JP2008077514A - 移動ロボット及び遠隔操作システム - Google Patents

Abstract

【課題】移動ロボットの移動を妨げる上部障害物が床下内に存在する場合であっても、上部障害物を迅速に回避可能とする。
【解決手段】床下空間内の床下地面上を移動する移動ロボット１であって、移動ロボットの移動を妨げる上部障害物を検出するため、上方に向けて距離計測を行う複数の上部距離センサ１４２〜１４５と、 上部障害物が検出された場合、複数の上部距離センサのそれぞれの距離計測結果に基づき、上部障害物において床下地面からの高さが最大となる部分を判定する判定部１０５と、判定された部分と床下地面との間を通過するため、移動ロボットの左右方向における所要移動量である幅寄せ量を算出する幅寄せ量算出部１０６とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、床下空間内の床下地面上を移動する移動ロボット、この移動ロボットを用いた遠隔操作システムに関する。

近年、建造物などのリフォームや防災に関する関心が高まってきており、建造物の点検を行う機会が増加している。特に、建造物の床下（以下、単に「床下」という）については、人目に触れにくい一方で、建造物の基幹部分であるため、点検のニーズが高いと考えられる。

しかし、床下は、一般的に、非常に狭い空間であり、衛生状態も悪いため、作業員による目視点検が困難である。このため、カメラを搭載し、撮像データを操作端末へ送信しつつ、床下を点検（撮像）する移動ロボットの開発が進んでいる。

通常、床下図面（基礎伏図と呼ばれる設計図）は、移動ロボット及び遠隔操作システムには組み込まれていないので、ユーザは移動ロボットからの撮像データを地図と照らし合わせながら、移動ロボットを遠隔操作することになる。

その際、点検時間短縮のため、事前に床下図面上で点検経路を計画してから作業を開始するが、実際には、床下図面にない障害物が床下内には多く存在している。計画していた点検険路を大幅に変更せざるを得ない場合がある。従来では、障害物を回避するためには、ユーザの操作熟練を要していた。

このような事情から、検査対象空間内にペイント又はテープなどを設け、ライントレーサーによってこれらをセンシングすることで、ロボットを自律移動させる手法が提案されている（特許文献１参照）。

また、画像処理を行って自律移動のためのデータとしたり、レーザー光を２つのＣＣＤカメラで捉えて三角測量によって対象物の位置計測をしたりする移動ロボットが提案されている（特許文献２参照）。
特開２００４−１２５７７３号公報 特開平１１−１３７１４８号公報

上述した特許文献１においては、移動ロボットがトレースするためのペイント又はテープなどをあらかじめロボットの走行面上に設置する必要がある。ペイント又はテープなどを設置したとしても、床下では地表が露出していることが多く、床下内でペイント又はテープなどを恒久的に維持することは困難である。

特許文献２においては、移動ロボットが障害物を回避するための具体的な技術は開示しておらず、障害物が存在する場合に移動ロボットが移動することを継続困難になる可能性がある。

このように、従来の移動ロボットでは、障害物を回避するための手法が確立されていないために、移動ロボットを用いた床下点検作業に長時間を要するという問題があった。

特に、床下上部にぶら下がるホース、パイプ、又はケーブルなどの上部障害物が、移動ロボットの移動の障害となる。ホース、パイプ、又はケーブルなどは、工事の際に床下上部の任意位置に垂下されるため、床下図面からは垂下状態が不明である。また、上部障害物は、至近距離ではカメラからの死角となる。このため、従来、移動ロボットの移動を妨げる上部障害物が床下内に存在する場合には、ユーザの勘に頼って複数回試行を繰り返した後、予定していた点検経路を大きく迂回したり、場合によってはロボットによる点検の継続を断念するという問題が生じていた。

上記問題点に鑑み、本発明は、移動ロボットの移動を妨げる上部障害物が床下内に存在する場合であっても、上部障害物を迅速に回避可能な移動ロボット及び遠隔操作システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、床下空間内の床下地面上を移動する移動ロボット（移動ロボット１）であって、前記移動ロボットの移動を妨げる上部障害物を検出するため、上方に向けて距離計測を行う複数の上部距離センサ（上部距離センサ１４２〜１４５）と、 前記上部障害物が検出された場合、前記複数の上部距離センサのそれぞれの距離計測結果に基づき、前記上部障害物において前記床下地面からの高さが最大となる部分を判定する判定部（判定部１０５）と、前記判定された部分と前記床下地面との間を通過するため、前記移動ロボットの左右方向における所要移動量である幅寄せ量を算出する幅寄せ量算出部（幅寄せ量算出部１０６）とを備えることを要旨とする。

