JP2018067183A - 移動体追尾制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】演算負荷の軽減が可能で、スムーズに追尾対象体を追尾できる移動体追尾制御装置を提供する。
【解決手段】移動体追尾制御装置は、移動体が追尾する追尾対象体を特定する対象特定部と、移動体の周辺の物体の位置関係を示す情報を取得する情報取得部の取得結果に基づき、少なくとも移動体と追尾対象体との相対距離と、追尾対象体の移動方向と、を取得する取得部と、追尾対象体の移動方向を基準に当該移動方向から所定角度ずれた方向上に位置し、かつ追尾対象体から第一の相対距離の位置に移動体の移動目標位置を設定する目標設定部と、移動体が移動目標位置に移動するように制御する制御部と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、移動体追尾制御装置に関する。

従来、追従（追尾）する対象（オペレータ等）の移動経路を算出して、追従経路を設定して追従（追尾）を実行する移動体の追従方法が提案されている。また、オペレータの発進、停止の操作を必要とせずに、オペレータに自動で追従して行く追従型走行車両が提案されている。

特許第４３１６４７７号公報 特許第４５５２８６９号公報 特開平６−２７４２２３号公報

しかしながら、移動体の周囲には、追従対象者（オペレータ等）の他にも歩行者や障害物が多数存在する場合が想定されるため、オペレータの移動経路の算出には高負荷な演算が要求される。また、オペレータ以外の周囲の移動体（例えば、歩行者等）との接触回避も要求されるため、移動経路の算出の複雑性がさらに増加してしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題の一つは、演算負荷の軽減が可能で、スムーズに追尾対象体（オペレータ、ターゲット）を追尾（追従）できる移動体追尾制御装置を提供することである。

本発明の実施形態にかかる移動体追尾制御装置は、例えば、移動体が追尾する追尾対象体を特定する対象特定部と、上記移動体の周辺の物体の位置関係を示す情報を取得する情報取得部の取得結果に基づき、少なくとも上記移動体と上記追尾対象体との相対距離と、上記追尾対象体の移動方向と、を取得する取得部と、上記追尾対象体の上記移動方向を基準に当該移動方向から所定角度ずれた方向上に位置し、かつ上記追尾対象体から第一の相対距離の位置に上記移動体の移動目標位置を設定する目標設定部と、上記移動体が上記移動目標位置に移動するように制御する制御部と、を備える。この構成によれば、移動体は、追尾対象体の移動方向を基準とした所定角度の位置に、第一の相対距離を維持しながら移動する。その結果、例えば、追尾対象体の移動経路を推定（算出）する必要がなく、演算負荷の軽減ができる。また、移動体は、追尾対象体に対して、常に所定の位置に存在しながら追尾対象体を追尾するので、移動体の管理（監視）が容易になる。

本発明の実施形態にかかる移動体追尾制御装置の上記目標設定部は、例えば、上記追尾対象体の位置を中心とし、半径が上記第一の相対距離で規定される円軌道上に上記移動目標位置を設定してもよい。この構成によれば、例えば、移動体の周辺状況に変化がある場合や追尾対象体が不規則な移動を行う場合でも、移動体は追尾対象体の位置を中心とする一定半径の円軌道上に存在するので、追尾対象体から離れることなく、スムーズな追尾動作が実現できる。

本発明の実施形態にかかる移動体追尾制御装置の上記目標設定部は、例えば、上記追尾対象体の側方および後方の領域から上記移動方向の逆方向ベクトルを含む所定の後方領域を除く領域に上記移動目標位置を設定してもよい。この構成によれば、移動体は追尾対象体の側方から真後ろを除く後方の領域に存在するように追尾動作を行う。その結果、例えば、移動体が追尾対象体より前方に離れて先行してしまうことが抑制できる。また、追尾対象体の真後ろには、移動しないので、例えば、追尾対象体が急停止した場合等でも追尾対象体と移動体とが接触してしまうことを避けることができる。

本発明の実施形態にかかる移動体追尾制御装置の上記目標設定部は、例えば、上記移動体の周辺状況に応じて、上記第一の相対距離を変更してもよい。この構成によれば、例えば、移動体の周囲の物体の存在状況が通常の場合、例えば「疎」の場合より「密」の場合は、より移動体を追尾対象体に接近させた位置で移動させることができる。その結果、移動体の周囲が混雑している場合でも移動体をスムーズに移動させることができる。逆に、移動体の周囲が混雑していない「疎」場合は、移動体と追尾対象体との相対距離を広げて、例えば、お互いの圧迫感を軽減した状態で移動体を追尾対象体に追尾させることができる。

本発明の実施形態にかかる移動体追尾制御装置の上記取得部は、例えば、上記情報取得部の上記取得結果に含まれる上記移動体の周辺に存在する障害物と上記移動体との第二の相対距離または、上記第二の相対距離が縮まる場合に上記移動体に接触するまでの接触予測時間を取得し、上記目標設定部は、上記第二の相対距離が所定の距離閾値以下になった場合または上記接触予測時間が所定の時間閾値以下になった場合、上記移動目標位置を上記追尾対象体から上記第一の相対距離より近い位置に設定してもよい。この構成によれば、障害物が接近する場合に、障害物と接触する可能性を低減させつつ、移動体のスムーズな追尾運動を実行させやすくなる。

本発明の実施形態にかかる移動体追尾制御装置の上記取得部は、上記情報取得部の上記取得結果に含まれる上記移動体の周辺に存在する障害物と上記移動体との第二の相対距離または、上記第二の相対距離が縮まる場合に上記移動体に接触するまでの接触予測時間を取得し、上記目標設定部は、上記第二の相対距離が所定の距離閾値以下になった場合または上記接触予測時間が所定の時間閾値以下になった場合、上記追尾対象体を挟んで、上記障害物の逆側に上記移動目標位置を設定し、上記制御部は、上記移動体が上記障害物から離れるような軌道を通り上記逆側の上記移動目標位置に移動するように制御してもよい。この構成によれば、障害物が接近する場合、移動体は、障害物との相対距離を広げるように移動する。その結果、例えば、障害物との接触確率をより低減させて、障害物に対する移動体のよりスムーズな回避運動を実行させやすくなる。

図１は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置を搭載する移動体の一例である車いすの斜視図である。 図２は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置を含む移動体追尾システムの一例が示されたブロック図である。 図３は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置の移動体に搭載される周囲の状況を検出するレーザセンサの検出範囲の一例を示す説明図である。 図４は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置のＥＣＵ内に実現される追尾動作を実現する制御部（ＣＰＵ）の構成の一例を示すブロック図である。 図５は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置の移動体の追尾位置の一例を示す説明図である。 図６は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、追尾対象体が前方に直進する場合の、移動体の移動目標位置の一例を示す説明図である。 図７は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、追尾対象体が右斜め前方に移動する場合の、移動体の移動目標位置の一例を示す説明図である。 図８は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、追尾対象体が図７と同じ位置に移動するものの、その位置で向いている方向（移動方向）が図７の場合と異なるときの、移動体の移動目標位置の一例を示す説明図である。 図９は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、移動体の追尾動作の一例を実現するための処理手順の前半部分を説明するフローチャートである。 図１０は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、移動体の追尾動作の一例を実現するための処理手順の後半部分を説明するフローチャートである。 図１１は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、移動体の周囲の混雑度が低い場合の移動体の追尾位置の一例を示す説明図である。 図１２は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、移動体の周囲の混雑度が図１１の場合より高い場合の移動体の追尾位置の一例を示す説明図である。 図１３は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、移動体の前方から障害物が接近する場合の移動体の回避位置および、回避位置に移動するための移動軌道の一例を示す説明図である。 図１４は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置において、移動体の後方から障害物が接近する場合の移動体の回避位置および、回避位置に移動するための移動軌道の一例を示す説明図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用、結果、および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成に基づく種々の効果や、派生的な効果のうち、少なくとも一つを得ることが可能である。

本実施形態において、移動体追尾制御装置は、図１に示すような小型の移動体、例えば、「車いす」等に適用されうる。以下に示す実施形態では、移動体として「車いす」を一例として示すが、これに限定されない。例えば、健常者の移動手段として、着座姿勢や起立姿勢で搭乗する移動車両でもよい。移動体は、モータ等の駆動源を備える車両であり、ユーザ（搭乗者）が操縦（運転）することにより移動する通常走行モードを備えてもよいし、追尾対象体を特定して自動的に追尾する追尾走行モードを備えていてもよい。また、ユーザが自ら手や足を用いて移動体に駆動力を付与して移動する自走モードを備えていてもよい。移動体は、人間以外の物体（荷物、動物等）を積載可能な荷台を備える無人車両でもよい。また、移動体は、単体で走行してもよいし、複数が連結されたり、複数が分離状態で連なる態様で移動されたりしてもよい。

図１は、移動体の一例としての車いす１０に移動体追尾制御装置を搭載した具体的な構成を示す。車いす１０は、例えば金属製のフレーム１２に柔軟性を有する布材や樹脂材等で形成されるシート１４やバックサポート１６が固定された折り畳み自在の椅子である。シート１４の前方下部には、収納自在なフットサポート１８が設けられ、ユーザ（利用者）が着座姿勢で足を乗せることができる。フットサポート１８とシート１４との間には、ユーザがシート１４に着座した場合に、脹ら脛を支持してシート１４の下側に足が入り込んでしまうことを防止するレッグサポート２０が設けられている。

シート１４の左右側方には、駆動輪２２（左駆動輪２２Ｌ，右駆動輪２２Ｒ）が配置されている。駆動輪２２には、当該駆動輪２２の外側に一体にリング状のハンドリム２２ａが固定されている。ハンドリム２２ａは、シート１４に着座したユーザが当該ハンドリム２２ａを手で把持して回転させることにより駆動輪２２を駆動して車いす１０を移動させる自走モードを実現する。また、本実施形態の車いす１０の駆動輪２２は、駆動システム２４を備え、自動走行ができるように構成されている。なお、駆動輪２２には例えばドラム式のブレーキシステム２６が設けられ、駆動輪２２の減速および停止、停止状態の保持を行うことができる。ブレーキシステム２６は駆動システム２４と一体化することもできる。

駆動輪２２の前方には、車いす１０の進行方向を決めるためのキャスタ２８が一対設けられている。キャスタ２８はギヤ等で構成される操舵システム３０に接続されている。操舵システム３０は、ユーザがハンドリム２２ａを回転させて車いす１０を移動させる自走モードの場合、または同伴者等が手押しハンドル１２ａを把持して車いす１０を押し動かす場合は、キャスタ２８を旋回自在にする。つまり、操舵方向を拘束しないようしている。一方、操舵システム３０は、駆動輪２２が駆動システム２４によって回転する通常走行モードまたは後述する追尾走行モードで駆動される場合には、ユーザによる旋回指示やＥＣＵ４４（図２参照）による追尾制御により、キャスタ２８を所定の方向に旋回させて車いす１０の走行方向を決定するように制御される。

駆動システム２４、ブレーキシステム２６および操舵システム３０は、例えばシート１４の下面に配置されたバッテリシステム３２のバッテリ３２ａから電力供給を受けて駆動することができる。

また、ユーザがシート１４に着座した姿勢で手の届く位置、例えばシート１４の側方には、コントロールボックス３４が配置されている。コントロールボックス３４には、車いす１０を通常走行モードまたは追尾走行モードで走行させる場合の制御ユニットが収められている。また、コントロールボックス３４には、車いす１０をユーザが通常走行モードで走行させる場動に移動速度や移動方向を指示する操作部３６が設けられていてもよい。操作部３６は、例えば３６０°任意の方向に倒すことのできるジョイスティックとすることができる。この場合、ジョイスティックを倒す方向で車いす１０の進行方向を指示し、ジョイスティックを倒す量によって、車いす１０の移動速度を指示することができる。なお、ジョイスティックを中立位置（直立位置）に戻すことにより車いす１０を停止させことができる。この場合、ブレーキシステム２６のアクチュエータ２６ａを駆動して、駆動輪２２の停止状態を維持するようにしてもよい。

また、コントロールボックス３４には車いす１０の主として前方の領域について、そこに存在する物体の位置関係を示す情報を取得する情報取得部の一例として、レーザセンサ３８（フロントセンサ３８Ｆ）が設けられる。同様に、車いす１０の主として後方の領域について、そこに存在する物体の位置関係を示す情報を取得するレーザセンサ３８（リヤセンサ３８Ｒ）が設けられる。図１の場合、一例としてリヤセンサ３８Ｒは、バッテリシステム３２を構成する筐体に支持されている例が示されている。フロントセンサ３８Ｆとリヤセンサ３８Ｒとで、車いす１０の周囲の範囲、例えば３６０°の範囲をカバーできるようにすることが望ましい。フロントセンサ３８Ｆやリヤセンサ３８Ｒを設置する位置は、一例であり、車いす１０の周囲の状況が取得できれば適宜変更することができる。また、本実施形態は、レーザセンサ３８を二個設けた例を示したが、車いす１０の周囲の範囲、例えば３６０°の範囲をカバーできれば、一個でも三個以上でもよい。レーザセンサ３８の数を増やすことにより非検出範囲（死角）を縮小または排除することができる。

なお、車いす１０は、ブレーキパッド４０ａを駆動輪２２のタイヤ表面に接触させて、駆動輪２２の停止状態を維持するハンドブレーキレバー４０が設けられている。また、例えば、コントロールボックス３４の反対側には、車いす１０の走行状態や周囲の状況等の各種情報をユーザに提供するモニタ装置４２が設けられてもよい。モニタ装置４２は、例えば支持アームの角度調整により任意の姿勢で固定可能であり、ユーザがシート１４に着座した姿勢での視認性を確保しやすくするとともに、着座姿勢および着座動作の際に邪魔にならないように配置できるようにしている。

図２は、実施形態にかかる移動体追尾制御装置を含む移動体追尾システム１００の一例が示されたブロック図である。移動体追尾制御装置の主構成であるＥＣＵ４４（electronic control unit）と各種システム、各種センサ等はインタフェース１０２を介して電気的に接続され、移動体としての車いす１０の走行制御（追尾制御）を実現する。インタフェース１０２には、例えば、駆動システム２４、ブレーキシステム２６、操舵システム３０、バッテリシステム３２、レーザセンサ３８、舵角センサ４６、車輪速センサ４８等が接続されている。

駆動システム２４は、アクチュエータ２４ａとトルクセンサ２４ｂを有する。駆動システム２４は、ＥＣＵ４４等によって電気的に制御されて、車いす１０を通常走行モードや追尾走行モードの際にアクチュエータ２４ａ（例えば、モータ）を駆動する。駆動システム２４は、駆動輪２２の速度調整やトルク調整を行い、車いす１０を前進方向または後退方向に所望の速度（例えば操作部３６の操作量で指示された速度）で移動させる。なお、トルクセンサ２４ｂは、アクチュエータ２４ａのトルクを検出し、ＥＣＵ４４がアクチュエータ２４ａに発生しているトルクを解析することにより、アクチュエータ２４ａの指令値を補正して、車いす１０の速度制御の精度を向上させる。

ブレーキシステム２６は、アクチュエータ２６ａとブレーキセンサ２６ｂを有する。ブレーキシステム２６は、ＥＣＵ４４等によって電気的に制御されて、アクチュエータ２６ａ（例えばピストン）を動作させて、例えば、ドラムブレーキのドラムに対するブレーキシューの押圧状態を変化させる。ブレーキシューの押圧状態を変化させることにより、駆動輪２２の速度調整を行ったり、駆動輪２２を停止させたり、駆動輪２２の停止様態の維持を行ったりする。ブレーキセンサ２６ｂは、例えばフットサポート１８に配置されたブレーキペダルの操作状態（踏み込み量等）を検出するセンサである。

