JP6960518B2 - 制御装置、作業機械、プログラム及び制御方法 - Google Patents
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Description
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2016−185099号公報
[特許文献2] 特開2013−223531号公報
図1は、移動体150の一実施形態の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、移動体150は、制御装置152を備える。本実施形態において、制御装置152は、制御部154を有する。移動体150は、作業機械の一例であってもよい。
移動体150の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウエアにより実現されてもよい。移動体150を構成する構成要素の少なくとも一部がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したソフトウエア又はプログラムを起動することにより実現されてよい。
図2は、管理システム200のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、管理システム200は、芝刈機210と、倉庫220と、管理サーバ230とを備える。本実施形態において、倉庫220には、充電ステーション222が配される。
本実施形態において、作業領域202は、技術的に矛盾しない範囲において、領域100と同様の構成を有してよい。同様に、領域100は、技術的に矛盾しない範囲において、作業領域202と同様の構成を有してよい。本実施形態において、ワイヤ206は、技術的に矛盾しない範囲において、境界106と同様の構成を有してよい。同様に、境界106は、技術的に矛盾しない範囲において、ワイヤ206と同様の構成を有してよい。本実施形態において、芝刈機210は、技術的に矛盾しない範囲において、移動体150と同様の構成を有してよい。同様に、移動体150は、技術的に矛盾しない範囲において、芝刈機210と同様の構成を有してよい。
管理システム200の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウエアにより実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、単一のサーバによって実現されてもよく、複数のサーバによって実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、仮想サーバ上又はクラウドシステム上で実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、パーソナルコンピュータ又は携帯端末によって実現されてもよい。携帯端末としては、携帯電話、スマートフォン、PDA、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどが例示される。管理システム200は、ブロックチェーンなどの分散型台帳技術又は分散型ネットワークを利用して、情報を格納してもよい。
図3は、作業領域202の一例を概略的に示す。本実施形態において、作業領域202は、ワイヤ206により囲まれた領域であってよい。本実施形態において、倉庫220と、作業領域202との間には、倉庫220の出入り口と、作業領域202の一部とを接続する通路302が配される。本実施形態において、作業領域202の内部には、1又は複数の進入禁止領域110と、1又は複数の障害物120と、1又は複数の保護対象330が配される。本実施形態において、作業領域202の内部に、保護領域設定装置340が配される。
図4及び図5に関連して、作業領域202の各位置における芝刈機210の進入の許否を示すマッピングデータの概要が説明される。また、図4及び図5に関連して、マッピングデータの完成度の算出方法の一例が説明される。
図6〜図16を用いて、芝刈機210の概要を説明する。図6は、芝刈機210の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、芝刈機210は、筐体602を備える。本実施形態において、芝刈機210は、筐体602の下部に、一対の前輪612と、一対の後輪614とを備える。芝刈機210は、一対の後輪614のそれぞれを駆動する一対の走行用モータ616を備えてよい。
一実施形態において、位置精度取得部824から、走行モード決定部830に、芝刈機210の現在位置における位置推定精度を示す情報が入力される。走行モード決定部830は、芝刈機210の現在位置における位置推定精度に基づいて、芝刈機210の走行モードを決定する。
他の実施形態において、マップ完成度取得部826から、走行モード決定部830に、芝刈機210の現在位置におけるマッピングデータの完成度を示す情報が入力される。走行モード決定部830は、芝刈機210の現在位置におけるマッピングデータの完成度に基づいて、芝刈機210の走行モードを決定する。
さらに他の実施形態において、近接検知ユニット664又は測距ユニット666が、未知の障害物120を検出した場合、走行モード決定部830は、芝刈機210の進行速度が予め定められた値以下となるように、芝刈機210の走行モードを決定してもよい。走行モード決定部830は、芝刈機210が、障害物120の位置、大きさ、及び、範囲又は形状を検出するための作業を実施するように、芝刈機210の走行モードを決定してもよい。例えば、走行モード決定部830は、芝刈機210の走行モードとして、形状検出モードを選択する。
プログラムモードが選択されている場合、進行方向決定部834は、芝刈機210が予め定められた経路上を移動するように、転回後の芝刈機210の進行方向を決定する。例えば、進行方向決定部834は、芝刈機210が、予め定められた位置で、予め定められた方向に転回するように、転回後の芝刈機210の進行方向を決定する。
ガイドモードが選択されている場合、進行方向決定部834は、芝刈機210が境界に沿って移動するように、転回後の芝刈機210の進行方向を決定する。例えば、進行方向決定部834は、境界の延伸方向と、転回後の進行方向とが略平行になるまで、芝刈機210が転回動作を繰り返すように、転回動作中の芝刈機210の進行方向を決定する。また、芝刈機210が境界に沿って移動を開始した後、芝刈機210の位置と、境界の代表点との距離が予め定められた閾値を超えた場合、進行方向決定部834は、芝刈機210の進行方向を変更することを決定する。そして、進行方向決定部834は、芝刈機210の位置と、境界の代表点との距離が小さくなるように、進路変更後の芝刈機210の進行方向を決定する。この場合、例えば、芝刈機210は、境界線に沿ってジグザグ状に移動する。
