JP2003323215A - 自律移動体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行中リアルタイムで推定位置を補正できる
上、外乱の影響を受け難いために信頼性が高く、しかも
現在位置が高い精度で検出できる自律移動体を提供す
る。 【解決手段】 底面に設けられ、床面の光源が発光した
光を受光する受光装置３１２と、受光装置３１２の受光
の状態に基づいて光源を検出し、検出された光源をマッ
プデータ記憶部４０４に記憶されたマップと対照して現
在位置を判定する実位置判定部４０３、判定された実位
置を使って推定位置を補正する推定位置補正部３０７
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め定められた走
行ルートを自律して移動する自律移動体に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、予め設定された巡回コースのデー
タを記憶し、自身が走行した距離や走行方向、現在位置
を推定しながら巡回コースを移動する自律移動体があ
る。自律移動体は、例えば本体の左右に設けられた駆動
輪を使って走行する構成である場合、駆動輪の回転数に
よって走行距離を検出する。また、走行方向の検出に
は、例えばジャイロコンパスが用いられる。また、自律
移動体は、検出された走行距離や走行方向に基づいて自
身の現在位置を推定している。

【０００３】自律移動体で検出される走行距離や走行方
向は、駆動輪のスリップや測定誤差によって多少の誤差
を含んでいる。このため、検出結果をもとにして推定さ
れる現在位置（推定位置）が不正確になり、自律移動体
が自身の現在位置を正確に把握できないために設定のと
おり巡回コースを巡回できなくなることがある。このた
め、自律移動体の推定位置を補正する技術が種々提案さ
れている。

【０００４】自律移動体の推定位置を補正する従来の技
術として、画像処理を使うものと反射板およびレーザを
利用するものが挙げられる。画像処理を使った推定位置
の補正では、巡回コースで撮影された目標物の画像を自
律移動体に予め記憶させておく。そして、自律移動体に
カメラを搭載して巡回コースを巡回させ、記憶された画
像と同じ画像が撮影されると自律移動体が推定する位置
で目標物を撮影させる。撮影された画像と記憶されてい
る画像とを比較することによって自律移動体が推定した
位置と実際に自律移動体がいた位置との誤差が検出でき
る。なお、画像処理を使った推定位置の補正では、施設
の通路の曲がり角、構造物、樹木、標識が目標物として
使用される。

【０００５】反射板およびレーザを利用する推定位置の
補正は、自律移動体にレーザ光を出力する構成を設ける
一方、巡回コースにレーザ光を反射する反射板を設け
る。自律移動体には予め反射板の位置を示すデータが記
憶されていて、自律移動体は、レーザ光を出力しながら
巡回し、反射板で反射された反射光を受光した位置が反
射板が設けられた位置であると判断する。そして、実際
に反射光を受光した位置と反射板が設けられていると推
定した位置とを比較し、両者が一致するように推定位置
を補正する。

【０００６】また、比較的簡単な処理によって自律移動
体の向きを検出することができる従来技術として、特開
平１０−２９１１８０号公報に記載された発明が挙げら
れる。この発明は、床面に濃色パターンと淡色パターン
とを接して設け、両者の境界を４個のＣＣＤなどの撮像
素子で撮像する。そして、４個のＣＣＤのオン、オフ信
号（オンを１、オフを０として表した場合、例えば
（１，１，０，０）として表される）を使って自律移動
体の向きを検出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像処
理を使う技術は、動画像から目標物を抽出する、あるい
は自律移動体の走行方向を求める必要があるために処理
が複雑化し、走行する自律移動体の推定位置をリアルタ
イムで補正することが困難になるといった欠点がある。
また、反射板およびレーザを利用する技術は、自律移動
体と反射板との距離が分からないため、自律移動体が推
定した走行距離を補正する手段として利用することはで
きても、現在位置の検出には利用できなかった。

【０００８】さらに、ＣＣＤを使った特開平１０−２９
１１８０号公報に記載された発明では、発光部で照射さ
れた光の反射光を受光部で受光し、その強弱でＣＣＤの
オン、オフを判定する。このため、環境やパターンの色
によっては反射光の強度比が充分とれず、オン、オフの
判定に外乱光が大きく影響する。このような特開平１０
−２９１１８０号公報に記載された発明では、外乱光の
影響が異なる巡回コース上の複数の地点で目標物（パタ
ーン）を検出することが難しい。

【０００９】本発明は上述の問題点を解決するために成
されたものであり、走行中リアルタイムで推定位置を補
正できる上、外乱の影響を受け難いために信頼性が高
く、しかも現在位置が高い精度で検出できる自律移動体
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決し、
目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる自
律移動体は、現在位置を推定しながら床面を走行する自
律移動体であって、前記床面と対向する面に設けられ、
前記床面に設けられた発光手段が発光した光を受光する
受光手段と、前記受光手段の受光の状態に基づいて前記
発光手段を検出する発光検出手段と、前記発光検出手段
の検出結果に基づいて現在位置を判定する現在位置判定
手段と、前記現在位置判定手段が判定した現在位置を使
って推定された現在位置を補正する現在位置補正手段
と、を備えることを特徴とする。

【００１１】この請求項１に記載の発明によれば、受光
手段を底面に設けたために受光手段に外乱光が受光され
難くなる。また、発光手段の検出結果に基づいて現在位
置を判定することによって比較的簡易に現在位置が判定
できる。さらに、受光手段が発光手段を明確に検出で
き、現在位置を正確に判定することができる。

【００１２】請求項２に記載の発明にかかる自律移動体
は、床面を走行する自律移動体であって、予め定められ
た走行ルート上に設けられた発光手段の位置を示すマッ
プを記憶する走行ルート記憶手段と、走行中、前記走行
ルートにおける自機の現在位置を推定する現在位置推定
手段と、前記床面と対向する面に設けられ、前記床面に
設けられた発光手段が発光した光を受光する受光手段
と、前記受光手段の受光の状態に基づいて前記発光手段
を検出する発光検出手段と、検出された前記発光手段を
前記マップと対照し、現在位置を判定する現在位置判定
手段と、前記現在位置判定手段によって判定された現在
位置を用い、前記現在位置推定手段によって推定された
現在位置を補正する現在位置補正手段と、を備えること
を特徴とする。

