JP2015121408A - 移動体装置、移動体システム及び自己位置取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して精度よく移動体の自己位置を求める。【解決手段】カート装置１００は、床面Ｆ上を移動するカート１０と、該カート１０に取り付けられた自己位置取得装置１と、を具備する。自己位置取得装置１は、ＬＲＦ２、自己位置特定部４及び表示部７を備えている。ＬＲＦ２は、レーザ光を出射すると共に反射光を検出することによって周囲環境を計測する。自己位置特定部４は、ＬＲＦ２で計測した周囲環境及び地図情報に基づいて、カート１０の自己位置を特定する。表示部７は、自己位置特定部４で特定した自己位置に関する情報を表示させる。ここで、ＬＲＦ２は、カート１０の下部に配置されており、その高さ方向における計測位置が床面Ｆ付近に限定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体装置、移動体システム及び自己位置取得装置に関する。

従来の自己位置取得装置に関する技術として、例えば下記特許文献１には、リアルタイム位置追跡方法が開示されている。特許文献１に記載された方法では、ショッピングカート等の移動体に配置された位置追跡装置から、通信用マルチネットワークを介してシステムへ電波（信号データ）が送信される。そして、当該システムにおいて受信した電波に基づき位置追跡装置の位置が計算され、これにより、店舗内における移動体の自己位置が取得される。

特表２０１１−５１０５４０号公報

上記の従来技術においては、前述のように、通信用マルチネットワークを介して送信された電波から自己位置を取得することが図られているが、当該電波は棚等の構造物による遮蔽の悪影響を受ける場合がある。そのため、安定して精度よく自己位置を求める上で改善の余地がある。

そこで、本発明は、安定して精度よく自己位置を求めることができる移動体装置、移動体システム及び自己位置取得装置を提供することを課題とする。

本発明の一側面に係る移動体装置は、移動面上を移動する移動体と、移動体に取り付けられ、移動体の自己位置を取得する自己位置取得装置と、を具備する移動体装置であって、自己位置取得装置は、検出波を出射すると共に該検出波の反射波を検出することにより、移動体の周囲の構造物に係る周囲環境を計測する周囲環境計測部と、周囲環境計測部で計測した周囲環境及び地図情報に基づいて、移動体の自己位置を特定する自己位置特定部と、自己位置特定部で特定した自己位置に関する情報を出力する出力部と、を備え、周囲環境計測部は、移動体の下部に配置されている。

本発明の一側面に係る移動体システムは、移動面上を移動する移動体と、移動体の自己位置を取得する自己位置取得装置と、を具備する移動体システムであって、自己位置取得装置は、検出波を出射すると共に該検出波の反射波を検出することにより、移動体の周囲の構造物に係る周囲環境を計測する周囲環境計測部と、周囲環境計測部で計測した周囲環境及び地図情報に基づいて、移動体の自己位置を特定する自己位置特定部と、自己位置特定部で特定した自己位置に関する情報を出力する出力部と、を備え、周囲環境計測部は、移動体の下部に配置されている。

本発明の一側面に係る自己位置取得装置は、移動面上を移動する移動体に取り付けられ、移動体の自己位置を取得する自己位置取得装置であって、検出波を出射すると共に該検出波の反射波を検出することにより、移動体の周囲の構造物に係る周囲環境を計測する周囲環境計測部と、周囲環境計測部で計測した周囲環境及び地図情報とに基づいて、移動体の自己位置を特定する自己位置特定部と、自己位置特定部で特定した自己位置に関する情報を出力する出力部と、を備え、周囲環境計測部は、移動体の下部に配置される。

このような構成では、周囲環境計測部が移動体の下部に配置されることから、その高さ方向における計測位置を移動面付近に限定することが可能となる。よって、周囲環境計測部で出射した検出波及びその反射波が人に遮蔽されにくくなり、また、例えば、検出波を棚下のハカマ部に照射することが可能となるため、周囲環境を安定して精度よく計測することができる。したがって、安定して精度よく自己位置を求めることが可能となる。

周囲環境計測部は、その高さ方向における計測位置が移動面から５０ｃｍ以下となるように移動体の下部に配置されてもよい。この場合、高さ方向における周囲環境計測部の計測位置を、例えば棚下のハカマ部に対応させることが可能となる。周囲環境計測部で計測する周囲環境は、壁形状及び壁の反射率の少なくとも一方に関する情報を含んでいてもよい。

出力部は、自己位置に関する情報を表示させる表示部を有していてもよい。この場合、自己位置に関する情報を、表示部に表示させてユーザに示すことができる。出力部は、自己位置に関する情報を外部に送信する通信部を有していてもよい。この場合、自己位置に関する情報を、通信部を介して外部に送信することができる。周囲環境計測部は、移動体の周囲の構造物におけるハカマ部に対応する高さに配置されていてもよい。

