JP5802423B2 - Moving body - Google Patents
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Description
本発明は、搬送物を搬送する移動体を提供する技術に関する。 The present invention relates to a technique for providing a moving body that conveys a conveyed product.
搬送物を搬送する移動体に関する背景技術として、特許文献1には、「自律移動体が走行するルートの制約を低減して最短距離のルートを設定可能とし、複数台の自律移動体が同時に走行しても衝突や渋滞が生じないようにする」ものについての開示がある。 As a background art relating to a moving body that transports a transported object, Patent Document 1 states that “the restriction of the route on which an autonomous mobile body travels can be reduced and a route with the shortest distance can be set, and a plurality of autonomous mobile bodies travel simultaneously. There is a disclosure of “to prevent collisions and traffic jams from occurring”.
また、特許文献2には、「方位推定手段は光ファイバジャイロの出力に基づいて移動体の方位を推定演算する」との記載があり、この光ファイバジャイロからの出力信号に対し、「推定演算された方位と実際の移動体の方位との誤差はきわめて小さいものなる」ことについての開示がある。 Patent Document 2 also states that “the direction estimation means estimates and calculates the direction of the moving object based on the output of the optical fiber gyro”. For the output signal from this optical fiber gyro, been the error of the azimuth orientation between the actual moving body is disclosed for very small that is "it.
異常の発生に伴って電源が切られるなどして通常でない状態に陥ったロボットが、作業が可能な状態になるまでには、コントローラのOSの起動待ちや各種データの読み込み、センサや移動機構の動作確認などの準備が必要であり、多くの時間を要する。本発明ではこれらの準備に要する時間を短縮し、移動体(以下では、表現として、移動体に限らず、ロボットと称することとする)の作業可能な状態への復帰の迅速化を課題とする。 A robot that has been turned into an abnormal state due to an abnormal condition, such as a robot that is in an abnormal state, waits for the controller OS to start up, reads various data, Preparations such as operation check are necessary, and it takes a lot of time. In the present invention, the time required for these preparations is shortened, and it is an object to speed up the return of the mobile body (hereinafter referred to as not only the mobile body but also a robot) to a workable state. .
前記課題を解決する為に、ロボットが再起動される際に、コントローラやセンサの状態を判定し、異常な状態にないコントローラやセンサは再起動しないようにして、再起動するデバイスを減らすことで起動に要する時間を短縮するようにする。 In order to solve the above-mentioned problem, when the robot is restarted, the state of the controller or sensor is determined, and the controller or sensor that is not in an abnormal state is not restarted, thereby reducing the number of devices to be restarted. Try to reduce startup time.
ここで、前記にて説明した内容を表現を変えて、更に説明する。 Here, the contents described above will be further described with different expressions.
物体と移動体との距離を測定する距離センサ部と、前記距離センサ部からの信号を得て、前記移動体の位置、または姿勢を推定する位置姿勢推定部と、前記位置姿勢推定部からの信号を得て、前記移動体を移動させる経路を発生させ、前記移動体を移動させるように制御する経路追従制御部と、前記位置姿勢推定部、前記経路追従制御部が参照する経路情報を有する外部記憶部と、前記移動体を移動させる移動機構部と、前記距離センサ部、前記位置姿勢推定部、前記経路追従制御部、外部記憶部、移動機構部に電力を供給する電源部と、前記距離センサ部、前記位置姿勢推定部、前記経路追従制御部、外部記憶部、移動機構部、電源部とを支持する筐体とを備えており、前記経路追従制御部の制御によって、移動する移動体において、前記距離センサ部と、前記位置姿勢推定部とを再起動させる第1の再起動系統と、前記経路追従制御部を再起動させる第2の再起動系統とが分かれて再起動され、前記距離センサ部と、前記位置姿勢推定部の異常を検出する第1の異常検出部を設け、前記第1の異常検出部が異常を検出した場合には、第1の再起動系統によって前記距離センサ部と、前記位置姿勢推定部の再起動の処理が実行され、前記経路追従制御部の異常を検出する第2の異常検出部を設け、前記第2の異常検出部が異常を検出した場合には、第2の再起動系統によって前記経路追従制御部の再起動の処理が実行されるようにする。 A distance sensor unit that measures the distance between the object and the moving body, a position and orientation estimation unit that obtains a signal from the distance sensor unit and estimates the position or orientation of the moving body, and the position and orientation estimation unit Obtaining a signal, generating a path for moving the moving body, and having a path following control unit that controls the moving body to move, and path information that the position and orientation estimation unit and the path following control unit refer to An external storage unit, a moving mechanism unit that moves the moving body, the distance sensor unit, the position and orientation estimation unit, the path tracking control unit, an external storage unit, a power supply unit that supplies power to the moving mechanism unit, A distance sensor unit, the position / orientation estimation unit, the path tracking control unit, an external storage unit, a moving mechanism unit, and a housing that supports a power supply unit, and the movement that moves under the control of the path tracking control unit In the body, said A first restart system for restarting the separation sensor unit and the position / orientation estimation unit and a second restart system for restarting the path following control unit are separately restarted, and the distance sensor unit And a first abnormality detection unit for detecting an abnormality of the position and orientation estimation unit, and when the first abnormality detection unit detects an abnormality, the distance sensor unit by a first restart system, When the restart processing of the position / orientation estimation unit is executed, a second abnormality detection unit that detects an abnormality of the path following control unit is provided, and when the second abnormality detection unit detects an abnormality, The restart processing of the path follow-up control unit is executed by the restart system of 2.
また、前記距離センサ部からの検出が出来る範囲の前記筐体上に校正用構造物を設け、前記距離センサ部と前記校正用構造物との位置に対応して予め設定した設定値と、前記距離センサ部によって前記校正用構造物の位置を検出した検出値との差が所定値よりも大きい場合には、前記距離センサ部の異常を検出するようにする。 Further, a calibration structure is provided on the casing in a range that can be detected from the distance sensor unit, and a preset value corresponding to the position of the distance sensor unit and the calibration structure, When the difference from the detection value obtained by detecting the position of the calibration structure by the distance sensor unit is larger than a predetermined value, an abnormality of the distance sensor unit is detected.
また、前記距離センサ部からの検出が出来る範囲の前記筐体上に校正用構造物を設け、前記距離センサ部と前記校正用構造物との位置に対応して予め設定した設定値と、前記距離センサ部によって前記校正用構造物の位置を検出した検出値との差から、前記距離センサ部からの検出信号の値を補正する補正値を得るようにする。 Further, a calibration structure is provided on the casing in a range that can be detected from the distance sensor unit, and a preset value corresponding to the position of the distance sensor unit and the calibration structure, A correction value for correcting the value of the detection signal from the distance sensor unit is obtained from the difference from the detection value obtained by detecting the position of the calibration structure by the distance sensor unit.
また、前記移動体には一定時間毎に変化するカウント値により経過した時間の計測が可能なタイマを設け、前記外部記憶部は、前記移動体が移動する範囲の地図データを記憶し、前記位置姿勢推定部は、前記地図データを読み込む地図読み込み部を有し、前記地図読み込み部からの出力値と、前記距離センサ部からの検出値から前記移動体の位置を推定し、前記距離センサ部からの検出値が時刻に対応させた距離センサデータとして前記外部記憶部に記憶され、前記位置姿勢推定部の再起動後に、前記位置姿勢推定部は、再起動される前の時刻を前記外部記憶部から読出し、再起動後の前記タイマから得られるカウント値と比較して、前記外部記憶部から読出された時刻と、前記タイマから得られるカウント値に対応する時刻との差分が所定値よりも小さい場合には、前記地図読み込み部が前記地図データから読み込む範囲が前記地図データに記憶されている全範囲よりも小さいようにする。 In addition, the moving body is provided with a timer capable of measuring a time elapsed by a count value that changes every predetermined time, and the external storage unit stores map data of a range in which the moving body moves, and the position The posture estimation unit includes a map reading unit that reads the map data, estimates the position of the moving body from the output value from the map reading unit and the detection value from the distance sensor unit, and from the distance sensor unit The detected value is stored in the external storage unit as distance sensor data corresponding to the time, and after the position / orientation estimation unit is restarted, the position / orientation estimation unit sets the time before restarting to the external storage unit. The difference between the time read from the external storage unit and the time corresponding to the count value obtained from the timer is compared with the count value obtained from the timer after restarting Is smaller than the range of the map reading unit reads from the map data to be less than the total range stored in the map data.
