JP2009205465A - 自律移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】照射範囲を精度良く効率的に推定することが可能な自律移動体、その制御システム、自律移動体の制御などに用いる照射範囲推定方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る自律移動体は、移動体本体１０と、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部２０から照射された赤外線を検出する検出部１０ｂと、自己位置を推定するための位置情報を取得する自己位置推定手段と、を備えた自律移動体１０であって、自律移動体１０を移動させて、赤外線を検出可能な赤外線照射部２０の照射範囲３０を推定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、特定の移動領域内において移動する自律移動体、その制御システム、自律移動体の制御などに用いる照射範囲推定方法に関する。

近年、建物内部や屋外の限定された領域内を、周囲の環境に基づいて自律的に移動可能な自律移動型ロボット等の移動体が開発されつつある。このような移動体は、予め記憶された移動する領域に関する移動マップ上において、現在の自己の位置から特定の目標地点までの移動経路を作成することで自律移動を可能とするため、通常、移動する領域内における自己位置を認識する機能を備えている。

このような自律移動体を制御するために、自律移動体に自己位置を認識させる技術としては、例えば特許文献１乃至３に記載の技術等が知られている。特許文献１に開示された移動ロボットの測位システムは、非可視光領域のＬＥＤ点滅機能を有する標識を天板に設置し、移動ロボットは、カメラによりそれら標識を検出して、２つの標識から自己の絶対位置及び方位を計算する。そして、新たな標識が天板に設置された場合には、その標識の位置を計算して、トポロジーマップを自動的に生成するものである。

また、特許文献２に記載の測位システムでは、所定の領域内に、異なる識別情報を付与した特性で発行するマーカを設置し、センサによりその光を受信して位置を特定するものである。光の到達範囲が重複している場合に、センサが１つのＩＤを検出した場合には、そのＩＤの領域に自己が位置し、センサが２つ以上のＩＤを検出した場合には、その重複部分の範囲に自己が位置しているものと特定することができる。

さらにまた、特許文献３に記載の位置検出システムでは、ＩＤコードを含む発行パターンで発行する複数の光ビーコンを領域内に設置した上で、その中を移動する移動体には、どの位置においても少なくとも３つのビーコンが検出できるようにすると共に、識別した光ビーコンの方向から移動体の位置を計算するものである。
特開２００７−１５５６９９号公報 特開２００２−３１１１２５号公報 特開２００７−１３２７４４号公報

しかしながら、前述したいずれの従来技術においても、標識などの位置を示すマッピング情報を予め設定して、この設定したマッピング情報に基づいて検出した標識に対応する位置を特定し、この特定した位置を自己位置として認識するものである。このため、正確な位置情報や移動対象の移動方向（向き）に関する情報を得るためには、精度の高いマッピング情報が必要となる。このようなマッピング情報に関して、特許文献１乃至３に記載のいずれの従来技術においても、検出領域の広がりによる精度については考慮されていないため、マッピング情報の精度が低い場合には、自己位置推定を正確に行うことが困難であった。

ところで、正確な位置情報や移動対象の移動方向（向き）に関する情報を得るための技術として、固有のＩＤを有する赤外線を照射する複数の赤外線照射部を設置し、これらの赤外線照射部から照射された、異なるＩＤ信号を含む赤外線を同時に受信することによって自己位置の認識精度を高めることが考えられる。

このような自己位置認識技術においても、ＩＤと赤外線照射範囲との対応関係を示すマッピング情報に基づいて自己位置推定を行うため、自己位置推定を正確に行うためには、精度の高いマッピング情報を必要とする。床面における赤外線の照射範囲は、赤外線照射部の赤外線を発行するＬＥＤ数や、その取付け位置（例えば、天井の高さ）に応じて、凡その状況は予め計算することができるものの、実際には下記のような理由により、精度の高いマッピング情報を予め設定することが困難である。まず、赤外線照射部では赤外光を使用しているために照射時に空間的な広がりが生じ、照射範囲の周辺部にはＩＤを確実に取得することが困難なグレーゾーンが存在する。また、床面における赤外線の照射範囲は理想的には円又は楕円領域となるものの、環境への取付け誤差により赤外線照射部の設置が水平ではなく傾いている場合には、照射範囲は規定の円（又は楕円）領域とはならならずに歪んだ形状となる。また、ＩＤ信号の取得状況を空間内の全ての位置について予め計測することで正確な照射範囲を計測することができるものの、無数に存在するこれら全ての位置に対して測定を実行しては、手間やコストなどの面からも現実的ではない。従って、自己位置推定を正確に行うためには、実際の照射範囲と誤差の少ない照射範囲を計測して、それら赤外線照射範囲とＩＤとの対応関係をより正確に示すマッピング情報を効率的に作成可能な手法が求められている。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、照射範囲を精度良く効率的に推定することが可能な自律移動体、その制御システム、自律移動体の制御などに用いる照射範囲推定方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる自律移動体は、移動体本体と、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部と、自己位置を推定するための位置情報を取得する自己位置推定手段と、を備えた自律移動体であって、前記自律移動体を移動させて、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定するものである。

