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JP5247494B2 - Autonomous mobile device - Google Patents

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JP5247494B2
JP5247494B2 JP2009011980A JP2009011980A JP5247494B2 JP 5247494 B2 JP5247494 B2 JP 5247494B2 JP 2009011980 A JP2009011980 A JP 2009011980A JP 2009011980 A JP2009011980 A JP 2009011980A JP 5247494 B2 JP5247494 B2 JP 5247494B2
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Japan
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obstacle
mobile device
autonomous mobile
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abnormality
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亮介 村井
龍雄 酒井
愼太郎 木下
弘幸 上松
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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Description

本発明は、障害物を検出し障害物との衝突を回避しつつ自律的に移動する自律移動装置であって、障害物検出機能に関する自己診断を行う自律移動装置に関する。   The present invention relates to an autonomous mobile device that autonomously moves while detecting an obstacle and avoiding a collision with the obstacle, and relates to an autonomous mobile device that performs self-diagnosis related to an obstacle detection function.

従来から、工場や病院、一般建屋内のように人や台車などの障害物となる移動体が存在する環境において、障害物を回避しながら自律的に移動して運搬、配達、警備、掃除などの作業を行う自律移動装置が知られている。このような自律移動装置は、通常、複数の距離センサを用いて障害物の位置情報を得ると共に、駆動輪に取り付けられたエンコーダの出力やジャイロセンサからの移動距離の情報や旋回量情報などを得て、障害物を回避し自己位置を認識しながら効率的かつ安全に移動する工夫がなされている。自律移動装置の動作はセンサそのもの、またはその出力値に対する信頼性に基づいている。そこで、センサ自身に設けた故障判定機能を利用したり、センサを2重化してそれらの情報を比較したり、異種のセンサからの情報を比較したりして動作の万全を期する手法が種々考案されている。   Traditionally, in environments where there are moving objects that can be obstacles such as people and trolleys, such as factories, hospitals, and general buildings, they move autonomously while avoiding obstacles, and are transported, delivered, guarded, cleaned, etc. An autonomous mobile device that performs the above-described work is known. Such an autonomous mobile device usually obtains position information of an obstacle using a plurality of distance sensors, and outputs information of an encoder attached to a driving wheel, information on a moving distance from a gyro sensor, information on a turning amount, and the like. Thus, a device has been devised that moves efficiently and safely while avoiding obstacles and recognizing the self-position. The operation of the autonomous mobile device is based on the reliability of the sensor itself or its output value. Therefore, there are various methods for ensuring the operation by using the failure determination function provided in the sensor itself, duplicating the sensors and comparing the information, and comparing the information from different sensors. It has been devised.

上述の異種のセンサからの情報を比較する手法として、例えば、駆動輪の回転量に基づいて移動距離を求めて自己位置を認識する清掃ロボットにおいて、自己の方位を検出する方位検出センサと、1対の駆動輪の少なくとも一方の回転量を検出する検出回路と、方位検出センサと検出回路との検出結果に基づいて清掃ロボットの走行状態の異常を判定する判定回路とを備え、これらによって床面と車輪との間のスリップによる走行状態の異常を把握し、異常発生時に警告音を発声して一時停止するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a method for comparing information from the above-mentioned different types of sensors, for example, in a cleaning robot that recognizes its own position by obtaining a moving distance based on the rotation amount of a driving wheel, an azimuth detection sensor that detects its own azimuth, A detection circuit that detects the amount of rotation of at least one of the pair of drive wheels, and a determination circuit that determines an abnormality in the running state of the cleaning robot based on the detection results of the azimuth detection sensor and the detection circuit. It is known that an abnormality in a running state due to a slip between a wheel and a wheel is grasped, and a warning sound is uttered and paused when the abnormality occurs (see, for example, Patent Document 1).

特開平10−055215号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-055215

しかしながら、上述した手法や特許文献1に示されるような異常の判定方法は、これを障害物検出のための距離センサに適用する場合、次のような問題がある。すなわち、センサ自身に設けた故障判定機能を利用する手法は、通常、距離測定値間の相対的な異常は把握できても絶対値異常を把握できない。例えば、障害物までの実際の距離が1mであるにも関わらず測定値が2mとなっても、その異常を把握できない。また、センサを2重化する手法は、同等のセンサを複数用意する必要があるので、コスト的に問題がある。また、異種のセンサからの情報を比較する手法として特許文献1に示される手法は、障害物までの距離を計測するセンサの異常検知に適用できるものではない。   However, the above-described method and the abnormality determination method shown in Patent Document 1 have the following problems when applied to a distance sensor for detecting an obstacle. That is, the method using the failure determination function provided in the sensor itself cannot normally grasp the absolute value abnormality even if the relative abnormality between the distance measurement values can be grasped. For example, even if the actual distance to the obstacle is 1 m and the measured value is 2 m, the abnormality cannot be grasped. Further, the method of duplicating the sensors has a problem in cost because it is necessary to prepare a plurality of equivalent sensors. Further, the technique disclosed in Patent Document 1 as a technique for comparing information from different types of sensors is not applicable to abnormality detection of a sensor that measures the distance to an obstacle.

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、自律移動装置の異常状態、特に周囲の障害物位置情報を取得するためのセンサに関連する異常状態を容易かつ低コストで検出できる自律移動装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems, and with a simple configuration, an abnormal state of an autonomous mobile device, in particular, an abnormal state related to a sensor for acquiring surrounding obstacle position information can be easily and at low cost. It aims at providing the autonomous mobile device which can be detected.

上記課題を達成するために、請求項1の発明は、自己の周囲の障害物を検出して障害物位置情報を取得する複数の環境情報取得手段と、自己の位置情報を取得する自己位置取得手段と、前記環境情報取得手段によって取得される障害物位置情報、前記自己位置取得手段によって取得される自己位置情報、地図情報、および制御パラメータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報および制御パラメータに基づいて走行経路を生成する経路生成手段と、前記経路生成手段によって生成される走行経路に沿って移動手段を制御して自己の位置を移動させる移動制御手段と、を備える自律移動装置において、前記地図情報には環境に固定された障害物であって前記環境情報取得手段によって検出される障害物の位置情報が含まれており、前記環境情報取得手段のいずれか1つによって検出された障害物の位置が前記地図情報に含まれる障害物の位置にあるにも関わらず、他の1つの環境情報取得手段によって検出された障害物の位置が前記地図情報における前記障害物の位置よりも手前側または奥側にある場合に自律移動装置が異常状態にあると判断する異常判断手段を備えるものである。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a plurality of environmental information acquisition means for acquiring obstacle position information by detecting obstacles around itself, and self-position acquisition for acquiring own position information. Means for storing obstacle position information acquired by the environment information acquisition means, self-position information acquired by the self-position acquisition means, map information, and control parameters, and stored in the storage means Autonomous comprising route generation means for generating a travel route based on information and control parameters, and movement control means for controlling the movement means along the travel route generated by the route generation means to move its own position In the mobile device, the map information includes obstacle position information detected by the environment information acquisition means, which is an obstacle fixed to the environment. Obstacles detected by one of the other environmental information acquisition means even though the position of the obstacle detected by any one of the environmental information acquisition means is located at the position of the obstacle included in the map information Is provided with an abnormality determining means for determining that the autonomous mobile device is in an abnormal state when the position is on the near side or the far side of the position of the obstacle in the map information.

請求項2の発明は、請求項1に記載の自律移動装置において、前記異常判断手段は、前記他の1つの環境情報取得手段によって検出された障害物の位置が前記地図情報における障害物の位置よりも奥側にある場合にのみ異常状態にあると判断するものである。   According to a second aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the first aspect, the abnormality determination unit is configured such that the position of the obstacle detected by the other one environment information acquisition unit is the position of the obstacle in the map information. It is determined that there is an abnormal condition only when it is on the far side.

請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の自律移動装置において、前記異常判断手段は、前記2つの環境情報取得手段による前記検出の状態が所定時間以上継続する場合にのみ異常状態にあると判断するものである。   According to a third aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the first or second aspect, the abnormality determination means is abnormal only when the state of the detection by the two environmental information acquisition means continues for a predetermined time or more. It is judged that it is in a state.

請求項4の発明は、請求項1または請求項2に記載の自律移動装置において、前記異常判断手段は、前記2つの環境情報取得手段による前記検出の状態が所定距離移動してもなお発生する場合にのみ異常状態にあると判断するものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to the first or second aspect, the abnormality determining means is still generated even if the state of detection by the two environmental information acquiring means has moved a predetermined distance. It is determined that there is an abnormal condition only in the case.

請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記移動制御手段は、前記異常判断手段によって異常状態と判断された場合に自律移動装置を停止させると共に異常状態にあることを示す情報を外部に出力するものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to any one of the first to fourth aspects, when the movement control means determines that the abnormal state is detected by the abnormality determination means, Information indicating that the operation is stopped and in an abnormal state is output to the outside.

請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記異常判断手段は、自己位置から前記障害物の位置までの距離が所定の距離よりも近いときのみ異常状態にあるかどうかの判断を行うものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to any one of the first to fifth aspects, the abnormality determining means is configured such that the distance from the self position to the position of the obstacle is greater than a predetermined distance. Only when it is near, it is judged whether or not it is in an abnormal state.

請求項7の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記異常状態の判断に用いられる地図情報は、自律移動装置が走行する走行面における障害物の位置を示す2次元情報である。   A seventh aspect of the present invention is the autonomous mobile device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the map information used for determining the abnormal state is an obstacle on a traveling surface on which the autonomous mobile device travels. Is two-dimensional information indicating the position of.

請求項8の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記環境情報取得手段の少なくとも1つはレーザレーダであり、前記地図情報には前記レーザレーダによって検出される障害物である壁の情報が含まれているものである。   According to an eighth aspect of the present invention, in the autonomous mobile device according to any one of the first to seventh aspects, at least one of the environmental information acquisition means is a laser radar, and the map information includes the laser radar. The information on the wall that is an obstacle detected by is included.

請求項9の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記環境情報取得手段の1つは前記地図情報と比較することにより自律移動装置の自己位置を補正するための比較用の情報を検出するものであり、前記異常判断手段は、前記比較用の情報によって自己位置が補正された状態において、前記他の1つの環境情報取得手段による障害物位置情報に基づいて異常状態にあるかどうかの判断を行うものである。   The invention according to claim 9 is the autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 8, wherein one of the environment information acquisition means compares the map information with the self-location of the autonomous mobile device. And the abnormality determination means is configured to detect an obstacle position by the other environmental information acquisition means in a state where the self-position is corrected by the comparison information. Based on the information, it is determined whether or not there is an abnormal state.

請求項1の発明によれば、障害物位置情報を取得するために備えている少なくとも2つの環境情報取得手段による障害物検出結果を地図情報における障害物の位置と比較する異常判断手段を備えたので、自律移動装置の異常状態、特に周囲の障害物位置情報を取得するためのセンサに関連する異常状態を容易かつ低コストで検出すること、つまり自己診断することができる。すなわち、異常判断手段を備えることにより、いずれかの環境情報取得手段によって取得した障害物の位置が地図情報と一致しているにも関わらず、他の環境情報取得手段によって取得した障害物の位置が地図情報と一致しない場合に何らかの異常があるものと判断するので、自律移動装置に安全性を付加することができる。また、環境情報取得手段と地図情報とは、通常、自律移動装置に装備しているものであり、また、環境情報取得手段も、通常、複数備えているので、異常判断手段を追加して備えるだけで自律移動装置の異常状態を検出できる。さらに、異常判断手段は、ソフトウエア的に構成することができるので、容易かつ低コストで異常判断手段を既存の自律移動装置に装備することができ、自律移動装置の安全性を向上することができる。   According to the first aspect of the present invention, the abnormality detection means for comparing the obstacle detection result by the at least two environment information acquisition means provided for acquiring the obstacle position information with the position of the obstacle in the map information is provided. Therefore, an abnormal state of the autonomous mobile device, particularly an abnormal state related to a sensor for acquiring surrounding obstacle position information can be detected easily and at low cost, that is, self-diagnosis can be performed. That is, by providing the abnormality determination means, the position of the obstacle acquired by the other environmental information acquisition means even though the position of the obstacle acquired by any of the environmental information acquisition means matches the map information. Since it is determined that there is some abnormality when does not match the map information, safety can be added to the autonomous mobile device. Further, the environment information acquisition means and the map information are usually provided in the autonomous mobile device, and the environment information acquisition means is usually provided with a plurality, so that an abnormality determination means is additionally provided. It is possible to detect an abnormal state of the autonomous mobile device only with this. Furthermore, since the abnormality determination means can be configured in software, the abnormality determination means can be easily and inexpensively equipped on an existing autonomous mobile device, and the safety of the autonomous mobile device can be improved. it can.

請求項2の発明によれば、異常状態検出の精度を高めることができるので、本来の異常ではない状態を異常状態であるとする誤判断を抑制でき、誤判断に基づく停止動作などをすることなく、自律移動装置の効率的移動を実現できる。すなわち、地図情報における障害物よりも奥側における障害物は、通常、手前の障害物に隠れてしまって検出されないはずであり、センサに関連する異常状態である可能性が高く、このような状態に注目して判断することによって、異常状態検出の精度を高めることができる。また、地図情報における障害物よりも手前側に検出される障害物は、現実の移動障害物である可能性があり、その状態は、障害物との衝突を回避すべき状態であって、距離センサによる位置測定に関する異常状態ではない。   According to the invention of claim 2, since the accuracy of abnormal state detection can be improved, it is possible to suppress erroneous determination that a state that is not an original abnormality is an abnormal state, and to perform a stop operation based on the erroneous determination. In addition, efficient movement of the autonomous mobile device can be realized. In other words, the obstacle on the back side of the obstacle in the map information is usually hidden behind the obstacle in front and should not be detected, and there is a high possibility that it is an abnormal state related to the sensor. It is possible to improve the accuracy of abnormal state detection by making a determination by paying attention to the above. In addition, the obstacle detected in front of the obstacle in the map information may be an actual moving obstacle, and its state should avoid collision with the obstacle, and the distance It is not an abnormal condition related to position measurement by the sensor.

請求項3の発明によれば、1回だけの現象に基づく判断をしないので、一時的に発生した異常状態、例えば、ノイズなどの影響により発生した異常状態に影響されることなく、安定に、効率良い自律移動や動作を実現できる。また、時間経過を考慮して判断するので、自律移動装置が停止しているときであっても、本判断手法を適用できる。   According to the invention of claim 3, since the determination based on the phenomenon of only one time is not performed, it is stable without being affected by the abnormal state temporarily generated, for example, the abnormal state generated by the influence of noise or the like. Efficient autonomous movement and operation can be realized. Further, since the determination is made in consideration of the passage of time, this determination method can be applied even when the autonomous mobile device is stopped.

請求項4の発明によれば、1回だけの現象に基づく判断をしないので、一時的に発生した異常状態、例えば、ノイズなどの影響により発生した異常状態に影響されることなく、安定に、効率良い自律移動や動作を実現できる。また、移動距離を考慮するので、環境物や障害物に対する自律移動装置の相対位置の変化のもとで、より精度を高めて判断することができる。   According to the invention of claim 4, since the determination is not based on a single phenomenon, it is stable without being affected by an abnormal state that occurs temporarily, for example, an abnormal state that occurs due to the influence of noise, Efficient autonomous movement and operation can be realized. In addition, since the moving distance is taken into consideration, the determination can be made with higher accuracy under the change of the relative position of the autonomous mobile device with respect to the environmental object and the obstacle.

請求項5の発明によれば、自律移動装置を停止させるので、また、異常状態を周知させるので、異常状態における移動による他物体との衝突などを回避でき、自律移動装置そのものや、周囲の人や環境物の安全を確保できる。また、自律移動装置の点検修繕や作業復帰を遅滞なく行うことができる。   According to the invention of claim 5, since the autonomous mobile device is stopped and the abnormal state is made known, it is possible to avoid collisions with other objects due to movement in the abnormal state, and the autonomous mobile device itself and surrounding people And the safety of environmental items. In addition, the inspection and repair of the autonomous mobile device and the work return can be performed without delay.

請求項6の発明によれば、異常状態検出の精度を高めることができるので、本来の異常ではない状態を異常状態であるとする誤判断を抑制でき、誤判断に基づく停止動作などをすることなく、自律移動装置の効率的移動を実現できる。すなわち、地図情報における障害物と自律移動装置(自己位置)との距離が、その間に障害物が入る可能性がないほど近いときは、移動障害物などの影響ではなく、センサに関連する異常状態である可能性が高く、このような状態に注目して判断することによって、異常状態検出の精度を高めることができる。   According to the invention of claim 6, since the accuracy of the abnormal state detection can be increased, it is possible to suppress erroneous determination that a state that is not an original abnormality is an abnormal state, and to perform a stop operation based on the erroneous determination. In addition, efficient movement of the autonomous mobile device can be realized. That is, when the distance between the obstacle in the map information and the autonomous mobile device (self-position) is so close that there is no possibility of an obstacle in between, it is not an influence of the moving obstacle, but an abnormal state related to the sensor. There is a high possibility that there is a high possibility, and it is possible to improve the accuracy of the abnormal state detection by making a determination while paying attention to such a state.

請求項7の発明によれば、地図情報が3次元地図のように複雑なものでないので、地図情報における障害物の位置と環境情報取得手段によって取得された障害物の位置を容易に比較でき、センサに関連する異常状態を容易に判断できる。   According to the invention of claim 7, since the map information is not as complicated as a three-dimensional map, the position of the obstacle in the map information and the position of the obstacle acquired by the environment information acquisition means can be easily compared, An abnormal condition related to the sensor can be easily determined.

請求項8の発明によれば、正常なレーザレーダによれば壁の連続表面位置の情報を容易に取得できるので、また、障害物位置が単純な線分などで表現できるので、センサに関連する異常状態を容易に判断できる。   According to the eighth aspect of the present invention, the information on the continuous surface position of the wall can be easily obtained by a normal laser radar, and the obstacle position can be expressed by a simple line segment. Abnormal conditions can be easily determined.

請求項9の発明によれば、いずれの環境情報取得手段によって取得した障害物の位置も地図情報における障害物の位置と一致していないとき、特定の環境情報取得手段によって取得した障害物位置情報に基づいて、自律移動装置が認識している地図上の位置を補正するので、特定の環境情報取得手段と、他の環境情報取得手段とによって検出された障害物の位置について、自律移動装置が異常状態にあるかどうかを判断することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, when the position of the obstacle acquired by any of the environmental information acquisition means does not match the position of the obstacle in the map information, the obstacle position information acquired by the specific environmental information acquisition means Based on the map, the position on the map recognized by the autonomous mobile device is corrected so that the autonomous mobile device can detect the position of the obstacle detected by the specific environment information acquisition means and the other environment information acquisition means. It can be determined whether or not there is an abnormal state.

本発明の第1の実施形態に係る自律移動装置のブロック構成図。The block block diagram of the autonomous mobile apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同上装置の斜視図。The perspective view of an apparatus same as the above. 同上装置が障害物を検出している様子を示す側面図。The side view which shows a mode that the apparatus same as the above is detecting the obstruction. 同上装置が異常状態にあるかどうかを判断する処理のフローチャート。The flowchart of the process which judges whether an apparatus same as the above is in an abnormal state. 第2の実施形態に係る自律移動装置が異常状態にあるかどうかを判断する処理のフローチャート。The flowchart of the process which judges whether the autonomous mobile apparatus which concerns on 2nd Embodiment is in an abnormal state. 第3の実施形態に係る自律移動装置が異常状態にあるかどうかを判断する処理のフローチャート。The flowchart of the process which judges whether the autonomous mobile device which concerns on 3rd Embodiment is in an abnormal state. 第4の実施形態に係る自律移動装置が異常状態にあるかどうかを判断する処理のフローチャート。The flowchart of the process which judges whether the autonomous mobile device which concerns on 4th Embodiment is in an abnormal state. 第5の実施形態に係る自律移動装置の斜視図。The perspective view of the autonomous mobile device which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係る自律移動装置が異常状態にあるかどうかを判断する処理のフローチャート。The flowchart of the process which judges whether the autonomous mobile apparatus which concerns on 6th Embodiment is in an abnormal state. (a)(b)(c)は第7の実施形態に係る自律移動装置が記憶する地図情報の例を説明する平面図。(A) (b) (c) is a top view explaining the example of the map information which the autonomous mobile device which concerns on 7th Embodiment memorize | stores. 第8の実施形態に係る自律移動装置の平面図。The top view of the autonomous mobile device which concerns on 8th Embodiment. 同上装置の側面図。The side view of an apparatus same as the above. 同上装置が検出した障害物の位置と地図情報における障害物の位置との一致を判定する様子を示す平面図。The top view which shows a mode that the coincidence with the position of the obstruction which the apparatus same as the above detected and the position of the obstruction in map information is determined. 同上装置が検出した障害物の位置と地図情報における障害物の位置との一致を判定する様子の他の例を示す平面図。The top view which shows the other example of a mode that determines the coincidence with the position of the obstruction which the apparatus same as the above and the position of the obstruction in map information. 同上装置が検出した障害物の位置について行う異常判断の方法を説明する平面図。The top view explaining the method of the abnormality determination performed about the position of the obstruction detected by the apparatus same as the above. 同上装置が検出した障害物の位置について行う異常判断の方法の変形例を説明する平面図。The top view explaining the modification of the method of the abnormality determination performed about the position of the obstruction detected by the apparatus same as the above. 同上装置が異常状態にあるときの例を示す平面図。The top view which shows an example when an apparatus same as the above is in an abnormal state. 同上装置が異常状態にあるときの他の例を示す平面図。The top view which shows the other example when an apparatus same as the above is in an abnormal state. 同上装置が異常状態にあるかどうかを判断する処理のフローチャート。The flowchart of the process which judges whether an apparatus same as the above is in an abnormal state. 第9の実施形態に係る自律移動装置が異常状態にあるかどうかを判断する処理のフローチャート。The flowchart of the process which judges whether the autonomous mobile device which concerns on 9th Embodiment is in an abnormal state. (a)は同上装置が障害物の位置を検出した様子を示す平面図、(b)はどう装置が自己の位置補正をした後に異常状態にあるかどうかを判断する様子を示す平面図。(A) is a top view which shows a mode that the apparatus same as the above has detected the position of an obstruction, (b) is a top view which shows a mode that it is judged how an apparatus is in an abnormal state after correcting its own position. 第10の実施形態に係る自律移動装置が障害物を検出している様子を示す側面図。The side view which shows a mode that the autonomous mobile apparatus which concerns on 10th Embodiment is detecting the obstruction. 同上装置が検出する障害物上の検出点の例を示す側面図。The side view which shows the example of the detection point on the obstruction which an apparatus same as the above detects. 第11の実施形態に係る自律移動装置の斜視図。The perspective view of the autonomous mobile device which concerns on 11th Embodiment. 同上装置の他の例を示す斜視図。The perspective view which shows the other example of an apparatus same as the above.

以下、本発明の実施形態に係る自律移動装置について、図面を参照して説明する。図1は各実施形態において共通であり適宜参照される。
(第1の実施形態)
図1乃至図4は第1の実施形態について示す。自律移動装置1は、図1、図2、図3に示すように、自己の周囲の障害物を検出して障害物の位置情報を取得する2つの環境情報取得手段2(第1環境情報取得手段21および第2環境情報取得手段22)と、自己の位置情報を取得する自己位置取得手段3と、環境情報取得手段2によって取得される障害物位置情報11、自己位置取得手段3によって取得される自己位置情報12、地図情報13、および制御パラメータ14を記憶する記憶手段4と、記憶手段4に記憶された情報および制御パラメータ14に基づいて走行経路を生成する経路生成手段5と、経路生成手段5によって生成される走行経路に沿って移動手段15を制御して自己の位置を移動させる移動制御手段6と、装置の状態が異常状態にあるかどうかを判断する異常判断手段7とを備えている。地図情報13には環境に固定された障害物であって環境情報取得手段2によって検出される障害物の位置情報が含まれている。
Hereinafter, an autonomous mobile device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is common to each embodiment and is referred to as appropriate.
(First embodiment)
1 to 4 show the first embodiment. As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the autonomous mobile device 1 detects two obstacles around itself and acquires position information of the obstacles (first environment information acquisition). Means 21 and second environment information acquisition means 22), self-position acquisition means 3 for acquiring own position information, obstacle position information 11 acquired by the environment information acquisition means 2, and self-position acquisition means 3 Storage means 4 for storing self-location information 12, map information 13 and control parameter 14, route generation means 5 for generating a travel route based on the information stored in storage means 4 and control parameter 14, and route generation A movement control means 6 for controlling the movement means 15 along the travel route generated by the means 5 to move its own position, and an abnormality determination means for determining whether or not the apparatus is in an abnormal state. And a 7. The map information 13 includes obstacle position information detected by the environment information acquisition means 2 that is an obstacle fixed to the environment.

第1環境情報取得手段21は、車体の前面下部中央に備えられて前方の水平面内、より一般的には走行面Rに平行な面(スキャン面A)内をスキャンするレーザレーダで構成されている。また、第2環境情報取得手段22は、車体の前面上部中央に備えられて上方から下方向をスキャンするレーザレーダで構成されている。第2環境情報取得手段22が障害物情報を取得する面(スキャン面B)は、下方に傾いた面である。これらの2つのレーザレーダは、各スキャン面A,B内で所定一定角度でレーザビームを振って、所定の半径を有する半円形の障害物検出エリアにおいて、物体や障害物までの距離を取得する。ここで、自律移動装置1と共に移動する座標系xyzを、進行方向x、高さ方向zの直交座標系とする。第1環境情報取得手段21と第2環境情報取得手段22は、これらが正常に動作している場合には、図2、図3に示すような前方の垂直壁などの障害物Mについて、障害物位置情報として、同じy座標値のもとで同じx座標値を出力する。   The first environmental information acquisition means 21 is provided with a laser radar that is provided at the center of the lower front portion of the vehicle body and scans the front horizontal plane, more generally the plane parallel to the traveling plane R (scan plane A). Yes. The second environment information acquisition means 22 is configured by a laser radar that is provided at the center of the front upper part of the vehicle body and scans downward from above. The surface (scanning surface B) from which the second environment information acquisition unit 22 acquires obstacle information is a surface inclined downward. These two laser radars oscillate a laser beam at a predetermined constant angle in each of the scan planes A and B, and acquire a distance to an object or an obstacle in a semicircular obstacle detection area having a predetermined radius. . Here, the coordinate system xyz that moves together with the autonomous mobile device 1 is an orthogonal coordinate system of the traveling direction x and the height direction z. When these are operating normally, the first environment information acquisition unit 21 and the second environment information acquisition unit 22 are obstructed with respect to an obstacle M such as a vertical wall in front as shown in FIGS. As the object position information, the same x coordinate value is output under the same y coordinate value.

自己位置取得手段3は、走行領域の地図情報13に含められている特徴的な壁情報などの環境構成物情報や専用に設けられたランドマークなどを実際の走行領域内で検出して地図情報と比較することにより自律移動装置1の自己位置を取得する。自己位置取得手段3によって取得された情報は自己位置情報12として記憶手段4に記憶され、経路生成手段5や移動制御手段6によって参照される。また、自己位置の取得には、通常は、移動手段15からの情報が用いられる。移動手段15は、電池BTで駆動されるモータと駆動輪61(図2)とを備えて構成されている。このモータには、その回転数や回転速度を計測するエンコーダが設けられている。移動制御手段6は、このエンコーダの出力によって移動距離や移動方向を知ることができる。自律移動装置1は、これによって得られた自己位置情報に基づいて、いわゆるデッドレコニング(推定航法)を行い、自律的に移動する。この移動手段15からの情報に基づく自己位置を補正するために、ランドマークなどの検出結果と地図情報との比較に基づく自己位置情報が用いられる。   The self-position acquisition means 3 detects the environmental component information such as characteristic wall information included in the map information 13 of the travel area, the landmarks provided exclusively in the actual travel area, and the map information And the self-location of the autonomous mobile device 1 is acquired. Information acquired by the self-position acquisition means 3 is stored in the storage means 4 as self-position information 12 and is referred to by the route generation means 5 and the movement control means 6. Also, information from the moving means 15 is usually used for acquiring the self position. The moving means 15 includes a motor driven by the battery BT and driving wheels 61 (FIG. 2). The motor is provided with an encoder for measuring the rotation speed and rotation speed. The movement control means 6 can know the movement distance and the movement direction from the output of this encoder. The autonomous mobile device 1 performs so-called dead reckoning (estimated navigation) based on the self-position information obtained thereby, and moves autonomously. In order to correct the self-position based on the information from the moving means 15, self-position information based on a comparison between a detection result such as a landmark and map information is used.

また、自己位置取得手段3、記憶手段4、経路生成手段5、および移動制御手段6等は、全体で制御部10を構成している。この制御部10を構成するため、CPUやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成を備えた電子計算機と、その上のプロセスまたは機能の集合を用いることができる。   The self-position acquisition unit 3, the storage unit 4, the route generation unit 5, the movement control unit 6, and the like constitute a controller 10 as a whole. In order to configure the control unit 10, an electronic computer having a general configuration including a CPU, a memory, an external storage device, a display device, an input device, and the like, and a set of processes or functions thereon can be used. .

次に異常判断手段7について説明する。異常判断手段7は、地図情報13と、第1環境情報取得手段21および第2環境情報取得手段22のそれぞれによって取得された障害物位置情報、すなわち情報源の異なる3つの情報に基づいて、自律移動装置1の状態が異常状態にあるかどうかを判断する。例えば、図3に示すように、第1環境情報取得手段21が点aにおいて障害物Mを検出し、その検出された障害物Mの位置が地図情報13に含まれる障害物Mの位置にある。ところが、第2環境情報取得手段22は、点aよりも前方における点bに障害物M(破線で示している)を検出している。異常判断手段7は、このような場合に、自律移動装置1の状態が異常状態にあると判断する。すなわち、異常判断手段7は、環境情報取得手段2のいずれか1つによって検出された障害物Mの位置が地図情報13に含まれる障害物Mの位置にあるにも関わらず、他の1つの環境情報取得手段2によって検出された障害物Mの位置が地図情報13における障害物Mの位置よりも手前側または奥側にある場合に自律移動装置1が異常状態にあると判断する。   Next, the abnormality determination means 7 will be described. The abnormality determination means 7 is autonomous based on the map information 13 and the obstacle position information acquired by each of the first environment information acquisition means 21 and the second environment information acquisition means 22, that is, three pieces of information having different information sources. It is determined whether or not the mobile device 1 is in an abnormal state. For example, as shown in FIG. 3, the first environment information acquisition unit 21 detects the obstacle M at the point a, and the position of the detected obstacle M is at the position of the obstacle M included in the map information 13. . However, the second environment information acquisition unit 22 detects an obstacle M (shown by a broken line) at a point b ahead of the point a. In such a case, the abnormality determination unit 7 determines that the state of the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state. In other words, the abnormality determination unit 7 determines whether the position of the obstacle M detected by any one of the environment information acquisition units 2 is the position of the obstacle M included in the map information 13. When the position of the obstacle M detected by the environment information acquisition unit 2 is on the near side or the rear side of the position of the obstacle M in the map information 13, it is determined that the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state.

上述の異常判断手段7が行う処理を、図4のフローチャートによって説明する。ここで、第1環境情報取得手段21を一方のセンサ21、第2環境情報取得手段22を他方のセンサ22と略記する。自律移動装置1が動作を開始すると、センサ21,22が障害物検出動作を行って、各スキャン面A,Bにおける障害物位置の情報を取得する(S1)。次に、異常判断手段7は、一方のセンサ21による障害物位置と地図情報13における障害物の位置とが一致しているかどうかを調べる(S2)。両情報の障害物の位置が一致している場合には(S2でYes)、他方のセンサ22による障害物位置と地図情報13における障害物の位置とが一致しているかどうかが調べられ(S3)、一致している場合には(S3でYes)、制御は、最初のステップ(S1)に戻って上記処理が繰り返される。   The process performed by the abnormality determination means 7 will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the first environment information acquisition unit 21 is abbreviated as one sensor 21, and the second environment information acquisition unit 22 is abbreviated as the other sensor 22. When the autonomous mobile device 1 starts to operate, the sensors 21 and 22 perform an obstacle detection operation to acquire information on the obstacle position on each of the scan planes A and B (S1). Next, the abnormality determination means 7 checks whether or not the obstacle position by one sensor 21 matches the obstacle position in the map information 13 (S2). If the positions of the obstacles in both pieces of information match (Yes in S2), it is checked whether the obstacle position by the other sensor 22 matches the position of the obstacle in the map information 13 (S3). ) If they match (Yes in S3), the control returns to the first step (S1) and the above process is repeated.

また、ステップ(S3)において一致していないとされた場合(S3でNo)、異常判断手段7は、自律移動装置1の状態が異常状態にあると判断し(S5)、制御部10または移動制御手段6は異常処置を行う(S6)。異常処置は、例えば、自律移動装置1の移動速度を遅くしたり、移動を停止したり、別途備えた予備のセンサに切り替えたり、などの処置である。   If it is determined in step (S3) that they do not match (No in S3), the abnormality determination means 7 determines that the state of the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state (S5), and the control unit 10 or movement The control means 6 performs an abnormality treatment (S6). The abnormal treatment is, for example, a treatment such as slowing the moving speed of the autonomous mobile device 1, stopping the movement, or switching to a spare sensor provided separately.

上述のステップ(S2)において、一方のセンサ21による障害物位置と地図情報13における障害物の位置とが一致していないとされた場合には(S2でNo)、他方のセンサ22による障害物位置と地図情報13における障害物の位置とが一致しているかどうかが調べられ(S4)、一致していない場合には(S4でNo)、制御は最初のステップ(S1)に戻って上記処理が繰り返される。また、一致している場合には(S4でYes)、異常判断手段7は、自律移動装置1の状態が異常状態にあると判断し(S5)、制御部10または移動制御手段6は異常処置を行う(S6)。   In the above-described step (S2), when it is determined that the position of the obstacle by one sensor 21 and the position of the obstacle in the map information 13 do not match (No in S2), the obstacle by the other sensor 22 It is checked whether or not the position and the position of the obstacle in the map information 13 match (S4). If they do not match (No in S4), the control returns to the first step (S1) and the above processing is performed. Is repeated. If they match (Yes in S4), the abnormality determination unit 7 determines that the state of the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state (S5), and the control unit 10 or the movement control unit 6 performs an abnormality treatment. (S6).

上記の異常判断手段7による処理を言い換えると、センサ21,22を情報源とする2つの情報のうち一方だけが地図情報と異なっている場合に異常状態とし、センサ21,22を情報源とする2つの情報の両方が地図情報と異なっているか、または地図情報と一致している場合には、異常状態とはしない処理である。ここで補足説明すると、センサ21,22を情報源とする2つの情報の両方が地図情報と異なっている場合を異常状態にしないのは、地図情報に含まれる環境固定の障害物と自律移動装置1との間に移動障害物が割り込んだ状況を異常状態に含めないようにするためである。つまり、このような割込状態を異常状態としないので、自律移動装置1の効率的な移動が損なわれることがない。   In other words, the processing by the abnormality determining means 7 is an abnormal state when only one of the two pieces of information using the sensors 21 and 22 is different from the map information, and the sensors 21 and 22 are used as information sources. When both of the two pieces of information are different from the map information or coincide with the map information, this is a process that does not result in an abnormal state. If it supplementarily demonstrates here, the case where both the two information which uses the sensors 21 and 22 as information sources differ from map information will not make it an abnormal state. This is to prevent a situation in which a moving obstacle is interrupted between 1 and 1 from being included in an abnormal state. That is, since such an interrupt state is not an abnormal state, the efficient movement of the autonomous mobile device 1 is not impaired.

また、上述のような「異常状態」が発生する原因として、例えば、自己位置取得手段3による自己位置認識に異常があることが考えられる。この場合、地図情報13における自律移動装置1の位置がずれることになる。また、センサ21,22のいずれかまたは両方のが故障して測定値がずれたり再現性がなくなったりしている場合や、センサ21,22の取り付け位置や取り付け角度に異常が発生して、自律移動装置1から見た障害物の位置の算出に誤りを生じる場合などが考えられる。異常判断手段7による上述の異常状態の判断は、このような異常のいずれであるかまでは確定できないにしても、何らかの異常が発生していることを検出することができる。   Further, as a cause of the occurrence of the “abnormal state” as described above, for example, there is an abnormality in the self-position recognition by the self-position acquisition unit 3. In this case, the position of the autonomous mobile device 1 in the map information 13 is shifted. In addition, when one or both of the sensors 21 and 22 break down and the measured values are shifted or reproducibility is lost, an abnormality occurs in the mounting position or mounting angle of the sensors 21 and 22, and autonomous A case where an error occurs in the calculation of the position of the obstacle viewed from the mobile device 1 can be considered. Even if the above-described determination of the abnormal state by the abnormality determination means 7 cannot determine which of these abnormalities, it is possible to detect that some abnormality has occurred.

本実施形態の発明によれば、障害物位置情報11を取得するために備えている2つの環境情報取得手段2による障害物検出結果を地図情報13における障害物の位置と比較する異常判断手段7を備えたので、自律移動装置1の異常状態、特に周囲の障害物位置情報11を取得するためのセンサに関連する異常状態を容易かつ低コストで検出すること、つまり自己診断することができる。すなわち、異常判断手段7を備えることにより、何らかの異常を見つけることができるので、自律移動装置1の安全性を向上することができる。また、異常判断手段7は、ソフトウエア的に構成することができるので、複数の環境情報取得手段2と地図情報13とを備えた既存の自律移動装置1に容易に追加装備することができ、異常状態を容易かつ低コストで検出できる自律移動装置を提供することができる。   According to the invention of the present embodiment, the abnormality determination means 7 for comparing the obstacle detection result by the two environmental information acquisition means 2 provided for acquiring the obstacle position information 11 with the position of the obstacle in the map information 13. Therefore, the abnormal state of the autonomous mobile device 1, in particular, the abnormal state related to the sensor for obtaining the surrounding obstacle position information 11 can be detected easily and at low cost, that is, self-diagnosis can be performed. That is, by providing the abnormality determination means 7, since some abnormality can be found, the safety of the autonomous mobile device 1 can be improved. Moreover, since the abnormality determination means 7 can be configured by software, it can be easily added to the existing autonomous mobile device 1 provided with a plurality of environment information acquisition means 2 and map information 13, An autonomous mobile device that can detect an abnormal state easily and at low cost can be provided.

(第2の実施形態)
本実施形態の自律移動装置1は、第1の実施形態とは、異常判断手段7による異常判断の処理が異なり、図5のフローチャートに示すように、第1の実施形態の図4における異常判断ステップ(S5)の直前に、判断ステップ(#1)追加されている。この判断ステップ(#1)では、センサ21,22いずれかの環境情報取得手段2によって検出された障害物の位置のうち、地図情報13における障害物の位置に対して不一致となった障害物の位置が、地図情報13における障害物の位置よりも奥側にある場合にのみ異常状態にあると判断される(#1でYes)。不一致となった障害物の位置が、地図情報13における障害物の位置よりも奥側ではなく手前側にある場合には(#1でNo)、異常状態とは判断されず、処理は最初のステップ(S1)に戻され、以降の動作が続行される。つまり、本実施形態における異常判断とされる状態は、第1の実施形態の場合よりも、より限定された状態である。
(Second Embodiment)
The autonomous mobile device 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in the abnormality determination process by the abnormality determination means 7, and as shown in the flowchart of FIG. 5, the abnormality determination in FIG. 4 of the first embodiment. A determination step (# 1) is added immediately before step (S5). In this determination step (# 1), of the obstacle positions detected by the environmental information acquisition means 2 of either the sensor 21 or 22, the obstacles that do not match the obstacle position in the map information 13 are displayed. Only when the position is behind the obstacle in the map information 13 is determined to be in an abnormal state (Yes in # 1). If the position of the obstacle that has become inconsistent is on the near side rather than the position of the obstacle in the map information 13 (No in # 1), it is not determined as an abnormal state, and the process is the first It returns to step (S1) and subsequent operation | movement is continued. That is, the state that is determined to be abnormal in the present embodiment is a more limited state than in the case of the first embodiment.

本実施形態の発明によれば、異常状態検出の精度を高めることができるので、本来の異常ではない状態を異常状態であるとする誤判断を抑制でき、誤判断に基づく停止動作などをすることなく、自律移動装置1の効率的移動を実現できる。すなわち、地図情報13における障害物よりも奥側における障害物は、通常、手前の障害物に隠れてしまって検出されないはずであり、センサに関連する異常状態である可能性が高く、このような状態に注目して判断することによって、異常状態検出の精度を高めることができる。また、地図情報13における障害物よりも手前側に検出される障害物は、現実の障害物、つまり、環境情報取得手段2の前方に割り込んできた移動する障害物である可能性がある。そのような状態は、障害物との衝突を回避すべき状態であって、距離センサによる位置測定に関する異常状態とされるものではないといえる。   According to the invention of this embodiment, since the accuracy of abnormal state detection can be improved, erroneous determination that a state that is not an original abnormality is an abnormal state can be suppressed, and a stop operation based on the erroneous determination is performed. In addition, efficient movement of the autonomous mobile device 1 can be realized. That is, the obstacle on the back side of the obstacle in the map information 13 is normally hidden behind the obstacle in front and should not be detected, and is likely to be an abnormal state related to the sensor. By making a determination by paying attention to the state, it is possible to improve the accuracy of the abnormal state detection. Further, the obstacle detected in front of the obstacle in the map information 13 may be an actual obstacle, that is, a moving obstacle that has interrupted in front of the environment information acquisition unit 2. Such a state is a state in which a collision with an obstacle should be avoided, and it can be said that the state is not an abnormal state related to position measurement by a distance sensor.

(第3の実施形態)
本実施形態の自律移動装置1は、第2の実施形態とは、異常判断手段7による異常判断の処理が異なり、図6のフローチャートに示すように、第2の実施形態の図5における位置的な判断ステップ(#1)が、時間的な判断ステップ(#2)に変更されている。この判断ステップ(#2)では、センサ21,22いずれかの環境情報取得手段2によって検出された障害物の位置のうち、地図情報13における障害物の位置に対して不一致となった状態が所定時間以上継続する場合にのみ異常状態にあると判断される(#2でYes)。また、不一致となった状態が所定時間以上継続していない場合には(#2でNo)、異常状態とは判断されず、処理は最初のステップ(S1)に戻され、以降の動作が続行される。つまり、本実施形態における異常判断とされる状態は、第1の実施形態の場合よりも、より限定された状態である。
(Third embodiment)
The autonomous mobile device 1 of the present embodiment is different from the second embodiment in the process of abnormality determination by the abnormality determination means 7, and as shown in the flowchart of FIG. 6, the position of the second embodiment in FIG. This determination step (# 1) is changed to a temporal determination step (# 2). In this determination step (# 2), a state in which the position of the obstacle in the map information 13 does not match among the positions of the obstacle detected by the environmental information acquisition means 2 of either the sensor 21 or 22 is predetermined. Only when it continues for more than a certain time, it is determined that the state is abnormal (Yes in # 2). If the mismatched state does not continue for a predetermined time or longer (No in # 2), the abnormal state is not determined and the process returns to the first step (S1), and the subsequent operation continues. Is done. That is, the state that is determined to be abnormal in the present embodiment is a more limited state than in the case of the first embodiment.

本実施形態の発明によれば、1回だけの現象に基づく判断をしないので、一時的に発生した異常状態、例えば、ノイズなどの影響により発生した異常状態に影響されることなく、安定に、効率良い自律移動や動作を実現できる。また、時間経過を考慮して判断するので、自律移動装置1が停止しているときであっても、この判断手法を適用できる。   According to the invention of the present embodiment, since determination is not made based on a single phenomenon, it is stable without being affected by an abnormal state that occurs temporarily, for example, an abnormal state that occurs due to the influence of noise or the like. Efficient autonomous movement and operation can be realized. Further, since the determination is made in consideration of the passage of time, this determination method can be applied even when the autonomous mobile device 1 is stopped.

(第4の実施形態)
本実施形態の自律移動装置1は、第2の実施形態とは、異常判断手段7による異常判断の処理が異なり、図7のフローチャートに示すように、第2の実施形態の図5における位置的な判断ステップ(#1)が、距離的な判断ステップ(#3)に変更されている。この判断ステップ(#3)では、センサ21,22いずれかの環境情報取得手段2によって検出された障害物の位置のうち、地図情報13における障害物の位置に対して不一致となった状態が、自律移動装置1による所定距離以上の移動の間においてもなお継続して発生する場合にのみ異常状態にあると判断される(#3でYes)。また、不一致となった状態が、自律移動装置1による所定距離の移動よりも前に解消される場合には(#3でNo)、異常状態とは判断されず、処理は最初のステップ(S1)に戻され、以降の動作が続行される。つまり、本実施形態における異常判断とされる状態は、第1の実施形態の場合よりも、より限定された状態である。
(Fourth embodiment)
The autonomous mobile device 1 of the present embodiment is different from the second embodiment in the process of abnormality determination by the abnormality determination means 7, and as shown in the flowchart of FIG. 7, the position of the second embodiment in FIG. This determination step (# 1) is changed to a distance determination step (# 3). In this determination step (# 3), the state in which the position of the obstacle in the map information 13 does not match among the positions of the obstacle detected by the environmental information acquisition means 2 of either the sensor 21 or 22 is as follows. It is determined that there is an abnormal condition only when it continues to occur even during the movement of the autonomous mobile device 1 beyond a predetermined distance (Yes in # 3). Further, when the mismatched state is resolved before the movement of the predetermined distance by the autonomous mobile device 1 (No in # 3), it is not determined as an abnormal state, and the process is performed in the first step (S1). ) And the subsequent operation is continued. That is, the state that is determined to be abnormal in the present embodiment is a more limited state than in the case of the first embodiment.

本実施形態の発明によれば、1回だけの現象に基づく判断をしないので、一時的に発生した異常状態、例えば、ノイズなどの影響により発生した異常状態に影響されることなく、安定に、効率良い自律移動や動作を実現できる。また、移動距離を考慮するので、環境物や障害物に対する自律移動装置の相対位置の変化のもとで、より精度を高めて判断することができる。   According to the invention of the present embodiment, since determination is not made based on a single phenomenon, it is stable without being affected by an abnormal state that occurs temporarily, for example, an abnormal state that occurs due to the influence of noise or the like. Efficient autonomous movement and operation can be realized. In addition, since the moving distance is taken into consideration, the determination can be made with higher accuracy under the change of the relative position of the autonomous mobile device with respect to the environmental object and the obstacle.

(第5の実施形態)
本実施形態の自律移動装置1は、上述の第1乃至第4の実施形態において、移動制御手段6が、異常判断手段7によって異常状態と判断された場合に自律移動装置1を停止させると共に異常状態にあることを示す情報を外部に出力するものである。図8に示すように、自律移動装置1は、情報を外部に出力する手段として、液晶ディスプレイなどの表示板1a、音声発報用のスピーカ1b、無線による外部機器への情報伝送のための送受信装置1d、赤色黄色緑色などの発光表示器1c等の手段のいずれか、または全てを備えることができる。
(Fifth embodiment)
The autonomous mobile device 1 according to the present embodiment is the same as the first to fourth embodiments described above, in which the movement control unit 6 stops the autonomous mobile device 1 when the abnormality determination unit 7 determines that the abnormal state has occurred, and the abnormality is detected. Information indicating the state is output to the outside. As shown in FIG. 8, the autonomous mobile device 1 uses a display board 1a such as a liquid crystal display, a speaker 1b for voice notification, and transmission / reception for wirelessly transmitting information to an external device as means for outputting information to the outside. Any or all of the means such as the device 1d, the light emitting display 1c such as red, yellow, green, and the like can be provided.

本実施形態の発明によれば、自律移動装置1を停止させるので、また、異常状態を周知させるので、異常状態のまま移動して他物体と衝突してしまうなどのような事故を回避でき、自律移動装置1そのものや、周囲の人や環境物の安全を確保できる。また、自律移動装置1の点検修繕を早期に行うことができ、遅滞なく自律移動装置1を稼働復帰させることができる。   According to the invention of the present embodiment, since the autonomous mobile device 1 is stopped and the abnormal state is made known, it is possible to avoid an accident such as moving in the abnormal state and colliding with another object, The safety of the autonomous mobile device 1 itself, the surrounding people and environmental objects can be secured. Moreover, the inspection and repair of the autonomous mobile device 1 can be performed at an early stage, and the autonomous mobile device 1 can be returned to operation without delay.

(第6の実施形態)
本実施形態の自律移動装置1は、第2の実施形態とは、異常判断手段7による異常判断の処理が異なり、図9のフローチャートに示すように、第2の実施形態の図5における位置的な判断ステップ(#1)が、障害物の位置に関する距離的な判断ステップ(#4)に変更されている。この判断ステップ(#4)では、センサ21,22いずれかの環境情報取得手段2によって検出された障害物の位置のうち、地図情報13における障害物の位置に対して不一致となった状態であって、自律移動装置1(自己位置)から障害物の位置までの距離が所定の距離よりも近い場合にのみ異常状態にあると判断される(#4でYes)。また、その距離が所定距離よりも近くない場合には(#4でNo)、異常状態とは判断されず、処理は最初のステップ(S1)に戻され、以降の動作が続行される。つまり、本実施形態における異常判断とされる状態は、第1の実施形態の場合よりも、より限定された状態である。判断の基準となる所定距離は、障害物と自律移動装置1との間に障害物が入る可能性がないほど近い距離である。
(Sixth embodiment)
The autonomous mobile device 1 of the present embodiment is different from the second embodiment in the process of abnormality determination by the abnormality determination means 7, and as shown in the flowchart of FIG. 9, the position of the second embodiment in FIG. This determination step (# 1) is changed to a distance determination step (# 4) regarding the position of the obstacle. In this determination step (# 4), the position of the obstacle detected by the environmental information acquisition means 2 of either one of the sensors 21 and 22 does not match the position of the obstacle in the map information 13. Thus, it is determined that there is an abnormal condition only when the distance from the autonomous mobile device 1 (self position) to the position of the obstacle is shorter than a predetermined distance (Yes in # 4). If the distance is not shorter than the predetermined distance (No in # 4), the abnormal state is not determined and the process returns to the first step (S1), and the subsequent operation is continued. That is, the state that is determined to be abnormal in the present embodiment is a more limited state than in the case of the first embodiment. The predetermined distance serving as a reference for determination is a distance that is so close that there is no possibility of an obstacle entering between the obstacle and the autonomous mobile device 1.

本実施形態の発明によれば、異常状態検出の精度を高めることができるので、本来の異常ではない状態を異常状態であるとする誤判断を抑制でき、誤判断に基づく停止動作などをすることなく、自律移動装置1の効率的移動を実現できる。すなわち、地図情報における障害物と自律移動装置1との間に障害物が入る可能性がないときは、移動障害物などの影響ではなく、センサに関連する異常状態である可能性が高く、このような状態に注目して判断することによって、異常状態検出の精度を高めることができる。   According to the invention of this embodiment, since the accuracy of abnormal state detection can be improved, erroneous determination that a state that is not an original abnormality is an abnormal state can be suppressed, and a stop operation based on the erroneous determination is performed. In addition, efficient movement of the autonomous mobile device 1 can be realized. That is, when there is no possibility of an obstacle entering between the obstacle and the autonomous mobile device 1 in the map information, there is a high possibility that it is not an influence of the moving obstacle or the like but an abnormal state related to the sensor. By making a determination by paying attention to such a state, it is possible to improve the accuracy of the abnormal state detection.

(第7の実施形態)
本実施形態は、地図情報13の構成に関する。図10に示すように、異常状態の判断に用いられる地図情報13は、自律移動装置1が走行する走行面R(図2、図3参照)における障害物の位置を示す2次元情報が好適に用いられる。図10(a)に示すものは、屋内廊下の壁面や屋外の塀などの固定障害物Wを、線分11aによって表すものであり、記憶手段4には、線分4aの両端点11bの座標値の組によって、さらには座標系に対する線分11aの傾きなども含めて、記憶される。また、図10(b)に示すものは、壁面や塀などの固定障害物Wを、その壁面に沿って配列された構成点11cの集合によって表すものであり、記憶手段4には、各構成点11cの座標値によって記憶される。また、図10(c)に示すものは、自律移動装置1の稼働環境平面を格子状に区切り、各区切11dに固定障害物Wの存在確率11eを割り当てて成る地図情報13である。地図情報13は、これらの構成以外でもよく、障害物の位置が記録されたものは各種利用可能である。
(Seventh embodiment)
The present embodiment relates to the configuration of the map information 13. As shown in FIG. 10, the map information 13 used for determining the abnormal state is preferably two-dimensional information indicating the position of an obstacle on the traveling surface R (see FIGS. 2 and 3) on which the autonomous mobile device 1 travels. Used. 10A shows a fixed obstacle W such as a wall surface of an indoor corridor or an outdoor fence by a line segment 11a, and the storage means 4 has coordinates of both end points 11b of the line segment 4a. Depending on the set of values, the inclination of the line segment 11a with respect to the coordinate system is also stored. 10 (b) represents a fixed obstacle W such as a wall surface or a saddle by a set of component points 11c arranged along the wall surface. It is stored by the coordinate value of the point 11c. Also, what is shown in FIG. 10 (c) is map information 13 formed by dividing the working environment plane of the autonomous mobile device 1 in a grid pattern and assigning the existence probability 11e of the fixed obstacle W to each partition 11d. The map information 13 may be other than these configurations, and various types of information in which the position of an obstacle is recorded can be used.

本実施形態の発明によれば、地図情報13が2次元情報であり、3次元地図のように複雑なものでないので、地図情報13における障害物の位置と環境情報取得手段2によって取得された障害物の位置を、より少ない処理で容易に比較でき、センサに関連する異常状態を容易に判断できる。   According to the present embodiment, the map information 13 is two-dimensional information and is not as complex as a three-dimensional map. Therefore, the obstacle position in the map information 13 and the obstacle acquired by the environment information acquisition means 2 The position of the object can be easily compared with less processing, and an abnormal state related to the sensor can be easily determined.

(第8の実施形態)
図11乃至図19は第8の実施形態について示す。本実施形態の自律移動装置1は、図11、図12に示すように、前方x方向の水平面における障害物を検知するためのレーザレーダからなる環境情報取得手段21(センサ21)と、自律移動装置1の前面近傍、および左右側面近傍の立体空間における障害物を検知する複数の超音波センサからなる環境情報取得手段23(センサ23)とを備えている。地図情報13には、レーザレーダ(センサ21)によって検出される障害物である壁の情報が含まれている。なお、ここで説明するセンサ21,23による障害物検出点は、走行面Rに射影した2次元データであるとして説明するが、3次元データへの拡張も可能である。また、地図情報13においても、上述の第7の実施形態におけるように、2次元データが記憶されているか、または、3次元データを2次元に射影して使用するものとする。このような1つのレーザレーダと複数の超音波センサによって環境情報取得手段2を構成することにより、高価なレーザレーダを複数使うことなく、安価な超音波センサによって、障害物検知を行うことができる。また、正常なレーザレーダによれば壁の連続表面位置の情報を容易に取得できる、障害物位置が単純な線分などで表現できるので、センサに関連する異常状態を容易に判断できる。
(Eighth embodiment)
11 to 19 show an eighth embodiment. As shown in FIGS. 11 and 12, the autonomous mobile device 1 of this embodiment includes an environment information acquisition unit 21 (sensor 21) including a laser radar for detecting an obstacle on a horizontal plane in the front x direction, and autonomous movement. Environmental information acquisition means 23 (sensor 23) comprising a plurality of ultrasonic sensors for detecting obstacles in the three-dimensional space near the front surface and near the left and right side surfaces of the apparatus 1 is provided. The map information 13 includes information on walls that are obstacles detected by the laser radar (sensor 21). Although the obstacle detection points by the sensors 21 and 23 described here are described as two-dimensional data projected on the traveling surface R, they can be extended to three-dimensional data. Also in the map information 13, as in the seventh embodiment described above, two-dimensional data is stored, or three-dimensional data is projected onto two dimensions and used. By configuring the environment information acquisition unit 2 with such a single laser radar and a plurality of ultrasonic sensors, it is possible to detect an obstacle with an inexpensive ultrasonic sensor without using a plurality of expensive laser radars. . Moreover, according to a normal laser radar, the information on the continuous surface position of the wall can be easily obtained, and the obstacle position can be expressed by a simple line segment, so that an abnormal state related to the sensor can be easily determined.

ここで、センサ21によって得られる壁の障害物位置情報と地図情報の一致の判定方法を説明する。図13に示すように、センサ21によって取得した各測定点aと地図情報における障害物を表す線分Mとの距離d1,d2,d3,・・が一定距離以内である測定点aが連続する場合、これらの連続する測定点aのデータは地図情報と一致していると判定される。また、図14に示すように、センサ21によって取得した測定点aの連続に基づいて、例えば所定の判定条件のもとで直線近似によってセグメントLaを抽出できたとする。この場合、地図情報13に記載の線分Mとセンサ21によって取得した線分、すなわちセグメントLaとの距離、および角度θが一定範囲以内とされるとき、センサ21によって取得した各測定点aが地図情報13と一致していると判定される。   Here, a method for determining whether the obstacle position information on the wall obtained by the sensor 21 matches the map information will be described. As shown in FIG. 13, measurement points “a” in which distances d1, d2, d3,... Between each measurement point “a” acquired by the sensor 21 and a line segment M representing an obstacle in the map information are within a certain distance are continuous. In this case, it is determined that the data of these continuous measurement points a is consistent with the map information. Further, as shown in FIG. 14, it is assumed that the segment La can be extracted by linear approximation based on a predetermined determination condition based on the continuation of the measurement points a acquired by the sensor 21, for example. In this case, when the line segment M described in the map information 13 and the line segment acquired by the sensor 21, that is, the distance between the segment La and the angle θ are within a certain range, each measurement point a acquired by the sensor 21 is It is determined that the map information 13 matches.

次に、センサ21による測定結果であるセグメントLaと地図情報13における線分Mとが一致した状態において、前方におけるセンサ23による障害物検出点cとの一致不一致の判定について説明する。不一致と判定されたとき、自律移動装置1の状態は異常状態とされる。図15に示すように、障害物検出点cが、線分M(またはセグメントLa)から距離Dの位置に検出された場合に、距離Dが所定の一定距離以上であれば、これらの位置は一致しないと判定され、近ければ一致すると判定される。所定の一定距離は、各センサ21,23の測定誤差の範囲や、線分Mを設定する際の誤差の範囲、セグメントLaを決定する際の誤差の範囲、さらに自己位置情報12に含まれる誤差の範囲などを考慮して、これらの誤差以上の距離であって、有意の距離とすればよい。有意の距離とは、例えば、安全確保に必要な距離であり、自律移動装置1の制動距離以内の距離である。   Next, determination of coincidence / non-coincidence with the obstacle detection point c by the sensor 23 in the front in the state where the segment La as the measurement result by the sensor 21 and the line segment M in the map information 13 coincide will be described. When it is determined that there is a mismatch, the state of the autonomous mobile device 1 is set to an abnormal state. As shown in FIG. 15, when an obstacle detection point c is detected at a distance D from the line segment M (or segment La), if the distance D is equal to or greater than a predetermined distance, these positions are It is determined not to match, and if it is close, it is determined to match. The predetermined constant distance includes the measurement error range of each sensor 21, 23, the error range when setting the line segment M, the error range when determining the segment La, and the error included in the self-position information 12 In consideration of the above range, the distance is more than these errors and may be a significant distance. The significant distance is, for example, a distance necessary for ensuring safety and is a distance within the braking distance of the autonomous mobile device 1.

また、図16に示すように、センサ23によって、セグメントLbからなる検出結果が得られる場合には、線分MとセグメントLbの中心位置と距離Dの他に、線分Mに対するセグメントLbの傾きαを考慮して、両者の一致不一致が判定される。距離Dが一定距離以上、または、傾きαが一定角度以上のとき、線分MとセグメントLbとは一致しないと判定される。判定基準とされる一定角度は、距離Dに対する判定基準と同様に各誤差を考慮して決めればよい。   As shown in FIG. 16, when the sensor 23 obtains a detection result including the segment Lb, in addition to the center position and the distance D of the line segment M and the segment Lb, the inclination of the segment Lb with respect to the line segment M Considering α, the coincidence / non-coincidence of both is determined. When the distance D is equal to or greater than a certain distance or the slope α is equal to or greater than a certain angle, it is determined that the line segment M and the segment Lb do not match. The fixed angle used as the determination criterion may be determined in consideration of each error in the same manner as the determination criterion for the distance D.

次に、センサ21,23によって得られた障害物位置情報11を互いに比較して異常判断をするために測定点の範囲を限定することについて説明する。障害物位置情報11と地図情報13とについて比較処理が成立するのは、それぞれの情報が互いに同じ障害物に関するの情報であることが前提である。また、その比較による異常状態の有無の判断が自律走行に有益なのは、例えば、自律走行にとって重要な前方における障害物検出を行うセンサ、または、前方における障害物位置情報である。従って、これらのことに留意して、測定点の範囲を限定することにより、異常判断手段7によって、より高速かつ有益な判断処理を行うことができる。   Next, a description will be given of limiting the range of measurement points in order to determine the abnormality by comparing the obstacle position information 11 obtained by the sensors 21 and 23 with each other. The reason why the comparison processing is established for the obstacle position information 11 and the map information 13 is based on the premise that each piece of information is information related to the same obstacle. The determination of the presence or absence of an abnormal state based on the comparison is useful for autonomous driving, for example, a sensor that detects obstacles ahead, which is important for autonomous driving, or obstacle position information in front. Therefore, by considering these points and limiting the range of measurement points, the abnormality determination means 7 can perform faster and more useful determination processing.

図17には、自律移動装置1の前方に、地図情報における線分Mで表される障害物について、センサ21による測定点aの点列と、センサ23による測定点c,c,c0が示されている。センサ21による測定点a等は、線分Mと一致していると判定されているものとする。センサ21について予め設定した測定限界A0と、センサ23について予め設定した測定限界C0とが、それぞれ半円形状に示されている。これらの測定点の内、比較対象とされるのは、上記のことから、測定限界C0に含まれる範囲Hにおける測定点である。そして、範囲H内において、センサ23による測定点c,cは線分Mと位置が一致しており、測定点c0は一致していない。従って、異常判断手段7は、範囲Hの中で判断を行い、自律移動装置1が何らかの異常状態にあると判断する。ここで、例えば、異常がセンサ異常である場合、センサ23が異常であると考えられる。また、3つの測定点c,c,c0が全て異なる超音波センサから成るセンサ23によるのであるならば、測定点c0を出力した超音波センサが異常であると推測される。   FIG. 17 shows a point sequence of measurement points a by the sensor 21 and measurement points c, c, and c0 by the sensor 23 for the obstacle represented by the line segment M in the map information in front of the autonomous mobile device 1. Has been. It is assumed that the measurement point a or the like by the sensor 21 is determined to coincide with the line segment M. The measurement limit A0 preset for the sensor 21 and the measurement limit C0 preset for the sensor 23 are shown in semicircular shapes, respectively. Among these measurement points, the comparison target is the measurement point in the range H included in the measurement limit C0. In the range H, the positions of the measurement points c and c by the sensor 23 coincide with the line segment M, and the measurement point c0 does not coincide. Therefore, the abnormality determination means 7 makes a determination in the range H, and determines that the autonomous mobile device 1 is in some abnormal state. Here, for example, when the abnormality is a sensor abnormality, it is considered that the sensor 23 is abnormal. Further, if the three measurement points c, c, c0 are all due to the sensor 23 composed of different ultrasonic sensors, it is assumed that the ultrasonic sensor that outputs the measurement point c0 is abnormal.

図18は、図17と同様の状況のもとで、センサ23の測定点c,c,c,が全て線分Mの位置と一致しており、正面位置におけるセンサ21の測定点aが部分的に線分Mの位置と一致していない状況を示す。この場合、異常判断手段7は、範囲Hの中で判断を行い、自律移動装置1が何らかの異常状態にあると判断する。異常判断手段7が異常判断をする範囲の設定方法は、センサの種類、取り付け方法、測定範囲などの違いを考慮して、設定する必要がある。単純な方法としては、予め設定した範囲を異常判断する範囲とすることができる。また、上述の図17、図18に示したように、センサの測定範囲(測定限界)を考慮して、範囲Hなどのように、異常判断を行うセンサによって障害物が検出されると期待できる範囲のみを異常判断の範囲(異常判断範囲、または単に判断範囲)とすることができる。また、センサが複数ある場合、それぞれ各センサ毎に、異常判断範囲は異なる。さらに、自律移動装置1の移動に伴い、障害物との位置関係が変化するので、その判断範囲も変化する。   FIG. 18 shows that the measurement points c, c, c of the sensor 23 all coincide with the position of the line segment M under the same situation as in FIG. In particular, a situation in which the position of the line segment M is not coincident is shown. In this case, the abnormality determination means 7 makes a determination within the range H and determines that the autonomous mobile device 1 is in some abnormal state. The setting method of the range in which the abnormality determination unit 7 determines the abnormality needs to be set in consideration of differences in the sensor type, the mounting method, the measurement range, and the like. As a simple method, a preset range can be used as a range for abnormality determination. In addition, as shown in FIGS. 17 and 18 described above, it is expected that an obstacle is detected by a sensor that makes an abnormality determination such as a range H in consideration of the measurement range (measurement limit) of the sensor. Only the range can be set as the range of abnormality determination (abnormality determination range or simply determination range). Further, when there are a plurality of sensors, the abnormality determination range is different for each sensor. Furthermore, as the autonomous mobile device 1 moves, the positional relationship with the obstacle changes, so the determination range also changes.

次に、図19のフローチャートによって、異常判断範囲を組み込んで判断処理を行う場合の処理を説明する。以下では、2つのセンサのうち一方のセンサを図12におけるセンサ21、他方のセンサを超音波センサであるセンサ23と想定して説明するが、各センサの種類や配置はこれらに限定されるものではない。自律移動装置1が動作を開始すると、センサ21,23が障害物検出動作を行って、各検出エリアまたは検出空間における障害物位置の情報を取得する(S1)。次に、異常判断手段7は、一方のセンサ21による測定結果について、異常判断をする範囲、すなわち異常判断範囲を設定し(S12)、その異常判断範囲内において一方のセンサ21による障害物位置と地図情報13における障害物の位置とが一致しているかどうかを調べる(S13)。センサ21の情報と地図情報13における障害物の位置が一致している場合には(S13でYes)、他方のセンサ23による測定結果である障害物位置のうち、異常判断をする範囲、すなわち異常判断範囲を設定する(S14)。次に、異常判断範囲において、地図情報13における障害物の位置と一致しているかどうかが調べられ(S15)、一致していれば(S15でYes)、少なくとも異常判断範囲において3つの情報に整合性があることになり、制御は、最初のステップ(S1)に戻って上記処理が繰り返される。また、一致していなければ(S15でNo)、異常判断手段7は、自律移動装置1の状態が異常状態にあると判断し(S5)、制御部10または移動制御手段6は異常処置を行う(S6)。   Next, the process in the case where the determination process is performed by incorporating the abnormality determination range will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, it is assumed that one of the two sensors is the sensor 21 in FIG. 12 and the other sensor is the sensor 23 that is an ultrasonic sensor, but the type and arrangement of each sensor are limited to these. is not. When the autonomous mobile device 1 starts operation, the sensors 21 and 23 perform obstacle detection operation to acquire information on the obstacle position in each detection area or detection space (S1). Next, the abnormality determination means 7 sets an abnormality determination range, that is, an abnormality determination range for the measurement result by one sensor 21 (S12), and the obstacle position by one sensor 21 within the abnormality determination range is determined. It is checked whether or not the position of the obstacle in the map information 13 matches (S13). If the information of the sensor 21 and the position of the obstacle in the map information 13 are coincident (Yes in S13), out of the obstacle position as a result of measurement by the other sensor 23, the range in which abnormality is determined, that is, abnormal A determination range is set (S14). Next, in the abnormality determination range, it is checked whether or not it matches the position of the obstacle in the map information 13 (S15), and if it matches (Yes in S15), at least the abnormality determination range matches the three pieces of information. Therefore, the control returns to the first step (S1) and the above process is repeated. If they do not match (No in S15), the abnormality determination unit 7 determines that the state of the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state (S5), and the control unit 10 or the movement control unit 6 performs an abnormality treatment. (S6).

上記3番目のステップ(S13)において、一方のセンサ21による情報と地図情報13における障害物の位置が一致していない場合には(S13でNo)、他方のセンサ23による測定結果である障害物位置のうち、異常判断をする範囲、すなわち異常判断範囲を設定し(S16)、その異常判断範囲内において他方のセンサ23の測定結果と地図情報13とが一致しているかどうかが調べられ(S17)、一致していなければ(S17でNo)、制御は、最初のステップ(S1)に戻って上記処理が繰り返される。また、一致していれば(S17でYes)、一方のセンサ21による測定結果について異常判断範囲を設定する(S18)。次に、一方のセンサ21の異常判断範囲において、センサ21の測定結果と地図情報13における障害物の位置と一致しているかどうかが調べられ(S19)、一致していれば(S19でYes)、少なくとも判断範囲を限定した異常判断範囲内において、3つの情報に整合性があることになり、制御は、最初のステップ(S1)に戻って上記処理が繰り返される。また、一致していなければ(S19でNo)、異常判断手段7は、自律移動装置1の状態が異常状態にあると判断する(S5)。   In the third step (S13), when the information by one sensor 21 and the position of the obstacle in the map information 13 do not match (No in S13), the obstacle as a measurement result by the other sensor 23 Of the positions, an abnormality determination range, that is, an abnormality determination range is set (S16), and it is checked whether or not the measurement result of the other sensor 23 matches the map information 13 within the abnormality determination range (S17). If they do not match (No in S17), the control returns to the first step (S1) and the above process is repeated. If they match (Yes in S17), an abnormality determination range is set for the measurement result of one sensor 21 (S18). Next, in the abnormality determination range of one of the sensors 21, it is checked whether or not the measurement result of the sensor 21 matches the position of the obstacle in the map information 13 (S19), and if they match (Yes in S19). Thus, at least within the abnormality determination range in which the determination range is limited, the three pieces of information are consistent, and control returns to the first step (S1) and the above processing is repeated. If they do not match (No in S19), the abnormality determination means 7 determines that the state of the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state (S5).

(第9の実施形態)
図20、図21は第9の実施形態について示す。本実施形態の自律移動装置1は、異常判断手段7による異常判断の前に自己位置補正を行うものである。すなわち、自律移動装置1の環境情報取得手段2の1つは地図情報13と比較することにより自律移動装置1の自己位置を補正するための比較用の情報を検出するものであり、異常判断手段7は、比較用の情報によって自己位置が補正された状態において、他の1つの環境情報取得手段2による障害物位置情報11に基づいて異常状態にあるかどうかの判断を行う。以下では、上述の図12におけるレーザセンサであるセンサ21を一方のセンサ、超音波センサであるセンサ23を他方のセンサの構成を想定して説明するが、各センサの種類や配置はこれらに限定されるものではない。
(Ninth embodiment)
20 and 21 show the ninth embodiment. The autonomous mobile device 1 of the present embodiment performs self-position correction before the abnormality determination by the abnormality determination means 7. That is, one of the environment information acquisition means 2 of the autonomous mobile device 1 detects comparison information for correcting the self-position of the autonomous mobile device 1 by comparing with the map information 13, and an abnormality determination means. 7 determines whether or not there is an abnormal state based on the obstacle position information 11 by the other environment information acquisition means 2 in a state where the self-position is corrected by the information for comparison. In the following description, it is assumed that the sensor 21 that is the laser sensor in FIG. 12 is configured as one sensor and the sensor 23 that is an ultrasonic sensor is configured as the other sensor, but the types and arrangement of the sensors are limited to these. Is not to be done.

図20のフローチャートに示すように、自律移動装置1が動作を開始すると、センサ21,23が障害物検出動作を行って、各検出エリアまたは検出空間における障害物位置の情報を取得する(S1)。次に、一方のセンサ21による障害物位置情報と、地図情報とに基づいて自律移動装置1の位置が補正される(S22)。この自己位置補正によって、センサ21,23による測定結果である障害物位置情報に含まれる座標データは、平行移動補正および回転移動補正がなされて、新たな座標データからなる障害物位置情報となる。また、この自己位置補正の後は、一方のセンサ21による障害物位置と地図情報13における障害物の位置とは一致していると見做される。次に、他方のセンサ23による測定結果である障害物位置と地図情報13における障害物の位置とが一致しているかどうかが調べられ(S23)、一致していれば(S23でYes)、制御は、最初のステップ(S1)に戻って上記処理が繰り返される。また、一致していなければ(S23でNo)、異常判断手段7は、自律移動装置1の状態が異常状態にあると判断し(S5)、制御部10または移動制御手段6は異常処置を行う(S6)。   As shown in the flowchart of FIG. 20, when the autonomous mobile device 1 starts operating, the sensors 21 and 23 perform an obstacle detection operation to acquire information on the obstacle position in each detection area or detection space (S1). . Next, the position of the autonomous mobile device 1 is corrected based on the obstacle position information by one sensor 21 and the map information (S22). By this self-position correction, the coordinate data included in the obstacle position information, which is a measurement result by the sensors 21 and 23, is subjected to parallel movement correction and rotational movement correction, and becomes obstacle position information including new coordinate data. After this self-position correction, it is considered that the obstacle position by one sensor 21 and the position of the obstacle in the map information 13 match. Next, it is checked whether or not the obstacle position measured by the other sensor 23 matches the obstacle position in the map information 13 (S23). If they match (Yes in S23), the control is performed. Returns to the first step (S1) and the above process is repeated. If they do not match (No in S23), the abnormality determination unit 7 determines that the state of the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state (S5), and the control unit 10 or the movement control unit 6 performs an abnormality treatment. (S6).

図21(a)(b)は上記処理の具体例を示す。図21(a)の状態は、自己位置補正前の状態を示す。センサ21に測定点aの並びは、地図情報13に含まれる障害物Mを示す直線に対して角度φの傾きを有している。また、センサ23による測定点cが測定点aの並びよりも前方に得られている。この状態に対して、自己位置補正のステップ(S22)によって自己位置を補正すると、図21(b)に示す状態となる。破線で示した自律移動装置91、測定点9a,9c、障害物9Mは、それぞれの補正前の位置を示す。この位置補正に際し、自律移動装置1は、地図情報上において、回転移動と重心の平行移動とが行われている。なお、この位置補正に必要な補正量データ(例えば、平行移動に必要なデータ)として、図中に示された測定点a以外の測定点のデータも援用される。   FIGS. 21A and 21B show specific examples of the above processing. The state of FIG. 21A shows a state before self-position correction. The arrangement of the measurement points a on the sensor 21 has an inclination of an angle φ with respect to a straight line indicating the obstacle M included in the map information 13. Further, the measurement point c by the sensor 23 is obtained ahead of the arrangement of the measurement points a. If the self position is corrected by the self position correcting step (S22) with respect to this state, the state shown in FIG. An autonomous mobile device 91, measurement points 9a and 9c, and an obstacle 9M indicated by broken lines indicate positions before correction. In this position correction, the autonomous mobile device 1 performs rotational movement and parallel movement of the center of gravity on the map information. In addition, as correction amount data necessary for this position correction (for example, data necessary for parallel movement), data of measurement points other than the measurement point a shown in the drawing is also used.

本実施形態の発明によれば、いずれの環境情報取得手段2によって取得した障害物の位置も地図情報13における障害物の位置と一致していないとき、特定の環境情報取得手段2によって取得した障害物位置情報11に基づいて、自律移動装置1が認識している地図上の位置を補正するので、特定の環境情報取得手段2と、他の環境情報取得手段2とによって検出された障害物の位置について、自律移動装置1が異常状態にあるかどうかを、より精度を高めて判断することができる。   According to the invention of this embodiment, when the position of the obstacle acquired by any of the environmental information acquisition means 2 does not coincide with the position of the obstacle in the map information 13, the obstacle acquired by the specific environmental information acquisition means 2 Since the position on the map recognized by the autonomous mobile device 1 is corrected based on the object position information 11, the obstacle detected by the specific environment information acquisition unit 2 and the other environment information acquisition unit 2 is corrected. As for the position, it can be determined with higher accuracy whether the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state.

(第10の実施形態)
図22、図23は第10の実施形態について示す。本実施形態の自律移動装置1は地図情報として3次元の障害物位置情報(3次元地図)を有するものである。3次元地図は、例えば、障害物の情報を3次元座標の集合によって表現して、記憶手段4に記憶される。また、障害物をその表面を構成する面によって表現し、面データによって記憶するようにすることもできる。このような3次元地図は、単なる3次元座標の集合や、面データの集合ではなく、少なくとも特定の障害物については、障害物毎に識別可能にグループ化されている。従って、そのような障害物については、環境情報取得手段2によって取得した障害物上の2点が、同一障害物上の点か、または異なる障害物上の点かについて判定可能である。その判定可能性は、2点の遠近や障害物の形状に応じて定めることができる。
(Tenth embodiment)
22 and 23 show the tenth embodiment. The autonomous mobile device 1 of this embodiment has three-dimensional obstacle position information (three-dimensional map) as map information. The three-dimensional map is stored in the storage unit 4 by representing obstacle information by a set of three-dimensional coordinates, for example. Further, the obstacle can be expressed by a surface constituting the surface and stored as surface data. Such a three-dimensional map is not a mere set of three-dimensional coordinates or a set of surface data, but at least a specific obstacle is grouped so as to be identifiable for each obstacle. Therefore, for such an obstacle, it is possible to determine whether the two points on the obstacle acquired by the environment information acquisition unit 2 are points on the same obstacle or different obstacles. The determination possibility can be determined according to the perspective of the two points and the shape of the obstacle.

図22、図23に示す障害物Mは、上述の3次元地図に含まれる特定の障害物の例である。また、自律移動装置1のセンサ21,22は、第1の実施形態におけるものと同様の構成である。センサ21は障害物Mの下部の点aを検出し、センサ22は障害物Mの上部張出部の点bを検出している。そして、センサ22による測定結果は、3次元地図情報13における障害物Mの位置と一致しているが、センサ21による測定結果は一致していない。そこで、異常判断手段7は、自律移動装置1の状態が異常状態にあると判断し、制御部10または移動制御手段6は異常処置を行う。このような3次元地図を用いると、自律移動装置1は、稼働環境における種々の形状の障害物、例えば、張り出しや出っ張りがある障害物、机のように下部が通り抜け可能な障害物、上部と下部とで異なる形状の障害物などを検出し、これらとの衝突を回避し、これらによって異常状態を判断して、効率的に自律移動をすることができる。   The obstacle M shown in FIGS. 22 and 23 is an example of a specific obstacle included in the above-described three-dimensional map. In addition, the sensors 21 and 22 of the autonomous mobile device 1 have the same configuration as that in the first embodiment. The sensor 21 detects a point “a” below the obstacle M, and the sensor 22 detects a point “b” at the upper overhanging portion of the obstacle M. The measurement result by the sensor 22 matches the position of the obstacle M in the three-dimensional map information 13, but the measurement result by the sensor 21 does not match. Therefore, the abnormality determination unit 7 determines that the state of the autonomous mobile device 1 is in an abnormal state, and the control unit 10 or the movement control unit 6 performs an abnormality treatment. When such a three-dimensional map is used, the autonomous mobile device 1 has various shapes of obstacles in the operating environment, such as obstacles with overhangs and protrusions, obstacles that can pass through like the desk, It is possible to detect an obstacle having a different shape from the lower part, avoid a collision with these, determine an abnormal state based on these, and efficiently move autonomously.

(第11の実施形態)
環境情報取得手段2として種々の距離測定用のセンサを用いる自律移動装置1の例を説明する。自律移動装置1は、図24に示すように、レーザレーダ21,22、超音波センサ23、ステレオカメラ24、距離画像カメラ25等を搭載して環境情報取得手段2として用いることができる。これらは、少なくとも物体までの距離を計測することのできる機器であり、環境情報取得手段2としてさまざまな手段を用いることができる。
(Eleventh embodiment)
An example of the autonomous mobile device 1 that uses various distance measurement sensors as the environment information acquisition means 2 will be described. As shown in FIG. 24, the autonomous mobile device 1 is equipped with laser radars 21 and 22, an ultrasonic sensor 23, a stereo camera 24, a distance image camera 25, and the like and can be used as the environment information acquisition unit 2. These are devices that can measure at least the distance to an object, and various means can be used as the environment information acquisition means 2.

また、図25は3つのレーザレーダ(センサ21,22,22)を立体的に用いる例を示す。センサ21は自律移動装置1の前面下部中央に設置されて前方水平面にスキャン面Aを有し、センサ22は前部左右の上方に設置されてそれぞれ斜め側方にスキャン面Bを有する。スキャン面A,Bは自律移動装置1の前面前方における平面視で、すなわち、走行面Rにスキャン面A,Bを投影した面において、互いに重なり部を有している(スキャン面Bにおける角度βの範囲)。従って、これらの重なり部において検出される障害物Mについての、各センサ21,22による障害物位置情報は、2次元の地図情報13(第7の実施形態参照)を有する自律移動装置1における異常判断手段7が判断対象とする情報となる。また、3次元の地図情報13(第10の実施形態参照)を有する自律移動装置1については、これらの重なり部分以外の障害物位置情報についても、異常判断手段7が判断対象とすることができる。このように、異常判断手段7が異常判断をする範囲は、センサの種類、取り付け方法、測定範囲、自律移動装置1が有する地図情報13などの違いに基づいて設定することができる。なお、本発明は、上記各実施形態における構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。   FIG. 25 shows an example in which three laser radars (sensors 21, 22, and 22) are used three-dimensionally. The sensor 21 is installed at the lower center of the front surface of the autonomous mobile device 1 and has a scan plane A on the front horizontal plane, and the sensor 22 is installed above the front left and right and has a scan plane B on the oblique side. The scan planes A and B have an overlapping portion in a plan view in front of the front surface of the autonomous mobile device 1, that is, on the plane obtained by projecting the scan planes A and B on the traveling plane R (angle β in the scan plane B). Range). Therefore, the obstacle position information obtained by the sensors 21 and 22 for the obstacle M detected in the overlapping portion is an abnormality in the autonomous mobile device 1 having the two-dimensional map information 13 (see the seventh embodiment). This is information to be determined by the determination means 7. In addition, for the autonomous mobile device 1 having the three-dimensional map information 13 (see the tenth embodiment), the abnormality determination means 7 can also determine obstacle position information other than these overlapping portions. . As described above, the range in which the abnormality determination unit 7 determines the abnormality can be set based on the difference in the sensor type, the attachment method, the measurement range, the map information 13 of the autonomous mobile device 1, and the like. The present invention is not limited to the configuration in each of the above embodiments, and various modifications can be made. For example, the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other.

1 自律移動装置
2 環境情報取得手段
3 自己位置取得手段
4 記憶手段
5 経路生成手段
6 移動制御手段
7 異常判断手段
11 障害物位置情報
12 自己位置情報
13 地図情報
14 制御パラメータ
15 移動手段
21〜25 環境情報取得手段(センサ)
M 障害物
R 走行面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Autonomous mobile device 2 Environment information acquisition means 3 Self-position acquisition means 4 Memory | storage means 5 Path | route generation means 6 Movement control means 7 Abnormality determination means 11 Obstacle position information 12 Self-position information 13 Map information 14 Control parameter 15 Movement means 21-25 Environmental information acquisition means (sensor)
M Obstacle R Running surface

Claims (9)

自己の周囲の障害物を検出して障害物位置情報を取得する複数の環境情報取得手段と、
自己の位置情報を取得する自己位置取得手段と、
前記環境情報取得手段によって取得される障害物位置情報、前記自己位置取得手段によって取得される自己位置情報、地図情報、および制御パラメータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された情報および制御パラメータに基づいて走行経路を生成する経路生成手段と、
前記経路生成手段によって生成される走行経路に沿って移動手段を制御して自己の位置を移動させる移動制御手段と、を備える自律移動装置において、
前記地図情報には環境に固定された障害物であって前記環境情報取得手段によって検出される障害物の位置情報が含まれており、
前記環境情報取得手段のいずれか1つによって検出された障害物の位置が前記地図情報に含まれる障害物の位置にあるにも関わらず、他の1つの環境情報取得手段によって検出された障害物の位置が前記地図情報における前記障害物の位置よりも手前側または奥側にある場合に自律移動装置が異常状態にあると判断する異常判断手段を備えることを特徴とする自律移動装置。
A plurality of environmental information acquisition means for detecting obstacles around the self and acquiring obstacle position information;
Self-position acquisition means for acquiring self-position information;
Storage means for storing obstacle position information acquired by the environment information acquisition means, self-position information acquired by the self-position acquisition means, map information, and control parameters;
Route generating means for generating a travel route based on the information and control parameters stored in the storage means;
In an autonomous mobile device comprising: a movement control means for controlling the movement means along the travel route generated by the route generation means to move its own position;
The map information includes obstacle position information that is an obstacle fixed to the environment and detected by the environment information acquisition means,
Obstacles detected by one of the other environmental information acquisition means even though the position of the obstacle detected by any one of the environmental information acquisition means is located at the position of the obstacle included in the map information An autonomous mobile device comprising: an abnormality determining unit that determines that the autonomous mobile device is in an abnormal state when the position of the autonomous mobile device is on the near side or the deeper side than the position of the obstacle in the map information.
前記異常判断手段は、前記他の1つの環境情報取得手段によって検出された障害物の位置が前記地図情報における障害物の位置よりも奥側にある場合にのみ異常状態にあると判断することを特徴とする請求項1に記載の自律移動装置。   The abnormality determination unit determines that the obstacle is detected in an abnormal state only when the position of the obstacle detected by the other environment information acquisition unit is located behind the position of the obstacle in the map information. The autonomous mobile device according to claim 1, wherein 前記異常判断手段は、前記2つの環境情報取得手段による前記検出の状態が所定時間以上継続する場合にのみ異常状態にあると判断することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自律移動装置。   3. The autonomous system according to claim 1, wherein the abnormality determination unit determines that the abnormality is detected only when the detection state by the two environmental information acquisition units continues for a predetermined time or more. Mobile equipment. 前記異常判断手段は、前記2つの環境情報取得手段による前記検出の状態が所定距離移動してもなお発生する場合にのみ異常状態にあると判断することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自律移動装置。   3. The abnormality determination unit determines that the abnormality state is in an abnormal state only when the state of the detection by the two environmental information acquisition units still occurs even after a predetermined distance of movement. The autonomous mobile device described in 1. 前記移動制御手段は、前記異常判断手段によって異常状態と判断された場合に自律移動装置を停止させると共に異常状態にあることを示す情報を外部に出力することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の自律移動装置。   The said movement control means outputs the information which shows that it is in an abnormal condition outside as well as stopping an autonomous mobile apparatus, when it is judged as an abnormal condition by the said abnormality determination means. The autonomous mobile device according to any one of 4. 前記異常判断手段は、自己位置から前記障害物の位置までの距離が所定の距離よりも近いときのみ異常状態にあるかどうかの判断を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の自律移動装置。   6. The abnormality determination unit according to claim 1, wherein the abnormality determination unit determines whether or not the abnormality is in an abnormal state only when a distance from the self position to the position of the obstacle is shorter than a predetermined distance. The autonomous mobile device according to claim 1. 前記異常状態の判断に用いられる地図情報は、自律移動装置が走行する走行面における障害物の位置を示す2次元情報であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の自律移動装置。   The map information used for the determination of the abnormal state is two-dimensional information indicating a position of an obstacle on a traveling surface on which the autonomous mobile device travels. The autonomous mobile device described. 前記環境情報取得手段の少なくとも1つはレーザレーダであり、前記地図情報には前記レーザレーダによって検出される障害物である壁の情報が含まれていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の自律移動装置。   The at least one of the environmental information acquisition means is a laser radar, and the map information includes information on a wall that is an obstacle detected by the laser radar. The autonomous mobile device according to claim 7. 前記環境情報取得手段の1つは前記地図情報と比較することにより自律移動装置の自己位置を補正するための比較用の情報を検出するものであり、
前記異常判断手段は、前記比較用の情報によって自己位置が補正された状態において、前記他の1つの環境情報取得手段による障害物位置情報に基づいて、異常状態にあるかどうかの判断を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の自律移動装置。
One of the environment information acquisition means is for detecting information for comparison for correcting the self-position of the autonomous mobile device by comparing with the map information,
The abnormality determination means determines whether or not an abnormality is present based on the obstacle position information obtained by the other environmental information acquisition means in a state where the self-position is corrected by the comparison information. The autonomous mobile device according to any one of claims 1 to 8, wherein:
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