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経路探索装置及び移動システム

国内特許コード P110002347
整理番号 S2009-1135-N0
掲載日 2011年4月13日
出願番号 特願2009-211464
公開番号 特開2011-059043
登録番号 特許第5618124号
出願日 平成21年9月14日(2009.9.14)
公開日 平成23年3月24日(2011.3.24)
登録日 平成26年9月26日(2014.9.26)
発明者
  • 竹村 憲太郎
  • 松永 典之
  • 末永 剛
  • 高松 淳
  • 小笠原 司
出願人
  • 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学
発明の名称 経路探索装置及び移動システム
発明の概要 【課題】安全かつ最短な経路を探索する。
【解決手段】取得部111は、周囲に存在する物体までの位置を示す測域データを取得する。地図データ生成部112は、取得部111により取得された測域データを二次元の座標空間にプロットすることで、2次元の地図データを生成する。特定部113は、地図データにおいて歩行者を示す点群を特定する。投票部114は、投票空間を生成し、生成した投票空間を構成する各格子に、特定部113により特定された歩行者を示す点群を構成する測域データを投票する。安全率算出部115は、投票部114による投票結果にしたがって、各格子の安全率を算出する。探索部116は、安全率が算出された投票空間において、スタート位置を示す格子とゴール位置を示す格子との距離が最短となり、かつ、安全率が最も高くなるような経路を所定のアルゴリズムを用いて探索する。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要



移動ロボットの自律移動には自己位置推定や地図構築が重要な要素となっている。しかしながら、屋外環境では気候等の影響により路面の状況が変化する等、環境が動的に変化しやすいため、移動時の環境状況に応じて目的地まで安全に走行できる経路探索手法が必要である。





環境状況に応じた自律移動手法として、画像情報からロボットが走行できる路面の領域を判別して路面上を走行する方法や、路面以外の障害物を検出して危険を回避する方法が知られている。また,環境の走行を繰り返すことで状況変化の多い領域、危険度の高い領域を学習し、安全に移動できる領域地図を生成する手法も提案されている。しかしながら、このような地図の生成には非常に労力を要するといった問題がある。





また、非特許文献1には、画像データから障害物と人間の位置情報を抽出することで、環境内を歩行している人間によって掃引された床面領域を移動可能領域とみなす地図を作成し、作成した地図を基に、経路計画を行う技術が開示されている。

産業上の利用分野



本発明は、スタート位置からゴール位置までの経路を探索する技術に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
周囲に存在する物体までの位置を示す測域データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された測域データを二次元の座標空間にプロットすることで、前記物体の位置を示す2次元の地図データを生成する地図データ生成手段と、
前記地図データから周囲に存在する各物体を示す点群を抽出し、抽出した点群のうち所定の歩行者条件を満たしている点群を、歩行者を示す点群として特定する特定手段と、
前記地図データが示す二次元の座標空間を格子状に区画することで投票空間を生成し、生成した投票空間を構成する各格子に、前記特定手段により特定された歩行者を示す点群を構成する各測域データを投票する投票手段と、
前記投票手段による投票結果が高い格子ほど、安全率が高くなるように各格子の安全率を算出する安全率算出手段と、
前記安全率が算出された投票空間において、所定のスタート位置を示す格子を始めの注目格子として設定し、前記スタート位置を示す格子から前記注目格子に隣接する隣接格子までの各格子のコストを足し合わせた値と、前記隣接格子及び所定のゴール位置を示す格子間の直線距離との和を総コストとして算出し、算出した総コストが最小となる経路をA*アルゴリズムを用いて探索する探索手段とを備え、
前記各格子のコスト、隣接する格子の直線距離に比例し、かつ隣接する格子の前記安全率に反比例する値を持つ経路探索装置。

【請求項2】
前記特定手段は、点群の移動速度及び形状を前記歩行者条件として採用することを特徴とする請求項1記載の経路探索装置。

【請求項3】
前記歩行者条件における点群の形状は、点群を構成する点の個数及び点群の幅を含むことを特徴とする請求項2記載の経路探索装置。

【請求項4】
前記測域データは、地面からの高さが歩行者の膝下の高さとなるように水平方向に向けてレーザビームを照射することで測定されたものであり、
前記投票手段は、歩行者を示す点群を構成する測域データが投票された格子を中心として当該格子の投票値を所定の二次元分布関数に従って変化させることで周囲の格子の投票値を設定することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の経路探索装置。

【請求項5】
前記特定手段は、前記歩行者条件を満たさない点群を障害物を示す点群として特定し、
前記投票手段は、前記歩行者を示す点群の測域データについては投票値を正の値にして投票し、前記障害物を示す点群を構成する測域データについては投票値を負の値にして投票することを特徴とする請求項4記載の経路探索装置。

【請求項6】
GPSセンサと方位センサとを更に備え、
前記安全率算出手段は、前記GPSセンサにより測定された自己の現在位置を示す位置データと前記方位センサにより測定された方位データとを基に、前記投票空間の座標系をグローバル座標系に変換し、
前記探索手段は、前記GPSセンサにより測定された自己の現在位置を示す格子を前記投票空間に設定し、設定した現在位置を示す格子を前記スタート位置とすることで、前記経路を探索することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の経路探索装置。

【請求項7】
請求項1~6のいずれかに記載の経路探索装置と、
タイヤ部と、
前記タイヤ部を駆動するためのタイヤ駆動手段とを備え、
前記経路探索装置は、前記経路探索装置により探索された経路に沿って移動するように前記タイヤ駆動手段を駆動させることを特徴とする移動システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009211464thum.jpg
出願権利状態 登録
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