JP2010176203A

JP2010176203A - 自律移動ロボットシステム

Info

Publication number: JP2010176203A
Application number: JP2009015691A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Uematsu; 弘幸上松; Tatsuo Sakai; 龍雄酒井; Shintaro Kinoshita; 愼太郎木下; Ryosuke Murai; 亮介村井
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】自律移動ロボットシステムにおいて、簡単な構成により、自律移動ロボットが危険な領域に進入することがなく安全で自律的な移動動作を制限されず移動可能とし、そのような稼働環境を容易かつ低コストで実現可能とする。
【解決手段】システム１０は、ロボット１と稼働環境に設置されたマーク２とを備え、ロボット１は、記憶手段５に記憶された情報および制御パラメータに基づいて走行経路を生成する経路生成手段６と、走行経路に沿って移動手段７１を制御して自己の位置を移動させる移動制御手段７と、安全確認用のマーク２を検出するためのマーク検出器８とを備え、マークは、ロボット１が安全に移動可能な領域においてのみマーク検出器８によって検出されるようにロボット１の稼働環境に設置されており、移動制御手段７は、マーク検出器８によってマーク２が検出される間は移動を継続し、マーク２が検出されないときは移動を停止して安全を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、障害物を回避しつつ自律的に移動する自律移動ロボットがその稼動領域において安全に自律移動できる自律移動ロボットシステムに関する。

従来、屋内等において自走して床面清掃や物品運搬などの作業を行う無人の移動装置が知られている。このような移動装置が下り階段などに転落するのを防止するために、移動装置に画像センサ、超音波センサ、レーザレーダなどによる床面凹凸を検出するセンサを備えて危険領域を検出させることが行われている。また、床面に貼ったガイド用のテープによって移動経路を示され、そのテープに沿う床面上の適宜な箇所に貼り付けた標識を描いたテープによって左折、徐行、一旦停止などの移動制御情報を与えられて、移動領域が制限される無人移動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５８−１２９６０９号公報

しかしながら、上述した床面凹凸を検出する方法は、凹形状を検出するために凹形状部に接近して上方からその形状を検出する必要があり、危険領域に近づかなければ危険領域が分からないという問題がある。また、上述した特許文献１に示されるように床面にテープによって標識を施設する方法では、標識を危険領域の十分手前に設置して予告することができるものの、標識の検出ミスや、テープの破損、汚れなどによる認識不良があると、進入禁止エリアに誤進入する可能性がある。なお、特許文献１に開示された移動装置は、ガイド用のテープと標識に依存して移動する装置であって、自ら移動経路を生成して自律的に移動することのできない装置である。

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、自律移動ロボットが危険な領域に進入することがなく安全で自律的な移動動作を制限されず移動でき、そのような稼働環境を容易かつ低コストで実現できる自律移動ロボットシステムを提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、自律的に移動する自律移動ロボットと、前記自律移動ロボットが安全確認のために用いるように該ロボットの稼働環境に設置されたマークと、を備えた自律移動ロボットシステムであって、前記自律移動ロボットは、自己の周囲の障害物を検出して障害物位置情報を取得する環境情報取得手段と、自己の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記環境情報取得手段によって取得される障害物位置情報、前記位置情報取得手段によって取得される自己位置情報、地図情報、および制御パラメータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報および制御パラメータに基づいて走行経路を生成する経路生成手段と、前記経路生成手段によって生成された走行経路に沿って移動手段を制御して自己の位置を移動させる移動制御手段と、前記安全確認用のマークを検出するためのマーク検出器と、を備え、前記マークは、前記自律移動ロボットが安全に移動可能な領域においてのみ前記マーク検出器によって検出されるように該ロボットの稼働環境に設置されており、前記移動制御手段は、前記マーク検出器によってマークが検出される間は移動を継続し、マークが検出されないときは移動を停止するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の自律移動ロボットシステムにおいて、前記移動制御手段は、前記マーク検出器が移動方向の前方または後方における一定角度範囲内に前記マークを検出しているときに移動を継続するものである。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の自律移動ロボットシステムにおいて、前記移動制御手段は、前記マーク検出器が移動方向の前方における一定角度範囲内に前記マークを検出しているときに移動を継続するものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自律移動ロボットシステムにおいて、前記移動制御手段は、前記マーク検出器が前記マークを検出しなくなったときであっても、検出しなくなった地点から一定のエリア内では移動を継続するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自律移動ロボットシステムにおいて、前記移動制御手段は、前記マーク検出器が前記マークを検出しなくなったときであっても、検出しなくなった時点から一定の時間内では移動を継続するものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自律移動ロボットシステムにおいて、前記移動制御手段は、前記マーク検出器が前記マークを検出しなくなったときであっても、検出しなくなった地点から移動方向の一定距離内に障害物が検出されるときには、検出しなくなった地点から一定のエリア内では移動を継続するものである。