また、前記外部記憶部は、前記移動体が移動する範囲の地図データを記憶し、前記位置姿勢推定部は、前記地図データを読み込む地図読み込み部を有し、前記地図読み込み部からの出力値と、前記距離センサ部からの検出値から前記移動体の位置を推定し、前記距離センサ部からの検出値が距離センサデータとして前記外部記憶部に記憶され、前記位置姿勢推定部の再起動後に、前記位置姿勢推定部は、再起動される前の距離センサデータを前記外部記憶部から読出し、再起動後の前記距離センサ部からの検出値と比較して、前記外部記憶部から読出された距離センサデータと、再起動後の前記距離センサ部からの検出値との差分が所定値よりも小さい場合には、前記地図読み込み部が前記地図データから読み込む範囲が前記地図データに記憶されている全範囲よりも小さいようにする。 The external storage unit stores map data of a range in which the moving body moves, and the position and orientation estimation unit includes a map reading unit that reads the map data, and an output value from the map reading unit The position of the moving body is estimated from the detection value from the distance sensor unit, the detection value from the distance sensor unit is stored in the external storage unit as distance sensor data, and after restarting the position and orientation estimation unit, The position and orientation estimation unit reads the distance sensor data before being restarted from the external storage unit, and compares the detected value from the distance sensor unit after the restart with the distance read from the external storage unit When the difference between the sensor data and the detected value from the distance sensor unit after restart is smaller than a predetermined value, the range that the map reading unit reads from the map data is recorded in the map data. It is to be less than the total range is.
また、前記地図読み込み部が前記地図データから読み込む範囲を前記距離センサ部が検出出来る範囲に対応する範囲とするようにする。 The range read from the map data by the map reading unit is set to a range corresponding to a range that can be detected by the distance sensor unit.
本発明によれば、従来よりも、再起動するデバイスを減らすことで起動に要する時間を短縮した移動体、または、ロボットを提供可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a mobile body or a robot that shortens the time required for activation by reducing the number of devices to be reactivated than before .
本発明に関する実施例について、以下、図面を用いて説明をする。また、以下の説明において、ロボットと説明しているのは、前述の移動体の実施例としてのものである。 Embodiments relating to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, what is described as a robot is an example of the above-described moving body.
また、前述の説明では、各部の間で出力、入力、受信、送信されたり、参照されたり、記憶されたり、設定される情報、データ、信号等を説明によっては、異なる表現としているが、その文言によって、限定されるものではない。例えば、「値(設定値、検出値、補正値、出力値など)」として、説明していても、データにのみ限定されるものではなく、情報、信号として扱い、表現しても同様の意味を表すものとする。これは、以下の説明においても、同様とする。 In the above description, information, data, signals, and the like that are output, input, received, transmitted, referenced, stored, and set between the units are expressed differently depending on the description. It is not limited by the wording. For example, even if it is described as `` value (setting value, detection value, correction value, output value, etc.) '', it is not limited only to data, but it also has the same meaning when treated and expressed as information or signal . The same applies to the following description.
ここでは、まず本実施例で想定するロボットの機能の構成・基本的な処理の流れについて述べ、続いて、ロボットが移動中に障害物に衝突して停止した異常な状態に陥ってから作業可能な状態に復帰する例を通して、ロボットで行われる処理について述べる。 Here, we will first describe the configuration of the robot functions and the basic processing flow assumed in this example, and then work after the robot collides with an obstacle while moving and falls into an abnormal state. The processing performed by the robot will be described through an example of returning to a proper state.
ロボットの機能の構成を図1に示す。ロボット0101は、位置姿勢推定コントローラ部0102(前述の位置姿勢推定部に対応するものとする)と経路追従制御コントローラ部0103(前述の経路追従制御部に対応するものとする)、外部記憶部0128、距離センサ部0104、距離センサキャリブレーション治具部0130、異常検出センサ部0105、移動機構部0116、再起動制御部0117、電源部0118(前述の電源部に対応するものとする)と、これらを支持する筐体(図示せず)から構成される。
The configuration of the robot function is shown in FIG. The robot 0101 includes a position / orientation estimation controller unit 0102 (corresponding to the above-described position / orientation estimation unit), a path following control controller unit 0103 (corresponding to the above-described path following control unit), and an external storage unit 0128. ,
また、図1には、図示していないが、タイマも構成上有しており、例えば、制御信号を発生する際の基準などに使用される。ここで、タイマとは、一定時間毎に変化するカウント値により経過した時間の計測が可能な機能を有するものとする。なお、このタイマは、前記ロボットの機能の構成の一部の電源が切られたり、再起動されても、停止することなく、タイマのカウント値が継続して更新され、時刻の計測が可能であるとする。 Although not shown in FIG. 1, a timer is also included in the configuration, and is used, for example, as a reference when generating a control signal. Here, it is assumed that the timer has a function capable of measuring the time elapsed by a count value that changes at regular intervals. Note that this timer, or the power of part of the structure is cut features of the robot, be restarted without stopping, the count value of the timer is updated continuously, can time measurement Suppose there is.
まず、ロボットの起動完了後の自動走行時に行われる処理について述べる。ロボット0101は、距離センサ制御部0110により、環境中の物体までの距離計測が可能な距離センサ部0104を制御し、距離センサから環境の物体までの距離データを得る。この距離データは、計測を行ったセンサから見た障害物の方向と計測を行った時刻が付加されたデータであり、次の処理に渡されると共に時刻付き距離センサデータログ0122として外部記憶部0128に記憶される。
First, the process performed at the time of automatic traveling after completion of the robot activation will be described. Robot 0101, by the distance sensor control unit 01 10, and controls the
従って、異常の発生などで、停止したり、電源が切られたり、再起動される場合には、停止したり、電源が切られたり、再起動される直前の距離センサから環境の物体までの距離データ、計測を行ったセンサから見た障害物の方向と計測を行った時刻が記憶されることになる。 Therefore, when it is stopped, turned off, or restarted due to an abnormality, etc., the distance sensor from the distance sensor immediately before it is stopped, turned off, or restarted to the environmental object distance data, the direction and time of performing the measurements of the obstacle seen from the sensor performing the measurement is to be memorize.
距離センサ部0104より得られる距離データには、距離センサキャリブレーション治具部0130を計測した結果も含まれているものとする。距離センサキャリブレーション治具部0130は、距離センサ部0104からの距離・方向と形状、さらに治具そのものの姿勢が既知で距離センサによる計測が可能な物体であり、距離センサ部0104の計測範囲内に入るようにしてロボットの筐体に設置されている。この計測結果を用いることで、次の処理によって距離センサ部0104の異常を検出する。
It is assumed that the distance data obtained from the
位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111では、位置姿勢推定コントローラ部0102の起動時に予め読み込んでおいた距離センサキャリブレーションデータ0123に記録されている距離センサ部0104から距離センサキャリブレーション治具部0130までの距離と、距離センサ部0104より距離センサキャリブレーション治具部0130を実際に計測して得た距離との差を求め、この距離の差の大きさが閾値以内に収まるか否かで異常の有無の判定を行う。
In the position / orientation estimation device abnormality detection unit 0111, from the
ここで、距離センサキャリブレーション治具部0130は、前述の校正用構造物に対応するものである。
Here, the distance sensor
また、位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111では、位置姿勢推定コントローラ初期化部0106、距離センサデバイスチェック部0107の処理において、異常が検出された場合にも、その異常を検出して、再起動制御部に検出したことを出力出来るものとする。
In addition, the position / orientation estimation device abnormality detection unit 0111 detects an abnormality even when an abnormality is detected in the processing of the position / orientation estimation controller initialization unit 0106 and the distance sensor
より具体的に述べる。今、距離センサキャリブレーションデータ0123に記録されている距離センサ部0104から距離センサキャリブレーション治具部0130までの距離を基準距離と呼ぶものとする。これは、距離センサ部0104から治具部0130までの距離を距離センサ部0104より高精度な別のセンサによって求めた値、あるいは、距離センサ部0104と距離センサキャリブレーション治具部0130の配置を設計した際に得られる設計値を想定する。
More specifically. Now, the distance from the
なお、距離センサ部0104よって、検出、測定されて得られる距離データが、前記基準距離に対応するように、対応付けが出来るようになされているものとする。例えば、距離センサのキャリブレーションを行う場合には、前記距離センサ部0104が前記距離センサキャリブレーション治具部0130、または前記校正用構造物を検出し、距離、位置を測定できるように、前記距離センサ部0104の向きを変更、調整することなどである。
It is assumed that distance data obtained by detection and measurement by the
但し、簡易的には、前記距離センサの検出する初期位置が前記距離センサキャリブレーション治具部0130を検出し、距離、位置を測定できる位置とするものであっても良い。より具体的には、例えば、180度の範囲を回転して前記距離センサが筐体に設置されて、距離等を検出する場合について、説明する。
However, simply, the initial position detected by the distance sensor may be a position where the distance sensor
前記距離センサの回転角の内で90度の方向を前記筐体の前進する向きであるとした場合に、0度の向き(前進方向に対しては垂直の方向になる)の前記筐体上に、前記距離センサキャリブレーション治具部0130、または前記校正用構造物を設けるようにする。こうすることで、前記距離センサの検出する初期位置を0度とすれば、前記距離センサキャリブレーション治具部0130、または前記校正用構造物を検出して、位置、距離を測定することが出来るようになる。
When the direction of 90 degrees within the rotation angle of the distance sensor is the forward direction of the casing, the direction of 0 degrees (the direction perpendicular to the forward direction) is on the casing. In addition, the distance sensor
前記に限定されることなく、種々の方法によって、前記基準距離と、前記距離センサ部0104からの検出される情報との対応付けが行われるものであってよい。
Without being limited to the above, the reference distance may be associated with the information detected from the
この基準距離と距離センサ部0104による実測で得られた距離との差の大きさが閾値より大きい場合は、想定している距離と実測した距離の差が大きいことから、距離センサ部0104に故障などが生じているものと見なし、異常として検出する。
If the difference between the reference distance and the distance obtained by the actual measurement by the
なお、前記基準距離は、前記距離センサ部と前記校正用構造物との位置に対応して予め設定した設定値とするものとする。 The reference distance is set to a preset value corresponding to the position of the distance sensor unit and the calibration structure.