【００１３】この請求項２に記載の発明によれば、受光
手段を底面に設けたために受光手段に外乱光が受光され
難くなる。また、床面に設けられた発光手段が発光した
光を受光し、この受光の状態に基づいて発光手段を検出
するので、発光手段を明確に検出することができる。さ
らに、検出された発光手段を予め定められた走行ルート
のマップと対照し、現在位置を判定するため、比較的簡
単に、かつ、走行ルート上の現在位置を正確に検出する
ことができる。

【００１４】請求項３に記載の発明にかかる自律移動体
は、前記発光検出手段が、前記受光手段の受光の状態に
基づいて前記発光手段の形状、サイズ、向きの少なくと
も一つを検出し、かつ、前記マップは、前記発光手段の
位置と発光手段の形状、サイズ、向きの少なくとも一つ
とを対応して記録することを特徴とする。

【００１５】この請求項３に記載の発明によれば、発光
手段の形状やサイズ、向きを検出してマップに対照する
ため、マップに複数の発光手段が記録されている場合に
も検出された発光手段を簡単に特定することができる。

【００１６】請求項４に記載の発明にかかる自律移動体
は、前記発光検出手段が、前記受光手段の一定の時間ご
との受光状態を示す情報を所定の時間分蓄積し、蓄積さ
れた情報に基づいて前記発光手段の形状、サイズ、向き
の少なくとも一つを検出することを特徴とする。

【００１７】この請求項４に記載の発明によれば、受光
手段の一定の時間ごとの受光状態を示す情報を所定の時
間分蓄積した情報に基づいて発光手段の形状、サイズ、
向きの少なくとも一つを検出するため、受光手段として
発光手段が発する光の全部を１度に受光できる能力を持
つものを備える必要がなくなる。

【００１８】請求項５に記載の発明にかかる自律移動体
は、前記受光手段が、走行方向と直交する方向に沿って
一列に配置された複数の受光素子でなる受光素子列を有
することを特徴とする。

【００１９】この請求項５に記載の発明によれば、自律
移動体の走行方向の現在位置を最小限の受光素子数で検
出でき、また、自律移動体の走行路が走行方向と直交す
る方向にずれた場合にも発光手段を検出しやすくするこ
とができる。

【００２０】請求項６に記載の発明にかかる自律移動体
は、前記受光手段が、前記受光素子列を走行方向に沿っ
て複数配置することを特徴とする。

【００２１】この請求項６に記載の発明によれば、発光
手段のより多くの領域が発した光を受光することがで
き、１度により多くの発光状態に関する情報を取り込む
ことができる。

【００２２】請求項７に記載の発明にかかる自律移動体
は、前記受光手段が、複数配置された前記受光素子列の
各々と前記発光手段とが交差する位置を検出し、該位置
に基づいて前記受光手段の前記発光手段に対する向きを
検出することを特徴とする。

【００２３】この請求項７に記載の発明によれば、受光
素子列の各々と発光手段とが交差する位置を検出するこ
とによって受光手段の発光手段に対する向きを検出する
ので、走行時の現在位置を検出する構成を使って自律移
動体の向きを検出することができる。

【００２４】請求項８に記載の発明にかかる自律移動体
は、前記受光素子列に含まれる前記受光素子が、前記発
光手段の形状に応じて疎密を持って配置されることを特
徴とする。

【００２５】この請求項８に記載の発明によれば、受光
素子の総数を抑えながら発光手段の検出精度を高めるこ
とができる。

【００２６】請求項９に記載の発明にかかる自律移動体
は、前記受光手段が、前記受光素子の周囲に設けられ、
前記受光素子に入射する光の入射方向を規制する遮光板
を有することを特徴とする。

【００２７】この請求項９に記載の発明によれば、受光
素子に入射する光の入射方向を規制することができるの
で、発光手段の検出に対する外乱光の影響をいっそうな
くすことができる。

【００２８】請求項１０に記載の発明にかかる自律移動
体は、前記マップが前記発光手段の形状にかかる情報を
有し、前記発光検出手段は、検出した前記発光手段の形
状と前記マップが有する発光手段の形状にかかる情報と
を比較して前記発光手段の発光状態をチェックする発光
手段チェック部を備えることを特徴とする。

【００２９】この請求項１０に記載の発明によれば、検
出した前記受光手段の形状と前記マップが有する発光手
段の形状にかかる情報とを比較して前記発光手段の発光
状態をチェックするため、発光手段の発光状態の変化を
自動的に認識して対処することができる。

【００３０】請求項１１に記載の発明にかかる自律移動
体は、前記受光手段の受光感度を調整する感度調整手段
を備えることを特徴とする。

【００３１】この請求項１１に記載の発明によれば、受
光手段の受光感度を一定に維持することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる自律移動体の好適な実施の形態１〜３を詳
細に説明する。なお、実施の形態１〜３の自律移動体
は、いずれも予め定められた走行ルート（巡回コース）
を走行し、巡回コースにおいて異常を検知する警備ロボ
ットとして構成されている。

【００３３】（実施の形態１）図１は、巡回コースにあ
たる通路１０１上を自律移動体１が走行している状態を
説明するための図である。また、図２は、実施の形態１
の自律移動体１の概観を説明するための模式図であっ
て、図２（ａ）は、自律移動体１を底面から見た状態を
示す図である。また、図２（ｂ）は、（ａ）に示した自
律移動体１を矢線Ｂの方向から見た側面図である。

