JP5872399B2 - 配置決定方法、配置決定装置及び移動体 - Google Patents

Description

本発明は、自律航法する移動体のためのランドマークの配置技術に関する。

ロボットは、実空間に定められた経路を自律航法（デッドレコニング）する場合、その実空間に人工的に配置されたランドマークをセンサにより撮像し、ランドマークとの相対的な自己位置を検出する。また、ロボットは、その実空間を表す地図に配置されたランドマークの位置と、センサにより撮像したランドマークの位置とを照合することにより、地図上での自己位置を認識する（特許文献１参照）。

特開２００１−１２５６４０号公報

しかしながら、ロボットなどの移動体は、ランドマークの配置が適切でない場合、ランドマークの位置を誤検出することがある。ランドマークの位置を誤検出した場合、移動体は、自己位置を正しく認識することができないので、自律航法を正しく実行することができない。

上記事情に鑑み、本発明は、ランドマークの位置の誤検出を低減させることを可能とする技術の提要を目的とする。

本発明の一態様は、空間を表すノード及びリンクを含む地図上でのランドマークの配置を決定する配置決定装置が行う配置決定方法であって、前記空間における前記ランドマークの位置を検出するセンサの検出範囲と、前記センサと共に前記空間を移動する移動体の移動経路と、に基づいて、前記ランドマークの位置を前記移動体が検出することが可能である領域としての検出可能領域を、前記移動経路上に前記リンクに沿って定めるステップと、前記検出可能領域におけるランドマークの配置を決定するステップと、を有し、前記検出可能領域が複数あり、検出可能領域間の長さが所定の最長距離より長い場合、前記移動経路を一つ以上変更するステップをさらに有する配置決定方法である。

本発明の一態様は、上記の配置決定方法であって、前記ランドマーク同士の間隔が所定の最短距離以上且つ前記所定の最長距離以下となるように、前記ランドマークの配置を決定するステップをさらに有する。

本発明の一態様は、上記の配置決定方法であって、前記移動経路に対する前記移動体の位置の累積誤差に基づいて、前記最長距離を算出するステップをさらに有する。

本発明の一態様は、上記の配置決定方法であって、前記移動経路が複数ある場合、前記検出可能領域の候補を前記移動経路毎に定め、前記検出可能領域の候補についての論理和又は論理積に基づいて、前記検出可能領域を定めるステップをさらに有する。

本発明の一態様は、空間を表すノード及びリンクを含む地図上でのランドマークの配置を決定する配置決定装置であって、前記空間における前記ランドマークの位置を検出するセンサの検出範囲と、前記センサと共に前記空間を移動する移動体の移動経路と、に基づいて、前記ランドマークの位置を前記移動体が検出することが可能である領域としての検出可能領域を、前記移動経路上に前記リンクに沿って定める領域設定部（例えば、実施形態の領域設定部１２０）と、前記検出可能領域におけるランドマークの配置を決定する配置決定部（例えば、実施形態の配置決定部１３０）と、を備え、前記配置決定部は、前記検出可能領域が複数あり、検出可能領域間の長さが前記所定の最長距離より長い場合、前記移動経路を一つ以上変更する配置決定装置である。

本発明の一態様は、上記配置決定方法に基づいて配置された前記ランドマークの位置を検出するセンサと、前記センサによって検出された前記ランドマークの位置と、前記地図上でのランドマークの配置とに基づいて、自己位置を認識する認識部（例えば、実施形態の認識部２２０）と、検出した自己位置に基づいて移動するための駆動部（例えば、実施形態の駆動部２３０）と、を備える移動体である。

本発明では、ランドマークの位置を検出するセンサの検出範囲と、センサと共に記空間を移動する移動体の移動経路と、に基づいて、ランドマークが配置される位置を決定する。これにより、ランドマークの位置の誤検出を低減させることが可能となる。
また、ランドマーク同士の間隔が所定の最長距離以下となるように、ランドマークの配置を決定する場合には、最長距離に基づいて誤検出をより低減させるように配置位置を決定することが可能となる。また、移動体は、ランドマークを見失うことなく移動することができる。

また、移動経路に対する移動体の位置の累積誤差に基づいて、最長距離を算出する場合には、累積誤差が一定以上とならないようにランドマークの配置を決定することで、誤検出をより低減させることが可能となる。
また、ランドマーク同士の配置が所定の位置関係とならないようにランドマークの配置を決定する場合には、ランドマーク同士の所定の位置関係に応じた誤検出の可能性を低減させることが可能となる。

