JP2002207516A

JP2002207516A - 走行ロボット，そのティーチング方法および制御方法

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Publication number: JP2002207516A
Application number: JP2001344876A
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Inventors: Hideo Mori; 英雄森
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Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2001-11-09
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Abstract

(57)【要約】【目的】走行ロボットのティーチングを容易にする。【構成】走行ロボットを経路に沿って人間が動かしな
がら，経路情報をティーチングする。ロボットの走行経
路は複数のパスに分割される。パスは一つの航法で走行
できる区間である。航法には，直線走行，左円弧走行，
右円弧走行，左壁沿走行，右壁沿走行，スピンターン，
停止などがある。パスは，少なくとも，始端，終端およ
び航法によって定義される。パス情報中に，サインパタ
ーンに関する情報，ランドマークに関する情報を含ませ
ることができる。パス情報を，出発地点から目的地点ま
で，走行制御の順序に配列した経路情報ファイルを作成
するために，入力すべき情報の項目を表示装置に表示し
て，オペレータに入力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は走行ロボット，たとえば建設現
場で自走する建設用ロボット，農薬の散布，その他の作
業のために用いられる農業用ロボット，危険性のある場
所に人間の代わりに進入して所定の作業を行うセキュリ
ティ・ロボット，視覚障害者や高年齢者などを目的地ま
で誘導する歩行ガイドロボット（盲導犬ロボット），そ
の他の自走するロボットに関し，さらにこの走行ロボッ
トに走行経路をティーチングするための方法，ティーチ
ングされた経路情報にしたがってロボットを動作させる
制御方法，および走行ロボットのティーチングのための
入力案内装置に関する。

【０００２】

【背景技術】この種のロボットの走行を誘導するさまざ
まな方法がある。その一つは，ロボットの誘導のための
特別の設備を設けるものである。たとえば，赤外線発信
装置，磁気誘導装置，微弱電波発信機等を設置し，ロボ
ットに走行制御のための情報を光または電波を通して伝
える。この方法では，高価な設備が必要であるととも
に，人間がマニアルで誘導するか，またはあらかじめ誘
導プログラムを作成しておかなければならない。

【０００３】他の方法として，磁気方位計，ＧＰＳ等の
ロボットの現在の位置と方位を計測する機器をロボット
に搭載しておくものがある。この方法においても，ロボ
ットの制御データを外部から与えるか，またはあらかじ
めティーチングしておく必要がある。

【０００４】

【発明の開示】この発明は，特に後者のロボット誘導方
法において，ティーチングをきわめて容易に行なえるよ
うにすることを目的とする。

【０００５】この発明はまた，ティーチングが容易であ
ることによって，経路情報のデータ量を少なくし，最小
限の情報でロボットの走行制御を行うことを目的とす
る。

【０００６】この発明は，走行ロボットが自走すべき経
路に沿って，走行ロボットを少なくとも１回人間が動か
して，走行ロボットに経路情報をティーチングすること
を前提としている。ロボットの走行経路は複数のパスに
分割される。パスは一つの航法で走行できる区間である
と定義される。航法はロボット制御の単位となるパター
ン（またはモード）である。たとえば，航法には，直線
走行，左円弧走行，右円弧走行，左壁沿走行，右壁沿走
行，スピンターン，停止などがある。パスは，少なくと
も，始端，終端および航法によって定義される。パス情
報に中に，サインパターンに関する情報（左壁沿走行，
右壁沿走行を含む直線走行には必要な情報である），お
よびランドマークに関する情報を含ませることができ
る。このようなパス情報を，出発地点から目的地点ま
で，走行制御の順序に配列したものが経路情報（経路情
報ファイル）である。

【０００７】この発明による走行ロボットは，位置と方
位を決定する位置決定装置，パスの始端および終端であ
る旨，ならびに航法の入力を案内する画面を表示すると
ともに，それらの入力を受付ける入力装置，ならびにパ
スごとに，始端および終端である旨が入力されたことに
応じて上記位置決定装置から始端および終端の位置と方
位を取得し，取得した位置と方位，および入力された航
法をパスごとに記述して経路情報ファイルを作成する経
路情報作成手段を備えているものである。

【０００８】この発明による走行ロボットのティーチン
グ方法は，パスの始端および終端である旨，ならびに航
法の入力を案内する画面を表示装置に表示し，パスの始
端または終端が入力されたことに応じて，そのときの位
置および方位を取得し，取得した位置および方位と，入
力された航法とをパスに関連して記述し，経路情報ファ
イルを作成するものである。位置と方位は位置決定装置
から取得することが好ましい。

【０００９】この発明によると，走行ロボットをその自
走させるべき経路に沿って人間が動かしながら，パスを
定め，パスごとに，少なくとも，始端および終端である
旨，および航法を入力すれば，経路情報のティーチング
が行なえる。しかも，これらの入力すべき項目は表示画
面上で案内されるので，オペレータは間違いなくかつ容
易にティーチングが行なえる。

【００１０】経路情報は，最小限，パスごとの始端およ
び終端の位置と方位に関する情報，ならびに航法で足
り，必要に応じて，サインパターンに関する情報，ラン
ドマークに関する情報が加わる程度であるから，データ
量が少なくてすむ。

【００１１】上記において走行ロボットの位置に関する
情報（位置情報または位置データ）はＤＧＰＳ等から得
られる地図上の位置座標（絶対座標）でもよいし，特定
の地点（たとえば自宅）を原点とする相対位置座標，ま
たは特定の地点からの距離（長さ）でもよい。方位に関
する情報（方位情報または方位データ）は地図上の方位
（東西南北等，または特定の方向（たとえば北）を０度
とする時計廻り（または反時計廻り）の角度）であるこ
とが好ましいが，場合によっては，特定の固定物と走行
ロボットの中心とを結ぶ線と走行ロボットの特定の方向
（たとえば前後方向にのびる中心線）とのなす角（相対
方位）を採用することもできる。したがって，位置決定
装置は位置と方位を計測する計測装置（ＧＰＳ，走行距
離メータ等を含む）でも，手動で入力される位置データ
と方位データを受付ける装置（テンキー等を含む）で
も，これらの組合せでもよい。始端と終端を示す入力
は，たとえば端点ボタンで共用することもできる。この
場合には，始端か終端かはロボット側で判断する（始端
と終端は交互に入力される）。

【００１２】上記のようにして作成された経路情報ファ
イルに基づいて，走行ロボットの走行制御は次のように
達成される。走行ロボットの走行制御装置は，上記経路
情報ファイルにパスごとに記述された始端および終端の
位置と方位，ならびに航法を読取る手段，読取った始端
および終端の位置と方位，ならびに航法にしたがってパ
スの目標軌道を作成する手段，ならびに走行ロボットが
作成された目標軌道に沿って走行するようにロボット走
行用アクチュエータを制御する手段を備える。

【００１３】走行ロボットの制御方法は，上記経路情報
ファイルにパスごとに記述された始端および終端の位置
と方位，ならびに航法を読取り，読取った始端および終
端の位置と方位，ならびに航法にしたがってパスの目標
軌道を作成し，走行ロボットが作成された目標軌道に沿
って走行するようにロボット走行用アクチュエータを制
御するものである。

【００１４】目標軌道に沿ってロボットを走行させる制
御そのものは既に知られているが，その概要は次のよう
なものである。すなわち，走行ロボットの現在位置，現
在方位，移動方向および移動速度を測定し，測定したこ
れらの情報に基づいて所定時間後または所定距離前方の
走行ロボットの位置を推定し，推定した位置と目標軌道
との偏差がなくなるようにロボットの走行を制御するも
のである。

【００１５】サインパターンに関する情報には，サイン
パターンを特定する情報，およびサインパターンと走行
ロボットとの間の距離に関する情報が含まれる。これら
の情報により，ロボットをサインパターンに沿って走行
制御することができる。

【００１６】サインパターンが壁のように比較的高いも
のの場合には，走行ロボットとサインパターンとの間の
距離を超音波センサで測定することができる。

【００１７】サインパターンが，縁石，白線のように，
ほぼ地面（路面）と同じレベルにあるものの場合には，
サインパターンの識別と距離の測定を，ビデオカメラか
ら得られる画像データの画像処理に基づいて得ることが
できる。ビデオカメラは地面（路面）に向けて走行ロボ
ットに設置される。ビデオカメラの位置，向き，ズーム
等を特定の値に固定し，ビデオカメラから出力される画
像データの画像処理を行う。たとえば，背景から区別で
きる帯状のもの（あるしきい値以上の幅をもつもの）
（たとえば，点字ブロック，色テープ）や，背景から区
別できる線状のもの（あるしきい値以下の幅のもの）
（たとえば縁石エッジ）を画像上において識別する。識
別した結果を表わす画像がモニタ表示装置上に表示され
る。オペレータは表示されたサインパターンを指定す
る。装置は指定されたサインパターンに関するパラメー
タ（サインパターンの特徴量，サインパターンまでの距
離など）を記憶する。走行制御は，サインパターンとの
距離（画像処理により得られる）が常に一定になるよう
に行なわれる。

【００１８】ランドマークはいくつかの目的で利用され
る。たとえば， (1) ロボットの位置決めまたは位置の補正（たとえば路
面上のマーク） (2) 経路状態の判定（進むか，停止するかの判断に用い
る）（たとえば，交通信号，エレベータのドアなど） (3) 経路（パスまたはルート）が正しいかどうかの確認
（たとえば看板など）

【００１９】ランドマークに関する情報は，ランドマー
クの特徴量（色，形，大きさ），観測点の位置および方
位，ランドマークまでの距離，ランドマークに対する方
位（相対方位）等を含む。これらの情報のうち，特徴
量，距離，相対方位はビデオカメラから得られる画像デ
ータの画像処理により得ることができる。ランドマーク
を含む画像がモニタ表示装置上に表示され，オペレータ
が画面上でランドマークを指定する。装置はそのときの
上記のランドマークの位置，方位等に関する情報を位置
決定装置および画像処理装置から得て，経路情報ファイ
ルに記述する。これらの情報は，ロボットの走行制御に
おいて，ロボットが観測点に至ったときに，上記の(1)
〜(3) のいずれかの目的のために用いられる。

【００２０】この発明による走行ロボットのティーチン
グのための入力案内装置は，走行ロボットのティーチン
グのための入力案内画面を表示する表示装置と，上記表
示装置の表示画面上で情報を選択または入力するための
操作装置とを備えている。上記表示装置は，少なくとも
パス設定またはランドマーク設定の選択を案内する画
面，パス設定においてパスに関する情報の入力を案内す
る画面，およびランドマーク設定においてランドマーク
に関する情報の入力を案内する画面を表示する。これら
の各種案内画面は一画面（一画像）で共用してもよい
し，操作（処理）ごとに切換わる複数の画面（画像）で
実現することもできる。

【００２１】パスに関する情報（パス属性）には，パス
名称，パス端点（パス始点，パス終点，方位），航法，
道路情報，サインパターンに関する情報，メッセージ等
があるが，このうちで，パス端点および航法は重要であ
る。パス端点である旨が入力されると，位置決定装置か
ら位置および方位を取得する形態が好ましい。

【００２２】ランドマークに関する情報には，ランドマ
ーク名称，ランドマークカテゴリー，位置，ビデオカメ
ラの状態，モジュールの指定等があるが，このうちでラ
ンドマーク名称，ランドマークカテゴリーおよび位置は
重要であり，その次にビデオカメラの状態が重要であ
る。位置については，ランドマーク検出位置であること
が入力されるとその位置データと方位を位置決定装置か
ら取得する態様が好ましい。

【００２３】この入力案内装置による案内表示にしたが
ってオペレータは走行ロボットの自動走行に必要な情報
を容易にかつ間違いなく入力することができるようにな
る。

【００２４】

【実施例】以下，この発明を視覚障害者や高齢者などを
目的地まで誘導する歩行ガイドロボットに適用した実施
例について詳述する。

【００２５】１．用語の定義この明細書で用いられる用語の定義は次の通りである。

【００２６】経路：ロボットが出発点から目的地に至る
道筋。

【００２７】航法：ロボットの走行モードで，直線走
行，左円弧走行，右円弧走行，左壁沿走行，右壁沿走
行，スピンターン，停止を含む。

【００２８】サインパターン（以下ＳＰと略する）：ロ
ボットが経路を走行するとき，ガイドとなる物で，経路
に沿って長く伸びた構造物，例えば点字ブロック，縁
石，白線，塀など。

【００２９】ランドマーク（以下ＬＭと略する）：経路
上，または経路の側に存在する標識となりうる物。その
役割により三つに分類される。その一はロボットが現在
位置を知るために用いる，または位置合せもしくは位置
の修正の基準となるマークで，横断歩道やエレベータの
前の床面にあるマークなどである。その二は，正しい経
路かどうか知るためのマークで，看板や表札などであ
る。その三は，経路の状態を知るためのマークで，交通
信号，エレベータのドアなどである。ロボットがＬＭを
観測する経路上の地点をＬＭ観測点という。

【００３０】パス：同一航法で走行できる経路の区間
で，始端，終端，航法，ＳＰ，ＬＭで定義する。一つの
パスにＳＰ，ＬＭはなくても良い。ＬＭは一つのパスに
複数あっても良い。パスの始端または終端にＬＭ観測点
を置くと現在位置を正確に知ることが出来る。左／右円
弧走行のパスはおおよそ円弧になるようにオペレータが
パス始端と終端を決める。

【００３１】経路情報：出発点から目的地に至る経路を
構成するパスに関する情報の系列をいう。

【００３２】ティーチング：オペレータが手動でロボッ
トを操作して経路上を走行させ経路情報を得る処理をい
う。オペレータはロボットの操作法とティーチングの訓
練を受けた健常者であることが好ましい。

【００３３】誘導：ロボットが出発点から目的地まで経
路情報に基づき走行する処理をいう。

【００３４】位置推測：ロボットの現在位置を推測する
方法で次のように行う。図３に示すように目標軌道（パ
スが目標軌道となる）の始端を座標（Ｘ，Ｙ）の原点と
し，目標軌道上にＹ軸（円弧走行の場合には直線ではな
く円弧になる）を設定して説明する。ロボットは左右に
車輪を有し，これらが独立に駆動される方式とし，シャ
フトエンコーダを用いて左右車輪の角速度ω_L，ω_Rをサ
ンプリング周期τで計測するとする。時刻ｔ_i における
ロボットの位置（Ｘ_i，Ｙ_i）と方位Ｄir_i は次の式で求
める。Ｖ_i＝Ｒ（ω_L＋ω_R）／２式(1) Ｄir_i＝Ｄir_i-1＋τＲ（ω_L−ω_R）／Ｔ式(2) Ｘ_i＝Ｘ_i-1＋Ｖ_iτsin（（Ｄir_i＋Ｄir_i-1）／２）式(3) Ｙ_i＝Ｙ_i-1＋Ｖ_iτcos（（Ｄir_i＋Ｄir_i-1）／２）式(4) ただし，（Ｘ_i-1，Ｙ_i-1）とＤir_i-1は時刻ｔ_i-1におけ
る位置と方位であり，Ｒは車輪の半径，Ｔは左右の車輪
の間隔（トレンド）である。ロボットの位置（Ｘ _i，
Ｙ_i）はトレンドの中点の位置で，方位Ｄir_iと速度Ｖ_i
はそれぞれ中点の方位と速度である。

【００３５】前方注視距離：図４においてロボットが位
置（Ｘ_i，Ｙ_i），方位Ｄir_i でそのまま走行すると距離
Ｌメートル先で目標とするパスの位置偏差Ｅは次の式の
ようになる。Ｌを前方注視距離という。Ｅ＝Ｘ_i＋Ｌtan（Ｄir_i）≒Ｘ_i＋ＬＤir_i 式(5)

【００３６】推測航法：前方注視距離Ｌにおける位置偏
差Ｅを解消するように操舵する方法をいう。

【００３７】操舵する方法：Ｅの値がプラスのとき左旋
回する。左車輪，右車輪の角速度ω _L，ω_Rが

【数１】

【数２】

【数３】になるように夫々のモータ（左右の車輪を駆動するモー
タ）に電流を流す。ただし，Ｖはロボットの速度で，Ｋ
_P ，Ｋ_D ，Ｋ_I はＰＩＤ制御の比例係数でロボットの質
量と慣性モーメント，モータ駆動回路の特性に依存し，
実験的に決める。