また、距離センサ部0104による実測で得られた距離は、前記距離センサ部0104によって、距離センサキャリブレーション治具部0130(または前記校正用構造物)の位置を検出した検出値とするものとする。
The distance obtained by actual measurement by the
距離の差の大きさが、所定値、若しくは閾値以内に収まっている場合は、想定した通りの距離が計測できているということから距離センサ部0104は正常動作しているものと見なし、処理を次に進める。この際、距離センサキャリブレーションデータ0123に記録されている距離センサ部0104から距離センサキャリブレーション治具部0130までの距離から、距離センサ部0104より距離センサキャリブレーション治具部0130を計測して得た距離を引いた値が補正値として距離データと共に次の処理に渡される。また、ここでの距離センサ部0104の異常の検出結果は、再起動制御部0117宛に出力され、保存される。
If the magnitude of the distance difference is within a predetermined value or threshold value, the
続いて、距離センサデータ補正対応位置姿勢推定部0112にて、ロボット0101の環境内での位置・姿勢の算出処理が行われる。ここではまず、前述の補正を距離センサ部0104の距離の計測誤差と見なして、この計測誤差を距離データに加えることで、距離データの補正を行うと同時に、レーザを照射した方向と計測で得た距離の情報から、各方向でレーザが物体に当たった位置を求めることで、距離データを環境の幾何形状データに変換する。続いて、地図読み込み部0113にて予め読み込まれていた環境の幾何形状を記録した地図データ0125とのマッチングを行う。
Subsequently, the distance sensor data correction corresponding position /
例えば距離センサ部0104が床面に平行な面をスキャンするレーザ距離センサとした場合は、そのスキャン面での環境の幾何形状データと、環境の幾何形状を記録した画像による地図データとが重なる割合が最大となるときの地図データ上での幾何形状データの位置・姿勢、つまりはレーザ距離センサの位置・姿勢を求める。
For example, when the
地図データ0125における距離センサ部0104の位置・姿勢が求まるが、ロボットの位置・姿勢を表す際にはロボットの筐体のどこを基準としてもよいため、求まったレーザ距離センサの位置・姿勢をもってロボット0101の位置・姿勢とする。また、この位置・姿勢の推定結果には時刻が付加され、時刻付き位置姿勢推定データログ0124に記録される。
The position / orientation of the
経路計画部0114は、環境内でロボットが通りうる経路と部分的な経路同士のつながり方とこの経路の属性、例えば部分的な経路の長さや道幅が記録された経路グラフデータ0126を読み込んでおき、距離センサデータ補正対応位置姿勢推定部0112で得られた推定位置・姿勢をもとに、目的地までの経路を求める。
The
そして、移動機構制御部0115では、ロボットが追従しようとしている経路に対してロボットの位置・姿勢がどの程度ずれているかを求め、このずれを小さくするように移動機構部0116の制御、すなわち、車輪の回転速度やステアリングの切れ角などを求めてモータなどへの指示を随時出し、ロボットの車体を経路に追従させる。
Then, the movement
位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111(前述の第1の異常検出部に対応するものとする)と異常検出センサ部0105(前述の第2の異常検出部に対応するものとする)によって異常が検出されていない間は、以上の処理に従って、ロボットは目的地までの自動走行を行う。 An abnormality is detected by a position / orientation estimation device abnormality detection unit 0111 (corresponding to the first abnormality detection unit described above) and an abnormality detection sensor unit 0105 (corresponding to the second abnormality detection unit described above). While not detected, the robot automatically travels to the destination according to the above processing.
以下では、この自動走行中のロボットが異常を検出して停止し、再起動など行って走行可能な状態に復帰するまでの処理の流れについて述べる。自動走行中にロボットの異常検出センサ部0105により異常が検出されたとする。ここでは例として障害物との接触を検出するバンパセンサを異常検出センサ部0105として備え、これによりロボットの障害物への衝突を検出した状況を考える。
In the following, the flow of processing until the robot that is running automatically detects an abnormality, stops, restarts, etc., and returns to a running state will be described. Assume that an abnormality is detected by the abnormality
異常検出センサ部0105による異常の有無の検出結果は移動機構制御部0115に送信されており、異常が検出されると、ロボットによる事故の被害を抑えるために移動機構制御部0115から移動機構部0116に対して停止信号が出される。移動機構制御部0115はまた、一方で距離センサ部0104と位置姿勢推定コントローラ部0102の異常の有無の検出結果は位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111に送信されており、ここでの異常の検出結果に応じて再起動するデバイスを選択する。
Detection result of the presence or absence of abnormality by the abnormality
より具体的には、位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111により、距離センサ部0104の異常が検出され、かつ異常検出センサ部0105でも異常が検出されていた場合は、再起動指示線0120(前述の第2の再起動系統に対応するものとする)と再起動指示線0121(前述の第1の再起動系統に対応するものとする)に対して、再起動制御部0117から再起動を指示する制御信号が出力され再起動が行われる。
More specifically, if an abnormality of the
また、距離センサ部0104の異常が検出されず、異常検出センサ部0105のみで異常が検出されていた場合は、距離センサ部0104と位置姿勢推定コントローラ部0102が接続されている再起動指示線0120へは再起動の指示をする制御信号は、出力されず、経路追従制御コントローラ部0103接続されている再起動指示線0121のみの再起動の指示をする制御信号が出力される。
In addition, when the abnormality of the
また、位置姿勢推定コントローラ部0102のみで異常が検出されていた場合は、距離センサ部0104と位置姿勢推定コントローラ部0102が接続されている再起動指示線0120へは再起動の指示をする制御信号のみが出力される。
Also, if the abnormality only by the position and orientation
なお、図1においては、図示していないが、異常検出センサ部0105とは、別に経路追従制御コントローラ部0103(前述の経路追従制御部に対応するものとする)の異常を検出する検出部を設け、異常を検出した場合に、検出後、再起動制御部0117に検出したことを出力し、再起動制御部0117から再起動を指示する制御信号が出力され前記経路追従制御コントローラ部0103の再起動が行われるようにしても良い。
Although not shown in FIG. 1, a detection unit that detects an abnormality of the path tracking control controller unit 0103 (which corresponds to the above-described path tracking control unit) is provided separately from the abnormality
但し、前記経路追従制御コントローラ部0103の再起動は、経路追従制御コントローラ部0103の異常を検出する検出部(前述の第2の異常検出部に対応するものとする)からの異常を検出したこと、そして、異常検出センサ部0105からの異常を検出したことの両者に各々対応するように、再起動されるものであっても良い。
However, re-activation of the path tracking
以上により、正常動作している距離センサ部0104と位置姿勢推定コントローラ部0102の不要な停止・再起動を回避され、ロボットが自動走行などの通常の動作が行える状態に復帰するまでの時間の短縮が図られる。
As described above, unnecessary stop / restart of the
例えば、距離センサ部0104にレーザ距離センサを用いているとする。この場合、スキャンするためにレーザ照射器を回転させる機構を一般に備えており、その回転が安定するまでに時間がかかることがあり、ロボットが作業できる通常状態への復帰が遅くなる要因となりうる。
For example, it is assumed that a laser distance sensor is used for the
この他、センサ内のチップやトランジスタ等の部品の温度変化に因む計測誤差を抑えるため、温度変化が落ち着くまでの待ち時間、あるいはレーザ距離センサの内部やコントローラとの通信チェックやレーザ照射部カバーの汚れチェックなどの待ち時間も同様の復帰が遅くなる要因となる。 In addition, in order to suppress measurement errors due to temperature changes of components such as chips and transistors in the sensor, waiting time until the temperature change settles, communication check with the inside of the laser distance sensor and controller, and laser irradiation unit cover A waiting time such as a dirt check is also a factor for delaying the return.
