JP3741098B2 - 自律移動装置及び自律移動制御方法 - Google Patents
自律移動装置及び自律移動制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3741098B2 JP3741098B2 JP2002323782A JP2002323782A JP3741098B2 JP 3741098 B2 JP3741098 B2 JP 3741098B2 JP 2002323782 A JP2002323782 A JP 2002323782A JP 2002323782 A JP2002323782 A JP 2002323782A JP 3741098 B2 JP3741098 B2 JP 3741098B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- traveling
- obstacle
- distance
- travel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 42
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、人や台車など他の移動物体が移動するのと同じ領域において、障害物を検出して移動し所望の動作を達成する自律移動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自律移動装置と障害物までの距離をレーザレーダやソナー等の測距型センサや画像を用いて取得し、得られた距離に応じて自律移動装置の走行速度を設定するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−229645号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような自律移動装置では、距離に応じて速度を設定するため、狭い通路などを走行する場合、壁を検知すると壁と自律移動装置との距離に応じた速度が設定され、低速での運行になってしまう。また、障害物検出エリアを狭くすると、横から検出エリアに接近する人などに対して減速する頻度は減るが、障害物が検出エリアに入ったときに急減速することになる。
【0005】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により進行方向側方にある障害物の位置を適切に評価して最適速度による効率的な直進走行を実現できる自律移動装置及び自律移動制御方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、走行制御条件を記憶する記憶手段と、障害物を検出してその位置を測定し障害物位置情報として取得する環境情報取得手段と、走行を行うための走行手段と、前記走行制御条件及び障害物位置情報に基づいて走行手段を制御する走行制御手段とを備えた自律移動装置において、前記記憶手段は走行制御条件として所定の最高速度、加速度、及び減速度を記憶しており、前記環境情報取得手段は、装置の進行方向前方の検出範囲を複数に分割、分担して検出し、分担した各検出範囲における障害物距離を計測し、前記走行制御手段は前記環境情報取得手段が取得した障害物までの距離に対しその障害物の方向が進行方向から外れる度合いが大きいほど障害物までの距離を遠くに見なす重みを付加した換算障害物距離を算出し、前記所定の最高速度、加速度、減速度、及び前記換算障害物距離に基づいて、現在位置における現在の走行速度を初期値とし、等減速度直線運動して前記換算障害物距離だけ進んだ位置で停止可能な減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求めると共に、現在位置から前記所定の減速度の下で等減速度直線運動して前記換算障害物距離だけ進んだ位置で停止可能な現在位置における走行速度を初期値とし、その走行速度と前記所定の減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求め、前記により求めた所定の制御周期後の走行速度のうち、いずれか大きい方の走行速度を、基礎速度として算出し、角度に依存して求められたそれぞれの換算障害物距離に対して、現在位置における初期値としての現在の走行速度と前記所定の減速度とを用いて、各角度毎に上述の基礎速度を求め、これらの基礎速度のうち最小の速度を候補移動速度とし、前記候補移動速度と、現在位置における現在の走行速度を初期値として前記所定の加速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後に達成できる速度である加速移動速度と、前記所定の最高速度と、のうち小さい方を指令速度とし、この指令速度を最終的に設定された走行速度とすることにより、ある中継点から次の中継点まで直線移動する際の進行方向の走行速度を制御周期毎に算出し設定して走行する自律移動装置である。
【0007】
上記構成においては、進行方向から外れる度合いが大きいほど障害物との距離を遠くに見なす処理を行った換算障害物距離を用いて障害物の距離を評価し、進行方向の走行速度を設定するので、狭い通路などを移動するとき、進行方向にある障害物に対する反応と側方にある壁などに対する反応を、区別して設定することができ、区別しない場合に比べてより効率良く移動又は安全に停止でき、より高速に効率的な走行ができる。しかも、進行方向前方進路上及び進路側方に現れる障害物を各角度(分担した検出範囲)毎に障害物までの距離を確実に測定できる。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1記載の自律移動装置において、前記記憶手段は予め走行場所に応じて走行方向前方に設定した走行制御対象領域を記憶しており、前記走行制御手段は前記環境情報取得手段が前記走行制御対象領域の内部に障害物を検出した場合に前記進行方向の走行速度を修正して走行するものである。
【0009】
上記構成においては、換算障害物距離を用いると共に、走行制御領域内部に障害物を検出した場合のみ進行方向の走行速度を設定変更するので、走行制御領域のエリア外の障害物に反応することがないため、通路上にある障害物以外の壁などに対する反応を減らすことができ、走行制御領域を用いない場合に比べてさらに高速に効率的な走行ができる。
