專利名稱：自動移動體及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在例如存在被預(yù)計會突然出現(xiàn)的危險區(qū)域的環(huán)境中自動地移動的自動移動體及其控制方法。
背景技術(shù)：
開發(fā)了在環(huán)境中自動地移動的機器人。在機器人移動的環(huán)境中存在例如交叉路口等被預(yù)計會突然出現(xiàn)人或者移動障礙物的危險區(qū)域。當機器人進入這樣的危險區(qū)域時，通過安裝在機器人自身的外界傳感器檢測人或移動障礙物，并在檢測出后開始減速以避免碰撞，但有可能來不及進行避免碰撞動作而與突然出現(xiàn)的人或者移動障礙物發(fā)生碰撞。因此，自動移動機器人被要求在預(yù)計會突然出現(xiàn)的危險區(qū)域進行避免碰撞的安全的移動控制。在專利文獻I中，公開了在窄小的通道上移動時防止因其周圍的墻壁而減速的技 術(shù)。在專利文獻I中，基于預(yù)先設(shè)置在接近交叉路口的部分的基礎(chǔ)設(shè)施信息，使用于判斷減速的必要性的傳感器監(jiān)視范圍動態(tài)地變化。另外，作為與本發(fā)明相關(guān)的其他技術(shù)，具有被專利文獻2至5公開的技術(shù)。例如在專利文獻2中公開了按照預(yù)定的預(yù)測時間檢測障礙物的危險度、并在根據(jù)該危險度來避開危險的同時向目的地行進的障礙物避開裝置。另外，在專利文獻3中公開了以如下方式控制行駛的無人自動行駛體的防止碰撞運轉(zhuǎn)方法判定其他的無人自動行駛體的位置數(shù)據(jù)是否被包含在區(qū)域中，當位置數(shù)據(jù)被包含在停止區(qū)域中時使無人自動行駛體停止，當位置數(shù)據(jù)被包含在減速區(qū)域中時使無人自動行駛體減速。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本專利文獻特開2009-042845號公報；專利文獻2 日本專利文獻特開平06-138941號公報；專利文獻3 日本專利文獻特開平05-127747號公報；專利文獻4 :日本專利文獻特開2002-287824號公報；專利文獻5 :日本專利文獻特開平06-265637號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，在被專利文獻I等公開的現(xiàn)有技術(shù)中，為了檢測出交叉路口等的危險區(qū)域而將標識器等基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)先設(shè)置在環(huán)境中，并使用該基礎(chǔ)設(shè)施信息進行危險區(qū)域的識別。即，并不是通過自動移動機器人自身的功能檢測出被預(yù)計會突然出現(xiàn)的危險區(qū)域，而是需要預(yù)先在環(huán)境中設(shè)置標識器等基礎(chǔ)設(shè)施。因此，在實際使用時，存在在基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置上需要很大的成本的問題。本發(fā)明的目的在于提供以下的自動移動體及其控制方法即使在被預(yù)計會突然出現(xiàn)人或移動障礙物等的危險區(qū)域也不需要設(shè)置基礎(chǔ)設(shè)施等，而能夠穩(wěn)定地進行避免碰撞動作。用于解決問題的手段本發(fā)明提供一種自動移動體，所述自動移動體在環(huán)境中自動地從移動起點向移動終點移動，其特征在于，包括測距傳感器，所述測距傳感器測定到存在于所述環(huán)境中的物體的距離；距離信息獲取部，所述距離信息獲取部獲取所述測距傳感器的距離測定值作為測定點的距離信息；以及危險區(qū)域提取部，所述危險區(qū)域提取部將彼此接近的測定點根據(jù)所述測定點間的距離差而辨別為同一物體，當所述辨別出的物體自身具有預(yù)定的閾值以上的大小且物體的端點間所形成的開口部具有預(yù)定的閾值以上的寬度時，所述危險區(qū)域提取部提取所述物體的端點作為危險區(qū)域，所述自動移動體以避免在所述提取出的危險區(qū)域碰撞的方式移動。由此，使用測距傳感器的測定值預(yù)測突然出現(xiàn)危險區(qū)域，當進入危險區(qū)域時，進行避免碰撞動作，即降低速度、或者生成避開危險區(qū)域的路徑而移動等，從而即使在突然出現(xiàn)危險區(qū)域，也不需要設(shè)置標識器等，能夠穩(wěn)定地避免與移動障礙物的碰撞。
