JPS63603A - 移動体の誘導方式 - Google Patents
移動体の誘導方式Info
- Publication number
- JPS63603A JPS63603A JP61143084A JP14308486A JPS63603A JP S63603 A JPS63603 A JP S63603A JP 61143084 A JP61143084 A JP 61143084A JP 14308486 A JP14308486 A JP 14308486A JP S63603 A JPS63603 A JP S63603A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- map
- image
- point
- route
- distance
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- Pending
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、視党を用いた移動ロボットの誘導に係り、特
に三次元距離情報を用いて移動経路を自律的に生成する
に好適な移動体の誘導方式に関する。
に三次元距離情報を用いて移動経路を自律的に生成する
に好適な移動体の誘導方式に関する。
画像入力装置によって入力された画像から物体までの奥
行位置情報を算出した画像（以下距ｐ准画像と言う）を
前提として、最適経路を算出する方式は、移動体の誘導
において重要である。例えば、自動車の自動走行、宇宙
空間、惑星、海底などの未知領域を探索する時など不可
欠となる。
行位置情報を算出した画像（以下距ｐ准画像と言う）を
前提として、最適経路を算出する方式は、移動体の誘導
において重要である。例えば、自動車の自動走行、宇宙
空間、惑星、海底などの未知領域を探索する時など不可
欠となる。
経路探索の方法として、例えば、ＩＥδプロシーディン
グ、７１巻、７号、 １！１８３年７月（Ｐｒｏｃｅｅ
ｄ、ｔｎｇｓ ｏｆ Ｔｈｅ ＴＥＥＥ Ｖｏ Ｑ 、
７１ 、 Ｎｕ ７ 。
グ、７１巻、７号、 １！１８３年７月（Ｐｒｏｃｅｅ
ｄ、ｔｎｇｓ ｏｆ Ｔｈｅ ＴＥＥＥ Ｖｏ Ｑ 、
７１ 、 Ｎｕ ７ 。
Ｊｕｌｙ １９８３）におけるハンス・ピー・モラベツ
ク（）ＩＡＮＳ Ｐ、ＭＯＩＩＡＶＥＣ） ニよる“ス
タンフォードカード及びシーエムニーラバー１′）（“
Ｔｈａ ５ｔａｎｆｏｒｄＣａｒｔ ａｎｄＴｈｅ Ｃ
ＭＵ Ｒｏｖｅｒ” ）と題する文献に示されている方
法がある。これは、ＴＶカメラから入力した画像から得
られた位置情報をもとに、物体を構成すると思われる点
の集合を１つの物体としてモデル化し、その点の集合を
１つの物体としてモデル化し、その点の集合を囲む楕球
を床面上へ投影する。各々の物体モデルの楕円が存在す
る床面形状地図より現在地点から目標地点までの最適経
路をグラフサーチの最短路問題として求めている。
ク（）ＩＡＮＳ Ｐ、ＭＯＩＩＡＶＥＣ） ニよる“ス
タンフォードカード及びシーエムニーラバー１′）（“
Ｔｈａ ５ｔａｎｆｏｒｄＣａｒｔ ａｎｄＴｈｅ Ｃ
ＭＵ Ｒｏｖｅｒ” ）と題する文献に示されている方
法がある。これは、ＴＶカメラから入力した画像から得
られた位置情報をもとに、物体を構成すると思われる点
の集合を１つの物体としてモデル化し、その点の集合を
１つの物体としてモデル化し、その点の集合を囲む楕球
を床面上へ投影する。各々の物体モデルの楕円が存在す
る床面形状地図より現在地点から目標地点までの最適経
路をグラフサーチの最短路問題として求めている。
上記従来技術における問題は、モデル化された物体はロ
ボットにとって乗り越え可能であっても必ず回避するよ
うに経路を求めること即ち、高さという量を考慮に入れ
ていないことがあげられる。
ボットにとって乗り越え可能であっても必ず回避するよ
うに経路を求めること即ち、高さという量を考慮に入れ
ていないことがあげられる。
本発明の目的は１乗り越え可能な物体に対しても対処可
能な方式として高さをもった地図を生成し、その地図上
にポテンシャルの場を設けることにより現在地点より目
標地点までの最適経路を算出する自律移動ロボットの誘
導方式を提供することにある。
