JP6649054B2 - 移動体 - Google Patents
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Description
検知装置40は、3次元測域センサ(レーザーレンジスキャナー(3Dスキャナー))である。検知装置40は、検知部41からレーザーを水平方向および上下方向に(三次元的に)発射して、被検知物からの反射波を検知部41にて受信する。これにより、検知装置40は、検知部41から被検知物までの直線距離、水平角度(基準(例えば電動車椅子1の直進方向)に対する)、垂直角度(基準(例えば電動車椅子1の水平方向)に対する)を取得することができ、ひいては被検知物に係る三次元座標を点群データDとして取得することができる。周辺情報(被検知物情報)が三次元座標である点群データDとして示されている。点群データDは、被検知物の表面の位置・形状を表している。検知装置40は、レーザーを電動車椅子1の周囲(本実施形態では前方)に放射状に発射する。レーザーの発射可能な角度範囲は、検知装置40が被検知物を検知可能な角度範囲に相当する。検知装置40は、例えば、第一所定時間毎に周辺情報を取得する。検知装置40が取得した周辺情報は、制御装置50に出力される。
具体的には、操作装置30が操作され、操作装置30からの操作情報を制御装置50が取得した時点から、制御装置50は、走行制御を開始する。制御装置50は、操作装置30からの操作情報(所望直進速度xjsおよび所望旋回速度yjs)を、直進速度vおよび旋回速度wに変換する。制御装置50は、取得した所望直進速度xjsから、図4Aに示す第一マップM1に基づいて、直進速度vを算出する。第一マップM1は、所望直進速度xjsと直進速度vとの関係を示したものである。また、制御装置50は、取得した所望旋回速度yjsから、図4Bに示す第二マップM2に基づいて、旋回速度wを算出する。第二マップM2は、所望旋回速度yjsと旋回速度wとの関係を示したものである。
分割部54は、周辺情報取得部53によって取得された点群データDを、所定平面を所定の領域に区画した複数の区域Gに分割する。本実施形態では、所定の領域は、図5に示すように、円座標C(平面極座標)に基づいて区画されている。円座標Cは、所定平面に配設され、検知装置40の検知部41の位置を原点C0とするとともに、図5の上側を電動車椅子1の前方とした極座標である。円座標Cは、径方向および周方向に所定間隔(例えば、径方向に50cm間隔および径方向に20°間隔)に区画された複数の区域Gを有している。所定平面は、電動車椅子1が水平面を走行している場合、水平面と平行になる平面であり、検知部41を含む基準平面である。
また、分割された区域Gnmは、径方向に検知部41に近い列を第一行とし、周方向の左側の列を第一列とする。nは行番号を示し、mは列番号を示す。区域G11は、第一行、第一列の区域であり、区域G17は、第一行、第七列の区域である。区域G21は、第二行、第一列の区域であり、区域G27は、第二行、第七列の区域である。
なお、分割部54は、円座標Cに代えて、平面直交座標を使用して(すなわち格子(グリッド)によって)分割するようにしてもよい。
なお、高さ判定範囲は、第一高さ閾値以上であり、かつ第一高さ閾値より大きい第二高さ閾値以下に設定されている。第一高さ閾値は、例えば電動車椅子1が走行可能な深さ(凹状段差)に相当する値であり、負の値である。第二高さ閾値は、例えば電動車椅子1が走行可能な高さ(凸状段差)に相当する値であり、正の値である。
また、傾斜判定範囲は、第一傾斜閾値以上であり、かつ第一傾斜閾値より大きい第二傾斜閾値以下に設定されている。第一傾斜閾値は、例えば電動車椅子1が走行可能な下り坂の角度に相当する値であり、負の値である。第二傾斜閾値は、例えば電動車椅子1が走行可能な上り坂の角度に相当する値であり、正の値である。
例えば、探索起点設定部56は、複数の区域Gのうち、電動車椅子1の現在位置から所定距離内であり、特徴量算出部55によって算出された特徴量に属する高さが第二高さ閾値以下であり(かつ0以上である)、かつ、特徴量算出部55によって算出された特徴量に属する傾斜が第二傾斜閾値以下である(かつ0以上である)区域を、探索起点に設定するのが好ましい。
(数1)
Hth=α×An1+Hoffset
ここで、αは、路面の角度を高さ(高さ閾値Hth)に変換するための係数であり、電動車椅子1固有の定数である。また、Hoffsetは、オフセット項であり、電動車椅子1が乗り越え可能な段差の上限値に設定されている(路面の角度が垂直上向きのときに、どこまで走行可能と設定するかを決める値である)。
このように、特徴量である高さおよび傾斜の両方が連続である場合、探索起点と周辺の区域は類似である。それ以外の場合、探索起点と周辺の区域は非類似である。
