JP2007257276A - 移動経路作成方法、自律移動体および自律移動体制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線が仮想的に描写された移動領域内で移動始点から移動終点までを自律移動体が移動するための移動経路を作成する場合に移動終点にまで精度よく到達できる移動経路を作成すること。
【解決手段】移動始点より移動を開始し、移動終点に所定の方向を向いて到達する自律移動体の移動経路を作成する移動経路作成方法において、グリッド線が仮想的に描写され、移動終点がグリッド線上に存在しない場合に自律移動体が移動終点に到達する際の所定の方向と反対の方向に移動終点から所定距離だけ離れた地点を基点に定め、この基点から最も近い位置に存在する格子点をサブ移動終点として選択し、移動始点からサブ移動終点までを結ぶ第１経路を求め、サブ移動終点から移動終点までを結ぶ第２経路を求め、さらに第１経路および第２経路に基づいて自律移動体の移動経路を作成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、自律移動体の移動する移動経路を作成するための移動体経路作成方法、および移動経路作成機能を備えた自律移動体、および自律移動体の移動制御を行う自律移動体制御システムに関する。

近年、屋外の限られたエリアや、屋内といった所定の移動領域を自律的に移動する、いわゆる自律移動体としての車両や歩行ロボットなどが開発されている。

このような自律移動体を移動させるためには、移動領域内での自律移動体の自己位置を認識させるだけでなく、自律移動体が移動しようとする移動経路を予めまたはリアルタイムに作成する必要がある。自律移動体は作成された移動経路に沿って移動するように制御される。

前述の移動経路は、移動領域内の移動開始を行う移動始点から、移動を停止する移動終点までを結ぶものであり、移動領域における環境等の要素に基づいて様々な方法で作成されるものである（例えば特許文献１、２）。

自律移動体の移動経路を作成する手法の一つとして、移動領域内に、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写して作成した領域マップを求め、この領域マップを用いて移動経路を作成する手法が知られている。この移動経路作成手法は、領域マップ上の格子点を結ぶことで移動経路を作成するもので、格子点を結んで得られる移動経路が最も短くなるような格子点を選択することで、領域内の移動始点から移動終点までを最短距離に結ぶ移動経路を作成する（例えば特許文献３）。

前述のような移動経路を作成する場合、グリッド線の間隔が小さいほど、移動始点または移動終点がグリッド線上またはグリッド線の近傍に位置することになる。したがって、移動始点および移動終点を領域マップのグリッド線上に位置させ、移動始点または移動終点を領域マップ上で高精度に特定するためには、グリッド線の間隔をできるだけ小さくすることが好ましい。移動始点または移動終点を領域マップ上で高精度に特定することで、移動経路を正確に定めることが可能になるためである。

しかしながら、グリッド線の間隔を小さくすると、格子点を結ぶ数が増大し、移動経路を求めるための演算量が多くなるため、演算を行うためのメモリの使用量が多くなるとともに、移動経路を求めるための演算時間が長くなる。そこで、一般的には、グリッド線の間隔をある程度以上に大きくとり、格子点を結ぶ数を一定以下にして移動経路を求めるための演算量を少なくするとともに、移動終点に最も近いグリッド線上の格子点を移動終点とみなして移動経路を作成している。

このように移動経路を作成した場合、移動終点とみなされたグリッド線上の格子点は実際の移動終点との距離がある程度離れてしまうため、移動終点とみなされた格子点から、実際の移動終点まで自律移動体を移動させるための移動経路をさらに作成することになる。
特開２００５−３２１９６号公報 特開平９−１７８４８１号公報 特開２００３−２６６３４５号公報

ところで、このような自律移動体の移動経路作成においては、移動終点に到達する際の自律移動体の方向が定められている場合がある。したがって、前述のように、移動終点とみなされた格子点から実際の移動終点まで自律移動体を移動させる場合、実際の移動終点に近づくにつれて、定められた方向を向くように自律移動体を移動させなければならない。