請求項１の発明によれば、安全な環境にいることをマークの検出によって常に認識して移動し、マークを検出できずに安全な環境にいることを認識できないときには移動を停止するので、自律移動ロボットが危険な領域に進入することがなく安全で自律的な移動動作を制限されず移動できる。また、マーク検出器やマークの破損、故障、検出ミスがあっても、誤認識でない限り、誤って危険領域にする心配がない。また、自律移動ロボットは、自律的に移動機能を有しており、マークは、自律移動ロボットが安全に移動可能な領域においてのみ自律移動ロボットのマーク検出器によって検出されるように設置すればよいので、ガイド用のテープや標識などと異なり、マークの設定位置が少なくてよく、床面に貼ったりする必要がなく、そのようなマークを設置した稼働環境を容易かつ低コストで実現できる。また、マークの設置が容易なので、移動環境の増減や変更が容易である。

請求項２の発明によれば、自律移動ロボットに対し、移動可能な方向を限定するので、２次元的な領域に対する移動可能領域を制限するだけでなく、移動可能領域をマークを含む直線に沿った１次元的な領域に制限できる。すなわち、自律移動ロボットは、移動可能領域だけでなく、進んでよい方向を認識しつつ、自律移動をすることができる。また、移動方向の前方または後方における一定角度範囲内にマークを検出できるようにするには、マークを移動方向の一方側にのみ配置すればよいので、マーク設置のための時間やコストを低減できる。

請求項３の発明によれば、自律移動ロボットに対し、移動可能な方向を限定するので、２次元的な領域に対する移動可能領域を制限するだけでなく、移動可能領域をマークを含む直線に沿った１次元的な領域に制限でき、さらにその向きまで制限できる。すなわち、自律移動ロボットは、進んでよい方向と向きを認識しつつ、自律移動をすることができる。また、自律移動ロボットは、マークに向かって移動してマークに近づき過ぎ、またはマークを通り過ぎたため前方にマークを検出できない位置に至ると停止するので、突き当たり危険地帯などの場合に対応できる。

請求項４の発明によれば、マークを検出しなくなったときであっても直ぐには停止しないので、また、自己の移動によってマークを検出できる領域に復帰する可能性が与えられるので、人や障害物によってマークが遮られた場合にスムーズで効率的な回避動作や移動動作を行える。

請求項５の発明によれば、マークを検出しなくなったときであっても直ぐには停止しないので、人や障害物によってマークが遮られた場合に、スムーズに回避動作や移動動作を行える。すなわち、時間経過の結果、他の移動体が移動することによりマークを検出できる可能性があるので、移動の中断のないスムーズで効率的な移動を実現できる。

請求項６の発明によれば、検出された障害物によってマークが遮られた可能性を考慮するので、移動の中断のないスムーズで効率的な移動を実現できる。

本発明の第１の実施形態に係る自律移動ロボットシステムのブロック構成図。同上システムにおける自律移動ロボットの斜視図。同上システムにおける自律移動ロボットが行うマーク検出と動作の切り替えの処理のフローチャート。図３に示した処理が行われる具体的状況を示す自律移動ロボットの斜視図。図４に示した状況に対応する平面図。第２の実施形態に係る自律移動ロボットシステムにおける自律移動ロボットの斜視図。同上システムにおける自律移動ロボットが行うマーク検出と動作の切り替えの処理のフローチャート。図７に示した処理が行われる具体的状況を示す自律移動ロボットの斜視図。図８に示した状況に対応する平面図。図７に示した処理が行われる具体的状況の他の例を示す自律移動ロボットの平面図。（ａ）は同上システムにおける自律移動ロボットの移動の様子を示す平面図、（ｂ）は自律移動ロボットが（ａ）とは逆向きに移動する場合の平面図。第３の実施形態に係る自律移動ロボットシステムにおける自律移動ロボットの斜視図。同上システムにおける自律移動ロボットが行うマーク検出と動作の切り替えの処理のフローチャート。同上システムにおける自律移動ロボットの移動の様子を示す平面図。（ａ）は第４の実施形態に係る自律移動ロボットシステムにおける自律移動ロボットの移動中の平面図、（ｂ）は同システムで用いられる移動継続エリアの平面図。同上システムにおける自律移動ロボットが行うマーク検出と動作の切り替えの処理のフローチャート。同上システムにおける自律移動ロボットの移動の様子を示す平面図。第５の実施形態に係る自律移動ロボットシステムにおける自律移動ロボットが行うマーク検出と動作の切り替えの処理のフローチャート。第６の実施形態に係る自律移動ロボットシステムにおける自律移動ロボットの移動中の平面図。同上システムにおける自律移動ロボットが障害物を検出したときの動作を説明する平面図。