另外，也可以采用以下方式所述危險區(qū)域提取部判定彼此接近的測定點間的距離差是否為根據(jù)距所述自動移動體的距離而變大的閾值以上，當所述距離差比所述閾值小時，將所述彼此接近的測定點辨別為同一物體。由此，能夠更好地進行物體的辨別，因此能夠抑制不需要的避開動作的發(fā)生，能夠更穩(wěn)定地進行移動。并且，也可以采用以下方式所述危險區(qū)域提取部將作為所述危險區(qū)域而提取出的所述物體的端點作為危險候選區(qū)域，判定以所述危險候選區(qū)域為基點連結(jié)同一物體的另一端點的直線與所述自動移動體的行進方向所成的角度是否為預(yù)定的閾值以上，當所述角度為預(yù)定的閾值以上時，提取所述危險候選區(qū)域作為危險區(qū)域。由此，能夠更好地進行危險區(qū)域的判定，因此能夠抑制不需要的避開動作的發(fā)生，能夠更穩(wěn)定地進行移動。另外，也可以采用以下方式還包括安全速度選定部，當所述自動移動體進入由所述危險區(qū)域提取部提取出的危險區(qū)域時，所述安全速度選定部選定根據(jù)所述危險區(qū)域和所述自動移動體的位置的相對距離而減速的移動速度，所述自動移動體按照由所述安全速度選定部選定的移動速度進入所述危險區(qū)域。由此，即使在進入危險區(qū)域的情況下，也能夠更安全地避免碰撞。并且，也可以采用以下方式還包括路徑計劃部，所述路徑計劃部生成從所述移動起點到所述移動終點的路徑，當所述自動移動體避開由所述危險區(qū)域提取部提取出的危險區(qū)域而移動時，所述路徑計劃部使用反映了所述危險區(qū)域的地圖信息來生成避開所述危險區(qū)域的路徑，所述自動移動體在所述生成的路徑上移動。由此，能夠避開危險區(qū)域，并更安全且有效率地移動。另外，也可以采用以下方式還包括安全速度選定部，所述安全速度選定部選定根據(jù)由所述危險區(qū)域提取部提取出的危險區(qū)域和所述自動移動體的位置的相對距離而減速的移動速度；以及路徑計劃部，所述路徑計劃部生成從所述移動起點到所述移動終點的路徑，當所述自動移動體接近所述危險區(qū)域時，所述自動移動體按照由所述安全速度選定部選定的移動速度進入所述危險區(qū)域，或者所述自動移動體在由所述路徑計劃部生成的避開所述危險區(qū)域的路徑上移動。由此，在提取了危險區(qū)域的情況下，能夠更良好地進行避開動作。
本發(fā)明提供一種自動移動體的控制方法，所述自動移動體具有測定到存在于環(huán)境中的物體的距離的測距傳感器，所述控制方法包括以下步驟獲取所述測距傳感器的距離測定值作為測定點的距離信息；將彼此接近的測定點根據(jù)所述測定點間的距離差而辨別為同一物體；當所述辨別出的物體自身具有預(yù)定的閾值以上的大小且物體的端點間所形成的開口部具有預(yù)定的閾值以上的寬度時，提取所述物體的端點作為危險區(qū)域；以及進行移動控制，以避免在所述提取出的危險區(qū)域碰撞。由此，使用測距傳感器的測定值預(yù)測突然出現(xiàn)危險區(qū)域，當進入危險區(qū)域時通過進行避免碰撞動作，即降低速度、或者生成避開危險區(qū)域的路徑來移動等，從而即使在突然出現(xiàn)危險區(qū)域，也不需要設(shè)置標識器等，能夠穩(wěn)定地避免與移動障礙物的碰撞。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供以下的自動移動體及其控制方法即使在被預(yù)計會突然出現(xiàn)人或移動障礙物等的危險區(qū)域也不需要設(shè)置基礎(chǔ)設(shè)施等，能夠穩(wěn)定地進行避免碰撞動作。


圖IA是表示實施方式I涉及的自動移動體的構(gòu)成的圖；圖IB是實施方式I涉及的自動移動體的側(cè)面圖；圖2是表示實施方式I涉及的控制部的功能構(gòu)成的框圖；圖3是表示由實施方式I涉及的測距傳感器16進行的環(huán)境的測定(距離測定)的情況的圖；圖4是表示通過實施方式I涉及的測距傳感器16獲取的測定點的圖；圖5是說明實施方式I涉及的測定點的分類的圖；圖6是表示在實施方式I涉及的測定點的分類上使用的閾值的變化的圖；圖7是表示實施方式I涉及的物體的起點和終點的圖；圖8是表示實施方式I涉及的危險區(qū)域的判別的圖；圖9是說明實施方式I涉及的危險區(qū)域判定的具體例子的圖；圖10是表示實施方式I涉及的被提取出的危險區(qū)域的圖；圖IlA是說明實施方式I涉及的從逆向的危險區(qū)域的識別處理的圖；圖IlB是說明實施方式I涉及的從逆向的危險區(qū)域的識別處理的圖；圖12是表示在實施方式I涉及的安全速度的選定上使用的減速表的圖；圖13是在實施方式I涉及的危險區(qū)域設(shè)定電位的圖；圖14是表示實施方式I涉及的使用了網(wǎng)格地圖的路徑計劃的圖；圖15是表示實施方式I涉及的使用了反映危險區(qū)域的網(wǎng)格地圖的路徑計劃的圖；圖16是表示其他實施方式涉及的自動移動體的構(gòu)成的圖；圖17是表示限定其他實施方式涉及的危險區(qū)域的監(jiān)視范圍的情況的圖。
具體實施例方式實施方式I.
