JP2010191502A - 移動ロボット制御システム、経路探索方法、経路探索プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】インフラなどの設置を必要とせずに、自律移動ロボットを所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させること。
【解決手段】移動ロボット制御システムは、移動装置２１を有する車両と、車両が所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、走行ルールに応じて所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部２５（１５ａ）と、地図情報記憶部２５（１５ａ）に記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索する経路探索部２３と、経路探索部２３で探索した経路に基づいて、移動装置２１の制御指令値を生成する移動制御部２４と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は移動ロボット制御システム、経路探索方法、経路探索プログラムに関する。

人とロボットが共存する環境において自律移動ロボットを移動させる場合には、ロボットに人との衝突やロボット同士の衝突を回避させて、安全かつ効率的な作業を行わせることが求められる。このため、ロボットには、人と同様にして、例えば右（左）側通行させるなどの走行ルールを徹底させることが要求される。従来では、このような走行ルールをロボットに徹底させるため、工場などの作業現場の廊下などに磁気テープなどのインフラを設置し、その磁気テープに沿ってロボットを移動させるなどの対策が取られていた。

一方で、自律移動ロボット自身に地図情報を備えて、その地図情報から探索した経路に沿って自律的に移動を行わせるという技術も開発されている。例えば特許文献１乃至３には、このような自律移動ロボットに関する技術が開示されている。

特許文献１には、グリッドにより分割した環境地図において、各グリッドに対して重み付けを設定し、利益の大きなグリッドに対して移動経路計画を策定する自動可動式装置のオリエンテーション、ルート選定及び制御のための方法が開示されている。また、特許文献２には、予め学習させた走行ルールに基づいて、環境情報に対応する操舵指令値を決定する自律移動ロボットが開示されている。さらにまた、特許文献３には、過去に採用された経路上のノードに対してマイナスのポイント値を付与し、複数の経路候補から評価値が最も低い経路を採用する経路探索システムが開示されている。

特開平１０−５０１９０８号公報 特開２００７−３１６７９９号公報 特開２００７−２５７２７４号公報

しかしながら、環境に設置したインフラを用いて走行ルールに従って移動させる場合には、例えば広い作業現場ではそのインフラの設置に多大な工数やコストを必要とし、また、ラインなどの作業空間を変更した場合には変更に応じてインフラ自体を再構築する必要があり、柔軟に対応することができないという問題がある。

また、地図情報から探索した経路に従って移動させる場合にはインフラを設置する必要は無いものの、走行ルールを反映させた経路に従ってロボットを移動させることができないという問題がある。これは、従来では、自律移動ロボットが経路探索に使用する地図情報には、人が意図する走行ルール情報が含まれておらず、地図情報には、環境における障害物や壁などの位置情報のみが含まれていたためである。このような地図情報から経路探索を行った結果得られる経路は、障害物や壁などを回避さえしていればよく、例えばロボットにどこを通過させるかなどの走行ルール情報が反映されていないものであった。具体的には、例えば左側通行が定められている廊下において、ロボットに廊下の中央或いは右側を移動させるといった経路を探索してしまうなど、廊下を通行する歩行者に対して危険な経路を探索する恐れがあった。

尚、特許文献１に開示される技術では、各グリッドに設定されるコストの重み付けは、地図作成への貢献度やランドマークの視認性などに関するものであり、例えば右側通行などの、人に対してロボットを安全に走行させるための走行ルールではない。また、特許文献２に開示される技術では、走行ルールは環境地図内に設定されているものではなく、学習によって更新される、障害物回避動作に関する走行ルールである。

従って、本発明は、インフラなどの設置を必要とせずに、自律移動ロボットを所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させることが可能な移動ロボット制御システム、経路探索方法、経路探索プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る第１の態様の移動ロボット制御システムは、移動装置を有する移動ロボットと、前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、前記地図情報記憶部に記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索する経路探索部と、前記経路探索部で探索した経路に基づいて、前記移動装置の制御指令値を生成する移動制御部と、を備えるものである。

これにより、インフラなどの設置を必要とせずに、移動ロボットを所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させることができる。

本発明に係る第２の態様の経路探索方法は、移動装置を有する移動ロボットが追従する経路を探索する経路探索方法であって、前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶するステップと、前記記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索するステップと、を有するものである。これにより、所望の走行ルールを反映させた経路を探索することができる。

本発明に係る第３の態様の経路探索プログラムは、移動装置を有する移動ロボットが追従する経路を探索する経路探索プログラムであって、前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、コンピュータに対して、前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶するステップと、前記記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索するステップと、を実行させるものである。これにより、所望の走行ルールを反映させた経路を探索することができる。

本発明によれば、インフラなどの設置を必要とせずに、自律移動ロボットを所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させることが可能な移動ロボット制御システム、経路探索方法、経路探索プログラムを提供することができる。

実施の形態１に係る移動ロボット制御システムを概略的に示す全体図である。 実施の形態１に係る自律移動ロボットとしての車両を示す概略図である。 実施の形態１に係る移動ロボット制御システムの機能構成を示す図である。 実施の形態１に係る走行ルール情報を含む地図情報を示す図である。 実施の形態１に係る走行ルール情報を説明するための図である。 実施の形態１に係る移動制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る経路探索処理を説明するための図である。 実施の形態１に係る探索された経路を示す図である。 実施の形態２に係る移動ロボット制御システムの機能構成を示す図である。 実施の形態２に係る移動制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る経路探索処理を説明するための図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態１に係る移動ロボット制御システムの概略構成について、図１を参照して説明する。図１は、移動領域としての床部１上の限られたエリアＰ（破線に囲まれた領域）を、自律移動ロボットとしての車両１０が制御部１５からの信号により移動する移動ロボット制御システム１００の一実施形態を概略的に示すものである。図１では、床部１上のエリアＰ上に物体は表記されていないが、既知の固定障害物及び外界センサにより検知された固定障害物や移動障害物が存在し、車両１０はこれらの障害物を回避する必要がある。

図２に示すように、車両１０は、箱型の車両本体１０ａと、１対の対向する左右駆動輪１１と、キャスタ１２を備える対向２輪型の車両であり、これらの左右駆動輪１１、補助輪１２とで車両本体１０ａを水平に支持するものである。さらに、車両本体１０ａの内部には、左右駆動輪１１をそれぞれ駆動する駆動部（モータ）１３と、駆動輪の回転数を検出するためのカウンタ１４と、駆動輪を駆動するための制御信号を作成し、駆動部１３にその制御信号を送信する制御部１５が備えられている。そして、制御部１５内部に備えられた記憶部としてのメモリなどの記憶領域１５ａには、制御信号に基づいて車両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制御プログラムが記録されている。前述の移動速度や移動距離などは、カウンタ１４で検知された左右駆動輪１１の回転数に基づいて求められている。

また、車両本体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ための外界センサ１６が固定されており、この外界センサ１６で認識した画像や映像等の情報が制御部１５に入力された結果、制御プログラムに従って車両の移動する方向や速度等が決定される。外界センサ１６は、障害物等において反射されたレーザを検知するセンサや、ＣＣＤカメラにより構成することができる。

さらに、車両本体１０ａの上面には、自己位置を認識するためのアンテナ１７が備えられており、例えば送信機４０を介して図示しないＧＰＳ等からの位置情報を受け取り、制御部１５においてその位置情報を解析することにより、自己の位置を正確に認識することができる。

このように構成された車両１０は、１対の左右駆動輪１１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（両駆動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、車両１０は、外部からの移動場所を指定する制御部１５からの指令にしたがって、エリアＰ内の指定された目的地までの移動経路を作成し、その移動経路に追従するように移動することで、目的地に到達する。

制御部１５内部に備えられた記憶領域１５ａには、地図情報が記憶されている。地図情報として、ここでは、床部１上のエリアＰ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が記憶されている。障害物の存在の有無を示す障害物情報が、予め又はリアルタイムに各グリッドに対して設定される。制御部１５は、グリッドマップ上において特定される自己位置を移動始点として、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従って移動を行う。

