JP4925353B2 - 自律移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、障害物を回避して移動する自律移動装置に関する。

従来から、障害物を回避して移動するさまざまな自律移動装置が提案されている。例えば、装置前面の幅方向に列設した距離検出手段によって前方における障害物の距離を測定し、その障害物の距離に基づいて求めた旋回方向と旋回半径による旋回を行って障害物を回避する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、中心に回転中心を有する円形の装置であって、側面に配置した複数の指向性センサによって進行方向と左右の水平面内で放射状に複数の検出距離を取得し、各検出方位角に対する検出距離の軌跡を多項式近似し、その多項式近似式の極大点に対応する方位を一時的な回避進行方位として、障害物を旋回回避しながら移動する装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平６−４１３２号公報（特許第２６０８５０９号） 特開２００５−３１６７５９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような装置においては、対象とする障害物が前方の障害物しか対応できず、後方や側方から移動してきた他の移動体（人、自律移動装置）などを回避することができない。また、特許文献２に示されるような装置は、円形形状の装置にセンサを配置する場合に有効な方法であり、矩形形状や楕円形状の移動体については考えられていない。

また、上述したように、前方に移動する際の前方における障害物の検出とその回避は、種々検討されて提案されているが、例えば、円形ではない装置外形を有する自律移動装置が旋回する際に、前方以外の自己の周辺に存在する障害物に対して、効率的に衝突回避を行うことについては知られていない。

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、自律移動装置の側面に障害物が存在する場合であっても、その障害物に衝突することなく、効率的に移動を継続できる自律移動装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、自己の周囲に存在する障害物の位置情報を検出する環境情報取得手段と、前記障害物位置情報を記憶する記憶手段と、前記環境情報取得手段によって検出される障害物位置情報に基づいて当該障害物を回避するように移動経路を決定する経路生成手段と、前記経路生成手段によって決定された移動経路に沿って自己の位置を移動させる移動手段と、を備える自律移動装置において、前記環境情報取得手段は、自己の側方の一定範囲内に障害物を検出した際には、その情報を自己の前方の仮想障害物情報として前記記憶手段に記憶させ、前記経路生成手段は、前記記憶手段に記憶された障害物位置情報および前記仮想障害物情報に基づいて移動経路を決定するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、前記環境情報取得手段は、前記側方に検出した障害物が自律移動装置の回転中心より前方に位置する場合には当該障害物の検出された側の前方に仮想障害物が存在するものとし、前記障害物が前記回転中心より後方に位置する場合には当該障害物の検出された側とは反対側の前方に仮想障害物が存在するものとするものである。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の自律移動装置において、前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて前方の位置を可変とされているものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載の自律移動装置において、前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて左右方向位置を可変とされているものである。

請求項５の発明は、請求項３に記載の自律移動装置において、前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて前方方向位置を可変とされているものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなった後も、前記仮想障害物情報を保持するものである。

請求項７の発明は、請求項６に記載の自律移動装置において、前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなってから一定時間後に、前記仮想障害物情報を消去するものである。

請求項８の発明は、請求項６に記載の自律移動装置において、前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなってから一定距離移動後に、前記仮想障害物情報を消去するものである。

請求項１の発明によれば、自己の側方障害物の情報を自己の前方の仮想障害物情報としてこの情報に基づいて移動経路を決定するので、障害物を回避するための移動経路を形成するアルゴリズムは、前方における障害物を回避するためのアルゴリズムを用いることができる。従って、制御プログラムの簡単化や制御の高速化を実現でき、効率的に移動を継続できる。自律移動装置の外形構造が円形であってその中心に回転中心がある場合を除くと、自律移動装置の旋回時に側方障害物と衝突することが考えられるが、本発明によれば、そのような側方障害物との衝突を回避することができる。

請求項２の発明によれば、自律移動装置の回転中心と側方障害物との位置関係を考慮して仮想障害物を適切に配置するので、自律移動装置の側方に障害物が存在する場合であっても、その障害物に衝突しないように直進したり、回避のための旋回移動をしたり、旋回動作を抑制したりして、効率的に目的地に向けて移動を継続できる。また、側方障害物として、側方や後方から接近する人や台車など他の移動体もその対象とされる。