【００３４】図１に示す自律移動体１は、現在位置を推
定しながら床面を走行する自律移動体であって、通路１
０１を矢線Ａで示す方向に移動している。通路１０１の
略中央には光源１０２が複数設けてあって、自律移動体
１は、図２に示す受光装置３１２によって光源１０２を
検出し、通路１０１における自機の現在位置を判断して
いる。なお、自律移動体１が光源１０２を検出する範囲
を図１中、範囲１０１ａとして示す。

【００３５】図２に示すように、自律移動体１は、本体
２０１の底面に２つの駆動輪２０２と４つの補助輪２０
３とを備えている。さらに、床面と対向する面（底面）
に設けられ、床面に設けられた光源１０２が発光した光
を受光する受光装置３１２を備えている。実施の形態１
の受光装置３１２は、矢線Ａで示す走行方向と直交する
方向に沿って一列に配置された複数の受光素子２０４で
なる受光素子列を有している。

【００３６】図１に示した範囲１０１ａは、受光素子列
が有する受光素子２０４が検知できる通路１０１の幅方
向の範囲によって決定する。受光素子列が走行方向と直
交する方向に沿って受光素子を複数配列して構成される
ため、受光装置３１２は、自律移動体１が進行方向と直
交する通路１０１の幅方向にずれたコースを走行してい
る場合にも光源を確実に検出することができる。

【００３７】受光装置３１２を自律移動体１の底面に設
ける構成は、受光装置３１２が自律移動体１の本体の陰
になるため、外乱光の影響を効果的に排除することがで
きる。しかし、実施の形態１では、さらに外乱光を排除
するため、受光装置３１２が、受光素子２０４の周囲に
設けられ、床面に対する略鉛直方向から受光素子２０４
に向かう光以外の光を排除する遮光板を有している。

【００３８】実施の形態１の遮光板は、例えば、図２
（ｂ）に示すように、床面に対する鉛直方向に設けた遮
光板２０５、床面に対する鉛直方向に設けられ、さらに
スリット２０６ａを有する遮光板２０６として構成され
る。また、遮光板２０５、あるいは遮光板２０６は、受
光素子２０４の周囲のすべてに設けられるものであって
も、一部に設けられるものであってもよい。

【００３９】遮光板２０５を設けたことにより、実施の
形態１の自律移動体１は、底面と床面との間に差し込む
光が受光装置３１２に与える影響をも排除し、外乱光の
影響をさらに排除することができる。また、スリットを
有する遮光板２０６を設けた場合には、光の入射方向を
制限して光源の位置をより正確に検出することができ
る。また、遮光板を設けて外乱光の影響を排除する構成
は、複雑な回路を用いることなく簡単に受光装置３１２
の検出精度を高めることができる。

【００４０】さらに、自律移動体１の底面に受光素子２
０４を設けることは、特に自律移動体１を誘導案内に利
用した場合に周囲の見学者によって光源の検出に影響を
受けることがなく、また、見学者が触れるなどして受光
素子２０４の受光感度が変化するなどの懸念をなくすこ
とができる。

【００４１】図３は、自律移動体１の構成を説明するた
めのブロック図である。実施の形態１では、巡回コース
に配置された自律移動体１を監視コンピュータ３００に
よって監視している。監視コンピュータ３００は、各自
律移動体１と無線で接続されていて、自律移動体１は異
常を検知したことを監視コンピュータ３００を介して警
備会社など、警備システムの管理者に通報するコンピュ
ータである。

【００４２】自律移動体１は、走行中に走行ルートにお
ける自機の現在位置を推定する現在位置推定部３０６
と、床面と対向する面（底面）に設けられ、床面に設け
られた光源１０２が発光した光を受光する受光装置３１
２と、受光装置３１２の受光の状態に基づいて光源１０
２を検出する受光装置３１２を備えている。また、自律
移動体１は、予め定められた巡回コースのマップを記憶
している。実施の形態１では、マップが、巡回コース上
に設けられた光源１０２の位置と共に、光源１０２の形
状を位置に対応して記録している。

【００４３】さらに、自律移動体１は、検出された光源
１０２をマップに対照し、現在位置を判定すると共に判
定された現在位置と推定された現在位置との差を補正す
る推定位置補正部３０７を備えている。実施の形態１の
推定位置補正部３０７は、現在位置推定部３０６によっ
て推定された現在位置の補正専用の制御装置である。な
お、現在位置推定部３０６が推定した自律移動体１の現
在位置を本明細書では推定位置と記す。また、推定位置
補正部３０７が判定した現在位置を本明細書では実位置
と記す。また、推定位置補正部３０７の構成について
は、図４を用いて後に詳述する。

【００４４】また、自律移動体１は、現在位置推定部３
０６と接続され、現在位置推定部３０６に情報を提供す
る移動距離検出部３０９、移動方向検出部３１０を備え
ている。移動距離検出部３０９は、自律移動体１の駆動
輪２０２の回転数を検出し、検出された回転数をもとに
走行した距離を検出する構成である。また、移動方向検
出部３１０は、例えば、ジャイロセンサによって自律移
動体１の向きを検出し、走行方向を推定する構成であ
る。

【００４５】また、自律移動体１は、受光装置３１２と
共に推定位置補正部３０７と接続される環境認識部３１
１を備えている。環境認識部３１１は、自律移動体１の
状況を把握するために設けられた構成であり、例えば、
超音波センサなどを使って巡回コースの壁面と自律移動
体１との距離を検出する。さらに、自律移動体１は、人
体を検知する人体検知センサ３１３、火災検知センサ３
１４、漏水検知センサ３１５、異常事態の状態を記録す
るカメラ・マイク３１６、人体検知センサ３１３、火災
検知センサ３１４、漏水検知センサ３１５のうちのいず
れかを用いて異常事態の発生を検知する異常検知部３０
８を備えている。人体検知センサ３１３は、侵入者など
を検知するためのセンサであり、赤外線検知センサや超
音波センサなどが利用される。また、火災検知センサ３
１４は、火災を検知するためのセンサであり、炎や煙を
検知するセンサである。また、漏水検知センサ３１５
は、自律移動体１の底面に設けられ、走行する床面に水
がないかを検知している。

