JP2644868B2 - 移動環境認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動環境認識装置に係り、特に、移動ロボ
ツトを高速かつ滑らかに連続移動させるのに好適な移動
環境認識装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の移動ロボツトの環境認識方式については、『日
立評論』66−10（1984）,p41〜44、Proceeding of IECO
N 86,713〜718等において論じられている。

これらの従来技術では、移動ロボツトの前方環境の物
体配置および形状を格納した地図と外界センサの情報と
を照合することにより、環境の変化を検知したり、自己
位置を推定したりする方法が論じられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、移動速度と認識速度および認識領
域との関係についての配慮がなく、広い領域をダイナミ
ツクに経路を変えながら連続的に移動する際に、環境の
変化（例えば、障害物の出現等）によつて移動ロボツト
が一時的に停止してしまうおそれがあつた。

本発明の目的は、進行に合わせて認識領域をダイナミ
ツクに設定し、移動ロボツトを高速かつ滑らかに連続移
動させるための移動環境認識装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、地図を近傍領域および遠方領域に分割
し、遠方領域の物体認識プロセスと近傍領域の照合プロ
セスとを実質的に並列実行することにより達成される。

すなわち、本発明は、上記目的を達成するために、周
囲の物***置および物体形状に関する情報を格納した地
図とTVカメラ等の外界センサからの情報とを照合しつつ
移動環境を認識し自律的に目標位置に移動する移動ロボ
ツトの移動環境認識装置において、近傍領域の移動時間
が遠方領域の認識時間よりも長くなるような境界点で前
記地図を遠方領域地図と近傍領域地図とに分割し、外界
センサからの情報に基づき物体を認識し遠方領域地図と
近傍領域地図とを更新する物体認識手段と、近傍領域地
図からの近傍物体装置および形状情報と外界センサから
の情報とに基づき自己位置を推定する照合手段と、位置
推定値が前記境界点に達する毎に遠方領域地図および近
傍領域地図との境界点を新たに設定し直し両地図内表を
更新させる転写手段とを設け、遠方領域での物体認識と
近傍領域での照合による自己位置推定とを並行して行う
移動環境認識装置を提案するものである。

〔作用〕

本発明においては、近傍領域を移動し終える時間より
遠方領域の認識が完了する時間が短くなるように近傍領
域と遠方領域の境界を設定する。

照合手段は、近傍領域の地図と外界センサの情報とを
照合して自己位置を推定する。

このとき、上述のように、近傍領域と遠方領域の境界
を定めると、近傍領域地図からの物体配置と形状情報と
を外界センサからの情報に照合し、前方領域を欠けるこ
となく迅速かつ正確に認識できる。

また、前述の境界に達したときに、それまでの遠方領
域を再度近傍領域と遠方領域とに分割し、旧遠方領域の
認識結果を新遠方領域に転写することにより、境界で停
止することなく移動を継続できる。

このような再分割−転写を繰り返すことにより、高速
かつ滑らかな連続移動が可能となる。

〔実施例〕 次に、本発明による移動環境認識装置の一実施例を第
１図により説明する。本方式では、外界センサ１の情報
は物体認識手段２および照合手段３に入力される。

物体認識手段２の出力である物体認識結果は、直接的
にまたは遠方領域地図４および転写手段５を介して間接
的に、近傍領域地図６に書き込まれる。

このときの近傍領域と遠方領域との境界地点は、近傍
領域の移動（通過）時間が遠方領域の認識時間よりも長
くなるように設定する。

照合手段３の出力である位置推定値は、転写手段５お
よび近傍領域地図６に入力される。

また、近傍領域地図４からは、位置推定値より前方の
近傍領域に対する領域中の前方近傍物体配置および形状
情報が照合手段３に出力される。

本実施例における処理手順の一例を第２図に示す。ま
ず、近傍領域の物体認識が起動される。もし、位置推定
値が目標位置に達していたら、移動を完了したことにな
り、一連の処理を終了する。一方、まだ目標位置に達し
ていなかつたら、物体認識手段２は、物体認識処理手順
を実行する。

