TOP > 国内特許検索 > 路面状況認識装置、そのプログラム、及び移動体システム

路面状況認識装置、そのプログラム、及び移動体システム 新技術説明会

国内特許コード P170014173
整理番号 1717
掲載日 2017年6月1日
出願番号 特願2015-169850
公開番号 特開2017-045432
出願日 平成27年8月28日(2015.8.28)
公開日 平成29年3月2日(2017.3.2)
発明者
  • 高西 淳夫
  • 石井 裕之
  • 田中 克明
  • 菅原 雄介
  • 塩沢 恵子
  • 望月 寿彦
  • 佐々木 浩二
出願人
  • 学校法人早稲田大学
  • 株式会社アドイン研究所
発明の名称 路面状況認識装置、そのプログラム、及び移動体システム 新技術説明会
発明の概要 【課題】比較的簡易な構成や装備により、移動体が走行する路面の硬さや凹凸の程度等の路面状況を検出でき、当該路面状況に基づき移動体の走行制御を正確に行うこと。
【解決手段】本発明の移動体システム10は、モータ19の動力により、複数の脚部18で路面Gへの接触及び非接触を繰り返し行いながら移動する移動ロボット11と、移動ロボット11の移動時に路面Gの状況を認識する路面状況認識装置12とを備えている。路面状況認識装置12は、移動時における移動ロボット11の状態を検出する検出手段26と、検出手段26の検出結果に基づいて路面Gの状況に対応した路面情報を求める情報決定手段27とを備えている。情報決定手段27では、モータ19を流れる電流値の経時的変化から路面Gの硬さに対応した硬さ推定値と、移動ロボット11の姿勢の経時的変化から路面Gの凹凸の程度に対応した粗さ推定値とが求められる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


日本では、土砂崩れや噴火などの多岐に亘る自然災害に悩まされており、近年では、災害の予知や状況把握等の理由から環境モニタリングに対する需要が増加している。そこで、本発明者らは、このような社会的需要を受け、森林などの特別な環境で長時間自律作業が可能な環境モニタリングロボットの研究を行っている。ここで、屋外環境には、木や石などの障害物や沼や草地などの走行の障害となる場が多く散在するため、ロボットを自律移動させるためには、ロボットが屋外環境を正しく認識し、それに併せてロボットの走行制御を行う必要がある。



ところで、下記特許文献1、2及び3には、ロボット等の移動体に搭載され、当該移動体が走行する路面の形状や種類を推定する装置が開示されている。すなわち、特許文献1には、レーザレンジファインダを用い、走行可能領域内に存在する起伏が斜面か段差かを判別する走行領域判別装置が開示されている。また、特許文献2には、車両進行方向の路面画像を取得し、当該取得画像と、予め記憶された砂利道等の複数の路面種類を表す基準パターン画像との対比により、最も近い基準パターン画像を特定して路面の種類を推定する路面状態推定装置が開示されている。更に、特許文献3には、足底部と路面との接地状態を検出する圧力センサの実測値と、砂地、コンクリート等の路面の種類に対応して予め記憶された圧力センサの記憶値とを対比することにより、現在走行している路面の種類を判定するロボット装置が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、路面状況認識装置、そのプログラム、及び移動体システムに係り、更に詳しくは、移動体が路面を移動する際に当該路面の状況を認識する路面状況認識装置及びそのプログラムと、当該路面状況認識装置で認識された路面の状況に応じて移動体の動作制御を行う移動体システムとに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
アクチュエータの動力により、複数の脚部で路面への接触及び非接触を繰り返し行いながら移動する移動体の移動時に、前記路面の状況を認識する路面状況認識装置において、
移動時における前記移動体の状態を検出する検出手段と、当該検出手段の検出結果に基づいて、前記路面の状況に対応した路面情報を求める情報決定手段とを備え、
前記検出手段は、前記アクチュエータに対する負荷を検出する負荷検出部を備え、
前記情報決定手段は、前記負荷検出部で検出された前記負荷の経時的変化に基づき、前記路面の硬さに対応した硬さ推定値を求める硬さ推定部を備えたことを特徴とする路面状況認識装置。

