JP2006293975A - 自律移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自律移動装置において、特定領域の境界が離散的に配置されている物体で形成されている場合においても、境界に沿った適切な移動を可能とする。
【解決手段】走行方向前方に存在する物体を検出するとともにその物体との距離を検出する距離検出手段と、目的地の情報を含む走行のための各種パラメータを記憶する記憶手段と、走行予定経路を生成する経路生成手段と、走行を行うための走行手段と、走行予定経路に基づいて目的地まで走行手段を制御する走行制御手段と、を備え、距離検出手段１１は、走行中に、走行方向前方の所定距離範囲内に存在する物体上の点から走行方向延長線Ｎに下ろした垂線の長さを、その延長線までの距離として求めるとともにその距離が最も近い物体上の点Ｐを抽出し、経路生成手段は、点Ｐから走行方向延長線Ｎへの垂線方向であって所定距離ｄだけ離れた位置を経路通過点Ｑとするように、走行予定経路を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、壁面に沿った移動を行う機能を有する自律移動装置に関する。

従来、特定領域の境界に沿って自律的に移動しながら清掃などの作業を行う装置として、例えば、図１０に示すような装置９がある。この装置９は、その一方の側面に、２つの超音波センサ９１，９２、及び１つの光センサ９３を備え、これらのセンサを用いて壁面９４との距離を測定するとともに、その距離を一定に保つようにして壁面９４に沿って移動する（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１９４５３６号公報

しかしながら、上述した図１０や特許文献１に示されるような装置においては、図１０に示す壁面９５や壁面９６のように壁面が不連続である場合には壁面からの距離が得られないため、境界に沿った適切な移動が行われないという問題がある。

本発明は、上記課題を解消するものであって、特定領域の境界が離散的に配置されている物体で形成されている場合においても、境界に沿った適切な移動を実現できる自律移動装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、走行方向前方に存在する物体を検出するとともにその物体との距離を検出する距離検出手段と、走行のための各種パラメータを記憶する記憶手段と、走行予定経路を生成する経路生成手段と、走行を行うための走行手段と、前記走行予定経路に基づいて前記走行手段を制御する走行制御手段と、を備えた自律移動装置であって、前記距離検出手段は、走行方向前方の所定距離範囲内に存在する物体上の点から走行方向延長線に下ろした垂線の長さを当該延長線までの距離として求めるとともにその距離が最も近い物体上の点を抽出し、前記経路生成手段は、距離検出手段が抽出した点から走行方向延長線への垂線方向であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とするように走行予定経路を生成するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、前記距離検出手段が、走行方向前方左右の一方側の所定距離範囲内に物体を検出し、かつ、走行方向前方左右の他方側の所定距離範囲内に他の物体を検出した場合、前記経路生成手段は、当該他の物体から走行方向手前側であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とする走行予定経路を生成し、前記距離検出手段が、走行方向前方左右の一方側の所定距離範囲内にのみ物体を検出した場合、前記経路生成手段は、前記走行方向延長線までの距離が最も近い物体上の点から走行方向延長線への垂線方向であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とする走行予定経路を生成するものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載の自律移動装置において、前記走行方向前方左右の他方側の所定距離範囲は、一方側の所定距離範囲を設定するために用いた距離よりも短い距離を用いて設定されているものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自律移動装置において、自己の位置を認識する自己位置認識手段を備え、前記自己位置認識手段を用いて自己の位置を認識しながら予め定められた目的地まで走行する際に、前記距離検出手段が走行方向前方の所定距離範囲内に物体を検出できず、かつ、自己位置の前記目的地からの距離が予め定めた距離以上離れた場合、前記走行制御手段は、走行方向前方の所定距離範囲内に物体が検出されるまで、前記目的地に直接向かって走行するように前記走行手段を制御するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自律移動装置において、前記距離検出手段は、前記所定距離範囲の形状を切り替える切替手段を備え、前記切替手段は、前記所定距離範囲の形状として、少なくとも、走行方向に長い縦長形状と、左右方向に長い横長形状とを走行方向の左右において独立に有すると共に、前記記憶手段に記憶したパラメータに基づいてこれらの形状を切り替えるものである。

