JP6751469B2

JP6751469B2 - Map creation system

Info

Publication number: JP6751469B2
Application number: JP2019508588A
Authority: JP
Inventors: 正木　良三; 良三正木; 修一槙
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: WO2018179659A1; JPWO2018179659A1

Description

本発明は、移動体の位置を検出するための地図を作成する地図作成システムに関するものである。 The present invention relates to a map creation system that creates a map for detecting the position of a moving body.

従来、自律移動装置などの移動体が、周辺環境の地図を作成すると同時に自身の位置を推定する技術がある。たとえば特許文献２には、レーザレンジファインダ（レーザ距離センサ）を用いて自己位置の推定とグローバルマップの生成・更新を行う技術が開示されている。 Conventionally, there is a technique in which a mobile body such as an autonomous mobile device creates a map of the surrounding environment and at the same time estimates its own position. For example, Patent Document 2 discloses a technique of estimating a self-position and generating/updating a global map using a laser range finder (laser distance sensor).

また、例えば、特許文献１には、ロボットの現在姿勢と、他のグリッドと関連する姿勢と、相対姿勢推定値の不確実性に応じて、新しいグリッドの生成または既存グリッドの再利用を行うことが記載されている。これにより、環境をマッピングするのに、必要なメモリ容量を制限することができるメリットがある。 Further, for example, in Patent Document 1, a new grid is generated or an existing grid is reused according to the current posture of the robot, a posture related to another grid, and uncertainty of the relative posture estimated value. Is listed. This has an advantage that the memory capacity required for mapping the environment can be limited.

特表２０１５−５１９６７７号公報Japanese Patent Publication No. 2015-516677 特開２０１０−７９８６９号公報JP, 2010-79869, A

特許文献１に開示の技術は、相対姿勢推定値に関する不確実性を測定し、それに基づいて新しいグリッドの生成または既存グリッドの再利用を行う相対姿勢推定値に関する不確実性を算出するものとして、バンプセンサなどのデータを入力して処理する不確実性トラッキングモジュールを用いることが開示されている。しかしながら、センサ情報から客観的に不確実性を測定することは難しさを伴うものであり、これを用いることは課題が多い。 The technique disclosed in Patent Document 1 measures the uncertainty regarding the relative attitude estimation value and calculates the uncertainty regarding the relative attitude estimation value for generating a new grid or reusing an existing grid based on the uncertainty. It is disclosed to use an uncertainty tracking module that inputs and processes data such as bump sensors. However, it is difficult to objectively measure the uncertainty from the sensor information, and there are many problems in using this.

本発明の一実施形態に係る地図作成システムは、移動体から周囲の物体までの距離を計測するレーザ距離センサと、
前記レーザ距離センサによって計測された周囲の物体までの距離情報を収集する距離収集手段と、前記距離情報は、前記距離収集手段において、外部から与えられる収集指令により、前記距離情報の収集を開始する第１の時点で前記レーザ距離センサが計測した最初の距離情報を第１の距離情報とし、所定時間後の第２の時点で前記レーザ距離センサが計測した次の距離情報を第２の距離情報として含み、
前記第１の時点における第１の距離情報、前記第２の時点における第２の距離情報を用いて、前記移動体の移動量を算出する移動状態算出手段と、
前記距離収集手段から取得した距離情報を用いて地図情報を生成する地図作成手段とを備え、
前記レーザ距離センサは、
前記移動体の左右方向に所定角度の範囲に水平にレーザ光を照射し、
前記距離収集手段は、
前記第１の時点で計測した前記第１の距離情報を記憶領域に格納するとともにメモリに収容し、
前記移動状態算出手段は、
データ照合手段と収集判定手段を含み、
前記データ照合手段は、
前記第１の距離情報と前記第２の距離情報とを照合し、前記移動体の移動量を求め、
前記収集判定手段は、
前記移動量の絶対値が所定の判定値以上の場合には、前記第２の距離情報を収集する収集実施信号を前記距離収集手段に出力し、前記第１の距離情報より新しい第２の距離情報を前記距離収集手段における記憶領域に蓄積するとともに前記メモリに出力し、
前記移動量の絶対値が所定の判定値未満の場合には、収集停止信号を前記距離収集手段に出力し、前記第２の距離情報の前記距離収集手段における記憶領域への蓄積を停止し、前記第２の距離情報を破棄し、
前記距離情報のメモリ容量を低減し、かつ、地図作成時間を短縮可能とする
ことを特徴とする。 A map creation system according to an embodiment of the present invention, a laser distance sensor for measuring the distance from a moving body to surrounding objects,
Distance collecting means for collecting distance information to the surrounding object measured by the laser distance sensor, and the distance information, in the distance collecting means, starts collecting the distance information by a collection command given from the outside. The first distance information measured by the laser distance sensor at the first time point is set as the first distance information, and the next distance information measured by the laser distance sensor at the second time point after a predetermined time is set as the second distance information. Include as
Movement state calculation means for calculating a movement amount of the moving body using the first distance information at the first time point and the second distance information at the second time point ,
A map creating means for creating map information using the distance information acquired from the distance collecting means,
The laser distance sensor,
Horizontally irradiating a laser beam in a range of a predetermined angle in the left-right direction of the moving body,
The distance collecting means,
Housed in the memory stores the first distance information measured by the first time point in the storage area,
The movement state calculation means,
Including data collation means and collection judgment means,
The data collating means,
The first distance information and the second distance information are collated to obtain the movement amount of the moving body,
The collection determination means,
When the absolute value of the movement amount is equal to or greater than a predetermined determination value, a collection execution signal for collecting the second distance information is output to the distance collecting means, and a second distance newer than the first distance information is output. The information is accumulated in the storage area of the distance collecting means and is output to the memory,
When the absolute value of the movement amount is less than a predetermined determination value, a collection stop signal is output to the distance collecting means, and accumulation of the second distance information in the storage area in the distance collecting means is stopped, Discarding the second distance information,
The memory capacity of the distance information can be reduced and the map creation time can be shortened .

本発明に係る地図作成システムは、地図を作成するために必要不可欠な距離データだけを、距離センサの移動状態から選択して収集するので、距離データのメモリ容量を低減するとともに、地図作成時間を短縮することができる。 Since the map creation system according to the present invention collects only the distance data essential for creating a map by selecting from the moving state of the distance sensor, the distance data memory capacity is reduced and the map creation time is reduced. It can be shortened.

実施例１に係る地図作成システムのブロック図である。1 is a block diagram of a map creation system according to a first embodiment. FIG. 実施例１において、地図作成のための距離データを収集する移動体の移動状態の一例を示す説明図（１）である。FIG. 6 is an explanatory diagram (1) showing an example of a moving state of a moving body that collects distance data for creating a map in the first embodiment. 実施例１において、地図作成のための距離データを収集する移動体の移動状態の一例を示す説明図（２）である。FIG. 7 is an explanatory diagram (2) showing an example of a moving state of a moving body that collects distance data for creating a map in the first embodiment. 移動体により計測される距離データとそれにより形成される物体配置状態の形状を示す配置図（１）である。FIG. 3 is a layout diagram (1) showing distance data measured by a moving body and a shape of an object layout state formed by the distance data. 移動体により計測される距離データとそれにより形成される物体配置状態の形状を示す配置図（２）である。FIG. 3 is an arrangement diagram (2) showing distance data measured by a moving body and a shape of an object arrangement state formed by the distance data. データ照合手段により特定された移動体の移動後の姿勢を、移動前の位置・姿勢を原点として示した図（１）である。FIG. 9 is a diagram (1) showing the posture of the moving body after movement, which is specified by the data collating means, with the position and posture before movement as the origin. データ照合手段により特定された移動体の移動後の姿勢を、移動前の位置・姿勢を原点として示した図（２）である。FIG. 6B is a diagram (2) showing the posture of the moving body after the movement identified by the data collating means, with the position/posture before the movement as an origin. 収集された距離データを用いて作成された地図の例である。It is an example of a map created using the collected distance data. 実施例２に係る地図作成システムのブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a map creation system according to a second embodiment. 実施例２に係る移動体が走行した状態の一例を示す説明図（１）である。FIG. 9 is an explanatory diagram (1) illustrating an example of a state in which the mobile body according to the second embodiment travels. 実施例２に係る移動体が走行した状態の一例を示す説明図（２）である。FIG. 9 is an explanatory diagram (2) illustrating an example of a state in which the mobile body according to the second embodiment travels. 実施例２において、移動体の地図メモリに保存された地図に対して、装置Ｂの配置が変化した状態で走行したときに、地図照合手段１０で位置を同定した結果を示す説明図（１）である。Explanatory drawing (1) which shows the result of having identified the position by the map collation means 10 when the apparatus B traveled with the arrangement changed with respect to the map stored in the map memory of a mobile body in Example 2. Is. 実施例２において、移動体の地図メモリに保存された地図に対して、装置Ｂの配置が変化した状態で走行したときに、地図照合手段１０で位置を同定した結果を示す説明図（２）である。Explanatory drawing (2) which shows the result of having identified the position by the map collation means 10 when the apparatus B traveled with the arrangement changed with respect to the map stored in the map memory of the mobile body in Example 2. Is. 実施例２において、収集した距離データを用いて地図作成を行ったときの地図の作成過程である。In Example 2, it is a map creation process when a map is created using the collected distance data. 実施例２において、収集した距離データを用いて地図作成を行ったときの地図の作成過程（２）である。It is a map creation process (2) when a map is created using the collected distance data in the second embodiment.

