JP6183823B2 - 経路生成装置およびその方法 - Google Patents
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Description
移動装置が自律移動又は走行するために、移動装置は、既知の地図上に設定された移動経路に沿って移動するように制御される。
このような移動装置の姿勢の揺動や、レーザの揺らぎにより、外界を計測するレーザ距離計等の外界計測センサが計測したデータに、誤差が生じることがあった。そのため、従来の移動装置は、揺動を計測するジャイロ等の姿勢角センサで取得したデータにより、誤差を補正していた。
そのため、特許文献1の移動装置では、このノイズ処理で、許容高さが高い実際の障害物をも除去してしまうおそれがあった。
そのため、局所地図上に障害物領域が発生した場合、特許文献2の移動装置は偽障害物と本物の障害物を区別できないため、全ての障害物領域を本物の障害物として認識して移動装置を走行していた。
移動装置の進行を妨げる障害物を検出し外界データとして出力する障害物検出装置と、
移動装置の現在位置を検出し位置データとして出力する位置検出装置と、
外界データと位置データとに基づいて現在位置近傍の局所地図を生成する経路探索装置と、を備え、
経路探索装置は、
(A)局所地図を移動装置が走行可能な走行可能領域と、障害物の存在と認識される障害物領域と、外界データを検出していない未計測領域とに分け、
(B)前記障害物領域のうち、走行可能領域に囲まれた障害物領域を判別対象障害物領域として判別し、
(C)前記判別対象障害物領域に隣接し、かつ前記判別対象障害物領域を挟んで移動装置の反対側に位置する未計測領域を隣接未計測領域とし、該隣接未計測領域の有無を判定し、
(D)次いで前記隣接未計測領域があるときに該隣接未計測領域の近位端から遠位端までの長さCを判定し、
(E)前記隣接未計測領域が有るときに前記長さCにより、前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域を、走行可能領域または移動装置が走行できない領域である走行不能領域に判別し、前記隣接未計測領域が無いときに前記判別対象障害物領域を走行可能領域に判定する、ことを特徴とする経路生成装置が提供される。
(E1)局所地図上に障害物領域に当たるまで直線状の複数の第1探索線を延ばし、
(E2)前記判別対象障害物領域に当たる第1探索線の遠位端からさらに第1探索線を延伸した第2探索線を引き、
(E3)隣接未計測領域の有無を判定し、
(E4)前記隣接未計測領域が有るときに隣接未計測領域上の第2探索線の長さを局所地図上で求めることで前記長さCを求め、移動装置が走行可能な許容高さに応じて予め定められた閾値と前記長さCとを比較し、
(E5)前記長さCが閾値と同じもしくは閾値より長いときに前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域とを走行不能領域に判定し、
(E6)前記長さCが閾値より短いとき又は前記隣接未計測領域が無いときに前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域とを走行可能領域に判定する。
経路探索装置は複数の外界データから一つの局所地図を生成する。
局所地図と、
走行可能領域、障害物領域、未計測領域、又は走行不能領域とを記憶する記憶装置を備える。
移動装置の進行を妨げる障害物を外界データとして検出し、
移動装置の現在位置を位置データとして検出し、
外界データと位置データとに基づいて現在位置近傍の局所地図を生成し、
(A)局所地図を移動装置が走行可能な走行可能領域と、障害物の存在と認識される障害物領域と、外界データを検出していない未計測領域とに分け、
(B)前記障害物領域のうち、走行可能領域に囲まれた障害物領域を判別対象障害物領域として判別し、
(C)前記判別対象障害物領域に隣接し、かつ前記判別対象障害物領域を挟んで移動装置の反対側に位置する未計測領域を隣接未計測領域とし、該隣接未計測領域の有無を判定し、
