[go: up one dir, main page]

JP7367421B2 - Autonomous running body and control method for autonomous running body - Google Patents

Autonomous running body and control method for autonomous running body Download PDF

Info

Publication number
JP7367421B2
JP7367421B2 JP2019170311A JP2019170311A JP7367421B2 JP 7367421 B2 JP7367421 B2 JP 7367421B2 JP 2019170311 A JP2019170311 A JP 2019170311A JP 2019170311 A JP2019170311 A JP 2019170311A JP 7367421 B2 JP7367421 B2 JP 7367421B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
obstacle
area
search area
traveling
search
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2019170311A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021047680A (en
Inventor
和孝 小田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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 Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2019170311A priority Critical patent/JP7367421B2/en
Publication of JP2021047680A publication Critical patent/JP2021047680A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7367421B2 publication Critical patent/JP7367421B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

この発明は、自律走行体および自律走行体の制御方法に関する。 The present invention relates to an autonomous running body and a method of controlling an autonomous running body.

従来では、自律走行体が出発点と最終到達点とを結ぶ走行経路を自律走行するが、走行経路に障害物が存在すると、自律走行体は回避経路を探索する。自律走行体は、回避経路を見つけると、回避経路に沿って走行する。自律走行体は、障害物を検出するセンサと、制御装置と、を備えている(例えば、特許文献1を参照。)。 Conventionally, an autonomous vehicle autonomously travels along a travel route connecting a starting point and a final destination, but if an obstacle exists on the travel route, the autonomous vehicle searches for an avoidance route. When the autonomous vehicle finds an avoidance route, it runs along the avoidance route. The autonomous running body includes a sensor that detects obstacles and a control device (see, for example, Patent Document 1).

特開平7-64633号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-64633

特許文献1では、自律走行体が障害物を検出すると回避経路を探索し、この回避経路に沿って走行する。ところで、走行経路における障害物は、壁や棚等のように予め存在が判明している既知障害物と、人や台車のように予め存在が判明できない未知障害物と、に区別できる。特許文献1に開示された自律走行体は、障害物を検出すると、既知障害物、未知障害物を区別することなく、回避経路を探索する。人や移動体のような未知障害物の場合、自律走行体は、未知障害物を回避するために回避経路を走行しても回避経路から本来の走行経路への復帰はできる。しかしながら、既知障害物が壁や棚等のように長大である場合、回避経路から本来の走行経路に復帰できなくなるという問題がある。 In Patent Document 1, when an autonomous vehicle detects an obstacle, it searches for an avoidance route and travels along this avoidance route. By the way, obstacles on the travel route can be classified into known obstacles whose existence is known in advance, such as walls and shelves, and unknown obstacles whose existence cannot be known in advance, such as people and trolleys. When the autonomous vehicle disclosed in Patent Document 1 detects an obstacle, it searches for an avoidance route without distinguishing between known obstacles and unknown obstacles. In the case of an unknown obstacle such as a person or a moving object, the autonomous mobile object can return to the original travel route from the avoidance route even if it travels on an avoidance route to avoid the unknown obstacle. However, if the known obstacle is long and large, such as a wall or shelf, there is a problem that it becomes impossible to return to the original travel route from the avoidance route.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、既知障害物を考慮して最適な回避経路を探索する自律走行体および自律走行体の制御方法の提供にある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an autonomous running body and a control method for an autonomous running body that searches for an optimal avoidance route in consideration of known obstacles.

上記の課題を解決するために、本発明は、走行体と、前記走行体に搭載されたセンサと、前記センサの検出結果から前記走行体の進行する走行経路の方向に拡がる探索領域内に回避対象の障害物が存在するか否かを判定する障害物判定部と、前記障害物判定部により前記探索領域内に前記障害物が存在すると判定された場合、前記障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する探索部と、を備える自律走行体において、予め存在が判明している既知障害物が前記探索領域に存在するとき、前記障害物判定部が前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように前記探索領域を縮小して制限する領域制限部を備え、前記障害物判定部が前記領域制限部により縮小された前記探索領域内に存在する前記障害物を未知障害物であると判定するとき、前記探索部は前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が前記領域制限部により縮小された前記探索領域に存在するか否かを探索し、前記探索領域よりも狭い領域である変更領域が前記探索領域内に設定され、前記変更領域は、前記変更領域で検出した未知障害物に対して、実際に回避行動を行うか否かの判定を行うための領域であり、前記領域制限部は、前記変更領域を前記探索領域の制限に対応して縮小して制限し、縮小して制限された前記変更領域内に前記未知障害物が存在し、かつ、前記回避可能領域が前記探索領域内に存在しない場合、走行を停止することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a traveling object, a sensor mounted on the traveling object, and a search area that extends in the direction of the traveling route of the traveling object based on the detection result of the sensor. an obstacle determining section that determines whether or not a target obstacle exists; and when the obstacle determining section determines that the obstacle exists within the search area, a horizontal direction from the obstacle is determined. A known obstacle whose existence is known in advance in an autonomous running body, comprising: a search unit that searches for whether or not there is an avoidable area in which the running body can avoid in a direction intersecting the traveling direction. an area restriction unit that reduces and limits the search area so that when an object exists in the search area, the obstacle determination unit does not recognize the known obstacle as an obstacle to be avoided; When the search unit determines that the obstacle existing in the search area reduced by the area restriction unit is an unknown obstacle, the search unit determines that the avoidable area in which the traveling object can be avoided is the A search is performed to determine whether or not the search area exists in the search area that has been reduced by the area restriction unit , a changed area that is narrower than the search area is set within the search area, and the changed area is detected in the changed area. This is an area for determining whether or not to actually perform an avoidance action with respect to an unknown obstacle that has been detected, and the area limiting unit reduces and limits the changed area in accordance with the limit of the search area. However, if the unknown obstacle exists within the reduced and restricted change area and the avoidable area does not exist within the search area, the vehicle is characterized in that traveling is stopped.

本発明では、走行体が予め設定された走行経路を走行中に、探索領域内に既知障害物が存在するとき、障害物判定部が既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように、領域制限部は探索領域を縮小して制限する。一方、探索部は既知障害物を除く障害物に対しては回避経路を探索する。このため、既知障害物が探索領域内に存在しても、探索部は既知障害物に対する回避経路を探索することはない。その結果、走行体が既知障害物を回避することによって走行体が走行経路に復帰できなくなることはない
また、領域制限部は、探索領域を縮小して制限するとき、変更領域を探索領域の制限に対応して縮小する。このため、障害物の検出が必要な変更領域を狭くすることができ、障害物を検出するための負荷を低減することができる。
また、探索領域内に存在する障害物を未知障害物と判定するとき、探索部は走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する。回避可能領域が存在するとき、走行体は回避経路を走行して未知障害物を回避することができ、回避後に走行経路に復帰することができる。回避可能領域が存在しないとき走行体は停止することができる。
In the present invention, when a known obstacle is present in the search area while the vehicle is traveling along a preset travel route, the obstacle determining section may prevent the known obstacle from being recognized as an obstacle to be avoided. The area limiting unit reduces and limits the search area. On the other hand, the search unit searches for avoidance routes for obstacles other than known obstacles. Therefore, even if a known obstacle exists within the search area, the search unit does not search for an avoidance route for the known obstacle. As a result, the traveling object will not be unable to return to the traveling route due to the traveling object avoiding a known obstacle .
Further, when reducing and limiting the search area, the area limiting unit reduces the changed area in accordance with the limit of the search area. Therefore, the change area in which obstacles need to be detected can be narrowed, and the load for detecting obstacles can be reduced.
Further, when determining that an obstacle existing within the search area is an unknown obstacle, the search unit searches whether there is an avoidable area in which the traveling object can be avoided. When the avoidable area exists, the vehicle can travel along the avoidance route to avoid the unknown obstacle, and can return to the travel route after the avoidance. The traveling object can stop when there is no avoidable area.