しかしながら、移動終点とみなされた格子点に到達した自律移動体の方向が、前述の実際の移動終点に到達した際に定められている方向と大きく異なる場合、前述の格子点から実際の移動終点までの経路が、曲率変化の大きい経路となってしまう。そのため、前述の格子点から実際の移動終点までの移動経路が、自律移動体の動き得る曲率よりも大きな曲率変化を有する場合、自律移動体が経路に追従できず、移動終点にまで精度よく到達することができない。そのため、実際の移動終点から外れた地点を移動終点とみなすなどの処置が必要となり、移動終点にまで精度よく到達することができない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線が仮想的に描写された移動領域内において、前記移動領域内の移動終点から移動終点までを自律移動体が移動するための移動経路を作成する場合に、移動終点にまで精度よく到達できる移動経路を作成することができる移動経路作成方法を提供することを目的とするものである。

また、本発明の他の目的は、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線が仮想的に描写された移動領域内において、前記移動領域内の移動終点から移動を開始し、移動終点に精度よく到達できる自律移動ロボットを提供することである。

さらに、本発明は、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線が仮想的に描写された移動領域内において、前記移動領域内の移動始点から移動を開始し、移動終点まで精度よく到達するように自律移動ロボットを移動させる自律移動体制御システムを提供することをも目的とする。

本発明にかかる移動経路作成方法は、移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に所定の方向を向いて到達する自律移動体の移動経路を作成する移動経路作成方法であって、前記移動領域内について、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線が仮想的に描写されている場合において、前記自律移動体が移動終点に到達する際の前記所定の方向と反対の方向に、移動終点から所定距離だけ離れた地点を基点に定め、この基点から最も近い位置に存在する、グリッド線上の格子点をサブ移動終点として選択し、前記移動始点から前記サブ移動終点までを結ぶ第１経路を求め、前記サブ移動終点から移動終点までを結ぶ第２経路を求め、前記第１経路および第２経路に基づいて、前記自律移動体の移動経路を作成することを特徴とするものである。

上述のような移動経路作成方法によると、サブ移動終点近傍のグリッド線上の格子点から、移動終点に向かう方向が、移動終点に到達した際の自律移動体の方向に略等しくなる。そのため、サブ移動終点としての格子点から移動終点までを結ぶ第２経路を、大きな曲率を含むことなく求めることが可能になる。
したがって、自律移動体は、前述のように求められた第２経路を移動することで、定められた移動終点に、所定の方向を向いた状態で精度よく到達することができる。

また、前記第２経路は、サブ移動終点の位置と、サブ移動終点を通過した時の移動体の方向と、サブ移動終点を通過する時の移動体の移動曲率と、前記移動終点の位置と、移動終点に到達した時の移動体の方向と、移動終点に到達した時の移動体の移動曲率と、に基づいて求められることが好ましい。このように第２経路を求めることで、サブ移動終点を通過した自律移動体が、その方向を徐々に変化させて移動終点に定められた方向で到達するような経路とすることができる。なお、前記自律移動体の移動曲率とは、自律移動体が移動する動きの曲がり具合であって、具体的には、自律移動体の移動する方向の２階微分値で定められるものである。

また、前記サブ移動終点を選択する際に定めた前記基点を、グリッド線上の隣接する格子点の間隔よりも長い距離だけ、移動終点から離れた点とすることが好ましい。このように基点を定めることで、前記サブ移動終点と移動終点との間の距離が短くなりすぎることがなくなり、第２経路に含まれる曲率が大きくなりすぎる可能性が低減できる。

また、前記移動始点が、グリッド線上にある場合は、前記第１経路として、前記移動始点からサブ移動終点までの経路が最短距離になるように、グリッド線上の格子点を結んで作成することが好ましい。このように第１経路を求めると、移動始点から移動終点近傍（サブ移動終点）までの経路を少ない演算量で求めることができるため、移動経路作成全体に要する演算量を抑えることができる。

また、前記移動始点が、グリッド線上にない場合には、前記移動終点に最も近いグリッド線上の位置に移動し、その位置を新たな移動始点として、第１経路を作成してもよく、移動始点周囲に位置するグリッド線上の各格子点のうち、前記格子点と基点とを結ぶグリッド線上の経路が最も短くなる格子点を新たな移動始点として、第１経路を作成してもよい。
このように第１経路を求めることで、移動始点が、グリッド線上にない場合であっても、移動始点から移動終点近傍（サブ移動終点）までの経路を少ない演算量で求めることができる。

