本申请基于并要求享有于2017年3月21日提交的在先日本专利申请no.2017-054806的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
本文所描述的实施例总体上涉及自主运动装置和运动控制系统。
背景技术：
通常，期望涉及运动的负荷承载操作、监视操作等利用作为自主运动装置的机器人而自动化。在周围的障碍物被固定布置的静态环境中，这种类型的机器人可以基于路线规划所参考的指示与运动空间有关的记录的地形信息的地图并且还基于来自对每个障碍物的位置进行感测的传感器的输出而自主地运动。作为传感器，可以根据需要使用超声传感器、位置敏感检测器(psd)传感器、激光传感器、激光测距仪(lrf)传感器等。
然而，上述机器人在静态环境中不会造成问题，但是对于人和障碍物的位置随时间变化的动态环境，预期还有改进的空间。
例如，当机器人在变化的动态环境中操作时，在执行操作之后，需要将障碍物信息记录在地图中或从地图中移除。因此，机器人难以响应于其位置变化的动态障碍物或准静态障碍物而自主地进行运动。
在机器人使用的传感器中，超声传感器等的精度差，且难以精确地感测障碍物位置。psd传感器、激光传感器等对空间进行离散地采样，因此不适于确认地图上不存在障碍物。因此，当这些传感器感测到的障碍物位置直接反映在地图中时，地图可能被不精确的障碍物位置所导致的噪声污染，影响路线规划。
技术实现要素：
本发明对这种问题的解决方案是提供一种自动运动装置和运动控制系统，其允许在地图中快速地反映变化的动态环境，同时能够降低因不确定的障碍物位置而引起的可能的噪声。
根据一个实施例，一种自主运动装置，包括存储器、接触传感器、第一距离传感器、位置识别电路和处理器。
存储器被配置为存储网格地图，其包括指示障碍物的存在或不存在状态的网格值。网格值被包括在网格单元中，网格地图以预定间隔分隔成网格单元。
接触传感器是能够感测与障碍物的接触的传感器。
第一距离传感器是能够感测距障碍物的距离的传感器。
位置识别电路被配置为识别当前位置。
处理器被配置为执行估计过程，该估计过程为：基于由第一距离传感器感测到的距离和所识别的当前位置来估计障碍物的位置和网格值。
处理器被配置为执行第一重写过程，该第一重写过程为：根据来自接触传感器和第一距离传感器中的每一个的感测结果，用预定值来重写接触传感器的感测区域中的网格值，或者用预定值或估计的网格值来重写第一距离传感器的感测区域中的网格值。
根据上述配置，自主运动装置能够允许在地图中快速地反映变化的动态环境，同时能够降低因不确定的障碍物位置而引起的可能的噪声。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的自主运动装置的配置的示意图。
图2是示出第一实施例中的自主运动装置的配置的框图。
图3是示出第一实施例中的网格地图的示意图。
图4是示出第一实施例中的设置标准的示意图。
图5是示出第一实施例中的存在准确度的示意图。
图6是示出第一实施例中的不存在准确度的示意图。
图7是示出通过第一实施例中的第二距离传感器实现的存在准确度和不存在准确度的示意图。
图8是示出第一实施例中的不存在准确度的示意图。
图9是示出第一实施例中的操作的流程图。
图10是示出第一实施例中的操作的流程图。
图11是示出第一实施例中的操作的流程图。
图12是示出第一实施例中的操作的流程图。
图13是示出根据第二实施例的自主运动装置的配置的示意图。
具体实施例
下面将使用附图描述每个实施例。
<第一实施例>
图1是示出根据第一实施例的自主运动装置的配置的示意图。图2是示出自动运动装置的配置的框图。充当自主运动装置的机器人1包括装置主体2。装置主体2包括惯性传感器3、gps单元4、左轮5、左电机5a、右轮6、右电机6a、接触传感器7a、防撞器(bumper)7、超声传感器8、psd传感器9、电机控制电路10、存储器11、处理器12和通信电路13。
提供惯性传感器3来充当惯性测量单元(imu)，并检测装置主体2的角速度和加速度，以输出包括检测结果的惯性传感器信息。
全球定位系统(gps)单元4具有位置识别功能以识别装置主体2的当前位置。例如，gps单元4通过使用gps信号定位来获取装置主体2的绝对位置。gps单元4是位置识别电路的示例。在本实施例中，基于机器人1意图用于室外运动的假设而使用gps。然而，可以使用任何其它位置识别电路来代替gps。例如，任何其它位置识别电路可以通过使用激光测距仪(lrf)的基于地形模式匹配的同步定位和地图构建(slam)或通过使用光学照相机图像的视觉slam来估计装置主体2的绝对位置。
左轮5和右轮6分别经由左电机5a和右电机6a彼此独立地被驱动，左电机5a和右电机6a均由电机控制电路10控制。左轮5、左电机5a、右轮6、右电机6a和电机控制电路10形成用于独立两轮驱动的运动机构，其被配置为使机器人1运动。
