JP2010055496A - 自律移動装置及び自律移動装置の回避方向表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人やロボットが行き交う中を、障害物の回避方向を分かり易く表示して人に安心感を与える、自律移動装置及び自律移動装置の回避方向表示方法を提供する。
【解決手段】自律移動装置の移動方向に存在する複数の障害物を検出する障害物検出手段と、予め記憶された回避方法を記憶する回避方法記憶手段と、前記障害物検出手段による複数の障害物の検出に基いて、前記回避方法記憶手段から各障害物を回避する回避方法を読み出して回避経路を生成する回避経路生成手段と、上記回避経路生成手段からの回避経路に基いて各障害物に対する複数段先の回避方向を方向表示手段で表示するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、人や多種ロボットなどが行き交う中を移動する、自律移動装置及び自律移動装置の回避方向表示方法に関する。

近年、従来の産業用ロボットと異なり、オフィスロボット、ペットロボットなど人の生活の中で利用される移動装置の開発が多数行われている。それらの移動装置は、案内業務、搬送業務、警備業務など、家やオフィスの中を自律移動しながら仕事を行う。自律移動する場合は、安全のため人や物に衝突しないように移動しなければならない。

従来は、超音波センサやレーザレーダなど、進行方向の人や物など検出する手段を設け、近距離に人や物などの障害物を検出した場合は、障害物を迂回する回避経路に変更していた。しかし、迂回する方向が事前に人に分かり易く伝達されず、不安感を与え、特に、多数の人の間を回避しながら縫って移動する場合、移動装置の最初（1段目）の回避移動の後の、次の（2段目）回避の方向が分かり易く事前に伝達されないと、人に不安感を与える。この不安感により人が急に歩行方向を変えると、移動装置はこれを検出して回避経路を作り直すが、接近しすぎていると停止せざるを得ず、移動効率が悪くなる。

例えば、特許文献１に、無人走行車のスピンターン中に次の進行方向をランプで示す技術が記載されている。また、特許文献２に、走行の障害となる障害物が検知された後、右折や左折を音声で表示する技術が示されている。また、非特許文献１に、ランプ、矢印表示、レーザ投影、プロジェクタ投影などにより移動方向を表示する技術が示されている。

実開昭６４−３９１７号公報 特開昭６４−７４１１４号公報 松丸隆文、"人間・機械・情報系とロボティックスバーチャルシステム"、計測と制御、日本国、計測自動制御学会、２００４年２月、第４３巻、第２号、１１６頁〜１２１頁

しかしながら、特許文献１と特許文献２に記載の技術では、無人走行車の現状の動作に続く次の動作方向（1段目）を示すのみであり、多数の人の間を縫って移動する場合には人に不安感を与える可能性が高い。また、非特許文献１には、レーザポインタを振ることで、現在からある地点までの（例えば2秒後と決めて）移動ロボットの予定経路を、光点の奇跡として走行面に直接描画し、途中の状態を示すものが記載されている。しかしながら、走行する床面は周囲の光の反射等があり、その床面に予定経路を描画しても、移動ロボットの周囲の人にとってその予定経路が分かりにくい場合があり、さらに、この方式は装置が大掛かりとなってコストが高くなる恐れがある。

上記問題点に鑑み、本発明は、人やロボットが行き交う中を、障害物を回避しながら迅速に移動可能で、その回避方向を分かり易く表示して人に不安感を与えない自律移動装置及び自律移動装置の回避方向表示方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明では、装置の移動方向に存在する障害物を予め定められた回避方法に基づいて回避しながら目的地まで到達する回避経路を生成し、この経路に沿って方向表示手段により回避方向を表示しながら移動する自律移動装置において、自律移動装置の移動方向に存在する複数の障害物を検出する障害物検出手段と、予め記憶された回避方法を記憶する回避方法記憶手段と、前記障害物検出手段による複数の障害物の検出に基いて、前記回避方法記憶手段から各障害物を回避する回避方法を読み出して回避経路を生成する回避経路生成手段と、上記回避経路生成手段からの回避経路に基いて各障害物に対する複数段先の回避方向を表示するように前記方向表示手段を駆動する方向表示制御手段を備えたことを特徴とする。

また本発明では、前記方向表示手段は、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向示と、自律移動装置に次に近い障害物の2段目の回避方向とを順次表示するように、上記方向表示制御手段に制御されることを特徴とする。

また本発明では、前記方向表示手段は左右の表示器で構成され、各段の回避方向を左右の表示器の点滅順序で表示されるように制御されることを特徴とする。

また本発明では、前記方向表示手段は左右にそれぞれ複数個設けた表示器で構成され、各段の回避方向を左右のそれぞれの複数の表示器の点滅順序で表示されるように制御されることを特徴とする。

また本発明では、前記方向表示手段は各方向を示すセグメント状の表示器で構成され、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向と、自律移動装置に次に近い障害物の２段目の回避方向を対応するセグメントの点灯で表示するように、上記方向表示制御手段に制御されることを特徴とする。

また本発明では、前記方向表示手段は上記各段の回避方向を上記セグメントの点灯順序で表示するように制御されることを特徴とする。

また本発明では、障害物検出手段で検出した複数の障害物を、定められた回避方法に基づいて回避しながら目的地まで自律移動装置が移動するに際し、方向表示手段により各障害物の回避方向を表示する自律移動装置の回避方向表示方法において、前記方向表示手段は、各障害物に対する複数段先の回避方向を表示することを特徴とする。

また本発明は、前記方向表示手段は、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向と、自律移動装置に次ぎに近い障害物の2段目の回避方向を順次表示することを特徴とする。

また本発明は、前記方向表示手段は、各方向を示すセグメント状の表示器で構成され、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向と、自律移動装置に次に近い障害物の２段目の回避方向を対応するセグメントの点灯で表示することを特徴とする。

また本発明は、前記方向表示手段は、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向を示すセグメントの表示と、自律移動装置に次ぎに近い障害物の2段目の回避方向を示すセグメントの点灯順序で表示することを特徴とする。

本発明によれば、人やロボットが行き交う中を、自律移動装置が障害物を回避しながら移動するに際し、自律移動装置の複数段の回避方向を事前に分かり易く表示伝達でき、人に不安感を与えない。

以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になる自律移動装置の構成の一例を示す図である。

符号１は自律移動装置である。符号２は移動手段であり、例えば車輪とモータとモータドライバから成り、自律移動装置１を移動させる。

符号３は障害物検出手段であり、例えば、レーザレーダと演算装置から成り、自律移動装置１から周囲のものまでの距離を測定し、同程度の距離が連続する領域を一障害物（人、または他の移動装置）として、その平均距離から自律移動装置１に対する相対位置を求める。また、例えば、カメラと画像処理装置（いずれも図示せず）とから成り、カメラで撮影した画像を画像処理装置で処理することにより背景画像から障害物を分離し、背景に対する障害物の位置を測定し、自律移動装置１に対する相対位置を求める。測定は周期的に行い、前回測定データとの類似が大きいものを同一障害物として、相対位置の変化から各障害物の速度を求める。類似判断としては、位置、形状、色などが利用できる。障害物検出手段３の処理能力の低い場合は、障害物の速度算出は省く。

符号４は自律移動装置１の自己検出手段であり、例えば、車輪の累積回転数を取得することにより原点位置からの走行距離を求めて自己位置・速度を算出する。符号５は回避方法記憶手段であり、具体的には、障害物を回避する経路を生成するための複数のアルゴリズムを記憶するものであり、例えば、ハードディスクにアルゴリズムを実現するプログラムを書き込んで実現する。

符号６は回避経路生成手段であり、具体的には、障害物検出手段３が検出した障害物情報（位置と数）と自己検出手段４からの情報を基に、回避方法記憶手段５から所定の回避方法を選択し、そのアルゴリズムに従って、自律移動装置１の回避移動の経路を生成する演算装置である。ない、回避経路生成手段６は、障害物検出手段３が障害物を検出しないときは、直線の経路を生成する。

符号７は回避経路生成手段６で生成された回避経路に基いて、自律移動装置１の複数段の曲がり方向を表示するための駆動信号を出力する方向表示制御手段であり、符号８は上記方向表示制御手段７からの駆動信号を受けて、複数段の曲がり方向を順次表示する方向表示手段である。上記駆動信号を受けて方向表示手段８は、複数段の曲がり方向を同時に表示してもよいが、例えば、最初の曲がり方向を先に表示し、続いて２段目の曲がり方向を時間差をおいて表示してもよく、この場合、人が表示器を見たとき複数段の曲がり順序がより分かり易くなる。

符号９は回避経路生成手段６で生成された回避経路に基いて、経路に沿った複数段の曲がり方向に自律移動装置１を移動させる駆動信号を出力する移動制御手段で、この駆動信号は前記移動手段２に供給される。符号１０は上記各部２〜９を制御する制御手段である。

