JP2009157615A

JP2009157615A - 移動体

Info

Publication number: JP2009157615A
Application number: JP2007334552A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Yagi; 好文八木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-07-16

Abstract

【課題】特定の関係を有する移動障害物群を適切に回避することが可能な移動体を提供すること。
【解決手段】周辺に存在する障害物を検知する障害物検知手段（２０、３１）と、前記障害物検知手段により検知された複数の障害物の中から、特定の関係を有する特定移動障害物群を抽出する特定移動障害物群抽出手段（３２）と、前記障害物検知手段により検知された障害物のうち、前記特定移動障害物群抽出手段により特定移動障害物群として抽出されなかった障害物については、各障害物に対して進入不可領域を設定し、前記特定移動障害物群抽出手段により抽出された特定移動障害物群については、該特定移動障害物群に対して一つの進入不可領域を設定する進入不可領域設定手段（３３）と、を備え、該進入不可領域設定手段により設定された進入不可領域への進入を回避するように移動する移動体（１）。
【選択図】図１

Description

本発明は、周辺に存在する歩行者その他の障害物との衝突を、自動的に回避するように移動可能な移動体に関する。

従来、周辺に存在する歩行者その他の障害物をカメラ等によって検知し、これらの障害物を自動的に回避するように移動可能な移動体についての研究が進められている。係る移動体の具体的態様としては、自動的に動き回ってタスク（例えば、施設内の案内、防犯監視、室内の掃除等）を実行する自律移動型ロボットや、到達すべき目的地までの経路を生成して自動的に走行する全自動走行型の自動車、更には原則として運転者の運転操作により走行するが障害物を検知したときに介入制御を行なって障害物を回避するように移動する半自動走行型の自動車等が挙げられる。

上記の如き自律移動型ロボットについての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この移動ロボットは、障害物との距離や方位をカメラや超音波センサーにより測定し、当該ロボットが舵角を変えて進行した場合の各軌跡を求め、当該軌跡と障害物が干渉するか否かを判定して進行方向を制御するものとしている。
特開２００７−２１３１１１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、障害物である人や動物の間で特定の関係を有する場合についての考慮がなされていない。従って、特定の関係を有する障害物群が随伴して移動しているにも拘わらず、これらの間を通過することにより衝突を生じたり、障害物群に含まれる人等が戸惑いを感じたりする場合がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、特定の関係を有する移動障害物群を適切に回避することが可能な移動体を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
周辺に存在する障害物を検知する障害物検知手段と、
前記障害物検知手段により検知された複数の障害物の中から、特定の関係を有する特定移動障害物群を抽出する特定移動障害物群抽出手段と、
前記障害物検知手段により検知された障害物のうち、前記特定移動障害物群抽出手段により特定移動障害物群として抽出されなかった障害物については、各障害物に対して進入不可領域を設定し、前記特定移動障害物群抽出手段により抽出された特定移動障害物群については、該特定移動障害物群に対して一つの進入不可領域を設定する進入不可領域設定手段と、を備え、
該進入不可領域設定手段により設定された進入不可領域への進入を回避するように移動する移動体である。

本発明の一態様によれば、障害物検知手段により検知された複数の障害物の中から、特定の関係を有する特定移動障害物群を抽出し、抽出された特定移動障害物群については、特定移動障害物群に対して一つの進入不可領域を設定して、これを回避するように移動するため、特定の関係を有する移動障害物群を適切に回避することができる。

本発明の一態様において、
前記特定移動障害物群抽出手段は、人とペットを特定移動障害物群として抽出する手段であるものとしてもよい。

また、本発明の一態様において、
前記特定移動障害物群抽出手段は、大人と子供を特定移動障害物群として抽出する手段であるものとしてもよい。

また、本発明の一態様において、
前記特定移動障害物群抽出手段は、複数で会話をしている一群の人を特定移動障害物群として抽出する手段であるものとしてもよい。

本発明によれば、特定の関係を有する移動障害物群を適切に回避することが可能な移動体を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る移動体１について説明する。本実施例に係る移動体１は、所定の目標を達成するための移動経路を生成し、当該移動経路に沿って走行する自律移動型ロボットである。