防撞器7沿装置主体2运动的方向(装置主体2的前方)布置，以防止障碍物与装置主体2之间可能的碰撞。
在防撞器7上提供接触传感器7a并且接触传感器7a可以感测包括运动方向的周围环境的接触。这种类型的接触传感器7a可以例如是具有接触件的开关，开关在通常状态下通过附接在防撞器7与装置主体2之间的弹簧而断开，并且当防撞器7被障碍物推动时开关闭合以提供电连通。在这种情况下，接触传感器7a输出指示接通状态的信号作为在感测到障碍物与防撞器7之间的接触后的感测结果，并在感测到障碍物和防撞器7未彼此接触之后输出指示断开状态的信号。
每个超声传感器8是第一距离传感器，其具有指向性，并且可以感测到周围环境中的障碍物的距离。如果障碍物存在于搜索范围a1内，则相对应的超声传感器8感测从超声传感器8到障碍物的距离，以输出感测结果。在本实施例中，如图1所示，三个超声传感器8被布置在装置主体2的前方。然而，超声传感器8的数量不限于三个。在假定搜索范围a1的总体大于装置主体2的载具宽度的情况下，可以根据需要改变超声传感器8的数量和搜索范围a1的取向。
位置敏感检测器(psd)传感器9中的每一个是第二距离传感器，其具有比超声传感器(第一距离传感器)8更高的指向性，并且可以感测到周围环境中的障碍物的距离。然而，第二距离传感器是可选的附加件，并且可以省略。如果障碍物存在于搜索线a2上，则相对应的psd传感器9感测从psd传感器9到障碍物的距离，以输出感测结果。在本实施例中，如图1所示，四个psd传感器9被布置在装置主体2的前方。然而，psd传感器9的数量不限于四个。在假定搜索线a2的取向落在装置主体2前方的范围内的情况下，可以根据需要改变psd传感器9的数量和搜索线a2的取向。
在本实施例中，超声传感器8用作具有低指向性的第一距离传感器，psd传感器9用作具有高指向性的第二距离传感器，在防撞器7上提供的接触传感器7a被用作物理接触传感器，并且gps单元4被用作识别机器人1的当前位置的位置识别电路。然而，本实施例不限于这些传感器的组合。例如，可以修改实施例以使用具有相似特性的其它传感器。
电机控制电路10由处理器12控制，以分别经由左电机5a和右电机6a来独立地驱动左轮5和右轮6。
存储器11是处理器12可访问并存储各种程序和数据等的存储电路。存储器11例如存储：基本程序，用于实施控制电机控制电路10以便基于网格地图使机器人1运动的功能，用于根据左轮5和右轮6的旋转速度来确定其转换速度(transitionspeed)和回转速度(swingspeed)并将所确定的值相对于时间进行积分的陆标定位(deadreckoning)功能，和用于陆标定位功能的校正功能和误差消除功能；以及涉及重写网格地图的程序。此外，存储器11例如存储网格地图m1以及从gps单元4和传感器3、7a、8和9输出的信息，如图3所示。“网格地图”也可以称为“地形图”。
如图3所示，网格地图m1包括指示障碍物的存在或不存在状态的值(网格值)。该值被包括在网格单元中，其中网格地图m1以预定间隔被分隔成网格单元。该值是指示障碍物存在的概率的存在准确度ea，指示障碍物不存在的概率的不存在准确度na，以及指示尚未估计障碍物的存在或不存在状态的状态的非确认值za。例如，存在准确度由正值表示，不存在准确度na由负值表示，非确认值za由零表示。
具体地，使用基于绝对位置的世界坐标系来管理网格地图m1，并且在该示例中，使用由x坐标和y坐标表示的二维平面来对其进行管理。网格地图m1被提供有根据障碍物的存在准确度ea的强度信息(绝对值)。记录在网格中的值与网格中的障碍物的存在准确度ea一致地增大。还对指示障碍物从网格“消失”的不存在准确度na进行管理。不存在准确度na与障碍物的存在准确度ea是互斥关系的。不存在准确度na是负值，并且随着不存在准确度na增大，该负值减小(强度(＝绝对值)增大)。路线计算中的运动成本与准确度一致地增大。每个网格中的准确度信息可以被重写(重置)，并且基本上用强度高时的值重写。将值“0”作为非确认值za写入未确认的网格。在初始状态下，在所有网格中记录“0”的非确定值za。
当机器人1运动时，根据需要，基于由超声传感器8和psd传感器9中的任何一个感测到的周围环境中的障碍物位置，将指示障碍物的确认存在或不存在状态的值写在网格地图m1上。对于机器人1在某个时间点的当前位置，绝对位置由gps单元4确定。机器人1上的传感器附接位置是已知的。根据检测到的到对象的距离，将传感器坐标系上的估计位置转换为基于绝对位置管理的世界坐标系中的位置信息。与由转换产生的位置相对应的网格是其中要记录指示对象的存在或不存在状态的值的目标。
