JP5481358B2 - 位置情報制御システム、位置情報制御装置、位置情報制御方法、及び位置情報制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、位置情報制御システム、位置情報制御装置、位置情報制御方法、及び位置情報制御プログラムに関する。

近年、人の活動するエリアで移動するロボットが開発されつつある。このようなロボットに関する技術として、特許文献１には、人型ロボットにレーザ光を強く反射するリフレクタを取り付け、３次元レーザレーダによる計測結果から人型ロボットと人を識別することが記載されている。

特開２００９−１６２７０９号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明では、ロボットの外装に専用のリフレクタ、即ち部材を取り付けなければ、ロボットと人を識別することができないという欠点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、専用の部材を取り付けなくても、ロボットであることを識別することができる位置情報制御装置、位置情報制御方法、及び位置情報制御プログラムを提供する。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明は、物体の第１の位置情報（例えば、実施形態による絶対位置情報）を取得する第１の位置情報取得部（例えば、実施形態による通信部３０１）と、ロボットの移動に基づく第２の位置情報（例えば、実施形態による相対位置情報）を取得する第２の位置情報取得部（例えば、実施形態による通信部３０１及び相対位置情報取得部３０２）と、前記物体の第１の位置情報の時系列の形状と前記第２の位置情報の時系列の形状との類似度を算出し、前記類似度に基づいて、前記物体が前記ロボットであるか否かを認識する位置情報認識部（例えば、実施形態による位置情報認識部３０３）とを備えること、を特徴とする位置情報制御システムである。

また、本発明は、上記の位置情報制御システムにおいて、前記物体の第１の位置情報を記憶する物体位置記憶部（例えば、実施形態による物体位置記憶部３０４）と、前記物体の位置が前記ロボットの位置から、予め設定された距離の範囲内になったとき、前記ロボットの動作態様を変化させる動作制御部（例えば、実施形態による動作制御部３０５）を備えること、を特徴とする。

また、本発明は、上記の位置情報制御システムにおいて、前記ロボットの動作態様を変化させることが、前記ロボットの移動を停止させることであること、を特徴とする。

また、本発明は、上記の位置情報制御システムにおいて、前記ロボットの動作態様を変化させることが、前記ロボットに警告情報を報知させることであること、を特徴とする。

また、本発明は、上記の位置情報制御システムにおいて、前記位置情報認識部は、前記物体の第１の位置情報の時系列に基づき特徴量を算出し、前記特徴量に基づき前記物体をロボットと判断すること、を特徴とする。

また、本発明は、上記の位置情報制御システムにおいて、前記第１の位置情報取得部（例えば、絶対位置測定装置２）が、外部に光線を放射する光線放射部と、光線を検出し、検出された光線が予め定められた強度を超えるとき、前記検出された光線に基づき前記物体の位置情報を算出する位置情報算出部を備えること、を特徴とする。

本発明によれば、物体の位置情報の時系列の形状とロボットの位置情報の時系列の形状との類似度に基づいて、専用の部材を取り付けなくても、ロボットであるか否かを識別することができる。
また、本発明によれば、ロボットの位置が物体の位置から予め設定された距離の範囲内に接近したとき、ロボットの動作態様を変化させることができる。
また、本発明によれば、ロボットの位置が物体の位置から予め設定された距離の範囲内に接近したとき、ロボットの移動を停止させることができる。これにより、ロボットが物体に接触することが回避され、安全を確保することができる。

また、本発明によれば、ロボットの位置が物体の位置から予め設定された距離の範囲内に接近したとき、ロボットに警告情報を表示させることができる。これにより、ロボットが物体に接触する前に警告情報が表示され、周囲に注意を喚起することができる。
また、本発明によれば、第１の位置情報の時系列に基づき、その物体がロボットと判断されるため、第１の位置情報の時系列と第２の位置情報の時系列とを照合する処理を低減できる。
また、本発明によれば、予め定められた強度を超える光線に基づいて物体の第１の位置情報の時系列が取得される。これにより、予め定められた強度を超える反射光を与える反射体を有する物体の位置情報が認識される。そのため、このような反射体をロボットに設けることにより、そのロボットを容易に識別することができる。

本発明の第１の実施形態に係る位置情報制御システム１の概念図を示す。 本実施形態に係る位置情報制御装置３の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る絶対位置情報の時系列及び相対位置情報の時系列の例を示す概念図である。 本実施形態に係る位置情報制御方法の一態様に係る流れ図である。 本発明の第２の実施形態に係る位置情報制御装置４の構成を示す概略ブロック図である。 直進歩行するロボットと人の移動軌跡の一例を示す図である。 曲折歩行するロボットと人の移動軌跡の一例を示す図である。 動作開始及び停止するロボットと人の移動軌跡の一例を示す図である。 本実施形態に係る位置情報制御方法の一態様に係る流れ図である。 本変形例に係る位置情報制御装置５の構成を示す概略ブロック図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳しく説明する。

図１は、本実施形態に係る位置情報制御システム１の概念図である。この図において、部屋１０には、ロボット１１−１、１１−２、１１−３（各々をロボット１１とも称する）、人１２、障害物１３が存在している。なお、絶対位置情報取得装置２と位置情報制御装置３とを位置情報制御システム１ともいう。
ロボット１１は、自己の位置を移動させる動力源を備える移動体であり、例えば２足歩行で移動する人型ロボットである。ロボット１１は、エンコーダ機能を備え、ある時点の自己の位置から自己が移動した位置（相対位置と称する）を測定する。ロボット１１は、測定した相対位置を示す相対位置情報を、他のロボット１１の位置情報制御装置３に無線で送信する。なお、ロボット１１は、２足歩行する人型ロボットには限らず、回転する車輪を備え自律的に移動する車輪型ロボットや、人間が搭乗して移動を支援する人搭乗型ロボットであってもよい。

絶対位置測定装置２は、例えば部屋１０の天井に設置され、部屋１０内の物体（図１では、ロボット１１−１、１１−２、１１−３、障害物１３）の位置（絶対位置という）を測定する、いわゆるインフラセンサである。絶対位置測定装置２は、部屋１０の天井に限らず、側壁等、建物内の物体の位置を測定できれば、建物内の任意の場所に取り付けられたものであればよい。
例えば、絶対位置測定装置２は、レーザ光線を用いて物体の絶対位置情報を測定するレーザ距離計（Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ；ＬＲＦ）である。絶対位置測定装置２は、部屋１０内にレーザ光線を照射して物体から反射された反射波を観測し、観測された反射波情報、照射方向、及び自装置の位置、に基づき物体の絶対位置情報を測定する。絶対位置測定装置２は、測定した絶対位置情報を、ロボット１１の位置情報制御装置３に無線で送信する。

ロボット１１は、絶対位置測定装置２が送信した絶対位置情報、及び、他のロボット１１が送信した相対位置情報を受信する。ロボット１１は、絶対位置情報、他のロボットの相対位置情報、及び、測定した自己の相対位置情報を用いて、絶対位置情報の物体が、人であるかロボットであるかを識別する。

＜位置情報制御装置３について＞
図２は、本実施形態に係る位置情報制御装置３の構成を示す概略ブロック図である。この図において、位置情報制御装置３は、通信部３０１、相対位置情報取得部３０２、位置情報認識部３０３、物体位置記憶部３０４、動作制御部３０５、駆動部３０６、エンコーダ部３０７、及び報知部３０８、を含んで構成される。

通信部３０１は、絶対位置測定装置２から受信した絶対位置情報、及び、他のロボット１１の位置情報制御装置３から受信した相対位置情報を位置情報認識部３０３に出力する。通信部３０１は、相対位置情報取得部３０２から入力された相対位置情報を、他のロボット１１の位置情報制御装置３に送信する。
相対位置情報取得部３０２は、エンコーダ部３０７から時刻Ｔでの自己の位置と直前の時刻Ｔ−δＴでの自己の位置の差である差分位置情報を入力され、これらを現時刻まで積分して自己の相対位置情報を算出する。相対位置情報取得部３０２は、算出した相対位置情報を位置情報認識部３０３及び通信部３０１に出力する。

位置情報認識部３０３は、通信部３０１から入力された物体の絶対位置情報の時系列ＰＡと、通信部３０１から入力された他のロボット１１の相対位置情報の時系列ＰＲと、相対位置情報取得部３０２から入力された自己の相対位置情報の時系列ＰＲと、に基づいて、絶対位置情報の物体が人であるかロボットであるかを識別する（この処理を、物体識別処理という）。

具体的には、位置情報認識部３０３は、時系列ＰＡの形状と時系列ＰＲの形状を照合し合致するか否かを判断する。位置情報認識部３０３は、時系列ＰＡと時系列ＰＲの形状が合致すると判断した場合、この時系列ＰＲの絶対位置情報の物体をロボットであると識別する。一方、位置情報認識部３０３は、時系列ＰＡと時系列ＰＲの形状が合致しないと判断した場合、この時系列ＰＡの絶対位置情報の物体を人であると識別する。ここで、位置情報認識部３０３は、物体の絶対位置情報の時系列ＰＡが点である物体、つまり、動かない物体は、障害物と識別してもよい。なお、位置情報認識部３０３が行う物体識別処理の詳細については後述する。
位置情報認識部３０３は、物体各々の絶対位置情報と、その絶対位置情報に対する識別情報（ロボットであるか、人であるか）と、を対応付けた位置情報を、動作制御部３０５に出力し、また、物体位置記憶部３０４に記憶させる。