また、本発明にかかる自律移動体は、移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に所定の方向を向いて停止するものであって、前記移動領域内に、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写して作成された領域マップを記憶するとともに、前記移動終点における移動体の方向と反対の方向に、移動終点から所定距離だけ離れた地点を基点に定め、この基点から最も近い位置に存在する、グリッド線上の格子点をサブ移動終点として選択し、前記移動領域マップ上で、前記移動始点からサブ移動終点までを結ぶ第１経路と、前記サブ移動終点から移動終点までを結ぶ第２経路とを求め、前記第１経路および第２経路に基づいて、前記移動領域マップ上の移動経路を作成し、前記移動経路に沿って領域内を移動することを特徴とするものである。このような自律移動体によると、移動領域内に描写されたグリッド線上に移動終点が位置しない場合に、サブ移動終点としての格子点から移動終点までを結ぶ第２経路を、大きな曲率を含むことなく求めることができるため、定められた移動終点に所定の方向を向いた状態で精度よく到達することができる。

また、前記自律移動体は、移動した移動量と、その移動した方向とから、前記移動領域マップ上の自己位置を認識するものであってもよい。そのような自律移動体の場合、自己の記憶する領域マップ上を他からの信号等を受けることなく、自律的に移動することができる。

また、本発明にかかる自律移動体制御システムは、移動領域内を移動する自律移動体と、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写した、前記移動領域内についての領域マップを記憶した記憶部と、前記自律移動体に対して、前記移動領域内に存在する移動始点と、前記移動領域内に存在する移動終点とを特定して、前記移動始点より移動を開始し、前記移動終点に所定の方向を向いて停止するように指示する制御部と、を備えたものであって、前記制御部は、前記移動終点における移動体の方向と反対の方向に、移動終点から所定距離だけ離れた地点を基点に定め、この基点から最も近い位置に存在する、グリッド線上の格子点をサブ移動終点として選択し、前記移動領域マップ上で、前記移動始点からサブ移動終点までを結ぶ第１経路と、前記サブ移動終点から移動終点までを結ぶ第２経路とを求め、前記第１経路および第２経路に基づいて、前記移動領域マップ上の移動経路を作成し、前記自律移動体を移動経路に沿って移動領域内を移動させることを特徴とするものである。このような自律移動体制御システムは、移動領域内での任意の移動始点および移動終点を定め、その移動始点から移動終点までの移動経路を、自律移動体が精度よく移動できる経路とすることができる。したがって、作成した移動経路を自律移動体に伝えるだけで、自律移動体を精度よく移動領域の任意の場所に精度良く移動させることが可能になる。

本発明により、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線が仮想的に描写された移動領域内において、前記移動領域内の移動終点から移動終点までを自律移動体が移動するための移動経路を作成する場合に、移動終点にまで精度よく到達できる移動経路を作成する移動経路作成方法、自律移動体および自律移動体制御システムを提供することができる。

発明の実施の形態１．
以下に、図を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる移動経路作成方法を説明する。
図１は、移動領域としての床部１上の限られたエリアＰ（破線に囲まれた領域）を、自律移動体としての車両１０が制御部４０からの信号により移動する自律移動体制御システム１００の一実施形態を概略的に示すものである。この実施の形態においては、床部１上のエリアＰには特に物体が載置されておらず、車両１０がエリアＰ上を任意に移動することができるものとする。