本発明の他の側面に係る移動体システムは、データベースを有するサーバ装置を具備し、出力部は、自己位置に関する情報をサーバ装置に送信する通信部を有し、サーバ装置は、データベース及び通信部から送信された自己位置に関する情報に基づいて自己位置に関連する関連情報を特定し、当該関連情報を通信部へ送信してもよい。この場合、例えば自己位置に関連する宣伝情報等の関連情報を、サーバ装置で特定して通信部へ送信可能となる。

自己位置特定部は、移動体の外部に配置されていてもよい。基準地点に設けられた特定の基準パターンを具備し、周囲環境計測部は、特定の基準パターンからの検出波の反射波を検出することにより、特定の周囲環境を計測し、地図情報において基準地点の情報は、特定の周囲環境に対応されていてもよい。この場合、基準地点に設けられた特定の基準パターンに接近することで、現在の自己位置を頑健に特定可能となる。

本発明の他の側面に係る移動体システムは、複数の移動体と、複数の自己位置取得装置と、ユーザが利用する移動体及び自己位置取得装置を管理する管理装置と、を具備し、自己位置取得装置は、周囲環境計測部、自己位置特定部及び出力部の少なくとも何れかに電力を供給する電力供給部を備え、管理装置は、電力残量が所定量より多い電力供給部を有する自己位置取得装置が取り付けられた移動体を、ユーザへ優先的に提供してもよい。この場合、電力供給部の電力残量に応じた自己位置取得装置の使用が可能となる。

本発明の他の側面に係る移動体システムは、地図情報を予め作成するための地図情報作成用移動体を具備し、地図情報作成用移動体は、移動面上を移動しながら、検出波を出射すると共に該検出波の反射波を検出することにより、地図情報を作成してもよい。この場合、地図情報作成用移動体を利用して、地図情報を予め作成することが可能となる。

本発明によれば、安定して精度よく自己位置を求めることが可能となる。

一実施形態に係るカート装置を示す斜視図である。 図１のカート装置における自己位置取得装置の構成を示すブロック図である。 図１のカート装置が適用される室内環境の一例を示す図である。 ＬＲＦにより計測された周囲環境の一例を示す図である。 周囲環境と地図情報との照合を説明するための図である。 ＬＲＦからのレーザ光の照射を説明するための図である。 ＮＤＴアルゴリズムを用いた自己位置の特定を示すフロー図である。 一実施形態に係るカートシステムの構成を示す概略図である。 図８のカートシステムにおける管理装置を示す概略図である。 図８のカートシステムによる処理を示すフロー図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は一実施形態に係るカート装置を示す斜視図であり、図２は図１のカート装置における自己位置取得装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、カート装置（移動体装置）１００は、カート（移動体）１０と、カート１０に取り付けられた自己位置取得装置１と、を具備している。

ここでのカート１０としては、例えば大型ショッピングモール等の店内で利用されるショッピングカート（ショッピングトロリーとも称される）が適用されている。このカート１０は、ユーザが商品を積載して持ち運ぶための移動什器である。カート１０は、店内における略平坦な床面（移動面）Ｆ上を該床面Ｆに沿って移動可能に構成されている。カート１０は、前押し式のものとされ、カゴ部１１及び下段棚１２を少なくとも有している。

カゴ部１１は、商品等を収容する。カゴ部１１の上方後側（手前側）には、ユーザが把持するハンドル１３が設けられている。下段棚１２は、商品カゴ等を載置する。下段棚１２は、カゴ部１１の下方側にフレーム１４を介して連結され、カート１０の下部に位置している。下段棚１２における下方側の四隅には、車輪１５が取り付けられている。

なお、適用されるカート１０は特に限定されるものではなく、種々の形状、構造又は大きさのものを適用することができる。例えば、カート１０は、中型もしくは小型ショッピングモールやスーパーマーケットで利用される他の小売店用カート、工場や倉庫等で利用される物流用カート、空港で利用される手荷物カート、ベビーカート、及び、介護カートであってもよい。カート１０は、本実施形態のように手押し式カートでもよいし、自走式カートでもよい。カート１０に代えて、他の任意の移動体を適用してもよく、例えばワゴン、手押し車、台車、荷車、車両、及び、無人搬送車（ＡＧＶ）等を適用してもよい。その他、任意の移動体には、車輪式の移動体（移動車）だけでなく、二足又は二足以上の多足で歩行する歩行型の移動体や、車輪ではなくキャタピラが設けられ当該キャタピラによって移動する移動体も含まれる。

図１及び図２に示すように、自己位置取得装置１は、店内におけるカート１０の自己位置（以下、単に「自己位置」ともいう）をＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）手法を用いて取得する。自己位置取得装置１は、ＬＲＦ（Laser Range Finder，周囲環境計測部）２、記憶部３、自己位置特定部４、通信部（出力部）５、入力部６、表示部（出力部）７及び電力供給部８を備え、カート１０に着脱可能に取り付けられる。