【００３８】位置ズレ：位置推測で求めた時刻ｔ_i にお
けるロボットの位置（Ｘ_i，Ｙ_i）は路面の傾斜や車輪の
空すべりなどにより誤差が生ずる。位置推測による位置
（Ｘ _i，Ｙ_i）と真の位置（Ｘ_i ^R，Ｙ_i ^R）との差を位置ズ
レという。

【００３９】上述した位置推測，前方注視距離の算出，
推測航法による操舵，位置ズレの算出についての処理
は，走行制御システム30（図２参照）が実行する。

【００４０】ＳＰによる位置ズレの補正：ティーチング
時に目標軌道に沿って存在するＳＰとロボットの距離Ｄ
を経路情報に記録しておき，誘導時にＳＰとロボットの
距離を画像処理で計測し位置ズレを補正する。図５に示
すように位置推測によるロボットの位置と方位を
（Ｘ_i ^P，Ｙ_i ^P）とＤir_i ^Pとする。トレッドの中点ｏを原
点とし，ロボットの正面方向をｙ軸とし，ｘ軸をｙ軸に
直交し右方向に伸びるようにとる。座標系ｏｘｙをロボ
ット座標系と呼ぶ。画像処理により求めたロボット座標
系におけるＳＰの距離をｘ^SPとし方位をｄir^SPとする。
補正後の位置（Ｘ_i ^C，Ｙ_i ^C）と方位Ｄir_i ^Cを次のように
する。Ｘ_i ^C＝Ｄ−ｘ^SP Ｙ_i ^C＝Ｙ_i ^P Ｄir_i ^C＝ｄir^SP

【００４１】ＬＭによる位置ズレの補正：位置ズレを補
正するために路面上にあるＬＭを用いる。図６に示すよ
うにティーチング時のＬＭ観測点を（Ｘ_LM ^T，Ｙ_LM ^T），
方位をＤir^T とし，画像処理で検出したＬＭの基準点位
置とＬＭの方位をロボット座標系で（ｘ^T，ｙ^T）とｄir
^T とする。ロボット座標系によるＬＭの位置，方位の表
現をＬＭ相対位置，相対方位という。誘導時に推測航法
で求めたＬＭ観測点で停止し，画像処理でＬＭを検出す
る。基準点の位置と方位をロボット座標系で（ｘ^E ，ｙ
^E ）とｄir^E とする。誘導時のＬＭ観測点の位置（Ｘ_LM
^E，Ｙ_LM ^E）と方位Ｄir^E は次のように求まる。これをＬ
Ｍによる位置補正という。Ｘ_LM ^E＝Ｘ_LM ^T＋ｘ^T−ｘ^Ecos（Ｄir^E）−ｙ^Esin（Ｄir^E）式(9) Ｘ_LM ^E＝Ｙ_LM ^T＋ｙ^T＋ｘ^Esin（Ｄir^E）−ｙ^Ecos（Ｄir^E）式(10) Ｄir^E＝ｄir^E−ｄir^T 式(11)

【００４２】上記のＳＰによる位置ズレの補正およびＬ
Ｍによる位置ズレの補正は誘導システム10（図２参照）
が行う。

【００４３】２．経路情報のＸＭＬ表現ティーチングにおいて入力された経路情報はＸＭＬ（Ex
tensible Markup Language）で表現する。

【００４４】タグ：データの種類を示す名札で英数字で
書きデータの最初と最後を＜タグ＞と＜／タグ＞で囲
む。

【００４５】作成日時＜Cdate ＞：ティーチングで経路
情報を作成した日時で，ＳＰやＬＭが季節，時間帯に影
響されるので日時は必要である。また，何度かティーチ
ングしたとき，古いデータかどうかを誘導時に知るため
に必要である。

【００４６】天候＜Wether＞：晴れ，曇り，雨の３値を
とる。経路情報は天候にも影響される。

【００４７】パス始端＜Point1＞とパス終端＜Point2
＞：（Ｘ，Ｙ，Ｄir）の３次元ベクトルで表す。＜Ｘ＞
と＜Ｙ＞はロボットの位置を表し，Ｙ軸は北方向に，Ｘ
軸は東方向にとる。＜Ｄir＞はロボットの方位で地磁気
センサー（図２符号31）で北を０度として時計廻りに測
る。ＸＭＬ記述例では単位はcmと度である。

【００４８】航法＜Navigation＞：オペレータが通路環
境を見て直線走行，右円弧走行，左円弧走行，左壁沿走
行，右壁沿走行等の航法の種類を指定するために必要で
ある。ゆるやかに曲がる経路は幾つかのパスに分割し，
それぞれのパスを直線走行する。円弧走行は曲がり始め
る点と曲がり終わる点をパス始端とパス終端としてオペ
レータが指定する。左壁沿走行と右壁沿走行は超音波距
離センサーで壁または縁石までの距離を計測してそれに
沿って走行する航法である。

【００４９】舗装＜Pavement＞，道路規制＜Regulation
＞，道路種類＜RoadKind＞，道路状態＜RoadStatus＞：
ロボットの誘導には必要ないが，障害者が聴覚で確認す
るために必要である。

【００５０】通路幅＜Width ＞：ロボットが障害物を回
避するとき，どの位の空き空間があるかを知るために必
要である。

【００５１】ＳＰ情報＜ＳＰinformation ＞：以下のデ
ータからなるＳＰを定義する。ＳＰの種類＜ＳＰcategory＞：点字ブロック，色テー
プ，エッジの３種類がある。点字ブロックと色テープは
画面上で通路の方向に長く伸びる帯状領域として検出で
きるものを意味し，エッジは画面上で通路の方向に伸び
る単数または複数のエッジを表す。ＳＰの種類はこの他
に増やしても良い。ＳＰの色＜ＳＰcolor ＞：点字ブロックや色テープをＳ
Ｐにするときはその色が必要である。ＳＰモジュール＜ＳＰmodule＞とＳＰバージョン＜ＳＰ
version ＞：ＳＰを検出するサブルーチンのモジュール
は頻繁に改良される。そこでモジュールの名称とバージ
ョンが必要である。カメラパラメータ＜Camera＞：ＳＰやＬＭをビデオカメ
ラの画面に映すために必要なパラメータで，パン＜Pan
＞，チルト角＜Tilt＞，ズーム＜Zoom＞が必要である。ＳＰ距離＜ＳＰdeviation ＞：パスからＳＰまでの距
離。ＳＰパラメータ＜ＳＰparameter ＞：ＳＰ検出モジュー
ルが用いるパラメータでティーチングに経路情報に記録
しておき誘導時に予測値として用いる。例えば，画面上
のＳＰ探索範囲，微分画像の2値化閾値等である。

【００５２】ＬＭ情報＜ＬＭinformation ＞：以下のデ
ータからなるＬＭを定義する。ＬＭは一つのパスの間に
幾つあっても良い。ＬＭの種類＜ＬＭcategory＞：ＬＭの種類は横断歩道，
路上マーク，看板，交通信号，エレベータであるが増や
しても良い。ＬＭ観測点＜ＬＭpoint ＞：パス上のどの地点でＬＭを
観測すれば良いかを示す地点とそのときのロボットの方
位で表す。基準点＜BaseCorner＞：ＬＭで位置決めをするときＬＭ
の何処を基準にするかを決める点である。基準点を含む
ＬＭの一辺をＬＭの方位という。例えば横断歩道マーク
をＬＭとするとき，基準点は一番手前の矩形の左下隅ま
たは右下隅で，ＬＭの方位は矩形の下辺の方位である。位置＜Location＞：ＬＭが経路の前方にあるか経路の左
右側にあるか示す識別子である。色＜ＬＭcolor＞，形＜ＬＭshape＞，大きさ＜ＬＭsize
＞：ＬＭが看板のときその大まかな特徴を知るために必
要である。ＬＭ相対位置＜ DevＬＭPoint ＞：ＬＭ観測点から見た
基準点の位置と方位で，ロボット座標系で表す。ティー
チング時にロボットが画像処理で検出して経路情報に記
述する。ＬＭ探索範囲＜SearchArea＞：画面上でＬＭが何処にあ
るかを示す。ティーチング時にロボットが画像処理して
ＬＭを検出してその存在範囲を経路情報に記録する。＜
SareaLeft＞，＜SareaRight＞，＜SareaTop＞，＜Sarea
Bottom＞で探索範囲の左辺，右辺，上辺，下辺を示す。２値化閾値＜Nichika ＞：微分画像等の２値化に用いる
閾値である。ＬＭパラメータ＜ＬＭparameter ＞：ＬＭ検出モジュー
ルが用いるパラメータでＬＭモジュールに依存し増やし
ても良い。

