[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2020138115A1 - 自律移動体 - Google Patents

自律移動体 Download PDF

Info

Publication number
WO2020138115A1
WO2020138115A1 PCT/JP2019/050701 JP2019050701W WO2020138115A1 WO 2020138115 A1 WO2020138115 A1 WO 2020138115A1 JP 2019050701 W JP2019050701 W JP 2019050701W WO 2020138115 A1 WO2020138115 A1 WO 2020138115A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
distance
self
moving body
prohibited area
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/050701
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将哉 南田
竹内　和也
遼 飯塚
翔太郎 細川
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社豊田自動織機 filed Critical 株式会社豊田自動織機
Publication of WO2020138115A1 publication Critical patent/WO2020138115A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present disclosure relates to an autonomous mobile body that tracks a tracking target.
  • Patent Document 1 discloses an autonomous moving body that recognizes the surrounding environment and autonomously moves.
  • This self-supporting moving body is provided with a distance measuring unit, and the distance measuring unit detects the azimuth and distance to the measurement point in order to recognize the surrounding environment.
  • the autonomous mobile body includes a storage unit that stores an environment map, a self-position estimation unit that estimates the self-position, a route generation unit, and a control device. Objects that the distance measuring unit can detect and objects that the distance measuring unit cannot detect are registered in the environment map.
  • the self-position estimating unit estimates the self-position from the detection result of the distance measuring unit.
  • the route generation unit grasps the position of the object from the environment map and generates a route from the current position to the destination so as to avoid the object.
  • the position where the object is arranged is set as the entry prohibited area, and the route is generated so that the autonomous moving body does not enter the entry prohibited area.
  • the control device moves the autonomous mobile body according to the generated route.
  • An object that cannot be detected by the distance measurement unit is registered in the environment map, and the route generation unit generates a route so as to avoid this object.
  • the autonomous moving body can move while avoiding an object that cannot be detected by the distance measuring unit.
  • a typical autonomous mobile unit moves while tracking a tracking target.
  • This type of autonomous moving body includes a distance measuring unit, an object detecting unit that detects a tracking target and an obstacle from the detection result of the distance measuring unit, and a moving body control unit that moves the autonomous moving body so as to track the tracking target.
  • the autonomous mobile body cannot set the destination. Therefore, the autonomous moving body that tracks the tracking target tracks the tracking target within the movable range in which the obstacle is not detected, without generating the route. Therefore, the range in which the autonomous mobile body moves depends on the detection result of the distance measuring unit. Therefore, when the distance measuring unit cannot detect the prohibited area, the autonomous mobile body may enter the prohibited area.
  • the purpose of the present disclosure is to provide an autonomous mobile body that can track a tracking target while avoiding entry into a prohibited area.
  • An autonomous mobile body is an autonomous mobile body that tracks a tracking target, and the distance measurement is configured to measure a mobile body and a distance and a direction from the mobile body to a measurement point.
  • an object detection unit configured to detect an object including the tracking target and an obstacle
  • the mobile unit configured to control the movement of the mobile unit so that the mobile unit tracks the tracking target.
  • a mobile unit control unit a storage unit that stores map information including information on an environment map and an inaccessible area, and a self-position estimation unit configured to estimate the self-position of the mobile unit on the environment map.
  • the distance from the self position to the entry prohibited area is calculated from the self position by A distance calculator configured to calculate an azimuth angle interval along a horizontal plane to the no-entry area, and measurement of the distance measuring section associated with the same azimuth as the azimuth from the moving body to the no-enter Among the values, the measured value associated with the azimuth in which the measurement point does not exist between the moving body and the prohibited area is processed into the calculated distance calculated by the distance calculation unit. It is configured to derive a movable range of the moving body from the configured processing unit, the measurement value of the measurement value of the distance measurement unit that has not been processed by the processing unit, and the calculated distance. And a movable range deriving unit, wherein the movable body control unit is configured to move the movable body within the movable range.
  • the calculated distance is the distance to the prohibited area calculated from the self position and map information. Therefore, the calculated distance is a distance measured by the distance measuring unit when it is assumed that the prohibited area is detected by the distance measuring unit.
  • the movable range deriving unit can recognize the prohibited area from the calculated distance. Therefore, the area excluding the inaccessible area may be the movable range. Therefore, the autonomous mobile body can perform tracking of the tracking target while avoiding entry into the entry-prohibited area.
  • the self-position estimation unit uses the measurement value of the distance measurement unit that has not been processed by the processing unit and the measurement value that has not been processed by the processing unit. It may be configured to estimate the position.
  • the object detection unit uses the measurement value of the measurement value of the distance measurement unit that has not been processed by the processing unit and the measurement value before the processing of the processing unit to perform the tracking target. May be configured to detect.
  • the autonomous mobile body can recognize the tracking target even when the tracking target enters the prohibited area.
  • the autonomous mobile body may further include a notifying unit that gives a notification when the self-position estimated by the self-position estimating unit is located in the prohibited area.
  • the moving body may be unable to move.
  • the autonomous mobile body including the notification unit can notify the tracking target when the self-position is located within the inaccessible area.
  • the movable range deriving unit when the self-position estimated by the self-position estimating unit is located in the entry prohibited area, the movable range without using the calculated distance. May be configured to be derived.
  • the autonomous mobile body can recognize the prohibited area as the movable range. Therefore, when the self-position is located in the entry prohibited area, the moving body can be moved to the outside of the entry prohibited area.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an autonomous moving body and a tracking target according to an embodiment.
  • the block diagram which shows the autonomous mobile body of FIG.
  • the figure which shows typically the detection range of the distance measurement part with which the autonomous mobile body of FIG. 1 is equipped.
  • the figure which shows an environment map and an entry prohibition area typically.
  • the flowchart which shows the process which the control apparatus with which the autonomous mobile body of FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining processing performed by the control device in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining processing performed by the control device in FIG.
  • the schematic diagram which shows the state which the tracking target entered into the entry prohibition area.
  • the schematic diagram which shows the state in which an own position is located in the entry prohibition area.
  • the autonomous mobile body 10 includes a vehicle 20, a distance measuring unit 31, a control device 32, and a notification unit 35.
  • the distance measuring unit 31 and the control device 32 are mounted on the vehicle 20.
  • the vehicle 20 includes a vehicle body 21, a plurality of wheels 22, and a drive mechanism 23 for driving the vehicle 20.
  • the vehicle 20 is a moving body that autonomously moves so as to track the registered tracking target T under the control of the control device 32.
  • the vehicle 20 tracks the tracking target T so that the distance L from the vehicle 20 to the tracking target T falls within a predetermined range.
  • the drive mechanism 23 includes a plurality of motors 24, a plurality of motor drivers 25, a travel control device 26, and a plurality of encoders 29.
  • the motors 24, the motor drivers 25, and the encoders 29 are provided in the same number as the number of the wheels 22.
  • Each motor 24 rotates the corresponding wheel 22.
  • Each motor driver 25 drives the corresponding motor 24.
  • Each encoder 29 is attached to the corresponding motor 24.
  • the traveling control device 26 includes a CPU 27 and a storage unit 28.
  • the storage unit 28 stores, for example, programs for performing various controls.
  • a command from the control device 32 is input to the travel control device 26.
  • the traveling control device 26 calculates a speed command value that is a command for instructing the speed of the vehicle 20, or calculates a command rotation speed based on a traveling direction command that is a command for instructing the traveling direction of the vehicle 20.
  • the encoder 29 is, for example, an incremental encoder, and outputs a pulse signal based on the rotation amount of the rotation shaft of the motor 24.
  • Each encoder 29 detects the rotation speed of the rotation shaft of the corresponding motor 24.
  • Each motor driver 25 performs feedback control so that the rotation speed of the corresponding motor 24 and the command rotation speed match. As a result, the vehicle 20 moves in the traveling direction according to the traveling direction command at a speed according to the velocity command value.
  • the notification unit 35 is a member that notifies the tracking target T.
  • the notification unit 35 may be, for example, a speaker that makes a sound notification or an electric light that makes a light notification.
  • the distance measuring unit 31 is provided to cause the control device 32 to recognize an object existing around the vehicle 20 and to measure the distance from the vehicle 20 to the object.
  • the object includes a tracking target T and an obstacle.
  • the distance measuring unit 31 is, for example, LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging).
  • LIDAR is a range finder that can recognize the surrounding environment by irradiating the surrounding area with a laser and receiving the reflected light reflected from the part hit by the laser.