この特徴によれば、移動ロボットが自律的に上部障害物において前記床下地面からの高さが最大となる部分を判定し、判定された部分と前記床下地面との間を通過するための幅寄せ量を算出するので、移動ロボットの移動を妨げるような上部障害物が床下内に存在する場合であっても、上部障害物を迅速に回避可能となる。したがって、このような移動ロボットを例えば床下点検作業に用いることによって、床下点検作業に要する時間を大幅に削減可能となる。

本発明の一の特徴は、上記の特徴に係る移動ロボットにおいて、前記上部障害物は、前記床下空間の上部から前記床下地面に向けて垂下する線状物体であり、前記判定部は、前記距離計測結果を用いて前記上部障害物を２つの直線に近似することで、前記上部障害物において前記床下地面からの高さが最大となる部分を判定し、前記幅寄せ量算出部は、前記２つの直線の交点から前記幅寄せ量を算出することを要旨とする。ここで、「線状物体」とは、例えばホース、パイプ、又はケーブルなどを意味する。

この特徴によれば、線状の上部障害物を２つの直線に近似し、２つの直線の交点から前記幅寄せ量を算出するので、線状の上部障害物を迅速に回避可能となる。

本発明の一の特徴は、上記の特徴に係る移動ロボットにおいて、前記複数の上部距離センサは、前記移動ロボットの最高部よりも前方、且つ左側に配置された２つの上部距離センサ（上部距離センサ１４４，１４５）と、前記最高部よりも前方、且つ右側に配置された２つの上部距離センサ（上部距離センサ１４２，１４３）とを含むことを要旨とする。

この特徴によれば、上部障害物を２つの直線に近似することで上部障害物の形状判定を行う場合に、少なくとも４つの上部距離センサを用いて距離計測を行うことで、上部障害物を迅速に２つの直線に近似することができる。したがって、幅寄せ量の算出を短時間で実行可能となる。

本発明の一の特徴は、上記の特徴に係る移動ロボットにおいて、前記複数の上部距離センサの少なくとも１つは、前記移動ロボットの最高部に近接して配置され、前記移動量判定部は、前記移動ロボットの最高部に近接して配置された上部距離センサの距離計測結果と、前記移動ロボットの最高部の高さとの比較結果に応じて、前記上部障害物と前記床下地面との間を通過可能かを判定することを要旨とする。

この特徴によれば、移動ロボットの床下地面からの最高部の高さが、上部障害物の床下地面からの高さを超えるような場合には、移動ロボットが通過不可であると自律的に判断することが可能となる。このため、複数回試行を繰り返すことや移動経路を大幅に変更することなく、上部障害物を迅速に回避できる。

本発明の一の特徴は、上記の特徴に係る移動ロボットにおいて、前記床下地面上を移動するための移動機構（移動機構１２０）と、前記算出された幅寄せ量に応じて、前記判定された部分と前記床下地面との間を通過するよう前記移動機構を制御する移動制御部（移動制御部１０２）とを更に備えることを要旨とする。

この特徴によれば、幅寄せ量算出部が算出した幅寄せ量により、移動制御部が移動機構を自動的に制御するので、上部障害物を自律的に回避可能な移動ロボットを提供できる。

本発明の他の特徴は、床下空間内の床下地面上を移動する移動ロボットと、前記移動ロボットを遠隔操作する操作端末（操作端末２）とを具備する遠隔操作システムであって、前記移動ロボットは、前記床下空間内の上部障害物を検出するため、上方に向けて距離計測を行う複数の上部距離センサを備え、前記移動ロボット又は前記操作端末は、前記上部障害物が検出された場合、前記複数の上部距離センサのそれぞれの距離計測結果に基づき、前記上部障害物において前記床下地面からの高さが最大となる部分を判定する判定部と、前記判定された部分と前記床下地面との間を前記移動ロボットが通過するため、前記移動ロボットの左右方向における所要移動量である幅寄せ量を算出する幅寄せ量算出部とを備えることを要旨とする。

本発明によれば、移動ロボットの移動を妨げる上部障害物が床下内に存在する場合であっても、上部障害物を迅速に回避可能な移動ロボット及び遠隔操作システムを提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（遠隔操作システムの全体構成例）
先ず、本実施形態に係る遠隔操作システムの全体構成例について説明する。図１は、本実施形態に係る遠隔操作システムの全体構成図である。

