JP2007249331A

JP2007249331A - センサの回転制御方法及び障害物回避方法

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Publication number: JP2007249331A
Application number: JP2006068773A
Authority: JP
Inventors: Koshu Goto; 孝周後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-14
Also published as: JP4462212B2

Abstract

【課題】従来技術では、移動装置近傍に３次元センサの検出領域に死角が存在し、過去に測定されたことのある障害物が死角に入った場合は、過去の障害物の位置情報と移動装置の移動情報から現在の障害物の位置を予測しているため、移動装置近傍に存在する障害物の急な変化や移動装置近傍への障害物の出入りなどには対処できない恐れがある。
【解決手段】移動装置周辺の環境をセンシングするセンサが１８０度の正逆の回転運動を繰り返す２軸以上の回転機構を有することで、移動装置近傍においても予測を用いることなく移動装置周辺の環境を検出することができ、移動装置の進路上の障害に対してリアルタイムに検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、障害物回避機能を備えた移動装置に関するものであり、特に、障害物を検出するためのセンサの回転制御方法及びそれを用いた障害物回避方法に関するものである。

従来、人が身体の一部を用いて操作する配膳車や車椅子などの操作型移動装置や、自動カート、自律走行自動車などに代表される自律型移動装置において、移動装置の進路上にある柱や造形物、または、段差、溝などの障害物を回避する機能を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

図３７に、従来の移動装置の構成図を示す。

図３７において、移動装置１に設置された３次元距離センサ２は、３次元距離センサ２を頂点とする前方の検出領域３において、進路上の障害物４を３次元的に検出する。しかしながら、図３７（ａ）に示すように、３次元距離センサ２で障害物４を一旦検出しても、図３７（ｂ）に示すように、移動装置１が障害物４に近付き過ぎると、障害物４が検出範囲３から外れてしまう。検出範囲３から外れる移動装置１周囲の死角領域５は、障害物４があっても検出できず、死角となる領域である。

従来は、このような死角領域５内の障害物４を回避するために、移動装置１本体の移動量から、死角領域５内の障害物４の位置の推定を行っている。
特開２００５−１２８７２２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、移動装置の近傍では推定によって障害物を検知するため、移動装置の近傍に存在する障害物の状態に急な変化が生じた場合や、障害物が移動して移動装置の近傍へ出入りした場合などの周囲の環境が急変した場合に対処できないという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するためのもので、より安全性を高めた移動装置のセンシング方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のセンサの回転制御方法は、直交する第１の回転軸と第２の回転軸とのそれぞれの軸周りに回転するセンサの制御方法であって、前記第１の回転軸の回転速度φを検出し、前記第２の回転軸の回転速度θを検出した後、｜θ／φ｜が０、１／４、１／３、１／２、１、２、３以外の実数を満たすように少なくとも一方の回転軸の回転速度を制御することを特徴とする。

以上のように、本発明のセンサの回転制御方法及び障害物検出方法によれば、より広い検出範囲を持つ移動装置を実現することができ、移動装置の近傍に存在する障害物の状態に急な変化が生じた場合や、障害物が移動して移動装置の近傍へ出入りした場合などの周囲の環境が急変した場合に対処できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明を行う。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における移動装置の動作の概略を示す図である。

図１において、平面Ｘ−Ｙ上を移動する移動装置６は、センサ部７を具備している。移動装置６が目標位置８まで移動する場合は、センサ部７を用いて移動装置６の進路上の構造物や溝である障害物９を検出し、検出した結果に応じて移動装置６の進路を変更して障害物９を回避しながら、目標位置８まで移動する。

図２は、実施の形態１におけるセンサ部の構成を示す図である。ここで、図１と同じ符号については、説明を省略する。図２（ａ）はセンサ部の概略構成図であり、図２（ｂ）は第１軸を回転させた場合の検出範囲を示す図であり、図２（ｃ）は第１軸と第２軸を同時に回転させた場合の検出範囲を示す図である。