また、ランドマーク同士の間隔が所定の最短距離以上となるようにランドマークの配置を決定する場合には、ランドマーク同士が近すぎることによる誤検出の可能性を低減させることが可能となる。
また、複数の移動経路に対して、検出可能領域の候補を移動経路毎に定め、検出可能領域の候補についての論理和又は論理積に基づいて検出可能領域を定める場合には、複数の移動経路に対してランドマークの配置を決定することが可能となる。

本発明の第１実施形態における、配置決定装置及び移動体の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態における、地図を表すノード及びリンクの例を示す図である。 本発明の第１実施形態における、検出可能領域の第１例を説明するための図である。 本発明の第１実施形態における、ランドマークの構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態における、ランドマークの配置例を示す図である。 本発明の第１実施形態における、正しく認識されたランドマーク８００の組み合わせと、混同により誤って認識されたランドマーク８００の組み合わせとを示す図である。 本発明の第１実施形態における、ランドマーク同士の間隔の最長距離の例を示す図である。 本発明の第１実施形態における、移動経路Ａでの移動距離とコストとの関係例を示す図である。 本発明の第１実施形態における、移動経路Ｂでの移動距離とコストとの関係例を示す図である。 本発明の第１実施形態における、配置決定装置の動作手順の例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における、検出可能領域の第２例を説明するための図である。 本発明の第２実施形態における、検出可能領域の第３例を説明するための図である。 本発明の第３実施形態における、移動体の個体差を補正する方法を説明するための図である。 本発明の第４実施形態における、グラフィカル・ユーザ・インタフェースの例を示す図である。 本発明の第４実施形態における、第１センサ部によるランドマークの検出方法の例を示す図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、配置決定装置及び移動体の構成例を示す概略ブロック図である。配置決定装置１００は、地図上でのランドマーク８００の配置を決定する。ここで、ランドマーク８００は、複数でもよい。また、ランドマーク８００は、配置決定装置１００により地図上に定められた検出可能領域（図３を用いて後述する）に基づいて、その地図が表す実空間での検出可能領域に、予め配置される。

まず、移動体２００の構成例を説明する。
移動体２００は、実空間に配置されているランドマーク８００の位置を検出し、検出したランドマーク８００の位置と、当該実空間を表す地図上でのランドマーク８００の配置とに基づいて自己位置を認識し、検出した自己位置に基づいて、当該地図に表された実空間を移動する。移動体２００は、移動手段の一例として、脚又は車輪を用いる。以下では、移動体２００は、脚を移動手段とする脚式移動ロボットであるものとして説明を続ける。

移動体２００は、第１センサ部２１０と、第２センサ部２４０と、認識部２２０と、駆動部２３０と、制御部２５０とを備える。
第１センサ部２１０（外界計測センサ）は、撮像素子（不図示）を備え、移動体２００に対して外方向（例えば、正面）に広がる所定の検出範囲（画角）を撮像する。この所定の検出範囲は、例えば、第１センサ部２１０のスペックに応じて定まる範囲である。第１センサ部２１０は、検出範囲が撮像されている画像を示す信号を、認識部２２０に出力する。

第２センサ部２４０（内界計測センサ）は、駆動部２３０の駆動状態を検出する。ここで、駆動状態とは、例えば、駆動部２３０が有するアクチュエータ（不図示）の駆動量である。第２センサ部２４０は、駆動部２３０の駆動状態を示す信号を、制御部２５０に出力する。

認識部２２０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、認識プログラムを実行することによって機能しても良い。なお、認識部２２０の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。認識プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。認識プログラムは、電気通信回線を介して送受信されても良い。
認識部２２０には、検出範囲が撮像されている画像を示す信号が、第１センサ部２１０から入力される。認識部２２０は、実空間に配置されているランドマーク８００の位置を、検出範囲が撮像されている画像に基づいて検出する。また、認識部２２０は、実空間に配置されたランドマーク８００の位置と、当該実空間を表す地図上でのランドマーク８００の配置、及び駆動部２３０の駆動状態を示す信号とを照合することにより、自己位置を認識（推定）する。移動経路は、ノード及びリンクを含む地図における、ノードと他のノードとを結ぶ経路として、予め定められている。

認識部２２０には、駆動部２３０の駆動状態を示す信号が、制御部２５０を介して第２センサ部２４０から入力される。認識部２２０は、駆動部２３０の駆動状態に基づいて自己位置を推定し、推定した自己位置と、ランドマーク８００に基づいて推定した自己位置との誤差（以下、「自己位置の誤差」という）を検出する。また、認識部２２０は、自己位置の誤差を示す信号と、駆動部２３０の駆動状態を示す信号とを、制御部２５０に出力する。

制御部２５０は、自己位置の誤差と、駆動部２３０の駆動状態とに基づいて、駆動信号を生成し、生成した駆動信号を駆動部２３０に出力する。ここで、認識部２２０は、自己位置の誤差が最小となるように、すなわち、移動体２００が移動経路上を移動するように、駆動信号を生成する。

