JP2019021199A

JP2019021199A - 移動ロボットの制御装置と制御方法

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Publication number: JP2019021199A
Application number: JP2017141091A
Authority: JP
Inventors: 裕樹池田; Hiroki Ikeda; 肇坂野; Hajime Sakano; 裕之矢代; Hiroyuki Yashiro
Original assignee: IHI Corp; IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: JP6947563B2

Abstract

【課題】基準線に基づいて障害物に干渉しない移動ロボットの移動経路を生成する場合に、基準線からの逸脱を抑えた候補経路を生成できるようにする。【解決手段】移動ロボット２０の制御装置１０は、障害物センサ３と、検出された障害物に基づいて移動経路を生成する経路生成装置２３と、移動経路に従って移動ロボット２０を制御する制御部２５を備える。経路生成装置２３は、障害物の位置を表わす地図を生成する地図生成部２３ａと、外部からの指令に基づいて地図において経路の基準線を生成する基準線生成部２３ｂと、基準線上に障害物が存在する場合に、基準線に沿って延び、かつ、前記基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を生成する候補生成部２３ｃと、複数の候補経路から、障害物に干渉せず、かつ、基準線に沿っている度合いが最も高い候補経路を移動経路として選択する選択部２３ｄとを備える。【選択図】図３

Description

本技術は、障害物との衝突を回避するように移動ロボットの移動を制御する制御装置と制御方法に関する。

無人車両のような移動ロボットを自律的に移動させる場合に、移動ロボットには、障害物センサと制御装置が設けられる。障害物センサは、移動ロボットから周囲の障害物を検出する。制御装置は、検出された障害物を避ける移動経路を移動ロボットが移動するように移動ロボットを制御する。例えば、移動の目標位置と、この目標位置へ至る前に通過する複数の経由点とが予め設定されており、制御装置は、検出された障害物を避けつつ、次の経由点に向かう移動経路を生成する。

上述の移動ロボットは、操縦者から抽象的な指令を受けるように半自律移動ロボットとして構成される場合がある。半自律移動ロボットは、抽象的な指令に基づいて自ら移動経路を生成する。抽象的な指令は、例えば次の交差点を右に曲がるというような指令であり、移動ロボットの進行方向を大まかに指示するものである。操縦者が、移動ロボットに対し指令できるようにするため、移動ロボットに搭載したカメラで、移動ロボットの進行方向側の画像を取得する。この画像が、移動ロボットから離れた遠隔操縦装置へ送信され、遠隔操縦装置のディスプレイに表示される。操作者は、表示された画像を見て、移動ロボットへの指令を与えるための操作を遠隔操縦装置の操作部にする。この操作による指令が、移動ロボットへ送信され、移動ロボットの経路生成装置は、この指令（例えば進行方向を右側または左側へ変更する方向指令）に基づいて移動経路を生成する。移動ロボットの制御装置は、この移動経路上を移動ロボットが移動する制御を行う（例えば特許文献１）。

特許第５４９８１７８号

半自律移動ロボットの進行方向を遠隔操縦する場合、次のようにすることが考えられる。遠隔操縦により、移動ロボットの進行方向を現在の進行方向から右側または左側へ曲げる指令をした場合、制御装置に設けた経路生成装置は、当該指令に従って、移動ロボットの現在位置から右側または左側へ曲がって延びる経路を生成する。この経路上に障害物がある場合、経路生成装置は、この経路を基準線として、基準線の両側に複数の候補経路を形成し、これらの候補経路から、障害物に干渉しない候補経路を選択する。

しかし、障害物に干渉しない候補経路は、基準線から大きく逸脱する場合がある。例えば、図１のように、各候補経路の曲率を一定にする場合、各候補経路は、移動ロボットの現在位置から常に基準線から離れるように延びる。その結果、障害物に干渉しない候補経路は、基準線から大きく逸脱してしまう可能性がある。例えば、移動ロボットは、当該候補経路に沿って移動して障害物を回避した後、道路端の壁又は縁石に向かって走行してしまう可能性がある。

そこで、本技術の目的は、基準線に基づいて障害物に干渉しない移動ロボットの移動経路を生成して移動ロボットを制御する場合に、基準線からの逸脱が抑えられ基準線に沿う移動経路を生成できる可能性を高めることにある。