請求項１の発明によれば、走行方向延長線への垂線方向であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とするように生成した走行予定経路に沿って走行するので、領域の境界が離散的に配置されている物体で形成されている場合であっても、境界に沿った適切な移動を実現できる。例えば、自律移動装置の前部に配置したレーザレーダを用いて、予め定めた範囲内で物体（障害物）を検出し、進行方向延長線に最も近い障害物から、一定の距離となる点を通るようにして経路を生成するので、その点に至る経路の側方に境界を認識するための物体がなくても、例えば、不連続の壁面からなる境界に対しても、境界に沿った移動が可能である。

請求項２の発明によれば、例えば、壁面から成る境界に沿って移動中に、壁面に近接して置かれた障害物となる物体を迂回する場合、その物体から走行方向手前側であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とするので、その経路通過点を用いて生成された走行予定経路に沿った走行では、障害物にできるだけ接近した後に方向転換して迂回することになる。これは、自律移動装置が掃除をする場合、物体の手前に経路通過点を設けない場合に比べて、より隅部まで掃除ができることを意味する。

請求項３の発明によれば、障害物となる物体を迂回する際に、請求項２の発明による場合よりもさらに物体に接近した走行経路に沿って走行できる。

請求項４の発明によれば、走行領域の境界に物体がない場合であっても、目的地に向かって走行して所定の作業を行うことができる。

請求項５の発明によれば、走行方向前方の所定距離範囲内に存在する凹凸のある壁面や、離散的に存在する障害物などの物体に対して、状況に応じて所定距離範囲の形状を切り替えて、より接近する経路や、より滑らかに変化する経路を生成することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る自律移動装置について、図面を参照して説明する。図１は、本自律移動装置１のブロック構成を示す。自律移動装置１は、走行方向前方に存在する物体を検出するとともにその物体との距離を検出する距離検出手段１１と、目的地の情報を含む走行のための各種パラメータを記憶する記憶手段１２と、走行領域における自己位置を取得する自己位置認識手段１３と、走行予定経路を生成する経路生成手段１４と、走行を行うための走行手段１５と、走行予定経路に基づいて目的地まで走行手段１５を制御する走行制御手段１６と、目的地や走行のためのパラメータなどを入力するための操作インターフェース１７と、を備えている。

距離検出手段１１は、例えば、走行方向前方の水平面内を所定一定角度でスキャンするレーザレーダや、超音波受波素子をアレイ状に複数配列して３次元距離画像を得る超音波アレイセンサなどが好適に用いられる。

また、自己位置認識手段１３は、距離検出手段１１を用いて取得した壁などの環境情報と、記憶手段１２に記憶された地図上の環境認識用のデータとを照合することにより、地図上における自己の位置を取得する。自己位置認識手段１３は、少なくとも目的地を認識して、目的地に向かって走行できる機能を備えていればよい。後述のデッドレコニングの方法や、目的地からの電波を受信する方法や、電波航法による方法を用いるようにしてもよい。

走行手段１５は、電池１５ａで駆動されるモータを備えている。このモータには、その回転数や回転速度を計測するエンコーダが設けられている。自律移動装置１の走行制御手段１６は、このエンコーダの出力によって移動距離や移動方向を大略知ることができ、これをもとに、デッドレコニング（ｄｅａｄ ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ推定航法）を行う。また、操作インターフェース１７は、人が直接操作できるタッチパネルやキーボード、又は、人が遠隔操作できる無線通信手段などにより構成される。

また、記憶手段１２、自己位置認識手段１３、経路生成手段１４、及び走行制御手段１６等を構成するため、ＣＰＵやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成を備えた電子計算機、及びその上のプロセス又は機能の集合を用いることができる。

上記の構成からなる自律移動装置１が、壁などの境界に沿って走行する際の自律走行の概要を説明する。自律移動装置１の距離検出手段１１は、走行中に、走行方向前方の所定距離範囲内に存在する物体上の点から走行方向延長線に下ろした垂線の長さを、その延長線までの距離として求めるとともにその距離が最も近い物体上の点（Ｐとする）を抽出する。また、経路生成手段１４は、距離検出手段１１が抽出した点から走行方向延長線への垂線方向であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点（Ｑとする）とするように、走行予定経路を生成する。走行予定経路は、現在位置から経路通過点Ｑに向かう直線になる。

そして、自律移動装置１の走行制御手段１６は、現在位置から経路通過点Ｑに向けて直線的に移動するように走行手段１５を制御する。その移動中においても、距離検出手段１１と経路生成手段１４は、新たな経路通過点Ｑの設定と走行予定経路の生成を行う。このように、自律移動装置１は、経路通過点Ｑの設定と走行予定経路の生成を動的（リアルタイム）に行い、走行予定経路である各直線に接した軌跡を描きながら、目的地まで走行する。以下において、自律移動装置１が沿って走行する走行領域の境界が不連続な場合の走行を説明する。

