位置識(shí)別裝置和具有該位置識(shí)別裝置的移動(dòng)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)由距離傳感器測量的周邊環(huán)境的距離數(shù)據(jù)和周邊環(huán)境的地圖數(shù)據(jù)來估測地圖上的移動(dòng)體的位置和角度的位置識(shí)別裝置和具有該位置識(shí)別裝置的移動(dòng)體。在本說明書中同時(shí)使用“移動(dòng)體”這一術(shù)語和“移動(dòng)機(jī)器人”這一術(shù)語，“移動(dòng)機(jī)器人”作為“移動(dòng)體”的一個(gè)實(shí)施方式而使用，作為發(fā)明思想沒有實(shí)質(zhì)的差別。
【背景技術(shù)】
[0002]以往已知有利用由激光距離傳感器測量的距離數(shù)據(jù)以及地圖數(shù)據(jù)來估測移動(dòng)體的位置和角度的位置姿態(tài)估測裝置。例如在專利文獻(xiàn)I (日本特開2009-109200號(hào)公報(bào))中，公開了移動(dòng)機(jī)器人的自主移動(dòng)控制等中使用的、識(shí)別實(shí)際環(huán)境中自身的位置姿態(tài)的技術(shù)，尤其是以移動(dòng)機(jī)器人在無人操作下自動(dòng)地到達(dá)目的地為目的的、利用來自搭載在移動(dòng)機(jī)器人上的距離傳感器的遙感數(shù)據(jù)和表示環(huán)境的幾何狀況的二維環(huán)境地圖來計(jì)算移動(dòng)機(jī)器人的位置姿態(tài)的技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-109200號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在上述專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，記載了使由距離傳感器測量的遙感數(shù)據(jù)與環(huán)境地圖匹配來估測移動(dòng)機(jī)器人的位置姿態(tài)的方法，但在一般的匹配方法中，由于存在數(shù)據(jù)的處理量龐大、計(jì)算時(shí)間長等問題，而期望減少處理量。因此，除了估測位置姿態(tài)以外沒有提出進(jìn)行使用地圖的處理的方案。
[0007]本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種位置識(shí)別裝置和具有位置識(shí)別裝置的移動(dòng)機(jī)器人，其在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定區(qū)域(行進(jìn)區(qū)域、指定區(qū)域等特定區(qū)域)的范圍內(nèi)，通過進(jìn)行距離數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)的匹配，來估測移動(dòng)體的位置姿態(tài)，并且通過利用估測出的位置姿態(tài)，再次對比距離數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，來對激光距離傳感器照射的物體的種類進(jìn)行分類。
[0008]本發(fā)明的位置識(shí)別裝置，其利用照射的激光的反射光來識(shí)別設(shè)置在周圍環(huán)境中的物體，并且估測以能夠移動(dòng)的方式配置在周邊環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)體的位置和角度，上述位置識(shí)別裝置的特征在于:存儲(chǔ)有上述移動(dòng)體行進(jìn)的周邊環(huán)境的地圖數(shù)據(jù)，上述位置識(shí)別裝置設(shè)置有:測量從上述移動(dòng)體至設(shè)置在上述周圍環(huán)境中的物體的距離的距離傳感器；根據(jù)由該距離傳感器測量出的從上述移動(dòng)體至上述物體的距離數(shù)據(jù)和上述地圖數(shù)據(jù)來判別設(shè)置在上述周圍環(huán)境中的物體的單元；存儲(chǔ)上述移動(dòng)體的行進(jìn)區(qū)域的行進(jìn)區(qū)域存儲(chǔ)單元；和判斷上述物體是否位于存儲(chǔ)在該行進(jìn)區(qū)域存儲(chǔ)單元中的上述移動(dòng)體的行進(jìn)區(qū)域內(nèi)的物體判斷單元。
[0009]本發(fā)明的位置識(shí)別裝置，其利用照射的激光的反射光來識(shí)別設(shè)置在周圍環(huán)境中的物體，并且估測以能夠移動(dòng)的方式配置在周邊環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)體的位置和角度，上述位置識(shí)別裝置的特征在于:存儲(chǔ)有上述移動(dòng)體行進(jìn)的周邊環(huán)境的地圖數(shù)據(jù)，上述位置識(shí)別裝置設(shè)置有:測量從上述移動(dòng)體至設(shè)置在上述周圍環(huán)境中的物體的距離的距離傳感器；根據(jù)由該距離傳感器測量出的從上述移動(dòng)體至上述物體的距離數(shù)據(jù)和上述地圖數(shù)據(jù)來判別設(shè)置在上述周圍環(huán)境中的物體的單元；存儲(chǔ)上述移動(dòng)體的行進(jìn)區(qū)域的行進(jìn)區(qū)域存儲(chǔ)單元；存儲(chǔ)與上述移動(dòng)體的行進(jìn)區(qū)域不同的特定區(qū)域的特定區(qū)域存儲(chǔ)單元；和判斷上述物體是否位于存儲(chǔ)在上述行進(jìn)區(qū)域存儲(chǔ)單元中的上述移動(dòng)體的行進(jìn)區(qū)域內(nèi)或存儲(chǔ)在上述特定區(qū)域存儲(chǔ)單元中的上述特定區(qū)域內(nèi)的物體判斷單元。
