JP7484915B2 - 移動体制御装置および移動体制御方法 - Google Patents

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Description

本開示は、移動体制御装置および移動体制御方法に関する。
従来、自律移動する移動体において、移動体に搭載されたセンサ等によって計測された情報に基づき、自己位置を推定する技術がある。この自己位置を推定する手法として、ジャイロセンサ等の内界センサの情報に基づいて自己位置を推定するデッドレコニング手法が知られている。具体的には、デットレコニング手法では、移動体の移動量であるセンサ値の差分を積分して自己位置を推定する。
ところで、内界センサであるジャイロセンサのセンサ値には、温度変化等の動的な環境変化によって、オフセット値が含まれる場合があり、デットレコニング手法では、このオフセット値の蓄積により自己位置に誤差が生じるおそれがある。これに対して、従来は、移動体の静止状態を判定して、このオフセット値を補正する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2010/001970号
しかしながら、従来技術は、移動体の静止状態を高精度に判定する点で改善の余地があった。なお、静止状態の判定結果は、オフセット値の補正処理に用いられる場合に限らず、移動体の各種制御処理に用いられるため、静止状態の判定の高精度化は、様々な処理を行う上で重要である。
そこで、本開示では、移動体の静止状態を高精度に判定することができる移動体制御装置および移動体制御方法を提案する。
上記の課題を解決するために、本開示に係る一形態の移動体制御装置は、第1検出部と、第2検出部と、静止判定部とを備える。前記第1検出部は、自律移動する移動体に搭載されたセンサに基づいて、前記移動体の移動状態を検出する。前記第2検出部は、前記移動体の現在地における地図情報、前記移動体の周辺に存在する物体情報および前記移動体が有する可動部の動作情報のうち、少なくとも1つの情報を検出する。前記静止判定部は、前記第1検出部によって検出された前記移動状態および前記第2検出部によって検出された前記情報に基づいて、前記移動体が静止状態であるか否かを判定する。
本開示の実施形態に係る移動体制御方法の概要を示す図である。 実施形態に係る移動体制御装置の構成を示すブロック図である。 禁止地点が登録されたマップ情報を示す図である。 実施形態に係る移動体制御装置が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。
以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なる数字を付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
<実施形態に係る移動体の構成>
まず、図1を用いて、本開示の実施形態に係る移動体制御方法の概要について説明する。図1は、本開示の実施形態に係る移動体制御方法の概要を示す図である。図1では、移動体100の一例として、地上を車輪で自律走行するロボットを示している。なお、移動体100は、自律歩行するロボットや、自律飛行するロボット(例えば、ドローン)、自動運転車等であってもよい。また、移動体100は、例えば、荷物等を運搬する運搬ロボットや、各種の産業用ロボット、家庭で使用されるペットロボット、玩具等の装置であってもよい。
また、図1には、人型を模した双腕の移動体100を示している。具体的には、図1に示すように、移動体100は、ベース部111と、胴体部112と、アーム113と、頭部114と、を備える。ベース部111は、基部であり、移動体100を移動させる移動機構115を備える。移動機構115は、移動体100を移動させる手段であり、車輪または脚等によって構成される。胴体部112は、ベース部111上に可動可能に支持されている。アーム113は、胴体部112から延伸し、可動可能に設けられている。頭部114は、胴体部112の上部に可動可能に設けられている。
頭部114には、例えば、人の目に相当する位置に移動体100の前方を撮像するカメラ17が設けられる。なお、カメラ17は、移動体100の後方や、側方を撮像する位置に設けられてもよい。また、カメラ17は、頭部114以外に、ベース部111や、胴体部112、アーム113等に設けられてもよい。
アーム113は、胴体部112に複数設けられる。アーム113の数は、1本でも、3本以上でもよく、任意である。図1に示す一例では、胴体部112の2つの側面に対称的に2本のアーム113が設けられる場合を示している。アーム113は、例えば7自由度アームである。なお、アーム113の先端には、物体を把持することが可能な把持部(例えば、ハンド)等が設けられてもよい。
また、アーム113は、複数のリンクが関節部により回動可能に連結されている。例えば、アーム113は、複数の関節部113a1、113a2と、関節部113a1によって連結される複数のリンク113b1、113b2と、から構成される多関節アームである。図1に示す一例では、説明を容易にするため、アーム113の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム113が所望の自由度を有するように、関節部113a1、113a2及びリンク113b1、113b2の形状、数及び配置、並びに関節部113a1、113a2の回転軸の方向等が適宜設定され得る。
例えば、関節部113a1、113a2には、アクチュエータが設けられている。関節部113a1、113a2は、当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動が移動体制御装置1によって制御されることにより、各関節部113a1、113a2の回転角度が制御され、アーム113の駆動が制御される。これにより、アーム113は、動作及び姿勢(形態)の制御が実現され得る。この際、移動体制御装置1は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム113の駆動を制御することができる。
図1に示す一例では、アーム113を可動部として機能させる場合について説明するが、これに限定されない。移動体100は、例えば、胴体部112、アーム113および頭部114の少なくとも1つを可動部として機能させてもよい。また、可動部は、移動体100の左右のアーム113としてもよいし、左右のいずれか一方のアーム113としてもよい。
本実施形態では、移動体100は、移動体制御装置1をさらに備える。移動体制御装置1は、移動体制御方法を実行する。なお、移動体制御装置1は、移動体100に内蔵される装置であってもよく、あるいは、移動体100と通信可能に接続されるサーバ装置であってもよい。
ここで、移動体100の自己位置の推定方法について説明する。移動体100の自己位置を推定する場合、大別して、内界センサのセンサ値に基づいて自己位置を推定するデッドレコニング手法と、外界センサのセンサ値に基づいて自己位置を推定するスターレコニング手法とを用いる。