上述の目的を達成するため、本技術の装置は、移動ロボットの制御装置であって移動ロボットに設けられる。
この制御装置は、
前記移動ロボットから障害物を検出する障害物センサと、
検出された前記障害物に基づいて、移動経路を生成する経路生成装置と、
前記移動経路に従って前記移動ロボットを制御する制御部と、を備え、
前記経路生成装置は、
前記障害物の位置を表わす地図を生成する地図生成部と、
前記移動ロボットの外部からの指令に基づいて、前記地図において、前記移動ロボットの経路の基準線を生成する基準線生成部と、
前記地図において、前記基準線上に前記障害物が存在する場合に、前記基準線に沿って延び、かつ、前記基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を生成する候補生成部と、
前記複数の候補経路から、前記障害物に干渉せず、かつ、前記基準線に沿っている度合いが最も高い前記候補経路を前記移動経路として選択する選択部とを備える。

また、上述の目的を達成するため、本技術の方法は、移動ロボットの制御方法であって、
（Ａ）前記移動ロボットに設けた障害物センサにより、前記移動ロボットから障害物を検出し、
（Ｂ）検出された前記障害物に基づいて、経路生成装置により移動経路を生成し、
（Ｃ）前記移動経路に従って前記移動ロボットを制御し、
前記（Ｂ）では、
（Ｂ１）前記障害物の位置を表わす地図を生成し、
（Ｂ２）前記移動ロボットの外部からの指令に基づいて、前記地図において、前記移動ロボットの経路の基準線を生成し、
（Ｂ３）前記地図において、前記基準線上に前記障害物が存在する場合に、前記基準線に沿って延び、かつ、前記基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を生成し、
（Ｂ４）前記複数の候補経路から、前記障害物に干渉せず、かつ、前記基準線に沿っている度合いが最も高い前記候補経路を前記移動経路として選択する。

本技術によると、候補生成部は、基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を形成するので、基準線からの逸脱が抑えられた複数の候補経路を生成できる可能性が高まる。また、選択部が、これらの候補経路のうち、障害物に干渉せず、基準線に沿う度合いが最も高い候補経路を移動経路として選択する。よって、基準線からの逸脱が抑えられ且つ基準線に沿う移動経路を生成できる可能性が高まる。

本技術が解決する課題の説明図である。本技術の実施形態による制御装置が設けられた移動ロボットを示す。本技術の実施形態による制御装置の構成を示すブロック図である。地図生成部が生成した地図の一例を示す。候補経路の生成方法の一例を示す説明図である。本技術の実施形態による制御方法を示すフローチャートである。基準線に沿っている度合いを示す評価値の計算方法の説明図である。

本技術の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

（移動ロボットの構成）
図２は、本技術の実施形態による制御装置１０が設けられた移動ロボット２０を示す。移動ロボット２０は、走行用の車輪１を有し、この車輪１が回転駆動されることにより地表面２を走行する車両であってよい。代わりに、移動ロボット２０は、クローラにより地上を走行する走行装置、または他の装置であってもよい。本実施形態では、移動ロボット２０は、半自律移動ロボットとして構成されてよい。

（制御装置と遠隔操縦装置の構成）
＜障害物および移動ロボットの状態を検出する構成＞
図３は、本技術の実施形態による制御装置１０の構成を示すブロック図である。本実施形態の制御装置１０は、移動ロボット２０に設けられている。制御装置１０は、障害物センサ３、速度センサ５、向きセンサ７、および位置検出部９を備える。

障害物センサ３は、移動ロボット２０から障害物を検出する。すなわち、障害物センサ３は、移動ロボット２０に固定されたセンサ座標系における障害物の位置（座標）を検出する。

障害物センサ３は、本実施形態では、移動ロボット２０から見た計測範囲に対して計測を行うことにより、計測範囲に存在する各障害物の位置をセンサ座標系で表わした障害物データを取得する。計測範囲は、移動ロボット２０の進行方向側の範囲を含む。センサ座標系の原点は、当該障害物データを取得した時の移動ロボット２０の位置である。障害物センサ３による障害物データの取得は、移動ロボット２０の移動中に繰り返し行われる。

障害物センサ３は、例えばレーザレーダである。レーザレーダは、計測範囲に対してレーザ光（例えばパルスレーザ光）を走査して、物体表面の各計測点からの反射レーザ光に基づいて、各計測点の座標（例えば三次元座標）を取得する。レーザレーダは、例えばＬｉＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ）またはＬＲＦ（ＬａｓｅｒＲａｎｇｅＦｉｎｄｅｒ）と呼ばれる機器であってよい。なお、障害物センサ３は、計測範囲を撮像することにより画像データを取得し、この画像データを処理することにより障害物の位置を表わす障害物データを取得する撮像装置（例えばステレオカメラ）であってもよい。または、障害物センサ３は、上述したレーザレーダと撮像装置を組み合わせたものであってもよい。

速度センサ５は、移動ロボット２０の速度の大きさ（速さ）を検出する。速度センサ５は、例えば、車両としての移動ロボット２０の車輪１の回転速度を計測し、この回転速度から、地表面２に固定された地図座標系に対する移動ロボット２０の速さを求めるものであってよいが、これに限定されない。例えば、速度センサ５は、衛星航法システムにおける測位衛星からの電波に基づいて移動ロボット２０の速さを推定する構成を有していてもよいし、この構成と上記回転速度を計測する構成とを組み合わせたものであってもよい。

向きセンサ７は、上述の地図座標系に対する移動ロボット２０の向き（すなわち進行方向）を検出する。向きセンサ７は、例えばジャイロセンサを用いて構成されたものであってよいが、これに限定されない。例えば、向きセンサ７は、衛星航法システムにおける測位衛星からの電波に基づいて移動ロボット２０の向きを推定する構成を有していてもよいし、この構成とジャイロセンサを組み合わせたものであってもよい。なお、以下において、移動ロボット２０の現在の進行方向は、向きセンサ７が検出した最新の移動ロボット２０の向きを意味してよい。

位置検出部９は、上述の地図座標系における移動ロボット２０の現在位置を求める。例えば、位置検出部９は、速度センサ５が計測した速さと、向きセンサ７が検出した向きとに基づいて、移動ロボット２０の現在位置を求める。すなわち、位置検出部９は、速度センサ５が検出した速さで、向きセンサ７が計測した向きへの移動ロボット２０が各時点で移動したとして、各時点の当該速さと向きに基づいて移動ロボット２０の現在位置を求める。なお、この構成の代わり又は追加の構成として、位置検出部９は、衛星航法システムにおける測位衛星からの電波に基づいて移動ロボット２０の現在位置を求める構成を有していてもよい。なお、以下において、現在位置は、位置検出部９が検出した移動ロボット２０の現在位置を意味してよい。

＜遠隔操縦のための構成＞
移動ロボット２０は、カメラ１１と通信部１３を備える。カメラ１１は、移動ロボット２０の移動中に、移動ロボット２０の進行方向側の領域を繰り返し撮像する。通信部１３は、移動ロボット２０の外部に存在する遠隔操縦装置３０との間でデータの送受信をする。通信部１３は、カメラ１１が繰り返し撮像した各画像データを遠隔操縦装置３０へ順次送信する。

遠隔操縦装置３０は、通信部１５とディスプレイ１７と操作部１９と指令生成部２１を備える。通信部１５は、移動ロボット２０の通信部１３から送信された各画像データを受信する。ディスプレイ１７は、通信部１５が受信した各画像データを順次表示する。遠隔操縦装置３０は、パソコンまたは携帯端末により構成されていてよい。

人は、ディスプレイ１７に表示された画像データを見て、操作部１９を操作できる。本実施形態では、操作部１９には、移動ロボット２０の進行方向に関する操作を行うことが可能である。
指令生成部２１は、操作部１９になされた操作に従って方向指令を生成する。方向指令は、移動ロボット２０の進行方向を、移動ロボット２０の現在の進行方向から右側と左側のいずれに曲げるかを示す方向情報と、当該方向情報が示す方向（右側又は左側）へ曲げる量を示す方向変更量を含む。
操作部１９は、例えば、ハンドル又はレバーであってよい。操作部１９がハンドルである場合、基準回転位置から当該ハンドルを右回り又は左回りに回すことにより、上述の方向情報が示す向き（すなわち、上述の右側または左側）が定まる。また、基準回転位置からの当該ハンドルの回転量が大きいほど大きい方向変更量が、指令生成部２１により生成される。操作部１９がレバーである場合、基準回転位置から当該レバーを右側または左側に操作（例えば、倒す）ことにより、上述の方向情報が示す向き（すなわち、上述の右側または左側）が定まる。また、基準回転位置からの当該レバーの操作量が大きいほど大きい方向変更量が、指令生成部２１により生成される。
なお、操作部１９は、上述のハンドル又はレバーに限定されない。生成された方向指令は、通信部１５から移動ロボット２０へ送信される。これにより、移動ロボット２０の通信部１３は、通信部１５から送信された方向指令を受信する。

