JP4104375B2

JP4104375B2 - 自律移動体

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Publication number: JP4104375B2
Application number: JP2002128676A
Authority: JP
Inventors: 心哉中村; 雄介菅原
Original assignee: SOHGO SECURITY SERVICES CO.,LTD.
Current assignee: SOHGO SECURITY SERVICES CO.,LTD.
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003323215A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め定められた走行ルートを自律して移動する自律移動体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、予め設定された巡回コースのデータを記憶し、自身が走行した距離や走行方向、現在位置を推定しながら巡回コースを移動する自律移動体がある。自律移動体は、例えば本体の左右に設けられた駆動輪を使って走行する構成である場合、駆動輪の回転数によって走行距離を検出する。また、走行方向の検出には、例えばジャイロコンパスが用いられる。また、自律移動体は、検出された走行距離や走行方向に基づいて自身の現在位置を推定している。
【０００３】
自律移動体で検出される走行距離や走行方向は、駆動輪のスリップや測定誤差によって多少の誤差を含んでいる。このため、検出結果をもとにして推定される現在位置（推定位置）が不正確になり、自律移動体が自身の現在位置を正確に把握できないために設定のとおり巡回コースを巡回できなくなることがある。このため、自律移動体の推定位置を補正する技術が種々提案されている。
【０００４】
自律移動体の推定位置を補正する従来の技術として、画像処理を使うものと反射板およびレーザを利用するものが挙げられる。画像処理を使った推定位置の補正では、巡回コースで撮影された目標物の画像を自律移動体に予め記憶させておく。そして、自律移動体にカメラを搭載して巡回コースを巡回させ、記憶された画像と同じ画像が撮影されると自律移動体が推定する位置で目標物を撮影させる。撮影された画像と記憶されている画像とを比較することによって自律移動体が推定した位置と実際に自律移動体がいた位置との誤差が検出できる。なお、画像処理を使った推定位置の補正では、施設の通路の曲がり角、構造物、樹木、標識が目標物として使用される。
【０００５】
反射板およびレーザを利用する推定位置の補正は、自律移動体にレーザ光を出力する構成を設ける一方、巡回コースにレーザ光を反射する反射板を設ける。自律移動体には予め反射板の位置を示すデータが記憶されていて、自律移動体は、レーザ光を出力しながら巡回し、反射板で反射された反射光を受光した位置が反射板が設けられた位置であると判断する。そして、実際に反射光を受光した位置と反射板が設けられていると推定した位置とを比較し、両者が一致するように推定位置を補正する。
【０００６】
また、比較的簡単な処理によって自律移動体の向きを検出することができる従来技術として、特開平１０−２９１１８０号公報に記載された発明が挙げられる。この発明は、床面に濃色パターンと淡色パターンとを接して設け、両者の境界を４個のＣＣＤなどの撮像素子で撮像する。そして、４個のＣＣＤのオン、オフ信号（オンを１、オフを０として表した場合、例えば（１，１，０，０）として表される）を使って自律移動体の向きを検出している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像処理を使う技術は、動画像から目標物を抽出する、あるいは自律移動体の走行方向を求める必要があるために処理が複雑化し、走行する自律移動体の推定位置をリアルタイムで補正することが困難になるといった欠点がある。また、反射板およびレーザを利用する技術は、自律移動体と反射板との距離が分からないため、自律移動体が推定した走行距離を補正する手段として利用することはできても、現在位置の検出には利用できなかった。
【０００８】
さらに、ＣＣＤを使った特開平１０−２９１１８０号公報に記載された発明では、発光部で照射された光の反射光を受光部で受光し、その強弱でＣＣＤのオン、オフを判定する。このため、環境やパターンの色によっては反射光の強度比が充分とれず、オン、オフの判定に外乱光が大きく影響する。このような特開平１０−２９１１８０号公報に記載された発明では、外乱光の影響が異なる巡回コース上の複数の地点で目標物（パターン）を検出することが難しい。
【０００９】
本発明は上述の問題点を解決するために成されたものであり、走行中リアルタイムで推定位置を補正できる上、外乱の影響を受け難いために信頼性が高く、しかも現在位置が高い精度で検出できる自律移動体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる自律移動体は、床面を走行する自律移動体であって、予め定められた走行ルート上に設けられた発光手段の位置および形状を示すマップを記憶する走行ルート記憶手段と、走行中、前記走行ルートにおける自機の現在位置を推定する現在位置推定手段と、前記床面と対向する面で、かつ走行方向と直交する方向に沿って設けられ、前記床面に設けられた発光手段が発光した光を一列に配置された複数の受光素子でなる単一の受光素子列で受光する受光手段と、前記受光手段の受光の状態に基づいて前記発光手段を検出する発光検出手段と、前記発光検出手段によって検出された、発光した前記発光手段の位置を経時的に記憶する発光位置記憶手段と、前記発光位置記憶手段に記憶された前記発光手段の位置から前記発光手段の形状を検出する形状検出手段と、前記形状検出手段によって検出された前記発光手段の形状を前記マップと対照し、現在位置を判定する現在位置判定手段と、前記現在位置判定手段によって判定された現在位置を用い、前記現在位置推定手段によって推定された現在位置を補正する現在位置補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この請求項１に記載の発明によれば、受光手段を底面に設けたために受光手段に外乱光が受光され難くなる。また、床面に設けられた発光手段が発光した光を受光し、この受光の状態に基づいて発光手段を検出するので、発光手段を明確に検出することができる。さらに、検出された発光手段を予め定められた走行ルートのマップと対照し、現在位置を判定するため、比較的簡単に、かつ、走行ルート上の現在位置を正確に検出することができる。また、受光手段の一定の時間ごとの受光状態を示す情報を所定の時間分蓄積した情報に基づいて発光手段の形状を検出するため、受光手段として発光手段が発する光の全部を１度に受光できる能力を持つものを備える必要がなくなる。また、自律移動体の走行方向の現在位置を最小限の受光素子数で検出でき、また、自律移動体の走行路が走行方向と直交する方向にずれた場合にも発光手段を検出しやすくすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明にかかる自律移動体は、請求項１に記載の自律移動体において、前記走行ルート記憶手段は、前記マップに前記発光手段の形状のサイズを記憶し、前記形状検出手段は、前記発光位置記憶手段に記憶された前記発光手段の位置から前記発光手段の形状のサイズを検出し、前記現在位置判定手段は、前記形状検出手段によって検出された前記発光手段の形状および前記形状のサイズを前記マップと対照し、現在位置を判定することを特徴とする。
【００１５】
この請求項２に記載の発明によれば、発光手段の形状のサイズを検出してマップに対照するため、マップに複数の発光手段が記録されている場合にも検出された発光手段を簡単に特定することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明にかかる自律移動体は、請求項１または請求項２に記載の自律移動体において、前記受光素子列に含まれる前記受光素子は、前記発光手段の形状に応じて疎密を持って配置されることを特徴とする。
【００２５】
この請求項３に記載の発明によれば、受光素子の総数を抑えながら発光手段の検出精度を高めることができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明にかかる自律移動体は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の自律移動体において、前記受光手段が、前記受光素子の周囲に設けられ、前記受光素子に入射する光の入射方向を規制する遮光板を有することを特徴とする。
【００２７】
この請求項４に記載の発明によれば、受光素子に入射する光の入射方向を規制することができるので、発光手段の検出に対する外乱光の影響をいっそうなくすことができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明にかかる自律移動体は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の自律移動体において、前記受光手段の受光感度を調整する感度調整手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
この請求項５に記載の発明によれば、受光手段の受光感度を一定に維持することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる自律移動体の好適な実施の形態１〜３を詳細に説明する。なお、実施の形態１〜３の自律移動体は、いずれも予め定められた走行ルート（巡回コース）を走行し、巡回コースにおいて異常を検知する警備ロボットとして構成されている。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、巡回コースにあたる通路１０１上を自律移動体１が走行している状態を説明するための図である。また、図２は、実施の形態１の自律移動体１の概観を説明するための模式図であって、図２（ａ）は、自律移動体１を底面から見た状態を示す図である。また、図２（ｂ）は、（ａ）に示した自律移動体１を矢線Ｂの方向から見た側面図である。