  • An example of LIDAR is a two-dimensional rangefinder that irradiates a laser while changing the irradiation angle along a horizontal plane.
  • the laser irradiation range is the reference axis ⁇ 135°. That is, the laser irradiation range of the distance measuring unit 31 has a fan shape with a radius of 30 [m] and a central angle of 270°.
  • the irradiation range of this laser is a detection range SA in which an object can be detected.
  • the part that the laser hits is the measurement point, and LIDAR measures the distance to the measurement point by associating it with the irradiation angle.
  • the irradiation angle is an angle corresponding to the angular resolution ⁇ 2, which is set at constant angular intervals along the horizontal plane.
  • the distance measuring unit 31 outputs measured values at regular angular intervals.
  • LIDAR outputs detection information that associates the measured value of the distance to the measurement point with the irradiation angle when the reflected light can be received, and the irradiation angle when the reflected light cannot be received.
  • the non-detection information is output in association with. Therefore, the LIDAR detection result is information in which the irradiation angle and the measured value are associated with each other.
  • the measured value includes the measured distance and non-detection information indicating that the distance could not be detected.
  • the control device 32 can determine whether or not an object exists around the vehicle 20 based on the detection result of the LIDAR. Further, when the object exists, the control device 32 grasps the distance to the object and the irradiation angle. it can. For example, when the angular resolution ⁇ 2 of the irradiation angle is 1.0°, 271 detection results can be obtained in one detection cycle.
  • the laser irradiation angle represents the direction from the vehicle 20.
  • the distance measuring unit 31 measures the distance at the azimuth angle intervals set according to the angular resolution ⁇ 2.
  • the control device 32 includes a CPU 33 and a storage unit 34.
  • the storage unit 34 includes, for example, a RAM and a ROM.
  • Various programs for controlling the vehicle 20 are stored in the storage unit 34.
  • the control device 32 may include dedicated hardware that executes at least a part of various processes, for example, an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the controller 32 may be configured as a circuit including one or more processors operating according to a computer program, one or more dedicated hardware circuits such as ASIC, or a combination thereof.
  • the processor includes a CPU and memories such as RAM and ROM.
  • the memory stores program code or instructions configured to cause the CPU to perform processing.
  • Memory a computer-readable medium, includes anything that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.
  • the control device 32 outputs various commands to the travel control device 26. As a result, the rotation speed of the wheels 22 and the rotation direction of the wheels 22 are controlled, and the vehicle 20 tracks the tracking target T. That is, the control device 32 controls the drive mechanism 23 to move the vehicle 20 autonomously.
  • Map information is stored in the storage unit 34 of the control device 32. As shown in FIG. 4, the map information is information indicating the environment map M and the prohibited area A.
  • the environment map M is information about the physical structure of the surrounding environment of the autonomous mobile body 10, and this information includes, for example, the shape and size of the environment in which the autonomous mobile body 10 is used.
  • the prohibited area A is a place where the autonomous mobile body 10 is prohibited from entering, and is set in the environment map M.
  • the environment map M may be stored in the storage unit 34 in advance.
  • the environment map M it is preferable to store, as the environment map M, the coordinates of the object whose position does not easily change, for example, the wall W and the pillar Pi of the building.
  • the environment map M may be created by mapping with SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).
  • the mapping is realized, for example, by creating a local map from the coordinates of the measurement points obtained by the distance measuring unit 31 and combining the local maps according to their own positions.
  • Entry-prohibited area A is a place where the distance measuring unit 31 cannot detect, or a place where the distance measuring unit 31 cannot detect easily.
  • the place that cannot be detected by the distance measuring unit 31 is, for example, a member made of a material having a high laser transmittance, for example, a place where a colorless transparent glass is arranged, or a member whose height does not hit the irradiated laser. It is a place where the area is divided by the color of the floor surface such as a pedestrian zone in a factory. Further, for example, an arbitrary place having no characteristic can be set as the entry prohibition area A, such as a place where no member is arranged and a place where the floor surface is not classified.
  • the place where detection by the distance measuring unit 31 is difficult is a place where a member whose partial shape can be detected but whose overall shape along the horizontal plane is difficult to recognize is placed, for example, a load is placed. It is a shelf that supports the shelf board with columns.
  • the information indicating the prohibited area A is the coordinates of the prohibited area A on the environment map M.
  • the entry prohibited area A may be stored in the storage unit 34 in advance together with the environment map M. Further, the prohibited area A may be stored in the storage unit 34 by an external device after being mapped by the control device 32.
  • control device 32 when tracking the tracking target T will be described.
  • the autonomous mobile body 10 is used in the environment shown by the map information of FIG. 4.
  • step S1 the control device 32 determines the detection result of the distance measuring unit 31, that is, the measurement value of the azimuth and the distance to the measurement point P1 caused by the surrounding environment of the autonomous mobile body 10. It is acquired from the distance measuring unit 31.
  • the measurement point P1 occurs when the laser strikes the wall W, the pillar Pi, and the tracking target T.
  • the control device 32 can obtain the relative coordinates of the measurement point P1 with respect to the vehicle 20 from the detection result of the distance measurement unit 31.
  • step S2 the control device 32 performs self-position estimation for estimating the position of the vehicle 20 on the environment map M.
  • the matching result with the map M is integrated by the Bayes filter. That is, the control device 32 estimates the self-position by correcting the self-position obtained by odometry with the relative position with respect to the landmark. This is called probabilistic self-location estimation.
  • the landmark is a portion of the shape of the surrounding environment that can be grasped from the measurement point P1 and whose shape changes.
  • the self-position is a coordinate indicating one point of the vehicle body 21, and is, for example, a coordinate of the center of the vehicle body 21 in the horizontal direction.
  • the control device 32 is used as a self-position estimation unit.
  • step S3 the control device 32 uses the self position estimated in step S2 and the map information stored in the storage unit 34 to prohibit entry from the self position.
  • the distance and direction to the area A are calculated.
  • the control device 32 calculates the distance to the inaccessible area A at azimuth intervals along the horizontal plane set according to the angular resolution ⁇ 2 of the distance measuring unit 31. Therefore, when the angular resolution ⁇ 2 of the distance measuring unit 31 is 1.0°, the distance calculated by the control device 32 is also associated with each azimuth at 1.0° intervals. In other words, the control device 32 calculates the distance to the virtual measurement point P2, which is generated when the laser hits the prohibited area A, at the set azimuth angle interval.
  • the control device 32 is used as a distance calculation unit.
  • step S4 the control device 32 processes the measurement value of the distance measuring unit 31.
  • the control device 32 determines whether or not the measurement point P1 exists between the vehicle 20 and the entry prohibited area A at each azimuth angle from the vehicle 20 to the entry prohibited area A.
  • the measurement point P1 exists between the vehicle 20 and the entry prohibited area A
  • the measurement point P1 does not exist between the vehicle 20 and the entry prohibited area A, it can be said that there is no object between the vehicle 20 and the entry prohibited area A.
  • the control device 32 determines that the measurement point P1 does not exist between the vehicle 20 and the entry prohibited area A among the measurement values associated with the same orientation as the direction from the vehicle 20 to the entry prohibited area A.
  • the measured value associated with the azimuth is replaced with the calculated distance that is the distance calculated in step S3. More specifically, the control device 32 replaces the measurement value of the distance measuring unit 31 with the calculated distance associated with the same azimuth as the azimuth with which the measurement value is associated, and thus the measurement value of the distance measuring unit 31. To process. That is, the control device 32 replaces the measurement value longer than the calculated distance and the non-detection information with the calculated distance among the measured values associated with the same direction as the direction from the vehicle 20 to the entry prohibited area A.
  • the calculated distance obtained by processing the measured value is the distance to the virtual measurement point P2.
  • the control device 32 can obtain the relative coordinates of the virtual measurement point P2 based on the self position from the azimuth and the calculated distance associated with the azimuth. Note that, among the measurement values of the distance measuring unit 31, the measurement values associated with the azimuth different from the azimuth from the self-position to the prohibited area A are not processed. Therefore, among the measurement values of the distance measuring unit 31, the measurement value associated with the azimuth different from the azimuth from the self-position to the prohibited area A is the measurement value that has not been processed.
  • the control device 32 is used as a processing unit.
  • step S5 the control device 32 discriminates between the tracking target T and the obstacle.
  • the control device 32 detects an object by clustering the measurement points P1.