【００４６】さらに、自律移動体１は、自律移動体全体
を制御する主制御部３０１を備え、主制御部３０１の制
御に必要なプログラムやデータ、さらに主制御部３０１
の制御に必要なプログラムやデータを記憶する記憶部３
０２、主制御部３０１による制御にしたがって駆動輪２
０２などを駆動する駆動部３０４、監視コンピュータ３
００と信号を授受する通信部３０３、以上の構成におけ
るデータの入出力を制御する入出力部（Ｉ／Ｏ）３０５
を備えている。なお、通信部３０３は、カメラ・マイク
３１６によって撮影された画像、集音された音声を監視
コンピュータ３００に送ることもできる。

【００４７】図４は、実施の形態１の推定位置補正部３
０７の構成を説明するための図である。推定位置補正部
３０７は、受光装置３１２の各受光素子２０４が受光し
たデータを入力し、一定量のデータを記憶しておく受光
データ蓄積部４０１、受光データ蓄積部４０１に蓄積さ
れたデータから光源１０２の形状を検出する光源検出部
４０２、予め定められた巡回コースのマップを記憶する
ためのマップデータ記憶部４０４、検出された光源１０
２の形状をマップデータ記憶部４０４に記憶されている
マップと対照し、実位置を判定する実位置判定部４０３
と、を備えている。実位置判定部４０３が判定した実位
置に関する情報は推定位置の補正に利用され、補正され
た位置に関するデータは、実位置データｄとして主制御
部３０１に出力される。

【００４８】以上述べた構成のうち、受光データ蓄積部
４０１は、一定の時間ごとにとり込まれる受光装置３１
２の受光データを一定の数蓄積しておくＲＡＭである。
また、光源検出部４０２は、受光データ蓄積部４０１に
蓄積されたデータから光源１０２の形状を検出するため
のプログラムである。また、実施の形態１のマップデー
タ記憶部４０４は、巡回コース上の光源１０２の形状と
位置とを対応させたマップデータを記憶するＲＯＭであ
り、実位置判定部４０３は、光源検出部４０２によって
検出された光源１０２の形状をマップデータに対照し、
検出された光源１０２から自律移動体１の実位置を判定
するプログラムである。

【００４９】以上述べた構成は、以下のように動作す
る。すなわち、自律移動体１は、現在位置推定部３０６
が推定した現在位置に基づいて巡回コースを走行する。
このとき、自律移動体１は、マップデータ記憶部４０４
に記憶されたマップを参照し、マップに記録されている
光源１０２の位置を認識している。そして、光源１０２
に近づいたと判断すると、自律移動体１の実位置判定部
４０３が、所定の時間ごとに受光素子２０４の受光状態
を示すデータを取り込み、受光データ蓄積部４０１に蓄
積する。

【００５０】図５は、実施の形態１のマップを示す図で
ある。図５に示したマップは、巡回コース５０１上にあ
る６箇所の光源１０２の座標を示しており、自律移動体
１の現在位置を巡回の開始位置を原点とする座標で表し
ている。また、実施の形態１では、自律移動体１は、各
光源を中心とする破線で示す範囲５０２〜５０７に推定
位置が入ったとき光源と接近したと判断し、光源の検出
を開始するものとする。

【００５１】図６は、実位置判定部４０３によってなさ
れる処理を説明するための図であって、図６（ａ）は光
源の形状の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）に示した光源
が発した光を受光素子２０４が受光した場合に受光デー
タ蓄積部４０１に蓄積されたデータを経時的に並べて示
す図、（ｃ）は（ｂ）に示したデータに基づいて検出さ
れた光源の形状を示す図である。

【００５２】光源の検出が開始されると、光源検出部４
０２は、受光装置３１２の受光状態を示す受光データを
所定の時間ごとに取り込んで受光データ蓄積部４０１に
蓄積される。このとき、自律移動体１が図６（ａ）に示
した光源６０１上を走行すると、順次取り込まれて蓄積
された受光データは、図６（ｂ）に示すように、光源６
０１の形状を反映したデータとなる。このとき、受光デ
ータの取り込み回数は、予め決めておいてもよく（図６
（ｂ）では９回）、図６（ｂ）に示した〜は、それ
ぞれ１回目から９回目に取り込まれた受光データ（受光
データ〜とする）を示している。この結果、受光デ
ータ蓄積部４０１には、受光装置３１２の一定の時間ご
との受光状態を示すデータが所定の時間分蓄積されるこ
とになる。

【００５３】なお、以上の処理において、光源検出部４
０２の設定は、自律移動体１の推定位置と実位置とが進
行方向にずれている場合にも光源の形状を充分検出する
ことができる充分な時間の受光データを蓄積しておくよ
うになされることはもちろんである。

【００５４】実位置判定部４０３は、図６（ｂ）に示し
た受光データ中の光を受光した受光素子に基づいて、図
６（ｃ）に示した形状６０２を検出する。そして、マッ
プに記録されている光源の形状から検出された光源が光
源６０１であると判定し、マップに記録されている光源
６０１の座標を実位置とし、推定位置を補正する。

【００５５】このとき、実施の形態１では、以下のよう
にして通路における幅方向の推定位置をも補正すること
ができる。すなわち、図６（ｂ）に示した受光データに
おいて、自律移動体１が設定された通りのコースを巡回
したときの検出範囲６０３における光源の位置を予め記
録しておく。そして、実位置判定部４０３が、予め記録
されている光源６０１の位置と実際に検出された光源６
０１の検出範囲６０３における位置とを比較し、両者の
ずれから自律移動体１の通路における幅方向の実位置を
検出し、推定位置を補正することができる。このとき、
光源６０１の検出範囲６０３における位置は、例えば、
受光データ〜において光を受光する受光素子の位置
によって示すことも可能である。