【0022】
請求項3の発明は、記憶手段に記憶した走行制御条件及び環境情報取得手段が検出した障害物位置情報に基づき走行手段を制御して走行移動を行う自律移動装置の自律移動制御方法において、前記環境情報取得手段は、装置の進行方向前方の検出範囲を複数に分割、分担して検出し、分担した各検出範囲における障害物距離を計測し、走行移動時に障害物位置情報として取得した障害物までの距離に対しその障害物の方向が進行方向から外れる度合いが大きいほど障害物までの距離を遠くに見なす重みを付加した換算障害物距離と、記憶手段が記憶した所定の最高速度、加速度、及び減速度とに基づいて、現在位置における現在の走行速度を初期値とし、等減速度直線運動して前記換算障害物距離だけ進んだ位置で停止可能な減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求めると共に、現在位置から前記所定の減速度の下で等減速度直線運動して前記換算障害物距離だけ進んだ位置で停止可能な現在位置における走行速度を初期値とし、その走行速度と前記所定の減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求め、前記により求めた所定の制御周期後の走行速度のうち、いずれか大きい方の走行速度を、基礎速度として算出し、角度に依存して求められたそれぞれの換算障害物距離に対して、現在位置における初期値としての現在の走行速度と前記所定の減速度とを用いて、各角度毎に上述の基礎速度を求め、これらの基礎速度のうち最小の速度を候補移動速度とし、前記候補移動速度と、現在位置における現在の走行速度を初期値として前記所定の加速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後に達成できる速度である加速移動速度と、前記所定の最高速度と、のうち小さい方を指令速度とし、この指令速度を最終的に設定された走行速度とすることにより、ある中継点から次の中継点まで直線移動する際の進行方向の走行速度を制御周期毎に算出し設定して走行する自律移動装置の自律移動制御方法である。
【0023】
上記制御方法においては、進行方向から外れる度合いが大きいほど障害物との距離を遠くに見なす処理を行った換算障害物距離を用いて障害物の距離を評価し、進行方向の走行速度を設定するので、狭い通路などを移動するとき、進行方向にある障害物に対する反応と側方にある壁などに対する反応を、区別して設定することができ、区別しない場合に比べてより効率良く移動又は安全に停止でき、より高速に効率的な走行ができる。しかも、進行方向前方進路上及び進路側方に現れる障害物を各角度(分担した検出範囲)毎に障害物までの距離を確実に測定できる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る自律移動装置及び自律移動制御方法について、図面を参照して説明する。その主な内容は、自律移動装置がある中継点から次の中継点まで直線移動する際に、走行線上及びその側方に存在する障害物の方向及び距離を検出し、許容値として予め設定した所定の最高速度、加速度、及び減速度と、現在の移動速度とに基づいて、次の移動速度を決定して効率良く移動又は安全に停止する観点からのものである。移動速度は自律移動装置の制御周期毎に決定更新される。
【0027】
図1は本発明にかかる移動体装置のブロック構成を示す。移動体装置1は、走行制御条件を記憶する記憶手段2と、障害物を検出してその位置を測定し障害物位置情報として取得する環境情報取得手段3と、走行を行うための走行手段4と、前記走行制御条件及び障害物位置情報に基づいて走行手段を制御する走行制御手段5とを備えている。記憶手段2は走行制御条件として最高速度、加速度、及び減速度を含む複数の設定条件の組を記憶している。また、環境情報取得手段3は、障害物検出センサとして超音波距離計やレーザレーダを備えている。走行制御手段5は環境情報取得手段3が取得した障害物までの距離、走行制御手段4から出力される現在の走行速度情報、及び走行制御条件に基づいて自律移動を制御する。以下その詳細を述べる。
【0028】
(実施形態1:障害物までの距離と角度を考慮した速度設定)
本実施形態において、進行方向にある障害物に対する反応と進行方向側方にある壁などに対する反応を区別するために、換算障害物距離が導入される。障害物の検出は、図2に示されるように、自律移動装置の移動方向前方のセンサ取付部31に設けられた5つの超音波距離計(不図示)によって行われる。各超音波距離計は、移動方向前方の−90゜から+90゜までの方位を分割して分担し、各検出角範囲SA0〜SA4における検出物の距離を計測する。例えば、検出角θ(0)〜θ(4)の一つの角θにおいて、距離dに障害物を検出したとする。進行方向前方にある障害物について、その障害物の方向が進行方向から外れる度合いが大きいほど障害物までの距離を遠くにあるように見なす換算処理を行う。進行方向から測った障害物の方向の角度θ毎に、障害物までの距離dに付加する重みを定める。例えば、図3(a)(b)に示される重み係数y=1+α(θ)を距離dに掛け算する。重みをつけて距離dから換算した換算障害物距離Dは、D=d×(1+α(θ))となる。重み付け関数α(θ)は値が正であり、また角度θの絶対値に関する単調増加関数であればよく、角度の単位を度とした場合、図に示すように、α(θ)=|θ|/30などとすればよい。この例では、障害物が真横にある場合、D=d×(1+90/30)=4dとなり、実際の距離の4倍の位置に障害物があると見なすことになる。
【0029】
ここで、効率良く移動又は安全に停止する観点から、進行方向前方(走行線上及びその側方)に出現する障害物(ここでは、障害物は静止していると仮定)との衝突回避についての基本的な考えを述べる。それは、自律移動装置が障害物に対面した場合に所定の減速度の下で停止できる移動速度を確保しつつ、最大の許容移動速度での移動を実現することである。走行制御手段は、走行線側方に現れる、自律移動装置に対面しない障害物については、自律移動装置が現在の移動速度でその障害物に向かっていると考えるか、その移動速度で障害物が斜め方向から接近して来ると考えて、次の制御周期における移動速度を設定する。最終的に自律移動装置の移動速度を決める指令速度Vcmdは、各検出角方向における基礎速度V(θ)を算出し、その中から候補移動速度Vminを算出した後に設定される。
