JP2018185767A - 環境整備ロボットおよびその制御プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】作成された環境地図を参照して自律移動ロボットが自己位置を推定しながら自律移動する場合に、当該環境地図に信頼度が低い部分が存在すると、移動ロボットは、現在地を精確に認識できなくなる。【解決手段】周辺に存在する物体までの距離を計測する距離センサ２３０と、対象空間を複数のセル空間に区分して各々のセル空間における物体存否の確からしさを示す評価値を、対象空間を自律移動しつつ取得した距離センサの計測結果に基づいて各々のセル空間に付与することにより、対象空間の環境地図を作成する地図作成部２０１と、複数のセル空間のうち物体存否の確からしさが小さいと判断される範囲の評価値を有する特定セル空間を評価値の物体が存在する確からしさがより大きくなるように変更する、または、特定セル空間が距離センサによる計測の対象とならないように周囲のセル空間を変更する環境変更部２０２とを備える環境整備ロボットを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、環境整備ロボットおよびその制御プログラムに関する。
自律的に移動する移動ロボットが、自己位置を信頼度と共に算出しつつ、環境地図を作成し、更新する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４−２０３１４５号公報
作成された環境地図を参照して自律移動ロボットが自己位置を推定しながら自律移動する場合に、当該環境地図に信頼度が低い部分が存在すると、移動ロボットは、現在地を精確に認識できなくなり、目的地まで到達できなくなることがあった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、移動ロボットが自律移動する対象空間の環境地図を作成すると共に、移動ロボットが自己位置を精確に推定できるように対象空間の環境を整備する、環境整備ロボットを提供するものである。
本発明の第１の態様における環境整備ロボットは、移動ロボットが自律移動する対象空間の環境を整備するための環境整備ロボットであって、自律移動するための移動機構と、周辺に存在する物体までの距離を計測する距離センサと、対象空間を複数のセル空間に区分して各々のセル空間における物体存否の確からしさを示す評価値を、対象空間を自律移動しつつ取得した距離センサの計測結果に基づいて各々のセル空間に付与することにより、対象空間の環境地図を作成する地図作成部と、複数のセル空間のうち物体存否の確からしさが小さいと判断される範囲の評価値を有する特定セル空間を評価値の物体が存在する確からしさがより大きくなるように変更する、または、特定セル空間が距離センサによる計測の対象とならないように周囲のセル空間を変更する環境変更部とを備える。
このような環境整備ロボットによって対象空間が整備されると、後に自律移動する自律移動ロボットは、対象空間を認識しやすくなり、また、環境整備ロボットが作成した環境地図を参照することで、自己位置をより精確に推定することができるようになる。ひいては、目的地までより確実に到達できるようになる。
また、上記の環境整備ロボットにおいて、地図作成部は、環境変更部が変更した特定セル空間およびその近傍のセル空間の評価値を、距離センサの再計測結果に基づいて更新すると良い。このように整備された空間の再評価を行うことにより、最新の環境地図を作成することができる。上記の環境整備ロボットは、このように作成された環境地図を、後に当該対象空間を自律移動する他の移動ロボットへ送信する送信部を備えると良い。環境地図をいち早く共有できれば、移動ロボットによる作業効率が向上する。
上記の環境地図は、対象空間の一水平断面の地図であっても良い。環境整備ロボットが作成する環境地図の主な利用目的は自律移動ロボットの自己位置であるので、環境地図は、自己位置が推定できる程度の周辺情報を含めば良い。環境整備ロボットは、このように作成する地図を対象空間の一水平断面に限定することにより、迅速に環境地図を作成することができる。