【００５６】また、自律移動体１の走行位置がさらにず
れて検出された光源６０１の形状が一部欠けていた場
合、実位置判定部４０３は、光源６０１のマップに記憶
されている形状と検出された光源６０１の形状とを比較
して自律移動体１の通路における幅方向の実位置を検出
し、推定位置を補正することができる。

【００５７】また、実施の形態１は、光源の形状を記録
するにあたって、光源を実際の大きさでマップに記録す
ることにより、マップに光源のサイズをも記録すること
ができる。また、光源の形状を、自律移動体１が適正な
コースを走行した場合に検出される向きでマップに記録
することにより、マップに光源の向きをも記録すること
ができる。そして、マップに記録された光源の形状と検
出された光源の形状とを比較して自律移動体１の向き
（走行方向）のずれをも検出することができる。

【００５８】さらに、光源の形状を記録する方法として
は、例えば、Ａ（０，０）、ｂ（１０００，０）…の座
標のそれぞれに図６（ｃ）に示したような画像データを
対応させて記録することが考えられる。あるいは、図５
（ｂ）に示したような受光データを、受光素子列の何番
目にある素子から何番目にある素子までが受光したかで
示し、この情報をＡ（０，０）、ｂ（１０００，０）…
の座標に対応させて記録することが考えられる。

【００５９】図７は、以上述べた実位置判定部４０３に
よってなされる処理のフローチャートである。図７に示
すように、実施の形態１の実位置判定部４０３は、現在
位置推定部３０６によって推定された推定位置とマップ
とに基づいて、図６（ａ）に示した光源６０１が存在す
ると推定される位置と自律移動体１とが接近したか否か
判断する（ステップＳ７０１）。判断の結果、自律移動
体１が光源６０１に未だ接近していないと判断された場
合（ステップＳ７０１：Ｎｏ）、自律移動体１が光源６
０１に接近するまで待つ。

【００６０】一方、ステップＳ７０１で自律移動体１が
光源６０１に接近したと判断された場合（ステップＳ７
０１：Ｙｅｓ）、受光装置３１２の受光状態を示す受光
データを取り込む（ステップＳ７０２）。そして、前回
のデータの取り込みから所定の時間（例えば０．０５
秒；所定時間を短時間に設定すると検出される位置の精
度が向上する。状況に応じて所定時間を変更するように
してもよい。）が経過したか否か判断し（ステップＳ７
０３）、所定の時間が経過するごとに（ステップＳ７０
３：Ｙｅｓ）、受光データを取り込んでいる。

【００６１】光源検出部４０２は、データの取り込み回
数がＮ回に達したか否か判断し（ステップＳ７０４）、
取り込み回数がＮ回に達していないと判断された場合に
は（ステップＳ７０４：Ｎｏ）、取り込まれた受光デー
タを受光データ蓄積部４０１に順次蓄積する（ステップ
Ｓ７０９）。そして、次の受光データを取り込む。

【００６２】１回目に取り込まれた受光データから９
回目に取り込まれた受光データを蓄積すると、図６
（ｂ）に示すように、進行方向Ａに頂点が向いた三角形
の形状を持つ光源６０１の形状を反映した図６（ｂ）に
示すデータが得られる。光源検出部４０２は、図６
（ｂ）に示すデータから、図６（ｃ）に示す形状６０２
を検出する（ステップＳ７０５）。

【００６３】次に、実位置判定部４０３は、マップに記
憶された光源６０１の座標を検出し、自律移動体１の実
位置を判定する（ステップＳ７０６）。また、推定位置
補正部３０７には現在位置推定部３０６が推定した推定
位置の情報がＩ／Ｏ３０５を介して入力していて、実位
置判定部４０３は、光源６０１を検出した推定位置を判
定によって得た実位置との相違に基づいて補正する（ス
テップＳ７０７）。推定位置の補正終了後、光源検出部
４０２は、光源６０１から実位置が判定された後、受光
データ蓄積部４０１に蓄積された受光データを消去する
（ステップＳ７０８）。

【００６４】以上述べたように、実施の形態１は、床面
に設けられた光源が照射する光を受光素子２０４が検出
するため、オン、オフの信号の強度比が充分にとれる。
このため、外乱の影響を受けにくく、確実に光源を目標
物として検出することができる。また、受光素子２０４
のオン、オフのみによって実位置を簡単に検出できるの
で、走行中リアルタイムで推定位置を補正できる。

【００６５】また、実施の形態１では、受光素子２０４
を一列に配置した受光素子列を使って受光データを所定
の時間分蓄積し、光源の形状を検出するため、受光装置
として光源が発した光のすべてを１度に受光できる受光
装置を用いる必要がなく、受光装置３１２を小型化する
ことができる。

【００６６】また、実施の形態１は、光源の形状やサイ
ズ、向きをマップに記録しておくことができるため、巡
回コース上に設けられた形状やサイズが異なる複数の光
源を識別することもできる。このようにした場合、自律
移動体１が検出した光源が図５に示したマップに記録さ
れた光源のうちのどの光源に相当するのかを誤ることを
なくし、より正確に自律移動体１の実位置を判定するこ
とができる。

【００６７】さらに、実施の形態１は、推定位置補正部
３０７に受光素子２０４の感度を調整するプログラムを
保存しておき、受光素子２０４の感度が経時的に変化す
ることを防ぐことができる。感度の調整に利用される光
源として、例えば、図５に示したマップに記録された６
個の光源のうちの原点Ａ（０，０）にある光源を使う場
合、プログラムに光源の適正な光強度を保存しておく。
そして、自律移動体１の巡回開始時に受光装置３１２が
受光する光強度と記録されている光強度とが一致するよ
うに受光素子２０４の感度を調整することによって受光
素子の感度を自動的に調整することができる。