【0030】
図4は、自律移動装置が減速しながらそのまま直進し、距離Dで停止する場合の時間tと距離xの関係を示す。等加速度直線運動の前提の下で、自律移動装置の現在の速度をV_Currentとすると、距離Dで停止するための減速度Decは、
Dec = V_Current× V_Current / 2 / D ・・・・(1)
となる(放物線a)。制御周期をCycleとすると、一周期後の速度V_Nextは、
V_Next = V_Current - Dec × Cycle ・・・・(2)
となる。予め定めた減速度PreDefDecにより距離Dで止まるとき(放物線b)、その一周期後の速度Vmaxは次式となる。ここで、sqrt( )は平方根を示す。
Vmax = sqrt( 2× PreDefDec×D) - PreDefDec × Cycle ・・(3)
そこで、移動効率の観点からV_NextとVmaxの大きい方を、次の制御周期における移動速度を設定するための基礎的な速度(基礎速度V)とする。大きい速度を選択するのは、この減速度Decが予め定めた減速度PreDefDecよりも小さい場合には距離Dに余裕があることを意味するので、現在の速度V_Currentから増速して移動効率を上げるためである。図4の放物線cに対応する減速状態は、検出物が自ら接近して来る場合などの異常事態であり、別途急速停止等の措置が取られる。
【0031】
上記は、自律移動装置とその走行線上の障害物が距離Dで対面している場合である。障害物の検出は、前出の図2に示すように、進行方向前方を所定の角度範囲に区切り、各角度範囲毎に障害物検出センサによって行う。検出角θに障害物を検出した場合、次の制御周期における検出角θでの基礎速度V(θ)を上記同様にV_NextとVmaxの大きい方とする。ただし、予め定めた検出最大距離Rmax内に障害物が検出されない検出角範囲については、予め定めた最高速度VPreDefMaxをV(θ)として設定する。このようにして、障害物までの距離に角度に依存した重みを付加し、各方向における基礎速度V(θ)が計算される。図2に示したように5つの超音波距離センサを前方に配置して、障害物を検出する検出角範囲が5つの場合、次の基礎速度V(θ)が得られる。
V(β)、 V(α)、 V( 0 )、 V(−α)、 V(−β)
これらの基礎速度V(θ)の中から、確実な停止を確保するため、最小のものを選択して候補移動速度Vminとする。また、距離センサとして角度スキャン可能なレーザレーダを用いる場合は、角度スキャン分割数に応じて基礎速度V(θ)を求める。例えば、レーザレーダが進行方向に対して−90°から+90°までの角度をm区間に分割して測定しているとすると測定角を、θ= −90 + n×a、n=0、1、・・、m-1、a=180/m、とすることができる。これらm個の基礎速度V(θ)の中から最小値を選択して候補移動速度Vminとする。
【0032】
そして、予め定めた加速度PreDefAccを用いて現在の速度V_Currentから増速した一周期後における加速移動速度Vdefを求める。これと上記の候補移動速度Vminとの大小を比較して、小さい方を指令速度Vcmdとする。
Vdef = V_Current + PreDefAcc × Cycle ・・・・(4)
Vcmd = min(Vdef,Vmin) ・・・・(5)
ここで、min( , )は「かっこ内の小さい方の値」の意味である。図5は、加速移動速度Vdefが小さい場合を示し、図6は候補移動速度Vminが小さい場合を示す。加速移動速度Vdefが小さい場合とは、Vminが現状速度V_Currentから所定の加速度PreDefAccで加速しても得られない大きな速度となる場合である。
【0033】
さらに、安全のため、所定の最高速度VPreDefMaxと上記で求めたVcmdとを比較して小さい方を指令速度Vcmdとする。
Vcmd = min(VPreDefMax,Vcmd) ・・・・(6)
このようにして、進行方向前方に存在する障害物の方向及び距離を検出し、所定の最高速度VPreDefMax、加速度PreDefAcc、減速度PreDefDec、及び前記換算障害物距離Dに基づいて進行方向の走行指令速度Vcmdが設定される。
【0034】
さらに、上記の障害物に対する停止動作ではなく、ある中継点から次の中継点(所定の目的地T)まで移動して停止する場合について述べる。前述の障害物に対する場合の移動速度の計算と同様の計算が行われる。現在地から目的地Tまでの距離をddとしたとき、等加速度直線運動の前提の下で、目的地Tで停止するための減速度DecTは、
DecT = V_Current× V_Current / 2 / dd ・・・・(7)
となる。制御周期をCycleとすると、一周期後の速度V_NextTは、
V_NextT = V_Current - DecT × Cycle ・・・・(8)
となる。また、予め定めた減速度PreDefDecにより距離ddで止まるとき、その一周期後の速度VmaxTは、次式で求まる。
VmaxT =sqrt( 2× PreDefDec×dd)- PreDefDec × Cycle ・・(9)
ここで、前記同様に移動効率の観点からV_NextTとVmaxTの大きい方を目的地到達速度VcmdTとする。さらに、安全のため、前出の指令速度Vcmdと上記で求めたVcmdTとを比較して小さい方を新たに指令速度Vcmdとする。
Vcmd = min(VcmdT,Vcmd) ・・・・(10)
このようにして求めた指令速度Vcmdによって自律移動装置の各制御周期毎の走行が行われる。
【0035】
(実施形態2:障害物を検出する領域を考慮した速度設定)