動作制御部３０５は、位置情報認識部３０３から入力された位置情報に基づいて制御信号を生成する。動作制御部３０５は、生成した制御信号を駆動部３０６に出力する。
また、動作制御部３０５は、例えば、位置情報の物体が、ロボット１１から予め定められた距離（例えば、１ｍ）以内にあるか否か判断する。物体がロボット１１から予め定められた距離以内の物体があると判断した場合、動作制御部３０５は、その物体の絶対位置情報に対応付けられた識別情報に基づいて、動作態様の変更を指示する変更制御信号を生成する。
例えば、動作制御部３０５は、識別情報がロボットであることを示す場合には、変更制御信号として、ロボット１１の移動を停止させる停止指示信号を生成する。動作制御部３０５は、生成した停止指示信号を駆動部３０６に出力する。この場合、動作制御部３０５は、後述する警告表示信号を生成しない。
一方、動作制御部３０５は、識別情報が人であることを示す場合には、変更制御信号として、ロボット１１に警告表示をさせる警告表示信号、及び、停止指示信号を生成する。動作制御部３０５は、警告表示信号を報知部３０８に出力し、停止指示信号を駆動部３０６に出力する。

駆動部３０６は、動作制御部３０５から入力された制御信号に基づきロボット１１の移動手段を動作させる。例えば、ロボット１１が二足歩行ロボットである場合には、駆動部３０６はロボット１１の両足を動作させ、ロボット１１を移動させる。
また、駆動部３０６は、動作制御部３０５から停止指示信号を入力されたとき、ロボット１１の動作を停止させる。これにより、ロボット１１は、予め設定された距離の範囲内の物体が接近したとき、移動を停止でき、接近した物体との接触を未然に防ぐことができる。

駆動部３０６は、一定時間間隔δＴ（例えば５μｓ）ごとに、時刻情報と動作結果情報をエンコーダ部３０７に出力する。動作結果情報とは、時刻Ｔ−δからＴまでの進行方向と進行距離の情報を含む、いわゆるデッドレコニング情報である。例えば、ロボット１１が二足歩行ロボットである場合、動作結果情報は時刻Ｔにおける足を踏み出す方向と距離が該当する。なお、進行方向とは、ロボット１１の正面を基準とする相対的な方向である。
エンコーダ部３０７は、駆動部３０６から入力された動作結果情報に基づき、前述の差分位置情報を算出する。

報知部３０８は、動作制御部３０５から入力された変更制御信号に基づき情報を音声又は視覚情報を用いて表示する。また、報知部３０８が、警告表示信号が入力されたとき、予め記憶した音声信号に基づき音声（例えば、警告を促すメッセージ音声）を再生する。これにより、ロボット１１は、人が接近したときには、音声を出力して、周囲の人に注意を促すことができる。一方、ロボット１１は、他のロボットが接近したときには、音声を出力しない。すなわち、報知部３０８は、位置情報認識部３０３の識別情報（ロボットであるか、人であるか）に応じて、報知する内容や報知する態様を変える。

＜物体識別処理について＞
以下、位置情報認識部３０３が行う物体識別処理について説明する。
図３は、本実施形態に係る絶対位置情報の時系列及び相対位置情報の時系列の例を示す概念図である。
この図において、横軸はＸ座標、縦軸はＹ座標である。実線で示す時系列ＰＡ各々は、それぞれ、物体の絶対位置情報の時系列ＰＡを示す。また、鎖線で示す時系列ＰＲは、あるロボット１１の相対位置の時系列ＰＲを示す。

位置情報認識部３０３は、最新の時刻から、誤差の累積を無視できる程度の予め定めたフレーム幅ΔＴ（例えば、１秒）前の期間について、絶対位置情報の時系列ＰＡ（時系列ＰＡ（ΔＴ））の形状各々、及び、相対位置情報の時系列ＰＲ（時系列ＰＲ（ΔＴ））の形状各々を照合する。このとき、位置情報認識部３０３は、時系列ＰＲ（ΔＴ）を平行移動又は回転させて、時系列ＰＡ（ΔＴ）と照合する。つまり、位置情報認識部３０３は、時系列ＰＲ（ΔＴ）の位置のずれや、回転を補正するために、時系列ＰＲ（ΔＴ）に横方向Δｘ、奥行方向Δｙ及び回転角Δθでアフィン変換を施す。なお、位置情報認識部３０３は、既知のパターンマッチング法を用いて、時系列を照合してもよい。
位置情報認識部３０３は、時系列ＰＲ（ΔＴ）の形状と時系列ＰＡ（ΔＴ）の形状を照合して、照合率を算出する。なお、照合率は、時系列ＰＲ（ΔＴ）の形状と時系列ＰＡ（ΔＴ）の形状が類似する程、その値が大きくなるものである。