駆動部２３０には、駆動信号が制御部２５０から入力される。駆動部２３０は、駆動信号に基づいてアクチュエータ（不図示）を駆動する。これにより、移動体２００は、移動経路に沿って移動することができる。

図２には、地図を表すノード及びリンクの例が示されている。ここでは、ノード３００及び３１０を結ぶリンクと、ノード３１０及び３２０を結ぶリンクと、ノード３１０及び３３０を結ぶリンクと、ノード３３０及び３４０を結ぶリンクとを含む地図が、一例として示されている。また、ノード３２０の近傍には、自己位置の認識に高い精度が要求される物及び場所の一例として、階段４００が備えられている。なお、自己位置の認識に高い精度が要求される物及び場所には、例えば、移動体２００を充電するための充電器が備えられていてもよい。

以下、移動体２００は、地図に表された実空間を、検出範囲２６０を撮像しながら移動するものとする。この実空間を表す地図における移動経路には、ノード３００からノード３２０までの移動経路と、ノード３００からノード３４０までの移動経路と、ノード３４０からノード３２０（階段４００）までの移動経路とがある。なお、移動経路は、リンクに沿っていなくてもよい。この移動経路は、例えば、オフラインシミュレーションにより予め定められる。

次に、図１に戻り、配置決定装置１００の構成例を説明する。
配置決定装置１００は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、配置決定プログラムを実行する。配置決定プログラムの実行によって、配置決定装置１００は、距離算出部１１０、領域設定部１２０、配置決定部１３０及び出力部１４０を備える装置として機能する。なお、配置決定装置１００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。配置決定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。配置決定プログラムは、電気通信回線を介して送受信されても良い。

領域設定部１２０には、移動体２００の第１センサ部２１０の検出範囲２６０（図２を参照）を示す画角情報など、撮像可能範囲に関する情報が、第１センサ部２１０のスペック情報として入力される。ここで、検出範囲２６０は、撮像可能範囲自体でもよいし、移動体２００又はユーザが所定の条件に基づいて撮像可能範囲内に定めた範囲でもよい。

また、領域設定部１２０は、移動体２００の移動経路についてオフラインシミュレーションを実行する。領域設定部１２０は、画角情報と、移動体２００の移動経路とに基づいて、検出可能領域を移動経路上にリンクに沿って定める。ここで、検出可能領域とは、移動体２００の第１センサ部２１０が、ランドマーク８００の位置を検出することが可能である領域である。

図３は、検出可能領域の例を説明するための図である。領域設定部１２０は、移動経路が複数在る場合、検出可能領域候補を移動経路毎に定める。図３（Ａ）には、ノード３００からノード３２０までの移動経路６００が示されている。また、検出可能領域候補５００は、ノード３００及び３１０を結ぶリンクと、ノード３１０及び３２０を結ぶリンクとに沿って、移動経路６００上に定められている。

図３（Ｂ）には、ノード３００からノード３４０までの移動経路６１０が示されている。また、検出可能領域候補５１０は、ノード３００及び３１０を結ぶリンクに沿って、移動経路６１０上に定められている。また、検出可能領域候補５２０は、ノード３１０及び３３０を結ぶリンクに沿って、移動経路６１０上に定められている。また、検出可能領域候補５３０は、ノード３３０及び３４０を結ぶリンクに沿って、移動経路６１０上に定められている。

図３（Ｃ）には、ノード３４０からノード３２０（階段４００）までの移動経路６２０が示されている。また、検出可能領域候補５４０は、ノード３４０及び３３０を結ぶリンクに沿って、移動経路６２０上に定められている。また、検出可能領域候補５５０は、ノード３３０及び３１０を結ぶリンクに沿って、移動経路６２０上に定められている。また、検出可能領域候補５６０は、ノード３１０及び３２０を結ぶリンクに沿って、移動経路６２０上に定められている。

領域設定部１２０は、オフラインシミュレーションにより、全ての移動経路に基づいて、すなわち、全ての検出可能領域候補に基づいて、検出可能領域を定める。図３（Ｄ）には、定められた検出可能領域が示されている。ここで、領域設定部１２０は、検出可能領域候補についての論理積（ＡＮＤ）を算出することにより、複数の検出可能領域候補に共通する検出可能領域を定める。以下、リンク上の領域のうち検出可能領域以外の領域を、「検出不能領域」という。