以下、本発明の実施形態に係る自律移動ロボットシステムについて、図面を参照して説明する。図１は各実施形態において共通であり適宜参照される。
（第１の実施形態）
図１乃至図５は第１の実施形態について示す。自律移動ロボットシステム１０は、図１、図２に示すように、自律的に移動する自律移動ロボット１（以下ロボット１とも記す）と、ロボット１が安全確認のために用いるようにロボット１の稼働環境に設置された複数のマーク２と、を備えて構成されている。自律移動ロボット１は、自己の周囲の障害物を検出して障害物の位置情報を取得する環境情報取得手段３と、自己の位置情報を取得する位置情報取得手段４と、環境情報取得手段３によって取得される障害物位置情報５１、位置情報取得手段４によって取得される自己位置情報５２、地図情報５３、および制御パラメータ５４を記憶する記憶手段５と、記憶手段５に記憶された情報および制御パラメータ５４に基づいて走行経路を生成する経路生成手段６と、経路生成手段６によって生成された走行経路に沿って移動手段７１を制御して自己の位置を移動させる移動制御手段７と、安全確認用のマーク２を検出するためのマーク検出器８と、を備えている。また、マーク２は、ロボット１が安全に移動可能な領域においてのみマーク検出器８によって検出されるようにロボット１の稼働環境に設置されており、移動制御手段７は、マーク検出器８によってマーク２が検出される間は移動を継続し、マーク２が検出されないときは移動を停止する。

環境情報取得手段３は、車体の前面下部中央に備えられて前方の水平面内スキャンするレーザレーダで構成されている。レーザレーダは、そのスキャン面内で所定一定角度でレーザビームを振って、所定の半径を有する半円形の障害物検出エリアにおいて、物体や障害物までの距離を取得する。位置情報取得手段４は、走行領域の地図情報５３に含められている特徴的な壁情報などの環境構成物情報や専用に設けられたランドマークなどを実際の走行領域内で検出して地図情報と比較することにより自律移動ロボット１の自己位置を取得する。位置情報取得手段４によって取得された情報は自己位置情報５２として記憶手段５に記憶され、経路生成手段６や移動制御手段７によって参照される。また、自己位置の取得には、通常は、移動手段７１からの情報が用いられる。移動手段７１は、電池ＢＴで駆動されるモータと駆動輪７１ａ（図２）とを備えて構成されている。このモータには、その回転数や回転速度を計測するエンコーダが設けられている。移動制御手段７は、このエンコーダの出力によって移動距離や移動方向を知ることができる。自律移動ロボット１は、これによって得られた自己位置情報に基づいて、いわゆるデッドレコニング（推定航法）を行い、自律的に移動する。この移動手段７１からの情報に基づく自己位置を補正するために、ランドマークなどの検出結果と地図情報との比較に基づく自己位置情報が用いられる。

また、位置情報取得手段４、記憶手段５、経路生成手段６、および移動制御手段７等は、全体で制御部７０を構成している。この制御部７０を構成するため、ＣＰＵやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成を備えた電子計算機と、その上のプロセスまたは機能の集合を用いることができる。

マーク２は、投光器からの光のように予め定めたパターンで点滅させる特定色の照明光、すなわち光マークである。このようなマーク２は、ロボット１が安全に動くことができる領域では認識することができ、階段や大きな段差などのある走行に危険を伴う領域では認識できないように設置されている。マーク２は、天井や壁の上部など、ロボット１が遠くからでも検出しやすい位置に設置する。また、マーク検出器８は、例えば、ロボット１の頭部に設置された全方向カメラであり、画像処理によってマーク２を検出し、マーク検出信号を出力する。

図３によって、自律移動ロボットシステム１０における自律移動ロボット１の移動動作を説明する。ロボット１が動作を開始すると、マーク検出器８は全方向についてマーク検出の動作を行う（Ｓ１）。マーク検出器８は、カメラで撮像した画像を処理してマーク２の像を検出し、マーク２が検出されている限り、その検出した旨の信号を制御部７０の移動制御手段７に出力し続ける。移動制御手段７は、マーク検出器８からの信号の有無によって、マーク２が検出されているかどうかを判断し（Ｓ２）、マーク２が検出されている限り（Ｓ２でＹｅｓ）、移動手段７１を制御してロボット１の移動を継続させる（Ｓ３）。この場合、制御は、所定の制御周期のもとで、最初のステップ（Ｓ１）から繰り返される。マーク２が検出されていない場合には（Ｓ２でＮｏ）、移動制御手段７は、ロボット１の移動を停止させる（Ｓ４）。