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.

図１は、本発明である地図作成システムの一実施例である。この図において、地図作成システムである移動体１００は、レーザ距離センサ１、距離収集手段２、地図作成手段３、及び、移動状態算出手段２０を有する。本実施例における移動体１００は、自動車などの車両、または走行機能を備えたロボットである。ただし移動体１００が走行機能を持たない（自身が動力を持たない）装置であってもよく、たとえば手押し車のようなものであっても良い。 FIG. 1 shows an embodiment of a map creation system according to the present invention. In this figure, a mobile body 100, which is a map creation system, has a laser distance sensor 1, a distance collection means 2, a map creation means 3, and a movement state calculation means 20. The moving body 100 in this embodiment is a vehicle such as an automobile or a robot having a traveling function. However, the moving body 100 may be a device that does not have a traveling function (it does not have power itself), and may be, for example, a handcart.

レーザ距離センサ１は、移動体１００の周囲の物体にレーザ光を照射することで、周囲の物体までの距離及び角度を測定可能な装置である。本実施例では、レーザ距離センサ１は移動体１００の前方正面に設置されている。レーザ距離センサ１は、移動体１００の左右方向（たとえばー１３５度〜１３５度の範囲）に、水平にレーザ光を照射することで、周囲の物体までの距離を一定の角度ごとに計測する。たとえば−１３５度〜１３５度の範囲について１度ごとに計測が行われると、物体までの距離及び角度の組が２７１個得られる。レーザ距離センサ１はこの一定の角度ごとに計測された複数のデータ（距離及び角度の組）を１組の距離データとして出力する。以下では、１組の距離データを単に距離データとよぶことにする。レーザ距離センサ１はこの距離データの計測を繰り返し実施する。また移動体１００は、移動しながら距離データの計測を実施できる。 The laser distance sensor 1 is a device capable of measuring a distance and an angle to a surrounding object by irradiating an object around the moving body 100 with laser light. In this embodiment, the laser distance sensor 1 is installed in front of the moving body 100. The laser distance sensor 1 horizontally irradiates the moving body 100 with a laser beam in the left-right direction (for example, in the range of −135 degrees to 135 degrees) to measure the distance to the surrounding object at a constant angle. For example, when the measurement is performed every 1 degree in the range of -135 degrees to 135 degrees, 271 sets of distances and angles to the object are obtained. The laser distance sensor 1 outputs a plurality of pieces of data (sets of distance and angle) measured for each fixed angle as one set of distance data. Hereinafter, one set of distance data will be simply referred to as distance data. The laser distance sensor 1 repeatedly measures this distance data. Further, the moving body 100 can measure distance data while moving.

この距離データは距離収集手段２と移動状態算出手段２０に入力される。距離収集手段２は、外部（たとえばオペレータ、あるいは移動体１００に制御指示を発行するコントローラなどの装置）から与えられる収集指令により、レーザ距離センサ１を用いた距離データの収集を開始する。レーザ距離センサ１から入力された距離データは一旦距離収集手段２の有する記憶領域に蓄積される。その後距離収集手段２は、収集された距離データを地図作成手段３に出力する。地図作成手段３では、収集された複数の距離データを合成することで地図を作成する。 This distance data is input to the distance collection means 2 and the movement state calculation means 20. The distance collection means 2 starts collecting distance data using the laser distance sensor 1 in response to a collection command given from the outside (for example, an operator or a device such as a controller that issues a control instruction to the moving body 100). The distance data input from the laser distance sensor 1 is temporarily stored in the storage area of the distance collecting means 2. After that, the distance collecting means 2 outputs the collected distance data to the map creating means 3. The map creating means 3 creates a map by synthesizing a plurality of collected distance data.

本発明の特徴である移動状態算出手段２０について説明する。移動状態算出手段２０は、データ照合手段５と収集判定手段６を有する。距離収集手段２において、収集指令により距離データの収集を開始すると、最初の距離データは距離収集手段２に格納されるだけでなく、メモリ４にも収納される。以下では、この時点で収集された距離データを「第一距離データ」と呼ぶ。所定時間後、次の距離データがレーザ距離センサ１から出力されると（なお、この距離データを「第二距離データ」と呼ぶ）、データ照合手段５において、メモリ４に保存された第一距離データと、第二距離データを照合することで、移動体の移動量を求める。距離データの照合により移動体の移動量を求める方法は、たとえば特開２００９−１０９２００号公報や特開２００９−９３３０８号公報などに記載の公知の方法と同様のものでよい。そのためここでは照合処理の概要のみ述べる。 The movement state calculation means 20, which is a feature of the present invention, will be described. The movement state calculating means 20 has a data collating means 5 and a collection judging means 6. When the distance collecting means 2 starts collecting distance data in response to a collecting command, the first distance data is not only stored in the distance collecting means 2 but also stored in the memory 4. Hereinafter, the distance data collected at this time will be referred to as “first distance data”. When the next distance data is output from the laser distance sensor 1 after a predetermined time (this distance data is referred to as “second distance data”), the first distance stored in the memory 4 is stored in the data collating means 5. By comparing the data with the second distance data, the moving amount of the moving body is obtained. The method of obtaining the moving amount of the moving body by collating the distance data may be the same as the known method described in JP 2009-109200 A, JP 2009-93308 A, or the like. Therefore, only the outline of the matching process will be described here.

データ照合手段５はメモリ４に格納されている第一距離データを、移動体１００（正確にはレーザ距離センサ１）の位置を原点としたときの、直交座標系（ｘｙ座標系）上の座標に変換する。なお本実施例では、センサの走査面である水平面において、センサの正面方向をｘ軸とし、一方ｘ軸に垂直の軸をｙ軸とする。これにより移動体１００の位置を原点としたときの、周囲の物体の座標が得られる。なお、距離データには複数（たとえば２７１個）の情報（距離と角度の組）が含まれているので、複数個（２７１個）の座標が得られる。この複数個の座標を「第一座標群」と呼ぶ。 The data collating means 5 uses the first distance data stored in the memory 4 as coordinates on the orthogonal coordinate system (xy coordinate system) when the position of the moving body 100 (more accurately, the laser distance sensor 1) is the origin. Convert to. In this embodiment, in the horizontal plane that is the scanning surface of the sensor, the front direction of the sensor is the x-axis, and the axis perpendicular to the x-axis is the y-axis. As a result, the coordinates of surrounding objects when the position of the moving body 100 is the origin can be obtained. Since the distance data includes a plurality of (for example, 271 pieces) information (distance and angle pairs), a plurality of (271 pieces) coordinates can be obtained. The plurality of coordinates are called a "first coordinate group".

続いてデータ照合手段５は第二距離データについても同様に、移動体１００（レーザ距離センサ１）の位置を原点としたときの、直交座標系上の座標（複数個）に変換する。ここで得られた複数個の座標を「第二座標群」と呼ぶ。 Subsequently, the data collating unit 5 similarly converts the second distance data into coordinates (plurality) on the orthogonal coordinate system when the position of the moving body 100 (laser distance sensor 1) is used as the origin. The plurality of coordinates obtained here is called a "second coordinate group".