図３（Ｄ）では、検出可能領域候補５００と、検出可能領域候補５１０とに共通する領域として、検出可能領域７００が定められている。また、検出可能領域候補５００と、検出可能領域候補５６０とに共通する領域として、検出可能領域７１０が定められている。また、検出可能領域候補５２０と、検出可能領域候補５５０とに共通する領域として、検出可能領域７２０が定められている。また、検出可能領域候補５３０と、検出可能領域候補５４０とに共通する領域として、検出可能領域７３０が定められている。領域設定部１２０は、検出可能領域を示す信号を、配置決定部１３０に出力する。

ランドマーク８００（図１を参照）は、このように定められた検出可能領域７００、７１０、７２０及び７３０に、所定の間隔（図５を用いて後述する）で配置されるので、互いに不要に近接することがない。

図４には、ランドマークの構成例が示されている。ランドマーク８００は、高反射率部８１０と、低反射率部８２０とを有する。高反射率部８１０−１〜８１０−３は、三角形の頂点を形成するように、ランドマーク８００の表面に配置されている。高反射率部８１０−１〜８１０−３は、それぞれ所定の反射率よりも高い反射率を有し、例えば、再帰性反射素材である。また、低反射率部８２０は、前記所定の反射率よりも低い反射率を有し、例えば、赤外線吸収素材（シート）である。これにより、ランドマーク８００は、外乱光による誤検出を低減させることができる。

図１に戻り、配置決定装置１００の構成例の説明を続ける。配置決定部１３０には、検出可能領域を示す信号が、領域設定部１２０から入力される。また、配置決定部１３０には、移動体２００の位置の認識に高い精度が要求される位置として、ユーザにより指定された位置を示す信号が入力される。ここで、高い精度が要求される場合とは、例えば、移動体２００が階段を踏破する場合である。

図５には、ランドマークの配置例が示されている。図５（Ａ）では、配置決定部１３０は、ユーザにより指定された位置としての検出可能領域７００におけるノード３００側の位置に、ランドマーク８００−１を配置すると決定する。また、配置決定部１３０は、ユーザにより指定された位置として、検出可能領域７１０におけるノード３２０側の位置に、ランドマーク８００−２を配置すると決定する。これにより、配置決定部１３０は、ランドマーク８００を適切に配置することができる。

配置決定部１３０は、他のランドマーク８００の配置を更に決定する。ランドマーク８００の配置を決定する場合、配置決定部１３０は、ランドマーク８００同士の配置が所定の位置関係とならないよう、ランドマーク８００同士の間隔が所定の最短距離以上となるように、各検出可能領域におけるランドマーク８００の配置を決定する。

図６には、正しく認識されたランドマーク８００の組み合わせと、混同により誤って認識されたランドマーク８００の組み合わせとが示されている。図６において、符号１０００と符号１００２は、正しく認識されたランドマーク８００の組み合わせを示している。一方、符号１００１は、混同により誤って認識されたランドマーク８００の組み合わせを示している。

前記所定の位置関係とは、例えば、前記所定の最短距離以下まで近接しているランドマーク８００同士の高反射率部（図４を参照）が、あたかも単一のランドマーク８００において三角形の頂点を形成しているように混同されるような、幾何学的な位置関係である。また、例えば、前記所定の位置関係とは、複数のランドマークの組み合わせを混同してしまうような、幾何学的な位置関係でもよいし、第１センサ部２１０（図１を参照）のスペック、検出範囲２６０、又は、第２センサ部２４０（内界計測センサ）の距離に応じた誤差に応じて定まる位置関係でもよい。

また、配置決定部１３０には、所定の最長距離（図７〜図９を用いて後述する）を示す信号が、距離算出部１１０から入力される。配置決定部１３０は、ランドマーク８００同士の間隔が前記所定の最長距離以下となるように、ランドマーク８００の配置を決定する。

図５（Ｂ）では、配置決定部１３０は、ランドマーク８００同士の間隔が前記所定の最短距離以上かつ前記所定の最長距離以下となるように、検出可能領域７００におけるノード３１０側の位置に、ランドマーク８００−３を配置すると決定する。また、配置決定部１３０は、ランドマーク８００同士の間隔が前記所定の最短距離以上かつ前記所定の最長距離以下となるように、検出可能領域７１０におけるノード３２０側の位置に、ランドマーク８００−４を配置すると決定する。

また、配置決定部１３０は、ランドマーク８００同士の間隔が前記所定の最短距離以上かつ前記所定の最長距離以下となるように、検出可能領域７２０におけるノード３４０側の位置に、ランドマーク８００−６及び８００−７を配置すると決定する。また、配置決定部１３０は、ランドマーク８００同士の間隔が前記所定の最短距離以上かつ前記所定の最長距離以下となるように、検出可能領域７３０におけるノード３３０側の位置に、ランドマーク８００−５を配置すると決定する。配置決定部１３０は、決定したランドマーク８００の配置を示す情報を、出力部１４０に出力する。

