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ROAD SURFACE STATE RECOGNIZING DEVICE, PROGRAM FOR THE SAME, AND MOBILE BODY SYSTEM meetings

Patent code P170014173
File No. 1717
Posted date Jun 1, 2017
Application number P2015-169850
Publication number P2017-045432A
Date of filing Aug 28, 2015
Date of publication of application Mar 2, 2017
Inventor
  • (In Japanese)高西 淳夫
  • (In Japanese)石井 裕之
  • (In Japanese)田中 克明
  • (In Japanese)菅原 雄介
  • (In Japanese)塩沢 恵子
  • (In Japanese)望月 寿彦
  • (In Japanese)佐々木 浩二
Applicant
  • (In Japanese)学校法人早稲田大学
  • (In Japanese)株式会社アドイン研究所
Title ROAD SURFACE STATE RECOGNIZING DEVICE, PROGRAM FOR THE SAME, AND MOBILE BODY SYSTEM meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To make possible with comparatively simple configuration and equipment detection of the state of road surface on which a mobile body travels regarding such features as road surface hardness and roughness and accurate control of the traveling of the mobile body on the basis of the detected road surface features.
SOLUTION: A mobile body system 10 is equipped with a mobile robot 11 that travels by the motive power of a motor 19 while repeating contact and non-contact with a road surface G with multiple legs 18 and a road surface state recognizing device 12 that recognizes the state of the road surface G when the mobile robot 11 travels. The road surface state recognizing device 12 is equipped with detecting means 26 that detects the state of the mobile robot 11 while it is traveling and information determining means 27 that determines, on the basis of the result of detection by the detecting means 26, the road surface information matching the state of the road surface G. The information determining means 27 figures out an estimated hardness level matching the hardness of the road surface G from variations over time of the value of the electric current flowing in the motor 19 and an estimated roughness level of the road surface G from variations over time of the attitude of the mobile robot 11.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015169850thum.jpg
State of application right Published
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