操舵システム３０は、アクチュエータ３０ａとトルクセンサ３０ｂを有する。操舵システム３０は、ＥＣＵ４４等によって電気的に制御されて、車いす１０を通常走行モードや追尾走行モードで走行させる際に、アクチュエータ３０ａ（例えばモータ）を駆動することによりギヤ等にトルクを付加してキャスタ２８を旋回させる。その結果、キャスタ２８の向く方向（操舵方向）を変化させて車いす１０の走行方向を変化させる。この場合、アクチュエータ３０ａは、一つのキャスタ２８を転舵してもよいし、左右のキャスタ２８を転舵してもよい。また、トルクセンサ３０ｂは、例えば、キャスタ２８の旋回軸に生じているトルクを検出し、アクチュエータ３０ａによるキャスタ２８の旋回状態が指令通りに実行されているかを検出する。ＥＣＵ４４はこの検出結果にしたがいアクチュエータ３０ａのフィードバック制御を行い、キャスタ２８の転舵精度を向上させる。

舵角センサ４６は、例えば、キャスタ２８の方向を検出するセンサである。舵角センサ４６は、例えば、ホール素子などを用いて構成され、例えば、車いす１０の正面方向を基準として、正方向（時計回り方向）の角度と負方向（反時計回り方向）の角度を取得する。車輪速センサ４８は、例えば、駆動輪２２の回転量や単位時間当たりの回転数を検出するセンサである。車輪速センサ４８は、各駆動輪２２に配置され、各駆動輪２２で検出した回転数を示す車輪速パルス数をセンサ値として出力する。車輪速センサ４８は、例えば、ホール素子などを用いて構成されうる。ＥＣＵ４４は、車輪速センサ４８から取得したセンサ値に基づいて車いす１０の移動量などを演算し、各種制御を実行する。ＥＣＵ４４は、各車輪速センサ４８のセンサ値に基づいて車両１の車速を算出する場合、左右の駆動輪２２のうち小さい方のセンサ値の駆動輪２２の速度に基づき車いす１０の車速を決定し、各種制御を実行する。

バッテリシステム３２は、充放電を行うバッテリ３２ａと電圧センサ３２ｂと電流センサ３２ｃを有する。バッテリ３２ａは、外部電源に接続して充電されるタイプでもよいし、駆動輪２２が通常走行モードで回転する場合に充電されてもよい。また、駆動システム２４のアクチュエータ２４ａ（モータ）の回生動作によって充電されてもよい。またそれらの組み合わせでもよい。電圧センサ３２ｂ、電流センサ３２ｃは、バッテリ３２ａの充放電の際に電圧値や電流値を管理する。また、電圧センサ３２ｂ、電流センサ３２ｃは、バッテリ３２ａを回生により充電する場合、バッテリ３２ａを最適な充電状態に維持するように管理する。

レーザセンサ３８（フロントセンサ３８Ｆ、リヤセンサ３８Ｒ）は、移動体としての車いす１０の周辺の物体の位置関係を示す情報を取得する情報取得部として機能する。レーザセンサ３８は、センサ内部の光源（レーザダイオード等）から照射されたレーザ光が、測定対象物（例えば、追尾対象体や障害物等）にあたると反射され、受光素子で受光される。このとき受光した反射光を評価、演算することで、レーザ光が反射された位置までの距離を算出する。また、その情報を時系列で比較することにより、測定対象物が移動する場合の移動方向を算出することができる。レーザセンサ３８のうちフロントセンサ３８Ｆは、図３に示すように、車いす１０の前方に向けられ、例えば、検出角θＦで前方を含む第１領域ＦＥを検出範囲とする。また、リヤセンサ３８Ｒは、車いす１０の後方に向けられ、例えば、検出角θＲで後方および側方を含む第２領域ＲＥを検出範囲とする。なお、複数のレーザセンサ３８を組み合わせて車いす１０の周囲３６０°を検出領域とする場合、非検出領域（死角）が形成されてしまう場合がある。図３に示す例では、第１領域ＦＥと第２領域ＲＥとは重複領域ＣＥで重なり、非検出領域ＤＥを低減するようにしている。なお、図３の場合、非検出領域ＤＥが存在するが、車いす１０の前方の直近の位置なので、レーザセンサ３８としては死角になるが、車いす１０に着座するユーザによる目視確認が容易な領域なので、制御上の影響は最小限（実質無視できる程度）である。

また、インタフェース１０２には、さらにＥＣＵ４４、モニタ装置４２等が接続されている。ＥＣＵ４４は、インタフェース１０２を通じて制御信号を送ることで、駆動システム２４、ブレーキシステム２６、操舵システム３０、バッテリシステム３２等を制御することができる。また、ＥＣＵ４４は、インタフェース１０２を介して、トルクセンサ２４ｂ、ブレーキセンサ２６ｂ、トルクセンサ３０ｂ、電圧センサ３２ｂ、電流センサ３２ｃ、舵角センサ４６、車輪速センサ４８、レーザセンサ３８等の検出結果や、操作部３６等の操作信号を、受け取ることができる。

ＥＣＵ４４は、例えば、ＣＰＵ４４ａ（central processing unit）や、ＲＯＭ４４ｂ（read only memory）、ＲＡＭ４４ｃ（random access memory）、ＳＳＤ４４ｄ（solid state drive、フラッシュメモリ）等を有している。ＣＰＵ４４ａは、追尾走行モードの場合、例えば、車いす１０が追尾すべき追尾対象体（例えば、同伴者や先導者、先導体等）を特定し、追尾対象体との相対距離を一定に保ちつつ、追尾対象体を基準に一定の位置で車いす１０を追尾させるための処理を行う。ＣＰＵ４４ａは、通常走行モードの場合、操作部３６を介してユーザから指示される移動方向や移動速度による車いす１０の走行を実現するように、駆動システム２４や操舵システム３０、バッテリシステム３２等を制御する。また、車いす１０が自走モードで走行される場合には、駆動システム２４や操舵システム３０をシステムから切り離し、駆動輪２２が軽負荷で容易に回転し、キャスタ２８が任意の方向に向くようにする。この場合、ブレーキシステム２６は制御可能な状態としてもよく、自走モードにおける緊急停止ブレーキとして利用できるようにしてもよい。ＣＰＵ４４ａは、ＲＯＭ４４ｂ等の不揮発性の記憶装置に記憶された（インストールされた）プログラムを読み出し、当該プログラムに従って演算処理を実行する。

ＲＡＭ４４ｃは、ＣＰＵ４４ａでの演算で用いられる各種データを一時的に記憶する。また、ＳＳＤ４４ｄは、書き換え可能な不揮発性の記憶部であって、ＥＣＵ４４の電源がオフされた場合であってもデータを記憶することができる。なお、ＣＰＵ４４ａ、ＲＯＭ４４ｂ、ＲＡＭ４４ｃ等は、同一パッケージ内に集積されることができる。また、ＥＣＵ４４は、ＣＰＵ４４ａに替えて、ＤＳＰ（digital signal processor）等の他の論理演算プロセッサや論理回路等が用いられる構成であってもよい。また、ＳＳＤ４４ｄに替えてＨＤＤ（hard disk drive）が設けられてもよい。

モニタ装置４２は、表示装置４２ａと操作入力部４２ｂと音声出力装置４２ｃを含む。表示装置４２ａは、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）や、ＯＥＬＤ（organic electroluminescent display）等であってもよい。表示装置４２ａに車いす１０の周囲の状況、例えば障害物の位置等を表示してもよい。特に着座姿勢で目視し難い後方の状況等を撮像装置（カメラ）で撮像して、表示することができる。また、車いす１０が通常走行モードや追尾走行モードの場合に、車いす１０の制御状態、例えば、バッテリ３２ａの充電状態や走行速度等を表示してもよい。また、表示装置４２ａは、表示灯のみで構成されるシンプルなものであってもよい。この場合、障害物の接近等は、表示灯の表示色の変化や点滅等の表示態様の変化で表示するようにしてもよい。操作入力部４２ｂは、スイッチや、ダイヤル、押しボタン等で構成することができる。なお、表示装置４２ａがタッチパネル等で構成される場合、操作入力部４２ｂを表示装置４２ａの表示画面上で実現してもよい。音声出力装置４２ｃは、車いす１０が通常走行モードや追尾走行モードの場合に、例えば、急停止する場合や進路変更する場合、障害物が存在する場合等に、メッセージ（警報等）を出力したり、バッテリ３２ａの状態を通知したりしてもよい。

なお、上述した各種センサやアクチュエータの構成や、配置、電気的な接続形態等は、一例であって、種々に設定（変更）することができる。

ＥＣＵ４４に含まれるＣＰＵ４４ａは、上述したような追尾走行を実現するために、図４に示されるような各種モジュールを備える。ＣＰＵ４４ａは、モジュールとして、取得部５８、対象特定部６０、障害物特定部６２、目標設定部６４、走行制御部６６、表示制御部６８、音声制御部７０、出力部７２等を含む。そして、取得部５８は、相対距離取得部５８ａ、移動方向取得部５８ｂ、移動速度取得部５８ｃ、障害物距離算出部５８ｄ、接触予測時間算出部５８ｅ等を含む。また、目標設定部６４は、軌道円設定部６４ａ、移動目標位置設定部６４ｂ、周辺状況認識部６４ｃ等を含む。走行制御部６６は、直進速度算出部６６ａ、旋回速度算出部６６ｂ、舵角設定部６６ｃ、バッテリ制御部６６ｄ、モータ制御部６６ｅ等を含む。これらのモジュールは、ＲＯＭ４４ｂ等の記憶装置にインストールされ記憶されたプログラムを読み出し、それを実行することで実現可能である。ＣＰＵ４４ａは、各種モジュールによる処理を実行することにより、例えば追尾対象体を基準に、車いす１０を所定の方向に所定の相対距離だけ離れるように誘導して追尾させることができる。

取得部５８は、移動体としての車いす１０の周辺の物体の位置関係を示す情報を取得するレーザセンサ３８（情報取得部）の取得結果に基づき、車いす１０と、その周囲の物体との相対距離やその物体の移動方向等を取得する。レーザセンサ３８は、例えば、１／１６秒ごとにレーザ光の送受信を行う。そして、相対距離取得部５８ａは、レーザセンサ３８の検出結果に基づき、車いす１０の周囲について物体の有無および物体が存在する場合にその物体と車いす１０との相対距離を検出する。

移動方向取得部５８ｂは、レーザセンサ３８の検出結果を時系列で比較することにより、物体の移動の有無および移動方向を取得する。例えば、ある検出タイミングにおける物体の位置と、次の検出タイミングにおける同じ物体の位置とを比較することにより、両者をつなぐ方向ベクトルを得ることができる。この方向ベクトルが物体の移動方向となる。

移動速度取得部５８ｃは、レーザセンサ３８の検出結果を微分することにより、車いす１０の周囲で検出された物体の移動速度を算出する。

対象特定部６０は、取得部５８が取得した車いす１０の周囲に存在する物体の中から、車いす１０が追尾する追尾対象体を特定する。例えば、車いす１０に最も近い位置に存在する移動体（例えば、人間、動物、他の移動体）を追尾対象体としてもよい。また、車いす１０の周囲の状況を撮像部（例えばカメラ）で撮像し、表示装置４２ａに撮像画像に含まれる物体を表示させて、ユーザに操作入力部４２ｂ等を介して指定させて追尾対象体を特定してもよい。また、追尾対象体となる物体に送信機（例えばビーコン）を所持させて、その送信機からの信号を対象特定部６０が受信することにより、送信機を携帯する物体を追尾対象体と見なしてもよい。また、撮像部（例えばカメラ）が撮像した撮像画像に含まれる物体を周知のパターンマッチング技術等を用いて抽出して追尾対象体を特定してもよい。一方、障害物特定部６２は、対象特定部６０が特定した物体（追尾対象体）以外に車いす１０の周囲に存在する物体を障害物として特定する。

障害物距離算出部５８ｄは、障害物特定部６２が特定した障害物と車いす１０との相対距離（第二の相対距離）を算出する。また、移動速度取得部５８ｃは、障害物特定部６２が特定した障害物についても移動速度を取得する。そして、接触予測時間算出部５８ｅは、移動速度取得部５８ｃが取得した障害物の移動速度と車輪速センサ４８のセンサ値に基づく車いす１０の速度とを用いて（比較して）、障害物と車いす１０とが接触するまでの接触予測時間を算出する。障害物距離算出部５８ｄの算出する第二の相対距離と接触予測時間算出部５８ｅの算出する接触予測時間は、車いす１０がその障害物を回避する場合の回避運動を決定する際に用いる。例えば、車いす１０の周辺に存在する障害物と車いす１０との第二の相対距離が所定の距離閾値以下（例えば３ｍ以下）の場合、ＣＰＵ４４ａは障害物を回避する回避運動を実行する。同様に、車いす１０と障害物のとの第二の相対距離が縮まる場合で、車いす１０に接触するまでの接触予測時間が所定の時間閾値以下（例えば５秒以下）になった場合、ＣＰＵ４４ａは、障害物を回避する回避運動を実行する。回避運動は、同心円７６ａの半径Ｒ１を小さくしたり、車いす１０の追尾位置（ターゲット７４から見た位置）をターゲット７４を挟んで障害物が少ない側に変更したりすることで実現する。

目標設定部６４は、対象特定部６０が決定した追尾対象体を基準として、車いす１０の移動目標位置を決定する。本実施形態の移動体追尾システム１００の場合、移動体としての車いす１０の移動目標位置は、一例として、図５に示すように追尾対象体としてのターゲット７４を中心とする追尾間隔（第一の相対距離）が半径Ｒ１の同心円上に設定される。軌道円設定部６４ａは、対象特定部６０が特定した追尾対象体（ターゲット７４）を中心にターゲット７４の移動、停止に拘わらず、常に半径Ｒ１の同心円７６ａを設定する。

また、移動目標位置設定部６４ｂは、対象特定部６０が特定したターゲット７４に対して、軌道円設定部６４ａが設定した同心円７６ａ上で、移動方向取得部５８ｂが取得したターゲット７４のターゲット移動方向Ｐを基準に追尾角度θとなる位置（図５の場合一例として、反時計方向に所定角度(追尾角度θ)だけ回転した（ずれた）位置）に車いす１０の移動目標位置を設定する。移動目標位置設定部６４ｂは、追尾角度θとして、ターゲット７４（追尾対象体）の側方および後方の領域からターゲット移動方向Ｐの逆方向ベクトルＰＶを含む所定の後方領域（解除角度θＮ）を除く領域に移動目標位置を設定する。つまり、車いす１０の移動目標位置は、ターゲット７４の真後ろの位置には設定されない。このような設定を行うことにより、例えば、車いす１０がターゲット７４を追尾して移動しているときに、ターゲット７４が急停止したり、急に方向転換したりした場合でも、車いす１０は、ターゲット７４と接触することを回避できる。図５の場合、逆方向ベクトルＰＶを中心として、例えば、左右４５°（合計９０°）で解除角度θＮが設定されている例を示している。そして、図５の場合は、ターゲット７４が図示の位置に移動した場合の車いす１０の位置が示されている。このように、ターゲット７４がターゲット移動方向Ｐで示される方向にターゲット速度ＶＴで移動する場合、車いす１０も同様に移動し、ターゲット７４と車いす１０の相対位置関係を保ちながら移動するとともに、ターゲット７４との接触も容易に回避することができる。