次にデータ照合手段５は、第二座標群の各座標を、原点（移動体１００）を中心に角度ｄθだけ回転させ、また（ｄＸ，ｄＹ）平行移動させた座標値を求める（ｄＸ，ｄＹ，ｄθの値は任意で良いが、小さい値が好ましい）。ここで求められた座標を「移動後の第二座標群」と呼ぶ。そして移動後の第二座標群の各点と第一座標群の各点とが一致するか判定する処理を行い、この判定で一致する点の数を計数する。 Next, the data collating unit 5 rotates each coordinate of the second coordinate group about the origin (moving body 100) by an angle dθ and (dX, dY) translates the coordinate value (dX, dY). , Dθ may be arbitrary values, but small values are preferable). The coordinates obtained here are called a "second coordinate group after movement". Then, it is determined whether or not each point of the second coordinate group after movement and each point of the first coordinate group match, and the number of matching points is counted in this determination.

そしてデータ照合手段５は、ｄＸ，ｄＹ，ｄθの値それぞれを少しずつ変化させながら、繰り返しこの判定処理を行うことにより、第二座標群と第一座標群とが一致する点が最も多くなる時のＸ，Ｙ，θを求める。ここで求められた（ｄＸ，ｄＹ）が、最初の距離データの計測時点から次の距離データ計測時までの間に、移動体１００が移動した距離（移動量）となり、ｄθは次の距離データ計測時における移動体１００が回転した量になる。 Then, the data collating unit 5 repeatedly performs this determination process while gradually changing the values of dX, dY, and dθ, respectively, and when the number of points where the second coordinate group and the first coordinate group coincide with each other becomes maximum. X, Y, θ of The value (dX, dY) obtained here is the distance (movement amount) that the moving body 100 has moved between the time when the first distance data is measured and the time when the next distance data is measured, and dθ is the next distance data. It is the amount of rotation of the moving body 100 at the time of measurement.

データ照合手段５はこのようにして、レーザ距離センサ１を搭載した移動体１００の移動量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを算出する。その結果から、移動体１００が停止していると判断できる場合や、ほとんど移動していないと判断できる場合、具体的には算出されたｄｘ、ｄｙ、ｄθの絶対値がいずれも所定の判定値（たとえばxo、yo、θo）未満の場合、第一距離データから得られる座標群（第一座標群）と、第二距離データから得られる座標群（第二座標群）とは、あまり内容に違いがないことを意味する。たとえば移動体１００が停止している場合、第一座標群と第二座標群の内容は同じはずなので、この場合、第二距離データは収集する必要性が低く、収集しない方が、距離収集手段２（あるいは地図作成手段３）の有する記憶領域の使用効率も良くなる。そのため、ｄｘ、ｄｙ、ｄθの絶対値がいずれも所定の判定値（たとえばxo、yo、θo）未満の場合には、収集判定手段６は収集停止信号を距離収集手段２に出力する。収集停止信号が距離収集手段２に出力されると、距離収集手段２は距離データの蓄積は行わず、距離データ（第二距離データ）を破棄する。 In this way, the data matching unit 5 calculates the movement amounts dx, dy, dθ of the moving body 100 having the laser distance sensor 1 mounted thereon. From the result, when it can be determined that the moving body 100 is stopped, or when it can be determined that the moving body is hardly moving, specifically, the calculated absolute values of dx, dy, and dθ are all predetermined determination values. If it is less than (for example, xo, yo, θo), the coordinate group obtained from the first distance data (first coordinate group) and the coordinate group obtained from the second distance data (second coordinate group) are not very detailed. It means that there is no difference. For example, when the moving body 100 is stopped, the contents of the first coordinate group and the second coordinate group should be the same. In this case, therefore, it is less necessary to collect the second distance data, and it is better not to collect the second distance data. The use efficiency of the storage area of 2 (or the map creating means 3) is improved. Therefore, when the absolute values of dx, dy, and dθ are all less than a predetermined determination value (for example, xo, yo, θo), the collection determination unit 6 outputs a collection stop signal to the distance collection unit 2. When the collection stop signal is output to the distance collecting means 2, the distance collecting means 2 does not accumulate the distance data and discards the distance data (second distance data).

逆に、データ照合手段５において、ｄｘ、ｄｙ、あるいは、ｄθのいずれかの絶対値が所定の判定値（xo、yo、θo）以上であると判定された場合には、収集判定手段６は、収集実施信号を距離収集手段２に出力する。収集実施信号が距離収集手段２に与えられると、距離収集手段２は比較した新しい距離データ（第二距離データ）を蓄積するとともに、メモリ４にそのデータを出力する。その処理により、地図を作成するために必要で、かつ、十分な距離データを距離収集手段２に保存することができる。 On the contrary, when the data collating means 5 determines that the absolute value of either dx, dy, or dθ is equal to or greater than the predetermined determination value (xo, yo, θo), the collection determining means 6 , And outputs a collection execution signal to the distance collection means 2. When the collection execution signal is given to the distance collecting means 2, the distance collecting means 2 stores new compared distance data (second distance data) and outputs the data to the memory 4. By the processing, it is possible to store in the distance collecting means 2 sufficient distance data necessary for creating a map.

より詳細な動作について、図２から図８を用いて説明する。図２及び図３は本実施例に係る移動体１００がある環境内を移動している状態を上から見た時の様子を示したものである。この環境はたとえば、周囲を壁で囲まれた長方形状の部屋で、部屋内には複数の障害物（装置A、装置B、装置C、装置D）が配置されている。本実施例では、移動体１００がこの環境内を走行する例を説明する。 More detailed operation will be described with reference to FIGS. 2 to 8. 2 and 3 show a state in which the moving body 100 according to the present embodiment is moving in an environment, as seen from above. This environment is, for example, a rectangular room surrounded by walls, and a plurality of obstacles (device A, device B, device C, device D) are arranged in the room. In this embodiment, an example in which the moving body 100 travels in this environment will be described.

（ａ）〜（ｌ）はそれぞれ、異なる時刻における移動体１００の位置を表しており、（ａ）が初期状態の移動体１００の位置を表している。そして移動体１００は、時間経過とともに、（ｂ）から（ｌ）に示される順に移動していることを表している。(a)は計測開始時点の移動体１００の位置を表し、(b)は計測開始後でかつ走行開始前の移動体１００の位置を表している。そのため（ｂ）の時点では移動体１００の位置は（ａ）と同じである。 (A) to (l) respectively show the position of the moving body 100 at different times, and (a) shows the position of the moving body 100 in the initial state. The moving body 100 is moving in the order shown in (b) to (l) over time. (a) shows the position of the moving body 100 at the time of starting the measurement, and (b) shows the position of the moving body 100 after the start of measurement and before the start of traveling. Therefore, at the time of (b), the position of the moving body 100 is the same as that of (a).

(c)は走行開始後のある時点の移動体１００の位置を表しており、また（ｃ）の時点で移動体１００は（ｂ）時点から前方に所定量（xo）より多くの距離を移動した状態を表している。(d)は（ｃ）から所定時間経過後の移動体１００の状態を表しており、(d)の時点では移動体１００は、（ｃ）時点から前方に所定量（xo）より多くの距離を移動している。 (c) represents the position of the moving body 100 at a certain time point after the start of traveling, and at the time point (c), the moving body 100 moves forward from the time point (b) by more than a predetermined amount (xo). It shows the state of being done. (d) shows the state of the moving body 100 after a predetermined time has passed from (c), and at the time point of (d), the moving body 100 moves forward from the time point of (c) by a predetermined distance (xo) or more. Are moving.

(e)は（ｄ）から所定時間経過後の移動体１００の状態を表しており、（ｅ）時点では移動体１００は（ｄ）時点から前方に所定量（xo）より多くの距離を移動している。(f)は（ｅ）から所定時間経過後の状態で、移動体１００が一時停止している状態を表している。 (e) represents the state of the moving body 100 after a lapse of a predetermined time from (d), and at the time point (e), the moving body 100 moves forward from the time point (d) by a predetermined distance (xo) or more. doing. (f) is a state after a predetermined time has elapsed from (e) and represents a state in which the moving body 100 is temporarily stopped.