【００６８】また、感度の調整は光源を利用するものに
限定されるものでなく、例えば、自律移動体１の底面に
光源を設け、床面には反射板を設けておき、この光源が
照射した光が床面に設けられた反射板で反射された反射
光を利用して受光素子２０４の感度を調整することもで
きる。

【００６９】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について説明する。なお、実施の形態２の構成にお
いて実施の形態１と同様の構成については同様の符号を
付し、説明を一部略すものとする。

【００７０】図８は、本発明の実施の形態２の自律移動
体を底面から見た状態を示す図である。実施の形態２の
自律移動体は、受光装置として、実施の形態１で説明し
た受光素子列を走行方向に沿って複数配置している。図
８（ａ）に示した自律移動体８０１は、受光装置３１２
ａ、受光装置３１２ｂを矢線Ａで示す走行方向に沿って
２つ配置しており、受光素子列を走行方向に沿って２つ
配置したものである。また、図８（ｂ）に示した自律移
動体８０２は、受光素子２０４を矢線Ａで示す走行方向
と直交する方向に５つ並べた受光素子列８０４を矢線Ａ
で示す走行方向に沿って５つ配置したものといえる。

【００７１】また、実施の形態２の受光素子列に含まれ
る受光素子は、図８（ｂ）のように等間隔に配置される
ものに限定されるものでなく、光源の形状やサイズに応
じて疎密を持って配置されるものであってもよい。図８
（ｃ）は、受光素子２０４を走行方向に疎密を持たせて
配置した自律移動体８０３を示している。自律移動体８
０３の受光素子の配置は、自律移動体８０３の底面にお
いて外側よりも内側の検出精度をより高めるものであ
り、例えば図２に示した光源１０２のように、走行方向
に長い長方形の形状を持ち、底面の一部で検出できるサ
イズの光源に適している。

【００７２】また、図９（ａ）、（ｂ）は、図８に示し
た自律移動体８０１、８０２が、受光素子列の光源９０
１に対する角度を検出する際の状態を説明するための図
である。受光素子列を複数備える実施の形態２の自律移
動体は、受光素子列の各々と光源９０１とが交差する位
置を検出し、検出された位置に基づいて受光素子列の光
源９０１に対する向きを検出することができる。特に図
８（ａ）、図９（ａ）に示したように、受光素子列を底
面の前後に設けた構成は、最小限の受光素子列数で受光
素子列の光源９０１に対する向き、ひいては自律移動体
の向きを検出することができる。

【００７３】上記した実施の形態２の自律移動体８０
１、８０２は、光源の形状を検出する受光データが一度
に取得できるため、より短時間のうちに光源の形状を検
出することができる。また、自律移動体が光源上で停止
中であっても方向転換の途中であっても光源の形状を検
出することができるので、自律移動体の向きのずれを走
行中にリアルタイムで検出することができる。

【００７４】なお、自律移動体の向きは以降の走行方向
を決定する要素であり、向きのわずかなずれが以降の走
行路に大きく影響する。また、自律移動体の向きのずれ
は方向転換時に発生しやすいから、方向転換中に向きを
速やかに検出することができる実施の形態２の自律移動
体は、推定位置と実位置とのずれを防ぐ効果が大きいも
のといえる。

【００７５】（実施の形態３）次に、本発明の実施の形
態３について説明する。なお、実施の形態３の構成にお
いて実施の形態１と同様の構成については同様の符号を
付し、説明を一部略すものとする。

【００７６】図１０は、実施の形態３の自律移動体の構
成を説明するための図である。図示したように、実施の
形態３の自律移動体は、受光データ蓄積部４０１、光源
検出部４０２、実位置判定部４０３、マップデータ記憶
部４０４のほか、検出した光源の形状とマップが有する
光源の形状にかかる情報とを比較して光源の発光状態を
チェックする光源チェック部１００１を備えた推定位置
補正部１０００を備えている。

【００７７】図１１（ａ）〜（ｃ）は、光源チェック部
１００１によってなされる光源の発光状態チェックの処
理を説明するための図である。図１１（ａ）に示す光源
１１０１には、汚れて発光強度が低下した領域である汚
れ部分１１０２がある。このような状態の光源１１０１
を受光装置３１２が検出した受光データには、図１１
（ｂ）のように、本来光を受光すべき受光素子の一部が
光を受光しない非受光状態になる。汚れ領域１１０２に
よって非受光状態になった受光データの部分を、図１１
（ｂ）中に符号１１０２ａを付して示す。

【００７８】光源検出部４０２は、受光データ蓄積部４
０１に蓄積された受光データから形状１１０１ａを検出
し、マップに記録されている光源１１０１の形状と照合
する。検出した形状１１０１ａと光源１１０１の形状と
が一致しなかった場合、光源チェック部１００１は、図
１１（ｃ）に示すように、マップに記憶されている光源
１１０１の形状と非受光状態になった受光データの汚れ
領域１１０２とを比較して光源１１０１の汚れ部分１１
０２を検出する。

【００７９】なお、光源チェック部１００１による汚れ
部分１１０２の検出条件としては、例えば、部分１１０
２ａが光源１１０１の形状の一部分である、あるいは形
状１１０１ａが光源１１０１の形状の一部と一致すると
いった事項が考えられる。

【００８０】また、光源チェック部１００１は、汚れ部
分１１０２を検出すると異常信号ａを出力し、外部に光
源が汚れていることを知らせてもよい。あるいは、カメ
ラ・マイク３１６のカメラ部分によって光源を撮影し、
撮影された画像を監視コンピュータ３００に送信しても
よい。画像を監視コンピュータ３００に送信した場合、
監視員は画像から光源の状態を判断し、必要に応じて光
源の清掃の手配を行うことができる。