図４、図５は上述の移動継続と移動停止の状況を示す。実線によって示したロボット１は、視線ａによって示すように、マーク検出器８が前方上方の天井に配置されたマーク２を検出可能であり、矢印ｘで示すように、前方に向かって自律移動を行っている。ところが、破線で示したロボット１ａは、マーク検出器８の視線ｂが環境の壁によって遮られてマーク２を検出することができないので、停止状態となっている。つまり、ロボット１ａは、矢印ｘ１の方向に移動して、下り階段ＳＴが存在する危険領域９に近づくことにより、マーク２を検出できなくなって停止し、それ以上、危険領域９に接近しないように制御されている。

本実施形態の自律移動ロボットシステム１０によれば、安全な環境にいることをマーク２の検出によって常に認識して移動し、マーク２を検出できずに安全な環境にいることを認識できないときには移動を停止するので、自律移動ロボット１が危険な領域に進入することがなく、ロボット１は安全で自律的な移動動作を制限されず移動できる。また、マーク検出器８やマーク２の破損、故障、マーク検出器８による検出ミスがあっても、誤認識でない限り、誤って危険領域９にする心配がない。また、ロボット１は、自律的に移動する機能を有しており、マーク２は、ロボット１が安全に移動可能な領域においてのみマーク検出器８によって検出されるように設置すればよいので、ガイド用のテープや標識などと異なり、マーク２の設定位置が少なくて済み、また、床面に貼ったりする必要がなく、そのようなマーク２を設置した稼働環境を容易かつ低コストで実現できる。また、マークの設置が容易なので、移動環境の増減や変更が容易である。

マーク２は、本実施形態で示した光マーク（照明光）の他に、特定のカラーパターンをもつ板や標識、ラベルを用いてもよい。マーク２として照明光を用いる場合、誤認識を防ぐために、点灯と消灯を予め定めたパターンで繰り返したり、照度を予め定めたパターンで変化させたりしてもよい。また、マーク２が環境側の美観を損ねたり、通行する人が視認して違和感を覚えないようにするために、マーク２が発する光を赤外や紫外といった波長のものとして、人には視認できないものとしたり、照明光の点滅、明暗のパターンを人に認知できない高速で行ない、人からは点灯した通常の照明器具のようにしたりしてもよい。また、マーク２をマーク検出器８として、本実施形態で示したような全方向カメラの他に、特定周波数の光のみを検出するセンサや、光の点滅パターンを検出するセンサ等を用いてもよい。より一般には、マーク検出器８は、検出すべきマーク２を信頼性良く検出することができ、検出した旨の信号を出力するものであればよい。

（第２の実施形態）
図６乃至図１１は第２の実施形態について示す。本実施形態の自律移動ロボットシステム１０は、第１の実施形態におけるマーク検出器８が、図６に示すように、全方向カメラではなく、前方カメラ８１と後方カメラ８２の２方向カメラに変更されたものである。前方と後方の各カメラ８１，８２はそれぞれ一定の視野ω（立体角）内において、マーク２を検出することができる。そして、この自律移動ロボットシステム１０において、移動制御手段７は、マーク検出器８が移動方向の前方または後方における一定角度範囲内にマーク２を検出しているときに移動を継続する。

図７によって、自律移動ロボットシステム１０における自律移動ロボット１の移動動作を説明する。ロボット１が動作を開始すると、マーク検出器８は移動方向の前後についてマーク検出の動作を行う（Ｓ２１）。マーク検出器８は、カメラ８１、またはカメラ８２で撮像した画像を処理してマーク２の像を検出し、マーク２が検出されている限り、その検出した旨の信号を制御部７０の移動制御手段７に出力し続ける。移動制御手段７は、マーク検出器８からの信号の有無によって、マーク２が検出されているかどうかを判断し（Ｓ２２）、マーク２が検出されている限り（Ｓ２２でＹｅｓ）、移動手段７１を制御してロボット１の移動を継続させる（Ｓ２３）。マーク２が検出されていない場合には（Ｓ２２でＮｏ）、移動制御手段７は、ロボット１の移動を停止させる（Ｓ２４）。

図８、図９は上述の移動継続と移動停止の状況を示す。実線によって示したロボット１は、視線ａによって示すように、マーク検出器８が前方上方の天井に配置されたマーク２を検出可能であり、矢印ｘで示すように、前方に向かって自律移動を行っている。ところが、破線で示したロボット１ａは、マーク検出器８の視野ωがマーク２の方向を向いていないので、マーク２を検出することができずに停止状態となっている。つまり、ロボット１ａは、矢印ｘ１の方向に移動して、下り階段ＳＴが存在する危険領域９に近づくことにより、マーク２を検出できなくなって停止し、それ以上、危険領域９に接近しないように制御されている。

また、図１０はロボット１が後方のマーク２を検出しながら、矢印ｘで示すように、マーク２から離れる方向に移動している様子を示す。この図の状況において、破線で示したロボット１ａは、マーク２を検出できなくなったことにより、矢印ｘ１方向の移動を停止し、それ以上、危険領域９に接近しないように制御されている。