図３は、制御部１５が有する移動ロボット制御システムの機能構成を示すブロック図である。移動ロボット制御システム１００は、移動装置２１と、制御部１５とを備えている。移動装置２１は、上述した、駆動部１３と、左右駆動輪１１と、補助輪１２とを備えている。制御部１５は、自己位置推定部２２と、経路探索部２３と、移動制御部２４と、地図情報記憶部２５（１５ａ）とを備えている。

自己位置推定部２２は、移動装置２１による車両１０の移動量に基づいて、車両１０の現在の自己位置情報を推定する。例えば、自己位置推定部２２は、左右駆動輪１１の回転数を車両１０の移動量として、オドメトリにより自己位置情報を推定することができる。自己位置推定部２２は、推定した車両１０の位置情報をグリッドマップ上における自己の位置に置き換えて、グリッドマップ上における自己位置として認識する。グリッドマップ上において、車両１０の自己位置に相当する場所と、スタート地点である移動始点と、ゴール地点である移動終点における車両１０の移動方向が特定される。尚、自己位置情報の推定手法はこれに限定されず、上述したようにＧＰＳ等からの位置情報を受け取るようにしてもよい。

経路探索部２３は、地図情報記憶部２５（１５ａ）に記憶された地図情報に基づいて、スタートからゴールに至る経路を探索する。ここで、経路探索手法としては、Ａ＊探索アルゴリズムやダイクストラ法などの公知の手段を用いることができる。

移動制御部２４は、経路探索部２３で探索した経路情報に基づいて、移動装置２１を制御するための制御指令値を生成する。移動制御装置２１は、移動制御部２４から入力される制御指令値に基づいて、駆動部１３を駆動制御する。

地図情報記憶部２５（１５ａ）に記憶されている地図情報は、環境に存在する障害物の有無を示す障害物情報や、車両１０が移動する際の走行ルールを反映した走行ルール情報を含んでいる。障害物情報は、予め又はリアルタイムに各グリッドに対して設定される。また、人により、車両１０が所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、走行ルール情報として、地図情報に設定されている。例えば走行ルールとしては、車両１０に廊下の右（左）側の領域を通行させる右（左）側通行が挙げられる。走行ルール情報は、このような走行ルールを反映した情報であり、後述するように、経路探索部２３が経路探索を行う際に、設定された走行ルールに応じて所定の移動領域の経路探索コストを変化させるために利用される。

図４は、走行ルール情報を含む地図情報としてのグリッドマップを示す図である。図では、壁などの障害物領域を右下方向の斜線のハッチングにより示している。これらの障害物領域は、車両１０の移動が禁止される。また、走行ルール情報の一例として、車両１０の移動方向を定める白抜き矢印が各グリッドに対応付けられている。すなわち、車両１０が各グリッドに対応する領域を通過する際の移動方向（走行ルール）が予め定められており、グリッドマップ上に、各グリッドでの車両１０の移動方向を示す白抜き矢印が記されている。

図５は、車両１０の移動方向を示す白抜き矢印（走行ルール情報）を説明するための図である。図に示す例では、車両１０は現在自身が位置するグリッドから近傍の８個のグリッドに移動することができ、各移動方向をそれぞれベクトルＤ１〜ベクトルＤ８として対応付けている。すなわち、走行ルール情報は、グリッドマップ上の各グリッドとベクトルＤ１〜ベクトルＤ８の対応付けを含んでいる。尚、図４に示したグリッド上の黒丸は、車両１０をベクトルＤ１〜ベクトルＤ８で示すいずれの方向へも移動させてよいことを示しており、換言すれば、黒丸のグリッドに対しては、全てのベクトルＤ１〜ベクトルＤ８が対応付けられている。尚、移動が可能な近傍のグリッドの個数は８個に限定されず、車両１０の移動方向は増減させてもよい。

さらに、図４に示す例では、車両１０の移動が積極的には推奨されない非推奨領域が設定されている。図では、非推奨領域を左下方向の斜線のハッチングにより示している。非推奨領域には、車両１０の移動が可能な他の領域と比較して、より高い経路探索コストが設定される。例えば、車両１０の移動が可能な他の領域の経路探索コストを１ポイントとした場合に、非推奨領域の経路探索コストを２ポイントとして設定する。経路探索コストを設定するため、走行ルール情報は、各グリッドと、各グリッドの経路探索コストの対応付けを含んでいる。非推奨領域に対してより高い経路探索コストを設定することで、経路探索の際には、他の領域を通過する経路の経路探索コストと比較して、非推奨領域を通過する経路の経路探索コストがより大きなものなるため、非推奨領域を回避する経路を車両１０に探索させることができる。