【００８１】以上述べた実施の形態３によれば、自律移
動体に巡回コース上を走行させることによって床面に設
けられた光源の汚れや一部の破損を自動的に検出し、自
律移動体を使った巡回システムの信頼性を高めることが
できる。また、実施の形態３の自律移動体は、自動的に
誘導灯の状態をチェックすることができ、施設の安全性
を高めることができる。

【００８２】なお、本発明は、以上述べた実施の形態に
限定されるものではない。すなわち、以上述べた実施の
形態は、いずれも自律移動体の巡回のために専用の光源
を設けている。しかし、本発明は、既存の床照明を利用
しても実現することができる。

【００８３】図１２（ａ）、（ｂ）は、通路を広範囲に
わたって照明する床照明を利用して実位置を検出するこ
とを説明するための図であって、（ａ）は、床１２０２
が照明がなされていない床であり、床１２０３は、照明
がなされている床である。床１２０２と床１２０３と
は、境界１２０１によって区切られている。また、
（ｂ）は、発光する床に発光しない格子１２０４が設け
られた床１２０５を示している。

【００８４】図１２（ａ）に示した床照明を利用する場
合、自律移動体１は、受光装置で境界１２０１を検出
し、マップに記録されている境界の座標を使って推定位
置を補正する。また、（ｂ）に示した床１２０５を使っ
て実位置を検出する場合、格子１２０４の走行方向に沿
う辺を使って自律移動体１の通路の幅方向のずれを補正
する。また、格子１２０４の走行方向と直交する辺を使
って自律移動体１の通路の走行方向のずれを補正する。
また、格子の角部分を使って自律移動体１の向きのずれ
を補正することができる。

【００８５】さらに、非常口などの所在を示す誘導灯
は、一般的に矩形であって、自律移動体の進行方向に直
交する辺を有しているので、自律移動体の走行方向の位
置ずれを補正する光源として利用することができる。特
に誘導灯は、誘導すべき非常口に向かって複数連続的に
設けられていることが多いため、複数の誘導灯を連続し
て検出することによって自律移動体の通路の幅方向の位
置ずれをも補正することができる。

【００８６】本発明による自律移動体は、実施の形態１
から３において説明したものに限定されるものではな
い。例えば、受光手段の部分にカラーフィルタを設け、
特定色の光源のみを検出するようにしてもよい。この場
合、ステンドグラスのような複雑な模様が床面に描かれ
ていたとしても、特定色の光源のみを検出することによ
り、複雑な画像処理を行うことなく現在位置を判定する
ことができる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明は、比較的簡易に現在位置が判定できるので、走行
中リアルタイムで推定位置を補正できる。また、受光手
段に外乱光が受光され難くなるので、信頼性が高い自律
移動体を提供することができる。さらに、現在位置を正
確に判定することができるので、現在位置が高い精度で
検出できる自律移動体を提供することができるという効
果を奏する。

【００８８】請求項２に記載の発明は、受光手段に外乱
光が受光され難いために信頼性が高い自律移動体を提供
することができる。また、発光手段を明確に検出し、検
出された発光手段を予め定められた走行ルートのマップ
と対照して比較的簡単に、かつ正確に現在位置を判定す
るため、走行中リアルタイムで推定位置を補正でき、か
つ現在位置を高い精度で検出できる自律移動体を提供す
ることができるという効果を奏する。

【００８９】請求項３に記載の発明は、マップに複数の
発光手段が記録されている場合にも検出された発光手段
を簡単に特定することができるので、現在位置をより高
い精度で検出できる自律移動体を提供することができる
という効果を奏する。

【００９０】請求項４に記載の発明は、受光手段として
発光手段が発する光の全部を１度に受光できる能力を持
つものを備える必要がなく、受光手段を小型化できる自
律移動体を提供することができるという効果を奏する。

【００９１】請求項５に記載の発明は、自律移動体の走
行路が走行方向と直交する方向にずれた場合にも最小限
の受光素子数で発光手段を検出できるので、簡易な構成
でありながら現在位置を高い精度で検出できる自律移動
体を提供することができるという効果を奏する。

【００９２】請求項６に記載の発明は、１度により多く
の発光状態に関する情報を取り込むことができるので、
短時間のうちに発光手段の形状を検出することができ、
より高速に自律移動体の現在位置を検出し、走行中にリ
アルタイムで推定位置を補正することができる。また、
情報の取り込み量によっては、停止中や方向の転換中に
も発光手段の形状を検出できる自律移動体を提供するこ
とができるという効果を奏する。

【００９３】請求項７に記載の発明は、走行時の現在位
置を検出する構成を使って自律移動体の向きを検出する
ことができるので、簡易な構成でありながら現在位置を
高い精度で検出できる自律移動体を提供することができ
るという効果を奏する。

【００９４】請求項８に記載の発明は、受光素子の総数
を抑えながら発光手段の検出精度を高め、簡易な構成で
ありながら現在位置を高い精度で検出できる自律移動体
を提供することができるという効果を奏する。

【００９５】請求項９に記載の発明は、発光手段の検出
に対する外乱光の影響をいっそうなくし、より信頼性が
高い自律移動体を提供することができる。

【００９６】請求項１０に記載の発明は、発光手段の発
光状態の変化を自動的に認識して対処することができる
ので、発光手段のメンテナンスを簡易に行うことができ
る。また、発光手段として非常口などへの誘導灯を使っ
た場合、巡回する施設の安全性を高めることができる自
律移動体を提供することができる。

【００９７】請求項１１に記載の発明は、受光手段の受
光感度を一定に維持し、信頼性が高い自律移動体を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の自律移動体が、巡回コ
ース上を走行している状態を説明するための図である。

【図２】実施の形態１の自律移動体の概観を説明するた
めの模式図である。

【図３】実施の形態１の自律移動体の構成を説明するた
めのブロック図である。

【図４】図３に示した推定位置補正部の構成を説明する
ための図である。

【図５】実施の形態１で使用するマップを説明するため
の図である。

【図６】図４に示した実位置判定部によってなされる処
理を説明するための図である。

【図７】実位置判定部によってなされる処理を説明する
ためのフローチャートである。

【図８】本発明の実施の形態２の自律移動体を底面から
見た状態を示す図である。

【図９】図８に示した自律移動体が受光素子列の光源に
対する角度を検出する状態を説明するための図である。

【図１０】本発明の実施の形態３の自律移動体の構成を
説明するための図である。

【図１１】図１０に示した光源チェック部によってなさ
れる光源の発光状態のチェックを説明するための処理で
ある。

【図１２】通路を広範囲にわたって照明する床照明を利
用して実位置を検出することを説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１，８０１，８０２，８０３ 自律移動体 １０２，６０１，９０１，１１０１ 光源 ２０１ 本体 ２０２ 駆動輪 ２０３ 補助輪 ２０４ 受光素子 ２０５ 遮光板 ２０６ 遮光板 ２０６ａ スリット ３００ 監視コンピュータ ３０１ 主制御部 ３０２ 記憶部 ３０３ 通信部 ３０４ 駆動部 ３０６ 現在位置推定部 ３０７ 推定位置補正部 ３０８ 異常検知部 ３０９ 移動距離検出部 ３１０ 移動方向検出部 ３１１ 環境認識部 ３１２，３１２ａ，３１２ｂ 受光装置 ３１３ 人体検知センサ ３１４ 火災検知センサ ３１５ 漏水検知センサ ３１６ カメラ・マイク ４０１ 受光データ蓄積部 ４０２ 光源検出部 ４０３ 実位置判定部 ４０４ マップデータ記憶部 ８０４ 受光素子列 １０００ 推定位置補正部 １００１ 光源チェック部 １１０２ 汚れ部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C087 AA02 AA24 AA25 BB18 BB65 BB74 DD04 DD05 DD12 DD20 EE05 EE16 FF01 FF04 FF13 FF17 FF19 FF20 GG07 GG19 GG21 GG70 GG81 5H301 AA02 AA09 BB10 DD01 FF09 FF11 FF21 FF27 GG09 GG10 GG12 GG17 GG28 GG29 HH01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現在位置を推定しながら床面を走行する
   自律移動体であって、 前記床面と対向する面に設けられ、前記床面に設けられ
   た発光手段が発光した光を受光する受光手段と、 前記受光手段の受光の状態に基づいて前記発光手段を検
   出する発光検出手段と、 前記発光検出手段の検出結果に基づいて現在位置を判定
   する現在位置判定手段と、 前記現在位置判定手段が判定した現在位置を使って推定
   された現在位置を補正する現在位置補正手段と、 を備えることを特徴とする自律移動体。
2. 【請求項２】 床面を走行する自律移動体であって、 予め定められた走行ルート上に設けられた発光手段の位
   置を示すマップを記憶する走行ルート記憶手段と、 走行中、前記走行ルートにおける自機の現在位置を推定
   する現在位置推定手段と、 前記床面と対向する面に設けられ、前記床面に設けられ
   た発光手段が発光した光を受光する受光手段と、 前記受光手段の受光の状態に基づいて前記発光手段を検
   出する発光検出手段と、 検出された前記発光手段を前記マップと対照し、現在位
   置を判定する現在位置判定手段と、 前記現在位置判定手段によって判定された現在位置を用
   い、前記現在位置推定手段によって推定された現在位置
   を補正する現在位置補正手段と、 を備えることを特徴とする自律移動体。
3. 【請求項３】 前記発光検出手段は、前記受光手段の受
   光の状態に基づいて前記発光手段の形状、サイズ、向き
   の少なくとも一つを検出し、かつ、前記マップは、前記
   発光手段の位置と発光手段の形状、サイズ、向きの少な
   くとも一つとを対応して記録することを特徴とする請求
   項２に記載の自律移動体。
4. 【請求項４】 前記発光検出手段は、前記受光手段の一
   定の時間ごとの受光状態を示す情報を所定の時間分蓄積
   し、蓄積された情報に基づいて前記発光手段の形状、サ
   イズ、向きの少なくとも一つを検出することを特徴とす
   る請求項３に記載の自律移動体。
5. 【請求項５】 前記受光手段は、走行方向と直交する方
   向に沿って一列に配置された複数の受光素子でなる受光
   素子列を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   か一つに記載の自律移動体。
6. 【請求項６】 前記受光手段は、前記受光素子列を走行
   方向に沿って複数配置することを特徴とする請求項５に
   記載の自律移動体。
7. 【請求項７】 前記受光手段は、複数配置された前記受
   光素子列の各々と前記発光手段とが交差する位置を検出
   し、該位置に基づいて前記受光手段の前記発光手段に対
   する向きを検出することを特徴とする請求項６に記載の
   自律移動体。
8. 【請求項８】 前記受光素子列に含まれる前記受光素子
   は、前記発光手段の形状に応じて疎密を持って配置され
   ることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載
   の自律移動体。
9. 【請求項９】 前記受光手段は、前記受光素子の周囲に
   設けられ、前記受光素子に入射する光の入射方向を規制
   する遮光板を有することを特徴とする請求項１〜８のい
   ずれか一つに記載の自律移動体。
10. 【請求項１０】 前記マップが前記発光手段の形状にか
    かる情報を有し、前記発光検出手段は、検出した前記発
    光手段の形状と前記マップが有する発光手段の形状にか
    かる情報とを比較して前記発光手段の発光状態をチェッ
    クする発光手段チェック部を備えることを特徴とする請
    求項２〜９のいずれか一つに記載の自律移動体。
11. 【請求項１１】 さらに、前記受光手段の受光感度を調
    整する感度調整手段を備えることを特徴とする請求項１
    〜１０のいずれか一つに記載の自律移動体。