また、環境変更部は、特定セル空間に対して予め定められた貼着物の貼着を試みても良いし、特定セル空間を遮蔽する資材の配置を試みても良い。例えば透明なガラス扉に不透明な貼着物を貼着すれば、距離センサがガラス扉を認識しやすくなり、当該特定セル空間における物体存否の確からしさが向上する。また、周囲のセル空間に資材を置いて特定セル空間を遮蔽してしまえば、後に対象空間を移動する自律移動ロボットは、特定セル空間に物体が存在するか否かを判断せずに済むので、より精確な自己位置推定を行うことができる。
また、環境変更部が対象とするセル空間の変更に失敗した場合に、あるいは、環境変更部が対象とするセル空間の変更をできないと判断した場合に、ユーザに対してその旨を告知する告知部を備えれば、ユーザが自ら環境を変更することができる。環境整備ロボットが環境を変更できない場合であっても、ユーザが環境を変更すれば、後に自律移動する自律移動ロボットは、対象空間を認識しやすくなる。
また、環境変更部は、地図作成部が予め定められた条件を満たすまで環境地図を作成した後に、特定セル空間の近傍まで移動して、対象とするセル空間の変更を実行しても良い。例えば、予め定められた条件に従って同じセル空間を何度か計測することにより、偶発的に存在した移動体が評価値に与える影響を抑制することができる。
本発明の第２の態様における環境整備ロボットの制御プログラムは、移動ロボットが自律移動する対象空間の環境を整備するための環境整備ロボットの制御プログラムであって、移動機構を動作させて対象空間を自律移動しつつ、周辺に存在する物体までの距離を距離センサによって計測する計測ステップと、対象空間を複数のセル空間に区分して各々のセル空間における物体存否の確からしさを示す評価値を、計測ステップによる計測結果に基づいて各々のセル空間に付与することにより、対象空間の環境地図を作成する地図作成ステップと、複数のセル空間のうち物体存否の確からしさが小さいと判断される範囲の前記評価値を有する特定セル空間を評価値の物体が存在する確からしさがより大きくなるように変更する、または、特定セル空間が距離センサによる計測の対象とならないように周囲のセル空間を変更する環境変更ステップとをコンピュータに実行させる。
このような制御プログラムによって環境整備ロボットを動作させると、対象空間は整備され、後に自律移動する自律移動ロボットは対象空間を認識しやすくなる。また、自律移動ロボットは、環境整備ロボットが作成した環境地図を参照することで、自己位置をより精確に推定することができるようになる。ひいては、目的地までより確実に到達できるようになる。
本発明による環境整備ロボットは、対象空間の環境地図を作成すると共に、当該対象空間の環境を整備するので、後に当該対象空間を自律移動する移動ロボットは、より精確に自己位置を推定できるようになる。
本実施形態にかかる環境整備ロボットの外観斜視図である。 環境整備ロボットの制御ブロック図である。 距離センサを用いた距離計測の様子を説明する図である。 環境地図を作成する対象空間と空間探索の例を示す図である。 空間探索によって作成された環境地図を説明する図である。 遮蔽資材を運搬する環境整備ロボットの外観斜視図である。 特定セル空間を遮蔽資材で遮蔽した対象空間を示す図である。 環境変更後に作成された環境地図を説明する図である。 環境整備ロボットの処理フローを説明するフロー図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。
図１は、本実施形態にかかる環境整備ロボット１００の外観斜視図である。環境整備ロボット１００は、大きく分けて台車部１１０とアーム部１２０によって構成される。
台車部１１０は、主に、ベース１１１と、ベース１１１に取り付けられた２つの駆動輪１１２と１つのキャスター１１３とから構成される。２つの駆動輪１１２は、ベース１１１の対向する側方のそれぞれに、回転軸芯が一致するように配設されている。それぞれの駆動輪１１２は、不図示のモータによって独立して回転駆動される。キャスター１１３は、従動輪であり、ベース１１１から鉛直方向に延びる旋回軸が車輪の回転軸から離れて車輪を軸支するように設けられており、台車部１１０の移動方向に倣うように追従する。環境整備ロボット１００は、例えば、２つの駆動輪１１２が同じ方向に同じ回転速度で回転されれば直進し、逆方向に同じ回転速度で回転されれば重心を通る鉛直軸周りに旋回する。