また、判定部57は、その判定結果を駆動制御部52に送信する。駆動制御部52は、判定部57から受けた判定結果すなわち走行しようとする区域が走行可能区域であるか走行不可領域であるかに基づいて、電動車椅子1の走行を制御する。
制御装置50は、ステップS104において、上述した分割部54と同様に、周辺情報取得部53によって取得された全ての点群データDを、所定平面を所定の領域に区画した複数の区域Gに分割する。
制御装置50は、ステップS304において、当該区域が電動車椅子1の現在位置から所定距離内であるか否かを判定する。制御装置50は、当該区域が所定距離より離れている場合、本サブルーチンを一旦終了し、当該区域が所定距離内である場合、プログラムをステップS306に進める。
これによれば、区域G毎に、区域Gに係る特徴量(高さおよび傾斜)を精度よく算出することができる。その結果、電動車椅子1の走行路面の段差や傾斜(急斜面)をより精度よく認識することができる。
また、凸凹な走行路面や、ノイズの大きな走行路面であっても、区域の法線ベクトルが精度よく算出できるため、走行可能な領域を正しく認識することができ、走行できる領域を拡大することができる。
これによれば、分割点群データが比較的少ない区域Gについても、近傍の区域Gと併合することで、測定点の数を増やして、区域Gに係る特徴量を精度よく算出することができる。その結果、電動車椅子1の走行路面の段差や傾斜をより精度よく認識することができる。
これによれば、探索起点を的確に設定することができる。その結果、電動車椅子1の走行路面の段差や傾斜をより精度よく認識することができる。
これによれば、探索起点をより的確に設定することができる。その結果、電動車椅子1の走行路面の段差や傾斜をより精度よく認識することができる。すなわち、走行可能な緩傾斜を精度よく認識することができ、走行できる領域を拡大することができ、利便性を向上させることができる。
(付記項1)
探索起点設定部では、特徴量(例えば、高さ情報、傾斜情報)を、別のセンサ(例えば、加速度センさ)からの情報も用いて算出(補正)し、このように算出(補正)された特徴量に基づき探索起点を設定しても良い。この場合、算出される特徴量の精度が向上し、より適切に探索起点を設定することができる。
Claims (4)
- 駆動装置による駆動によって走行する移動体であって、
前記移動体の周辺の情報を三次元で示される点群データとして取得する取得部と、
前記取得部によって取得された前記点群データを、所定平面を径方向および周方向に所定間隔に区画した複数の区域に分割する分割部と、
前記分割部によって分割された前記区域毎に、前記区域に属する前記点群データである分割点群データの点群数が判定閾値より多いか否かから当該区域が有効区域か否かを判定して、前記有効区域毎に前記分割点群データから前記有効区域の特徴に係る特徴量をそれぞれ算出し、前記区域のうち前記有効区域でないと判定された当該区域は空区域である旨を記憶する特徴量算出部と、
前記有効区域のうち、前記移動体の現在位置から所定距離以内であり、前記特徴量算出部によって算出された特徴量に属する高さが高さ判定範囲内であり、かつ、前記特徴量算出部によって算出された特徴量に属する傾斜が傾斜判定範囲内である前記有効区域を、前記有効区域のなかから前記移動体が走行可能である走行可能区域であるかを探索するために起点となる探索起点に設定する探索起点設定部と、
前記有効区域のうち、前記探索起点設定部によって設定された前記探索起点の周辺の区域である周辺区域のなかから、前記探索起点の特徴に係る特徴量に近い特徴量を有する類似区域を判定する判定部と、を備えている移動体。 - 前記特徴量算出部は、
前記区域毎に前記区域に係る前記分割点群データから推定面を設定する推定面設定部と、
前記推定面設定部によって設定された前記推定面に基づいて、前記分割点群データを有効な点群データと外れ値とに識別する識別部と、
前記識別部によって識別された前記有効な点群データから前記区域の法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出部と、
前記法線ベクトル算出部によって算出された前記法線ベクトルから前記区域の特徴量の一つである傾斜を算出する傾斜算出部と、
前記識別部によって識別された前記有効な点群データから前記区域の特徴量の一つである高さを算出する高さ算出部と、
を備えている請求項1記載の移動体。 - 前記特徴量算出部は、
前記分割点群データが比較的少ない前記区域を、互いに近傍にある前記区域である近傍区域と併合して新たな区域である併合区域とする併合部をさらに備え、
前記併合部によって併合された前記併合区域の傾斜および高さを算出する請求項1又は2記載の移動体。 - 前記高さ判定範囲の大きさは、前記特徴量算出部によって算出された前記傾斜に応じて設定されている請求項1記載の移動体。
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