続いて、移動ロボット制御システム１００による制御処理について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、移動ロボット制御システム１００による制御処理を示すフローチャートである。図７は、移動ロボット制御システム１００による経路探索処理を説明するための図である。図８は、移動ロボット制御システム１００により探索された経路を示す図である。

図６において、まず、移動ロボット制御システム１００は、車両１０の移動量に基づいて車両１０の自己位置を計算する（ステップＳ１０１）。そして、地図情報記憶部２５（１５ａ）から、走行ルール情報を含む地図情報を読み込む（ステップＳ１０２）。

次いで、移動ロボット制御システム１００は、自己位置情報と走行ルール情報を含む地図情報とに基づいて、経路探索処理を実行する（ステップＳ１０３）。経路探索処理では、車両１０が移動可能な８個の近傍のグリッドを探索対象グリッドとして、探索対象グリッドから次に進むグリッドをグラフ探索する。各グリッドには経路探索コストが設定されており、地図情報には、各グリッドと経路探索コストとの対応付けが含まれている。経路探索処理では、探索対象グリッドの系列からなる経路の総探索コスト（すなわち、経路評価値）が最小となるようにグリッドを選択し続けることで、スタートからゴールまでの経路を探索する。本実施の形態１に係る移動ロボット制御システム１００では、走行ルールが定められた各グリッドの経路探索コストを、走行ルール情報を用いて変化させる。

ここで、図７を参照して、経路探索処理における経路探索コストについて具体的に説明する。図７（ａ）に示すように、経路探索処理において、経路探索を進める探索方向（すなわち、車両１０が移動する可能性のある方向）を黒矢印で示す。また、走行ルール情報に含まれる、探索対象グリッドに対応付けられた車両１０の移動方向（ベクトルＤ１〜ベクトルＤ８）を白抜き矢印で示す。さらに、ここでは、破線矢印で示す順番で各探索対象グリッド（Ｇ１〜Ｇ８）について探索を行う。

移動ロボット制御システム１００は、経路探索を進める探索方向と、探索対象のグリッドに対応付けられた車両１０の移動方向（ベクトルＤ１〜ベクトルＤ８）との内積を計算し、計算した内積値が大きくなるほど、その探索対象グリッドの経路探索コストを、他の探索対象グリッドの経路探索コストに比べて小さな値に設定する。このため、例えば、探索方向と移動方向（ベクトルＤ１〜ベクトルＤ８）とが同一方向となる場合には、探索対象グリッドの経路探索コストは最も小さな値に設定される。従って、図７（ｂ）に示すように、探索対象グリッドＧ１、Ｇ２に対する経路探索コスト（コストＧ（１）、コストＧ（２））は小さな値に設定され、探索対象グリッドＧ３〜Ｇ８に対する経路探索コスト（コストＧ（３）〜コストＧ（８））は大きな値に設定される。このような経路探索コストの設定は、走行ルール情報が設定されていないグリッドの経路探索コストを基準として、探索対象グリッドの経路探索コストに対して所定の値を加算或いは減算することで設定すればよい。

図４に示したグリッドマップに対する経路探索処理結果を図８に示す。図８には、スタートからゴールまでの探索された経路が示されている。図８に示す例では、壁沿いを通行させる走行ルール情報によって、壁沿いのグリッドの経路探索コストを小さく設定することで、壁に沿って車両１０を移動させることが可能な経路が探索されている。

次いで、移動ロボット制御システム１００は、制御指令値を生成する（ステップＳ１０４）。そして、移動装置２１の駆動部１３へと制御指令値を入力して、車両１０を移動させる（ステップＳ１０５）。移動ロボット制御システム１００は、車両１０がゴール（移動終点）に到着したか否かを判定（ステップＳ１０６）し、ゴールに到着した場合には、制御処理を終了する。ゴールに未だ到着していない場合には、ステップＳ１０４へと戻り処理を続ける。