台車部１１０には、障害物検知や周辺環境認識のための各種センサが設けられている。カメラ１１４は、そのセンサ類の一つであり、ベース１１１の前方に２つ配置されている。カメラ１１４は、例えばＣＭＯＳイメージセンサを含み、撮影した画像信号を後述の制御部へ送信する。ベース１１１の前方には更に、距離センサ１１５が配置されている。距離センサ１１５は、周辺に存在する物体までの距離を計測するセンサである。本実施形態における距離センサ１１５は、レーザー光を水平断面方向に走査しながら投射してその反射光を検出することにより投射点までの距離を計測するライダーである。具体的には後述する。
台車部１１０には、コントロールユニット１９０が設けられている。コントロールユニット１９０は、後述の制御部とメモリ等を含む。
アーム部１２０は、主に、複数のアーム１２１、１２２、１２３と、ハンド１２４とから構成される。アーム１２１は、鉛直軸周りに回転自在に、一端がベース１１１に軸支されている。アーム１２２は、水平軸周りに回転自在に、一端がアーム１２１の他端に軸支されている。アーム１２３は、アーム１２２の他端で放射方向に回転自在に、一端がアーム１２２の他端に軸支されている。ハンド１２４は、アーム１２３の伸延方向と平行な中心軸周りに回転自在に、アーム１２３の他端に軸支されている。
ハンド１２４は、環境整備ロボット１００の後述する遮蔽資材などの搬送物を把持できるように、把持機構を備える。環境整備ロボット１００は、搬送物を搬送するに限らず、様々な目的に適用することができる。アーム部１２０は、環境整備ロボット１００に与えられるタスクに応じて様々な作業対象物を把持する。
図２は、環境整備ロボット１００の制御ブロック図である。制御部２００は、例えばＣＰＵであり、駆動輪ユニット２１０、アームユニット２２０、センサユニット２３０、メモリ２４０、送信部２５０、告知部２６０等との間で指令やサンプリングデータ等の情報を送受信することにより、移動ロボット１０の制御に関わる様々な演算を実行する。
駆動輪ユニット２１０は、台車部１１０に設けられており、駆動輪１１２を駆動するための駆動回路とモータ、モータの回転量を検出するエンコーダ等を含む。駆動輪ユニット２１０は、自律移動するための移動機構として機能する。制御部２００は、駆動輪ユニット２１０へ駆動信号を送ることにより、モータの回転制御を実行する。また、エンコーダの検出信号を受け取ることにより、環境整備ロボット１００の移動速度、移動距離、旋回角等を演算する。
アームユニット２２０は、アーム部１２０に設けられており、アーム１２１、１２２、１２３およびハンド１２４を駆動するための駆動回路とアクチュエータ、アクチュエータの動作量を検出するエンコーダ等を含む。制御部２００は、アームユニット２２０へ駆動信号を送ることにより、アクチュエータを動作させ、アーム部１２０の姿勢制御や把持制御を実行する。また、エンコーダの検出信号を受け取ることにより、アーム部１２０の稼働速度、稼働距離、姿勢等を演算する。
センサユニット２３０は、カメラ１１４、距離センサ１１５の他にも各種センサを含み、これらは、台車部１１０およびアーム部１２０に分散して配置されている。制御部２００は、それぞれのセンサに制御信号を送ることにより、その出力を取得する。例えば、カメラ１１４は、制御部２００からの制御信号に従って撮影動作を実行し、撮影したフレーム画像データを制御部２００へ送信する。また、距離センサ１１５は、制御部２００からの要求信号に従って、レーザー光の投射方位と基準位置から対象物までの距離とを制御部へ送信する。
メモリ２４０は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。メモリ２４０は、環境整備ロボット１００を制御するための制御プログラム、制御に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。特に、自律移動するための各種地図情報が記述されたデータベースである地図ＤＢ２４１の記憶領域を含む。
送信部２５０は、制御部２００の制御に従って、外部機器や他の自律移動ロボットへ各種情報や制御信号を送信する。送信部２５０は、例えば無線ＬＡＮユニットであり、もちろん受信部としての機能を有していても構わない。本実施形態においては、作成した環境地図を他の自律移動ロボットへ送信する機能を担う。
告知部２６０は、環境整備ロボット１００の状態や周辺の状況をユーザに告知する機能を担う。告知部２６０は、例えば、スピーカや表示パネルであり、音声、文字、映像を用いて告知すべき内容をユーザに伝える。告知部２６０は、ユーザが携帯する端末機器に告知内容を送信する送信ユニットであっても良く、その場合は、送信部２５０が告知部２６０の機能を包含しても良い。