距離センサ部0104の他にも、位置姿勢推定コントローラ部0102がOSを備えているならばその起動時間、各種プログラムやデータ読み込みの時間が必要となり、同じくロボットの復帰が遅くなる原因となる。距離センサ部0104に異常がない場合には、前述のとおり、距離センサ部0104や位置姿勢推定コントローラ部0102の停止・再起動を行わないようにすることで、ここに挙げたようなそれぞれの待ち時間が削減され、ひいては、ロボットに異常が生じてから、通常の作業が行える状態に復帰するまでの時間の短縮が可能となる。
In addition to the
以下、位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111により、距離センサ部0104の異常が検出されていなかった場合と検出されていた場合の処理の流れについて順に述べる。
Hereinafter, the flow of processing when the position / orientation estimation device abnormality detection unit 0111 detects no abnormality of the
再起動制御部0117に記録されている距離センサ部0104の異常の検出結果において、異常が検出されていなかった場合は、距離センサ部0104と位置姿勢推定コントローラ部0102が接続されている再起動指示線0121へは再起動の指示をする制御信号は、出力されず、経路追従制御コントローラ部0103に接続されている再起動指示線0120への再起動の指示をする制御信号が出力される。
If no abnormality is detected in the abnormality detection result of the
経路追従制御コントローラ部0103では、まず経路追従制御コントローラ初期化部0108によって、BIOSの読み込みやOSの起動が行われ、自動走行時に経路追従制御コントローラ内で用いられる機能の各部、具体的には経路計画部0114、移動機構制御部0115が起動される。続いて移動機構デバイスチェック部0109で、移動機構部0116との通信チェックやブレーキ信号の送信などが行われる。経路追従制御コントローラ初期化部0108と移動機構デバイスチェック部0109のそれぞれで異常の有無が確認され、確認結果は移動機構制御部0115に記録される。
In the path following
また、起動された経路計画部0114では、環境内でロボットが通りうる経路と部分的な経路同士のつながり方とこの経路の属性、例えば部分的な経路の長さや道幅が記録された経路グラフデータ0126を読み込み、また、道幅に対してロボットの通行可否を確認するための車体の形状情報、あるいは移動機構制御部0116に最大移動速度・最大回転角速度等移動機構の仕様や設定が記録された移動機構キャリブレーションデータ0127の読み込みが行われ、これらのデータは移動機構制御部0115に送信される。
In the activated
距離センサ部0104と位置姿勢推定コントローラ部0102は動作を継続しているため、以上によってロボットは通常の作業が行える状態への復帰が完了となる。
Since the
再起動制御部0117に記録されている距離センサ部0104の異常の検出結果において、異常が検出されていた場合は、距離センサ部0104と位置姿勢推定コントローラ部0102の停止・再起動が行われる。位置姿勢推定コントローラ部0102では、まず位置姿勢推定コントローラ初期化部0106によって、BIOSの読み込みやOSの起動が行われ、自動走行時に位置姿勢推定コントローラ内で用いられる機能の各部、具体的には距離センサ制御部0110、位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111、距離センサデータ補正対応位置姿勢推定部0112、地図読み込み部0113が起動される。
If an abnormality is detected in the abnormality detection result of the
続いて距離センサデバイスチェック部0107で、距離センサ部0104との通信チェックやレーザ照射部カバーの汚れチェックなどが行われる。位置姿勢推定コントローラ初期化部0106と距離センサデバイスチェック部0107のそれぞれで異常の有無が確認され、確認結果は位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111に記録される。
Subsequently, the distance sensor
また、起動された位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111では、距離センサキャリブレーションデータ0123に記録されている距離センサ部0104から距離センサキャリブレーション治具部0130までの距離、つまりは前述の基準距離のデータの読み込みが行われる。
In the activated position / orientation estimation device abnormality detection unit 0111, the distance from the
また、地図読み込み部0113は、時刻付き位置姿勢推定データログ0124より、異常が検出されて停止した位置・姿勢と時刻のデータを読み出し、現在の時刻との差を求め、時刻の差の大きさが閾値以内の場合、ロボットが異常を検出されて停止して、現在起動するまでに時間が経ってないため、ロボットが移動された可能性は低く、前回推定した位置・姿勢に今現在も停止しているものとみなして、この位置・姿勢を中心に、距離センサ部0104の計測範囲分だけの地図を地図データ0125から読み込む。これにより、地図データ0125の読み込み範囲が絞られ、地図データ0125の読み込みの待ち時間が短縮される。
Also, the map reading unit 0113 reads the position / posture and time data at which an abnormality is detected and time from the position / posture estimation data log 0124 with time, finds the difference from the current time, and determines the magnitude of the time difference. Is within the threshold value, the robot has detected an abnormality and stopped, and it has not passed until it starts, so it is unlikely that the robot has moved, and it still stops at the previously estimated position / posture The map corresponding to the measurement range of the
以上によって、距離センサ部0104と位置姿勢推定コントローラ部0102の起動が完了し、並行して起動している経路追従制御コントローラの起動に伴い、ロボットの通常の作業が行える状態への復帰が完了となる。
As described above, the activation of the
前記では、時刻付き位置姿勢推定データログ0124から時刻のデータを読み出した実施例を説明したが、これに限定されるものではない。 In the above description, the embodiment has been described in which the time data is read from the timed position / orientation estimation data log 0124. However, the present invention is not limited to this.
例えば、前述したタイマから、前記の様に異常で停止した時刻、または、タイマカウンタ値を得るようにするものであっても良い。 For example, the above-described timer may be used to obtain the time when the operation stopped abnormally or the timer counter value as described above.
以上が、ロボットを構成する機能毎に行われる処理の概要となる。続いて、ロボットが移動中に障害物に衝突して停止した異常な状態に陥ってから作業可能な状態に復帰する例を通して、ロボットで行われる処理について、より具体的なハードウェアの構成とソフトウェアの処理を踏まえて説明する。 The above is the outline of the processing performed for each function constituting the robot. Next, through the example of returning to a workable state after falling into an abnormal state where the robot collided with an obstacle while moving, more specific hardware configuration and software This will be explained based on the above process.
ロボット0101のハードウェアとこれに格納されるソフトウェアの構成を図2に示す。ロボットは、前述の位置姿勢推定コントローラ部0102と経路追従制御コントローラ部0103に加え、外部記憶装置0208、レーザ距離センサ0209、バンパセンサ0210、再起動制御コントローラ0211、移動機構0212、ディスプレイ0213、入力機器0214、これらの機器同士が通信するための通信線0204より構成される。なお、図2では基本的に処理の流れに関わる通信線のみ表記しており、図1にあった電源の表記は省略している。
FIG. 2 shows the configuration of the hardware of the robot 0101 and the software stored therein. The robot includes an external storage device 0208, a
ここでは距離センサ部0104として、レーザ距離センサ0209を用いるものとする。このセンサは、レーザを物体に照射してから、照射したレーザが物体によって反射してセンサに返ってくるまでの時間を計測することで、センサから物体までの距離を得るレーザ照射部を備え、さらにこのレーザ照射部を回転させながら、一定の回転角をなす方向毎にセンサから物体までの距離を計測することで、一定の角度範囲をスキャンし、スキャン面をなす平面内にある物体の幾何形状を計測するセンサである。
Here, a
本実施例では、スキャンする角度範囲を180度とし、この角度範囲において0.5度毎にレーザを照射し、物体までの距離を計測することを想定するがスキャンする角度範囲やレーザを照射する角度の刻み幅、距離の最大計測範囲などは異なっていてもよい。図3にロボット0310に搭載されたレーザ距離センサ0301によって環境中の物体を計測する様子を示す。
In this embodiment, it is assumed that the angle range to be scanned is 180 degrees, and the laser is irradiated every 0.5 degrees in this angle range and the distance to the object is measured, but the angle range to be scanned and the laser are irradiated. The step size of the angle and the maximum measurement range of the distance may be different. FIG. 3 shows how an object in the environment is measured by a
同図はロボット0101に相当するロボットの車体を上から見下ろした様子を表している(平面図である。)。この図において、レーザ0304は180度の角度範囲0302をスキャンし、この範囲において、センサのレーザ照射部の視点0303から環境中の物体までの距離として、例えば環境中の物体0306との距離0305を計測するものとする。
The figure shows a state where the body of the robot corresponding to the robot 0101 is looked down from above (a plan view). In this figure, the
本実施例では、以上のようなセンサを想定しているが、同様に物体の幾何形状の計測が可能なセンサであればセンサの方式は異なっていてもよい。例えばステレオカメラや、赤外線を面状に物体に照射することで画素毎の物体までの距離計測が可能なデプスカメラなどであってもよい。 In the present embodiment, the sensor as described above is assumed. However, the sensor method may be different as long as the sensor can measure the geometric shape of the object. For example, a stereo camera or a depth camera that can measure the distance to an object for each pixel by irradiating the object with infrared rays in a plane may be used.