デッドレコニング手法は、加速度センサや、ジャイロセンサ、車輪エンコーダ等の内界センサのセンサ値に基づいて、移動体100の移動(移動量や移動方向)を演算し、この移動の蓄積によって自己位置を推定する方法である。つまり、デッドレコニング手法とは、移動体100の相対的な自己位置を推定する方法である。デッドレコニング手法を用いることで、例えば、トンネル内等のように、GPS(Global Positioning System)信号やGNSS(Global Navigation Satellite System)信号を受信できない、あるいは、受信が不安定になるような環境下であっても、高精度に自己位置を推定することができる。
スターレコニング手法とは、GPSセンサや、Place Recognition(画像特徴点地図マッチング)、Lidar(Laser Imaging Detection and Ranging)、ToF(Time of Flight)等の外界センサのセンサ値に基づいて、移動体100の絶対位置を直接演算する自己位置推定方法である。
なお、デッドレコニング手法およびスターレコニング手法を比較した場合、デッドレコニング手法の方が、自己位置の取得レートが高い。これは、内界センサのセンサ値の取得レートが外界センサのセンサ値の取得レートに比べて高いためである。
ところで、内界センサの1つであるジャイロセンサのセンサ値には、オフセット値が含まれる場合がある。このオフセット値は、例えば、温度変化等の動的な環境変化によって生じる場合がある。
そして、ジャイロセンサにおいて、このオフセット値を含んだセンサ値を用いて、デッドレコニング手法による自己位置推定を行った場合、センサ値の差分を積分することで、オフセット値も蓄積することとなる。そして、オフセット値の蓄積により、自己位置に誤差が生じるおそれがあった。
これに対して、従来は、移動体の静止状態を判定し、静止状態である場合に、オフセット値をリセット(補正)していた。具体的には、従来は、ジャイロセンサを含む他の内界センサを用いて静止状態の判定を行い、オフセット値をリセットしていた。
しかしながら、従来は、静止状態の判定を高精度に行う点で更なる改善の余地があった。具体的には、従来は、内界センサのセンサ値が一定値で安定した場合に静止状態であると判定するため、移動体の周辺の状況によって静止判定の精度が低下するおそれがあった。例えば、従来は、移動体が動く歩道や、エレベータ等に乗っている場合にも静止状態であると判定するおそれがあり、この場合、ジャイロセンサは、動く歩道等の動きに応じたセンサ値で安定することとなる。つまり、移動体が動く歩道等に乗っている場合、誤ったセンサ値を基準にしてオフセット値をリセットするおそれがあった。そして、ジャイロセンサのオフセット値を誤った基準でリセットすることで、ジャイロセンサのゼロ点がずれてしまうため、移動体が所定の角速度で回転しているにも関わらず、静止状態であると誤判定するおそれがあった。なお、静止状態の判定結果は、オフセット値の補正処理に用いられる場合に限らず、移動体の各種制御処理に用いられるため、静止状態の判定の高精度化は、様々な処理を行う上で重要である。
そこで、実施形態に係る移動体制御方法では、内界センサの他に、移動体周辺の情報を加味して静止状態を判定する。
具体的には、図1に示すように、実施形態に係る移動体制御方法では、まず、移動体100に搭載された各種センサ(車輪エンコーダや、ジャイロセンサ等)に基づいて、移動体100の移動状態を検出する(移動状態検出処理)。より具体的には、実施形態に係る移動体制御方法では、移動体100が移動中の状態(移動中状態)であるか停止中の状態(停止状態)であるかを検出する。つまり、移動状態検出処理では、内界センサを用いて停止状態を判定する。
また、実施形態に係る移動体制御方法では、地図情報、物体情報および動作情報を検出する(情報検出処理)。なお、実施形態に係る移動体制御方法では、地図情報、物体情報および動作情報のうち、少なくとも1つの情報を検出できればよい。
地図情報とは、移動体100の現在地における地図に関する情報である。例えば、地図情報には、静的な情報が含まれる。具体的には、静的な地図情報には、ランドマークの情報等といった建物に関する情報に加え、動く歩道や、ベルトコンベア、エレベータ等の施設が保有する設備に関する情報が含まれる。また、地図情報には、動的な情報が含まれてもよい。具体的には、動的な地図情報には、工事現場や、駐車場に停車中の車両(トラック等)の位置情報等が含まれる。つまり、地図情報には、移動体100に温度変化が生じるような情報(建物の情報)や、移動体100の動作とは無関係に移動体100を動かすような情報(工事現場の揺れ等)が含まれる。
物体情報とは、移動体100の周辺に存在する物体に関する情報である。具体的には、物体情報には、移動体100の周辺に存在する人や他のロボット等の移動物体(動的な物体)や、壁や置物等の停止物体(静的な物体)に関する情報が含まれる。また、物体情報は、移動体100が外力を加え得る物体の情報であればよく、例えば、風(空気)や、雨等の情報であってもよい。
動作情報とは、移動体100が有する可動部の動作状態に関する情報である。具体的には、動作情報とは、胴体部112、アーム113および頭部114が動作中であるか否かを示す情報である。
そして、実施形態に係る移動体制御方法では、移動状態検出処理で検出した移動状態および情報検出処理で検出した情報に基づいて、移動体100が静止状態であるか否かを判定する(静止判定処理)。
例えば、実施形態に係る移動体制御方法では、移動状態検出処理により移動体100が停止状態であることが検出され、かつ、情報検出処理で検出した情報が所定の条件を満たす場合には、移動体100が静止状態ではないと判定する。なお、所定の条件を満たす場合とは、静止状態と判定すべきではない場合のことであり、例えば、移動体100に外力を加え得る物体が存在することを示す物体情報が検出された場合や、移動体100の現在地が後述する禁止地点(動く歩道等)であることを示す地図情報が検出された場合、移動体100の可動部が動作中であることを示す動作情報が検出された場合である。
具体例を挙げると、実施形態に係る移動体制御方法では、移動体100に接触したり押したりする可能性がある物体(人や、ロボット等)が存在する場合や、移動体100が動く歩道に乗っている場合、移動体100のアーム113が動作中である場合等には、静止状態ではないと判定する。
つまり、実施形態に係る移動体制御方法では、たとえ内界センサで移動体100が停止状態であることが検出されたとしても、静止状態と判定すべきではないことを示す情報(地図情報や、物体情報、動作情報)が検出された場合には、静止状態であると判定しないようにする。
これにより、内界センサが停止状態を示した場合であっても、移動体100の周辺の影響により移動体100が動いているような状況下において、静止状態ではないと判定できる。すなわち、実施形態に係る移動体制御方法によれば、移動体100の静止状態を高精度に判定することができる。
つづいて、実施形態に係る移動体制御方法では、静止判定処理の判定結果に基づいて、ジャイロセンサのオフセット値を補正する(オフセット値補正処理)。例えば、実施形態に係る移動体制御方法では、オフセット値をゼロにする、すなわち、オフセット値をリセットする。あるいは、オフセット値が比較的大きい(所定の閾値以上の)場合、直ちにオフセット値をゼロにせずに、段階的にオフセット値を小さくしてもよい。換言すれば、オフセット値補正処理は、ジャイロセンサのゼロ点を補正する処理であるともいえる。
このように、実施形態に係る移動体制御方法では、静止判定処理を高精度化できることで、ジャイロセンサのオフセット値補正処理を高精度に行うことができる。
なお、図1では、オフセット値補正処理を示したが、オフセット値補正処理に代えて、移動体100の他の制御処理に静止判定処理の判定結果が用いられてもよい。あるいは、静止判定処理の判定結果をそのまま外部(他の移動体100や、端末装置等)へ出力してもよい。
次に、図2を用いて、実施形態に係る移動体制御装置1の構成について説明する。図2は、実施形態に係る移動体制御装置1の構成を示すブロック図である。図2に示すように、移動体制御装置1は、可動部エンコーダ11と、車輪エンコーダ12と、加速度センサ13と、ジャイロセンサ14と、Lidar装置15と、ToF装置16と、カメラ17と、GPS18と、重量センサ19とに接続される。
可動部エンコーダ11は、可動部(胴体部112、アーム113および頭部114)が回転した際の角度の変化量である回転角度を計測するセンサである。
車輪エンコーダ12は、移動機構115における車輪が回転した際の角度の変化量である回転角度を計測するセンサである。
加速度センサ13は、移動体100が移動した際の速度の変化量である加速度を計測するセンサである。
ジャイロセンサ14は、移動体100の姿勢の変化量である角速度を計測するセンサである。
Lidar装置15は、Lidar方式により測距する測距センサであり、移動体100から周辺の物体までの距離を計測する。
ToF装置16は、ToF方式により測距する測距センサであり、移動体100から周辺の物体までの距離を計測する。
カメラ17は、RGBカメラ等のレンズ系、駆動系、及び撮像素子を有し、画像(静止画像又は動画像)を撮像するセンサである。カメラ17は、例えば、移動体100の外部を撮像可能に設けられることで、移動体100の周辺を撮像することができる。
GPS18は、GPS衛星からのGPS信号を受信することで、移動体100の現在地である緯度、経度及び高度を含む位置情報を測定するセンサである。
重量センサ19は、移動体100の重量や、移動体100に積載された積載物の重量を計測するセンサである。
また、移動体制御装置1は、制御部2と、記憶部3とを備える。制御部2は、第1検出部21と、第2検出部22と、積載物検出部23と、静止判定部24と、補正部25と、更新部26と、移動体制御部27とを備える。記憶部3は、マップ情報31を記憶する。
ここで、移動体制御装置1は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、データフラッシュ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。
コンピュータのCPUは、たとえば、ROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部2の第1検出部21、第2検出部22、積載物検出部23、静止判定部24、補正部25、更新部26および移動体制御部27として機能する。
また、制御部2の第1検出部21、第2検出部22、積載物検出部23、静止判定部24、補正部25、更新部26および移動体制御部27の少なくともいずれか一つまたは全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。
また、記憶部3は、たとえば、RAMやデータフラッシュに対応する。RAMやデータフラッシュは、マップ情報31や、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、移動体制御装置1は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。
マップ情報31は、地図に関する情報である。マップ情報31には、地名や、ランドマークの情報等といった施設に関する情報等、および、動く歩道や、ベルトコンベア、エレベータ等の施設が保有する設備に関する情報等の静的な情報が含まれる。また、マップ情報31には、工事現場や、駐車場に停車中の車両(トラック等)の位置情報等の動的に変化する情報が含まれてもよい。マップ情報31は、2次元または3次元で表現される電子データであってもよく、あるいは、情報が動的に変化するダイナミックマップであってもよい。
また、マップ情報31には、後述の静止判定部24が静止状態であると判定することを禁止する禁止地点が登録されている。ここで、図3を用いて、マップ情報31に登録された禁止地点について説明する。
図3は、禁止地点が登録されたマップ情報31を示す図である。図3に示すように、禁止地点の情報には、例えば、「禁止地点ID」、「位置」、「地点情報」、「期間」および「禁止範囲」等が含まれる。
「禁止地点ID」は、各禁止地点を識別する識別情報である。「位置」は、登録された禁止地点の位置を示す情報である。なお、図3では、便宜上、位置を「#1」等で表現しているが、実際には、緯度・経度等で表現される。「地点情報」は、登録された禁止地点に関する情報である。「期間」は、禁止地点として登録される期間の情報である。「禁止範囲」は、禁止地点としての範囲を示す情報である。
図3に示す例において、禁止地点ID「1」で識別される禁止地点は、位置「#1」に位置する動く歩道であり、登録される期間は「無し」、つまり、無期限で登録され続けることを示している。また、禁止地点ID「1」で識別される禁止地点は、動く歩道の入口および出口から3m以内が禁止範囲に設定されている。つまり、後述する静止判定部24は、移動体100の現在地が、禁止地点ID「1」として登録された動く歩道の入口および出口から3m以内に位置している場合には、静止状態の判定処理を禁止する。
また、図3に示す例において、禁止地点ID「2」で識別される禁止地点は、位置「#2」で行われている工事現場であり、登録される期間、つまり、工事期間は「2019年5月1日~2019年6月1日」までであることを示している。また、禁止地点ID「2」で識別される禁止地点は、工事現場から半径10m以内が禁止範囲に設定されている。
次に、制御部2の各機能ブロック(第1検出部21、第2検出部22、積載物検出部23、静止判定部24、補正部25、更新部26および移動体制御部27)について説明する。