位置情報認識部３０３は、算出した照合率が予め設定された閾値よりも大きい場合、位置情報認識部３０３は、時系列ＰＡ（ΔＴ）の形状と時系列ＰＲ（ΔＴ）の形状が合致すると判断する。位置情報認識部３０３は、合致すると判断した時系列の絶対位置情報の物体を、ロボットと識別する。
一方、算出した照合率が予め設定された閾値よりも小さい場合、位置情報認識部３０３は、時系列ＰＡ（ΔＴ）の形状と時系列ＰＲ（ΔＴ）の形状が合致しないと判断する。

図３において、時系列ＰＡが、時刻がｔ１からｔ２（≧ｔ１）では、断絶していることを示す。これは、例えば、障害物１３の影響等によって絶対位置測定装置２がこの物体の位置を測定できなかった事例を示す。このような場合、時刻ｔ１までは、物体を識別できていたにもかかわらず、時刻ｔ２以降では、物体を識別できなくなることが考えられる。本実施形態では、位置情報制御装置３は、現在の絶対位置情報及び相対位置情報を用いて絶対位置情報の物体を識別するので、過去に絶対位置を測定できなかった期間があった場合でも、絶対位置情報の物体を識別できる。また、位置情報制御装置３は、時系列ＰＡ２に対する物体と、時系列ＰＡ３に対する物体のように、過去に物体同士が接近して互いの位置が近接した場合でも、現在の位置の時系列の差異に基づき物体を識別できる。

次に、本実施形態に係る位置情報制御方法の一態様について図４を用いて説明する。
図４は、本実施形態に係る位置情報制御方法の一例を示すフロー図である。

（ステップＳ４０１）通信部３０１は、絶対位置測定装置２から無線で送信された物体の絶対位置情報を受信する。相対位置情報取得部３０２は、他のロボットの位置情報制御装置３から無線で送信されたそのロボットの相対位置情報を受信する。また、相対位置情報取得部３０２は、エンコーダ部３０７から入力された差分位置情報に基づき相対位置情報を算出する。その後、ステップＳ４０２へ進む。

（ステップＳ４０２）位置情報認識部３０３は、ステップＳ４０１で受信又は算出したロボットの相対位置情報のうち、前のステップＳ４０２で選択していない相対位置情報の時系列ＰＲ（ΔＴ）を選択する。その後、ステップＳ４０３へ進む。
（ステップＳ４０３）位置情報認識部３０３は、ステップＳ４０１で受信した物体の絶対位置情報の時系列のうち、前のステップＳ４０３で選択していない絶対位置情報の時系列ＰＡ（ΔＴ）を選択する。その後、ステップＳ４０３へ進む。

（ステップＳ４０４）位置情報認識部３０３は、ステップＳ４０３で選択した時系列ＰＡ（ΔＴ）と、ステップＳ４０２で選択した相対位置情報の時系列ＰＲ（ΔＴ）と、を照合し、これらの時系列が合致するか判断する。
時系列ＰＡ（ΔＴ）と時系列ＰＲ（ΔＴ）が合致すると判断される場合（ステップＳ４０４ Ｙ）、ステップＳ４０５へ進む。一方、時系列ＰＡ（ΔＴ）と時系列ＰＲ（ΔＴ）が合致しない場合（ステップＳ４０４ Ｎ）、ステップＳ４０６へ進む。

（ステップＳ４０５）位置情報認識部３０３は、ステップＳ４０４で判断に用いた時系列ＰＡ（ΔＴ）の絶対位置情報の物体を、ロボットであると識別する。即ち、位置情報認識部３０３は、ロボットであることを示す識別情報を生成し、生成した識別情報に、この絶対位置情報の時系列に対応づける。その後、ステップＳ４０７に進む。
（ステップＳ４０６）位置情報認識部３０３は、ステップＳ４０４で判断に用いた時系列ＰＡ（ΔＴ）の絶対位置情報の物体を、人であると識別する。即ち、位置情報認識部３０３は、人であることを示す識別情報を生成し、生成した識別情報に、この絶対位置情報の時系列に対応づける。その後、ステップＳ４０７に進む。

（ステップＳ４０７）位置情報認識部３０３は、ステップＳ４０３において、ステップＳ４０１で受信した、全ての物体の絶対位置情報について、時系列ＰＡ（ΔＴ）を選択したか否かを判断する。全ての物体の絶対位置情報について時系列ＰＡ（ΔＴ）が選択されたと判断された場合（ステップＳ４０７ Ｙ）、ステップＳ４０８へ進む。一方、少なくとも一つの物体の絶対位置情報について時系列ＰＡ（ΔＴ）が、まだ選択されていないと判断された場合（ステップＳ４０７ Ｎ）、ステップＳ４０３へ戻る。
（ステップＳ４０８）相対位置情報取得部３０２は、ステップＳ４０２において、ステップＳ４０１で受信又は算出した、全てのロボットの相対位置情報について、時系列ＰＲ（ΔＴ）が選択された否か判断する。全ての物体の相対位置情報について時系列ＰＲ（ΔＴ）が選択されたと判断された場合（ステップＳ４０８ Ｙ）、処理を終了する。一方、少なくとも一つの物体の相対位置情報について時系列ＰＲ（ΔＴ）が、まだ選択されていないと判断された場合（ステップＳ４０８ Ｎ）、ステップＳ４０２へ戻る。