下面，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖IA和圖IB示出了作為本實施方式的自動移動體的車輛。圖IA是表示車輛10的簡要的功能構(gòu)成的圖，圖IB是車輛10的側(cè)面圖。在車輛10的移動環(huán)境內(nèi)存在已知的固定障礙物和通過測距傳感器檢測出的固定障礙物以及移動障礙物等，車輛10需要避開這些障礙物。如圖IA所示，車輛10是具有箱型的車輛主體10a、一對相向的左右驅(qū)動輪11、以及滾輪(caster) 12的相向兩輪型的車輛。通過這些左右驅(qū)動輪11和輔助輪12水平地支承車輛主體10a。并且，在車輛主體IOa的內(nèi)部配置有分別驅(qū)動左右驅(qū)動輪11的驅(qū)動部(馬達)13、用于檢測驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速的編碼器14、以及生成用于對驅(qū)動輪進行驅(qū)動的控制信號并向驅(qū)動部13發(fā)送該控制信號的控制部15。并且，在控制部15內(nèi)部所具有的作為存儲部的存儲器等的存儲區(qū)域15a中記錄有控制程序，所述控制程序用于基于控制信號來控制車輛10的移動速度、移動方向、移動距離等。所述移動速度、移動距離等基于由編碼器14檢測出的左右驅(qū)動輪11的轉(zhuǎn)速而求出。另外，在車輛主體IOa的前表面固定有非接觸式的測距傳感器16，所述非接觸式的測距傳感器16用于識別出現(xiàn)在移動方向上的障礙物等，通過該測距傳感器16識別出的物體等的信息被輸入到控制部15，其結(jié)果是按照控制程序決定車輛10移動的方向、速度等。測距傳感器16例如能夠由檢測在障礙物等中被反射的激光的光掃描型的傳感器(激光測距儀等)構(gòu)成。另外，測距傳感器16不限于激光測距儀，也可以使用紅外線傳感器、超聲波傳感器等非接觸式的傳感器。在車輛主體IOa的前表面上方，如圖IB所示配置有作為測距傳感器16的激光測距儀。在本實施方式中，測距傳感器16按照要照射的激光LI的方向大致為水平方向的方式被配置。測距傳感器16測量存在于車輛10周邊的檢測區(qū)域中的物體和車輛10之間的距離。測距傳感器16向車輛10的前方的檢測區(qū)域呈放射狀放射激光，并接收來自該檢測區(qū)域內(nèi)的物體的反射光，由此能夠測定到該物體的距離。如此被構(gòu)成的車輛10通過分別獨立地控制一對左右驅(qū)動輪11的驅(qū)動量，能夠進行直進、曲線移動(轉(zhuǎn)彎)、后退、原地旋轉(zhuǎn)(以兩驅(qū)動輪的中點為中心的轉(zhuǎn)彎)等移動動作。并且，車輛10按照來自指定外部的移動場所的控制部15的指令生成到移動環(huán)境內(nèi)被指定的目的地的移動路徑，并追隨該移動路徑來移動，由此到達目的地。在控制部15內(nèi)部所具有的存儲區(qū)域15a中存儲有地圖信息。這里作為地圖信息存儲了網(wǎng)格地圖，所述網(wǎng)格地圖是通過在地面上的移動環(huán)境整體的形狀上虛擬地描繪網(wǎng)格線而得到的，所述網(wǎng)格線連結(jié)被配置成大致一定間隔d(例如IOcm)的格子點。表示是否存在障礙物的障礙物信息預(yù)先或者實時地被設(shè)定在各個網(wǎng)格上?？刂撇?5以在網(wǎng)格地圖中被確定的自身位置為移動起點，生成到作為目的地的移動終點的移動路徑，并按照所生成的移動路徑來進行移動。圖2是表示控制部的功能構(gòu)成的框圖。如圖所示，控制部15包括距離信息獲取 部21、危險區(qū)域提取部22、安全速度選定部23、路徑計劃部24、以及車輪速度輸出部25。距離信息獲取部21獲取通過測距傳感器16測定的、到物體的距離測定值作為各測定點的距離信息。危險區(qū)域提取部22基于由距離信息獲取部21獲取的距離信息提取危險區(qū)域。更具體地說，將彼此接近的測定點根據(jù)該測定點間的距離差辨別為同一物體。并且，當所關(guān)注的物體自身具有預(yù)定閾值以上的大小、并且該關(guān)注的物體的端點和其他物體的端點間形成的開口部具有預(yù)定閾值以上的寬度時，提取該關(guān)注的物體的端點作為危險區(qū)域。此外，作為危險區(qū)域除了交叉路口以外，還有室內(nèi)的出入口、打開了的門的影子的部分、拐角的里側(cè)從車輛10不能看到的區(qū)域等，是能夠預(yù)料到人等移動障礙物會突然出現(xiàn)的場所。對于危險區(qū)域提取處理的詳細情況如后所述。當車輛10進入由危險區(qū)域提取部22提取出的危險區(qū)域時，安全速度選定部23選定安全的移動速度。如后所述，選定根據(jù)危險區(qū)域和車輛10的位置的相對距離而減速的移動速度作為安全的移動速度。路徑計劃部24生成從移動起點到移動終點的路徑。另外，路徑計劃部24如后所述在避開由危險區(qū)域提取部22提取出的危險區(qū)域而移動的情況下，使地圖信息反映危險區(qū)域，并生成從移動起點到移動終點的避開路徑。