図２に示すように、車両１０は、箱型の車両本体１０ａと、１対の対向する車輪１１、１１と、キャスタ１２を備える対向２輪型の車両であり、これらの車輪１１、１１、キャスタ１２とで車両本体１０ａを水平に支持するものである。さらに、車両本体１０ａの内部には、車輪１１、１１をそれぞれ駆動する駆動部（モータ）１３、１３と、車輪の回転数を検出するためのカウンタ１４と、車輪を駆動するための制御信号を作成し、駆動部１３、１３にその制御信号を送信する演算部１５が備えられている。そして、演算部１５内部に備えられた記憶部としてのメモリなどの記憶領域１５ａには、制御信号に基づいて車両１０の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するためのプログラムが記録されている。前述の移動速度や移動距離などは、カウンタ１４で検知された車輪１１、１１の回転数に基づいて求められている。
また、車両本体１０ａの前面には、移動する方向に現れた障害物等を認識するためのカメラ１６が固定されており、このカメラ１６で認識した画像や映像等の情報が演算部１５に入力された結果、前記プログラムに従って車両の移動する方向や速度等が決定される。

さらに、車両本体１０ａの上面には、自己位置を認識するためのアンテナ１７が備えられており、例えば図示しないＧＰＳ等からの位置情報を受け取り、演算部１５においてその位置情報を解析することにより、自己の位置を正確に認識することができる。

このように構成された車両１０は、1対の車輪１１、１１の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動（旋回）、後退、その場回転（両車輪の中点を中心とした旋回）などの移動動作を行うことができる。そして、車両１０は、外部からの移動場所を指定する制御部４０からの指令にしたがって、エリアＰ内の指定された目的地までの移動経路を作成し、その移動経路に追従するように移動することで、目的地に到達する。

次に、車両１０の内部に記憶された、移動領域としてのエリアＰの形状に基づいて作成されるグリッドマップについて説明する。

演算部１５内部に備えられた記憶領域１５ａには、床部１上のエリアＰ全体の形状に、略一定間隔ｄ（例えば１０ｃｍ）に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップが記憶されている。前述のように、車両１０は、ＧＰＳ等から得られた位置情報を、このグリッドマップ上における自己の位置に置き換えて、グリッドマップ上における自己位置を認識する。

図３に、前述のグリッドマップの一例を図示する。グリッドマップ２０は、エリアＰの形状を模した外枠２１の内部を、略一定間隔ｄに配置された格子点を結ぶグリッド線２２を描写したものである。このグリッドマップ２０上において、車両１０の自己位置に相当する場所、および目的地である移動終了点、および移動終了点における車両１０の移動方向が特定される。演算部１５は、グリッドマップ２０上において特定された自己位置を移動始点から、目的地である移動終点までの移動経路を作成し、作成された移動経路に従って移動を行う。以下、この移動経路の作成方法について図４から図７を用いて詳細に説明する。

一例として、車両１０がエリアＰ内で停止した状態から、エリアＰ内の目的地Ｇまでを移動するための移動経路の作成方法を例示する。まず、車両１０は、ＧＰＳ等より得た自己位置情報から、図４に示すように、グリッドマップ２０上の自己位置Ｓを定め、この自己位置Ｓを移動始点２０１とする。次に、目的地の位置情報は外部に設けられた制御部４０からの指令により与えられた所定の目的地Ｇのグリッドマップ２０上の位置を定め、その位置を移動終点２１０とする。さらに、移動始点２０１での車両１０の移動方向（向き）ｍ_Ｓを認識するとともに、移動終点２１０において取るべき移動方向（向き）ｍ_Ｇを認識し、グリッドマップ２０上における方向としてそれぞれ記憶する。

次に、図５に示すように、移動終点２１０がグリッドマップ２０のグリッド線２２上に存在していない場合は、移動終点２１０から、前記移動終点２１０においてとるべき移動方向ｍ_Ｇと反対の方向に、移動終点２０１から距離Ｌ（Ｌ＞ｄ）だけ離れた基点２２０を定める。そして、この基点２２０の周囲に存在するグリッドマップ２０上の格子点を抽出し、抽出された格子点のうち、基点２２０に最も近くに位置する格子点を、サブ移動終点２０２として選択する。このとき、サブ移動終点２０２における車両１０の移動方向ｍ_ｍを、グリッド線２２の縦方向（図５でいう上向き）ｍ_ｕまたは横方向（図５でいう右向き）ｍ_ｒのいずれかのうち、移動方向ｍ_ｍに近い方向をサブ移動終点２０２における移動方向ｍ_ｍとして定める。この実施形態の場合、縦方向（上向き）ｍ_ｕがサブ移動終点における移動方向であるため、ｍ_ｍ＝ｍ_ｕとなっている。