このように、本実施形態によれば、通信部３０１は、物体の絶対位置情報を取得する。通信部３０１又は相対位置情報取得部３０２は、ロボットの移動に基づく相対位置情報を取得する。位置情報認識部３０３は、絶対位置情報の時系列ＰＡ（ΔＴ）と相対位置情報の時系列ＰＲ（ΔＴ）とを照合し、時系列ＰＲ（ΔＴ）が合致する時系列ＰＡ（ΔＴ）をロボットの時系列と識別する。これにより、位置情報制御装置３は、時系列ＰＲ（ΔＴ）が合致した時系列ＰＡ（ΔＴ）の絶対位置情報の物体をロボットと識別でき、時系列ＰＲ（ΔＴ）が合致しない時系列ＰＡ（ΔＴ）の絶対位置情報の物体を人と識別できる。つまり、位置情報制御装置３は、専用の部材を取り付けなくても、ロボットであることを識別することができる。

また、本実施形態によれば、物体位置記憶部３０４は、前述のように物体ごとの位置情報を記憶する。動作制御部３０５は、他の各物体の位置が自己（ロボット１１）の位置から、予め設定された距離の範囲内になったとき、自己の動作態様を変化させる。例えば、動作制御部３０５は、自己の移動を停止させる。同時に、動作制御部３０５は、後述するように警告情報を報知させてもよい。これにより、位置情報制御装置３は、自己と他の各物体との接触を未然に防止し、所定の表示を行うことで周囲に注意を促すことができる。

また、本実施形態によれば、動作制御部３０５は、その物体の絶対位置情報に対応付けられた識別情報に基づいて、動作態様の変更を指示する。例えば、その識別情報が人を示す場合には、動作制御部３０５は、報知部３０８に警告情報を報知させる。また、その識別情報がロボットを示す場合には、動作制御部３０５は報知部３０８に警告情報を報知させない。仮に、同じ空間に存在する人とロボットに対して同じ警告（例えば、警告を促すメッセージ音声）を再生した場合、人が、ロボットに対する警告を自身に対する警告と誤認識してしまうことがある。本実施形態では、このように人とロボットとに対して警告を報知しわけることで、人が、ロボットに対する警告を自身に対する警告と誤認識することを防止できる。

なお、本実施形態において、位置情報認識部３０３は、位置情報の時系列の形状を照合する場合について説明をしたが、本発明はこれに限らず、位置情報認識部３０３は、物体の速度情報や加速度情報の時系列を照合してもよい。つまり、位置情報認識部３０３は、絶対位置情報取得装置２（インフラセンサ）が測定した速度又は加速度の時系列の形状と、相対位置情報取得部３０２で測定した速度又は加速度の時系列の形状と、を照合してもよい。ここで、速度又は加速度は、位置情報に基づいて算出してもよい。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。

＜位置情報制御装置４について＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係る位置情報制御装置４の構成を示す概略ブロック図である。位置情報制御装置４（図５）と第１の実施形態に係る位置情報制御装置３（図２）とを比較すると、位置情報認識部４０３及び時系列記憶部４１０を備える点が異なる。しかし、他の構成要素が持つ機能は、第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じものについては説明を省略する。

位置情報認識部４０３は、物体の絶対位置情報の時系列ＰＡがロボットの移動軌跡の時系列ＰＢと照合し、時系列ＰＡと時系列ＰＢが合致するか否かを判断することによって、その時系列ＰＡの絶対位置情報の物体が、ロボットであるか人であるかを識別する（この処理を、物体識別処理という）。
ここで、時系列記憶部４１０は、ロボットの定型的な移動軌跡の時系列ＰＢを示す時系列情報を示す情報を予め記憶する。

具体的には、位置情報認識部４０３は、位置情報認識部４０３は、時系列ＰＡ（の一部又は全部。以下同じ）の形状と時系列ＰＢの形状が合致するか否かを判断する。ここで、位置情報認識部４０３は、時系列ＰＡと時系列ＰＢを照合させる際に、前述の位置情報認識部３０３と同様にＰＡ又はＰＢを平行移動、回転又は拡大・縮小させてもよい。
位置情報認識部４０３は、時系列ＰＡと時系列ＰＢの形状が合致すると判断した場合、この時系列ＰＡの絶対位置情報の物体をロボットであると識別する。即ち、位置情報認識部４０３は、ロボットであることを示す識別情報を生成し、生成した識別情報に、この絶対位置情報の時系列ＰＡに対応づける。
一方、位置情報認識部４０３は、時系列ＰＡと時系列ＰＢの形状が合致しないと判断した場合、この時系列ＰＡの絶対位置情報の物体を人であると識別する。即ち、位置情報認識部４０３は、人であることを示す識別情報を生成し、生成した識別情報に、この絶対位置情報の時系列ＰＡに対応づける。

