JPH08211935A

JPH08211935A - 自律型移動体の走行制御装置

Info

Publication number: JPH08211935A
Application number: JP7014142A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hakamata; 和則袴田
Original assignee: Sohgo Security Services Co Ltd
Current assignee: Sohgo Security Services Co Ltd
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は自律型移動体を所定の経路で移動さ
せる自律型移動体の走行制御装置に関し、周囲環境に影
響されずに走行経路地図上の所定位置からの走行を可能
とすることを目的とする。【構成】移動体２１の走行経路地図、走行開始終了地
点の座標、所定数のノード情報のデータが記憶され、走
行開始地点メモリ２３ａと走行終了地点メモリ２３ｂを
備える記憶部２３と、端末入力装置２８からの指示によ
る走行範囲に対応するノード情報を読み取って走行開始
終了地点の座標をメモリ２３ａ，２３ｂに記憶させて走
行を行わせるＣＰＵ２２とを少くとも有する構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自律型移動体を所定の
経路で移動させる自律型移動体の走行制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、建物内等で巡回警備用として自律
走行型の移動体が導入されてきている。このような移動
体の自律走行は、予め設定された移動経路で走行するも
ので、走行のための走行経路地図等を記憶する記憶部や
各種センサ等を備えている。そして、周囲環境の変化に
影響されないで走行できることが望まれていると共に、
走行経路地図上の所定位置からの走行開始ができること
が望まれている。

【０００３】図６に、従来の移動体の走行制御装置のブ
ロック構成図を示す。図６に示す走行制御装置１１は、
ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）１２、記憶部１３、外
部環境センサ１４、内部センサ１５、及び走行駆動部１
６で構成される。記憶部１３は、走行プログラム及び走
行経路地図のデータが記憶されるもので、走行経路地図
には走行開始地点の絶対位置、走行距離、走行方向、走
行経路の両側の壁面の有無、壁面までの距離等の周辺環
境データが記述してある。

【０００４】外部環境センサ１４は、超音波センサや光
センサ等が用いられて、壁や障害物を検知する。内部セ
ンサ１５はジャイロやパルスエンコーダ等が用いられて
走行方向や走行距離を計測する。そして、走行駆動部１
６は走行のための車輪を駆動するもので、ＣＰＵ１２に
より速度等が制御されて走行し、当該走行制御装置１１
を移動体として構成するものである。

【０００５】このような走行制御装置１１は、ＣＰＵ１
２が巡回開始時に記憶部１３に記憶されている走行プロ
グラムを起動して、この走行プログラムが記憶部１３に
記憶されている走行経路地図上のデータを走行経路順に
順次読み取る。この記憶部１３より読み取ったデータ
と、内部センサ１５から得られる自己の走行距離、走行
方向の情報とを比較参照しながら走行駆動部１６に指示
を発して目的の位置に向って走行させる。

【０００６】これと同時に外部環境センサ１４から得ら
れる周辺距離データと、記憶部１３の走行経路地図に記
述してある周辺環境データとを比較して自己位置を補正
し、その補正データを走行駆動部１６に伝達して正しい
経路に沿わせるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の走行制
御装置１１は、記憶部１３の走行地図上の開始地点や終
了地点以外の位置から走行を開始させる場合、走行開始
地点の自己位置が記憶部１３の走行経路地図上のどの地
点であるかを認識することができないという問題があ
る。

【０００８】ところで、走行経路地図上の何れかの地点
より走行を開始して外部環境センサ１４からの周辺距離
データと走行経路地図上の周辺環境データとをパターン
・マッチングして自己位置を認識することが、例えば特
公平５−４３１２４号公報等で知られているが、上記周
辺距離データを用いていることから、周囲に壁面が存在
しない場合や特徴の少ない壁面の続く環境や、扉の開閉
や障害物がある場合などの周囲の環境が変化している場
合ではパターン・マッチングがとれず、自己位置を認識
することができないという問題がある。

【０００９】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、周囲環境に影響されずに走行経路地図上の所定
位置からの走行を可能とする自律型移動体の走行制御装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、少くとも移動体の走行方向及び走行距離を
検出する検出手段と、該移動体が走行する経路の走行経
路地図のデータを記憶する領域を備えると共に、走行開
始地点及び走行終了地点の座標を記憶する領域を備え、
該走行経路地図上の経路中の所定数の地点におけるノー
ド情報を記憶する記憶手段と、該走行経路地図上の所定
位置間を走行させる駆動手段と、外部からの指示による
該移動体を走行させる始点及び終点に対応する前記記憶
手段のノード情報を読み取り、走行開始地点及び走行終
了地点の座標を前記記憶領域に記憶させ、該座標及び前
記検出手段からの情報に基づいて該駆動手段を動作させ
て指示された所定の地点より走行を開始させ終了させる
制御手段と、を有して自律型移動体の走行制御装置を構
成する。