移動機構部0116としては、図3に示されるロボット0310を想定する。同ロボット0310には、前部にキャスタ0311が、また後部に駆動輪0312が備えられており、駆動輪の回転角速度の差を制御することで直進・旋回を行えるようになっているものとする。
As the moving mechanism unit 0116, a
しかし、環境内を移動する効果が得られるのであれば、無限軌道を備える車両、脚を備えるロボット、船舶、航空機、飛行船など他の移動機構であってもよい。また、本実施例においては、ロボットが自動走行する例を示しているが、ロボットは人が搭乗して操縦したり、あるいは遠隔からの通信によって操縦するようになっていてもよい。 However, other moving mechanisms such as a vehicle having an endless track, a robot having legs, a ship, an aircraft, and an airship may be used as long as the effect of moving in the environment can be obtained. Further, in this embodiment, an example in which the robot automatically travels is shown, but the robot may be operated by a person boarding or by remote communication.
異常検出センサ部0105としては、ここでは非常停止ボタンを想定する。異常検出センサ部0105の異常の検出としては、非常停止ボタンの押し下げの検出の他に、バンパセンサによる衝突検出、電流センサによる過電流の検出、距離センサによるロボット周辺の障害物の検出、移動機構のエンコーダデータと加速度センサデータの比較によるスリップの検出、傾斜センサによる車体の揺れ・傾きの検出など、様々な異常検出が考えられるが、ロボットの運用に合わせて異常を定義し、それを検出可能なセンサであれば方式や設置する位置・数などは異なっていても良い。
The abnormality
再起動制御部0117を、ここでは再起動制御コントローラ0211としているが、ここでは非常停止ボタンによる異常検出結果や位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219などによる異常検出結果を受信し、これをもとにデバイスの再起動を促す信号の出力を制御するプログラムが搭載され、かつロボットやコントローラ、センサを駆動するための電源とは別に専用の電源を備えるマイコンを想定する。
The
また、位置姿勢推定コントローラ部0102は、プロセッサ0201、メモリ0202、記憶装置0203、OS0215、BIOS読み込みやOSの起動を行う位置姿勢推定コントローラ初期化プログラム0216、レーザ距離センサ0209との通信チェックなどを行うレーザ距離センサデバイスチェックプログラム0217、レーザ距離センサ0209から距離データを取得するレーザ距離センサ制御プログラム0218、位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219、レーザ距離センサデータと地図データとのマッチングによって位置・姿勢を算出するレーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220、地図の読み込み範囲を設定する地図読み込みプログラム0221から構成される。
In addition, the position / orientation
同様に、経路追従制御コントローラ部0103は、プロセッサ0205、メモリ0206、記憶装置0207、OS0222、BIOS読み込みやOSの起動を行う経路追従制御コントローラ初期化プログラム0223、移動機構0212との通信チェックやブレーキ信号の送信などを行う移動機構デバイスチェックプログラム0224、経路グラフデータ0230をもとに目的地に辿り着くための経路を算出する経路計画プログラム0225、経路に沿って車体が移動するように車輪の回転速度などを算出する移動機構制御プログラム0226から構成される。
Similarly, the path tracking
また、外部記憶装置0208には、レーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220がマッチングに用いる地図データ0227、レーザ距離センサ0209より得られた距離データを時刻と共に記録した時刻付き距離センサデータログ0228、レーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220によって得られるロボットの位置・姿勢の推定結果を時刻と共に記録した時刻付き位置姿勢推定データログ0229、環境内でロボットが通りうる通路の長さや道幅が記録された経路グラフデータ0230、レーザ距離センサ0301からレーザ距離センサキャリブレーション治具0309までの距離である基準距離が記録されたレーザ距離センサキャリブレーションデータ0231、最大移動速度・回転角速度等移動機構の仕様や標準移動速度等の設定が記録された移動機構キャリブレーションデータ0232が記録されている。
In addition, the external storage device 0208 has a time-distance sensor data log 0228 in which the
ここで、レーザ距離センサキャリブレーション治具0309は、図1にて説明した距離センサキャリブレーション治具部0130(または、校正用構造物)に対応するものとする。
Here, it is assumed that the laser distance
なお、図2のプログラムやデータは、メモリにロードされた上で、プロセッサにより処理されることを想定しているが、これと同等の働きをするのであれば、FPGA(Field Programmable Grid Array)やCPLD(Complex Programmable Logic Device)などのプログラマブルなハードウェアで実現してもよい。 It is assumed that the program and data shown in FIG. 2 are loaded into the memory and then processed by the processor. However, if the program and data are equivalent to this, an FPGA (Field Programmable Grid Array), You may implement | achieve with programmable hardware, such as CPLD (Complex Programmable Logic Device).
また、プログラムやデータは、CD-ROM等の記憶媒体から移してもよいし、ネットワーク経由で他の装置からダウンロードしてもよい。また、プロセッサや記憶装置、移動機構など、ロボット0101を構成する各デバイスは、ここでは有線の通信線0204により互いに通信することを想定しているが無線であってもよく、また、通信が可能であれば、位置姿勢推定コントローラ部0102と経路追従制御コントローラ部0103、外部記憶装置0208、ディスプレイ0213、入力装置0214の各デバイスが物理的に遠隔にあってもよい。また、以上のハードウェアやソフトウェアは、実施形態に応じて、取捨選択してもよい。
Further, the program and data may be transferred from a storage medium such as a CD-ROM, or may be downloaded from another device via a network. In addition, although it is assumed here that the devices constituting the robot 0101 such as a processor, a storage device, and a moving mechanism communicate with each other via a
続いて、ロボットの起動が完了して通常の動作を行っているときの処理の流れについて述べ、その後に異常が検出されて再起動される際の処理の流れについて述べる。 Next, the flow of processing when the robot has been activated and performing normal operation will be described, and then the flow of processing when an abnormality is detected and restarted will be described.
まず、ロボットの起動が完了して通常の稼動を行っているときの処理の流れ、より具体的には、図1の距離センサ部0104で計測を行い、距離センサ制御部0110・位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111・地図読み込み部0113・距離センサデータ補正対応位置姿勢推定部0112・経路計画部0114を経て移動機構制御部0115により車体の制御が行われるまでの流れについて述べる。
First, the flow of processing when the robot has been started and normal operation is being performed, more specifically, measurement is performed by the
今、ロボットが起動され、位置姿勢推定コントローラ部0102と経路追従制御コントローラ部0103にて、BIOSやOSの読み込みなどの起動時の準備動作が終わり、自動走行用プログラム部(距離センサ制御部0110、位置姿勢推定用デバイス異常検出部0111、距離センサデータ補正対応位置姿勢推定部0112、地図読み込み部1013、経路計画部0114、移動機構制御部0115)に相当するプログラム群として、レーザ距離センサ制御プログラム0218、位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219、レーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220、地図読み込みプログラム0221、経路計画プログラム0225、移動機構制御プログラム0226)が起動された状態にあるとする。
Now, the robot is activated, and the position / orientation
すなわち、位置姿勢推定コントローラ部0102では、位置姿勢推定コントローラ初期化プログラム0216によるOS0215の読み込み、レーザ距離センサデバイスチェックプログラム0217によるレーザ距離センサ0209との通信チェックなどが行われ、続いてレーザ距離センサより計測結果を取り込むレーザ距離センサ制御プログラム0218とコントローラやセンサなどのデバイスの異常を検出する位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219、ロボットの位置姿勢推定を行うレーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220、地図読み込み範囲を設定する地図読み込みプログラム0221が起動された状態にあり、また、経路追従制御コントローラ部0103では、経路追従制御コントローラ初期化プログラム0223によるOS0222の読み込み、移動機構デバイスチェックプログラム0224による移動機構0212との通信チェックなどが行われ、続いて目的地までの経路を求める経路計画プログラム0225と車輪の回転速度などを求める移動機構制御プログラム0226が起動された状態にあるとする。ここまででロボットが通常の動作を行うための準備が完了となり、ここからは図5の処理の流れに沿って動作する。
That is, in the position / orientation
位置姿勢推定コントローラ部0102と経路追従制御コントローラ部0103のプログラム群が前述のように起動され、また準備動作が完了すると(0501)、目的地の設定を終了するかどうかの確認画面がディスプレイ0213に表示される。
When the programs of the position / orientation
操作者は、ロボットに荷物の搬送などでロボットを移動させる場合は設定を行うことを入力装置0214により選択し(0502)、また、移動させる必要がなければ終了を選択して直ちにプログラムの終了となる(0503)。今、目的地の設定を行うとしたとすると、処理0504に進む。
The operator selects the setting to be performed by the
ここでは、ディスプレイ0213に表示される地図と搬送先の候補のリストから操作者が目的地を選択し、入力装置0214により設定する(0505)。ここでは、図4のように環境の地図データ0401が表示されている状態で、ロボット0406の目的地が設定されたとする。
Here, the operator selects a destination from the map displayed on the
ロボットの移動開始時の位置が0402とすると、この位置0402から目的地までの移動経路0404が求められる(0505)。これは経路追従制御コントローラ部0103の起動時に読み込まれた経路グラフデータ0230を用い、最短経路探索など行うことを想定する。
When the movement start position of the robot and 0402, the moving
最短経路探索の方法としては経路グラフにおける部分的な経路の距離と部分的な経路同士の接続情報をもとにダイクストラ法などで探索する方法などがあるが方式は異なっていてもよい。また、経路探索の基準として、距離が最短となる経路を求めることをここでは想定しているが、最長となる経路を求めるなど、他の基準であってもよい。 As a method of searching for the shortest route, there is a method of searching by the Dijkstra method based on the distance of partial routes in the route graph and connection information between the partial routes, but the method may be different. Further, although it is assumed here that a route having the shortest distance is obtained as a reference for route search, other criteria such as obtaining a route having the longest distance may be used.
