特許ウォッチ

公開番号2024145915
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023058511
出願日2023-03-31
発明の名称自律移動体の走行制御装置および自律移動体
出願人芝浦機械株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G05D 1/43 20240101AFI20241004BHJP(制御;調整)
要約【課題】任意の方向から接近する障害物との接触を避けることが可能な自律移動体の走行制御装置および自律移動体を提供すること。
【解決手段】自律移動体の走行制御装置は、自律移動体が移動する平面における周囲との距離に対応する距離計測点に対して、自律移動体の任意の点を中心とした、平面を一定角度毎に分割した角度分割範囲における、距離が最短となる距離計測点の座標を出力する距離計測点算出部と、角度分割範囲毎に、距離計測点の座標と自律移動体との最近傍点を始点として、距離計測点の座標を終点とする最短距離ベクトルを算出する最短距離ベクトル算出部と、最短距離ベクトルから算出される、自律移動体の速度修正量に基づいて、自律移動体に対する指令速度ベクトルを修正する指令速度ベクトル修正部と、修正後指令速度ベクトルを、自律移動体の全方位走行機構駆動部に対して指示する速度指令部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
自律移動体と、当該自律移動体が移動する平面における周囲との距離を計測する距離計測部が計測した、前記距離に対応する距離計測点に対して、前記自律移動体の任意の点を中心とした、前記平面を一定角度毎に分割した角度分割範囲における、前記距離が最短となる前記距離計測点の座標を出力する距離計測点算出部と、
前記角度分割範囲毎に、前記距離計測点算出部が算出した前記距離計測点の座標にそれぞれ対応する、当該座標と前記自律移動体との最近傍点を始点として、前記距離計測点の座標を終点とする最短距離ベクトルを算出する最短距離ベクトル算出部と、
前記最短距離ベクトルから算出される、前記自律移動体の速度修正量に基づいて、前記自律移動体に対する指令速度ベクトルを修正する指令速度ベクトル修正部と、
修正された前記指令速度ベクトルを、前記自律移動体を任意の方向に移動可能な全方位走行機構駆動部に対して指示する速度指令部と、を備える、
自律移動体の走行制御装置。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記最短距離ベクトル算出部が算出した、前記角度分割範囲毎の前記最短距離ベクトルを所定時間分保持して、計算周期毎に、保持された前記最短距離ベクトルの中から、距離が最も短い最短距離ベクトルを出力する最短距離ベクトル更新部を、更に備える、
請求項１に記載の自律移動体の走行制御装置。
【請求項３】
前記指令速度ベクトル修正部は、
前記最短距離ベクトル更新部が、前記角度分割範囲毎に出力する前記最短距離ベクトルの、それぞれ距離と進行方向に対する角度で定まる２つの係数を加重平均した速度修正量を、前記指令速度ベクトルに加算することによって修正する、
請求項２に記載の自律移動体の走行制御装置。
【請求項４】
前記指令速度ベクトル修正部が、前記加重平均を算出する際の重みは、上下をクリッピングされて、単調に変化する連続関数で記述される、
請求項３に記載の自律移動体の走行制御装置。
【請求項５】
前記加重平均を算出する際の重みは、シグモイド関数で記述される、
請求項３に記載の自律移動体の走行制御装置。
【請求項６】
前記指令速度ベクトル修正部は、
前記最短距離ベクトル更新部が、前記角度分割範囲毎に出力する前記最短距離ベクトルの、それぞれ距離と進行方向に対する角度で定まる２つの係数の加重平均値に、更に、回避対象の障害物に対して、接近と反発とを繰り返す振動的挙動を抑制する重みを乗算して前記速度修正量を算出する、
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の自律移動体の走行制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の自律移動体の走行制御装置と、
前記自律移動体を任意の方向に移動可能な全方位走行機構と、を備える、
自律移動体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットや無人搬送車などの自律移動する移動体、その中でも全方位走行機構を備えた自律移動体の走行制御装置および自律移動体に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
自動運転車のほか、工場や物流施設内で工作物や材料、各種製品等の搬送を行うロボットや無人搬送車、家庭内で活動する自走式の掃除ロボットなどの実用化が進んでいる。また、最近の移動ロボットには、人と共存・協働し、なおかつ全方位走行機構を備え、複雑な走行が可能なものも多くなってきている。これらの自律移動体の走行移動中の障害物との衝突回避は解決すべき重要な課題であり、従来からさまざまな取り組みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１０９７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１では、全方位走行形式を対象にしているが、進行方向に限定した減速や停止のみを対象にしており、進行方向から外れて衝突を避けたり、前方から接近してくる障害物に対して後退して衝突を避けたりするような動作までは想定されていなかった。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、任意の方向から接近する障害物との接触を避けることが可能な自律移動体の走行制御装置および自律移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る自律移動体の走行制御装置は、自律移動体と、当該自律移動体が移動する平面における周囲との距離を計測する距離計測部が計測した、前記距離に対応する距離計測点に対して、前記自律移動体の任意の点を中心とした、前記平面を一定角度毎に分割した角度分割範囲における、前記距離が最短となる前記距離計測点の座標を出力する距離計測点算出部と、前記角度分割範囲毎に、前記距離計測点算出部が算出した前記距離計測点の座標にそれぞれ対応する、当該座標と前記自律移動体との最近傍点を始点として、前記距離計測点の座標を終点とする最短距離ベクトルを算出する最短距離ベクトル算出部と、前記最短距離ベクトルから算出される、前記自律移動体の速度修正量に基づいて、前記自律移動体に対する指令速度ベクトルを修正する指令速度ベクトル修正部と、修正された前記指令速度ベクトルを、前記自律移動体を任意の方向に移動可能な全方位走行機構駆動部に対して指示する速度指令部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る自律移動体は、前述した自律移動体の制御装置と、自律移動体を任意の方向に移動可能な全方位走行機構と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る自律移動体の走行制御装置および自律移動体は、任意の方向から接近する障害物との接触を避けることが可能である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本実施形態の自律移動体の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。
図２は、自律移動体の走行制御部の動作を説明するために必要な座標系を説明する図である。
図３は、角度分割範囲毎に最短距離ベクトルを算出する方法を説明する図である。
図４は、最短距離ベクトルの具体的な算出方法を説明する図である。
図５は、最短距離ベクトル更新部の機能を説明する図である。
図６は、最短距離ベクトルを、移動体座標系から進行方向座標系に変換する処理を説明する図である。
図７は、速度ポテンシャルの一例を示す図である。
図８は、荷重平均距離重みの一例を示す図である。
図９は、本実施形態の自律移動体の走行制御部が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示に係る自律移動体の走行制御装置および自律移動体の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、かつ容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許