JP2017021570A - 移動ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、他のフロアに移動したときに、案内用ロボット１のナビゲーションを継続可能な移動ロボットを提供することを課題とする。
【解決手段】案内用ロボット１は、地図情報記憶部が、移動体２が移動する建造物内の２以上のフロアの地図情報を１つにまとめて形成した複数フロア地図情報を記憶し、目標経路生成部が、地図情報記憶部が記憶している複数フロア地図情報に基づき、予め設定された目的地までの移動体２の目標経路を生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動ロボットに関する。

従来、移動ロボットしては、例えば、特許文献１に記載の技術がある。この特許文献１に記載の技術では、フロアの形状を表す地図情報に基づき、設定した目的地までの自走体の目標経路を生成し、生成した目標経路に基づき自走体の走行を制御する。これにより、移動ロボットを目的地まで導くナビゲーションが可能となっている。

特開２０１５−０８３９２７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、例えば、他のフロアに移動したときに、移動先のフロアの地図情報を読み込む必要があるため、地図情報の読み込みに伴う待ち時間が発生する。それゆえ、他のフロアに移動した直後は、移動ロボットをナビゲーションできなくなる可能性があった。そして、ナビゲーションできなくなっている間にも移動ロボットが進むことで、移動ロボットの現在位置を失う可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目し、他のフロアに移動したときに、移動ロボットのナビゲーションを継続可能な移動ロボットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、建造物内を移動可能な移動体と、移動体が移動する建造物内の２以上のフロアの地図情報を１つにまとめて形成した複数フロア地図情報を記憶する地図情報記憶部と、地図情報記憶部が記憶している複数フロア地図情報に基づき、予め設定された目的地までの移動体の目標経路を生成する目標経路生成部と、移動体の現在位置を推定する現在位置推定部と、現在位置推定部で推定した現在位置、及び目標経路生成部で生成した目標経路に基づき、移動体の移動を制御する。

本発明の一態様によれば、他のフロアに移動しても、地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制できる。これにより、他のフロアに移動したときに、移動ロボットのナビゲーションを継続することができる。

実施形態に係る案内用ロボットを表す斜視図である。 図１の案内用ロボットの正面図である。 図１の案内用ロボットの側面図である。 図１の案内用ロボットの底面図である。 走行制御装置を表すブロック図である。 カメラによる撮影状態を表す図である。 複数フロア地図情報を表す図である。 エレベータブロックを表す図である。 複数フロア地図情報を表す図である。 移動制御部の機能ブロック図である。 音声案内部の機能ブロック図である。 目標経路情報生成処理を表すフローチャートである。 地図情報の一例を表す図である。 目標経路の探索結果の一例を表す図である。 変形例に係るエスカレータブロックを表す図である。 変形例に係る音声案内部の機能ブロック図である。 変形例に係る音声案内部の機能ブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、複数フロアを有する建造物内において、視覚障害者等の被案内者を、設定した目的地まで案内する移動ロボット（以下、「案内用ロボット」とも呼ぶ）１に適用したものである。本実施形態では、案内用ロボット１の上下方向に延びている軸をＺ軸、前後方向に延びている軸をＹ軸、左右方向に延びている軸をＸ軸として説明する。
なお、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（構成）
図１〜図４に示すように、案内用ロボット１は、建造物内を移動可能な移動体２を備える。移動体２は、前側が細く、後側が被案内者の肩幅以上に広がったくさび形状に形成されている基台３を備える。基台３の後側には中央が凹んだ凹部４が設けられている。
基台３の底面には、前端側にキャスター５が旋回自在に配置され、後方端側の左右位置に駆動輪６Ｌ、６Ｒが回転自在に支持されている。駆動輪６Ｌ、６Ｒのそれぞれには、車軸７Ｌ、７Ｒを介してプーリ８Ｌ、８Ｒが固定されている。また、プーリ８Ｌ、８Ｒそれぞれには、電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転軸に固定されたプーリ１０Ｌ、１０Ｒとの間に無端のタイミングベルト１１Ｌ、１１Ｒが巻回されている。そして、電動モータ９Ｌ、９Ｒそれぞれの回転軸の回転速度と同一回転速度で各駆動輪６Ｌ、６Ｒが回転駆動される。また、各電動モータ９Ｌ、９Ｒには、ギアヘッド１２Ｌ、１２Ｒが設けられている。
その際、左右の電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転軸の回転速度を等しくすると、回転軸の回転方向に応じて基台３が前方向または後方向に移動する。また、左右の電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転軸の回転速度を異ならせると、基台３が左方向または右方向に旋回する。

また、左側の電動モータ９Ｌを停止させた状態で、右側の電動モータ９Ｒのみを正回転駆動すると、信地左旋回状態となる。正回転駆動とは、駆動輪６Ｌ、６Ｒを前進方向に移動させる電動モータ９Ｌ、９Ｒの駆動状態である。また、右側の電動モータ９Ｒを停止させた状態で、左側の電動モータ９Ｌのを正回転駆動すると、信地右旋回状態となる。
さらに、左側の電動モータ９Ｌを逆回転駆動し、右側の電動モータ９Ｒを正回転駆動すると、超信地左旋回状態となる。逆回転駆動とは、駆動輪６Ｌ、６Ｒを後進方向に移動させる電動モータ９Ｌ、９Ｒの駆動状態である。また、右側の電動モータ９Ｒを逆回転駆動し、左側の電動モータ９Ｌを正回転駆動すると、超信地右旋回状態となる。

このように、左右の電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転状態を制御し、左右の駆動輪６Ｌ、６Ｒの回転状態を制御することで、移動体２の走行方向を制御することができる。
なお、本実施形態では、移動体２の前端側にキャスター５を設け、後端側の左右位置に駆動輪６Ｌ、６Ｒを設ける例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、前端側の左右位置に駆動輪を設け、後端側にキャスターを設ける構成としてもよい。

また、本実施形態では、左右の駆動輪６Ｌ、６Ｒの回転状態を制御することで、移動体２の走行方向を制御する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、自動車のように前側と後側のぞれぞれに２輪ずつ配置し、前側の２輪と後側の２輪の少なくとも一方を転舵輪とすることで、移動体２の走行方向を制御する構成としてもよい。
なお、電動モータ９Ｌ、９Ｒには、モータドライバ６７Ｌ、６７Ｒと、エンコーダ６８Ｌ、６８Ｒとが更に設けられている（図５参照）。モータドライバ６７Ｌ、６７Ｒは、後述する走行制御装置３０が出力した速度指令値に従って、電動モータ９Ｌ、９Ｒを駆動する。また、エンコーダ６８Ｌ、６８Ｒは、電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転角度を検出し、検出結果（以下、「回転角度情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。

基台３の上面の前側には、後側に傾斜して延びている支持腕１５が固定されている。また、支持腕１５の上部には、後方に延びている水平腕１６が形成されている。さらに、水平腕１６の上面の後側には、被案内者が把持するとともに、移動体２の前後進速度を入力する操作入力部１７が配置されている。操作入力部１７は、被案内者が一方の手指で把持することが可能なグリップ１７ａと、グリップ１７ａを連結支持して、グリップ１７ａに加えられた２軸方向の力を検出する力センサ１７ｂとを備える。本実施形態では、２軸の一方をＹ軸とし、他方を、支持腕１５と同様に後側に傾斜して伸びている軸（以下、「Ｚ’軸」とも呼ぶ）とする（図３参照）。そして、力センサ１７ｂは、検出結果（２軸方向の力Ｆｙ、Ｆｚ’。以下、「操作入力情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。

なお、本実施形態では、力センサ１７ｂが、Ｙ軸方向の力と、Ｚ’軸方向の力とを検出する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、力センサ１７ｂが、Ｘ軸回りのモーメントＭｘと、Ｚ’軸方向の力Ｆｚ’とを検出する構成としてもよい。
また、Ｚ’軸を、後側に傾斜して伸びている軸とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、Ｚ’軸を、Ｚ軸と同一方向に延びている軸としてもよい。
さらに、水平腕１６の上面の中央部には、被案内者を案内する目的地を選択する目的地選択部１８が配置されている。目的地選択部１８は、被案内者が一方の手指で押下することが可能な選択ボタン１８ａと、選択ボタン１８ａを連結支持して、選択ボタン１８ａの押下を検出する押しボタンスイッチ１８ｂとを備える。そして、押しボタンスイッチ１８ｂは、検出結果（以下、「選択情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。

基台３の前端側の側面には、予め定められた比較的広い角度範囲（例えば、３００deg）にわたって帯状の開口部１９が形成されている。開口部１９の内側には、スキャナ式レンジセンサ２０が設けられている。スキャナ式レンジセンサ２０は、レーザ光を使用して、下方に存在する障害物（以下、「下方障害物」とも呼ぶ）までの距離及びスキャン角度を検出する。また、水平腕１６の前側には、スキャナ式レンジセンサ２１が設けられている。スキャナ式レンジセンサ２１は、レーザ光を使用して、センサ取り付け高さに存在する障害物までの距離及びスキャン角度を計測する。また、支持腕１５の背面側には、スキャナ式レンジセンサ２２が設けられている。スキャナ式レンジセンサ２２は、レーザ光を使用して、斜め下側に存在する障害物までの距離及びスキャン角度を検出する。

また、支持腕１５の下端部の前面側には、距離画像センサ２３が設けられている。距離画像センサ２３は、赤外線レーザによって前方上側の空間に特定のパターンを投影し、投影したパターンをカメラで撮影して障害物の位置と距離とを検出するデプスカメラである。距離画像センサ２３は、案内用ロボット１の前方上側に存在する障害物（以下、「上方障害物」とも呼ぶ）までの距離及び角度を検出する。そして、スキャナ式レンジセンサ２０、２１、２２と距離画像センサ２３とは、検出結果（障害物までの距離及びスキャン角度。以下、「障害物位置情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。
なお、本記実施形態では、レーザ光を使用するスキャナ式レンジセンサ２０、２１、２２を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、超音波等を使用する他の測距センサを用いる構成としてもよい。また、スキャナ式レンジセンサに代えて、１方向にレーザ光を出射する測距センサをＺ軸方向に回動させて走査する構成としてもよい。

また、水平腕１６の前側には、カメラ２４が固定されている。カメラ２４は、建造物やエレベータの籠の天井を撮影する。そして、カメラ２４は、撮影画像を走行制御装置３０に出力する。ここで、これらの天井には、図６に示すように、マーカー１００が設置されている。マーカー１００は、１つのブロック（後述）に１つ設置され、その設置箇所の位置（以下、「マーカー位置情報」とも呼ぶ）が印刷されている。マーカー１００としては、例えば、２次元コードを採用できる。これにより、カメラ２４は、案内用ロボット１がマーカー１００の下を通過するときに、マーカー位置情報を撮影する。

また、案内用ロボット１は、情報格納部２９と、走行制御装置３０とを更に備える。
情報格納部２９は、建造物内の２以上のフロアの地図情報を１つにまとめて形成した複数フロア地図情報を格納している。本実施形態では、図７に示すように、複数フロア地図情報として、１階、２階の２つのフロアの地図情報を１つにまとめたものを採用する。これにより、情報格納部２９から地図情報記憶部５２ｄに複数フロア地図情報、つまり２以上のフロアの地図情報を読み込ませることができ、１階から２階または２階から１階へ移動したときに、地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制でき、案内用ロボット１のナビゲーションを継続することができる。

各フロアの地図情報としては、通路、部屋等の形状等を表すフロア形状図を採用する。フロア形状図は、複数の小領域（以下、「ブロック」とも呼ぶ）に区分されている。各ブロックには、ブロックを一意に識別可能なブロック識別子が付されている。ここで、同一のエレベータの籠が上下動するブロック（以下、「エレベータブロック」とも呼ぶ）は、フロアによらず、固定の（同一の）ブロック識別子が設定される。例えば、図８の例では、エレベータブロックには、ブロック識別子として「１６」が設定されている。

さらに、フロア形状図には、隣接ブロック情報、場所情報、及び環境情報が付されている。隣接ブロック情報としては、例えば、ブロックそれぞれに対して設定され、移動体２が行き来可能なブロックのブロック識別子を表す情報がある。例えば、図８の例では、ブロック識別子「１５」のブロックに対しては、移動体２が行き来可能なブロックのブロック識別子として「１１」「１４」「１６」「１９」が設定されている。なお、エレベータブロックに対しては、エレベータの各階の扉に面したブロックのブロック識別子が、移動体２が行き来可能なブロックのブロック識別子として設定される。例えば、図８の例では、ブロック識別子「１６」のエレベータブロックに対しては、移動体２が行き来可能なブロックのブロック識別子として「１５」「２６」が設定されている。また、場所情報としては、例えば、交差点、スロープ等、場所に関する情報がある。さらに、環境情報としては、例えば、滑りやすい、人通りが多い等、環境に関する情報がある。

なお、１つのフロアに複数の地図情報が設定されている場合には、複数フロア地図情報に同一フロアの地図情報を２以上含むようにしてもよい。例えば、図９の例では、１階の地図情報を２つ含んでいる。これにより、同一フロア（１階）内における移動時に、情報格納部２９から地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制でき、案内用ロボット１のナビゲーションを継続することができる。

走行制御装置３０は、バッテリによって駆動される演算処理装置３１を備えている。演算処理装置３１としては、例えば、マイクロコンピュータを採用できる。演算処理装置３１は、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１と、速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２と、回転角度入力Ｉ／Ｆ６３と、音声出力Ｉ／Ｆ６４と、記憶装置Ｉ／Ｆ６５と、カメラＩ／Ｆ６６とを備える。また、演算処理装置３１は、移動制御部５１と、音声案内部５２とを更に備える。
センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１は、力センサ１７ｂが出力した操作入力情報と、押しボタンスイッチ１８ｂが出力した選択情報と、スキャナ式レンジセンサ２０、２１、２２、及び距離画像センサ２３が出力した障害物位置情報とを読み込む。そして、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１は、読み込んだ各種の情報を移動制御部５１と音声案内部５２とに出力する。

速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２は、移動制御部５１が出力した速度指令値をモータドライバ６７Ｌ、６７Ｒに出力する。また、回転角度入力Ｉ／Ｆ６３は、エンコーダ６８Ｌ、６８Ｒが出力した回転角度情報を読み込む。そして、速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２は、読み込んだ回転角度情報を移動制御部５１と音声案内部５２とに出力する。さらに、音声出力Ｉ／Ｆ６４は、移動制御部５１と音声案内部５２とが出力した音声案内情報を読み込む。そして、音声出力Ｉ／Ｆ６４は、読み込んだ音声案内情報をスピーカ６９に出力させる。音声案内情報としては、例えば被案内者を進ませる方向、移動体２の現在位置またはこれから進行する領域の場所情報や環境情報、障害物に接触する可能性を報知する情報等がある。