請求項３の発明によれば、自律移動装置から側方障害物までの距離に応じて仮想障害物の位置を変化させるので、例えば、側方障害物が近いほど仮想障害物を自律移動装置に近く配置し、遠ければ遠くに配置することにより、障害物回避に対する衝突の危険度を反映して適切な移動経路を決定することができる。また、障害物が近い場合の移動速度を、遠い場合よりも遅くすることにより、仮想障害物の位置に応じて、効率的で安全な移動を実行できる。

請求項４の発明によれば、側方障害物までの距離に応じて、仮想障害物を配置する左右方向位置を変化させるので、旋回時の衝突回避に注目した移動経路を決定できる。

請求項５の発明によれば、側方障害物までの距離に応じて、仮想障害物を配置する前方方向の位置を変化させるので、移動手段による移動速度の制御に注目して衝突回避のための移動経路を決定できる。

請求項６の発明によれば、環境情報取得手段によって検出される側方障害物が、例えば移動体であって環境情報取得手段の障害物検出範囲に入出することにより短時間に頻繁に検出情報が変化する場合であっても、安定した自然な動作のもとで効率的に自律移動装置の移動を継続できる。

請求項７の発明によれば、上記と同様の効果が得られる。

請求項８の発明によれば、上記と同様の効果が得られる。

以下、本発明の一実施形態に係る自律移動装置について、図面を参照して説明する。なお、図１の自律移動装置１のブロック構成は、全ての実施形態において共通であり、各実施形態において適宜参照される。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る自律移動装置のブロック構成を示し、図２は同装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示し、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は同装置が側方障害物を検出した際の旋回動作の様子を示す。

自律移動装置１は、図１に示すように、自己の周囲の障害物を逐次検出して障害物位置情報１１を取得する環境情報取得手段２と、障害物位置情報１１を記憶する記憶手段３と、環境情報取得手段２によって取得される障害物位置情報１１に基づいて障害物を回避するように移動経路を決定する経路生成手段４と、走行のための移動手段５と、経路生成手段４によって決定された移動経路に沿って自己の位置を移動させるように移動手段５を制御する移動制御手段６と、を備えている。

環境情報取得手段２は、前方における障害物検出エリアＳ（図２）内の物体や障害物までの自己位置からの距離を検出する前方用の距離センサと、距離センサによって取得した物体表面位置の座標を処理して、壁面や移動物体などの障害物を認識するための演算部を備えている。この前方用の距離センサは、例えば、走行方向前方の水平面内を所定一定角度でスキャンするレーザレーダや、超音波受波素子をアレイ状に複数配列して電子的スキャンにより３次元距離画像を得る超音波アレイセンサなどが好適に用いられる。これらのセンサによって取得された情報は、障害物位置情報１１を構成する。

また、自律移動装置１は、環境情報取得手段２として、上述の前方用の距離センサの他に、側方に存在する障害物や、側方から接近する人や移動体などの障害物を検出するための側方用の障害物センサを備えている。側方用の障害物センサは、前方用の距離センサと同様に、例えば、レーザレーダや赤外線センサや超音波センサなどを単独または組み合わせて構成することができる。この障害物センサは、必ずしも自律移動装置１の本体側方に備えている必要はなく、本体中央上部から左右下方における障害物を検出するものでもよい。

移動手段５は、電池ＢＴで駆動されるモータと駆動輪５ａ，５ｂ（図２）とを備えて構成されている。このモータには、その回転数や回転速度を計測するエンコーダが設けられている。自律移動装置１の移動制御手段６は、このエンコーダの出力によって移動距離や移動方向を大略知ることができ、これをもとに、デッドレコニング（ｄｅａｄ ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ推定航法）を行う。