【００３４】
図１に示す自律移動体１は、現在位置を推定しながら床面を走行する自律移動体であって、通路１０１を矢線Ａで示す方向に移動している。通路１０１の略中央には光源１０２が複数設けてあって、自律移動体１は、図２に示す受光装置３１２によって光源１０２を検出し、通路１０１における自機の現在位置を判断している。なお、自律移動体１が光源１０２を検出する範囲を図１中、範囲１０１ａとして示す。
【００３５】
図２に示すように、自律移動体１は、本体２０１の底面に２つの駆動輪２０２と４つの補助輪２０３とを備えている。さらに、床面と対向する面（底面）に設けられ、床面に設けられた光源１０２が発光した光を受光する受光装置３１２を備えている。実施の形態１の受光装置３１２は、矢線Ａで示す走行方向と直交する方向に沿って一列に配置された複数の受光素子２０４でなる受光素子列を有している。
【００３６】
図１に示した範囲１０１ａは、受光素子列が有する受光素子２０４が検知できる通路１０１の幅方向の範囲によって決定する。受光素子列が走行方向と直交する方向に沿って受光素子を複数配列して構成されるため、受光装置３１２は、自律移動体１が進行方向と直交する通路１０１の幅方向にずれたコースを走行している場合にも光源を確実に検出することができる。
【００３７】
受光装置３１２を自律移動体１の底面に設ける構成は、受光装置３１２が自律移動体１の本体の陰になるため、外乱光の影響を効果的に排除することができる。しかし、実施の形態１では、さらに外乱光を排除するため、受光装置３１２が、受光素子２０４の周囲に設けられ、床面に対する略鉛直方向から受光素子２０４に向かう光以外の光を排除する遮光板を有している。
【００３８】
実施の形態１の遮光板は、例えば、図２（ｂ）に示すように、床面に対する鉛直方向に設けた遮光板２０５、床面に対する鉛直方向に設けられ、さらにスリット２０６ａを有する遮光板２０６として構成される。また、遮光板２０５、あるいは遮光板２０６は、受光素子２０４の周囲のすべてに設けられるものであっても、一部に設けられるものであってもよい。
【００３９】
遮光板２０５を設けたことにより、実施の形態１の自律移動体１は、底面と床面との間に差し込む光が受光装置３１２に与える影響をも排除し、外乱光の影響をさらに排除することができる。また、スリットを有する遮光板２０６を設けた場合には、光の入射方向を制限して光源の位置をより正確に検出することができる。また、遮光板を設けて外乱光の影響を排除する構成は、複雑な回路を用いることなく簡単に受光装置３１２の検出精度を高めることができる。
【００４０】
さらに、自律移動体１の底面に受光素子２０４を設けることは、特に自律移動体１を誘導案内に利用した場合に周囲の見学者によって光源の検出に影響を受けることがなく、また、見学者が触れるなどして受光素子２０４の受光感度が変化するなどの懸念をなくすことができる。
【００４１】
図３は、自律移動体１の構成を説明するためのブロック図である。実施の形態１では、巡回コースに配置された自律移動体１を監視コンピュータ３００によって監視している。監視コンピュータ３００は、各自律移動体１と無線で接続されていて、自律移動体１は異常を検知したことを監視コンピュータ３００を介して警備会社など、警備システムの管理者に通報するコンピュータである。
【００４２】
自律移動体１は、走行中に走行ルートにおける自機の現在位置を推定する現在位置推定部３０６と、床面と対向する面（底面）に設けられ、床面に設けられた光源１０２が発光した光を受光する受光装置３１２と、受光装置３１２の受光の状態に基づいて光源１０２を検出する受光装置３１２を備えている。また、自律移動体１は、予め定められた巡回コースのマップを記憶している。実施の形態１では、マップが、巡回コース上に設けられた光源１０２の位置と共に、光源１０２の形状を位置に対応して記録している。
【００４３】
さらに、自律移動体１は、検出された光源１０２をマップに対照し、現在位置を判定すると共に判定された現在位置と推定された現在位置との差を補正する推定位置補正部３０７を備えている。実施の形態１の推定位置補正部３０７は、現在位置推定部３０６によって推定された現在位置の補正専用の制御装置である。なお、現在位置推定部３０６が推定した自律移動体１の現在位置を本明細書では推定位置と記す。また、推定位置補正部３０７が判定した現在位置を本明細書では実位置と記す。また、推定位置補正部３０７の構成については、図４を用いて後に詳述する。
【００４４】
また、自律移動体１は、現在位置推定部３０６と接続され、現在位置推定部３０６に情報を提供する移動距離検出部３０９、移動方向検出部３１０を備えている。移動距離検出部３０９は、自律移動体１の駆動輪２０２の回転数を検出し、検出された回転数をもとに走行した距離を検出する構成である。また、移動方向検出部３１０は、例えば、ジャイロセンサによって自律移動体１の向きを検出し、走行方向を推定する構成である。
【００４５】