続いてレーザ距離センサ制御プログラム0218によりレーザ距離センサ0209による距離データを得る。例えばロボットが図4の位置にまで移動していたとするとレーザ距離センサ0407によるスキャン範囲より、距離データが得られる(0506)。
Then obtain the distance data by the
得られた距離データは位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219に送られ、ここでレーザ距離センサ0209の異常検出が行われる(0507)。この異常検出は、レーザ距離センサ0301のスキャン範囲に取り付けられたレーザ距離センサキャリブレーション治具0309を用いて行われる。
The obtained distance data is sent to the position / orientation estimation device
今、レーザ照射部の視点0303から、レーザ距離センサキャリブレーション治具0309までの距離はレーザ距離センサキャリブレーションデータ0231に記録されており、また、距離データのどのデータがレーザ距離センサキャリブレーション治具0309を計測するデータなのか、つまりはレーザ距離センサキャリブレーション治具0309の方向もレーザ距離センサキャリブレーションデータ0231に記録されているものとする。
Now, the distance from the
また、位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219は起動時にこのデータを読み込んでいるものとする。これを用い、レーザ距離センサ制御プログラム0218より送られてきた実測による治具0309までの距離と、レーザ距離センサキャリブレーションデータ0231に記録されている基準距離との差を求め、この差の大きさが閾値以内の場合は、レーザ距離センサは正常動作しているものとみなし、閾値を越えた場合は異常が生じているものとみなす。
Further, it is assumed that the position / orientation estimation device
この異常の検出結果は、再起動制御コントローラ0211に送られ、同コントローラ内に記憶される。なお、ここでのレーザ距離センサキャリブレーションデータ0231に記録されている距離から治具0309を実測して得た距離を引いた値はセンサデータ補正値として、距離データと共に次の処理に送られる。なお、この治具0309について、図3では、センサの左側に1つだけ設置しているが、複数設置してもよい。
Detection results of the abnormality is sent to the
続いて、レーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220によって、まず、レーザ距離センサデータの補正が行われる(0508)。ここでは前の処理より送られてきたセンサデータ補正値を距離データに含まれる各方向の距離値に加えることで、治具0309の計測によって得られたレーザ距離センサ0209の計測誤差の補正を行う。また、ここで前述の通り、距離データは2次元の幾何形状データ0403に変換され、次の処理に渡される。
Subsequently, the laser distance sensor data is first corrected by the laser distance sensor data correction corresponding position / orientation estimation program 0220 (0508). Here, the measurement error of the
続いて、得られた幾何形状データ0403と地図データ0401(図2の0227)とのマッチングが行われる(0509)。ここでは画像状に表現した幾何形状データ0403と同じく画像状に表現した地図データ0401を重ね合わせ、幾何形状データの中で障害物の存在を表す画素が地図データ0401上で障害物の存在を表す画素と重なる割合が最大となるときの地図データ上での幾何形状データの位置・姿勢、つまりはレーザ距離センサの位置・姿勢を求める。
Subsequently, matching is performed between the obtained
ここではこのレーザ距離センサの位置・姿勢をロボットの位置・姿勢とする。マッチングの手法としては、この他、センサデータと地図データをなす点のうち、点間距離が最短となる点同士を対応付けて、対応づけられた点間距離の総和が小さくなるように、つまりはセンサデータと地図データの幾何的特徴が最も重なり合うときのセンサデータと地図データ間の相対位置・姿勢を求める、ICP(Iterative Closest Point)と呼ばれる手法の利用なども考えられるが、同様の効果が得られるならば手法は問わない。 Here, the position / orientation of the laser distance sensor is the position / orientation of the robot. In addition to this, among the points forming the sensor data and the map data, the matching is performed by associating the points with the shortest distance between the points so that the sum of the distances between the points becomes small, that is, The use of a method called ICP (Iterative Closest Point), which finds the relative position and orientation between sensor data and map data when the geometrical characteristics of sensor data and map data most overlap, can be considered. Any method can be used if it can be obtained.
次にロボットが目的地に到着しているか否かの判定を行う(0510)。これは、前述の位置姿勢推定で得られた位置が目的地の座標から一定の距離内に入っているかどうかの判定によって行う。 Next, it is determined whether or not the robot has arrived at the destination (0510). This is performed by determining whether or not the position obtained by the above-described position and orientation estimation is within a certain distance from the coordinates of the destination.
今、ロボットが目的地にまだ到着していとすると、経路計画プログラム0225によって、現在位置・姿勢をもとに、経路計画で得られた経路に車体を移動させるための車輪の回転速度が算出される(0512)。
If the robot is still arriving at the destination, the
続いて移動機構制御プログラム0226により、車輪の回転速度が所定の値となるように移動機構0212のモータに対する電流値の指示が出される(0511)。
Subsequently, the moving
ロボットが移動していき、目的地に到着したと判定されたならば(0510)、目的地の設定確認の処理0502に戻る。以上が、ロボットが通常動作を行っている際の処理の流れとなる。
If it is determined that the robot has moved and arrived at the destination (0510), the process returns to the destination
次に、異常が検出されて再起動される際の処理の流れについて述べる。ロボットが通常の動作を開始すると、前述の通り、位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219による異常検出が行われ、結果が再起動制御コントローラ0211に送信される。この結果と、別途接続された異常検出用の非常停止ボタンの状態をもとに、再起動制御コントローラ0211は図6の流れに沿って処理を行う。
Next, the flow of processing when an abnormality is detected and restarted will be described. When the robot starts normal operation, as described above, abnormality detection is performed by the position / orientation estimation device
具体的には、再起動制御コントローラ0211内のプログラムが開始されると(0601)、コントローラの停止の確認(0602)を経て、まず、非常停止ボタンの押し下げデータの取得(0603)と位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219より送られてくる異常検出データの取得(0604)が行われる。
Specifically, when the program in the
次に、レーザ距離センサ0209の状態と非常停止ボタンの状態に応じたデバイス毎の再起動の有無の判定を行う。まず、レーザ距離センサ0209と非常停止ボタンの両方にて異常が検出された場合(0605)、より具体的には、レーザ距離センサ0209による計測に大幅な誤差があり、また、非常停止ボタンの押し下げが判明した場合は、再起動制御コントローラを除く、位置姿勢推定と経路追従制御の両コントローラ、レーザ距離センサ0209を再起動する(0606)。
Next, it is determined whether the restart of each device in accordance with the state of the state and the emergency stop button of the
レーザ距離センサ0209または非常停止ボタンのいずれかにのみ異常が検出された場合は、それぞれによって再起動の仕方が異なる。まず、レーザ距離センサ0209のみで異常が検出された場合(0609)、レーザ距離センサのみに異常が生じていることから、レーザ距離センサ0209とこれを制御している位置姿勢推定コントローラ部0102の再起動の指示をする制御信号が出力され、これらのみが再起動される(0607)。
If an error only in any of the
また、非常停止ボタンのみで異常が検出された場合(0611)、正常動作しているレーザ距離センサ0209と位置姿勢推定コントローラ部0102へは再起動の指示をする制御信号は、出力されず、経路追従制御コントローラ部0103のみの再起動の指示をする制御信号が出力される(0610)。
Also very when the stop abnormality in only button is detected (0611), a control signal for an instruction to restart the position and orientation
なお、ここでは経路追従制御コントローラ部0103にセンサが接続されていないが、こちらに起動に時間の要するセンサやアクチュエータなどのデバイスがさらに接続されている場合は、その状態を移動機構制御部0115により監視しておき、それらのデバイスを経路追従制御コントローラ部0103の再起動に合わせて再起動するようにしてもよい。
Here, no sensor is connected to the path following
前述のとおり、レーザ距離センサ0209と位置姿勢推定コントローラ部0102が動作可能な状態になるまでには時間を要するが、以上のように正常動作時しているデバイスの再起動を回避することで、ロボットが通常動作可能な状態になるまでの時間を短縮する。
As described above, it takes time for the
再起動された位置姿勢推定コントローラ部0102の処理の流れを図7に示す。位置姿勢推定コントローラ部0102が起動されると(0701)、位置姿勢推定コントローラ初期化プログラム0216による初期化動作(0702)として、BIOSの読み込み(0705)、OSの読み込み(0706)、OSとこれに関連するサービスソフトウェアの異常の確認が行われる(0707)。
FIG. 7 shows the processing flow of the restarted position / orientation