本実施形態に係る遠隔操作システムは、移動ロボット１と、無線通信によって移動ロボット１を遠隔操作する操作端末２とを有する。操作端末２としては、例えばノートＰＣが使用できる。

移動ロボット１は、操作端末２の制御下で、床下の床下地面上を移動して床下を撮像する。具体的には、移動ロボット１は、床下内を撮像し、撮像して得られた撮像データを操作端末２へ送信する。また、操作端末２は、移動ロボット１から受信した撮像データをリアルタイムに表示する。

操作端末２は、ユーザ入力に応じて、移動ロボット１を操作する遠隔操作コマンドを移動ロボット１へ送信し、移動ロボット１を遠隔操作する。この遠隔操作コマンドには、移動に関するコマンドや、撮像に関するコマンドなどが存在する。

なお、図１においては、移動ロボット１及び操作端末２が建造物内に存在する場合を例示しているが、操作端末２は、建造物の外部から移動ロボット１を遠隔操作することも可能である。

（床下環境の一例）
次に、床下環境の一例について説明する。図２は、床下環境の一例を示す図である。

床下は、高さ３２ｃｍ〜３７ｃｍ程度の閉空間であり、基礎により長方形の区画に区切られている。なお、移動ロボット１が床下点検時に確認すべき内容としては、小動物の死骸や、基礎のクラックなどがある。区画間には通気口と呼ばれる高さ３０ｃｍ、幅６０ｃｍ程度の開口部が存在する。移動ロボット１は、床下点検時にはこの通気口を通過して隣の区画へと移動する。

また、ケーブルや、パイプ、ホースなどが、床下天井から垂下していることが多い。更に、基礎近くには配管が存在し、束と呼ばれる細い柱があらゆる場所に存在し、束を固定するための束基礎と呼ばれる５ｃｍ程度の高さのコンクリ台が存在する。ただし、床下地面がコンクリである場合には、床下地面に束が直接固定されており、束基礎が存在しない場合もある。

移動ロボット１が床下地面上を移動する際には、床下天井からぶら下がっているケーブル、パイプ、ホースなどに起因して、移動を継続するのが困難となる状況があるが、移動ロボット１は、これらの上部障害物を回避可能なように構成されている。

（移動ロボットの構成例）
次に、移動ロボット１の構成例について説明する。

（１）移動ロボットの外観例
図３（ａ）は移動ロボット１の側面視を示す図であり、図３（ｂ）は移動ロボット１の上面視を示す図であり、図３（ｃ）は移動ロボット１の正面視を示す図である。

移動ロボット１は、床下内において、床下地面Ｓｒ上を移動する。具体的には、移動ロボット１は、前輪１１ａと、後輪１１ｂと、クローラ１２（左クローラ１２ｌ、右クローラ１２ｒ）と、撮像ユニット１３と、４つの上部距離センサ１４２〜１４５とを備える。

前輪１１ａ及び又は後輪１１ｂは、クローラ１２を回転させる駆動輪である。また、左クローラ１２ｌと右クローラ１２ｒは独立して駆動可能であり、左右輪独立駆動型の移動機構を構成している。したがって、移動ロボット１は、超信地旋回（その場旋回）により方向転換可能である。

クローラ１２は、前輪１１ａ及び後輪１１ｂに掛け渡されており、床下地面Ｓｒの凹凸などを吸収する。

撮像ユニット１３は、床下地面Ｓｒと平行及び垂直な面内で、回動可能に構成されており、床下内を撮像するカメラ１３１を有している。具体的には、撮像ユニット１３は、カメラ１３１を左右方向（パン方向）に回動させるとともに、カメラ１３１を上下方向（チルト方向）に回動させる。図３に示す移動ロボット１の構成例においては、移動ロボット１の前後方向に沿った中心線Ｃ上、且つ移動ロボット１の中心位置から前方にシフトした位置に撮像ユニット１３が設けられている。

上部距離センサ１４２〜１４５のそれぞれは、例えば光学距離センサ又は超音波距離センサなどであり、上方（床下地面Ｓｒに略垂直な方向）に向けて距離測定を行う。具体的には、上部距離センサ１４２〜１４５は、撮像ユニット１３よりも前方、且つ移動ロボット１の右端部に配置された２つの上部距離センサ１４２，１４３と、撮像ユニット１３よりも前方、且つ移動ロボットの左端部に配置された２つの上部距離センサ１４４，１４５とを含む。

以下においては、移動ロボット１の右側の前端部に配置された２つの上部距離センサ１４２，１４３を「右側距離センサＲＳ」と呼び、移動ロボット１の左側の全端部に配置された２つの上部距離センサ１４４，１４５を「左側距離センサＬＳ」と呼ぶ。