制御部２００は、制御に関わる様々な演算や制御を実行する機能実行部としての役割も担う。地図作成部２０１は、対象空間を探索しながら距離センサを動作させ、物体存否の確からしさを示す評価値を演算して環境地図を作成する制御プログラムを実行する。また、環境変更部２０２は、対象空間内に物体存否の不確かな空間が存在した場合に、その環境を変更する制御プログラムを実行する。具体的には後に詳述する。
図３は、距離センサ１１５を用いた距離計測の様子を説明する図である。ライダーである距離センサ１１５は、床面から高さｈの水平断面方向にレーザー光を投射する。具体的には、例えばマイクロミラーを駆動してベース１１１の前方の約１８０度の範囲でレーザー光を走査する。そして、走査した投射光に対する反射光を検出することにより、反射点までの距離を算出する。
距離センサ１１５は、基準点であるレーザー投射部から距離Ｌ０までに物体が存在すれば、その物体までの距離を検出できる。すなわち、前方の約１８０度の範囲であって基準点を中心とする半径Ｌ０の範囲が検出領域である。図示するように物体６０１が検出領域内に存在する場合、物体６０１の表面に距離の測定ができた検出点が連続して直線状に現れる（図中の太線部）。このとき、距離センサ１１５は、その検出点ごとにレーザーの投射方位と基準点からの距離を出力する。レーザーの投射方位は、例えば正面方向に対する成す角である。図示する検出点の例では、距離がＬｘであり、投射方位がθｘである。なお、距離センサ１１５は、距離Ｌ０の範囲に物体を検出できなかった場合は、検出物なしとの結果を出力する。
また、距離センサ１１５は、レーザーの投射方位と基準点からの距離の他に、その検出結果の確からしさを表す検証値を出力する。検証値は、例えば反射光の強度が大きい場合には、精度良く距離の検出ができたとして、高い値が与えられる。逆に、反射光の強度が小さい場合には、検出結果が不確かであるとして、低い値が与えられる。また、複数回の走査を行って検出結果を出力する方式を採用するのであれば、各回の検出結果のばらつきが小さい場合には、高い値が与えられる。逆に各回の検出結果のばらつきが大きい場合には、低い値が与えられる。
具体的には、例えば透明なガラスにレーザーを投射するような場合には、その表面での反射率は低いので、検出される反射光の強度は弱くなる。また、物体の表面が振動していたり、レーザー光を吸収してしまう素材であったりしても、検出結果がばらついたり、反射光の強度が弱くなったりする。すなわち、レーザー光が照射された物体表面の状態や素材によっては、検出された結果が不確かとなるので、そのような場合には低い検証値が与えられる。
本実施形態においては、環境整備ロボット１００は、距離センサ１１５の出力に基づいて、対象空間の環境地図を作成する。作成する環境地図は、対象空間を複数のセル空間に区分し、各々のセル空間において少なくともその一部を占有する物体が存在するか否かについての確からしさを示す評価値を、各々のセル空間に付与したものである。各々のセル空間に付与する評価値は、環境整備ロボット１００が対象空間を自律的に動き回りながら得た、距離センサ１１５の出力に基づいて算出する。なお、本実施形態における対象空間は、距離センサ１１５が計測する、床面から高さｈの水平断面の空間である。
作成された環境地図は、後に当該対象空間を自律移動して作業などのタスクを実行する自律移動ロボットが、その空間内で自身の位置を推定する自己位置推定の演算を行うときに利用される。具体的には、自律移動ロボットは、自身の距離センサ１１５で得た出力を、環境整備ロボット１００から受け取った環境地図と突き合わせることにより、自身が環境内のどこに位置するのかを把握することができる。すなわち、環境整備ロボット１００は、移動ロボットが対象空間内でタスクを実行するのに先立ち、その空間を探索して環境地図を作成し、移動ロボットへ引き渡す役割を担っている。環境整備ロボット１００がタスクを実行する役割も担うのであれば、自身が作成した環境地図を利用して自己位置を推定しながら、当該タスクを実行しても良い。
具体的な環境地図の作成手順について説明する。地図作成部２０１は、環境地図作成の制御プログラムを実行して、環境地図を作成する。図４は、環境地図を作成する対象空間と空間探索の例を示す図である。上述のように対象空間は、距離センサ１１５が配置された床面から高さｈの水平断面の空間であるが、図４は、環境整備ロボット１００が動き回る対象エリア６００を含む全体を俯瞰する模式図として示している。
