自主移动装置及其控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及自主移动装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]机器人或无人搬运车等自主移动装置需要在移动时检测前方存在的障碍物或地面的台阶，防止碰撞或跌落。在这种障碍物或台阶的检测中广泛地使用红外线方式或超声波方式的接近传感器。
[0003]但是，红外线方式或超声波方式的接近传感器虽然能辨别前方有无障碍物，但是无法得到其详细的位置或形状。因而，在安装于机器人的情况下，无法应用于预先算出到行进方向前方的障碍物的距离而一边避开一边移动这种用途。因此，使用激光测距仪(LRF)等距离传感器来代替接近传感器。
[0004]图10是专利文献I所记载的自主移动装置200的侧视图。专利文献I的自主移动装置200具备:激光测距仪210，其测定到存在于检测区域内的物体的距离；反射板220，其改变从激光测距仪210照射的激光LlO的方向；以及驱动部221，其驱动反射板220。
[0005]如图10(a)所示，当自主移动装置200检测行进方向前方的大范围的障碍物时，使反射板220的倾斜度向水平方向变化从而使激光LlO的光路向水平方向变化。另外，如图10(b)所示，当检测存在于地面的台阶时，通过使反射板220的倾斜度从水平方向变为斜下从而使激光LlO的光路在间距方向变为下方。
[0006]即，根据专利文献I的自主移动装置200，通过驱动反射板220而使激光LlO的方向变更为水平方向和朝下的方向从而能用I个激光测距仪210同时检测到前方的障碍物的距离和地面的台阶的高度。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本国公开特许公报“特开2011 - 96170号公报(2011年5月12日公开)”
【发明内容】
[0010]发明要解决的问题
[0011]但是，专利文献I的自主移动装置200如果频繁地切换反射板220的倾斜度则会对驱动部221施加大的负担，因此存在当实际使用时将反射板220的方向固定而只能检测障碍物或台阶中的任一者的问题。另外，需要用于驱动反射板220的驱动部221的搭载空间或搭载成本，存在无法提供小型且廉价的自主移动装置200的问题。
[0012]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能几乎同时检测前方的障碍物和地面的台阶的小型且廉价的自主移动装置。
_3] 用于解决问题的方案
[0014]本发明的自主移动装置一边检测前方的障碍物和地面的台阶一边移动，其特征在于，具备:距离传感器，其与地面平行地扫描激光来测量到扫描区域的对象物的距离；以及反射镜，其配置在距离传感器的扫描区域内，使激光的一部分向地面的方向反射。
[0015]另外，本发明的自主移动装置的特征在于，在距离传感器的左右设有反射镜。
[0016]另外，本发明的自主移动装置的特征在于，在反射镜和地面之间具备辅助反射镜，辅助反射镜向地面的前方或后方反射激光。
[0017]本发明的自主移动装置的控制方法的特征在于，在向反射镜照射激光的期间内检测地面的台阶，在台阶超过允许范围的情况下，使自主移动装置紧急停止。
[0018]另外，本发明的自主移动装置的控制方法的特征在于，在向反射镜的边缘部照射激光的期间内不检测地面的台阶。
_9]发明效果
[0020]根据本发明的自主移动装置，可提供能几乎同时检测前方的障碍物和地面的台阶的小型且廉价的自主移动装置。
【附图说明】
[0021]图1是本发明的自主移动装置的概要构成图。
[0022]图2是本发明的自主移动装置的距离检测部的俯视图。
[0023]图3是表示实施方式I的LRF和反射镜的配置以及激光的光路的示意图。
[0024]图4是实施方式I的自主移动装置的侧视图。
[0025]图5是表示反射镜的反射面的主视图。
[0026]图6是表示本发明的自主移动装置的控制方法的流程图。
[0027]图7是表不实施方式2的LRF和反射镜的配置及其激光的光路的不意图。
[0028]图8是表不实施方式2的LRF和反射镜的另一配置及其激光的光路的不意图。