そして、図６に示すように、移動始点２０１からサブ移動終点２０２までを最短で結ぶ経路を、グリッド線２２上に沿って（グリッド線２２の縦方向と横方向を組み合わせて）作成する。この経路において、移動始点２０１における車両１０の移動方向は、移動方向ｍ_Ｓに近い向き（この実施形態の場合は右向きｍ_ｒ）とされ、また、サブ移動終点２０２における車両１０の移動方向は、移動方向ｍ_ｍに近い向き（この実施形態の場合は上向きｍ_ｕ）とされる。このようにして求められた経路を、第１経路３１とする。

次に、サブ移動終点２０２から移動終点２１０までを、２点の座標を結ぶ高次関数（この実施形態の場合は５次関数）により作成される補間曲線でつなぐことにより、これらの間を結ぶ経路を求める。この補間曲線は、サブ移動終点２０２および移動終点２１０の座標と、サブ移動終点２０２および移動終点２１０における姿勢（移動方向）と、サブ移動終点２０２および移動終点２１０における移動曲率と、の６つの変数に基づいて一義的に求めることができる。具体的な一例としては、補間曲線を表す関数を５次関数（ｆ（ｔ）＝ａ_０ｔ^５＋ａ_１ｔ^４＋ａ_２ｔ^３＋ａ_３ｔ^２＋ａ_４ｔ＋ａ_５とし、前記６つの変数により係数ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５を定めることにより求めるものであってもよい。このように求められた補間曲線を、第２経路３２とする。

そして、これらの第１経路３１と第２経路３２とをつないで移動始点２０１移動終点２１０を結ぶ移動経路３０を作成し、この移動経路３０をグリッドマップ２０上に記録する。車両１０は、この移動経路３０に沿って移動始点２０１から移動し、自己位置を移動経路３０上から外れないように位置制御を行いつつ、移動終点２１０に到達し、所定の方向ｍ_Ｇを向いた状態で停止する。

このように移動経路３０を作成することで、サブ移動終点２０２から移動終点２１０までを結ぶ第２経路３２は大きな曲率を含むことがなくなる。そのため、車両１０の移動曲率の限界がある程度低くても、車両１０は第２経路３２に沿って移動し、移動終点２１０で所定の方向ｍ_Ｇを向いた状態で到達することができる。

なお、車輪で移動する移動体の曲率は、車輪と地面との摩擦や車輪径、移動体の速度上限などによって定められる他、前述の実施形態のような２輪型の車両か、前２輪、後２輪の４輪型の車両かによっても変化する。一般に、２輪型車両は４輪型車両のような内輪差および外輪差を発生しないため、取り得る移動曲率は小さい。しかし、前述の実施形態によると、移動可能な移動曲率が小さい２輪型の車両を自律移動体として用いた場合であっても、移動領域内の移動終点に円滑に到達することができる。

なお、前記実施の形態において、車両１０は移動終点２１０で停止する例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、エリアＰ内で、車両１０が移動始点から中継点を通過し、移動終点に到達するような場合において、移動始点から中継点までの移動経路を上述の要領で求め、その後に中継点から移動終点までの移動経路を同様に求めることもできる。この中継点において、車両が停止せずに通過する場合であっても、本発明を適用して移動経路を作成することができることは言うまでもない。

また、前記第１経路は、グリッド線上に沿った経路として作成されているが、前述の移動経路は必ずしもこの第１経路を用いるものでなくともよい。すなわち、第１経路３１の格子点の接続区間を補間し、滑らかな曲線により構成される補間経路に変換してから、この補間経路と第２経路とをつないで移動経路を作成してもよい。この場合、第１経路の格子点部分に存在する曲率の不連続部分がなくなり、車両がより滑らかな移動を行うことができる。このような補間経路への変換は、一般的な演算手法、すなわちスプライン補間やベジェ補間などを用いることができる他、様々な手法を適宜適用することが可能である。