在指示对象的存在或不存在状态的值中，基于指定的存在准确度设置标准来记录指示对象的存在状态的值，以使得存在准确度ea随着从机器人1到在搜索范围a1内检测到的障碍物位置的距离的增大而减小，如图4的(a)中所示的。
类似地，基于指定的不存在准确度设置标准来记录指示对象不存在状态的值，以使得不存在准确度na的绝对值随着从机器人1到不存在障碍物的位置(在搜索范围a1内对其位置进行检测)的距离的增大而减小，如图4的(b)所示的。即，作为存在准确度ea和不存在准确度na中的每个的强度的绝对值随着感测到的距离增大而一致地减小。
具体地，例如，如果超声传感器8中的任何一个响应，则确定根据在搜索范围a1内感测的距离d1所估计的障碍物bk的位置，如图5的(a)和(b)中所示的。网格地图m1和m2均旨在示出相同的内容。网格地图m1包括大的单元以便指示数值，而网格地图m2包括小单元格，因为网格地图m2未指示数值。这也适用于其它附图。
每个超声传感器8具有低的指向性并且在如锥形扩展的区域上测量距离。因此，对于超声传感器8，位于较长距离处的障碍物bk的估计位置对应于在垂直方向和水平方向上更远扩展的区域(感测区域da1)。即，感测区域da1大于障碍物bk的实际位置。感测区域da1是搜索范围a1的一部分。由于使用由x和y坐标表示的二维平面来管理网格地图m1和m2，所以以存在准确度ea来重写覆盖了由感测区域da1在xy平面上的投影所产生的区域的网格。当如使用超声传感器8时的情况感测区域da1较大时，可以重写多个网格。然后，确定与检测到的距离相对应的存在准确度ea的值。基于上述存在准确度设置标准，根据障碍物的估计位置来设置存在准确度ea。将存在准确度ea的值记录在被确定为上述记录目标的每个网格中。如果目标网格中记录的网格信息为存在属性(正值)，并且该值大于要记录在网格中的值，则重写并更新网格中的值。
对于位于障碍物bk的位置前方(位于传感器8(≒机器人1)与障碍物bk之间)的搜索范围a1内的区域，确保不存在障碍物。因此，如图6的(a)和(b)中所示，使用不存在准确度(负值)na来描述包括在与障碍物bk的位置相对应的感测区域da1前方的区域中的网格。基于指定的不存在设置标准来确定不存在准确度na，以使得强度(绝对值)随着距机器人1的距离的增大而减小。在这种情况下，其中记录有存在准确度(正值)ea的网格也基于不存在设置标准用不存在准确度na被重写。因此，即使在地图中记录的障碍物运动或被移除，也可以更新地图信息。
如果psd传感器9中的任何一个响应，则确定根据在相对应的搜索线a2上感测到的距离d2估计的障碍物bk的位置和存在准确度ea，并且以存在准确度ea重写并更新相对应网格中的值，如图7的(a)和(b)所示的。然而，每个psd传感器9具有比超声传感器8更高的指向性，并且仅确认基本上位于直线上的障碍物bk的存在或不存在。因此，障碍物bk的存在准确度ea的强度被设置为高于从相同距离处的每个超声传感器8获得的存在准确度ea。将在障碍物bk前方的空间的不存在准确度na的强度设置为低于从相同距离处的超声传感器获得的不存在准确度na。然而，由于每个psd传感器9的高指向性，因此对于网格的整个内部区域尚未成功确认不存在。因此，如果存在准确度(正值)ea已经被记录在网格地图m1和m2中，则可以放弃用不存在准确度na进行重写。
如图8的(a)和(b)中所示，障碍物bk显然不在机器人1的当前位置处，因为机器人1存在于该位置处。因此，以具有最大强度(最小值)的不存在准确度na来重写与机器人1的当前位置相对应的网格的值。
处理器12具有陆标定位功能，以基于左轮5和右轮6的旋转速度来确定其转换速度和回转速度并且将所确定的值相对于时间进行积分，以实现不断地确定装置主体2的位置、姿势和状态。可以例如从图中未示出的编码器、或者基于电机控制电路10根据处理器12执行的控制的内容来获取左轮5和右轮6的旋转速度。处理器12还具有例如使用从惯性传感器3输出的惯性传感器信息来校正陆标定位信息的功能。处理器12还具有使用由gps单元4所获取的绝对位置来消除陆标定位引起的累积误差的功能。
除了如上所述的陆标定位功能、校正功能及其误差消除功能之外，处理器还执行存储器11中的程序以提供以下功能(f12-1)至(f12-3)。
(f12-1)基于由超声传感器8(或者psd传感器9)中的任何一个感测到的距离以及由gps单元4识别的当前位置，来估计障碍物bk在周围环境中的位置以及指示对象bk的存在或不存在状态的值的估计功能。
(f12-2)根据来自接触传感器7a和超声传感器8(或psd传感器9)中的每一个的感测结果，以预定值重写接触传感器7a的感测区域中的网格的值、或者以预定值或估计值重写超声传感器8(或psd传感器9)中的任何一个的感测区域中的网格的值的第一重写功能。