車輪速度輸出部25基于由安全速度選定部23選定的速度和由路徑計劃部24生成的路徑來控制左右驅(qū)動輪11的驅(qū)動。如后所述，當車輛10在沿所生成的路徑向移動終 點移動的中途提取出了危險區(qū)域的情況下，通過隨著接近危險區(qū)域而減速來避免在危險區(qū)域的碰撞?；蛘撸囕v10也可以在提取出了危險區(qū)域的情況下，生成避開危險區(qū)域的路徑，并在該路徑上移動。并且，還可以在將上述方式組合來生成避開路徑之后，使車輛加速或者減速。參考圖3和圖4對使用了測距傳感器16的距離信息的獲取處理進行說明。圖3是表示由測距傳感器16進行的環(huán)境的測定(距離測定)的情況的圖。圖4是表示測距傳感器16所獲取的距離測定點的圖。首先，車輛10使用測距傳感器16來進行環(huán)境的測定。圖3示出了環(huán)境測定的情況。通過斜線示出的區(qū)域30表示基于測距傳感器16的檢測區(qū)域。車輛10以車輛10的位置為基準，獲取由測距傳感器16得到的測定值來作為各測定點的距離信息。由此，墻壁等障礙物上的各測定點具有以車輛10為基準的距離數(shù)據(jù)。圖4示出各測定點。測定點41、42、42、……的位置表示車輛10的行進方向的特定平面中的、距車輛10的距離。各測定點具有一度左右的角度分辨率。參考圖5至圖11A、圖IlB對危險區(qū)域的提取處理進行說明。圖5是說明測定點的分類的圖。圖6是表示在測定點的分類上使用的閾值的變化的圖。圖7是表示物體的起點和終點的圖。圖8是表示危險區(qū)域的判別的圖。圖9是說明危險區(qū)域判定的具體例子的圖。圖10是表示被提取出的危險區(qū)域的圖。圖IlA和圖IlB是說明來自逆向的危險區(qū)域的識別處理的圖。車輛10對從測距傳感器16獲取的各測定點進行基于其測定值的分類(物體辨別)。具體地說，判別從測距傳感器16獲取的各測定點是否是對同一物體連續(xù)測定出的點，當是對同一物體測定出的點時，將這些測定點的集合判別為一個物體。這里，如圖5所示，沿物體判別的處理方向50，依次地判定彼此相鄰的測定點之間的距離，如果測定點之間的距離為預(yù)定的閾值以下，則判定為是對同一物體的測定點。并且，對于各測定點，對相同物體的測定點標注同一物體的編號。此外，在圖中，使用標號51來統(tǒng)稱被賦予物體編號I的測定點的集合。同樣分別使用標號52、53、54、55來統(tǒng)稱物體編號2、物體編號3、物體編號
4、物體編號5。
關(guān)于測定點之間的距離的預(yù)定閾值可以設(shè)為固定值，也可以是根據(jù)距車輛10的距離(測定距離)而變化的值。例如，如圖6所示,對于車輛10附近的測定點，使用閾值Lth (n)，對于遠處的測定點使用閾值Lth (m)，并將閾值Lth (m)設(shè)定得比閾值Lth (n)大。另夕卜，例如可以將預(yù)定的閾值設(shè)為與到測定點的距離單純成比例的值，也可設(shè)為在距車輛10超過了一定的距離之前使閾值與到測定點的距離成比例的值，在超過了一定的距離的情況下使閾值不再改變而設(shè)為一定的值。測距傳感器16的測定精度依賴于角度分辨率，因此越是遠方的物體的測定點，彼此相鄰的測定點之間的距離越大。其結(jié)果是，在將使用在分類上的預(yù)定的閾值設(shè)為固定值的情況下，實際上盡管是關(guān)于同一物體的測定點，但是也有可能錯誤地判定為是關(guān)于不同的物體的測定點。因此，通過使用于測定點的分類上的閾值根據(jù)距離而變化，由此在以后的危險區(qū)域判定處理中，即使對于遠方的物體的測定點也能夠更準確地進行判別。由此，能夠抑制提取錯誤的危險區(qū)域的情況。因此，能夠抑制實際上盡管不是危險區(qū)域、但使車輛10減速或者沿避開路徑移動的不必要的情況，能夠更穩(wěn)定地進行移動。
接著，車輛10對通過分類而被辨別的各個物體求出作為起點的測定點和作為終點的測定點。這里，如圖7所示，對于位于各物體的兩端的測定點，將測定編號小的測定點設(shè)為起點，將測定標號大的測定點設(shè)為終點。在圖中，示出了被賦予物體編號I的測定點(在圖中由標號51統(tǒng)稱的測定點的集合)中以測定點511為起點、以測定點512為終點。另外，示出了被賦予物體編號5的測定點(在圖中由標號55統(tǒng)稱的測定點的集合)中以測定點551為起點、以測定點552為終點。另外，對各測定點，如圖4所例示的那樣，按照所獲取的順序賦予測定編號。接著，車輛10使用各物體的起點和終點進行危險區(qū)域的判別。危險區(qū)域的判別針對各個物體來進行，這里，按照被賦予的物體編號從小到大的順序進行(從物體編號I依次進行)。具體地說，對于關(guān)注的物體編號的物體，著眼于該物體的終點和下一物體編號的物體的起點，在以下所有的條件⑴ ⑷成立的情況下，將該物體的端點判別為危險區(qū)域。條件I :對于物體編號為n的物體(n)，物體(n)的長度為閾值以上。物體(n)的長度通過物體(n)的起點和終點之間的距離來計算出。