図２（ａ）を用いてセンサ部７の構成について説明する。

図２（ａ）において、センサ部７は、レーザ発光部とレーザ受光部とから構成される距離センサ１０が取り付けられた部材であり、支持部材１１によってモータ１２とバランサ１３に接合されている。センサ部７は、支持部材１１を介してモータ１２により、第１軸１４を回転軸とした回転運動を行う。また、センサ部７は、支持部材１５、１６によりモータ１７と接合されている。センサ部７は支持部材１５を介してモータ１７により、第２軸１８を回転軸とした回転運動を行う。このような構成とすることで、垂直な２軸周りに１つのセンサ部を回転運動させることが可能となる。

図２（ｂ）において、センサ部７内部のレーザ発光部とレーザ受光部を同時かつ同方向に、第１軸１４を回転軸として回転させる。レーザ発光部から出た光が障害物９で反射して戻ってきた光をレーザ受光部で受光し、レーザ発光部を光が出てからレーザ受光部に光が戻ってくるまでの時間や、レーザ発光部から出た光の変質状況によって、障害物９を検出する。このようにセンサ部７の動きを制御することにより、検出範囲１９に対し、進路上の障害物９を、平面上、少なくともセンサ部７の回転軸に対し垂直な方向の半円状の領域で検出することができる。

図２（ｃ）において、センサ部７には、第１軸１４と垂直な第２軸１８を備えている。センサ部７を第１軸１４周りに回転させることで、図２（ｂ）に示した検出範囲１９を保ちつつ、第１軸１４周りに回転させたまま第２軸１８周りにも回転させる。ここで、移動装置６が移動している場合は、第２軸１８は、移動装置６の進行方向と平行となる。第１軸１４周りに回転させたまま第２軸１７周りにも回転された場合、検出することのできる範囲は、半球状の検出範囲２０となる。

センサ部７をこのような構成とすることにより、少なくとも半球状の領域に存在する障害物を検出することが可能となる。

ここで、距離センサ１０としては、レーザ型の距離センサを用いて説明したが、距離情報を取得できる非接触型センサ、例えば、超音波センサを用いてもよい。

図３は、実施の形態１における距離センサの検出範囲を示す図である。ここで、図１、２と同じ符号については、説明を省略する。

図３（ａ）は、移動装置の検出範囲の上面図であり、図３（ｂ）は、移動装置の検出範囲の正面図であり、図３（ｃ）は、移動装置の検出範囲の側面図である。

図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、移動装置６のセンサ部７の前方に対し、半球状に検出範囲２０を有している。

図４は、実施の形態１における移動装置のブロック構成図である。ここで、図１〜図３と同じ符号については、説明を省略する。

図４において、環境検出部２１は、センサ部７を支持部材１１にてモータ１２、バランサ１３、回転センサ２２に接合している。ここで、バランサ１３は、モータ１２と回転センサ２２の重さに対するバランスを取るためのものであり、モータ１２と回転センサ２２とを合わせた重さとほぼ一致する重量としている。モータ１２により第１軸１４周りにセンサ部７を回転させ、その回転速度と回転角度を回転センサ２２で検出する。

また、センサ部７は支持部材１５、１６によりモータ１７、回転センサ２３に接合されている。モータ１７により第２軸１８周りにセンサ部７を回転させ、その回転速度と回転角度を回転センサ２３で検出する。

また、回転センサ２２、２３の情報を回転情報検出部２４に収集して、第１軸１４周りと第２軸１８周りの回転情報を検出する。

このような構成における制御について、以下に説明する。

環境検出部２１より得られた検出空間の距離情報と回転情報検出部２４より得られたセンサ部７の回転情報とを、環境情報２１ａとして３次元情報構築部２５に送信する。環境情報２１ａに基づいて３次元情報構築部２５にて３次元情報２５ａを構築し、形状抽出部２６に送信する。３次元情報２５ａに基づいて、形状抽出部２６にて形状情報２６ａを抽出し、移動物体判断部２７に送信する。形状情報２６ａに基づいて、移動物体判断部２７にて移動物体情報２７ａを算出し、移動不可予測部２８に送信する。移動物体情報２７ａに基づいて、移動不可予測部２８にて危険性情報２８ａを算出し、移動可能判断部２９に送信する。危険性情報２８ａに基づいて、移動可能判断部２９にて移動変更情報２９ａを算出し、移動状態変更部３０に送信する。移動変更情報２９ａに基づいて、移動状態変更部３０にて制御指令３０ａを算出し、モータの動作状態を変更する。