(f12-3)以指示障碍物不存在状态的值来重写与当前位置处的装置所占据的区域相对应的网格的第二重写功能。
第一重写功能(f12-2)可以包括以下功能(f12-2-1)至(f12-2-3)。
(f12-2-1)进行操作的功能，以使得当接触传感器7a感测到接触并且没有超声传感器8(和psd传感器9)感测到距离时，如果具有至少预定的第一存在准确度的至少规定数量的网格存在于接触传感器7a的感测区域中，则用比第一存在准确度高的预定的第二存在准确度来重写网格的值，并且如果至少规定数量的网格不存在于接触传感器7a的感测区域中，则沿准确度增加方向用比第一存在准确度低的预定的第三存在准确度来重写感测区域中的网格的值。对于存在准确度(正值)，准确度增加方向是指正值增大的方向(正方向)。对于不存在准确度(负值)，准确度增加方向是指负值的绝对值增加的方向(负方向)。此外，当网格的值小于第三存在准确度的值时，执行第三存在准确度的重写。换言之，执行该重写以增加网格的值。
(f12-2-2)进行操作的功能，以使得当接触传感器7a感测到接触并且超声传感器8(或psd传感器9)中的任何一个感测到距离时，如果基于感测到的距离，具有至少预定的第一存在准确度的至少规定数量的网格存在于超声传感器8(或psd传感器9)的感测区域中，则用比第一存在准确度高的预定的第二存在准确度来重写网格的值，并且如果在超声传感器8(或psd传感器9)的感测区域中不存在至少规定数量的网格，则用比第一存在准确度低的预定的第三存在准确度来重写感测区域中的网格的值。当网格的值小于第三存在准确度的值时，执行第三存在准确度的重写。换言之，执行该重写以增大网格的值。
(f12-2-3)进行操作的功能，以使得当接触传感器7a没有感测到接触并且超声传感器8(或psd传感器9)中的任何一个感测到距离时，如果超声传感器8(或psd传感器9)感测到的距离落在预定范围内，则用估计值来重写超声传感器8(或psd传感器9)的感测区域中的网格的值。当网格的值小于估计值时，执行估计值的重写。换言之，执行该重写以增大网格的值。
通信电路13是被配置为以有线或无线方式向图中未示出的外部装置发送信息和从该外部装置接收信息的电路。例如，机器人1可以从通信电路13接收从外部装置发送的目标位置，并将该目标位置传送到处理器12。当到达目标位置时，机器人1可以经由通信电路13向外部装置发送运动结束消息。
机器人1可以经由图中未示出的任何输入电路和输出电路来接收和输出信息，而不限于通信电路13。例如，机器人1可以根据按钮操作等经由输入电路来接受目标位置的输入。当到达目标位置时，机器人1可以经由输出电路来输出运动结束消息。
将使用图9至图12中的流程图来描述如上所述配置的自主运动装置(机器人)的操作。
[总体操作]
当机器人1经由通信电路13从图中未示出的外部装置接收目标位置的输入(步骤st1)时，将目标位置从通信电路13传送到处理器12。机器人1还使用gps单元4来识别机器人1的当前位置(步骤st2)。
在读取网格地图(以下称为地形图)(步骤st3)后，机器人1在识别当前位置并基于地形图避开障碍物的同时向目标位置运动(步骤st4)。
此时，机器人1判断防撞器7上的接触传感器7a是否感测到与障碍物的接触(步骤st5)。如果接触传感器7a感测到接触，则机器人1判断距离传感器(即，超声传感器8或psd传感器9中的任何一个)是否感测到障碍物(步骤st6)。
如果步骤st6中的判断结果指示没有感测到障碍物，则机器人1经由步骤st10转到步骤st7。如果感测到障碍物，则机器人1经由步骤st20转到步骤st7。步骤st10是关于防撞器7的感测区域的近距离障碍物信息的记录过程。步骤st20是关于距离传感器的感测区域的近距离障碍物信息的记录过程。
如果在步骤st5中没有感测到接触，则机器人1经由步骤st30转到步骤st7。步骤st30是关于距离传感器的感测区域的远距离障碍物信息的记录过程。
在步骤st7中，机器人1的处理器12判断所识别的当前位置是否到达目标位置。如果当前位置尚未到达目标位置，则机器人1返回到步骤st4以继续该过程。如果在步骤st7中的判断的结果指示已经到达目标位置，则机器人1结束过程。
现在，将描述步骤st10、st20和st30中的具体处理。
[a]步骤st10：记录来自防撞器(接触传感器)的近距离障碍物信息
首先，概述步骤st10。
当防撞器7上的接触传感器7a响应时，即使超声传感器8和psd传感器9都不响应，也确定障碍物存在于距离传感器的盲点处，并且用指示障碍物的存在状态的值来重写与防撞器位置相对应的网格的值。然而，当防撞器7具有覆盖给定范围的尺寸时，传感器无法确定障碍物的存在位置，在这种情况下，机器人1前方的所有网格都被指示障碍物的存在状态的值所重写。即使在不需要的网格中也记录具有高强度的障碍物存在准确度信息。
