(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律移動装置の衝突回避方法において、
ａ）  少なくとも駆動幾何学寸法及び舵取り幾何学と、自律移動装置の外寸法とを用いて、少なくとも、前記自律移動装置の位置から少なくとも１つの障害物との衝突位置までの最短距離を衝突間隔として求め、
ｂ）  ａ）からの前記幾何学的のデータと前記衝突間隔とを使用して、前記自律移動装置で設定する舵取り角であり、自律移動装置が少なくとも１つの障害物の右側及び左側の側を通過する際に前記障害物に衝突させない舵取り角であり、自律移動装置の位置に対する第１の許容舵取り角領域を導出できる舵取り角であるその都度１つの舵取り角を求め、
ｃ）  各障害物毎に１つの許容舵取り角領域を求め、舵取り角領域マップメモリの中に記憶し、
ｄ）  自律移動装置に許容される舵取り角領域を、舵取り角領域マップメモリの複数の許容舵取り角領域の共通部分として形成し、
ｅ）  所定の可変の観察領域の中で前記自律移動装置と、前記自律移動装置の回りに引かれている安全ゾーンとの間に位置する障害物のみを考慮することを特徴とする自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項２】
自律移動装置の走行速度に依存して少なくとも２つの観察領域を定め、走行速度が低い場合のために第１の観察領域を自律移動装置の寸法に比して小さく定め、走行速度が高い場合のために第２の観察領域を前記自律移動装置の寸法に類似に定め、それぞれ少なくとも１つの許容舵取り角領域を求めることを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項３】
衝突間隔を計算する際に自律移動装置の外寸法として使用される安全ゾーンを自律移動装置の回りに設け、自律移動装置の回りの安全ゾーンの外部に位置する障害物のみを考慮し、前記安全ゾーンは観察領域より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項４】
自律移動装置の走行速度が高い場合には広い観察領域を選択し、走行速度が低い場合には狭い観察領域を選択することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１つの請求項に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項５】
比較的小さい速度に対して少なくとも第１の観察領域を選択し、比較的大きい速度に対して少なくとも第２の観察領域を選択することを特徴とする請求項４に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項６】
許容舵取り角領域を、第１の観察領域に対して許容されている舵取り角領域と、第２の観察領域に対して許容されている舵取り角領域との共通部分として形成することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１つの請求項に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項７】
少なくとも１つの観察領域に対して走行速度に依存して異なる大きさの少なくとも２つの安全ゾーンを定め、それぞれに対応する舵取り角領域を形成することを特徴とする請求項３から請求項６のうちのいずれか１つの請求項に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項８】
周期的に行うことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１つの請求項に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項９】
１つの安全ゾーンの中に１つの障害物を検出すると自律移動装置が後方へ走行することを特徴とする請求項８に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項１０】
許容舵取り角領域を求めることが不可能である場合、安全ゾーンを小さくすることを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１つの請求項に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【請求項１１】