本実施形態における自律移動ロボットシステム１０においては、上述の図４に示したような視線ａを遮る壁などがない状態、すなわち、図８に示すような下り階段ＳＴ付近が手摺Ｂなどで仕切られているだけで、全方位カメラでは階段付近からもマーク２が見えてしまう場合においても、マーク２と２方向カメラによるマーク検出器８とによってロボット１の危険領域９への接近を防止することができる。また、図８に示すような場合、マーク２側に衝立等を設けて、階段付近からはマーク２が見えないようにすることが簡便であるが、美観や自律移動装置の稼働領域形状によっては対応できないことがあり、本実施形態のマーク検出器８によると衝立等を設ける必要がない。これは、ロボット１に搭載したカメラの認識範囲を、進行方向の前後一定範囲内に限ることにより、ロボット１が通路方向から大きく外れるとマーク２を検出できないようにして、ロボット１が通路からはみ出ることを防ぐことができるからである。

また、ロボット１に搭載したカメラの認識範囲を、一定範囲内に限る方法として、マーク２の種類や属性に応じて、検出が有効となる視野ωの範囲（有効認識範囲）を変更させるようにしてもよい。例えば、第１の実施形態における全方向カメラを用いて検出したマークが赤のマークの場合は全方向で検出を有効とし、黄色のマークの場合は前方と後方の一部の角度範囲、例えば、視野３０°内にあるときだけ有効とする。有効無効の判断、あるいは認識範囲の変更は、例えば、移動制御手段７が行うようにすることができる。また、そのような機能を移動制御手段７に組み込むことは、ソフトウエア的に容易に行うことができる。すると、図８に示すように、全方位カメラでは階段付近からもマーク２が見えてしまう場合においても、ソフトウエア的にマーク２が見えないものとすることができ、ロボット１が危険領域９に接近するのを防止することができる。すなわち、第１の実施形態に示した自律移動ロボットシステム１０において、本実施形態における動作を含めて実現できることになる。第１の実施形態の方法と第２の実施形態の方法を混在させる場合に、例えば、多くの通路には赤マークを設定し、一部の手すりのある通路部分は黄色マークを設定するなどとすればよい。

図１１（ａ）（ｂ）によって、ロボット１のより広範囲の移動を説明する。ロボット１は、図１１（ａ）に示すように、屋内の廊下等の接続された通路を自律移動して点Ｐから点Ｑに向かうものとする。各廊下の移動方向前方には、マーク２１等が設けられている。、ロボット１は前方方向である矢印ｘ方向のマーク２１等を、前方に視野を有するマーク検出器８（図６におけるカメラ８１）を用いて検出しつつ、前方方向に自律移動する。また、図１１（ｂ）に示すように、ロボット１は、点Ｑから点Ｐに逆向きに移動することもある。この場合、ロボット１は後方方向である矢印ｘ方向のマーク２４等を、後方に視野を有するマーク検出器８（図６におけるカメラ８２）を用いて検出しつつ、前方方向に自律移動する。マーク２の配置は、マーク２から一定の距離離れたり、マーク２に一定距離近づいたりした場合に、マーク検出器８によっては検出できないように配置することにより、ロボット１の移動範囲を制限することができる。このようなロボット１は、往路と復路における前方に、すなわち往復路の前後両方向に、マーク２を設けることなく、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、片方だけにマーク２を設けることにより、往復動作を行うことができる。

本実施形態の自律移動ロボットシステム１０によれば、ロボット１に対し、移動可能な方向を限定するので、２次元的な領域に対する移動可能領域を制限するだけでなく、移動可能領域をマーク２を含む直線に沿った１次元的な領域に制限できる。すなわち、ロボット１は、移動可能領域だけでなく、進んでよい方向を認識しつつ、自律移動をすることができる。また、移動方向の前方または後方における一定角度範囲内にマーク２を検出できるようにするには、マーク２を移動方向の一方側にのみ配置すればよいので、マーク２を設置するための時間やコストを低減できる。

（第３の実施形態）
図１２乃至図１４は第３の実施形態について示す。本実施形態の自律移動ロボットシステム１０は、第２の実施形態におけるマーク検出器８が、図１２に示すように、前方カメラ８１だけの１方向カメラに変更されたものである。前方のカメラ８１は一定の視野ω（立体角）内において、マーク２を検出することができる。そして、この自律移動ロボットシステム１０において、移動制御手段７は、マーク検出器８が移動方向の前方における一定角度範囲内にマーク２を検出しているときに移動を継続する。