ここで、２つの回転軸周りの回転としたが、それぞれ、モータ１２を用いて図４のＡの方向への回転と、モータ１７を用いて図４のＢの方向への回転を指して、２つの回転軸周りの回転としている。

また、ここでは、２つの回転軸を有するセンサ部の構造を、図２（ａ）、図５の示すものとしたが、本発明で目的としている２軸周りに独立に回転させることの可能な構成ならば、それを採用することも可能である。

図５は、実施の形態１におけるセンサ部と障害物との関係を示す図である。ここで、図１から図４と同じ符号については、説明を省略する。

図５において、センサ部７と障害物９との間の検出空間の距離情報をＬ１とし、第１軸１４周りの回転角度情報をθ１、第２軸１８周りの回転角度情報をθ２とする。

ここで定義した距離情報Ｌ１、回転角度情報θ１、θ２を用いた制御の方法について、以下、図面を参照しながら説明する。

図６に、実施の形態１における制御のフローチャート図を示す。

図６において、ステップＳ１として、第１軸１４周りの回転軸と第２軸１８周りの回転軸回りのそれぞれに回転速度を与えて、環境検出部２１を回転させる。環境検出部２１から得られる検出空間の距離情報とセンサ部７の回転機構の第１軸１４の回転角度情報と第２軸１８の回転角度情報を環境情報２１ａとして検出する。

次に、ステップＳ２として、３次元情報構築手段２５は、前記環境情報２１ａを用いて周辺環境の３次元情報２５ａを構築する。

次に、ステップＳ３として、形状抽出部２６は、３次元情報構築部２５で構築された３次元情報２５ａから路面や物体の形状を抽出し、形状情報２６ａを算出する。

次に、ステップＳ４として、移動物体判断部２７は、形状抽出部２６で抽出された路面や物体の形状情報２６ａや移動状況を判断し移動物体情報２７ａを算出する。

次に、ステップＳ５として、移動不可予測部２８は、移動装置６の進路において、移動物体情報２７ａから移動装置６の移動を妨げる危険性を予測し、危険性情報２８ａを算出する。

次に、ステップＳ６として、危険性情報２８ａにより移動を妨げると予測された場合に、旋回や加減速など移動状態を変更することで進路上の障害を回避方法として、移動可能判断部２９にて移動変更情報２９ａを算出する。

次に、ステップＳ７として、移動状態変更部３０は、移動変更情報２９ａを基に、移動を妨げる危険性を回避するように車輪などの移動機構を駆動させるモータへ制御指令３０ａを出力し、移動機構の動作状態を変更する。

ここで、移動機構としては、例えば、車輪機構や歩行機構を用いてもよい。

また、移動装置６の位置や速度は、例えば、車輪機構の場合、エンコーダ情報を利用したオドメトリ情報から算出してもよい。

次に、図７から図１３では、図４で示したブロック構成図の詳細を説明する。ここでは、時間ｔ＝ｔ０において、移動装置６が絶対座標上のＯＲｏ（ＸＲｏ、ＹＲｏ）に停止しているとする。ただし、このとき、移動装置６の向きを絶対角度θＲｏとする。ここで、目標位置を絶対座標Ｏｇ＝（ＸＯｇ、ＹＯｇ）（ただし、Ｏｇ≠ＯＲｏとする）とし、絶対角度θＯｇの向きで停止させる指令を与える。

図７に、実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₀における第１のブロック構成図を示す。図７において、図１から図６と同じ符号については、説明を省略する。