第1検出部21は、移動体100に搭載されたセンサに基づいて、移動体100の移動状態を検出する。具体的には、第1検出部21は、車輪エンコーダ12、加速度センサ13およびジャイロセンサ14等の複数の内界センサのセンサ値を組み合わせたセンサーフュージョンによって移動状態を検出する。
より具体的には、第1検出部21は、車輪エンコーダ12、加速度センサ13およびジャイロセンサ14それぞれのセンサ値のスカラー量が所定の閾値未満で、かつ、センサ値のばらつきが所定の閾値範囲内である状態が所定期間以上継続している場合に、移動体100が停止状態(移動中でない状態)であると検出する。なお、センサ値のばらつきは、例えば、標準偏差である。
一方、第1検出部21は、車輪エンコーダ12、加速度センサ13およびジャイロセンサ14それぞれのセンサ値のスカラー量が所定の閾値以上である場合や、センサ値のばらつきが所定の閾値範囲内である状態の継続時間が所定期間未満である場合には、移動体100が移動中の状態(停止でない状態)であると検出する。
そして、第1検出部21は、検出結果を静止判定部24へ通知する。
第2検出部22は、移動体100の現在地における地図情報、移動体100の周辺に存在する物体情報および移動体100が有する可動部の動作情報のうち、少なくとも1つの情報を検出する。
例えば、第2検出部22は、記憶部3に記憶されたマップ情報31を参照して、GPS18により取得した位置情報に対応する情報を地図情報として検出する。具体的には、第2検出部22は、マップ情報31の中から、かかる位置情報に対応する地点の情報を抽出し、地図情報として検出する。例えば、第2検出部22は、移動体100の現在地が禁止地点(あるいは、図3に示す禁止範囲)であることを示す地図情報や、移動体100の現在地が禁止地点以外の地点であることを示す地図情報を検出し、静止判定部24へ通知する。なお、第2検出部22は、禁止地点であることを示す地図情報を通知する場合、図3に示す禁止地点に関する情報を併せて通知する。
なお、第2検出部22は、マップ情報31から地図情報を抽出する場合に限らず、例えば、Lidar装置15や、ToF装置16およびカメラ17等の外界センサに基づいて、例えば、移動体100の周囲が工事現場である等の地図情報を検出してもよい。
また、第2検出部22は、Lidar装置15や、ToF装置16およびカメラ17等の外界センサに基づいて物体情報を検出する。物体情報には、物体の種別(移動物体か静止物体かの情報)や、移動物体の場合の種別(車等の乗り物か人かの情報)、移動体100との相対的な位置情報、相対的な速度情報、物体の大きさ等が含まれる。
また、第2検出部22は、可動部エンコーダ11に基づいて動作情報を検出する。具体的には、第2検出部22は、移動体100の可動部が動作中であるか停止中であるかを示す動作情報を検出する。
積載物検出部23は、移動体100に積載された積載物に関する積載物情報を検出する。例えば、積載物検出部23は、重量センサ19のセンサ値に基づいて、積載物の有無や積載物の重量等の情報を含む積載物情報を検出する。また、積載物検出部23は、例えば、カメラ17で撮像された画像に基づいて、積載物の種別(液体や固体等)や、積載物の大きさ等の情報を含む積載物情報を検出する。
静止判定部24は、移動体100が止まっている状態(静止状態)であるか、動いている状態(動作中状態または移動中状態)であるかを判定する。具体的には、静止判定部24は、第1検出部21によって検出された移動状態(移動中状態または停止状態)および第2検出部22によって検出された情報(地図情報、物体情報および動作情報)に基づいて、移動体100の静止状態を判定する。
例えば、静止判定部24は、第1検出部21によって移動中状態であることが検出された場合、第2検出部22によって検出された情報の内容に関わらず、移動体100が静止状態ではないと判定する。換言すれば、静止判定部24は、移動体100が移動中状態であると判定する。
また、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態あることが検出された場合、第2検出部22によって検出された情報に基づいて、移動体100の静止状態を判定する。
具体的には、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態あることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100に外力を加え得る物体が存在することを示す物体情報が検出された場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
これにより、例えば、移動体100の周囲に存在する人やロボット等の他の移動体100の外力により、移動体100が停止中にも関わらず動いてしまうに状況において、静止状態ではないと判定できる。また、移動体100がドローン等の飛行体である場合に、風等の物体情報を検出することで、ドローンが浮遊状態で停止中にも関わらず風等で揺れてしまう状況において、静止状態ではないと判定できる。すなわち、移動体100の静止状態を高精度に判定できる。
一方、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態あることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100に外力を加え得る物体が存在しないことを示す物体情報が検出された場合、移動体100が静止状態であると判定する。
また、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態あることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100に外力を加え得る地点(例えば、禁止地点)であることを示す地図情報が検出された場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
より具体的には、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態であることが検出され、かつ、マップ情報31に基づいて第2検出部22によって移動体100の現在地が禁止地点であることを示す地図情報が検出された場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
これにより、例えば、動く歩道で移動体100が停止中に関わらず移動する場合や、工事現場近くで工事の振動により移動体100が振動する場合等の状況において、静止状態ではないと判定できる。すなわち、移動体100の静止状態を高精度に判定できる。
一方、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態あることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100に外力を加え得る地点以外の地点であることを示す地図情報が検出された場合、移動体100が静止状態であると判定する。