図２（ａ）〜（ｅ）は、自律移動装置１が、走行方向の右側に存在する走行領域の境界に沿って移動する様子を示す。自律移動装置１は、図２（ａ）に示すように、その前部に備えた距離検出手段１１を用いて、走行方向（図の右方）前方の半円形の所定距離範囲２（以下において、物体検出エリア２とも呼ぶ）における物体３１を検出し、その物体３１上の点Ｐから、所定の距離ｄだけ離れた位置を物体３１に沿って走行している。物体３１が、直線的な境界を形成しており、自律移動装置１は、直線的な走行を行っている。この場合、上述した物体上の点Ｐは物体上に順番に並び、また、経路通過点Ｑは点Ｐに対応して、自律移動装置１の走行方向延長線Ｎ上に並ぶことになる。なお、走行方向延長線Ｎ上への垂線の長さが等しい物体上の点Ｐが複数ある場合、経路通過点Ｑは、例えば、自律移動装置１の中心から最も遠いところに設定する。これにより、より長い区間を安定に走行するようにできる。

自律移動装置１が走行して、図２（ｂ）に示す位置に至ると、前方の物体検出エリア２内に他の物体３２が検出される。この物体３２は、物体検出エリア２内において、走行方向延長線Ｎに最も近い物体である。なお、「最も近い物体（又は物体上の点）」とは、「その物体上の点から走行方向延長線Ｎに下ろした垂線の長さが最も短い物体」という意味である。また、以下において、「最近接物体」という表現も、同様の意味で用いる。このような状態において、経路生成手段１４は、物体３２上の点Ｐ１から、走行方向延長線Ｎ上に垂線を下ろすとともに、その垂線の延長線上に、点Ｐ１から距離ｄの点を新たな経路通過点Ｑ１として設定する。従って、自律移動装置１の現在地から、経路通過点Ｑ１を結ぶ直線が新たな走行予定経路となる。

そこで、自律移動装置１が、図２（ｃ）に示すように、左向きに舵をきった状態においても、先ほどの点Ｐ１の近傍の点Ｐが、物体検出エリア２内において、走行方向延長線Ｎに最も近い点である。図２（ｃ）に示す自律移動装置１の走行方向は、複数回の経路通過点Ｑの設定と走行予定経路の生成の後に、物体３２上の点Ｐから走行方向延長線Ｎまでの距離（すなわち垂線の長さ、以下同様）が、所定の距離ｄとなる状態となっている。

その後、自律移動装置１は、直線的に走行して、図２（ｄ）に示す状態となる。この状態から、さらに直線的に進むと、物体検出エリア２内の最近接点がＰ１となり、この点に対応して経路通過点Ｑ１が設定される。すると、自律移動装置１は、新たな経路通過点Ｑ１に向けて右向きに舵をきることになる。この場合、自律移動装置１は、前進しつつ自己の回転中心Ｏの回りで回転する。なお、回転中心Ｏは、少なくとも経路通過点Ｑ１よりも後方に設定されている。

上述の右向きの舵切りの結果、図２（ｅ）に示すように、自律移動装置１は、物体３２と平行な走行方向に走行することになる。これらの図において、自律移動装置１の走行による軌跡１０が示されている。引き続き、図３（ａ）〜（ｆ）を参照して、説明する。図３（ａ）に示す状態は、図２（ｅ）に示す状態と同じである。

図３（ｂ）に示すように、物体３２が、自律移動装置１の物体検出エリア２から外れると、物体３３が新たな最近接物体となる。そこで、物体３３上の点Ｐ１から所定の距離ｄの位置に経路通過点Ｑ１が設定される。すると、図３（ｃ）に示すように、自律移動装置１は、数回の右方向への舵きりの後に、新たな経路通過点Ｑに向かって直進する。

自律移動装置１は、図３（ｄ）（ｅ）に示すように、新たな経路通過点Ｑを次々に設定しながら走行し、図３（ｆ）に示すように、物体３３と平行な経路に沿って走行するようになる。