(g)は、（ｆ）から所定時間経過後、移動体１００が右に９０度超信地旋回した時の状態を表している。(h)は（ｇ）から所定時間経過後の移動体１００の状態を表しており、ここでは移動体１００が徐行している状態を表している。また（ｈ）時点では、移動体１００は（ｇ）時点の移動体１００の位置から前方に移動しているが、その移動距離は所定量（xo）未満である。 (g) represents the state when the mobile unit 100 turns 90 degrees to the right after a predetermined time has passed from (f). (h) shows the state of the moving body 100 after a predetermined time has passed from (g), and here shows the state in which the moving body 100 is slowing down. At time (h), the moving body 100 is moving forward from the position of the moving body 100 at time (g), but the moving distance is less than the predetermined amount (xo).

(i)は、（ｈ）から所定時間経過後、移動体１００が徐行を行っている状態を表し、(j)は（ｉ）から所定時間経過後、移動体１００が徐行を継続している状態を、(k)は（ｊ）から所定時間経過後、移動体１００が停止した状態を表し、そして(l)は（ｋ）から所定時間経過後の状態で、計測終了した時の状態を表している。 (i) shows a state in which the moving body 100 is slowing down after a predetermined time has passed from (h), and (j) shows that the moving body 100 continues to slow down after a predetermined time has passed from (i). In the state, (k) represents a state in which the moving body 100 is stopped after a predetermined time has passed from (j), and (l) is a state after a predetermined time has passed from (k), which is a state at the time when the measurement is completed. It represents.

この中で、(b)走行開始前時点の移動体１００の姿勢は、(a)計測開始時点と同じである。同様に、(f)一時停止時の移動体１００の姿勢は(e)移動２と同じで、(l)計測終了時の移動体１００の姿勢は(k)停止時点と同じ姿勢である。 Among these, the posture of the moving body 100 before (b) the start of traveling is the same as that of (a) the measurement start time. Similarly, the posture of the moving body 100 at the time of (f) temporary stop is the same as that of (e) movement 2, and the posture of the moving body 100 at the end of (l) measurement is the same posture as that at the time of (k) stop.

図４及び図５は、移動体１００が移動中に、レーザ距離センサ１により周囲の壁や装置などの障害物までの距離及び角度を計測している状態を表している。図４及び図５に記載の（ａ）〜（ｌ）はそれぞれ、図２及び図３の（ａ）〜（ｌ）に示された時点における移動体１００の位置を表している。また図４及び図５の（ａ）〜（ｌ）に記載された細線の矢印実線は、その場所において計測される距離データを表し、太線実線は、計測された複数の点の集合を表す。一方点線は、移動体の周囲にある壁や装置などの障害物を表す。先に述べたとおり、データ照合手段５は計測された点の距離データを、直交座標系上の座標値に変換する。図４及び図５は、この変換された座標値を直交座標系上に図示したもので、本実施例では、レーザ距離センサ１により計測された点の距離データを、直交座標系上の座標値に変換したものを、「計測地図情報」と呼ぶ。 4 and 5 show a state in which the laser distance sensor 1 measures the distance and the angle to obstacles such as surrounding walls and devices while the moving body 100 is moving. (A) to (l) described in FIGS. 4 and 5 represent the position of the moving body 100 at the time points shown in (a) to (l) of FIGS. 2 and 3, respectively. Further, the thin solid arrows shown in (a) to (l) of FIGS. 4 and 5 represent distance data measured at the location, and the thick solid lines represent a set of measured points. On the other hand, the dotted line represents obstacles such as walls and devices around the moving body. As described above, the data matching unit 5 converts the measured distance data of the points into coordinate values on the rectangular coordinate system. 4 and 5 show the converted coordinate values on the orthogonal coordinate system. In this embodiment, the distance data of the point measured by the laser distance sensor 1 is converted into the coordinate value on the orthogonal coordinate system. What is converted into is called "measurement map information".

図６及び図７は移動状態算出手段２０の動作を説明するための図である。図６及び図７の（１）〜（１１）はそれぞれ、計測地図情報を図示したものに対して、移動前及び移動後の移動体１００の位置を図示したものである。点線の矩形が移動前の移動体１００を表し、実線の矩形が移動後の移動体１００を表す。先に述べたとおり、移動状態算出手段２０のデータ照合手段５は、第二座標群の各座標を移動（及び回転）させながら、第一座標群の各座標と一致するか判定することで、移動体１００の移動量（ｄｘ、ｄｙ，ｄθ）を求める。本実施例ではこの処理を「照合」と呼ぶ。 6 and 7 are diagrams for explaining the operation of the movement state calculation means 20. 6 and 7 (1) to (11) respectively show the position of the moving body 100 before and after the movement, while showing the measurement map information. A dotted-line rectangle represents the moving body 100 before moving, and a solid-line rectangle represents the moving body 100 after moving. As described above, the data collating unit 5 of the movement state calculating unit 20 moves (and rotates) each coordinate of the second coordinate group and determines whether or not they match each coordinate of the first coordinate group, The movement amount (dx, dy, dθ) of the moving body 100 is obtained. In this embodiment, this process is called "verification".

図６の(1)は、上で述べた(a)の時点の計測地図情報と(b)の時点の計測地図情報を照合し、（ａ）時点及び（ｂ）時点の移動体１００の位置を図示したものである。前述したように、(b)時点の移動体１００の姿勢は(a)時点の移動体１００の姿勢と同じであるので、データ照合手段５において、dx＝dy＝dθ＝０であることが算出される。そのため、(b)時点の距離データを取得しないように、収集判定手段６は収集停止信号を出力する。従って、メモリ４には(a)時点の距離データが保存されたままになる。 In (1) of FIG. 6, the measurement map information at the time point of (a) and the measurement map information at the time point of (b) described above are collated, and the position of the moving body 100 at the time points (a) and (b) is compared. Is illustrated. As described above, since the posture of the moving body 100 at the time point (b) is the same as the posture of the moving body 100 at the time point (a), the data collating means 5 calculates that dx=dy=dθ=0. To be done. Therefore, the collection determination unit 6 outputs a collection stop signal so as not to acquire the distance data at the time point (b). Therefore, the distance data at the time (a) remains stored in the memory 4.

次に、（ｃ）の時点でレーザ距離センサ１から距離データが出力されると、データ照合手段５は(a)時点の計測地図情報と(c)時点の計測地図情報を照合する（メモリ４には(a)時点の距離データが保存されているからである）。この照合処理を表しているのが図６(2)である。この照合処理では、（ｃ）時点の計測地図情報をx軸の正方向に移動すると(a)時点の計測地図情報と一致することが、データ照合手段５で算出される。（ｃ）時点では、(a)時点に対して移動体１００はｘ軸方向に所定量（xo）より多く移動している。その場合、収集判定手段６では移動量（ｄｘ）がdx≧xoと判定されるので、(c)時点の距離データを距離収集手段２に保存するように収集実施信号が出力される。また距離収集手段２では、前述したように、メモリ４のデータを(c)時点の距離データに書き換えるように処理が行われる。そのため、次にデータ照合手段５が照合処理を実行する時（図６(3)）は、(c)時点の計測地図情報と、(d)時点の計測地図情報を照合することになる。 Next, when the distance data is output from the laser distance sensor 1 at the time point (c), the data collating means 5 collates the measurement map information at the time point (a) with the measurement map information at the time point (c) (memory 4). This is because the distance data at the time point (a) is stored in (). FIG. 6(2) shows this collation processing. In this collation processing, the data collating means 5 calculates that if the measurement map information at the time point (c) is moved in the positive direction of the x-axis, it will match the measurement map information at the time point (a). At the time point (c), the moving body 100 moves more than the predetermined amount (xo) in the x-axis direction with respect to the time point (a). In this case, the collection determination means 6 determines that the movement amount (dx) is dx≧xo, and therefore the collection execution signal is output so as to store the distance data at the time point (c) in the distance collection means 2. Further, in the distance collecting means 2, as described above, the processing of rewriting the data in the memory 4 to the distance data at the time point (c) is performed. Therefore, the next time the data matching unit 5 executes the matching process (FIG. 6(3)), the measured map information at the time point (c) and the measured map information at the time point (d) are matched.