これから環境地図を作成する対象エリア６００は、通路エリア６１０に隣接する部屋である。対象エリア６００は、全体を壁６１１で囲まれており、通路エリア６１０に面した一部が、通路エリア６１０との間で往来可能な入口６１２になっている。壁６１１の一部は、透明なガラス戸６１３で構成されている。また、対象エリア６００内には、柱６１４が複数存在する。また、棚６１５が複数設置されている。対象エリア６００内には、人６９０が時折作業を行っている。なお、通路エリア６１０には、後述する遮蔽資材６５０が並べて保管されている。
環境整備ロボット１００は、自身が通過可能な経路を見つけながら自律移動する。自身が通過可能か否かは、カメラ１１４等の他のセンサの出力を取得して、進行方向に障害物が存在しないか否かにより判断する。もちろん、距離センサ１１５の出力を参照しても良い。
環境整備ロボット１００は、駆動輪ユニット２１０を監視して、デッドレコニングにより自己位置を把握しながら自律移動を実行する。例えば図示する経路Ｐに沿って、対象エリア６００内をできる限り隈なく移動する。環境整備ロボット１００は、移動に平行して、あるいは経路Ｐの所々で停止して距離センサ１１５を動作させ、進行方向に対して図３の斜線で示した範囲に物体が存在するか否かを検出する。具体的には、環境整備ロボット１００は、センシングを行った時の基準点の位置、レーザー光の投射方位、検出した対象物までの距離、その検証値を取得する。そして、それらの情報から、対象エリア６００のどのセル空間にどれくらいの確からしさで対象物が存在するかを演算する。
図５は、上記のような空間探索を経て作成された環境地図を説明する図である。対象エリア６００は、床面から高さｈの水平断面を含む一層においてｍ×ｎに区分されたセル空間の集合として定義されている。
地図作成部２０１は、距離センサ１１５によって投射したレーザー光が通過したセル空間には物体が存在しなかったと判断し、レーザー光が反射したセル空間に物体が存在したと判断する。また、レーザー光が反射したセル空間より遠方のセル空間は、物体存否の確認ができなかったものとする。地図作成部２０１は、レーザー光が通過したセル空間および反射したセル空間を、センシングを行った時の基準点の位置、レーザー光の投射方位、検出した物体までの距離によって判断する。距離センサ１１５が物体を検出しなかった場合には、基準点から検出可能距離であるＬ０の範囲に含まれるセル空間を、物体が存在しなかったセル空間であると判断する。
また、上述のように、センシングの結果には検証値が含まれるので、地図作成部２０１は、この検証値に基づいて各セル空間の評価値を演算する。評価値は、上述のように各々のセル空間において少なくともその一部を占有する物体が存在するか否かについての確からしさを示す値である。
例えば、評価値を０以上１以下のいずれかの値とする場合において、「０」は「物体が存在しない」を表し、「１」は「物体が存在する」を表すものと定義すると、中間値の「０.５」は、「物体存否が不明」ということになる。したがって、「０」に近い値であるほど「物体が存在しない」ことについてより確かであり、「１」に近い値であるほど「物体が存在する」ことについてより確かである。逆に、中間値の「０.５」に近い値であるほど「物体が存在するかしないかわからない」と言える。
検出結果の確からしさを表す検証値は、上述のように例えば透明ガラスを検出した場合には小さな値となる。すなわち検証値は、その検出点において物体が存在する確からしさを表していると捉えることができる。したがって、検証値が大きければ、検出点を含むセル空間に「１」に近い評価値を与え、その間のセル空間に「０」に近い評価値を与えることができる。逆に、検証値が小さければ、検出点を含むセル空間にも、その間のセル空間にも、「０.５」に近い評価値を与えれば良い。すなわち、地図作成部２０１は、センシングによって出力された検証値を、各セル空間に与えるそれぞれの評価値に、予め定められた変換式により変換することができる。
また、環境整備ロボット１００の自律移動により、距離センサ１１５は、同じセル空間に何度もレーザー光を投射する場合もあり得る。その場合は、検出結果に応じて、関連するセル空間の評価値を更新すると良い。地図作成部２０１は、例えば、以前に演算された評価値と新たに演算された評価値の平均値を最新の評価値とすることができる。