また、上記の自律走行体において、前記探索領域内の前記既知障害物を前記走行体の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて認識する既知障害物認識部を備えている構成としてもよい。
この場合、既知障害物認識部は、センサの検出結果により推定される走行体の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて探索領域の制限前に探索領域内の障害物が既知障害物であることが認識できる。
Further, the above autonomous running body may be configured to include a known obstacle recognition unit that recognizes the known obstacle in the search area based on the self-estimated position of the running body and a pre-stored environmental map. good.
In this case, the known obstacle recognition unit determines whether the obstacle in the search area is a known obstacle before limiting the search area based on the self-estimated position of the traveling object estimated from the sensor detection results and the pre-stored environmental map. It can be recognized that

また、上記の自律走行体において、前記探索領域内の前記既知障害物を前記センサの検出結果に基づいて認識する既知障害物認識部を備えている構成としてもよい。
この場合、センサの検出結果を予め記憶された環境地図と比較することにより探索領域の制限前に探索領域内の障害物が既知障害物であることが認識できる。
Further, the above autonomous vehicle may be configured to include a known obstacle recognition unit that recognizes the known obstacle within the search area based on a detection result of the sensor.
In this case, by comparing the detection result of the sensor with a pre-stored environmental map, it can be recognized that the obstacle within the search area is a known obstacle before the search area is limited.

また、上記の自律走行体において、前記領域制限部は、前記走行経路の幅方向において前記探索領域を前記走行体から前記既知障害物の最も近い位置まで制限する構成としてもよい。
この場合、領域制限部が、走行経路の幅方向において探索領域を走行体から既知障害物の最も近い位置まで制限するので、既知障害物が制限された探索領域から外れ、障害物判定部は探索領域内に回避すべき既知障害物が存在すると判定することはない。
Moreover, in the above-mentioned autonomous running body, the area limiting section may be configured to limit the search area in the width direction of the traveling route to a position closest to the known obstacle from the running body.
In this case, the area limiter limits the search area in the width direction of the travel route to the position closest to the known obstacle from the traveling object, so the known obstacle deviates from the restricted search area and the obstacle determination unit It is not determined that there is a known obstacle to be avoided within the area.

また、本発明は、走行体を走行させ、前記走行体に搭載されたセンサの検出結果により前記走行体の進行する経路の方向に拡がる探索領域内に障害物が存在するか否かを判定し、前記探索領域内に前記障害物が存在すると判定された場合、前記障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する自律走行体の制御方法において、前記探索領域よりも狭い領域である変更領域が前記探索領域内に設定され、前記変更領域は、前記変更領域で検出した未知障害物に対して、実際に回避行動を行うか否かの判定を行うための領域であり、前記センサの検出結果に基づいて予め存在が判明している既知障害物が前記探索領域に存在するとき、前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように前記探索領域を縮小して制限し、前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように縮小された前記探索領域内に存在する前記障害物が未知障害物であると判定されたとき、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が前記探索領域に存在するか否かを探索し、前記変更領域は、前記探索領域の制限に対応して縮小して制限され、縮小して制限された前記変更領域内に前記未知障害物が存在し、かつ、前記回避可能領域が前記探索領域内に存在しない場合、前記走行体の走行を停止することを特徴とする。 Further, the present invention allows a traveling object to travel, and determines whether or not an obstacle exists within a search area that extends in the direction of a route traveled by the traveling object based on a detection result of a sensor mounted on the traveling object. If it is determined that the obstacle exists within the search area, there is an avoidable area from the obstacle in a horizontal direction that intersects with the traveling direction, in which the traveling object can avoid it. In the control method for an autonomous running body that searches for whether This is an area for determining whether or not to actually perform an avoidance action, and when a known obstacle whose existence is known in advance based on the detection result of the sensor exists in the search area, the known obstacle is The search area is reduced and restricted so that the obstacle is not recognized as an obstacle to be avoided, and the obstacle existing within the reduced search area so that the known obstacle is not recognized as an obstacle to be avoided. When it is determined that an object is an unknown obstacle, a search is performed to determine whether an avoidable area in which the traveling object can be avoided exists in the search area, and the change area is a limit of the search area. If the unknown obstacle exists within the reduced and limited change area and the avoidable area does not exist within the search area, the traveling object It is characterized by stopping .

本発明では、既知障害物が探索領域内に存在しても、探索部は既知障害物に対する回避経路を探索することはない。その結果、走行体が既知障害物を回避することによって走行体が走行経路に復帰できなくなることはない。 In the present invention, even if a known obstacle exists within the search area, the search unit does not search for an avoidance route for the known obstacle. As a result, the traveling object will not be unable to return to the traveling route due to the traveling object avoiding a known obstacle.

本発明によれば、既知障害物を考慮して最適な回避経路を探索する自律走行体および自律走行体の制御方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an autonomous running body and a method for controlling an autonomous running body that searches for an optimal avoidance route in consideration of known obstacles.

本発明の実施形態に係る自律走行体の平面図である。FIG. 1 is a plan view of an autonomous running body according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る自律走行体のブロック構成図である。FIG. 1 is a block configuration diagram of an autonomous running body according to an embodiment of the present invention. 自律走行体の制御の手順を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram showing a procedure for controlling an autonomous running body. 既知障害物の存在により制限された探索領域を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a search area restricted by the presence of a known obstacle. 未知障害物が存在する制限された探索領域を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a restricted search area where an unknown obstacle exists. 回避行動を行う走行体の動きを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the movement of a traveling object that performs an evasive action. 未知障害物が存在する制限されていない探索領域を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an unrestricted search area in which an unknown obstacle exists.

以下、本発明の実施形態に係る自律走行体について図面を参照して説明する。本実施形態は、全方向への移動を可能とする全方向移動車輪および荷台を備えた荷搬送用の自律走行体に適用した例である。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An autonomous running body according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an autonomous traveling body for transporting loads, which is equipped with omnidirectional wheels and a loading platform that allow movement in all directions.

図1に示すように、自律走行体10は、本体12および複数の車輪13を有する走行体11を備えている。本体12の上部には荷台(図示せず)が設けられている。車輪13は全方向移動車輪である。全方向移動車輪とは、車軸(図示せず)と一体回転するほか、車軸の軸線方向への移動を可能とする車輪である。本実施形態では、本体12に4つの車輪13が設けられている。走行体11は、車輪13の回転数および回転方向が制御されることにより、本体12の向きを維持した状態での全方向への移動が可能である。また、走行体11は、本体12の向きを変更しながらの移動が可能であるほか、移動しない状態での本体12の向きの変更が可能である。なお、ここでいう「全方向」とは、走行体11が走行する路面上や床面上での移動方向を示す。 As shown in FIG. 1 , the autonomous running body 10 includes a running body 11 having a main body 12 and a plurality of wheels 13 . A loading platform (not shown) is provided at the top of the main body 12. Wheel 13 is an omnidirectional moving wheel. An omnidirectional moving wheel is a wheel that not only rotates integrally with an axle (not shown) but also can move in the axial direction of the axle. In this embodiment, the main body 12 is provided with four wheels 13. By controlling the rotation speed and rotation direction of the wheels 13, the traveling body 11 can move in all directions while maintaining the orientation of the main body 12. Further, the traveling body 11 can move while changing the direction of the main body 12, and can also change the direction of the main body 12 while not moving. Note that "omnidirectional" herein refers to the direction of movement of the traveling body 11 on the road surface or floor surface in which it travels.

図2に示すように、自律走行体10は、車輪13を駆動させる駆動機構14を備える。駆動機構14は、車輪13を回転させるための駆動モータ15と、駆動モータ15を駆動させるモータドライバ16と、を備えている。駆動モータ15およびモータドライバ16は、車輪13毎に設けられる。このため、駆動モータ15およびモータドライバ16の数は車輪13の数と同じである。モータドライバ16は、制御装置17からの指令に応じて駆動モータ15の回転数を制御する。制御装置17は、モータドライバ16を介して駆動モータ15の回転数を制御することで、本体12の進行方向を制御可能である。 As shown in FIG. 2, the autonomous running body 10 includes a drive mechanism 14 that drives wheels 13. The drive mechanism 14 includes a drive motor 15 for rotating the wheels 13 and a motor driver 16 for driving the drive motor 15. A drive motor 15 and a motor driver 16 are provided for each wheel 13. Therefore, the number of drive motors 15 and motor drivers 16 is the same as the number of wheels 13. The motor driver 16 controls the rotation speed of the drive motor 15 in accordance with commands from the control device 17 . The control device 17 can control the traveling direction of the main body 12 by controlling the rotation speed of the drive motor 15 via the motor driver 16 .

走行体11の本体12にはセンサ18および制御装置17が搭載されている。センサ18としては、制御装置17に障害物を検出させることが可能なものが用いられる。本実施形態のセンサ18は、レーザーレンジファインダ(LRF)である。レーザーレンジファインダは、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された反射光を受信することで距離を測定する距離計である。本実施形態では、水平方向への照射角度を変更しながらレーザーを照射する二次元のレーザーレンジファインダが用いられている。 A sensor 18 and a control device 17 are mounted on the main body 12 of the traveling body 11. As the sensor 18, a sensor capable of causing the control device 17 to detect an obstacle is used. The sensor 18 of this embodiment is a laser range finder (LRF). A laser range finder is a rangefinder that measures distance by emitting a laser to the surrounding area and receiving the reflected light from the area hit by the laser. In this embodiment, a two-dimensional laser range finder is used that irradiates laser while changing the irradiation angle in the horizontal direction.

レーザーが当たった部分を照射点とすると、センサ18は照射点までの距離を照射角度に対応付けて測定する。即ち、センサ18は、走行体11と照射点との距離を示す相対座標を測定できる。本実施形態において、センサ18の水平方向へのレーザーの照射可能角度は270°である。 If the portion hit by the laser is defined as the irradiation point, the sensor 18 measures the distance to the irradiation point in association with the irradiation angle. That is, the sensor 18 can measure relative coordinates indicating the distance between the traveling object 11 and the irradiation point. In this embodiment, the angle at which the sensor 18 can be irradiated with the laser in the horizontal direction is 270°.

図1に示すように、照射可能角度の中央を基準軸Gとすると、照射可能角度は基準軸G±135度の範囲である。センサ31によって測定される相対座標は、基準軸Gの延びる方向をY軸、Y軸に直交する方向をX軸とする直交座標系の座標である。 As shown in FIG. 1, assuming that the center of the irradiation possible angle is the reference axis G, the irradiation possible angle is in the range of ±135 degrees of the reference axis G. The relative coordinates measured by the sensor 31 are coordinates of an orthogonal coordinate system in which the direction in which the reference axis G extends is the Y axis, and the direction perpendicular to the Y axis is the X axis.

図2に示すように、制御装置17は、CPU20と、RAMおよびROM等からなる記憶部21と、を備えている。制御装置17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17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。 As shown in FIG. 2, the control device 17 includes a CPU 20 and a storage section 21 including a RAM, a ROM, and the like. The control device 17 may include dedicated hardware that executes at least some of the various processes, such as an application specific integrated circuit (ASIC). The controller 17 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 an ASIC, or a combination thereof. The processor includes a CPU and memory such as RAM and ROM. The memory stores program codes or instructions configured to cause the CPU to perform processes. Memory, or computer readable media, includes anything that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.

記憶部21には、走行体11を制御するための種々のプログラムが記憶されているほか、走行体11の移動を行なう移動空間に関する環境地図が記憶されている。環境地図は、走行体11が移動空間を移動しながら作成する地図である。走行体11の自己位置推定と環境地図の構築を同時に行なう技術は、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)と称される。 The storage unit 21 stores various programs for controlling the traveling body 11, as well as an environmental map related to the movement space in which the traveling body 11 moves. The environmental map is a map that is created while the traveling object 11 moves in a moving space. A technique for simultaneously estimating the self-position of the traveling object 11 and constructing an environmental map is called SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).

図1に示すように、走行体11を走行させる際には、制御装置17は、走行経路Rを生成する。走行経路Rは、走行体11の出発点である現在位置から最終到達点までの経路である。なお、本体12が直進している場合、走行経路Rと基準軸Gとは同一方向を向く。図1では、走行経路Rと基準軸Gとが重なり合っている。走行経路Rの生成方法としては、走行可能経路をグリッドマップ化して経路生成を行う方法や、ポテンシャル場を用いたポテンシャル法などを用いることができる。制御装置17は、経路生成部として機能している。 As shown in FIG. 1, when the traveling body 11 travels, the control device 17 generates a traveling route R. The traveling route R is a route from the current position, which is the starting point, of the traveling object 11 to the final destination. Note that when the main body 12 is traveling straight, the traveling route R and the reference axis G face in the same direction. In FIG. 1, the traveling route R and the reference axis G overlap. As a method for generating the travel route R, a method of generating a route by creating a grid map of possible travel routes, a potential method using a potential field, etc. can be used. The control device 17 functions as a route generation section.

制御装置17は、走行体11から所定距離離れた走行経路R上の位置を目標点P1とし、目標点P1に向けて走行するように駆動機構14を制御する。制御装置17は、センサ18の基準軸Gが走行体11の進行方向を向くように走行体11を走行させる。制御装置17は、走行体11と障害物との接触を回避するため、走行体11の走行中において探索領域Aおよび変更領域Bを設定する。 The control device 17 sets a position on the traveling route R that is a predetermined distance away from the traveling object 11 as a target point P1, and controls the drive mechanism 14 to travel toward the target point P1. The control device 17 causes the traveling body 11 to travel such that the reference axis G of the sensor 18 faces the traveling direction of the traveling body 11. The control device 17 sets a search area A and a change area B while the traveling body 11 is traveling in order to avoid contact between the traveling body 11 and an obstacle.

図1に示すように、探索領域Aは、長方形状の領域であり、X軸方向に延びる2つの長辺S1、S2と、Y軸方向に延びる2つの短辺S3、S4と、により区画される。探索領域Aは、走行体11から走行体11の進行する経路の方向に拡がる領域である。ここで、「走行体11の進行する経路の方向」とは設定された走行経路Rにおける走行体11の進行する方向を指す。 As shown in FIG. 1, the search area A is a rectangular area divided by two long sides S1 and S2 extending in the X-axis direction and two short sides S3 and S4 extending in the Y-axis direction. Ru. The search area A is an area that extends from the traveling body 11 in the direction of the route along which the traveling body 11 travels. Here, "the direction of the route in which the traveling body 11 travels" refers to the direction in which the traveling body 11 travels on the set traveling route R.

X軸方向に延びる2つの長辺S1、S2のうち一方の長辺S1が走行体11の所定位置P2を通過し、他方の長辺S2が走行体11よりも進行方向に位置する。探索領域AのX軸方向の寸法は、走行体11の進行する経路の方向に交差する方向に対して障害物の探索をどこまで行うかにより定められている。探索領域AのX軸方向の寸法は、走行体11が走行すると想定される場所によって異なり、部屋のレイアウトや、道路の幅等によって異なる。 Of the two long sides S1 and S2 extending in the X-axis direction, one long side S1 passes through a predetermined position P2 of the traveling body 11, and the other long side S2 is located further in the traveling direction than the traveling body 11. The dimension of the search area A in the X-axis direction is determined by how far the search for obstacles is to be performed in a direction intersecting the direction of the route along which the traveling object 11 travels. The dimension of the search area A in the X-axis direction varies depending on the location where the traveling object 11 is expected to travel, and varies depending on the layout of the room, the width of the road, and the like.

所定位置P2は、走行体11の任意の位置であり、予め定められた固定位置である。本実施形態では、本体12のY軸方向の中心であり、かつ、車体のX軸方向の中心である位置を所定位置P2としている。探索領域Aは、基準軸Gを軸として線対称となる領域である。 The predetermined position P2 is an arbitrary position on the traveling body 11, and is a predetermined fixed position. In this embodiment, the predetermined position P2 is the center of the main body 12 in the Y-axis direction and the center of the vehicle body in the X-axis direction. The search area A is an area that is symmetrical about the reference axis G.

本実施形態では、所定位置P2から目標点P1までのY軸方向の距離を探索領域AのY軸方向の寸法、即ち、探索領域Aの短辺S3、S4の寸法としている。探索領域AのY軸方向の寸法は、例えば、障害物の検出から障害物を回避可能な位置まで走行体11を移動させるのに要する時間等に応じて設定される。なお、障害物の回避に関して目標点P1については必ずしも長辺S2上に設ける必要はなく、走行体11の回避時の俊敏性と目標追従性を考慮して適宜位置をずらして設定させてもよい。 In this embodiment, the distance in the Y-axis direction from the predetermined position P2 to the target point P1 is the dimension of the search area A in the Y-axis direction, that is, the dimension of the short sides S3 and S4 of the search area A. The dimension of the search area A in the Y-axis direction is set depending on, for example, the time required to move the traveling object 11 from detection of an obstacle to a position where the obstacle can be avoided. Note that the target point P1 for avoiding obstacles does not necessarily need to be provided on the long side S2, and may be set at an appropriately shifted position in consideration of the agility and target followability of the traveling object 11 when avoiding the obstacle. .

探索領域A内の領域には変更領域Bが設定されている。変更領域Bは、長方形状の領域であり、X軸方向に延びる2つの長辺S5、S6と、Y軸方向に延びる2つの短辺S7、S8と、により区画される。X軸方向に延びる2つの長辺S5、S6のうち一方の長辺S6が所定位置P2を通過し、他方の長辺S5が走行体11よりも進行方向に位置する。変更領域Bは、走行体11から走行体11の進行する走行経路Rの方向に拡がる領域といえる。変更領域Bは、基準軸Gを軸として線対称となる領域である。 A change area B is set within the search area A. The change area B is a rectangular area defined by two long sides S5 and S6 extending in the X-axis direction and two short sides S7 and S8 extending in the Y-axis direction. Of the two long sides S5 and S6 extending in the X-axis direction, one long side S6 passes through the predetermined position P2, and the other long side S5 is located further in the traveling direction than the traveling body 11. The change area B can be said to be an area that extends from the traveling body 11 in the direction of the traveling route R along which the traveling body 11 travels. The change area B is an area that is symmetrical about the reference axis G.

変更領域Bは探索領域Aよりも狭い。なお、「狭い」とは、XY平面での変更領域Bの面積が探索領域Aよりも小さいことを意味する。変更領域BのY軸方向の寸法は、探索領域AのY軸方向の寸法より短い。変更領域BのX軸方向の寸法は、探索領域AのX軸方向の寸法より短い。 Change area B is narrower than search area A. Note that "narrow" means that the area of the change area B on the XY plane is smaller than the search area A. The dimension of the change area B in the Y-axis direction is shorter than the dimension of the search area A in the Y-axis direction. The dimension of the change area B in the X-axis direction is shorter than the dimension of the search area A in the X-axis direction.

変更領域BのY軸方向の寸法、即ち、変更領域Bの短辺S7、S8の寸法により、走行体11が回避行動を開始する際の回避開始距離が定まる。制御装置17は、走行体11と障害物とのY軸方向の離間距離が変更領域BのY軸方向の寸法未満になったことを契機として回避行動を開始する。 The dimension of the change area B in the Y-axis direction, that is, the dimensions of the short sides S7 and S8 of the change area B, determines the avoidance start distance when the traveling object 11 starts the avoidance action. The control device 17 starts the avoidance action when the distance between the traveling object 11 and the obstacle in the Y-axis direction becomes less than the dimension of the change area B in the Y-axis direction.

変更領域BのX軸方向の寸法により、回避行動を行う際の回避距離が定まる。回避距離とは、走行体11と障害物とのX軸方向の間隔である。変更領域BのX軸方向の寸法は、走行体11のX軸方向の最長の寸法よりも長い寸法であり、走行体11のX軸方向の寸法と変更領域BのX軸方向の寸法の差分から回避距離が定まる。 The dimension of the change area B in the X-axis direction determines the avoidance distance when performing the avoidance action. The avoidance distance is the distance between the traveling object 11 and the obstacle in the X-axis direction. The dimension of the changed region B in the X-axis direction is longer than the longest dimension of the traveling body 11 in the X-axis direction, and the difference between the dimension of the traveling body 11 in the X-axis direction and the dimension of the modified region B in the X-axis direction The avoidance distance is determined from

制御装置17は、走行体11と障害物とが接触しないように、走行体11と障害物との距離を所定値以上に保つ障害物回避処理を行う。以下、制御装置17が行う障害物回避処理について作用とともに説明する。障害物回避処理は、走行体11が走行している間、繰り返し行われる。 The control device 17 performs obstacle avoidance processing to maintain the distance between the running object 11 and the obstacle at a predetermined value or more so that the moving object 11 and the obstacle do not come into contact with each other. Hereinafter, the obstacle avoidance process performed by the control device 17 will be explained along with its operation. The obstacle avoidance process is repeatedly performed while the traveling body 11 is traveling.

図3、図4に示すように、制御装置17は、まず、探索領域A内に既知障害物H1が存在するか否かを判定する(ステップS01を参照)。既知障害物H1とは、予め存在が判明している障害物であり、存在が予測不可能な未知の障害物と区別される障害物である。例えば、図4では、既知障害物H1が探索領域Aに存在する例を示している。既知障害物H1は、例えば、通路を形成する壁や床面に設置された棚等である。 As shown in FIGS. 3 and 4, the control device 17 first determines whether a known obstacle H1 exists within the search area A (see step S01). The known obstacle H1 is an obstacle whose existence is known in advance, and is an obstacle that is distinguished from an unknown obstacle whose existence is unpredictable. For example, FIG. 4 shows an example in which a known obstacle H1 exists in the search area A. The known obstacle H1 is, for example, a wall forming a passage or a shelf installed on the floor.

ステップS01において、制御装置17が探索領域A内に既知障害物H1が存在すると判定したとき、制御装置17は探索領域Aを縮小して制限する。制御装置17は、センサ18の検出結果による走行体11の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて既知障害物H1の存在を認識する。制御装置17は、走行体11の走行中にセンサ18の検出結果および環境地図から自己推定位置を得ている。図4に示すように、走行体11が走行して探索領域Aに既知障害物H1が含まれたとき、制御装置17は、得られた自己推定位置と環境地図に含まれる既知障害物H1の位置とを比較することにより既知障害物H1の存在を認識することができる。したがって、制御装置17は既知障害物認識部に相当する。 In step S01, when the control device 17 determines that the known obstacle H1 exists within the search area A, the control device 17 reduces and limits the search area A. The control device 17 recognizes the existence of the known obstacle H1 based on the self-estimated position of the traveling object 11 based on the detection result of the sensor 18 and a pre-stored environmental map. The control device 17 obtains the self-estimated position from the detection results of the sensor 18 and the environmental map while the traveling object 11 is traveling. As shown in FIG. 4, when the traveling object 11 travels and a known obstacle H1 is included in the search area A, the control device 17 compares the obtained self-estimated position with the known obstacle H1 included in the environmental map. The presence of the known obstacle H1 can be recognized by comparing the position with the known obstacle H1. Therefore, the control device 17 corresponds to a known obstacle recognition section.

制御装置17は、既知障害物H1を認識すると、探索領域Aに含まれる既知障害物H1に近い短辺を、既知障害物H1を含まない位置に設定することにより、探索領域Aを縮小する(ステップS02を参照)。図4に示す例では、短辺S4が既知障害物H1において走行体11と最も近い位置(X軸方向におけるX1)に設定される。具体的には、X軸方向において既知障害物H1の走行経路Rに最も近い面に沿うように、制御装置17は短辺S4の位置を変更する。このため、探索領域Aが縮小された後の探索領域Arに既知障害物H1が含まれなくなる。したがって、制御装置17は領域制限部に相当する。本実施形態では、探索領域Aの縮小による制限ともに、探索領域A内の領域である変更領域Bが縮小されて制限され、縮小された後の変更領域Brとなる。 When the control device 17 recognizes the known obstacle H1, it reduces the search area A by setting the short side of the search area A that is close to the known obstacle H1 to a position that does not include the known obstacle H1. (See step S02). In the example shown in FIG. 4, the short side S4 is set at the position closest to the traveling object 11 (X1 in the X-axis direction) in the known obstacle H1. Specifically, the control device 17 changes the position of the short side S4 so that it follows the plane closest to the travel route R of the known obstacle H1 in the X-axis direction. Therefore, the known obstacle H1 is no longer included in the search area Ar after the search area A is reduced. Therefore, the control device 17 corresponds to an area limiting section. In this embodiment, in addition to the restriction due to the reduction of the search area A, the change area B, which is an area within the search area A, is reduced and restricted, and becomes the changed area Br after being reduced.

ステップS01において制御装置17が探索領域A内に既知障害物H1が存在しないと判定したとき、制御装置17はステップS03へ進む。つまり、制御装置17は、探索領域Aおよび変更領域Bを縮小せず制限しない。なお、制御装置17は、走行体11の走行により既知障害物H1が探索領域Arの長辺S1より後方に位置した時点で、縮小され制限された探索領域Arおよび変更領域Brの制限を解除して、制限前の探索領域Aおよび変更領域Bに戻す。制御装置17は、自己推定位置と環境地図に含まれる既知障害物H1の位置に基づいて既知障害物H1が探索領域Arの長辺S1より後方に位置したことを認識できる。 When the control device 17 determines in step S01 that the known obstacle H1 does not exist within the search area A, the control device 17 proceeds to step S03. In other words, the control device 17 does not reduce or limit the search area A and the change area B. Note that the control device 17 releases the restrictions on the reduced and restricted search area Ar and change area Br when the known obstacle H1 is located behind the long side S1 of the search area Ar due to the travel of the traveling object 11. Then, the search area A and the change area B are returned to those before the restriction. The control device 17 can recognize that the known obstacle H1 is located behind the long side S1 of the search area Ar based on the self-estimated position and the position of the known obstacle H1 included in the environmental map.

図3に示すように、ステップS03において、制御装置17は、探索領域A(又はAr)内に未知障害物H2が存在するか否かを判定する。まず、制御装置17は、本体12の進行方向に存在する未知障害物H2を検出する。未知障害物H2の検出は、センサ18の検出結果から行われる。制御装置17は、センサ18の照射点のうちX座標とY座標が探索領域A(Ar)内に存在する場合は、その照射点を未知障害物H2と識別し、未知障害物H2が存在すると判断する。 As shown in FIG. 3, in step S03, the control device 17 determines whether an unknown obstacle H2 exists within the search area A (or Ar). First, the control device 17 detects an unknown obstacle H2 existing in the direction of movement of the main body 12. The unknown obstacle H2 is detected based on the detection result of the sensor 18. If the X and Y coordinates of the irradiation point of the sensor 18 are within the search area A (Ar), the control device 17 identifies the irradiation point as an unknown obstacle H2, and determines that the unknown obstacle H2 exists. to decide.

ステップS03において、制御装置17は、探索領域A(Ar)内に未知障害物H2が存在しない場合、処理を終了する。一方で、制御装置17は、探索領域A(Ar)内に未知障害物H2が存在する場合、ステップS04の処理を行う。制御装置17は、障害物判定部として機能している。したがって、制御装置17は、障害物判定部に相当するほか、既知障害物認識部および未知障害物判定部として機能する。 In step S03, if the unknown obstacle H2 does not exist within the search area A (Ar), the control device 17 ends the process. On the other hand, if the unknown obstacle H2 exists within the search area A (Ar), the control device 17 performs the process of step S04. The control device 17 functions as an obstacle determination section. Therefore, the control device 17 corresponds to an obstacle determination section, and also functions as a known obstacle recognition section and an unknown obstacle determination section.

ステップS04において、制御装置17は、探索領域A(Ar)内に回避可能領域Asが存在するか否かを判定する。まず、制御装置17は、探索領域A(Ar)内の回避可能領域Asを探索する。回避可能領域Asの探索は、例えば、図5に矢印Y1で示すように基準軸Gを中心として、探索領域Ar内を時計回りに探索した後に、矢印Y2で示すように反時計回りに探索領域Ar内を探索することで行われる。 In step S04, the control device 17 determines whether the avoidable area As exists within the search area A (Ar). First, the control device 17 searches for an avoidable area As within the search area A (Ar). The search for the avoidable area As is performed by, for example, searching the search area Ar clockwise around the reference axis G as shown by the arrow Y1 in FIG. 5, and then searching the search area counterclockwise as shown by the arrow Y2. This is done by searching inside Ar.

回避可能領域Asとは、走行体11が未知障害物H2とX軸方向に並んだときに、未知障害物H2との距離を所定値以上に保った状態で、Y軸方向に進行可能な空間を示す。即ち、未知障害物H2との距離を所定値以上に保った状態で未知障害物H2の横を通過することができる空間である。なお、所定値とは、センサ18の検出精度や、未知障害物H2が移動体である可能性を考慮した上で、未知障害物H2と走行体11との接触を抑止できるように設定されている。 The avoidable area As is a space in which the traveling object 11 can proceed in the Y-axis direction while maintaining the distance from the unknown obstacle H2 to a predetermined value or more when it is lined up with the unknown obstacle H2 in the X-axis direction. shows. That is, it is a space in which the vehicle can pass by the unknown obstacle H2 while keeping the distance to the unknown obstacle H2 at a predetermined value or more. Note that the predetermined value is set to prevent contact between the unknown obstacle H2 and the traveling object 11, taking into consideration the detection accuracy of the sensor 18 and the possibility that the unknown obstacle H2 is a moving object. There is.

制御装置17は、探索領域A(Ar)内で、未知障害物H2からX軸方向への寸法が閾値以上の空間を回避可能領域Asと判断する。なお、閾値とは、走行体11と障害物との距離を所定値以上に保った状態で走行体11が走行可能な寸法に基づき設定されている。図5に示す例では、探索領域Ar内に1つの未知障害物H2が存在する。未知障害物H2と探索領域Arの短辺S3との間の空間は、X軸方向への寸法が閾値以上である回避可能領域Asとなる。未知障害物H2と探索領域Arの短辺S4との間の空間は閾値以下であるため回避可能領域Asではない。 The control device 17 determines a space within the search area A (Ar) whose dimension from the unknown obstacle H2 in the X-axis direction is equal to or greater than a threshold value as an avoidable area As. Note that the threshold value is set based on a dimension that allows the traveling object 11 to travel while maintaining the distance between the traveling object 11 and the obstacle at a predetermined value or more. In the example shown in FIG. 5, one unknown obstacle H2 exists within the search area Ar. The space between the unknown obstacle H2 and the short side S3 of the search area Ar becomes an avoidable area As whose dimension in the X-axis direction is equal to or larger than the threshold value. Since the space between the unknown obstacle H2 and the short side S4 of the search area Ar is less than the threshold value, it is not an avoidable area As.

図3に示すように、制御装置17は、探索領域A(Ar)内に回避可能領域Asが存在しない場合、ステップS09の処理を行う。一方で、制御装置17は、探索領域A(Ar)内に回避可能領域Asが存在する場合、ステップS05の処理を行う。制御装置17は、未知障害物H2から、水平方向のうち進行方向(Y軸方向)に交差する方向に、走行体11を回避させることが可能な回避可能領域Asが存在するか否かを探索する探索部として機能している。 As shown in FIG. 3, if the avoidable area As does not exist within the search area A (Ar), the control device 17 performs the process of step S09. On the other hand, if the avoidable area As exists within the search area A (Ar), the control device 17 performs the process of step S05. The control device 17 searches for whether there is an avoidable region As in which the traveling object 11 can be avoided in a horizontal direction intersecting the traveling direction (Y-axis direction) from the unknown obstacle H2. It functions as an exploration department.

図3、図5に示すように、ステップS05において、制御装置17は、回避行動を行う場合に用いる1つの回避可能領域Asを選択する。以下、回避行動を行う場合に用いる回避可能領域Asを回避領域Atと称する。探索領域A(Ar)内に複数の回避可能領域Asが存在する場合、制御装置17は、センサ18から回避可能領域AsのX軸方向の中心までの距離を算出する。制御装置17は、センサ18から中央までの距離が最も短い回避可能領域As、即ち、走行体11から最も近い回避可能領域Asを回避領域Atとして選択する。 As shown in FIGS. 3 and 5, in step S05, the control device 17 selects one avoidable area As to be used when performing avoidance action. Hereinafter, the avoidable area As used when performing an avoidance action will be referred to as an avoidance area At. When a plurality of avoidable areas As exist within the search area A (Ar), the control device 17 calculates the distance from the sensor 18 to the center of the avoidable area As in the X-axis direction. The control device 17 selects the avoidable area As having the shortest distance from the sensor 18 to the center, that is, the avoidable area As closest to the traveling object 11, as the avoidable area At.

一方、図5に示すように、制御装置17は、回避可能領域Asが1つの場合、この回避可能領域Asを回避領域Atとして選択する。制御装置17は、次にステップS06の処理を行う。制御装置17は、算出部として機能している。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when there is one avoidable area As, the control device 17 selects this avoidable area As as the avoidable area At. The control device 17 then performs the process of step S06. The control device 17 functions as a calculation section.

ステップS06において、制御装置17は、変更領域B内に障害物が存在しているか否かを判断する。制御装置17は、変更領域B内に障害物が存在している場合、ステップS07の処理を行う。 In step S06, the control device 17 determines whether or not an obstacle exists within the change area B. If an obstacle exists within the change area B, the control device 17 performs the process of step S07.

図3に示すように、ステップS07において、制御装置17は、回避領域Atに向けて移動するように走行体11を制御する。変更領域B内に未知障害物H2が存在する場合、未知障害物H2を回避するように走行体11は走行することになる。変更領域Bは、検出した未知障害物H2に対して、実際に回避行動を行うか否かの判定を行うための領域といえる。探索領域A(Ar)内に未知障害物H2が存在している場合であっても、変更領域B内に未知障害物H2が存在しない場合には回避行動は行われず、変更領域B内に未知障害物H2が存在している場合に回避行動が行われる。 As shown in FIG. 3, in step S07, the control device 17 controls the traveling object 11 to move toward the avoidance area At. If the unknown obstacle H2 exists within the change area B, the traveling object 11 will travel to avoid the unknown obstacle H2. The change area B can be said to be an area for determining whether or not to actually perform an avoidance action with respect to the detected unknown obstacle H2. Even if the unknown obstacle H2 exists in the search area A (Ar), if the unknown obstacle H2 does not exist in the changed area B, no avoidance action will be taken, and the unknown obstacle H2 in the changed area B will not be taken. Avoidance action is performed when the obstacle H2 exists.

変更領域BのY軸方向の寸法、即ち、変更領域Bの短辺S7、S8の寸法により、走行体11が回避行動を開始する際の回避開始距離が定まる。制御装置17は、走行体11と未知障害物H2とのY軸方向の離間距離が変更領域BのY軸方向の寸法未満になったことを契機として回避行動を開始する。 The dimension of the change area B in the Y-axis direction, that is, the dimensions of the short sides S7 and S8 of the change area B, determines the avoidance start distance when the traveling object 11 starts the avoidance action. The control device 17 starts an avoidance action when the distance between the traveling object 11 and the unknown obstacle H2 in the Y-axis direction becomes less than the dimension of the change area B in the Y-axis direction.

変更領域BのX軸方向の寸法により、回避行動を行う際の回避距離が定まる。回避距離とは、走行体11と障害物とのX軸方向の間隔である。変更領域BのX軸方向の寸法は、走行体11のX軸方向の最長の寸法よりも長い寸法であり、走行体11のX軸方向の寸法と変更領域BのX軸方向の寸法の差分から回避距離が定まる。 The dimension of the change area B in the X-axis direction determines the avoidance distance when performing the avoidance action. The avoidance distance is the distance between the traveling object 11 and the obstacle in the X-axis direction. The dimension of the changed region B in the X-axis direction is longer than the longest dimension of the traveling body 11 in the X-axis direction, and the difference between the dimension of the traveling body 11 in the X-axis direction and the dimension of the modified region B in the X-axis direction The avoidance distance is determined from

図6に示すように、回避行動は、走行経路R上から回避領域Atに向けて、走行体11を走行経路Rに対して斜めに走行させることで行われる。回避行動を行うと、走行体11のX座標は、走行経路RのX座標から遠ざかっていくことになり、走行体11は走行経路Rから外れることになる。走行経路Rは、回避行動を行わない場合に走行体11が走行する経路といえる。 As shown in FIG. 6, the avoidance action is performed by causing the traveling body 11 to travel diagonally with respect to the traveling route R toward the avoidance area At from the traveling route R. When the avoidance action is performed, the X coordinate of the traveling object 11 will move away from the X coordinate of the traveling route R, and the traveling object 11 will deviate from the traveling route R. The traveling route R can be said to be the route on which the traveling object 11 travels when no avoidance action is taken.

図3に示すように、制御装置17は、ステップS07の処理を終えると、ステップS06の処理を行う。即ち、ステップS06にて未知障害物H2が存在していると判定されている間は、ステップS07にて回避行動が行われることになる。 As shown in FIG. 3, after completing the process in step S07, the control device 17 performs the process in step S06. That is, while it is determined in step S06 that the unknown obstacle H2 exists, avoidance action is performed in step S07.

図3に示すように、ステップS06において、変更領域B内に未知障害物H2が存在していないと判定されると、制御装置17は、ステップS08の処理を行う。詳細にいえば、変更領域B内に未知障害物H2が存在している場合、ステップS06にて継続して未知障害物H2が存在していると判定され、ステップS07の回避行動が継続して行われる。回避行動を終えると、変更領域B内に未知障害物H2が存在しなくなり、ステップS08の処理が行われることになる。 As shown in FIG. 3, when it is determined in step S06 that the unknown obstacle H2 does not exist within the change area B, the control device 17 performs the process of step S08. Specifically, if the unknown obstacle H2 exists within the change area B, it is determined in step S06 that the unknown obstacle H2 continues to exist, and the avoidance action in step S07 continues. It will be done. When the avoidance action is completed, the unknown obstacle H2 no longer exists within the change area B, and the process of step S08 is performed.

ステップS08において、制御装置17は、走行経路Rに走行体11を戻し、処理を終了する。詳細にいえば、ステップS07で回避行動が行われている場合には、制御装置17は、走行経路R上に走行体11が戻るように駆動機構14を制御する。これにより、走行体11のX座標は、走行経路RのX座標に近付いていき、走行体11は走行経路Rに戻る。また、回避行動が行われていない場合には、走行体11が走行経路R上を走行している状態を維持する。 In step S08, the control device 17 returns the traveling object 11 to the traveling route R, and ends the process. Specifically, if the avoidance action is being performed in step S07, the control device 17 controls the drive mechanism 14 so that the traveling object 11 returns to the traveling route R. As a result, the X coordinate of the traveling body 11 approaches the X coordinate of the traveling route R, and the traveling body 11 returns to the traveling route R. Moreover, when the avoidance action is not performed, the state in which the traveling object 11 is traveling on the traveling route R is maintained.

一方、探索領域A(Ar)内に回避可能領域Asが存在しない場合、ステップS09において、制御装置17は、変更領域B(又はBr)内に未知障害物H2が存在するか否かを判定する。制御装置17は、変更領域B(又はBr)内に未知障害物H2が存在する場合、ステップS10の処理を行う。一方で、制御装置17は、変更領域B(又はBr)内に未知障害物H2が存在しない場合、処理を終了する。制御装置17は、ステップS10において、走行体11を停止させる。即ち、制御装置17は、変更領域B内に未知障害物H2が存在し、かつ、回避可能領域Asが探索領域A(又はAr)内に存在しない場合、走行体11を停止させる。 On the other hand, if the avoidable area As does not exist within the search area A (Ar), in step S09, the control device 17 determines whether or not the unknown obstacle H2 exists within the change area B (or Br). . The control device 17 performs the process of step S10 when the unknown obstacle H2 exists within the change area B (or Br). On the other hand, if the unknown obstacle H2 does not exist within the change area B (or Br), the control device 17 ends the process. The control device 17 stops the traveling body 11 in step S10. That is, the control device 17 stops the traveling object 11 when the unknown obstacle H2 exists within the change area B and the avoidable area As does not exist within the search area A (or Ar).

なお、図7は、既知障害物H1が探索領域Aに存在せず、未知障害物H2が探索領域Aに存在する場合を示す。図7では、既知障害物H1が探索領域Aに存在しないので、探索領域Aは縮小されない。制御装置17は、図3に示すステップS03以降の一連のステップを経て未知障害物H2に対する回避処理を行う。このように、本実施形態における自律走行体10および自律走行体10の制御方法は、既知障害物H1を考慮して最適な回避経路を探索する。 Note that FIG. 7 shows a case where the known obstacle H1 does not exist in the search area A and the unknown obstacle H2 exists in the search area A. In FIG. 7, since the known obstacle H1 does not exist in the search area A, the search area A is not reduced. The control device 17 performs avoidance processing for the unknown obstacle H2 through a series of steps starting from step S03 shown in FIG. In this way, the autonomous mobile body 10 and the control method for the autonomous mobile body 10 in this embodiment search for an optimal avoidance route in consideration of the known obstacle H1.

本実施形態は、以下の作用効果を奏する。
(1)走行体11が予め設定された走行経路Rを走行中に、探索領域A内に既知障害物H1が存在するとき、既知障害物H1を回避対象の障害物として認識しないように、制御装置17は探索領域Aを縮小して制限する。一方、制御装置17は、制限された探索領域Arにおいて既知障害物H1を除く障害物である未知障害物H2に対しては回避経路を探索する。このため、既知障害物H1が探索領域A内に存在しても、制御装置17は既知障害物H1に対する回避経路を探索することはない。その結果、走行体11が既知障害物H1を回避することによって走行体11が走行経路Rに復帰できなくなることはない。
This embodiment has the following effects.
(1) When a known obstacle H1 exists within the search area A while the traveling object 11 is traveling on a preset travel route R, control is performed so that the known obstacle H1 is not recognized as an obstacle to be avoided. The device 17 reduces and limits the search area A. On the other hand, the control device 17 searches for an avoidance route for the unknown obstacle H2, which is an obstacle other than the known obstacle H1, in the restricted search area Ar. Therefore, even if the known obstacle H1 exists within the search area A, the control device 17 does not search for an avoidance route for the known obstacle H1. As a result, the traveling object 11 will not be unable to return to the traveling route R due to the traveling object 11 avoiding the known obstacle H1.

(2)既知障害物認識部としての制御装置17は、センサ18の検出結果により推定される走行体11の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて探索領域Aの制限前に探索領域A内の障害物が既知障害物H1であることが認識できる。 (2) The control device 17 as a known obstacle recognition unit determines the search area before limiting the search area A based on the self-estimated position of the traveling object 11 estimated based on the detection result of the sensor 18 and the environmental map stored in advance. It can be recognized that the obstacle in A is the known obstacle H1.

(3)領域制限部としての制御装置17は、走行経路Rの幅方向において探索領域Aを走行体11から既知障害物H1の最も近い位置まで制限する。このため、既知障害物H1が制限された探索領域Arから外れ、制御装置17は探索領域Ar内に回避すべき既知障害物H1が存在すると判定することはない。 (3) The control device 17 serving as an area limiting unit limits the search area A in the width direction of the traveling route R from the traveling object 11 to the position closest to the known obstacle H1. For this reason, the known obstacle H1 does not deviate from the restricted search area Ar, and the control device 17 does not determine that the known obstacle H1 to be avoided exists within the search area Ar.

(4)領域制限部としての制御装置17は、探索領域A内に設定され、探索領域Aよりも狭い領域である変更領域Bを探索領域Aの制限に対応して縮小して制限する。このため、未知障害物H2の検出が必要な変更領域Bを狭くすることができ、未知障害物H2を検出するための負荷を低減することができる。 (4) The control device 17 as an area restriction unit reduces and limits a change area B, which is set within the search area A and is narrower than the search area A, in accordance with the restrictions of the search area A. Therefore, the change region B in which the unknown obstacle H2 needs to be detected can be narrowed, and the load for detecting the unknown obstacle H2 can be reduced.

(5)障害物判定部としての制御装置17が探索領域A(又はAr)内に存在する障害物を未知障害物H2である判定するとき、探索部としての制御装置17は、走行体11を回避させることが可能な回避可能領域Asが存在するか否かを探索する。このため、回避可能領域Asが存在するとき、走行体11は回避経路を走行して未知障害物H2を回避することができ、回避後に走行経路Rに復帰することができる。回避可能領域Asが存在しないとき走行体11は停止することができる。 (5) When the control device 17 as an obstacle determination section determines that an obstacle present in the search area A (or Ar) is an unknown obstacle H2, the control device 17 as a search section It is searched whether there is an avoidable area As that can be avoided. Therefore, when the avoidable area As exists, the traveling object 11 can travel along the avoidance route to avoid the unknown obstacle H2, and can return to the travel route R after the avoidance. When the avoidable area As does not exist, the traveling body 11 can stop.

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention. For example, the following modifications may be made.

○ 上記の実施形態では、既知障害物認識部は、走行体の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて探索領域の制限前に探索領域内の障害物が既知障害物であることを認識したが、この限りではない。例えば、既知障害物認識部は、センサの検出結果を予め記憶された環境地図と比較することにより探索領域の制限前に探索領域内の障害物が既知障害物であると認識してもよい。
○ 上記の実施形態では、センサは、レーザーレンジファインダ(LRF)の例を示したが、これに限定されない。センサは、走行体11と障害物との距離を示す相対座標を測定できる手段であればよく、例えば、ステレオカメラ等の手段であっても構わない。
○ 上記の実施形態では、制限された探索領域に一つの未知障害物が存在する場合について説明したが、この限りではない。制限された探索領域に複数の未知障害物が存在してもよい。例えば、制限された探索領域に第1障害物と第2障害物が存在する場合、X軸方向における回避可能領域の判定を行えばよい。複数の回避可能領域が存在するときには、いずれかの回避可能領域を選択すればよい。
○ 上記の実施形態では、図3のステップS06において、制御装置17は、変更領域B内に未知障害物H2が存在している場合、ステップS06にて継続して未知障害物H2が存在していると判定され、ステップS07の回避行動が継続して行われる例を示したが、これに限らない。例えば、ステップS06にて継続して未知障害物H2が存在していると判定された後、ステップS07の回避行動を行い、処理を終了してもよい。この場合、処理が終了した後には再びステップS01から制御が実施される。
○ 上記の実施形態では、ステップS10にて走行体11を停止する処理としたが変更してもよい。変更領域B(Br)内に障害物が存在し、かつ、回避可能領域Asが探索領域A(Ar)内に存在しない場合、制御装置17はステップS10の処理を適宜変更してもよい。例えば、走行経路Rとは別の走行経路を生成し、この走行経路に沿って走行体11を走行させてもよい。
○ 上記の実施形態では、全方向車輪を備えた走行体としたが、走行体はこれに限定されない。例えば、車輪を2つとし、2つの車輪の回転速度を異ならせることで操舵を行う二輪速度差制御により走行体の進行方向を変更してもよい。あるいは、車輪毎に個別の操舵機構を設けて、車輪毎に個別の操舵を行うことで進行方向を変更可能としてもよい。
○ 上記の実施形態では、荷台を備えた荷搬送用の自律走行体としたが、自律走行体は荷搬送用に限定されない。自律走行体は、自律的な走行が可能な走行体であればよく、例えば、自律掃除機であってもよい。
○ In the above embodiment, the known obstacle recognition unit recognizes that the obstacle in the search area is a known obstacle before limiting the search area based on the self-estimated position of the traveling object and the pre-stored environmental map. I recognized this, but it is not limited to this. For example, the known obstacle recognition unit may recognize that an obstacle within the search area is a known obstacle before limiting the search area by comparing the detection result of the sensor with a pre-stored environmental map.
In the above embodiment, the sensor is a laser range finder (LRF), but the sensor is not limited to this. The sensor may be any means that can measure relative coordinates indicating the distance between the traveling object 11 and the obstacle, and may be, for example, a stereo camera or the like.
In the above embodiment, the case where one unknown obstacle exists in the restricted search area has been described, but the present invention is not limited to this. A plurality of unknown obstacles may exist in the limited search area. For example, when a first obstacle and a second obstacle exist in a restricted search area, an avoidable area in the X-axis direction may be determined. When a plurality of avoidable areas exist, any one of the avoidable areas may be selected.
In the above embodiment, in step S06 of FIG. 3, if the unknown obstacle H2 is present in the change area B, the control device 17 continues in step S06 to determine whether the unknown obstacle H2 exists. Although an example has been shown in which it is determined that the vehicle is present and the avoidance action in step S07 is continued, the invention is not limited to this. For example, after it is continuously determined in step S06 that the unknown obstacle H2 exists, the avoidance action in step S07 may be performed and the process may be terminated. In this case, after the process ends, control is executed again from step S01.
In the above embodiment, the traveling body 11 is stopped in step S10, but this may be changed. If an obstacle exists in the change area B (Br) and the avoidable area As does not exist in the search area A (Ar), the control device 17 may change the process of step S10 as appropriate. For example, a travel route other than the travel route R may be generated, and the traveling object 11 may be made to travel along this travel route.
In the embodiment described above, the traveling body is provided with omnidirectional wheels, but the traveling body is not limited to this. For example, the traveling direction of the vehicle may be changed by two-wheel speed difference control in which two wheels are used and the rotational speeds of the two wheels are made different to perform steering. Alternatively, the traveling direction may be changed by providing an individual steering mechanism for each wheel and performing individual steering for each wheel.
In the embodiments described above, the autonomous running body for transporting loads is provided with a loading platform, but the autonomous running body is not limited to transporting loads. The autonomous running body may be any running body that can autonomously run, and may be, for example, an autonomous vacuum cleaner.

10 自律走行体
11 走行体
17 制御装置(障害物判定部、既知障害物判定部、領域制限部、探索部、進行方向変更部、算出部)
18 センサ
A 探索領域
Ar 探索領域(縮小制限後)
As 回避可能領域
At 回避領域
B 変更領域
Br 変更領域(縮小変更後)
H1 既知障害物
H2 未知障害物
R 走行経路
10 Autonomous running body 11 Running body 17 Control device (obstacle determination unit, known obstacle determination unit, area restriction unit, search unit, traveling direction change unit, calculation unit)
18 Sensor A Search area Ar Search area (after reduction limit)
As Avoidable area At Avoidable area B Change area Br Change area (after reduction change)
H1 Known obstacle H2 Unknown obstacle R Travel route

Claims (5)

走行体と、
前記走行体に搭載されたセンサと、
前記センサの検出結果から前記走行体の進行する走行経路の方向に拡がる探索領域内に回避対象の障害物が存在するか否かを判定する障害物判定部と、
前記障害物判定部により前記探索領域内に前記障害物が存在すると判定された場合、前記障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する探索部と、を備える自律走行体において、
予め存在が判明している既知障害物が前記探索領域に存在するとき、前記障害物判定部が前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように前記探索領域を縮小して制限する領域制限部を備え、
前記障害物判定部が前記領域制限部により縮小された前記探索領域内に存在する前記障害物を未知障害物であると判定するとき、前記探索部は前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が前記領域制限部により縮小された前記探索領域に存在するか否かを探索し、
前記探索領域よりも狭い領域である変更領域が前記探索領域内に設定され、
前記変更領域は、前記変更領域で検出した未知障害物に対して、実際に回避行動を行うか否かの判定を行うための領域であり、
前記領域制限部は、
前記変更領域を前記探索領域の制限に対応して縮小して制限し、
縮小して制限された前記変更領域内に前記未知障害物が存在し、かつ、前記回避可能領域が前記探索領域内に存在しない場合、走行を停止することを特徴とする自律走行体。
A running body,
a sensor mounted on the traveling body;
an obstacle determination unit that determines whether an obstacle to be avoided exists within a search area that extends in the direction of a traveling route of the traveling object based on the detection result of the sensor;
When the obstacle determination unit determines that the obstacle exists within the search area, avoidance that allows the traveling object to avoid the obstacle in a horizontal direction that intersects with the traveling direction. An autonomous running body comprising: a search unit that searches whether a possible region exists;
When a known obstacle whose existence is known in advance exists in the search area, an area where the search area is reduced and restricted so that the obstacle determination unit does not recognize the known obstacle as an obstacle to be avoided. Equipped with a restriction part,
When the obstacle determination unit determines that the obstacle existing in the search area reduced by the area restriction unit is an unknown obstacle, the search unit determines that the obstacle exists in the search area reduced by the area restriction unit. searching whether a possible area exists in the search area reduced by the area limiting unit ;
A change area that is narrower than the search area is set within the search area,
The change area is an area for determining whether or not to actually take avoidance action with respect to the unknown obstacle detected in the change area,
The area restriction section is
reducing and limiting the change area in accordance with the limit of the search area;
An autonomous mobile body, characterized in that when the unknown obstacle exists within the reduced and restricted change area and the avoidable area does not exist within the search area, the autonomous mobile body stops running.
前記探索領域内の前記既知障害物を前記走行体の自己推定位置および予め記憶された環境地図に基づいて認識する既知障害物認識部を備えていることを特徴とする請求項1記載の自律走行体。 The autonomous driving system according to claim 1, further comprising a known obstacle recognition unit that recognizes the known obstacle in the search area based on a self-estimated position of the traveling object and a pre-stored environmental map. body. 前記探索領域内の前記既知障害物を前記センサの検出結果に基づいて認識する既知障害物認識部を備えていることを特徴とする請求項1記載の自律走行体。 The autonomous vehicle according to claim 1, further comprising a known obstacle recognition unit that recognizes the known obstacle within the search area based on a detection result of the sensor. 前記領域制限部は、前記走行経路の幅方向において前記探索領域を前記走行体から前記既知障害物の最も近い位置まで制限することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の自律走行体。 The autonomous vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the area limiting unit limits the search area in the width direction of the traveling route to a position closest to the known obstacle from the traveling object. Running body. 走行体を走行させ、
前記走行体に搭載されたセンサの検出結果により前記走行体の進行する経路の方向に拡がる探索領域内に障害物が存在するか否かを判定し、
前記探索領域内に前記障害物が存在すると判定された場合、前記障害物から、水平方向のうち進行方向に交差する方向に、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が存在するか否かを探索する自律走行体の制御方法において、
前記探索領域よりも狭い領域である変更領域が前記探索領域内に設定され、
前記変更領域は、前記変更領域で検出した未知障害物に対して、実際に回避行動を行うか否かの判定を行うための領域であり、
前記センサの検出結果に基づいて予め存在が判明している既知障害物が前記探索領域に存在するとき、前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように前記探索領域を縮小して制限し、
前記既知障害物を回避対象の障害物として認識しないように縮小された前記探索領域内に存在する前記障害物が未知障害物であると判定されたとき、前記走行体を回避させることが可能な回避可能領域が縮小された前記探索領域に存在するか否かを探索し、
前記変更領域は、前記探索領域の制限に対応して縮小して制限され、
縮小して制限された前記変更領域内に前記未知障害物が存在し、かつ、前記回避可能領域が前記探索領域内に存在しない場合、前記走行体の走行を停止することを特徴とする自律走行体の制御方法。
Run the running body,
Determining whether or not an obstacle exists within a search area extending in the direction of the route traveled by the traveling body based on the detection result of a sensor mounted on the traveling body;
If it is determined that the obstacle exists within the search area, whether there is an avoidable area from the obstacle in a horizontal direction that intersects with the traveling direction, in which the traveling object can be avoided. In a method for controlling an autonomous running body that searches for whether
A change area that is narrower than the search area is set within the search area,
The change area is an area for determining whether or not to actually take avoidance action with respect to the unknown obstacle detected in the change area,
When a known obstacle whose existence is known in advance based on the detection result of the sensor exists in the search area, the search area is reduced and restricted so that the known obstacle is not recognized as an obstacle to be avoided. death,
When it is determined that the obstacle existing in the search area, which is reduced so as not to recognize the known obstacle as an obstacle to be avoided, is an unknown obstacle, the traveling object can be caused to avoid it. searching whether an avoidable area exists in the reduced search area;
the modification area is reduced and restricted in accordance with the restriction of the search area;
Autonomous running characterized in that when the unknown obstacle exists within the reduced and restricted change area and the avoidable area does not exist within the search area, the traveling of the running object is stopped. How to control your body.
JP2019170311A 2019-09-19 2019-09-19 Autonomous running body and control method for autonomous running body Active JP7367421B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019170311A JP7367421B2 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Autonomous running body and control method for autonomous running body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019170311A JP7367421B2 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Autonomous running body and control method for autonomous running body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021047680A JP2021047680A (en) 2021-03-25
JP7367421B2 true JP7367421B2 (en) 2023-10-24

Family

ID=74876355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019170311A Active JP7367421B2 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Autonomous running body and control method for autonomous running body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7367421B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023144763A (en) * 2022-03-28 2023-10-11 清水建設株式会社 Autonomous moving apparatus management system, autonomous moving apparatus management method, and program

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012168990A (en) 2012-06-11 2012-09-06 Panasonic Corp Autonomous mobile device
JP2019109773A (en) 2017-12-19 2019-07-04 株式会社ダイヘン Moving object

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6280850B2 (en) * 2014-09-29 2018-02-14 日立建機株式会社 Obstacle avoidance system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012168990A (en) 2012-06-11 2012-09-06 Panasonic Corp Autonomous mobile device
JP2019109773A (en) 2017-12-19 2019-07-04 株式会社ダイヘン Moving object

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021047680A (en) 2021-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11347227B2 (en) Autonomous mobile apparatus
JP4462196B2 (en) Moving vehicle
JP5086942B2 (en) Route search device, route search method, and route search program
JP4670807B2 (en) Travel route creation method, autonomous mobile body, and autonomous mobile body control system
KR20090125075A (en) Semi-automatic parking machine
JP7325465B2 (en) Mobile object control method, mobile object and program
JP2020004095A (en) Autonomous mobile body controller and autonomous mobile body
JP7180218B2 (en) Autonomous cart
JP7367421B2 (en) Autonomous running body and control method for autonomous running body
JP7180449B2 (en) autonomous vehicle
WO2018179960A1 (en) Mobile body and local position estimation device
JP2020187707A (en) Autonomous mobile body
JP2022124865A (en) Mobile body, mobile control system, mobile body control method and program
US20230128959A1 (en) Processing device, mobile robot, movement control system, processing method, and storage medium
JP2021076968A (en) Autonomous vehicle
JP7501379B2 (en) Autonomous Vehicle
JP7056591B2 (en) Driving control system
JP2022124817A (en) Moving vehicle control method, moving vehicle, and program
JP2022144549A (en) Control system and control method for automated guided vehicle
JP7618378B2 (en) Autonomous Vehicles
JP6795730B2 (en) Mobile management system, mobile, travel management device and computer program
JP6687313B1 (en) Transport system
JP7257431B2 (en) Mobile object control method, mobile object and program
JP7334708B2 (en) Autonomous mobile
JP7435491B2 (en) autonomous mobile body

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230710

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230912

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230925

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7367421

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151