図１は、本発明の一実施例に係る移動体１の全体構成の一例を示す図である。移動体１は、主要な構成として、走行駆動装置１０と、周辺監視用センサー２０と、制御装置３０と、を備える。移動体１は、外観構成として、走行駆動装置１０に連結されたボディ部５と、ボディの上部において水平方向を見渡すように回転可能なヘッド部７と、を備えた人型ロボットであるものとしてよい（図２参照）。この場合、周辺監視用センサー２０その他表示装置等をヘッド部７に配置するものとすると、好適である。

走行駆動装置１０は、例えば、左右の駆動輪１１、１２と、補助輪となるキャスタ車輪１３と、を備える三輪構造となっており、駆動輪１１、１２を回転駆動するインホイールモータ１１Ａ、１２Ａと、制御装置３０からの指示により各インホイールモータを駆動制御する駆動回路１４と、駆動エネルギーである電力を供給するバッテリー１５と、を備える。図３は、走行駆動装置１０を底面から見た透視ブロック図である。

走行駆動装置１０は、駆動輪１２、１４を同方向に駆動することで、移動体１を前進又は後進させる。また、駆動輪１２、１４の回転速度を異ならせたり、逆方向に回転させることで、移動体１の進行方向を変えたり、その場で回転させたりする。

なお、走行駆動装置１０は、このような構造に限らず、如何なる構造を備えるものであってもよい。例えば、自動車の如く車輪を４つ備える態様（４輪駆動、４輪操舵、２駆動輪＋２操舵輪等）であってもよいし、車輪に代えてキャタピラやホバークラフト機構等を備えてもよい。

周辺監視用センサー２０は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラ等のカメラデバイス（距離特定のためのレンジファインダを備えると好適である）、ミリ波、レーザー、超音波等を用いた各種レーダー装置、回避対象となる移動障害物がＩＣタグを保有する場合にその存在を検知するための通信装置、又はこれらの組み合わせからなる。周辺監視用センサー２０は、制御装置３０と有線又は無線通信を行なうことが可能であり、その撮像画像、レーダー検出結果、通信による受信内容等は、制御装置３０に出力される。

制御装置３０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、フラッシュメモリ等の記憶媒体やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター、自己の位置を検知するためのＧＰＳ（Global Positioning System）受信機、ジャイロセンサー等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。また、制御装置３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、障害物検知部３１と、特定移動障害物群抽出部３２と、進入不可領域設定部３３と、移動経路生成部３４と、を備える。

障害物検知部３１は、障害物検知用センサー２０の出力に基づいて、障害物の位置（例えば、移動体に対する相対位置）を検知する。撮像画像やレーダー検出結果に基づく障害物の検知については既に種々の手法が公知となっており、本発明の適用上、如何なる手法を用いてもよいため詳細な説明は省略する。

特定移動障害物群抽出部３２は、障害物検知部３１により検知された複数の障害物の中から、特定の関係を有する特定移動障害物群を抽出する。係る抽出処理においては、当該複数の移動障害物の種類や時系列的な動きの連動性で判断を行なう。また、顔の向き、視線、口の動き、表情、等を判断に加える。本実施例における特定移動障害物群とは、（１）人とペット、（２）大人と子供、（３）複数で会話をしている一群の人、の各属性に分類される。なお、これに限らず、他の組み合わせを特定移動障害物としてもよいし、上記（１）〜（３）の一部のみを特定移動障害物群として扱ってもよい。以下、それぞれの抽出基準について分説する。

（１）については、動物と推定される移動障害物の行動が、さまざまな状況下において（短期的な視点では）、人と連動しない特性を持っているにも関わらず、より長期的な視点では随伴する人と連動性がある動きをしている場合、あるいは、同一人物が動物に連動している様な行動をしている場合、飼い主がぺットと散歩している可能性が高い。さらに、人の視線がしばしばその動物に向いている場合はさらに可能性は高くなる。数匹連れて散歩している場合も同様である。

（２）については、小さな子供の様に、（短期的な視点では）自分勝手に動く行動特性を持っているのも関わらず、より長期的な視点では同一人物と連動性がある動きをしている、或いは同一人物がその小さい子供に連動しているような行動をしている、更に同一人物の視線がしばしばその小さい子供に向いている、又はその小さい子供の視線がしばしば同一人物に向かうことが確認される。さらに、当該同一人物の視線がしばしばその子供に向いている場合はさらに可能性は高くなる。

（３）については、例えば周辺環境や、人の密度、人の顔の向き、視線、表情、口の動き、などを合わせて判断する事で、会話をしているか否かを判断する。例えば、複数の人の流れの中で、数人の行動が長期的な視点では相対位置関係が所定距離範囲内にあり、連動性がある動きをしている場合に、会話をしていると判断する。また、駅構内等、必然的にある程度人の流れに連動性ができる場合があるが、こうした場所においては、お互いに顔を見合わせたり口を動かしあったりする動作が確認される等の特徴を抽出することにより判断する。

進入不可領域設定部３３は、障害物検知部３１により検知された障害物のうち、（Ａ）特定移動障害物群抽出部３２により特定移動障害物群として抽出されなかった障害物については、各障害物に対して進入不可領域を設定し、（Ｂ）特定移動障害物群抽出部３２により抽出された特定移動障害物群については、特定移動障害物群に対して一つの進入不可領域を設定する。

進入不可領域は、障害物が単独で存在する場合（上記（Ａ））は、例えば当該障害物を中心として所定半径を有する円領域として設定される。図４は、進入不可領域設定部３３により単独で存在する障害物に対して設定される進入不可領域を示す図である。

また、進入不可領域は、例えば、ＲＡＭ上の所定領域に設定された仮想二次元平面上の座標ないし領域として設定される。

一方、進入不可領域は、特定移動障害物群については、特定移動障害物群に含まれる各移動障害物を包含するように、分離していない一つのものとして設定される。特定移動障害物群に対して設定される進入不可領域は、上記属性毎に広さや形状を異ならせるものとしてもよいし、一律に同じ作成手法を適用してもよい。以下、属性毎に広さや形状を異ならせる場合の設定手法の例について説明する。図５は、進入不可領域設定部３３により特定移動障害物群に対して属性毎に設定される進入不可領域を示す図である。

（１）の場合は、飼い主の存在領域、ペットの存在領域、飼い主に拘束されたペットの行動範囲（紐で繋がれているため行動が拘束されている）を含む領域を進入不可領域とする（図５（Ａ）参照）。

（２）の場合は、子供が転べば親は立ち止まり、子供が駆け出せば親は追いかけるといった、子供を中心として親が連動する行動特性から、子供を中心に前後に長い進入不可領域を設定する（図５（Ｂ）参照）。

（３）の場合は、特段の制約なく、会話をしている歩行者同士を含むように進入不可領域を設定する（図５（Ｃ）参照）。

移動経路生成部３４は、進入不可領域設定部３３により設定された進入不可領域への進入を回避しつつ所定の目標を達成するための移動経路を生成し、移動経路に沿って移動体１が移動できるように、定期的に駆動回路１４に指示信号を出力する。ここで、所定の目標とは、移動体１の用途に応じて任意に定めてよい。例えば、施設内の案内、防犯監視、室内の掃除等が考えられる。

ここで、上記の如く特定移動障害物群を抽出して処理を変更する理由について説明する。（１）のペットと散歩している人の側を通る場合、ペット、飼い主、それぞれを別々の移動障害物として障害物回避を行なうと、移動経路生成部３４がペットと飼い主の間を通過する経路を生成してしまう。