自律移動装置が、セル構造周囲地図に基づいてオリエンテーションを決め、前記地図の中の障害物を占有度により表示することを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１つの請求項に記載の自律移動装置の衝突回避方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自律移動装置の衝突回避方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自律移動装置が、障害物が密に置かれている例えば事務所又はアパート等の未知の周囲の中をセンサにより助けられて走行する場合、このような走行は、  自律移動装置の制御装置及びデータ評価装置にとっては困難な挑戦である。このような例えばロボット等の自律移動装置は、自律移動装置の周囲の中で目標に向かって的確に動くことができ、数時間にわたり障害物を回避できる場合にのみ有益な仕事を遂行できる。
【０００３】
自律移動装置の運動空間は、多くの場合に未知であり、その上大部分の場合に動的に変化するので、自律移動装置の直接の運動に関する大部分の詳細を局所的に求めると好適である。従って、一連の中間目標点を供給する計画と、自律移動装置を１つの中間目標から次の中間目標へ動かす課題を有する局所的操作とが区別される。この課題のために、障害物を回避しそれにもかかわらず自律移動装置の高い運動性を保証する迅速な機構が必要である。自律移動装置は、なんらの準備なしに未知の周囲で事前情報無しに動くことができ、しかもこれを、適切な速度（約５０ｃｍ／秒）で行うことができなければならない。この場合、障害物と障害物との間の通常の間隔は、自律移動装置の寸法のオーダであるか又はより小さい。自律移動装置が走行する通路は非常に狭いことがある。障害物（例えば人間）は、自律移動装置の速度に類似の速度で動くことがある。これにより、大部分の時間にわたり自律移動装置は、そのセンサ装置又はその幾何学寸法及び運動学的制限の極限で動作しなければならない。更に１つの困難な点は、超音波センサが使用される場合には超音波センサが、近辺領域盲点ゾーンを有しかつ低い超音波発射レートを有する欠点がある。
【０００４】
自律移動装置のオリエンテーション分野では次の基礎的な文献が知られている。
【０００５】
Ｒ，Ｂａｕｅｒ，Ｗ．Ｆｅｉｔｅｎ，Ｇ．Ｌａｗｉｔｚｋｙ著”舵取り角特性データマップメモリ：障害物が散らばっている未知の周囲の中での安全な操縦へのアプローチ”，Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｇｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｒｂｏｔｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，６７〜７０頁，１９９３年７月。
【０００６】
Ｊ．Ｂｏｒｅｎｓｔｅｉｎ，Ｙ．Ｋｏｒｅｎ著”移動式ロボットが障害物を回避するためのヒストグラムインモーション（ｉｎ−ｍｏｔｉｏｎ）マッピング”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，第７巻，Ｎｏ．４，１９９１年８月。
【０００７】
自律移動装置の分野で多数の文献が存在するにもかかわらず、センサ情報を評価する際と、動的に変化する周囲に迅速に応動することを保証する際と、自律移動装置の局所的オリエンテーションに関連して前述の周囲変化を考慮する際とにいまなお困難が存在する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、自律移動装置のために舵取り角領域を用いて衝突を回避する改善された方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、ａ）  少なくとも駆動幾何学寸法及び舵取り幾何学寸法と、自律移動装置の外寸法とを用いて、少なくとも、自律移動装置の位置から少なくとも１つの障害物との衝突位置までの最短距離を衝突間隔として求め、ｂ）  ａ）からの幾何学寸法のデータと衝突間隔とを使用して、自律移動装置で設定する舵取り角であり、自律移動装置が少なくとも１つの障害物の右側及び左側の側を通過する際に障害物に衝突させない舵取り角であり、自律移動装置の位置に対する第１の許容舵取り角領域を導出できる舵取り角であるその都度１つの舵取り角を求め、ｃ）  所定の可変の観察領域の中で自律移動装置と、自律移動装置の回りに引かれている境界線との間に位置する障害物のみを考慮することにより解決される。
【００１０】
本発明の有利な実施例は、その他の請求項に記載されている。
【００１１】