また、自律移動体１は、受光装置３１２と共に推定位置補正部３０７と接続される環境認識部３１１を備えている。環境認識部３１１は、自律移動体１の状況を把握するために設けられた構成であり、例えば、超音波センサなどを使って巡回コースの壁面と自律移動体１との距離を検出する。さらに、自律移動体１は、人体を検知する人体検知センサ３１３、火災検知センサ３１４、漏水検知センサ３１５、異常事態の状態を記録するカメラ・マイク３１６、人体検知センサ３１３、火災検知センサ３１４、漏水検知センサ３１５のうちのいずれかを用いて異常事態の発生を検知する異常検知部３０８を備えている。人体検知センサ３１３は、侵入者などを検知するためのセンサであり、赤外線検知センサや超音波センサなどが利用される。また、火災検知センサ３１４は、火災を検知するためのセンサであり、炎や煙を検知するセンサである。また、漏水検知センサ３１５は、自律移動体１の底面に設けられ、走行する床面に水がないかを検知している。
【００４６】
さらに、自律移動体１は、自律移動体全体を制御する主制御部３０１を備え、主制御部３０１の制御に必要なプログラムやデータ、さらに主制御部３０１の制御に必要なプログラムやデータを記憶する記憶部３０２、主制御部３０１による制御にしたがって駆動輪２０２などを駆動する駆動部３０４、監視コンピュータ３００と信号を授受する通信部３０３、以上の構成におけるデータの入出力を制御する入出力部（Ｉ／Ｏ）３０５を備えている。なお、通信部３０３は、カメラ・マイク３１６によって撮影された画像、集音された音声を監視コンピュータ３００に送ることもできる。
【００４７】
図４は、実施の形態１の推定位置補正部３０７の構成を説明するための図である。推定位置補正部３０７は、受光装置３１２の各受光素子２０４が受光したデータを入力し、一定量のデータを記憶しておく受光データ蓄積部４０１、受光データ蓄積部４０１に蓄積されたデータから光源１０２の形状を検出する光源検出部４０２、予め定められた巡回コースのマップを記憶するためのマップデータ記憶部４０４、検出された光源１０２の形状をマップデータ記憶部４０４に記憶されているマップと対照し、実位置を判定する実位置判定部４０３と、を備えている。実位置判定部４０３が判定した実位置に関する情報は推定位置の補正に利用され、補正された位置に関するデータは、実位置データｄとして主制御部３０１に出力される。
【００４８】
以上述べた構成のうち、受光データ蓄積部４０１は、一定の時間ごとにとり込まれる受光装置３１２の受光データを一定の数蓄積しておくＲＡＭである。また、光源検出部４０２は、受光データ蓄積部４０１に蓄積されたデータから光源１０２の形状を検出するためのプログラムである。また、実施の形態１のマップデータ記憶部４０４は、巡回コース上の光源１０２の形状と位置とを対応させたマップデータを記憶するＲＯＭであり、実位置判定部４０３は、光源検出部４０２によって検出された光源１０２の形状をマップデータに対照し、検出された光源１０２から自律移動体１の実位置を判定するプログラムである。
【００４９】
以上述べた構成は、以下のように動作する。すなわち、自律移動体１は、現在位置推定部３０６が推定した現在位置に基づいて巡回コースを走行する。このとき、自律移動体１は、マップデータ記憶部４０４に記憶されたマップを参照し、マップに記録されている光源１０２の位置を認識している。そして、光源１０２に近づいたと判断すると、自律移動体１の実位置判定部４０３が、所定の時間ごとに受光素子２０４の受光状態を示すデータを取り込み、受光データ蓄積部４０１に蓄積する。
【００５０】
図５は、実施の形態１のマップを示す図である。図５に示したマップは、巡回コース５０１上にある６箇所の光源１０２の座標を示しており、自律移動体１の現在位置を巡回の開始位置を原点とする座標で表している。また、実施の形態１では、自律移動体１は、各光源を中心とする破線で示す範囲５０２〜５０７に推定位置が入ったとき光源と接近したと判断し、光源の検出を開始するものとする。
【００５１】
図６は、実位置判定部４０３によってなされる処理を説明するための図であって、図６（ａ）は光源の形状の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）に示した光源が発した光を受光素子２０４が受光した場合に受光データ蓄積部４０１に蓄積されたデータを経時的に並べて示す図、（ｃ）は（ｂ）に示したデータに基づいて検出された光源の形状を示す図である。
【００５２】
光源の検出が開始されると、光源検出部４０２は、受光装置３１２の受光状態を示す受光データを所定の時間ごとに取り込んで受光データ蓄積部４０１に蓄積される。このとき、自律移動体１が図６（ａ）に示した光源６０１上を走行すると、順次取り込まれて蓄積された受光データは、図６（ｂ）に示すように、光源６０１の形状を反映したデータとなる。このとき、受光データの取り込み回数は、予め決めておいてもよく（図６（ｂ）では９回）、図６（ｂ）に示した▲１▼〜▲９▼は、それぞれ１回目から９回目に取り込まれた受光データ（受光データ▲１▼〜▲９▼とする）を示している。この結果、受光データ蓄積部４０１には、受光装置３１２の一定の時間ごとの受光状態を示すデータが所定の時間分蓄積されることになる。
【００５３】
なお、以上の処理において、光源検出部４０２の設定は、自律移動体１の推定位置と実位置とが進行方向にずれている場合にも光源の形状を充分検出することができる充分な時間の受光データを蓄積しておくようになされることはもちろんである。
【００５４】