【００１１】

【作用】上述のように本発明では、記憶手段に移動体の
走行経路地図、走行開始終了地点の座標、所定数のノー
ド情報のデータが記憶され、制御手段が外部からの指示
による走行範囲に対応するノード情報を読み取って走行
開始終了地点の座標を記憶手段に記憶させて走行を行わ
せる。これにより、ノード情報による走行経路地図上の
データより走行開始地点の自己位置が認識可能となり、
周囲環境に影響されずに走行経路地図上の所定位置から
走行させ、走行経路地図に基づいて走行させることが可
能となる。

【００１２】

【実施例】図１に、本発明の一実施例のブロック構成図
を示す。図１に示す走行制御装置２１は、制御手段であ
るＣＰＵ２２と、記憶手段である記憶部２３と、検出手
段である外部環境センサ２４及び内部センサ２５と、駆
動手段である走行駆動部２６と、Ｉ／Ｏ（入出力部）２
７とにより構成される。

【００１３】記憶部２３は、走行プログラム及び走行経
路地図のデータが予め記憶される。走行経路地図のデー
タは、前述と同様に走行開始地点の絶対位置、走行方
向、走行経路の両側の壁面の有無、壁面までの距離等の
周辺環境のデータである。また、走行経路地図には後述
する所定数のノード情報が含まれる（図３で説明す
る）。さらに、記憶部２３は、走行開始地点の座標デー
タを記憶する領域の走行開始地点メモリ２３ａと、走行
終了地点の座標データを記憶する領域の走行終了地点メ
モリ２３ｂとを備える。

【００１４】外部環境センサ２４は、外部の壁や障害物
までの距離を検知するもので、例えば超音波センサや光
センサ等が使用される。すなわち、外部環境センサ２４
の出力は周辺距離データとしてＣＰＵ２２の備える内部
メモリ（図示せず）に一旦記憶され、記憶部２３からの
周辺環境データと比較されて走行補正がなされる。

【００１５】内部センサ２５は、走行方向を検知し、走
行距離を計測するもので、例えばジャイロやパルスエン
コーダ等が使用される。この内部センサ２５からの情報
はＣＰＵ２２の上記内部メモリに逐次記憶されて、走行
中の現時点の位置を認識する。

【００１６】走行駆動部２６は、ＣＰＵ２２により速度
等が制御されて車輪を駆動するもので、当該走行制御装
置２１を移動体として構成する。また、Ｉ／Ｏ２７は、
接続される外部の端末入力装置２８からの入力信号、例
えば移動体を走行させる区間指定の信号をＣＰＵ２２に
取り次ぐ。

【００１７】ここで、図２に、移動体の走行経路の説明
図を示す。図２は走行制御装置（以下、移動体で説明す
る）２１を走行させる屋内の平面図であり、フロア３１
ａに所定数の部屋３２が配置され、該部屋３２以外の部
分を通路３３としている。この通路３３のうち、例えば
破線で示す経路３４で移動体２１を走行させるものとす
ると、スタート位置５０から所定距離の地点Ａ₁で方向
転換させ、順次地点Ａ ₂，Ａ₃で方向転換させて終点６
０まで走行させるものとしている。

【００１８】なお、７１〜７５は、走行経路３４の経路
中に、後述する記憶部２３に記憶された走行経路地図上
に設定されるノードである。また、図３に、図２の走行
経路地図の一例を示す。上述のように記憶部２３には走
行経路地図のデータが記憶されており、該走行経路地図
のデータの例が図３（Ａ）〜（Ｆ）に示される。図３
（Ａ）〜（Ｆ）は走行経路の一つの直線走行区間を１走
行単位（以下、走行ブロックとする）とし、走行ブロッ
クを一筆書き状につなぎ合わせて全体の走行経路地図を
構成させるもので、地点Ａ₁〜Ａ₃に基づいて走行ブロ
ックＣＲＵＮ１〜４で構成させた例である。

【００１９】図３（Ａ）は走行開始モードで、パラメー
タとして走行経路上の走行開始地点の座標が記述され
る。ｇｘはＸ方向のスタート位置、ｇｙはＹ方向のスタ
ート位置、ｇｔｈは走行角度（予め任意に設定）を示し
ており、総てが零の地点がスタート位置（ＣＳＴＡＲ
Ｔ）である。