次に、図４、図５（ａ）〜（ｅ）、図６（ａ）〜（ｃ）、図７を参照して、左右で大きさの異なる物体検出エリアを用いた走行について説明する。まず、自律走行の手順をフローチャートにより説明する。自律移動装置１は、走行開始とともに、走行方向前方における所定距離範囲内で物体を探す（＃１）。距離検出手段１１が、走行方向前方左右の一方側の所定距離範囲（物体検出エリア）内に物体を検出し（＃２でＹＥＳ）、かつ、走行方向前方左右の他方側の所定距離範囲内に他の物体を検出しない場合（＃３でＮＯ）、経路生成手段１４は、物体上の点から走行方向延長線に下ろした垂線の長さを、その物体上の点の走行方向延長線までの距離として求め、その距離が最も近い物体上の点を抽出する（＃４）。経路生成手段１４は、さらに、抽出した点から走行方向延長線への垂線方向であって、所定距離だけ離れた位置を、経路通過点とするように、走行予定経路を生成する（＃５）。その後、自律移動装置１の走行制御手段１６は、走行予定経路に沿った移動を実行し（＃６）、目的地に到達したかどうかを確認し、目的地に到達していれば走行を終了し（＃７でＹＥＳ）、到達していなければ（＃７でＮＯ）、制御は、距離検出手段１１による上述のステップ＃１に戻されて、各処理が繰り替えされる。

また、ステップ＃２において、距離検出手段１１が、走行方向前方左右の一方側の所定距離範囲内に物体が検出されない場合（＃２でＮＯ）、距離検出手段１１が、所定距離範囲を拡大して所定の時間と手順で物体を探し（＃８）、物体が検出されたら（＃９でＹＥＳ）、ステップ＃４以降の処理が行われる。物体が検出されない場合は（＃９でＮＯ）、経路生成手段１４は、現在地から直接目的地に向かうように走行予定経路を生成、つまり、経路通過点を目的地に設定し（＃１０）、走行予定経路に沿った移動を実行する（＃６）。以下、上述したステップ＃７以降の処理が行われる。

また、ステップ＃３で走行方向前方左右の他方側の所定距離範囲内に他の物体を検出した場合（＃３でＹＥＳ）、経路生成手段１４は、他の物体から走行方向手前側であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とするように走行予定経路を生成する（＃１１）。その後、上述したステップ＃６以降の処理が行われる。上述のステップ＃１からステップ＃７までの処理が、自律移動装置１の走行中に所定の時間間隔で繰り替えされる。

上述の、ステップ＃１１に対応する状況を、図５（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。自律移動装置１は、図５（ａ）に示すように、走行方向（図の右方）前方における物体を検出する所定距離範囲として、左右２つの扇状の物体検出エリア２１，２２を設定して走行している。右側の物体検出エリア２１は、左側の物体検出エリア２２よりも広い所定距離範囲となっている。この物体検出エリア２１，２２内の物体は、走行中に、自律移動装置１の前部に備えた距離検出手段１１を用いて検出される。自律移動装置１は、直線的に並んだ物体３４を右手に見て、物体３４上の点Ｐから所定の距離ｄだけ離れた位置の経路通過点Ｑを通る走行予定経路に沿って、物体３４と平行に走行している。また、走行方向前方には、物体３４とは別の物体３５が存在しており、物体３４と物体３５の間は、自律移動装置１が通り抜けることができなく、迂回する必要がある。

その後、自律移動装置１が走行して、図５（ｂ）に示すように、左側の物体検出エリア２２の内部に物体３５が検出されると、経路生成手段１４は、物体３５上の点Ｐ１から走行方向手前側であって所定距離ｄ１だけ離れた位置を新たな経路通過点Ｑ１とする走行予定経路を生成する。

自律移動装置１は、この新たな経路通過点Ｑ１に向かって走行する。そして、図５（ｃ）に示すように、左側に舵をきった状態では、物体３５は物体検知エリア２２内では検出されなくなり、物体検知エリア２１内で検出された物体３５上の新たな点Ｐに対する経路通過点Ｑが設定される。

自律移動装置１は、、図５（ｄ）に示すように、この新たな経路通過点Ｑに向かってさらに左に舵をきって走行する。そのまま走行を続けると、自律移動装置１は、物体３５から離れることになるが、前述の図２（ｄ）について説明した状況と同様に、新たな経路通過点が生成されることにより物体３５に引き戻されて、図５（ｅ）に示すように、物体３５に平行に走行するようになる。引き続き、図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、説明する。図６（ａ）に示す状態は、図５（ｅ）に示される状態と同じである。