本実施形態では、上記で導入した換算障害物距離に替わって、走行方向前方に設定した走行制御対象領域を導入する。走行制御手段は、環境情報取得手段が走行制御対象領域の内部に障害物を検出した場合と外部に障害物を検出した場合とを区別して、所定の最高速度、加速度、及び減速度に基づいて進行方向の走行速度を設定する。走行制御対象領域の内部に障害物を検出した場合に走行速度制限を行うことにより、高速で安全な走行移動を実現できる。この走行制御領域は、自律移動装置の前方に設定され、自律移動装置の移動に伴って移動する。また、この走行制御領域は、移動の中継点から次の中継点に至る区間で定義される走行場所毎に設定することができ、自律移動装置の記憶手段に記憶されている。
【0036】
上述の走行制御領域として長方形制御領域を設定した場合について述べる。図7に示すように、長方形の横幅の半分の長さr1及び縦の長さr2を予め設定したエリア特徴量として記憶手段に記憶しておく。また、予め環境情報取得手段の方向毎に、例えば5つの超音波距離センサを設置した5方向毎に、長方形制御領域の端部までの距離を領域距離Larea(k)、k=0〜4、として計算して記憶しておく。環境情報取得手段による検出があった場合に、走行制御手段は検出物までの距離と領域距離Lareaとを比較してその検出物の位置が長方形制御領域内かどうか判断し、内部にあればその検出物を障害物とする。なお、センサの検出方向が走行制御領域の進行方向左辺又は右辺と交わる方向の場合、
Larea(k)=r1/sin(|θ(k)|) ・・・・(11)
であり、進行方向前方の辺と交わる方向の場合、
Larea(m)=r2/cos(|θ(m)|) ・・・・(12)
である。ここで、θ(k)、θ(m)はセンサの検出角である。
【0037】
また、走行制御領域として楕円形制御領域を設定した場合、図8に示すように、楕円の中心が自律移動装置の中心線上の先端(距離センサが角度スキャンするときの中心)に設定される。楕円の進行方向半径をEx、これに直交する半径をEyとすると、楕円中心から楕円上の点までの距離、つまり領域距離Lareaは、
Larea(k) = 1/(cos(θ(k))2/Ex2 + sin(θ(k))2/Ey2) ・・(13)
となる。
【0038】
上述の楕円形走行制御領域を用いる場合の指令速度Vcmdの設定方法について説明する。走行制御領域における領域距離Lareaに基づく指令速度Vcmdの設定方法は、前記の換算障害物距離Dと検出最大距離Rmaxに基づいた設定の方法と同様に行われる。走行制御手段は、自律移動装置の移動中に各検出角毎に検出された検出距離d(k)と領域距離Larea(k)とを比較して、d(k)≦Larea(k)、の場合、つまり走行制御領域内に障害物を検出した場合には、前出の(1)(3)式において距離Dをd(k)に置き換えると共に、前出の式及びそれらの式に続いて記述された手順に従って、上記同様にV_NextとVmaxの大きい方を検出角θ(k)での基礎速度V(θ(k))とする。また、走行制御領域内に障害物検出がない検出角範囲については、予め定めている最高速度VPreDefMaxをその角度範囲における基礎速度V(θ(k))として設定する。この後は、前記の手順同様に、各基礎速度V(θ(k))の中の最小値が候補移動速度Vminとして選択され、前出の(4)〜(10)式等に従って指令速度Vcmdが求められる。このようにして得られた指令速度Vcmdによって自律移動装置の各制御周期毎の走行が行われる。
【0039】
(実施形態3:距離センサにより検出された距離の補正処理)
前述の換算障害物距離Dを求めて走行指令速度Vcmdを算出するために用いられる距離d、又は番号k等をつけて区別して表記(以下、同様に表記)した各検出角方向毎の個別距離d(k)は、距離センサの出力値ds又はds(k)に対してセンサ配置や自律移動装置の外形サイズなどを考慮して補正して得た値である。超音波距離センサの場合、図9に示すように、超音波受信面は、各距離センサが臨む検出角範囲の頂点(仮想中心)Oからオフセット距離Soff(k)だけ離れた点に位置している。レーザレーダの場合は1個のセンサが角度スキャンして用いられるため、図10に示すように、通常、オフセット距離Soff(k)=0である。また、自律移動装置には障害物に接近できない範囲が、図9の接近限界線Cで示されるように予め定められており、その限界点は、各検出角範囲毎に頂点Oから限界距離Climit(k)だけ離れた点として、距離センサよりも外部側の位置に設定されている。従って、有効な距離としての距離dは、
d(k) = ds(k) + Soff(k) − Climit(k)
により求める必要がある。このようにして補正処理して求めた距離d(k)>0に対して重みを与えて換算障害物距離Dを計算すればよい。もし、d(k) ≦0となるものがあれば、走行制御手段は走行手段に対して、Vcmd =0、即ち停止指令を発信する。
【0040】
次に、前述の走行制御領域における領域距離Larea(k)と各検出角毎の距離センサの出力値ds(k)とに基づいて指令速度Vcmdを算出する場合の距離の補正処理について述べる。指令速度Vcmdを算出するために用いる距離は、距離センサが検出して出力した出力値ds(k)に上述のオフセット距離Soff(k)を加えると共に、前述の限界距離Climit(k)を引き去ったものを検出距離D又はD(k)として用いればよい。また、前述の領域距離Larea(k)は、超音波距離センサ集合体の仮想中心、又は、レーザレーダの角度スキャン中心から走行制御領域の境界点までの距離として定義されている。従って、これを補正するために図10に示すように補正前の領域距離Larea(k)から前述の限界距離Climit(k)を引き去って補正したものを新たに領域距離Larea(k)として用いればよい。
【0041】
(実施形態4:走行場所により走行制御条件の設定値を変更)
上述したように、指令速度Vcmdを設定するために用いられる走行制御条件が設定値テーブルとして記憶手段により記憶されている。図11に示すように、このような設定値テーブルの組を規定設定20の他に、自律移動装置が走行している場所によって切り替えるための複数の設定を用意しておくことにより、より効率的な走行が可能となる。例えば、図12(a)(b)に示すように、最終目的地に向かうまでの、移動の中継点(n−1)から次の中継点(n)に至る区間では設定1が用いられる。また、出発中継点と到着中継点の組み合わせがない場合には、既定設定20が用いらる。
【0042】
(実施形態5:換算障害物距離と検出最大距離による自律移動制御方法)