また、環境情報取得手段２の演算部、記憶手段３、経路生成手段４、および移動制御手段６等は全体で制御部１０を構成しており、制御部１０を構成するため、ＣＰＵやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成を備えた電子計算機、およびその上のプロセス又は機能の集合を用いることができる。

自律移動装置１は、図２に示すように、外形が略矩形の車体中央左右に移動手段５としての駆動輪５ａ，５ｂを備えて進行方向ａに示す前方方向に移動する。駆動輪５ａ，５ｂは、それぞれ独立に駆動可能である。自律移動装置１は駆動輪５ａ，５ｂを同じ方向に駆動して前進または後退し、互いに逆向きに同じ駆動力で駆動して、その場で回転中心Ｇの回りに右旋回または左旋回する。旋回時の左右の駆動力が異なれば、自律移動装置１は、前方または後方に進みながら右旋回または左旋回する。なお、駆動輪５ａ，５ｂの車軸に直交する方向が進行方向ａとされている。

また、上述の前方用の距離センサは、自律移動体１の前方における所定の半径を有する半円形の障害物検出エリアＳにおいて、物体や障害物を検出する。自律移動体１は、経路生成手段４と移動制御手段６とを用いて、障害物検出エリアＳにおける検出結果に基づく移動経路を生成しつつ障害物を回避しながら移動する。

上述のような前方の障害物の情報（障害物位置情報１１）に基づいて、前方障害物との衝突を回避しながら行う自律移動は、例えば、特許第３６４８６０４号に開示された方法や装置に基づいて行うことができる。

本実施形態の自律移動装置１は、さらに、前方障害物に加えて、側方における障害物（側方障害物ともいう）との衝突を回避しながら自律的に移動する。このような移動を効率的に実行可能とするために、自律移動装置１の環境情報取得手段２は、図２に示すように、自律移動体１の側方における一定範囲内に障害物Ｍを検出した際に、その側方障害物Ｍに対応する仮想の障害物である仮想障害物Ｘを前方における障害物検出エリアＳに仮想的に配置し、その仮想障害物Ｘの情報を仮想障害物情報１２として生成すると共に記憶手段３に記憶させる。

仮想障害物Ｘの配置位置は、図２に示した例の場合、回転中心Ｇに関する側方障害物Ｍ位置の点対称位置ｍの前方方向であって、障害物検出エリアＳ内における、自律移動装置１に最も近い位置とされている。自律移動装置１が、回転中心Ｇに関して点対称の外形を有する場合、このような仮想障害物Ｘの配置設定が、標準的な設定とされる（他の例は、例えば、第３の実施形態参照）。

ところで、上述の点対称位置ｍに側方障害物Ｍが検出された場合には、仮想障害物Ｘの位置は、やはり、上述と同じになる。つまり、図２に示した側方障害物Ｍ、および、その点対称位置ｍに検出される障害物のいずれであっても、図２の仮想障害物Ｘの配置となる。

経路生成手段４は、記憶手段３に記憶された前方における障害物位置情報１１および仮想障害物情報１２に基づいて移動経路を決定する。

自律移動装置１は、上述のように決定された移動経路に沿って移動することにより、前方障害物に加えて、側方における障害物との衝突を回避しながら効率的に自律移動することができる。この様子を、図３（ａ）〜（ｃ）によって説明する。

図３（ａ）は、自律移動装置１が、その進行方向ａの右方前方に位置する目的地Ｔに移動する様子を示す。自律移動装置１の左方後部側側方には、障害物Ｍが検出されており、この状態で直ちに右旋回すると、自律移動装置１の後部が障害物Ｍに衝突してしまう（図４（ａ）（ｂ）参照）。

そこで、環境情報取得手段２は、自律移動装置１の移動と共に移動する仮想障害物Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を、右前方に配置した状態を次々と反映させて仮想障害物情報１２を生成し、その情報を記憶手段３に記憶させる。自律移動装置１は、前方障害物の情報（障害物位置情報１１）に基づいて、前方障害物との衝突を回避しながら自律移動を行うので、仮想障害物情報１２を障害物位置情報１１と同等に扱うことができ、仮想障害物情報１２が記憶手段３に記憶されている限り、右方向への旋回は抑止される。従って、自律移動装置１が右旋回することによって発生すると予測される自律移動装置１の後部と側方障害物Ｍとの衝突が回避される。