＜遠隔操縦に基づく経路生成と移動制御を行うための構成＞
制御装置１０は、経路生成装置２３を備える。経路生成装置２３は、地図生成部２３ａ、基準線生成部２３ｂ、候補生成部２３ｃ、および選択部２３ｄを備える。

地図生成部２３ａは、障害物センサ３が取得した障害物データを地図座標系のデータに変換して、当該変換後のデータに基づいて、地表面２に固定された地図座標系において障害物の位置を表わした地図（例えば局所地図）を生成する。障害物データの上述の変換は、上述のセンサ座標系からの座標変換であり、障害物データの取得時に向きセンサ７が検出した移動ロボット２０の向きと、当該取得時に位置検出部９が求めた移動ロボット２０の位置とに基づいて行われてよい。図４（Ａ）は、地図生成部２３ａが生成した地図の一例を示す。図４において斜線部分は障害物を示す。

基準線生成部２３ｂは、移動ロボット２０の外部からの指令（すなわち、通信部１３により受信した上述の方向指令）に従って、上述の地図において基準線を生成する。生成される基準線は、移動ロボット２０の現在位置から、方向指令に応じて、移動ロボット２０の現在の進行方向の側に延びる線である。すなわち、基準線は、移動ロボット２０の現在の進行方向（向き）から方向指令の方向情報が示す方向（右側又は左側）に、方向指令の方向変更量に応じた度合いで曲がるように延びている。
基準線は、一定の曲率を有する曲線（すなわち円弧）であってよい。この場合、移動ロボット２０の現在位置における基準線の接線方向は、移動ロボット２０の現在の進行方向（向き）に一致していてよい。基準線が円弧の場合、基準線の曲率は、方向指令の方向変更量が大きいほど大きい。
基準線の長さは、予め定められた一定長さであってもよいし、速度センサ５が検出した現在の速度に対する制動距離であってもよいし、他の方法で定められてもよい。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の地図に生成された基準線の一例を示す。

候補生成部２３ｃは、上述の地図において、基準線上に障害物が存在する場合に、移動ロボット２０の現在位置から基準線に沿って延び、かつ、基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を生成する。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の基準線に対して生成された複数の候補経路の一例を示す。複数の候補経路は、図４（Ｃ）のように基準線の両側に分散して形成されてもよいし基準線の一方側にのみ形成されてもよい。

本実施形態では、各候補経路について、候補生成部２３ｃは、当該候補経路の始点（すなわち、移動ロボット２０の現在位置）から当該候補経路の終点の側へ移行するに従って曲率が連続的に変化する当該候補経路を生成してよい。このような各候補経路は、単調な円弧ではなく曲率が当該候補経路の全体にわたって連続的に変化する曲線であってよい。各候補経路は、例えばクロソイド曲線またはスプライン曲線であってよいが、これらに限定されない。

図５は、候補経路の生成の一例を示す説明図である。以下において、図５において破線で示す１つの候補経路の生成方法について説明するが、他の候補経路の生成方法も以下と同じであってよい。図５において、ｘ軸とｙ軸は、それぞれ上述の地図座標系の水平方向を向く座標軸であり、互いに直交している。候補生成部２３ｃは、次の三次多項式で表わされる曲率κ（Ｓ）を持つ候補経路を生成する。

κ（Ｓ）＝ａ_１＋ａ_２Ｓ＋ａ_３Ｓ^２＋ａ_４Ｓ^３

ここで、ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４は係数である。ａ_３とａ_４の少なくとも一方は、ゼロ以外の値であってよい（すなわち、ａ_３とａ_４の両方がゼロになる候補経路は生成されなくてよい）。Ｓは、変数であり、移動ロボット２０の現在位置Ｐｓから候補経路上の任意位置Ｐまでの候補経路に沿った長さを示す。すなわち、Ｓは、候補経路の部分的な長さを示す。Ｓの上限値Ｓｅは候補経路の全長である。言い換えると、Ｓにより、候補経路上の位置が表わされる。例えば、Ｓ＝０は、候補経路の始点Ｐｓ（すなわち、移動ロボット２０の現在位置）を表わし、Ｓ＝Ｓｅは、候補経路の終点Ｐｅを表わす。