[0010]本發(fā)明的位置識(shí)別裝置，其具有測量至周圍物體的距離的距離傳感器，利用移動(dòng)體行進(jìn)的周邊環(huán)境的地圖數(shù)據(jù)和由上述距離傳感器測量出的距離數(shù)據(jù)來估測上述移動(dòng)體的位置和角度，上述位置識(shí)別裝置的特征在于，包括:存儲(chǔ)上述地圖數(shù)據(jù)的特定區(qū)域的特定區(qū)域存儲(chǔ)單元；和利用上述地圖數(shù)據(jù)和上述估測出的位置和角度來判斷是否有物體位于上述特定區(qū)域內(nèi)的物體判斷單元。
[0011]本發(fā)明的位置識(shí)別裝置，通過上述距離傳感器對從上述移動(dòng)體至上述物體的距離進(jìn)行多次測量，基于通過該多次測量而得到的多個(gè)上述距離數(shù)據(jù)，對上述物體進(jìn)行是移動(dòng)體還是靜止體的分類。
[0012]本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于:設(shè)置有上述位置識(shí)別裝置和對自主行進(jìn)進(jìn)行自動(dòng)控制的控制裝置，上述控制裝置根據(jù)上述距離數(shù)據(jù)判斷上述移動(dòng)機(jī)器人已接近上述物體，并基于由上述物體判斷單元進(jìn)行的上述物體是否位于上述行進(jìn)區(qū)域內(nèi)的判斷，來改變行進(jìn)路徑。
[0013]在本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人中，上述控制裝置在根據(jù)上述距離數(shù)據(jù)判斷上述移動(dòng)機(jī)器人已接近上述物體時(shí)，根據(jù)該物體的分類來改變上述移動(dòng)體的行進(jìn)限制速度。
[0014]在本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人中，設(shè)置有通信裝置，其在上述物體判斷單元判斷為上述物體位于上述特定區(qū)域內(nèi)時(shí)向外部進(jìn)行通報(bào)。
[0015]本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人通過基于估測的位置、角度來對比距離數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)，能夠容易地分成與地圖一致的物體、位于行進(jìn)通路上的物體、位于地圖的特定區(qū)域內(nèi)的物體等這些種類，能夠構(gòu)筑使移動(dòng)體避開障礙物、安全且提高了便利性地行進(jìn)的控制系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示本實(shí)施方式的移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖2是表示移動(dòng)機(jī)器人的行進(jìn)路徑和周邊環(huán)境的狀態(tài)的說明圖。
[0018]圖3A是表示周邊環(huán)境的地圖數(shù)據(jù)的說明圖。
[0019]圖3B是表示地圖數(shù)據(jù)中的移動(dòng)機(jī)器人的行進(jìn)區(qū)域、指定區(qū)域的說明圖。
[0020]圖4是表示從構(gòu)成于移動(dòng)機(jī)器人的激光距離傳感器向物體等照射激光來判別物體的狀態(tài)的說明圖。
[0021]圖5A是表示為了與圖3A比較進(jìn)行了從移動(dòng)機(jī)器人I至能看到的地圖物體的距離的測量的狀態(tài)的說明圖。
[0022]圖5B是表示被判斷為預(yù)先存儲(chǔ)的行進(jìn)區(qū)域內(nèi)放置有物體A的狀態(tài)的說明圖。
[0023]圖5C是表示被判斷為預(yù)先存儲(chǔ)的指定區(qū)域Al內(nèi)放置有臺(tái)車B的狀態(tài)的說明圖。
[0024]圖?是表示被判斷為物體位于行進(jìn)區(qū)域1、2、3和指定區(qū)域以外的區(qū)域的狀態(tài)的說明圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明
[0026]1......移動(dòng)機(jī)器人
[0027]2……相對位置運(yùn)算部
[0028]3......控制指令部
[0029]4......行進(jìn)控制部
[0030]5......左右電動(dòng)機(jī)(馬達(dá))
[0031]6……激光距離傳感器(距離傳感器)