図６（３）は、(ｃ)時点の計測地図情報と、(ｄ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。データ照合手段５において、(d)時点における移動体１００の位置は(c)時点より前方に所定量xoより多く移動した位置にあることが判明する。そのため、収集判定手段６において、移動量dxがxo以上であると判断され、収集実施信号が出力される。図６(4)は(ｄ)時点の計測地図情報と(ｅ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。図６(4)についても、図６(３)と同様の処理が行われる。 FIG. 6C shows the result of collating the measurement map information at the time point (c) with the measurement map information at the time point (d). The data collating means 5 finds that the position of the moving body 100 at the time point (d) is at a position moved forward by more than the predetermined amount xo from the time point (c). Therefore, the collection determination means 6 determines that the movement amount dx is xo or more, and outputs the collection execution signal. FIG. 6(4) shows the result of collating the measurement map information at the time point (d) with the measurement map information at the time point (e). Also for FIG. 6(4), the same processing as in FIG. 6(3) is performed.

図６(5)は(ｅ)時点の計測地図情報と(ｆ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。(f)時点で移動体１００は一時停止となっているため、(f)時点の移動体１００の位置・姿勢は(e)時点のものと同じ位置、姿勢である。そのため(f)時点と(ｅ)時点の計測地図情報の照合をデータ照合手段５で実施すると、dx＝dy＝dθ＝０と判定される。そのため、収集判定手段６は収集停止信号を出力し、メモリ４には（ｅ）時点の距離データが保存される。 FIG. 6(5) shows the result of collating the measurement map information at the time (e) with the measurement map information at the time (f). Since the moving body 100 is temporarily stopped at the time point (f), the position/orientation of the moving body 100 at the time point (f) is the same position and attitude as those at the time point (e). Therefore, when the measurement map information at time points (f) and (e) is collated by the data collating means 5, it is determined that dx=dy=dθ=0. Therefore, the collection determination means 6 outputs a collection stop signal, and the distance data at the time (e) is stored in the memory 4.

図６(６)は、(ｅ)時点の計測地図情報と(ｇ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。(g)時点で、移動体１００は超信地旋回を行っている。そのため、データ照合手段５が(e)時点及び(g)時点の計測地図情報を照合すると、dx＝０、｜dy｜＜yo、ｄθ＝π/２の結果を出力する。つまり｜dx｜＜xo、｜dy｜<yoだが、｜ｄθ｜≧θoであると判定される（なお本実施例では、０＜θo＜π/２とする）。超信地旋回のように、移動体１００の向きが変わる場合、旋回前と旋回後で収集される距離データの内容が大きく変わることがある。たとえば図４（ｅ）（または（ｆ））と図５（ｇ）における距離データを比較すると、（ｅ）（または（ｆ））時点では、移動体１００から装置Ｂ，Ｃの一部までの距離が計測されているが装置Ａ，Ｄまでの距離は計測されていない。一方（ｇ）時点では、移動体１００から装置Ｂ，Ｃまでの距離に加えて、装置Ａ，Ｄまでの距離も計測されている。そのため、移動量が少なくても（ｄｘとｄｙが所定値未満であっても）、回転量（ｄθ）が大きい場合には、収集判定手段６は収集実施信号を出力し、距離収集手段２は(g)時点の距離データを収集する。 FIG. 6(6) shows the result of collating the measurement map information at the time point (e) with the measurement map information at the time point (g). At time point (g), the mobile unit 100 is making a super turning turn. Therefore, when the data collating means 5 collates the measurement map information at the time points (e) and (g), the results of dx=0, |dy|<yo, dθ=π/2 are output. That is, although |dx|<xo and |dy|<yo, it is determined that |dθ|≧θo (in this embodiment, 0<θo<π/2). When the direction of the moving body 100 changes, as in the case of the super turning, the contents of the distance data collected before and after the turning may change greatly. For example, comparing the distance data in FIG. 4(e) (or (f)) with the distance data in FIG. 5(g), at the time of (e) (or (f)), from the moving body 100 to a part of the devices B and C. The distance is measured, but the distance to the devices A and D is not measured. On the other hand, at time (g), in addition to the distance from the moving body 100 to the devices B and C, the distances to the devices A and D are also measured. Therefore, even if the movement amount is small (even if dx and dy are less than the predetermined value) and the rotation amount (dθ) is large, the collection determining unit 6 outputs the collection execution signal, and the distance collecting unit 2 (g) Collect distance data at time point.

図７(７)は(ｇ)時点の計測地図情報と(ｈ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。(h)の徐行開始時の移動体１００の状態は、図７(7)に示すように、(g)のときと比べて移動距離が短い。そのため収集判定手段６ではdx＜xo、dy＝０、ｄθ＝０と判断され、メモリ４には（ｇ）時点の距離データが保存される。 FIG. 7(7) shows the result of matching the measurement map information at the time point (g) with the measurement map information at the time point (h). In the state of the moving body 100 at the start of the slow drive in (h), the moving distance is shorter than that in (g), as shown in FIG. 7(7). Therefore, the collection determination unit 6 determines that dx<xo, dy=0, and dθ=0, and the memory 4 stores the distance data at the time point (g).

図７(８)は(ｇ)時点の計測地図情報と(ｉ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。(i)時点の移動体１００の位置については、(g)のときからの移動距離がdx≧xoと判断され、収集判定手段６は収集実施信号を出力し、距離収集手段２は(ｉ)時点の距離データを収集する。図７(９)は(ｉ)時点の計測地図情報と(ｊ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。(ｊ)時点の移動体１００の位置は（ｉ）時点の位置からの移動量が少ないため、収集判定手段６は収集停止信号を出力する。そのためメモリ４には（ｉ）時点の距離データが保存される。 FIG. 7(8) shows the result of matching the measurement map information at the time point (g) with the measurement map information at the time point (i). Regarding the position of the moving body 100 at the time of (i), the movement distance from the time of (g) is determined to be dx≧xo, the collection determination means 6 outputs a collection execution signal, and the distance collection means 2 outputs (i). Collect time distance data. FIG. 7(9) shows the result of matching the measurement map information at the time point (i) with the measurement map information at the time point (j). Since the position of the moving body 100 at the time point (j) is small in the amount of movement from the position at the time point (i), the collection determination means 6 outputs a collection stop signal. Therefore, the memory 4 stores the distance data at time (i).

図７(１０)は(ｉ)時点の計測地図情報と(ｋ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。(ｋ)時点の移動体１００の位置は（ｉ）時点の位置から所定量よりも多く移動している為、収集判定手段６は収集実施信号を出力し、距離収集手段２は (ｋ)時点の距離データを収集する。 FIG. 7(10) shows the result of matching the measurement map information at the time point (i) with the measurement map information at the time point (k). Since the position of the moving body 100 at the time point (k) has moved more than the predetermined amount from the position at the time point (i), the collection determining means 6 outputs a collection execution signal, and the distance collecting means 2 outputs the time point at the (k) time point. To collect distance data.

図７(１１)は(ｋ)時点の計測地図情報と(ｌ)時点の計測地図情報を照合した結果を表している。(ｌ)時点の移動体１００の位置は（ｋ）時点の位置からの移動量が少ないため、収集判定手段６は収集停止信号を出力する。そのため（ｌ）時点の距離データは保存されない。 FIG. 7(11) shows the result of matching the measurement map information at the time point (k) with the measurement map information at the time point (l). Since the position of the moving body 100 at the time point (l) is small in the amount of movement from the position at the time point (k), the collection determining means 6 outputs a collection stop signal. Therefore, the distance data at the time (l) is not saved.

本実施例に係る移動体１００ではこのように、距離データの収集の実施／停止を行うことで、地図作成に必要な距離データを選択的に収集する。上で説明した例の場合、（ａ）〜（ｌ）の12の時点の距離データのうち、(a)、(c)、(d)、(e)、(g)、(i)、(k)の7つの時点における距離データだけが収集されることになる。 In this manner, the moving object 100 according to the present embodiment selectively collects distance data required for map creation by performing/stopping collection of distance data. In the case of the example described above, (a), (c), (d), (e), (g), (i), (of the distance data at 12 times of (a) to (l), Only distance data at the seven time points in k) will be collected.