なお、移動を開始する前の、車両１０の自己位置（移動始点）がグリッド線上に位置しない場合は、図７に示すように、移動始点２０１から最も近いグリッド線２２上の位置２０１ａに移動し、その移動した点２０１ａを新たな移動始点として移動経路を作成してもよい。また、前述のように求められた基点２２０に至るまでのグリッド線２２上に沿った経路が最も短い格子点２２０ａを選択し、この格子点２２０ａまで移動したのち、この格子点２２０ａを新たな移動始点として移動経路を作成してもよい。

また、このように新たな移動始点となる位置に移動する際に、車両１０は直線的に移動してもよいが、自己位置と新たな移動始点とを結ぶ高次関数（この実施形態においては、例えば５次関数）により補間曲線を作成し、この補間曲線に沿った移動を行うことが好ましい。このように新たな移動始点まで移動することで、全体の移動経路がより滑らかに作成されるため、車両１０の移動がより滑らかに行われる。このような滑らかな移動経路を作成して行う移動は、移動始点となる位置を移動する場合の他、移動経路上を移動中に障害物をカメラ１６で検知した場合などに、経路変更を行う場合にも用いることができる。例えば、障害物を回避する動きをとった後、自己位置情報を取得し、障害物を回避した地点から移動終点までの新たな移動経路を作成してもよい。

なお、前述の実施の形態では、車両１０がキャスタ１２を備えた２輪台車である例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、自律移動体としては、ステアリング型（１輪駆動型１ステアリング）の車両であっても、倒立状態を制御しつつ平面上を走行する、いわゆる倒立振子型の２輪台車であってもよい。このような倒立振子型の２輪台車は、キャスタを備えない代わりに、車両本体の鉛直方向に対する傾斜角や傾斜角速度などの傾斜度合いを検出するための、ジャイロ等の傾斜検出部を備える。そして、演算部の内部に備えられた記憶領域（メモリ）に記憶された、車両の移動を行う制御信号に基づいて車両本体の倒立状態を維持しつつ、車輪を駆動させて移動するように駆動部に出力を与えるプログラムにより移動することができる。

さらに、自律移動体としては、前述のような２輪型のものに限られず、前２輪、後２輪の４輪型の車両など、種々のタイプの車両であってもよい。特に、車輪で移動する移動体の場合、車輪の軸方向（進行方向に垂直な方向）に移動ができないため、本発明にかかる移動経路作成方法を適用すると、滑らかな経路で正確に移動終点（目的地）に到達することが可能になる。

さらには、前述の自律移動体としては車両に限られるものではなく、脚式歩行を行う歩行ロボットなどであっても本発明を適用することは可能である。特に、歩行ロボットの歩行制御において、大きな曲率による歩行や走行をできるだけ行わせずに自律移動を行わせることができるため、安定した歩行を行わせるために必要な制御をできるだけ簡易にすることができる。

また、前述の実施形態においては、車両１０はＧＰＳ等からの位置情報を受け取ることで自己位置を認識しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、車輪の駆動量や移動した方向等から、既知の地点からの移動量および移動方向等を求め、自己位置を認識するものであってもよい。この場合、移動する移動領域としてのエリア内に、位置情報を与えるマーカ等が単一または複数箇所設置されており、自律移動体がこのマーカ上を移動する際に、自律移動体に設けられた読み取り部などからマーカに記憶された位置情報を読み取るようにしてもよい。

また、前述のようなグリッドマップを、自律移動体側（演算部の記憶領域）に記憶させるのではなく、制御部側に記憶させてもよい。すなわち、自律移動体を制御するための制御部内に設けられたメモリやＨＤＤなどの記憶領域に、前述のグリッドマップをデータとして記憶させ、移動経路を作成してもよい。

また、自律移動体としてロボットを備えたもの（例えば脚式ロボットや倒立振子型の台車上部にロボット上半身が搭載されたものなど）を用いる場合、上述のように移動経路を作成することで、移動終点に到達した後の動作を効率的に行うことができる。