このように、自律移動体を移動させて、赤外線を検出可能な赤外線照射部の照射範囲を推定することで、実際に赤外線が照射される照射範囲と誤差が少ない照射範囲を、精度良く効率的に推定することができる。

また、前記自律移動体を移動させて、前記検出部で検出した赤外線情報と、該赤外線情報を検出した際の前記自己位置推定手段で取得した前記自律移動体の位置情報とを計測する計測部と、前記計測部で計測した赤外線情報と位置情報とに基づいて、前記赤外線照射部の照射範囲を推定する照射範囲推定部とを備えるようにしてもよい。このように、実際に赤外線を検出した際の位置情報を計測部により計測し、照射範囲推定部で、計測された位置情報に基づいて、赤外線の照射範囲を推定することで、赤外線の照射範囲を容易に限定して推定することができる。

さらにまた、前記計測部が、前記固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際の位置情報と、該固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出できなくなった際の位置情報とを計測し、前記照射範囲推定部が、前記計測部で計測した赤外線情報と位置情報から、前記赤外線照射部の照射範囲を楕円により近似するようにしてもよい。このように、計測部により、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出したか否かを位置情報と対応付けて計測することで、照射範囲推定部で、計測部で計測した赤外線情報と位置情報から、赤外線照射部の照射範囲を楕円により容易に近似することができる。また、実際の照射範囲が歪んでいる場合においても、照射範囲推定部で赤外線照射部の照射範囲を楕円により近似することで、実際の照射範囲を柔軟に推定することができ、自己位置を精度良く認識することができる。

また、前記照射範囲推定部が、前記楕円により近似した前記赤外線照射部の照射範囲と、前記計測部で計測した位置情報とに基づいて、該位置情報の誤差を反映した、前記楕円により近似した前記赤外線照射部の照射範囲に対する周辺範囲を計算するようにしてもよい。照射範囲推定部が、楕円により近似した赤外線照射部の照射範囲に加えて、その位置情報の誤差を反映した周辺範囲についても計算することで、より精度良く自己位置を認識することができる。

さらにまた、前記検出部が複数設けられていると共に、これら検出部をそれぞれ異なる高さに設け、前記自律移動体を移動させて、前記検出部が設けられたそれぞれの高さに対応した、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定するようにしてもよい。複数の検出部をそれぞれ異なる高さに設けて、それぞれの高さに対応した、照射範囲を推定することで、照射範囲を３次元で推定することができる。また、一度の推定により複数の高さに対応した照射範囲を推定することができる。このため、複数の自律移動体について、それら自律移動体に設けられた検出部の取付け高さ位置が互いに異なる場合でも、それら自律移動体ごとに個別に照射範囲を推定する必要がなく、一度の推定処理で対処することができる。

本発明にかかる自律移動体の制御システムは、所定の位置に設けられ、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部と、前記赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部と、自己位置を推定するための位置情報を取得する自己位置推定手段と、自律移動体と、を備えた、特定の領域内で自律移動を行う自律移動体を制御するための自律移動体制御システムであって、前記自律移動体を移動させて、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定するものである。

本発明にかかる照射範囲推定方法は、所定の位置に設けられ、各々固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する複数の赤外線照射部と、該赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部と、自己位置を推定するための位置情報を取得する自己位置推定手段と、を備えた自律移動体の自己位置を推定するために用いられる前記赤外線の照射範囲を推定する照射範囲推定方法であって、前記自律移動体を移動させて、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定するものである。

本発明によれば、照射範囲を精度良く効率的に推定することが可能な自律移動体、その制御システム、自律移動体の制御などに用いる照射範囲推定方法を提供することを目的とする。

発明の実施の形態１．
本実施の形態１にかかる自律移動体は、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部と、自己位置を推定するための位置情報を取得する自己位置推定手段と、を備えている。本実施の形態１にかかる自律移動体は、自律移動体を移動させて、赤外線を検出可能な赤外線照射部の照射範囲を推定することを特徴とする。これにより、実際に赤外線が照射される照射範囲と誤差が少ない照射範囲を、効率的に推定することで、照射範囲を精度良く効率的に推定することができる。