因此，在步骤st10中，根据每个网格中的值，用不同的强度值来重写防撞器7的感测区域中的网格(步骤st11至st13)。因此，借助于阻止存在准确度ea的记录范围扩展到不存在障碍物的范围，可以新记录先前不存在的障碍物，并且能够以受抑制的噪声来处理障碍物位置的改变。概述了步骤st10。现在，将具体描述步骤st10。
当接触传感器7a感测到接触(st5；是)并且没有超声传感器8(和psd传感器9)感测到距离(st6；否)时，机器人1的处理器12执行包括步骤st11至st13的步骤st10。
处理器12判断是否具有至少第一存在准确度(高)的至少规定数量的网格存在于接触传感器7a的防撞器感测区域中(步骤st11)。使用实际值而不是绝对值来执行步骤st11中的存在准确度的比较。
例如，假定防撞器感测区域中的网格的值为-8、-8、-7、6、7和-6。假定预定的第一存在准确度为5，并且假定规定数量为2。在这种情况下，在防撞器感测区域中存在具有至少预定的第一存在准确度“5”的规定数量的至少2个网格(6、7)。
如果步骤st11中的判断结果指示至少存在规定数量的网格，则用比第一存在准确度高的预定的第二存在准确度(最大值)来重写对应网格的值(步骤st12)。处理器12然后转到步骤st7。例如，均用预定的第二存在准确度(例如，99)来重写防撞器感测区域中的相对应网格的值(6、7)。于是，防撞器感测区域中的网格的值为-8、-8、-7、99、99和-6。
如果步骤st11中的判断结果指示不存在至少规定数量的网格，则用比第一存在准确度低的预定的第三存在准确度(中值)来重写防撞器感测区域中的网格的值(步骤st13)。处理器12然后转到步骤st7。对于小于第三存在准确度的值的网格的值执行在步骤st13中的重写。
例如，假定在步骤st11中的判断时的防撞器感测区域中的网格的值为-8、-8、-7、4、7和-6。假定预定的第一存在准确度为5，并且假定规定的数量为2。在这种情况下，在防撞器感测区域中不存在具有至少预定的第一存在准确度“5”的至少规定数量的网格，即至少两个网格。
因此，在步骤st13中，在防撞器感测区域中的网格的值(-8、-8、-7、4、7和-6)中，用第三存在准确度(3)来重写小于第三存在准确度的值的网格的值(-8、-8、-7和-6)。等于或大于第三存在准确度的值(3)的网格的值(4、7)不被重写。于是，防撞器感测区域中的网格的值为3、3、3、4、7和3。
[b]步骤st20：记录来自距离传感器的近距离障碍物信息
首先，概述步骤st20。
如果防撞器7的接触传感器7a响应，并且距离传感器(即，超声传感器8或psd传感器9中的任何一个)在防撞器感测区域中感测到障碍物，则优先用从相对应的距离传感器获得的对象的存在或不存在状态的值来重写相对应网格的值，而不是用从防撞器7上的接触传感器7a获得的值来进行重写。
如果距离传感器的感测到的距离等于或短于预定的第一检测距离(近距离的情况)，并且等于或高于第一存在准确度的存在准确度被记录在距离传感器的感测区域中与障碍物的位置相对应的一些网格中，则用第二存在强度(最大值)来重写网格的存在准确度(步骤st21、st23和st24)。如果没有记录具有等于或高于第一存在准确度的存在准确度的网格，则用对应于距障碍物的感测距离的存在准确度来重写距离传感器的感测区域中的所有网格，并且记录重写的网格，在假定对应于距障碍物的感测距离的存在准确度高于现有准确度的情况下(步骤st25)。在这种情况下，使用实际值而不是绝对值(强度)来执行存在准确度的比较。因此，可以相对于防撞器检测区域缩小记录在地图中的障碍物的位置，并可以新记录先前不存在的障碍物。
在上述状态下，在超声传感器8中的任何一个的搜索范围a1中，在将具有小的绝对值的存在准确度(正值)或不存在准确度(负值)记录在与感测到障碍物的距离相比较短的距离处存在的网格中的情况下，基于不存在准确度的设置标准来重写不存在准确度(负值)(步骤st26)。这使得能够处理先前存在于地板上的障碍物随后失去的环境变化。已经概述了步骤st20。现在，将具体描述步骤st20。
当接触传感器7a感测到接触(st5；是)并且超声传感器8(或psd传感器9)中的任何一个感测到距离(st6；是)时，机器人1的处理器12执行包括步骤st21至st26的步骤st20。
处理器12判断感测到的距离是否等于或长于第一检测距离(步骤st21)。如果感测到的距离不等于或长于第一检测距离，则用与感测到的距离相对应的存在准确度来重写距离传感器的感测区域中与感测到的距离相对应的存在准确度的值相比较小的网格的值(步骤st22)。然后，处理器12转到步骤st7。