（２）の小さな子供連れの親子の側を通る場合、親と子供を別々の移動障害物と認識して障害物回避を行なうと、子供が駆け出した場合等において、親と子供の間が空いたからといって、その間を通過する経路を生成してしまうと、親が慌てて小さな子供を追っかける行動を取る場合があり危険が生じる場合がある（図６参照）。

（３）の場合は（１）の場合と同様であるが、歩行者同士の会話を妨げないような配慮が望まれるところである。

すなわち、個々の障害物のそれぞれを回避するような従来の障害物回避方法では、個々の障害物を回避する事はできるものの、その障害物同士の関係性を考慮していないため、障害物回避を行なうように生成された経路を走行する自律移動モビリティの行動が、障害物である人に戸惑いや不快感を生じさせたり、状況によっては２次的な危険を誘発したりする可能性がある。

そこで、本実施例の移動体１では、ペットと飼い主、大人と子供、会話をしている人同士等、間を通過するのが好ましくない特定移動障害物群を抽出して、その間を通過しないようにしている。従って、歩行者に対して恐怖心や不快感を与えず、人車混在環境下での空間シェアが可能となる。図７は、単独で存在する障害物（歩行者）と、特定移動障害物として抽出される移動障害物（会話を行なっている歩行者）が混在している箇所を移動体１が通過する様子を示す図である。図示する如く、本実施例の移動体１は、特定移動障害物の間を通過しないようにしながら各障害物との衝突を回避するように移動経路を生成する。

本実施例の移動体１によれば、特定の関係を有する移動障害物群を適切に回避することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、本発明の適用は自律移動型ロボットに限らず、人が搭乗する全自動走行車両に適用されてもよいし、原則として人が運転するが歩行者等を検知して自動的に回避走行をする半自動走行車両に適用されてもよい。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

本発明の一実施例に係る移動体１の全体構成の一例を示す図である。移動体１の外観構成例である。走行駆動装置１０を底面から見た透視ブロック図である。進入不可領域設定部３３により単独で存在する障害物に対して設定される進入不可領域を示す図である。進入不可領域設定部３３により特定移動障害物群に対して属性毎に設定される進入不可領域を示す図である。小さな子供連れの親子の側を移動体１が通る場合に生じうる問題を説明するための説明図である。単独で存在する障害物と、特定移動障害物として抽出される移動障害物が混在している箇所を移動体１が通過する様子を示す図である。

符号の説明

１移動体
５ボディ部
７ヘッド部
１０走行駆動装置
１１、１２駆動輪
１１Ａ、１２Ａインホイールモータ
１３キャスタ車輪
１４駆動回路
１５バッテリー
２０周辺監視用センサー
３０制御装置
３１障害物検知部
３２特定移動障害物群抽出部
３３進入不可領域設定部
３４移動経路生成部

Claims

周辺に存在する障害物を検知する障害物検知手段と、
前記障害物検知手段により検知された複数の障害物の中から、特定の関係を有する特定移動障害物群を抽出する特定移動障害物群抽出手段と、
前記障害物検知手段により検知された障害物のうち、前記特定移動障害物群抽出手段により特定移動障害物群として抽出されなかった障害物については、各障害物に対して進入不可領域を設定し、前記特定移動障害物群抽出手段により抽出された特定移動障害物群については、該特定移動障害物群に対して一つの進入不可領域を設定する進入不可領域設定手段と、を備え、
該進入不可領域設定手段により設定された進入不可領域への進入を回避するように移動する移動体。
前記特定移動障害物群抽出手段は、人とペットを特定移動障害物群として抽出する手段である、
請求項１に記載の移動体。
前記特定移動障害物群抽出手段は、大人と子供を特定移動障害物群として抽出する手段である、
請求項１又は２に記載の移動体。
前記特定移動障害物群抽出手段は、複数で会話をしている一群の人を特定移動障害物群として抽出する手段である、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の移動体。