以下に、図を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる自律移動体および該自律移動体を制御するための自律移動体制御システム、及び自律移動体の制御等に用いる照射範囲推定方法について説明する。この実施の形態においては、自律移動体は１対の車輪を駆動することで平面上を自律的に移動する車輪駆動型の移動体である例を示すものとする。

図１は、室内の床面Ｆ上を、車両型の自律移動体１０が移動する自律移動体制御システム１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、移動する床面Ｆは段差や傾斜等を有さない水平面であるものとし、かつ、その床面上Fには特に物体が載置されていないものとする。また、自律移動体１０の移動する室内の天井Ｃにおいては、赤外線を照射する赤外線照射部２０が、等間隔に平面的に複数配列されている。

これら複数の赤外線照射部２０は、各々固有のＩＤを有する赤外線を照射するＩＲタグ発信機等により構成されるものであり、平面的に広がる範囲に赤外線を照射するものである。この赤外線照射部２０によって、自律移動体の移動する床面F上に、異なるＩＤ信号を含む複数種類の赤外線の照射範囲３０が確定されるように、赤外線が照射される。図２は、このような赤外線照射部から床面Ｆに対して赤外線が照射された様子を上面から見た概略図であり、本実施形態においては、これらの赤外線の照射範囲は互いに重なり合うことがないように予め赤外線を照射する範囲、角度が設定されている。尚、赤外線照射部２０は、照射する赤外線の照射範囲と、その照射する角度が可変となるように構成されているものとする。

また、赤外線照射部２０から照射される赤外線は、図３に示すように、固定コードで表される信号中に固有のＩＤ信号を含んでおり、後述する自律移動体１０に設けられた検出部では、このＩＤ信号を読み取ることで、検出した赤外線を特定する。

次に、このような自律移動体制御システム１に用いられる自律移動体１０について説明する。図４は、図１に示す自律移動体１０の構造を側方から見た様子を概略的に示すものである。図４に示すように、本実施の形態１に係る自律移動体１０は、箱型の移動体本体１０ａと、この移動体本体１０ａの上部表面に設けられた、赤外線を検出するための検出部１０ｂとから構成される。移動体本体１０ａは、その前後において対向する車輪１１および１２を備える四輪型の移動体であり、これらの車輪が床面に接地することにより、移動体本体１０ａが水平に支持されている。

尚、移動体本体１０ａの内部には、前輪である車輪１１の左右の両輪をそれぞれ独立して駆動する駆動部としてのモータ（図示せず）と、これらの両輪の駆動を制御するための制御信号を作成し、モータにその制御信号を送信する演算処理部等を含む制御コンピュータ１５と、これらの移動体本体内部に備えられた各構成要素に電力を供給するためのバッテリー（図示せず）が備えられている。このように構成された自律移動体１０は、車輪１１の両輪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、制御コンピュータ１５の内部に備えられたメモリなどの記憶領域には、制御信号に基づいて自律移動体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とともに、移動する床面Ｆのとしてのマップ情報（移動マップ）が予め記憶されている。このマップ情報としては、例えば、床面Ｆの全体の形状に、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などが用いられる。そして、このグリッド線の交点である格子点上の座標を用いて、自己位置に相当する位置や、目的地である移動終了点、または移動方向などを特定する。なお、制御コンピュータ１５は、このマップ情報上において自己位置をリアルタイムに推定しつつ、推定した自己位置を移動始点とし、この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沿って移動を行うよう、車輪を駆動する。

また、自律移動体１０は、オドメトリ情報によって自己位置を算出する機能を備えている。すなわち、車輪の回転数や移動体本体の移動速度などに基づいて、移動した距離および方向を制御コンピュータ１５において算出し、移動領域上の固定点（例えば移動開始地点）に対する現時点の相対位置を推定する。

さらに、図示は省略するが、移動体本体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カメラ等（図示せず）が固定されており、このカメラで撮像することで取得される画像や映像等の周囲の環境情報が制御コンピュータ１５に入力された結果、前記プログラムに従って移動体の移動する経路や速度等が適宜変更される。

次に、移動体本体１０ａの上面に設けられた、赤外線を検出するための検出部１０ｂについて説明する。図５は自律移動体１０を上方から見た概略図であり、移動体本体１０ａの上面に配置された検出部１０ｂの様子を表している。図５に示すように、検出部１０ｂは赤外線検出素子１００ｂを備えており、この赤外線検出素子１００ｂによって前述の赤外線照射部２０から照射された赤外線が検出されると、検出された赤外線に含まれるＩＤ信号が読み取られ、制御コンピュータ１５によって、移動マップ上における検出された赤外線の照射された範囲が特定される。