【００５３】図20に示す経路に関して作成されたＸＭＬ
記述例が図21から図29に示されている。

【００５４】３．ロボットの構成図１に歩行ガイドロボットの構成を示す。これは誘導時
の様子を示すものである。

【００５５】障害者はマイク41Ａを通して音声で現在位
置と目的地をロボットに入力する。障害者はロボットの
後部に取り付けたハンドル46につかまって歩く。ハンド
ル46にはメニュー選択押しボタン44がある。障害者が押
しボタン44を操作するとメニューがスピーカ40またはイ
ヤホーン41Ｂを通して音声で出力され，それを選択する
ことによって障害者はロボットに指令を出す。音声出力
はロボットが安全な誘導に必要な情報を障害者に伝える
ためにも用いられる。ロボットが停止や左折右折など動
作を変えるときには，ハンドル46の左右に取り付けたバ
イブレータ45が振動し障害者に知らせる。

【００５６】ロボットにはビデオカメラ21が取り付けら
れており，画像処理により経路のガイドとなるＳＰやＬ
Ｍを検出する。また複数のビデオカメラからなるステレ
オカメラ23取り付けられており，前方の車や歩行者など
の位置や速度，樹木やごみ箱などの位置を検出する。車
体３には，前部の１つの従動車輪と，後部の左右の２つ
の駆動車輪とが設けられている。左右の駆動車輪は２個
のエンコーダ・ブレーキ付きモータ33により別個独立に
駆動され，車輪の回転で現在位置と方位を計測する。車
体３の前部にはバンパー接触センサー32があり，障害物
に接触したときロボットは停止する。車体の前部には左
右２個の超音波距離センサー34が取り付けてあり，ステ
レオカメラ23が見落とした障害物を検出する。車体の両
側には夫々上下に計４個の超音波距離センサー34が取り
付けてあり，上のセンサーで壁を，下のセンサーで縁石
をそれぞれ検出し壁沿走行を実現する。

【００５７】ロボットの構成においてティーチング時に
誘導時と異なる点は，障害者の変わりにオペレータが操
作し，ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）15（後に
詳述する）をオペレータが装着しキーボードを使うこと
である。

【００５８】図２は歩行ガイドロボットの電気的構成を
示すブロック図である。歩行ガイドロボットは誘導部
１，画像処理部２，車体部３，ヒューマンインタフェー
ス部４からなる。各部における個々のモジュール，シス
テムは次の通りである。

【００５９】音声合成認識モジュール14：単語の音声パ
ターンを予め登録しておき，マイクから入力した音声を
登録した音声パターンと照合し，合致した単語のテキス
トを出力する音声認識部と，テキストを合成音声で出力
する音声合成部からなるモジュール。

【００６０】地図データベース17：経路の分岐点をノー
ド，ノードとノードを結ぶ弧をアークとし，アークに対
応するパスをリンクしたデータベース。

【００６１】ルート探索モジュール16：出発点と目的地
を入力して，地図データベースの出発点に対応するノー
ドからアークを辿り，目的地に対応するノードに至る最
適な経路を見つけその経路情報を出力するモジュール。

【００６２】シミュレータ11：経路情報を入力し，経路
情報のデータの中から右折，左折，パスの長さ，大きな
交差点の名前，メッセージ等のデータを抽出し，一定時
間間隔または押しボタンを押す度に，経路に沿って順次
にテキストで出力するモジュール。

【００６３】経路情報ファイル12：ティーチング時に誘
導システムが作成したＸＭＬで記述したパスのデータを
記録しておくファイル。

【００６４】データベース編集システム13：ティーチン
グが終了後，経路情報ファイルを入力とし，それに含ま
れるパスを既存のデータベースの対応するアークにリン
クし，対応するアークがない場合は新たにノードとアー
クを生成し，そのアークにリンクするシステム。

【００６５】ＳＰ，ＬＭ検出モジュール20：ＳＰまたは
ＬＭのモジュール名とバージョンで指定するモジュール
である。ティーチング時には入力はなく，ＳＰ検出モジ
ュールの場合は，ビデオカメラ21から得られる画像デー
タの画像処理により検出したＳＰの距離と検出に用いた
パラメータを出力し，ＬＭ検出モジュールの場合は検出
したＬＭの相対位置方位と検出に用いたパラメータを出
力する。誘導時にはＳＰ情報またはＬＭ情報を入力と
し，ビデオカメラ21から得られる画像データの画像処理
によりＳＰ距離またはＬＭ相対位置を出力する。

【００６６】障害物検出システム22：ステレオカメラ23
の画像とロボットの移動速度を入力とし，ステレオ画像
処理により，障害物の大きさ，位置，移動速度からなる
障害物情報を出力するシステム。

【００６７】走行制御システム30：入力としてパスの始
端と終端の位置，方位，航法を受け取り，車体の走行を
制御し，位置推測をして一定周期でロボットの現在位
置，方位を出力するシステム。符号31は磁気方位計，32
はバンパー接触センサー，33はエンコーダ・ブレーキ付
モータ（左右２個），34は超音波距離センサー（計６
個）である。

【００６８】誘導システム10：ティーチング時には入
力としてメニュー選択押しボタンのON／OFF 情報，ＳＰ
距離情報とＳＰパラメータ，ＬＭ相対位置とＬＭパラメ
ータ，現在位置方位を受け取り，ヘッドマウントディス
プレイ（ＨＭＤ）15にメニューを，経路情報ファイルに
パスとＳＰ情報，ＬＭ情報を出力するシステム。誘導時には入力として経路情報，ＳＰ距離情報，ＬＭ
相対位置，現在位置方位，障害物情報を入力とし，経路
情報に基づくパスと障害物回避のためのパスの始端と終
端の位置方位と航法を走行制御システムに出力するシス
テム。

【００６９】ヒューマンインタフェース部４において，
符号40はスピーカ，41Ａはマイク，41Ｂはイヤホーン，
42は走行／停止スイッチ，43はタッチセンサー，44はメ
ニュー選択押しボタン（計４個），45はバイブレータ，
46はハンドルである。

【００７０】４．ティーチング操作オペレータはロボットを出発点に進行方向に向けて置き
電源をオンにする。ロボットは図11のフローチャートの
ＳＴ10でヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）15の画
面に図７に示すトップメニューを表示する。オペレータ
がＳＴ11でキーを操作してメニューの“ティーチング処
理”のアイコンを選択すると，ＳＴ12のティーチング処
理を開始し，図12のＳＴ20で経路情報ファイルにタグ＜
TeachingData＞を記録し，ＨＭＤ画面は図８のティーチ
ングメニューの画面に変わる（ＳＴ21）。図中地の色が
灰色のボックスはその処理で選択できるアイコンを示
す。メニューは階層構造をしており左側ほどレベルが高
い。

【００７１】オペレータがロボットをパスの始端に置
き，Ｆ10の“パス端点登録”を選択すると（ＳＴ22），
ロボットはティーチングメニューの画面にＦ11〜Ｆ17の
アイコンを表示し，タグ＜Path＞を経路情報ファイルに
記録し（ＳＴ23），ＳＴ24のパス属性入力処理を行う
（図13参照）。パスにＳＰが存在するときオペレータは
“ＳＰ入力”を選択する（ＳＴ25）。ロボットはＳＴ26
のＳＰ入力処理でＳＰの属性を入力し（図14参照），経
路情報ファイルに記録する。

【００７２】オペレータはロボットを手動でパスに沿っ
て動かす。パスの端点あるいは途中にＬＭが存在すると
き，オペレータはＦ10の“ＬＭ観測点登録”を選択する
（ＳＴ27）。ロボットはＳＴ28のＬＭ入力処理でＬＭの
属性を入力し（図15〜17参照），経路情報ファイルに記
録する。