なお、車いす１０の移動目標位置は、基本的には、同心円７６ａ上の後方領域（解除角度θＮ）を除く領域で設定されればよいが、車いす１０のユーザに、より安心感を与えるためには、ターゲット７４の真横より後方の位置(標準角度θＧで規定される位置)で設定されることが望ましい。この場合、車いす１０に着座するユーザの視野に常にターゲット７４（この場合、付添人）が入り、安心感を得ることができる。なお、人間の視野は例えば、１２０°程度あるので、ターゲット７４（この場合、付添人）は、ターゲット移動方向Ｐを向きつつも首を少し振るのみで標準角度θＧに存在する車いす１０を確認することができる。その結果、例えば、ターゲット７４である付添人は車いす１０に着座するユーザを確認しながら（例えば会話をしながら）移動することができる。また、追尾中の車いす１０が何らかの原因でターゲット７４から離れてしまうような場合でも、迅速にその状況を認識することができる。

周辺状況認識部６４ｃは、障害物特定部６２が特定した車いす１０の周囲の障害物の混雑の程度を検出する。例えば、ＲＯＭ４４ｂは、単位面積当たりの障害物の密度を示す混雑度Ｍを予め保持し、車いす１０の周囲が混雑度Ｍ以上の「密」状態なのか、混雑度Ｍ未満の「疎」の状態なのかを認識する。軌道円設定部６４ａは、周辺状況認識部６４ｃの認識した周囲状況が「疎」の場合、軌道円の半径Ｒ１（第一の相対距離）を例えば、標準距離（例えば１ｍ）に設定する。車いす１０とターゲット７４との相対距離が例えば１ｍに維持されることにより、お互いの圧迫感を軽減できるとともに、離れ過ぎによる不安感を低減できる。逆に周辺状況認識部６４ｃの認識した周囲状況が「密」の場合、軌道円設定部６４ａは、軌道円の半径Ｒ１（第一の相対距離、例えば半径１ｍ）を小さくして(例えば半径０．５ｍ)、車いす１０をターゲット７４に、より接近させて混雑状態でも車いす１０が容易に走行できるようにする。

走行制御部６６は、車いす１０の走行に関する全体的な制御を行う。直進速度算出部６６ａは、追尾走行モード時に車いす１０がターゲット７４を追尾する場合に移動速度取得部５８ｃの取得したターゲット７４の移動速度に基づき車いす１０の直進速度ＶＭ、つまり、駆動輪２２の回転速度を算出する。旋回速度算出部６６ｂは、車いす１０がターゲット７４を追尾する場合に、移動方向取得部５８ｂが取得したターゲット７４の移動方向と車輪速センサ４８が取得するセンサ値に基づく車いす１０の現在の速度にしたがいキャスタ２８の旋回速度ωＭを算出する。例えば、ターゲット７４が急に進行方向を変える場合は旋回速度ωＭが早くなり、ゆっくりと進行方向を変える場合には、旋回速度ωＭがそれより遅くなる。舵角設定部６６ｃは、車いす１０が移動目標位置設定部６４ｂの設定した移動目標位置に到達するように、キャスタ２８の舵角の制御、すなわち操舵システム３０のアクチュエータ３０ａの制御量を決定する。

バッテリ制御部６６ｄは、車いす１０が移動目標位置設定部６４ｂの設定した移動目標位置に、次の制御周期による移動目標位置が決定されるまでに移動できるような速度を駆動システム２４が実現できるようにバッテリシステム３２の出力値を制御する。なお、バッテリ制御部６６ｄは、バッテリ３２ａの充放電の制御を行いバッテリ量の管理も行う。モータ制御部６６ｅは、トルクセンサ２４ｂから得られるトルク値に基づき、アクチュエータ２４ａ（モータ）の負荷状態を取得し、移動目標位置設定部６４ｂの設定した移動目標位置に、次の制御周期による移動目標位置が決定されるまでに移動できるように速度の増減調整行う。例えば、路面の状態（勾配状態や凹凸状態等）に応じてアクチュエータ２４ａ（モータ）の出力値を決定する。

表示制御部６８は、通常走行モード時や追尾走行モード時の車いす１０の走行状態（速度や走行方向等）を表示したり、バッテリ３２ａの充電状態を表示したり、車いす１０の周囲の障害物の数や存在位置等の表示を行うための処理を実行する。音声制御部７０は、通常走行モード時や追尾走行モード時に車いす１０の駆動状態に関する情報や障害物等が存在する場合の警報等を行うための処理を実行する。出力部７２は、走行制御部６６により制御結果を各システムに向けて出力するとともに、表示制御部６８や音声制御部７０の制御結果をモニタ装置４２に向けて出力する。

なお、走行制御部６６は、通常走行モードの場合、操作部３６の操作内容（例えばジョイスティックの倒し方向や倒し量）にしたがい、直進速度算出部６６ａ、旋回速度算出部６６ｂ、舵角設定部６６ｃ、バッテリ制御部６６ｄ、モータ制御部６６ｅ等の制御を実行し、ユーザの指示に従う車いす１０の走行を実行する。

このように構成される車いす１０がターゲット７４を追尾する際の移動目標位置の設定例を図６〜図８を用いて説明する。なお、図６〜図８に示す例は、車いす１０の周囲に障害物が存在しないまたは、障害物が存在する場合でも「疎」の状態（非混雑状態）のときに移動目標位置を設定する場合を示している。

図６は追尾対象体であるターゲット７４が、現在の位置からターゲット速度ＶＴでターゲット移動方向Ｐに直進して点線で示される位置に移動した場合の車いす１０の移動目標位置７８を示している。対象特定部６０は、まず、取得部５８の取得した車いす１０の周囲の物体の位置関係に基づきターゲット７４を特定する。例えば、車いす１０に最も近い位置に存在する物体をターゲット７４として設定する。また、軌道円設定部６４ａは、周辺状況認識部６４ｃの認識結果に基づき、車いす１０の周囲の混雑度を取得して、図６に示すような非混雑時には、半径Ｒ１の同心円７６ａ（第一の相対距離）の設定を行う。このとき、もし車いす１０が同心円７６ａ上に存在しない場合、走行制御部６６は、移動方向取得部５８ｂの取得したターゲット７４のターゲット移動方向Ｐを基準として、ターゲット７４を中心とする同心円７６ａ上で追尾角度θだけ、反時計方向に移動した位置に車いす１０を移動させて、この位置をターゲット７４の現在位置に対応する現在の車いす１０の位置とする。ターゲット７４が、図６に示すようにターゲット移動方向Ｐに直進移動する場合、半径Ｒ１の同心円７６ａも同様にターゲット移動方向Ｐに直進移動した位置、つまり、点線で示すターゲット７４を中心とした位置に設定される。そして、移動目標位置７８は、点線で示すターゲット７４を中心に設定された同心円７６ａ上で、点線のターゲット７４のターゲット移動方向Ｐを基準として、ターゲット７４を中心とする同心円７６ａ上で追尾角度θだけ、反時計方向に移動した位置に設定される。直進速度算出部６６ａは、次の移動目標位置が設定されるまでに、車いす１０が移動目標位置７８に到達するような車いす１０の直進速度ＶＭを算出する。この場合、ターゲット７４はターゲット移動方向Ｐに直進しているのみなので、旋回速度算出部６６ｂは旋回速度ωθを算出しない。このように、点線示すターゲット７４のように、ターゲット移動方向Ｐに直進移動する場合、ターゲット７４から見た車いす１０の相対位置関係は変わらず、ターゲット７４を追尾することができる。