例えば、自律移動体としての移動ロボットが、前述した倒立振子型の２輪台車の上部にロボット部が固定されたものであり、このロボット部は、胴体部に対して頭部や腕部が関節部を介して取り付けられたものである実施形態について説明する。この実施形態において、ロボット部の頭部には視覚センサとしてのカメラ等が設けられており、このカメラで視覚的に認識した物体を、腕部を用いて把持することができるものとする。

このような実施形態において、自律移動体としての移動ロボットは、物体を把持する場合に、物体から所定位置離れた距離に位置するとともに、物体を把持しやすい位置（物体に対して所定の向き）に位置する必要がある。この場合、把持する対象の物体に対して、移動ロボットが把持しやすい位置と、把持対象の物体を把持するために適切な移動ロボットの向きを予め定めておき、移動ロボットの到達する位置（移動終点）と到達時の向きを指定する。このようにすると、移動ロボットの移動始点からこの移動終点までの移動経路を、前述のような移動経路作成方法で作成することで、把持対象の物体から腕部が届き、かつ、物体を把持しやすい位置に移動ロボットを到達させることができる。

なお、このような移動ロボットが、把持対象の物体に対して、把持しやすい位置をカメラからの画像情報により自動的に求めることができる場合、移動中に物体を発見し、物体の近くで自律的に移動終点における移動方向を変更してもよい。すなわち、移動終点において、移動終点近くの物体を把持するという指令が予め与えられている場合、定められた移動終点の近く（たとえばサブ移動終点付近）において、カメラ等で物体を撮影し、与えられた移動方向では物体を把持しにくいと判断した場合、移動終点における移動方向を調整し、自身の把持しやすい移動方向を新たに定め、その移動方向で移動終点に到達するような移動経路を作成することも可能である。

本願発明の第１の実施形態である自律移動体制御システムを概略的に示す全体図である。 図１に示す自律移動体制御システムに含まれる自律移動体としての車両を概略的に示す斜視図である。 図２に示す車両内部の演算部に記憶された、グリッドマップの一例を示す図である。 図３に示すグリッドマップ上で、移動始点から移動終点までの移動経路を定めるための手順の一部を示す図である。 図３に示すグリッドマップ上で、移動始点から移動終点までの移動経路を定めるための手順のうち、サブ移動終点を定める手順を示す図である。 図３に示すグリッドマップ上で、移動始点から移動終点までの移動経路を定めるための手順のうち、第１経路および第２経路が作成された様子を示す図である。 移動開始前の自律移動体の自己位置がグリッド線上に位置しない場合の移動始点を定める手順を示す図である。

符号の説明

１ ・・・床部
１０ ・・・車両（自律移動体）
１００ ・・・自律移動体制御システム
１５ ・・・演算部
１５ａ ・・・記憶領域（記憶部）
２０ ・・・グリッドマップ
２２ ・・・グリッド線
２０１ ・・・移動始点
２０２ ・・・サブ移動終点
２１０ ・・・移動終点
２２０ ・・・基点
３０ ・・・移動経路
３１ ・・・第１経路
３２ ・・・第２経路
４０ ・・・制御部
ｍ_Ｇ ・・・所定の方向
Ｐ ・・・エリア（移動領域）

Claims (12)