このように、本実施の形態１に係る移動ロボット制御システム１００によれば、インフラなどの設置を必要とせずに、車両１０を所望の走行ルールを反映させた経路に従って移動させることができる。さらに、探索された経路は、走行ルールに従った経路のうちで最短な経路であるため、車両１０はゴールへと効率良く移動することができる。

実施の形態２．
続いて、図９乃至図１１を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る移動ロボット制御システムは、車両１０の移動中に障害物位置情報を検出し、検出した障害物位置情報と、実施の形態１で説明した地図情報とに基づいて、経路探索を行うことを特徴とする。尚、以下では、上述した実施の形態１と同一の構成及び動作については、その説明を省略する。

図９は、本実施の形態２に係る制御部１５が有する移動ロボット制御システムの機能構成を示すブロック図である。移動ロボット制御システム１００は、図３で説明した構成に加えて、外界センサ１６と、障害物地図生成部２６とを備えている。

外界センサ１６は、環境に存在する障害物の位置情報を検出する。ここでは、外界センサ１６は、車両１０から障害物までの距離データを測定し、障害物地図生成部２６へと入力する。

障害物地図生成部２６は、外界センサ２６で検出した距離データに基づいて、障害物地図を生成する。ここでは、障害物地図生成部２６は、障害物地図情報としてのグリッドマップを生成する。尚、検出した距離データに基づいて新たな障害物地図（グリッドマップ）を生成する代わりに、地図情報記憶部２５（１５ａ）に記憶した地図情報に対して、検出した距離データによる障害物地図情報を含ませるようにしてもよい。

経路探索部２３は、地図情報記憶部２５（１５ａ）に記憶された地図情報と、障害物地図生成部２６で生成した障害物地図とに基づいて、現在の自己位置からゴールに至る経路を探索する。これにより、車両１０の移動中に検出した障害物を回避しながら、ゴールへと至る経路を探索することができる。

続いて、本実施の形態２に係る移動ロボット制御システム１００による制御処理について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、移動ロボット制御システム１００による制御処理を示すフローチャートである。図１１は、移動ロボット制御システム１００による経路探索処理を説明するための図である。尚、以下では、上述した実施の形態１で説明したようにして経路探索処理が予め実行され、探索されたスタートからゴールまでの経路が地図情報記憶部２５（１５ａ）の地図情報に既に設定されているものとする。そして、車両１０は、障害物を検出しながら、探索された経路に沿って移動している状況について説明する。

図１０において、まず、移動ロボット制御システム１００は、車両１０の移動量に基づいて車両１０の自己位置を計算する（ステップＳ２０１）。そして、検出した距離データから、障害物地図を生成する（ステップＳ２０２）。また、地図情報記憶部２５（１５ａ）から、走行ルール情報を含む地図情報を読み込む（ステップＳ２０３）。

次いで、移動ロボット制御システム１００は、障害物地図を参照して、経路の再探索が必要か否かを判定する（ステップＳ２０４）。すなわち、検出された障害物が地図情報記憶部２５（１５ａ）に設定された経路上に存在する場合には、車両１０は障害物を回避する、或いは、移動を停止するなどの動作を行う必要がある。このため、移動ロボット制御システム１００は、経路の再探索の要否を判定する。再探索の必要がない場合には、地図情報記憶部２５（１５ａ）に設定された経路に沿って移動させるものとして、ステップＳ２０６へと進む。

再探索の必要がある場合には、移動ロボット制御システム１００は、自己位置情報と、障害物地図と、走行ルール情報を含む地図情報とに基づいて、経路探索処理を実行する（ステップＳ２０４）。本実施の形態２に係る移動ロボット制御システム１００では、探索対象グリッドの経路探索コストを、走行ルール情報と障害物位置情報とに基づいて決定する。具体的には、まず、走行ルール情報を含む地図情報と、障害物位置情報を含む障害物地図の２つの地図上において、互いにＸ、Ｙ座標が同一である探索対象グリッドについて、それぞれの経路探索コストを計算する。そして、計算した各地図上の経路探索コストを合計することで、障害物位置情報を反映した経路探索コストを決定する。そして、決定した経路探索コストが最も小さいグリッドを選択して、経路探索処理を実行する。尚、走行ルール情報を含む地図情報を用いて経路探索コストを決定する処理については、上述した実施の形態１と同一であるため、その説明を省略する。