【００２０】図３（Ｂ）は走行ブロックＣＲＵＮ１のパ
ラメータであり、ｌｘ（＝５００）はＸ方向に進む走行
距離（すなわち地点５０から距離５００進ませる意味）
である。ｌｔｈは走行方向を示しており零は直進（Ｘ方
向）を意味する。ｌｖ（＝５０）は走行速度であり、速
度５０での走行を意味する。また、ｅｎｖは環境データ
を示しており、ｌｘ８０−４００はＸ方向に距離８０〜
４００間に壁面を有することを意味し、そのサイドと距
離はｗｒ７０（ｒは右側、ｌは左側で、数値７０の距
離）で示される。

【００２１】同様に、図３（Ｃ）〜（Ｅ）に走行ブロッ
クＣＲＵＮ２〜４のパラメータが記述される。この場
合、図３（Ｅ）に示すｇｙｒｏは、当該走行ブロックＣ
ＲＵＮ４をジャイロ（外部環境センサ２４）のデータを
参照して走行することを意味する。

【００２２】そして、図３（Ｆ）に示すように走行終了
モードとしてＣＥＮＤが記述される。なお、ノード７１
〜７５については後述する。図３（Ａ）〜（Ｆ）のよう
に記述された走行経路地図は記憶部２３に記憶させてお
くもので、図３（Ａ）のＣＳＴＡＲＴのデータは走行開
始地点メモリ２３ａに記憶されると共に、図３（Ｆ）の
ＣＥＮＤのデータ（ＣＲＵＮ４のｌｘ，ｌｔｈの最終地
点データ）は走行終了地点メモリ２３ｂに記憶される。

【００２３】また、記憶部２３に記憶させている走行プ
ログラムは、走行開始地点メモリ２３ａから現在位置、
すなわち座標（０，０）を読み込み、さらにこの走行経
路地図にしたがって走行開始地点から走行終了地点まで
移動体２１を走行させるもので、走行経路地図を順次読
取って経路の終端で走行を終了する。すなわち、移動体
２１は走行経路の走行開始地点５０からスタートし、走
行経路地図上の周辺環境データと内部センサ２５および
外部環境センサ２４から得られる環境情報とを比較参照
しながら、走行経路３４に沿って走行経路の走行終了地
点６０まで走行する。

【００２４】次に、ノード７１〜７５について説明す
る。ノード７１〜７５を図２のように走行経路３４の所
定の地点に任意に設定した場合、図３（Ｂ）〜（Ｅ）の
ようにノードデータｎｄで記述し、続いてノード番号
（Ｎｏ．７１〜７５）、ノードポイントまでのＸ座標
（ｌｘ２５０，１８０，０，４７０）を該当する走行ブ
ロック（ＣＲＵＮ１〜４）に対応させて記述し、記憶部
２３の走行経路地図上に記憶される。

【００２５】このように、走行経路３４上に所定数のノ
ード７１〜７５を指定することにより、任意のノードか
ら任意のノードまで移動体を走行させることができる。
すなわち、操作者がノード７１の地点に移動体２１を走
行経路３４の進行方向に向かせて置き、図１に示す例え
ば携帯用の端末入力装置２８よりＣＰＵ２２に例えば走
行開始ノード番号‘７１’および走行終了ノード番号
‘７５’を入力する。走行プログラムは入力されたノー
ド番号をもとに、あらかじめ各ノード情報が記述された
走行経路地図から指定されたノードのデータを読みと
り、走行開始ノード７１の位置データをもとに現在の自
己位置である走行開始地点の座標を設定する。すなわ
ち、走行経路３４の第１ブロック（ＣＲＵＮ１）の開始
地点５０の位置から距離２５０の地点を走行開始地点と
する情報である。

【００２６】走行プログラムは、まずこのノード情報を
読み取り、これを走行開始地点メモリ２３ａに記憶す
る。そして、走行終了地点であるノード７５のノード情
報、走行経路３４の第４ブロック（ＣＲＵＮ４）の始め
から距離１８０の地点であるという情報を同様に走行終
了地点メモリ２３ｂに記憶する。

