JP5212939B2 - 自律移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、人や台車などのような障害物となる移動体が存在する環境において、障害物との衝突を回避しつつ自律的に移動して所望の動作をする自律移動装置に関する。

従来から、工場や病院、一般建屋内のように人や台車などのような障害物となる移動体が存在する環境において、障害物を回避しながら自律的に移動して運搬、配達、警備、掃除などの作業を行う自律移動装置が知られている。このような自律移動装置においては、通常、複数の距離センサを用いて障害物の位置情報を得ると共に、各センサからの出力を組合せて処理することにより、効率的に障害物を回避して移動する工夫がなされている。

例えば、前方斜め下方をスキャンする下方センサと、前方水平面をスキャンする前方センサとを備え、走行中に両センサで取得した計測点の３次元情報を、高さ方向の座標を除いた２次元情報にして比較することにより、オーバハングした形状の障害物、すなわち装置本体の下部は衝突しないが上部の方が衝突するような形状の障害物を検出する自律移動装置が知られている。また、この装置は、下方センサで取得した計測点の３次元情報を、進行方向の座標を除いた左右方向と高さ方向とに関する座標による２次元情報にして記憶し、その２次元情報を移動の前後で比較することにより床面における障害物を検出する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１５７６８９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような自律移動装置や従来の装置においては、障害物情報の処理や記憶において、なお以下のような問題がある。一般に、障害物の位置を記憶していない場合には、自律移動装置が障害物を検知すると、進路を変えるが、進路を変えたことにより障害物が検知されなくなり、自律移動装置は、もとの進路に復帰しようとする。すると、また障害物を検知するので再度進路を変える、という不自然な動作（いわゆるハンチング）に陥る。そこで、このような現象が発生するのを回避するため、特許文献１におけるように、障害物の位置が記憶される。ところが、障害物を記憶すると、対象となる障害物が移動物体であった場合、移動した後の地点についても障害物位置を記憶しているので、ハンチングを防止できてもその地点へ移動することはできなくなる、という問題が発生する。

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、オーバハング形状の障害物に対しても確実に回避動作をし、移動している障害物に対してもスムーズな回避動作をして、ハンチング現象を起こさず効率的に移動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、自己の周囲空間に存在する障害物の位置情報を取得する環境情報取得手段と、自己の位置を取得する位置情報取得手段と、前記環境情報取得手段により取得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走行するための走行経路を生成する経路生成手段と、前記経路生成手段により生成された走行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、装置の移動の前後において一部重複して継続的に障害物位置情報を取得する第１環境情報取得手段と、前記第１環境情報取得手段によって取得される情報とは異なる情報であって前記第１環境情報取得手段が取得する障害物位置情報が示す障害物の位置よりも上方に位置する障害物の位置情報を含む障害物位置情報を取得する第２環境情報取得手段と、前記第１環境情報取得手段によって取得された障害物位置情報（第１情報と記す）の一部または全部および前記第２環境情報取得手段によって取得された障害物位置情報（第２情報と記す）を記憶する記憶手段と、を備え、前記第２情報の記憶に際して当該情報の表す位置の予め決められた周辺領域における第１情報が第２情報に対応付けられて前記記憶手段に記憶され、前記記憶された第１情報および当該第１情報と対応付けられて記憶された第２情報は当該第１情報の周辺に新たな第１情報が取得されなくなったときに前記記憶手段から消去され、前記経路生成手段は、前記各環境情報取得手段によってリアルタイムに取得する第１情報および第２情報、および前記記憶手段に記憶され保持されている第２情報に基づいて走行経路を生成するものである。

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、前記第２情報に対応付けられる第１情報は、第２情報の表す位置に最短距離となる位置の情報である。

請求項３の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、前記記憶手段からの情報の消去は、前記記憶手段に記憶された第１情報の表す位置の周囲一定範囲に新たに第１情報が取得されなくなった時点で行われるものである。

請求項４の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、第２情報の表す位置が第１情報の表す位置から一定距離以上離れている場合には、第２情報は第１情報に対応付けることなく前記記憶手段に記憶されるものである。

請求項５の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、前記第１環境情報取得手段による位置情報取得領域の境界付近で取得された第１情報は、第２情報に対応付ける情報としては用いないものである。

請求項６の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、自律移動装置の周囲一定の範囲における第２情報は、第１情報に対応付けることなく前記記憶手段に記憶されるものである。

請求項７の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、自律移動装置が移動することにより前記記憶手段に記憶されている第１情報の表す位置が前記第１環境情報取得手段による位置情報取得領域の外に移動した場合には、前記記憶されている第１情報と第２情報とが消去されずに一定期間記憶され続けるものである。

請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７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、有限個数のセルから成るグリッド空間に第１情報および第２情報の少なくとも一方を記憶するものである。

請求項９の発明は、請求項８に記載の自律移動装置において、前記グリッド空間は、自律移動装置と共に移動する座標軸によって設定され、前記グリッド空間における各セルには最大１点の障害物位置情報が記憶され、各セルにおける位置情報は自律移動装置と障害物との相対位置の変化に追随するように変換されて記憶されているものである。

請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項９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、障害物位置を水平面に写像した２次元の座標情報として障害物位置情報を記憶するものである。

請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項３、請求項５、請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記記憶手段に記憶されている第１情報の周辺に新たな第１情報が取得されなくなったとき、前記記憶されている第１情報を対応付けて記憶されている第２情報の周辺に新たな第１情報が存在する場合には、前記記憶されている第２情報と前記取得されなくなった第１情報との対応付けが解消されると共に、前記記憶されている第２情報と前記新たに取得された第１情報とが対応付けられて前記記憶手段に記憶されるものである。

請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記記憶手段に記憶された障害物位置情報は、一定時間後に消去されるものである。

請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の自律移動装置において、前記記憶手段に記憶された障害物位置情報は、自律移動装置が一定距離を移動した後に消去されるものである。

請求項１の発明によれば、リアルタイムに取得する第１情報と第２情報に加え、記憶手段に記憶された過去の情報である第２情報に基づいて走行経路を生成することができるので、第２情報を取得できなくなったときであっても、障害物回避と進路復帰を繰り返すハンチング現象に陥ることを回避できる。また、第２情報に対応付けて記憶した第１情報の変動に基づいて第２情報を記憶手段から消去するので、実際には存在しなくなっている記憶上の第２情報にいつまでも左右されることがなくなり、従って、移動する障害物に対してもスムーズな回避動作や走行動作を実現することができる。このことは、第２環境情報取得手段が、装置の移動の前後において一部重複して継続的に障害物位置情報を取得するものでなく、一過性の情報取得手段である場合に、特に有効である。

また、互いに異なる障害物位置情報を含むリアルタイムの第１情報、第２情報、および記憶された第２情報を用いるので、単一種類の情報に基づくよりも障害物情報を的確に取得でき、オーバハングした形状の障害物であっても障害物との衝突を回避でき、効率的に移動できる。

請求項２の発明によれば、簡単な構成で請求項１の内容を実現できる。

請求項３の発明によれば、簡単な構成で請求項１の内容を実現できる。

請求項４の発明によれば、一般に移動体よりもオーバハング量が多いと考えられる固定された障害物との衝突を適切に回避することができる。

請求項５の発明によれば、自律移動装置の僅かな移動によって障害物位置情報を取得できたりできなかったりすることに起因する不安定さを回避してスムーズな移動を実現できる。