図13を参照して、換算障害物距離Dと検出最大距離Rmaxを用いた自律移動装置の走行制御フローを説明する。自律移動スタート後、まず設定値テーブル24から所定の走行制御条件の読み込みが行われる(S101)。この後、以下のステップによって、指令速度Vcmdの設定とその速度による走行が制御周期Cycle毎に繰り返される。ステップS102での初期値の設定に続く検出方向数mの回数行われるステップS103〜S111のループにおいて、基礎速度V(θ(i))の算出と、その中から候補移動速度Vminの決定が行われる。このループの中で、i番目の検出角θ(i)について距離センサの出力値ds(i)にオフセット距離Soff(i)の加算と限界距離Climit(i)の減算が行われて有効検出距離d(i)が得られる(S103)。この距離d(i)が負かゼロの場合、Vcmd=0として停止指令が出される(S104でNo)。距離d(i)が正の場合、距離d(i)に重み係数y=1+α(θ)が乗算されて換算障害物距離Dが得られる(S106)。距離Dが検出最大距離Rmax以下の場合、停止を前提にした計算のもとで基礎速度V(θ(i))が算出され(S107でYes、S108)、距離Dが検出最大距離Rmaxよりも遠い場合、基礎速度V(θ(i))として既定の最大速度VPreDefMaxが割り当てられる(S107でNo、S109)。この後、以前のVminと基礎速度V(θ(i))の大小が比較され、小さい方が新たなVminとして設定される(S110)。ステップS111でループが完了した場合、最終の候補移動速度Vminが決定されている。
【0043】
次に、現状速度V_Currentから既定の加速度PreDefAccで加速した場合の一周期後の速度Vdef=V_Current+PreDefAcc×CycleとVminとの大小が比較され、いずれか小さい方が指令速度Vcmdとして決定される(S112〜S114)。さらに、この指令速度Vminと既定の最大速度VPreDefMaxとの大小比較によりいずれか小さい方が新たな指令速度Vcmdとして決定される(S115、S116)。
【0044】
次に、検出物よりも目的地の方が近い場合などを考慮した計算を行う。事前に記憶手段に記憶していた、出発点から目的地(中継点)までの距離と、過去の移動距離に基づいて、現在の自己位置座標から目的地座標までの距離ddを計算する(S117)。次に、前記同様に停止を前提とした一周期後の速度V_NextTが計算され(S118)、この速度V_NextTと既定の減速度に基づいて計算された速度VcmdTとの大小比較がなされ、走行効率を考慮して大きい方が目的地到達速度VcmdTとされる(S119)。最後に、上記で決定された指令速度Vcmdとこの目的地到達速度VcmdTとが大小比較されて、小さい方が最終の指令速度Vcmdとして新たに決定されてこの制御周期における指令速度Vcmd設定フローが終了する。
【0045】
(実施形態6:走行制御領域と領域距離による自律移動制御方法)
図14を参照して、走行制御領域と領域距離Lareaを用いた自律移動装置の走行制御フローを説明する。自律移動スタート後、まず設定値テーブル25から所定の走行制御条件の読み込みが行われる(S201)。この後、以下のステップによって、指令速度Vcmdの設定とその速度による走行が制御周期Cycle毎に繰り返される。ステップS202での初期値の設定に続く検出方向数mの回数行われるステップS203〜S210のループにおいて、基礎速度V(θ(k))の算出と、その中から候補移動速度Vminの決定が行われる。前述の図13に示した制御フローとの大きな違いは、ステップS106における距離の換算がないこと、及びS107において距離Dと検出最大距離Rmaxと比較する替わりに、ステップS206において距離Dと領域距離Larea(k)とが比較されていることである。この2点を除いて、本図における制御フローは上述したものと同様である。
【0046】
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、換算障害物距離を用いる制御と走行制御領域を用いる制御を走行区間毎に切り替えたり、また両制御方法を同時に用いることもできる。上記においては、主に自律移動装置が直線走行して停止するまでについて述べているが、走行途中で走行方向を変更する制御や、障害物回避を行う制御と組み合わせた制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による自律移動装置の制御ブロック概念図。
【図2】 同上装置における距離センサの検出角範囲を示す平面図。
【図3】 (a)は同上装置において用いられる距離換算の重み係数の図、(b)は同重み係数の極座標表示図。
【図4】 等加速度直線運動における時間と距離の関係図。
【図5】 等加速度直線運動における時間と距離の関係図。
【図6】 等加速度直線運動における時間と距離の関係図。
【図7】 同上装置における長方形の走行制御領域を説明する平面図。
【図8】 同上装置における楕円形の走行制御領域を説明する平面図。
【図9】 同上装置における距離測定値の補正を説明する平面図。
【図10】 同上補正の楕円形走行制御領域への適用を説明する平面図。
【図11】 同上装置における走行制御条件の設定を説明する図。
【図12】 (a)は同上装置における移動経路を説明する平面図、(b)は走行制御条件設定の組合せを説明する図。
【図13】 本発明の一実施形態による自律移動制御方法の制御フロー図。
【図14】 本発明の一実施形態による自律移動制御方法の他の制御フロー図。
【符号の説明】
1 自律移動装置
2 記憶手段
3 環境情報取得手段
4 走行手段
5 走行制御手段
A1,A2 走行制御領域
D 換算障害物距離、距離
PreDefAcc 加速度
PreDefDec 減速度
VPreDefMax 最高速度
Claims (3)
- 走行制御条件を記憶する記憶手段と、障害物を検出してその位置を測定し障害物位置情報として取得する環境情報取得手段と、走行を行うための走行手段と、前記走行制御条件及び障害物位置情報に基づいて走行手段を制御する走行制御手段とを備えた自律移動装置において、