記憶装置Ｉ／Ｆ６５は、案内用ロボット１を始動させるための始動スイッチ（不図示）がオン状態にされると、情報格納部２９が格納している複数フロア地図情報を読み込む。そして、記憶装置Ｉ／Ｆ６５は、読み込んだ複数フロア地図情報を地図情報記憶部５２ｄに記憶させる。カメラＩ／Ｆ６６は、カメラ２４が出力した撮影画像を読み込む。そして、カメラＩ／Ｆ６６は、読み込んだ撮影画像を音声案内部５２に出力する。

（移動制御部５１の構成）
次に、図１０を参照し、移動制御部５１について説明する。
図１０に示すように、移動制御部５１は、走行方向算出部５１ａと、障害物検出部５１ｂと、走行方向補正部５１ｃと、モータ駆動制御部５１ｄとを備える。
走行方向算出部５１ａは、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した操作入力情報（力Ｆｙ、Ｆｚ’）と、音声案内部５２が出力した自己位置情報と、目標経路生成部５２ｅが出力した目標経路情報とを取得する。自己位置情報とは、案内用ロボット１の現在位置を表す情報である。目標経路情報とは、目標経路と場所情報と環境情報とを含む情報である。

また、走行方向算出部５１ａは、取得したＺ’軸方向の力Ｆｚ’が予め定められた閾値よりも大きい（Ｆｚ’＞閾値）と判定されるまで、つまり、被案内者がグリップ１７ａを押下したと判定されるまで待機状態とする。そして、Ｆｚ’＞閾値と判定され、被案内者がグリップ１７ａを押下したと判定されると、Ｙ軸方向の力Ｆｙと自己位置情報と目標経路情報とに基づき、移動体２の前後進方向の進行速度である前後進速度Ｖ0［m/s］と旋回速度ω0［rad/s］とを算出する。そして、走行方向算出部５１ａは、算出した前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0を障害物検出部５１ｂ及び走行方向補正部５１ｃに出力する。
ここで、走行方向算出部５１ａは、Ｙ軸方向の力Ｆｙと移動体２の仮想質量Ｍとに基づき、下記（１）式に従って前後進速度Ｖ0を算出する。
Ｖ0＝∫（Ｆｙ／Ｍ）ｄｔ …………（１）

続いて、走行方向算出部５１ａは、自己位置情報と目標経路情報とに基づき旋回角度θを決定する。続いて、走行方向算出部５１ａは、決定した旋回角度θと実験等によって求めた旋回角度と旋回半径との関係を表すデータとに基づき、旋回半径ｒを算出する。
続いて、走行方向算出部５１ａは、算出した前後進速度Ｖ0と、旋回半径ｒとに基づき、下式（２）に従って旋回速度ω0を算出する。
ω0＝ｒ／Ｖ0 …………（２）

また、走行方向算出部５１ａは、取得した自己位置情報と、決定した旋回角度θ、つまり、進行方向における場所情報及び環境情報とを走行方向補正部５１ｃに出力する。
障害物検出部５１ｂは、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した障害物位置情報を取得する。続いて、障害物検出部５１ｂは、取得した障害物位置情報に基づき、障害物（下方障害物、上方障害物）の位置及び障害物までの距離を算出する。ここで、障害物が複数存在する場合には、各障害物について位置及び障害物までの距離を算出する。

続いて、障害物検出部５１ｂは、算出した障害物の位置及び障害物までの距離と、走行方向算出部５１ａが出力した前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0とに基づき、移動体２が障害物（下方障害物、上方障害物）に接触する可能性があるか否かを判定する。そして、障害物検出部５１ｂは、判定結果を走行方向補正部５１ｃに出力する。また、障害物検出部５１ｂは、移動体２が障害物に接触するための可能性があると判定した場合には、障害物に接触する可能性を報知する音声案内情報を生成する。続いて、障害物検出部５１ｂは、生成した音声案内情報を音声出力Ｉ／Ｆ６４を介してスピーカ６９に出力させる。

走行方向補正部５１ｃは、障害物検出部５１ｂで障害物（下方障害物、上方障害物）に接触する可能性があると判定した場合には、走行方向算出部５１ａが出力した前後進速度Ｖ0と旋回速度ω0とを障害物との接触を回避する方向に補正する。一方、走行方向補正部５１ｃは、障害物検出部５１ｂで障害物に接触する可能性がないと判定した場合には、走行方向算出部５１ａが出力した前後進速度Ｖ0と旋回速度ω0とを場所情報と環境情報とに基づき補正する。例えば、被案内者の歩行負荷が比較的大きい場所や環境であると判定した場合には、歩行負荷が比較的小さい場所や環境であると判定した場合に比べ、前後進速度Ｖ0と旋回速度ω0とを小さい速度に補正する。歩行負荷の比較的大きい場所としては、例えば、交差点、下りスロープがある。また、歩行負荷の比較的大きい環境としては、例えば、滑りやすい環境、人通りが多い環境がある。そして、走行方向補正部５１ｃは、補正後の前後進速度Ｖ及び旋回速度ωをモータ駆動制御部５１ｄに出力する。

なお、走行方向補正部５１ｃは、障害物検出部５１ｂで障害物に接触する可能性がないと判定した場合でも、場所情報と環境情報とに基づく補正が必要ないと判定した場合には、走行方向算出部５１ａが出力した前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0を補正後の前後進速度Ｖ及び旋回速度ωとしてそのままモータ駆動制御部５１ｄに出力する。
モータ駆動制御部５１ｄは、走行方向補正部５１ｃが出力した前後進速度Ｖ及び旋回速度ωと左右の駆動輪６Ｌ、６Ｒの車輪間距離Ｌｗ［m］とに基づき、下式（３）に従って左右の駆動輪６Ｌ、６Ｒの車輪周速度ＶＬ、ＶＲ［m/s］の目標値を算出する。
ＶＬの目標値＝Ｖ＋Ｌｗ・ω／２
ＶＲの目標値＝Ｖ−Ｌｗ・ω／２ …………（３）
続いて、モータ駆動制御部５１ｄは、算出した車輪周速度ＶＬ、ＶＲの目標値を実現させる速度指令値を算出する。そして、モータ駆動制御部５１ｄは、算出した速度指令値を速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２を介してモータドライバ６７Ｌ、６７Ｒに出力する。これにより、案内用ロボット１を目的地まで導くナビゲーションが可能となっている。

（音声案内部５２の構成）
次に、図１１を参照し、音声案内部５２について説明する。
図１１に示すように、音声案内部５２は、目的地設定部５２ａと、現在位置推定部５２ｂと、現在位置補正部５２ｃと、目標経路生成部５２ｅと、地図情報記憶部５２ｄと、音声出力部５２ｆとを備える。
目的地設定部５２ａは、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した選択情報を取得する。そして、目的地設定部５２ａは、取得した選択情報を基に選択ボタン１８ａが押下されたと判定すると、予め定められた目的地の候補のリストから直前に選択された候補の次の候補を選択する。なお、目的地設定部５２ａは、始動スイッチがオン状態となった後初めて選択ボタン１８ａが押下されたと判定した場合には、目的地の候補のリストから最初の候補を選択する。また、目的地設定部５２ａは、目的地の候補がリストの最後の候補に達した場合には、目的地の候補のリストの最初の候補に戻って候補を選択する。続いて、目的地設定部５２ａは、選択した目的地の候補を報知するための音声案内情報を生成する。続いて、目的地設定部５２ａは、生成した音声案内情報を音声出力部５２ｆに出力する。

一方、目的地設定部５２ａは、予め定められた一定時間、選択ボタン１８ａが押下されていないと判定される状態が続いた場合、目的地の選択動作を行ったと判定し、直前に選択された目的地の候補を目的地として設定する。そして、目的地設定部５２ａは、設定した目的地（以下、「目的地情報」とも呼ぶ）を目標経路生成部５２ｅに出力する。
現在位置推定部５２ｂは、カメラＩ／Ｆ６６が出力した撮影画像に基づき、撮影画像内のマーカー１００のマーカー位置情報を取得する。そして、現在位置推定部５２ｂは、取得したマーカー位置情報に基づき、移動体２の現在位置（以下、「自己位置情報」とも呼ぶ）を推定する。具体的には、現在位置推定部５２ｂは、マーカー位置情報（マーカー１００の設置箇所の位置）を自己位置情報として現在位置補正部５２ｃに出力する。

現在位置補正部５２ｃは、現在位置推定部５２ｂが出力した自己位置情報と、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した障害物位置情報とを取得する。続いて、現在位置補正部５２ｃは、公知のパーティクルフィルタを用いて、取得した自己位置情報を補正する。これにより、現在位置補正部５２ｃは、自己位置情報の精度を向上することができる。そして、現在位置補正部５２ｃは、補正後の自己位置情報を目標経路生成部５２ｅに出力する。
地図情報記憶部５２ｄは、記憶装置Ｉ／Ｆ６５が出力した複数フロア地図情報、つまり、建造物内の１階、２階のフロアの地図情報を１つにまとめたものを記憶する。地図情報記憶部５２ｄとしては、例えば、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）を採用できる。

目標経路生成部５２ｅは、目的地設定部５２ａが出力した目的地情報と、現在位置補正部５２ｃが出力した補正後の自己位置情報とを取得する。続いて、目標経路生成部５２ｅは、取得した目的地情報と、補正後の自己位置情報と、地図情報記憶部５２ｄが記憶している複数フロア地図情報（隣接ブロック情報）とに基づき、目的地までの移動体２の目標経路を生成する目標経路情報生成処理（後述）を実行する。その際、目標経路として、地図情報記憶部５２ｄが記憶している複数フロア地図情報（場所情報、環境情報）に基づき、被歩行者の歩行負荷が比較的大きいブロックを可能な限り回避する経路を生成する構成としてもよい。そして、目標経路生成部５２ｅは、生成した目標経路と、各ブロックの場所情報及び環境情報とを含む目標経路情報を移動制御部５１に出力する。
また、目標経路生成部５２ｅは、移動体２の現在位置またはこれから進行する領域の場所情報や環境情報を報知するための音声案内情報を音声出力部５２ｆに出力する。
音声出力部５２ｆは、目標経路生成部５２ｅが出力した音声案内情報をスピーカ６９に出力させる。これにより、音声出力部５２ｆは、場所情報と環境情報とを報知する。

（目標経路情報生成処理）
次に、図１２を参照し、目標経路生成部５２ｅが実行する目標経路情報生成処理について説明する。
図１２に示すように、まず、ステップＳ１００に移行して、目標経路生成部５２ｅは、目的地情報と補正後の自己位置情報とに基づき、移動体２が目的地に到達したか否かを判定する。具体的には、目標経路生成部５２ｅは、移動体２の現在位置を含むブロックと、目的地を含むブロックとが同一であると判定した場合に、移動体２が目的地に到達したと判定する。そして、目標経路生成部５２ｅは、現在位置が目的地にあると判定した場合には（Ｙｅｓ）、目標経路情報生成処理を終了する。一方、目標経路生成部５２ｅは、現在位置が目的地にないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２では、目標経路生成部５２ｅは、変数ｋに「１」を代入する。変数ｋとは、１または２以上のブロック識別子を含む配列Ａ_i（iは自然数）のうちの、１つの配列Ａ_kを指定するために用いられる数値である。これにより、変数ｋを初期化する。
続いてステップＳ１０４に移行して、目標経路生成部５２ｅは、目的地があるブロックのブロック識別子を配列Ａ₁に代入する。
続いてステップＳ１０６に移行して、目標経路生成部５２ｅは、ステップＳ１０２で設定した変数ｋ（後述するステップＳ１１２で変数ｋを新しく設定した場合には、ステップＳ１１２で新しく設定した変数ｋ）と、隣接ブロック情報とに基づき、配列Ａ_kが含むブロック識別子のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子を配列Ａ_k+1に代入する。

続いてステップＳ１０８に移行して、目標経路生成部５２ｅは、ステップＳ１０６で設定した配列Ａ_k+1が、現在位置があるブロックのブロック識別子を含むか否かを判定する。そして、目標経路生成部５２ｅは、現在位置があるブロックのブロック識別子を含むと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に移行する。一方、目標経路生成部５２ｅは、現在位置があるブロックのブロック識別子を含まないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１０では、目標経路生成部５２ｅは、ステップＳ１０４及びＳ１０６で設定した配列Ａ_j（jは１〜ｋ＋１の自然数）それぞれが含むブロック識別子に基づき、ダイクストラ法を用いて移動体２の目標経路を生成した後、この演算処理を終了する。目標経路としては、例えば、走行距離が最短となる経路を生成してもよいし、各ブロックの場所情報や環境情報に基づき被案内者の歩行負荷が最小となる経路を生成してもよい。
なお、本実施形態では、ダイクストラ法を用いて移動体２の目標経路を生成する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、ポテンシャル法、深さ優先探索、幅優先探索等、他のアルゴリズムを用いて、目標経路を生成する構成としてもよい。
一方、ステップＳ１１２では、目標経路生成部５２ｅは、変数ｋに１を加算した後、ステップＳ１０６に移行する。

（動作その他）
次に、図１３、図１４を参照し、案内用ロボット１の動作について説明する。
まず、案内用ロボット１を始動させるために、始動スイッチをオン状態にしたとする。すると、記憶装置Ｉ／Ｆ６５が、情報格納部２９が記憶している複数フロア地図情報を取得する。続いて、記憶装置Ｉ／Ｆ６５が、取得した複数フロア地図情報を地図情報記憶部５２ｄに記憶させる。これにより、地図情報記憶部５２ｄが、移動体２が移動する建造物内の１階、２階の地図情報を１つにまとめた情報（複数フロア地図情報）を記憶する。
ここで、歩行者が選択ボタン１８ａを押下すると、音声案内部５２が、リストの最初の目的地の候補をスピーカ６９に音声で出力させる。そして、歩行者が選択ボタン１８ａを押すごとに、音声案内部５２が、リスト内の次の目的地の候補をスピーカ６９に音声で出力させる。そして、音声出力の後、一定時間、選択ボタン１８ａが押下されていないと判定される状態が続いて場合、直前に音声で出力された候補を目的地として設定する。

また、カメラ２４が、建造物の天井を撮影し、撮影画像を音声案内部５２に出力する。続いて、音声案内部５２の現在位置推定部５２ｂが、カメラ２４が出力した撮影画像に基づき、撮影画像に映っているマーカー１００のマーカー位置情報を取得する。続いて、現在位置推定部５２ｂが、取得したマーカー位置情報が表すマーカー１００の設置箇所の位置の情報を自己位置情報とする。これにより、現在位置推定部５２ｂが移動体２の現在位置を推定する。また、現在位置補正部５２ｃが、算出された自己位置情報を補正する。

そして、目標経路生成部５２ｅが、地図情報記憶部５２ｄが記憶している複数フロア地図情報と、補正後の自己位置情報とに基づき、目的地までの移動体２の目標経路を生成する。例えば、図１３の例では、移動体２の現在位置のブロックには、ブロック識別子「４」が付与され、目的地のブロックには、ブロック識別子「１７」が付与されている。この場合、図１４に示すように、まず、配列Ａ₁にブロック識別子「１７」が代入される（ステップＳ１００「Ｎｏ」、Ｓ１０２、Ｓ１０４）。次に、配列Ａ₂に、ブロック識別子「１７」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「１６」が代入される（ステップＳ１０６）、次に配列Ａ₃に、ブロック識別子「１６」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「１１」が代入される（ステップＳ１０８「Ｎｏ」、Ｓ１１２、Ｓ１０６）。

引き続き、配列Ａ₄に、ブロック識別子「１１」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「６」「１２」が代入され。続いて、配列Ａ₅に、ブロック識別子「６」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「１」「Ｂ７」と、ブロック識別子「１２」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「１３」とが代入される。同様に、配列Ａ₆にブロック識別子「２」「８」「１４」が代入され、配列Ａ₇にブロック識別子「３」「９」「１５」が代入され、配列Ａ₈にブロック識別子「４」「１０」が代入される。

ここで、配列Ａ₈が、現在位置のブロックのブロック識別子「４」を含んでいるので、配列Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄、Ａ₅、Ａ₆、Ａ₇のうちから、例えば、図１４中の破線枠で囲まれたブロック識別子に示すように、ブロック間の接続が途切れないように各配列Ａ₁〜Ａ₇から１つずつブロック識別子を選定して、走行距離が最短の目標経路（ブロック識別子「４」→「９」→「８」→「７」→「６」→「１１」→「１６」→「１７」）を生成する。
続いて、移動制御部５１は、生成した目標経路（目標経路情報）、補正後の自己位置情報に基づき、電動モータ９Ｌ、９Ｒを駆動するための速度指令値をモータドライバ６７Ｌ、６７Ｒに出力する。これにより、移動制御部５１は、移動体２の移動を制御する。

（本実施形態の効果）
本実施形態に係る発明は、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態に係る案内用ロボット１では、地図情報記憶部５２ｄが、移動体２が移動する建造物内の２以上のフロアの地図情報を１つにまとめて形成した複数フロア地図情報を記憶し、目標経路生成部５２ｅが、地図情報記憶部５２ｄが記憶している複数フロア地図情報に基づき、予め設定された目的地までの移動体２の目標経路を生成する。
このような構成によれば、他のフロアに移動しても、地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制できる。これにより、他のフロアに移動したときに、案内用ロボット１のナビゲーションを継続することができる。

（２）本実施形態に係る案内用ロボット１では、２以上のフロアの地図情報のそれぞれは、複数のブロックに区分されている。また、各ブロックには、ブロックを一意的に識別可能なブロック識別子と、移動体２が行き来可能なブロックのブロック識別子を表す隣接ブロック情報とが付与されている。さらに、目標経路生成部５２ｅは、隣接ブロック情報に基づき、目的地までの移動体の目標経路を生成する。
このような構成によれば、複数のフロアにわたる目標経路を比較的容易に生成できる。
（３）本実施形態に係る案内用ロボット１では、同一のエレベータの籠が上下するブロックには、フロアによらず、同一のブロック識別子が付与されている。
このような構成によれば、複数のフロアにわたる目標経路をより容易に生成できる。

（４）本実施形態に係る案内用ロボット１では、カメラ２４が、建造物内の複数箇所に設置されその位置を表すマーカー１００を撮影し、現在位置推定部５２ｂが、カメラ２４で撮影した撮影画像に基づき、移動体２の現在位置を推定する。
このような構成によれば、移動体２の現在位置を比較的容易に推定できる。
（５）本実施形態に係る案内用ロボット１では、複数フロア地図情報は、同一フロアの地図情報を２以上含む。
このような構成によれば、１つのフロアに複数の地図情報が設定されている場合に、フロア内で移動しても、地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制でき、案内用ロボット１のナビゲーションを継続することができる。

（変形例）
（１）なお、本実施形態では、建造物内のフロア移動時に、エレベータを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、エスカレータを用いる構成としてもよい。この場合、エスカレータの乗り口が設けられた領域（ブロック）とエスカレータの降り口が設けられたブロック（以下、「エスカレータブロック」とも呼ぶ）は、フロアによらず、固定の（同一の）ブロック識別子が設定される。例えば、図１５の例では、エスカレータブロックに対しては、ブロック識別子として「１６」が設定されている。
また、エスカレータブロックには、エスカレータの乗り口に面したブロックのブロック識別子と、降り口に面したブロックのブロック識別子とが、移動体２が行き来可能なブロックのブロック識別子として設定される。例えば、図１５の例では、移動体２がブロック識別子「１６」のエスカレータブロックに、移動体２が行き来可能なブロックのブロック識別子として「２０」「２３」が設定されている。これにより、エレベータを用いた上記実施形態と同様に、複数のフロアにわたる目標経路をより容易に生成できる。
また、例えば、エスカレータに代えて、階段やスロープを用いる構成としてもよい。

（２）さらに、本実施形態では、マーカー１００を用いて、移動体２の現在位置を推定する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、無線ビーコンを用いて、移動体２の現在位置を推定する構成としてもよい。具体的には、図１６に示すように、案内用ロボット１は、建造物内の複数箇所に設置された無線送信機から送信される無線ビーコンを受信する無線受信部２５を更に備える。そして、現在位置推定部５２ｂが、無線受信部２５で受信した無線ビーコンの電波強度に基づき、移動体２の現在位置を推定する。これにより、移動体２の現在位置を比較的容易に推定できる。

（３）また、例えば、屋内ＧＰＳ(Global Positioning System)を用いて、移動体２の現在位置を推定する構成としてもよい。具体的には、図１７に示すように、案内用ロボット１は、建造物内に設置された屋内ＧＰＳ送信機から送信される屋内位置情報を受信する屋内位置情報受信部２６を更に備える。屋内位置情報としては、例えば、建造物内における移動体２の現在位置の推定に用いられる情報（例えばＧＰＳ信号）がある。そして、現在位置推定部５２ｂは、屋内位置情報受信部２６で受信した屋内位置情報に基づき、移動体２の現在位置を推定する。これにより、移動体２の現在位置を比較的容易に推定できる。
（４）さらに、本実施形態では、被案内者を、設定した目的地まで案内する案内用ロボット１に適用する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、地図情報を基に移動を制御する（ナビゲーションする）自動搬送車や車椅子等に適用してもよい。

１ 案内用ロボット
２ 移動体
９Ｌ、９Ｒ 電動モータ
２０、２１、２２ スキャナ式レンジセンサ
２３ 距離画像センサ
２４ カメラ
２５ 無線受信部
２６ 屋内位置情報受信部
２９ 情報格納部
３０ 走行制御装置
５２ 音声案内部
５２ａ 目的地設定部
５２ｂ 現在位置推定部
５２ｄ 地図情報記憶部
５２ｅ 目標経路生成部
１００ マーカー

Claims (8)

1. 建造物内を移動可能な移動体と、
   前記移動体が移動する建造物内の２以上のフロアの地図情報を１つにまとめて形成した複数フロア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が記憶している複数フロア地図情報に基づき、設定した目的地までの前記移動体の目標経路を生成する目標経路生成部と、
   前記移動体の現在位置を推定する現在位置推定部と、
   前記現在位置推定部で推定した現在位置、及び前記目標経路生成部で生成した目標経路に基づき、前記移動体の移動を制御する移動制御部とを備える移動ロボット。
2. 前記２以上のフロアの地図情報のそれぞれは、複数のブロックに区分されており、
   各ブロックには、ブロックを一意的に識別可能なブロック識別子と、前記移動体が行き来可能なブロックのブロック識別子を表す隣接ブロック情報とが付与されており、
   前記目標経路生成部は、前記隣接ブロック情報に基づき、前記目的地までの前記移動体の目標経路を生成する請求項１に記載の移動ロボット。
3. 同一のエレベータの籠が上下するブロックには、フロアによらず、同一のブロック識別子が付与されている請求項２に記載の移動ロボット。
4. エスカレータの乗り口が設けられたブロックと降り口が設けられたブロックとには、同一のブロック識別子が付与されている請求項２または３に記載の移動ロボット。
5. 建造物内の複数箇所に設置されその位置を表すマーカーを撮影するカメラを更に備え、
   前記現在位置推定部は、前記カメラで撮影した撮影画像に基づき、前記移動体の現在位置を推定する請求項１から４のいずれか１項に記載の移動ロボット。
6. 建造物内の複数箇所に設置された無線送信機から送信される無線ビーコンを受信する無線受信部を更に備え、
   前記現在位置推定部は、前記無線受信部で受信した無線ビーコンの電波強度に基づき、前記移動体が存在するフロアを検出する請求項１から４のいずれか１項に記載の移動ロボット。
7. 建造物内に設置された屋内ＧＰＳ送信機から送信される屋内位置情報を受信する屋内位置情報受信部を更に備え、
   前記現在位置推定部は、前記屋内位置情報受信部で受信した屋内位置情報に基づき、前記移動体の現在位置を推定する請求項１から４のいずれか１項に記載の移動ロボット。
8. 前記複数フロア地図情報は、同一フロアの地図情報を２以上含む請求項１から７のいずれか１項に記載の移動ロボット。

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