自律移動装置１が、図６（ａ）に示す状態からさらに走行すると、物体３５が、自律移動装置１の物体検出エリア２１から外れて、何れの物体検出エリア２１，２２にも物体が検出されない状況が発生する。そこで、距離検出手段１１は、図６（ｂ）に示すように、所定の倍率で物体検出エリア２１，２２を拡大して、物体を探す。これは、上述したステップ＃８に対応する。なお、走行方向周辺における物体の大きさや配置によっては、物体を迂回する際に、上述の物体３５を迂回した後のように物体検出エリア２１，２２を拡大しなくても、物体を検出して走行を続けることができる。

物体検出エリア２１，２２を拡大することにより、物体検出エリア２１内に、物体３４が検出されるので、経路生成手段１４は、新たに経路通過点Ｑを設定し、自律移動装置１は、図６（ｃ）に示すように、右側に舵をきって走行する。この状況においては、物体検知エリア２１，２２の大きさは、もとの大きさに戻される。

上述のような自律走行を行って物体３５を迂回した場合、自律移動装置１は、図７に示すような走行軌跡１０を描くことになる。物体３５の手前における破線で示した軌跡１０ｂは、物体３５の手前に経路通過点を設けない場合の走行軌跡であり、軌跡１０における、軌跡１０ａよりも大きく物体を迂回していることが分かる。このように、境界に沿って移動中に、境界に近接して置かれた障害物となる物体を迂回する場合、その物体から走行方向手前側であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とすることにより、障害物にできるだけ接近した後に方向転換して迂回することができる。これは、自律移動装置が掃除をする場合、物体の手前に経路通過点を設けない場合に比べて、より隅部まで掃除ができることを意味する。

この走行方向前方左右の物体検知エリア２１、２２は、上述したように、通常走行用の広い物体検知エリア２１に対して、迂回用の狭い物体検知エリア２２を設けるなどのように、左右で大きさを変えることもできるし、同じ大きさにすることもできる。大きさが同じであっても、経路通過点を設定する際に、左右の物体検知エリアにおける物体検知結果を区別して用いることにより、障害物迂回等において、よりきめ細かな走行ができる。

また、図６（ｂ）に示したように、物体検出エリア内に物体検知がなされかった場合、物体検出エリアを広げることにより、又は、逆に、物体検知エリアを狭くしても物体検知ができる場合には物体検知エリアを狭めることにより、自律移動装置１は、複雑な形状の境界がある部分でも忠実に境界に沿って走行移動できる。

次に、図８を参照して、自律移動装置１が走行する全体領域の例を説明する。ここに示す走行領域は、壁やフェンスを構成する物体３によって略包囲された領域の境界に沿った内部周辺であって、領域Ａ１〜Ａ５に区分された区間４ａ〜４ｅからなる。また、自律移動装置１の走行領域には、出発地Ｔ０と、要所々々に設定された中継用の目的地Ｔ１，Ｔ２と、最終の目的地Ｔ３とが設定されている。自律移動装置１は、これらの目的地を順に辿りながら走行する。

物体３は、領域Ａ１では連続した境界を形成し、領域Ａ２では不連続な境界を形成し、領域Ａ３では開放空間と連続な境界とを形成し、領域Ａ４では凹凸のある境界を形成し、領域Ａ５では迂回の必要な障害物Ｍが存在する曲線状の境界を形成している。

また、このような走行領域を走行する自律移動装置１は、自己位置認識手段１３を備えて自己の位置を認識しながら移動し、上述の領域Ａ１〜Ａ５のように予め区分して設定した複数の走行領域のどの走行領域にいるかを認識する。また、距離検出手段１１が設定する物体検出エリアは、各走行領域毎に設定され、経路生成手段１４は、物体検出エリアの大きさによって経路通過点Ｑを設定する所定距離ｄを変更して走行予定経路を生成する。

例えば、領域Ａ２における区間４ｂを走行する場合は、境界が不連続であるので、連続した境界を有する領域Ａ１における場合よりも、物体検出エリアを広げて走行する。また、凹凸のある複雑な境界を有する領域Ａ４では、物体検出エリアを狭めて走行する。このように、予め領域の境界を形成する物体の配置（密度）が分かっている場合に、物体検出エリアの大きさを適宜変更することにより、効率良く移動できる。

また、領域Ａ５における区間４ｆを走行する場合、障害物Ｍを効率的に迂回するため、上述した図５〜図７におけるように、左右の物体検知エリアを区別して用い、障害物の手前側に経路通過点Ｑを設ける迂回方法を用いることができる。