【請求項2】
前記硬さ推定部では、前記移動体の所定の運動周期における前記負荷の極大値と極小値の差に基づいて、前記硬さ推定値が求められることを特徴とする請求項1記載の路面状況認識装置。

【請求項3】
前記アクチュエータは、前記脚部を分けて動作させるように複数設けられ、
前記硬さ推定部では、前記硬さ推定値が、前記アクチュエータ毎にそれぞれ求められ、当該アクチュエータ毎に重み付けをした状態で、当該アクチュエータ毎に求めた前記各硬さ推定値を加算することで、前記硬さ推定値の最終値が決定されることを特徴とする請求項2記載の路面状況認識装置。

【請求項4】
前記検出手段は、前記移動体の姿勢を検出する姿勢検出部を更に備え、
前記情報決定手段は、前記姿勢検出部で検出された姿勢の経時的変化に基づき、前記路面の凹凸の程度に対応した粗さ推定値を求める粗さ推定部を更に備えたことを特徴とする請求項1、2又は3記載の路面状況認識装置。

【請求項5】
前記粗さ推定部では、前記移動体の所定の運動周期における前記移動体のピッチ方向とロール方向の傾きの変化と前記移動体のサイズに基づいて、前記粗さ推定値が求められることを特徴とする請求項4記載の路面状況認識装置。

【請求項6】
アクチュエータの動力により、複数の脚部で路面への接触及び非接触を繰り返し行いながら移動する移動体の移動時に、前記路面の状況を認識する路面状況認識装置のコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
移動時における前記移動体の状態に基づいて、前記路面の状況に対応した路面情報を求める情報決定手段として前記コンピュータを機能させ、
前記情報決定手段では、前記路面情報として、前記アクチュエータに対する負荷の経時的変化から前記路面の硬さに対応した硬さ推定値が求められ、及び/又は、前記移動体の姿勢の経時的変化から前記路面の凹凸の程度に対応した粗さ推定値が求められることを特徴とする路面状況認識装置のプログラム。

【請求項7】
所定の路面を移動可能な移動体と、当該移動体の移動時に前記路面の状況を認識する路面状況認識装置と、前記移動体の動作制御を行う制御装置とを備えた移動体システムにおいて、
前記移動体は、前記路面に対して接触及び非接触を繰り返し行うことで前記移動体を移動させる脚部と、当該脚部の動力として駆動するアクチュエータとを備え、
前記路面状況認識装置は、移動時における前記移動体の状態に基づいて、前記路面の状況に対応した路面情報を求める情報決定手段を備え、
前記情報決定手段では、前記路面情報として、前記アクチュエータに対する負荷の経時的変化から前記路面の硬さに対応した硬さ推定値が求められ、及び/又は、前記移動体の姿勢の経時的変化から前記路面の凹凸の程度に対応した粗さ推定値が求められ、
前記制御装置は、前記移動体に所望の動作させるために前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段と、前記路面状況認識装置で求められた前記路面情報に応じて、前記移動体の動作を変更するように、前記駆動制御手段に指令する動作変更指令手段とを備えたことを特徴とする移動体システム。

【請求項8】
前記情報決定手段では、前記硬さ推定値及び前記粗さ推定値が求められ、
前記動作変更指令手段では、前記硬さ推定値が所定の閾値以下のときに、又は、前記粗さ推定値が所定の閾値以上のときに、前記移動体を後退させ、及び/又は、前記移動体の移動経路を再設定するように、前記駆動制御手段に指令することを特徴とする請求項7記載の移動体システム。

【請求項9】
前記動作変更指令手段では、前記粗さ推定値が求められ、当該粗さ推定値の大きさに応じて前記移動体の移動速度を変化させるように、前記駆動制御手段に指令することを特徴とする請求項7又は8記載の移動体システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2015169850thum.jpg
出願権利状態 公開
技術導入、技術提携、実用化開発(受託研究・共同研究等)のご相談を承っております。お気軽にご連絡ください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close