上記κ（Ｓ）により候補経路が特定される。すなわち、Ｓが０からＳｅまでの値を取る変数であるとして、次の式によりθ（Ｓ）とｘ（Ｓ）とｙ（Ｓ）が定まる。

ここで、θ（Ｓ）は、Ｓの値により定まる（候補経路上の）任意位置Ｐにおける候補経路の接線方向Ｄの向きを示し、ｘ軸とのなす角度θとして表わされる（図５を参照）。θ_０は、候補経路の始点Ｐｓにおける候補経路の接線方向の向きを示す。ｘ（Ｓ）は、地図座標系のｘ軸座標を示し、ｙ（Ｓ）は、地図座標系のｙ軸座標を示す。ｘ_０は、候補経路の始点Ｐｓのｘ座標であり、ｙ_０は、候補経路の始点Ｐｓのｙ座標である。

候補生成部２３ｃは、κ（Ｓ）の式において、４つの未知の係数ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４を、次の４つの条件（１）〜（４）により求める。すなわち、候補生成部２３ｃは、条件（１）〜（４）を満たす各係数ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４を求める。
（１）候補経路の始点Ｐｓは、移動ロボット２０の現在位置である。
（２）候補経路の終点Ｐｅは、基準線の終点Ｐｒからの距離が設定距離以内となる局所範囲Ｒ（図５を参照）内に設定される点である。
（３）始点Ｐｓにおける候補経路の接線方向（向き）は、移動ロボット２０の現在の向きである。
（４）終点Ｐｅにおける候補経路の接線方向（向き）は、基準線の終点Ｐｒにおける基準線の接線方向と平行である。

上記（１）の現在位置は、位置検出部９により検出されて候補生成部２３ｃに入力される。上記（２）の終点Ｐｅは、候補生成部２３ｃにより、例えばランダムに又は予め定めた規則により設定される。当該規則は、例えば、基準線の終点Ｐｒにおいて基準線に直交する水平な直線上に終点Ｐｅが位置することを規定する（この場合、複数の候補経路の終点は、この直線上に間隔をおいて設定されてよい）。上記（３）の現在の向きは、向きセンサ７により検出されて候補生成部２３ｃに入力される。上記（４）の基準線の終点Ｐｒにおける基準線の接線方向は、基準線生成部２３ｂから候補生成部２３ｃに入力される。

選択部２３ｄは、複数の候補経路から、障害物に干渉せず、かつ、基準線に沿っている度合いが最も高い候補経路を移動経路として選択する。当該度合いの計算方法は後述する。図４（Ｃ）の例では、基準線の左隣りの候補経路が選択される。

制御装置１０は、選択部２３ｄにより選択された候補経路に従って、移動ロボット２０の駆動装置を制御する制御部２５を備える。この制御により、移動ロボット２０は、当該候補経路上を移動する。なお、移動ロボット２０の駆動装置は、例えば、移動ロボット２０としての車両のアクセル、ブレーキ、ステアリング、変速機などをそれぞれ操作する複数のアクチュエータにより構成されている。

＜遠隔操縦されない時に経路生成と移動制御を行うための構成＞
経路生成装置２３は、更に、経路生成部２３ｅを備える。経路生成部２３ｅは、通信部１３が上述の方向指令を受信しない時に、移動ロボット２０の移動経路を生成する。一例では、経路生成部２３ｅは、地図生成部２３ａが生成した上述の地図において、移動ロボット２０の現在位置から障害物を回避して次の経由点に向かう移動経路を生成する。次の経由点は、移動ロボット２０が目標位置へ移動するために通過する複数の経由点のうち、移動ロボット２０が次に通過する経由点である。目標位置と複数の経由点は予め設定されている。

この場合、制御部２５は、経路生成部２３ｅにより生成された移動経路に従って、移動ロボット２０の駆動装置を制御する。この制御により、移動ロボット２０は、当該移動経路上を移動する。