請求項６の発明によれば、自律移動装置に近接している衝突の危険性が高い障害物の情報を記憶することにより、そのような障害物を確実に回避できる。

請求項７の発明によれば、自律移動装置の僅かな移動によって障害物位置情報を取得できたりできなかったりすることに起因する不安定さを回避してスムーズな移動を実現できる。

請求項８の発明によれば、記憶するデータが有限個数に限定できるので、また、自律移動装置の幅や高さに合わせてグリッド空間を適切に調整できるので、記憶容量を小さくできる。

請求項９の発明によれば、障害物の位置情報が自律移動装置の移動に伴って座標変換され、セル内およびセル間で移動するので、自律移動装置の周辺の障害物位置の記憶を自律移動装置の移動に合わせて適切に行うことができる。

請求項１０の発明によれば、障害物位置情報を圧縮することができるので、記憶容量を小さくすることができる。また、扱うデータ量が抑制されることから、少ない演算処理により、スムーズで効率的な障害物回避動作を実現できる。

請求項１１の発明によれば、固定障害物に関する第２情報に、その固定障害物に近接して存在する移動障害物に関する第１情報が対応付けられていたところ、その移動障害物が移動した場合に、第２情報を消去することなく新たに固定障害物に関する第１情報と対応付ける、などという対応をすることができ、そのような輻輳（複合）した障害物を回避してスムーズな移動を継続できる。

請求項１２の発明によれば、記憶している障害物がノイズ等による誤検出に基づく場合であっても、不適切な情報を消去して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。

請求項１３の発明によれば、請求項１２と同等の効果が得られる。また、自律移動装置から一定距離以上離れた場所にある障害物の情報を記憶しないので、障害物の情報を記憶するための記憶容量を小さくできる。

以下、本発明の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。

（第１の実施形態）
図１は第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、図３、図４は同装置が移動障害物の位置情報を取得する様子を示す。なお、図１、図２は他の実施形態においても、適宜参照される。

自律移動装置１は、図１に示すように、自己の周囲空間に存在する障害物の位置情報を取得する環境情報取得手段２と、自己の位置を取得する位置情報取得手段３と、走行領域の地図情報や走行に必要なパラメータなどを記憶する記憶手段４と、環境情報取得手段２により取得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走行するための走行経路を生成する経路生成手段５と、経路生成手段５により生成された走行経路に沿って自己の位置を移動させる移動手段６を制御する移動制御手段７とを備えている。

環境情報取得手段２は、互いに環境情報取得の態様の異なる２種類の第１環境情報取得手段２１と第２環境情報取得手段２２とを備えている。これらは、自律移動装置１の周辺空間における障害物検出領域（すなわち、障害物位置情報取得領域）内の障害物までの自己位置からの距離と方向を検出する距離センサと、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。

位置情報取得手段３は、走行領域の地図情報に含められている特徴的な壁情報などの環境構成物情報や位置認識のために専用に設けられたランドマークなどを実際の走行領域内で検出して地図情報と比較することにより自律移動装置１の自己位置を取得する。また、自己位置取得には、下記の移動手段６からの情報を援用する。位置情報取得手段３によって取得された情報は自己位置情報１２として記憶手段４に記憶され、経路生成手段５や移動制御手段７によって参照される。

移動手段６は、電池ＢＴで駆動されるモータと駆動輪６１（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７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、位置情報取得手段３、記憶手段４、経路生成手段５、および移動制御手段７等は、全体で制御部１０を構成している。この制御部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と、その上のプロセスまたは機能の集合を用いることができる。

次に、上述した２種類の環境情報取得手段２の詳細を説明する。第１環境情報取得手段２１は、自律移動装置１の移動の前後において一部重複して継続的に障害物位置情報を取得するものであり、第２環境情報取得手段２２は前記第１情報とは異なる情報を含む障害物位置情報を取得するものである。また、第２環境情報取得手段２２は自律移動装置１の移動の前後において大略重複することなく漸次新たな障害物位置情報を取得するものとも言える。

以下において、第１環境情報取得手段２１によって取得された障害物位置情報を第１情報と記し、第２環境情報取得手段２２によって取得された障害物位置情報を第２情報と記すことにする。第１情報の一部または全部、および第２情報の全体は、障害物位置情報１１として記憶手段４に記憶され、また、適宜消去される。このような記憶および消去の処理は、制御部１０に組み込まれたソフトウエアによって行われる。

第１環境情報取得手段２１は、より具体的には、図２に示すように、走行面Ｒに平行な面内の情報から障害物位置情報を取得するように構成され、第２環境情報取得手段２２は走行面Ｒとは非平行な面内の情報から障害物位置情報を取得するように構成される。これにより、前者は情報取得のスキャン面Ａが自律移動装置１の移動の前後において一部重複し、後者は情報取得のスキャン面Ｂが移動の前後において（特殊な移動による例外を除いて）重複しないものとなる。スキャン面Ａ，Ｂについてはさらに後述される。

第１環境情報取得手段２１が取得する障害物位置情報、すなわち第１情報は、走行面Ｒに平行な面内の情報より取得されるので、自律移動装置１が、前進、後進、旋回などの任意の走行動作を行った場合においても、自律移動装置１の走行面Ｒ（通常は水平面）から一定の高さの位置情報となる。自律移動装置１と共に移動する座標系ｘｙｚを、進行方向ｙ、高さ方向ｚの直交座標系とすると、第１情報におけるｚ座標値は一定となる。

第２環境情報取得手段２２が取得する障害物位置情報、すなわち第２情報は、本実施形態の場合、走行面Ｒに非平行な面内の情報より取得される。従って、自律移動装置１が走行動作を行うときに、第２情報として得られる座標値のいずれかが一定になるという保証はない。自律移動装置１の移動と関連して、座標値が一定となる特殊な例として、例えば、走行面Ｒとは非平行であるが、進行方向に平行な面内の情報より障害物位置情報を取得する第２環境情報取得手段の場合、自律移動装置１が直進する間はｘ座標値が一定の第２情報が取得される。

上述の第１情報および第２情報は、自律移動装置１の稼動中に、その移動中か停止中かにかかわらず、自律移動装置１における制御周期に基づいて、通常とびとびの時間間隔で逐次リアルタイムに取得される。また、逐次取得される第１情報および第２情報は、一時的に情報を記憶するテンポラリ記憶手段にリアルタイムな情報として記憶される他に、上述したように一部または全体が記憶手段４に記憶される。

次に、自律移動装置１をより具体的に説明する。自律移動装置１は、外形が平面視で略円形の車体を有し、車体中央下部の左右に移動手段６としての駆動輪６１を備えて進行方向ｙに示す前方方向に移動する。駆動輪６１は、それぞれ独立に駆動可能である。自律移動装置１は左右の駆動輪６１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（両駆動輪間の中央）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や左旋回する。なお、駆動輪６１の車軸に直交する水平方向が進行方向ｙとされている。