前記記憶手段は走行制御条件として所定の最高速度、加速度、及び減速度を記憶しており、
前記環境情報取得手段は、装置の進行方向前方の検出範囲を複数に分割、分担して検出し、分担した各検出範囲における障害物距離を計測し、
前記走行制御手段は前記環境情報取得手段が取得した障害物までの距離に対しその障害物の方向が進行方向から外れる度合いが大きいほど障害物までの距離を遠くに見なす重みを付加した換算障害物距離を算出し、
前記所定の最高速度、加速度、減速度、及び前記換算障害物距離に基づいて、
現在位置における現在の走行速度を初期値とし、等減速度直線運動して前記換算障害物距離だけ進んだ位置で停止可能な減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求めると共に、
現在位置から前記所定の減速度の下で等減速度直線運動して前記換算障害物距離だけ進んだ位置で停止可能な現在位置における走行速度を初期値とし、その走行速度と前記所定の減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求め、
前記により求めた所定の制御周期後の走行速度のうち、いずれか大きい方の走行速度を、基礎速度として算出し、
角度に依存して求められたそれぞれの換算障害物距離に対して、現在位置における初期値としての現在の走行速度と前記所定の減速度とを用いて、各角度毎に上述の基礎速度を求め、これらの基礎速度のうち最小の速度を候補移動速度とし、
前記候補移動速度と、現在位置における現在の走行速度を初期値として前記所定の加速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後に達成できる速度である加速移動速度と、前記所定の最高速度と、のうち小さい方を指令速度とし、この指令速度を最終的に設定された走行速度とすることにより、ある中継点から次の中継点まで直線移動する際の進行方向の走行速度を制御周期毎に算出し設定して走行することを特徴とする自律移動装置。 - 前記記憶手段は予め走行場所に応じて走行方向前方に設定した走行制御対象領域を記憶しており、前記走行制御手段は前記環境情報取得手段が前記走行制御対象領域の内部に障害物を検出した場合に前記進行方向の走行速度を修正して走行することを特徴とする請求項1記載の自律移動装置。
- 記憶手段に記憶した走行制御条件及び環境情報取得手段が検出した障害物位置情報に基づき走行手段を制御して走行移動を行う自律移動装置の自律移動制御方法において、
前記環境情報取得手段は、装置の進行方向前方の検出範囲を複数に分割、分担して検出し、分担した各検出範囲における障害物距離を計測し、
走行移動時に前記環境情報取得手段により障害物位置情報として取得した障害物までの距離に対しその障害物の方向が進行方向から外れる度合いが大きいほど障害物までの距離を遠くに見なす重みを付加した換算障害物距離と、記憶手段が記憶した所定の最高速度、加速度、及び減速度とに基づいて、
現在位置における現在の走行速度を初期値とし、等減速度直線運動して前記換算障害物距離だけ進んだ位置で停止可能な減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求めると共に、
現在位置から前記所定の減速度の下で等減速度直線運動して前記換算障害物距離だけ進んだ位置で停止可能な現在位置における走行速度を初期値とし、その走行速度と前記所定の減速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後の走行速度を求め、
前記により求めた所定の制御周期後の走行速度のうち、いずれか大きい方の走行速度を、基礎速度として算出し、
角度に依存して求められたそれぞれの換算障害物距離に対して、現在位置における初期値としての現在の走行速度と前記所定の減速度とを用いて、各角度毎に上述の基礎速度を求め、これらの基礎速度のうち最小の速度を候補移動速度とし、
前記候補移動速度と、現在位置における現在の走行速度を初期値として前記所定の加速度の下で、現在時刻から所定の制御周期後に達成できる速度である加速移動速度と、前記所定の最高速度と、のうち小さい方を指令速度とし、この指令速度を最終的に設定された走行速度とすることにより、ある中継点から次の中継点まで直線移動する際の進行方向の走行速度を制御周期毎に算出し設定して走行することを特徴とする自律移動装置の自律移動制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002323782A JP3741098B2 (ja) | 2002-11-07 | 2002-11-07 | 自律移動装置及び自律移動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002323782A JP3741098B2 (ja) | 2002-11-07 | 2002-11-07 | 自律移動装置及び自律移動制御方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005070098A Division JP3879860B2 (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 自律移動装置及び自律移動制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004157829A JP2004157829A (ja) | 2004-06-03 |
JP3741098B2 true JP3741098B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=32803565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002323782A Expired - Fee Related JP3741098B2 (ja) | 2002-11-07 | 2002-11-07 | 自律移動装置及び自律移動制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3741098B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104375505A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-02-25 | 北京联合大学 | 一种基于激光测距的机器人自主寻路方法 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5016412B2 (ja) * | 2007-08-06 | 2012-09-05 | パナソニック株式会社 | 自律移動装置 |