此外，作為例外，對于物體編號是I的物體(n)，假設(shè)條件I總是成立的。在條件I不成立的情況下，表示關(guān)注的物體的長度短。這樣的物體由于因突然出現(xiàn)而產(chǎn)生的危險性少，因此能夠從作為危險區(qū)域的提取對象中除去。條件2 :物體(n)的終點和物體(n+1)的起點的距離差為預(yù)定的閾值以上。在條件2不成立的情況下，表示物體間的開口部的寬度窄。對于這樣的開口部，由于難以設(shè)想人或移動障礙物的突然出現(xiàn)，因此可以不作為危險區(qū)域而提取。條件3 :物體(n)的終點和物體(n+2)的起點的距離差為預(yù)定的閾值以上。在條件3不成立的情況下，表示以物體(n)的終點為基準的其他的開口部的寬度也窄。在考慮以同一物體(n)的終點為基準的多個開口部的情況下，雖然物體(n)和物體(n+1)間的開口部的寬度寬，但是也假定物體(n)和物體(n+2)之間的開口部的寬度窄。即使在這樣的狀況下，對于寬度窄的開口部由于難以設(shè)想人或移動障礙物的突然出現(xiàn)，因此可以不作為危險區(qū)域而提取。即，除了判定物體(n)的終點與物體(n+1)的起點的距離差之外，也判定與物體(n+2)的起點的距離差，由此對于以物體(n)的終點為基準的開口部，在即使其一部分包含有寬度窄的開口部的情況下，可以不將物體(n)的終點作為危險區(qū)域而提取。接著，在車輛10對于各物體的起點和終點判定了上述條件I 3是否成立后，從滿足了條件I 3的各物體的終點和起點提取危險區(qū)域候選點。這里，將物體(n)的終點和物體(n+1)的起點中與車輛10的距離近的點提取為危險區(qū)域候選點。此外，在條件I 3中使用的預(yù)定的閾值考慮了車輛10的大小、人或移動障礙物等的大小而設(shè)定。接著，對于作為危險區(qū)域候選點而提取出的點，車輛10考慮包含該點的物體與車輛10的相對的角度來提取危險區(qū)域。具體地說，對于滿足條件I 3并且作為危險區(qū)域候選點而被提取的點，還在以下的條件4成立了的情況下判別為危險區(qū)域。條件4:對于以危險區(qū)域候選點為基點而連結(jié)同一物體的另一端點的直線，該直線與車輛10的行進方向所成的角度為預(yù)定的閾值以上。例如，將預(yù)定的閾值設(shè)定為45度，根據(jù)條件4的成立判定危險區(qū)域候選點是相對于車輛10位于跟前側(cè)的物體的端點、還是相對于車輛10位于里側(cè)的物體的端點。在條件4不成立的情況下，危險區(qū)域候選點表示是 相對于車輛10位于里側(cè)的物體的端點。例如，在交叉路口，在相對于車輛10的跟前側(cè)的端點存在人等移動障礙物突然出現(xiàn)的危險性，車輛10和人彼此不能看見，因此需要特別注意。與此相對，關(guān)于里側(cè)的端點，由于彼此接近時容易看見，因此也能夠采取與接近相應(yīng)的應(yīng)對，認為比跟前側(cè)的端點相比注意的必要性更低。因此，對于危險區(qū)域候選點，通過還判定從車輛10看時是跟前側(cè)的端點還是里側(cè)的端點，由此能夠僅將更危險的區(qū)域提取出。例如如圖8所示，在形成通道等開口部70的終點71和起點72提取為危險區(qū)域候選點的情況下，對于不是更危險的里側(cè)的點72不作為危險區(qū)域提取出，而是將更危險的跟前側(cè)的點71作為危險區(qū)域提取出。由此，對于里側(cè)的端點不需要判斷為危險區(qū)域，因此，在以后的移動中，能夠避免無用的減速或避開動作。參考圖9，對危險區(qū)域判定的具體例子進行說明。在圖中例示了物體編號n是I的情況。條件I :對于物體編號I的物體(在圖中使用標號51示出。)，物體的長度LI為預(yù)定的閾值以上(此外，對于n = I的情況總是成立。)。條件2 :物體編號I的物體的終點和物體編號2的物體(在圖中使用標號52示出。)的起點的距離差L2為預(yù)定的閾值以上。條件3 :物體編號I的物體的終點和物體編號3的物體(在圖中使用標號53示出。)的起點的距離差L3為預(yù)定的閾值以上。條件4 :對于連結(jié)物體編號I的物體的終點和起點的直線，該直線與車輛10的行進方向60所成的角度0 I為預(yù)定的閾值以上。在圖9所示的例子中，上述所有的條件I 4成立，物體編號I的終點作為危險區(qū)域被提取。并且，接著物體編號I的物體的終點的危險區(qū)域判定而著眼于物體編號2的物體的終點和物體編號3的物體的起點的一對。于是，由于滿足上述條件I 3，因此將更接近車輛10的物體編號3的物體的起點提取為危險區(qū)域候選點。但是，根據(jù)條件4的判定，物體編號3的物體的方向和車輛10的行進方向所成的角度小于預(yù)定的閾值，因此條件4不成立。因此，物體編號3的物體的起點不作為危險區(qū)域提取。圖10示出圖3的環(huán)境中的危險區(qū)域的提取結(jié)果。在如圖所示的例子中，危險區(qū)域81、82、83被提取出。如此，車輛10通過判定上述條件I 4的成立來進行危險區(qū)域的提取。