図２と図３に上記の自律移動装置１により生成された回避経路の例を示し、図２は平面図で、図３は斜視図であり、図中、図１と同一符号は同一部分を示す。符号２０、２１はそれぞれ障害物としての人を示し、２０ａは人２０の移動（歩行）方向を示し、２１ａは人２１の移動方向を示す。

人２０は自律移動装置１の正面であって、装置１に最も近い位置にあり、矢印２０ａ方向の装置１に向いて歩行しており、他方、人２１は装置１からみて装置の右後方の位置であって装置１に次に近い位置にあり、矢印２１ａの方向の装置１の方向に向いて歩行している。この状態において、自律移動装置１は、最も近い位置にある人２０と、次に近い位置にある人２１との衝突を避けるため、上記回避方法記憶手段５から適切な回避方法を選択して、上記回避経路生成手段６で適切な回避経路を生成する。例えば、図２、３に示すように、人２０を避けるために最初（１段目）の曲がり方向を自律移動装置１からみて右とし、次いで人２１を避けるために次（２段目）の曲がり方向を左として連続した回避経路を生成すると、２５で示される曲線となる。

上記で生成された回避経路に基いて移動制御手段９を介して移動手段２が駆動され、上記経路の曲線２５に沿って自律移動装置１が移動することになる。他方、この移動に先立ち、上記で生成された回避経路に基いて方向表示制御手段７が方向表示手段８を駆動し、自律移動装置１の１段目と２段目の移動方向が事前に表示される。

図３に示されるように、方向表示手段８は、人２０、２１が容易に認識できるように自律移動装置１のボディー（筐体）の正面に設けられ、方向表示制御手段７の制御により経路２５に沿って表示する場合は、１段目に右折表示がなされ、２段目に左折表示がなされる。この１段目と２段目の曲り表示は、同時表示でも時間差をおいた順次表示でもよい。

次に、上記方向表示制御手段７の制御動作と方向表示手段８の表示（点灯）動作を図４のフローチャートに基いて説明する。

ステップ（Ｓ）１００で方向表示制御動作が始まると、回避すべき人や他の移動装置の回避対象物（障害物）の数が判断され（Ｓ１０１）、ゼロでなければ回避対象物数が１人（台）か否かが判断される（Ｓ１０２）。この判断で回避対象物が１人（台）でなければ、自律移動装置１に最も近い対象物を避ける方向が判断され（Ｓ１０３）、この判断で右であれば自律移動装置１に次に近い回避対象物を避ける方向が判断され（Ｓ１０７）、この判断で左であれば方向表示手段８で右左折表示がなされ（Ｓ１０９）、上記Ｓ１０７で右と判断されれば方向表示手段８で右折のみの表示がなされる（Ｓ１１１）。

上記Ｓ１０９での表示は、１段目が右折表示で２段目が左折表示であり、図２、図３に示す回避経路曲線２５に基いて自律移動装置１が移動するときに適用される。

図４のＳ１０３の判断で左であれば、２番目（次）に自律移動装置１に近い回避対象物を避ける方向が判断され（Ｓ１０４）、この判断で右であれば方向表示手段８で左右折表示がなされ（Ｓ１０８）、上記判断で左であれば方向表示手段８で左折のみが表示される（Ｓ１１０）。

また、Ｓ１０２で回避対象物数が１人（台）と判断された後のＳ１０６で曲がる方向が判断され、右の場合は方向表示手段８で右折のみが表示され（Ｓ１１１）、左の場合は方向表示手段８で左折のみが表示される（Ｓ１１０）。そして、Ｓ１０１で回避対象物がゼロと判断されると所定時間内（ｎ秒）に曲がるか否かが判断され（Ｓ１０５）、曲がらなければ方向表示手段８が消灯し（Ｓ１１２）、所定時間内に曲がるのであれば、Ｓ１０６で曲がる方向が判断され、方向表示手段８が曲がる方向を表示する（Ｓ１１０，Ｓ１１１）。

なお、上記のＳ１０８〜Ｓ１１１での方向表示手段８の表示は、装置１の最初（１段目）の回避動作前に点灯が開始し、回避対象物の脇を越えて回避対象物を通り過ぎて回避対象物が検出されなくなるまで点灯が継続する。これは、図４のフローチャートで、方向表示手段８がＳ１０８〜Ｓ１１１で表示を開始し、Ｓ１０１に戻って回避対象物が検出できず、かつＳ１０５で曲がる予定がない場合にＳ１１２で表示を終了することでも分かる。このように点灯が継続することにより、周囲の人に装置１の移動方向を分かり易く、正確に伝えることできる。