実位置判定部４０３は、図６（ｂ）に示した受光データ中の光を受光した受光素子に基づいて、図６（ｃ）に示した形状６０２を検出する。そして、マップに記録されている光源の形状から検出された光源が光源６０１であると判定し、マップに記録されている光源６０１の座標を実位置とし、推定位置を補正する。
【００５５】
このとき、実施の形態１では、以下のようにして通路における幅方向の推定位置をも補正することができる。すなわち、図６（ｂ）に示した受光データにおいて、自律移動体１が設定された通りのコースを巡回したときの検出範囲６０３における光源の位置を予め記録しておく。そして、実位置判定部４０３が、予め記録されている光源６０１の位置と実際に検出された光源６０１の検出範囲６０３における位置とを比較し、両者のずれから自律移動体１の通路における幅方向の実位置を検出し、推定位置を補正することができる。このとき、光源６０１の検出範囲６０３における位置は、例えば、受光データ▲１▼〜▲９▼において光を受光する受光素子の位置によって示すことも可能である。
【００５６】
また、自律移動体１の走行位置がさらにずれて検出された光源６０１の形状が一部欠けていた場合、実位置判定部４０３は、光源６０１のマップに記憶されている形状と検出された光源６０１の形状とを比較して自律移動体１の通路における幅方向の実位置を検出し、推定位置を補正することができる。
【００５７】
また、実施の形態１は、光源の形状を記録するにあたって、光源を実際の大きさでマップに記録することにより、マップに光源のサイズをも記録することができる。また、光源の形状を、自律移動体１が適正なコースを走行した場合に検出される向きでマップに記録することにより、マップに光源の向きをも記録することができる。そして、マップに記録された光源の形状と検出された光源の形状とを比較して自律移動体１の向き（走行方向）のずれをも検出することができる。
【００５８】
さらに、光源の形状を記録する方法としては、例えば、Ａ（０，０）、ｂ（１０００，０）…の座標のそれぞれに図６（ｃ）に示したような画像データを対応させて記録することが考えられる。あるいは、図５（ｂ）に示したような受光データを、受光素子列の何番目にある素子から何番目にある素子までが受光したかで示し、この情報をＡ（０，０）、ｂ（１０００，０）…の座標に対応させて記録することが考えられる。
【００５９】
図７は、以上述べた実位置判定部４０３によってなされる処理のフローチャートである。図７に示すように、実施の形態１の実位置判定部４０３は、現在位置推定部３０６によって推定された推定位置とマップとに基づいて、図６（ａ）に示した光源６０１が存在すると推定される位置と自律移動体１とが接近したか否か判断する（ステップＳ７０１）。判断の結果、自律移動体１が光源６０１に未だ接近していないと判断された場合（ステップＳ７０１：Ｎｏ）、自律移動体１が光源６０１に接近するまで待つ。
【００６０】
一方、ステップＳ７０１で自律移動体１が光源６０１に接近したと判断された場合（ステップＳ７０１：Ｙｅｓ）、受光装置３１２の受光状態を示す受光データを取り込む（ステップＳ７０２）。そして、前回のデータの取り込みから所定の時間（例えば０．０５秒；所定時間を短時間に設定すると検出される位置の精度が向上する。状況に応じて所定時間を変更するようにしてもよい。）が経過したか否か判断し（ステップＳ７０３）、所定の時間が経過するごとに（ステップＳ７０３：Ｙｅｓ）、受光データを取り込んでいる。
【００６１】
光源検出部４０２は、データの取り込み回数がＮ回に達したか否か判断し（ステップＳ７０４）、取り込み回数がＮ回に達していないと判断された場合には（ステップＳ７０４：Ｎｏ）、取り込まれた受光データを受光データ蓄積部４０１に順次蓄積する（ステップＳ７０９）。そして、次の受光データを取り込む。
【００６２】
１回目に取り込まれた受光データ▲１▼から９回目に取り込まれた受光データ▲９▼を蓄積すると、図６（ｂ）に示すように、進行方向Ａに頂点が向いた三角形の形状を持つ光源６０１の形状を反映した図６（ｂ）に示すデータが得られる。光源検出部４０２は、図６（ｂ）に示すデータから、図６（ｃ）に示す形状６０２を検出する（ステップＳ７０５）。
【００６３】
次に、実位置判定部４０３は、マップに記憶された光源６０１の座標を検出し、自律移動体１の実位置を判定する（ステップＳ７０６）。また、推定位置補正部３０７には現在位置推定部３０６が推定した推定位置の情報がＩ／Ｏ３０５を介して入力していて、実位置判定部４０３は、光源６０１を検出した推定位置を判定によって得た実位置との相違に基づいて補正する（ステップＳ７０７）。推定位置の補正終了後、光源検出部４０２は、光源６０１から実位置が判定された後、受光データ蓄積部４０１に蓄積された受光データを消去する（ステップＳ７０８）。
【００６４】
以上述べたように、実施の形態１は、床面に設けられた光源が照射する光を受光素子２０４が検出するため、オン、オフの信号の強度比が充分にとれる。このため、外乱の影響を受けにくく、確実に光源を目標物として検出することができる。また、受光素子２０４のオン、オフのみによって実位置を簡単に検出できるので、走行中リアルタイムで推定位置を補正できる。
【００６５】