図１３によって、自律移動ロボットシステム１０における自律移動ロボット１の移動動作を説明する。ロボット１が動作を開始すると、マーク検出器８は移動方向の前後についてマーク検出の動作を行う（Ｓ３１）。マーク検出器８は、カメラ８１で撮像した画像を処理してマーク２の像を検出し、マーク２が検出されている限り、その検出した旨の信号を制御部７０の移動制御手段７に出力し続ける。移動制御手段７は、マーク検出器８からの信号の有無によって、マーク２が検出されているかどうかを判断し（Ｓ３２）、マーク２が検出されている限り（Ｓ３２でＹｅｓ）、移動手段７１を制御してロボット１の移動を継続させる（Ｓ３３）。マーク２が検出されていない場合には（Ｓ３２でＮｏ）、移動制御手段７は、ロボット１の移動を停止させる（Ｓ３４）。

図１４は上述のロボット１の稼働状況を示す。ロボット１１はマーク検出器８を用いて前方のマーク２０を検出しつつ矢印ｘ１方向に移動している。このロボット１１が移動している廊下の前方天井には３つのマーク２０，２１，２２が廊下の幅方向に並列に設置されており、ロボット１１は廊下の左側を移動している。また、ロボット１２は前方のマーク２６を検出しつつ矢印ｘ２方向に移動し、ロボット１３は前方のマーク２９を検出しつつ矢印ｘ２方向に移動している。ロボット１２の進行方向前方には、下り階段ＳＴが存在する危険領域９がある。また、マーク２５，２６，２７は、危険領域９の手前に設定された危険近接領域９０の手前の天井部に設置されている。ここで、ロボット１２が、本来左折してロボット１３の移動経路と同じ経路を移動すべきところ、直進し続けたとする。すると、ロボット１２がマーク２６に近づき過ぎることになり、マーク検出器８はマーク２９を検出することができなくなる。ロボット１２はマーク検出器８からのマーク検出信号が停止されるので、その場で停止することになり、危険領域９への接近が防止される。

本実施形態の自律移動ロボットシステム１０によれば、ロボット１に対し、移動可能な方向を限定するので、２次元的な領域に対する移動可能領域を制限するだけでなく、移動可能領域をマーク２を含む直線に沿った１次元的な領域に制限でき、さらにその向きまで制限できる。すなわち、ロボット１は、進んでよい方向と向きを認識しつつ、自律移動をすることができる。また、ロボット１は、マーク２に向かって移動してマーク２に近づき過ぎ、またはマーク２を通り過ぎたため前方にマーク２を検出できない位置に至ると停止するので、突き当たり危険地帯などの場合に対応できる。なお、前方一定の視野ω内においてマーク２を検出する前方のカメラ８１に代えて、例えば、第１の実施形態における全方向カメラを用いて、マーク２の種類や属性に応じて、検出が有効となる視野ωの範囲を変更させるようにしてもよい。このことは、第２の実施形態において述べたのと同様であり、第１の実施形態に示した自律移動ロボットシステム１０において、本実施形態における動作を実現できることになる。

（第４の実施形態）
図１５、図１６は第４の実施形態について示す。本実施形態の自律移動ロボットシステム１０は、上述の各実施形態における自律移動ロボットシステムにおいて、マーク検出器８がマーク２を検出しなくなったときであっても、移動制御手段７は、検出しなくなった地点から一定のエリア内では移動を継続するものである。

図１５（ａ）は、ロボット１がマーク２を検出しつつ移動しているときに、何らかの原因により、例えば、前方に歩行者Ｍが来たことにより、歩行者Ｍによって視野を遮られてマーク２を検出できなくなった状況を示す。本実施形態におけるロボット１は、マーク２を検出できなくなったとしても直ちに停止するということはなく、移動継続エリアＡを設定し、その領域内で移動を継続する。これにより、危険領域への接近ではないにも関わらず停止して移動できなくなる、という状況の打開を安全性を損なうことなく図ることができる。移動継続エリアＡは、例えば、図１５（ｂ）に示すように、マークを検出しなくなった地点Ｐ０を含む楕円形の領域であって、その楕円の長径は左右方向の長さＤであり、短径は地点Ｐ０から前方への長さＬ１と後方への長さＬ２を足した長さ（Ｌ１＋Ｌ２）である。