この7つの時点の計測地図情報は地図作成手段３に入力され、外部から地図作成指令が指示されたとき、地図作成が実施される。地図作成手段３は具体的には、各時点の計測地図情報に含まれる各座標値を、たとえば（ａ）時点の移動体１００の位置を原点とした座標系の座標に変換し、それらをすべて重ね合わせることで地図を作成すればよい。なお、地図作成手段３は７つの時点の計測地図情報を受領してから、一度にそれらの全ての情報を合成することで地図を作成してもよいが、逆に地図作成手段３に１つの計測地図情報が送られて来るたびに、計測地図情報の合成を行ってもよい。 The measured map information at these seven time points is input to the map creating means 3, and when a map creating command is given from the outside, the map creating is executed. Specifically, the map creating means 3 converts each coordinate value included in the measurement map information at each time point into coordinates of a coordinate system having the position of the moving body 100 at the time point (a) as an origin, and all of them are converted. You can create a map by overlapping. It should be noted that the map creating means 3 may create the map by receiving the measurement map information at seven points in time and then synthesizing all the pieces of information at one time. The measurement map information may be combined each time the measurement map information is sent.

図８に、地図作成手段３によって作成された地図を直交座標系上に図示した例を示す。なお、地図は、壁や装置などの障害物の座標値の集合として構成されるが、図８では説明のため、座標値の集合を図示したものを示している。また図１１の地図において、細線破線はレーザ距離センサ１によって距離データが計測できなかった箇所を表す（細線破線に相当する部分の情報は、地図作成手段３によって作成された地図には含まれていない）。図８に示すように、上部、下部の壁、左側の壁、及び、各装置の壁側の情報がなく、太線実線の地図情報としては記載されていないが、移動体１００が少なくとも中央部を走行する場合には、常に位置を同定することができるので、特に問題なく、自律移動ロボットとして走行することが可能である。 FIG. 8 shows an example in which the map created by the map creating means 3 is shown on the orthogonal coordinate system. The map is configured as a set of coordinate values of obstacles such as walls and devices, but FIG. 8 shows a set of coordinate values for the sake of explanation. Further, in the map of FIG. 11, the thin broken line represents the portion where the distance data could not be measured by the laser distance sensor 1 (the information corresponding to the thin broken line is included in the map created by the map creating means 3). Absent). As shown in FIG. 8, there is no information on the upper wall, the lower wall, the left wall, and the wall side of each device, which is not described as thick solid line map information. When traveling, the position can always be identified, so that it is possible to travel as an autonomous mobile robot without any particular problem.

従って、本実施例を用いれば、地図作成に必要な距離データを大幅に（上で説明した例では7/12に）削減することができる。それに伴って、地図作成時間もほぼ1/2に短縮することができる効果がある。 Therefore, using this embodiment, the distance data required for map creation can be significantly reduced (to 7/12 in the example described above). Along with that, there is an effect that the map creation time can be reduced to almost half.

実施例２に係る地図作成システムの構成を図９に示す。実施例２に係る地図作成システムは、移動体１００と上位コントローラ１１０を有する。実施例２に係る地図作成システムは、実施例１で説明した地図作成方法を用いて、地図を作成するシステムで、図９の移動体１００は実施例１で説明した移動体とほぼ同様の機能ブロックを有する。ただし実施例１に係る移動体１００に内蔵されていた地図作成手段３は、実施例２に係る地図作成システムでは上位コントローラ１１０に配置されている。 FIG. 9 shows the configuration of the map creation system according to the second embodiment. The map creation system according to the second embodiment includes a mobile unit 100 and a host controller 110. The map creating system according to the second embodiment is a system for creating a map by using the map creating method described in the first embodiment, and the mobile unit 100 in FIG. 9 has substantially the same function as the mobile unit described in the first embodiment. Have blocks. However, the map creating means 3 built in the mobile unit 100 according to the first embodiment is arranged in the host controller 110 in the map creating system according to the second embodiment.

上位コントローラ１１０は、移動体１００が有する距離収集手段２で収集された距離データを用いて地図を作成する装置である。上位コントローラ１１０は、実施例１で説明した地図作成手段３を有する他、作成した地図を保存する地図保存手段８を有する。また上位コントローラ１１０は、地図保存手段８に保存された複数の地図のうち１または複数の地図を選択して、移動体１００に送信することができる。移動体１００に送信された地図は、地図メモリ９に保存される。 The host controller 110 is a device that creates a map using the distance data collected by the distance collecting means 2 of the mobile unit 100. The host controller 110 has the map creating means 3 described in the first embodiment and also the map saving means 8 for saving the created map. Further, the host controller 110 can select one or a plurality of maps from the plurality of maps stored in the map storage unit 8 and transmit them to the mobile body 100. The map transmitted to the mobile unit 100 is stored in the map memory 9.

また実施例２に係る移動体１００は、右車輪と左車輪、また右車輪を駆動するための右モータ１２と左車輪を駆動するための左モータ１３、そして右モータ１２と左モータ１３の制御を行う車両制御手段１１とを有する。車両制御手段１１は移動体を自律移動可能にするための制御部で、たとえば特開２００９−９３３０８号公報などに記載の公知のものでよい。車両制御手段１１に目標点の座標が与えられると（たとえば地図メモリ９に格納された地図上の座標が与えられる）、車両制御手段１１は地図メモリ９に格納された地図と目標点の座標をもとにして移動体１００の走行経路を作成し、移動体１００を目標点の座標に移動させるよう、右モータ１２と左モータ１３に制御信号を送って移動体１００を移動させる。また車両制御手段１１には地図照合手段１０で得られた移動体１００の現在の座標が与えられ、車両制御手段１１はその情報をもとに、移動体１００が作成した走行経路に沿って移動するよう、右モータ１２と左モータ１３を制御する。 The moving body 100 according to the second embodiment controls the right wheel and the left wheel, the right motor 12 for driving the right wheel, the left motor 13 for driving the left wheel, and the right motor 12 and the left motor 13. Vehicle control means 11 for The vehicle control unit 11 is a control unit for making a moving body autonomously movable, and may be a known unit described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2009-93308. When the coordinates of the target point are given to the vehicle control means 11 (for example, the coordinates on the map stored in the map memory 9 are given), the vehicle control means 11 calculates the coordinates of the map and the target point stored in the map memory 9. Based on the above, a travel route of the moving body 100 is created, and a control signal is sent to the right motor 12 and the left motor 13 to move the moving body 100 so as to move the moving body 100 to the coordinates of the target point. Further, the vehicle control means 11 is given the current coordinates of the moving body 100 obtained by the map matching means 10, and the vehicle control means 11 moves along the travel route created by the moving body 100 based on the information. The right motor 12 and the left motor 13 are controlled to do so.

実施例２では、移動体１００は最初に、図８に示された地図を地図メモリ９に格納しており、これを用いて自律走行を開始するものとする。図１０〜図１１は、実施例１で説明した図２〜図３と同様に、計測開始(ａ)から計測終了(ｌ)までの間に移動体１００が自律移動したときの様子を時系列で示したものである。図１０〜図１１の（ａ）〜（ｌ）に示した移動体１００の位置・状態はそれぞれ、実施例１（図２〜図３の（ａ）〜（ｌ））で示されたものと同じである。ただし実施例２（図１０〜図１１）に示された環境は、図８の地図が作成されてから時間が経過したために、図８の地図作成時点の環境と比べて装置Ｂの配置が変化している点が、実施例１で示した環境と異なる。そのため実施例２に係る移動体１００は、新しい配置になった環境の地図を作成する状況であるものとする。 In the second embodiment, the mobile unit 100 first stores the map shown in FIG. 8 in the map memory 9, and uses this to start autonomous traveling. 10 to 11 are, in the same manner as FIGS. 2 to 3 described in the first embodiment, a time series of the state when the mobile body 100 autonomously moves from the measurement start (a) to the measurement end (l). It is shown in. The positions and states of the moving body 100 shown in (a) to (l) of FIGS. 10 to 11 are the same as those shown in the first embodiment ((a) to (l) of FIGS. 2 to 3). Is the same. However, in the environment shown in the second embodiment (FIGS. 10 to 11), since the time elapses after the map in FIG. 8 is created, the arrangement of the device B is changed compared to the environment at the time of creating the map in FIG. This is different from the environment shown in the first embodiment. Therefore, it is assumed that the moving object 100 according to the second embodiment is in a state of creating a map of the environment in which it is newly placed.