なお、ここでの異常の確認結果はメモリに一時的に記録される。続いて、位置姿勢コントローラ内の自動走行用プログラムとして、レーザ距離センサ制御プログラム0218、位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラム0219、レーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220、地図読み込みプログラム0221が起動される(0708)。
Note that the abnormality confirmation result is temporarily recorded in the memory. Subsequently, as an automatic running program in the position and orientation controller, a laser distance
続いて、レーザ距離センサデバイスチェックプログラム0217により、位置姿勢推定コントローラ部0102に接続されているレーザ距離センサ0209との通信チェックが行われ(0709)、また、レーザ距離センサ自身によるチェック結果が取得される(0710)。これはレーザ距離センサそのものが行うレーザ照射部のカバー汚れのチェック結果などを受信するものである。
Subsequently, the communication check with the
既にメモリに記録済みのコントローラ初期化(0702)時の異常の検出結果と、処理0709や0710での異常の検出結果は合わせて位置姿勢推定用デバイス異常検出プログラムに送信され(0711)、プログラムは終了となる(0704)。
The abnormality detection result at the initialization of the controller (0702) already recorded in the memory and the abnormality detection result in the
位置姿勢推定コントローラ部0102と同様に再起動された経路追従制御コントローラ部0103の処理の流れを図8に示す。経路追従制御コントローラが起動されると(0801)、経路追従制御コントローラ初期化プログラム0223による初期動作(0802)として、BIOSの読み込み(0805)、OSの読み込み(0806)、OSとこれに関連するサービスソフトウェアの異常の確認が行われる。
FIG. 8 shows the flow of processing of the route follow-up
なお、ここでの異常の確認結果はメモリに一時的に記録される。続いて、経路追従制御コントローラ内の自動走行用プログラムとして、経路計画プログラム0225、移動機構制御プログラム0226が起動される(0808)。移動機構デバイスチェックプログラム0224により、経路追従制御コントローラ部0103に接続されている移動機構0212との通信チェックが行われる(0809)。
Note that the abnormality confirmation result is temporarily recorded in the memory. Subsequently, the
また、移動機構自身によるチェック結果が取得される(0810)。これは移動機構0212そのものが行うブレーキの動作チェック結果などを受信するものである。
Also, the check result by the moving mechanism itself is acquired (0810). This is for receiving a brake operation check result and the like performed by the moving
既にメモリに記録済みのコントローラ初期化(0802)時の異常の検出結果と、処理0809や0810での異常の検出結果は合わせて移動機構制御プログラムに送信され(0811)、プログラムは終了となる(0804)。
The abnormality detection result at the initialization of the controller (0802) already recorded in the memory and the abnormality detection result at the
続いて、起動された自動走行用プログラム群による準備が行われる。この準備に関わる処理の流れを図9に示す。 Subsequently, preparations are made by the started automatic running program group. The flow of processing related to this preparation is shown in FIG.
自動走行用プログラム群の準備動作として、まず経路グラフデータ0230が読み込まれる。
As a preparatory operation for the automatic running program group,
続けて地図データ0227の読み込みが行われる。このときの処理の流れを図10に示す。地図読み込みプログラム0221が開始されると(1001)、まず、レーザ距離センサ0209より距離データ、つまりはロボット再起動後の距離データを取得する(1002)。続いて、時刻付きレーザ距離センサデータログ0228よりロボットの再起動前で最新の距離データを取得する(1003)。
Subsequently, the
次に、ロボットの再起動後の距離データの時刻と再起動前の距離データの時刻の差を求める(1004)。 Next, the difference between the time of the distance data after restarting the robot and the time of the distance data before restarting is obtained (1004).
次に、ロボットの再起動後の距離データと再起動前の距離データ間のマッチングを行う(1005−1)。これは、レーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220で行ったマッチング処理と同様の処理を行う。レーザ距離センサデータ補正対応位置姿勢推定プログラム0220では、地図データ0227に対して、幾何形状データが重なる割合を求めていたが、ここでは、再起動前後それぞれでの距離データを幾何形状データに変換した上で、これらが重なる割合を求める(1005−2)。
Next, matching is performed between the distance data after restarting the robot and the distance data before restarting (1005 −1 ). This is similar to the matching process performed by the laser distance sensor data correction corresponding position /
ここまでで求めた時刻の差とマッチング割合に応じて地図データの読み込み範囲の設定を行う。まず、時刻の差が閾値以下であり、ロボットが停止されて再起動されるまでの時間が短いことによって、あるいは再起動前の幾何形状データと再起動後の幾何形状データのマッチング割合が閾値以上であり、レーザ距離センサ0209から見た周囲の環境が変化してないことによってロボットが移動していないと判定される場合(1006)には、時刻付き位置姿勢推定データログ0229より停止直前に記録された位置姿勢推定結果を取得する(1007)。 The map data reading range is set according to the time difference obtained so far and the matching ratio. First, it is the difference in time is less than or equal to the threshold, by that time until the robot is restarted is stopped is short, or the matching ratio of geometric data after a reboot and restart the previous geometry data When it is determined that the robot is not moving because the surrounding environment as seen from the laser distance sensor 0 209 is not changed (1006), the operation is stopped from the timed position / orientation estimation data log 0229. The position / orientation estimation result recorded immediately before is acquired (1007).
この位置・姿勢において、レーザ距離センサ0209による計測が可能な最大範囲を読み出し範囲と設定し、該当する範囲を地図データ0227より読み込む。このようにして、地図データ0227の読み込み範囲をロボットの停止の位置周辺に絞り込み、読み込みに要する時間を短縮する。処理1006において、時刻の差が閾値より大きくかつマッチング割合が閾値より小さい場合はロボットの移動が想定される全域の地図データ0227を読み込み、地図データ0227の読み込み完了後、地図読み込みプログラム0213は自動走行時にロボットの移動に即して地図データ0227の読み込みを行うため、自動走行開始まで待機状態となる。
In this position / posture, the maximum range that can be measured by the
地図データ0227の読み込みが完了すると、レーザ距離センサ制御プログラム0218により距離データが取得される(0904)。
When the reading of the
続いてこの距離データを用いて初期位置・姿勢、すなわちロボット起動後の最初の位置・姿勢の推定が行われる。この処理は、位置・姿勢の推定に関する処理0509と同じ処理が行われる。以上によって、ロボットの起動時の準備動作が完了し(0906)、図5で示された通常の動作が可能な状態にロボットが復帰する。 Subsequently, the initial position / posture, that is, the first position / posture after the robot is started is estimated using the distance data. This process is the same as the process 0509 related to position / posture estimation. Thus, the preparation operation at the time of starting the robot is completed (0906), and the robot returns to a state where the normal operation shown in FIG. 5 is possible.
以上、前記実施例について、移動体、またはロボットの運用に際しては、障害物への衝突などの異常が検出された場合は、移動体、またはロボットを非常停止させ、障害物を取り除いた後にまたすぐに、移動体、またはロボットを再起動させることが考えられる。 As described above, when an abnormality such as a collision with an obstacle is detected during operation of the moving object or robot, the moving object or robot is stopped immediately and immediately after the obstacle is removed. In addition, it is conceivable to restart the moving body or the robot.
前記実施例にて説明をしているように、この移動体、またはロボットの再起動の際に、異常な状態にないコントローラやセンサについては再起動を行わず、異常な状態にあるデバイスを再起動させるようにすることで、移動体、またはロボットの作業への迅速な復帰を可能とする。 As described in the above embodiment, when this moving body or robot is restarted, the controller or sensor that is not in an abnormal state is not restarted, and the device in the abnormal state is restarted. By making it start, the mobile body or the robot can be quickly returned to work.