能な方式として高さをもった地図を生成し、その地図上
にポテンシャルの場を設けることにより現在地点より目
標地点までの最適経路を算出する自律移動ロボットの誘
導方式を提供することにある。
本発明は、空間位置情報を与える距離画像を用いて床面
からの高さを値に持つ地図（床面高度分布図）を生成し
、この地図上の各点において高さに比例したポテンシャ
ルの山、現在地点に十分大きなポテンシャルの山、及び
目標地点においては十分低い谷のポテンシャルを設ける
。
からの高さを値に持つ地図（床面高度分布図）を生成し
、この地図上の各点において高さに比例したポテンシャ
ルの山、現在地点に十分大きなポテンシャルの山、及び
目標地点においては十分低い谷のポテンシャルを設ける
。
上記構成によれば、現在地点から目標地点まで移動体が
自然に移動する経路（最適経路）を算出することができ
る。
自然に移動する経路（最適経路）を算出することができ
る。
以下本発明の一実施例を図面により説明する。
第１図は本発明による自律移動ロボット誘導装置の全体
構成を示す図である。ロボットに設置されているＴＶカ
メラ等の画像入力装置１１により入力された画像を、両
眼立体視等による方法で画像上の各画素に対して距離情
報を与えるいわゆる距離画像を算出する装置１２へと渡
す。次に、この装置１２より得られた距離画像を用いて
、床面高度分布地図生成部１３より最適経路算出の前提
となる地図を生成する。経路算出部１４では、この地図
にポテンシャル場を設けることにより現在地点から目標
地点までの最適経路を生成する。
構成を示す図である。ロボットに設置されているＴＶカ
メラ等の画像入力装置１１により入力された画像を、両
眼立体視等による方法で画像上の各画素に対して距離情
報を与えるいわゆる距離画像を算出する装置１２へと渡
す。次に、この装置１２より得られた距離画像を用いて
、床面高度分布地図生成部１３より最適経路算出の前提
となる地図を生成する。経路算出部１４では、この地図
にポテンシャル場を設けることにより現在地点から目標
地点までの最適経路を生成する。
次に、各処理部の動作を詳細に説明する。
距離画像算出部１２によって得られる情報として、各画
素に対してその像の空間座標位置（三次元位は情報）が
、第２図に示すようなロボットの視点Ｅを原点、視線方
向を一つの軸とする座標系として与えられる。
素に対してその像の空間座標位置（三次元位は情報）が
、第２図に示すようなロボットの視点Ｅを原点、視線方
向を一つの軸とする座標系として与えられる。
この三次元位置情報を用いて、床面高度分布地図生成部
１２は次のような処理を行う。即ち、この三次元位置情
報を第２図のような絶対座標系○Ｗ−ＸｗＹｗＺｗ（ロ
ボットが位置する平面をＸｓＹｗ平面とする。）へ変換
し、ロボットの高さＺ。
１２は次のような処理を行う。即ち、この三次元位置情
報を第２図のような絶対座標系○Ｗ−ＸｗＹｗＺｗ（ロ
ボットが位置する平面をＸｓＹｗ平面とする。）へ変換
し、ロボットの高さＺ。
と、ＸｗＹｗ平面上での視線方向の長さＨ２水平方向の
長さＷとで区切られた直方体（算出領域）を考え、この
内部にある点の位置情報を対象としてその点をＸ ｗ
Ｙ ｗ平面上（Ｗと１（で切られた平面）へ投影する。
長さＷとで区切られた直方体（算出領域）を考え、この
内部にある点の位置情報を対象としてその点をＸ ｗ
Ｙ ｗ平面上（Ｗと１（で切られた平面）へ投影する。
この投影された床面分布は、−定間隔幅でメツシュに分
割し両頂として表現する。この各メツシュに対応する点
（距離画像の各画素に対応する点で、算出領域内のもの
。以下高度分布図の点とはこれを意味する。）の個数が
十分多いものだけを考えて、それらの点の中で最大の高
さくＺｗ−成分）をそのメツシュの持つ高度の値とする
。これを床面高度分布図と言う。この床面高度分布図の
例を第３図に示す。図におけるノλ−丸の点は算出領域
内にあった点（物体ありを示す）を示す。 次にこの床
面高度分布図に基づいて、最適経路算出部】４において
、現在地点から目的地点までの最適経路を次の手順で求
める。
割し両頂として表現する。この各メツシュに対応する点
（距離画像の各画素に対応する点で、算出領域内のもの
。以下高度分布図の点とはこれを意味する。）の個数が
十分多いものだけを考えて、それらの点の中で最大の高