自律移動装置１が、図３（ｂ）に示すように、側方障害物Ｍよりも前方に進むことにより、側方障害物Ｍとの後部衝突の問題が解消する。すると、環境情報取得手段２は、仮想障害物Ｘを配置して成る仮想障害物情報１２の生成を中止する。これにより、記憶手段３における仮想障害物情報１２が消去される。

経路生成手段４は、仮想障害物情報１２が、記憶手段３からなくなったことにより（前方における障害物がないことを前提として）、右方前方に位置する目的地Ｔに最短で向かう移動経路ｂを決定する。自律移動装置１は、図３（ｃ）に示すように、側方障害物Ｍとの衝突を回避した状態で、移動経路ｂに沿って右旋回して目的地Ｔに向かう。

本実施形態の自律移動装置１によれば、前方における障害物位置情報１１および側方障害物Ｍに対応する仮想障害物情報１２に基づいて移動経路ｂを決定するので、前方における障害物を回避するための移動経路ｂを形成する従来のアルゴリズムや方法によって、側方障害物Ｍとの衝突を回避できる。これにより、制御プログラムの簡単化や制御の高速化を実現でき、前方障害物と同様に、側方の障害物に衝突することなく、効率的に自律移動を継続できる。

（第２の実施形態）
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）、図６はそれぞれ第２の実施形態に係る自律移動装置の例を示す。本実施形態では、自律移動装置１の構造、特に外形と回転構造に依存して仮想障害物を配置する例を説明する。

図５（ａ）に示す自律移動装置１は、中央に回転中心Ｇを有する左右二輪駆動のものであり、図５（ｂ）に示す自律移動装置１は、後方に回転中心Ｇを有する左右二輪駆動のものであり、図５（ｃ）に示す自律移動装置１は、中央に回転中心を有する全方位移動型の四輪駆動のものでり、図６に示す自律移動装置１は、中心に回転中心Ｇを有する外形が円形の左右二輪駆動のである。なお、図中の車輪５ｃは補助輪であり、車輪５ｄは全方位駆動型の駆動輪である。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、前後に縦長の外形を有する自律移動装置１における環境情報取得手段２は、側方障害物Ｍ１が自律移動装置１の回転中心Ｇより前方に位置する場合には、移動方向の左右両側に関して側方障害物Ｍ１の検出された側の前方に仮想障害物Ｘを配置し、側方障害物Ｍ２が回転中心Ｇより後方に位置する場合には側方障害物Ｍ２の検出された側とは反対側の前方に仮想障害物Ｘを配置する。仮想障害物は全て前方の障害物検出エリア内に配置される。これは、他の実施形態においても同様である。

上述のような仮想障害物Ｘの配置によれば、矢印Ｒで示すような旋回時の回転中心Ｇと側方障害物Ｍ１，Ｍ２との位置関係が適切に考慮されているので、自律移動装置１の側面に障害物Ｍ１，Ｍ２が存在する場合であっても、その障害物Ｍ１，Ｍ２に衝突することなく、安全かつ効率的に移動を継続できる。

また、図６に示すように、外形が円形の自律移動装置１における環境情報取得手段２は、側方障害物Ｍが自律移動装置１の進行方向の前面肩部に位置する場合には、当該側方障害物Ｍの検出された側の前方（進行方向ａ側）であって、自律移動装置１の正面により近い側に前記仮想障害物Ｘを配置する。このような仮想障害物Ｘの配置によれば、自律移動装置１の経路生成手段４は、障害物Ｍに衝突することなくその場回転して進行方向を変更して移動するように、移動経路ｂを決定することができる。

（第３の実施形態）
図７は第３の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示す。本実施形態では、環境情報取得手段２が、自律移動装置１から側方障害物までの距離に応じて仮想障害物の存在位置を設定することについて説明する。