なお、検出不能領域の長さが所定の最長距離Ｌ_ｌｉｍ（図７〜９を用いて後述する）を超えた場合、その検出不能領域に、オフラインシミュレーションによって移動体２００の移動経路が定められないようにするために、配置決定部１３０は、検出不能領域の位置を示す信号を、出力部１４０に出力する。これにより、出力部１４０は、検出不能領域の位置を出力し、移動経路の変更をユーザに促すことができる。

移動経路は、距離及び曲率により表されてもよい。距離算出部１１０は、第２センサ部２４０（図１を参照）の特性として、移動経路の距離及び曲率に対する計測誤差を示す情報を、予め記憶する。

距離算出部１１０は、累積計測誤差に応じたコストに基づいて、そのコストが最も高い移動経路について、前記所定の最長距離Ｌ_ｌｉｍを算出する。ここで、移動経路の形状は、例えば、距離及び曲率により表される。また、移動経路が二つの直線の組合せを有する場合、移動経路の形状は、その二つの直線の成す角度より表されてもよい。累積計測誤差に応じたコストは、移動経路の形状に基づいて算出される。

累積計測誤差に応じたコストは、更に、移動体２００の歩数、歩幅又は速度（時刻毎の位置）に対応付けられていてもよく、それらの累積計測誤差自体でもよい。例えば、累積計測誤差に応じたコストは、Ｘ方向に直進した場合の計測誤差に応じたコストＣ_Ｘと、Ｙ方向に直進した場合の計測誤差に応じたコストＣ_Ｙと、Ｚ軸周りに旋回又は回転した場合の計測誤差に応じたコストＣθ_Ｚと、所定の固定値Ｄとを加算した値を、１歩毎（移動体２００が移動手段の一例として車輪を用いている場合は、所定の離散的距離毎）に累積した値により表される。累積計測誤差に応じたコストは、式（１）により表される。

ここで、αは、最大コストを表す。また、ｉは、移動体２００が移動経路を移動する際の１歩毎のインデックスを表す。また、ｎは、αを超えない最大歩数、又は、離散的距離を表す。
最長距離Ｌ_ｌｉｍは、ｎに基づいて算出され、例えば、１歩毎の移動量をｎについて累積した値となる。より精密にｎを求める場合、例えば、ｎとｎ＋１との間のコストを線形補間して、最大コストを算出してもよい。

したがって、旋回又は回転を繰り返す必要のある高コストの移動経路は、直進することの多い低コストの移動経路と比較して、移動体２００の位置のコストが増加しやすい。
図７には、ランドマーク同士の間隔の最長距離の例が示されている。移動体２００が、移動経路Ａ（ノード３５０、ノード３５１、ノード３５２、ノード３５３、及びノード３５４）を移動して、ノード３５５に到達する場合、移動体２００は、ノード間を直進し、ノード３５１〜ノード３５４付近で旋回する。一方、移動体２００は、移動経路Ｂ（ノード３５０、ノード３５１、ノード３５４、及びノード３５５）を直進移動することができる。移動体２００は、移動量１につき直進のコストを値３と、旋回角1５［度］につき旋回のコストを値３と定める。また、移動体２００は、直進１歩毎に、移動量１及び旋回角０度と定める。また、移動体２００は、旋回動作毎に、移動量０及び旋回角Ｍ［度］と定める。

図８には、移動経路Ａでの移動距離とコストとの関係例が示されている。また、図９には、移動経路Ｂでの移動距離とコストとの関係例が示されている。例えば、最大コストαを値６６とした場合、経路Ａについては、最長距離L_ｌｉｍとして移動量１０が算出され、経路Ｂについては、最長距離L_ｌｉｍとして移動量２２が算出される。これにより、図７では、経路Ａに沿って、ノード３５０から最長距離L_ｌｉｍ（移動量１０）だけ離れた位置３７０に、ランドマーク８００が配置される。また、経路Ｂに沿って、ノード３５０から最長距離L_ｌｉｍ（移動量２２）だけ離れた位置３７１に、他のランドマーク８００が配置される。

また、配置決定部１３０は、位置３７０及び位置３７１の間隔が最長距離L_ｌｉｍ（移動量１０）を満たしているか否かを判定する。位置３７０及び位置３７１の間隔が最長距離L_ｌｉｍ（移動量１０）を満たしていない場合、配置決定部１３０は、ランドマーク８００を再配置する。また、配置決定部１３０は、全てのランドマーク８００の配置が最短の最長距離L_ｌｉｍ（移動量１０）を満たすように、ランドマーク８００の配置を決定してもよい。