(D)次いで前記隣接未計測領域があるときに該隣接未計測領域の近位端から遠位端までの長さCを判定し、
(E)前記隣接未計測領域が有るときに前記長さCにより、前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域を、走行可能領域または移動装置が走行できない領域である走行不能領域に判別し、前記隣接未計測領域が無いときに前記判別対象障害物領域を走行可能領域に判定する、ことを特徴とする経路生成方法が提供される。
(E1)局所地図上に障害物領域に当たるまで直線状の複数の第1探索線を延ばし、
(E2)前記判別対象障害物領域に当たる第1探索線の遠位端からさらに第1探索線を延伸した第2探索線を引き、
(E3)隣接未計測領域の有無を判定し、
(E4)前記隣接未計測領域が有るときに隣接未計測領域上の第2探索線の長さを局所地図上で求めることで前記長さCを求め、移動装置が走行可能な許容高さに応じて予め定められた閾値と前記長さCとを比較し、
(E5)前記長さCが閾値と同じもしくは閾値より長いときに前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域とを走行不能領域に判定し、
(E6)前記長さCが閾値より短いとき又は前記隣接未計測領域が無いときに前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域とを走行可能領域に判定する。
上述した本発明の経路生成装置およびその方法によれば、前記判別対象障害物領域に隣接し、かつ前記判別対象障害物領域を挟んで、移動装置の反対側に位置する隣接未計測領域の有無と隣接未計測領域の近位端から遠位端までの長さCとを判定する。それにより所定の長さより長い隣接未計測領域が有るときは判別対象障害物領域に本物の障害物が存在すると判断できることから、隣接未計測領域の有無と隣接未計測領域の近位端から遠位端までの長さCとを判定するだけで、判別対象障害物領域が走行不能領域か否かを経路探索装置が容易に正確に判断することができる。そのため、誤って本物の障害物を偽障害物と経路探索装置が判断するおそれがない。
図1は、本発明の経路生成装置の構成図である。
図2は、本発明の経路生成方法の説明図である。
図3は、本発明の第1実施形態の(S3)と(S4)の局所地図である。
図4は、本発明の第1実施形態の(S4)の局所地図である。
図5は、本発明の第1実施形態の(S6)〜(S8)の局所地図である。
図6は、本発明の第1実施形態の(S9)と(S10)の局所地図である。
図7は、本発明の(S8)の隣接未計測領域上の第2探索線の長さを求めるときの局所地図上の説明図である。
図8は、本発明の(S8)の隣接未計測領域上の第2探索線の長さを求めるときの移動装置を横から見た説明図である。(A)は、図7のD−D矢視図であり、(B)は、図7の局所地図を生成したときの(S1)の移動装置を横から見た図である。また、(C)は、高さAの計算の説明図である。
移動装置4は、移動装置4の周囲(例えば、移動装置4が進行する方向の所定の領域内)の停止車両、凹凸地、もしくは壁などの障害物20の存在およびその位置や範囲を検出する。
一方、本物の障害物20とは、現実に存在する、移動装置4の許容高さ31より高い障害物20を指し、経路探索装置10によって、走行不能領域32だと判断される。
なお、許容高さ31とは、移動装置4の最低地上高や車輪径から決まる、移動装置4が走行可能な高さを意味する。
また、障害物検出装置8は、複数のレーザ光Lを走査して複数の外界データを取得するものが好ましい。
また、障害物検出装置8は、上記のものに限定されず、移動装置4の進行を妨げる障害物20を検出し外界データとして出力するものであれば他の公知の装置であってもよい。例えば、障害物検出装置8は、CCDカメラなどを用いた装置であってもよい。
位置検出装置6は、例えば、GPSシステムを利用してGPSシステム(GPS衛星)から位置に関する情報を受信し、当該情報に基づいて移動装置4の現在位置Oを検出するGPS装置であってよい。