例えば、静止判定部24は、移動体100の現在地がオフセット値の生じやすい地点である場合には、移動体100が静止状態であると判定する。具体的には、静止判定部24は、移動体100が建物の中に入る場合等の温度変化が生じる可能性が高い地点にいる場合には、移動体100が静止状態であると判定する。つまり、温度変化によりジャイロセンサ14にオフセット値が生じる可能性が高い地点にいる場合、静止状態であると判定し、後段の補正部25にオフセット値を補正させる。なお、オフセット値が生じる可能性が高い地点とは、例えば、建物の扉等といった建物の内部へ入ることができる地点である。なお、このような地点については、予めマップ情報31に埋め込んでおいてもよく、カメラ17によって扉を検出してもよい。
また、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態あることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100が有する可動部が動作中であることを示す動作情報が検出された場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
これにより、例えば、移動体100が停止中にも関わらず可動部の動作に伴う振動が生じてしまう状況において、静止状態ではないと判定できる。すなわち、移動体100の静止状態を高精度に判定できる。
なお、移動体100が二足歩行で移動する場合には、可動部によって手すりや壁等を把持しているか否かの情報を含む動作情報を加味して静止状態を判定してもよい。これにより、例えば、二足歩行の移動体100が、停止中、かつ、可動部が停止中であっても、可動部によって手すりや壁等を把持していなければ、姿勢が不安定で揺れるおそれがあるため、静止状態ではないと判定する。換言すれば、移動体100が停止中、かつ、可動部が停止中、かつ、可動部によって手すりや壁等を把持している安定状態の場合に限り、静止状態であると判定する。
一方、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態あることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100が有する可動部が停止中であることを示す動作情報が検出された場合、移動体100が静止状態であると判定する。
なお、静止判定部24は、地図情報、物体情報および動作情報のうち、少なくとも1つの情報に基づいて静止状態の判定をしてもよいが、これら3つの情報すべてに基づいて静止状態の判定を行ってもよい。
つまり、静止判定部24は、地図情報、物体情報および動作情報それぞれに基づいて静止状態の判定処理を行い、3つの判定処理すべてにおいて静止状態であると判定された場合に限り、最終的に静止状態を確定してもよい。
換言すれば、静止判定部24は、3つの判定処理のうち、1つでも静止状態ではないと判定した場合、たとえ残り2つの判定処理で静止状態であると判定したとしても、静止状態ではないとの判定結果を確定する。
なお、静止判定部24は、上記3つの判定処理に基づいて静止状態を確定する場合、例えば、各判定処理の判定結果に重みを付与し、3つの判定処理に重みを付与した演算結果が所定の閾値以上の場合に、静止状態であると確定してもよい。
なお、静止判定部24は、上記3つの情報(地図情報、物体情報および動作情報)に加えて、積載物検出部23で検出される積載物情報を加味して静止状態を判定してもよい。
例えば、静止判定部24は、移動体100に積載物が有る場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。具体的には、静止判定部24は、第1検出部21によって停止状態あることが検出され、かつ、第2検出部22によって検出された3つの情報それぞれに基づく判定処理で静止状態であると判定された場合であっても、積載物が積載されている場合には、静止状態ではないと判定する。
これにより、例えば、移動体100が停止しているにも関わらず、積載物である液体が揺れている場合や、積載物である箱の中身が動いている場合等の状況において、静止状態ではないと判定できる。
補正部25は、静止判定部24によって移動体100が静止状態であると判定された場合、ジャイロセンサ14に含まれるオフセット値を補正する。具体的には、補正部25は、ジャイロセンサ14からオフセット値の情報を取得し、ジャイロセンサ14のセンサ値からオフセット値を差し引くことで、補正(リセット)されたセンサ値である補正センサ値を算出する。そして、補正部25は、補正センサ値を移動体制御部27へ出力する。
なお、補正部25は、センサ値からオフセット値を差し引いて補正センサ値を算出したが、例えば、オフセット値が所定の閾値以上である場合、センサ値から段階的に(静止判定部24の判定処理毎に)所定の値(例えば、オフセット値の半値)を差し引いて補正センサ値を段階的に算出し、複数回の判定処理後に最終的にセンサ値からオフセット値が差し引かれた補正センサ値を算出してもよい。つまり、補正部25は、センサ値のオフセット値を徐々に補正してもよい。
これにより、オフセット値が比較的大きい場合に、センサ値からオフセット値を一度にすべて差し引くことで、ジャイロセンサ14の角速度が急激に変化することを防止できる。
また、補正部25によるオフセット値の補正は、移動体100の周囲における温度変化を加味して行ってもよい。
例えば、補正部25は、静止判定部24によって移動体100が静止状態であると判定され、かつ、移動体100の周囲で所定時間内において所定の閾値以上の温度変化があった場合、オフセット値を補正する。つまり、補正部25は、短時間で急減な温度変化(温度上昇もしくは温度低下)があった場合に、オフセット値を補正する。これにより、急な温度変化でオフセット値が生じ、ジャイロセンサ14のゼロ点が急に変化した場合であっても、即座にオフセット値を補正することができる。
なお、移動体100の周囲で上記の急な温度変化があった場合、移動体100の内部、すなわち、ジャイロセンサ14の搭載位置で温度変化が生じるまでに時間差がある。つまり、移動体100の周囲で急な温度変化があったとしても、オフセット値が生じるまで時間差がある。このため、補正部25は、かかる時間差を考慮したタイミングでオフセット値を補正してもよい。
具体的には、補正部25は、上記の温度変化があったタイミングから所定期間経過後に、オフセット値を補正する。なお、所定期間は、例えば、移動体100の管理者によって予め決定された固定値でもよく、あるいは、温度変化の内容(変化に要した時間、変化前後の温度差)に基づいて可変にしてもよい。
更新部26は、記憶部3に記憶されたマップ情報31を更新する更新処理を行う。具体的には、更新部26は、第2検出部22によって禁止地点以外の地点であることが検出され、かつ、地図情報に基づいて静止判定部24により静止状態ではないと判定された場合、かかる地点を禁止地点としてマップ情報31に登録する更新処理を行う。