障害物Ｍが、自律移動装置１の側面からの距離ｘ、前後の中心線から後方に距離ｙの位置に検出されている。すなわち、側方障害物Ｍが、回転中心Ｇよりも後方に検出されている。なお、自律移動装置１は、外形が略矩形であり、前後の長さは２Ｄである。

上述の側方障害物Ｍに対して、仮想障害物Ｘが、自律移動装置１の左右中心線から距離ｗの位置であって、前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアＳの一番手前に配置されている。距離ｗは、α，β，γを所定の定数として、ｗ＝α（Ｄ−ｘ）＋βｙ＋γとされている。回転中心Ｇに関して点対称の位置に障害物Ｍが検出された場合には、同様の距離ｗを用いることができる。

上述の距離ｗの式における距離ｘの寄与は、回転中心Ｇに近いところに障害物Ｍが検出された場合、すなわち、距離ｘがよりゼロに近い場合には、自律移動装置１が旋回動作をしても、障害物Ｍとの位置関係が余り変化しないので、衝突の危険性が少ないことを反映するものとなっている。距離ｘが長さＤより大きくなった場合は、障害物Ｍが自律移動装置１の側方から外れて後方に位置することになるので、仮想障害物Ｘは設定されない。

また、距離ｗの式における距離ｙの寄与は、距離ｙが小さいほど障害物Ｍが自律移動装置１に接近して検出され、衝突の危険度が増大することを反映しており、距離ｗと距離ｙは比例関係とされている。

本実施形態の自律移動装置１によれば、自律移動装置１から側方障害物Ｍまでの距離、すなわち、自律移動装置１の側面からの距離ｘ、および前後の中心線からの前後方向の距離ｙに応じて、障害物Ｍに対する衝突の危険度を反映して仮想障害物Ｘの位置を変化させるので、適切な移動経路を決定することができる。これにより、仮想障害物の位置に基づいて、効率的で安全な移動を実行できる。

（第４の実施形態）
図８、図９は第４の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示す。本実施形態では、環境情報取得手段２が、自律移動装置１から側方障害物までの側方方向の距離（左右方向の距離）に応じて仮想障害物の左右方向位置を可変とすることについて説明する。

自律移動装置１の環境情報取得手段２は、図８に示すように、自律移動装置１の左側方後方に検出された側方障害物Ｍ１が、自律移動装置１から側方方向の距離Ｌ１にある場合に、仮想障害物Ｘ１を前方右側の距離ｗ１の位置に設定する。この場合、距離Ｌ１が大きいほど、距離ｗ１が大きくされる。従って、距離Ｌ２に検出された側方障害物Ｍ２に対し、距離ｗ２に仮想障害物Ｘ２が設定される。ここで、Ｌ１＜Ｌ２，ｗ１＜ｗ２である。仮想障害物Ｘの前後方向の位置は、前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアＳの一番手前とされている。

図９に示す例は、側方障害物Ｍ１，Ｍ２が、回転中心Ｇよりも前方に検出された場合を示す。この場合の距離の関係は、図８の場合と同様に、Ｌ１＜Ｌ２，ｗ１＜ｗ２とされている。仮想障害物Ｘの前後方向の位置も同様に、前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアＳの一番手前とされている。

本実施形態において、側方障害物Ｍ１，Ｍ２の前後方向の位置は、回転中心の後方か、または前方かについてのみ考慮されている。従って、判断処理が簡単であり、環境情報取得手段２の負担を少なくすることができる。また、側方障害物の位置が、回転中心の真横の場合には、図８、図９のいずれかにすればよい（他の実施形態においても同様）。

本実施形態の自律移動装置１によれば、側方障害物までの側方方向の距離に応じて、仮想障害物を配置する側方方向の位置を変化させるので、旋回時の衝突回避に注目した移動経路を決定して移動できる。

（第５の実施形態）
図１０、図１１は第５の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示す。本実施形態では、環境情報取得手段２が、自律移動装置１から側方障害物までの側方方向の距離（左右方向の距離）に応じて仮想障害物の前後方向位置を可変とすることについて説明する。

自律移動装置１の環境情報取得手段２は、図１０に示すように、自律移動装置１の左側方後方に検出された側方障害物Ｍ１が、自律移動装置１から側方方向の距離Ｌ１にある場合に、自律移動装置１の側面から距離δｗの位置であって、前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアＳの一番手前から距離ｄ１となる位置に仮想障害物Ｘ１を設定する。この場合、距離Ｌ１が大きいほど、距離ｄ１が大きくされる。従って、距離Ｌ２に検出された側方障害物Ｍ２に対し、距離ｄ２に仮想障害物Ｘ２が設定される。ここで、Ｌ１＜Ｌ２，ｄ１＜ｄ２である。

図１１に示す例は、側方障害物Ｍ１，Ｍ２が、回転中心Ｇよりも前方に検出された場合を示す。この場合の距離の関係は、図１０の場合と同様に、Ｌ１＜Ｌ２，ｄ１＜ｄ２とされている。

本実施形態の自律移動装置１によれば、自律移動装置１から側方障害物までの側方方向の距離に応じて仮想障害物を配置する前方方向の位置（前後方向の位置）を変化させるので、移動手段による移動速度の制御に注目して衝突回避のための移動経路を決定できる。

例えば、側方障害物が近いほど仮想障害物を自律移動装置１に近く配置し、遠ければ遠くに配置することにより、障害物回避に対する衝突の危険度を反映させて、適切な移動経路を決定することができる。例えば、側方障害物までの距離がより遠い場合は、仮想障害物をより遠くに配置することにより、移動経路を選択生成する自由度がより増加し、目的地へ向けて適切な移動経路を決定でき、距離がより近い場合は、より厳しい制限のもとで障害物を回避する移動経路を決定して安全に移動することができる。また、移動手段５の構成を、障害物が近い場合の移動速度が遠い場合の移動速度よりも遅くなるようにしておくことにより、仮想障害物の位置に応じて、効率的で安全な移動を実行できる。

（第６の実施形態）
図１２は第６の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を示す。本実施形態では、自律移動装置１の外形が円形であってその中心に回転中心Ｇがある場合における、仮想障害物Ｘ１，Ｘ２の配置について説明する。この場合、側方障害物Ｍ１，Ｍ２との衝突は円形の自律移動装置１の旋回によっては発生しないが、自律移動装置１が進行方向ａに前進するときに、自律移動装置１の肩部側方において衝突する可能性がある。

そこで、自律移動装置１の環境情報取得手段２は、それぞれ側方障害物Ｍ１，Ｍ２の前方方向の位置であって前方の障害物を検出する半円形の障害物検出エリアＳの一番手前に仮想障害物Ｘ１，Ｘ２を配置する。すると、経路生成手段４は、自律移動装置１をその場回転（本例の場合、右回転）させて、進行方向ａの向きを変えて移動する移動経路を生成する。本実施形態の自律移動装置１によると、このような側方障害物との衝突を容易に回避して効率的に移動を継続できる。

（第７の実施形態）
図１３は第７の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出しつつ移動する際の移動処理のフローチャートを示し、図１４は同装置による側方障害物を検出しつつ移動する際の移動処理の他の例のフローチャートを示す。本実施形態では、自律移動装置１が、安定した自然な動作のもとで効率的に移動を継続するための、仮想障害物情報１２の記憶と消去について説明する。要点は、仮想障害物情報１２の記憶を、側方障害物が検出されなくなった後の一定時間においても保持し、いわば、電気回路やデータ処理における平滑化フィルタの効果を導入して移動を安定化することにある。