もしくは、位置検出装置6は、移動装置4の移動速度、進行方向を随時検出し、検出した移動速度及び進行方向と移動装置4の初期位置情報に基づいて、移動装置4の現在位置Oを演算して検出するものであってもよい。
また、経路探索装置10は、局所地図22を、移動装置4が走行可能な走行可能領域24と、障害物20の存在と認識される障害物領域26と、外界データを検出していない未計測領域28とに分ける。そして、経路探索装置10は、障害物領域26のうち、走行可能領域24に囲まれた障害物領域26を判別対象障害物領域27として判別する。さらに、判別対象障害物領域27に隣接し、かつ判別対象障害物領域27を挟んで、移動装置4の反対側に位置する未計測領域28を隣接未計測領域30とし、隣接未計測領域30の有無と前記隣接未計測領域30の近位端30aから遠位端30bまでの長さCとを判定する。その後、経路探索装置10は、前記隣接未計測領域30の有無または前記長さCにより、前記判別対象障害物領域27と前記隣接未計測領域30とを、走行可能領域24または移動装置4が走行できない領域である走行不能領域32に判別する。
そのため、ジャイロ等の姿勢角センサと、障害物検出装置8との計測時刻の差異や障害物検出装置8がもつ誤差により、移動装置4が走行できる起伏や礫などを障害物領域26と誤認識したとしても、または、走行する地面が濡れた路面なのか、それとも乾いた礫なのか等の路面の材質の反射率の違いにより、障害物20が現実に無いにもかかわらずその領域を障害物領域26と誤認識したとしても、本発明の経路生成装置2が、走行可能領域24を正確に把握し、正確な走行可能領域24に基づいて移動装置4を走行させることができる。
経路探索装置10は、コンピュータにより構成されてよい。
もしくは、外界データは、移動装置4から障害物領域26までの距離であってもよい。
本発明の第1実施形態の経路生成方法は、障害物検出装置8が、現在位置Oに対する障害物領域26の方角θと、x‐y座標データが外界データとして検出されるときに使用される。なお、図3〜6に示す局所地図22において、現在位置Oとは、x座標とy座標が0である位置である。方角θは、現在位置Oから障害物領域26に当たるまで延ばした第1探索線Mとy軸との間の角度である。
また、レーザ光源5の射出口の高さとレーザ光Lの傾度φ(図8参照)は既知である。
(S1)まず、障害物検出装置8が移動装置4の前方側の形状データをレーザ光Lでセンシングし、移動装置4の進行を妨げる障害物20を外界データとして検出し、経路探索装置10へ出力する。
局所地図22の生成方法を図8に基づき説明する。レーザ光源5は、移動装置4の進行中、図8(B)に示すように水平方向より下方に傾けたレーザ光Lを、左右に振りながら射出する。レーザ光Lは複数使用されることが好ましく、各レーザ光Lの傾度は同じことが好ましい。
図8では、説明を分かりやすくするために、4本のレーザ光Lに、上から順にL1〜L4の符号をふっている。また、レーザ光Lの傾度を傾度φとする。
このとき、路面に届くまでレーザ光Lが遮られない領域を、まず走行可能領域24とし、障害物20にレーザ光Lが遮られる領域を障害物領域26とする。そして、レーザ光Lで計測していない領域を未計測領域28とする。走行可能領域24と障害物領域26(判別対象障害物領域27)と未計測領域28とに分けた局所地図22を図3に示す。
なお、判別対象障害物領域27を挟んで、移動装置4の反対側に位置する隣接未計測領域30が有るか否かを判定する方法は、この他の方法でもよい。
なお、閾値とは、許容高さ31の障害物にレーザ光Lを照射したときの隣接未計測領域30上の第2探索線Nの長さである。
C=(y2−y1)/cosθ ・・・(1)
なお、隣接未計測領域30の長さCは、他の方法により求められてもよい。
A=C×tanφ ・・・(2)
したがって、長さCを閾値と比較する代わりに、高さAを許容高さ31と比較してもよい。
すなわち、前記長さCが閾値と同じとき、もしくは閾値より長いとき、障害物20の高さは許容高さ31と同じ、もしくは許容高さ31より高いことになる。