また、実施の形態１では、受光素子２０４を一列に配置した受光素子列を使って受光データを所定の時間分蓄積し、光源の形状を検出するため、受光装置として光源が発した光のすべてを１度に受光できる受光装置を用いる必要がなく、受光装置３１２を小型化することができる。
【００６６】
また、実施の形態１は、光源の形状やサイズ、向きをマップに記録しておくことができるため、巡回コース上に設けられた形状やサイズが異なる複数の光源を識別することもできる。このようにした場合、自律移動体１が検出した光源が図５に示したマップに記録された光源のうちのどの光源に相当するのかを誤ることをなくし、より正確に自律移動体１の実位置を判定することができる。
【００６７】
さらに、実施の形態１は、推定位置補正部３０７に受光素子２０４の感度を調整するプログラムを保存しておき、受光素子２０４の感度が経時的に変化することを防ぐことができる。感度の調整に利用される光源として、例えば、図５に示したマップに記録された６個の光源のうちの原点Ａ（０，０）にある光源を使う場合、プログラムに光源の適正な光強度を保存しておく。そして、自律移動体１の巡回開始時に受光装置３１２が受光する光強度と記録されている光強度とが一致するように受光素子２０４の感度を調整することによって受光素子の感度を自動的に調整することができる。
【００６８】
また、感度の調整は光源を利用するものに限定されるものでなく、例えば、自律移動体１の底面に光源を設け、床面には反射板を設けておき、この光源が照射した光が床面に設けられた反射板で反射された反射光を利用して受光素子２０４の感度を調整することもできる。
【００６９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態２の構成において実施の形態１と同様の構成については同様の符号を付し、説明を一部略すものとする。
【００７０】
図８は、本発明の実施の形態２の自律移動体を底面から見た状態を示す図である。実施の形態２の自律移動体は、受光装置として、実施の形態１で説明した受光素子列を走行方向に沿って複数配置している。図８（ａ）に示した自律移動体８０１は、受光装置３１２ａ、受光装置３１２ｂを矢線Ａで示す走行方向に沿って２つ配置しており、受光素子列を走行方向に沿って２つ配置したものである。また、図８（ｂ）に示した自律移動体８０２は、受光素子２０４を矢線Ａで示す走行方向と直交する方向に５つ並べた受光素子列８０４を矢線Ａで示す走行方向に沿って５つ配置したものといえる。
【００７１】
また、実施の形態２の受光素子列に含まれる受光素子は、図８（ｂ）のように等間隔に配置されるものに限定されるものでなく、光源の形状やサイズに応じて疎密を持って配置されるものであってもよい。図８（ｃ）は、受光素子２０４を走行方向に疎密を持たせて配置した自律移動体８０３を示している。自律移動体８０３の受光素子の配置は、自律移動体８０３の底面において外側よりも内側の検出精度をより高めるものであり、例えば図２に示した光源１０２のように、走行方向に長い長方形の形状を持ち、底面の一部で検出できるサイズの光源に適している。
【００７２】
また、図９（ａ）、（ｂ）は、図８に示した自律移動体８０１、８０２が、受光素子列の光源９０１に対する角度を検出する際の状態を説明するための図である。受光素子列を複数備える実施の形態２の自律移動体は、受光素子列の各々と光源９０１とが交差する位置を検出し、検出された位置に基づいて受光素子列の光源９０１に対する向きを検出することができる。特に図８（ａ）、図９（ａ）に示したように、受光素子列を底面の前後に設けた構成は、最小限の受光素子列数で受光素子列の光源９０１に対する向き、ひいては自律移動体の向きを検出することができる。
【００７３】
上記した実施の形態２の自律移動体８０１、８０２は、光源の形状を検出する受光データが一度に取得できるため、より短時間のうちに光源の形状を検出することができる。また、自律移動体が光源上で停止中であっても方向転換の途中であっても光源の形状を検出することができるので、自律移動体の向きのずれを走行中にリアルタイムで検出することができる。
【００７４】
なお、自律移動体の向きは以降の走行方向を決定する要素であり、向きのわずかなずれが以降の走行路に大きく影響する。また、自律移動体の向きのずれは方向転換時に発生しやすいから、方向転換中に向きを速やかに検出することができる実施の形態２の自律移動体は、推定位置と実位置とのずれを防ぐ効果が大きいものといえる。
【００７５】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。なお、実施の形態３の構成において実施の形態１と同様の構成については同様の符号を付し、説明を一部略すものとする。
【００７６】
図１０は、実施の形態３の自律移動体の構成を説明するための図である。図示したように、実施の形態３の自律移動体は、受光データ蓄積部４０１、光源検出部４０２、実位置判定部４０３、マップデータ記憶部４０４のほか、検出した光源の形状とマップが有する光源の形状にかかる情報とを比較して光源の発光状態をチェックする光源チェック部１００１を備えた推定位置補正部１０００を備えている。