成為危險區(qū)域的場所是突然出現(xiàn)的人等移動障礙物對車輛10來說難以看見的區(qū)域，并且是具有能夠假定移動障礙物的突然出現(xiàn)的程度的寬度的區(qū)域。因此，對于被檢測出的環(huán)境中的各物體，在物體自身具有某種程度的大小并且物體間的開口部具有某種程度的寬度的情況下，將該物體的端點提取為危險區(qū)域的候補。此外，上述條件可以設(shè)為僅進行I 3的判定來提取危險區(qū)域，但是還通過對條件4的成立進行判定，能夠進一步抑制無用的減速或者避開動作。此外，上述I 4的條件的判定如圖5所示沿著物體判別的處理方向50按照被賦予的物體編號從小到大的順序進行(即從物體編號I開始依次進行)了說明，但是可以按照被賦予的物體標號從大到小的順序再次對各物體進行上述I 4的條件判定。由此，能夠更準確地提取危險區(qū)域。下面參考圖IA和圖IlB對其理由進行說明。圖IlB是表示針對圖IlA所示的實際環(huán)境的危險區(qū)域候選點的提取結(jié)果。在圖示的例子中，在沿物體判別的處理方向92提取危險區(qū)域候選點的情況下，由于端點94不滿足條件1(L1比預(yù)定的閾值小)，因此不作為危險區(qū)域被提取。與此相對，在沿物體判別的處理方向91提取了危險區(qū)域候選點的情況下，端點94滿足條件I 4全部，因此能夠作為危險 區(qū)域進行提取。此外，在沿物體判別的處理方向92提取危險區(qū)域候選點的情況下，將物體的起點和終點分別置換為終點和起點來進行判別處理。參考圖12對安全速度的選定處理進行說明。圖12是表示用于安全速度的選定的減速表的圖。車輛10考慮在所提取出的危險區(qū)域中車輛10與位于距車輛10最近的危險區(qū)域的距離，選定即使是在人等移動障礙物突然出現(xiàn)的情況下也能夠避免碰撞的安全速度。這里，例如能夠使用圖12所示的減速表計算安全速度。在圖12中，將安全速度作為縱軸，將車輛10與危險區(qū)域的相對距離作為橫軸，示出了安全速度V0、相對距離D1、D2。相對距離Dl是將危險區(qū)域設(shè)為基準位置并考慮移動障礙物與車輛10的大小而設(shè)定的值，車輛10在相對距離Dl將速度設(shè)為0而停止。相對距離D2是在相對距離Dl使車輛10停止以能夠到達速度0所需要的距離，根據(jù)車輛10的性能而設(shè)定。即，在相對距離D2以速度VO行駛中的車輛10隨著接近危險區(qū)域而減速并在相對距離Dl停止。車輛10參考圖12所示的減速表選定與跟危險區(qū)域的相對距離對應(yīng)的安全速度。此外，如后所述，車輛10在提取出了危險區(qū)域的情況下，通過生成避開危險區(qū)域的路徑并使車輛10在該路徑上移動，由此也能夠避免在突然出現(xiàn)的區(qū)域的碰撞。因此，在所生成的避開路徑上移動的情況下，取代隨著接近危險區(qū)域而使車輛減速，可以使車輛10在避開路徑上加速移動。由此，能夠更快地移動到目的地。參考圖13至圖15對路徑計劃處理進行說明。圖13是對危險區(qū)域設(shè)定電位的圖。圖14是示出使用了網(wǎng)格地圖的路徑計劃的圖。圖15是表示使用了反映危險區(qū)域的網(wǎng)格地圖的路徑計劃的圖。車輛10進行避開所提取出的危險區(qū)域的路徑計劃。這里，以避開所提取出的危險區(qū)域來進行路徑計劃。具體地說，以所提取出的危險區(qū)域為中心，在周圍的坐標設(shè)定電位(potential)。設(shè)定了電位的電位區(qū)域與其他區(qū)域比較更大的電位值被加權(quán)在坐標上，越是其區(qū)域的中心越是設(shè)定更高的電位值。由此，危險區(qū)域難以作為路徑采用，因此能夠在路徑計劃中生成容易避開危險區(qū)域的路徑。如圖13所示，車輛10在未考慮危險區(qū)域(100、101、102)的情況下，通過路徑計劃而生成由虛線所示的路徑103。與此相對，在考慮了危險區(qū)域102來進行路徑計劃的情況下，能夠生成實線所示的路徑104。路徑104與路徑103相比是在危險區(qū)域102的附近以大的角度轉(zhuǎn)彎的路徑，是對于車輛10來說容易避免碰頭碰撞的路徑。即，在路徑103中在車輛10將要左轉(zhuǎn)之前或者剛左轉(zhuǎn)之后需要進行避免碰撞動作，與此相對，在路徑104中能夠在預(yù)先確認左轉(zhuǎn)移動的方向之后通過危險區(qū)域102，因此能夠更安全地移動。此外，路徑計劃的方法能夠采用公知的方法，例如，能夠使用圖14所示的網(wǎng)格地圖200進行路徑計劃。在圖中，針對各個網(wǎng)格設(shè)定沿其一個網(wǎng)格移動而需要的成本。例如如圖的右下所示，通過三個網(wǎng)格時的成本為3。車輛10基于成本搜索最短路徑。在路徑計劃中，計算出連接移動起點201到移動終點202的路徑上的網(wǎng)格的成本的總和，在多個路徑中采用成本最小的路徑。在未提取出危險區(qū)域的情況下，如圖14所示，生成具有最小成本的路徑203。