ＬＲＦ２は、カート１０の周囲の構造物に係る周囲環境を計測するためのレーザ測距計である。ＬＲＦ２は、レーザ光（検出波）を床面Ｆに沿う方向に出射すると共に該レーザ光の反射光（反射波）を検出する。具体的には、ＬＲＦ２は、床面Ｆに沿った略平面上においてレーザ光を走査すると共に反射光を検出し、これにより、周囲の壁の形状及び反射率（輝度）の少なくとも何れかに関する情報を含む周囲環境を計測する。床面Ｆに沿うとは、レーザ光の走査方向が床面に平行の場合のみならず、レーザ光の走査方向が床面Ｆに対して若干の角度を有して傾いている場合も含む。

ちなみに、ここでの「壁」は、構造物の外壁を意図し、例えば店内を区画する建物部分としての内壁、及び、陳列棚等の棚の側壁を含んでいる。なお、反射率は、その高低で二値化した値としてもよい（以下の反射率について同様）。

記憶部３は、ＬＲＦ２で計測された周囲環境を記憶して蓄積する。記憶部３は、ＬＲＦ２に有線又は無線で接続されている。記憶部３には、店内の地図情報が予め記憶され格納されている。地図情報は、店内構造物の配置マップを構成するデータであり、店内の壁形状に関する情報を含んでいる。例えば地図情報は、棚２１（図３参照）の側壁及び建物内壁２２（図３参照）の形状を表す各位置点の点群データを含んでいる。なお、地図情報が記憶部３に予め記憶されている例をここでは説明したが、必要に応じて外部の店内サーバ装置３１（後述）等から受信した地図情報を記憶部３に格納し、この地図情報を適宜用いてもよい。

この地図情報は、店内における壁形状に関する情報に代えてもしくは加えて、店内における壁の反射率に関する情報を含んでいてもよい。地図情報は、例えば壁の各位置点に関連付けられた反射率データを含んでいてもよい。このような地図情報は、後述の地図情報計測ロボット３２により予め取得できる。

自己位置特定部４は、記憶部３に記憶された周囲環境及び地図情報に基づきカート１０の自己位置を特定する。自己位置特定部４は、記憶部３に有線又は無線で接続されている。また、本実施形態の自己位置特定部４では、ＮＤＴ（Normal Distributions Transform）アルゴリズムを用いて、周囲環境及び地図情報を照合してカート１０の自己位置を特定することが可能となっている。自己位置特定部４は、物理的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える情報処理装置（コンピュータ）で構成することができる。

通信部５は、外部に対して送受信を行うためのものである。この通信部５は、例えば、後述の店内サーバ装置３１に対して各種情報の送受信を行う。通信部５は、自己位置特定部４に有線又は無線で接続されており、該自己位置特定部４で特定した自己位置に関する情報を外部へ送信（出力）する。また、通信部５は、外部から宣伝情報等の情報を受信可能とされている。

入力部６は、ユーザが入力を行うためのものである。入力部６は、通信部５に有線又は無線で接続されており、これにより、ユーザが入力したユーザ入力情報は、通信部５を介して外部へ送信される。入力部６としては、一般的な種々のコンソール等を用いることができる。

表示部７は、ユーザへ各種情報を表示させて出力する。表示部７は、自己位置特定部４に有線又は無線で接続されており、該自己位置特定部４で特定した自己位置に関する情報を表示させる。また、表示部７は、通信部５に有線又は無線で接続されており、該通信部５で受信した宣伝情報等を表示させる。表示部７としては、一般的な種々のモニタ等を用いることができる。電力供給部８は、バッテリを有し、該バッテリに蓄電された電力をＬＲＦ２、記憶部３、自己位置特定部４、通信部５、入力部６及び表示部７の少なくとも何れかに供給する。

ここで、本実施形態のＬＲＦ２は、カート１０の下部に配置されている。ここでは、ＬＲＦ２は、カート１０の下段棚１２の下面側に取り付けられている。具体的には、ＬＲＦ２は、床面Ｆ付近においてレーザ光が走査されるように配置されている。ＬＲＦ２は、その高さ方向における計測位置が床面Ｆから５０ｃｍ以下となるように配置することができる。これは、床面Ｆからの高さが５０ｃｍ以下にＬＲＦ２が配置されていれば、ＬＲＦ２で出力するレーザ光がハカマ部２１ａ（図６参照）に照射されることを確保できるからである。さらにＬＲＦ２は、その高さ方向における計測位置が床面Ｆから２ｃｍ〜３０ｃｍ程度となるように配置することができる。これは、床面Ｆからの高さが２ｃｍ〜３０ｃｍ程度の位置にＬＲＦ２が配置されていれば、ＬＲＦ２で出力するレーザ光がハカマ部２１ａ（図６参照）に照射されることをより確実に確保できるからである。

換言すると、ＬＲＦ２は、その高さ方向における計測位置が、棚２１のハカマ部２１ａ（図６参照）に対応する高さ位置とされている。すなわち、ＬＲＦ２は、レーザ光をハカマ部２１ａに向けて出射可能に構成されている。