図７では、時間ｔ＝ｔ₀において、現在の移動装置の位置ＯＲｏから目標位置Ｏｇへの移動を命令装置４０９から指令情報３１ａとして、ＯＲｏ＝［ＸＲｏ、ＹＲｏ、θＲｏ］、Ｏｇ＝［ＸＯｇ、ＹＯｇ、θＯｇ］が演算装置３３に入力される。また、環境検出手段４０１である距離センサ１０から環境情報２１ａが記憶装置３２へ出力される。ただし、時間ｔにおける検出範囲２０の内にあるｎ個の測定点のＬ１、θ１、θ２を環境情報２１ａ、Ａ（ｔ）とする。

次に、演算装置３３によって、指令情報３１ａから時間ｔ＝ｔ₀における移動装置の位置情報ＲＰ（ｔ₀）と速度情報ＲＳ（ｔ₀）が移動情報３４ａとして算出される。また、環境情報２１ａから３次元情報構築部２５によって、時間ｔ＝ｔ₀における移動装置の周辺環境の３次元情報２５ａ、Ｂ（ｔ₀）が算出される。ここで、関数ＦＢは、環境情報２１ａ、Ａ（ｔ）から移動装置の周辺環境の３次元情報２５ａ、Ｂ（ｔ）を算出する関数とする。さらに、算出された３次元情報２５ａは、記憶装置３２に記憶される。

図８に、実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₀における第２のブロック構成図を示す。ここで、図１から図７と同じ符号については、説明を省略する。

図８では、形状抽出部２６によって、３次元情報２５ａ、Ｂ（ｔ₀）から時間ｔ＝ｔ₀における周辺環境にある物体や路面の形状情報２６ａ、Ｃ（ｔ₀）が取得される。ここで、関数ＦＣ０は、移動装置の周辺環境に障害がない状態から３次元情報２５ａ、Ｂ（ｔ₀）を用いて物体や路面の形状抽出を行い、物体や路面の形状情報を算出する関数とする。算出された時間ｔ＝ｔ₀における前記形状情報２６ａは、記憶装置３２に記憶される。

図９に、実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第１のブロック構成図を示す。ここで、図１から図８と同じ符号については、説明を省略する。

図９では、時間ｔ＝ｔ₁（ただし、ｔ₁＞ｔ０とする）において、３次元情報構築部２５によって、時間ｔ＝ｔ₁における移動装置の周辺環境の３次元情報２５ａ、Ｂ（ｔ₁）が算出される。また、このとき、移動装置の時間ｔ＝ｔ₁における移動装置の位置情報ＲＰ（ｔ₁）と速度情報ＲＳ（ｔ₁）である移動情報３４ａも算出される。さらに、形状抽出手段２６により、演算装置３３を用いて、環境にある物体や路面の形状情報４０３ａ、Ｃ（ｔ₁）が取得される。ここで、関数ＦＣは、３次元情報２５ａ、Ｂ（ｔ₀）、Ｂ（ｔ₁）と移動装置の位置情報ＲＰ（ｔ₁）から物体や路面の形状マッチングを行い、物体や路面の形状情報２６ａを算出する関数とする。さらに、算出された時間ｔ＝ｔ₁における前記移動情報３４ａ、３次元情報２５ａ、Ｂ（ｔ₁）、前記形状情報２６ａは、記憶装置３２に記憶される。

図１０に、実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第２のブロック構成図を示す。ここで、図１から図９と同じ符号については、説明を省略する。

図１０では、移動物体判断部２７により、演算装置３３を用いて形状情報２６ａ、Ｃ（ｔ₀）、Ｃ（ｔ₁）から形状抽出した物体や路面が移動や変化しないかを判断する。物体や路面が移動や変化していた場合は、物体の移動量Ｄｄ（ｔ₁）、移動速度Ｄｓ（ｔ₁）、移動角速度Ｄθ（ｔ₁）を移動物体情報４０４ａとして算出する。ここで、関数Ｆｄ、Ｆｓ、Ｆθは、形状抽出情報Ｃ（ｔ₀）、Ｃ（ｔ₁）より物体の移動量、移動速度、移動角速度を算出する関数とする。さらに、算出された時間ｔ＝ｔ₁における前記移動物体情報２７ａは、記憶装置３２に記憶される。