ここで、図１１を参照して、経路探索処理における障害物地図上の経路探索コストについて具体的に説明する。図１１（ａ）は、外界センサ１６により検出した障害物位置情報を含むグリッドマップである。左下方向の斜線のハッチングにより示すグリッドは障害物グリッドを示しており、これらの各グリッドには、障害物の存在の有無に応じた経路探索コストが設定されている。図１１（ａ）に示すように、経路探索処理において、経路探索を進める探索方向（すなわち、車両１０が移動する可能性のある方向）を黒矢印で示す。また、ここでは、破線矢印で示す順番で各探索対象グリッドについて探索を行う。

移動ロボット制御システム１００は、外界センサ１６により障害物を検出した場合には、障害物が存在する領域に対応するグリッドの経路探索コストを、他のグリッドの経路探索コストに比べて大きな値に設定する。このため、図１１（ｂ）に示すように、グリッドＧ２〜グリッドＧ４、グリッドＧ６〜グリッドＧ８に対する経路探索コスト（コストＧ（２）〜コストＧ（４）、コストＧ（６）〜コストＧ（８））は小さな値に設定され、グリッドＧ１、グリッドＧ５に対する経路探索コスト（コストＧ（１）、コストＧ（５））は大きな値に設定される。このような経路探索コストの設定は、障害物位置情報が設定されていないグリッドの経路探索コストを基準として、障害物グリッドの経路探索コストに対して所定の値を加算或いは減算することで設定すればよい。

次いで、移動ロボット制御システム１００は、制御指令値を生成する（ステップＳ２０６）。そして、移動装置２１の駆動部１３へと制御指令値を入力して、車両１０を移動させる（ステップＳ２０７）。移動ロボット制御システム１００は、車両１０がゴール（移動終点）に到着したか否かを判定（ステップＳ２０８）し、ゴールに到着した場合には、制御処理を終了する。ゴールに未だ到着していない場合には、ステップＳ２０１へと戻り処理を続ける。

このように、本実施の形態２に係る移動ロボット制御システム１００によれば、障害物を検出しながら経路に従って移動することで、地図情報に予め設定されていなかった障害物を検出することができると共に、検出した障害物を回避可能な経路をリアルタイムに探索することができる。

その他の実施の形態
上述した実施の形態では、走行ルールとして車両１０が所定の移動領域を移動する際の移動方向が定められているものとして説明したが本発明はこれに限定されない。すなわち、移動方向に加えて、さらに、走行ルールとして車両１０が所定の移動領域を移動する際の移動速度を設定するようにしてもよい。

例えば、走行ルールとして、所定の移動領域での車両１０の移動速度の指示が挙げられる。走行ルール情報は、このような走行ルールを反映した情報である。走行ルール情報は、経路探索部２３が経路探索を行う際に、設定された移動速度の指示に応じて所定の移動領域の経路探索コストを変化させるために利用してもよいし、移動制御部２４が制御指令値を生成する際に、指示された移動速度を目標速度として制御指令値を生成するものとしてもよい。

また、例えば、所定の移動領域において車両１０を減速させる場合には、所定の移動領域に対応する探索対象グリッドの経路探索コストを大きな値に設定することで、結果として、探索される経路の経路評価値をより大きなものにさせることができる。これにより、車両１０がゴールへと至る移動時間をより長くすることができ、車両１０を減速対象の領域で減速させることができる。

さらにまた、上述した実施の形態では、走行ルール情報を含む１種類の地図情報に基づいて経路探索処理を行うものとして説明したが本発明はこれに限定されない。すなわち、走行ルールとして車両１０が所定の移動領域を移動する際の時間帯別の走行ルールを予め定め、地図情報記憶部２５（１５ａ）に、時間帯別の複数の地図情報を記憶するものとしてもよい。これにより、走行ルールである移動方向や移動速度を時間帯によって切替えた地図情報に基づいて、経路探索処理を行うことができる。また、地図情報に設定される環境のレイアウト情報（壁などの障害物情報）を時間帯別に切替えるようにしてもよい。