本発明の方法の１つの利点は、本発明の方法を使用することにより自律移動装置の制御装置での計算量を減少できることにある、何故ならば走行路計画のための基礎として所定の観察領域を使用することにより、この観察領域内にある障害物のみを評価するだけでよいからである。
【００１２】
本発明の方法の別の１つの利点は、複数の観察領域を運動必要性に依存して定め、これらの観察領域に対してそれぞれ別個に、複数の障害物に対しても許容舵取り角領域を定めることにある。このようにして、自律移動装置から異なる間隔に位置する複数の障害物を別個に評価し、大局的評価計画を、自律移動装置の始動・目標運動にためにより良好に考慮できる。
【００１３】
周囲に複数の障害物が存在する場合、自律移動装置の観察領域内で舵取り角領域をそれぞれの障害物に対して別個に定めて記憶し、更に、これらの許容領域の共通部分を形成し、この既知部分を舵取り角領域マップメモリに記憶し、この舵取り領域マップメモリが、実際の位置に対して許容舵取り角を走行路計画の基礎として指示するようにすると有利である。これにより、走行路の計画が容易になり、自律移動装置の制御装置がこのために必要な計算時間が低減する。
【００１４】
静的障害物との衝突を回避するために、本発明では、自律移動装置の回りに、障害物が侵入してはならない安全ゾーンを定める。これにより、自律移動装置の近辺領域内に障害物が現れても本発明の方法により高い操縦性が保証される。自律移動装置の確実な操縦性は、高い速度においても本発明の方法により保証される、すなわち、走行速度に依存して観察領域を整合することにより保証される。
【００１５】
走行速度が低い場合には狭い観察領域を選択し、走行速度が高い場合には広い観察領域を選択すると好適である。通常、自律移動装置は、狭い個所では低い速度で動き、広い個所では高い速度で動く。本発明の方法により、始動点と目標点との間の区間をできるだけ迅速に走行することが保証される。
【００１６】
本発明の方法により、１つの舵取り角領域が、異なる観察領域に対して有効である２つの許容観察領域の共通部分として形成される。このようにして、必要ならば走行路の長期計画を容易に実現でき、自律移動装置が最適な速度で走行路を走行することが保証される。
【００１７】
大局的走行路計画を容易に実現できるように、そして自律移動装置が、整合された速度で走行できるように、本発明の方法では、１つの観察領域に対して少なくとも２つの安全ゾーンを定め、これらの安全ゾーンに対して別個に、それぞれに対応する舵取り角領域マップメモリを形成する。これにより、走行状態に依存して、その都度に有効な舵取り角領域マップメモリに切換えることができる。
【００１８】
本発明の方法を周期的に行うことにより、迅速に周囲の変化に応動できる。
【００１９】
本発明の方法では、静的でない障害物に対して後進走行により応動する。
【００２０】
狭い通路における自律移動装置の操縦性も、本発明の方法により保証される、すなわち、許容舵取り角領域が得られない場合に自律移動装置の回りの安全ゾーンを狭め、これにより許容舵取り角を計算する際により大きい自由裁量の余地を得ることにより保証される。極端な場合には安全ゾーンを、安全ゾーンが自律移動装置のケーシング寸法と一致するように狭く選択できる。
【００２１】
本発明は、局所的地図としてセル構造周囲地図を使用する場合に有利に使用できる。このようにして、例えば舵取り角領域の計算等の障害物に関する演算を、数学的にマトリクス演算により行うことができ、これにより制御計算機での計算動作を加速でき、これにより応動時間を短縮できる。
【００２２】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図１には、自律移動装置ＡＥが障害物Ｈと一緒に示されている。自律移動装置ＡＥの回りには安全ゾーンＳＺ１が設けられている。この安全ゾーンＳＺ１は、障害物までの自律移動装置ＡＥの間隔を計算する際に自律移動装置ＡＥの輪郭として用いられる。このために、安全ゾーンＳＺ１の外側周縁には自律移動装置ＡＥの極点ｖｒ，ｖｌ，ｍｌ，ｈｌ及びｍｒが設けられている。自律移動装置ＡＥの運動学を用いて制御装置により、自律移動装置ＡＥが前進走行の際に障害物Ｈに衝突しない範囲を示す円弧の角度を求めることができる。
【００２４】
図１で角度θ1により、自律移動装置ＡＥが左前方走行の際に描き、自律移動装置ＡＥが障害物Ｈに衝突せずに密に接近してその側を通過する際に描く重要な円弧ＫＢ１の角度が示されている。この場合、衝突解析のための重要な計算点は、自律移動装置ＡＥの安全ゾーンに設けられている点ｖｒである。
【００２５】