在提取出危險區(qū)域的情況下，例如如圖15所示，將所提取出的危險區(qū)域204和 其周邊的網(wǎng)格的成本值與其他網(wǎng)格相比設(shè)定大的值，由此使成為最小成本的路徑變化，能夠生成避開了危險區(qū)域204的路徑205。如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，使用測距傳感器16的測定值預(yù)測突然出現(xiàn)的危險區(qū)域，在進入危險區(qū)域時減速或者生成避開危險區(qū)域的路徑來移動，由此即使在突然出現(xiàn)的危險區(qū)域也不需要設(shè)置標識器等，能夠穩(wěn)定地避免與移動障礙物的碰撞。另外，在本發(fā)明中，由于不需要對地圖信息的危險區(qū)域的事前設(shè)定、標識器配備等的事前準備，因此針對各種環(huán)境也能夠容易開展。此外，本發(fā)明并不限于上述實施方式，能夠在不脫離主旨的范圍內(nèi)適當變更。例如，在上述的實施方式中，作為自動移動體以圖I所示的車輛10為例進行了說明，但是作為自動移動體的構(gòu)成，只要是能夠使用所安裝的測距傳感器16檢測出危險區(qū)域即可，不需要特別地限定。例如，可以是具有圖16所示的構(gòu)成的倒立兩輪性的自動移動體。如圖16所示的自動移動體包括作為測距傳感器16的激光測距儀310、作為控制部15的CPU320、車輪340、以及驅(qū)動車輪340的馬達330。CPU 320包括危險區(qū)域提取部321、安全速度選定部322、以及車輪速度輸出部323，它們具有與由上述的實施方式說明的各功能部同樣的功能。另外，如圖17所示，也可以限定危險區(qū)域的監(jiān)視范圍。在根據(jù)所提取出的危險區(qū)域中與最靠近車輛10的危險區(qū)域的相對距離來使車輛10減速的構(gòu)成的情況下，對于與距車輛10最近的危險區(qū)域相比稍遠距離的危險區(qū)域也將要減速，因此車輛10有時無法提高移動速度。因此，對于所提取出的危險區(qū)域，對于其距離某種程度遠的危險區(qū)域，不加入到使用減速表選定速度的對象中。即，僅將被包含在圖17中以斜線所示的區(qū)域410和區(qū)域420中的危險區(qū)域，設(shè)為減速對象。這樣，通過限定確定作為減速對象的危險區(qū)域的監(jiān)視區(qū)域，減少判定為危險區(qū)域的區(qū)域，抑制進行減速動作的頻率。由此，能夠提供對以避免更容易碰頭的碰撞為特性的避免碰撞功遺。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠利用于在存在例如被預(yù)計會突然出現(xiàn)的危險區(qū)域的環(huán)境中自動地移動的自動移動體及其控制方法。
標號說明10車輛、IOa車輛主體、11左右驅(qū)動輪、12滾輪、13驅(qū)動部(馬達)、14編碼器、15控制部、15a存儲區(qū)域、16測距傳感器、21距離信息獲取部、22危險區(qū)域提取部、23安全速度選定部、24路徑計劃部、25車輪速度輸出部、30檢測區(qū)域、41、42、43測定點、50,60物體判別的處理方向、51被賦予物體編號I的測定點的集合、
511 起點、512 終點、52被賦予物體編號2的測定點的集合、53被賦予物體編號3的測定點的集合、54被賦予物體編號4的測定點的集合、55被賦予物體編號5的測定點的集合、551 起點、552 終點、70開口部、71終點、72起點、81、82、83危險區(qū)域、100、101、103 危險區(qū)域、102、103 路徑、200網(wǎng)格地圖、201移動起點、202移動終點、203路徑、204危險區(qū)域、205路徑、310激光測距儀、320CPU、330馬達、340車輪、321危險區(qū)域提取部、322安全速度選定部、323車輪速度輸出部、410、420 監(jiān)視區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種自動移動體，所述自動移動體在環(huán)境中自動地從移動起點向移動終點移動，其特征在于，包括 測距傳感器，所述測距傳感器測定到存在于所述環(huán)境中的物體的距離； 距離信息獲取部，所述距離信息獲取部獲取所述測距傳感器的距離測定值作為測定點的距離信息；以及 危險區(qū)域提取部，所述危險區(qū)域提取部將彼此接近的測定點根據(jù)所述測定點間的距離差而辨別為同一物體，當所述辨別出的物體自身具有預(yù)定的閾值以上的大小且物體的端點間所形成的開口部具有預(yù)定的閾值以上的寬度時，所述危險區(qū)域提取部提取所述物體的端點作為危險區(qū)域， 所述自動移動體以避免在所述提取出的危險區(qū)域碰撞的方式移動。
2.如權(quán)利要求I所述的自動移動體，其特征在于， 所述危險區(qū)域提取部判定彼此接近的測定點間的距離差是否為根據(jù)距所述自動移動體的距離而變大的閾值以上，當所述距離差比所述閾值小時，將所述彼此接近的測定點辨別為同一物體。