上記方向表示手段８の表示は、自動車などが交差点などで曲がる場合に、曲がり終わったら即消灯する一般の方向表示、すなわち障害物回避を意識しない方向表示形態とは異なる。

次に、方向表示手段８の表示形態について図５〜図７に基いて説明する。

図５に第１の表示形態を示す。図５（Ｂ）に示すように自律移動装置１から見て、方向表示手段８が左右両側に左ランプと右ランプを備えた例であり、図５（Ａ）に示すような表示形態となる。

すなわち、単純な左折のみや右折のみの方向表示の場合は、該当のランプのみが点滅し、他のランプは消灯している。そして、複数段の曲がりで、左右折表示の場合は左ランプのみが２回点滅して、その後右ランプのみが１回弱く（暗く）点滅する形態を繰り返し、右左折表示の場合は右ランプのみが２回点滅して、その後左ランプのみが１回弱く（暗く）点滅する形態を繰返す。

このように、第１の表示形態は、１段目の曲がり方向の点滅回数を２段目の曲がり方向の点滅回数より増やして強調し、さらに２段目の曲がり方向の点滅を１段目よりも弱くすることにより、１段目と２段目を人間が区別し易いようにしたものである。

図６に第２の表示形態を示す。図６（Ｂ）に示すように自律移動装置１から見て方向表示手段８が左右両側に３個の左ランプと３個の右ランプを備えた例であり、図６（Ａ）に示すような表示形態となる。

すなわち、単純な左折のみや右折のみの方向表示の場合は、該当側のランプのみが時分割に内側から外側に向って順次点灯して、間をおいてこの点灯を繰返し、他の側は消灯している。そして、複数段の曲がりで左右折表示の場合は、左ランプのみが時分割に内側から外側に向って順次点灯して、続いて同ランプが逆に外側から内側に向って順次点灯し、間をおいてこの順次点灯を繰返して他の側は消灯している。右左折表示の場合は、右ランプのみが時分割に内側から外側に向って順次点灯して、続いて同ランプが逆に外側から内側に向って順次点灯し、間をおいてこの順次点灯を繰返して他の側は消灯している。

このように第２の表示形態は、１段目の曲がり方向側のランプを点滅表示で、しかも曲がり方向を点灯順序で強調し、その後に続く２段目の曲がり方向を同じランプを逆順序に点灯表示しているので、１段目と２段目を人間がより区別し易いようにしたものである。

図７に第３の表示形態を示す。方向表示手段８が複数のセグメント状で、かつ一部に矢印状の表示器（ランプ）で構成されたものであり、図７（Ｂ）に示すように、横向きの表示器を３個のセグメントｃ、ｄ、ｅで構成し、両端のｃとｅのセグメントを外側に向いた矢印の形に形成している。そして、２個の縦向きの表示器を上記横向きの表示器に交差するようにａ、ｆのセグメントとｂ、ｇのセグメントでそれぞれ構成し、下側のセグメントｆ、ｇを下向きの矢印の形に形成している。

上記構成において各セグメントの点灯（表示）は、図７（Ｃ）に示す表示形態となる。すなわち、自律移動装置１から見て左折のみの方向表示の場合は、セグメントａ→ｄ→ｅの順序で表示し、右折のみの方向表示の場合は、セグメントｂ→ｄ→ｃの順序で表示し、曲がる方向をセグメントの曲がり点灯で表示する。そして、複数段の曲がりで左右折表示の場合は、セグメントａ→ｄ→ｇの順序で表示し、右左折表示の場合は、セグメントｂ→ｄ→ｆの順序で表示し、複数段先の曲がる方向をセグメントの曲がり点灯で直接的に表示する。

上記各セグメントの表示のし方は、時分割的に１セグメントずつ順次表示（常に１セグメントのみ表示）してもよく、またセグメントが追加的に表示（点灯セグメントが次第に増加する）してもよい。追加的な表示では、左右折表示の場合はセグメントａ→ａｄ→ａｄｇの順序で表示し、右左折表示の場合はセグメントｂ→ｂｄ→ｂｄｆの順序で表示する。

この追加的な表示形態では、回避移動開始のセグメント（最初に点灯するセグメント）が常時表示しているので、人間の見るタイミングに関係なく出発点を表示し、各障害物に対する複数段先の回避方向の経路全体を表示するので、人に分かり易く伝達でき、より安心感を与える。