右前方走行における相応する重要な角度はθ2であり、この角度θ2は、自律移動装置ＡＥが右前方走行の際に障害物に衝突せずにその側を通過する際に自律移動装置ＡＥが描く円弧ＫＢ２の重要な角度である。障害物に衝突せずにその側を通過するとは、安全ゾーンに設けられている極点ｖｌが、障害物Ｈに衝突せずに障害物Ｈの中心に密に接近してこの中心の側を通過することである。
【００２６】
前進運動のこの解析から、禁止舵取り領域ＬＷＢＶを表す２つの角度θ1及びθ2が導出される。この禁止舵取り角領域は、自律移動装置ＡＥが障害物に衝突するすべての舵取り角を含む。３６０゜からこの舵取り角領域を減算すると、許容舵取り角領域ＬＷＢ１が得られる。この許容舵取り角領域は、自律移動装置ＡＥが前進又は後進走行することができ、かつ自律移動装置ＡＥが周囲の障害物Ｈに衝突しないすべての舵取り角を含む。図中、簡単化のために障害物は１つのみしか示されていない。しかしこの解析は、本発明の方法を制限することなしに複数の障害物に対しても行うことができる。自律移動装置ＡＥの位置に依存して、この場合には座標軸線ｘとｙとの交点として示されている瞬時の滞在場所に関するこの運動解析により、周囲の１つの障害物に対する許容舵取り角領域内が得られる。
【００２７】
図２は、複数の障害物Ｈ１〜Ｈ３における自律移動装置ＡＥの衝突解析を示す。自律移動装置ＡＥと、図２では座標軸線ＸとＹとの交点として示されている自律移動装置ＡＥの位置との運動学に依存して、個々の障害物に対して異なる許容舵取り角領域及び禁止舵取り角領域が得られる。
【００２８】
運動解析は、図１に関連して説明したように行われる。障害物Ｈ１に対して禁止舵取り角領域ＬＷＢＶ１が得られる。障害物Ｈ２に対して禁止舵取り角領域ＬＷＢＶ２が得られ、障害物Ｈ３に対して禁止舵取り角領域ＬＷＢＶ３が得られる。これから先の走行路の計画のための基礎として、禁止舵取り角領域が解析のために更に処理されるか、又は許容舵取り角領域が解析のために処理されるかは重要でない。
【００２９】
個々の求められた禁止舵取り角領域ＬＷＢＶ１〜ＬＷＢＶ３を除くことにより、舵取り角領域ＬＷＢＦが得られる。図中、前と同様に禁止舵取り角領域は黒色で示され、許容舵取り角領域が白色で示されている。
【００３０】
自律移動装置の走行路計画を容易にするために、選択された観察領域及び安全領域に依存してある特定の障害物のみを考慮し、前記自律移動装置ＡＥのその都度の位置に依存して、異なる舵取り角領域ＬＷＢ１を記憶することができる。メモリに記載することにより、数学的演算により、それぞれの障害物毎に記憶されているデータにアクセスできる。例えば複数の障害物に対して同時に占有度値を高め又は下げることができる。
【００３１】
図３は、自律移動装置ＡＥの安全ゾーンの中に位置する障害物に対する舵取り角領域を求める方法を示す。前述の観察は、主に静止した周囲を考慮した。図３は、動的に変化する周囲に関する本発明の方法の一部を示す。
【００３２】
前述のように、安全ゾーンの外部に位置する障害物は、本発明の方法により確実に回避できる、すなわち、衝突間隔を前もって計算し、それぞれの障害物に対して相応する舵取り角領域を定めることにより確実に回避できる。しかし、例えば人間のように周囲の障害物も動くことがあり、又は例えば家具調度品のように周囲の障害物がずらされることもあるので、障害物が自律移動装置ＡＥによりその安全ゾーンの中で検出されることもある。この場合例えば、自律移動装置Ａが直ちに停止され新たに舵取り角領域ＬＷＢ１が形成されるという自律移動装置ＡＥの制御ルーチンを設けることが可能である。図３に示されているように、これにより必然的に、禁止舵取り角領域が非常に大きくなり、許容舵取り角度領域ＬＷＢ１が非常に小さくなる。角度θ1及びθ2に対してこの場合にも円弧ＫＢ１及びＫＢ２が得られる。許容舵取り角は、自律移動装置ＡＥの後進走行によってにしか守られない。従って、自律移動装置ＡＥの制御プログラムは、自律移動装置ＡＥが障害物の前で停止され、後進走行が導入されるように形成されていることがある。この場合、後進走行は、例えば許容舵取り角領域ＬＷＢ１の中で大高的な運動計画の範囲内で行うことができる。障害物Ｈが、安全ゾーンＳＺ１から出てから、大高的な走行路計画の範囲内で再び前進走行へ移行でき、目標に最短距離で導く舵取り角を設定できる。
【００３３】
図４には、異なる観察領域ＢＢ１及びＢＢ２を有する自律移動装置ＡＥが示されている。更に、異なる大きさの安全ゾーンｓａｆｅｔｙ＿ｓｍａｌｌ及びｓａｆｅｔｙ＿ｌａｒｇｅが示されている。
【００３４】