図７は追尾対象体であるターゲット７４が、現在の位置から旋回運動を行い、かつ旋回した方向をターゲット移動方向Ｐとする点線で示されるターゲット７４の位置に移動した場合の車いす１０の移動目標位置７８を示している。この場合も対象特定部６０は、取得部５８の取得した車いす１０の周囲の物体の位置関係に基づきターゲット７４を特定する。また、軌道円設定部６４ａは、周辺状況認識部６４ｃの認識結果に基づき、車いす１０の周囲の混雑度を取得して、図７に示すような非混雑時の場合は、半径Ｒ１の同心円７６ａ（第一の相対距離）の設定を行う。ターゲット７４が、図７に示すように旋回した後ターゲット移動方向Ｐに直進移動する場合も、半径Ｒ１の同心円７６ａが、点線で示すターゲット７４を中心とした位置に設定される。そして、移動目標位置７８は、点線のターゲット７４を中心に設定された同心円７６ａ上で、点線のターゲット７４のターゲット移動方向Ｐを基準として、点線のターゲット７４を中心とする同心円７６ａ上で追尾角度θだけ、反時計方向に移動した位置に設定される。直進速度算出部６６ａは、次の移動目標位置７８が設定されるまでに、車いす１０が移動目標位置に到達するような車いす１０の直進速度ＶＭを算出する。この場合、ターゲット７４は旋回しているので、旋回速度算出部６６ｂは次の移動目標位置７８が設定されるまでに、車いす１０が移動目標位置に到達するように旋回する旋回速度ωθを算出する。このように、ターゲット７４が旋回した後、その旋回方向にターゲット移動方向Ｐを向けて直進移動する場合も、ターゲット７４から見た車いす１０の相対位置関係は変わらず、ターゲット７４を追尾することができる。

図８は追尾対象体であるターゲット７４が、現在の位置から旋回運動を行った後、点線で示されるターゲット７４のように旋回方向とは異なる方向をターゲット移動方向Ｐとする場合の車いす１０の移動目標位置７８を示している。この場合、点線のターゲット７４の位置は、図７の点線のターゲット７４の位置と同じであるが、点線のターゲット７４が現在向いている方向が異なる。この場合も対象特定部６０は、取得部５８の取得した車いす１０の周囲の物体の位置関係に基づきターゲット７４を特定する。また、軌道円設定部６４ａは、周辺状況認識部６４ｃの認識結果に基づき、車いす１０の周囲の混雑度を取得して、図８に示すように非混雑時の場合は、半径Ｒ１の同心円７６ａ（第一の相対距離）の設定を行う。点線のターゲット７４が、図８に示すように旋回した後、ターゲット移動方向Ｐに直進移動する場合、半径Ｒ１の同心円７６ａが、点線のターゲット７４を中心とした位置に設定される。そして、移動目標位置７８は、点線のターゲット７４を中心に設定された同心円７６ａ上で、点線のターゲット７４のターゲット移動方向Ｐを基準として、点線のターゲット７４を中心とする同心円７６ａ上で追尾角度θだけ、反時計方向に移動した位置に設定される。この場合、図７の点線のターゲット７４と図８の点線のターゲット７４とでは、ターゲット移動方向Ｐの方向が異なるため、ターゲット移動方向Ｐを基準として追尾角度θで設定される移動目標位置７８の位置が図７の移動目標位置７８の位置と異なる。直進速度算出部６６ａは、次の移動目標位置７８が設定されるまでに、車いす１０が移動目標位置７８に到達するような車いす１０の直進速度ＶＭを算出する。この場合も、ターゲット７４は旋回しているので、旋回速度算出部６６ｂは次の移動目標位置７８が設定されるまでに、車いす１０が移動目標位置７８に到達するように旋回する旋回速度ωθを算出する。このように、ターゲット７４が旋回した後のターゲット移動方向Ｐにしたがって、移動目標位置７８の位置が決定されるので、ターゲット７４から見た車いす１０の相対位置関係は変わらず、ターゲット７４を追尾することができる。そして、図６〜図８の動作を組み合わせて実行することにより、ターゲット７４がいずれの方向に移動しても車いす１０は、一定の相対位置関係で追尾することができる。

上述したような車いす１０の追尾動作の一例を実現するための処理手順の一例を図９および図１０のフローチャートを用いて説明する。なお、図９は、処理の前半部分を説明するフローチャートで、図１０が処理の後半部分を説明するフローチャートである。

まず、ＣＰＵ４４ａは、例えば、モニタ装置４２の操作入力部４２ｂ等の操作状態に基づき、車いす１０の走行モードとして、ターゲット７４を特定して追尾する追尾走行モードが選択されているか、ユーザが操作部３６を操作して車いす１０を移動させる通常走行モードが選択されているかを検出する（Ｓ１００）。なお、追尾走行モードでも通常走行モードでもない場合、つまり、自走モードの場合、図９、図１０のフローチャートは実行されず、車いす１０はユーザ自らが左右のハンドリム２２ａ（駆動輪２２）を回すことによって移動する。

ＣＰＵ４４ａは、追尾走行モードが選択されていることを検出した場合（Ｓ１００のＹｅｓ）、表示制御部６８は、追尾走行モードである旨を示す制御信号を出力部７２を介して出力し、表示装置４２ａに「追尾走行モード制御中」等の表示を行う（Ｓ１０２）。続いて、取得部５８は、レーザセンサ３８を介して車いす１０の周辺状況（車いす１０の周辺に存在する物体の位置関係等）を取得する（Ｓ１０４）。また、対象特定部６０は、車いす１０の周囲に存在する物体の中から追尾対象体（ターゲット７４）を特定する（Ｓ１０６）。この場合、ターゲット７４の特定方法は種々ある。例えば、取得部５８が検出した物体のうち車いす１０に最も近い物体をターゲット７４としてもよい。また、別の実施形態では、予めターゲット７４にビーコン等の発信器を携帯させ、その信号を取得することによりターゲット７４を特定してもよい。また、別の実施形態では、車いす１０が備える撮像部によって取得された画像に基づき、ターゲット７４を特定してもよい。なお、ターゲット７４の特定は、これらの方法を組み合わせて行ってもよい。例えば、車いす１０の周囲に存在する物体の存在密度が「密」の場合、ビーコン等の発信器を用いた方法が迅速にターゲット７４を特定できる点で有利である。また、車いす１０の周囲に存在する物体の存在密度が「疎」の場合、最も近くに存在する物体をターゲット７４として特定する場合、処理負荷が少なく、ビーコン等の機器が不要になりコストの点でも有利である。画像処理を行う場合、特定するターゲット７４の種類を容易に変更可能であるとともに、ビーコン等の機器を用いることなく、特定制度を向上できる点で有利である。

ターゲット７４の特定が完了した場合（Ｓ１０８のＹｅｓ）、相対距離取得部５８ａはがターゲット７４の相対距離を取得するとともに、相対距離の時系列情報に基づき、移動方向取得部５８ｂがターゲット７４の移動方向を取得する（Ｓ１１０）。なお、ターゲット７４の特定ができない場合（Ｓ１０８のＮｏ）、ターゲット７４の特定処理を継続して実行する。