ＬＲＦ２は、カート１０の前後方向の中央で且つ左右方向（幅方向）の中央に位置するように配置されている。このＬＲＦ２は、カート１０に着脱可能に固定されている。当該着脱を実現する構造としては、特に限定されるものではなく、あらゆる構造を採用することができる。例えばＬＲＦ２は、クランプ構造によりカート１０を挟むようにして取り付けられてもよいし、嵌合構造によりカート１０と嵌め合うようにして取り付けられてもよいし、係合構造によりカート１０に係合するようにして取り付けられてもよい（以下の着脱可能について同様）。

ちなみに、ＬＲＦ２を外力に対して保護するためのものとして、レーザ光及びその反射光を透過する保護部材を、ＬＲＦ２を囲うように設けてもよい。この場合、ＬＲＦ２が床面Ｆやユーザの足と干渉するのを防止することが可能となる。

図示する例では、記憶部３と自己位置特定部４と通信部５と電力供給部８とは、ユニット化されてカート１０に着脱可能に取り付けられている。入力部６は、ハンドル１３の周辺に着脱可能に取り付けられている。表示部７は、カゴ部１１の上方前側に着脱可能に取り付けられている。記憶部３、自己位置特定部４、通信部５、入力部６、表示部７及び電力供給部８の各配置構成については、特に限定されるものではなく、例えばカート１０の形状や用途等に応じて、適宜変更することができる。

次に、上述したカート装置１００により自己位置を取得する場合の一例について、図３〜図７を参照して説明する。

図３は適用される室内環境の一例を示す図であり、図４はＬＲＦにより計測された周囲環境の一例を示す図であり、図５は周囲環境と地図情報との照合を説明するための図であり、図６はＬＲＦからのレーザ光の照射を説明するための図であり、図７はＮＤＴアルゴリズムを用いた自己位置の特定を示すフロー図である。図３〜図５は俯瞰した状態を示し、図６は側方から見た状態を示している。図３に示す例においては、室内環境が複数の棚２１及び建物内壁２２で構成されている。

例えば図３に示す室内環境内において、カート装置１００を用いて商品を持ち運ぶ際、このカート装置１００は、その各瞬時位置で周囲環境をレーザ計測し、ＳＬＡＭ手法を用いて現在の自己位置を取得する。具体的には、まず、ＬＲＦ２により、床面Ｆ付近の略平面上においてレーザ光を走査すると共にその反射光を検出し、カート１０の周囲の構造物に係る周囲環境を計測する。図４に例示するように、ここでの周囲環境は、カート１０の周囲における局所地図であって、壁形状の各位置点に関する点群データＤを含んでいる。

このとき、ＬＲＦ２の高さ方向における計測位置は、上述したように、床面Ｆから５０ｃｍ以下とすることができる。また、当該計測位置は、床面Ｆから２ｃｍ〜３０ｃｍ程度の高さ位置とすることができる。これにより、レーザ光Ｌは、棚２１の棚下において略垂直に立設されたハカマ部２１ａに対して出射可能となっている（図６参照）。

続いて、取得した周囲環境を記憶部３に記憶して蓄積する。その後、自己位置特定部４により、蓄積した周囲環境と予め記憶された地図情報とを互いに照合（位置合わせ）し、これにより、カート１０の自己位置が特定される。つまり、図５に例示するように、地図情報に点群データＤを位置合わせすることにより、カート１０が現在どの位置に存在するか特定されて取得されることとなる。なお、記憶部３に予め記憶された地図情報ではなく、自己位置取得装置１の外部にある店内サーバ装置３１（後述）等から受信した地図情報を用いて、自己位置が特定されるようにしてもよい。

なお、特定された自己位置については、表示部７に常に表示させてユーザに報知することができ、これにより、店内でユーザが道に迷う可能性を低減することができる。特定された自己位置を基に、例えば通信部５を介して外部から提供された宣伝情報を表示部７に表示させて提示させることができる。

本実施形態では、次に詳説するように、ＮＤＴアルゴリズムを用いて自己位置を特定することができる。すなわち、図７に示すように、ＬＲＦ２により入力地図として周囲環境を計測する（Ｓ１）。これと共に、地図情報をＮＤボクセル化し、地図情報における各点の分布がガウス分布で表現されたＮＤボクセル（Normal Distributions Voxels）を生成する（Ｓ２）。なお、地図情報は予めＮＤボクセル化された状態で記憶されていてもよく、この場合、上記Ｓ２の処理は不要となる。

続いて、ＮＤボクセルへ周囲環境を重ねて対応付けを行い（Ｓ３）、周囲環境の得点最適化のための剛体変形（回転及び並進）を行う（Ｓ４）。続いて、ＮＤボクセル上における周囲環境の各点へ投票を行い（Ｓ５）、当該周囲環境の総得点を算出する（Ｓ６）。そして、算出した総得点に基づいて、繰返し計算の要否を判定する（Ｓ７）。繰返し計算が必要と判定した場合、上記Ｓ４の処理へ移行する。一方、繰返し計算が不要と判定した場合、ＮＤボクセル上に周囲環境を同定し、これにより、現在の自己位置が特定される（Ｓ８）。