第１環境情報取得手段２１は、車体の前面下部中央に備えられて前方の水平面内、より一般的には走行面Ｒに平行な面（スキャン面Ａ）内をスキャンするレーザレーダで構成されている。また、第２環境情報取得手段２２は、車体の左右上方から下方向をスキャンする２つのレーザレーダで構成されている。左右の第２環境情報取得手段２２が第２情報を取得する面（スキャン面Ｂ）は、走行面Ｒとは非平行な面であって車体前方で互いに交差する面となっている。これらの３つのレーザレーダは、各スキャン面Ａ，Ｂ内で所定一定角度間隔でレーザビームを振って、所定の半径を有する半円形の障害物検出領域において、物体や障害物までの距離を取得する。

また、環境情報取得手段２の距離センサとして上述のレーダレーダの他に、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次元や２次元の距離画像を得る超音波アレイセンサなどを用いることができる。また、各レーザレーダの障害物検出領域の形状は半円形に限らず、より狭い角度範囲や、より広い角度範囲とすることができる。

図２に示す状況において、第１環境情報取得手段２１は、前方の障害物検出領域における移動する障害物Ｍ、すなわち歩行者の両脚部の点ａ１，ａ２の位置座標を第１情報として取得している。また、第２環境情報取得手段２２は、障害物検出領域にある歩行者の腕部の点ｂの位置座標を第２情報として取得している。

第１環境情報取得手段２１が検出する点ａ１，ａ２は、自律移動装置１が小規模の走行動作を行って障害物との相対位置が変化した場合にも同一点として検出され、継続的に追跡して位置情報を取得できる検出点である。

ところが、第２環境情報取得手段２２が検出する点ｂは、自律移動装置１が行う走行動作がいくら小規模であっても、障害物との相対位置が変化すると同一点として検出されるとは限らず、継続的に追跡して位置情報を取得することができない検出点である。なお、いずれかのスキャン面Ｂがその面内で平行に移動するように、自律移動装置１が旋回動作を含む走行動作をすると、そのスキャン面Ｂ内における点ｂが追跡可能な状態で検出される。

上述のように取得された検出点の位置座標は、図３のｘｙ平面図において、第１情報である点ａ１，ａ２が四角形によって、また、第２情報である点ｂが三角形によって、それぞれ示されている。また、点ａ１と点ｂとを結ぶ両矢線は、これらの点の位置情報が後述する関係を有して記憶手段４に記憶されることを示す。

次に、上述の環境情報取得手段２が取得する第１情報および第２情報と、その情報に基づく経路生成手段５による走行経路の生成について説明する。なお、以下において、「情報間の距離」や「情報間の遠近」などの概念や用語が用いられることがある。これは、一般に、第１情報や第２情報は位置座標の集合であるので、位置座標の表す点間の距離によって情報間の距離を定義できることによる。

第２環境情報取得手段２２が取得する第２情報は、一旦全て記憶手段４に記憶され、その第２情報の記憶に際して、当該情報の表す位置の周辺領域における第１情報が第２情報に対応付けられて記憶手段４に記憶される。また、記憶された第１情報および第２情報は当該第１情報の周辺に新たな第１情報が取得されなくなったときに記憶手段４から消去される。

すなわち、図３、図４（ａ）において、第２情報である点ｂの情報は記憶手段４に記憶され、同時に、この点ｂの情報に対して、第１情報である点ａ１の情報が両矢線で示すように対応付けられて記憶手段４に記憶される。ここで、点ａ１，ａ２は第２情報の点ｂに対する予め決められた周辺領域内に存在しており、点ａ１は、点ａ２よりも点ｂに距離的に近い点である。

上述の「周辺領域」は、第２情報の個々の点に対して設定される領域であって、一般に３次元領域であり、また、２次元領域とすることもできる。その領域形状や広さは予め設定されているものとする。領域形状の例として、単純な幾何学形状である円形、楕円形、四角形、およびこれらの３次元立体形などを好適に用いることができる。また、その領域形状や広さ、大きさは、自律移動装置１の移動速度や稼動環境に応じてリアルタイムで動的に、または事前に適宜変更することができる。

図４（ｂ）は図４（ａ）の状態からある時間が経過した後の状態を示し、移動する障害物Ｍである歩行者が移動し、自律移動装置１も移動した状態である。障害物Ｍは距離ｄだけ移動している。また、第２環境情報取得手段２２のスキャン面Ｂは障害物Ｍを検出できない位置にあり、第１環境情報取得手段２１のスキャン面Ａは、依然として引き続き、障害物Ｍの脚部を検出できる位置にある。そこで、第１環境情報取得手段２１によって障害物Ｍの脚部の点ａ３，ａ４が新たに検出され、その情報が新たな第１情報とされる。

また、図４（ｂ）において、記憶手段４に記憶されている第２情報の点ｂに対応する点が白抜き三角形によって点ｑとして表示されている。同じく、記憶手段４に記憶されている第１情報の点ａ１に対応する点が白抜き四角形によって点ｐ１として表示されている。

第２情報は、一般に継続的に取得できない障害物位置情報であるから、記憶手段４に記憶されることにより障害物回避用の情報として用いられる。しかしながら、歩行者のような移動する障害物Ｍの場合、第２情報を時間制限なく記憶していると、その記憶した情報の点ｑの位置には移動できなくなる。そこで、点ｑの情報を消去するために点ｐ１、点ａ３の情報が用いられる。

点ｐ１と点ａ３の距離が後述する判定により有意の値を示す場合、これらの点が検出された障害物Ｍは移動する障害物であると結論される。このような移動する障害物Ｍの第１情報の点ｐ１が対応付けられた第２情報の点ｑの情報は、点ｐ１が検出された障害物Ｍと同一の障害物Ｍに由来すると結論できる。この結論のもとで、点ｑに関する第２情報が記憶手段４から消去される。同時に、不要となった点ｐ１の情報も記憶手段４から消去される。

上記において、点ｐ１と点ａ３の距離が有意の値を示さない場合、つまり、これらの点が同一点と考えられる場合には、障害物Ｍは固定障害物と結論される。従って、点ｑに関する第２情報は消去されることなく記憶手段４に記憶され続ける。とはいっても、記憶手段４の容量には通常限界があるので、古い情報から順番に消去するなどの一定条件のもとで、消去される。

ここで、第２情報（点ｂ）に第１情報（点ａ１）を対応付ける方法、および、記憶された第１情報（点ｐ１）と新たに取得された第１情報（点ａ３）との間の距離の有意性の有無判定、すなわち障害物の移動の有無の判定の方法について、さらに説明する。

前者の対応付けの方法として、本実施形態で示すように、第２情報の点に対する予め決められた周辺領域内において、相互の距離がより近い点（点ｂに対して点ａ１）を対応付ける方法を用いることができる。本実施形態において、予め決められた周辺領域は、点間の距離の上限によって定められる。この場合、周辺領域の形状は球形（２次元の場合円形）となる。その距離の上限は、例えば、想定される移動体の外形寸法などに基づいて決められる。また、移動体の寸法を縦方向と横方向とで区別することもでき、その場合、周辺領域は球形（円形）とは限らない。

また、点間の距離として、３次元のｘｙｚ空間における距離の他に、高さ情報（ｚ方向）を無視してｘｙ面に射影（写像）した点間の距離を用いることもできる。また、奥行き（ｙ方向）を無視してｘｚ面に射影した点間の距離を用いることもできる。また、ｘ，ｙ，ｚ各方向の各距離に重み付けを施して算出した距離を点間の距離とすることもできる。