次に、図６乃至８を用いて、検出した赤外線に関する情報と、位置情報とに基づいて、赤外線照射部の照射範囲を推定する手法について説明する。図６は、このような照射範囲推定手法の概要を表すフローチャートであり、図７及び８は、照射範囲を推定する様子を概念的に表す図である。

まず、移動領域内において移動を開始した自律移動体１０は、移動を開始する地点の移動マップ上における自己位置を認識し、予め記憶した移動マップ上に記憶する（ステップＳ１０１）。

その後、移動体本体１０ａに設けられた車輪１１を駆動することにより移動を継続しつつ、制御コンピュータ１５は、検出部３０において、赤外線照射部２０からＩＤ信号を含む赤外線を検出可能か否かを判断する（ステップＳ１０２）。尚、自律移動体１０の移動は、ランダムに移動させてもよいし、作成した移動経路に沿って移動させるようにしてもよい。

検出部３０の検出素子（例えば検出素子１０２ｂ）において赤外線を検出した場合は、制御コンピュータ１５は、直前の検出周期において、赤外線を検出していたか否かを判断する（ステップＳ１０３）。直前の検出周期において、赤外線を検出していた場合には、後述するステップＳ１０６へと進む。

直前の検出周期において、赤外線を検出していなかった場合には（即ち、自律移動体１０が、赤外線照射部２０の照射範囲外から照射範囲内に新たに移動した場合には）、制御コンピュータ１５は、検出した赤外線に含まれる固有のＩＤ信号を特定する（即ち、固有のＩＤ信号に対応する赤外線照射部２０を特定する）（ステップＳ１０４）。そして、制御コンピュータ１５は、その新たな固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際の、自律移動体１０の自己位置を推定し、その推定した自己位置を特定した赤外線照射部２０と対応付けて記憶する（ステップＳ１０５）。

尚、ステップＳ１０５における自律移動体１０の自己位置推定方法としては、例えば室内ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）などの、自己位置を正確に推定可能な公知の手法を採用することができる。より詳細には、自律移動体１０の外部からその自律移動体１０を観測したデータに基づいて得られた自律移動体１０の位置情報により自己位置を推定することができる。また、自律移動体１０の移動した距離及び方向に関するオドメトリ情報により自律移動体１０の自己位置を推定するようにしてもよいし、既知の位置に設けられたＩＣタグを読み取ることで自律移動体１０の自己位置を推定するようにしてもよい。

ステップＳ１０２での判断の結果、検出部３０の検出素子（例えば検出素子１０２ｂ）において赤外線を検出しない場合には、制御コンピュータ１５は、直前の検出周期において、赤外線を検出していたか否かを判断する（ステップＳ１０８）。直前の検出周期において、赤外線を検出していなかった場合には、後述するステップＳ１０６へと進む。

直前の検出周期において、赤外線を検出していた場合には（即ち、自律移動体１０が、赤外線照射部２０の照射範囲内から照射範囲外に移動した場合には）、制御コンピュータ１５は、直前の制御周期において検出した赤外線に含まれる固有のＩＤ信号を特定する（即ち、固有のＩＤ信号に対応する赤外線照射部２０を特定する）（ステップＳ１０９）。そして、制御コンピュータ１５は、赤外線が検出されなくなった際の、自律移動体１０の自己位置を推定し、その推定した自己位置を特定した赤外線照射部２０と対応付けて記憶する（ステップＳ１１０）。

そして、自己位置を移動マップ上に記憶した後は、ステップＳ１０６に進んで移動を継続するか否かを判断した後、移動を継続する場合はステップＳ１０２に戻って赤外線が検出可能であるか否かを判断する。また、ステップＳ１０６において移動を継続しないと判断した場合は、記憶された赤外線情報と位置情報とに基づいて、赤外線照射部２０の照射範囲を計算し、計算した赤外線照射部２０の照射範囲を、移動マップ上に記憶する（ステップＳ１０７）。

次に、図７及び８を参照しながら、記憶された赤外線情報と位置情報とに基づいて、赤外線照射部の照射範囲を計算する方法について詳細に説明する。まず、自律移動体１０の制御コンピュータ１５は、固有のＩＤ信号を含む赤外線を新たに検出した際の位置情報と、その固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出できなくなった際の位置情報とから、赤外線照射部２０の照射範囲を計算する。即ち、固有のＩＤ信号を検出可能な赤外線の照射範囲を推定する。本実施の形態１に係る自律移動多１０の制御コンピュータ１５は、最小二乗法を用いて、赤外線照射部２０の照射範囲を楕円により近似する。