これにより、位置情報認識部４０３は、時系列ＰＡが定型的な移動軌跡の時系列ＰＢと合致するか否かで、その時系列ＰＡの絶対位置情報の物体が、ロボットであるか人であるかを識別できる。これは、ロボットのような移動体は、人と比較して、動作軌跡が定型的だからである。以下、ロボットの動作軌跡について説明する。
例えば、（１）定常歩行、（２）曲折、（３）動作開始、（４）停止、の各々のパターンについて、ロボットと人の動作には、主に以下の差異がある。

（１）定常歩行： ロボットがx方向に直進するときのxy平面上の動作軌跡におけるy方向の座標はサイン（ｓｉｎ）関数又はコサイン（ｃｏｓ）関数に近似する（図６実線参照）。これに対し、人がx方向に直進するときのxy平面上の動作軌跡のy方向の座標は、よりランダムに変動する（図６破線参照）。
例えば、位置情報認識部３０３は、ロボットの動作として、腰部分の動きを示す位置情報の時系列を用いてもよい。人型ロボットでは、腰部分の動きは、その中心部分を軸として所定の角度だけ、回転とその逆回転を繰り返す。その結果、例えば、２足歩行した場合の、腰部分の側面付近の軌跡は、サイン（ｓｉｎ）関数やコサイン（ｃｏｓ）関数のような、一定の形状となる。時系列記憶部４１０は、予め測定された軌道の形状を時系列ＰＢとして記憶し、測定された絶対位置情報の時系列ＰＡと記憶した時系列ＰＢを照合することによって、その位置情報の物体を識別すればよい。
（２）曲折： ロボットがx方向からy方向に左折するときのxy平面上の動作軌跡は、円弧に近似する（図７実線参照）。これに対し、人がx方向からy方向に左折するときのxy平面上の動作軌跡は、円弧から乖離した複雑な軌跡となる（図７破線参照）。

（３）動作開始： ロボットが動作を開始するときの速度の変化は、当初は概ね等加速度であり、一定速度に漸近する（図８（１）実線参照）。これに対し、人が動作を開始当初は速度変化が緩慢であるが、ある時刻で急激に速度が増加し、その後も一定速度に漸近せず速度が常に乱雑に変動する（図８（１）破線参照）。
（４）停止： ロボットが動作を停止するときの速度の変化は、当初は概ね等加速度で減速し、速度ゼロに漸近する（図８（２）実線参照）。これに対し、人が動作を停止するときは、当初は速度が乱雑に変化し、ある時刻で急激に速度が減少し、その後は速度がほぼゼロとなる（図８（２）破線参照）。

次に、本実施形態に係る位置情報制御方法について図９を用いて説明する。図９は、本実施形態に係る位置情報制御方法の一例を示すフロー図である。

（ステップＳ９０１）通信部３０１は、絶対位置測定装置２から無線で送信された物体の絶対位置情報を受信する。その後、ステップＳ９０２へ進む。
（ステップＳ９０２）位置情報認識部４０３は、時系列記憶部４１０から、前のステップＳ９０２で選択していない時系列情報の時系列ＰＢを選択して読み出す。その後、ステップＳ９０３へ進む。
（ステップＳ９０３）位置情報認識部４０３は、ステップＳ９０１で受信した物体の絶対位置情報の時系列のうち、前のステップＳ９０３で選択していない絶対位置情報の時系列ＰＡを選択する。その後、ステップＳ９０３へ進む。

（ステップＳ９０４）位置情報認識部４０３は、ステップＳ９０３で選択した時系列ＰＡと、ステップＳ９０２で選択した時系列ＰＢを照合する。位置情報認識部４０３が、時系列ＰＡとＰＢが合致すると判断した場合、（ステップＳ９０４ Ｙ）、ステップＳ９０５へ進む。一方、位置情報認識部４０３が、時系列ＰＡとＰＢが合致しないと判断した場合（ステップＳ９０４ Ｎ）、ステップＳ９０６へ進む。

（ステップＳ９０５）位置情報認識部４０３は、ステップＳ９０４で判断に用いた時系列ＰＡの絶対位置情報の物体を、ロボットであると識別する。即ち、位置情報認識部４０３は、ロボットであることを示す識別情報を生成し、生成した識別情報に、この絶対位置情報の時系列ＰＡに対応づける。その後、ステップＳ９０７に進む。
（ステップＳ９０６）位置情報認識部４０３は、ステップＳ９０４で判断に用いた時系列ＰＡの絶対位置情報の物体を、人であると識別する。即ち、位置情報認識部４０３は、人であることを示す識別情報を生成し、生成した識別情報に、この絶対位置情報の時系列ＰＡに対応づける。その後、ステップＳ９０７に進む。