また、上述した各実施の形態では、車両１０の制御部１５が経路探索機能を有するものとして説明したが本発明はこれに限定されない。経路探索機能は、例えば、車両１０に搭載されたコンピュータや車両１０とは別に設けられたコンピュータにより実現される。このコンピュータは、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の補助記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記憶媒体が挿入される記憶媒体駆動装置、入力手段や出力手段を備えている。ＲＯＭ、補助記憶装置、可搬型記憶媒体等の記憶媒体には、オペレーティングシステムと協働してＣＰＵ等に命令を与え、アプリケーションプログラムを記録することができ、ＲＡＭにロードされることによって実行される。このアプリケーションプログラムは、本発明にかかる経路探索機能を実現する特有の経路探索プログラムを含む。経路探索プログラムによる経路探索は、中央処理装置がアプリケーションプログラムをＲＡＭ上に展開した上で当該アプリケーションプログラムに従った処理を補助記憶装置に格納されたデータを読み出し、また格納を行なうことにより、実行される。

尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されず、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 床部、１０ 車両、１０ａ 車両本体、１１ 左右駆動輪、１２ 補助輪、
１３ 駆動部（モータ）、１４ カウンタ、１５ 制御部、１５ａ 記憶領域、
１６ 外界センサ、１７ アンテナ、１００ 移動ロボット制御システム、
２１ 移動装置、２２ 自己位置推定部、２３ 経路探索部、２４ 移動制御部、
２５（１５ａ） 地図情報記憶部、２６ 障害物地図生成部、
４０ 送信機、Ｐ エリア、Ｇ１〜Ｇ８ グリッド

Claims (21)