例えば図７（ａ）に示すように、自律移動体１０を移動経路Ｒに沿って移動させながら、照射範囲３０に関して、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際の位置情報（３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｇ、３０ｈ）と、その固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出できなくなった際の位置情報（３０ｃ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｉ）を計測して記憶する。そして、図７（ｂ）に示すように、これら記憶された赤外線情報と位置情報とから、最小二乗法を用いて、赤外線照射部２０の照射範囲を楕円３１により近似する。赤外線照射部２０が、床面に対して平行に設置されている場合には、その照射範囲は理想的には真円形状となる。しかし実際には、赤外線照射部２０は床面に対して傾いて設置されていることが考えられ、かかる場合には、照射範囲は真円形状ではなく楕円形状となる。また、柱や壁などの近くに赤外線照射部２０が設置されている場合には、柱や壁により赤外光が反射され、照射範囲は真円形状ではなく歪んでしまう。従って、赤外線照射部２０の照射範囲を楕円により近似することで、赤外線照射部２０の環境への取付け誤差により実際の照射範囲が歪んでいる場合においても実際の照射範囲を柔軟に推定することができ、自己位置を精度良く認識することができる。

また、自律移動体１０の制御コンピュータ１５は、楕円により近似した赤外線照射部２０の照射範囲と、記憶した位置情報とに基づいて、照射範囲に対する周辺範囲を計算する。即ち、楕円により近似した赤外線の照射範囲に対して、その位置情報の誤差を反映した周辺範囲を計算する。制御コンピュータ１５は、記憶された位置情報と計算した楕円との間の誤差のうち、最大の誤差長をグレーゾーン幅ｄとし、照射範囲の外側において幅ｄの周辺範囲を計算する。例えば図７（ｂ）に示すように、計算された照射範囲３１に対して、グレーゾーン幅ｄを計算する。固有のＩＤ信号の発信には赤外光を用いているため、実際には、その照射範囲の周辺部ではＩＤ信号を確実に検出することができない。そこで、楕円により近似した赤外線照射部２０の照射範囲３１に加えて、その位置情報の誤差を反映した周辺範囲についても計算することで、より精度良く自己位置を認識することができる。

自律移動体１０の制御コンピュータ１５は、上述したようにして赤外線照射部２０の照射範囲とその周辺範囲を計算して、計算した赤外線照射部２０の照射範囲を、移動マップ上に記憶する。例えば図８に示すように、照射範囲３１の中心座標（ｘ，ｙ）と半径（長径ｂ、短径ａ）が記憶され、その周辺範囲３２についてその幅ｄが記憶される。従って、自律移動体１０を移動させて、赤外線を検出可能な赤外線照射部の照射範囲を推定することで、実際に赤外線が照射される照射範囲と誤差が少ない照射範囲を、精度良く効率的に推定することができる。

次に、上述したようにして計算した照射範囲等の情報が記憶された移動マップを用いて、自律移動体１０が自己の位置を推定する方法の一例について説明する。以下、図９から図１２を用いて、検出した赤外線に関する情報に基づいて、オドメトリ法により算出した自己位置の中から現時点の自己位置を推定する手法について説明する。図９は、このような自己位置推定手法の概要を表すフローチャートであり、図１０〜図１２は、算出したパーティクル位置の中から自己位置の選択する様子を概念的に表す図である。

まず、移動領域内において移動を開始した自律移動体１０は、移動を開始する地点の移動マップ上における自己位置を認識し、予め記憶した移動マップ上に記憶する（ステップＳ２０１）。このように算出されたパーティクル位置Ｐ_０（初期パーティクル）の様子を図１０に示す。図１０に示すように、移動開始直後に算出されたパーティクル位置Ｐ_０（初期パーティクル）は一箇所に集合している。

その後、移動体本体１０ａに設けられた車輪１１を駆動することにより移動を継続しつつ、オドメトリ情報による自己位置候補を算出し、位置情報としての複数のパーティクル位置を抽出し、パーティクルフィルタ処理、すなわちその位置における自己位置となりうる確率を各々求める（ステップＳ２０２）。このように抽出したパーティクル位置Ｐ_１は、例えば図１１に示すような、ある程度のばらつきを有する離散変数の集合としての座標点で表される。