以上、本実施形態に係るカート装置１００においては、ＬＲＦ２で計測された周囲環境と地図情報とから自己位置を特定して求めることができる。そして、このＬＲＦ２にあっては、カート１０の下部に配置されることから、その高さ方向における計測位置を床面Ｆ付近に限定することが可能となる。

よって、図６に示すように、ＬＲＦ２から出射されたレーザ光Ｌが人に遮蔽されにくくなり、その見通しを確保することができる。例えば、人の足首周りをすり抜けるようにレーザ光Ｌを通過させることができ、人の胴体にレーザ光Ｌが遮蔽されるのを抑制できる。さらに、棚２１の棚上は、在庫の変動に伴ってその形状が不安定であるところ、ＬＲＦ２によれば、形状が安定したハカマ部２１ａにレーザ光Ｌをさせることができる。その結果、安定して精度よく周囲環境を計測することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、ＳＬＡＭ手法の頑健性を確保することができ、安定して精度よく自己位置を求めることが可能となる。

また、ＬＲＦ２の計測ターゲットをハカマ部２１ａ付近に集約可能なため、ハカマ部２１ａ以外の内装やレイアウトの自由度を高めることができる。これにより、当該内装やレイアウトの制約を最小限に抑えることも可能となる。ＬＲＦ２がカート１０の下部に配置されるため、レーザ光Ｌが直接的に目に入るのを抑制できる。

本実施形態では、ＬＲＦ２の高さ方向における計測位置が、床面Ｆから５０ｃｍ以下（２ｃｍ〜３０ｃｍ程度）とされている。これにより、高さ方向におけるＬＲＦ２の計測位置を、ハカマ部２１ａに対応するように具体的に構成できる。

本実施形態では、特定した自己位置に関する情報を通信部５により外部へ送信することができる。また、上述したように、特定した自己位置に関する情報を表示部７に表示させてユーザに示すことができる。

本実施形態では、移動速度が小さい場合の頑健性に優れるＮＤＴアルゴリズムを、自己位置を特定するアルゴリズムとして採用することができる。これにより、ＬＲＦ２としては、計測点数を抑えた安価なものを用いることが可能となる。また、自己位置の特定に係る計算コストを抑制することができる。

なお、本実施形態は、自己位置を特定するための電波通信は不要であることから、電波が棚２１等で遮蔽されて自己位置に悪影響が及ぶのを回避でき、自己位置特定に必要な性能を満たすものとなる。さらに、自己位置を特定するためのものとして、画像パターンや多数のＩＤタグを床面Ｆに設けたり、マーカ（２次元コード）や反射板を利用したりする必要性を低減できる。よって、内装デザインへの制約の抑制、自己位置特定に要する計算コストの抑制、設置コストの抑制、メンテナンス性の向上、及び、摩耗や汚損による悪影響の回避が可能となる。

本実施形態は、自己位置を特定する上でカメラ画像に基づく必要がないことから、ユーザの肖像権を確保する観点で好ましい。さらに、ユーザがカメラ画像に映り込むことに起因して該ユーザに精神的不快感を与えてしまうことを抑制できる。

次に、上述した自己位置取得装置１及びカート１０を具備するカートシステム（移動体システム）について説明する。ここでの説明では、上記と重複する部分は省略して説明する。

図８は一実施形態に係るカートシステムの構成を示す概略図であり、図９は図８のカートシステムにおける管理装置を示す概略図である。図８及び図９に示すように、本実施形態のカートシステム３０は、複数の上記自己位置取得装置１と、複数の上記カート１０と、店内サーバ装置（サーバ装置）３１と、地図情報計測ロボット（地図情報作成用移動体）３２と、管理装置３３と、を具備している。

店内サーバ装置３１は、自己位置取得装置１の通信部５（図２参照）と通信可能とされている。店内サーバ装置３１は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入力デバイス、通信デバイス、記憶デバイス及びディスプレイ等で構成されている。店内サーバ装置３１は、商品データベースを有している。商品データベースには、例えば、その日の店内における商品の配置状況、及び当該商品の宣伝広告等の情報が含まれている。

この店内サーバ装置３１は、自己位置取得装置１から通信部５を介して情報を受信すると、この情報と商品データベースとに基づいて自己位置に関連する関連情報を取得する。そして、当該関連情報を、自己位置取得装置１へ通信部５を介して提供する（詳しくは、後述）。

地図情報計測ロボット３２は、地図情報を予め作成するためのものである。地図情報計測ロボット３２は、上記自己位置取得装置１と同様に、ＬＲＦ等を利用したＳＬＡＭ手法によって地図情報を自動作成する。具体的には、地図情報計測ロボット３２は、店内全域を自動走行しながら、レーザ光を走査すると共にその反射光を検出することにより、地図情報を自動的に作成する。