図１２〜図１３は、地図メモリ９に格納された図８の地図の情報と、レーザ距離センサ１によって計測された距離データとを照合して、移動体１００（レーザ距離センサ１）の位置ｘ、ｙ、姿勢θを、算出しているときの状況を示している。地図照合手段１０が地図と距離データを照合して、移動体１００の位置ｘ、ｙと姿勢θを算出して出力するものである。地図照合手段１０は実施例１で説明したデータ照合手段５と同様の機能を有する。地図照合手段１０とデータ照合手段５の違いは、データ照合手段５は、レーザ距離センサ１で得られた２つの時点の距離データ同士を照合することで移動体１００の移動量を求めるものだが、地図照合手段１０は地図情報（地図メモリ９にある）とレーザ距離センサ１で得られた距離データを照合することで、地図メモリ９にある地図上における移動体１００の座標を求める点が異なる。それ以外の点は地図照合手段１０とデータ照合手段５は同じである。 12 to 13 compare the map information of FIG. 8 stored in the map memory 9 with the distance data measured by the laser distance sensor 1 to determine the position x of the moving body 100 (laser distance sensor 1). , Y, and the attitude θ are shown. The map collating means 10 collates the map with the distance data to calculate and output the positions x and y of the moving body 100 and the posture θ. The map matching means 10 has the same function as the data matching means 5 described in the first embodiment. The difference between the map collating means 10 and the data collating means 5 is that the data collating means 5 collates the distance data at two points obtained by the laser distance sensor 1 to obtain the movement amount of the moving body 100. The map collating means 10 is different in that the map information (in the map memory 9) is collated with the distance data obtained by the laser distance sensor 1 to obtain the coordinates of the moving body 100 on the map in the map memory 9. Other than that, the map collating means 10 and the data collating means 5 are the same.

そこで、走行を開始する前の計測開始(a)の時点で、新たな地図を作成するため、レーザ距離センサ１の距離データを保存する収集指令が距離収集手段２に出力されたところから説明する。実施例２では、距離データは距離収集手段２に出力されるとともに、地図照合手段１０にも出力される。なお、移動状態算出手段２０及びその中のデータ照合手段５、収集判定手段６が行う処理は、実施例１で説明したものと同じため、ここでの説明は略す。 Therefore, in order to create a new map at the time of measurement start (a) before starting traveling, a description will be given from the point where a collection command for saving the distance data of the laser distance sensor 1 is output to the distance collecting means 2. .. In the second embodiment, the distance data is output to the distance collecting means 2 and also to the map matching means 10. Note that the processing performed by the moving state calculating means 20, the data collating means 5 and the collection determining means 6 in the moving state calculating means 20 are the same as those described in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here.

図１２(a)に示すように、地図照合手段１０が地図と距離データを照合すると、配置が変化した装置Ｂの箇所を除いてデータがほぼ一致する。その結果から、移動体１００の位置と姿勢はxa、ya、θaであることが求められる。このとき、装置Ｂの配置が変化したことは地図照合手段１０で行われる位置、姿勢の演算に、大きい影響を与えるものではない。次の走行開始前の時点(b)における距離データを、地図と照合すると、（ｂ）時点ではまだ移動体１００は移動していないので、位置、姿勢はxa、ya、θaのままであることが地図照合手段１０で算出される。また移動状態算出手段２０では、実施例１で説明したとおり、データ照合手段５によって移動体１００が(a)時点から (b)時点までの間で移動していないこと（移動体１００の移動量が０であること）が算出されるので、収集判定手段６が収集停止信号を距離収集手段２に出力する。従って、このときは実施例１と同じく、距離収集手段２は距離データの収集を行わない。 As shown in FIG. 12(a), when the map collating means 10 collates the map with the distance data, the data are almost the same except for the position of the device B where the arrangement is changed. From the result, the position and orientation of the moving body 100 are required to be xa, ya, and θa. At this time, the change in the arrangement of the device B does not significantly affect the calculation of the position and orientation performed by the map matching means 10. When the distance data at the time point (b) before the start of the next traveling is collated with the map, the moving body 100 has not moved yet at the time point (b), and therefore the position and orientation are xa, ya, and θa. Is calculated by the map matching means 10. Further, in the moving state calculating means 20, as described in the first embodiment, the moving body 100 has not moved by the data collating means 5 between the time points (a) and (b) (the moving amount of the moving body 100). Is calculated as 0), the collection determination means 6 outputs a collection stop signal to the distance collection means 2. Therefore, at this time, as in the first embodiment, the distance collecting means 2 does not collect distance data.

次に、自律走行の目標点の座標（及び経路上の座標）が車両制御手段１１に与えられると、算出された移動体１００の現在位置、姿勢との関係から、車両速度、旋回角速度が演算され、車両制御手段１１から右モータ１２、左モータ１３の速度指令がそれぞれのモータに出力される。このようにして、移動体１００が走行を開始すると、図１２(c)の走行開始状態のように自律移動する。(c)時点では、移動体１００の位置、姿勢はxc、yc、θcになっており、(a)のときからｘ軸方向に（xc−xa）≧xoだけ前進していることがデータ照合手段５で算出される。移動体１００が装置Ｂに近づいているため、その変化の影響を受けやすい状況ではあるが、装置Ａ、Ｃ、Ｄ及び部屋の複数の壁面までの距離を計測しているために、安定したデータ照合を行うことができ、正確な位置検出を行うことができる。この結果に基づき、収集判定手段６から距離収集手段２に収集実施信号を出力される。 Next, when the coordinates of the target point for autonomous traveling (and the coordinates on the route) are given to the vehicle control means 11, the vehicle speed and the turning angular velocity are calculated from the calculated relationship with the current position and orientation of the moving body 100. Then, the vehicle control means 11 outputs speed commands for the right motor 12 and the left motor 13 to the respective motors. In this way, when the mobile body 100 starts traveling, it moves autonomously as in the traveling start state of FIG. At time (c), the position and orientation of the moving body 100 are xc, yc, and θc, and the data collation indicates that (x) is advanced by (xc−xa)≧xo in the x-axis direction from the time of (a). It is calculated by means 5. Since the moving body 100 is close to the device B, it is in a situation where it is easily affected by the change. However, since the distances to the devices A, C, D and a plurality of wall surfaces of the room are measured, stable data can be obtained. Collation can be performed, and accurate position detection can be performed. Based on this result, the collection determination means 6 outputs a collection execution signal to the distance collection means 2.

(d)〜(l)については、同様に、車両制御手段１１において自律走行制御を行うとともに、距離データの収集判定が収集判定手段６で行われる。 Regarding (d) to (l), similarly, the vehicle control unit 11 performs autonomous traveling control, and the collection determination unit 6 determines whether to collect distance data.

この結果により、地図を作成するための距離データの収集は、(a)、(c)、(d)、(e)、(g)、(i)、(k)の時点だけで行われる。この収集された距離データは、距離収集手段２から上位コントローラ１１０の地図作成手段３にアップロードされる。地図作成手段３では、実施例１と同じく、図１４及び図１５に示したように、(a)、(c)、(d)、(e)、(g)、(i)、(k)の時点の距離データを合成して、現在の地図を作成する。その結果、図１５(m)に示すように、装置Ｂの配置が変化した状態の地図を完成することができる。 Based on this result, the distance data collection for creating the map is performed only at the time points (a), (c), (d), (e), (g), (i), and (k). The collected distance data is uploaded from the distance collecting means 2 to the map creating means 3 of the host controller 110. In the map creating means 3, as in the first embodiment, as shown in FIGS. 14 and 15, (a), (c), (d), (e), (g), (i), (k). Create a current map by synthesizing the distance data at the time. As a result, as shown in FIG. 15(m), it is possible to complete the map with the arrangement of the device B changed.

従って、実施例２に係る地図作成システムを用いれば、移動体が自律走行を行っているときにも、地図を更新するために必要で十分な最小限の距離データを収集できるので、常に、短時間で最新の地図で位置同定を行うことができる利点がある。 Therefore, by using the map creation system according to the second embodiment, even when the moving body is autonomously traveling, it is possible to collect the minimum distance data necessary and sufficient for updating the map. There is an advantage that the location can be identified on the latest map in time.

本発明において、以上のように、自律移動のための位置同定を行うために地図を作成する必要があるが、その地図を少ない距離データを用いて短時間に作成することが可能になる。 In the present invention, as described above, it is necessary to create a map for performing position identification for autonomous movement, but it is possible to create the map in a short time using a small amount of distance data.

１レーザ距離センサ，２距離収集手段，３地図作成手段，４メモリ，５データ照合手段，６収集判定手段，８地図保存手段，９地図メモリ，１０地図照合手段，１１車両制御手段，１２右モータ，２０移動状態算出手段，１００移動体，１１０上位コントローラ 1 laser distance sensor, 2 distance collecting means, 3 map creating means, 4 memory, 5 data matching means, 6 collection determining means, 8 map storing means, 9 map memory, 10 map matching means, 11 vehicle control means, 12 right motor , 20 moving state calculating means, 100 moving body, 110 upper controller

Claims

移動体から周囲の物体までの距離を計測するレーザ距離センサと、
前記レーザ距離センサによって計測された周囲の物体までの距離情報を収集する距離収集手段と、前記距離情報は、前記距離収集手段において、外部から与えられる収集指令により、前記距離情報の収集を開始する第１の時点で前記レーザ距離センサが計測した最初の距離情報を第１の距離情報とし、所定時間後の第２の時点で前記レーザ距離センサが計測した次の距離情報を第２の距離情報として含み、
前記第１の時点における第１の距離情報、前記第２の時点における第２の距離情報を用いて、前記移動体の移動量を算出する移動状態算出手段と、
前記距離収集手段から取得した距離情報を用いて地図情報を生成する地図作成手段とを備え、
前記レーザ距離センサは、
前記移動体の左右方向に所定角度の範囲に水平にレーザ光を照射し、
前記距離収集手段は、
前記第１の時点で計測した前記第１の距離情報を記憶領域に格納するとともにメモリに収容し、
前記移動状態算出手段は、
データ照合手段と収集判定手段を含み、
前記データ照合手段は、
前記第１の距離情報と前記第２の距離情報とを照合し、前記移動体の移動量を求め、
前記収集判定手段は、
前記移動量の絶対値が所定の判定値以上の場合には、前記第２の距離情報を収集する収集実施信号を前記距離収集手段に出力し、前記第１の距離情報より新しい第２の距離情報を前記距離収集手段における記憶領域に蓄積するとともに前記メモリに出力し、
前記移動量の絶対値が所定の判定値未満の場合には、収集停止信号を前記距離収集手段に出力し、前記第２の距離情報の前記距離収集手段における記憶領域への蓄積を停止し、前記第２の距離情報を破棄し、
前記距離情報のメモリ容量を低減し、かつ、地図作成時間を短縮可能とする
ことを特徴とする、地図作成システム。 A laser distance sensor that measures the distance from a moving object to surrounding objects,
Distance collecting means for collecting distance information to the surrounding object measured by the laser distance sensor, and the distance information, in the distance collecting means, starts collecting the distance information by a collection command given from the outside. The first distance information measured by the laser distance sensor at the first time point is set as the first distance information, and the next distance information measured by the laser distance sensor at the second time point after a predetermined time is set as the second distance information. Include as
Movement state calculation means for calculating a movement amount of the moving body using the first distance information at the first time point and the second distance information at the second time point ,
A map creating means for creating map information using the distance information acquired from the distance collecting means,
The laser distance sensor,
Irradiate laser light horizontally within a predetermined angle in the left-right direction of the moving body,
The distance collecting means,
Housed in the memory stores the first distance information measured by the first time point in the storage area,
The movement state calculation means,
Including data collation means and collection judgment means,
The data collating means,
The first distance information and the second distance information are collated to obtain the movement amount of the moving body,
The collection determination means,
When the absolute value of the movement amount is greater than or equal to a predetermined determination value, a collection execution signal for collecting the second distance information is output to the distance collecting means, and a second distance newer than the first distance information is output. The information is accumulated in the storage area of the distance collecting means and is output to the memory,
When the absolute value of the movement amount is less than a predetermined determination value, a collection stop signal is output to the distance collection means, and accumulation of the second distance information in the storage area in the distance collection means is stopped, Discarding the second distance information,
A map creation system characterized by reducing the memory capacity of the distance information and shortening the map creation time .

前記第１の距離情報および前記第２の距離情報は、距離と角度の組を含み、
前記移動状態算出手段はさらに、
前記第１の距離情報と前記第２の距離情報とから、前記移動体が前記第１の時点から前記第２の時点までに回転した角度を算出し、
前記角度が所定の量以上の場合、または前記移動量が所定の量以上の場合、前記距離収集手段に前記第２の距離情報を格納し、
前記角度が所定の量未満の場合、かつ前記移動量が所定の量未満の場合、前記距離収集手段に前記第２の距離情報を格納しない、ことを特徴とする、請求項１に記載の地図作成システム。 The first distance information and the second distance information include a pair of distance and angle,
The movement state calculation means further includes
From the first distance information and the second distance information, the angle at which the moving body rotates from the first time point to the second time point is calculated,
If the angle is a predetermined amount or more, or if the movement amount is a predetermined amount or more, the second distance information is stored in the distance collecting means,
The map according to claim 1, wherein the second distance information is not stored in the distance collecting means when the angle is less than a predetermined amount and the movement amount is less than a predetermined amount. Creation system.

前記地図情報は、前記移動体の周囲の、物体の存在する位置の座標の集合であり、
前記距離収集手段は、複数の前記距離情報を収集し、
前記地図作成手段は、前記距離収集手段から取得した複数の前記距離情報を合成することで、前記地図情報を作成する、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の地図作成システム。 The map information is a set of coordinates of a position where an object exists around the moving body,
The distance collecting means collects a plurality of the distance information,
The map creating means creates the map information by combining a plurality of the distance information acquired from the distance collecting means.
The map making system according to claim 1 or 2, characterized in that.

前記移動体の周囲の地図を保持する地図メモリと、前記地図と前記距離情報とから前記移動体の位置を算出する地図照合手段とを有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし３の何れか一項に記載の地図作成システム。 A map memory for holding a map around the moving body; and a map collating means for calculating the position of the moving body from the map and the distance information.
The map creation system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:

前記移動体の走行制御を行う車両制御手段を備え、
移動中に、前記距離情報の収集が可能であることを特徴とする、請求項４に記載の地図作成システム。 A vehicle control means for controlling the traveling of the moving body,
The map creation system according to claim 4, wherein the distance information can be collected while moving.

前記地図作成手段は、上位コントローラに配置し、
前記上位コントローラは、さらに、
前記地図作成手段にて作成された地図を保存する地図保存手段、を含み、前記地図保存手段に保存された複数の地図のうち１または複数の地図を選択して、前記移動体に送信する機能を有し、
前記レーザ距離センサ、前記距離収集手段、前記メモリ、前記移動状態算出手段は、前記移動体に配置し、
前記移動体は、さらに、
前記上位コントローラから送信された１つ以上の地図を保存する地図メモリ、地図照合手段、車両制御装置、左右モータを有し、
前記地図照合手段は、
前記地図メモリにおける地図と前記レーザ距離センサからの距離情報を照合し、前記移動体または前記レーザ距離センサの位置と姿勢を算出して出力し、
前記車両制御装置は、
前記移動体を自立移動可能にする制御部を含み、前記地図照合手段からの位置と姿勢を受け、前記上位コントローラから送信される地図と目標点の位置もとに前記移動体の走行路を作成し、前記移動体を目標点の座標に移動させるよう、前記左右モータを制御する
ことを特徴とする、請求項１ないし５の何れか一項に記載の地図作成システム。 The map creating means is arranged in a host controller,
The upper controller further comprises
A function of including one of a plurality of maps stored in the map storage unit and transmitting the selected map to the mobile unit, the map storage unit storing a map created by the map creation unit; Have
The laser distance sensor, the distance collection means, the memory, the movement state calculation means are arranged in the moving body,
The moving body further comprises
A map memory for storing one or more maps transmitted from the host controller, a map matching unit, a vehicle controller, a left and right motor,
The map matching means,
Collating the map in the map memory and distance information from the laser distance sensor, calculating and outputting the position and orientation of the moving body or the laser distance sensor,
The vehicle control device,
The mobile unit includes a control unit that enables the mobile unit to move independently, receives the position and orientation from the map matching unit, and creates a traveling path of the mobile unit based on the position of the map and the target point transmitted from the host controller. The left and right motors are controlled so as to move the moving body to the coordinates of the target point, and the map creation system according to claim 1.