そして、このように自律移動体１０が移動を継続する一方、制御コンピュータ１５は、検出部１０ｂにおいて、赤外線照射部２０からＩＤ信号を含む赤外線を検出可能か否かを判断する（ステップＳ２０３）。検出部３０において赤外線を検出した場合は、検出した赤外線に含まれる固有のＩＤ信号から、その赤外線の移動マップ上における照射範囲３０を特定し、赤外線照射部２０に対する移動体本体１０ａの相対位置と、その相対位置に対する赤外線の照射範囲を特定する（ステップＳ２０４）。そして、特定された赤外線照射範囲３０に基づいて、算出した位置情報としてのパーティクル位置の自己位置となりうる確率を修正する（ステップＳ２０５）。具体的には、図１２に示すように、そのパーティクル位置が赤外線の照射範囲３０内に存在する場合（パーティクル位置Ｐ_１１）は係数１を乗じ、照射範囲３０の境界上にある場合（パーティクル位置Ｐ_１２）は係数０．５を乗じ、照射範囲３０の境界外にある場合（パーティクル位置Ｐ_１３）は係数０を乗じる。これによって、算出したパーティクル位置の自己位置となりうる確率が修正される。なお、これらの係数の定め方は必要に応じて変更可能なものであり、また、赤外線の照射範囲３０も、算出するパーティクル位置の精度などの条件に応じて適宜変更されるものとする。

このようにして、赤外線の照射範囲３０の境界外にあるパーティクル位置を除去した後に、残ったパーティクル位置Ｐ_２についての新たな確率分布を計算し、パーティクル分布を変更する（ステップＳ２０６）。このように、赤外線の照射範囲３０の境界外にあるパーティクル位置が除去された様子を図１３に示す。このように、自己位置として選択しうる候補であるパーティクル位置が減少することで、自己位置を特定するための条件がより限定される。

そして、これらの残ったパーティクル位置の座標についての新たな確率分布を求めた後、パーティクル位置のうちで最も自己位置となりうる確率が高いものを選択し、選択したパーティクル位置を推定自己位置として認識する（ステップＳ２０７）。そして、推定自己位置として認識したパーティクル位置の座標を、自己位置として移動マップ上に記憶する（ステップＳ２０８）。

尚、ステップＳ２０２において赤外線が検出できない場合は、ステップＳ２０７に進んでオドメトリ法により得られたパーティクル位置およびその確率分布から、最も自己位置となりうる確率の高い座標を選択した後、ステップＳ２０８に進んでその座標を移動マップ上に記憶する。自律移動体１０が移動を行う際に、このような手順を繰り返すことで、自己位置を精度よく求めることが可能となる。

そして、自己位置を移動マップ上に記憶した後は、ステップＳ２０９に進んで移動を継続するか否かを判断した後、移動を継続する場合はステップＳ２０２に戻って再度オドメトリ法に基づくパーティクル位置を求める。また、ステップＳ２０９において移動を継続しないと判断した場合は、移動停止処理を行った後（ステップＳ２１０）、次の指令を受けるまで待機する。

このように、オドメトリ法により算出された自己位置の候補地点にパーティクルフィルタ処理を施す際に、得られたパーティクル位置を検出した赤外線の照射範囲内のみに絞り込むことで、自己位置を推定する際の誤差が減少する。また、赤外線が検出できない環境でもオドメトリ法により自己位置を算出しつつ移動を行い、赤外線が検出できた場合に認識する自己位置を修正するため、移動中に自己位置を認識できない状況をとることがなくなる。

発明の実施の形態２．
本実施の形態２にかかる自律移動体１０は、検出部が複数設けられていると共に、これら検出部をそれぞれ異なる高さに設けている。尚、本実施形態において、前述の第１の実施形態において説明した各構成と同一または類似の構成については、同一または類似の符号を付して説明を省略する。

本実施形態においては、図１４に示すように、自律移動体１０の上面及び側面には、赤外線を検出するための検出部１０ｂが複数設けられ、検出部１０ｂは３つの赤外線検出素子１００ｃ、１００ｄ、１００ｅを備えている。これらの赤外線検出素子は移動体本体１０ａの前面であって、それぞれ異なる高さに設置される。望ましくは各検出部間の距離が均等になるように設置されている。各検出部では、それぞれの高さにおける照射範囲（３３、３４、３５）を推定することができる。このように検出部を配置することで、高さ方向を加えた３次元で照射範囲を推定することができる。また、一度の推定により複数の高さに対応した照射範囲を推定することができる。このため、複数の自律移動体１０について、それら自律移動体１０に設けられた検出部の取付け高さ位置が互いに異なる場合でも、それら自律移動体１０ごとに個別に照射範囲を推定する必要がなく、一度の推定処理で複数の自律移動体１０に適用可能な照射範囲を推定することができる。