第２図の処理手順の中で、近傍領域物体認識の処理手
順の一例を第３図に、また、遠方領域物体認識処理手順
の一例を第４図に示す。

物体認識処理手順を起動後、処理は直ちに主系列の手
順に復帰する。すなわち、第２図でその下に示してある
照合手段の処理手順と物体認識手段の処理手順とは、い
わゆるパイプライン処理により、並列的に実行される。

物体認識手段の処理手順の起動後直ちに主系列の処理
手順に復帰すると、位置推定値が既に決め手あつた境界
地点に在るかどうかを判定する。もし、ないならば、照
合手段３を起動し、位置推定値を近傍地図６に書き込
む。その具体的処理手順を第５図に示す。

一方、位置推定値が境界点に在る場合は、新たな境界
点を設定する必要があるので、転写手段５を起動する。
転写手段５は、位置推定値を近傍領域地図に書き込み、
あらたな境界地点を現在の境界地点の値に近傍領域のサ
イズを加算したさらに遠くの地点として設定する。その
うち、位置推定値を近傍領域地図に書き込む処理手順を
第６図に示す。

本実施例によれば、物体認識手段と照合手段は並列的
に動作することになり、かつ、近傍領域を通過する以前
に遠方領域認識が完了しているので、認識欠落領域が生
じることが無い。

なお、ここでは、認識すべき領域をすべての前方に限
つて説明したが、後方または上下左右の方向についても
容易に適用できることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、常に前方領域の地図が利用できるの
で、環境認識のために移動ロボツトをわざわざ停止させ
ることなく、高速かつ滑らかに連続移動させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による移動環境認識装置の一実施例の構
成を示すブロツク図、第２図は第１図装置の移動環境認
識処理手順の一例を示すフローチヤート、第３図は第１
図装置の近傍領域物体認識の処理手順の一例を示すフロ
ーチヤート、第４図は第１図装置の遠方領域物体認識の
処理手順の一例を示すフローチヤート、第５図は第１図
装置の照合手段の処理手順の一部分を示すフローチヤー
ト、第６図は第１図装置の転写手段の処理手順の一部分
を示すフローチヤートである。 １……外界センサ、２……物体認識手段、３……照合手
段、４……遠方領域地図、５……転写手段、６……近傍
領域地図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−198610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65411（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−312411（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−265400（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−123972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115300（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−28614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−135842（ＪＰ，Ａ) Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ＩＥＣ ＯＮ，Ｖｏｌ．1986，Ｎｏ．Ｖｏｌ. ２，Ｐ．707〜712 Ｃｈｉ−Ｆａ Ｃｈ ｅｎ ａｎｄ Ｙｕｎｇ−Ｃｈａｎｇ Ｃｈｅｎ「Ａｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ ｔ−ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈ ｏｄ ｆｏｒ ｒｏｂｏｔ ｇｕｉｄａ ｎｃｅ」

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲の物体配置および物体形状に関する情
   報を格納した地図とTVカメラ等の外界センサからの情報
   とを照合しつつ移動環境を認識し自律的に目標位置に移
   動する移動ロボツトの移動環境認識装置において、 近傍領域の移動時間が遠方領域の認識時間よりも長くな
   るような境界点で前記地図を遠方領域地図と近傍領域地
   図とに分割し、 前記外界センサからの情報に基づき物体を認識し前記遠
   方領域地図と近傍領域地図とを更新する物体認識手段
   と、 前記近傍領域地図からの近傍物体配置および形状情報と
   前記外界センサからの情報とに基づき自己位置を推定す
   る照合手段と、 前記位置推定値が前記境界点に達する毎に前記遠方領域
   地図および近傍領域地図との境界点を新たに設定し直し
   前記両地図内容を更新させる転写手段とを設け、 前記遠方領域での物体認識と近傍領域での照合による自
   己位置推定とを並行して行うことを特徴とする移動環境
   認識装置。