なお、右側距離センサＲＳ（上部距離センサ１４２，１４３）と左側距離センサＬＳ（上部距離センサ１４４，１４５）とは、前後方向に沿った中心線Ｃを基準として対象に設けられている。すなわち、右側距離センサＲＳ（上部距離センサ１４２，１４３）のセンサ間の幅（ピッチ）と、左側距離センサＬＳ（上部距離センサ１４４，１４５）のセンサ間の幅とは等しく設定されている。また、移動ロボット１の前後方向に沿った中心線Ｃと右側距離センサＲＳの内側のセンサ（上部距離センサ１４３）との間の幅と、移動ロボット１の前後方向に沿った中心線Ｃと左側距離センサＬＳの内側のセンサ（上部距離センサ１４４）との間の幅とは等しく設定されている。

（２）移動ロボットの機能構成例
図４は、移動ロボット１の構成例を示す機能ブロック図である。

移動ロボット１は、撮像ユニット１３と、移動機構１２０と、センサ１４と、制御部１００と、移動ロボット情報記憶部１５１と、幅寄せ量記憶部１５２と、無線通信部１６１とを備える。

撮像ユニット１３は、床下内の被写体を撮像する。具体的には、撮像ユニット１３は、カメラ１３１と、チルト機構１３２と、パン機構１３３と、ズーム機構１３４と、フォーカス機構１３５と、照明装置１３６とを備える。

カメラ１３１は例えばＣＣＤカメラであり、カメラ１３１から得られた撮像データは、制御部１００及び無線通信部１６１を介して操作端末２に送信される。チルト機構１３２は、カメラ１３１をチルト方向に回動させる。パン機構１３３は、カメラ１３１をパン方向に回動させる。ズーム機構１３４は、例えばカメラ１３１の光学ズーム率を変更する。フォーカス機構１３５は、カメラ１３１をオートフォーカス制御する。照明装置１３６は床下内を照明する。

移動機構１２０は、床下地面Ｓｒ上を移動するためのものであり、クローラ１２やモータ１２１などを備える。

無線通信部１６１は、例えば無線ＬＡＮ又はブルートゥースなどの近距離無線通信方式に準拠した構成を有し、操作端末２と無線通信を行う。

センサ１４は、上述した上部距離センサ１４２〜１４５に加えて、移動距離センサ１４１とを備える。移動距離センサ１４１としては、クローラ１２ｌ，１２ｒを回転させる各車輪の回動角を検出するロータリエンコーダが使用できる。なお、センサ１４は、移動ロボット１の前方の障害物を検出するための前部距離センサや、移動ロボット１の側方の障害物を検出するための側部距離センサなどを備えていても良い。

制御部１００は、撮像制御部１０１と、移動制御部１０２と、通信制御部１０３と、上部障害物検出部１０４と、判定部１０５と、幅寄せ量算出部１０６とを備える。

撮像制御部１０１は、操作端末２から受信した撮像コマンドに応じて撮像ユニット１３を制御する。移動制御部１０２は、操作端末２から受信した移動コマンドに応じて移動機構１２０を制御する。通信制御部１０３は、無線通信部１６１を用いて操作端末２と無線通信を実行する。

上部障害物検出部１０４は、上部距離センサ１４２〜１４５の距離測定結果から上部障害物を検出する。判定部１０５は、上部障害物検出部１０４によって上部障害物が検出された場合、上部距離センサ１４２〜１４５のそれぞれの距離計測結果に基づき、上部障害物において床下地面Ｓｒからの高さが最大となる部分を判定する。幅寄せ量算出部１０６は、判定部１０５によって判定された部分と床下地面Ｓｒとの間を通過するため、幅寄せ量、つまり移動ロボット１の左右方向における所要移動量を算出する。

具体的には、判定部１０５は、上部距離センサ１４２〜１４５の距離計測結果に基づいて、上部障害物を２つの直線に近似する。幅寄せ量算出部１０６は、判定部１０５によって近似された２つの直線の交点から幅寄せ量を算出する。更に、移動制御部１０２は、幅寄せ量算出部１０６によって算出された幅寄せ量に応じて、上部障害物と床下地面Ｓｒとの間を通過するよう移動機構１２０を制御する。

移動ロボット情報記憶部１５１は、例えば、上部距離センサ１４２〜１４５の配置に関する情報などを記憶する。移動ロボット情報記憶部１５１に記憶されている情報は、判定部１０５による形状判定処理、及び幅寄せ量算出部２０６による幅寄せ量算出処理に使用される。