さくＺｗ−成分）をそのメツシュの持つ高度の値とする
。これを床面高度分布図と言う。この床面高度分布図の
例を第３図に示す。図におけるノλ−丸の点は算出領域
内にあった点（物体ありを示す）を示す。 次にこの床
面高度分布図に基づいて、最適経路算出部】４において
、現在地点から目的地点までの最適経路を次の手順で求
める。
最適経路算出手順を第４図を用いて説明する。
経路の表現は、現在地点を初期値としてロボットがある
一定時間内に移動可能な距離（単位移動距Ｍ）ごとの座
標列（経路点列） （Ｐｆｉ）ρ＝０゜・・・で表現
する。
一定時間内に移動可能な距離（単位移動距Ｍ）ごとの座
標列（経路点列） （Ｐｆｉ）ρ＝０゜・・・で表現
する。
（手Ｍ Ｉ ）経路点Ｐ、を中心に単位移動距離を半径
にして、次の経路点Ｐｔ＋１の候補Ｐｇ町（ｋ＝ｏ、・
・・、Ｎ）を−定角度幅で等分割して求める。
にして、次の経路点Ｐｔ＋１の候補Ｐｇ町（ｋ＝ｏ、・
・・、Ｎ）を−定角度幅で等分割して求める。
（手順■）候補点Ｐ□＋１におけるポテンシャル祇Ｖ（
Ｐ＊＋ｘ）を次式で求める。
Ｐ＊＋ｘ）を次式で求める。
Ｖ （Ｐ ｍ”ｚ） ＝ Ｍａｒ Ｂ （Ｐ ｍ＋Ｉ
ｌ ａｊ）＋ Ｂ ｏ（Ｐ ｍＨｚ） ＋ Ｂ Ｅ（Ｐ
ｍＨｚ）（手順ＩＩＩ） ＭｉｎＶ［Ｐ處＋ｔ）なる
点Ｐｍ＋ｔを次の経路点１）ａ÷工とする。
ｌ ａｊ）＋ Ｂ ｏ（Ｐ ｍＨｚ） ＋ Ｂ Ｅ（Ｐ
ｍＨｚ）（手順ＩＩＩ） ＭｉｎＶ［Ｐ處＋ｔ）なる
点Ｐｍ＋ｔを次の経路点１）ａ÷工とする。
ここで、（手順Ｉ′Ｉ）における記号の意味は次の通り
である。
である。
・Ｂ（２皿＋１．ａｉ）二床面高度分布地図上の点ａｉ
（ｉ＝１．・・・９Ｍ）を頂点とした第５図（ａ）のよ
うな山の曲面関数Ｂを考える。但し、頂点の値は点ａｉ
における値、即ち高度に比例したものとする。
（ｉ＝１．・・・９Ｍ）を頂点とした第５図（ａ）のよ
うな山の曲面関数Ｂを考える。但し、頂点の値は点ａｉ
における値、即ち高度に比例したものとする。
数値である。
・Ｂ ａ（Ｐ 、＋１） ：現在地点Ｅを頂点（その高
さは十分大きくとる）とする上記１３と同様で非負な関
数ＢＥを考える。この記号は、点Ｐｉｎｔにおける関数
値である。
さは十分大きくとる）とする上記１３と同様で非負な関
数ＢＥを考える。この記号は、点Ｐｉｎｔにおける関数
値である。
・Ｂａ（Ｐａ＋１）：関数ＢＥの値を正負逆にし、谷の
頂点を目標地点Ｇとした第５図（ｂ）のような関数ＢＧ
を考える。この記号は１点Ｐ 龍＋ｓにおけるとその関
数値である。
頂点を目標地点Ｇとした第５図（ｂ）のような関数ＢＧ
を考える。この記号は１点Ｐ 龍＋ｓにおけるとその関
数値である。
・Ｂｏ（Ｐａｎｔ）：高度分布地図の領域以外の領域（
但し、現在地点Ｅのある辺の対辺側は開放）には経路点
を生成しないようにするための第５図（ｃ）のような関
数Ｂｏを考える。この記号は１点Ｐｋ＋１におけるその
関数値である。
但し、現在地点Ｅのある辺の対辺側は開放）には経路点
を生成しないようにするための第５図（ｃ）のような関
数Ｂｏを考える。この記号は１点Ｐｋ＋１におけるその
関数値である。
以上の手順を、現在地点Ｅ （＝ｐｏ）から、次のよう
な終了条件を満たすまでＱについて繰返すことにより第
６図のような最適経路を生成する。
な終了条件を満たすまでＱについて繰返すことにより第
６図のような最適経路を生成する。
終了条件：
経路点Ｐｇから、次の経路点Ｐａ＋１を探索する原点Ｐ
１を中心とし単位移動距離を半径とする円領域内に目標
地点Ｇが含まれた場合。
１を中心とし単位移動距離を半径とする円領域内に目標
地点Ｇが含まれた場合。
または２次の経路点Ｐ露＋１が、経路点Ｐｇを探索した
領域（経路点Ｐａ−５を中心に単位移動距離を半径とす
る円領域）内に戻った場合とする。
領域（経路点Ｐａ−５を中心に単位移動距離を半径とす
る円領域）内に戻った場合とする。
本発明によれば次のような効果がある、・経路探索を距
離画像という広範囲な情報をもとにしていることから、
算出した最適経路の信頼性が高い。
離画像という広範囲な情報をもとにしていることから、
算出した最適経路の信頼性が高い。
・移動ロボットの乗り越え可能な高さの物体は。
乗り越える経路を算出することができる。