図１６によって、ロボット１の移動動作を説明する。ロボット１が動作を開始すると、マーク検出器８はマーク検出の動作を行い、マーク２を検出している限り、その検出した旨の信号を制御部７０の移動制御手段７に出力し続ける。移動制御手段７は、マーク検出信号がある限り（Ｓ４１でＹｅｓ）、移動手段７１を制御してロボット１の移動を継続させる（Ｓ４２）。マーク２が検出されていない場合には（Ｓ４１でＮｏ）、移動制御手段７は、上述の移動継続エリアＡ内で、所定距離だけロボット１を移動させる（Ｓ４３）。その後、移動制御手段７は、マーク検出信号の有無、すなわちマークが検出されているかどうか調べ、マークが検出されていなければ（Ｓ４４でＮｏ）、現在地が所定エリア、すなわち移動継続エリアＡ内かどうかを調べる（Ｓ４５）。現在地が移動継続エリアＡ内であれば（Ｓ４５でＹｅｓ）、さらに移動させる（Ｓ４３）。このような移動継続エリアＡ内での移動によってマーク２が検出されたならば（Ｓ４４でＹｅｓ）、制御は、最初のステップ（Ｓ４１）に戻され、移動継続エリアＡの設定は解除される。また、移動継続エリアＡ内で移動したにも関わらずマーク２を検出できない場合には（Ｓ４５でＮｏ）、移動制御手段７は、ロボット１の移動を停止させる（Ｓ４６）。

上述のように、ロボット１とマーク２の間に人や台車などの障害物が現れた場合、または障害物が残置された場合、これらの障害物によってマークが遮られたり、回避動作により進行方向が通路方向からずれてしまうとマーク２を検出できなくなる。このような状況は、第２および第３の実施形態における制限された視野によって方向性を有するマーク検出器８を用いる場合に顕著である。ロボット１は、停止してしまうことによって障害物を回避できなくなる。そこで、上述のように、ロボット１がマーク２を検出できなくなった地点Ｐ０をもとに、移動継続エリアＡのように予め定めた移動可能エリア内においては、マーク２を検出できなくても移動を継続させる。これにより、ロボット１はエリア内で障害物に対する回避動作をスムーズに行うことができる。

図１７によって、移動継続エリアＡの寸法、すなわち本実施形態の場合の楕円形の長径Ｄ（エリア幅）の設定について説明する。ロボット１がマーク２を検出できる領域である安全稼働エリアＢと、落下の危険がある階段ＳＴなどの危険領域９とは、十分に距離をとることが望ましい。そこで、最小距離ｄは、例えば、Ｄ／２＜ｄを満たすように設定して安全を確保する。つまり、このような最小距離ｄを確保した上で、長径Ｄを設定することができる。また、最小距離ｄは、ロボット１の稼働領域や、複数存在するロボット１の種類などに応じて複数種類の距離が設定される。従って、長径Ｄは、各最小距離ｄに応じて、それぞれ領域毎に、またはロボット１毎に設定することができる。エリア幅（長径Ｄ）や最小距離ｄなどは、パラメータとして、予め定めておいてもよく、直前に検出していたマーク２の種類や属性に応じて変化させてもよい。

本実施形態の自律移動ロボットシステム１０によれば、マーク２を検出しなくなったときであっても直ぐには停止しないので、また、自己の移動によってマーク２を検出できる領域に復帰する可能性が与えられるので、人や障害物によってマーク２に対する視野が遮られた場合にスムーズで効率的な回避動作や移動動作を行える。

（第５の実施形態）
本実施形態の自律移動ロボットシステム１０は、第１乃至第３の実施形態において移動制御手段７は、マーク検出器８がマーク２を検出しなくなったときであっても、検出しなくなった時点から一定の時間（移動許可時間）内では移動を継続するものである。図１８に示すように、ロボット１が動作を開始すると、マーク検出器８はマーク検出の動作を行い、マーク２を検出している限り、その検出した旨の信号を制御部７０の移動制御手段７に出力し続ける。移動制御手段７は、マーク検出信号がある限り（Ｓ５１でＹｅｓ）、移動手段７１を制御してロボット１の移動を継続させる（Ｓ５２）。マーク２が検出されていない場合には（Ｓ５１でＮｏ）、移動制御手段７は、マーク２を検出しなくなったときからの所定経過時間内であって一定の時間間隔だけロボット１を移動させる（Ｓ５３）。

ロボット１の移動後、移動制御手段７は、マーク検出信号の有無、すなわちマークが検出されているかどうか調べ、マークが検出されていなければ（Ｓ５４でＮｏ）、経過時間が前記所定経過時間（移動許可時間）内かどうかを調べる（Ｓ５５）。所定経過時間が経過してなく、まだ時間的に余裕が有れば（Ｓ５５でＹｅｓ）、さらに移動させる（Ｓ５３）。このような前記所定経過時間内での移動によってマーク２が検出されたならば（Ｓ５４でＹｅｓ）、制御は、最初のステップ（Ｓ５１）に戻される。また、所定経過時間内で移動したにも関わらずマーク２を検出できない場合には（Ｓ５５でＮｏ）、移動制御手段７は、ロボット１の移動を停止させる（Ｓ５６）。