  • the laser emitted from the distance measuring unit 31 reflects when it hits an object, so that the measurement point P1 is interrupted at the boundary between the object and space. Therefore, the set of measurement points P1 represents a part of the contour of the object, and the object can be detected from the point group in which the measurement points P1 are clustered.
  • the plurality of measurement points P1 generated by each of the wall W, the pillar Pi, and the tracking target T are clustered, so that each of the wall W, the pillar Pi, and the tracking target T is an individual object. To be detected.
  • the control device 32 can calculate the width of the object from the relative coordinates of the measurement points P1 forming the clustered point group.
  • Information regarding the tracking target T is registered in the control device 32, and an object matching this information is recognized as the tracking target T.
  • An example of the tracking target T is a person.
  • the information about the tracking target T is, for example, the width of the foot.
  • the tracking target T is registered by setting the control device 32 in the registration mode by operating an operation unit provided on the vehicle 20 or an external device while a person stands upright in front of the distance measuring unit 31.
  • the control device 32 clusters the virtual measurement points P2, and regards the cluster of the virtualized measurement points P2 as an object. That is, the virtual measurement point P2 is treated in the same manner as the measurement point P1 and processed.
  • the control device 32 recognizes both of the objects recognized by the measurement point P1 other than the tracking target T and the objects recognized by the virtual measurement point P2 as obstacles. It can be said that the control device 32 recognizes the tracking target T from the measurement point P1 and recognizes the obstacle from both the measurement point P1 and the virtual measurement point P2. That is, by processing the measured value, the inaccessible area A can be regarded as a virtual obstacle.
  • the control device 32 is used as an object detection unit.
  • step S6 the control device 32 derives the movable range MA.
  • the control device 32 sets the range excluding the obstacle detected in step S5 as the movable range MA. More specifically, the control device 32 controls the vehicle 20 so that the distance from the obstacle to the vehicle 20 is equal to or more than a predetermined value, so that the movable range MA is determined by the obstacle. By recognizing an obstacle from the virtual measurement point P2, the prohibited area A is regarded as an obstacle. Therefore, the movable range MA is derived from the obstacle recognized by the measured value that is not processed by the control device 32 and the obstacle recognized by the calculated distance.
  • the control device 32 is used as a movable range deriving unit.
  • step S7 the control device 32 moves the vehicle 20 so as to track the tracking target T within the movable range MA.
  • the control device 32 recognizes the distance L from the vehicle 20 to the tracking target T from the detection result of the distance measurement unit 31, and controls the vehicle 20 so that the distance L falls within a predetermined range.
  • the control device 32 controls the vehicle 20 so that the distance from the tracking target T is the shortest within the movable range MA.
  • the tracking target T is detected using the measurement value of the distance measurement unit 31 that has not been processed and the measurement value that has not been processed. Therefore, even if the tracking target T has entered the entry prohibited area A, the tracking target T can be detected.
  • the control device 32 is used as a moving body control unit.
  • the control device 32 informs the tracking target T that an abnormality has occurred by informing by the notifying unit 35.
  • the control device 32 may mistakenly recognize that the surroundings are surrounded by obstacles by the virtual measurement point P2, and may be in an immovable state. Therefore, the notification by the notification unit 35 notifies that the vehicle 20 is in the immovable state.
  • the reason why the self-position is located in the inaccessible area A is that the accuracy of self-position estimation is lowered. For example, if the landmark cannot be detected, the accuracy of self-position estimation may decrease depending on the position of the vehicle 20.
  • control device 32 may misidentify the prohibited area A as the movable range MA, and the vehicle 20 may enter the prohibited area A. Then, if the correct self-position is estimated after the vehicle 20 enters the prohibition area A, the self-position may be located in the prohibition area A. Further, depending on the braking ability of the vehicle 20, the tracking target T that has entered the entry prohibited area A may try to track and enter the entry prohibited area A.
  • control device 32 Since the control device 32 moves within the movable range MA, the vehicle 20 is suppressed from entering the entry prohibited area A.
  • the control device 32 grasps the relative position between the self-position and the prohibited area A from the map information and processes the measurement value of the distance measuring unit 31, thereby suppressing the vehicle 20 from entering the prohibited area A. be able to.
  • the typical autonomous moving body 10 that tracks the tracking target T recognizes the tracking target T and the obstacle from the measurement value of the distance measuring unit 31, and tracks the tracking target T while avoiding contact with the obstacle.
  • a logic for processing the measured value of the distance measuring unit 31 is added to the typical control logic. be able to. This can prevent the vehicle 20 from entering the prohibited area A.
  • the vehicle 20 is prevented from entering the prohibited area A by creating a route from its own position to the destination, assuming that the coordinates of the tracking target T are the destination, each time the tracking target T moves. Need to generate a route to. In this case, the time required to generate the route is long, and the maximum speed of the vehicle 20 may be slow. On the other hand, as in the present embodiment, the maximum speed can be increased by suppressing the vehicle 20 from entering the prohibited area A without generating a route. ..
  • the entry prohibition area A is a place where an object through which the laser passes is arranged, the entry prohibition area A can be recognized by providing an ultrasonic sensor. If the prohibition area A is a place where an object having a height not hit by the laser is arranged, the prohibition area A can be recognized by providing a three-dimensional range finder. If the entry prohibited area A is a place where the area is divided by the color of the floor surface, the entry prohibited area A can be recognized by providing a stereo camera. However, in any case, it is necessary to increase the number of members for detecting the prohibited area A, which causes an increase in manufacturing cost.
  • the entry prohibition area A is a featureless place, the entry prohibition area A cannot be detected.
  • the measurement value of the distance measurement unit 31 it is possible to suppress an increase in manufacturing cost. Further, even if the entry prohibition area A is a featureless place, the entry of the vehicle 20 into the entry prohibition area A can be suppressed.
  • the control device 32 calculates the distance from the self position to the prohibited area A at the set azimuth angle interval, and processes the measured value of the azimuth corresponding to the calculated calculated distance into the calculated distance. Thereby, the control device 32 can recognize the inaccessible area A as an obstacle. Therefore, the control device 32 can set the portion excluding the inaccessible area A as the movable range MA. In this case, the control device 32 can suppress the entry of the vehicle 20 into the entry prohibited area A without generating a route. Therefore, the autonomous mobile body 10 can avoid entering the entry prohibited area A while tracking the tracking target T.
  • the control device 32 performs self-position estimation using the measured value of the distance measurement unit 31 that has not been processed and the measured value before the processing. That is, the self-position estimation is performed without using the calculated distance. In this case, the self-position estimation accuracy can be improved as compared with the case where the self-position estimation is performed only by odometry. In addition, the accuracy of self-position estimation can be improved as compared with the case where the self-position is estimated using both the measured value of the distance measuring unit 31 and the calculated distance. If the self-position is estimated using both the measured value of the distance measuring unit 31 and the calculated distance, if the environment map M has a terrain similar to the shape of the prohibited area A that can be recognized from the virtual measurement point P2, the control is performed.
  • the device 32 may misidentify its own position. On the other hand, by estimating the self-position using only the measurement value of the distance measuring unit 31, the control device 32 is less likely to misidentify the self-position. Therefore, the accuracy of estimating the self-position can be improved.
  • the control device 32 detects the tracking target T using the measurement value of the distance measurement unit 31 that has not been processed and the measurement value that has not been processed. Since the tracking target T can be detected even when the tracking target T has entered the entry prohibited area A, the control device 32 does not easily lose track of the tracking target T. Further, even when the tracking target T is located in the entry prohibited area A, the distance to the tracking target T can be shortened within the movable range MA. Therefore, the followability is improved.
  • the notification unit 35 gives a notification. Therefore, the autonomous mobile body 10 can notify the tracking target T when the vehicle 20 becomes immovable.
  • the embodiment can be modified and implemented as follows.
  • the present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
  • the control device 32 may recognize the movable range MA only from the measurement value of the distance measuring unit 31. That is, the control device 32 may recognize the obstacle without using the calculated distance, and set the range excluding the obstacle as the movable range MA. As a result, the control device 32 can recognize the inaccessible area A as the movable range MA. As a result, it is possible to prevent the control device 32 from erroneously recognizing that the surroundings are surrounded by the virtual measurement point P2. Therefore, the vehicle 20 is unlikely to be in an immovable state.
  • the control device 32 can move the vehicle 20 to the outside of the entry prohibition area A. In this case, the autonomous mobile body 10 does not have to include the notification unit 35.