続いて、周辺状況認識部６４ｃは、相対距離取得部５８ａが取得した物体の存在情報に基づき、車いす１０の周囲の混雑状態を算出し、ＲＯＭ４４ｂ等に予め保持した混雑度Ｍと比較する（Ｓ１１２）。車いす１０の周囲の混雑度が所定の混雑度Ｍ未満の場合（Ｓ１１２のＮｏ）、例えば、周辺状況認識部６４ｃの認識した周囲状況が、図１１に示すように、車いす１０の周囲にターゲット移動方向Ｐでターゲット速度ＶＴのターゲット７４の他に、歩行者８０ａ（歩行速度ＶＳａ），８０ｂ（歩行速度ＶＳｂ）が数人（例えば二人）存在するような「疎」の場合、図１２に示すような歩行者８０ａ（歩行速度ＶＳａ）〜８０ｇ（歩行速度ＶＳｇ）のような「密」の場合より大きな半径Ｒ１の同心円７６ａ（第１軌道円）を設定する（Ｓ１１４）。第１軌道円は、例えば第一の相対距離が標準距離（１ｍ）の円とすることができる。一方、車いす１０の周囲の混雑度が所定の混雑度Ｍ以上の場合（Ｓ１１２のＹｅｓ）、例えば、周辺状況認識部６４ｃの認識した周囲状況が、図１２に示すように、車いす１０の周囲にターゲット７４の他に歩行者８０ａ（歩行速度ＶＳａ）〜歩行者８０ｇ（歩行速度ＶＳｇ）のように多数存在するような「密」の場合、図１１に示すように歩行者８０ａ，８０ｂが「疎」の場合より小さな半径Ｒ２の同心円７６ｂ（第２軌道円）を設定する（Ｓ１１６）。第２軌道円は、第一の相対距離が標準距離（例えば１ｍ）の半分の０．５ｍの円とすることができる。第１軌道円と第２軌道円とを周囲の状況に応じて使い分けることにより、障害物の回避が容易になったり、車いす１０の移動が容易になったりする。また、ターゲット７４と車いす１０との相対距離がそのときの周囲の状況に応じて変化するため、ターゲット７４と車いす１０とが必要以上に接近し過ぎて圧迫感を感じさせてしまったり、逆に、離れすぎて不安感を抱かしてしまったりするようなことが回避できる。なお、図１１、図１２の場合、車いす１０の移動目標位置が一例としてターゲット７４の真横に来るように設定されている例である。

ＣＰＵ４４ａは、周辺状況認識部６４ｃの認識結果により、車いす１０の周囲に回避すべき障害物が存在するか否かを判定する（Ｓ１１８）、例えば、ＣＰＵ４４ａは、障害物距離算出部５８ｄの算出した障害物と車いす１０との第二の相対距離が所定の距離閾値より長い場合（例えば３ｍ以上の場合）、回避すべき障害物が存在しないと判定する。または、ＣＰＵ４４ａは、接触予測時間算出部５８ｅが算出した障害物が車いす１０に接触するまでの接触予測時間が所定の時間閾値より長い場合（例えば５秒以上の場合）、回避すべき障害物が存在しないと判定する。ＣＰＵ４４ａが回避すべき障害物が存在しないと判定した場合（Ｓ１１８のＮｏ）、移動目標位置設定部６４ｂは、ターゲット７４のターゲット移動方向Ｐを基準に追尾角度θで移動目標位置７８を設定する（Ｓ１２０）。移動目標位置７８が設定されると、直進速度算出部６６ａは追尾直進速度を算出するとともに、旋回速度算出部６６ｂが追尾旋回速度を算出する（Ｓ１２２）。そして、走行制御部６６は、移動目標位置に車いす１０が移動するように、舵角設定部６６ｃによりキャスタ２８の向きを設定するとともに、モータ制御部６６ｅによりアクチュエータ２４ａ（モータ）を駆動して、車いす１０を移動目標位置へ移動させる（Ｓ１２４）。

ＣＰＵ４４ａは、今回の制御周期における移動目標位置への移動が完了したことを、移動後のターゲット７４との相対位置とターゲット７４のターゲット移動方向Ｐを基準にする追尾角度θに基づき確認できた場合（Ｓ１２６のＹｅｓ）、追尾走行モードの完了条件が成立しているか否かを検出する（Ｓ１２８）。例えば、走行モードが追尾走行モード以外のモードになった場合やターゲット７４の移動が所定期間以上確認できない場合（ターゲット７４が例えば６０秒以上停止した場合）等は、ＣＰＵ４４ａは、追尾走行モードの完了条件が成立した判定する（Ｓ１２８のＹｅｓ）。ＣＰＵ４４ａは、表示制御部６８により追尾走行モードの終了表示を実行させて（Ｓ１３０）、このフローを一旦終する。また、Ｓ１２８において、追尾走行モードの終了条件が成立したことが検出できない場合（Ｓ１２８のＮｏ）、ＣＰＵ４４ａは、Ｓ１０８に移行して、それ以降の処理を実行する。これにより、ターゲット７４が移動し続けるかぎり、車いす１０がターゲット７４を追尾することができる。また、Ｓ１２６で今回の制御周期における移動目標位置への移動が完了したことが確認できない場合（Ｓ１２６のＮｏ）、ＣＰＵ４４ａは、Ｓ１２４に戻り移動目標位置への移動を継続して行う。

Ｓ１１８において、ＣＰＵ４４ａが、車いす１０の周囲に回避すべき障害物が存在すると判定した場合（Ｓ１１８のＹｅｓ）、移動目標位置設定部６４ｂは、車いす１０が存在する領域として、回避すべき障害物が存在する領域とは別の領域に回避位置を設定する（Ｓ１３２）。この回避位置は、例えば、ターゲット７４を挟んで回避すべき障害物の数がより少ない側の領域に設定される。例えば、図１３、図１４に示すように、ターゲット７４を挟んで左側に回避すべき障害物８０ａ（８０ｂ）が存在する場合、車いす１０をターゲット７４の右側に回避させて、この位置を基準に追尾移動を実行するようにする。本実施形態の場合、回避すべき障害物が接近する方向に基づき、回避位置８２へ移動するために回避軌道が異なる。例えば、図１３は、車いす１０の前方から障害物として歩行者８０ｂが接近速度ＶＱで接近する場合である。歩行者８０ｂが点線で示すように、車いす１０の前方から接近する場合（Ｓ１３４のＹｅｓ）、移動目標位置設定部６４ｂは、車いす１０が歩行者８０ｂから離れるように後退しながら移動する後退回避軌道を選択する（Ｓ１３６）。例えば、歩行者８０ｂと車いす１０との第二の相対距離Ｌが所定の距離閾値以下（例えば３ｍ以下）になった場合、車いす１０は、後退回避軌道を通りターゲット７４を挟んで反対側の回避位置８２に移動する。また、歩行者８０ｂと車いす１０との第二の相対距離Ｌが縮まる場合で、直進速度ＶＭの車いす１０と接近速度ＶＱの歩行者８０ｂとが接触するまでの接触予測時間が所定の時間閾値以下（例えば５秒以下）になった場合、車いす１０は、歩行者８０ｂから離れるように後退する後退回避軌道を通りターゲット７４を挟んで反対側の回避位置８２に移動する。

また、図１４は、車いす１０の後方から障害物として歩行者８０ａが接近速度ＶＱで接近する場合である。歩行者８０ａが点線で示すように、車いす１０の後方から接近する場合（Ｓ１３４のＮｏ）、移動目標位置設定部６４ｂは、車いす１０が歩行者８０ａから離れるように前進しながら移動する前進回避軌道を選択する（Ｓ１３８）。例えば、歩行者８０ａと車いす１０との第二の相対距離Ｌが所定の距離閾値以下（例えば３ｍ以下）になった場合、車いす１０は、歩行者８０ａから離れる前進回避軌道を通りターゲット７４を挟んで反対側の回避位置８２に移動する。また、歩行者８０ａと車いす１０との第二の相対距離Ｌが縮まる場合で、直進速度ＶＭの車いす１０と接近速度ＶＱの歩行者８０ａとが接触するまでの接触予測時間が所定の時間閾値以下（例えば５秒以下）になった場合、車いす１０は、歩行者８０ａから離れるような前進回避軌道を通りターゲット７４を挟んで反対側の回避位置８２に移動する。