【００７３】パスの終端に来たときオペレータはＦ10の
“パス端点登録”を選択すると（ＳＴ29），ロボットは
ＳＴ30の処理でパス終端の位置，方位をタグ＜Point2＞
の＜Ｘ＞，＜Ｙ＞，＜Ｄir＞の後に記述し，パスの終了
を示す＜／Path＞を付けて経路情報ファイルに記録す
る。

【００７４】ティーチングが終了したときオペレータは
Ｆ10の“ティーチング終了”を選択すると（ＳＴ31），
ロボットは＜／PathData＞を経路情報ファイルに記録す
る。ロボットは図７のトップメニューを表示し，ＳＴ10
の処理に戻る。新しいパスが始まる場合はＦ10のパス属
性入力を選択する。

【００７５】図13のＳＴ40から始まるフローチャートは
ＳＴ24のパス属性入力処理の詳細を示す。ロボットはＳ
Ｔ40でその日の日付をタグ＜Cdate ＞の後に書き経路情
報ファイルに記録する（ＳＴ40）。そしてロボットは走
行制御装置が示す現在位置のＸ座標値をタグ＜Point1＞
の＜Ｘ＞後に，Ｙ座標値を＜Ｙ＞の後に，方位を＜Ｄir
＞の後にそれぞれ書き経路情報ファイルに記録する。

【００７６】オペレータはＦ11の“パスの名前”を選択
しパスの名称を入力し，“道路幅”を選択し道路の幅を
cm単位でキー入力し，“メッセージ”を選択しそのパス
に関する注意事項をキー入力すると，ＳＴ41の処理でそ
れらの入力データをタグ＜PathName＞，＜Width＞，＜M
essage＞の後に書き経路情報に記述する。メッセージは
誘導時にロボットがパスの始端に来たときに音声に変換
して障害者に伝えるものである。ただし，パスの名前と
メッセージは省略して良い。

【００７７】オペレータはＦ11の“航法”を選択し，次
にＦ13の“直線走行”，“左円弧走行”，“右円弧走
行”，“左壁沿い走行”，“右壁沿い走行”，“スピン
ターン”，“停止”の中から一つを選ぶと，ＳＴ42の処
理でその識別子をタグ＜Navigation＞の後に書き，経路
情報ファイルに記録する。

【００７８】Ｆ11の“規制”を選択し，次にＦ14の“一
方通行”かまたは“往復通行”を選ぶと，その識別子を
タグ＜Regulation＞の後に書き，経路情報ファイルに記
録する。Ｆ11の“道路種別”を選択し，Ｆ15の“屋内通
路”，“屋外通路”，“歩道”，“道路”，“横断歩
道”の中から一つを選ぶと，ＳＴ42の処理でその識別子
を＜RoadKind＞の後に書き，経路情報ファイルに記録す
る。Ｆ11の“道路状態”を選択し，Ｆ16の“上り坂”
か，“下り坂”または“平坦”を選ぶと，ＳＴ42の処理
でその識別子をタグ＜RoadStatus＞の後に書き，経路情
報ファイルに記述する。Ｆ11の“舗装”を選択し，Ｆ17
の“アスファルト”，“ブロック”または“リノリウ
ム”を選ぶと，ＳＴ42の処理でその識別子をタグ＜Pave
ment＞の後に書き，経路情報に記述する。規制，道路種
別，道路状態，舗装は省略して良い。最後に＜／Path＞
を経路情報ファイルに記録する。

【００７９】パスにＳＰがあるときは，Ｆ10の“ＳＰ入
力”を選択すると画面のメニューは図９に変わる。図14
のＳＴ50から始まるフローチャートはＳＴ26のＳＰ入力
処理の詳細を示す。ＳＴ50の処理でＳＰ属性の開始を表
すタグ＜ＳＰinformation ＞を経路情報ファイルに記録
する。Ｆ21の“天候”を選択し，Ｆ22の“晴”，
“曇”，“雨”から一つを選択すると，ＳＴ51の処理で
天候の識別子をタグ＜Wether＞の後に記述し経路情報フ
ァイルに記録する。

【００８０】Ｆ21の“ＳＰカテゴリ”を選択しＦ23のＳ
Ｐの種類を選ぶと，ＳＴ51の処理でその識別子を＜ＳＰ
category＞に書き，ＳＴ52の処理で対応するＳＰ検出モ
ジュール識別子とそのバージョンを＜ＳＰmodule＞と＜
ＳＰversion ＞に設定する。図９のＦ23の例では種類は
“点字ブロック”と“色テープ”と“エッジ”になって
いるが（ＳＴ53），追加して良い。“点字ブロック”を
選択したときはＦ24の色が“黄色”か，舗装の色と“同
色”かを選ぶ。“色テープ”はサインパターンが帯状
で，色で舗装と区別できるときに選ぶ。その色をＦ36の
“白”，“青”，“赤”，“黄”，“茶”から一または
複数を選ぶ。“点字ブロック”の場合も“色テープ”の
場合もＳＴ54の処理で色の識別子をタグ＜ＳＰparamete
r＞の＜Color＞の後に記述し経路情報ファイルに記録す
る。“エッジ”はサインパターンが縁石やタイルのとき
選択する。

【００８１】ＳＴ55の処理でビデオカメラ21の画像を図
９のメニュー画面の一画に映す。オペレータが“広
角”，“標準”，“望遠”を選ぶとビデオカメラ21のズ
ーミングが３段階に変わり，ロボットはズーミングの識
別子を＜Camera＞の＜Zoom＞の後に書く。左向き三角形
または右向き三角形を選択すると，ビデオカメラ21は左
または右方向に回転し，処理ＳＴ55は左右回転角を＜Pa
n ＞の後に書く。下向き三角形または上向き三角形を選
択すると，ビデオカメラ21は上または下方向に回転し，
処理ＳＴ55は上下回転角を＜Tilt＞の後に書く。一回の
選択で回転する角度のステップは広角のときは大きく，
望遠のときは小さくする。ズーミングと上下左右の回転
は何度か繰り返してサインパターンが画面に入るように
する。ビデオカメラにリモートコントローラが付いてお
り，上下，左右回転とズーミングが遠隔操作できるとき
には，それを用いてもよい。

【００８２】ＳＴ56でＦ10の“実行”を選ぶと，ＳＴ57
の処理でＳＰ検出モジュールを呼出しＳＰ入力で与えら
れたパラメータで画像処理を実行する。ＳＴ58の処理で
検出したＳＰの第１候補を画像上にマークする。その候
補が正しければＦ10の“登録”を選択する（ＳＴ62）。
誤りのときは“次候補”を選択すると（ＳＴ60），ＳＴ
61の処理でＳＰ検出モジュールは２番目の候補をマーク
する。この操作を候補がなくなるまで繰り返す。候補が
どれも正しくなければＦ10の“取消し”を選択すると
（ＳＴ59），ロボットは＜ＳＰinformation ＞と＜／Ｓ
Ｐinformation ＞の間の記述を全部取消す。Ｆ10の“登
録”を選択すると（ＳＴ62），ロボットはＳＰとの間の
距離をタグ＜ＳＰdistance＞の後に書き（ＳＴ63），当
該候補検出に関するパラメータ，例えば何番目のエッジ
をＳＰにするか，をタグ＜ＳＰparameter ＞に書き経路
情報ファイルに記録する（ＳＴ64）。

【００８３】オペレータは手動操作でロボットを経路に
沿って走行させ，図９の画面をみながらＳＰ検出がうま
くいっているかを確認する。

【００８４】オペレータがＦ10の“ＬＭ観測点登録”を
選択すると，誘導システム10は図12，ＳＴ28のＬＭ入力
処理に入る。

【００８５】ＬＭ入力処理に入ると図15のＳＴ70の処理
で＜ＬＭinformation ＞を経路情報ファイルに記録す
る。ＨＭＤの画面は図10に示すように変わる。そしてＳ
Ｔ71の処理で現在位置のＸ座標値をタグ＜ＬＭpoint ＞
の＜Ｘ＞後に，Ｙ座標値を＜Ｙ＞の後に，方位を＜Ｄir
＞の後に書き経路情報ファイルに記録する。

【００８６】オペレータは次にＦ10の“ＬＭ入力”を選
択し，次にＦ30の“ＬＭカテゴリ”を選択し，Ｆ31の
“横断歩道”，“看板”，“交通信号”，“エレベー
タ”の中から一つを選択すると，誘導システムはＳＴ72
の処理で＜ＬＭcategory＞の後にその識別子を書き，経
路情報ファイルに記録する。ＳＴ73の処理でオペレータ
はＦ10の“ＬＭ名称”を選択しＬＭの名前をキー入力す
ると，誘導システム10はＬＭの名前をテキスト型で＜Na
me＞の後に記述する。Ｆ10の“メッセージ”を選択し，
その地点に来たとき発声するメッセージをキー入力する
と，誘導システムは＜Message ＞の後にテキスト型で書
き経路情報ファイルに記録する。メッセージは省略して
も良い。

【００８７】誘導システムはＳＴ73の処理で＜ＬＭcate
gory＞の識別子に対応するＬＭ検出モジュールの識別子
とそのバージョンを，＜ＬＭmodule＞と＜ＬＭversion
＞の後に書き，経路情報ファイルに記録する。

【００８８】オペレータは“横断歩道”を選択した場
合，Ｆ32の“位置”を選択し，横断歩道がパスの前方に
ある場合はＦ33の“前方”を，パスの側方にある場合は
“側方”を選択すると，誘導システムはＳＴ74の処理
で，その識別子をタグ＜ＬＭparameter ＞の＜Location
＞の後に書き，経路情報ファイルに記録する。オペレー
タはＦ32の“基準”を選択し，基準点が横断歩道マーク
の右下の場合はＦ34の“右下”を選択し，左下の場合は
“左下”を選択すると，誘導システムはその識別子を＜
BaseCorner＞の後に書き，経路情報ファイルに記録す
る。

【００８９】オペレータが“看板”を選択した場合，Ｆ
35の“色”を選択し，看板の色に応じてＦ36の“黄”，
“白”，“青”，“赤”，“茶”の中の一つまたは複数
を選択すると，誘導システムはＳＴ75で，その識別子を
＜ＬＭparameter＞の＜Color＞の後に書き経路情報ファ
イルに記録する。Ｆ35の“形”を選択し，看板が縦に長
い長方形の場合はＦ37の“縦長”を，横に長い長方形の
場合は“横長”を，正方形の場合は“正方”を選択する
と，誘導システムはその識別子を＜Shape ＞の後に書
き，経路情報ファイルに記録する。Ｆ35の“大きさ”を
選択し，Ｆ38の“大”，“中”，“小”の中から一つを
選択すると，誘導システムはその識別子を＜Size＞の後
に書き，経路情報ファイルに記録する。

【００９０】ＳＴ76の処理でビデオカメラの画像を図７
のメニュー画面の一画に映す。オペレータが“広角”，
“標準”，“望遠”を選ぶとビデオカメラのズーミング
が３段階に変わり，ロボットはズーミングの識別子を＜
Camera＞の＜Zoom＞の後に書く。左向き三角形または右
向き三角形を選択すると，ビデオカメラは左または右方
向に回転し，処理ＳＴ76は左右回転角を＜Pan ＞の後に
書く。上向き三角形または下向き三角形を選択すると，
ビデオカメラは上または下方向に回転し，処理ＳＴ76は
上下回転角を＜Tilt＞の後に書く。一回の選択で回転す
る角度のステップは広角のときは大きく，望遠のときは
小さくする。ズーミングと上下左右の回転を何度か繰り
返してサインパターンがビデオカメラ21の画面に入るよ
うにする。

【００９１】Ｆ10の“実行”を選ぶと（ＳＴ77），ＳＴ
78の処理でＬＭ検出モジュールを呼出しＬＭ入力で与え
られたパラメータで画像処理を実行する。ＳＴ79の処理
で検出したＬＭの第１候補をＨＭＤの画像上にマークす
る。その候補が正しければＦ10の“登録”を選択する
（ＳＴ83）。誤りのときは“次候補”を選択すると（Ｓ
Ｔ81），ＳＴ82の処理でＬＭ検出モジュールは２番目の
候補をマークする。この操作を候補がなくなるまで繰り
返す。候補がどれも正しくなければＦ10の“取消し”を
選択すると（ＳＴ80），ロボットは＜ＬＭparameter ＞
の記述を全部取消す。

【００９２】Ｆ10の“登録”を選択すると（ＳＴ83），
誘導システムはＳＴ84の処理でカメラパラメータ＜Came
ra＞を経路情報に記録し，タグ＜DevＬＭPoint＞に続い
てＬＭ相対位置のｘ値を＜Ｘ＞の後に書き，ｙ値を＜Ｙ
＞の後に書き，相対方位を＜Ｄir＞の後に書き，経路情
報ファイルに記録する（これらのデータｘ，ｙ，Ｄirは
画像処理により得られる）（ＳＴ84）。誘導システムは
＜SearchArea＞の次にビデオ画面の探索範囲の左辺の座
標値を＜SAreaLeft ＞の後に書き，右辺の座標値を＜SA
reaRight＞の後に書き，上辺の座標値を＜SAreaTop＞の
後に書き，下辺の座標値を＜SAreaBottom ＞の後に書き
経路情報ファイルに記録する。誘導システムはＬＭ検出
モジュールが用いたその他のパラメータ，例えば画像２
値化の閾値をタグを付けて経路情報ファイルに記録す
る。最後に＜／ＬＭparameter ＞を経路情報に記録する
（ＳＴ85）。

【００９３】誘導システムはＳＴ85の処理で経路情報に
＜／ＬＭinformation ＞を記録し，ＬＭ入力処理を終了
しＳＴ29（図12）の処理に進む。

【００９４】なお，図８，図９，図10の入力画面はそれ
ぞれが一つの画面として表示されているが，これらの画
面に表示される情報を複数にそれぞれ分割し，分割した
情報ごとに一つの画面を構成するように表示してもよい
し，一つの情報の入力ごとに，その詳細項目を表わすウ
インドウを表示してもよい。これらの画面はタッチパネ
ル式で画面上の項目を指で触れて入力することもできる
し，ポインタ（カーソルとマウスなど）により項目を指
定してもよい。具体例については後述する。

【００９５】５．誘導処理誘導処理を図２のブロック図と図17〜19のフローチャー
トを用いて説明する。

【００９６】誘導システム10は，図17のＵ１の処理で，
障害者から出発点と目的地の地名，走行速度をマイク41
を通して音声で受取る。音声合成認識モジュール14はそ
れらをテキストデータに変換する。

【００９７】誘導システムはＵ２の処理でテキストデー
タ型の出発点と目的地をルート探索モジュール16に入力
する。ルート探索モジュールは地図データベース17の地
図ネットワークを探索し出発点から目的地までのルート
を経路情報ファイルに出力する。

【００９８】誘導システムはＵ３の処理で経路情報ファ
イルを読み，＜PathData＞があれば誘導処理を開始し，
＜／PathData ＞があれば誘導処理を終了する。

【００９９】誘導システムはＵ４の処理で＜Path＞が来
るまで経路情報ファイルを読飛ばす。

【０１００】誘導システムはＵ５の処理で経路情報ファ
イルからパスの始端の位置方位＜Point1＞と航法＜Navi
gation＞のデータを読み取り，誘導パスの始端の位置方
位と航法に設定する。

【０１０１】誘導システムはＵ６の処理で経路情報ファ
イルの終端の位置方位＜Point2＞を先読みし，誘導パス
の終端に設定する。

【０１０２】誘導システムはＵ７の処理で経路情報ファ
イルの次のパスを先読みし，始端の位置方位と航法を得
る。次のパスの航法が左／右円弧走行，スピンターンも
しくは停止の場合，または次のパスも直線走行であるが
現在のパス終端と次のパス始端の方位が異なる場合，現
在のパスの終端の一定距離（３ｍ）手前にバイブレータ
作動点を設定する。左に曲がるときは左のバイブレータ
を，右に曲がるときは右のバイブレータを作動するよう
にフラグを立てる。