【００２７】これにより、移動体２１は通常通り、走行
開始地点メモリ２３ａから現在位置を読み出し、走行地
図にしたがって走行しながら、走行終了地点メモリ２３
ｂの終了位置と照合し、一致すると走行を終了する。そ
こで、図４に、移動体の走行動作のフローチャートを示
す。図４は走行開始から走行終了に到るまでの概略動作
手順を示したもので、まず移動体２１を走行経路上の走
行開始地点またはあらかじめ設定した任意のノード上に
その位置および方位を合わせて設置させる（ステップ
（Ｓ）１）。次に、走行開始地点が任意のノード上であ
ればそのノード番号を、また走行終了ノードを設定する
場合はそのノード番号も合わせて端末入力装置２８より
直接入力されたか否かが判断され（Ｓ２）、入力があれ
ばＣＰＵ２２がノードデータの記述があったかどうか、
また入力されたノード番号に対応するノードの記述が走
行経路地図上に存在するかが判断される（Ｓ３）。

【００２８】ノード番号が存在する場合は入力された走
行開始ノードおよび走行終了ノードの番号から走行経路
地図に記述されているノードデータを読取り、そのデー
タを走行開始地点メモリ２３ａと走行終了地点メモリ２
３ｂにそれぞれ記憶させる（Ｓ４）。そして、走行開始
地点メモリ２３ａから位置データを読取って移動体は走
行経路地図上の自己位置を認識する（Ｓ５）。

【００２９】なお、Ｓ２において入力がない場合、また
Ｓ３においてノードデータの記述がない場合には、Ｓ５
に移行して走行経路上の開始地点及び終了地点のデータ
を読み取る。続いて、移動体２１が走行を開始する（Ｓ
６）。走行中は外部環境センサ２４および内部センサ２
５からの環境情報と走行経路地図上の環境データとを常
時比較参照しながら走行経路に沿って正しく走行し（Ｓ
７）、かつ現在の位置が走行終了地点メモリ２３ｂに設
定された地点かどうかを判別し（Ｓ８）、走行終了地点
であれば停止して走行を終了する（Ｓ９）。

【００３０】このように、移動体２１はノード７１〜７
５のどのノードを走行開始地点としても、あらかじめ記
述した走行経路地図上のノードデータから走行経路３４
上の自己位置を認識することができることから、内部セ
ンサ２５及び外部環境センサ２４から得られる環境情報
と走行経路地図上の環境データとの比較参照が可能であ
る。従って、走行経路３４の指定した部分についての走
行が可能となる。また、走行終了地点についても走行開
始ノードより走行経路３４の走行終了地点側にあるノー
ドに設定すれば、任意のノードにおいて走行を終了する
ことができる。

【００３１】ところで、移動体２１は走行中に故障する
場合もある。仮に、走行経路地図上にノードを設けない
従来の場合には、修復後に最初のスタート地点（ＣＳＴ
ＡＲＴ）に一旦移動体２１を戻して走行を開始しなけれ
ばならないが、本発明のようにノード７１〜７５を設け
ていると修復後に近傍のノードに位置させ、当該ノード
番号を端末入力装置２８で入力することにより、該ノー
ドより再スタートさせることができ、時間短縮を図るこ
とができるものである。

【００３２】なお、図２に示すような環境内における走
行経路３４では、外部環境センサ２４からの周辺距離デ
ータと走行経路地図内の周辺環境データとのパターン・
マッチングにより、走行経路３４の途中の地点から走行
を開始して走行経路に沿わせることも可能である。

【００３３】また、本発明ではさらに周囲に参照する壁
面のない環境や、平坦で一様な壁面が続く環境等上述し
たパターン・マッチングによる方法では、走行経路の途
中から出発した場合、定められた走行経路に沿って走行
させることが難しい環境でも、影響されることなく簡単
に走行可能とすることができる。

【００３４】そこで、図５に、他の走行経路の環境状態
の説明図を示す。図５（Ａ）は平坦で一様な変化のない
壁面が続く環境を示しており、図５（Ｂ）は周囲に参照
する壁面がない場合を示している。図５（Ａ），（Ｂ）
中、４０ａ，４０ｂ，４１はフロア３１ｂ，３１ｃ上の
壁面、４２，４３は記憶部２３に記憶された走行経路、
４４ａ，４４ｂは記憶部２３に記憶された走行経路上の
走行開始地点、４５ａ，４５ｂは記憶部２３に記憶され
た走行経路上の走行終了地点である。また、８１，８２
は走行経路上に記述されたノードである。

【００３５】図５（Ａ）において、走行経路４２の走行
開始地点４４ａから走行終了地点４５ａまでの間、走行
経路４２に沿って平坦で一様な壁面４０ａ，４０ｂが両
側に続いており、外部環境センサ２４において周辺環境
の特徴点を見い出すことができない。従って、パターン
・マッチングによる方法でこの走行経路４２上の途中の
地点から移動体２１をスタートさせても、外部環境セン
サ２４からの情報と走行経路地図上の環境データとを比
較参照することはできないことから移動体２１は自己位
置を認識することができず、正しい走行終了地点を得る
ことはできない。