図１１に、実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第３のブロック構成図を示す。ここで、図１から図１０と同じ符号については、説明を省略する。

図１１では、移動不可予測部２８により、演算装置３３を用いて、３次元情報２５ａ、形状情報２６ａ、移動物体情報２７ａ、指令情報２８ａ、移動情報３４ａから移動装置の移動を妨げる危険性を予測する。ＧＢ（ｔ₁）は、３次元情報２５ａから、また、ＧＤ（ｔ₁）は、形状情報２６ａ、移動物体情報２７ａから危険性を予測した時間ｔ＝ｔ₁における危険性情報２８ａである。ここで、関数ＨＢは、３次元情報２５ａと移動情報３４ａから移動装置の移動を妨げる危険性を予測する関数、ＨＤは、形状情報２６ａ、移動物体情報２７ａ、指令情報３３ａ、移動情報３４ａから移動装置の移動を妨げる危険性を予測する関数とする。例えば、ＧＢ（ｔ₁）は、通路など周辺環境において、移動装置が移動した際に障害になるかを予測する。また、ＧＤ（ｔ₁）は、形状抽出した物体と移動装置が互いに移動した場合、移動装置の移動を妨げるかを予測する。さらに、算出した時間ｔ＝ｔ₁における前記危険性情報２８ａは、記憶装置３４に記憶される。

図１２に、実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第４のブロック構成図を示す。ここで、図１から図１１と同じ符号については、説明を省略する。

図１２では、移動可能判断部２９より、演算装置３４を用いて、危険性情報２８ａから移動装置の移動状態を変更する必要があるかを判断する。Ｇｍ（ｔ₁）は、危険性情報２８ａから移動装置が次にどのように移動状態を変更するか判断した移動変更情報２９ａである。ここでＨｍは、危険性情報２８ａから次にどのように移動状態を変更するか判断する関数とする。

図１３に、実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第５のブロック構成図を示す。ここで、図１から図１２と同じ符号については、説明を省略する。

図１３では、移動変更情報２９は前記演算装置から制御装置３５へ出力され、制御装置３５は入力された移動変更情報２８ａを元に障害を回避する制御指令３０ａを駆動装置３６へ出力し、移動装置の移動を変更する。

ここで、過去の情報の蓄積の量、及び、蓄積した情報の消去のタイミングについては、記憶装置３２の性能によって調整してもよい。

このようにして、それぞれ第１軸１４周り、第２軸１８周りに回転させることで半球状の検出範囲２０を形成することができる。しかしながら、ここでは、第１軸、第２軸、それぞれ１８０°前後の角度範囲内で正逆の回転運動を繰り返すことにより、無駄の少ない検出範囲を形成することが出来る。上下左右の障害物を検出したいという本発明の目的から考えると、０°以上２００°以内の範囲で正逆の回転運動を繰り返すことが望ましい。

次に、半球状の検出範囲２０をより広く、かつ、安定させるための回転速度の比について説明する。

図１４に、実施の形態１における距離センサと障害物との関係を示す図を示す。ここで、図１から図１３と同じ符号については、説明を省略する。

図１４において、第１軸１４周りの回転速度をθとし、第２軸１８周りの回転速度をφとし、センサ部７と障害物９との間の距離をＬとしている。

回転速度の比と、距離センサにより測定領域との関係については、サイバネットシステム株式会社のＭＡＴＬＡＢを用いて計算を行い、より広く、安定している検出範囲についての考察を行った。

図１５〜３０に、回転速度θと回転速度φをそれぞれ変更した時の測定領域を示す。ここで、測定領域は球状として現しているが、実際に移動装置６に搭載させる時は、その半分の半球状の測定領域が、検出範囲となる。ここで、図１５〜３０中の数字は、それぞれセンサ中心からの距離（単位：ｍｍ）を表している。