【０１０３】誘導システムはＵ８の処理で走行制御シス
テム30に航法と誘導パス，走行速度からなる走行指令を
送り起動する。

【０１０４】誘導システムはＵ９の処理で経路情報ファ
イルの＜Path＞に＜Message ＞があればそのテキストデ
ータを音声合成認識モジュール14に送り，スピーカまた
はイヤホーン41Ｂを通して音声で障害者に伝える。

【０１０５】Ｕ８の走行制御システム30の処理詳細は図
19に示されている。誘導システム10からＭ１の処理で走
行指令を受けとり，航法により分岐する。

【０１０６】航法が直線走行または左／右壁沿走行の場
合は，走行制御システム30はＭ２のステップで誘導パス
の始端の位置から終端の位置までを目標軌道として設定
しＭ３へ進む。

【０１０７】航法が左／右円弧走行の場合は，走行制御
システム30はＭ10の処理を次のように行う。誘導パスの
始端Ｐ_Aと終端Ｐ_Bからロボットの方位に垂直な直線を引
き，その交点を中心点Ｐ_Cとし，Ｐ_CからＰ_Aまでの距離
Ｒ_AとＰ_CからＰ_Bまでの距離Ｒ _Bの平均値Ｒを求める。指
定速度の１／２でＰ_Cを中心としＰ_Aを始端，Ｐ_Dを終端
とする半径Ｒ_C の円弧を目標軌道として設定しＭ３へ進
む。ただしＰ_Dは点Ｐ_Cを中心とし半径Ｒ_C の円が直線Ｐ
_CＰ_Bと交わる点である。

【０１０８】航法が停止の場合，現在位置方位を誘導パ
スの終端にしＭ4へ進む。

【０１０９】航法がスピンターンの場合，現在位置の方
位を 180度加えて誘導パスの終端としＭ13で左右車輪の
モータ33を互いに逆方向に回転させ，Ｍ４へ進む。

【０１１０】Ｍ３の処理で目標軌道をＹ軸とする推測航
法制御をおこなう。また，誘導システム10から位置方位
修正指令がきたとき現在の位置方位を修正する。左／右
壁沿走行の場合は，経路情報ファイルで指定された左
（または右）の上（または下）の超音波距離センサー34
で壁（または縁石）の距離を計測し，その移動平均値を
求め一定周期（ 100〜3000msec）で横方向の位置ズレを
補正する。次にＭ４へ進む。

【０１１１】Ｍ４の処理で走行制御システムは位置推測
で求めた現在位置と方位を誘導システム10に送る。

【０１１２】Ｍ５の処理で誘導システムから一時停止指
令がきたか，または，バンパー接触センサーがオンかを
判断し，ＹesならばＭ６へ進みＮo ならばＭ９へ進む。
ただし，オペレータが走行／停止スイッチ42を押すと誘
導システムは一時停止指令を出す。

【０１１３】Ｍ６でモータを停止させ，Ｍ７で誘導シス
テムから停止解除指令が来たかを判断し，ＹesならばＭ
８でモータを再起動し，Ｎo ならばＭ７へ戻り停止解除
指令を待つ。ただし，オペレータが走行／停止スイッチ
42を押すと誘導システムは停止解除指令を出す。

【０１１４】Ｍ９で現在位置方位が誘導パスの終端に来
たかを判断し，Ｙesならば誘導パスによる走行制御を終
了し（走行終了フラグを誘導システムへ渡す），Ｎo な
らばＭ３へ戻る。Ｍ３〜Ｍ９の処理は短い周期（たとえ
ば50〜100msec ）で繰返し実行される。

【０１１５】図18において誘導システムはＵ10の処理で
経路情報ファイルにＳＰ情報＜ＳＰinformation ＞があ
る場合，＜ＳＰmodule＞に記録されたＳＰ検出モジュー
ル20に経路情報ファイルのパラメータ＜ＳＰparameter
＞を与えて起動する（Ｕ11）。

【０１１６】誘導システムはＵ12の処理で走行制御シス
テム30から一定周期（50から100msec ）で現在の位置方
位を受け取る。

【０１１７】Ｕ13の処理において障害物検出システム22
が障害物を検出した場合，誘導システムは障害物の種類
とその動きに応じて停止したり，回避したりする指令を
走行制御システムに送る。

【０１１８】誘導システムはＵ14の処理で経路情報ファ
イルにＳＰ情報がある場合，ＳＰ検出モジュールからＳ
Ｐ距離を受け取り，ＳＰ距離の移動平均をとり一定周期
（100〜3000msec ）でＳＰによる位置ズレの補正を行
い，走行制御システムに位置方位修正指令を送る（Ｕ1
5）。ＳＰによる位置ズレの補正の詳細は先に説明した
通りである。

【０１１９】誘導システムはＵ16の処理で経路情報ファ
イルにＬＭ情報＜ＬＭinformation＞がない場合Ｕ21へ
進む。ある場合は経路情報ファイルの＜ＬＭinformatio
n ＞の＜Message ＞のデータを合成音声で発声し，走行
制御システムに一時停止指令を出す（Ｕ17）。

【０１２０】誘導システムはＵ18の処理で現在の位置が
ＬＭ観測点に到達したとき，経路情報ファイルの＜ＬＭ
module＞に記録されたＬＭ検出モジュール20にＬＭ名前
＜Name＞，ビデオカメラ21の＜Camera＞のパン・チルト
・ズームの値とパラメータ＜ＬＭparameter ＞を与えて
起動する。ＬＭ観測点に達しない場合，Ｕ19へ進む。

【０１２１】横断歩道検出処理の場合，横断歩道検出モ
ジュールは＜Camera＞に記録されている方向にビデオカ
メラを向け横断歩道の画像を取込み，画像処理で横断歩
道マークを検出し，一番手前の横断歩道マークの基準点
＜BaseCorner＞の相対位置と方位から，ＬＭによる位置
ズレの補正を行い，位置方位修正指令を走行制御システ
ムに送り，検出処理を終了する。ＬＭによる位置ズレ補
正の詳細は先に説明した通りである。

【０１２２】看板検出処理の場合，看板検出モジュール
は＜Camera＞に記録された方向にビデオカメラを向け看
板の画像を取込み，＜ＬＭparameter ＞に記録された
色，形，大きさにより看板検出を行う。看板検出に成功
したとき“ＬＭ名前があります”，失敗したときは“Ｌ
Ｍ名前がみつかりません”と合成音声で発声し，検出処
理を終了する。

【０１２３】交通信号／エレベータ検出処理の場合，交
通信号／エレベータ検出モジュールは，＜Camera＞に記
録された方向にビデオカメラを向け交通信号またはエレ
ベータのドアを検出し，信号が赤から青になったとき，
またはエレベータのドアが開いたとき，青信号通知を誘
導システムに送り検出処理を終了する。

【０１２４】オペレータはＬＭ検出モジュールの処理が
成功したら周囲の状況を聴覚で確認してハンドルのスタ
ートストップボタン42を押す（Ｕ19）。誘導システムは
Ｕ20の処理で走行制御システムに走行再開を指令する。

【０１２５】現在位置がバイブレータ作動点に到達した
ら（Ｕ21），誘導システムはＵ22の処理でハンドルの左
右につけたバイブレータ45をフラグに基づいて振動させ
る。

【０１２６】誘導システムは走行制御システムからパス
終了フラグを受取ったら（Ｕ23），Ｕ３へ戻り，そうで
ないならＵ12へ戻る。

【０１２７】６．具体例図20に示す経路のＸＭＬ記述を図21〜29に示す。位置
（500，500）にある出発点（出発点は位置（０，０）と
してもよいし，ある原点（０，０）を基準にするときに
は原点以外の位置座標をとる）に方位０度でロボットを
置き，左にある壁から 100cmのところを壁に沿って（ 5
00，2100）まで走行する。これをパス１とする。パス２
は（500，2100）を始端，（800，2300）を終端とする右
回り円弧走行区間である。パス３は（ 800，2300）を始
端，（1800，2300）を終端とする直線区間で，縁石のエ
ッジをＳＰにし走行する。（1800，2300）をＬＭ観測点
にして前方の横断歩道を検出し，左下隅を基準点にして
位置ズレを補正する。次はパス４で，（1800，2300）を
始端，（2200，2300）を終端にする直線区間を推測航法
で走行する。パス４の終端は横断歩道の手前である。ロ
ボットはここ（2200，2300）で停止し歩行者信号の観測
を行う。