（ステップＳ９０７）位置情報認識部４０３が、ステップＳ９０１で受信した全ての物体の絶対位置情報について、ステップＳ９０３において時系列ＰＡを選択したか否かを判断する。全ての物体の絶対位置情報について時系列ＰＡが選択されたと判断された場合（ステップＳ９０７ Ｙ）、ステップＳ９０８へ進む。一方、少なくとも一つの物体の絶対位置情報について時系列ＰＡが選択されていないと判断された場合（ステップＳ９０７ Ｎ）、ステップＳ９０３へ戻る。

（ステップＳ９０８）位置情報認識部４０３が、ステップＳ９０２において時系列記憶部４１０から全ての時系列情報の時系列ＰＢが選択された否か判断する。全ての時系列情報の時系列ＰＢが選択されたと判断された場合（ステップＳ９０８ Ｙ）、処理を終了する。一方、少なくとも一つの時系列情報の時系列ＰＢが選択されていないと判断された場合（ステップＳ９０８ Ｎ）、ステップＳ９０２へ戻る。

なお、位置情報認識部４０３は、絶対位置情報の時系列ＰＡに基づき、速度又は加速度の時系列ＰＡｖを生成し、ロボットの定型的な移動軌跡にかかる速度又は加速度の時系列ＰＢｖとを照合して、時系列ＰＡの物体がロボットであるか人であるかを判断してもよい。また、位置情報認識部４０３は、この照合結果と、時系列ＰＡと時系列ＰＢとの照合結果により、いずれか一方が合致すると判断したときに、時系列ＰＡの物体がロボットであるか人であるかを判断してもよい。このとき、時系列記憶部４１０は、ロボットの定型的な移動速度又は速度の時系列ＰＢｖを予め記憶しておく。

このように、本実施形態は、物体ごとの絶対位置情報の時系列と、ロボットの動作の特徴を反映する定型的な移動軌跡の時系列とに基づき、物体がロボットか否か判断する。そのため、専用の部材を取り付けなくても、ロボットであることを識別することができる。

＜変形例＞
位置情報制御装置は、定型的な移動軌跡の時系列ＰＢを用いずに、絶対位置情報の時系列ＰＡのみに基づいて、絶対位置情報の物体を識別してもよい。図６〜図８に示したように、人の移動軌跡の時系列や速度の時系列は、ランダムに変動する傾向がある。これに対し、ロボットや車両のものは、直線や弧などの定型的な形状をとる。
この性質に着目し、位置情報制御装置５は、ランダムに変動する成分に基づいて、物体を識別する。以下、本変形例に係る位置情報制御装置５の構成について説明する。

図１０は、本変形例に係る位置情報制御装置５の構成を示す概略ブロック図である。位置情報制御装置５（図１０）と第１の実施形態に係る位置情報制御装置３（図２）とを比較すると、位置情報認識部３０３に代えて位置情報認識部５０３を備える点が異なる。しかし、他の構成要素が持つ機能は、第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じものについては説明を省略する。

位置情報認識部５０３は、絶対位置情報の時系列を、例えば高速フーリエ変換することにより周波数領域信号に変換し、予め設定された周波数よりも低い周波数の成分のパワーについて、全周波数のパワーに対する割合Qを、特徴量（絶対位置情報の変化が定型的であることを示す）として算出する。位置情報認識部５０３は、算出した特徴量Qが予め設定された閾値qよりも大きいとき、その物体がロボットであると識別する。即ち、位置情報認識部５０３は、ロボットであることを示す識別情報を生成し、生成した識別情報に、この絶対位置情報の時系列ＰＡに対応づける。一方、位置情報認識部５０３は、算出した特徴量Qが予め設定された閾値qより小さいとき、その物体が人であると判別する。即ち、位置情報認識部５０３は、人であることを示す識別情報を生成し、生成した識別情報に、この絶対位置情報の時系列ＰＡに対応づける。

なお、位置情報認識部５０３は、その物体がロボットであることを示す識別情報を生成するにあたり、特徴量Qを、物体ごとの絶対位置情報の時系列の２次差分値に基づき算出し、閾値qよりも大きいか否かを判断してもよい。この２次差分値は、加速度を示すため、特徴量Qは加速度の定型性を示す変数となる。特に（３）動作開始、（４）停止、において、移動体判断部６０４が、その物体がロボットであるか否か的確に判断することができる。

また、位置情報認識部５０３は、物体ごとの絶対位置情報を３次元で扱う場合には、絶対位置情報における上下方向（ｚ座標）成分のパワーについて、全方向成分に対するパワーの割合が予め設定された値以下の場合に、その物体がロボットであることを示す識別情報を生成してもよい。これは、水平面内におけるロボットの移動においては、上下動がほとんど生じないのに対し、人等の生物の移動では上下動がより著しいからである。