上述の目的地Ｔ１を用いる例を説明する。自律移動装置１が、出発地Ｔ０を出発して、走行方向前方の物体を検知しながら領域Ａ１の区間４ａを走行している。そして、区間最終の右折箇所に達したとき、前方方向における物体検知では、右方向の物体を検出できなくなる。このような場合に、自律移動装置１は、右折箇所に設けた目的地Ｔ１を認識して、この目的地Ｔ１を目指して右折することができる。

次に、目的地を用いる他の例を説明する。自律移動装置１は、自己の位置を認識する自己位置認識手段１３を備え、自己位置認識手段１３を用いて自己の位置を認識しながら走行する際に、距離検出手段１１が走行方向前方の所定距離範囲（物体検知エリア）内に物体を検出できず、かつ、本来近づいていくはずの目的地からの距離が予め定めた距離以上離れた場合、走行制御手段１６は、走行方向前方の所定距離範囲内に物体が検出されるまで、目的地に直接向かって走行するように走行手段１５を制御する。このような自律移動装置１は、複数箇所の目的地を順番に設定しておくことにより、走行領域の境界に物体がない場合であっても、目的地に向かって走行して所定の作業を行うことができる。

上述の例を説明する。自律移動装置１が、領域Ａ２の区間４ｂを走行しているとき、区間端部が開放空間となっているため、そのまま直進すると検出する物体が存在しなくなる。距離検出手段１１が走行方向前方の所定距離範囲（物体検知エリア）内に物体を検出できず、かつ、本来近づいていくはずの目的地Ｔ２からの距離が、予め定めた距離Ｌ３以上離れる点Ｐｘに達した場合に、自律移動装置１は、次の目的地である目的地Ｔ２に向かって直進する。これにより、自律移動装置１は、所定の作業を継続することができる。

次に、図９を参照して、自律移動装置が側面に距離センサを備えて走行する例を説明する。自律移動装置１は、右手側方に存在する物体３からなる走行領域の境界に沿って走行している。また、自律移動装置１の距離検出手段１１は、走行方向前方に互いに大きさの等しい左右２つの物体検知エリア２を設定しており、その右側の物体検知エリア２内に物体３上の近接点Ｐを検出している。そこで、経路生成手段１４は、点Ｐに対応して点Ｐから所定の距離ｄのところに経路通過点Ｑを設定している。また、自律移動装置１は、その右側面に距離センサ１８を備え、その距離センサ１８による側方境界側の予め定めた距離Ｄ内に物体検知があると、経路生成手段１４は、その定めた距離Ｄと検知した物体３までの距離Ｗの差ΔＤ、ΔＤ＝Ｄ−Ｗ、に依存する所定位置に新たな経路通過点を設定する。図９の状態において、距離センサ１８により物体３上の点が検出されたため、新たな経路通過点Ｑ１が設定されている。

上述のように、前方における物体を検知する距離検出手段１１による物体検知結果に基づく経路通過点Ｑと、側方における物体を検知する距離センサ１８による物体検知結果に基づく経路通過点Ｑ１と、が設定される場合、経路生成手段１４は一方の経路通過点を選択して経路を生成し、走行制御手段１６は、選択された経路通過点に向うように走行制御する。以下において、差ΔＤに依存する経路通過点の設定と、経路通過点Ｑ，Ｑ１からの１つの経路通過点の選択と、について説明する。

経路生成手段１４は、上述のΔＤが正、つまりΔＤ＝Ｄ−Ｗ＞０、の場合、自律移動装置１が側方の物体３に近付き過ぎていると判断して、経路通過点Ｑ１を設定し、ΔＤ≦０の場合は設定しない。経路通過点Ｑ１の設定は、例えば、次のように行われる。自律移動装置１の走行方向延長線Ｎを差ΔＤの距離だけ物体３から離す方向に平行移動した直線と、側面距離センサ１８が検知した物体３上の点の位置から、その平行移動した直線に下ろした垂線との交点を点Ｐ１とする。さらに、自律移動装置１の回転中心Ｏから点Ｐ１に至る線分を引くとともに走行方向に距離Ｒとなるまで延長し、その端点の位置を経路通過点Ｑ１として設定する。