JP4893535B2 (ja) * | 2007-08-27 | 2012-03-07 | パナソニック電工株式会社 | 自律移動のための経路生成装置および該装置を用いた自律移動装置 |
JP5085251B2 (ja) * | 2007-09-25 | 2012-11-28 | パナソニック株式会社 | 自律移動装置 |
JP4978494B2 (ja) | 2008-02-07 | 2012-07-18 | トヨタ自動車株式会社 | 自律移動体、及びその制御方法 |
JP5188316B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2013-04-24 | 株式会社Ihi | 移動ロボット及び移動ロボットの走行速度制御方法 |
JP4738472B2 (ja) * | 2008-12-05 | 2011-08-03 | 株式会社東芝 | 障害物回避機能を有する移動制御装置 |
JP5338398B2 (ja) * | 2009-03-12 | 2013-11-13 | トヨタ自動車株式会社 | 走行支援装置 |
JP5062364B2 (ja) * | 2009-11-27 | 2012-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 自律移動体及びその制御方法 |
CN103455034B (zh) * | 2013-09-16 | 2016-05-25 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种基于最近距离向量场直方图的避障路径规划方法 |
JP6677516B2 (ja) * | 2016-01-21 | 2020-04-08 | シャープ株式会社 | 自律走行装置 |
KR102012230B1 (ko) * | 2018-02-26 | 2019-08-21 | (주)에스더블유엠 | 자율주행 차량의 테스트 구간별 제어명령 검증 방법 및 장치 |
KR101996230B1 (ko) * | 2018-02-26 | 2019-07-04 | (주)에스더블유엠 | 자율주행 차량의 시뮬레이션을 위한 테스트정보 제공 방법 및 장치 |
KR102590923B1 (ko) * | 2022-09-29 | 2023-10-20 | 에스엠아이이노베이션 주식회사 | 골프 카트의 장애물 감지 시스템 및 방법 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60249075A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-09 | Casio Comput Co Ltd | 障害物位置検出装置 |
JPH02188809A (ja) * | 1989-01-17 | 1990-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | 移動体の障害物回避制御装置 |
JP2974079B2 (ja) * | 1990-04-19 | 1999-11-08 | ヤンマー農機株式会社 | 超音波センサーつき自動走行作業車両 |
JPH04287101A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-12 | Nec Yamagata Ltd | 自動搬送車及びその制御方法 |
JPH05274035A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-22 | Mazda Motor Corp | 障害物検出装置 |
JPH06138941A (ja) * | 1992-10-27 | 1994-05-20 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 障害物回避装置 |
JPH0772925A (ja) * | 1993-09-06 | 1995-03-17 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 障害物回避制御装置 |
JP3642547B2 (ja) * | 1997-08-22 | 2005-04-27 | 株式会社小松製作所 | 自走車両の車速制御装置 |
EP0913751B1 (de) * | 1997-11-03 | 2003-09-03 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Autonomes Fahrzeug und Verfahren zur Steuerung eines autonomen Fahrzeuges |
JP2000305625A (ja) * | 1999-04-16 | 2000-11-02 | Honda Motor Co Ltd | 自動走行車 |
JP2001109519A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Komatsu Ltd | 車両の走行管制装置 |
JP2001344596A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Nippon Signal Co Ltd:The | 画像処理装置及びこれを用いた移動体走行制御装置 |
JP2002215238A (ja) * | 2001-01-16 | 2002-07-31 | Hokuyo Automatic Co | 無人搬送車の障害物検出センサ |
-
2002