＜分岐路を認識する構成＞
移動ロボット２０には分岐路認識部２６が設けられていてもよい。分岐路認識部２６は、障害物センサ３が取得した障害物データに基づいて、分岐路を認識する。分岐路認識部２６は、分岐路を認識した場合、センサ座標系で表わされた分岐路の位置と向き（移動ロボット２０の現在の向きに対する向き）を、予め求めた対応画素計算式により、カメラ１１で得た画像データの座標系での位置（画素の位置）と向きに変換する。このように変換された分岐路の位置と向きは、通信部１３，１５を介してディスプレイ１７に送られ、ディスプレイ１７に上述の画像データに重ねて表示される。

このような表示を見て、人は、分岐路選択用の操作部２７（例えば、図２のマウス、又はタッチパネル）を操作して、移動ロボット２０が進行する分岐路を選択する。例えば、ディスプレイ１７には、上述の画像データに、上述の各分岐路の位置として各マークが重ねて表示され、マウス２７の操作により、選択した分岐路のマーク上にカーソルを位置させマウス２７をクリックすることにより、当該分岐路を選択する。これにより、選択された当該分岐路を示す分岐路選択情報が、通信部１５，１３を介して経路生成部２３ｅへ送信される。

経路生成部２３ｅは、受けた分岐路選択情報に基づいて、地図生成部２３ａが生成した地図において、障害物に干渉せずに、分岐路選択情報が示す分岐路を通って次の経由点へ向かう移動経路を生成する。制御部２５は、この移動経路に従って、移動ロボット２０の駆動装置を制御する。

（制御方法の処理の流れ）
＜方向指令を受けない時の制御方法＞
図６は、制御装置１０による移動ロボット２０の制御方法を示すフローチャートである。方向指令を受けない時の制御方法は、図６（Ａ）に示すステップＳ１〜Ｓ４を有する。

ステップＳ１〜Ｓ４を行っている時に、位置と向きの検出処理（以下で単に検出処理という）が繰り返し行われる。検出処理では、位置検出部９により移動ロボット２０の現在位置を検出し、向きセンサ７により移動ロボット２０の向きを検出する。

ステップＳ１において、障害物センサ３により、上述のように計測範囲に存在する各障害物の位置をセンサ座標系で表わした障害物データを取得する。ステップＳ１は、上述の検出処理の周期よりも長い周期で繰り返し行われる。

ステップＳ２において、ステップＳ１で取得した障害物データと、当該障害物データを取得した時に検出処理で検出した移動ロボット２０の現在位置と向きに基づいて、地図生成部２３ａにより、地図座標系において障害物の位置を表わした地図を生成する。ステップＳ２は、ステップＳ１が行われる度に行われてよい。すなわち、ステップＳ２は、ステップＳ１と同じ周期で行われてよい。地図生成部２３ａによる地図生成の繰り返しにおいて、新たに生成される地図には、過去の各時点で生成された地図における障害物の位置も表わされている。

ステップＳ３において、経路生成部２３ｅは、ステップＳ２で生成された地図において、障害物に干渉せずに、次の経由点へ向かう移動経路を生成する。ステップＳ３は、ステップＳ２が行われる度に行われてもよいし、ステップＳ２の周期よりも長い周期で行われてもよい。後者の場合、直前のステップＳ２で生成された最新の地図に基づいてステップＳ３が行われてよい。

なお、経路生成部２３ｅは、上述した分岐路選択情報を受けた場合には、分岐路選択情報を受けた時点で、ステップＳ３を次のように行ってよい。ステップＳ２で生成された最新の地図に基づいて、障害物に干渉せずに、分岐路選択情報が示す分岐路を通って次の経由点へ向かう移動経路を生成する。

ステップＳ４において制御部２５は、ステップＳ３で生成された移動経路に従って、移動ロボット２０の駆動装置を制御する。これにより、移動ロボット２０は、当該移動経路上を移動する。なお、ステップＳ３で新たに移動経路が生成されたら、制御部２５は、ステップＳ４で使用する移動経路を新たに生成された移動経路に切り替える。

＜方向指令を受けた時の制御方法＞
方向指令を受けた時の制御方法は、図６（Ｂ）に示すステップＳ１１〜Ｓ１７を有する。上述のステップＳ１〜Ｓ４が行われている間、ディスプレイ１７の画像データを見て人は操作部１９を操作できる。この操作により、ステップＳ１１が開始される。

