自主运动装置以及运动控制系统制造方法及图纸

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、距离传感器、位置识别电路和处理器。存储器存储网格地图，其包括指示障碍物的存在或不存在状态的网格值。处理器基于由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。处理器根据来自接触传感器和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距离传感器的感测区域中的网格值。

【技术实现步骤摘要】
自主运动装置以及运动控制系统相关申请的交叉引用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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，用于实施控制电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自主运动装置，包括：存储器，所述存储器被配置为存储网格地图，所述网格地图包括指示障碍物的存在或不存在状态的网格值，所述网格值包括在网格单元中，所述网格地图以预定间隔被分隔成所述网格单元；接触传感器，所述接触传感器能够感测与所述障碍物的接触；第一距离传感器，所述第一距离传感器能够感测距所述障碍物的距离；位置识别电路，所述位置识别电路被配置为识别当前位置；以及处理器，所述处理器被配置为执行以下过程：基于由所述第一距离传感器感测到的距离以及所识别的当前位置来估计所述障碍物的位置和所述网格值的估计过程，以及根据来自所述接触传感器和所述第一距离传感器中的每一个传感器的感测结果，用预定值重写所述接触传感器的感测区域中的所述网格值，或者用预定值或估计的网格值来重写所述第一距离传感器的感测区域中的所述网格值的第一重写过程。

【技术特征摘要】
2017.03.21 JP 2017-0548061.一种自主运动装置，包括：存储器，所述存储器被配置为存储网格地图，所述网格地图包括指示障碍物的存在或不存在状态的网格值，所述网格值包括在网格单元中，所述网格地图以预定间隔被分隔成所述网格单元；接触传感器，所述接触传感器能够感测与所述障碍物的接触；第一距离传感器，所述第一距离传感器能够感测距所述障碍物的距离；位置识别电路，所述位置识别电路被配置为识别当前位置；以及处理器，所述处理器被配置为执行以下过程：基于由所述第一距离传感器感测到的距离以及所识别的当前位置来估计所述障碍物的位置和所述网格值的估计过程，以及根据来自所述接触传感器和所述第一距离传感器中的每一个传感器的感测结果，用预定值重写所述接触传感器的感测区域中的所述网格值，或者用预定值或估计的网格值来重写所述第一距离传感器的感测区域中的所述网格值的第一重写过程。2.根据权利要求1所述的自主运动装置，其中，所述网格值是以下各项的其中之一：指示所述障碍物存在的概率的存在准确度；指示所述障碍物不存在的概率的不存在准确度；以及指示尚未对所述障碍物的存在或不存在状态进行估计的状态的非确认值，并且所述存在准确度由正值表示，所述不存在准确度由负值表示，所述非确认值由零表示。3.根据权利要求2所述的自主运动装置，其中，作为所述存在准确度和所述不存在准确度中的每一个的强度的绝对值随着感测到的距离的增大而减小。4.根据权利要求3所述的自主运动装置，其中，所述第一重写过程包括以下过程，其中，当所述接触传感器感测到接触并且所述第一距离传感器没有感测到距离时，如果具有等于或大于预定的第一存在准确度的值的至少规定数量的网格存在于所述接触传感器的感测区域中，则用比所述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的网格值，并且如果至少规定数量的网格不存在于所述接触传感器的感测区域中，则用比所述第一存在准确度低的预定的第三存在准确度来重写所述感测区域中的所述网格值。5.根据权利要求3所述的自主运动装置，其中，所述第一重写过程包括以下过程，其中，当所述接触传感器感测到接触并且所述第一距离传感器感测到距离时，基于感测到的距离来执行所述过程，以使得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所述第一距离传感器的感测区域中，则用比所述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的网格值，并且如果至少所述规定数量的网格不存在于所述第一距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：园浦隆史，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP