地図情報が表す領域内の固定体に対応する第1グリッドは前記第1領域を構成し、
前記第1グリッド以外の第2グリッドは前記第2領域を構成し、
前記編集手段は前記拡大領域に含まれる前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、前記縮小領域に含まれる前記第2グリッドを前記第1グリッドに変更する請求項1記載の走行経路計画装置。 - 前記編集手段は、前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記最大幅寄せサイズだけ移動し、前記拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第2領域に3方向を囲まれた第1個数の前記第1グリッドを前記第2グリッドに変更し、
前記第1個数は最大接近サイズから前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応する請求項2記載の走行経路計画装置。 - 前記最大幅寄せサイズは前記移動体の回転中心における前記移動体の進行方向に直交する方向のサイズの1/2である請求項1乃至請求項3のいずれか一項記載の走行経路計画装置。
- 前記移動体の平面形状は矩形であり、
前記回転半径は前記移動体の回転中心と前記移動体の4角との距離の最大値あるいは前記移動体の回転中心と前記移動体の4角との距離である請求項1乃至請求項4のいずれか一項記載の走行経路計画装置。 - 前記最大接近サイズは前記移動体の回転中心と前記移動体の前端との距離である請求項3記載の走行経路計画装置。
- 移動体が走行可能な第1領域と、前記移動体が走行不可能な第2領域とからなる地図情報を入力することと、
第1モードまたは第2モードを選択することと、
前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更することと、
前記第2モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の回転半径だけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が縮小する方向に第1サイズだけ移動し、縮小領域の前記第2領域を前記第1領域に変更することと、
を具備し、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応する走行経路計画方法。 - コンピュータにより実行されるプログラムであって、前記プログラムは、コンピュータに
移動体が走行可能な第1領域と、前記移動体が走行不可能な第2領域とからなる地図情報を入力することと、
第1モードまたは第2モードを選択することと、
前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更することと、
前記第2モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に前記移動体の回転半径だけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が縮小する方向に第1サイズだけ移動し、縮小領域の前記第2領域を前記第1領域に変更することと、
を実行させ、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に対応するプログラム。 - 走行可能な第1領域と、走行不可能な第2領域とからなる地図情報を入力する手段と、
第1モードまたは第2モードを選択可能な選択手段と、
前記選択手段により前記第1モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に最大幅寄せサイズだけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更し、
前記選択手段により前記第2モードが選択された場合、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が拡大する方向に回転半径だけ移動し、拡大領域に含まれる前記第1領域を前記第2領域に変更した後、
前記第1領域と前記第2領域との境界を前記第2領域が縮小する方向に第1サイズだけ移動し、縮小領域の前記第2領域を前記第1領域に変更する編集手段と、
前記第1領域内で走行経路を生成する生成手段と、
を具備し、
前記第1サイズは前記回転半径から前記最大幅寄せサイズを減算した値に相当する移動体。
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