1. 移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に所定の方向を向いて到達する自律移動体の移動経路を作成する移動経路作成方法であって、
   前記移動領域内について、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線が仮想的に描写されている場合において、
   前記自律移動体が移動終点に到達する際の前記所定の方向と反対の方向に、移動終点から所定距離だけ離れた地点を基点に定め、この基点から最も近い位置に存在する、グリッド線上の格子点をサブ移動終点として選択し、
   前記移動始点から前記サブ移動終点までを結ぶ第１経路を求め、
   前記サブ移動終点から移動終点までを結ぶ第２経路を求め、
   前記第１経路および第２経路に基づいて、前記自律移動体の移動経路を作成する移動経路作成方法。
2. サブ移動終点から移動終点までを結ぶ前記第２経路が、
   前記サブ移動終点の位置と、サブ移動終点を通過した時の自律移動体の方向と、サブ移動終点を通過する時の自律移動体の移動曲率と、
   前記移動終点の位置と、移動終点に到達する際の自律移動体の方向と、移動終点に到達する際の自律移動体の移動曲率と、
   に基づいて求められることを特徴とする請求項１に記載の移動経路作成方法。
3. 前記サブ移動終点を選択する際に定めた前記基点は、グリッド線上の隣接する格子点の間隔よりも長い距離だけ、移動終点から離れた点であることを特徴とする請求項１または２に記載の移動経路作成方法。
4. 前記移動始点が、グリッド線上にある場合において、前記第１経路が、前記移動始点からサブ移動終点までの経路が最短距離になるように、グリッド線上の格子点を結んで作成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の移動経路作成方法。
5. 前記移動始点が、グリッド線上に存在しない場合において、前記移動終点に最も近いグリッド線上の位置に移動し、その位置を新たな移動始点として、前記第１経路を作成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の移動経路作成方法。
6. 前記移動始点が、グリッド線上に存在しない場合において、移動始点周囲に位置するグリッド線上の各格子点のうち、格子点と基点とを結ぶグリッド線上の経路が最も短くなる格子点を新たな移動始点として、前記第１経路を作成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の移動経路作成方法。
7. 移動領域内に存在する移動始点より移動を開始し、前記移動領域内に存在する移動終点に所定の方向を向いて到達する自律移動体であって、
   前記移動領域内に、略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写して作成された領域マップを記憶するとともに、
   前記自律移動体が移動終点に到達する際の前記所定の方向と反対の方向に、移動終点から一定距離だけ離れた地点を基点に定め、この基点から最も近い位置に存在する、グリッド線上の格子点をサブ移動終点として選択し、
   前記移動領域マップ上で、前記移動始点からサブ移動終点までを結ぶ第１経路と、前記サブ移動終点から移動終点までを結ぶ第２経路とを求め、
   前記第１経路および第２経路に基づいて、前記移動領域マップ上の移動経路を作成し、
   前記移動経路に沿って領域内を移動することを特徴とする自律移動体。
8. 前記サブ移動終点から移動終点までを結ぶ第２経路が、
   前記サブ移動終点の位置と、サブ移動終点を通過した時の移動体の方向と、サブ移動終点を通過する時の移動体の移動曲率と、
   前記移動終点の位置と、移動終点に到達する際の移動体の方向と、移動終点に到達する際の移動体の移動曲率と、
   に基づいて求められることを特徴とする請求項７に記載の自律移動体。
9. 前記自律移動体が移動した移動量と、その移動した方向とから、前記移動領域マップ上の自己位置を認識することを特徴とする請求項８に記載の自律移動体。
10. 移動領域内を移動する自律移動体と、
    略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写した、前記移動領域内についての領域マップを記憶する記憶部と、
    前記自律移動体に対して、前記移動領域内に存在する移動始点と、前記移動領域内に存在する移動終点とを特定して、前記移動始点より移動を開始し、前記移動終点に所定の方向を向いて到達するように指示する制御部と、を備えた自律移動体制御システムであって、
    前記制御部は、前記自律移動体が移動終点に到達する際の前記所定の方向と反対の方向に、移動終点から所定距離だけ離れた地点を基点に定め、この基点から最も近い位置に存在する、グリッド線上の格子点をサブ移動終点として選択し、
    前記移動領域マップ上で、前記移動始点からサブ移動終点までを結ぶ第１経路と、前記サブ移動終点から移動終点までを結ぶ第２経路とを求め、
    前記第１経路および第２経路に基づいて、前記移動領域マップ上の移動経路を作成し、
    前記自律移動体をこの移動経路に沿って移動させる
    ことを特徴とする自律移動体制御システム。
11. 前記自律移動体が、移動した移動量と、その移動した方向とから、前記移動領域マップ上の自己位置を認識することを特徴とする請求項１０に記載の自律移動体制御システム。
12. 前記制御部が、前記自律移動体の前記移動領域内での位置を特定し、その位置に関する情報を前記自律移動体に送信することで、自律移動体が前記領域マップ上の自己位置を認識することを特徴とする請求項１０に記載の自律移動体制御システム。

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