なお、更新部26は、例えば、外部サーバや他の移動体100と通信し、通信により得られた情報に基づいてマップ情報31を更新してもよい。これにより、移動体100が初めて通る場所であっても、上記の静止判定部24が静止状態の判定を高精度に行うことができる。
移動体制御部27は、各種センサに基づいて移動体100の自律移動を制御する。また、移動体制御部27は、ジャイロセンサ14について、補正部25で補正されたセンサ値である補正センサ値に基づいて移動体100を制御する。
次に、図4を用いて、実施形態に係る移動体制御装置1が実行するオフセット値の補正処理の手順について説明する。図4は、実施形態に係る移動体制御装置1が実行する補正処理の手順を示すフローチャートである。なお、オフセット値自体は頻繁に変化するものではないため、以下に示す補正処理は、例えば、数秒毎の間隔に行えば足りる。
図4に示すように、制御部2は、各センサ(可動部エンコーダ11、車輪エンコーダ12、加速度センサ13、ジャイロセンサ14、Lidar装置15、ToF装置16、カメラ17、GPS18および重量センサ19)のセンサ値を読み取る(ステップS101)。
つづいて、第1検出部21は、車輪エンコーダ12および加速度センサ13のセンサ値に基づいて、移動体100の移動状態を検出する(ステップS102)。
つづいて、第2検出部22は、地図情報、物体情報および動作情報を検出する(ステップS103)。
つづいて、静止判定部24は、ジャイロセンサ14のセンサ値が一定以下であるか否かを判定する(ステップS104)。具体的には、静止判定部24は、角速度のスカラー量や、ばらつきが所定の閾値以下であるか否かを判定する。
静止判定部24は、ジャイロセンサ14のセンサ値が一定以下であると判定した場合(ステップS104:Yes)、第1検出部21によって検出された移動状態が停止状態であるか否かを判定する(ステップS105)。
静止判定部24は、第1検出部21によって検出された移動状態が停止状態である場合(ステップS105:Yes)、移動体100の現在地が禁止地点以外の地点であるか否かを判定する(ステップS106)。
静止判定部24は、移動体100の現在地が禁止地点以外の地点である場合(ステップS106:Yes)、移動体100の周囲に外力を加え得る物体の有無を判定する(ステップS107)。
静止判定部24は、移動体100の周囲に外力を加え得る物体が存在しない場合(ステップS107:Yes)、移動体100の可動部が停止中であるか否かを判定する(ステップS108)。
静止判定部24は、移動体100の可動部が停止中である場合(ステップS108:Yes)、移動体100が静止状態であると判定する(ステップS109)。
つづいて、補正部25は、静止判定部24が静止状態であると判定した場合、ジャイロセンサ14のオフセット値を補正し(ステップS110)、処理を終了する。
一方、ステップS104において、静止判定部24は、ジャイロセンサ14のセンサ値が一定以下ではないと判定した場合(ステップS104:No)、移動体100が静止状態ではないと判定し(ステップS111)、処理を終了する。
また、ステップS105において、静止判定部24は、第1検出部21によって検出された移動状態が停止状態でない場合(ステップS105:No)、ステップS111を実行し、処理を終了する。
また、ステップS106において、静止判定部24は、移動体100の現在地が禁止地点である場合(ステップS106:No)、ステップS111を実行し、処理を終了する。
また、ステップS107において、静止判定部24は、移動体100の周囲に外力を加え得る物体が存在する場合(ステップS107:No)、ステップS111を実行し、処理を終了する。
また、ステップS108において、静止判定部24は、移動体100の可動部が動作中である場合(ステップS108:No)、ステップS111を実行し、処理を終了する。
なお、図4において、ステップS104~ステップS108の判定処理の処理順序は、一例であって、ステップS104~ステップS108の処理順序が任意に入れ替わってもよい。
また、上記実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。例えば、各図に示した各種情報は、図示した情報に限られない。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
また、上述の実施形態は、処理内容を矛盾させない領域で適宜組み合わせることが可能である。また、上述の実施形態のフローチャート及びシーケンス図に示された各ステップは、適宜順序を変更することが可能である。
<まとめ>
以上説明したように、本開示の一実施形態によれば、移動体制御装置1は、第1検出部21と、第2検出部22と、静止判定部24とを備える。第1検出部21は、自律移動する移動体100に搭載されたセンサに基づいて、移動体100の移動状態を検出する。第2検出部22は、移動体100の現在地における地図情報、移動体100の周辺に存在する物体情報および移動体100が有する可動部の動作情報のうち、少なくとも1つの情報を検出する。静止判定部24は、第1検出部21によって検出された移動状態および第2検出部22によって検出された情報に基づいて、移動体100が静止状態であるか否かを判定する。
これにより、例えば、内界センサが停止状態を示した場合であっても、移動体100の周辺の影響により移動体100が動いているような状況下において、静止状態ではないと判定できるため、移動体100の静止状態を高精度に判定することができる。
また、実施形態に係る静止判定部24は、第1検出部21によって移動体100が停止状態であることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100に外力を加え得る物体が存在することを示す物体情報が検出された場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
これにより、移動体100の周囲に存在する物体が移動体100に外力を加えた場合に、静止状態ではないと判定できるため、静止状態を高精度に判定することができる。
また、実施形態に係る静止判定部24は、第1検出部21によって移動体100が停止状態であることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100に外力を加え得る地点であることを示す地図情報が検出された場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
これにより、例えば、移動体100が動く歩道に乗っている場合や、地面が振動するような工事現場の近くにいる場合等に、静止状態ではないと判定できるため、静止状態を高精度に判定することができる。