1. 移動装置を有する移動ロボットと、
   前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、
   前記地図情報記憶部に記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索する経路探索部と、
   前記経路探索部で探索した経路に基づいて、前記移動装置の制御指令値を生成する移動制御部と、
   を備える移動ロボット制御システム。
2. 前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の移動方向が予め定められており、
   前記経路探索部は、
   前記所定の移動領域における経路探索方向と前記移動方向との一致度に基づいて、当該所定の移動領域における経路探索コストを決定し、当該決定した経路探索コストに基づいて算出する経路評価値により前記移動始点から前記移動終点に至る経路を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット制御システム。
3. 前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の移動速度が予め定められており、
   前記地図情報は、
   前記所定の移動領域を移動する際の移動速度に応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる移動速度ルール情報を更に含む
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動ロボット制御システム。
4. 前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の移動速度が予め定められており、
   前記地図情報は、
   前記所定の移動領域を移動する際の移動速度を指示する移動速度ルール情報を更に含み、
   前記移動制御部は、
   前記経路探索部で探索した経路と前記移動速度ルール情報とに基づいて、前記移動装置の前記制御指令値を生成する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動ロボット制御システム。
5. 前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の時間帯別の走行ルールが予め定められており、
   前記地図情報記憶部は、
   時間帯別の複数の前記地図情報を記憶する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の移動ロボット制御システム。
6. 前記移動ロボットの現在の自己位置情報を推定する自己位置推定部を更に備え、
   前記経路探索部は、
   前記自己位置推定部で推定した現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
   ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の移動ロボット制御システム。
7. 前記移動ロボットの現在の自己位置情報を推定する自己位置推定部と、
   環境に存在する障害物の位置情報を検出する障害物位置検出部と、
   前記障害物位置検出部で検出した障害物位置情報に基づいて、障害物地図を生成する障害物地図生成部と、を更に備え、
   前記経路探索部は、
   前記地図情報記憶部に記憶された地図情報と、前記障害物地図生成部で生成した障害物地図とに基づいて、前記自己位置推定部で推定した現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット制御システム。
8. 前記経路探索部は、
   前記障害物地図と前記現在の自己位置とに基づいて、前記現在の位置から前記移動終点に至る経路の再探索を実行するか否かを判定し、当該判定の結果、再探索する場合には、前記地図情報と前記障害物地図とに基づいて、前記現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
   ことを特徴とする請求項７に記載の移動ロボット制御システム。
9. 前記経路探索部は、
   前記障害物地図と前記現在の自己位置とに基づいて、前記現在の位置から前記移動終点に至る経路を再探索する場合に、
   前記地図情報に設定される経路探索コストと、前記障害物の存在の有無に応じて前記障害物地図上に設定される経路探索コストとに基づいて経路評価値を算出し、当該算出した経路評価値により前記現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を決定する
   ことを特徴とする請求項８に記載の移動ロボット制御システム。
10. 前記地図情報記憶部に記憶される地図情報は、格子状に分割されたグリッドからなるグリッドマップである
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の移動ロボット制御システム。
11. 移動装置を有する移動ロボットが追従する経路を探索する経路探索方法であって、
    前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶するステップと、
    前記記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索するステップと、
    を有する経路探索方法。
12. 前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の移動方向が予め定められており、
    前記経路を探索するステップは、
    前記所定の移動領域における経路探索方向と前記移動方向との一致度に基づいて、当該所定の移動領域における経路探索コストを決定するステップと、
    前記決定した経路探索コストに基づいて算出する経路評価値により前記移動始点から前記移動終点に至る経路を決定するステップと、を有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の経路探索方法。
13. 前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の移動速度が予め定められており、
    前記記憶された地図情報は、
    前記所定の移動領域を移動する際の移動速度に応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる移動速度ルール情報を更に含む
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の経路探索方法。
14. 前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の移動速度が予め定められており、
    前記記憶された地図情報は、
    前記所定の移動領域を移動する際の移動速度を指示する移動速度ルール情報を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の経路探索方法。
15. 前記走行ルールとして前記移動ロボットが前記所定の移動領域を移動する際の時間帯別の走行ルールが予め定められており、
    前記地図情報を記憶するステップは、
    時間帯別の複数の前記地図情報を記憶する
    ことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の経路探索方法。
16. 前記移動ロボットの現在の自己位置情報を推定するステップを更に有し、
    前記経路を探索するステップは、
    前記推定した現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
    ことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の経路探索方法。
17. 前記移動ロボットの現在の自己位置情報を推定するステップと、
    環境に存在する障害物の位置情報を検出するステップと、
    前記検出した障害物位置情報に基づいて、障害物地図を生成するステップと、を更に有し、
    前記経路を探索するステップは、
    前記記憶された地図情報と、前記生成した障害物地図とに基づいて、前記推定した現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の経路探索方法。
18. 前記経路を探索するステップは、
    前記障害物地図と前記現在の自己位置とに基づいて、前記現在の位置から前記移動終点に至る経路の再探索を実行するか否かを判定するステップを更に有し、
    前記判定の結果、再探索する場合には、前記地図情報と前記障害物地図とに基づいて、前記現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を探索する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の経路探索方法。
19. 前記経路を探索するステップは、
    前記障害物地図と前記現在の自己位置とに基づいて、前記現在の位置から前記移動終点に至る経路を再探索する場合に、
    前記地図情報に設定される経路探索コストと、前記障害物の存在の有無に応じて前記障害物地図上に設定される経路探索コストとに基づいて経路評価値を算出するステップと、
    前記算出した経路評価値により前記現在の自己位置から前記移動終点に至る経路を決定するステップと、を有する
    ことを特徴とする請求項１８に記載の経路探索方法。
20. 前記記憶される地図情報は、格子状に分割されたグリッドからなるグリッドマップである
    ことを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の経路探索方法。
21. 移動装置を有する移動ロボットが追従する経路を探索する経路探索プログラムであって、
    前記移動ロボットが所定の移動領域を移動する際の走行ルールが予め定められており、
    コンピュータに対して、
    前記走行ルールに応じて前記所定の移動領域の経路探索コストを変化させる走行ルール情報を含む地図情報を記憶するステップと、
    前記記憶された地図情報に基づいて、移動始点から移動終点に至る経路を探索するステップと、
    を実行させる経路探索プログラム。

Images