【００３６】本発明のように、走行経路４２上の任意の
地点に任意の数だけノード８１，８２を設定し、走行開
始地点および走行終了地点を任意のノードに指定すれ
ば、各ノード８１，８２には予め走行経路地図にそれぞ
れ位置情報が記述してあることから、移動体２１は走行
経路地図上での自己位置を認識することができ、正しい
走行終了地点を得ることができる。

【００３７】また、図５（Ｂ）に示すように、走行経路
４３上の途中の地点から移動体２１をスタートさせよう
とした場合、パターン・マッチングによる方法では、外
部環境センサ２４からの情報が得られないことから、移
動体２１は自己位置を認識することができず、走行経路
に沿って走行することができないが、本発明のように、
走行経路４３上でノード８１，８２により自己位置が認
識できることから、内部センサ２５による情報を基に走
行経路に沿って走行し、定められた走行終了地点におい
て停止することができるものである。

【００３８】このように、一つの走行経路上の任意の地
点に任意の数だけノードを設定することにより、走行開
始地点および走行終了地点をそのノード上で自由に設定
でき、他に地図を複数用意することなく部分走行が容易
に可能となり、不要部分の走行を省略して走行時間の短
縮を図ることができる。

【００３９】また各ノードに位置データを記述すること
により、平坦な壁面が続く場所や、周囲に参照する壁面
のない場所等の外部環境センサによるパターン・マッチ
ングが不可能な場所であっても、走行経路地図を用いて
部分走行ができるものである。

【００４０】なお、上述のようにノードを指定せず走行
経路地図上の走行開始地点から走行終了地点まで全経路
を走行させる場合は、端末入力装置２８からノード番号
を入力しなければ、走行開始／終了地点メモリ２３ａ，
２３ｂには走行経路地図の走行開始／終了地点の位置デ
ータが記憶されていることから、ノード番号を入力する
必要はない。

【００４１】また、上記実施例では、移動体２１をあら
かじめ設定した任意のノード上に方向を合わせて置き、
操作者が端末入力装置２８を用いて走行開始ノード番
号、走行終了ノード番号を入力する場合を示したが、移
動体２１に直接（移動体２１上の操作ボタン、テーブル
接続等）入力するか、または移動体２１から離れた場所
から無線通信により入力するデータ入力手段を用いても
よい。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、記憶手段
に移動体の走行経路地図、走行開始終了地点の座標、所
定数のノード情報のデータが記憶され、制御手段が外部
からの指示による走行範囲に対応するノード情報を読み
取って走行開始終了地点の座標を記憶手段に記憶させて
走行を行わせることにより、ノード情報による走行経路
地図上のデータより走行開始地点の自己位置が認識可能
となり、周囲環境に影響されずに走行経路地図上の所定
位置から走行させ、走行経路地図に基づいて走行させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図２】移動体の走行経路の説明図である。

【図３】図２の走行経路地図の一例の図である。

【図４】移動体の走行動作のフローチャートである。

【図５】他の走行経路の環境状態の説明図である。

【図６】従来の移動体の走行制御装置のブロック構成図
である。

【符号の説明】

２１走行制御装置２２ＣＰＵ２３記憶部２３ａ走行開始地点メモリ２３ｂ走行終了地点メモリ２４外部環境センサ２５内部センサ２６走行駆動部２７Ｉ／Ｏ２８端末入力装置３１ａ〜３１ｃフロア３２部屋３３通路３４，４２，４３走行経路４０ａ，４０ｂ，４１壁面７１〜７５，８１，８２ノード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少くとも移動体の走行方向及び走行距離
を検出する検出手段と、該移動体が走行する経路の走行経路地図のデータを記憶
する領域を備えると共に、走行開始地点及び走行終了地
点の座標を記憶する領域を備え、該走行経路地図上の経
路中の所定数の地点におけるノード情報を記憶する記憶
手段と、該走行経路地図上の所定位置間を走行させる駆動手段
と、外部からの指示による該移動体を走行させる始点及び終
点に対応する前記記憶手段のノード情報を読み取り、走
行開始地点及び走行終了地点の座標を前記記憶領域に記
憶させ、該座標及び前記検出手段からの情報に基づいて
該駆動手段を動作させて指示された所定の地点より走行
を開始させ終了させる制御手段と、を有することを特徴とする自律型移動体の走行制御装
置。