上述の距離の考え方によると、対応付けの方法として、第２情報の点ｂをｘｙ面に射影した点から一定範囲内（すなわち、周辺領域）にある、同じくｘｙ面に射影した第１情報の点を選択して対応付けるようにしてもよい。

後者の障害物の移動の有無判定の方法は、検出点の移動によって障害物Ｍの移動を判定しようとする方法である。従って、その検出点には、障害物Ｍにおける同一点を追跡して検出した点である、という前提が要求される。本実施形態において、第１情報は、水平面（ｘｙ面）であるスキャン面Ａから得られる情報であり、自律移動装置１の移動の前後において一部重複して継続的に取得される情報である。そこで、記憶手段４に記憶されている第１情報の点ａ１に対応する点ｐ１に最も近い検出点（すなわち、記憶された第１情報の周辺に取得された新たな第１情報の点）を、第１環境情報取得手段２１による検出毎に追跡することにより、同一点を追跡しているという前提が満たされると考えられる。

上述したことから、前記「第１情報の周辺」における「周辺」は、「検出毎に追跡可能な範囲」と定義することができる。また、この「周辺」の範囲は、第１環境情報取得手段２１を構成するセンサの性質（センサ種別、ビームセンサ、距離画像センサ、スキャンセンサなど）や性能（距離分解能、角度分解能など）に基づいて設定することができる。

点ｐ１と点ａ３との距離は、必ずしも障害物Ｍの移動距離ｄになるとは限らないが、近い値になると考えられる。検出点ａ１，ａ２や、検出点ａ３，ａ４などを検出する空間的な間隔は狭く、言い換えれば空間分解能を高く、するとデータ量の増大やデータ処理時間の増大を招くので、状況に応じて適切に設定する必要がある。また、検出点を追跡する際に、近接した複数の検出点を１つの代表点にまとめて処理してもよい。また、第２情報、および第２情報に対応付ける第１情報を取得する時間的な間隔は、自律移動装置１の移動速度や、想定される移動する障害物（歩行者、移動ロボット、他の自律移動装置など）の移動速度に応じて設定すればよい。

自律移動装置１においては、第２情報が逐次リアルタイムに取得されると共に、上述のように、障害物回避に有効に用いられるように記憶手段４に記憶されて保持され、また、適宜消去される。また、第１情報は、逐次リアルタイムに取得されるその情報自身が障害物回避に用いられると共に、適宜選択されて第２情報に対応付けられて、第２情報の消去に用いられる。

自律移動装置１の移動に際し、経路生成手段５は、各環境情報取得手段２１，２２によってリアルタイムに取得する第１情報および第２情報、および記憶手段４に記憶されている第２情報に基づいて障害物を回避するように走行するための走行経路を生成する。補足すると、第１情報は、逐次取得される現在の障害物位置情報であり、第２情報は、逐次取得される現在の障害物位置情報、および記憶手段４に記憶されている過去の障害物位置情報である。記憶している第１情報が記憶している第２情報の周辺領域に存在すること、または存在していた情報であることを考慮すると、例えば、より確実に障害物回避を行って走行経路を生成する際などでは、この第１情報をさらに参照するようにしてもよい。

自律移動装置１は、上述のように経路生成手段５によって走行経路を生成しつつ、移動制御手段７によって障害物を回避しながら所定の目的地へと移動する。なお、障害物位置情報（本例の場合上記逐次情報すなわちリアルタイム情報と記憶情報）に基づいて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によれば、経路生成手段５が、記憶手段４に記憶された過去の情報である第２情報に基づいて走行経路を生成することができるので、第２情報を取得できなくなった障害物に対して障害物回避と進路復帰を繰り返す不自然ないわゆるハンチング現象を回避できる。また、第２情報に対応付けて記憶した第１情報の変動に基づいて第２情報を記憶から消去するので、「実際には存在しなくなっている第２情報によっていつまでも移動範囲を制限される」という事態を回避でき、効率的に移動することができる。すなわち、第２情報が、移動している障害物の位置情報である場合に、第２情報に対応付けた第１情報によって第２情報が表す障害物の動向を判断できるので、移動する障害物に対してもスムーズな回避動作を行って走行動作を実現することができる。このことは、第２環境情報取得手段が、第１環境情報取得手段と異なって「装置の移動の前後において一部重複して継続的に障害物位置情報を取得する」ものではない場合、すなわち一過性の情報取得手段である場合に、特に有効である。

また、上記において、記憶手段４に記憶された障害物位置情報１１は、第２情報に対応付けた第１情報に変動がない場合であっても、一定時間後に消去するようにしてもよい。このような消去法によれば、記憶している障害物がノイズ等による誤検出に基づく場合であっても、そのような不適切な情報を消去して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。消去判断のもとになる「一定時間」は、想定される移動体の移動速度や大きさに基づいて設定することができる。

また、同様に、記憶手段４に記憶された障害物位置情報１１は、第２情報に対応付けた第１情報に変動がない場合であっても、自律移動装置１が一定距離を移動した後に消去するようにしてもよい。このような消去法によれば、上記と同等の効果が得られ、また、自律移動装置１から一定距離以上離れた場所にある障害物の情報を消去するので、障害物の情報を記憶するための記憶容量を小さくできる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態における第２情報に第１情報を対応付ける方法に関する。図５において、自律移動装置１によって取得された第１情報および第２情報が、ｘｙ分布として示されている。この２次元の分布図は、本来３次元のｘｙｚデータ空間（障害物位置情報を表現する空間）を説明のため２次元に簡略化したものと見做すことができる。また、より積極的に、処理を簡素化するために３次元データのｚ方向の情報を無視するようにｘｙ面にデータを射影したものと見做すこともできる。

第１情報は、四角形のマークで表した点ａ１〜ａ５の群と、点ａ６〜ａ９の群とから成り、第２情報は、三角形のマークで表した点ｂ１，ｂ２から成る。そして、点ｂ１は点ａ２に最も近接しており、点ｂ２は点ａ７に最も近接している。このような状況のもとで、点ｂ１の記憶に際し、点ａ２の情報が対応付けられて記憶され、点ｂ２には点ａ７の情報が対応付けられて記憶される（第１情報の一部の情報が選択されて記憶される）。

すなわち、本実施形態では、第２情報に対応付けられる第１情報は、第２情報の表す位置に最短距離となる位置の情報とされている。このような対応付けによれば、簡単な構成で対応付けを実現できる。なお、第１情報や第２情報の用語は、図５において各点に注目しているように、その情報に含まれる各点毎の位置情報の意味で用いられている。

（第３の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態における第２情報に対応付けられた第１情報による第２情報の消去の方法に関する。図６には、上述の図５と同様に、自律移動装置１によって取得された第１情報および第２情報が、ｘｙ分布として示されている。図６には、過去に取得されて記憶された第１情報および第２情報も示されている。

現在の第１情報は、四角形のマークで表した点ａであり、記憶された過去の第１情報は白抜き四角形のマークで示された点ｐ２，ｐ７である。また、記憶された過去の第２情報は白抜き三角形のマークで示された点ｑ１，ｑ２である。なお、点ｐ２，ｐ７，ｑ１，ｑ２は、図５における点ａ２，ａ７，ｂ１，ｂ２を記憶したものである。そこで、点ｑ１，ｐ２は互いに対応付けられ、点ｑ２，ｐ７も互いに対応付けられている。