[0032]7……位置識(shí)別單元(位置識(shí)別裝置)
[0033]8......通信裝置
[0034]9……目標(biāo)點(diǎn)指令裝置
[0035]10......地圖數(shù)據(jù)
[0036]11......數(shù)據(jù)對比部
[0037]12......行進(jìn)區(qū)域存儲(chǔ)單元
[0038]13......指定區(qū)域存儲(chǔ)單元(特定區(qū)域存儲(chǔ)單元)
[0039]14......物體判斷單元
[0040]15……地圖物體接近判斷部
[0041]16……行進(jìn)障礙物體處理部
[0042]17……指定區(qū)域物體處理部
[0043]18……車輛速度限制運(yùn)算部
【具體實(shí)施方式】
[0044]圖1是表示作為本發(fā)明的一例的移動(dòng)體的移動(dòng)機(jī)器人I的結(jié)構(gòu)的框圖。如該圖所示，移動(dòng)機(jī)器人I包括:被輸入從目標(biāo)點(diǎn)指令裝置9輸出的目標(biāo)位置Xg、Yg、目標(biāo)角度Θ g的相對位置運(yùn)算部2、被輸入從相對位置運(yùn)算部2輸出的控制指令dx、dy、d θ的控制指令部3、被輸入從控制指令部3輸出的行進(jìn)速度指令和旋轉(zhuǎn)速度指令的行進(jìn)控制部4、分別被輸入從行進(jìn)控制部4輸出的左電動(dòng)機(jī)速度指令和右電動(dòng)機(jī)速度指令的作為行進(jìn)機(jī)構(gòu)的左右電動(dòng)機(jī)5、測量從移動(dòng)機(jī)器人I到后述的周邊環(huán)境(墻壁、裝置、物體A等)的距離的激光距離傳感器6、根據(jù)周邊環(huán)境的地圖數(shù)據(jù)10和由激光距離傳感器6測量的周邊環(huán)境的距離數(shù)據(jù)估測移動(dòng)機(jī)器人I的位置和角度的位置識(shí)別裝置7、以及用于與外部進(jìn)行通信來實(shí)現(xiàn)通報(bào)等的通信裝置8。
[0045]作為位置識(shí)別裝置的位置識(shí)別單元7中存儲(chǔ)有移動(dòng)機(jī)器人I所行進(jìn)的周邊環(huán)境的地圖數(shù)據(jù)10，設(shè)置有將由激光距離傳感器6測量出的至墻壁、裝置、物體等周邊環(huán)境的位置信息與地圖數(shù)據(jù)10對比的數(shù)據(jù)對比部11。為了估測移動(dòng)機(jī)器人I與周圍環(huán)境的位置關(guān)系，如圖3Β所示，該位置識(shí)別單元7預(yù)先將區(qū)域劃分為“行進(jìn)區(qū)域”和作為特定區(qū)域的“指定區(qū)域”。“行進(jìn)區(qū)域”正如其名，為移動(dòng)機(jī)器人I行進(jìn)的區(qū)域，“指定區(qū)域”為臺(tái)車或物體等的放置地點(diǎn)。因此，位置識(shí)別單元7設(shè)置有:存儲(chǔ)移動(dòng)機(jī)器人I的行進(jìn)區(qū)域的行進(jìn)區(qū)域存儲(chǔ)單元12和存儲(chǔ)移動(dòng)機(jī)器人I的行進(jìn)區(qū)域以外的作為特定區(qū)域的指定區(qū)域的特定區(qū)域存儲(chǔ)單元即指定區(qū)域存儲(chǔ)單元13。而且，通過物體判斷單元14根據(jù)由激光距離傳感器6測量出的墻壁、裝置、物體等周邊環(huán)境的信息來判斷“物體”的存在。進(jìn)一步地，參考來自行進(jìn)區(qū)域存儲(chǔ)單元12和指定區(qū)域存儲(chǔ)單元13的各區(qū)域信息，在各處理部、地圖物體接近判斷部15、行進(jìn)障礙物體處理部16、指定區(qū)域物體處理部17中進(jìn)行已判斷為存在的“物體”是地圖物體、行進(jìn)障礙物體還是指定區(qū)域物體的處理。對于地圖物體和行進(jìn)障礙物體，由于作為行進(jìn)的移動(dòng)機(jī)器人I需要加以注意，因此向車輛速度限制運(yùn)算部18輸出信息，在基于車輛速度限制運(yùn)算部18中的信息的運(yùn)算而判斷為需要對車輛速度施加限制的情況下，向控制指令部3發(fā)出限制速度指令。
[0046]將由激光距離傳感器6測量出的距離數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)10對比，求取移動(dòng)機(jī)器人I的位置和角度的數(shù)據(jù)。由數(shù)據(jù)對比部11對比后的移動(dòng)機(jī)器人I的位置和角度的數(shù)據(jù)與由激光距離傳感器6測量出的距離數(shù)據(jù)以及地圖數(shù)據(jù)10 —起輸入到物體判斷單元14。如上所述，在物體判斷單元14中，參考來自行進(jìn)區(qū)域存儲(chǔ)單元12和指定區(qū)域存儲(chǔ)單元13的各區(qū)域信息，判斷已判斷為存在的“物體”是地圖物體、行進(jìn)障礙物體還是指定區(qū)域物體。地圖物體信息由地圖物體接近判斷部15處理，行進(jìn)障礙物體信息由行進(jìn)障礙物體處理部16處理，指定區(qū)域物體信息由指定區(qū)域物體處理部17處理。
[0047]圖2是表示移動(dòng)機(jī)器人I的行進(jìn)路徑和周圍環(huán)境的狀態(tài)的說明