図１５は、実施の形態１におけるθ＝３、φ＝２７の時の測定領域を示す図である。

図１６は、実施の形態１におけるθ＝３、φ＝１５の時の測定領域を示す図である。

図１７は、実施の形態１におけるθ＝１、φ＝５の時の測定領域を示す図である。

図１８は、実施の形態１におけるθ＝１、φ＝４の時の測定領域を示す図である。

図１９は、実施の形態１におけるθ＝１、φ＝３の時の測定領域を示す図である。

図２０は、実施の形態１におけるθ＝１、φ＝２の時の測定領域を示す図である。

図２１は、実施の形態１におけるθ＝２、φ＝３の時の測定領域を示す図である。

図２２は、実施の形態１におけるθ＝３、φ＝４の時の測定領域を示す図である。

図２３は、実施の形態１におけるθ＝２５、φ＝２６の時の測定領域を示す図である。

図２４は、実施の形態１におけるθ＝２７、φ＝２７の時の測定領域を示す図である。

図２５は、実施の形態１におけるθ＝２５、φ＝２５の時の測定領域を示す図である。

図２６は、実施の形態１におけるθ＝３、φ＝２の時の測定領域を示す図である。

図２７は、実施の形態１におけるθ＝２、φ＝１の時の測定領域を示す図である。

図２８は、実施の形態１におけるθ＝５、φ＝２の時の測定領域を示す図である。

図２９は、実施の形態１におけるθ＝３、φ＝１の時の測定領域を示す図である。

図３０は、実施の形態１におけるθ＝４、φ＝１の時の測定領域を示す図である。

図３１は、実施の形態１におけるθ＝２７、φ＝３の時の測定領域を示す図である。

図１５〜３１より得られた結果より、移動装置６の前、上下、左右のそれぞれの方向をセンシングすることのできる条件について考察する。

図１６と図１７、図２４と図２５のそれぞれの関係より、回転数の比率θ／φが等しい組み合わせは、同一の軌跡を描くことが分かる。そのため、ここでは、｜θ／φ｜＝Ａとして考察を進める。

図１５から図３１において、図１のｙ方向に対して｜ｙ｜＞２０００となるパターンと、図１のｚ方向に対して｜ｚ｜＞２０００となるパターンと、ｙｚ座標を９０°に区分した時にどの区分にも測定点が存在するパターンの３種類の条件について、図３２に実施の形態１における測定領域の良否判定結果を示す図として表す。

この３種類の条件を導き出す方法について説明する。

本実施の形態においては、まず、センサの測定可能距離は３０００ｍｍとしている。また、移動装置６を立方体であるとし、その一辺の長さを１０００ｍｍとしている。また、障害物を検知した後に回避するまでに時間が必要であることを考慮して、移動装置６の外周から１５００ｍｍ以上離れた位置で障害物９を検出する必要があるとしている。

前述の図１のｙ方向に対して｜ｙ｜＞２０００となるパターンと、図１のｚ方向に対して｜ｚ｜＞２０００となるパターンの条件は、これら３点を考慮して、センサ部７の中心から上下左右にそれぞれ２０００ｍｍ以上離れている位置に存在する障害物を検知するための条件として導き出したものである。これらの値は、本実施の形態では上記の内容としたが、移動装置６の大きさやセンサ部７の性能によっては、変動することも考えられる。

また、ｙｚ座標を９０°に区分した時にどの区分にも測定点が存在するパターンという条件は、ｙｚ座標を９０°に区分した時、上下左右の全ての方向に対してセンシングを行いたいという目的から、９０°に区分した４箇所の全てに測定点が存在する必要があることから導き出された条件である。

移動装置６の移動速度によってこれらの値は、当然変動するものと考えられるが、本実施の形態においては、これらについては考慮していない。

図３２において、「○」は、上記パターンを満たす条件であり、「×」は上記パターンを満たさない条件である。

｜θ／φ｜が整数の場合は、｜θ／φ｜の増加とＹ−Ｚ座標の中心から描かれる曲線の数が比例して増加していることが分かる。また、曲線の数が増加してバラツキが大きくなる方が、死角が減少することがＸＹＺ座標から分かる。Ａが整数以外の場合も、同一分母ならば同様である。