形状検出モードが選択されている場合、進行方向決定部834は、芝刈機210が、境界の少なくとも一部の位置、大きさ、及び、範囲又は形状を検出するように、転回後の芝刈機210の進行方向を決定する。例えば、進行方向決定部834は、芝刈機210が、境界の周囲で、進行、境界検知、後退、及び、転回を繰り返すように、転回後の芝刈機210の進行方向を決定する。
第1ランダムモードが選択されている場合、進行方向決定部834は、任意の確率モデルに基づいて、転回後の進行方向を決定する。例えば、進行方向決定部834は、転回後の進行方向をランダムに決定する。
第2ランダムモードが選択されている場合、進行方向決定部834は、転回後の進行方向が予め定められた制約条件を満たすように、転回後の芝刈機210の進行方向を決定する。進行方向決定部834は、任意の確率モデルに基づいて、転回後の進行方向が予め定められた制約条件を満たすように、転回後の芝刈機210の進行方向を決定してよい。
パラレルモードが選択されている場合、進行方向決定部834は、転回前の進行方向と、転回後の進行方向とのなす角度が、略180度となるように、転回後の芝刈機210の進行方向を決定する。また、進行方向決定部834は、転回前の経路と、転回後の経路との隙間が適切な値となるように、転回動作中の芝刈機210の進行方向を決定する。
Claims (10)
- 自律移動機能を有する移動体を制御する制御装置であって、
前記移動体の進入が許可された領域を示すマップ情報の完成度に基づいて、前記移動体の移動を制御する制御部、
を備え、
前記移動体は、作業機械であり、
前記作業機械は、(i)植物又は農産物の栽培作業、(ii)除雪作業、(iii)清掃作業、(iv)監視、警備又は警護作業を実施し、
マップ情報は、前記作業機械の作業領域の内部に配された複数の仮想領域のそれぞれにおける、前記作業機械の進入の許否を示す情報であり、
マップ情報の完成度は、
(i)各仮想領域の内部で既に取得された、前記マップ情報を生成するためのログデータの個数、
(ii)各仮想領域の内部で既に取得された前記ログデータの地理的分布、及び、
(iii)各仮想領域の面積に対する、当該仮想領域の内部で前記作業機械が既に通過した領域の面積の割合、
の少なくとも1つに基づいて決定され、
前記制御部は、
前記移動体の位置における前記マップ情報の完成度が予め定められた第1条件を満足する場合、
(i)前記移動体の進行速度の設定値を、前記マップ情報の完成度が前記第1条件を満足しない場合よりも小さな値に設定し、且つ、
(ii)前記移動体が前記領域の境界に到達したときに、確率モデルに基づいて前記移動体の進行方向を決定し、
前記第1条件は、前記マップ情報の完成度が予め定められた閾値以下である又は当該閾値より小さいという条件を含む、
制御装置。 - 前記制御部は、
前記移動体の位置における前記マップ情報の完成度が前記第1条件を満足する場合、
前記移動体が前記移動体の帰還位置に帰還するように、前記移動体の移動を制御する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記制御部は、さらに、前記移動体の位置推定精度に基づいて、前記移動体の移動を制御し、
前記制御部は、(a)前記移動体の位置推定精度が予め定められた第3条件を満足する場合と、(b)前記移動体の位置推定精度が予め定められた第4条件を満足する場合とで、(i)前記移動体の進行速度、及び、(ii)前記移動体が前記領域の境界に到達した場合の動作の少なくとも一方が異なるように、前記移動体の移動を制御する、
請求項1又は請求項2に記載の制御装置。 - 前記第4条件は、前記移動体の位置推定精度が前記第3条件を満足しないという条件である、
請求項3に記載の制御装置。 - 前記制御部は、
前記移動体の位置推定精度が前記第3条件を満足する場合、
(i)前記移動体の進行速度の設定値を、前記移動体の位置推定精度が前記第4条件を満足する場合よりも小さな値に設定し、且つ、
(ii)前記移動体が前記領域の境界に到達したときに、確率モデルに基づいて前記移動体の進行方向を決定する、
請求項3又は請求項4に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記移動体の位置推定精度が前記第3条件を満足する場合、前記移動体が前記移動体の帰還位置に帰還するように、前記移動体の移動を制御する、
請求項3から請求項5までの何れか一項に記載の制御装置。 - 前記ログデータを取得するログデータ取得部をさらに備える、
請求項1から請求項6までの何れか一項に記載の制御装置。 - 請求項1から請求項7までの何れか一項に記載の制御装置を備える、
自律走行式の作業機械。 - コンピュータを、請求項1から請求項7までの何れか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
- 自律移動機能を有する移動体を制御するための制御方法であって、
コンピュータが、前記移動体の進入が許可された領域を示すマップ情報の完成度に基づいて、前記移動体の移動を制御する制御段階、
を有し、
前記移動体は、作業機械であり、
前記作業機械は、(i)植物又は農産物の栽培作業、(ii)除雪作業、(iii)清掃作業、(iv)監視、警備又は警護作業を実施し、
マップ情報は、前記作業機械の作業領域の内部に配された複数の仮想領域のそれぞれにおける、前記作業機械の進入の許否を示す情報であり、
マップ情報の完成度は、
(i)各仮想領域の内部で既に取得された、前記マップ情報を生成するためのログデータの個数、
(ii)各仮想領域の内部で既に取得された前記ログデータの地理的分布、及び、
(iii)各仮想領域の面積に対する、当該仮想領域の内部で前記作業機械が既に通過した領域の面積の割合、
の少なくとも1つに基づいて決定され、
前記制御段階は、
前記移動体の位置における前記マップ情報の完成度が予め定められた第1条件を満足する場合、
(i)前記移動体の進行速度の設定値を、前記マップ情報の完成度が前記第1条件を満足しない場合よりも小さな値に設定し、且つ、
(ii)前記移動体が前記領域の境界に到達したときに、確率モデルに基づいて前記移動体の進行方向を決定する段階、
を含み、
前記第1条件は、前記マップ情報の完成度が予め定められた閾値以下である又は当該閾値より小さいという条件を含む、
制御方法。
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