図１に戻り、配置決定装置１００の構成例の説明を続ける。出力部１４０には、決定したランドマーク８００の配置を示す情報が、配置決定部１３０から入力される。出力部１４０は、決定したランドマーク８００の配置を示す情報（例えば、図５（Ｂ）を参照）を、例えば、画面に表示することにより出力する。なお、出力部１４０は、検出不能領域の位置を示す信号が配置決定部１３０から入力された場合、検出不能領域を示す画像を、画面に表示してもよい。また、出力部１４０は、検出不能領域の位置を示す信号を、領域設定部１２０に出力してもよい。

次に、配置決定装置の動作手順の例を説明する。
図１０は、配置決定装置の動作手順の例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１）領域設定部１２０は、移動体２００の移動経路についてオフラインシミュレーションを実行する。また、領域設定部１２０は、第１センサ部２１０の検出範囲２６０（画角情報）と、移動体２００の移動経路とに基づいて、検出可能領域候補（図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照）を、移動経路上にリンクに沿って定める。

（ステップＳ２）領域設定部１２０は、全ての移動経路についてオフラインシミュレーションを実行し、検出可能領域候補のうちから、検出可能領域（図３（Ｄ）を参照）を定める。
（ステップＳ３）配置決定部１３０は、ユーザにより指定された位置としての検出可能領域における位置に、ランドマーク８００を配置すると決定する。
（ステップＳ４）配置決定部１３０は、ランドマーク同士の間隔が前記所定の最長距離Ｌ_ｌｉｍ以下となるよう、且つ、ランドマーク同士の間隔が前記所定の位置関係とならないように、ランドマーク８００の配置を決定する。ここで、前記所定の最長距離Ｌ_ｌｉｍは、全ての移動経路について算出された複数の前記所定の最長距離Ｌ_ｌｉｍのうち、最短の最長距離Ｌ_ｌｉｍでもよい。
（ステップＳ５）検出不能領域の長さが前記所定の最長距離Ｌ_ｌｉｍを超えた場合、その検出不能領域に、オフラインシミュレーションにより移動体２００の移動経路が定められないようにするために、配置決定部１３０は、検出不能領域の位置を示す信号を、出力部１４０に出力する。

以上のように、空間を表すノード及びリンクを含む地図上でのランドマーク８００の配置を決定する配置決定装置１００における配置決定方法であって、配置決定方法は、領域設定部１２０が、前記空間におけるランドマーク８００の位置を検出する第１センサ部２１０の検出範囲２６０と、第１センサ部２１０と共に前記空間を移動する移動体２００の移動経路と、に基づいて、ランドマーク８００の位置を移動体２００が検出することが可能である領域としての検出可能領域（図３（Ｄ）を参照）を、前記移動経路上に前記リンクに沿って定めるステップと、配置決定部１３０が、前記検出可能領域におけるランドマーク８００の配置を決定するステップと、を有する。

この構成により、領域設定部１２０が、第１センサ部２１０の検出範囲２６０と、移動体２００の移動経路とに基づいて、検出可能領域を移動経路上にリンクに沿って定める。これにより、配置決定方法は、ランドマーク８００の位置の誤検出を低減させることができる。また、移動体は、ランドマーク８００を見失うことなく移動することができる。また、配置決定方法は、移動体２００の自律航法の精度、センサの画角、移動予定の経路が変更された場合でも、ランドマーク８００の適切な配置を決定することができる。また、配置決定方法は、検出不能領域を定めることができる。

また、配置決定方法は、配置決定部１３０が、ランドマーク８００同士の間隔が所定の最短距離以上且つ所定の最長距離以下となるように、ランドマーク８００の配置を決定するステップをさらに有する。
また、配置決定方法は、距離算出部１１０が、前記移動経路に対する移動体２００の位置の累積誤差に基づいて、前記最長距離を算出するステップをさらに有する。
また、配置決定方法は、領域設定部１２０が、前記移動経路が複数ある場合、前記検出可能領域の候補を前記移動経路毎に定め、前記検出可能領域の候補についての論理積（ＡＮＤ）に基づいて、前記検出可能領域を定めるステップをさらに有する。
また、配置決定方法は、領域設定部１２０が、前記検出可能領域が複数あり、検出可能領域間の長さが前記所定の最長距離より長い場合、前記移動経路を一つ以上変更するステップをさらに有する。

また、移動体２００は、ランドマーク８００の位置を検出する第１センサ部２１０と、検出したランドマーク８００の位置と、前記地図上でのランドマーク８００の配置とに基づいて、自己位置を認識する認識部２２０と、検出した自己位置に基づいて移動するための駆動部２３０と、を備える。

［第２実施形態］
第２実施形態では、領域設定部１２０が検出可能領域候補についての論理和（ＯＲ）を算出することにより検出可能領域を定める点が、第１実施形態と相違する。以下では、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