ステップＳ１１において、移動ロボット２０の通信部１３は、上述した方向指令を受信する。
ステップＳ１２において、位置検出部９が検出した移動ロボット２０の現在位置から延びる線であって、向きセンサ７が検出した移動ロボット２０の現在の進行方向（向き）から方向指令の方向情報が示す方向（右側又は左側）に方向指令の方向変更量に応じた度合いで曲がった基準線を基準線生成部２３ｂにより地図において生成する。この地図は、地図生成部２３ａが生成した最新の地図であってよい。ステップＳ１２では、例えば図４（Ｂ）のように基準線を生成する。

ステップＳ１３において、候補生成部２３ｃは、ステップＳ１２で生成した基準線上に障害物が存在するかどうかを判断する。このステップＳ１３において、基準線上に障害物が存在すると判断された場合には、ステップＳ１４へ進み、そうでない場合には、候補生成部２３ｃは、基準線を移動経路として制御部２５へ出力しステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１４において、候補生成部２３ｃは、上述のように、（例えば図４（Ｃ）のように基準線の両側において）基準線に沿って延び、かつ、基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を生成する。

ステップＳ１５において、選択部２３ｄは、これら複数の候補経路から、障害物に干渉せず、かつ、基準線に沿っている度合いが最も高い候補経路を移動経路として選択する。選択された候補経路は、選択部２３ｄから制御部２５へ出力される。

この選択のために、選択部２３ｄは、各候補経路について、基準線に沿っている度合いを示す評価値を求める。ただし、障害物と干渉する候補経路については、この評価値を求めなくてよい。また、障害物と干渉しない候補経路が１つしかない場合には、選択部２３ｄは、この候補経路について評価値を求めることなく、この候補経路を選択してよい。

図７は、上述の評価値を求める計算方法の説明図である。選択部２３ｄは、次の（１）を行うとともに、各候補経路について、次の（２）〜（４）を行うことにより、上述の評価値を求める。
（１）基準線上において、基準線の全体にわたって互いに間隔をおいた複数の区切り点を生成する。図７の例では、基準線上の各黒丸が区切り点である。
（２）候補経路上において、当該候補経路の全体にわたって互いに間隔をおいた複数の区切り点を生成する。図７の例では、候補経路上の各黒丸が区切り点である。
（３）候補経路と基準線の一方（図７では基準線）における各区切り点について、当該区切り点と、当該候補経路と基準線の他方（図７では候補経路）において当該区切り点に最も近い区切り点との距離（図７では細い破線の長さ）を求める。
（４）候補経路と基準線の一方における各区切り点について、上記（３）で求めた距離の合計（図７では細い各破線の長さの合計）を、基準線に沿っている度合いの評価値として求める。この評価値が小さい程、当該度合いが高いとして、障害物と干渉しない複数の候補経路のうち、当該度合いが最も高い候補経路を選択する。

上記（１）と（２）の間隔は、例えば、地図座標系の座標軸方向（例えば図７の上下方向）における一定の間隔であってよい。この場合、上記（１）の間隔と（２）の間隔とは、互いに異なっていてよい。この場合、上記（３）では、候補経路と基準線のうち、上述の間隔が大きい方（図７の例では基準線）における各区切り点について、当該区切り点と、当該候補経路と基準線の他方において当該区切り点に最も近い区切り点との距離を求める。なお、上記（１）〜（４）とは異なる方法で、各候補経路について、基準線に沿っている度合いを示す評価値を求めてもよい。

ステップＳ１６において、制御部２５は、ステップＳ１５で選択された移動経路に従って、移動ロボット２０の駆動装置を制御する。これにより、移動ロボット２０は、当該移動経路上を移動する。その結果、移動経路の終点又は終点の手前まで移動ロボット２０が移動したら、ステップＳ３、Ｓ４を行ってよい。ステップＳ１１〜Ｓ１６を行っている間、上述のステップＳ１、Ｓ２は、中断されることなく上述のように繰り返される。

一方、ステップＳ１７では、制御部２５は、ステップＳ１２で生成された基準線を移動経路として、基準線に従って移動ロボット２０の駆動装置を制御する。これにより、移動ロボット２０は、当該基準線上を移動する。

（効果）
以下は、本技術の実施形態による効果の一例であり、本技術を限定するものではない。

上述した実施形態では、候補生成部２３ｃは、基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を形成するので、基準線からの逸脱を抑えた候補経路を生成できる可能性が高まる。また、選択部２３ｄが、これらの候補経路のうち、障害物に干渉せず、基準線に沿う度合いが最も高い候補経路を移動経路として選択するので、基準線からの逸脱が抑えられ且つ基準線に沿う移動経路を生成できる。