発明の実施の形態３．
本実施の形態３にかかる自律移動体１０は、検出部が複数設けられていると共に、これら検出部を同じ高さに設けている。尚、本実施形態において、前述の第１、２の実施形態において説明した各構成と同一または類似の構成については、同一または類似の符号を付して説明を省略する。

本実施形態においては、図１５に示すように、自律移動体１０を構成する移動体本体１０ａの側面には、赤外線を検出するための検出部１０ｂが設けられ、検出部１０ｂは２つの赤外線検出素子１００ｆ、１００ｇを備えている。これらの赤外線検出素子は移動体本体１０ａの両側端付近であって、移動体本体１０ａを駆動するための車輪１１の車軸に直行する軸上、望ましくは各車輪の上方近傍に位置するように設置されている。このようにしても、一度に取得可能な位置情報を増やすことができるため、照射範囲をより正確に推定することができる。

以上説明したように、自律移動体１０を移動させて、赤外線を取得可能な赤外線照射部２０の照射範囲を推定することで、実際に赤外線が照射される照射範囲と誤差が少ない照射範囲を、精度良く効率的に推定することができる。このため、このようにして推定された照射範囲情報を用いることで、より正確に自己位置を認識することができる。

その他の実施の形態．
上述した実施の形態においては、自律移動体を平面上を自律的に移動する車輪駆動型の移動体であるものとしたが、本発明は、脚型の移動体でも適用可能である。

尚、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

第１の実施の形態に係る室内の床面Ｆ上を移動する自律移動体を制御するための自律移動体制御システム１を概略的に示す概略図である。 図１に示す自律移動体制御システムにおいて、自律移動体の移動する床面Ｆに対して赤外線照射部から赤外線が照射された様子を上面から見た概略図である。 図１に示す赤外線照射部から照射される赤外線の内部に固有のＩＤ信号が含まれる様子を示す概略図である。 図１に示す自律移動体制御システムの一部を構成する自律移動体の構造を側方から見た様子を概略的に示す図である。 図１に示す自律移動体制御システムの一部を構成する自律移動体の構造を上方から見た様子を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る自律移動体制御システムにおいて、赤外線照射部の照射範囲を推定するための手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る自律移動体制御システムにおいて、赤外線照射部の照射範囲を示す概略図である。 第１の実施形態に係る自律移動体制御システムにおいて、赤外線照射部の照射範囲を示す概略図である。 第１の実施形態に係る自律移動体制御システムにおいて、自律移動体の自己位置を推定するための手順を示すフローチャートである。 自律移動体が移動開始直後に算出されたパーティクル位置（初期パーティクル）を示す概略図である。 自律移動体が移動を継続した際に算出されたパーティクル位置の例を示す害略図である。 自律移動体に赤外線が照射された結果、算出したパーティクル位置が赤外線の照射範囲に対して内側、外側、境界上に存在することが検知された様子を概念的に示す図である。 図１１に示すパーティクル位置のうち、赤外線の照射範囲の境界外にあるパーティクル位置が除去された様子を示す概略図である。 第２の実施形態に係る自律移動体制御システムの一部を構成する自律移動体の構造を側方から見た様子を概略的に示す図である。 第３の実施形態に係る自律移動体制御システムの一部を構成する自律移動体の構造を側方から見た様子を概略的に示す図である。

符号の説明

１ 自律移動体制御システム、１０ 自律移動体、１０ａ 移動体本体、
１０ｂ 検出部、
１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ 赤外線検出素子、
１１，１２ 車輪、１５ 制御コンピュータ、２０ 赤外線照射部、
３０、３１、３３、３４、３５ 赤外線照射範囲、３２ 周辺範囲、
Ｐ パーティクル位置、Ｆ 床面、Ｃ 天井、Ｒ 移動経路

Claims (16)