上記実施態様では、図３に示すように方向表示手段８が自律移動装置１のボディー（筐体）の正面に設けてられているが、自律移動装置１がロボットの形状を呈している場合は、ボディーの左右前後に上記第１の表示形態と第２の表示形態の点滅ランプを設けることができる。また、上記第３の表示形態の方向表示手段８の場合は、ボディーの前後面に設けることができる。上記方向表示手段８が、ボディーの後面に設けられれば、自律移動装置１の後方にいる人にも移動方向を伝えることができ、安心感を与える。

本発明の一実施形態になる自律移動装置のブロック構成図である。 同じく自律移動装置により生成された移動経路の例を示す平面図である。 同じく自律移動装置により生成された移動経路の例を示す斜視図である。 同じく方向表示制御のフローチャート図である。 同じく方向制御手段の第１の表示形態を示す説明図である。 同じく方向制御手段の第２の表示形態を示す説明図である。 同じく方向制御手段の第３の表示形態を示す説明図である。

符号の説明

１…自律移動装置、２…移動手段、３…障害物検出手段、４…自己検出手段、５…回避方法記憶手段、６…回避経路生成手段、７…方向表示制御手段、８…方向表示手段、９…移動制御手段、１０…制御手段、２５…回避経路。

Claims (10)

1. 装置の移動方向に存在する障害物を予め定められた回避方法に基づいて回避しながら目的地まで到達する回避経路を生成し、この経路に沿って方向表示手段により回避方向を表示しながら移動する自律移動装置において、
   自律移動装置の移動方向に存在する複数の障害物を検出する障害物検出手段と、
   予め記憶された回避方法を記憶する回避方法記憶手段と、
   前記障害物検出手段による複数の障害物の検出に基いて、前記回避方法記憶手段から各障害物を回避する回避方法を読み出して回避経路を生成する回避経路生成手段と、
   上記回避経路生成手段からの回避経路に基いて各障害物に対する複数段先の回避方向を表示するように前記方向表示手段を駆動する方向表示制御手段を備えたことを特徴とする自律移動装置。
2. 請求項１に記載の自律移動装置において、
   前記方向表示手段は、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向示と、自律移動装置に次に近い障害物の2段目の回避方向とを順次表示するように、上記方向表示制御手段に制御されることを特徴とする自律移動装置。
3. 請求項２に記載の自律移動装置において、
   前記方向表示手段は左右の表示器で構成され、各段の回避方向を左右の表示器の点滅順序で表示されるように制御されることを特徴とする自律移動装置。
4. 請求項２に記載の自律移動装置において、
   前記方向表示手段は左右にそれぞれ複数個設けた表示器で構成され、各段の回避方向を左右のそれぞれの複数の表示器の点滅順序で表示されるように制御されることを特徴とする自律移動装置。
5. 請求項１に記載の自律移動装置において、
   前記方向表示手段は各方向を示すセグメント状の表示器で構成され、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向と、自律移動装置に次に近い障害物の２段目の回避方向を対応するセグメントの点灯で表示するように、上記方向表示制御手段に制御されることを特徴とする自律移動装置。
6. 請求項５に記載の自律移動装置において、
   前記方向表示手段は上記各段の回避方向を上記セグメントの点灯順序で表示するように制御されることを特徴とする自律移動装置。
7. 障害物検出手段で検出した複数の障害物を、定められた回避方法に基づいて回避しながら目的地まで自律移動装置が移動するに際し、方向表示手段により各障害物の回避方向を表示する自律移動装置の回避方向表示方法において、
   前記方向表示手段は、各障害物に対する複数段先の回避方向を表示することを特徴とする自律移動装置の回避方向表示方法。
8. 請求項７に記載の自律移動装置の回避方向表示方法において、
   前記方向表示手段は、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向と、自律移動装置に次ぎに近い障害物の2段目の回避方向を順次表示することを特徴とする自律移動装置の回避方向表示方法。
9. 請求項７に記載の自律移動装置の回避方向表示方法において、
   前記方向表示手段は、各方向を示すセグメント状の表示器で構成され、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向と、自律移動装置に次に近い障害物の２段目の回避方向を対応するセグメントの点灯で表示することを特徴とする自律移動装置の回避方向表示方法。
10. 請求項９に記載の自律移動装置の回避方向表示方法において、
    前記方向表示手段は、自律移動装置に最も近い障害物の1段目の回避方向を示すセグメントの表示と、自律移動装置に次ぎに近い障害物の2段目の回避方向を示すセグメントの点灯順序で表示することを特徴とする自律移動装置回避方向表示方法。

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