図５に示す各セル空間は、このように演算された評価値を有する。「０」に近い評価値を有するセル空間を白色で表し、「１」に近い評価値を有するセル空間を斜線で表している。また、「０.５」に近い評価値を有するセル空間をドットで表し、物体存否の確認ができなかったセル空間を黒色で表している。そして、左下の一部を拡大して、具体的にどのような数値が各セル空間に与えられているかを示している。
図４で示したように、左下にはガラス戸６１３が存在するので、これに対応するセル空間の評価値は、いずれも「０.５」に近い値となっている。一方で、柱６１４に対応するセル空間の評価値は「１」に近い値となっており、その位置には物体がより確実に存在することがわかる。なお、図４で示したように対象エリア６００の左上には動体としての人６９０が一時的に存在したが、経路Ｐに沿って重ねてセンシングを実行することにより、その影響を小さくすることに成功している。すなわち、ある時点で動体が存在しても、その後移動してしまえば、時間や角度を変えて複数回センシングを行うことにより、その影響を低減することができる。
上述のように、環境地図は、後に自律移動する移動ロボットの自己位置推定に利用される。しかし、評価値が「０.５」に近いセル空間（「特定セル空間」という）が存在すると、移動ロボットがそのセル空間に対して如何なるセンシング結果を得たとしても、自己位置を推定するための判断材料になり得ない。自律移動ロボットは、現在地を精確に認識できなくなり、目的地まで到達できなくなることもあり得る。そこで、本実施形態における環境整備ロボット１００は、特定セル空間を物理的に遮蔽して、距離センサ１１５によってセンシングされるセル空間から除外されるように、環境の変更を実行する。
具体的には、環境変更部２０２が、遮蔽資材６５０を運搬して配置する制御プログラムを実行して、特定セル空間を遮蔽資材６５０によって遮蔽する。図６は、遮蔽資材６５０を運搬する環境整備ロボット１００の外観斜視図である。
遮蔽資材６５０は、例えば直方体の段ボールであり、アーム部１２０によって把持される。アーム部１２０は、遮蔽資材６５０を把持した状態の環境整備ロボット１００の射影（鉛直方向から走行面に投射した影）が半径Ｒに収まる姿勢を取る。環境変更部２０２は、すでに作成した環境地図を用いて半径Ｒの射影が通過できる経路を探索し、遮蔽資材６５０を通路エリア６１０から特定セル空間を遮蔽する位置まで運搬する。
図７は、特定セル空間を遮蔽資材６５０で遮蔽した対象空間を示す図である。図７は、図４と同様の俯瞰図である。図示するように、遮蔽資材６５０でガラス戸６１３の内側を覆ってしまえば、今後対象エリア６００を自律移動する移動ロボットがガラス戸６１３をセンシングすることはなくなる。すなわち、環境整備ロボット１００は、移動ロボットのために対象エリア６００の環境を整備しているとも言える。環境整備ロボット１００は、遮蔽資材６５０でガラス戸６１３を覆ったら、距離センサ１１５を動作させてこの付近のセル空間に与えられたそれぞれの評価値を更新する。
図８は、環境変更後に作成された環境地図を説明する図である。図８に示す環境地図は、図５に示した環境地図と同様に表したものである。遮蔽資材６５０の表面素材は、レーザー光を適切に散乱させる素材であり、遮蔽資材６５０が配置されたセル空間は、「１」に近い評価値を与えられていることがわかる。環境変更後に作成された環境地図は、「物体が存在するかしないかわからない」セル空間を含まないので、移動ロボットは、このような環境地図を受け取って参照すれば、自己位置をより精確に推定することができる。
ここでは、環境変更部２０２が、特定セル空間が距離センサ１１５によるセンシングの対象とならないように周囲のセル空間を変更する例として、特定セル空間を遮蔽資材６５０によって遮蔽する例を説明した。しかし、周囲のセル空間を変更する例は、これに限らない。例えば、既に存在する什器を特定セル空間の周囲に移動しても良い。
更には、例えばレーザー光を適切に散乱させる貼着シートを用意しておき、ガラス戸６１３の表面に貼着するよう試みても良い。ガラス戸６１３への貼着が成功すれば、ガラス戸６１３に対応する特別セル空間を、評価値が「１」に近い通常のセル空間に変更することができる。すなわち、環境変更部２０２は、評価値が「０.５」に近い特定セル空間そのものを、評価値が「１」または「０」に近づくように、換言すれば評価値の物体存否の確からしさがより大きくなるように変更しても良い。