  • the control device 32 does not have to perform the notification by the notification unit 35.
  • the control device 32 may recognize the tracking target T by using the calculated distance in addition to the measured value of the distance measuring unit 31. In this case, when the tracking target T enters the prohibited area A, the control device 32 loses track of the tracking target T. In this case, the control device 32 moves the vehicle 20 toward the position where the tracking target T is finally detected. Then, when the tracking target T goes out of the entry prohibited area A, the control device 32 recognizes the tracking target T again. Then, the control device 32 causes the vehicle 20 to track the tracking target T.
  • the control device 32 may perform self-position estimation using the measurement value of the distance measuring unit 31 and the calculated distance.
  • the control device 32 may detect the entry prohibited area A by the calculated distance obtained by processing the measurement value of the distance measurement unit 31 and obtain the movable range MA, and the process of FIG. 5 may be appropriately changed.
  • the method of self-location estimation may be changed appropriately.
  • the self-location estimation may be performed only by odometry.
  • the odometry may be performed using a gyroscope, an acceleration sensor, or an inertial measurement device that combines these, or may be performed using a camera.
  • a three-dimensional distance meter that irradiates a laser while changing the irradiation angle in both the horizontal direction and the vertical direction may be used.
  • a stereo camera may be used as the distance measuring unit 31.
  • the stereo camera causes the control device 32 to recognize the surrounding environment from the parallax image obtained by capturing the surrounding environment with a plurality of cameras.
  • the parallax image is an image showing a pixel difference that occurs between cameras when the same feature point is captured by a plurality of cameras.
  • the characteristic point is a portion where parallax is obtained, such as an edge of an object, that is, a pixel whose luminance changes in each pixel of a captured image.
  • the control device 32 can obtain the distance from the vehicle 20 to the feature point and the azimuth from the vehicle 20 to the feature point using, for example, the inter-eye distance of the stereo camera, the focal length, or the parallax image.
  • the characteristic points are the measuring points.
  • the distance measuring unit 31 may be a device that uses radio waves, for example.
  • the distance measuring unit 31 may be a combination of a plurality of sensors such as a LIDAR and a stereo camera. That is, the distance measuring unit 31 may be composed of a single sensor or plural sensors.
  • Tracking target T may be other than a person.
  • the tracking target T may be a moving body other than the vehicle 20.
  • the notification unit 35 may be a communication device capable of communicating with the moving body that is the tracking target T.
  • the control device 32 communicates with the communication device to notify the moving body that is the tracking target T.
  • the detection target of the tracking target T may be a mark attached to the tracking target T that can be detected by the distance measuring unit 31. Also, a detection unit other than the distance measurement unit 31 may detect the tracking target T.
  • the moving body is not limited to the vehicle 20, and may be a multipedal robot or an autonomous unmanned aircraft.
  • the structure of the drive mechanism 23 can be arbitrarily changed as long as the speed of the vehicle 20 can be controlled so as to follow the speed command value.
  • the control device 32 may have the function of the travel control device 26.
  • the control device 32 may output the command rotation speed to the motor driver 25, and the motor driver 25 may drive the motor 24 according to the command rotation speed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

追尾対象を追尾する自律移動体は、移動体と、距離測定部と、物体検出部と、前移動体制御部と、環境地図及び進入禁止エリアの情報を含む地図情報が記憶された記憶部と、自己位置推定部と、自己位置から進入禁止エリアまでの距離を算出するように構成された距離算出部と、測定値を算出距離に加工するように構成された加工部と、前記加工部による加工が行われなかった前記測定値及び前記算出距離から前記移動体の移動可能範囲を導出するように構成された移動可能範囲導出部と、を備え、前記移動体制御部は、前記移動可能範囲内で前記移動体を移動させるように構成される。

Description

自律移動体
　本開示は、追尾対象を追尾する自律移動体に関する。
　特許文献１は、周辺環境を認識して、自律移動を行う自律移動体を開示している。この自立移動体は距離測定部を備え、距離測定部は、周辺環境を認識するために、測定点までの方位と距離とを検出する。さらに、自律移動体は、環境地図が記憶された記憶部と、自己位置を推定する自己位置推定部と、経路生成部と、制御装置と、を備える。環境地図には、距離測定部が検出することができる物体と、距離測定部が検出することができない物体とが登録されている。自己位置推定部は、距離測定部の検出結果から自己位置を推定する。経路生成部は、環境地図から物体の位置を把握し、物体を避けるように現在位置から目的地までの経路を生成する。即ち、物体が配置された位置が進入禁止エリアとして設定され、進入禁止エリアに自律移動体が進入しないように経路が生成される。制御装置は、生成された経路に従って自律移動体を移動させる。距離測定部が検出できない物体は環境地図に登録され、経路生成部はこの物体を回避するように経路を生成する。これにより、自律移動体は、距離測定部が検出できない物体を避けながら移動することができる。
特開２０１５－１８２０号公報
　典型的な自律移動体は、追尾対象を追尾しながら移動する。この種の自律移動体は、距離測定部と、距離測定部の検出結果から追尾対象及び障害物を検出する物体検出部と、追尾対象を追尾するように自律移動体を移動させる移動体制御部と、を備える。追尾対象が移動するので、自律移動体は目的地を設定することができない。このため、追尾対象を追尾する自律移動体は、経路生成を行うことなく、障害物が検出されない移動可能範囲内で追尾対象を追尾する。従って、自律移動体が移動する範囲は、距離測定部の検出結果に依存している。そのため、距離測定部が進入禁止エリアを検出できない場合、自律移動体が進入禁止エリアに進入するおそれがある。
　本開示の目的は、進入禁止エリアへの進入を避けつつ追尾対象の追尾を行える自律移動体を提供することにある。
　本開示の一態様に係る自律移動体は、追尾対象を追尾する自律移動体であって、移動体と、前記移動体から測定点までの距離と方位とを測定するように構成された距離測定部と、前記追尾対象及び障害物を含む物体を検出するように構成された物体検出部と、前記移動体が前記追尾対象を追尾するように、前記移動体の移動を制御するように構成された移動体制御部と、環境地図及び進入禁止エリアの情報を含む地図情報が記憶された記憶部と、前記環境地図における前記移動体の自己位置を推定するように構成された自己位置推定部と、前記自己位置推定部により推定された前記自己位置と前記記憶部に記憶された前記進入禁止エリアの情報とを用いて、前記自己位置から前記進入禁止エリアまでの距離を、前記自己位置から前記進入禁止エリアへの水平面に沿った方位角間隔で算出するように構成された距離算出部と、前記移動体から前記進入禁止エリアまでの方位と同一方位に対応付けられた前記距離測定部の測定値のうち、前記移動体と前記進入禁止エリアとの間に前記測定点が存在していない方位に対応付けられた前記測定値を、前記距離算出部で算出された算出距離に加工するように構成された加工部と、前記距離測定部の測定値のうち前記加工部による加工が行われなかった前記測定値、及び、前記算出距離から前記移動体の移動可能範囲を導出するように構成された移動可能範囲導出部と、を備え、前記移動体制御部は、前記移動可能範囲内で前記移動体を移動させるように構成される。
　算出距離は、自己位置と地図情報とから算出された、進入禁止エリアまでの距離である。従って、算出距離は、進入禁止エリアを距離測定部によって検出できたと仮定した場合に、距離測定部によって測定される距離である。距離測定部の測定値を算出距離に加工することで、移動可能範囲導出部は、算出距離から進入禁止エリアを認識することができる。このため、進入禁止エリアを除いた部分が移動可能範囲となり得る。従って、自律移動体は、進入禁止エリアへの進入を避けつつ、追尾対象の追尾を行うことができる。
　さらに、前記自己位置推定部は、前記距離測定部の測定値のうち前記加工部による加工が行われなかった前記測定値、及び前記加工部による加工が行われる前の測定値を用いて前記自己位置を推定するように構成されてもよい。
　これによれば、自己位置の推定精度を向上させることができる。
　さらに、前記物体検出部は、前記距離測定部の測定値のうち前記加工部による加工が行われなかった前記測定値、及び前記加工部による加工が行われる前の測定値を用いて前記追尾対象を検出するように構成されてもよい。
　これによれば、進入禁止エリアに追尾対象が進入した場合であっても、自律移動体は追尾対象を認識する事ができる。
　上記自律移動体は、さらに、前記自己位置推定部により推定された前記自己位置が前記進入禁止エリア内に位置している場合に報知を行う報知部を備えていてもよい。
　自己位置が進入禁止エリア内に位置している場合、移動体が移動不能状態となる場合がある。報知部を備える自律移動体は、自己位置が進入禁止エリア内に位置している場合に、追尾対象に報知を行うことができる。
　さらに別の態様では、前記移動可能範囲導出部は、前記自己位置推定部により推定された前記自己位置が前記進入禁止エリア内に位置している場合、前記算出距離を用いずに前記移動可能範囲を導出するように構成されてもよい。
　これによれば、自律移動体は、進入禁止エリアを移動可能範囲と認識することができる。従って、自己位置が進入禁止エリア内に位置している場合に、進入禁止エリア外に移動体を移動させることができる。
実施形態の自律移動体及び追尾対象を示す概略図。 図１の自律移動体を示すブロック図。 図１の自律移動体が備える距離測定部の検出範囲を模式的に示す図。 環境地図及び進入禁止エリアを模式的に示す図。 図１の自律移動体が備える制御装置が行う処理を示すフローチャート。 図５の制御装置が行う処理を説明するための図。 図５の制御装置が行う処理を説明するための図。 追尾対象が進入禁止エリアに進入した状態を示す模式図。 自己位置が進入禁止エリア内に位置している状態を示す模式図。
　以下、実施形態の自律移動体について説明する。
　図１及び図２に示すように、自律移動体１０は、車両２０と、距離測定部３１と、制御装置３２と、報知部３５と、を備える。距離測定部３１および制御装置３２は車両２０に搭載されている。車両２０は、車体２１と、複数の車輪２２と、車両２０を走行させるための駆動機構２３と、を備える。車両２０は、制御装置３２に制御されることで、登録された追尾対象Ｔを追尾するように自律移動する移動体である。車両２０は、車両２０から追尾対象Ｔまでの距離Ｌが所定範囲に収まるように、追尾対象Ｔを追尾する。
　図２に示すように、駆動機構２３は、複数のモータ２４と、複数のモータドライバ２５と、走行制御装置２６と、複数のエンコーダ２９と、を備える。なお、図示は省略するが、モータ２４、モータドライバ２５、及びエンコーダ２９は、車輪２２の数と同数設けられる。各モータ２４は、対応する車輪２２を回転させる。各モータドライバ２５は、対応するモータ２４を駆動させる。各エンコーダ２９は、対応するモータ２４に取り付けられている。
　走行制御装置２６は、ＣＰＵ２７と、記憶部２８と、を備える。記憶部２８には、例えば、種々の制御を行うためのプログラムが記憶される。走行制御装置２６には、制御装置３２からの指令が入力される。走行制御装置２６は、車両２０の速度を指示する指令である速度指令値を演算したり、車両２０の進行方向を指示する指令である進行方向指令に基づき指令回転数を演算したりする。
　エンコーダ２９は、例えばインクリメンタル型のエンコーダであり、モータ２４の回転軸の回転量に基づいたパルス信号を出力する。各エンコーダ２９は、対応するモータ２４の回転軸の回転数を検出する。各モータドライバ２５は、対応するモータ２４の回転数と指令回転数とが一致するようにフィードバック制御を行う。これにより、車両２０は、速度指令値に応じた速度で、進行方向指令に応じた進行方向へ移動する。
　報知部３５は、追尾対象Ｔに対して報知を行う部材である。報知部３５は、例えば、音による報知を行うスピーカーであってもよいし、光による報知を行う電灯であってもよい。
　次に、距離測定部３１、及び、制御装置３２について詳細に説明する。
　距離測定部３１は、制御装置３２に車両２０の周辺に存在する物体を認識させるとともに、車両２０から物体までの距離を測定するために設けられる。物体は、追尾対象Ｔ及び障害物を含む。
　距離測定部３１は、例えば、LIDAR（Laser Imaging Detection and Ranging）である。LIDARは、レーザーを周辺に照射し、レーザーが当たった部分から反射した反射光を受信することで周辺環境を認識可能な距離計である。LIDARの一例は、水平面に沿って照射角度を変更しながらレーザーを照射する二次元距離計である。
　図３に示すように、距離測定部３１のレーザーの照射範囲は、例えば、水平面に沿う照射可能角度θ１＝２７０°、照射可能距離ｄ＝３０［ｍ］の範囲である。照射可能角度θ１の中央を基準軸とすると、レーザーの照射範囲は基準軸±１３５°の範囲である。即ち、距離測定部３１のレーザーの照射範囲は、半径３０［ｍ］、中心角２７０°の扇形となる。このレーザーの照射範囲が、物体を検出可能な検出範囲ＳＡである。
　レーザーが当たった部分が測定点であり、LIDARは測定点までの距離を照射角度に対応付けて測定する。照射角度は、水平面に沿って一定の角度間隔で設定される、角度分解能θ２に応じた角度である。距離測定部３１は、一定の角度間隔で測定値を出力する。詳細に説明すると、LIDARは、反射光を受光できた場合には測定点までの距離の測定値を照射角度に対応付けた検出情報を出力し、反射光を受光できなかった場合には照射角度に対応付けて非検出情報を出力する。従って、LIDARの検出結果とは、照射角度と測定値とを対応付けた情報である。測定値には、測定された距離と、距離を検出できなかったことを示す非検出情報が含まれる。車両２０の周辺に物体が存在する場合には、レーザーが物体に当たることで測定点までの距離が照射角度に対応付けて出力される。従って、制御装置３２は、LIDARの検出結果から車両２０の周囲に物体が存在するか否かを判断することができ、さらに、物体が存在する場合には物体までの距離と照射角度とを把握できる。例えば、照射角度の角度分解能θ２が１．０°である場合、１つの検出周期で２７１個の検出結果が得られる。レーザーの照射角度は、車両２０からの方位を表している。例えば、基準軸が車両２０の前方を向いているとすると、基準軸よりも時計回り方向の照射角度は車両２０の右方、基準軸よりも反時計回り方向の照射角度は車両２０の左方となる。従って、距離測定部３１は、角度分解能θ２に従って設定された方位角間隔で距離を測定する。