図６において、点ｐ２，ｐ７を中心とする一定半径の円１３（３次元の場合、球１３）が描かれている。点ｐ２を中心とする円１３の内部には、第１情報である点ａは含まれなく、点ｐ７を中心とする円１３の内部には、２つの点ａが含まれている。

そこで、点ｐ２は、移動する障害物に関する点であると判断され、点ｑ１と伴に記憶手段４から消去される。他方、点ｐ７は、固定障害物に関する点であると判断され、点ｑ２と伴に、引き続き記憶手段４に保持される。

すなわち、本実施形態では、記憶手段４からの情報の消去は、記憶手段４に記憶された第１情報の表す位置の周囲一定範囲に新たに第１情報が取得されなくなった時点で行われるとされている。このような、「対応付けの保持方法」と「記憶情報の消去方法」とによれば、簡単な構成で第１情報の動向から障害物の移動の有無を判断して、適切に第２情報を消去することができる。

（第４の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態における第２情報に第１情報を対応付ける方法に関する。図７には、上述の図５と同様に、自律移動装置１によって取得された第１情報および第２情報が、ｘｙ分布として示されている。すなわち、１つの第２情報を表す点ｂと、点ｂを中心とする円１３（３次元の場合、球１３）、および円１３外部における第１情報を表す複数の点ａが存在している。

第１の実施形態では、「第２情報が記憶手段４に記憶され、その記憶に際して第２情報に第１情報が対応付けられて記憶される」と説明したが、本実施形態は、その例外を示すものである。すなわち、図７に示すように、第２情報の表す位置（点ｂの位置）が第１情報の表す位置（点ａの位置）から一定距離以上離れている（円１３の半径以上離れている）場合には、第２情報は第１情報に対応付けることなく記憶手段４に記憶される。

このような例外処理によれば、一般に移動体よりもオーバハング量が多いと考えられる固定された障害物との衝突、特にオーバハングした部分への衝突を適切に回避することができる。これは、障害物におけるオーバハングした部分が、通常、第１環境情報取得手段２１のスキャン面Ａよりも上方にあると考えられるからである。なお、オーバハングした障害物とは、壁から張り出した庇、柱の間に渡した梁、脚部の上に板を配置した机やテーブルなどのように、上部の構造物の下方に空間が存在するような障害物である。また、手を振って歩く人なども、その持ち上げられた手に注目すると、オーバハングした障害物と見做すことができる。

（第５の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態における第２情報に対応付ける第１情報の取得に関する。図８には、第１環境情報取得手段２１によって位置情報を取得する領域２０（第１の実施形態におけるスキャン面Ａ）が示されている。領域２０は、領域２０の境界付近の領域２０ａとその内部の領域２０ｂとに区分されている。領域２０は、半円形をしており、通常、その弦状の境界はスキャン限界で決定され、円弧状の境界はセンサ能力限界、または処理打ち切り値（打ち切り値以遠の障害物は無視する）で決定される。

本実施形態では、第１環境情報取得手段２１による位置情報を取得する領域２０の境界付近の領域２０ａで取得された第１情報は、第２情報に対応付ける情報としては用いないものとされる。このような処理によれば、自律移動装置１の僅かな移動によって障害物位置情報（第１情報）を取得できたりできなかったりする不安定さを回避してスムーズな移動を実現できる。

（第６の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態における第２情報に第１情報を対応付ける方法に関する。図９には、自律移動装置１を囲むように領域２０が設定された様子が示されている。上述の第１の実施形態では、「第２情報が記憶手段４に記憶され、その記憶に際して第２情報に第１情報が対応付けられて記憶される」と説明したが、本実施形態は、その例外を示すものである。

本実施形態では、自律移動装置１の周囲一定の範囲である領域２０における第２情報は、第１情報に対応付けることなく記憶手段４に記憶される。領域２０は、第２情報に関して設定される領域であるので、平面領域とは限らず、一般に３次元空間領域である。このような記憶処理によれば、自律移動装置１に近接している衝突の危険性が高い障害物の情報を記憶することができ、そのような障害物を確実に回避できる。

（第７の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態における第２情報に対応付けられた第１情報による第２情報の消去の方法に関する。図１０（ａ）には、第２情報の点ｂと、点ｂの情報に対応付けられた第１情報の点ａが示されている。点ａは、自律移動装置１の第１環境情報取得手段２１が位置情報を取得する領域２０（位置情報取得領域）に存在している。また、図１０（ｂ）には、図１０（ａ）に示した状態から時間が経過して位置が変化した自律移動装置１、および記憶手段４に記憶された第１情報の点ｐ、第２情報の点ｑが示されている。

上述の図１０（ｂ）の状態では、点ｐが領域２０の外部に位置している。この状態では、点ｐが取得された障害物が移動しない固定障害物であるならば、第１環境情報取得手段２１は、その障害物の位置情報を新たに取得することはできない。また、障害物が移動する障害物であって領域２０の外部に移動した場合にも、同様に、その障害物の位置情報を新たに取得することはできない。

上述の状況において、本実施形態では、自律移動装置１が移動することにより記憶手段４に記憶されている第１情報の表す位置が第１環境情報取得手段２１による位置情報を取得する領域２０の外に移動した場合には、記憶している第１情報と第２情報とを消去せずに一定期間記憶し続けて対処する。

本実施形態のように、第１情報と第２情報とを消去しない例外を設けることにより、自律移動装置１の僅かな移動によって障害物位置情報を取得できたりできなかったりする場合に発生する不安定さを回避してスムーズな移動を実現できる。

（第８の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態における移動する障害物Ｍに替えて、移動しない障害物であってオーバハングのある障害物Ｍについて、自律移動装置１の動作を説明するものである。

図１１（ａ）には、スキャン面Ａを有する第１環境情報取得手段２１により取得された第１情報である障害物Ｍ上の点ａ１〜ａ６、および、スキャン面Ｂを有する第２環境情報取得手段２２により取得された第２情報である障害物Ｍ上の点ｂ１，ｂ２が示されている。また、第２情報の点ｂ１，ｂ２に対し、両矢線で示すように、これらに最近接の点ａ２が対応付けられている。自律移動装置１の進行方向が、矢印ｙによって示されている。

図１１（ｂ）には、図１１（ａ）の状態から所定時間が経過して自律移動装置１が新たな進行方向（矢印ｙ方向）に位置して、第１情報の点ａを検出した状況が示されている。また、この図には、点ａ２、点ｂ１，ｂ２に対応する記憶された点ｐ２、点ｑ１，ｑ２が、それぞれ白抜きの四角形と三角形とによって示されている。また、この図の自律移動装置１の状態では、スキャン面Ａは障害物Ｍを捉えているが、スキャン面Ｂは障害物Ｍから外れており、第２環境情報取得手段２２による第２情報は取得されていない。

また、図１１（ｂ）に示すように、点ｐ２に近接して点ａが検出されているので、点ｑ１と点ｐの組、および、点ｑ２と点ｐの組は、それぞれ消去されることなく、記憶手段４に記憶保持されている。

経路生成手段５は、図１１（ａ）に示す状況では、点ａ１〜ａ６の示す第１情報、および、点ｂ１，ｂ２の示す第２情報に基づいて、オーバハングのある障害物Ｍを回避するように走行するための走行経路を生成する。また、経路生成手段５は、図１１（ｂ）に示す状況では、点ａが示す第１情報、および、記憶された点ｑ１，ｑ２が示す第２情報に基づいて、同様に走行経路を生成する。