図４のａは、安全ゾーンＳＺ１及び観察領域ＢＢ１を有する自律移動装置ＡＥを示す。有利には、比較的小さい観察領域を使用する、すなわち、自律移動装置ＡＥを小型に形成し、低い速度で狭い、通路の場合である。このために有利には狭い安全ゾーンＳＺ１を選択し、これにより、走行路計画及び衝突解析において安全間隔を考慮することにより操縦性が失われないようにする。小さな観察領域ＢＢ１を選択することにより、自律移動装置ＡＥの近辺領域内の僅かな数の自律移動装置ＡＥを評価するだけですむ。これにより例えば、自律移動装置ＡＥの制御装置の中に設けられ運動計画を実行する制御計算機の負担が、軽減される。従って例えば周囲の近辺領域内の障害物に対する評価速度を高めることができる。これは、例えばセンサデータの評価がより高い速度で行うことができることを意味する、何故ならば僅かな数の障害物を考慮するだけでよいからである。狭い通路の中で複数の障害物が現れ、これらの障害物が、許容舵取り角を計算する際に困難を招き、従って大きい計算量が必要となることもある。
【００３５】
図４のｂは、図４のａに示されている２つの安全ゾーンｓａｆｅｔｙ＿ｌａｒｇｅ及びｓａｆｅｔｙ＿ｓｍａｌｌを有する安全ゾーンＢＢ１に比して広い観察領域ＢＢ２を有する自律移動装置ＡＥを示す。
【００３６】
この場合例えば、自律移動装置ＡＥが、急速な前進走行又は急速な後進走行の際にも障害物に衝突しないことを保証することを目指すとする。これは、自律移動装置ＡＥの走行速度に依存して、より大きい観察ゾーンＢＢ２を選択することにより実現できる。すなわちこれにより、制御計算機は、広範囲にわたる走行路計画を作成できる。この方法は、周囲に僅かな数の障害物しかなく、従って観察領域ＢＢ２を適切に選択することにより、例えば評価する障害物の数を常に一定に保持することができる場合にも好適である。これにより例えば計算機を一様に負荷することができるか、又は計算機の過負荷を防止できる。自律移動装置ＡＥが急速に前進走行する際の慣性を補償するために、大きさが異なる安全ゾーンｓａｆｅｔｙ＿ｓｍａｌｌ及びｓａｆｅｔｙ＿ｌａｒｇｅを選択できる。しかし、広い安全ゾーンに対する舵取り角領域と、狭い安全ゾーンに対する舵取り角領域とを同時に形成することも可能である。観察領域ＢＢ２と、大きさが異なる安全ゾーンとから得られる舵取り角領域との差を、走行路計画のために評価することが可能である。例えば障害物が安全ゾーンｓａｆｅｔｙ＿ｌａｒｇｅの中に入る際に自律移動装置ＡＥの制動動作を導入できる。
【００３７】
図５は、異なる安全ゾーンＳＺ２及びＳＺ１と、異なる観察領域との組合せから許容舵取り角を求める方法を示す。
【００３８】
この場合例として、３つの組合せＦＮ，ＦＭ及びＦＧが観察される。安全間隔と観察領域との組合せは、これ以外にも勿論可能である。本発明を方法を損なうことなしに、安全ゾーンと観察領域との異なる組合せを形成して、自律移動装置ＡＥのための大局的又は局所的な走行路計画を行うことが可能である。本明細書では例として、試験を行うために用いられ好適であると分かった３つの組合せを説明する。
【００３９】
ＦＮにより、安全ゾーンが非常に狭く選択されている近辺領域が示されている、すなわち、安全ゾーンは、例えば１ｃｍの領域内に収まり、考察領域は、１５ｃｍの領域内に収まる。通常、ＦＮは、自律移動装置ＡＥが低い速度で狭い通路を走行する場合に使用される。組合せＦＭ及びＦＧの場合、例えば４５ｃｍの広がりを有する一定の観察領域が設けられているが、しかしＦＭでの衝突解析には小さい安全ゾーンＳＺが基礎とされ、ＦＧでの衝突解析には大きい安全ゾーンＳＺ２が基礎とされる。
【００４０】
自律移動装置ＡＥの直接前に障害物Ｈが位置するので、大局的な走行計画の範囲内で定められた第１の舵取り角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒ１を守ることは不可能である。従って回避角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒ２を見つけなければならない。図示されているように、ＦＮでは許容制御角は得られない。同様に図示されているように、ＦＧでは、自律移動装置ＡＥが前進走行するのを依然として許容する許容舵取り角は得られない。ＦＭにおいてのみ、制御角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒ２が許容制御角として得られる、何故ならば制御角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒ２は、白色の領域内に位置するからである、すなわち、許容舵取り角領域内に位置するからである。図中、安全ゾーンの広さを変化させることにより、すなわち図５でＳＺ２からＳＺ１へ移行することにより、かつ、観察領域を適切に選択することにより、すなわち例えば狭い通路の中でも又は障害物の前でも例えば４５ｃｍの観察領域を選択することにより、最適な舵取り角を得ることができる。この場合、最適とは、直接的でない前進走行が、ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒ１により示されているように得られたが、しかしなおも自律移動装置ＡＥが目標へ向かって走行することを可能にする舵取り角が得られたことを意味する。このような回避操作は、運動制御及び大局的な走行路計画の範囲内で例えば壁追従法と組合せせることが可能である。
【００４１】
図６は、自律移動装置ＡＥのための舵取り角を求める別の１つの例を示す。図６のａには、例えば大局的走行路計画の範囲内で求められた希望制御角ｄｅｓ−ｓｔｅｅｒと、結果の制御角ｒｅｓ＿ｓｔｅｅｒとが一致し、自律移動装置ＡＥがこの制御角で走行できることが示されている。
【００４２】
図６のｂには、例えば結果の制御角ｒｅｓ＿ｓｔｅｅｒと希望制御角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒとが双方ともに許容舵取り角領域内にあるにもかかわらず、結果の制御角ｒｅｓ＿ｓｔｅｅｒは、希望制御角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒとは異なって選択されていることが示されている。図６のｂが示すように、許容舵取り角領域は非常に狭い。この状態は、自律移動装置ＡＥが狭い通路の中で動く際に発生する。更に走行するために最適な回避可能性を提供するために、結果の制御角ｒｅｓ＿ｓｔｅｅｒは、許容舵取り角領域の中央に設定される。これにより、自律移動装置ＡＥは、検出された２つの障害物の正確に中間を走行できるか、又は狭い通路の中央を走行できる。
【００４３】
図６のｃは、有効な舵取り角を求める別の１つの例を示す。この場合にも、希望の制御角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒが示され、結果の舵取り角ｒｅｓ＿ｓｔｅｅｒが示されている。希望の制御角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒは禁止舵取り角領域内に位置するので、許容舵取り角領域内に位置する制御角を見つけなければならない。このために本発明の方法では、例えば希望の制御角を、実験により定められた１つの歩進幅だけ変化させ、これにより、許容舵取り角領域内に位置する結果の制御角を見つける。回避方向を定めるために、例えばまず初めに左方への変化が試され、次いで右方への変化が試される。このようにして、選択された角度変化ｓｅｃｔｏｒ＿ｗｉｄｔｈ２により、許容舵取り角領域内に位置する結果の舵取り角を見つけることができるかどうかを調べる。図６のｃでは、右方へのｓｅｃｔｏｒ＿ｗｉｄｔｈ２を有する希望の制御角の変化により、実行可能な結果が得られる。更に、変化歩進幅を、禁止舵取り角領域ゾーンの大きさに依存して大きくするか又は小さくすることが可能である。図６のａ〜ｃに示されているストラテジは、良好な走行路計画により試験されて、正しいことが確認された。
【００４４】
本発明の方法はとりわけ、自律移動装置のオリエンテーションのためのセル構造の周囲地図を使用する場合に使用すると有利である。個々の障害物のための舵取り角領域は、自律移動装置が運動する間に大局的にアクセスできるマップメモリの中にとりわけ簡単に記憶できる。これにより並進運動を又は占有度値の低減も、すべての障害物に対して一緒に行うことができる。
【００４５】
通常、例えば次のように行うことができる。以下の説明で図５と図６とを参照して説明する。どちらを参照するかは、それぞれの参照番号から分かる。
【００４６】
有利には、まず初めに常に１つの適切な舵取り角を領域ＦＧの中で見つけることが試みられる、何故ならばこのような適切な舵取り角を見つけることにより、自律移動装置ＡＥは、障害物に対してより大きい安全間隔を保持できるからである。このような適切な舵取り角度が見つかると、自律移動装置ＡＥの速度を比較的大きく選択できる。
【００４７】
希望の舵取り角（ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒ）が禁止されている場合、領域ＦＧの中でｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒから出発して左方及び右方へ向かって最大サーチ幅（ｓｅａｒｃｈ＿ｗｉｄｔｈ＝９０゜）に到達するまで、１つの舵取り角が許容されているかどうかをサーチして調べる。次いで、最も近い許容舵取り角で走行が行われる。図５のｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒ２では、例えば舵取り角ａで走行が行われる。