【００７７】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、光源チェック部１００１によってなされる光源の発光状態チェックの処理を説明するための図である。図１１（ａ）に示す光源１１０１には、汚れて発光強度が低下した領域である汚れ部分１１０２がある。このような状態の光源１１０１を受光装置３１２が検出した受光データには、図１１（ｂ）のように、本来光を受光すべき受光素子の一部が光を受光しない非受光状態になる。汚れ領域１１０２によって非受光状態になった受光データの部分を、図１１（ｂ）中に符号１１０２ａを付して示す。
【００７８】
光源検出部４０２は、受光データ蓄積部４０１に蓄積された受光データから形状１１０１ａを検出し、マップに記録されている光源１１０１の形状と照合する。検出した形状１１０１ａと光源１１０１の形状とが一致しなかった場合、光源チェック部１００１は、図１１（ｃ）に示すように、マップに記憶されている光源１１０１の形状と非受光状態になった受光データの汚れ領域１１０２とを比較して光源１１０１の汚れ部分１１０２を検出する。
【００７９】
なお、光源チェック部１００１による汚れ部分１１０２の検出条件としては、例えば、部分１１０２ａが光源１１０１の形状の一部分である、あるいは形状１１０１ａが光源１１０１の形状の一部と一致するといった事項が考えられる。
【００８０】
また、光源チェック部１００１は、汚れ部分１１０２を検出すると異常信号ａを出力し、外部に光源が汚れていることを知らせてもよい。あるいは、カメラ・マイク３１６のカメラ部分によって光源を撮影し、撮影された画像を監視コンピュータ３００に送信してもよい。画像を監視コンピュータ３００に送信した場合、監視員は画像から光源の状態を判断し、必要に応じて光源の清掃の手配を行うことができる。
【００８１】
以上述べた実施の形態３によれば、自律移動体に巡回コース上を走行させることによって床面に設けられた光源の汚れや一部の破損を自動的に検出し、自律移動体を使った巡回システムの信頼性を高めることができる。また、実施の形態３の自律移動体は、自動的に誘導灯の状態をチェックすることができ、施設の安全性を高めることができる。
【００８２】
なお、本発明は、以上述べた実施の形態に限定されるものではない。すなわち、以上述べた実施の形態は、いずれも自律移動体の巡回のために専用の光源を設けている。しかし、本発明は、既存の床照明を利用しても実現することができる。
【００８３】
図１２（ａ）、（ｂ）は、通路を広範囲にわたって照明する床照明を利用して実位置を検出することを説明するための図であって、（ａ）は、床１２０２が照明がなされていない床であり、床１２０３は、照明がなされている床である。床１２０２と床１２０３とは、境界１２０１によって区切られている。また、（ｂ）は、発光する床に発光しない格子１２０４が設けられた床１２０５を示している。
【００８４】
図１２（ａ）に示した床照明を利用する場合、自律移動体１は、受光装置で境界１２０１を検出し、マップに記録されている境界の座標を使って推定位置を補正する。また、（ｂ）に示した床１２０５を使って実位置を検出する場合、格子１２０４の走行方向に沿う辺を使って自律移動体１の通路の幅方向のずれを補正する。また、格子１２０４の走行方向と直交する辺を使って自律移動体１の通路の走行方向のずれを補正する。また、格子の角部分を使って自律移動体１の向きのずれを補正することができる。
【００８５】
さらに、非常口などの所在を示す誘導灯は、一般的に矩形であって、自律移動体の進行方向に直交する辺を有しているので、自律移動体の走行方向の位置ずれを補正する光源として利用することができる。特に誘導灯は、誘導すべき非常口に向かって複数連続的に設けられていることが多いため、複数の誘導灯を連続して検出することによって自律移動体の通路の幅方向の位置ずれをも補正することができる。
【００８６】
本発明による自律移動体は、実施の形態１から３において説明したものに限定されるものではない。例えば、受光手段の部分にカラーフィルタを設け、特定色の光源のみを検出するようにしてもよい。この場合、ステンドグラスのような複雑な模様が床面に描かれていたとしても、特定色の光源のみを検出することにより、複雑な画像処理を行うことなく現在位置を判定することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明は、受光手段に外乱光が受光され難いために信頼性が高い自律移動体を提供することができる。また、発光手段を明確に検出し、検出された発光手段を予め定められた走行ルートのマップと対照して比較的簡単に、かつ正確に現在位置を判定するため、走行中リアルタイムで推定位置を補正でき、かつ現在位置を高い精度で検出できる自律移動体を提供することができるという効果を奏する。また、受光手段として発光手段が発する光の全部を１度に受光できる能力を持つものを備える必要がなく、受光手段を小型化できる自律移動体を提供することができるという効果を奏する。また、自律移動体の走行路が走行方向と直交する方向にずれた場合にも最小限の受光素子数で発光手段を検出できるので、簡易な構成でありながら現在位置を高い精度で検出できる自律移動体を提供することができるという効果を奏する。
【００８９】