管理装置３３は、ユーザが利用するカート１０及び自己位置取得装置１を管理する。図９に示すように、管理装置３３は、カート置き場３３ａからユーザがカート１０を持ち出そうとした際、このカート１０へ自己位置取得装置１を自動的に装着する。このとき、管理装置３３は、複数の自己位置取得装置１の各電力供給部８の電力残量を監視しており、電力残量が所定量より多い電力供給部８を有する自己位置取得装置１を、装置置き場３３ｂから自動的に選出してカート１０へ装着する。ここでは自己位置取得装置１が自動的にカート１０に装着される例を説明したが、この例に限られない。自己位置取得装置１の一部だけが自動的にカート１０に装着されてもよく、例えば、自己位置取得装置１における表示部７や入力部６はカート１０に装着されたままであり、自己位置取得装置１における記憶部３や自己位置特定部４等を含む残りの部分がカート１０に自動的に装着されるようにしてもよい。

なお、管理装置３３における自己位置取得装置１の選出及び装着に係る機構は、特に限定されるものではなく、一般的な種々の機構を用いることができる。また、装置置き場３３ｂに保管された複数の自己位置取得装置１の各電力供給部８には、非接触給電装置３４によって非接触で電力が給電されている。図９に示す例では、３つの自己位置取得装置１が保管されているが、３つに限定されず、２つ又は４つ以上の自己位置取得装置１が配置されていても勿論よい。

図８に示すように、カートシステム３０では、店内におけるＬＲＦ２の計測対象範囲において要所等の基準地点に、特定の基準パターン３５が設けられている。特定の基準パターン３５としては、例えばバーコード等のコードを有する反射率パターンや、微細な凹凸形状を有する形状パターンが挙げられる。

これにより、ＬＲＦ２は、特定の基準パターン３５からのレーザ光Ｌの反射光を検出することで、特定の周囲環境（特定の基準パターン３５の形状あるいは反射率）を計測する。また、地図情報は、その基準地点の情報が特定の周囲環境に対応するものとなる。よって、カート装置１００を特定の基準パターン３５に接近させることにより、例えば自己位置取得装置１が自己位置をロストしていた場合でも、自己位置を頑健に特定して復元させることが可能となる。

図１０（ａ）は図８のカートシステムによる最適経路提案処理を示すフロー図であり、図１０（ｂ）は図８のカートシステムによる宣伝情報表示処理を示すフロー図である。上記カートシステム３０では、以下の最適経路提案処理を実行し、自己位置からユーザが購入したい商品までの最適経路（関連情報）を提案することができる。

すなわち、図１０（ａ）に示すように、カート１０側において、購入したい商品についての商品情報がユーザから入力部６に入力されると、この入力された商品情報を通信部５から店内サーバ装置３１へ送信する（Ｓ１１，Ｓ１２）。また、自己位置特定部４により現在の自己位置を特定し、特定した自己位置を店内サーバ装置３１へ送信する（Ｓ１３，Ｓ１４）。

店内サーバ装置３１側では、商品情報を受信し、自己位置を受信する（Ｓ１５，Ｓ１６）。続いて、商品データベースを参照して、受信した商品情報及び自己位置から最適経路を特定する（Ｓ１７）。そして、特定した最適経路を自己位置取得装置１へ送信する（Ｓ１８）。カート１０側においては、通信部５で最適経路を受信し、当該最適経路を表示部７に表示してユーザに提案する（Ｓ１９，Ｓ２０）。

また、カートシステム３０では、次の宣伝情報表示処理を実行し、自己位置の周辺に陳列された商品の宣伝情報（関連情報）を適宜ユーザに提示することができる。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、カート１０側において、自己位置特定部４により現在の自己位置を特定して店内サーバ装置３１へ送信する（Ｓ２１，Ｓ２２）。これに応じて、店内サーバ装置３１側では、自己位置を受信する（Ｓ２３）。

続いて、店内サーバ装置３１側では、商品データベースを参照して、受信した自己位置に対応する宣伝情報（ここでは、自己位置周辺に配置された商品の宣伝広告）を抽出する（Ｓ２４）。そして、抽出した宣伝情報を自己位置取得装置１へ送信する（Ｓ２５）。カート１０側においては、通信部５で宣伝情報を受信し、当該宣伝情報を表示部７に表示してユーザに報知する（Ｓ２６，Ｓ２７）。

以上、本実施形態のカートシステム３０においても、カート１０に搭載された自己位置取得装置１により、上記作用効果、すなわち、安定して精度よく自己位置を求めることが可能となる等の作用効果が奏される。

カートシステム３０では、店内に特定の基準パターン３５が設けられている。よって、例えば室内における棚２１の配置が規則的であると、自己位置取得装置１は自己位置をロストしやすくなってしまう場合があるが、この場合でも、特定の基準パターン３５が設置された地点を補正ポイントとしてカート装置１００を接近させることで、自己位置を頑健に特定して復元可能となる。