本実施形態の自律移動ロボットシステム１０によれば、マーク２を検出しなくなったときであっても直ぐには停止しないので、人や障害物によってマーク２が遮られた場合に、スムーズに回避動作や移動動作を行える。すなわち、時間経過の結果、他の移動体が移動することによりマーク２を検出できる可能性があるので、移動の中断のないスムーズで効率的な移動を実現できる。所定経過時間や移動のための一定の時間間隔などのパラメータは、予め定めておいてもよく、直前に検出していたマークの種類に応じて変化させるようにしてもよい。

（第６の実施形態）
図１９、図２０は第６の実施形態について示す。本実施形態の自律移動ロボットシステム１０は、上述の第４の実施形態において、障害物検知情報を考慮するものである。すなわち、図１９に示すように、ロボット１は、マーク検出器８がマーク２を検出しなくなったときであっても、検出しなくなった地点Ｐ０から移動方向の一定距離内に環境情報取得手段３によって障害物Ｍが検出されるときには、マーク２を検出しなくなった地点Ｐ０から一定のエリア、すなわち移動継続エリアＡ内では移動を継続するものである。移動の継続に際して考慮する障害物を検出する領域、すなわち地点Ｐ０から移動方向の一定距離内とされる範囲を定める領域として、ロボット１の前方に膨らむ障害物有無判断エリアＣを設定する。そして、本実施形態では、予め定めた移動方向前方の障害物有無判断エリアＣ内に障害物が検出されたときのみ、予め定めた移動継続エリアＡ内においては、マーク２を検出できなくても移動が継続される。

本実施形態の自律移動ロボットシステム１０によれば、検出された障害物によってマークが遮られた可能性を考慮するので、移動の中断のないスムーズで効率的な移動を実現できる。また、障害物などによってマーク２の検出が妨げられた場合のみ、限られた領域である移動継続エリアＡ内において移動を継続させるので、マーク検出器８の故障や自己位置情報５２の間違いなどによってマーク２を検出できなくなった可能性を排除でき、ロボット１は、より安全に効率良く移動できる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。また、マーク検出器８がマーク２を検出する際の検出視野の範囲を制限する方法は、マーク検出器８側で行うこともできるし、マーク２側で行うこともでき、両者において行うこともできる。例えば、マーク２が投光器の場合、その投光器の前面に筒状のコリメータを設けることによりマーク検出器８に対する視野（見え）を制限することができる。また、遮蔽板によって、マーク２の近くではマーク２を見えなくすることも適宜行うことができる。

１自律移動ロボット
２，２０〜２９マーク
３環境情報取得手段
４位置情報取得手段
５記憶手段
６経路生成手段
７移動制御手段
８，８１，８２マーク検出器
１０自律移動ロボットシステム
５１障害物位置情報
５２自己位置情報
５３地図情報
５４制御パラメータ
７１移動手段
Ａ移動継続エリア
Ｂ安全稼働エリア
Ｃ障害物有無判断エリア

Claims

自律的に移動する自律移動ロボットと、前記自律移動ロボットが安全確認のために用いるように該ロボットの稼働環境に設置されたマークと、を備えた自律移動ロボットシステムであって、
前記自律移動ロボットは、
自己の周囲の障害物を検出して障害物位置情報を取得する環境情報取得手段と、
自己の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記環境情報取得手段によって取得される障害物位置情報、前記位置情報取得手段によって取得される自己位置情報、地図情報、および制御パラメータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された情報および制御パラメータに基づいて走行経路を生成する経路生成手段と、
前記経路生成手段によって生成された走行経路に沿って移動手段を制御して自己の位置を移動させる移動制御手段と、
前記安全確認用のマークを検出するためのマーク検出器と、を備え、
前記マークは、前記自律移動ロボットが安全に移動可能な領域においてのみ前記マーク検出器によって検出されるように該ロボットの稼働環境に設置されており、
前記移動制御手段は、前記マーク検出器によってマークが検出される間は移動を継続し、マークが検出されないときは移動を停止することを特徴とする自律移動ロボットシステム。
前記移動制御手段は、前記マーク検出器が移動方向の前方または後方における一定角度範囲内に前記マークを検出しているときに移動を継続することを特徴とする請求項１に記載の自律移動ロボットシステム。
前記移動制御手段は、前記マーク検出器が移動方向の前方における一定角度範囲内に前記マークを検出しているときに移動を継続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自律移動ロボットシステム。
前記移動制御手段は、前記マーク検出器が前記マークを検出しなくなったときであっても、検出しなくなった地点から一定のエリア内では移動を継続することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自律移動ロボットシステム。
前記移動制御手段は、前記マーク検出器が前記マークを検出しなくなったときであっても、検出しなくなった時点から一定の時間内では移動を継続することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自律移動ロボットシステム。
前記移動制御手段は、前記マーク検出器が前記マークを検出しなくなったときであっても、検出しなくなった地点から移動方向の一定距離内に障害物が検出されるときには、検出しなくなった地点から一定のエリア内では移動を継続することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自律移動ロボットシステム。