位置识别装置和具有该位置识别装置的移动机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据由距离传感器测量的周边环境的距离数据和周边环境的地图数据来估测地图上的移动体的位置和角度的位置识别装置和具有该位置识别装置的移动体。在本说明书中同时使用“移动体”这一术语和“移动机器人”这一术语，“移动机器人”作为“移动体”的一个实施方式而使用，作为发明思想没有实质的差别。
【背景技术】
[0002]以往已知有利用由激光距离传感器测量的距离数据以及地图数据来估测移动体的位置和角度的位置姿态估测装置。例如在专利文献I (日本特开2009-109200号公报)中，公开了移动机器人的自主移动控制等中使用的、识别实际环境中自身的位置姿态的技术，尤其是以移动机器人在无人操作下自动地到达目的地为目的的、利用来自搭载在移动机器人上的距离传感器的遥感数据和表示环境的几何状况的二维环境地图来计算移动机器人的位置姿态的技术。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2009-109200号公报
【发明内容】
[0006]在上述专利文献I记载的技术中，记载了使由距离传感器测量的遥感数据与环境地图匹配来估测移动机器人的位置姿态的方法，但在一般的匹配方法中，由于存在数据的处理量庞大、计算时间长等问题，而期望减少处理量。因此，除了估测位置姿态以外没有提出进行使用地图的处理的方案。
[0007]本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种位置识别装置和具有位置识别装置的移动机器人，其在预先设定的规定区域(行进区域、指定区域等特定区域)的范围内，通过进行距离数据与地图数据的匹配，来估测移动体的位置姿态，并且通过利用估测出的位置姿态，再次对比距离数据和地图数据，来对激光距离传感器照射的物体的种类进行分类。
[0008]本发明的位置识别装置，其利用照射的激光的反射光来识别设置在周围环境中的物体，并且估测以能够移动的方式配置在周边环境内的移动体的位置和角度，上述位置识别装置的特征在于:存储有上述移动体行进的周边环境的地图数据，上述位置识别装置设置有:测量从上述移动体至设置在上述周围环境中的物体的距离的距离传感器；根据由该距离传感器测量出的从上述移动体至上述物体的距离数据和上述地图数据来判别设置在上述周围环境中的物体的单元；存储上述移动体的行进区域的行进区域存储单元；和判断上述物体是否位于存储在该行进区域存储单元中的上述移动体的行进区域内的物体判断单元。
[0009]本发明的位置识别装置，其利用照射的激光的反射光来识别设置在周围环境中的物体，并且估测以能够移动的方式配置在周边环境内的移动体的位置和角度，上述位置识别装置的特征在于:存储有上述移动体行进的周边环境的地图数据，上述位置识别装置设置有:测量从上述移动体至设置在上述周围环境中的物体的距离的距离传感器；根据由该距离传感器测量出的从上述移动体至上述物体的距离数据和上述地图数据来判别设置在上述周围环境中的物体的单元；存储上述移动体的行进区域的行进区域存储单元；存储与上述移动体的行进区域不同的特定区域的特定区域存储单元；和判断上述物体是否位于存储在上述行进区域存储单元中的上述移动体的行进区域内或存储在上述特定区域存储单元中的上述特定区域内的物体判断单元。
[0010]本发明的位置识别装置，其具有测量至周围物体的距离的距离传感器，利用移动体行进的周边环境的地图数据和由上述距离传感器测量出的距离数据来估测上述移动体的位置和角度，上述位置识别装置的特征在于，包括:存储上述地图数据的特定区域的特定区域存储单元；和利用上述地图数据和上述估测出的位置和角度来判断是否有物体位于上述特定区域内的物体判断单元。
[0011]本发明的位置识别装置，通过上述距离传感器对从上述移动体至上述物体的距离进行多次测量，基于通过该多次测量而得到的多个上述距离数据，对上述物体进行是移动体还是静止体的分类。
[0012]本发明的移动机器人，其特征在于:设置有上述位置识别装置和对自主行进进行自动控制的控制装置，上述控制装置根据上述距离数据判断上述移动机器人已接近上述物体，并基于由上述物体判断单元进行的上述物体是否位于上述行进区域内的判断，来改变行进路径。
[0013]在本发明的移动机器人中，上述控制装置在根据上述距离数据判断上述移动机器人已接近上述物体时，根据该物体的分类来改变上述移动体的行进限制速度。
[0014]在本发明的移动机器人中，设置有通信装置，其在上述物体判断单元判断为上述物体位于上述特定区域内时向外部进行通报。
[0015]本发明的移动机器人通过基于估测的位置、角度来对比距离数据和地图数据，能够容易地分成与地图一致的物体、位于行进通路上的物体、位于地图的特定区域内的物体等这些种类，能够构筑使移动体避开障碍物、安全且提高了便利性地行进的控制系统。