カートシステム３０は、管理装置３３を具備しており、これにより、電力残量が所定量より多い電力供給部８が搭載されたカート１０（つまり、十分に充電された電力供給部８を具備するカート装置１００）を、ユーザへ優先的に提供することができる。その結果、例えばカート装置１００を使用中に、自己位置取得装置１の電力供給部８が電力不足になるのを抑制できる。

カートシステム３０は、地図情報計測ロボット３２を具備しており、これにより、例えば開店前又は閉店後の店内が空いた時間において、地図情報を予め作成することが可能となる。なお、地図情報計測ロボット３２を用いず、自己位置取得装置１が搭載されたカート１０を用いて店内全域をレーザ計測することにより、地図情報を予め作成することも可能である。

カートシステム３０では、非接触給電装置３４によって電力供給部８を充電することができ、これにより、店内の機械設備を簡易化することができる。また、盗難によるカート装置１００の２次利用を防ぐことも可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記実施形態では、ＮＤＴアルゴリズムを用いて自己位置を特定しているが、他のアルゴリズムを用いてもよく、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）アルゴリズム等を用いてもよい。また、上記実施形態では、屋内における自己位置を取得しているが、屋外における自己位置を取得することも勿論可能である。屋内における自己位置を取得する場合においては、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して自己位置を取得しにくいことから、本発明は特に有効なものとなる。

上記実施形態では、周囲環境を精度よく計測する等のために、レーザ光Ｌの走査範囲に応じてＬＲＦ２の前後方向における取付け位置を設定してもよい。例えばＬＲＦ２は、レーザ光Ｌの走査範囲が３６０°の場合には、上記実施形態のようにカート１０の前後方向の中央に配置されてもよく、レーザ光Ｌの走査範囲が２７０°の場合には、カート１０の前後方向の中央前寄りに配置されてもよい。

上記実施形態で用いられるＬＲＦ２は特に限定されるものではなく、何れのものを用いることができる。ＬＲＦ２は、レーザ光Ｌの出射方向が上下方向（床面Ｆの垂直方向）に振り動くように構成されていてもよい。また、ＬＲＦ２の一例として、レーザ光Ｌを出射する発光部を回転ないし移動しながら周囲環境の複数点を計測するものが利用できるが、計測点数が少ない場合（例えば４点以下の場合）でも、本発明は成立する。なお、ＬＲＦ２に代えて、その他の測距計（例えば、ミリ波レーダや超音波レーダ等）を用いてもよい。

上記実施形態では、入力部６によりユーザの入力を可能とし、また、表示部７により自己位置等の情報を表示させているが、これに代えてもしくは加えて、スマートフォンやタブレット端末等の携帯端末を利用してもよい。

上記実施形態では、カート装置１００が自己位置特定部４を備えず、自己位置特定部４がカート装置１００の外部（例えば、店内サーバ装置３１）に設けられていてもよい。この場合、ＬＲＦ２で計測された周囲環境に関する情報を通信部５を介して店内サーバ装置３１の自己位置特定部４へ送信し、当該自己位置特定部４で自己位置を特定してもよい。

上記カートシステム３０では、店内サーバ装置３１で取得された最適経路や宣伝情報を自己位置取得装置１へ送信して表示部７に表示させているが、これに限定されるものではない。例えば、店内における商品の配置状況や宣伝広告に係る情報を記憶部３に記憶しておき、記憶した当該情報から最適経路や宣伝情報を取得して表示部７に表示させてもよい。この場合、店内サーバ装置３１との送受信（通信部５）を不要にできる。

上記実施形態では、自己位置に関する情報を出力する出力部として通信部５及び表示部７を備えているが、これらの何れか一方のみを備えていてもよい。また、出力部は特に限定されず、通信部５及び表示部７に代えてもしくは加えて、他の出力部を備えていてもよい。例えば、カート１０が駆動部を備え、当該カート１０が自己位置に基づき自走する場合には、自己位置特定部４から自己位置に関する情報を駆動部へ出力する要素が出力部を構成する。なお、移動体を移動車として捉える場合には、移動体システムを移動車システム及び移動体装置を移動車装置としてそれぞれ捉えることもできる。

１…自己位置取得装置、２…ＬＲＦ（周囲環境計測部）、４…自己位置特定部、５…通信部（出力部）、７…表示部（出力部）、８…電力供給部、１０…カート（移動体）、３０…カートシステム（移動体システム）、３１…店内サーバ装置（サーバ装置）、３２…地図情報計測ロボット（地図情報作成用移動体）、３３…管理装置、３５…特定の基準パターン、１００…カート装置（移動体装置）、Ｆ…床面（移動面）。

Claims (17)