また、実施形態に係る移動体制御装置1は、記憶部3を備える。記憶部3は、静止状態であると判定することを禁止する禁止地点が登録されたマップ情報31を記憶する。静止判定部24は、第1検出部21によって移動体100が停止状態であることが検出され、かつ、マップ情報31に基づいて第2検出部22によって移動体100の現在地が禁止地点であることを示す地図情報が検出された場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
これにより、予めマップ情報31に登録された禁止地点に基づいて静止状態を判定できるため、低負荷かつ高精度に静止状態を判定することができる。
また、実施形態に係る移動体制御装置1は、更新部26をさらに備える。更新部26は、第2検出部22によって禁止地点以外の地点であることを示す地図情報が検出され、かつ、地図情報に基づいて静止判定部24により静止状態ではないと判定された場合、当該地点を禁止地点としてマップ情報31に登録する更新処理を行う。
これにより、工事現場等の一時的に禁止地点になっている場合や、新しい建物が建設された場合等に、新しいマップ情報31に更新されることで、静止状態を高精度に判定することができる。
また、静止判定部24は、第1検出部21によって移動体100が停止状態であることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100が有する可動部が動作中であることを示す動作情報が検出された場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
これにより、移動体100が停止状態であることが検出され、かつ、第2検出部22によって移動体100が有する可動部が動作中である状況において、静止状態を高精度に判定することができる。
また、実施形態に係る移動体制御装置1は、補正部25をさらに備える。補正部25は、静止判定部24によって移動体100が静止状態であると判定された場合、ジャイロセンサ14に含まれるオフセット値を補正する。
これにより、オフセット値を高精度に補正することができる。
また、補正部25は、静止判定部24によって移動体100が静止状態であると判定され、かつ、移動体100周辺で所定時間内において所定の閾値以上の温度変化があった場合、オフセット値を補正する。
これにより、温度変化によって生じるオフセット値を確実に補正することができる。
また、補正部25は、温度変化があったタイミングから所定期間経過後に、オフセット値を補正する。
これにより、移動体100の内蔵されたジャイロセンサ14に温度変化が起きてオフセット値が生じる場合に、適切なタイミングでオフセット値を補正することができる。
また、実施形態に係る移動体制御装置1は、積載物検出部23をさらに備える。積載物検出部23は、移動体100の積載物に関する積載物情報を検出する。静止判定部24は、移動体100に積載物が有る場合、移動体100が静止状態ではないと判定する。
これにより、例えば、移動体100が停止しているにも関わらず、積載物である液体が揺れている場合や、積載物である箱の中身が動いている場合等の状況において、静止状態を高精度に判定できる。
以上、本開示の各実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の各実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、本明細書に記載された各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
自律移動する移動体に搭載されたセンサに基づいて、前記移動体の移動状態を検出する第1検出部と、
前記移動体の現在地における地図情報、前記移動体の周辺に存在する物体情報および前記移動体が有する可動部の動作情報のうち、少なくとも1つの情報を検出する第2検出部と、
前記第1検出部によって検出された前記移動状態および前記第2検出部によって検出された前記情報に基づいて、前記移動体が静止状態であるか否かを判定する静止判定部と
を備える移動体制御装置。
(2)
前記静止判定部は、
第1検出部によって前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記第2検出部によって前記移動体に外力を加え得る物体が存在することを示す前記物体情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定すること
前記(1)に記載の移動体制御装置。
(3)
前記静止判定部は、
第1検出部によって前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記第2検出部によって前記移動体に外力を加え得る地点であることを示す前記地図情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定すること
前記(1)または(2)に記載の移動体制御装置。
(4)
前記静止状態であると判定することを禁止する禁止地点が登録されたマップ情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記静止判定部は、
第1検出部によって前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記マップ情報に基づいて前記第2検出部によって前記移動体の現在地が前記禁止地点であることを示す前記地図情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定すること
前記(1)~(3)のいずれかに記載の移動体制御装置。
(5)
前記第2検出部によって前記禁止地点以外の地点であることを示す前記地図情報が検出され、かつ、当該地図情報に基づいて前記静止判定部により前記静止状態ではないと判定された場合、当該地点を前記禁止地点として前記マップ情報に登録する更新処理を行う更新部をさらに備えること
前記(4)に記載の移動体制御装置。
(6)
前記静止判定部は、
第1検出部によって前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記第2検出部によって前記移動体が有する可動部が動作中であることを示す前記動作情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定すること
前記(1)~(5)のいずれかに記載の移動体制御装置。
(7)
前記センサは、ジャイロセンサを含み、
前記静止判定部によって前記移動体が静止状態であると判定された場合、前記ジャイロセンサに含まれるオフセット値を補正する補正部をさらに備えること
前記(1)~(6)のいずれかに記載の移動体制御装置。
(8)
前記補正部は、
前記静止判定部によって前記移動体が静止状態であると判定され、かつ、前記移動体周辺で所定時間内において所定の閾値以上の温度変化があった場合、前記オフセット値を補正すること
前記(7)に記載の移動体制御装置。
(9)