【附图说明】
[0016]图1是表示本实施方式的移动机器人的结构的框图。
[0017]图2是表示移动机器人的行进路径和周边环境的状态的说明图。
[0018]图3A是表示周边环境的地图数据的说明图。
[0019]图3B是表示地图数据中的移动机器人的行进区域、指定区域的说明图。
[0020]图4是表示从构成于移动机器人的激光距离传感器向物体等照射激光来判别物体的状态的说明图。
[0021]图5A是表示为了与图3A比较进行了从移动机器人I至能看到的地图物体的距离的测量的状态的说明图。
[0022]图5B是表示被判断为预先存储的行进区域内放置有物体A的状态的说明图。
[0023]图5C是表示被判断为预先存储的指定区域Al内放置有台车B的状态的说明图。
[0024]图?是表示被判断为物体位于行进区域1、2、3和指定区域以外的区域的状态的说明图。
[0025]附图标记说明
[0026]1......移动机器人
[0027]2……相对位置运算部
[0028]3......控制指令部
[0029]4......行进控制部
[0030]5......左右电动机(马达)
[0031]6……激光距离传感器(距离传感器)
[0032]7……位置识别单元(位置识别装置)
[0033]8......通信装置
[0034]9……目标点指令装置
[0035]10......地图数据
[0036]11......数据对比部
[0037]12......行进区域存储单元
[0038]13......指定区域存储单元(特定区域存储单元)
[0039]14......物体判断单元
[0040]15……地图物体接近判断部
[0041]16……行进障碍物体处理部
[0042]17……指定区域物体处理部
[0043]18……车辆速度限制运算部
【具体实施方式】
[0044]图1是表示作为本发明的一例的移动体的移动机器人I的结构的框图。如该图所示，移动机器人I包括:被输入从目标点指令装置9输出的目标位置Xg、Yg、目标角度Θ g的相对位置运算部2、被输入从相对位置运算部2输出的控制指令dx、dy、d θ的控制指令部3、被输入从控制指令部3输出的行进速度指令和旋转速度指令的行进控制部4、分别被输入从行进控制部4输出的左电动机速度指令和右电动机速度指令的作为行进机构的左右电动机5、测量从移动机器人I到后述的周边环境(墙壁、装置、物体A等)的距离的激光距离传感器6、根据周边环境的地图数据10和由激光距离传感器6测量的周边环境的距离数据估测移动机器人I的位置和角度的位置识别装置7、以及用于与外部进行通信来实现通报等的通信装置8。
[0045]作为位置识别装置的位置识别单元7中存储有移动机器人I所行进的周边环境的地图数据10，设置有将由激光距离传感器6测量出的至墙壁、装置、物体等周边环境的位置信息与地图数据10对比的数据对比部11。为了估测移动机器人I与周围环境的位置关系，如图3Β所示，该位置识别单元7预先将区域划分为“行进区域”和作为特定区域的“指定区域”。“行进区域”正如其名，为移动机器人I行进的区域，“指定区域”为台车或物体等的放置地点。因此，位置识别单元7设置有:存储移动机器人I的行进区域的行进区域存储单元12和存储移动机器人I的行进区域以外的作为特定区域的指定区域的特定区域存储单元即指定区域存储单元13。而且，通过物体判断单元14根据由激光距离传感器6测量出的墙壁、装置、物体等周边环境的信息来判断“物体”的存在。进一步地，参考来自行进区域存储单元12和指定区域存储单元13的各区域信息，在各处理部、地图物体接近判断部15、行进障碍物体处理部16、指定区域物体处理部17中进行已判断为存在的“物体”是地图物体、行进障碍物体还是指定区域物体的处理。对于地图物体和行进障碍物体，由于作为行进的移动机器人I需要加以注意，因此向车辆速度限制运算部18输出信息，在基于车辆速度限制运算部18中的信息的运算而判断为需要对车辆速度施加限制的情况下，向控制指令部3发出限制速度指令。
[0046]将由激光距离传感器6测量出的距离数据与地图数据10对比，求取移动机器人I的位置和角度的数据。由数据对比部11对比后的移动机器人I的位置和角度的数据与由激光距离传感器6测量出的距离数据以及地图数据10 —起输入到物体判断单元14。如上所述，在物体判断单元14中，参考来自行进区域存储单元12和指定区域存储单元13的各区域信息，判断已判断为存在的“物体”是地图物体、行进障碍物体还是指定区域物体。地图物体信息由地图物体接近判断部15处理，行进障碍物体信息由行进障碍物体处理部16处理，指定区域物体信息由指定区域物体处理部17处理。
[0047]图2是表示移动机器人I的行进路径和周围环境的状态的说明