幅寄せ量記憶部１５２は、幅寄せ量算出部１０６が算出した幅寄せ量を記憶する。幅寄せ量記憶部１５２に記憶された情報は、移動制御部１０２による自律移動制御時に参照される。

なお、移動ロボット１には、図示を省略するバッテリが搭載されている。このバッテリは、移動ロボット１の動作に用いる電力を蓄積可能なバッテリであり、移動ロボット１に電力を供給する。例えば、バッテリは、リチウム電池などの一次電池、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池である。

（幅寄せ量算出処理）
次に、移動ロボット１による幅寄せ量算出処理の一例について説明する。図５は、移動ロボット１による幅寄せ量算出処理を説明するための図である。図５においては、上部障害物が床下上部に吊下げられており、その吊下げ点付近は、上部障害物において高さが最大となる部分となる。

ホース、パイプ、又はケーブルなどの上部障害物は、吊下げ点から床下地面Ｓｒに向けてなだらかに垂下する。したがって、上部障害物は、吊下げ点で交わる２つの近似直線Ａ，Ｂと略一致する。

図５において、“Ｈｓ”は床下地面Ｓｒから上部距離センサ１４２〜１４５までの高さを示している。“Ｘｐ”は右側距離センサＲＳの２つのセンサ間の幅と、左側距離センサＬＳの２つのセンサ間の幅とを示している。“Ｘｓ”は移動ロボットの前後方向に沿った中心線と右側距離センサＲＳの内側のセンサとの間の幅と、移動ロボットの前後方向に沿った中心線と左側距離センサＬＳの内側のセンサとの間の幅とを示している。“Ｈｓ”、“Ｘｐ”、“Ｘｓ”のそれぞれの値は、移動ロボット情報記憶部１５１にあらかじめ記憶されている。移動ロボット情報記憶部１５１には、移動ロボット１の（最大の）高さ“Ｈｒｂ”もあらかじめ記憶されている。

“Ｈｒ１”は、上部距離センサ１４２が計測した上部障害物までの高さを示している。“Ｈｒ２”は、上部距離センサ１４３が計測した上部障害物までの高さを示している。“Ｈｌ２”は、上部距離センサ１４４が計測した上部障害物までの高さを示している。“Ｈｌ１”は、上部距離センサ１４５が計測した上部障害物までの高さを示している。

図５に示すように、移動ロボット１の正面視において、点Ｏを原点、移動ロボット１の幅方向（左右方向）をＸ軸、移動ロボット１の高さ方向（上下方向）をＹ軸として、ＸＹ座標を定義する。ここで、直線Ａ，Ｂを、
Y = aX+b ・・・（１）
とおく。直線Ａの傾きａは、図５より、
a = (Hr2-Hr1)/Xp ・・・（２）
となる。式（２）及び内側のセンサの条件より、式（１）は
(Hs+Hr2) = ((Hr2-Hr1)/Xp)*(-Xs)+b ・・・（３）
となる。したがって、直線Ａの切片ｂは、式（３）から、
b = (Hs+Hr2)-((Hr2-Hr1)/Xp)*(-Xs) ・・・（４）
となる。この結果、式（２）及び式（４）を式（１）に代入することより、直線Ａは、
Y = (Hr2-Hr1)*X/Xp+(Hs+Hr2)+(Hr2-Hr1)*Xs/Xp ・・・（５）
と表すことができる。

直線Ｂについても直線Ａと同様にして計算すると、直線Ｂは、
Y = (Hl1-Hl2)*X/Xp+(Hs+Hl2)-(Hl1-Hl2)*Xs/Xp ・・・（６）
により表すことができる。

幅寄せ量Ｘｍｏｖｅは、直線Ａ，Ｂの交点のＸ座標であり、
Xmove=((Hs+Hr2)+(Hr2-Hr1)-(Hs+Hl2)+(Hl1-Hl2))*Xs/((Hl1-Hl2)-(Hr2-Hr1)) ・・・（７）
により求めることができる。

上記のように、上部障害物を２つの直線Ａ，Ｂを用いて近似することによって、式（７）から幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを即座に算出可能となる。

また、直線Ａ，Ｂの交点のＹ座標を求め、移動ロボット１の最大高さＨｒｂと比較することで、移動ロボット１が上部障害物の下を通過可能かを即座に判断することができる。

あるいは、次の手法によっても、上部障害物の下を通過可能かを即座に判断することができる。右側距離センサＲＳ及び左側距離センサＬＳの内側のセンサを移動ロボット１の最高部、つまり移動ロボット１の高さが最大となる位置に近接して配置する。移動ロボット１の幅寄せ動作後、上部障害物に再接近時にて、“Ｈｒ２”及び“Ｈｌ２”を求める。ここで、(Hrb<Hr2)且つ(Hrb<H2)が満たされる場合には、移動ロボット１が上部障害物の下を通過可能であると判断することができる。

（上部障害物通過処理の概要）
次に、移動ロボット１による上部障害物通過処理の概要について説明する。図６は、移動ロボット１による上部障害物通過処理の概要を説明するための図である。

先ず、移動ロボット１は、図６（ａ）に示すように、自律移動、又は遠隔操作によって床下地面Ｓｒ上を移動する。

移動ロボット１は、左側距離センサＬＳ又は右側距離センサＲＳによって、上部障害物を検出する。図６（ｂ）の例では、左側距離センサＬＳが上部障害物を検出している。

左側距離センサＬＳ又は右側距離センサＲＳによって上部障害物が検出されると、移動ロボット１は、上部障害物に正対するよう旋回動作を行う。図６（ｂ）及び（ｃ）の例では、移動ロボット１が右クローラ１２ｒを前転させることで、左旋回動作を行っている。

図６（ｃ）に示すように、移動ロボット１は、上部障害物に正対すると、上述した幅寄せ量算出処理を実行する。幅寄せ量Ｘｍｏｖｅが算出されると、移動ロボット１は、幅寄せ動作を実行する。具体的には、移動ロボット１は、図６（ｄ）の破線に示すように、一旦斜め方向に後進し、その後前進する。その際、幅寄せ動作を正確に行うために移動距離センサ１４１を用いたフィードバック制御を行うことが好ましい。

なお、一旦斜め方向に後進し、その後前進するといった幅寄せ動作に限らず、他の幅寄せ動作を採用しても良い。例えば、図６（ｄ）の実線に示すように、地点Ｐ１において右９０°旋回し、地点Ｐ２まで前進し、地点Ｐ２にて左９０°旋回することで、幅寄せ動作を行っても良い。

（上部障害物通過処理の詳細例）
次に、移動ロボット１による上部障害物通過処理について詳細に説明する。図７は、移動ロボット１による上部障害物通過処理の詳細例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、移動制御部１０２が移動機構１２０を制御することで、移動ロボット１は床下地面Ｓｒ上を移動する。

ステップＳ１０２において、上部障害物検出部１０４は、左側距離センサＬＳ又は右側距離センサＲＳで上部障害物が検出されたかを判定する。左側距離センサＬＳ又は右側距離センサＲＳで上部障害物が検出された場合には、ステップＳ１０３の処理に進む。一方、左側距離センサＬＳ又は右側距離センサＲＳで上部障害物が検出されていない場合には、ステップＳ１０１の処理に戻る。

ステップＳ１０３において、移動制御部１０２は、ステップＳ１０２の結果に応じて、旋回動作を実行する。具体的には、ステップＳ１０２にて左側距離センサＬＳで上部障害物が検出された場合には、左旋回動作を実行する。一方、ステップＳ１０２にて右側距離センサＲＳで上部障害物が検出された場合には、右旋回動作を実行する。このようにして、移動制御部１０２は、移動ロボット１が上部障害物に正対するよう移動機構１２０を制御する。

ステップＳ１０４において、上部障害物検出部１０４は、左側距離センサＬＳ又は右側距離センサＲＳで上部障害物が検出されたかを判定する。ステップＳ１０３にて左旋回動作を実行した場合には、右側距離センサＲＳで上部障害物が検出されたかを判定する。一方、ステップＳ１０３にて右旋回動作を実行した場合には、左側距離センサＬＳで上部障害物が検出されたかを判定する。このようにして、左側距離センサＬＳと右側距離センサＲＳの両方が反応した時点で、移動ロボット１が上部障害物に正対したと判定して、ステップＳ１０５の処理に進む。

ステップＳ１０５において、判定部１０５は、左側距離センサＬＳ及び右側距離センサＲＳの距離計測結果により、上部障害物を２つの直線に近似する。

ステップＳ１０６において、幅寄せ量算出部１０６は、ステップＳ１０５で得られた２つの近似直線の交点を幅寄せ量Ｘｍｏｖｅとして算出する。

ステップＳ１０７において、移動制御部１０２は、ステップＳ１０６で算出された幅寄せ量Ｘｍｏｖｅに応じて自律移動を行う。

ステップＳ１０８において、移動ロボット１は、上部障害物の下を通過する。

（作用・効果）
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、移動ロボット１が自律的に上部障害物において前記床下地面Ｓｒからの高さが最大となる部分を判定し、判定された部分と前記床下地面Ｓｒとの間を通過するための幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを算出するので、上部障害物を迅速に回避可能となる。したがって、本実施形態に係る移動ロボット１によれば、床下点検作業に要する時間を大幅に削減可能となる。