前記補正部は、
前記温度変化があったタイミングから所定期間経過後に、前記オフセット値を補正すること
前記(8)に記載の移動体制御装置。
(10)
前記移動体の積載物に関する積載物情報を検出する積載物検出部をさらに備え、
前記静止判定部は、
前記移動体に積載物が有る場合、前記移動体が静止状態ではないと判定すること
前記(1)~(9)のいずれかに記載の移動体制御装置。
(11)
自律移動する移動体に搭載されたセンサに基づいて、前記移動体の移動状態を検出する第1検出工程と、
前記移動体の現在地における地図情報、前記移動体の周辺に存在する物体情報および前記移動体が有する可動部の動作情報のうち、少なくとも1つの情報を検出する第2検出工程と、
前記第1検出工程によって検出された前記移動状態および前記第2検出工程によって検出された前記情報に基づいて、前記移動体が静止状態であるか否かを判定する静止判定工程と
を含む移動体制御方法。
1 移動体制御装置
2 制御部
3 記憶部
11 可動部エンコーダ
12 車輪エンコーダ
13 加速度センサ
14 ジャイロセンサ
15 Lidar装置
16 ToF装置
17 カメラ
18 GPS
19 重量センサ
21 第1検出部
22 第2検出部
23 積載物検出部
24 静止判定部
25 補正部
26 更新部
27 移動体制御部
31 マップ情報
100 移動体

Claims (9)

  1. ジャイロセンサを少なくとも含む、自律移動する移動体に搭載されたセンサに基づいて、前記移動体の移動状態を検出する第1検出部と、
    記移動体の周辺に存在する物体情報を検出する第2検出部と、
    前記第1検出部によって検出された前記移動状態および前記第2検出部によって検出された前記物体情報に基づいて、前記移動体が静止状態であるか否かを判定する静止判定部と
    前記静止判定部によって前記移動体が静止状態であると判定された場合、前記ジャイロセンサに含まれるオフセット値を補正する補正部と、
    を備え、
    前記静止判定部は、
    前記第1検出部によって前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記第2検出部によって前記移動体に外力を加え得る物体が存在することを示す前記物体情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定する、
    移動体制御装置。
  2. 前記第2検出部は、前記移動体の現在地における地図情報を検出することができ、
    前記静止判定部は、前記第2検出部によって検出された前記地図情報に基づいて、前記移動体が静止状態であるか否かを判定し、
    前記第1検出部によって前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記第2検出部によって前記移動体に外力を加え得る地点であることを示す前記地図情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定する、
    請求項1に記載の移動体制御装置。
  3. 前記第2検出部は、前記移動体の現在地における地図情報を検出することができ、
    前記静止判定部は、前記第2検出部によって検出された前記地図情報に基づいて、前記移動体が静止状態であるか否かを判定し、
    前記静止状態であると判定することを禁止する禁止地点が登録されたマップ情報を記憶する記憶部をさらに備え、
    前記静止判定部は、
    前記第1検出部によって前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記マップ情報に基づいて前記第2検出部によって前記移動体の現在地が前記禁止地点であることを示す前記地図情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定する、
    請求項1又は2に記載の移動体制御装置。
  4. 前記第2検出部によって前記禁止地点以外の地点であることを示す前記地図情報が検出され、かつ、当該地図情報に基づいて前記静止判定部により前記静止状態ではないと判定された場合、当該地点を前記禁止地点として前記マップ情報に登録する更新処理を行う更新部をさらに備える、
    請求項に記載の移動体制御装置。
  5. 前記第2検出部は、前記移動体が有する可動部の動作情報を検出することができ、
    前記静止判定部は、前記第2検出部によって検出された前記動作情報に基づいて、前記移動体が静止状態であるか否かを判定し、
    前記静止判定部は、
    前記第1検出部によって前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記第2検出部によって前記移動体が有する可動部が動作中であることを示す前記動作情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定する、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の移動体制御装置。
  6. 前記補正部は、
    前記静止判定部によって前記移動体が静止状態であると判定され、かつ、前記移動体の周辺で所定時間内において所定の閾値以上の温度変化があった場合、前記オフセット値を補正する、
    請求項1~5のいずれか1項に記載の移動体制御装置。
  7. 前記補正部は、
    前記温度変化があったタイミングから所定期間経過後に、前記オフセット値を補正する
    請求項に記載の移動体制御装置。
  8. 前記移動体の積載物に関する積載物情報を検出する積載物検出部をさらに備え、
    前記静止判定部は、
    前記移動体に積載物が有り、且つ、当該積載物が移動している場合、前記移動体が静止状態ではないと判定する、
    請求項1~7のいずれか1項に記載の移動体制御装置。
  9. ジャイロセンサを少なくとも含む、自律移動する移動体に搭載されたセンサに基づいて、前記移動体の移動状態を検出する第1検出工程と、
    記移動体の周辺に存在する物体情報を検出する第2検出工程と、
    前記第1検出工程によって検出された前記移動状態および前記第2検出工程によって検出された前記物体情報に基づいて、前記移動体が静止状態であるか否かを判定する静止判定工程と、
    前記静止判定工程において前記移動体が静止状態であると判定された場合、前記ジャイロセンサに含まれるオフセット値を補正する補正工程と、
    を含み、
    前記静止判定工程においては、
    前記第1検出工程において前記移動体が停止状態であることが検出され、かつ、前記第2検出工程において前記移動体に外力を加え得る物体が存在することを示す前記物体情報が検出された場合、前記移動体が静止状態ではないと判定する、
    移動体制御方法。
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