次に、環境整備ロボット１００の処理フローを説明する。図９は、環境整備ロボットの処理フローを示す。フローは、環境整備ロボット１００が図４に示す移動開始点に到達した時点から開始する。
まずステップＳ１０１において、制御部２００の地図作成部２０１が、図５に示すような環境地図を作成する。具体的には、図４で示したように対象空間を探索しつつ距離センサ１１５によるセンシングを実行し、その計測結果から各セル空間の評価値を演算する。そして、移動開始点に戻るまで評価値の演算を続け、移動開始点に戻った時点で一旦環境地図を完成させる。
制御部２００は、ステップＳ１０２で、作成した環境地図中に特定セル空間が含まれているか否かを判断する。具体的には、上記のように評価値を０から１の範囲で付与する場合、例えば、予め定めておいた０.３５以上０.６５未満の範囲に含まれる評価値を付与されたセル空間を特定セル空間と判断する。特定セル空間が含まれないと判断したらステップＳ１０８へ進み、特定セル空間が含まれると判断したらステップＳ１０３へ進む。
制御部２００は、ステップＳ１０３で、環境変更部２０２によって対象とするセル空間の変更が可能であるか否かを判断する。具体的には、上述のように、当該特定セル空間そのものの状態を変更できるか、あるいは、その周辺のセル空間の状態を変更できるかを判断する。変更できないと判断したらステップＳ１０６へ進む。変更できると判断したらステップＳ１０４へ進む。
ステップＳ１０４では、環境変更部２０２が、対象とするセル空間の変更を試みる。図６を用いて説明した例によれば、遮蔽資材６５０を特定セル空間の周辺のセル空間に配置して、特定セル空間が距離センサのセンシング対象とならないように変更を試みる。そして、ステップＳ１０５へ進み、変更が成功したか否かを判断する。変更の試みが失敗したと判断したらステップＳ１０６へ進み、変更に成功したと判断したらステップＳ１０７へ進む。
制御部２００は、ステップＳ１０６で、告知部２６０を介してユーザに、対象とするセル空間の変更ができない旨、あるいは対象とするセル空間の変更に失敗した旨を告知する。告知部２６０が表示部を備えるのであれば、対象となるセル空間の様子をカメラ１１４で撮影して、その画像を表示部に表示しても良い。ユーザは、ガラス戸に自ら貼着シートを貼着するなどして、対象となるセル空間の変更を図っても良い。
地図作成部２０１は、ステップＳ１０７で、対象とするセル空間に対して距離センサ１１５によるセンシングを再度行い、評価値を再演算する。そして、最新の環境地図に更新する。
制御部２００は、地図作成部２０１によって作成された環境地図を、送信部２５０を介して、今後対象エリア６００でタスクを実行する移動ロボットに送信する。環境地図の送信を完了したら一連の処理を終了する。
なお、以上説明した実施形態においては、環境整備ロボット１００が移動開始点から出発して戻ってくるまで地図作成部２０１が環境地図を作成し続け、その後特定セル空間の近傍へ移動して対象とするセル空間の変更を行った。このように、予め定められた条件を満たすまで環境地図を作成し続けると、例えば、同じセル空間を何度か計測することができ、作業者など偶発的に存在した移動体が評価値に与える影響を抑制することができる。この場合、定められる条件は、出発してから戻ってくるまでといった条件の他に、一定時間をおいて複数回センシングを行うといった条件や、規定時間の間はセンシングを続けるといった条件であっても良い。
また、以上説明した実施形態においては、距離センサ１１５としてライダーを採用したが、距離センサ１１５は、ライダーでなくても良い。対象物までの距離が計測できる距離センサであれば、超音波センサや距離画像センサなどであっても良い。また、走査機構を備える単一の距離センサでなく、例えば、それぞれが異なる方向に向けられた距離センサアレイであっても構わない。
また、上述の実施形態においては、対象空間を水平断面の一層とする環境地図を作成したが、三次元的に区分したセル空間で定義される環境地図を作成しても良い。移動ロボットの自己位置推定に利用する場合は、障害物回避用の環境地図と異なり、水平断面の一層における環境地図でも足りるが、三次元的な環境地図を利用できるのであれば、自己位置推定の精度向上を図ることができる。また、障害物回避にも利用しやすい。なお、三次元的な環境地図を作成するのであれば、高さ方向にも走査できる距離センサを採用したり、高さ方向に距離センサを複数配置したりすれば良い。