また、４つの上部距離センサ１４２〜１４５を用いて、判定部１０５が上部障害物を２つの直線に近似し、幅寄せ量算出部１０６が算出した幅寄せ量Ｘｍｏｖｅにより、移動制御部１０２が移動機構１２０を自動的に制御するので、ホース、パイプ、又はケーブルなどの上部障害物を自律回避可能な移動ロボット１を提供できる。

更に、移動ロボット１が上部障害物の下を通過可能であるか否かを自律的に判断することで、複数回試行を繰り返すことや移動経路を大幅に変更することなく、上部障害物を迅速に回避できる。

（変形例）
上述した実施形態においては、移動ロボット１が幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを算出する構成について説明した。本発明の実施形態の変形例として、操作端末２側で幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを算出する構成について説明する。

本変形例に係る操作端末２は、図８に示すように、入力部２１と、表示部２２と、無線通信部２３と、制御部２００と、移動ロボット情報記憶部２４と、幅寄せ量記憶部２５とを備える。

入力部２１は、例えばキーボード又はマウス等により構成され、ユーザ入力を受け付ける。無線通信部２３は、例えば無線ＬＡＮ又はブルートゥース等の近距離無線通信方式に準拠した構成を有し、移動ロボット１側の無線通信部１６１と無線通信を実行する。表示部２２は、撮像データやセンサ情報などを表示する。

制御部２００は、通信制御部２０１と、コマンド制御部２０２と、表示制御部２０３と、上部障害物検出部２０４と、判定部２０５と、幅寄せ量算出部２０６とを備える。

通信制御部２０１は、無線通信部２３を用いて移動ロボット１と通信を行う。コマンド制御部２０２は、入力部２１が受け付けたユーザ入力に応じて、移動ロボット１に送信するコマンドを制御する。表示制御部２０３は、無線通信部２３が移動ロボット１から受信したデータ、例えば撮像データ及びセンサ情報を表示部２２上に表示させる。

上部障害物検出部１０４は、移動ロボット１から受信した、移動ロボット１の上部距離センサ１４２〜１４５の距離測定結果から上部障害物を検出する。判定部１０５は、上部障害物検出部１０４によって上部障害物が検出された場合、上部距離センサ１４２〜１４５の距離測定結果に基づいて、上部障害物を２つの直線に近似する。幅寄せ量算出部１０６は、判定部１０５によって算出された２つの近似直線を用いて、移動ロボット１が上部障害物と床下地面Ｓｒとの間を通過するための幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを算出する。

幅寄せ量算出部１０６によって算出された幅寄せ量Ｘｍｏｖｅは、無線通信部２３を介して移動ロボット１へ送信される。あるいは、表示制御部２０３は、幅寄せ量算出部１０６によって算出された幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを表示部２２上に表示させても良い。

移動ロボット情報記憶部２４は、例えば、移動ロボット１の上部距離センサ１４２〜１４５の配置に関する情報などを記憶する。幅寄せ量記憶部２５は、幅寄せ量算出部２０６が算出した幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを記憶する。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態においては、上部障害物を２つの直線に近似する一例について説明した。実際には、図５に示したように、上部障害物の吊下げ点付近は曲線であるため、２つの近似直線Ａ，Ｂの交点と上部障害物の曲線部分との間に若干の誤差が生じ得る。しかし、床下地面Ｓｒから床下天井までの高さが３２ｃｍ〜３７ｃｍであることや、上部障害物の径は概ね一定であることから、あらかじめ一定の値に設定したり、あらかじめ画像から検出したりすることで誤差を補正しても良い。画像から誤差を検出する場合、移動ロボット１が上部障害物に接近時には上部障害物がカメラ視界からフレームアウトしてしまうので、ある程度離れた位置で上部障害物を撮像する必要がある。

上述した実施形態においては、４つの上部距離センサ１４２〜１４５を使用する一例について説明した。しかしながら、２つの近似直線Ａ，Ｂを２回に分けて算出することで、２つの上部距離センサで幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを求めることができる。ただし、２つの近似直線Ａ，Ｂを２回に分けて算出する際に、幅寄せ動作が必要となるため、幅寄せ量Ｘｍｏｖｅを求めるための所要時間が増加する。