1. 移動面上を移動する移動体と、
   前記移動体に取り付けられ、前記移動体の自己位置を取得する自己位置取得装置と、を具備する移動体装置であって、
   前記自己位置取得装置は、
   検出波を出射すると共に該検出波の反射波を検出することにより、前記移動体の周囲の構造物に係る周囲環境を計測する周囲環境計測部と、
   前記周囲環境計測部で計測した前記周囲環境及び地図情報に基づいて、前記移動体の自己位置を特定する自己位置特定部と、
   前記自己位置特定部で特定した前記自己位置に関する情報を出力する出力部と、を備え、
   前記周囲環境計測部は、前記移動体の下部に配置されている、移動体装置。
2. 前記周囲環境計測部は、その高さ方向における計測位置が前記移動面から５０ｃｍ以下となるように前記移動体の下部に配置されている、請求項１に記載の移動体装置。
3. 前記周囲環境計測部で計測する前記周囲環境は、壁形状及び壁の反射率の少なくとも一方に関する情報を含む、請求項１又は２に記載の移動体装置。
4. 前記出力部は、前記自己位置に関する情報を表示させる表示部を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の移動体装置。
5. 前記出力部は、前記自己位置に関する情報を外部に送信する通信部を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の移動体装置。
6. 前記周囲環境計測部は、前記移動体の周囲の構造物におけるハカマ部に対応する高さに配置されている、請求項１〜５の何れか一項に記載の移動体装置。
7. 移動面上を移動する移動体と、
   前記移動体の自己位置を取得する自己位置取得装置と、を具備する移動体システムであって、
   前記自己位置取得装置は、
   検出波を出射すると共に該検出波の反射波を検出することにより、前記移動体の周囲の構造物に係る周囲環境を計測する周囲環境計測部と、
   前記周囲環境計測部で計測した前記周囲環境及び地図情報に基づいて、前記移動体の自己位置を特定する自己位置特定部と、
   前記自己位置特定部で特定した前記自己位置に関する情報を出力する出力部と、を備え、
   前記周囲環境計測部は、前記移動体の下部に配置されている、移動体システム。
8. 前記周囲環境計測部は、その高さ方向における計測位置が前記移動面から５０ｃｍ以下となるように前記移動体の下部に配置されている、請求項７に記載の移動体システム。
9. 前記周囲環境計測部で計測する前記周囲環境は、壁形状及び壁の反射率の少なくとも一方に関する情報を含む、請求項７又は８に記載の移動体システム。
10. 前記出力部は、前記自己位置に関する情報を表示させる表示部を有する、請求項７〜９の何れか一項に記載の移動体システム。
11. 前記周囲環境計測部は、前記移動体の周囲の構造物におけるハカマ部に対応する高さに配置されている、請求項７〜１０の何れか一項に記載の移動体システム。
12. データベースを有するサーバ装置を具備し、
    前記出力部は、前記自己位置に関する情報を前記サーバ装置に送信する通信部を有し、
    前記サーバ装置は、前記データベース及び前記通信部から送信された前記自己位置に関する情報に基づいて前記自己位置に関連する関連情報を取得し、当該関連情報を前記通信部へ送信する、請求項７〜１１の何れか一項に記載の移動体システム。
13. 前記自己位置特定部は、前記移動体の外部に配置されている、請求項７〜１２の何れか一項に記載の移動体システム。
14. 基準地点に設けられた特定の基準パターンを具備し、
    前記周囲環境計測部は、前記特定の基準パターンからの前記検出波の反射波を検出することにより、特定の周囲環境を計測し、
    前記地図情報において前記基準地点の情報は、前記特定の周囲環境に対応されている、請求項７〜１３の何れか一項に記載の移動体システム。
15. 複数の前記移動体と、
    複数の前記自己位置取得装置と、
    ユーザが利用する前記移動体及び前記自己位置取得装置を管理する管理装置と、を具備し、
    前記自己位置取得装置は、前記周囲環境計測部、前記自己位置特定部及び前記出力部の少なくとも何れかに電力を供給する電力供給部を備え、
    前記管理装置は、電力残量が所定量より多い前記電力供給部を有する前記自己位置取得装置が取り付けられた前記移動体を、前記ユーザへ優先的に提供する、請求項７〜１４の何れか一項に記載の移動体システム。
16. 前記地図情報を予め作成するための地図情報作成用移動体を具備し、
    前記地図情報作成用移動体は、前記移動面上を移動しながら、検出波を出射すると共に該検出波の反射波を検出することにより、前記地図情報を作成する、請求項７〜１５の何れか一項に記載の移動体システム。
17. 移動面上を移動する移動体に取り付けられ、前記移動体の自己位置を取得する自己位置取得装置であって、
    検出波を出射すると共に該検出波の反射波を検出することにより、前記移動体の周囲の構造物に係る周囲環境を計測する周囲環境計測部と、
    前記周囲環境計測部で計測した前記周囲環境及び地図情報に基づいて、前記移動体の自己位置を特定する自己位置特定部と、
    前記自己位置特定部で特定した前記自己位置に関する情報を出力する出力部と、を備え、
    前記周囲環境計測部は、前記移動体の下部に配置される、自己位置取得装置。

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