- 2002-11-07 JP JP2002323782A patent/JP3741098B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104375505A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-02-25 | 北京联合大学 | 一种基于激光测距的机器人自主寻路方法 |
CN104375505B (zh) * | 2014-10-08 | 2017-02-15 | 北京联合大学 | 一种基于激光测距的机器人自主寻路方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004157829A (ja) | 2004-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3741098B2 (ja) | 自律移動装置及び自律移動制御方法 | |
JP3879860B2 (ja) | 自律移動装置及び自律移動制御方法 | |
US9164512B2 (en) | Autonomous moving body and control method thereof | |
US5570285A (en) | Method and apparatus for avoiding obstacles by a robot | |
US8571742B2 (en) | Traveling vehicle system and method of avoiding interference with traveling vehicle | |
US4939651A (en) | Control method for an unmanned vehicle (robot car) | |
JP5080333B2 (ja) | 自律移動体のための物体認識装置 | |
CN106843223A (zh) | 一种智能化避障agv小车***及避障方法 | |
US11898855B2 (en) | Assistance control system that prioritizes route candidates based on unsuitable sections thereof | |
US20140114526A1 (en) | Safety apparatus for a vehicle | |
JP6959056B2 (ja) | 移動ロボットの制御装置と制御方法 | |
JPWO2020025991A1 (ja) | 走行軌跡補正方法、走行制御方法、及び走行軌跡補正装置 | |
JPH07104062A (ja) | 衝突防止装置 | |
JP5085251B2 (ja) | 自律移動装置 | |
WO2023130766A1 (zh) | 机器人的路径规划方法、电子设备及计算机可读存储介质 | |
JP2011141663A (ja) | 無人搬送車、および、その走行制御方法 | |
WO2018179960A1 (ja) | 移動体および自己位置推定装置 | |
JP5314788B2 (ja) | 自律移動装置 | |
US20230205234A1 (en) | Information processing device, information processing system, method, and program | |
CN116257052A (zh) | 机器人的速度规划方法、设备及计算机可读存储介质 | |
JPH0694282B2 (ja) | 移動体の衝突防止装置 | |
JP3465435B2 (ja) | 目標先行車両検出装置 | |
CN113440049A (zh) | 一种清洁机器人及其控制方法 | |
JP3759917B2 (ja) | 道路曲率演算法 | |
CN115951672B (zh) | 一种机器人通过狭窄通道的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20041105 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20050106 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050311 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050627 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050705 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050921 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051018 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051031 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081118 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091118 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091118 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101118 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111118 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121118 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121118 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131118 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |