JP7162452B2 - moving body - Google Patents
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Description
本発明は、互いに直交する二方向に走行可能な移動体における、障害物を回避する走行制御に関する。
BACKGROUND OF THE
後記の特許文献１は、移動体を自動的に走行制御する方法を開示している。この方法では、初期位置から目的位置までの地図を多数の区域に細分化し、これら区域の障害物の情報を得て、障害物が無い最適経路を予め演算し、この経路に沿って移動体を走行制御するようになっている。
後記の特許文献２、３は、互いに直交する二方向に走行可能なロボット（移動体）を開示している。このロボットは、二方向のうちの一方の方向に延びるとともに当該一方の方向と直交する他の方向に離間した一対のクローラ装置を備えている。各クローラ装置は、上記一方の方向に延びる回転軸線を中心に回転可能なクローラユニットを有している。このクローラユニットは、上記一方の方向に延びるサポートと、このサポートに設けられ上記回転軸線を挟んで対峙する一対のクローラ部とを備えている。
特許文献２、３のロボットは、上記一対のクローラ装置のクローラ部の駆動により上記一方の方向に走行することができる。以下、この走行モードを「クローラ走行」と言う。
さらに、上記一対のクローラ装置のクローラユニットが上記回転軸線を中心に回転し、上記他の方向に転がる（ローリングする）ことにより、ロボットは上記他の方向に走行することができる。以下、この走行モードを「ローリング走行」と言う。
特許文献２、３のロボットは、クローラ走行とローリング走行を選択することにより、進行方向を直角に転換することができる。
The robots of
Further, the crawler units of the pair of crawler devices rotate about the rotation axis and roll in the other direction, thereby allowing the robot to travel in the other direction. This running mode is hereinafter referred to as "rolling running".
The robots of
特許文献１に記載の制御方式では、処理すべき情報量が膨大となり、迅速な走行制御を行なえない。また、演算された曲がりくねった経路に沿って移動体を旋回させるため、制御が煩雑であるとともに滑り等が生じ易く、走行に時間がかかる。
本発明者は、特許文献２、３の二方向に走行可能な移動体を用い、その特性を利用して障害物を回避する走行制御の開発を目指してきた。
With the control method described in
The inventor of the present invention has aimed to develop travel control for avoiding obstacles by using the bidirectional travelable mobile body disclosed in
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ボデイと、このボデイに設けられ互いに直交する二方向に走行可能な走行装置と、障害物を検出するための障害物検出手段と、上記障害物検出手段からの情報に基づき上記走行装置を制御するコントローラと、を備えた移動体において、
上記コントローラは、上記走行装置を制御して上記移動体を上記二方向のうちの第１方向に沿って走行させている状況において、少なくとも、上記移動体が収まる基準区域に隣接する上記第１方向前方の「前」区域と、上記基準区域における上記二方向のうちの第２方向両側に隣接する「左」区域および「右」区域とを設定し、上記障害物検出手段で検出される「前」区域、「左」区域および「右」区域の障害物の情報に基づき、障害物が有る区域を上記移動体が回避するように、上記第１方向と上記第２方向を選択しながら上記走行装置を制御することを特徴とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and comprises a body, a traveling device provided on the body and capable of traveling in two directions perpendicular to each other, obstacle detection means for detecting an obstacle, and the above-mentioned object. a controller for controlling the traveling device based on information from the obstacle detection means,
The controller controls the traveling device to cause the moving object to travel along the first direction of the two directions, at least in the first direction adjacent to a reference area in which the moving object is accommodated. A "front" area ahead and a "left" area and a "right" area adjacent to both sides of the second direction of the two directions in the reference area are set, and the "front" area detected by the obstacle detection means is set. zone, 'left' zone, and 'right' zone, the traveling while selecting the first direction and the second direction so that the moving body avoids the zone with the obstacle It is characterized by controlling a device.
上記構成によれば、移動体は、障害物回避の際に、互いに直交する二方向のいずれかを選択して直線的に移動し、実質的に旋回を伴わないので、時間をかけずに確実に障害物を回避しながら自動走行することができる。
また、障害物を検出する区域は、移動体近傍でかつ上記二方向に対応して設定されているので、比較的少ない情報で演算処理を迅速に行なえ、この点からも、時間をかけずに確実に障害物を回避しながら自動走行することができる。
According to the above configuration, when avoiding an obstacle, the moving body selects one of the two directions perpendicular to each other and moves linearly without substantially turning. It can automatically run while avoiding obstacles.
In addition, since the area for detecting obstacles is set in the vicinity of the moving object and corresponding to the above two directions, arithmetic processing can be performed quickly with relatively little information. It can drive automatically while avoiding obstacles.
好ましくは、上記コントローラは、上記移動体を上記第１方向に沿って走行させている状況において、さらに、上記「前」区域と上記「左」区域に隣接する「左前」区域と、上記「前」区域と上記「右」区域に隣接する「右前」区域とを設定し、これら「左前」区域と「右前」区域での障害物の情報も加えて、上記走行装置を制御する。
上記構成によれば、「左前」、「右前」の区域の障害物の情報を用いることにより、前進の可能性を正確に予測することができ、より一層障害物の回避を円滑に行なうことができる。
Preferably, the controller further controls the "front left" zone adjacent to the "front" zone and the "left" zone and the "front ' area and a 'right front' area adjacent to the 'right' area are set, and information on obstacles in these 'left front' and 'right front' areas is also added to control the traveling device.
According to the above configuration, by using the information on the obstacles in the "front left" and "front right" areas, it is possible to accurately predict the possibility of moving forward, and the obstacles can be avoided more smoothly. can.
好ましくは、上記コントローラは、上記移動体を上記第１方向に沿って走行させている状況において、上記「前」区域に障害物があり、上記「左」区域および上記「左前」区域での障害物の有無の状況と、上記「右」区域および上記「右前」区域での障害物の有無の状況とが同等である場合には、左右いずれかの方向を優先して上記移動体を移動させる。
上記構成によれば、予め左右のいずれかを選択しておくことにより、前方に障害物がある時に、迅速に移動方向を選択することができる。
Preferably, in a situation in which the moving body is caused to travel along the first direction, the controller detects that there is an obstacle in the "front" zone, and that there is an obstacle in the "left" zone and the "left front" zone. If the presence/absence of objects and the presence/absence of obstacles in the "right" area and the "right front" area are the same, the moving body is moved with priority given to left or right. .
According to the above configuration, by selecting either left or right in advance, it is possible to quickly select the moving direction when there is an obstacle ahead.
好ましくは、上記「前」区域は、上記第２方向の寸法が上記基準区域と等しく、上記第１方向の寸法が上記基準区域より大きく、上記「左」区域と上記「右」区域は、上記第１方向の寸法が上記基準区域と等しく、上記第２方向の寸法が上記基準区域より大きく、上記「左前」区域と上記「右前」区域は、上記第１方向の寸法が上記「前」区域の第１方向の寸法と等しく、上記第２方向の寸法が上記「左」区域および上記「右」区域の第２方向の寸法と等しい。
上記構成によれば、障害物を検出する区域を基準区域より広げることにより、移動体が進むべき方向で遭遇する障害物を早期に予測でき、障害物の回避を円滑に行なうことができる。
Preferably, said 'front' zone is equal in dimension in said second direction to said reference zone and greater in dimension in said first direction than said reference zone, and said 'left' zone and said 'right' zone are equal in dimension to said reference zone. The dimension in the first direction is equal to the reference area and the dimension in the second direction is greater than the reference area, and the "front left" area and the "front right" area are the same as the "front" area in the first direction. and said second dimension equals the second dimension of said "left" section and said "right" section.
According to the above configuration, by widening the area in which obstacles are detected from the reference area, it is possible to quickly predict obstacles that the moving body will encounter in the direction in which it should move, and smoothly avoid obstacles.
好ましくは、上記コントローラは、上記移動体を上記第１方向に沿って走行させている状況において、さらに、上記基準区域に隣接する上記第１方向後方の「後」区域を設定し、この「後」区域での障害物の情報も加えて、上記走行装置を制御する。 Preferably, the controller further sets a "rear" area behind the first direction adjacent to the reference area in a situation in which the mobile body is traveling along the first direction, and ” also adds information of obstacles in the area to control the running device.
好ましくは、上記基準区域における上記二方向両側に隣接する区域と、上記基準区域の斜め方向に位置する区域の合計８つの区域が予め設定されており、上記コントローラは、上記移動体の進行すべき方向に応じて、上記８つの区域から、上記「前」区域、「左」区域、「右」区域、「左前」区域、「右前」区域を設定する。 Preferably, a total of eight areas are set in advance, including areas adjacent to both sides of the reference area in two directions and areas located in an oblique direction of the reference area, and the controller controls the movement of the moving object. According to the direction, the "front" area, "left" area, "right" area, "left front" area, and "right front" area are set from the above eight areas.
本発明の具体的態様では、上記走行装置は、上記二方向のうちの一方の方向に延びるとともに、他方の方向に離間した一対のクローラ装置を備え、上記クローラ装置の各々は、上記一方の方向に延びる回転軸線を中心に回転可能にして上記ボデイに支持された円筒形状のクローラユニットを備え、上記クローラユニットは、上記回転軸線方向に延びるサポートと、上記回転軸線方向に延びて上記サポートに支持されるとともに上記回転軸線を挟んで対向配置された一対のクローラ部と、を有し、上記コントローラは、上記クローラ部を回転させることにより、上記一方の方向のクローラ走行を実行し、上記クローラユニットを上記回転軸線を中心に回転させることにより、上記他の方向のローリング走行を実行する。 In a specific aspect of the present invention, the traveling device includes a pair of crawler devices extending in one of the two directions and spaced apart in the other direction, each of the crawler devices extending in the one direction. a cylindrical crawler unit supported by the body so as to be rotatable about a rotation axis extending in the direction of the rotation axis; and a pair of crawler sections arranged opposite to each other across the rotation axis, the controller rotating the crawler sections to execute crawler travel in the one direction, and the crawler unit is rotated about the rotation axis to perform rolling travel in the other direction.
本発明によれば、移動体は、時間をかけずに確実に障害物を回避しながら自動走行することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a moving body can drive automatically, avoiding an obstacle reliably without taking time.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１、図２において互いに直交するＸ方向とＹ方向を定める。
図１、図２に示すロボットＲ（移動体）は、荷物搬送や探査等に用いられるものであり、平面矩形をなすボデイ１と、このボデイ１に内蔵された設けられたコントローラ２（図２にのみ示す）と、ボデイ１のＸ方向両端部に設けられたレーザー距離センサ３，４（障害物検出手段；図１にのみ示す）と、ボデイ１の下面に設けられた走行装置５と、を備えている。さらにボデイ１には、送受信器、バッテリ等（いずれも図示せず）が内蔵されるとともに、必要に応じてロボットＲの向きを検出するための角速度センサやビデオカメラ等が搭載されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIGS. 1 and 2, an X direction and a Y direction which are orthogonal to each other are defined.
A robot R (moving body) shown in FIGS. 1 and 2 is used for cargo transportation, exploration, and the like. ),
レーザー距離センサ３，４は、それぞれ略水平に例えば２６０°の角度範囲にわたって走査することにより、障害物までの距離情報を得る。コントローラ２は、マイクロコンピュータやインターフェイス等を含み（図２にのみ示す）、後述するようにレーザー距離センサ３，４からの距離情報に基づき、障害物の有無を判断し、走行装置５を制御する。
The
図１、図２に示すように、走行装置５は、互いにＹ方向に離間した一対のクローラ装置６を有している。
各クローラ装置６はクローラユニット７を有している。このクローラユニット７は、Ｘ方向に延びる細長い円筒形状をなしており、後述するようにＸ方向に延びる第１回転軸線Ｌ１を中心として回転可能にボデイ１に支持されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Each
図３に示すように、クローラユニット７は、サポ―ト１０と、サポ―ト１０に設けられた一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂと、サポ―ト１０に設けられた一対の接地構造３０Ａ，３０Ｂと、を有している。
As shown in FIG. 3, the
上記サポ―ト１０は、互いに平行をなしＸ方向（第１回転軸線Ｌ１方向）に延びるとともに第１回転軸線Ｌ１を挟んで離間対向する一対の細長い側板１１，１１と、これら側板１１，１１の一端部に回転可能に連結された第１シャフト１２と、側板１１，１１の他端部に連結された第２シャフト１３と、側板１１、１１の中間部に固定された支持板１４とを有している。
The
第１シャフト１２と第２シャフト１３の中心軸線Ｌ２，Ｌ２’は、上記第１回転軸線Ｌ１と直交し互いに平行をなして延びており、それぞれ後述するスプロケットホイール２１，２２の回転軸線（第２回転軸線）として提供される。
The central axes L2 and L2' of the
上記一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂは、一対の側板１１間において第１回転軸線Ｌ１を挟んで離間対向して配置されている。これらクローラ部２０Ａ，２０Ｂの各々は、第１回転軸線Ｌ１方向に離れたスプロケットホイール２１，２２（ホイール）と、これらスプロケットホイール２１，２２に掛け渡されたチェーン２３（無端条体）と、このチェーン２３に等間隔をなして固定された例えばゴムからなる多数の接地部材２４と、を有している。
The pair of
一方のクローラ部２０Ａのスプロケットホイール２１は第１シャフト１２に直接固定されており、他方のクローラ部２０Ｂのスプロケットホイール２１は、後述の傘歯車４２ｂを介して第１シャフト１２に固定されている。
一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂのスプロケットホイール２２，２２は、第２シャフト１３に回転可能に支持されている。
The
The
上記一対の接地構造３０Ａ，３０Ｂの各々は、第１回転軸線Ｌ１方向に間隔をおいて配置された複数（本実施形態では５個）の接地板３１を有している。これら接地板３１は、例えばゴムからなり、側板１１の外面に固定され、側板１１と直角をなして第２回転軸線Ｌ２，Ｌ２’方向に突出している。
Each of the pair of
図２に示すように、上記一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂの接地部材２４の円弧状をなす外面および上記一対の接地構造３０Ａ，３０Ｂの接地板３１の円弧状をなす外面が協働して、クローラユニット７の外周に上記第１回転軸線Ｌ１を中心とする円筒形状を付与している。
As shown in FIG. 2, the arcuate outer surfaces of the grounding
図３において、クローラユニット７の右端部は、ボデイ１に固定されたブラケット４０と、このブラケット４０に第１回転軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されたクローラ駆動シャフト４１により、第１回転軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されている。このクローラ駆動シャフト４１は、第１回転軸線Ｌ１に沿って延び、その内端近傍で支持板１４に回転可能に支持され、中間部でベアリングを介して第２シャフト１３を貫通している。なお、この貫通状態において、クローラ駆動シャフト４１の第１回転軸線Ｌ１を中心とする回転は許容されている。
In FIG. 3, the right end of the
クローラ駆動シャフト４１の内端部は、第１シャフト１２と第２シャフト１３との間に配置されており、クローラユニット７内に配置された内部トルク伝達機構４２を介して第１シャフト１２と接続されている。このトルク伝達機構４２は、クローラ駆動シャフト４１の内端部に固定された傘歯車４２ａと、この傘歯車４２ａと噛み合い第１シャフト１２に固定された傘歯車４２ｂとを有している。
The inner end of the
上記クローラ駆動シャフト４１の外端部は、クローラユニット７から突出しており、外部トルク伝達機構５５を介してクローラモータ５０に接続されている。このクローラモータ５０は、ブラケット４０に固定されており、正逆回転可能である。クローラモータ５０には、このクローラモータ５０の回転を検出するロータリーエンコーダ５１が取り付けられている。
An outer end portion of the
外部トルク伝達機構５５は、クローラモータ５０の出力軸に固定されたタイミングプーリ５５ａと、クローラ駆動シャフト４１に固定されたタイミングプーリ５５ｂと、これらタイミングプーリ５５ａ，５５ｂに架け渡されたタイミングベルト５５ｃを有している。
The external
クローラモータ５０の回転トルクは、外部トルク伝達機構５５を経てクローラ駆動シャフト４１に伝達され、さらに傘歯車４２ａ，４２ｂを経てクローラ部２０Ｂのスプロケットホイール２１に伝達され、さらに第１シャフト１２を介してクローラ部２０Ａのスプロケットホイール２１にも伝達される。これにより、一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂが同時に同方向に同速度で回転駆動される。
上記クローラ駆動シャフト４１、内部トルク伝達機構４２、クローラモータ５０および
外部トルク伝達機構５５により、クローラ駆動手段が構成されている。
The rotational torque of the
The
図３において、クローラユニット７の左端部は、ボデイ１に固定されたブラケット４５と、このブラケット４５に第１回転軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されたローリング駆動シャフト４６（ローリング駆動部材）により、第１回転軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持されている。ローリング駆動シャフト４６は、第１回転軸線Ｌ１に沿って延び、その内端部はベアリングを介して第１シャフト１２に連結されている。なお、この連結状態において、第１シャフト１２とローリング駆動シャフト４６の第１回転軸線Ｌ１を中心とする相対回転はできないが、第１シャフト１２の第２回転軸線Ｌ２を中心とする回転は許容されている。
3, the left end of the
上記ローリング駆動シャフト４６の外端部は、クローラユニット７から突出しており、トルク伝達機構６５を介してローリングモータ６０に接続されている。このローリングモータ６０は、ブラケット４５に固定されており、正逆回転可能である。ローリングモータ６０には、その回転を検出するロータリーエンコーダ６１が取り付けられている。
The outer end of the rolling
トルク伝達機構６５は、ローリングモータ６０の出力軸に固定されたタイミングプーリ６５ａと、ローリング駆動シャフト４６に固定されたタイミングプーリ６５ｂと、これらタイミングプーリ６５ａ，６５ｂに架け渡されたタイミングベルト６５ｃを有している。
The
ローリングモータ６０が回転駆動すると、その回転トルクは、トルク伝達機構６５を経てローリング駆動シャフト４６に伝達され、さらにサポート１０の第１シャフト１２に伝達されるため、クローラユニット７全体が第１回転軸線Ｌ１を中心にして回転する（ローリングする）。
上記ローリング駆動シャフト４６、ローリングモータ６０およびトルク伝達機構６５により，ローリング駆動手段が構成されている。
When the rolling
The rolling
上記一対のクローラ装置６によるロボットＲの走行について説明する。コントローラ２は、図示しないリモートコントローラからの操作信号を受けてクローラ装置６を制御する。クローラ装置６において、一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂが接地された状態で、クローラモータ５０を駆動させると、前述したようにクローラ部２０Ａ，２０Ｂが同方向に同時に回転駆動し、これにより、ロボットＲはＸ方向に走行することができる（クローラ走行）。
The traveling of the robot R by the pair of
一対のクローラ装置６のクローラモータ５０を同一方向に同一速度で回転することにより、ロボットＲはＸ方向に直進することができる。これらクローラモータ５０の回転速度を違えることにより、ロボットＲはカーブを描いて走行する(旋回する)こともできる。また、これらクローラモータ５０を逆方向に同一速度で回転させることにより、ロボットＲはその場旋回（超信地旋回）することもできる。
By rotating the
クローラ装置６のローリングモータ６０を駆動させると、前述したようにクローラユニット７が第１回転軸線Ｌ１を中心に回転（ローリング）する。一対のクローラユニット７が同時に同方向に同速度でローリングすることにより、ロボットＲはＹ方向に移動することができる（ローリング走行）。
ロボットＲは、クローラ走行モードおよびローリング走行モードの一方から他方への切り替えにより、超信地旋回することなく、進行方向を直角に転換することができる。
When the rolling
By switching from one of the crawler travel mode and the rolling travel mode to the other, the robot R can change its traveling direction to a right angle without making a super-pivot turn.
本実施形態のようにクローラモータ５０がクローラユニット７の外に配置されている場合には、上記ローリングモータ６０のみを駆動させると、クローラ部２０Ａ，２０Ｂが回転してしまう。その理由を図３を参照しながら説明する。ローリングモータ６０のみを駆動させた場合、クローラユニット７が第１回転軸線Ｌ１を中心に回転する。この時、クローラ駆動シャフト４１は回転せず静止しているため、傘歯車４２ｂが第１回転軸線Ｌ１を中心に公転する。その結果、傘歯車４２ｂは停止状態の傘歯車４２ａとの噛み合いにより回転軸線Ｌ２を中心に自転し、これにより第１シャフト１２が回転し、一対のクローラ部２０Ａ，２０Ｂが回転駆動される。
したがって、ロボットＲをＹ方向に直進させるためには、クローラ駆動シャフト４１をクローラユニット７（またはローリング駆動シャフト４６）の回転に合わせて同調回転させる。
When the
Therefore, in order to move the robot R straight in the Y direction, the
次に、本発明の特徴部である障害物回避制御について説明する。コントローラ２のメモリには、図１に示すように、ロボットＲが位置する基準区域Ａ０が設定されるとともに、基準区域Ａ０の周囲の合計８つの区域Ａ１～Ａ８が設定されている。
基準区域Ａ０は矩形をなしており、ロボットＲが余裕をもって収まるサイズを有している。具体的には、基準区域Ａ０のＸ方向寸法はロボットＲのＸ方向寸法より若干大きく、そのＹ方向寸法はロボットＲのＹ方向寸法より若干大きい。
Next, obstacle avoidance control, which is a feature of the present invention, will be described. In the memory of the
The reference area A0 has a rectangular shape and has a size in which the robot R can be accommodated with sufficient margin. Specifically, the dimension in the X direction of the reference area A0 is slightly larger than the dimension in the X direction of the robot R, and the dimension in the Y direction is slightly larger than the dimension in the Y direction of the robot R.
基準区域Ａ０のＸ方向両側に隣接する区域Ａ２，Ａ７のＹ方向寸法は基準区域Ａ０と等しく、Ｘ方向寸法は基準区域Ａ０のＸ方向寸法より大きく、例えば２倍以上の設定倍率（本実施形態では２倍）を乗じた寸法である。
基準区域Ａ０のＹ方向両側に隣接する区域Ａ４、Ａ５のＸ方向寸法は基準区域Ａ０と等しく、Ｙ方向寸法は基準区域Ａ０のＹ方向寸法より大きく、例えば２倍以上の設定倍率（本実施形態では２倍）を乗じた寸法である。
基準区域Ａ０の斜めに位置する４つの区域Ａ１、Ａ３，Ａ６，Ａ８のＸ方向寸法、Ｙ方向寸法は、基準区域Ａ０のＸ方向寸法、Ｙ方向寸法にそれぞれ設定倍率を乗じた寸法である。
The Y-direction dimensions of the areas A2 and A7 adjacent to both sides of the reference area A0 in the X direction are equal to that of the reference area A0, and the X-direction dimensions are larger than the X-direction dimension of the reference area A0. is a dimension multiplied by 2 times).
The X-direction dimensions of the areas A4 and A5 adjacent to both sides of the reference area A0 in the Y-direction are equal to the reference area A0, and the Y-direction dimensions are larger than the Y-direction dimension of the reference area A0. is a dimension multiplied by 2 times).
The X-direction dimension and Y-direction dimension of the four areas A1, A3, A6, and A8 located obliquely to the reference area A0 are the dimensions obtained by multiplying the X-direction dimension and Y-direction dimension of the reference area A0 by a set magnification, respectively.
コントローラ２は、レーザー距離センサ３，４からの距離情報を短時間間隔で読み込み、この情報に基づき上記区域での障害物の有無を判断し、ロボットＲを二方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に走行させることにより、障害物を回避しながら自動走行することができる。
なお、レーザー距離センサ３は、区域Ａ１～Ａ５にわたる角度範囲で障害物を検出し、レーザー距離センサ４は、区域Ａ４～Ａ８にわたる角度範囲で障害物を検出する。
The
The
以下、レーザー距離センサ３を前にしてクローラ走行によりＸ方向に沿って目的地に向かって前進する場合を例にとって、自動走行制御を説明する。この場合、Ｘ方向が特許請求の範囲の第１方向に相当し、Ｙ方向が第２方向に相当する。コントローラ２は、図１に示すように、区域Ａ２を「前」区域とし、区域Ａ７を「後」区域とし、区域Ａ４、Ａ５をそれぞれ「左」区域、「右」区域とし、区域Ａ１，Ａ３をそれぞれ「左前」区域、「右前」区域と定める。以下の説明で明らかなように、コントローラ２は、区域Ａ６，Ａ８、すなわち「左後」区域、「右後」区域での障害物の有無は、判断しない。
In the following, automatic travel control will be described by taking as an example a case in which the
図４Ａ，図４Ｂのフローチャートと図５～図８の模式図を参照しながら説明する走行制御は、原理を容易に理解できるようにするために簡略化されており、前進して最初に遭遇した障害物をその前進方向において越えるまでの制御である。図５～図８の模式図は、図１の９つの区域を示しており、×印は障害物が有ることを示し、〇印は障害物が無いことを示し、無印は障害物の有無を判断対象としないことを示す。
コントローラ２は、「左」区域および「左前」区域の障害物の状況と、「右」区域と「右前」区域の障害物の状況が同等である場合には、左移動を優先的に選択する。
The cruise control described with reference to the flow charts of FIGS. 4A and 4B and the schematic diagrams of FIGS. This is the control until the obstacle is crossed in its advance direction. The schematic diagrams of Figures 5 to 8 show the nine areas in Figure 1, where X indicates that there is an obstacle, O indicates that there is no obstacle, and no indicates the presence or absence of an obstacle. Indicates that it is not subject to judgment.
The
コントローラ２は、リモートコントローラからの開始指令信号を受けて、以下のステップを実行する。
ステップ１００でロボットＲが前進中か否かを判断する。最初は前進している状況にあるので、ステップ１００で肯定判断してステップ１０１に進み、ここで「前」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１０１で障害物無しと判断した時にはステップ１０２に進み、ここで最初に遭遇した障害物（初期障害物）を前進方向において越えたか否かを判断する。障害物に遭遇するまではステップ１０２で否定判断されてステップ１０３に進み、ここでクローラ走行によりロボットＲの前進を開始または継続し、ステップ１００に戻る。その結果、ロボットＲは障害物に遭遇するまで直線的に前進する。
The
At
ステップ１０１で「前」区域に障害物有りと判断した時にはステップ１０４に進み、ここで「左」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１０４で障害物無しと判断した時にはステップ１０５に進み、ここで下記のいずれかの条件を満足するか否かを判断し、満足すると判断した時にはステップ１０６に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを左方向に移動させる。
（１）「左前」区域に障害物が無い。・・図５（Ａ）参照
「左」区域と「左前」区域に障害物が無い場合には、左方向に移動した後、前進できるからである。仮に、「右」区域と「右前」区域の障害物が無くて左側の区域と同等の状況であっても、左優先の原則から左方向移動を選択するのである。
（２）「右」区域に障害物が有る。・・図５（Ｂ）参照。
「右」区域に障害物がある場合には、左方向への移動しか選択の余地がないからである。
（３）「右前」区域に障害物が有る。・・図５（Ｃ）参照。
「右前」区域に障害がある場合、左方向移動を選択する。仮に、「右」区域に障害物が無く「左前」区域に障害物が有っても、左右が同等の条件となるので、左優先の原則から左方向移動を選択するのである。
When it is determined in
(1) There are no obstacles in the "left front" zone. . . . See FIG. 5A This is because when there are no obstacles in the "left" area and the "left front" area, the robot can move forward after moving leftward. Even if there are no obstacles in the 'right' and 'right front' areas and the situation is the same as in the left area, leftward movement is selected based on the principle of left priority.
(2) There is an obstacle in the "right" zone. . . . See FIG.
This is because if there is an obstacle in the "right" zone, the only option is to move to the left.
(3) There is an obstacle in the "right front" zone. . . . See FIG. 5(C).
If there is an obstruction in the "right front" zone, select leftward movement. Even if there is no obstacle in the "right" area and there is an obstacle in the "front left" area, left and right movement is selected based on the principle of left priority, because the left and right are equivalent conditions.
ステップ１０５で、上記条件（１）～（３）のいずれも満足しないと判断した時、すなわち、「左前」区域に障害物が有り、「右」区域および「右前」区域に障害物が無いと判断した時には、ステップ１０７に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを右方向に移動させる。図５（Ｄ）参照。右方向に移動すれば前進することができるからである。
When it is determined in
ステップ１０４で「左」区域に障害物が有ると判断した時には、ステップ１０８に進み、ここで「右」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１０８で障害物無しと判断した時には、ステップ１０７に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを右方向に移動させる。図５（Ｅ）参照。
When it is determined in
ステップ１０８で障害物有りと判断した時、すなわち「前」、「左」、「右」のいずれの区域にも障害物有りと判断した時には、ステップ１０９で「後」区域に障害物が有るか否かを判断する。この「後」区域は現在の位置まで前進する前に通過した区域であるから障害物は無いはずであるので、通常であれば否定判断してステップ１１０に進み、ここでクローラ走行によりロボットＲを後退させる（後戻りさせる）。図５（Ｆ）参照。
ステップ１０９で肯定判断した時には、ステップ１１１で「異常停止」の信号を出力して制御を終了する。
ステップ１０６，１０７，１１０を実行した場合には、ステップ１００に戻る。
When it is determined in
When an affirmative determination is made in
If
ステップ１００で否定判断した時には、ステップ１２０に進み、ここでローリング走行により左方向に移動中か否かを判断する。ステップ１２０で肯定判断した時には、ステップ１２１に進み、ここで「前」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１２１で障害物有りと判断した時には、ステップ１２２に進み、ここで「左」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１２２で障害物無しと判断した時には、ステップ１２３に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを左方向に移動させる。このように、「前」区域を監視しながら「前」区域に前進できる機会を伺いつつ、左方向の移動を続ける。
When a negative determination is made in
ステップ１２１で「前」区域に障害物が無いと判断した時には、ステップ１２４に進み、ここでクローラ走行によりロボットＲを前進させる。図６（Ａ）参照。
ステップ１２２で「左」区域に障害物があると判断した時には、ステップ１２５に進み、ここで「後」区域に障害物があるか否かを判断する。障害物が有ると判断した時には、ステップ１２６に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを右方向へ移動させる。図６（Ｂ）参照。
ステップ１２５で障害物が無いと判断した時には、ステップ１２７に進み、ここでクローラ走行によりロボットＲを後退させる。図６（Ｃ）参照。
ステップ１２４，１２６，１２７を実行した後、ステップ１００に戻る。
When it is determined in
When
When it is determined in
After performing
ステップ１００，１２０で否定判断した時には、ステップ１３０に進み、ここでローリング走行により右方向に移動中か否かを判断する。ステップ１３０で肯定判断した時にはステップ１３１に進み、ここで「前」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１３１で障害物有りと判断した場合には、ステップ１３２に進み、ここで「右」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１３２で障害物無しと判断した時にはステップ１３３に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを右方向に移動させる。このように、「前」区域を監視しながら「前」区域に前進できる機会を伺いつつ、右方向の移動を続ける。
When negative determinations are made in
ステップ１３１で「前」区域に障害物が無いと判断した時には、ステップ１３４に進み、ここでクローラ走行によりロボットＲを前進させる。図７（Ａ）参照。
ステップ１３２で「右」区域に障害物があると判断した時には、ステップ１３５に進み、ここで「後」区域に障害物があるか否かを判断する。障害物が有ると判断した時には、ステップ１３６に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを左方向へ移動させる。図７（Ｂ）参照。
ステップ１３５で障害物が無いと判断した時には、ステップ１３７に進み、ここでクローラ走行によりロボットＲを後退させる。図７（Ｃ）参照。
ステップ１３４，１３６，１３７を実行した後、ステップ１００に戻る。
When it is determined in
When
When it is determined in
After executing
ステップ１００，１２０，１３０で否定判断した時、すなわち現在ロボットＲが後退中であると判断した時には、ステップ１４０に進み、ここで「左」区域に障害物があるか否かを判断する。ステップ１４０で障害物有りと判断した時には、ステップ１４１に進み、ここで「右」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１４１で障害物有りと判断した時には、ステップ１４２に進み、ここで「後」区域に障害物が有るか否かを判断する。ステップ１４２で障害物無しと判断した時には、クローラ走行によりロボットＲを後退させる。このように、「左」、「右」の区域を監視しながら左右への移動の機会を伺いつつ後退を続ける。
If the determination at
ステップ１４２で障害物有と判断した時、すなわち「左」、「右」の区域のみならず進行方向の「後」区域にも障害物があると判断した時には、ステップ１４４で「異常停止」の信号を出力して制御を終了する。
When it is determined at
後退中にステップ１４０で「左」区域に障害物無しと判断した時には、ステップ１４５に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを左方向に移動させる。図８（Ａ）参照。この後、ステップ１００での否定判断を経て、ステップ１２０～１２７を実行して前進の機会を伺う。
また、ステップ１４１で「右」区域に障害物無しと判断した時には、ステップ１４６に進み、ここでローリング走行によりロボットＲを右方向に移動させる。図８（Ｂ）参照。この後、ステップ１００，１２０での否定判断を経て、ステップ１３０～１３７を実行して前進の機会を伺う。
When it is determined in
Also, when it is determined in
上記のように、障害物を回避しながら前進してステップ１０２で肯定判断した時には、ステップ１５０に進み、ここで障害物を回避する走行制御が完了したことを示す信号を出力して制御を終了する。
As described above, when the vehicle travels forward while avoiding obstacles and an affirmative determination is made in
なお、上記のように障害物回避制御が終了した後、リモートコントローラによる手動操作により目的地まで走行させてもよいし、予め設定された走行ルートに戻って目的地まで自動走行制御してもよい。 After the obstacle avoidance control is completed as described above, the vehicle may be manually operated by a remote controller to travel to the destination, or may be returned to a preset travel route and automatically traveled to the destination. .
上記実施形態において、レーザー距離センサ４を前にしてクローラ走行により前進させる場合には、コントローラ２は、区域Ａ７を「前」区域とし、区域Ａ２を「後」区域とし、区域Ａ５を「左」区域とし、区域Ａ４を「右」区域とし、区域Ａ８，Ａ６をそれぞれ「左前」区域、「右前」区域と定めて、上記障害物回避制御を実行する。この場合、コントローラ２は、区域Ａ１，Ａ３での障害物の有無は、判断しない。
In the above embodiment, when the
上記実施形態において、ローリング走行により目的地に向かって前進する場合には、Ｙ方向が特許請求の範囲の第１方向に相当し、Ｘ方向が第２方向に相当する。この場合、コントローラ２は、区域Ａ４、Ａ５のいずれか一方を「前」区域、他方を「後」区域と定める。区域Ａ２、Ａ７のいずれか一方を「左」区域、他方を「右」区域と定める。区域Ａ６，Ａ１または区域Ａ３，Ａ８を、「左前」区域および「右前」区域と定める。
In the above embodiment, when moving forward toward the destination by rolling, the Y direction corresponds to the first direction, and the X direction corresponds to the second direction. In this case, the
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。
本実施形態では、「前」区域と「左」区域と「右」区域での障害物の情報だけで、障害物回避制御を行ってもよい。
また、上記実施形態の障害物回避制御から、「後」区域での障害物の情報を省いてもよい。
障害物検出手段は、設定された区域の映像を撮影するビデオカメラであってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various forms can be adopted.
In the present embodiment, obstacle avoidance control may be performed based only on obstacle information in the "front" zone, "left" zone, and "right" zone.
Also, the obstacle avoidance control in the above embodiment may omit information on obstacles in the "rear" zone.
The obstacle detection means may be a video camera that takes an image of the set area.
走行装置のクローラ装置において、クローラユニットは片持ちで支持してもよい。また、クローラモータはクローラユニットに内蔵されていてもよい。
走行装置は、クローラ装置を装備しない他の二方向に直線的に移動可能な走行装置を用いてもよい。
In the crawler device of the traveling device, the crawler unit may be cantilevered. Also, the crawler motor may be built in the crawler unit.
A traveling device that is not equipped with a crawler device and that can move linearly in other two directions may be used as the traveling device.
本発明は、二方向に走行可能なロボット等に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a robot or the like that can travel in two directions.
Ｒ ロボット（移動体）
１ ボデイ
２ コントローラ
３，４ レーザー距離センサ（障害物検出手段）
５ 走行装置
６ クローラ装置
７ クローラユニット
１０ サポート
２０Ａ，２０Ｂ クローラ部
R robot (mobile)
1
5 traveling
Claims (7)
上記コントローラは、上記走行装置を制御して上記移動体を上記二方向のうちの第１方向に沿って走行させている状況において、少なくとも、上記移動体が収まる矩形の基準区域に隣接する上記第１方向前方の矩形をなす「前」区域と、上記基準区域における上記二方向のうちの第２方向両側に隣接する矩形の「左」区域および「右」区域と、上記「前」区域と上記「左」区域に隣接する矩形の「左前」区域と、上記「前」区域と上記「右」区域に隣接する矩形の「右前」区域とを設定し、
さらに上記コントローラは、上記移動体を上記第１方向に沿って走行させている状況において、上記障害物検出手段からの情報に基づき上記「前」区域に障害物があると判断したとき、
ア）上記「左」区域と上記「右」区域のうち一方の区域に障害物がなく他方の区域に障害物がある状況では、上記移動体を当該一方の区域に向けて上記第２方向に走行させ、
イ）上記「左」区域と上記「右」区域の両方の区域に障害物がなく、上記「左前」区域と上記「右前」区域のうち一方の区域に障害物がなく他方の区域に障害物がある状況では、上記移動体を上記「左」区域と上記「右」区域のうち当該一方の区域に隣接する区域に向けて上記第２方向に走行させ、さらに当該一方の区域に向けて上記第１方向に走行させることを特徴とする移動体。 a body, a traveling device provided on the body and capable of traveling in two mutually orthogonal directions, obstacle detecting means for detecting an obstacle, and controlling the traveling device based on information from the obstacle detecting means. A mobile body comprising a controller,
In a situation in which the controller controls the traveling device to cause the mobile body to travel along the first direction of the two directions, the controller controls at least the first area adjacent to a rectangular reference area in which the mobile body is accommodated. A "front" area forming a rectangle forward in one direction, a rectangular "left" area and a "right" area adjacent to both sides of the second of the two directions in the reference area , the "front" area and the above setting a rectangular "left front" area adjacent to the "left" area and a rectangular "right front" area adjacent to the "front" area and the "right"area;
Furthermore, when the controller determines that there is an obstacle in the "front" area based on the information from the obstacle detection means in a situation in which the mobile body is traveling along the first direction,
a) In a situation where there is no obstacle in one of the above "left" and above "right" areas and there is an obstacle in the other area, the moving object is directed toward the above one area in the second direction. let it run,
b) Both the “left” and “right” areas above are free of obstacles, one of the above “left front” area and above “right front” area is free of obstacles, and the other area is free of obstacles. In a certain situation, the moving object is caused to travel in the second direction toward an area adjacent to one of the "left" area and the "right" area, and further toward the one area. A moving body characterized by traveling in a first direction .
上記移動体を上記第１方向に沿って走行させている状況において、上記「前」区域に障害物があると判断したとき、
ア）上記「左」区域と上記「右」区域のうち、優先方向に位置する優先区域と、上記「左前」区域と上記「右前」区域のうち上記優先区域の前方に位置する斜め前方区域において、障害物がない状況では、上記優先方向と反対側の区域での障害物の有無に拘わらず、上記移動体を上記優先区域に向けて上記第２方向に走行させ、さらに上記斜め前方区域に向けて上記第１方向に走行させ、
イ）上記「左」区域と上記「右」区域に障害物がなく、上記「左前」区域と上記「右前」区域に障害物がある状況では、上記移動体を上記優先区域に向けて上記第２方向に走行させることを特徴とする請求項１に記載の移動体 The controller defines one of the left and right directions as a priority direction,
When it is determined that there is an obstacle in the "front" area in the situation where the moving object is traveling along the first direction,
a) Among the above-mentioned "left" area and above-mentioned "right" area, in the priority area located in the priority direction, and among the above-mentioned "left front" area and above "right front" area, in the oblique front area located in front of the above-mentioned priority area , in a situation where there is no obstacle, regardless of the presence or absence of an obstacle in the area on the opposite side of the priority direction, the moving body is caused to travel in the second direction toward the priority area, and further to the oblique front area. to run in the first direction,
b) In the situation where there are no obstacles in the "left" zone and the "right" zone, and there are obstacles in the "left front" zone and the "right front" zone, direct the moving object to the priority zone and 2. The moving body according to claim 1, characterized in that it travels in two directions.
上記「左」区域と上記「右」区域は、上記第１方向の寸法が上記基準区域と等しく、上記第２方向の寸法が上記基準区域より大きく、
上記「左前」区域と上記「右前」区域は、上記第１方向の寸法が上記「前」区域の上記第１方向の寸法と等しく、上記第２方向の寸法が上記「左」区域および上記「右」区域の上記第２方向の寸法と等しいことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の移動体。 the "front" zone has a dimension in the second direction equal to the reference zone and a dimension in the first direction greater than the reference zone;
The "left" area and the "right" area have dimensions in the first direction equal to the reference area and dimensions in the second direction greater than the reference area,
The "left front" section and the "right front" section have dimensions in the first direction equal to the first direction dimensions of the "front" section, and dimensions in the second direction are equal to the "left" section and the "right front" section. Mobile body according to any one of the preceding claims, characterized in that it is equal to the dimension of the "right" section in said second direction.
上記クローラ装置の各々は、上記一方の方向に延びる回転軸線を中心に回転可能にして上記ボデイに支持された円筒形状のクローラユニットを備え、
上記クローラユニットは、上記回転軸線方向に延びるサポートと、上記回転軸線方向に延びて上記サポートに支持されるとともに上記回転軸線を挟んで対向配置された一対のクローラ部と、を有し、
上記コントローラは、上記クローラ部を回転させることにより、上記一方の方向のクローラ走行を実行し、上記クローラユニットを上記回転軸線を中心に回転させることにより、上記他方の方向のローリング走行を実行することを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の移動体。 The traveling device includes a pair of crawler devices extending in one of the two directions and spaced apart in the other direction,
Each of the crawler devices includes a cylindrical crawler unit rotatably supported by the body about a rotation axis extending in one direction,
The crawler unit has a support extending in the direction of the rotation axis, and a pair of crawler parts extending in the direction of the rotation axis, supported by the support, and arranged to face each other across the rotation axis,
The controller rotates the crawler section to perform crawler travel in one direction, and rotates the crawler unit about the rotation axis to perform rolling travel in the other direction. The moving object according to any one of claims 1 to 6, characterized by:
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