側方障害物の検出と非検出を監視するために、自律移動体１の側方における環境情報取得手段２による障害物検出エリアをｍ分割する。側方障害物は、分割された各エリアａ（ｉ），ｉ＝１，・・，ｍ毎に監視される。この分割の方法として、例えば、自律移動装置１の所定範囲内における側方領域を、回転中心に関して前後に、さらに左右に分割して４分割（ｍ＝４）とする。この場合、回転中心に関して互いに対角位置にある、左前側方と右後側方とをまとめて１つのエリアとし、同様に、左後側方と右前側方とをまとめて１つのエリアとし、全体で２分割（ｍ＝２）としてもよい。これは、仮想障害物の配置を、対角領域において共通化する場合に対応する。また、この分割数ｍは、多くすればより自然な移動を実現できるが、制御部１０の過負荷にならない範囲で決めればよい。

自律移動装置１の移動制御手段６は、上述のようにエリアａ（ｉ），ｉ＝１，・・，ｍが事前に設定された状態で、移動を開始すると各エリアａ（ｉ）毎に設定された全てのタイマ変数ｔ（ｉ）をリセットして、ｔ（ｉ）＝０，ｉ＝１，・・，ｍとする（Ｓ１）。次に、経路生成手段４が、記憶手段３における障害物位置情報１１、および仮想障害物情報１２に基づいて移動経路を決定し（Ｓ２）、移動手段５が移動動作を行う（Ｓ３）。移動制御手段６は、目的地に到達したかどうか判断し（Ｓ４）、到達していたら処理を終了し（Ｓ４でＹｅｓ）、到達していないなら（Ｓ４でＮｏ）、変数ｉ（ｉ＝１，・・，ｍ）について、ステップＳ５を含む繰り返しの処理を行う（処理ループＬＰ１，ＬＰ２）。

上記移動の間に、環境情報取得手段２は、前方および側方の障害物の検知を行っており、側方障害物をエリアａ（ｉ）内に検出したら（Ｓ５でＹｅｓ）、仮想障害物Ｘ（ｉ）に関する仮想障害物情報１２を生成して記憶手段３に記憶させる（Ｓ９）。その後、ステップＳ１０の処理が行われる。

また、ステップＳ５でエリアａ（ｉ）内に側方障害物を検出していない場合は（Ｓ５でＮｏ）、タイマ変数ｔ（ｉ）が時間加算されて、ｔ（ｉ）＝ｔ（ｉ）＋Δｔとされ（Ｓ６）、そのタイマ値が所定の上限値ｔｍと比較される（Ｓ７）。

タイマ値が上限値ｔｍを超えてなく、ｔ（ｉ）＞ｔｍではない場合は（Ｓ７でＮｏ）、現在の変数ｉをインクリメントした次の変数ｉについて処理が繰り返される。

タイマ値が上限値ｔｍを超えていて、ｔ（ｉ）＞ｔｍの場合は（Ｓ７でＹｅｓ）、記憶手段３における仮想障害物Ｘ（ｉ）に関する仮想障害物情報１２が消去され（Ｓ８）、タイマ変数ｔ（ｉ）がリセット、ｔ（ｉ）＝０され（Ｓ１０）、現在の変数ｉをインクリメントした次の変数ｉについて処理が繰り返される。

上述の処理ループＬＰ１，ＬＰ２が終了すると、制御はステップＳ２に戻されて、上述の処理が、所定の制御周期のもとで繰り返される。

上述の一連の処理によると、記憶手段３は、側方障害物が検出されなくなった後も、仮想障害物を前方に配置して成る仮想障害物情報１２を保持し、側方障害物が検出されなくなってから一定時間（上限値ｔｍ）経過後に、仮想障害物情報１２を消去する。

従って、本実施形態の自律移動装置１によれば、環境情報取得手段２によって検出される側方障害物が、例えば移動体であって環境情報取得手段２の障害物検出範囲に入ったり出たりすることにより短時間に頻繁に検出されたりされなかったりする場合であっても、安定した自然な動作のもとで効率的に移動を継続できる。

図１４のフローチャートによって示す処理は、上述の図１３におけるタイマ変数ｔ（ｉ）を用いる代わりに、移動距離変数Ｄ（ｉ）を用いるものである。従って、このフローチャートによる処理は、図１３におけるステップＳ１，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ１０が、ステップ＃１，＃６，＃７，＃１０に変更されたものであり、他のステップは図１３に示す処理と同様である。