【００４８】
ｓｅａｒｃｈ＿ｗｉｄｔｈの中で許容舵取り角が領域ＦＧの中に見つからない場合、同一のアルゴリズムにより領域ＦＭの中で適切な制御角がサーチされる。ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒ１において例えば領域ＦＧの中で舵取り角が見つからない場合、領域ＦＮの中で舵取り角ｂが見つけられる。領域ＦＭからの舵取り角が走行のために採用されると、速度が低減される、何故ならば安全間隔が小さいからである。
【００４９】
領域ＦＧの中でも領域ＦＭの中でも、舵取り角が見つからない場合、自律移動装置ＡＥは、例えば定位置に留まって左右に旋回する。これにより、セル構造地図の中の誤って使用されている格子セルが消去される。
【００５０】
希望の舵取り角ｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒが走行可能である場合、例えば付加的に、左方又は右方へまだいくつか舵取り角が走行可能であるかどうかを調べる。各方向へ少なくともｓｅｃｔｏｒ＿ｗｉｄｔｈ／２まで舵取り角が走行可能である場合、図６のａに示されているようにｒｅｓ＿ｓｔｅｅｒはｄｅｓ＿ｓｔｅｅｒに等しく選択される。
【００５１】
左方又は右方へもはや十分に多数の舵取り角が許容されない場合、ｒｅｓ＿ｓｔｅｅｒは例えば、ｒｅｓ＿ｓｔｅｅｒが、図６のｂに示されているように許容舵取り角領域の中央に位置するように選択される。この手段により、自律移動装置ＡＥは、狭い通路の正確に中央を走行する。
【００５２】
希望の舵取り角が禁止領域の中に位置する場合、両方の方向で許容舵取り角がサーチされる。１つの許容舵取り角が見つかると、例えば再び許容扇形の中央がサーチされる。見つけた許容舵取り角の大きさが、ｓｅｃｔｏｒ＿ｗｉｄｔｈより大きい場合、例えば図６のｃに示されているようにｓｅｃｔｏｒ＿ｗｉｄｔｈ／２だけ第１の許容舵取り角から間隔をおいている舵取り角が選択される。
【００５３】
これにより自律移動装置ＡＥは、十分に自由な場所が存在する場合には、障害物を回避する際に絶対的に必要なより僅かに大きく回避する。この動作は有益である、何故ならばこれにより自律移動装置ＡＥは、障害物までのスペースをより広くとり、それほど強く制動する必要がなくなるからである。
【００５４】
舵取り角領域は、速度制御に非常に良好に利用できる。
【００５５】
簡単な速度制御は、各舵取り角領域に１つの速度係数を割当ると可能となる。
【００５６】
ｖ＿ｒｅｆ＝ｓｐｅｅｄ＿ｆａｃｔｏｒ＊ｖ＿ｒｅｆ＿ｍａｘ
ただし、ｖ＿ｒｅｆは、仮想駆動輪（追従輪）の走行速度である。ｖ＿ｒｅｆ＿ｍａｘは、所定の最大速度である。舵取り角が、領域ＦＧから採用されると、この領域のための相応する速度係数が設定される。この領域のための速度係数は、例えば１．０である、すなわち最大速度である、何故ならばこのために最大安全ゾーンが使用されるからである。領域ＦＭ及びＦＮの速度係数は、適切により小さく選択しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】自律移動装置を１つの障害物を一緒に示す概念図である。
【図２】自律移動装置を複数の障害物とを一緒に示す概念図である。
【図３】自律移動装置を安全ゾーンの中の１つの障害物と一緒に示す概念図である。
【図４】異なる観察領域を有する自律移動装置を示す概念図である。
【図５】舵取り角を求める方法を示す概念図である。
【図６】自律移動装置のための舵取り角を求める際の異なる場合を示す図である。
【符号の説明】
ＡＥ  自律移動装置
ＢＢ１，ＢＢ２  観察領域
ＦＧ  領域
ＦＭ  領域
Ｈ  障害物
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  障害物
ＬＷＢ１  許容領域
ＬＷＢＦ  舵取り角領域
ＬＷＢＶ１〜ＬＷＢＶ３  禁止舵取り角領域
ＳＺ１，ＳＺ２  安全ゾーン
ｖｒ，ｖｌ，ｍｌ，ｈｌ，ｍｒ  極点
【図１】
0003842312.tif 000002
【図２】
0003842312.tif 000003
【図３】
0003842312.tif 000004
【図４】
0003842312.tif 000005
【図５】
0003842312.tif 000006
【図６】
0003842312.tif 000007