第１実施形態では、移動体２００は、どの移動経路を移動しても、検出可能領域に配置されたランドマーク８００の位置を確実に検出することができる。一方、検出可能領域が狭い場合、検出可能領域に配置可能なランドマーク８００の数は、検出可能領域の面積に応じて少なくなる。この場合、ランドマーク８００は、その配置数が少なすぎることがある。

図１１は、検出可能領域の第２例を説明するための図である。図１１には、検出可能領域７２０、７３０及び７４０が示されている。ここで、領域設定部１２０は、検出可能領域候補５００、５１０及び５６０（図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照）についての論理和（ＯＲ）を算出することにより、これらの検出可能領域候補を全て含む検出可能領域７４０を定める。移動体２００は、ノード３００からノード３２０までの移動経路６００（図３（Ａ）を参照）を移動した場合、検出可能領域７４０に配置されたランドマーク８００（図４を参照）の位置を、確実に検出することができる。

図１２は、検出可能領域の第３例を説明するための図である。領域設定部１２０は、検出可能領域候補についての論理和（ＯＲ）及び論理積（ＡＮＤ）を算出することにより、これらの検出可能領域候補に共通する検出可能領域を定めてもよい。図１２では、検出可能領域７８０及び７９０は、それぞれの移動経路上に在る。ここで、検出可能領域７８０及び７９０の間隔が、前記所定の最短距離以下である場合、検出可能領域７８０及び７９０には、ランドマーク８００を配置することができない。この場合、領域設定部１２０は、操作部としての出力部１４０を介して、ユーザによる選択結果を示す信号を受信し、当該選択結果を示す信号に応じて、検出可能領域７８０又は検出可能領域７９０のいずれかに、ランドマーク８００を配置すると決定する。また、領域設定部１２０は、検出可能領域７８０及び検出可能領域７９０の両方を、検出不能領域と決定してもよい。

そこで、配置決定部１３０は、検出可能領域７８０及び７９０に対応するリンクを含むように、検出不能領域７６０を定める。図１２では、検出不能領域７６０は、検出可能領域７５０と検出可能領域７７０との間に在る。配置決定部１３０は、検出不能領域７６０に、オフラインシミュレーションにより移動体２００の移動経路が定められないようにするために、検出不能領域の位置を示す信号を、出力部１４０に出力する。これにより、出力部１４０は、例えば、検出不能領域の位置を表示し、移動経路又は地図の変更を、ユーザに促すことができる。

以上のように、配置決定方法は、領域設定部１２０が、前記移動経路が複数在る場合、前記検出可能領域の候補を前記移動経路毎に定め、前記検出可能領域の候補についての論理和（ＯＲ）に基づいて、前記検出可能領域を定めるステップを有する。

［第３実施形態］
第３実施形態では、前記所定の最長距離Ｌ_ｌｉｍをより長く定めることができる点が、第１実施形態及び第２実施形態と相違する。以下では、第１実施形態及び第２実施形態との相違点についてのみ説明する。

図１３は、移動体の個体差を補正する方法を説明するための図である。第１センサ部２１０のキャリブレーションは、事前に完了しているものとする。また、ランドマーク８００−１及び８００−２は、定盤上に定められた移動経路上に、予め配置される。ここで、ランドマーク８００−１は、移動経路の原点に近い側に配置されたものとして説明を続ける。

第２センサ部２４０は、駆動部２３０の駆動状態に基づいて推定される自己位置と、実際の自己位置との誤差を、移動体２００の個体差による移動のクセとして、事前に計測する。計測誤差に基づいて移動体の個体差を補正するための補正量の算出は、手順１〜手順４により実施される。
＜手順１＞
移動体２００は、定盤上に予め定められた移動経路の原点（Ｘ,Ｙ,θ_Ｚ）＝（０,０,０）に、ランドマーク８００−１の位置に基づいて自己位置を合わせる。
＜手順２＞
制御部２５０は、定盤上を一定距離だけ直進して停止する。そして、認識部２２０は、ランドマーク８００−２の位置に基づいて、自己位置を認識する。以下、前記一定距離は、一例として、１００００［ｍｍ］であるものとして説明を続ける。

＜手順３＞
制御部２５０は、予め定められた移動経路上の停止位置（Ｘ,Ｙ,θ_Ｚ）＝（１００００,０,０）と、実際に停止した際の自己位置（例えば、（Ｘ,Ｙ,θ_Ｚ）＝（９９００,２０,５））との位置差分を算出して、累積計測誤差として記憶する。
＜手順４＞
認識部２２０は、累積計測誤差に基づいて、１歩毎又は所定距離毎の計測誤差を算出する。また、認識部２２０は、１歩毎又は所定距離毎の計測誤差に基づいて、その計測誤差を無くすように、駆動信号の補正量を算出する。
以上が、計測誤差に基づいて移動体の個体差を補正するための補正量を算出する手順である。