次に、本発明の第2実施形態の経路生成方法を説明する。
図9は、本発明の第2実施形態の(S4)の局所地図である。図10は、本発明の第2実施形態の(S6)〜(S8)の局所地図である。図9は第1実施形態の図4に相当し、図10は、第1実施形態の図5に相当する。なお、(S1)〜(S3)と、(S5),(S7)〜(S12)は第1実施形態と同様である。
そして、図9に示すように、局所地図22上に障害物領域26に当たるまで直線状の複数の第1探索線Mを延ばす。本発明の第2実施形態の第1探索線Mは、移動装置4の進行方向上の走行軸33、すなわち局所地図22のy軸に平行に延ばされる複数の直線である。
C=y2−y1 ・・・(3)
なお、隣接未計測領域30の長さCは、他の方法により求められてもよい。
上述した本発明の経路生成装置2およびその方法によれば、前記判別対象障害物領域27に隣接し、かつ前記判別対象障害物領域27を挟んで、移動装置4の反対側に位置する隣接未計測領域30の有無と隣接未計測領域30の近位端30aから遠位端30bまでの長さCとを判定する。それにより所定の長さより長い隣接未計測領域30が有るときは判別対象障害物領域27に本物の障害物20が存在すると判断できることから、隣接未計測領域30の有無と隣接未計測領域30の近位端30aから遠位端30bまでの長さCとを判定するだけで、判別対象障害物領域27が走行不能領域32か否かを容易に正確に経路探索装置10が判断することができる。そのため、誤って本物の障害物20を偽障害物と経路探索装置10が判断するおそれがない。
5 レーザ光源、6 位置検出装置、
8 障害物検出装置、10 経路探索装置、
12 記憶装置、20 障害物、
22 局所地図、24 走行可能領域、
26 障害物領域、27 判別対象障害物領域、
28 未計測領域、
30 隣接未計測領域、
30a 隣接未計測領域の近位端、
30b 隣接未計測領域の遠位端、
31 許容高さ、
32 走行不能領域、33 走行軸、
L レーザ光、M 第1探索線、N 第2探索線、
R 第2探索線の障害物領域上の遠位端、
Q 第2探索線の隣接未計測領域上の遠位端、
P 第1探索線の遠位端、O 現在位置、
C 隣接未計測領域の近位端から遠位端までの長さ、
A レーザ光と障害物との接点の高さ、
θ 障害物領域の方角、φ レーザ光Lの傾度
Claims (10)
- 自律移動する移動装置の移動経路を生成する経路生成装置であって、
移動装置の進行を妨げる障害物を検出し外界データとして出力する障害物検出装置と、
移動装置の現在位置を検出し位置データとして出力する位置検出装置と、
外界データと位置データとに基づいて現在位置近傍の局所地図を生成する経路探索装置と、を備え、
経路探索装置は、
(A)局所地図を移動装置が走行可能な走行可能領域と、障害物の存在と認識される障害物領域と、外界データを検出していない未計測領域とに分け、
(B)前記障害物領域のうち、走行可能領域に囲まれた障害物領域を判別対象障害物領域として判別し、
(C)前記判別対象障害物領域に隣接し、かつ前記判別対象障害物領域を挟んで移動装置の反対側に位置する未計測領域を隣接未計測領域とし、該隣接未計測領域の有無を判定し、
(D)次いで前記隣接未計測領域があるときに該隣接未計測領域の近位端から遠位端までの長さCを判定し、
(E)前記隣接未計測領域が有るときに前記長さCにより、前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域を、走行可能領域または移動装置が走行できない領域である走行不能領域に判別し、前記隣接未計測領域が無いときに前記判別対象障害物領域を走行可能領域に判定する、ことを特徴とする経路生成装置。 - 経路探索装置は、前記(E)において、
(E1)局所地図上に障害物領域に当たるまで直線状の複数の第1探索線を延ばし、
(E2)前記判別対象障害物領域に当たる第1探索線の遠位端からさらに第1探索線を延伸した第2探索線を引き、
(E3)隣接未計測領域の有無を判定し、