また、上記各実施形態において、絶対位置測定装置２は、レーザ光線を放射する光線放射部と、反射された光線を検出する光線検出部と、検出された光線に基づき物体ごとの位置情報を算出する算出部を含んで構成してもよい。ここで、位置情報算出部は、予め定めされた強度を超える光線に基づき位置情報を算出するようにする。そして、ロボット１１の表面にリフレクタ（反射体）を備えることとし、このリフレクタにより反射された反射光を、絶対位置測定装置２が光線検出部で検出するようにする。リフレクタは、例えば再帰性反射体であり、入射方向への反射強度が著しい物質からなる。このようにして、絶対位置測定装置２は、強度が著しい反射光に基づき、物体ごとの絶対位置情報を取得できる。そのため、その物体がロボット１１であることを容易に識別することができる。
なお、上記各実施形態において、絶対位置測定装置２は、例えば、横方向の座標（ｘ座標）と奥行方向（ｙ座標）を含む２次元の直交座標系に基づく位置情報を扱っていたが、本発明はこれに限られず、極座標系や３次元の座標系であってもよい。

なお、上述した実施形態における、位置情報制御装置３、４又は５の一部、例えば、相対位置情報取得部３０２、位置情報認識部３０３、４０３又は５０３、物体位置記憶部３０４、動作制御部３０５、及びエンコーダ部３０７をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、位置情報制御装置３又は４に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

また、上述した実施形態における位置情報制御装置３又は４の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。位置情報制御装置３又は４の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１…位置情報制御システム、２…絶対位置情報取得装置（第１の位置情報取得部）、
３、４、５…位置情報制御装置
３０１…通信部（第１の位置情報取得部）、
３０２…相対位置情報取得部（第２の位置情報取得部）、３０３…位置情報認識部、
３０４…物体位置記憶部、３０５…動作制御部、３０６…駆動部、
３０７…エンコーダ部、３０８…報知部、４１０…時系列記憶部

Claims (9)

1. 物体の第１の位置情報を取得する第１の位置情報取得部と、
   ロボットの移動に基づく第２の位置情報を取得する第２の位置情報取得部と、
   前記物体の第１の位置情報の時系列の形状と前記第２の位置情報の時系列の形状との類似度を算出し、
   前記類似度に基づいて、前記物体が前記ロボットであるか否かを認識する位置情報認識部と、
   を備えることを特徴とする位置情報制御システム。
2. 前記物体の第１の位置情報を記憶する物体位置記憶部と、
   前記物体の位置が前記ロボットの位置から、予め設定された距離の範囲内になったとき、前記ロボットの動作態様を変化させる動作制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置情報制御システム。
3. 前記ロボットの動作態様を変化させることが、前記ロボットの移動を停止させることであることを特徴とする請求項２に記載の位置情報制御システム。
4. 前記ロボットの動作態様を変化させることが、前記ロボットに警告情報を報知させることであることを特徴とする請求項２に記載の位置情報制御システム。
5. 前記位置情報認識部は、前記物体の第１の位置情報の時系列に基づき特徴量を算出し、前記特徴量に基づき前記物体をロボットと判断することを特徴とする請求項１に記載の位置情報制御システム。
6. 前記第１の位置情報取得部は、
   外部に光線を放射する光線放射部と、
   光線を検出し、検出された光線が予め定められた強度を超えるとき、前記検出された光線に基づき前記物体の位置情報を算出する位置情報算出部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置情報制御システム。
7. 物体の第１の位置情報を取得する第１の位置情報取得部と、
   ロボットの移動に基づく第２の位置情報を取得する第２の位置情報取得部と、
   前記物体の第１の位置情報の時系列の形状と前記第２の位置情報の時系列の形状との類似度を算出し、
   前記類似度に基づいて、前記物体が前記ロボットであるか否かを認識する位置情報認識部と、
   を備えることを特徴とする位置情報制御装置。
8. 位置情報制御装置における位置情報制御方法であって、
   前記位置情報制御装置が、物体の第１の位置情報を受信する第１の過程と、
   前記位置情報制御装置が、ロボットの移動に基づく第２の位置情報を取得する第２の過程と、
   前記位置情報制御装置が、前記物体の第１の位置情報の時系列の形状と前記第２の位置情報の時系列の形状との類似度を算出し、
   前記類似度に基づいて、前記物体が前記ロボットであるか否かを認識する第３の過程と、
   を有することを特徴とする位置情報制御方法。
9. 位置情報制御装置におけるコンピュータに、
   物体の第１の位置情報を受信する手順、
   ロボットの移動に基づく第２の位置情報を取得する手順、
   前記物体の第１の位置情報の時系列の形状と前記第２の位置情報の時系列の形状との類似度を算出し、
   前記類似度に基づいて、前記物体が前記ロボットであるか否かを認識する手順、
   を実行させるための位置情報制御プログラム。

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