回避位置８２と回避軌道が決まったら、直進速度算出部６６ａは回避位置８２に移動するための車いす１０の回避直進速度を算出し、旋回速度算出部６６ｂは、回避旋回速度を算出する（Ｓ１４０）。そして、走行制御部６６は、車いす１０の回避位置８２への回避移動を実行する（Ｓ１４２）。なお、この回避移動は、車いす１０の現在の位置から回避位置８２まで直線的に移動させてもよいし、軌道円（第１軌道円：半径Ｒ１または第２軌道円：半径Ｒ２）に沿って移動させてもよい。車いす１０を直線的に移動させて回避する場合、移動時間が短縮可能であり歩行者８０ａや歩行者８０ｂから迅速に離れることができる。一方、第１軌道円または第２軌道円に沿って回避移動する場合、車いす１０とターゲット７４との相対距離が一定に保たれたまま回避運動を行うので、通常より車いす１０とターゲット７４とが接近したりしないため、急に回避運動が始まってもユーザやターゲット７４に違和感を与え難くすることができる。そして、ＣＰＵ４４ａは、車いす１０が回避位置８２への回避移動が完了した場合（Ｓ１４４のＹｅｓ）、Ｓ１２０に移行して以降の処理を実行して、回避位置８２を基準とするターゲット７４の追尾制御を実施する。Ｓ１４４において、回避移動が完了していない場合（Ｓ１４４のＮｏ）、Ｓ１４２の回避移動を継続し、回避位置８２に到達させる。

Ｓ１００において、自走モードではなく、また追尾走行モードが選択されていることを検出されない場合（Ｓ１００のＮｏ）、表示制御部６８は、通常走行モードである旨を示す制御信号を出力部７２を介して出力し、表示装置４２ａに「通常走行モード制御中」等の表示を行う（Ｓ１４６）。そして、走行制御部６６は、操作部３６の操作状態にしたがい、スティック操作駆動処理を実行する（Ｓ１４８）。例えば、ジョイスティックの倒し量にしたがい、直進速度算出部６６ａが直進速度を算出し、ジョイスティックの倒す方向にしたがい旋回速度算出部６６ｂが旋回速度を算出する。そして、舵角設定部６６ｃがキャスタ２８の舵角を設定して操舵システム３０のアクチュエータ３０ａを所定量駆動させる。また、モータ制御部６６ｅが駆動システム２４のアクチュエータ２４ａ（モータ）を所定速度で回転させて、車いす１０をジョイスティックで指示された方向に指示された速度で移動させる。

ＣＰＵ４４ａは、通常走行モードにおける停止処理の条件が成立するまで、スティック操作駆動処理を継続する（Ｓ１５０のＮｏ）。通常走行モードにおける停止処理の条件は、例えば、ジョイスティックが中立位置に戻られて所定期間（例えば３０秒）経過した場合に成立したものともと見なすことができる。通常走行モードにおける停止処理の条件が成立した場合（Ｓ１５０のＹｅｓ）、ＣＰＵ４４ａは、通常走行モードの終了条件が成立した判定し、表示制御部６８により通常走行モードの終了表示を実行させて（Ｓ１５２）、このフローを一旦終する。

このように、本実施形態の移動体追尾システム１００によれば、車いす１０はターゲット７４から第一の相対位置を維持しながら、かつターゲット７４のターゲット移動方向Ｐに基づく追尾角度θの位置（例えばターゲット７４の手の届く左右のポジション）に常に移動目標位置を設定して移動する。その結果、車いす１０をターゲット７４に追尾させるために、複雑なターゲット７４の移動経路を推定させる必要がなく、追尾のための演算負荷の軽減が可能で、低コストでスムーズな追尾（追従）動作を実現することができる。

なお、上述した実施形態では、移動体の一例として車いす１０を示したが、これに限らず、健常者の移動手段として、着座姿勢や起立姿勢で搭乗する移動車両でもよく、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、人間以外を移動させる車両でもよい。例えば、荷物運搬用や動物輸送用の無人車両やロボット等でもよい。この場合、走行モードは、追尾走行モードのみとしてもよい。また、移動体を複数走行させてもよい。例えば、先頭の移動体は、ターゲット７４を追尾し、後続の移動体は先行する移動体を追尾対象体と見なし、これを追尾するようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。

また、上述した実施形態において、障害物の混雑度は、取得部５８の取得結果に基づき周辺状況認識部６４ｃにより判定する例を示した。別の実施形態において、ＣＰＵ４４ａは、移動体（車いす１０）の周囲のインフラから混雑度や障害物（歩行者８０）の位置を取得してもよいし、移動体（車いす１０）が存在する領域の過去の混雑度データを参照して混雑度（例えば、時間帯による混雑度等）を取得して、追尾制御に反映させてもよい。

また、上述した実施形態では、移動体（車いす１０）の周辺の物体の位置関係を示す情報を取得する情報取得部の一例として、レーザセンサ３８を示したが、物体の位置関係（物体の検出、および物体との相対距離等）が検出可能であれば、適宜変更できる。例えば、撮像装置（ステレオカメラ等）により画像を取得し、その画像に画像処理を施すことにより周辺の物体の位置関係を示す情報を取得してもよく、レーザセンサ３８を用いた場合と同様の効果をえることができる。

本発明の実施形態及び変形例を説明したが、これらの実施形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…車いす、２２…駆動輪、２４…駆動システム、２６…ブレーキシステム、２８…キャスタ、３０…操舵システム、３２…バッテリシステム、３６…操作部、３８…レーザセンサ、４２…モニタ装置、４４…ＥＣＵ、６０…対象特定部、６２…障害物特定部、６４…目標設定部、６４ａ…軌道円設定部、６４ｂ…移動目標位置設定部、６４ｃ…周辺状況認識部、６６…走行制御部、６６ａ…直進速度算出部、６６ｄ…バッテリ制御部、６６ｅ…モータ制御部、６８…表示制御部、７２…出力部、７４…ターゲット、７６ａ，７６ｂ…同心円、７８…移動目標位置、８０…歩行者、８２…回避位置、１００…移動体追尾システム、Ｐ…ターゲット移動方向、θ…追尾角度。

Claims (6)

1. 移動体が追尾する追尾対象体を特定する対象特定部と、
   前記移動体の周辺の物体の位置関係を示す情報を取得する情報取得部の取得結果に基づき、少なくとも前記移動体と前記追尾対象体との相対距離と、前記追尾対象体の移動方向と、を取得する取得部と、
   前記追尾対象体の前記移動方向を基準に当該移動方向から所定角度ずれた方向上に位置し、かつ前記追尾対象体から第一の相対距離の位置に前記移動体の移動目標位置を設定する目標設定部と、
   前記移動体が前記移動目標位置に移動するように制御する制御部と、
   を備える移動体追尾制御装置。
2. 前記目標設定部は、前記追尾対象体の位置を中心とし、半径が前記第一の相対距離で規定される円軌道上に前記移動目標位置を設定する請求項１に記載の移動体追尾制御装置。
3. 前記目標設定部は、前記追尾対象体の側方および後方の領域から前記移動方向の逆方向ベクトルを含む所定の後方領域を除く領域に前記移動目標位置を設定する請求項１または請求項２に記載の移動体追尾制御装置。
4. 前記目標設定部は、前記移動体の周辺状況に応じて、前記第一の相対距離を変更する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の移動体追尾制御装置。
5. 前記取得部は、前記情報取得部の前記取得結果に含まれる前記移動体の周辺に存在する障害物と前記移動体との第二の相対距離または、前記第二の相対距離が縮まる場合に前記移動体に接触するまでの接触予測時間を取得し、
   前記目標設定部は、前記第二の相対距離が所定の距離閾値以下になった場合または前記接触予測時間が所定の時間閾値以下になった場合、前記移動目標位置を前記追尾対象体から前記第一の相対距離より近い位置に設定する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の移動体追尾制御装置。
6. 前記取得部は、前記情報取得部の前記取得結果に含まれる前記移動体の周辺に存在する障害物と前記移動体との第二の相対距離または、前記第二の相対距離が縮まる場合に前記移動体に接触するまでの接触予測時間を取得し、
   前記目標設定部は、前記第二の相対距離が所定の距離閾値以下になった場合または前記接触予測時間が所定の時間閾値以下になった場合、前記追尾対象体を挟んで、前記障害物の逆側に前記移動目標位置を設定し、
   前記制御部は、前記移動体が前記障害物から離れるような軌道を通り前記逆側の前記移動目標位置に移動するように制御する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の移動体追尾制御装置。

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