1. 移動体本体と、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部と、自己位置を推定するための位置情報を取得する自己位置推定手段と、を備えた自律移動体であって、
   前記自律移動体を移動させて、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定する
   ことを特徴とする自律移動体。
2. 前記自律移動体を移動させて、前記検出部で検出した赤外線情報と、該赤外線情報を検出した際の前記自己位置推定手段で取得した前記自律移動体の位置情報とを計測する計測部と、
   前記計測部で計測した赤外線情報と位置情報とに基づいて、前記赤外線照射部の照射範囲を推定する照射範囲推定部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の自律移動体。
3. 前記計測部が、前記固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際の位置情報と、該固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出できなくなった際の位置情報とを計測し、
   前記照射範囲推定部が、前記計測部で計測した赤外線情報と位置情報から、前記赤外線照射部の照射範囲を楕円により近似する
   ことを特徴とする請求項２記載の自律移動体。
4. 前記照射範囲推定部が、前記楕円により近似した前記赤外線照射部の照射範囲と、前記計測部で計測した位置情報とに基づいて、該位置情報の誤差を反映した、前記楕円により近似した前記赤外線照射部の照射範囲に対する周辺範囲を計算する
   ことを特徴とする請求項３記載の自律移動体。
5. 前記検出部が複数設けられていると共に、これら検出部をそれぞれ異なる高さに設け、
   前記自律移動体を移動させて、前記検出部が設けられたそれぞれの高さに対応した、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の自律移動体。
6. 所定の位置に設けられ、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部と、前記赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部と、自己位置を推定するための位置情報を取得する自己位置推定手段と、自律移動体と、を備えた、特定の領域内で自律移動を行う自律移動体を制御するための自律移動体制御システムであって、
   前記自律移動体を移動させて、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定する
   ことを特徴とする自律移動体の制御システム。
7. 前記赤外線照射部が２以上設けられ、各々異なるＩＤ信号を含む赤外線を照射するとともに、前記検出部が、前記異なるＩＤ信号を含む２以上の赤外線を識別可能であり、
   前記自律移動体を移動させて、前記検出部で検出した赤外線情報と、該赤外線情報を検出した際の前記自己位置推定手段で取得した前記自律移動体の位置情報とを計測する計測部と、
   前記計測部で計測した赤外線情報と位置情報とに基づいて、前記赤外線照射部の照射範囲を推定する照射範囲推定部と
   を更に備えることを特徴とする請求項６記載の自律移動体の制御システム。
8. 前記計測部が、前記固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際の位置情報と、該固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出できなくなった際の位置情報とを計測し、
   前記照射範囲推定部が、前記計測部で計測した赤外線情報と位置情報から、前記赤外線照射部の照射範囲を楕円により近似する
   ことを特徴とする請求項７記載の自律移動体の制御システム。
9. 前記照射範囲推定部が、前記楕円により近似した前記赤外線照射部の照射範囲と、前記計測部で計測した位置情報とに基づいて、該位置情報の誤差を反映した、前記楕円により近似した前記赤外線照射部の照射範囲に対する周辺範囲を計算する
   ことを特徴とする請求項８記載の自律移動体の制御システム。
10. 前記検出部が複数設けられていると共に、これら検出部をそれぞれ異なる高さに設け、
    前記自律移動体を移動させて、前記検出部が設けられたそれぞれの高さに対応した、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定する
    ことを特徴とする請求項６乃至９いずれか１項記載の自律移動体の制御システム。
11. 前記自己位置推定手段が、前記自律移動体の外部から該自律移動体を観測したデータに基づいて得られた前記自律移動体の位置情報により自己位置を推定する
    ことを特徴とする請求項１０記載の自律移動体の制御システム。
12. 所定の位置に設けられ、各々固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する複数の赤外線照射部と、該赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部と、自己位置を推定するための位置情報を取得する自己位置推定手段と、を備えた自律移動体の自己位置を推定するために用いられる前記赤外線の照射範囲を推定する照射範囲推定方法であって、
    前記自律移動体を移動させて、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定する
    ことを特徴とする照射範囲推定方法。
13. 前記自律移動体を移動させて、検出した赤外線情報と、該赤外線情報を検出した際の前記自己位置推定手段で取得した前記自律移動体の位置情報とを計測する計測ステップと、
    計測した赤外線情報と位置情報とに基づいて、前記赤外線照射部の照射範囲を推定する照射範囲推定ステップと
    を備えることを特徴とする請求項１２記載の照射範囲推定方法。
14. 前記計測ステップでは、前記固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際の位置情報と、該固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出できなくなった際の位置情報とを計測し、
    前記照射範囲推定ステップでは、計測した赤外線情報と位置情報から、前記赤外線照射部の照射範囲を楕円により近似する
    ことを特徴とする請求項１３記載の照射範囲推定方法。
15. 前記照射範囲推定ステップでは、前記楕円により近似した前記赤外線照射部の照射範囲と、計測した位置情報とに基づいて、該位置情報の誤差を反映した、前記楕円により近似した前記赤外線照射部の照射範囲に対する周辺範囲を計算する
    ことを特徴とする請求項１４記載の照射範囲推定方法。
16. 前記検出部が複数設けられていると共に、これら検出部をそれぞれ異なる高さに設け、
    前記自律移動体を移動させて、前記検出部が設けられたそれぞれの高さに対応した、前記赤外線を検出可能な前記赤外線照射部の照射範囲を推定する
    ことを特徴とする請求項１２乃至１５いずれか１項記載の照射範囲推定方法。

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