如果步骤st21中的判断结果指示感测到的距离等于或短于第一检测距离，则处理器12判断在由超声传感器8(或psd传感器9)所提供的距离传感器的感测区域中是否存在具有至少预定的第一存在准确度(高)的规定数量的网格(步骤st23)。使用实际值而不是绝对值(强度)来执行步骤st23中的存在准确度的比较。
如果步骤st23中的判断结果指示至少存在规定数量的网格，则用比第一存在准确度高的预定的第二存在准确度(最大值)来重写相对应网格的值(步骤st24)。处理器12然后转到步骤st26。
如果步骤st23中的判断结果指示不存在至少规定数量的网格，则用第三存在准确度(中值)来重写距离传感器的感测区域中的网格的值，该第三存在准确度低于第一存在准确度(步骤st25)。处理器12然后转到步骤st26。对小于第三存在准确度的值的网格的值执行步骤st25中的重写。
在步骤st26中，用对应于测量距离的不存在准确度(负值)来重写位于距离传感器的感测区域前方的区域中并且其中记录了低于与测量距离相对应的强度的不存在准确度的网格(步骤st26)。对位于距离传感器的感测区域前方的区域中并且其中记录了存在准确度(正值)的网格类似地执行该重写。然后，处理器1转到步骤st7。
[c]来自距离传感器的远距离障碍物信息的记录
首先，概述步骤st30。
如果防撞器7的接触传感器7a不响应，并且超声传感器8或psd传感器9中的任何一个响应，则用与感测到的距离相对应的存在准确度(正值)来重写其中记录了障碍物的不存在准确度的网格，在假定在短距离处感测到障碍物的情况下(步骤st31、st33、st35、st37)。这允许阻止将不确定的存在准确度广泛记录在地形图中，同时能够处理其中障碍物出现在地板上(先前在底板上不存在障碍物)的周围环境的变化。
在上述状态下，在超声传感器8中的任何一个的搜索范围a1中，在将具有小的绝对值的存在准确度(正值)或不存在准确度(负值)记录在与感测到障碍物的距离相比较短的距离处存在的网格中的情况下，基于不存在准确度的设置标准来重写不存在准确度(负值)(步骤st38)。这使得能够处理其中先前存在于地板上的障碍物随后失去的环境变化。
如果防撞器7的接触传感器7a没有响应，并且超声传感器8或psd传感器9都没有响应，则用具有与测量距离相对应的强度的不存在准确度来重写网格，在假定网格具有非确认值za(0)的情况下(步骤st32)。即，在网格中记录指示障碍物的不存在的值。如果在超声传感器8中的任何一个的感测区域中的网格中记录了存在准确度(正值)，则用与测量距离相对应的不存在准确度(负值)来类似地重写网格。这使得能够处理先前存在于地板上的障碍物随后失去的环境变化。已经概述了步骤st30。现在，将具体描述步骤st30。
当接触传感器7a没有感测到接触(st5；否)时，机器人1的处理器12判断超声传感器8(和psd传感器9)中的任何一个是否感测到距离(步骤st31)。如果步骤st31中的判断结果指示没有超声传感器8(和psd传感器9)感测到距离，则用具有与测量距离相对应的强度的不存在准确度来重写位于包括搜索范围a1和搜索线a2的测量区域中并且具有低于与测量距离相对应的强度的不存在准确度的网格(步骤st32)。处理器12然后转到步骤st7。对非确认值za和存在准确度ea也类似地执行步骤st32中的重写。
如果在步骤st31中的判断结果指示超声传感器8(或psd传感器9)中的任何一个感测到距离，则处理器12判断距离传感器的感测区域是否包含具有障碍物存在状态的存在准确度的网格(步骤st33)。
如果步骤st33中的判断结果指示距离传感器的感测区域包含具有障碍物存在状态的存在准确度的网格，则用与感测到的距离相对应的存在准确度来重写距离传感器的感测区域中具有与对应于感测到的距离的存在准确度相比较低的存在准确度的网格(步骤st34)。处理器12然后转到步骤st7。
如果步骤st33中的判断结果指示距离传感器的感测区域不包含具有障碍物存在状态的存在准确度的网格，则处理器12判断超声传感器8(或psd传感器9)感测到的距离是否等于或短于预定的第二检测距离(步骤st35)。步骤st35可以是判断感测到的距离是否落在预定范围内的步骤，在该预定范围内感测到的距离等于或短于第二检测距离并且等于或长于第一检测距离。在这种情况下，第一检测距离也已经在步骤st21中使用。
如果步骤st35中的判断结果指示感测到的距离不在预定范围内，则处理器12将与感测到的距离相对应的存在准确度写在距离传感器的感测区域中的网格中(步骤st36)。然后，处理器12转到步骤st7。
如果步骤st35中的判断结果指示感测到的距离等于或短于第二检测距离，则处理器12用估计值来重写超声传感器8(或psd传感器9)的感测区域中的网格的值。具体而言，用与感测到的距离相对应的存在准确度的值来重写距离传感器的感测区域中的与对应于感测到的距离的存在准确度的值相比较小的网格的值(步骤st37)。