請求項２に記載の発明は、マップに複数の発光手段が記録されている場合にも検出された発光手段を簡単に特定することができるので、現在位置をより高い精度で検出できる自律移動体を提供することができるという効果を奏する。
【００９４】
請求項３に記載の発明は、受光素子の総数を抑えながら発光手段の検出精度を高め、簡易な構成でありながら現在位置を高い精度で検出できる自律移動体を提供することができるという効果を奏する。
【００９５】
請求項４に記載の発明は、発光手段の検出に対する外乱光の影響をいっそうなくし、より信頼性が高い自律移動体を提供することができる。
【００９７】
請求項５に記載の発明は、受光手段の受光感度を一定に維持し、信頼性が高い自律移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の自律移動体が、巡回コース上を走行している状態を説明するための図である。
【図２】実施の形態１の自律移動体の概観を説明するための模式図である。
【図３】実施の形態１の自律移動体の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図３に示した推定位置補正部の構成を説明するための図である。
【図５】実施の形態１で使用するマップを説明するための図である。
【図６】図４に示した実位置判定部によってなされる処理を説明するための図である。
【図７】実位置判定部によってなされる処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２の自律移動体を底面から見た状態を示す図である。
【図９】図８に示した自律移動体が受光素子列の光源に対する角度を検出する状態を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の自律移動体の構成を説明するための図である。
【図１１】図１０に示した光源チェック部によってなされる光源の発光状態のチェックを説明するための処理である。
【図１２】通路を広範囲にわたって照明する床照明を利用して実位置を検出することを説明するための図である。
【符号の説明】
１，８０１，８０２，８０３自律移動体
１０２，６０１，９０１，１１０１光源
２０１本体
２０２駆動輪
２０３補助輪
２０４受光素子
２０５遮光板
２０６遮光板
２０６ａスリット
３００監視コンピュータ
３０１主制御部
３０２記憶部
３０３通信部
３０４駆動部
３０６現在位置推定部
３０７推定位置補正部
３０８異常検知部
３０９移動距離検出部
３１０移動方向検出部
３１１環境認識部
３１２，３１２ａ，３１２ｂ受光装置
３１３人体検知センサ
３１４火災検知センサ
３１５漏水検知センサ
３１６カメラ・マイク
４０１受光データ蓄積部
４０２光源検出部
４０３実位置判定部
４０４マップデータ記憶部
８０４受光素子列
１０００推定位置補正部
１００１光源チェック部
１１０２汚れ部分

Claims

床面を走行する自律移動体であって、
予め定められた走行ルート上に設けられた発光手段の位置および形状を示すマップを記憶する走行ルート記憶手段と、
走行中、前記走行ルートにおける自機の現在位置を推定する現在位置推定手段と、
前記床面と対向する面で、かつ走行方向と直交する方向に沿って設けられ、前記床面に設けられた発光手段が発光した光を一列に配置された複数の受光素子でなる単一の受光素子列で受光する受光手段と、
前記受光手段の受光の状態に基づいて前記発光手段を検出する発光検出手段と、
前記発光検出手段によって検出された、発光した前記発光手段の位置を経時的に記憶する発光位置記憶手段と、
前記発光位置記憶手段に記憶された前記発光手段の位置から前記発光手段の形状を検出する形状検出手段と、
前記形状検出手段によって検出された前記発光手段の形状を前記マップと対照し、現在位置を判定する現在位置判定手段と、
前記現在位置判定手段によって判定された現在位置を用い、前記現在位置推定手段によって推定された現在位置を補正する現在位置補正手段と、
を備えることを特徴とする自律移動体。
前記走行ルート記憶手段は、前記マップに前記発光手段の形状のサイズを記憶し、
前記形状検出手段は、前記発光位置記憶手段に記憶された前記発光手段の位置から前記発光手段の形状のサイズを検出し、
前記現在位置判定手段は、前記形状検出手段によって検出された前記発光手段の形状および前記形状のサイズを前記マップと対照し、現在位置を判定することを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
前記受光素子列に含まれる前記受光素子は、前記発光手段の形状に応じて疎密を持って配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自律移動体。
前記受光手段は、前記受光素子の周囲に設けられ、前記受光素子に入射する光の入射方向を規制する遮光板を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の自律移動体。
さらに、前記受光手段の受光感度を調整する感度調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の自律移動体。