3.如權(quán)利要求I或2所述的自動移動體，其特征在于， 所述危險區(qū)域提取部將作為所述危險區(qū)域而提取出的所述物體的端點作為危險候選區(qū)域，判定以所述危險候選區(qū)域為基點連結(jié)同一物體的另一端點的直線與所述自動移動體的行進方向所成的角度是否為預(yù)定的閾值以上，當所述角度為預(yù)定的閾值以上時，提取所述危險候選區(qū)域作為危險區(qū)域。
4.如權(quán)利要求I所述的自動移動體，其特征在于， 還包括安全速度選定部，當所述自動移動體進入由所述危險區(qū)域提取部提取出的危險區(qū)域時，所述安全速度選定部選定根據(jù)所述危險區(qū)域和所述自動移動體的位置的相對距離而減速的移動速度， 所述自動移動體按照由所述安全速度選定部選定的移動速度進入所述危險區(qū)域。
5.如權(quán)利要求I所述的自動移動體，其特征在于， 還包括路徑計劃部，所述路徑計劃部生成從所述移動起點到所述移動終點的路徑， 當所述自動移動體避開由所述危險區(qū)域提取部提取出的危險區(qū)域而移動時， 所述路徑計劃部使用反映了所述危險區(qū)域的地圖信息來生成避開所述危險區(qū)域的路徑，所述自動移動體在所述生成的路徑上移動。
6.如權(quán)利要求I所述的自動移動體，其特征在于， 還包括 安全速度選定部，所述安全速度選定部選定根據(jù)由所述危險區(qū)域提取部提取出的危險區(qū)域和所述自動移動體的位置的相對距離而減速的移動速度；以及 路徑計劃部，所述路徑計劃部生成從所述移動起點到所述移動終點的路徑， 當所述自動移動體接近所述危險區(qū)域時， 所述自動移動體按照由所述安全速度選定部選定的移動速度進入所述危險區(qū)域，或者所述自動移動體在由所述路徑計劃部生成的避開所述危險區(qū)域的路徑上移動。
7.一種自動移動體的控制方法，所述自動移動體具有測定到存在于環(huán)境中的物體的距離的測距傳感器，所述控制方法包括以下步驟獲取所述測距傳感器的距離測定值作為測定點的距離信息； 將彼此接近的測定點根據(jù)所述測定點間的距離差而辨別為同一物體； 當所述辨別出的物體自身具有預(yù)定的閾值以上的大小且物體的端點間所形成的開口部具有預(yù)定的閾值以上的寬度時，提取所述物體的端點作為危險區(qū)域；以及進行移動控制，以避免在所述提取出的危險區(qū)域碰撞。
8.如權(quán)利要求7所述的自動移動體的控制方法，其特征在于， 在所述危險區(qū)域的提取中， 判定彼此接近的測定點間的距離差是否為根據(jù)距所述自動移動體的距離而變大的閾值以上， 當所述距離差比所述閾值小時，將所述彼此接近的測定點辨別為同一物體。
9.如權(quán)利要求7或8所述的自動移動體的控制方法，其特征在于， 在所述危險區(qū)域的提取中， 將作為所述危險區(qū)域而提取出的所述物體的端點作為危險候選區(qū)域，判定以所述危險候選區(qū)域為基點連結(jié)同一物體的另一端點的直線與所述自動移動體的行進方向所成的角度是否為預(yù)定的閾值以上， 當所述角度為預(yù)定的閾值以上時，提取所述危險候選區(qū)域作為危險區(qū)域。
10.如權(quán)利要求7所述的自動移動體的控制方法，其特征在于， 當所述自動移動體進入所述危險區(qū)域時， 選定根據(jù)所述危險區(qū)域和所述自動移動體的位置的相對距離而減速的移動速度，并按照所述選定的移動速度移動。
11.如權(quán)利要求7所述的自動移動體的控制方法，其特征在于， 當所述自動移動體避開所述危險區(qū)域而移動時， 使用反映了所述危險區(qū)域的地圖信息來生成避開所述危險區(qū)域的路徑，并在所述生成的路徑上移動。
12.如權(quán)利要求7所述的自動移動體的控制方法，其特征在于， 當所述自動移動體接近所述危險區(qū)域時， 根據(jù)所述危險區(qū)域和所述自動移動體的位置的相對距離而減速，或者在避開所述危險區(qū)域的路徑上移動。
全文摘要
即使在被預(yù)計會突然出現(xiàn)的危險區(qū)域也不需要設(shè)置標識器等，能夠穩(wěn)定地進行避免碰撞動作。本發(fā)明的自動移動體包括測距傳感器(16)，測定到存在于環(huán)境中的物體的距離；距離信息獲取部(21)，獲取測距傳感器(16)的距離測定值作為測定點的距離信息；以及危險區(qū)域提取部(22)，所述危險區(qū)域提取部(22)將彼此接近的測定點根據(jù)所述測定點間的距離差而辨別為同一物體，當所述辨別出的物體自身具有預(yù)定的閾值以上的大小且物體的端點間所形成的開口部具有預(yù)定的閾值以上的寬度時，提取物體的端點作為危險區(qū)域，所述自動移動體以避免在提取出的危險區(qū)域碰撞的方式移動。
文檔編號G08G1/16GK102782600SQ20098016074
公開日2012年11月14日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者大林壯一, 小倉崇, 藪下英典 申請人:豐田自動車株式會社