[0029]图9是实施方式3的自主移动装置的侧视图。
[0030]图10是现有的自主移动装置的侧视图。
【具体实施方式】
[0031](实施方式I)
[0032]基于【附图说明】本发明的实施方式。
[0033]图1表示本发明的实施方式I的自主移动装置I的概要构成图。自主移动装置I具备箱型的车辆主体10和用于检测在车辆主体10的前方的障碍物或台阶的距离检测部20。在车辆主体10中，驱动轮11a、11b、用于驱动驱动轮lla、llb的电机12a、12b以及辅助轮13a、13b配置在车辆主体10的左右。
[0034]在距离检测部20的中央搭载有作为扫描型的距离传感器的激光测距仪21 (LRF)。另外，在距离检测部20的左右配置有对从激光测距仪21出射的激光进行反射的反射镜22a、22b。激光测距仪21和反射镜22a、22b由未图示的安装角铁固定于规定的位置。后述激光测距仪21和反射镜22a、22b的位置关系的详细内容。
[0035]在自主移动装置I中搭载有用于控制电机12a、12b、激光测距仪21等的控制部14。控制部14通过未图示的电缆、无线等与电机12a、12b进行通信，控制左右电机12a、12b的转速，进行自主移动装置I的前进、后退、旋转。另外，控制部14通过未图示的电缆、无线等与激光测距仪21进行通信，读取激光测距仪21的输出值，算出到前方的障碍物的距离，或者求出从地面起的高度而进行台阶有无的判定。
[0036]图2是从上方观看距离检测部20的俯视图。激光测距仪21的测定原理是，照射激光，根据到被对象物反射回来的时间(time-of-f light)来测定到对象物的距离，就扫描型而言，用旋转反射镜反射从发射机照射的激光，扇状地扫描前方，由此能测定从地面到存在于一定高度的平面上的对象物的距离。
[0037]本发明的自主移动装置I的特征在于，如图2所示，将扫描型激光测距仪21的扫描区域分为Θ1、Θ2、Θ 3这3个区域，在前方的障碍物和地面的台阶的检测中分别使用对各个区域出射的激光LI?L3。具体地，对Θ 2区域出射的激光L2原样向前方照射，用于检测位于距离地面一定高度的障碍物。另外，对Θ1和Θ 3区域出射的激光L1、激光L3被配置在Θ1和Θ 3区域的反射镜22a、22b向地面的方向反射，用于检测地面的台阶。此外，在本发明的自主移动装置I中，包括3个区域(θ 1+Θ 2+Θ 3)的全部扫描区域约为270°，使用具有扫描速度最大为15次/秒的性能的激光测距仪21。
[0038]图3是表示本发明的自主移动装置I的激光测距仪21和反射镜22a、22b的配置以及从激光测距仪21出射的激光L1、L3的光路的示意图。从前方正面观看自主移动装置1，激光测距仪21配置在中央，反射镜22a、22b按等间隔的距离dl配置在其左右。另外，激光测距仪21和反射镜22a、22b按大致直线状排列，比辅助轮13a、13b靠前方设置在距离地面100为距离d2的位置，反射镜22a、22b位于辅助轮13a、13b的行走路线上。
[0039]在上述构成中，反射镜22a、22b的反射面以45°向下倾斜，从激光测距仪21出射到Θ1、Θ3的区域的激光L1、L3在反射镜22a、22b的反射面中反射，照射到辅助轮13a、13b的前方的地面100。另一方面，从激光测距仪21出射到Θ 2的区域的激光L2不被反射镜22a、22b反射地与地面100平行地向自主移动装置I的前方出射。
[0040]图4是表示本发明的自主移动装置I的侧视图。如图4(a)所示，自主移动装置I一边由激光测距仪21扫描激光LI?L3 —边行走。当走到有台阶的地面100时，被反射镜22a、22b朝向地面100反射的激光L1、L3如图4(b)所示从被反射到地面100到返回激光测距仪21的时间发生变化，因此能检测该时间差来算出地面100的台阶。并且，当由控制部14判定为无法跨越台阶时，在台阶的跟前使自主移动装置I紧急停止，由此能避免跌落或跌倒等危险。
[0041]另一方面，从激光测距仪21出射到Θ 2区域的激光L2不被反射镜反射而与地面平行地向前方出射，因此能检测存在于自主移动装置I的正面的障碍物，能在与障碍物碰撞前使自主移动装置I紧急停止。
[0042]图5是从激光测距仪21侧观看反射镜22a的反射面时的示意图。从激光测距仪21照射到反射镜22