　制御装置３２は、ＣＰＵ３３と、記憶部３４とを備える。記憶部３４は、例えばＲＡＭ及びＲＯＭを含む。記憶部３４には、車両２０を制御するための種々のプログラムが記憶されている。制御装置３２は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えていてもよい。制御装置３２は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。
　制御装置３２は、走行制御装置２６に各種指令を出力する。これにより、車輪２２の回転数及び車輪２２の回転方向が制御され、車両２０は追尾対象Ｔを追尾する。すなわち、制御装置３２は、駆動機構２３を制御することで、車両２０を自律移動させている。
　制御装置３２の記憶部３４には、地図情報が記憶されている。図４に示すように、地図情報とは、環境地図Ｍと、進入禁止エリアＡと、を示す情報である。環境地図Ｍは、自律移動体１０の周辺環境の物理的構造に関する情報であり、この情報には、例えば、自律移動体１０が使用される環境の形状及び広さが含まれる。進入禁止エリアＡは、自律移動体１０の進入が禁止されている場所であり、環境地図Ｍ内に設定されている。
　自律移動体１０が使用される周辺環境を予め把握できている場合、予め環境地図Ｍが記憶部３４に記憶されていてもよい。環境地図Ｍを予め記憶部３４に記憶させる場合、位置の変化しにくい物、例えば建築物の壁Ｗ及び柱Ｐｉの座標を環境地図Ｍとして記憶させるとよい。
　環境地図Ｍは、SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）によるマッピングにより作成されてもよい。マッピングは、例えば、距離測定部３１によって得られた測定点の座標から局所地図を作成し、この局所地図を自己位置に応じて組み合わせることによって実現される。
　進入禁止エリアＡは、距離測定部３１による検出ができない場所、あるいは、距離測定部３１による検出を行いにくい場所である。距離測定部３１による検出ができない場所とは、例えば、レーザーの透過率が高い材料性の部材、例えば無色透明のガラスが配置された場所、照射されたレーザーが当たらない高さの部材が配置された場所、または、工場内の歩行帯など床面の色によってエリアが区分された場所である。また、例えば、部材が配置されていない場所、及び、床面の色による区分がされていない場所のように、特徴のない任意の場所を進入禁止エリアＡとすることもできる。距離測定部３１による検出を行いにくい場所とは、部分的な形状を検出することはできるが、水平面に沿う全体の形状が認識しにくい部材が配置される場所であり、例えば、荷が置かれる棚板を支柱で支持した棚である。
　進入禁止エリアＡを示す情報とは、環境地図Ｍ上における進入禁止エリアＡの座標である。進入禁止エリアＡは、環境地図Ｍとともに予め記憶部３４に記憶されていてもよい。また、進入禁止エリアＡは、制御装置３２によるマッピングが行われた後に、外部機器によって記憶部３４に記憶されてもよい。
　次に、制御装置３２が追尾対象Ｔを追尾する際に行う制御について説明する。一例として、図４の地図情報により示される環境で自律移動体１０が用いられる場合について説明する。
　図５及び図６に示すように、ステップＳ１において、制御装置３２は、距離測定部３１の検出結果、即ち、自律移動体１０の周辺環境により生じる測定点Ｐ１までの方位と距離の測定値を距離測定部３１から取得する。図６から把握できるように、壁Ｗ、柱Ｐｉ及び追尾対象Ｔにレーザーが当たることで測定点Ｐ１が生じる。制御装置３２は、距離測定部３１の検出結果から車両２０を基準とする測定点Ｐ１の相対座標を得ることができる。
　次に、ステップＳ２において、制御装置３２は、環境地図Ｍ上での車両２０の位置を推定する自己位置推定を行う。自己位置推定は、エンコーダ２９の検出結果を用いて車両２０の自己移動量を推定するオドメトリと、距離測定部３１の検出結果から得られた車両２０の周囲の特徴点（＝ランドマーク）と環境地図Ｍとのマッチング結果と、をベイズフィルタにより統合することで行われる。即ち、制御装置３２は、オドメトリにより得られた自己位置をランドマークとの相対位置で補正することで自己位置を推定する。これを確率的自己位置推定という。ランドマークは、測定点Ｐ１から把握できる周辺環境の形状のうち、形状が変化する部分である。なお、自己位置とは、車体２１の一点を示す座標であり、例えば、車体２１の水平方向の中央の座標である。制御装置３２は、自己位置推定部として用いられる。
　次に、図５及び図７に示すように、ステップＳ３において、制御装置３２は、ステップＳ２で推定した自己位置と、記憶部３４に記憶された地図情報と、を用いて自己位置から進入禁止エリアＡまでの距離と方位とを算出する。制御装置３２は、距離測定部３１の角度分解能θ２に従って設定された、水平面に沿った方位角間隔で進入禁止エリアＡまでの距離を算出する。従って、距離測定部３１の角度分解能θ２が１．０°である場合、制御装置３２により算出される距離も１．０°間隔の各方位に対応付けられる。言い換えれば、制御装置３２は、仮に進入禁止エリアＡにレーザーが当たった場合に生じる仮想測定点Ｐ２までの距離を設定された方位角間隔で算出する。制御装置３２は、距離算出部として用いられる。
　次に、ステップＳ４において、制御装置３２は、距離測定部３１の測定値を加工する。まず、制御装置３２は、車両２０から進入禁止エリアＡまでの各方位角で、車両２０と進入禁止エリアＡとの間に測定点Ｐ１が存在しているか否かを判断する。車両２０と進入禁止エリアＡとの間に測定点Ｐ１が存在している場合、車両２０と進入禁止エリアＡとの間に物体が存在しているといえる。一方で、車両２０から進入禁止エリアＡまでの間に測定点Ｐ１が存在しない場合、車両２０から進入禁止エリアＡまでの間に物体が存在していないといえる。
　制御装置３２は、車両２０から進入禁止エリアＡまでの方位と同一方位に対応付けられた測定値のうち、車両２０と進入禁止エリアＡとの間に測定点Ｐ１が存在していないと判断された方位に対応付けられた測定値を、ステップＳ３で算出された距離である算出距離に置き換える。詳細にいえば、制御装置３２は、距離測定部３１の測定値を、当該測定値が対応付けられた方位と同一方位に対応付けられた算出距離に置き換えることで、距離測定部３１の測定値を加工する。すなわち、制御装置３２は、車両２０から進入禁止エリアＡまでの方位と同一方位に対応付けられた測定値のうち、算出距離よりも長い測定値と、非検出情報とを算出距離に置き換える。測定値の加工により得られた算出距離は、仮想測定点Ｐ２までの距離である。制御装置３２は、方位と、方位に対応付けられた算出距離から、自己位置を基準とした仮想測定点Ｐ２の相対座標を得ることができる。なお、距離測定部３１の測定値のうち自己位置から進入禁止エリアＡへの方位とは異なる方位に対応付けられた測定値については、測定値の加工は行われない。従って、距離測定部３１の測定値のうち自己位置から進入禁止エリアＡへの方位とは異なる方位に対応付けられた測定値が、加工が行われなかった測定値となる。制御装置３２は、加工部として用いられる。
　次に、ステップＳ５において、制御装置３２は、追尾対象Ｔと障害物との判別を行う。まず、制御装置３２は、測定点Ｐ１をクラスタ化することで物体を検出する。距離測定部３１から照射されたレーザーは、物体に当たると反射するため、物体と空間の境界で測定点Ｐ１が途切れる。したがって、測定点Ｐ１の集合は、物体の輪郭の一部を表し、測定点Ｐ１をクラスタ化した点群から物体を検出することができる。図６に示す例では、壁Ｗ、柱Ｐｉ及び追尾対象Ｔの各々により生じる複数の測定点Ｐ１がクラスタ化されることで、壁Ｗ、柱Ｐｉ及び追尾対象Ｔの各々が、個別の物体として検出される。制御装置３２は、クラスタ化された点群を構成する測定点Ｐ１の相対座標から物体の幅を算出することができる。
　制御装置３２には、追尾対象Ｔに関する情報が登録されており、この情報に適合する物体を追尾対象Ｔとして認識する。追尾対象Ｔの一例は、人である。追尾対象Ｔが人である場合、追尾対象Ｔに関する情報とは、例えば、足の幅である。追尾対象Ｔの登録は、人が距離測定部３１の正面に直立した状態で、車両２０に設けられた操作部または外部機器を操作して、制御装置３２を登録モードにして行われる。
　次に、制御装置３２は、仮想測定点Ｐ２をクラスタ化し、クラスタ化された仮想測定点Ｐ２の点群を物体とみなす。即ち、仮想測定点Ｐ２についても測定点Ｐ１と同一に扱って処理を行う。制御装置３２は、測定点Ｐ１により認識した物体のうち追尾対象Ｔ以外の物体及び仮想測定点Ｐ２により認識した物体の両方を障害物と認識する。制御装置３２は、測定点Ｐ１から追尾対象Ｔを認識し、測定点Ｐ１及び仮想測定点Ｐ２の両方から障害物を認識しているといえる。即ち、測定値を加工することで、進入禁止エリアＡを仮想的な障害物として捉えることができる。制御装置３２は、物体検出部として用いられる。
　次に、ステップＳ６において、制御装置３２は、移動可能範囲ＭＡを導出する。制御装置３２は、ステップＳ５によって検出された障害物を除く範囲を移動可能範囲ＭＡとする。詳細にいえば、制御装置３２は、障害物から車両２０までの距離が所定値以上離れるように車両２０の制御を行うため、障害物によって移動可能範囲ＭＡが定まる。仮想測定点Ｐ２から障害物を認識することで、進入禁止エリアＡは、障害物とみなされる。従って、移動可能範囲ＭＡは、制御装置３２による加工が行われなかった測定値により認識される障害物、及び、算出距離により認識される障害物から導出される。制御装置３２は、移動可能範囲導出部として用いられる。
　次に、ステップＳ７において、制御装置３２は、移動可能範囲ＭＡ内で、追尾対象Ｔを追尾するように、車両２０を移動させる。制御装置３２は、距離測定部３１の検出結果から、車両２０から追尾対象Ｔまでの距離Ｌを認識し、距離Ｌが所定範囲に収まるように車両２０を制御する。図８に示すように、追尾対象Ｔが進入禁止エリアＡ内に位置している場合、制御装置３２は、移動可能範囲ＭＡ内で、追尾対象Ｔとの距離が最も短くなるように車両２０を移動させる。なお、追尾対象Ｔは、距離測定部３１の測定値のうち加工が行われなかった測定値、及び、加工が行われる前の測定値を用いて検出されている。そのため、追尾対象Ｔが進入禁止エリアＡに進入した場合でも、追尾対象Ｔを検出することが可能である。制御装置３２は、移動体制御部として用いられる。