上述のように、自律移動装置１は、記憶手段４に記憶された第２情報を用いて走行するので、オーバハングした形状の障害物が存在するにもかかわらずオーバハングした部分が検出されなくなったような状況であっても、そのオーバハングした部分をも確実に回避できる。より詳述すれば、自律移動装置１は、互いに異なる障害物位置情報を含む２種類の環境情報取得手段による障害物に関する第１情報、第２情報、および記憶された第２情報を用いることにより、より多くの障害物情報に基づいて、オーバハングしたような形状の障害物との衝突を回避しつつ効率的に移動することができる。

（第９の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態において、移動する障害物に加え、移動しない障害物がさらに複合して存在する場合に、自律移動装置１の動作を説明するものである。図１２（ａ）には、オーバハングのある移動しない障害物Ｍ１と、移動する障害物Ｍ２とが近接して存在する様子が示されている。また、第１情報として点ａ１，ａ２，ａ３、および第２情報としての点ｂが示されている。点ａ１，ｂは障害物Ｍ１に属し、点ａ２，ａ３は障害物Ｍ２に属している。そして、両矢線で示すように点ｂに対して点ａ２が対応付けられている。

図１２（ｂ）には、図１２（ａ）の状態から所定時間が経過した状態が示されている。障害物Ｍ２が障害物Ｍ１から離れる方向に移動し、自律移動装置１も移動しており、第１情報として障害物Ｍ１に属する点ａ４、および障害物Ｍ２に属する点ａ５，ａ６が検出されている。この状態において、自律移動装置１が移動していることにより、第２情報の点は検出されていない。また、図中に、記憶手段４に記憶されている第１情報の点ｐ１、第２情報の点ｑが示されている。

上述の図１２（ｂ）に示される状況において、記憶手段４に記憶されている第１情報のを継続して取得することができなくなっている。このようなとき、すなわち、点ｐ２の回りに新たな第１情報の点が検出されなかったときに、記憶されている第２情報の点ｑと前記取得されなくなった第１情報の点ｐ２との対応付けが解消される。しかし、第１の実施形態とは異なり、本実施形態では、点ｐ２の情報は記憶手段４から消去されるが、点ｑの情報は消去されずに記憶手段４に保持されたままとされる。

そして、図１２（ｂ）の状態における第１情報の点ａ４，ａ５，ａ６の中から、点ｑに対応付けられる点（本図の場合、点ａ４）が、所定の選択条件のもとで選択され、その点ａ４が点ｑに対応付けられ、点ａ４と点ｑが記憶手段４に記憶される。なお、点ａ４は、点ｑに最も近い点として選択されている。また、前記選択条件のもとで点を選択できなかった場合には、点ｑも消去される。ここで、前記所定の選択条件として、第１実施形態における対応付けの条件を用いることができる。

そこで、本実施形他の対応付けの手順を再度述べると、次のようになる。すなわち、記憶手段４に記憶されている第１情報の周辺に新たな第１情報が取得されなくなったとき、記憶されている第１情報を対応付けて記憶されている第２情報の周辺に新たな第１情報が存在する場合には、前記記憶されている第２情報と前記取得されなくなった第１情報との対応付けが解消されると共に、前記記憶されている第２情報と前記新たに取得された第１情報とが対応付けられて記憶手段４に記憶される。

本実施形態のような、いわば対応付けの引継の方法によれば、移動する障害物を含む複数の障害物が輻輳する状況のもとで、第１情報の動向に一方的に左右されることなく、必要な第２情報を記憶保持することができる。従って、上述したように、固定障害物に関する第２情報に、その固定障害物に近接して存在する移動障害物に関する第１情報が対応付けられていたところ、その移動障害物が移動した場合に、第２情報を消去することなく新たに固定障害物に関する第１情報と対応付けることができ、そのような固定障害物を回避してスムーズな移動を継続できる。

（第１０の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態において、自律移動装置１が第１情報および第２情報を含む障害物位置情報１１を取得しつつ、次々と位置や姿勢を変えて移動する際に行う座標変換と移動のための情報処理の動作とを説明するものである。図１３（ａ）（ｂ）は座標変換の様子を示し、図１４は移動中の位置情報処理のフローチャートを示す。

自律移動装置１は、図１３（ａ）に示すように、自己とともに移動するｘｙ座標系（ｚ座標は図示省略）のもとで、第１情報の点ａ、第２情報の点ｂの位置を把握している。各点の位置は（ｘ，ｙ）座標値によって、点ａ（ａｘ，ａｙ）、点ｂ（ｂｘ，ｂｙ）と表される。また、点ａ、点ｂは互いに対応付けられており、図１３（ｂ）に示すように、点ｐ、点ｑとして記憶されている。これらの記憶された点の位置は、点ｐ（ｐｘ，ｐｙ）、点ｑ（ｑｘ，ｑｙ）と表される。

上述の点ｐ、点ｑは、自律移動装置１が走行移動する空間に固定して記憶された点である。そこで、自律移動装置１は、以下で説明する移動時の処理において、旋回角度や平行移動距離などの移動情報に基づいて、公知の手法によって、点ｐ、点ｑの座標変換を座標系の移動に対応させて行う。

自律移動装置１は、図１４に示すように、走行移動を開始するとデッドレコニング等により自己位置を認識しつつ移動し、過去自己位置と現在自己位置を比較して移動量、すなわち、上記旋回角度や平行移動距離を計算する（Ｓ１）。

次に、算出した移動量に基づいて、記憶手段４に記憶されている第１情報および第２情報を、前述の図１３（ａ）（ｂ）で説明したように、移動前の座標から移動後の座標に座標変換する（Ｓ２）。

次に、上記移動後の位置において、記憶されている第１情報の周囲一定範囲に新たに第１情報が取得されていなかった場合、互いに対応づけて記憶されている第１情報と第２情報とを記憶手段４から消去する（Ｓ３）。

次に、新たに取得された第２情報を記憶し、その記憶された第２情報に対して、例えば最短距離となる第１情報を選択し、対応付けて記憶する（Ｓ４）。そして、第１情報と、第２情報と、さらに記憶している第２情報とに基づいて、障害物を回避するように走行経路を生成する（Ｓ５）。

自律移動装置１は、移動制御手段７によって移動手段６を制御して、生成された走行経路に沿って移動する（Ｓ６）。その後、自律移動装置１は、目的地に到達したり、他から停止の指示を受けたりしてシステム終了となっているかどうかを判断し（Ｓ７）、終了でないならば（Ｓ７でＮｏ）、上記処理をステップＳ１から、所定の制御周期に従って繰り返す。

（第１１の実施形態）
本実施形態は、上述の第２の実施形態における状況から順次時間経過したときの、第１情報および第２情報の消去および記憶の様子を、図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）によって説明するものである。図１５（ａ）の状態では、第２情報の点ｂ１に第１情報の点ａ１が両矢線で示すように対応付けられ、第２情報の点ｂ２に第１情報の点ａ２が対応付けられ、これらの点の組（ａ１，ｂ１），（ａ２，ｂ２）の情報が記憶手段４に記憶される。

図１５（ｂ）の状態は、前記状態から所定時間経過後の状態であり、新たに第２情報の点ｂ３，ｂ４が検出され、同じく新たに検出された第１情報の点ａ３，ａ４と、それぞれ両矢線で示すように対応付けられている。また、図中の点ｐ１，ｑ１、点ｐ２，ｑ２は、前記点ａ１，ｂ１、点ａ２，ｂ２を適宜座標変換して記憶手段４に記憶している点である。本図において、点ｐ１、点ｐ２を中心とする円１３のそれぞれの内部に、新たに検出された点ａ、ａ４、点ａ３が存在することから、点の組（ｐ１，ｑ１），（ｐ２，ｑ２）は消去されることなく、記憶手段４に記憶されている。また、新たに検出されて対応付けられた点の組（ａ３，ｂ３），（ａ４，ｂ４）も、記憶手段４に記憶される。

図１５（ｃ）の状態は、前記状態からさらに所定時間経過後の状態であり、新たに３つの第１情報の点ａ，ａ，ａ５（黒塗り四角形マークで図示）、および、１つの第２情報の点ｂ５（黒塗り三角形マークで図示）が検出されている。このうち、点ｂ５に対して点ａ５が対応付けられて記憶される。また、点ｐ１，ｐ２を中心とするそれぞれの円１３内に新たに検出された点ａ５等が存在することから、点の組（ｐ１，ｑ１），（ｐ２，ｑ２）は消去されることなく、点の組（ａ５，ｂ５）とともに、記憶手段４に記憶されている。

ところが、記憶された第１情報の点ｐ２，ｐ４については、これらの点を中心とする円１３の内部には、新たに検出された第１情報が存在しないので、点の組（ｐ２，ｑ２），（ｐ４，ｑ４）は記憶手段４から消去されることになる。

（第１２の実施形態）
本実施形態は、上述の第１の実施形態において第１情報や第２情報の記憶に必要な記憶手段４の容量を低減させ、データ処理速度を向上させるためのグリッド空間に関する。図１６、図１７、図１８はグリッド空間ＧＲとその構成要素であるセルＣＬを示す。

本実施形態における記憶手段４は、有限個数のセルＣＬから成るグリッド空間ＧＲに対応させて障害物位置情報１１（第１情報および第２情報の少なくとも一方）を記憶するように構成されている。グリッド空間ＧＲは、障害物を回避しながら移動するために必要な空間として、自律移動装置１の前後左右の周辺空間、および第２環境情報取得手段２２による障害物位置情報取得可能な高さ以下の空間をカバーするように記憶手段４に設けられている。また、記憶手段４は、グリッド空間ＧＲの他に通常の記憶領域を備えており、グリッド空間ＧＲに記憶されなかった情報であって必要な情報は、その通常の記憶領域に記憶される。

グリッド空間ＧＲは、自律移動装置１と共に移動する座標系ｘｙｚによって設定され、グリッド空間ＧＲにおける各セルＣＬには最大１点の障害物位置情報が記憶される。各セルＣＬにおける位置情報は、自律移動装置１と障害物との相対位置の変化に追随するように、各セルＣＬ内、および各セルＣＬ間における位置（ｘｙｚ座標値、またはｘｙ座標値）が変換されて記憶される。

グリッド空間ＧＲは、一般には３次元構成とされるが、記憶すべきデータ量をさらに圧縮するため、高さ位置を無視した２次元のグリッド空間ＧＲ、つまり障害物位置を水平面に写像（射影）した２次元の座標情報として障害物位置情報１１を記憶するようにしてもよい。図１７は、このような２次元のグリッド空間が自律移動装置と共に移動する様子を示す。

次に、第１情報および第２情報の取得とグリッド内への記憶およびグリッドからの記憶の消去を説明する。ここで説明するグリッド空間ＧＲは、第２情報のみを記憶するものとし、第２情報に対応付けられた第１情報は、記憶手段４における通常の記憶領域に記憶するものとする。記憶される第１情報は第２情報に対応付けられているので、そのデータ量が限られており、データ量を圧縮するためのセルの概念を用いることなく、記憶手段４における通常の記憶領域に記憶することができる。

ある時点において、図１８（ａ）に示すように、第１情報の点ａ，ａ１、および、第２情報の点ｂ１の情報が取得されているとする。この状況において、２次元グリッド空間ＧＲにおける１つのセルＣＬ１内に１つの検出点を表す点ｂ１が存在している。この点ｂ１はセルＣＬ１の点ｑ１として、その点のｘｙ座標値を保持して記憶される。

また、第２情報の点ｂ１に一番近い第１情報の点ａ１が選択され、点ｂ１に対応づけられて記憶手段４における通常の記憶領域に点ｐ１として、その点のｘｙ座標値を保持して記憶される。選択されなかった他の点ａの情報は、記憶されることなく廃棄される。従って、図１８（ａ）の状態において、セルＣＬ１に点ｑ１が記憶され、記憶手段４における通常の記憶領域に点ｐ１が記憶される。

その後所定の時間の経過と自律移動装置１の移動の後、図１８（ｂ）に示すように、新たな第１情報の点ａ，ａ２、および、第２情報の点ｂ２の情報が取得されたとする。図１８（ｂ）に示すグリッド空間ＧＲは、自律移動装置１、従って、ｘｙ座標系とともに移動や回転をしている。そして、前回記憶された点ｐ１，ｑ１の座標は、移動回転後のｘｙ座標系に対応する座標値に座標変換されている。

移動後のセルＣＬ１には、前回記憶された点ｑ１と、新たに取得された点ｂ２の２点が存在している。この場合、最新のデータに優先権を与えることにより、点ｂ２が選択され、点ｑ２としてセルＣＬ１に記憶される。また、点ｑ１の情報はセルＣＬ１から消去され、セルＣＬ１には１つの点のみが残されることになる。

また、点ｑ１に対応付けられて記憶手段４における通常の記憶領域に記憶されていた点ｐ１が消去される。セルＣＬ２の位置には、点ｂ２に最も近い第１情報の点ａ２が存在している。そこで、この点ａ２が点ｂ２に対応付けられ、点ｐ２として記憶手段４における通常の記憶領域に記憶される。選択されなかった他の点ａの情報は、記憶されることなく廃棄される。従って、図１８（ｂ）の状態において、セルＣＬ１に点ｑ２が記憶され、記憶手段４における通常の記憶領域に点ｐ２が記憶される。そして、自律移動装置１は、図１８（ａ）（ｂ）に示したような処理を繰り返しながら移動する。

上述のように、１つのセルには最大１点の障害物位置情報しか記憶させないので、記憶された点が座標変換によって移動された移動先のセルが、複数の点によって競合される場合には、所定の優先順位に従って、１つの点に絞られる。例えば、移動距離が短い方を優先したり、単純にセルの並びに沿って座標変換を行うときに、先に処理される点を優先させたり、後から上書きして後に処理された点を優先させたりできる。

また、セルＣＬにおける点の競合は、座標変換による移動の他に、図１８（ｂ）のセルＣＬ１におけるように、新たに取得された点が参入することによっても発生する。この場合、通常は、より新しいデータを優先すればよい。

本実施形態のようなグリッド空間ＧＲを用いる自律移動装置１によれば、記憶するデータを有限個数に限定できるので、また、自律移動装置１の幅や高さに合わせてグリッド空間ＧＲを適切に調整できるので、記憶手段４の記憶容量を小さくすることができる。