以上、本誘導方式によれば、各種の移動体の自作走行を
実現する上で効果大である。
実現する上で効果大である。
第１図は本発明を実施するための装置のブロック構成図
、第２図は床面高度分布図を生成する過程で用いる床面
算出領域を示す図、第３図は床面高度分布図の一例、第
４図はＩｒｋ適経路探索の方法を示す図、第５図は経路
探索を行う上で用いるポテンシャル関数を示す図、第６
図は最適経路算出の一結果を示す図である。
、第２図は床面高度分布図を生成する過程で用いる床面
算出領域を示す図、第３図は床面高度分布図の一例、第
４図はＩｒｋ適経路探索の方法を示す図、第５図は経路
探索を行う上で用いるポテンシャル関数を示す図、第６
図は最適経路算出の一結果を示す図である。
Claims (1)
- １、距離情報を得ることができる外界センサにより得ら
れた物体の位置情報を、床面へ投影した高度分布地図へ
変換し、現在地点より目標地点までの最適経路を、前記
高度分布地図より得られるポテンシャルの場を用いるこ
とにより算出することを特徴とする移動体の誘導方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61143084A JPS63603A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 移動体の誘導方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61143084A JPS63603A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 移動体の誘導方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63603A true JPS63603A (ja) | 1988-01-05 |
Family
ID=15330539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61143084A Pending JPS63603A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 移動体の誘導方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63603A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS635408A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-11 | Fujitsu Ltd | ロボツトの適応制御方法 |
| JPH06208405A (ja) * | 1993-01-08 | 1994-07-26 | Takanori Ikegami | 知能ロボットのための情報処理方法および情報処理装置 |
| JP2008107228A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Nec Corp | 経路計測装置、経路計測方法、及びプログラム |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61143084A patent/JPS63603A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS635408A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-11 | Fujitsu Ltd | ロボツトの適応制御方法 |
| JPH06208405A (ja) * | 1993-01-08 | 1994-07-26 | Takanori Ikegami | 知能ロボットのための情報処理方法および情報処理装置 |
| JP2008107228A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Nec Corp | 経路計測装置、経路計測方法、及びプログラム |
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