移動装置において、前述の３種類の条件でセンシングを行うためには、図３２より考察して、｜θ／φ｜が１／４、１／３、１／２、１、２、３以外の実数となるように制御する必要があることが分かる。また、｜θ／φ｜が０であると、当然のことながら２つの軸のうちの少なくとも一方の軸周りの回転は発生していないと考えられる。本発明は、２つの回転軸周りの回転の相互関係について考察しているものであり、少なくとも一方の回転速度が０である時、これらの条件が成り立たないことは容易に推測される。

従って、｜θ／φ｜が０、１／４、１／３、１／２、１、２、３以外の実数となるように制御する必要あることが分かる。

この時、θとφの大きさの関係については、どちらか一方が小さいほうが良い。これは、どちらか一方の回転速度が小さい場合は、片方の回転軸の強度について考慮する必要が無いためである。

回転センサ２２、２３で第１軸１４と第２軸１８それぞれを回転軸とするセンサ部７の回転を検出し、上記の条件を満たすように少なくとも一方の回転速度を制御する。この時、より回転速度が小さい方の回転速度を制御することが望ましい。これは、前述の回転軸の強度に影響するためである。

また、センサ部７の第１軸１４と第２軸１８が、お互いの回転状況を判断し、一方の回転状況に応じて、他方の回転状況を制御してもよい。このような構成とすることで、一方の軸に不良が発生した場合でも周囲の障害物を検出できる。また、このような構成とすることで、リアルタイムに安定した検出範囲を作り出すこともできる。

（実施の形態２）
図３３に、実施の形態２の移動装置の概略図を示す。ここで、図１から図３２と同じ符号については、説明を省略する。図３３（ａ）は実施の形態２の第１のセンシングを行う場合の正面図であり、図３３（ｂ）は実施の形態２の第１のセンシングを行う場合の側面図である。また、図３３（ｃ）は実施の形態２の第２のセンシングを行う場合の正面図であり、図３３（ｄ）は実施の形態２の第２のセンシングを行う場合の側面図である。

実施の形態２では、実施の形態１のセンサ部７とは異なるセンサ部３７を併用している以外は、実施の形態１と同様である。

図３３では、センサ部３７と、その検出範囲３８ａは、図３３（ａ）、図３３（ｂ）のように、センサ部７の第２軸の回転角度を回転開始角度θ３１ａとし回転角度θ３２ａで反復運動させ、センサ部３７の検出範囲３８ａをセンシングする。ここで、センサ部３７が反応した場合、図３３（ｃ）、図３３（ｄ）のように、センサ部７の第２軸の回転角度を回転開始角度θ３１ｂとし回転角度θ３２ｂで反復運動するように変更し、センサ部３７が検出した範囲をより詳細にセンシングし、移動装置６の回避を行う。

（実施の形態３）
図３４に、実施の形態３の移動装置の概略図を示す。ここで、図１から図３３と同じ符号については、説明を省略する。図３４（ａ）は実施の形態３の第１のセンシングを行う場合の正面図であり、図３４（ｂ）は実施の形態３の第１のセンシングを行う場合の側面図である。また、図３４（ｃ）は実施の形態３の第２のセンシングを行う場合の正面図であり、図３４（ｄ）は実施の形態３の第２のセンシングを行う場合の側面図である。

実施の形態３では、センサ部７とは異なる距離センサを併用している以外は、実施の形態１と同様である。

図３４では、図３３と同様にセンシングするが、図３３より移動装置６の進行方向に対して、広範囲をセンサ部７でセンシングするため、センサ部７、センサ部３７の数量や配置を変更している。

（実施の形態４）
図３５に、実施の形態４の移動装置の概略図を示す。ここで、図１から図３４と同じ符号については、説明を省略する。図３５（ａ）は実施の形態４の第１のセンシングを行う場合の正面図であり、図３５（ｂ）は実施の形態４の第１のセンシングを行う場合の側面図である。また、図３５（ｃ）は実施の形態４の第２のセンシングを行う場合の正面図であり、図３５（ｄ）は実施の形態４の第２のセンシングを行う場合の側面図である。