選択部２３ｄは、複数の候補経路から、基準線に沿っている度合いが最も高い候補経路を選択する時に、基準線と候補経路の各々に複数の区切り点を生成する。そして、選択部２３ｄは、候補経路と基準線の一方における各区切り点について、当該区切り点と、候補経路と基準線の他方において当該区切り点に最も近い区切り点との距離を求める。選択部２３ｄは、求めた距離の合計が最も小さくなる候補経路を選択する。このように、複数の区切り点について処理を行えばよいので、候補経路を選択する処理に要する時間を短くできる。

これについて、候補経路と基準線の一方における区切り点の一定間隔を、候補経路と基準線の他方の区切り点の一定間隔よりも大きくしてもよい。このように、他方の区切り点の間隔を大きくすることにより、候補経路を選択する処理に要する時間を更に短くできる。

本技術は上述した実施の形態に限定されず、本技術の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１車輪、３障害物センサ、５速度センサ、７向きセンサ、９位置検出部、１０制御装置、１１カメラ、１３通信部、１５通信部、１７ディスプレイ、１９操作部、２０移動ロボット、２１指令生成部、２３経路生成装置、２３ａ地図生成部、２３ｂ基準線生成部、２３ｃ候補生成部、２３ｄ選択部、２３ｅ経路生成部、２５制御部、２６分岐路認識部、２７操作部、３０遠隔操縦装置

Claims

移動ロボットに設けられる制御装置であって、
前記移動ロボットから障害物を検出する障害物センサと、
検出された前記障害物に基づいて、移動経路を生成する経路生成装置と、
前記移動経路に従って前記移動ロボットを制御する制御部と、を備え、
前記経路生成装置は、
前記障害物の位置を表わす地図を生成する地図生成部と、
前記移動ロボットの外部からの指令に基づいて、前記地図において、前記移動ロボットの経路の基準線を生成する基準線生成部と、
前記地図において、前記基準線上に前記障害物が存在する場合に、前記基準線に沿って延び、かつ、前記基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を生成する候補生成部と、
前記複数の候補経路から、前記障害物に干渉せず、かつ、前記基準線に沿っている度合いが最も高い前記候補経路を前記移動経路として選択する選択部とを備える、移動ロボットの制御装置。
前記選択部は、
前記基準線上において、互いに間隔をおいた複数の区切り点を生成し、
前記障害物に干渉しない各前記候補経路について、
当該候補経路上において、互いに間隔をおいた複数の区切り点を生成し、
当該候補経路と前記基準線の一方における各前記区切り点について、当該区切り点と、当該候補経路と前記基準線の他方において当該区切り点に最も近い前記区切り点との距離を求め、
当該候補経路上の前記複数の区切り点についてそれぞれ求めた前記距離の合計を、前記度合いを示す評価値として求め、
前記選択部は、前記評価値が最も小さい前記候補経路を前記移動経路として選択する、請求項１に記載の移動ロボットの制御装置。
前記候補経路と前記基準線の一方における前記区切り点の一定の前記間隔は、前記候補経路と前記基準線の他方の前記区切り点の一定の前記間隔よりも大きい、請求項２に記載の移動ロボットの制御装置。
移動ロボットの制御方法であって、
（Ａ）前記移動ロボットに設けた障害物センサにより、前記移動ロボットから障害物を検出し、
（Ｂ）検出された前記障害物に基づいて、経路生成装置により移動経路を生成し、
（Ｃ）前記移動経路に従って前記移動ロボットを制御し、
前記（Ｂ）では、
（Ｂ１）前記障害物の位置を表わす地図を生成し、
（Ｂ２）前記移動ロボットの外部からの指令に基づいて、前記地図において、前記移動ロボットの経路の基準線を生成し、
（Ｂ３）前記地図において、前記基準線上に前記障害物が存在する場合に、前記基準線に沿って延び、かつ、前記基準線側に曲がる部分を有する複数の候補経路を生成し、
（Ｂ４）前記複数の候補経路から、前記障害物に干渉せず、かつ、前記基準線に沿っている度合いが最も高い前記候補経路を前記移動経路として選択する、移動ロボットの制御方法。