【０１２８】７．ティーチングにおける入力画面の他の
例比較的画面の小さな表示装置（上述したヘッドマウント
ディスプレイ（ＨＭＤ）15）と，複数のボタンスイッチ
（たとえば上，下，左，右のメニュー選択押しボタン4
4）と，テンキーパッドとを含む入力装置に適した入力
画面の例について説明する。

【０１２９】図30は図７に相当するトップメニュー画面
である。誘導モードから設定モードまでの４つのブロッ
クが上下に並んでおり，メニュー選択ボタン（のいずれ
か）を押す毎により，指示（選択）されている（図面で
はグレーで示す）ブロックが順次移っていく。図示の例
ではティーチングモードが選択されている。なお，設定
モードは各モジュールの各種パラメータの設定を行うモ
ードである。確定ボタン（図示略）を押せば，選択され
ているモードが確定する。

【０１３０】ティーチングモードが選択され，確定する
と，表示装置の案内画面は図31に示すものに変わる。テ
ィーチングモードにおいて，経路情報ファイルに記述さ
れる最もレベルの高い情報はランドマークとパスであ
り，これらのうちのいずれかが選択可能である。

【０１３１】上述したようにランドマークに関する情報
（ランドマーク属性）には，ＬＭカテゴリ（横断歩道，
看板，交通信号，エレベータなど），ＬＭ名称，モジュ
ール・バージョン，位置（前方，側方など，および位置
データ，方位データ），ビデオカメラの状態（広角，標
準，望遠など）等があるので，ランドマーク設定が選択
されると，これらの情報の入力案内画面が順次表示され
る。

【０１３２】パスに関する情報（パス属性）には，パス
名称，パス端点（パス始点，パス終点，方位），航法
（道路規制を含む），道路情報（道路の種別，道路の状
態，道路幅など），サインパターンに関する情報（サイ
ンパターンの種類，色等），メッセージ等があるので，
パス設定が選択されると，これらの情報の入力案内画面
が順次表示される。

【０１３３】ランドマーク設定が選択されると，図32に
示すような画面が表示されるので，オペレータはこの画
面上で，メニュー選択押ボタンとテンキーを用いて必要
な情報（ランドマーク属性）を入力する。たとえば，天
候の変更のボックスを選択すると，押ボタンを押すごと
に，晴，曇，雨などの文字が順次表示されるので，その
うちの一つを選択することができる。

【０１３４】パス設定が選択されると，図33，図34また
は図35に示すような，位置情報入力画面，道路状態設定
画面，航法選択画面が順次（各画面における項目入力終
了ごとに）表示される。上述したように始点位置，終点
位置および方位はＧＰＳ，駆動車輪の回転等により自動
的に設定される。航法については（図35），上述したよ
うに，直線走行，右円弧走行，左円弧走行，右壁沿走
行，左壁沿走行の文字が押ボタンを押すごとにブロック
内に現われるので，そのうちのいずれか一つを選択する
ことができる。ランドマークの設定およびパスの設定が
終るごとに図31の画面に戻る。ティーチングが終了した
ときに，終了ボタンを押す。図36はオペレータが歩行ガ
イドロボットを走行させているときに現われる画面であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】走行ガイドロボットの構成を示す概念図であ
る。

【図２】走行ガイドロボットの電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】位置推測のアルゴリズムを説明する図である。

【図４】推測航法のアルゴリズムを説明する図である。

【図５】ＳＰによる位置ズレ修正のアルゴリズムを説明
する図である。

【図６】ＬＭによる位置ズレ補正のアルゴリズムを説明
する図である。

【図７】トップメニュー画面を示す。

【図８】パス入力メニュー画面を示す。

【図９】サインパターン入力メニュー画面を示す。

【図１０】ランドマーク入力メニュー画面を示す。

【図１１】トップメニューの処理を示すフローチャート
である。

【図１２】ティーチング処理の全体を示すフローチャー
トである。

【図１３】パス属性入力処理を示すフローチャートであ
る。

【図１４】ＳＰ入力処理を示すフローチャートである。

【図１５】ＬＭ入力処理を示すフローチャートである。

【図１６】ＬＭ入力処理を示すフローチャートである。

【図１７】誘導処理の全体を示すフローチャートであ
る。

【図１８】誘導処理の全体を示すフローチャートであ
る。

【図１９】走行制御処理を示すフローチャートである。

【図２０】走行ガイドロボットの走行経路の一例を示
す。

【図２１】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図２２】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図２３】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図２４】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図２５】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図２６】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図２７】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図２８】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図２９】ＸＭＬで記述された経路情報の一例を示す。

【図３０】ティーチングモードにおける入力案内画面の
他の例を示すもので，トップメニュー画面である。

【図３１】ティーチングモード画面である。

【図３２】ランドマーク設定画面である。

【図３３】位置情報入力画面である。

【図３４】道路状態設定画面である。

【図３５】航法選択画面である。

【図３６】ティーチングデータ測定中画面である。

【符号の説明】

１誘導部２画像処理部３車体部 10 誘導システム 11 シュミレータ 12 経路情報ファイル 13 データベース編集システム 14 音声合成認識モジュール 15 ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ） 16 ルート探索システム 17 地図データベース 18 キーボード 20 ＳＰ，ＬＭ検出モジュール 21 ビデオカメラ 22 障害物検出システム 23 ステレオカメラ 30 走行制御システム 31 磁気方位計 32 バンパー接触センサー 33 エンコーダ・ブレーキ付きモータ 34 超音波距離センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置と方位を決定する位置決定装置，パ
スの始端および終端である旨，ならびに航法の入力を案
内する画面を表示するとともに，それらの入力を受付け
る入力装置，ならびにパスごとに，始端および終端であ
る旨が入力されたことに応じて上記位置決定装置から始
端および終端の位置と方位を取得し，取得した位置と方
位，および入力された航法をパスごとに記述して経路情
報ファイルを作成する経路情報作成手段，を備えた走行
ロボット。
【請求項２】上記入力装置は，サインパターンに関す
る情報の入力の案内と入力の受付けを行うものであり，
上記経路情報作成手段は，パスに関連して入力されたサ
インパターンに関する情報を記述するものである，請求
項１に記載の走行ロボット。
【請求項３】上記入力装置は，ランドマークに関する
情報の入力の案内と入力の受付けを行うものであり，上
記経路情報作成手段は，パスに関連して入力されたラン
ドマークに関する情報を記述するものである，請求項１
に記載の走行ロボット。
【請求項４】上記経路情報ファイルにパスごとに記述
された始端および終端の位置と方位，ならびに航法を読
取る手段，読取った始端および終端の位置と方位，なら
びに航法にしたがってパスの目標軌道を作成する手段，
ならびに走行ロボットが作成された目標軌道に沿って走
行するようにロボット走行用アクチュエータを制御する
手段，をさらに備えた請求項１〜３のいずれか一項に記
載の走行ロボット。
【請求項５】パスの始端および終端である旨，ならび
に航法の入力を案内する画面を表示装置に表示し，パス
の始端または終端が入力されたことに応じて，そのとき
の位置および方位を取得し，取得した位置および方位
と，入力された航法とをパスに関連して記述し，経路情
報ファイルを作成する，走行ロボットのティーチング方
法。
【請求項６】請求項５に記載のティーチング方法によ
り作成された上記経路情報ファイルにパスごとに記述さ
れた始端および終端の位置と方位，ならびに航法を読取
り，読取った始端および終端の位置と方位，ならびに航
法にしたがってパスの目標軌道を作成し，走行ロボット
が作成された目標軌道に沿って走行するようにロボット
走行用アクチュエータを制御する，走行ロボットの制御
方法。
【請求項７】走行ロボットのティーチングのための入
力案内画面を表示する表示装置と，上記表示装置の表示
画面上で情報を選択または入力するための操作装置とを
備え，上記表示装置は，少なくともパス設定またはラン
ドマーク設定の選択を案内する画面，パス設定において
パスに関する情報の入力を案内する画面，およびランド
マーク設定においてランドマークに関する情報の入力を
案内する画面を表示するものである，走行ロボットのテ
ィーチングのための入力案内装置。