経路通過点の選択は、自律移動装置１が物体３からより離れるように行われる。つまり、走行方向延長線Ｎと経路通過点Ｑとの距離ｘ、及び走行方向延長線Ｎと経路通過点Ｑ１との距離ｘ１を比べた場合、距離ｘ１の方が大きい（ｘ＜ｘ１）ので、経路通過点Ｑ１が選択される。このようにして設定及び選択された経路通過点により走行予定経路を生成して走行することにより、自律移動装置１は、自律移動装置１の前面部分だけでなく本体の全体を走行領域の境界から離して走行できる。

次に、距離検出手段が物体上の点を抽出する際に用いる所定距離範囲、すなわち物体検出エリアの形状について説明する。図１１は、上述した自律移動装置１とは別の実施形態に係る自律移動装置１についてのブロック構成を示し、図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、同上装置の物体検出エリアを切り替えた様子を示す。この実施形態の自律移動装置１は、前述の図１に示した各手段に加え、その距離検出手段１１が、物体検出エリアの形状を切り替える切替手段１１ａを備えている。

この切替手段１１ａは、図１２（ａ）に示すような円形領域の一部から成る形状の物体検出エリア２１，２２の他に、少なくとも、図１２（ｂ）に示すような、左右方向に長い横長形状の物体検出エリア２３，２４と、図１２（ｂ）に示すような、走行方向に長い縦長形状の物体検出エリア２５，２６とを切り替えることができる。これらの物体検出エリア２１〜２６は、例えば、中心が距離検出手段１１の位置と一致し、長半形または短半径が走行方向に一致する楕円形の四半分形状とすることができる。また、走行方向に軸を有する前方に凸の放物線とすることもできる。

このような物体検出エリアは、走行方向の左右において独立に備えられると共に、独立に切り替えられる。切替手段１１ａは、記憶手段１２に記憶したパラメータに基づいて、これらの形状を切り替える。記憶手段１２には、例えば、自律移動装置１の走行する領域に存在する凹凸のある壁面や、離散的に存在する障害物などの位置、及び、各物体に対する物体検知エリアの形状選択オプションに関するパラメータが記憶されている。自律移動装置１が、これらの記憶された物体に接近して走行するとき、切替手段１１ａは、これらのパラメータを参照して、例えば、物体により接近して、より滑らかに移動する経路が形成されるように、物体検知エリアを切り替える。物体検知エリアの切替の効果を、図１３（ａ）（ｂ）、図１４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。

図１３（ａ）は、自律移動装置１が、横長の物体検出エリア２３を設定して走行する様子を時系列に示す。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に対する比較例であり、自律移動装置１が円の四半分形状の物体検出エリア２１を設定して走行する様子を時系列に示す。物体検出エリア２１、２３は、互いに横方向の幅が等しく、走行方向では、物体検出エリア２３の方が狭くなっている。図１３（ａ）に示すように、物体検出エリア２３を有する自律移動装置１は、前方の物体３２に対して距離ｘ１まで接近して走行できるが（状態ａ２）、図１３（ｂ）に示すように、円の四半分の物体検出エリア２１を有する自律移動装置１は、前方の物体３２に対して距離ｘ２までしか接近できずに（状態ｂ２）、大回りの走行経路をたどる。このように、自律移動装置１が、物体沿いに移動して走行路面の清掃をする場合、横長、言い換えると、幅方向よりも前後方向が狭い物体検知エリア２３、を備えた方が効率的に清掃できる。

また、図１４（ａ）は、自律移動装置１が、縦長の物体検出エリア２５を設定して走行する様子を時系列に示す。また、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に対する比較例であり、自律移動装置１が円の四半分形状の物体検出エリア２１を設定して走行する様子を時系列に示す。物体検出エリア２１，２５は、互いに横方向の幅が等しく、走行方向では、物体検出エリア２５の方が広くなっている。図１４（ａ）に示すように、物体検出エリア２５を有する自律移動装置１は、離散的に並んでいる物体３７に対して滑らかな走行経路に沿って走行できるが、図１４（ｂ）に示すように、円の四半分の物体検出エリア２１を有する自律移動装置１は、物体３７が途切れた位置で蛇行する走行経路をたどる（状態ｄ５，ｄ７）。

上述の２例で示したように、切替手段１１ａによる切替によって、物体３２が存在する場合のように、前後方向につぶれた形状の物体検出エリア２３を用いたり、離散的な物体３７が存在する場合のように、前後方向に延ばした形状の物体検出エリア２５を用いたりすることにより、より滑らかで、かつ、より効率的な走行が可能となる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。また、上述では、自律移動装置１の右側側方にある物体に沿って走行する例を示したが、当然、左側の物体に沿って走行するようにもでき、また、走行途中において、右側沿いと左側沿いとを適宜切り替えて走行することもできる。