１００ 環境整備ロボット、１１０ 台車部、１１１ ベース、１１２ 駆動輪、１１３ キャスター、１１４ カメラ、１１５ ライダー、１２０ アーム部、１２１、１２２、１２３ アーム、１２４ ハンド、１９０ コントロールユニット、２００ 制御部、２０１ 地図作成部、２０２ 環境変更部、２１０ 駆動輪ユニット、２２０ アームユニット、２３０ センサユニット、２４０ メモリ、２４１ 地図ＤＢ、２５０ 送信部、２６０ 告知部、６００ 対象エリア、６０１ 物体、６１０ 通路エリア、６１１ 壁、６１２ 入口、６１３ ガラス戸、６１４ 柱、６１５ 棚、６５０ 遮蔽資材

Claims (10)

  1. 移動ロボットが自律移動する対象空間の環境を整備するための環境整備ロボットであって、
    自律移動するための移動機構と、
    周辺に存在する物体までの距離を計測する距離センサと、
    前記対象空間を複数のセル空間に区分して各々のセル空間における物体存否の確からしさを示す評価値を、前記対象空間を自律移動しつつ取得した前記距離センサの計測結果に基づいて各々のセル空間に付与することにより、前記対象空間の環境地図を作成する地図作成部と、
    前記複数のセル空間のうち物体存否の確からしさが小さいと判断される範囲の前記評価値を有する特定セル空間を前記評価値の物体が存在する確からしさがより大きくなるように変更する、または、前記特定セル空間が前記距離センサによる計測の対象とならないように周囲のセル空間を変更する環境変更部と
    を備える環境整備ロボット。
  2. 前記地図作成部は、前記環境変更部が変更した前記特定セル空間およびその近傍のセル空間の評価値を、前記距離センサの再計測結果に基づいて更新する請求項１に記載の環境整備ロボット。
  3. 前記地図作成部が作成した前記環境地図を、前記移動ロボットへ送信する送信部を備える請求項１または２に記載の環境整備ロボット。
  4. 前記環境地図は、前記対象空間の一水平断面の地図である請求項１から３のいずれか１項に記載の環境整備ロボット。
  5. 前記環境変更部は、前記特定セル空間に対して予め定められた貼着物の貼着を試みる請求項１から４のいずれか１項に記載の環境整備ロボット。
  6. 前記環境変更部は、前記特定セル空間を遮蔽する資材の配置を試みる請求項１から５のいずれか１項に記載の環境整備ロボット。
  7. 前記環境変更部が対象とするセル空間の変更に失敗した場合に、ユーザに対してその旨を告知する告知部を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の環境整備ロボット。
  8. 前記環境変更部が対象とするセル空間の変更をできないと判断した場合に、ユーザに対してその旨を告知する告知部を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の環境整備ロボット。
  9. 前記環境変更部は、前記地図作成部が予め定められた条件を満たすまで前記環境地図を作成した後に、前記特定セル空間の近傍まで移動して、対象とするセル空間の変更を実行する請求項１から８のいずれか１項に記載の環境整備ロボット。
  10. 移動ロボットが自律移動する対象空間の環境を整備するための環境整備ロボットの制御プログラムであって、
    移動機構を動作させて前記対象空間を自律移動しつつ、周辺に存在する物体までの距離を距離センサによって計測する計測ステップと、
    前記対象空間を複数のセル空間に区分して各々のセル空間における物体存否の確からしさを示す評価値を、前記計測ステップによる計測結果に基づいて各々のセル空間に付与することにより、前記対象空間の環境地図を作成する地図作成ステップと、
    前記複数のセル空間のうち物体存否の確からしさが小さいと判断される範囲の前記評価値を有する特定セル空間を前記評価値の物体が存在する確からしさがより大きくなるように変更する、または、前記特定セル空間が前記距離センサによる計測の対象とならないように周囲のセル空間を変更する環境変更ステップと
    をコンピュータに実行させる環境整備ロボットの制御プログラム。
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