実施の形態４では、センサ部７とは異なる距離センサを併用している以外は、実施の形態１と同様である。

図３５では、図３３同様にセンサ部７、センサ部３７を配置する。図３５（ａ）、図３５（ｂ）で示すように、センシングするが、ここで、センサ部３７が反応した場合、図３５（ｃ）、図３５（ｄ）で示すように、第２軸の回転角度を回転開始角度θ３１ｆとし回転角度θ３２ｆで反復運動するように変更し、重要と考えられる範囲にセンシング範囲を変更している。

（実施の形態５）
図３６に、実施の形態５の移動装置の概略図を示す。ここで、図１から図３５と同じ符号については、説明を省略する。

実施の形態５では、センサ部７の第２軸１８の制御方法による環境情報２１ａの取得方法以外は、実施の形態１と同様である。

図３６では、センサ部７の第１軸１４が回転し、少なくとも半円上の検出範囲３９をセンシングしてから、センサ部７の第２軸１８を送り角度θ４ずつ回転させ、各ステップの情報Ａ１（ｍ）から環境情報４０１ａ、Ａ（ｍ）を取得する。ここで、送り角度θ４は可変であってもよい。

本発明のセンサの回転制御方法を用いてセンシングを行えば、移動装置近傍も推定によらずにセンシングできるため、家庭、ホテル、ゴルフ場、工場、空港などの生活環境の中の自動カートや搬送ロボットなどに適応することができる。

実施の形態１における移動装置の動作の概略を示す図実施の形態１におけるセンサ部の構成を示す図実施の形態１におけるセンサ部の検出範囲を示す図実施の形態１における移動装置のブロック構成図実施の形態１におけるセンサ部と障害物との関係を示す図実施の形態１における制御のフローチャート実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₀における第１のブロック構成図実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₀における第２のブロック構成図実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第１のブロック構成図実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第２のブロック構成図実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第３のブロック構成図実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第４のブロック構成図実施の形態１における時間ｔ＝ｔ₁における第５のブロック構成図実施の形態１における距離センサと障害物との関係を示す図実施の形態１におけるθ＝３、φ＝２７の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝３、φ＝１５の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝１、φ＝５の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝１、φ＝４の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝１、φ＝３の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝１、φ＝２の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝２、φ＝３の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝３、φ＝４の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝２５、φ＝２６の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝２７、φ＝２７の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝２５、φ＝２５の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝３、φ＝２の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝２、φ＝１の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝５、φ＝２の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝３、φ＝１の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝４、φ＝１の時の測定領域を示す図実施の形態１におけるθ＝２７、φ＝３の時の測定領域を示す図実施の形態１における測定領域の良否判定結果を示す図実施の形態２における移動装置の概略図実施の形態３における移動装置の概略図実施の形態４における移動装置の概略図実施の形態５における移動装置の概略図従来の移動装置の構成図

符号の説明

７センサ部
９障害物
１０距離センサ
１１、１５、１６支持部材
１２、１７モータ
１３バランサ
１４第１軸
１８第２軸
１９、２０検出範囲

Claims

直交する第１の回転軸と第２の回転軸とのそれぞれの軸周りに回転するセンサの制御方法であって、
前記第１の回転軸の回転速度φを検出し、前記第２の回転軸の回転速度θを検出した後、
｜θ／φ｜が０、１／４、１／３、１／２、１、２、３以外の実数を満たすように少なくとも一方の回転軸の回転速度を制御すること
を特徴とするセンサの回転制御方法。
第１の回転軸と第２の回転軸との双方が、０°以上２００°以内の範囲で正逆の回転運動を繰り返すこと
を特徴とする請求項１記載のセンサの回転制御方法。
φとθの大きさを比較し、回転速度が小さい方の回転軸の回転速度のみを制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のセンサの回転制御方法。
請求項１から請求項３いずれか記載のセンサの回転制御方法を用いて周囲の障害物を検出し、その後、前記障害物を回避する制御を行うこと
を特徴とする障害物回避方法。