本発明の一実施形態に係る自律移動装置についてのブロック構成図。 （ａ）〜（ｅ）は同上装置の走行の様子の例を時系列で示す平面図。 （ａ）〜（ｆ）は同上装置の走行の様子の他の例を時系列で示す平面図。 同上装置による自律走行の手順を説明するフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）は同上装置の走行の様子のさらに他の例を時系列で示す平面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同上装置の走行の様子のさらに他の例を時系列で示す平面図。 同上装置が物体を迂回して走行した軌跡を示す平面図。 同上装置が走行する走行領域の例を示す平面図。 同上装置が側面に距離センサを備えて走行するときの様子を示す平面図。 従来の自律移動装置の走行の様子を示す平面図。 本発明の他の実施形態に係る自律移動装置についてのブロック構成図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同上装置の物体検出エリアを切り替えた様子を説明する平面図。 （ａ）は同上装置が横長の物体検出エリアを設定して走行する様子を時系列に示す平面図、（ｂ）は同上装置が等距離の物体検出エリアを設定して走行する様子を時系列に示す平面図。 （ａ）は同上装置が縦長の物体検出エリアを設定して走行する様子を時系列に示す平面図、（ｂ）は同上装置が等距離の物体検出エリアを設定して走行する様子を時系列に示す平面図。

符号の説明

１ 自律移動装置
１１ 距離検出手段
１２ 記憶手段
１３ 自己位置認識手段
１４ 経路生成手段
１５ 走行手段
１６ 走行制御手段
２，２１，２２，２１ａ，２２ａ 物体検出エリア（所定距離範囲）
２３，２４，２５，２６ 物体検出エリア（所定距離範囲）
３，３１〜３５ 物体
１１ａ 切替手段
ｄ，ｄ１ 所定距離
Ｎ 走行方向延長線
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 物体上の点
Ｑ，Ｑ１，Ｑ２ 経路通過点

Claims (5)

1. 走行方向前方に存在する物体を検出するとともにその物体との距離を検出する距離検出手段と、走行のための各種パラメータを記憶する記憶手段と、走行予定経路を生成する経路生成手段と、走行を行うための走行手段と、前記走行予定経路に基づいて前記走行手段を制御する走行制御手段と、を備えた自律移動装置であって、
   前記距離検出手段は、走行方向前方の所定距離範囲内に存在する物体上の点から走行方向延長線に下ろした垂線の長さを当該延長線までの距離として求めるとともにその距離が最も近い物体上の点を抽出し、
   前記経路生成手段は、前記距離検出手段が抽出した点から走行方向延長線への垂線方向であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とするように走行予定経路を生成することを特徴とする自律移動装置。
2. 前記距離検出手段が、走行方向前方左右の一方側の所定距離範囲内に物体を検出し、かつ、走行方向前方左右の他方側の所定距離範囲内に他の物体を検出した場合、前記経路生成手段は、当該他の物体から走行方向手前側であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とする走行予定経路を生成し、
   前記距離検出手段が、走行方向前方左右の一方側の所定距離範囲内にのみ物体を検出した場合、前記経路生成手段は、前記走行方向延長線までの距離が最も近い物体上の点から走行方向延長線への垂線方向であって所定距離だけ離れた位置を経路通過点とする走行予定経路を生成することを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
3. 前記走行方向前方左右の他方側の所定距離範囲は、一方側の所定距離範囲を設定するために用いた距離よりも短い距離を用いて設定されていることを特徴とする請求項２に記載の自律移動装置。
4. 自己の位置を認識する自己位置認識手段を備え、前記自己位置認識手段を用いて自己の位置を認識しながら予め定められた目的地まで走行する際に、前記距離検出手段が走行方向前方の所定距離範囲内に物体を検出できず、かつ、自己位置の前記目的地からの距離が予め定めた距離以上離れた場合、前記走行制御手段は、走行方向前方の所定距離範囲内に物体が検出されるまで、前記目的地に直接向かって走行するように前記走行手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自律移動装置。
5. 前記距離検出手段は、前記所定距離範囲の形状を切り替える切替手段を備え、前記切替手段は、前記所定距離範囲の形状として、少なくとも、走行方向に長い縦長形状と、左右方向に長い横長形状とを走行方向の左右において独立に有すると共に、前記記憶手段に記憶したパラメータに基づいてこれらの形状を切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自律移動装置。

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