本例の場合、記憶手段３は、側方障害物が検出されなくなってから一定距離Ｄｍを移動した後に、仮想障害物情報１２を消去する。本例の自律移動装置１によれば、上記同様に、自律移動装置１の安定した自然な動作のもとで効率的に移動を継続できる。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を矛盾のない範囲で互いに組み合わせた構成とすることができ、そのような組合せ可能な構成の実施形態は明記されていなくても当然に本発明に含まれる。

本発明の第１の実施形態に係る自律移動装置のブロック構成図。 同上装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を説明する平面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同上装置が側方障害物を検出した際の旋回動作の様子を説明する平面図。 （ａ）は従来の自律移動装置が側方障害物を検出した状態を示す平面図、（ｂ）は同装置が側方障害物に衝突する様子を示す平面図。 第２の実施形態に係る自律移動装置の例を示し、（ａ）は中央に回転中心を有する自律移動装置を示す平面図、（ｂ）は後方に回転中心を有する自律移動装置を示す平面図、（ｃ）は中央に回転中心を有する全方位移動型の自律移動装置を示す平面図。 中心に回転中心を有する円形の自律移動装置を示す平面図。 第３の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を説明する平面図。 第４の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を説明する平面図。 同上装置が側方障害物を検出した際の他の例を示す平面図。 第５の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を説明する平面図。 同上装置が側方障害物を検出した際の他の例を示す平面図。 第６の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出した際に仮想障害物を配置する様子を説明する平面図。 第７の実施形態に係る自律移動装置が側方障害物を検出しつつ移動する際の移動処理のフローチャート。 同上装置による側方障害物を検出しつつ移動する際の移動処理の他の例を示すフローチャート。

符号の説明

１ 自律移動装置
２ 環境情報取得手段
３ 記憶手段
４ 経路生成手段
５ 移動手段
ｂ 移動経路
Ｇ 回転中心
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２ 障害物
Ｘ，Ｘ１，Ｘ２ 仮想障害物

Claims (8)

1. 自己の周囲に存在する障害物の位置情報を検出する環境情報取得手段と、前記障害物位置情報を記憶する記憶手段と、前記環境情報取得手段によって検出される障害物位置情報に基づいて当該障害物を回避するように移動経路を決定する経路生成手段と、前記経路生成手段によって決定された移動経路に沿って自己の位置を移動させる移動手段と、を備える自律移動装置において、
   前記環境情報取得手段は、自己の側方の一定範囲内に障害物を検出した際には、その情報を自己の前方の仮想障害物情報として前記記憶手段に記憶させ、
   前記経路生成手段は、前記記憶手段に記憶された障害物位置情報および前記仮想障害物情報に基づいて移動経路を決定することを特徴とする自律移動装置。
2. 前記環境情報取得手段は、前記側方に検出した障害物が自律移動装置の回転中心より前方に位置する場合には当該障害物の検出された側の前方に仮想障害物が存在するものとし、前記障害物が前記回転中心より後方に位置する場合には当該障害物の検出された側とは反対側の前方に仮想障害物が存在するものとすることを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
3. 前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて前方の位置を可変とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自律移動装置。
4. 前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて左右方向位置を可変とされていることを特徴とする請求項３に記載の自律移動装置。
5. 前記仮想障害物情報は、自律移動装置から側方の障害物までの距離に応じて前方方向位置を可変とされていることを特徴とする請求項３に記載の自律移動装置。
6. 前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなった後も、前記仮想障害物情報を保持することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の自律移動装置。
7. 前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなってから一定時間後に、前記仮想障害物情報を消去することを特徴とする請求項６に記載の自律移動装置。
8. 前記記憶手段は、前記側方の障害物が検出されなくなってから一定距離移動後に、前記仮想障害物情報を消去することを特徴とする請求項６に記載の自律移動装置。

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