また、障害物の位置を表す点が自律移動装置１の移動に伴って座標変換され、セルＣＬ内およびセルＣＬ間で移動するので、自律移動装置１の周辺の障害物位置の記憶を自律移動装置の移動に合わせて適切に行うことができる。また、障害物情報を圧縮することができるので、記憶容量を小さくすることができ、扱うデータ量が抑制されることから、少ない演算処理により、スムーズで効率的な障害物回避動作を実現できる。

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互いに組み合わせた構成とすることができる。また、自律移動装置１の形状として、上記では外形が平面視で略円形の車体を有する例を挙げて説明したが、このような形状に限らず、車体形状は、四角形状、円柱形状、これらを組み合わせた形状、より一般に任意形状のものでもよい。また、各環境情報取得手段を車体上に配置する位置や個数も、上記に限らず、車体の周辺に任意に配置することができる。例えば、第２環境情報取得手段２２を、車体下部に設けて、下から上方をスキャンする配置とすることもできる。また、自律移動装置１の駆動も２輪駆動に限らず、種々の駆動方法、例えば、全方位駆動などとすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る自律移動装置についてのブロック構成図。 同上装置の斜視図。 図２に示す状況の平面図。 （ａ）は図２に示す状況において同上装置から見た障害物の正面図、（ｂ）は（ａ）の障害物が移動した図。 第２の実施形態に係る自律移動装置によって取得された障害物位置情報のｘｙ分布図。 第３の実施形態に係る自律移動装置によって取得された障害物位置情報のｘｙ分布図。 第４の実施形態に係る自律移動装置によって取得された障害物位置情報のｘｙ分布図。 第５の実施形態に係る自律移動装置と位置情報を取得する領域とを示す平面図。 第６の実施形態に係る自律移動装置とその周囲一定範囲とを示す平面図。 （ａ）は第７の実施形態に係る自律移動装置と前方領域に取得した位置情報とを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の状態から移動した自律移動装置と位置情報とを示す平面図。 （ａ）は第８の実施形態に係る自律移動装置による障害物位置情報取得の様子を示す障害物の斜視図、（ｂ）は同装置が（ａ）の状態から移動した場合の斜視図。 （ａ）は第９の実施形態に係る自律移動装置による障害物位置情報取得の様子を示す障害物の側面図、（ｂ）は（ａ）の状態から移動障害物が移動した場合の側面図。 （ａ）は第１０の実施形態に係る自律移動装置と同装置により取得された障害物位置情報とを示す平面図、（ｂ）は同装置が（ａ）の状態から移動した場合の平面図。 同上装置が障害物位置情報を取得しつつ移動する際の位置情報処理のフローチャート。 （ａ）は第１１の実施形態に係る自律移動装置により取得された障害物位置情報のｘｙ分布図、（ｂ）は（ａ）から時間経過後の障害物位置情報のｘｙ分布図、（ｃ）は（ｂ）から時間経過後の障害物位置情報のｘｙ分布図。 第１２の実施形態に係る自律移動装置とグリッド空間の斜視図。 同上グリッド空間の移動を示す平面図。 （ａ）は同上グリッド空間の一部と障害物位置情報との関係を示す平面図、（ｂ）は移動後の同グリッド空間の平面図。

符号の説明

１ 自律移動装置
２ 環境情報取得手段
４ 記憶手段
５ 経路生成手段
６ 移動手段
１１ 障害物位置情報
２１ 第１環境情報取得手段
２２ 第２環境情報取得手段
ＣＬ，ＣＬ１，ＣＬ２ セル
ＧＲ グリッド空間
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２ 障害物
Ｒ 走行面

Claims (13)

1. 自己の周囲空間に存在する障害物の位置情報を取得する環境情報取得手段と、自己の位置を取得する位置情報取得手段と、前記環境情報取得手段により取得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走行するための走行経路を生成する経路生成手段と、前記経路生成手段により生成された走行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、
   装置の移動の前後において一部重複して継続的に障害物位置情報を取得する第１環境情報取得手段と、
   前記第１環境情報取得手段によって取得される情報とは異なる情報であって前記第１環境情報取得手段が取得する障害物位置情報が示す障害物の位置よりも上方に位置する障害物の位置情報を含む障害物位置情報を取得する第２環境情報取得手段と、
   前記第１環境情報取得手段によって取得された障害物位置情報（第１情報と記す）の一部または全部および前記第２環境情報取得手段によって取得された障害物位置情報（第２情報と記す）を記憶する記憶手段と、を備え、
   前記第２情報の記憶に際して当該情報の表す位置の予め決められた周辺領域における第１情報が第２情報に対応付けられて前記記憶手段に記憶され、
   前記記憶された第１情報および当該第１情報と対応付けられて記憶された第２情報は当該第１情報の周辺に新たな第１情報が取得されなくなったときに前記記憶手段から消去され、
   前記経路生成手段は、前記各環境情報取得手段によってリアルタイムに取得する第１情報および第２情報、および前記記憶手段に記憶され保持されている第２情報に基づいて走行経路を生成することを特徴とする自律移動装置。
2. 前記第２情報に対応付けられる第１情報は、第２情報の表す位置に最短距離となる位置の情報であることを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
3. 前記記憶手段からの情報の消去は、前記記憶手段に記憶された第１情報の表す位置の周囲一定範囲に新たに第１情報が取得されなくなった時点で行われることを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
4. 第２情報の表す位置が第１情報の表す位置から一定距離以上離れている場合には、第２情報は第１情報に対応付けることなく前記記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
5. 前記第１環境情報取得手段による位置情報取得領域の境界付近で取得された第１情報は、第２情報に対応付ける情報としては用いないことを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
6. 自律移動装置の周囲一定の範囲における第２情報は、第１情報に対応付けることなく前記記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
7. 自律移動装置が移動することにより前記記憶手段に記憶されている第１情報の表す位置が前記第１環境情報取得手段による位置情報取得領域の外に移動した場合には、前記記憶されている第１情報と第２情報とが消去されずに一定期間記憶され続けることを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
8. 前記記憶手段は、有限個数のセルから成るグリッド空間に第１情報および第２情報の少なくとも一方を記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の自律移動装置。
9. 前記グリッド空間は、自律移動装置と共に移動する座標軸によって設定され、前記グリッド空間における各セルには最大１点の障害物位置情報が記憶され、各セルにおける位置情報は自律移動装置と障害物との相対位置の変化に追随するように変換されて記憶されていることを特徴とする請求項８に記載の自律移動装置。
10. 前記記憶手段は、障害物位置を水平面に写像した２次元の座標情報として障害物位置情報を記憶することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の自律移動装置。
11. 前記記憶手段に記憶されている第１情報の周辺に新たな第１情報が取得されなくなったとき、前記記憶されている第１情報を対応付けて記憶されている第２情報の周辺に新たな第１情報が存在する場合には、前記記憶されている第２情報と前記取得されなくなった第１情報との対応付けが解消されると共に、前記記憶されている第２情報と前記新たに取得された第１情報とが対応付けられて前記記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項１乃至請求項３、請求項５、請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載の自律移動装置。
12. 前記記憶手段に記憶された障害物位置情報は、一定時間後に消去されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の自律移動装置。
13. 前記記憶手段に記憶された障害物位置情報は、自律移動装置が一定距離を移動した後に消去されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の自律移動装置。

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