　図９に示すように、自己位置が進入禁止エリアＡ内に位置している場合、制御装置３２は、報知部３５による報知を行うことで、追尾対象Ｔに異常が発生したことを知らせる。自己位置が進入禁止エリアＡ内に位置している場合、制御装置３２は、仮想測定点Ｐ２により周囲を障害物に囲まれていると誤認し、移動不能状態となる場合がある。従って、報知部３５による報知を行うことで、車両２０が移動不能状態であることを知らせる。なお、自己位置が進入禁止エリアＡ内に位置する原因は、自己位置推定の精度の低下が挙げられる。例えばランドマークの検出を行えない場合、車両２０の位置によって自己位置推定の精度が低下する場合がある。この場合、制御装置３２は、進入禁止エリアＡを移動可能範囲ＭＡと誤認し、車両２０が進入禁止エリアＡに進入するおそれがある。そして、車両２０が進入禁止エリアＡに進入した後に、正しい自己位置が推定されると、自己位置が進入禁止エリアＡ内に位置する場合がある。また、車両２０の制動能力によっては、進入禁止エリアＡに進入した追尾対象Ｔを追尾しようとして、進入禁止エリアＡに進入する場合もある。
　本実施形態の作用について説明する。
　制御装置３２は、移動可能範囲ＭＡを移動するため、車両２０が進入禁止エリアＡに進入することが抑制される。特に、制御装置３２が地図情報から自己位置と進入禁止エリアＡとの相対位置を把握し、距離測定部３１の測定値を加工することで、車両２０の進入禁止エリアＡへの進入を抑制することができる。
　追尾対象Ｔを追尾する典型的な自律移動体１０は、距離測定部３１の測定値から追尾対象Ｔと障害物とを認識し、障害物との接触を避けながら追尾対象Ｔを追尾する。本実施形態のように、距離測定部３１の測定値を加工し、進入禁止エリアＡを障害物として認識させることで、典型的な制御ロジックに距離測定部３１の測定値を加工するロジックを加えることができる。これにより、進入禁止エリアＡへの車両２０の進入を抑制することができる。
　なお、仮に、追尾対象Ｔのいる座標を目的地とし、自己位置から目的地までの経路を生成することで進入禁止エリアＡへの車両２０の進入を回避する場合、追尾対象Ｔが移動する毎に経路を生成する必要がある。この場合、経路生成に要する時間が長く、車両２０の最高速度が遅くなるおそれがある。これに対して、本実施形態のように、経路生成を行うことなく進入禁止エリアＡへの車両２０の進入を抑制することで、経路生成を行う場合に比べて最高速度を速くすることができる。
　また、進入禁止エリアＡへの車両２０の進入を抑制するために、距離測定部３１とは別の部材により進入禁止エリアＡを検出することも考えられる。例えば、進入禁止エリアＡが、レーザーが透過する物体が配置された場所であれば、超音波センサを設けることで進入禁止エリアＡを認識できる。進入禁止エリアＡが、レーザーの当たらない高さの物体が配置された場所であれば、三次元距離計を設けることで進入禁止エリアＡを認識できる。進入禁止エリアＡが、床面の色によってエリアが区分された場所であれば、ステレオカメラを設けることで進入禁止エリアＡを認識できる。しかしながら、いずれの場合であっても、進入禁止エリアＡを検出するための部材を増やす必要があり、製造コストの増加を招く。更に、進入禁止エリアＡが特徴のない場所である場合には、進入禁止エリアＡを検出することができない。これに対して、距離測定部３１の測定値を加工して進入禁止エリアＡへの車両２０の進入を抑制することで、製造コストの増加を抑制できる。また、進入禁止エリアＡが特徴のない場所であっても、進入禁止エリアＡへの車両２０の進入を抑制することができる。
　本実施形態の効果について説明する。
　（１）制御装置３２は、自己位置から進入禁止エリアＡまでの距離を設定された方位角間隔で算出し、算出された算出距離に対応する方位の測定値を算出距離に加工する。これにより、制御装置３２は、進入禁止エリアＡを障害物として認識することができる。そのため、制御装置３２は、進入禁止エリアＡを除いた部分を移動可能範囲ＭＡとすることができる。この場合、制御装置３２は経路生成を行うことなく、進入禁止エリアＡへの車両２０の進入を抑制できる。そのため、自律移動体１０は、追尾対象Ｔを追尾しつつ、進入禁止エリアＡへの進入を避けることができる。
　（２）制御装置３２は、距離測定部３１の測定値のうち加工が行われなかった測定値、及び、加工が行われる前の測定値を用いて自己位置推定を行う。即ち、自己位置推定は、算出距離を用いずに行われる。この場合、オドメトリのみで自己位置推定を行う場合に比べて、自己位置の推定精度を向上させることができる。また、距離測定部３１の測定値及び算出距離の両方を用いて自己位置を推定する場合に比べて、自己位置推定の精度を向上させることができる。仮に、距離測定部３１の測定値及び算出距離の両方を用いて自己位置を推定すると、仮想測定点Ｐ２から認識できる進入禁止エリアＡの形状と類似する地形が環境地図Ｍに存在する場合、制御装置３２は自己位置を誤認するおそれがある。これに対して、距離測定部３１の測定値のみを用いて自己位置を推定することで、制御装置３２が自己位置を誤認しにくくなる。そのため、自己位置の推定精度を向上させることができる。
　（３）制御装置３２は、距離測定部３１の測定値のうち加工が行われなかった測定値、及び、加工が行われる前の測定値を用いて追尾対象Ｔを検出している。進入禁止エリアＡに追尾対象Ｔが進入した場合であっても追尾対象Ｔを検出することができるため、制御装置３２が追尾対象Ｔを見失いにくい。また、追尾対象Ｔが進入禁止エリアＡ内に位置している場合であっても、移動可能範囲ＭＡ内で追尾対象Ｔとの距離を短くすることができる。そのため、追従性が向上する。
　（４）自己位置が進入禁止エリアＡ内に位置している場合、報知部３５による報知が行われる。従って、自律移動体１０は、車両２０が移動不能状態になった場合に、追尾対象Ｔに報知を行うことができる。
　実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　○自己位置が進入禁止エリアＡ内に位置している場合、制御装置３２は、距離測定部３１の測定値のみから移動可能範囲ＭＡを認識してもよい。即ち、制御装置３２は、算出距離を用いずに障害物を認識し、障害物を除いた範囲を移動可能範囲ＭＡとしてもよい。結果として、制御装置３２は、進入禁止エリアＡを移動可能範囲ＭＡと認識することができる。これにより、仮想測定点Ｐ２により周囲を障害物に囲まれていると制御装置３２が誤認することが抑制される。そのため、車両２０が移動不能な状態になりにくい。自己位置が進入禁止エリアＡ内に位置している場合に、制御装置３２は、進入禁止エリアＡ外に車両２０を移動させることができる。この場合、自律移動体１０は報知部３５を備えなくてもよい。
　○推定された自己位置が進入禁止エリアＡ内にある場合に、制御装置３２は、報知部３５による報知を行わなくてもよい。
　○制御装置３２は、距離測定部３１の測定値に加えて、算出距離を用いて追尾対象Ｔを認識してもよい。この場合、追尾対象Ｔが進入禁止エリアＡに進入すると、制御装置３２は追尾対象Ｔを見失う。この場合、制御装置３２は、追尾対象Ｔが最後に検出された位置に向けて車両２０を移動させる。そして、追尾対象Ｔが進入禁止エリアＡ外に出ると、制御装置３２は、追尾対象Ｔを再度認識する。すると、制御装置３２は車両２０に追尾対象Ｔを追尾させる。
　○制御装置３２は、距離測定部３１の測定値と、算出距離と、を用いて自己位置推定を行ってもよい。
　○制御装置３２は、距離測定部３１の測定値を加工した算出距離によって進入禁止エリアＡを検出し、移動可能範囲ＭＡを求めることができればよく、図５の処理は適宜変更してもよい。
　○自己位置推定の手法は、適宜変更してもよい。例えば、自己位置推定は、オドメトリのみで行われてもよい。また、オドメトリは、ジャイロスコープ、加速度センサ、あるいは、これらを組み合わせた慣性計測装置を用いて行われてもよいし、カメラを用いて行われてもよい。
　○距離測定部３１として用いられるLIDARとして、水平方向及び鉛直方向の両方の照射角度を変更しながらレーザーを照射する三次元距離計を用いてもよい。
　○距離測定部３１として、ステレオカメラを用いてもよい。ステレオカメラは、複数のカメラによって周辺環境を撮像することで得られた視差画像から周辺環境を制御装置３２に認識させる。視差画像は、同一の特徴点について複数のカメラによって撮像を行った場合に、カメラ間で生じる画素差を示す画像である。特徴点は、物体のエッジなど視差が得られる部分、即ち、撮像された画像の各画素において輝度が変化する画素である。制御装置３２は、例えば、ステレオカメラの眼間距離、焦点距離、または視差画像を用いて、車両２０から特徴点までの距離及び車両２０から特徴点への方位を求めることができる。ステレオカメラを距離測定部３１として用いる場合、特徴点が測定点となる。なお、距離測定部３１は、例えば電波を用いる装置であってもよい。
　○距離測定部３１は、例えばLIDARとステレオカメラのように、複数のセンサを組み合わせたものであってもよい。即ち、距離測定部３１は、単数のセンサによって構成されていてもよいし、複数のセンサによって構成されていてもよい。
　○追尾対象Ｔは、人以外であってもよい。例えば、追尾対象Ｔは、車両２０とは別の移動体などであってもよい。この場合、報知部３５は、追尾対象Ｔである移動体と通信を行うことができる通信装置であってもよい。制御装置３２は、車両２０が進入禁止エリアＡに進入した場合、通信装置による通信を行うことで、追尾対象Ｔである移動体に報知を行う。
　○追尾対象Ｔの検出対象は、追尾対象Ｔに付与された、距離測定部３１により検出できる目印であってもよい。また、距離測定部３１とは別の検出部が追尾対象Ｔを検出してもよい。
　○移動体は、車両２０に限られず、多足歩行ロボット、または、自律飛行する無人航空機であってもよい。
　○駆動機構２３の構造は、速度指令値に追従するように車両２０の速度を制御することができれば、任意に変更することができる。
　○制御装置３２が、走行制御装置２６の機能を備えるようにしてもよい。制御装置３２がモータドライバ２５に指令回転数を出力し、モータドライバ２５はこの指令回転数に合わせてモータ２４を駆動するようにしてもよい。

Claims (5)

  1. 　追尾対象を追尾する自律移動体であって、
    　移動体と、
    　前記移動体から測定点までの距離と方位とを測定するように構成された距離測定部と、
    　前記追尾対象及び障害物を含む物体を検出するように構成された物体検出部と、
    　前記移動体が前記追尾対象を追尾するように、前記移動体の移動を制御するように構成された移動体制御部と、
    　環境地図及び進入禁止エリアの情報を含む地図情報が記憶された記憶部と、
    　前記環境地図における前記移動体の自己位置を推定するように構成された自己位置推定部と、
    　前記自己位置推定部により推定された前記自己位置と前記記憶部に記憶された前記進入禁止エリアの情報とを用いて、前記自己位置から前記進入禁止エリアまでの距離を、前記自己位置から前記進入禁止エリアへの水平面に沿った方位角間隔で算出するように構成された距離算出部と、
    　前記移動体から前記進入禁止エリアまでの方位と同一方位に対応付けられた前記距離測定部の測定値のうち、前記移動体と前記進入禁止エリアとの間に前記測定点が存在していない方位に対応付けられた前記測定値を、前記距離算出部で算出された算出距離に加工するように構成された加工部と、
    　前記距離測定部の測定値のうち前記加工部による加工が行われなかった前記測定値、及び、前記算出距離から前記移動体の移動可能範囲を導出するように構成された移動可能範囲導出部と、を備え、
    　前記移動体制御部は、前記移動可能範囲内で前記移動体を移動させるように構成された自律移動体。
  2. 　前記自己位置推定部は、前記距離測定部の測定値のうち前記加工部による加工が行われなかった前記測定値、及び前記加工部による加工が行われる前の測定値を用いて前記自己位置を推定するように構成された、
    　請求項１に記載の自律移動体。
  3. 　前記物体検出部は、前記距離測定部の測定値のうち前記加工部による加工が行われなかった前記測定値、及び前記加工部による加工が行われる前の測定値を用いて前記追尾対象を検出するように構成された、
    　請求項１又は請求項２に記載の自律移動体。
  4. 　前記自己位置推定部により推定された前記自己位置が前記進入禁止エリア内に位置している場合に報知を行う報知部を備える、
    　請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の自律移動体。
  5. 　前記移動可能範囲導出部は、前記自己位置推定部により推定された前記自己位置が前記進入禁止エリア内に位置している場合、前記算出距離を用いずに前記移動可能範囲を導出するように構成された、
    　請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の自律移動体。
PCT/JP2019/050701 2018-12-27 2019-12-24 自律移動体 WO2020138115A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-245844 2018-12-27
JP2018245844A JP2020107116A (ja) 2018-12-27 2018-12-27 自律移動体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020138115A1 true WO2020138115A1 (ja) 2020-07-02

Family

ID=71129438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/050701 WO2020138115A1 (ja) 2018-12-27 2019-12-24 自律移動体

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2020107116A (ja)
WO (1) WO2020138115A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006134221A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 追従移動装置
JP2010015194A (ja) * 2008-06-30 2010-01-21 Ihi Corp 自律移動ロボット装置及び自律移動ロボット装置の制御方法
JP2011128899A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Murata Machinery Ltd 自律移動装置
JP2015001820A (ja) * 2013-06-14 2015-01-05 シャープ株式会社 自律移動体、その制御システム、および自己位置検出方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0772925A (ja) * 1993-09-06 1995-03-17 Yamatake Honeywell Co Ltd 障害物回避制御装置
JP4552869B2 (ja) * 2006-02-10 2010-09-29 パナソニック株式会社 移動体の追従方法
EP2571660B1 (en) * 2010-05-20 2018-08-15 iRobot Corporation Mobile human interface robot
JP6623341B2 (ja) * 2015-08-19 2019-12-25 Cyberdyne株式会社 施設内管理運営システム
JP6773471B2 (ja) * 2016-07-26 2020-10-21 株式会社豊田中央研究所 自律移動体と環境地図更新装置
JP6850107B2 (ja) * 2016-11-02 2021-03-31 東芝ライフスタイル株式会社 自律型電気掃除装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006134221A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 追従移動装置
JP2010015194A (ja) * 2008-06-30 2010-01-21 Ihi Corp 自律移動ロボット装置及び自律移動ロボット装置の制御方法
JP2011128899A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Murata Machinery Ltd 自律移動装置
JP2015001820A (ja) * 2013-06-14 2015-01-05 シャープ株式会社 自律移動体、その制御システム、および自己位置検出方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020107116A (ja) 2020-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11347227B2 (en) Autonomous mobile apparatus
JP5310285B2 (ja) 自己位置推定装置及び自己位置推定方法
KR102056147B1 (ko) 자율주행차량을 위한 거리 데이터와 3차원 스캔 데이터의 정합 방법 및 그 장치
US11567497B1 (en) Systems and methods for perceiving a field around a device
RU2740229C1 (ru) Способ локализации и построения навигационных карт мобильного сервисного робота
WO2019031168A1 (ja) 移動体および移動体の制御方法
Liu et al. The design of a fully autonomous robot system for urban search and rescue
JP2020004095A (ja) 自律移動体制御装置及び自律移動体
JP5781126B2 (ja) 障害物判定装置、自律移動装置および障害物判定方法
JP6825715B2 (ja) 移動車両
JP2009080527A (ja) 自律移動装置
JP2012014265A (ja) 移動体
JP6962027B2 (ja) 移動車両
WO2018179960A1 (ja) 移動体および自己位置推定装置
JP5314788B2 (ja) 自律移動装置
WO2021246170A1 (ja) 情報処理装置、情報処理システム、および方法、並びにプログラム
JP6406894B2 (ja) 環境地図生成制御装置、移動体、及び環境地図生成方法
WO2020138115A1 (ja) 自律移動体
Hoang et al. Proposal of algorithms for navigation and obstacles avoidance of autonomous mobile robot
JP7020290B2 (ja) 自律移動体
JP2011177334A (ja) 段差検知装置およびこれを備えた電動車両
JP2022118954A (ja) 物体検出装置、及び自律移動体
JP7501379B2 (ja) 自律走行体
JP2021076968A (ja) 自律走行体
JP7380298B2 (ja) 自律移動体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19905163

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19905163

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1