また、左側距離センサＬＳ及び右側距離センサＲＳに加えて、中央部センサを移動ロボット１に設けることによって、上記誤差の検出や、通過可否の判断等を容易に行うことができる。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施形態に係る遠隔操作システムの全体構成図である。 床下環境の一例を示す図である。 図３（ａ）は本発明の実施形態に係る移動ロボットの側面視を示す図であり、図３（ｂ）は本発明の実施形態に係る移動ロボットの上面視を示す図であり、図３（ｃ）は本発明の実施形態に係る移動ロボットの正面視を示す図である。 本発明の実施形態に係る移動ロボットの構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る幅寄せ量算出処理の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る上部障害物通過処理の概要を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る上部障害物通過フローの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係る操作端末の構成例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１…移動ロボット、２…操作端末、１１ａ…前輪、１１ｂ…後輪、１２…クローラ、１２ｌ…左クローラ、１２ｒ…右クローラ、１３…撮像ユニット、１４…センサ、２１…入力部、２２…表示部、２３…無線通信部、２４…移動ロボット情報記憶部、２５…幅寄せ量記憶部、１００…制御部、１０１…撮像制御部、１０２…移動制御部、１０３…通信制御部、１０４…上部障害物検出部、１０５…判定部、１０６…幅寄せ量算出部、１２０…移動機構、１２１…モータ、１３１…カメラ、１３２…チルト機構、１３３…パン機構、１３４…ズーム機構、１３５…フォーカス機構、１３６…照明装置、１４２〜１４５…上部距離センサ、１５１…移動ロボット情報記憶部、１５２…幅寄せ量記憶部、１６１…無線通信部、２００…制御部、２０１…通信制御部、２０２…コマンド制御部、２０３…表示制御部、２０４…上部障害物検出部、２０５…判定部、２０６…幅寄せ量算出部

Claims (6)

1. 床下空間内の床下地面上を移動する移動ロボットであって、
   前記移動ロボットの移動を妨げる上部障害物を検出するため、上方に向けて距離計測を行う複数の上部距離センサと、
   前記上部障害物が検出された場合、前記複数の上部距離センサのそれぞれの距離計測結果に基づき、前記上部障害物において前記床下地面からの高さが最大となる部分を判定する判定部と、
   前記判定された部分と前記床下地面との間を通過するため、前記移動ロボットの左右方向における所要移動量である幅寄せ量を算出する幅寄せ量算出部と
   を備えることを特徴とする移動ロボット。
2. 前記上部障害物は、前記床下空間の上部から前記床下地面に向けて垂下する線状物体であり、
   前記判定部は、前記距離計測結果を用いて前記上部障害物を２つの直線に近似することで、前記上部障害物において前記床下地面からの高さが最大となる部分を判定し、
   前記幅寄せ量算出部は、前記２つの直線の交点から前記幅寄せ量を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット。
3. 前記複数の上部距離センサは、
   前記移動ロボットの最高部よりも前方、且つ左側に配置された２つの上部距離センサと、
   前記最高部よりも前方、且つ右側に配置された２つの上部距離センサと
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の移動ロボット。
4. 前記複数の上部距離センサの少なくとも１つは、前記移動ロボットの最高部に近接して配置され、
   前記移動量判定部は、前記移動ロボットの最高部に近接して配置された上部距離センサの距離計測結果と、前記移動ロボットの最高部の高さとの比較結果に応じて、前記上部障害物と前記床下地面との間を通過可能かを判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動ロボット。
5. 前記床下地面上を移動するための移動機構と、
   前記算出された幅寄せ量に応じて、前記判定された部分と前記床下地面との間を通過するよう前記移動機構を制御する移動制御部と
   を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動ロボット。
6. 床下空間内の床下地面上を移動する移動ロボットと、前記移動ロボットを遠隔操作する操作端末とを具備する遠隔操作システムであって、
   前記移動ロボットは、前記床下空間内の上部障害物を検出するため、上方に向けて距離計測を行う複数の上部距離センサを備え、
   前記移動ロボット又は前記操作端末は、
   前記上部障害物が検出された場合、前記複数の上部距離センサのそれぞれの距離計測結果に基づき、前記上部障害物において前記床下地面からの高さが最大となる部分を判定する判定部と、
   前記判定された部分と前記床下地面との間を前記移動ロボットが通過するため、前記移動ロボットの左右方向における所要移動量である幅寄せ量を算出する幅寄せ量算出部と
   を備えることを特徴とする遠隔操作システム。

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