(E4)前記隣接未計測領域が有るときに隣接未計測領域上の第2探索線の長さを局所地図上で求めることで前記長さCを求め、移動装置が走行可能な許容高さに応じて予め定められた閾値と前記長さCとを比較し、
(E5)前記長さCが閾値と同じもしくは閾値より長いときに前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域とを走行不能領域に判定し、
(E6)前記長さCが閾値より短いとき又は前記隣接未計測領域が無いときに前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域とを走行可能領域に判定する、ことを特徴とする請求項1に記載の経路生成装置。 - 第1探索線は、現在位置から放射状に延ばされる複数の直線である、ことを特徴とする請求項2に記載の経路生成装置。
- 第1探索線は、移動装置の進行方向上の走行軸に平行に延ばされる複数の直線である、ことを特徴とする請求項2に記載の経路生成装置。
- 障害物検出装置は、複数のレーザ光を走査して複数の外界データを取得し、
経路探索装置は複数の外界データから一つの局所地図を生成する、ことを特徴とする請求項1に記載の経路生成装置。 - 外界データと位置データと、
局所地図と、
走行可能領域、障害物領域、未計測領域、又は走行不能領域とを記憶する記憶装置を備える、ことを特徴とする請求項1に記載の経路生成装置。 - 自律移動する移動装置の移動経路を生成する経路生成方法であって、
移動装置の進行を妨げる障害物を外界データとして検出し、
移動装置の現在位置を位置データとして検出し、
外界データと位置データとに基づいて現在位置近傍の局所地図を生成し、
(A)局所地図を移動装置が走行可能な走行可能領域と、障害物の存在と認識される障害物領域と、外界データを検出していない未計測領域とに分け、
(B)前記障害物領域のうち、走行可能領域に囲まれた障害物領域を判別対象障害物領域として判別し、
(C)前記判別対象障害物領域に隣接し、かつ前記判別対象障害物領域を挟んで移動装置の反対側に位置する未計測領域を隣接未計測領域とし、該隣接未計測領域の有無を判定し、
(D)次いで前記隣接未計測領域があるときに該隣接未計測領域の近位端から遠位端までの長さCを判定し、
(E)前記隣接未計測領域が有るときに前記長さCにより、前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域を、走行可能領域または移動装置が走行できない領域である走行不能領域に判別し、前記隣接未計測領域が無いときに前記判別対象障害物領域を走行可能領域に判定する、ことを特徴とする経路生成方法。 - 前記(E)において、
(E1)局所地図上に障害物領域に当たるまで直線状の複数の第1探索線を延ばし、
(E2)前記判別対象障害物領域に当たる第1探索線の遠位端からさらに第1探索線を延伸した第2探索線を引き、
(E3)隣接未計測領域の有無を判定し、
(E4)前記隣接未計測領域が有るときに隣接未計測領域上の第2探索線の長さを局所地図上で求めることで前記長さCを求め、移動装置が走行可能な許容高さに応じて予め定められた閾値と前記長さCとを比較し、
(E5)前記長さCが閾値と同じもしくは閾値より長いときに前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域とを走行不能領域に判定し、
(E6)前記長さCが閾値より短いとき又は前記隣接未計測領域が無いときに前記判別対象障害物領域と前記隣接未計測領域とを走行可能領域に判定する、ことを特徴とする請求項7に記載の経路生成方法。 - (E1)局所地図上に現在位置から複数の直線状の第1探索線を放射状に延ばす、ことを特徴とする請求項8に記載の経路生成方法。
- (E1)局所地図上に移動装置の進行方向上の走行軸に平行に複数の直線状の第1探索線を延ばす、ことを特徴とする請求項8に記載の経路生成方法。
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