0101…ロボット、0102…位置姿勢推定コントローラ部、0103…経路追従制御コントローラ部、0104…距離センサ部、0105…異常検出センサ部、0106…位置姿勢推定コントローラ初期化部、0107…距離センサデバイスチェック部、0108…経路追従制御コントローラ初期化部、0109…移動機構デバイスチェック部、0110…距離センサ制御部、0111…位置姿勢推定用デバイス異常検出部、0112…距離センサデータ補正対応位置姿勢推定部、0113…地図読み込み部、0114…経路計画部、0115…移動機構制御部、0116…移動機構部、0117…再起動制御部、0118…電源部、0119…自動走行時の通信、0120…経路追従制御コントローラ部への再起動指示線、0121…距離センサ部と位置姿勢推定コントローラ部への再起動指示線、0122…時刻付き距離センサデータログ、0123…距離センサキャリブレーションデータ、0124…時刻付き位置姿勢推定データログ、0125…地図データ、0126…経路グラフデータ、0127…移動機構キャリブレーションデータ、0128…外部記憶部、0129…準備動作時の通信、0130…距離センサキャリブレーション治具部 0101 ... Robot, 0102 ... Position and orientation estimation controller unit, 0103 ... Path following control controller unit, 0104 ... Distance sensor unit, 0105 ... Abnormality detection sensor unit, 0106 ... Position and orientation estimation controller initialization unit, 0107 ... Distance sensor device check unit , 0108... Path initialization control controller initialization unit, 0109... Movement mechanism device check unit, 0110... Distance sensor control unit, 0111... Position / orientation estimation device abnormality detection unit, 0112. ... Map reading unit, 0114 ... Route planning unit, 0115 ... Move mechanism control unit, 0116 ... Move mechanism unit, 0117 ... Restart control unit, 0118 ... Power supply unit, 0119 ... Communication during automatic driving, 0120 ... Route follow-up control controller Restart instruction line to the unit, 0121 ... Reactivation instruction line to remote sensor unit and position / orientation estimation controller unit, 0122 ... distance sensor data log with time, 0123 ... distance sensor calibration data, 0124 ... position / orientation estimation data log with time, 0125 ... map data, 0126 ... Route graph data, 0127 ... Movement mechanism calibration data, 0128 ... External storage unit, 0129 ... Communication during preparation operation, 0130 ... Distance sensor calibration jig unit
Claims (6)
前記距離センサ部からの信号を得て、前記移動体の位置、または姿勢を推定する位置姿勢推定部と、
前記位置姿勢推定部からの信号を得て、前記移動体を移動させる経路を発生させ、前記移動体を移動させるように制御する経路追従制御部と、
前記位置姿勢推定部、前記経路追従制御部が参照する経路情報を有する外部記憶部と、
前記移動体を移動させる移動機構部と、
前記距離センサ部、前記位置姿勢推定部、前記経路追従制御部、外部記憶部、移動機構部に電力を供給する電源部と、
前記距離センサ部、前記位置姿勢推定部、前記経路追従制御部、外部記憶部、移動機構部、電源部とを支持する筐体と
を備えており、
前記経路追従制御部の制御によって、移動する移動体において、
前記距離センサ部と、前記位置姿勢推定部とを再起動させる第1の再起動系統と、
前記経路追従制御部を再起動させる第2の再起動系統とが分かれて再起動され、
前記距離センサ部と、前記位置姿勢推定部の異常を検出する第1の異常検出部を設け、
前記第1の異常検出部が異常を検出した場合には、第1の再起動系統によって前記距離センサ部と、前記位置姿勢推定部の再起動の処理が実行され、
前記経路追従制御部の異常を検出する第2の異常検出部を設け、
前記第2の異常検出部が異常を検出した場合には、第2の再起動系統によって前記経路追従制御部の再起動の処理が実行されることを特徴とする移動体。 A distance sensor for measuring the distance between the object and the moving body;
A position and orientation estimation unit that obtains a signal from the distance sensor unit and estimates the position or orientation of the moving body;
A path follow-up control unit that obtains a signal from the position and orientation estimation unit, generates a path for moving the moving body, and controls the moving body to move;
An external storage unit having path information referred to by the position and orientation estimation unit and the path tracking control unit;
A moving mechanism for moving the moving body ;
A power supply unit that supplies power to the distance sensor unit, the position and orientation estimation unit, the path tracking control unit, an external storage unit, and a moving mechanism unit;
A housing that supports the distance sensor unit, the position and orientation estimation unit, the path tracking control unit, an external storage unit, a moving mechanism unit, and a power supply unit;
In a moving body that moves under the control of the path following control unit,
A first restart system for restarting the distance sensor unit and the position and orientation estimation unit;
A second restart system that restarts the path following control unit is restarted separately;
A first abnormality detection unit that detects an abnormality of the distance sensor unit and the position and orientation estimation unit;
When the first abnormality detection unit detects an abnormality, a restart process of the distance sensor unit and the position and orientation estimation unit is executed by a first restart system,
A second abnormality detection unit for detecting an abnormality of the path following control unit;
When the second abnormality detection unit detects an abnormality, a restart process of the path following control unit is executed by the second restart system.
前記距離センサ部からの検出が出来る範囲の前記筐体上に校正用構造物を設け、
前記距離センサ部と前記校正用構造物との位置に対応して予め設定した設定値と前記距離センサ部によって前記校正用構造物の位置を検出した検出値との差が所定値よりも大きい場合には、前記第1の異常検出部が、前記距離センサ部の異常を検出することを特徴とする移動体。 The moving body according to claim 1,
A calibration structure is provided on the casing in a range where detection from the distance sensor unit can be performed,
It is larger than the predetermined value the difference between the detected value detected positions of the calibration structure by the setting value set in advance corresponding to the position of the distance sensor unit and said calibration structure before Symbol distance sensor unit In this case, the moving object, wherein the first abnormality detection unit detects an abnormality of the distance sensor unit.
前記距離センサ部と前記校正用構造物との位置に対応して予め設定した設定値と前記距離センサ部によって前記校正用構造物の位置を検出した検出値との差から、前記位置姿勢推定部は、前記距離センサ部からの検出信号の値を補正する補正値を得ることを特徴とする移動体。 The mobile body according to claim 2 ,
The difference between the detected value detected positions of the calibration structure by the setting value set in advance corresponding to the position of the distance sensor unit and said calibration structure before Symbol distance sensor unit, the position and orientation estimation The unit obtains a correction value for correcting the value of the detection signal from the distance sensor unit.
前記移動体には一定時間毎に変化するカウント値により経過した時間の計測が可能なタイマを設け、
前記外部記憶部は、前記移動体が移動する範囲の地図データを記憶し、
前記位置姿勢推定部は、
前記地図データを読み込む地図読み込み部を有し、
前記地図読み込み部からの出力値と、前記距離センサ部からの検出値から前記移動体の位置を推定し、
前記距離センサ部からの検出値が時刻に対応させた距離センサデータとして前記外部記憶部に記憶され、
前記位置姿勢推定部の再起動後に、
前記位置姿勢推定部は、再起動される前の時刻を前記外部記憶部から読出し、再起動後の前記タイマから得られるカウント値と比較して
前記外部記憶部から読出された時刻と、前記タイマから得られるカウント値に対応する時刻との差分が所定値よりも小さい場合には、
前記地図読み込み部が前記地図データから読み込む範囲が前記地図データに記憶されている全範囲よりも小さいことを特徴とする移動体。 The moving body according to claim 1,
The moving body is provided with a timer capable of measuring the elapsed time by a count value that changes every fixed time,
The external storage unit stores map data of a range in which the moving body moves,
The position and orientation estimation unit
A map reading unit for reading the map data;
From the output value from the map reading unit and the detection value from the distance sensor unit, the position of the moving body is estimated,
The detected value from the distance sensor unit is stored in the external storage unit as distance sensor data corresponding to the time,
After restarting the position and orientation estimation unit,
The position / orientation estimation unit reads the time before restarting from the external storage unit, compares it with the count value obtained from the timer after restarting, the time read from the external storage unit, and the timer If the difference from the time corresponding to the count value obtained from is smaller than a predetermined value,
A moving body in which a range read from the map data by the map reading unit is smaller than an entire range stored in the map data.
前記外部記憶部は、前記移動体が移動する範囲の地図データを記憶し、
前記位置姿勢推定部は、
前記地図データを読み込む地図読み込み部を有し、
前記地図読み込み部からの出力値と、前記距離センサ部からの検出値から前記移動体の位置を推定し、
前記距離センサ部からの検出値が距離センサデータとして前記外部記憶部に記憶され、
前記位置姿勢推定部の再起動後に、
前記位置姿勢推定部は、再起動される前の距離センサデータを前記外部記憶部から読出し、再起動後の前記距離センサ部からの検出値と比較して
前記外部記憶部から読出された距離センサデータと、再起動後の前記距離センサ部からの検出値との差分が所定値よりも小さい場合には、
前記地図読み込み部が前記地図データから読み込む範囲が前記地図データに記憶されている全範囲よりも小さいことを特徴とする移動体。 The moving body according to claim 1,
The external storage unit stores map data of a range in which the moving body moves,
The position and orientation estimation unit
A map reading unit for reading the map data;
From the output value from the map reading unit and the detection value from the distance sensor unit, the position of the moving body is estimated,
Detection values from the distance sensor unit are stored in the external storage unit as distance sensor data,
After restarting the position and orientation estimation unit,
The position / orientation estimation unit reads distance sensor data before restarting from the external storage unit, and compares the detected value from the distance sensor unit after restarting with the distance sensor read from the external storage unit When the difference between the data and the detected value from the distance sensor unit after restart is smaller than a predetermined value,
A moving body in which a range read from the map data by the map reading unit is smaller than an entire range stored in the map data.
前記地図読み込み部が前記地図データから読み込む範囲を前記距離センサ部が検出出来る範囲に対応する範囲とすることを特徴とする移動体。 The moving body according to claim 4 or 5 ,
A moving body characterized in that a range read by the map reading unit from the map data is a range corresponding to a range that can be detected by the distance sensor unit.
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