在步骤st37之后，用与测量距离相对应的不存在准确度(负值)来重写位于距离传感器的感测区域前方的区域中并且其中记录了低于与测量距离相对应的强度的不存在准确度的网格(步骤st38)。对位于距离传感器的感测区域前方的区域中并且其中记录了存在准确度(正值)的网格类似地执行该重写。如上所述，步骤st30结束并转到步骤st7。
如上所述，在第一实施例中，存储了网格地图，其在网格单元中包含指示障碍物的位置以及障碍物的存在或不存在状态的值，其中，网格地图以预定间隔分隔成网格单元。根据来自接触传感器和第一距离传感器中的每一个的感测结果，用预定值来重写接触传感器的感测区域中的网格，或者用预定值或估计值来重写第一距离传感器的感测区域中的网格的值。
由于并非所有的网格而是感测区域中的一些网格在值上有变化，所以可以降低因不确定的障碍物位置而引起的可能的噪声。由于网格的值用预定值或估计值被重写而不是随着时间而改变，所以可以在地图中快速地反映变化的动态环境。
即，第一实施例允许在地图中快速地反映变化的动态环境，同时能够降低因不确定的障碍物位置而引起的可能的噪声。
此外，传感器状态和上述操作的条件的添加允许防止地图受到噪声的影响，同时可以通过主动利用甚至距离传感器(例如，具有低指向性的超声传感器)来快速地生成网格地图，以记录指示障碍物的存在或不存在状态的值。
指示障碍物的存在或不存在状态的值是以下各项之一：指示障碍物存在的概率的存在准确度、指示障碍物不存在的概率的不存在准确度、和指示尚未估计障碍物的存在或不存在状态的非确认值。存在准确度由正值表示，不存在准确度由负值表示，非确认值由零表示。因此，障碍物的存在状态、障碍物的不存在状态以及尚未确认障碍物的存在或不存在的状态可以被区分地记录在网格地图中。
每个存在准确度和不存在准确度的强度的绝对值随着感测到的距离的增加而减小。因此，可以使用相对小的绝对值来管理远距离处的障碍物的存在或不存在。可以使用相对大的绝对值来管理近距离处的障碍物的存在或不存在。
当接触传感器感测到接触并且第一距离传感器没有感测到距离时，如果具有至少预定的第一存在准确度的至少规定数量的网格存在于接触传感器的感测区域中，则用比第一存在准确度高的预定的第二存在准确度来重写相对应网格的值。如果具有至少预定的第一存在准确度的至少规定数量的网格不存在于接触传感器的感测区域中，则用比第一存在准确度低的预定的第三存在准确度来重写感测区域中的网格的值。
因此，即使障碍物存在于距离传感器的盲点中，也可以重写并更新网格地图。如果接触传感器的感测区域覆盖比网格宽度大的范围，并且障碍物的尺寸小于接触传感器的感测区域，则可以防止存在准确度的记录范围扩展到障碍物不存在的范围，允许抑制地图上可能的噪声。
当接触传感器感测到接触并且第一距离传感器感测到距离时，基于感测到的距离来执行该过程。如果具有至少第一存在准确度的至少规定数量的网格存在于第一距离传感器的感测区域中，则用比第一存在准确度高的第二存在准确度来重写相对应网格的值。如果至少规定数量的网格不存在于第一距离传感器的感测区域中，则用比第一存在准确度低的预定的第三存在准确度来重写感测区域中的网格的值。
因此，当接触传感器和第一距离传感器都感测到与障碍物的距离时，优选地使用具有与接触传感器的感测区域相比较小的感测区域的第一距离传感器的感测结果，在假定感测到的距离较短的情况下。这防止存在准确度的记录范围扩展到障碍物不存在的范围，允许抑制地图上可能的噪声。
当接触传感器没有感测到接触并且第一距离传感器感测到距离时，如果由第一距离传感器感测到的距离落在预定范围内，则用估计值来重写第一距离传感器的感测区域中的网格的值。
因此，可以根据来自第一距离传感器的感测结果用估计值来重写距离传感器的感测区域中的网格的值。
自主运动装置(机器人)还包括第二距离传感器，其具有比第一距离传感器更高的指向性，并且可以对与周围环境中的障碍物的距离进行感测。当第二距离传感器和第一距离传感器感测到相同的距离时，基于第二距离传感器感测到的距离而估计的值的强度大于基于第一距离传感器感测到的距离而估计的值的强度。在第二距离传感器的感测区域前方的区域中的不存在准确度的强度小于在第一距离传感器的感测区域前方的区域中的不存在准确度的强度。
因此，可以根据存在准确度与不存在准确度之间的指向性差异来适当地设置存在准确度和不存在准确度。
用障碍物的不存在状态的值来重写与当前位置处装置所占据的区域相对应的网格。
在不使用接触传感器或距离传感器的情况下，可以用障碍物的不存在状态的值来重写其中不存在障碍物的网格。
<第二实施例>
图13是示出根据第二实施例的运动控制系统的配置的框图。与图2中的对应部件基本相同的图13中的运动控制系统的部件用相同的附图标记来表示。省略对重复部件的描述，并且将主要描述不同的部件。
第二实施例涉及一种运动控制系统，包括：机器人1，提供机器人1代替第一实施例中的自主运动机器人1，并且机器人1外部可控制地运动；以及运动控制装置20，其使机器人1可控地运动。运动控制装置20基于在网格单元中包括指示障碍物的存在或不存在状态的值的网格地图来输出运动控制信号，其中，网格地图以预定间隔分隔成网格单元。机器人1是基于运动控制信号而运动的运动装置。
机器人1具有与第一实施例的硬件配置类似的硬件配置，但不同之处在于存储器11的存储内容、处理器12执行的处理、通信电路13为了与运动控制装置20进行通信而执行的通信过程等。
在上述存储的内容中，本实施例中的存储器11不存储网格地图或用于重写网格地图的程序。然而，存储器11存储一种程序，该程序允许处理器12实施以下功能：传输功能，以将来自接触传感器7a的感测结果、来自超声传感器8和psd传感器9中的任何一个的感测结果以及由gps单元4所识别的当前位置经由通信电路13发送到运动控制装置20；以及基于从运动控制装置20接收的运动控制信号经由电机控制电路10来控制左电机5a和右电机6a的功能。控制左电机5a和右电机6a的功能以及上述运动机构形成基于从运动控制装置20接收到的运动控制信号进行运动的运动单元。
处理器12不具有陆标定位功能、为此的校正功能和误差消除功能、或者如上所述的功能(f12-1)至(f12-3)。然而，处理器12具有传输功能，以将来自接触传感器7a的感测结果、来自超声传感器8和psd传感器9中的任何一个的感测结果以及由gps单元4所识别的当前位置经由通信电路13发送到运动控制装置20。处理器12还具有基于从运动控制装置20接收的运动控制信号经由电机控制电路10来控制左电机5a和右电机6a的功能。
通信电路13由处理器12控制，以与运动控制装置20进行通信。
运动控制装置20包括存储器21、处理器22和通信电路23。
存储器21是可由处理器12访问并存储网格地图、各种程序和数据等的存储电路。存储器11存储例如基本程序，以实施以下功能：生成允许控制电机控制电路10以便基于网格地图使机器人1运动的运动控制信号的功能；经由通信电路23来发送运动控制信号的信号传输功能；根据左轮5和右轮6的旋转速度来确定其转换速度和回转速度并且将所确定的值相对于时间进行积分的陆标定位功能；以及陆标定位功能的校正功能和误差消除功能，并且存储器11存储重写网格地图的程序。
处理器22执行存储器21中的程序，以便除了陆标定位功能及其校正功能和误差消除功能之外，还实施下面描述的功能(f22-1)至(f22-4)。
(f22-1)估计功能，基于发送自机器人1的包括在来自超声传感器8(和psd传感器9)中的任何一个的感测结果中的距离以及发送的当前位置(由gps单元4识别)来估计障碍物bk在周围环境中的位置以及指示障碍物bk的存在或不存在状态的值。
(f22-2)第一重写功能，用预定值来重写接触传感器7a的感测区域中的网格，或者根据来自接触传感器7a和超声传感器8(或psd传感器9)中的每一个的发送的感测结果用预定值或估计值来重写超声传感器8(或psd传感器9)中的任何一个的感测区域中的网格。
(f22-3)第二重写功能，用障碍物的不存在状态的值来重写与发送的当前位置处的机器人1所占据的区域相对应的网格。
(f22-4)信号传输功能，基于网格地图来发送运动控制信号。
第一重写功能(f22-2)可以包括与上述功能(f12-2-1)至(f12-2-3)类似的功能。
在如上所述的配置中，由运动控制装置20执行上述图9至图12中的流程图中的处理，以重写和更新网格地图并且基于网格地图来发送运动控制信号。运动装置(机器人1)基于运动控制信号经由电机控制电路10控制左电机5a和右电机6a，以独立地驱动左轮5和右轮6并使其运动。
因此，即使当第一实施例变更为包括机器人1和运动控制装置20的运动控制系统时，也可以产生与第一实施例的效果类似的效果。
在上述实施例中的至少一个中，根据来自接触传感器和第一距离传感器中的每一个的感测结果，用预定值重写接触传感器的感测区域中的网格的值，或者用预定值或估计值重写第一距离传感器的感测区域中的网格的值。
因此，可以在地图中快速地反映变化的动态环境，同时降低由不确定的障碍物位置所引起的可能的噪声。
虽然已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅以举例的方式呈现，而并非旨在限制本发明的范围。实际上，本文描述的新颖方法和系统可以以各种其它形式实现；此外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对本文所述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和变更。所附权利要求及其等效形式旨在涵盖落在本发明的范围和精神内的这些形式或修改。