補正量に基づいて移動体２００を移動させる際の運用は、次のように実施される。
移動体２００は、算出した補正量に基づいて移動する。ここで、制御部２５０（図１を参照）は、第２センサ部２４０により事前に計測された駆動部２３０の駆動状態の計測誤差に応じて、自己位置を補正しながら移動するよう、駆動信号を生成する。これにより、移動体２００は、前記所定の最長距離を長くすることができる。

具体的には、移動体２００は、１歩毎の歩容を修正しながら歩行する。例えば、３００［ｍｍ］歩くよう指示された場合、制御部２５０は、多めに３０５［ｍｍ］歩くよう駆動信号を生成する。また、例えば、３００［ｍｍ］歩くよう指示された場合、制御部２５０は、まだ２９５［ｍｍ］しか進めていないことを認識し、その位置を以降の動作に反映するようにしてもよい。例えば、１２００［ｍｍ］を歩幅３００［ｍｍ］で歩くよう指示された場合、制御部２５０は、まだ２９５［ｍｍ］しか進めていないことを認識して、足が出せるなら出すよう駆動信号を生成してもよい。ここで、移動体２００の向きの補正は、ジャイロセンサとしての第２センサ部２４０による角速度の計測結果に基づいて、同様に実行されてもよい。なお、移動体２００が移動手段の一例として車輪を用いている場合、移動体２００は、車輪の回転を前記所定距離毎に補正してもよい。

［第４実施形態］
第４実施形態では、ランドマーク８００をより確実に検出させることができる点が、第１〜第３実施形態と相違する。以下では、第１〜第３実施形態との相違点についてのみ説明する。

図１４には、グラフィカル・ユーザ・インタフェースの例が示されている。図１４の左側には、第１センサ部２１０（図１を参照）により撮像された検出範囲２６０の画像が示されている。ここで、ランドマーク８００が配置されている床面には、照明の明かりが映り込んでいるものとする。図１４の右側には、床面に映りこんだ照明の明かりが、ランドマーク８００の高反射率部８１０−１と混同されたことにより、ランドマーク８００の位置が誤検出されている状態が、図１４の左側の一部（枠内）を拡大した拡大図により示されている。これらの画像は、操作部（不図示）を備えた表示装置（不図示）に表示される。

認識部２２０（図１を参照）は、ランドマーク８００の位置又は形状が、地図に配置されているランドマーク８００の位置又は形状と異なっている場合、ランドマーク８００の位置が誤検出されていると判定する。例えば、認識部２２０は、ランドマーク８００の高反射率部８１０−１〜８１０−３により逆三角形が形成されていることに基づいて、ランドマーク８００の位置が誤検出されていると判定する。また、認識部２２０は、検出範囲において複数のランドマークの組み合わせを検出した場合、ランドマーク８００の位置を一意に認識することができない。この場合、認識部２２０は、ランドマーク８００の位置が認識不能である旨をユーザに通知した上で、自己位置を補正しない。

認識部２２０は、表示装置（不図示）の画面においてランドマーク８００の位置が誤検出されている座標に、高輝度領域を示すマーク画像を、グラフィカル・ユーザ・インタフェースとして表示させる。

移動体２００が移動中である場合、認識部２２０は、誤検出した旨の警告メッセージを表示装置（不図示）に表示させた上で、ランドマーク８００の位置の検出結果を、自己位置の認識に使用しないようにしてもよい。また、認識部２２０は、移動中の移動体２００を一時停止させ、検出範囲２６０に撮像された複数のランドマーク８００のうち、いずれかを選択し、選択したランドマーク８００の位置の検出結果を、自己位置の認識に使用してもよい。

また、認識部２２０は、ユーザグラフィカル・ユーザ・インタフェースを介して、ユーザからの指示を受信する。ここで、ユーザからの指示とは、ランドマーク８００の位置を誤検出する原因となった高輝度領域を、ランドマーク８００の位置の検出に使用しないように、画像における当該高輝度領域の座標を、認識部２２０に通知するためのマーク修正指示である。

これにより、例えば、実空間に在る照明の明かりが床面に反射することにより、ランドマーク８００の高反射率部と混同され易い床面等の位置、及び、実空間に誤って配置されたランドマーク８００の位置を通知されることで、認識部２２０は、ランドマーク８００の位置を誤検出しないようにすることができる。

図１５には、第１センサ部によるランドマークの検出方法の例が示されている。図１５では、符号Ｐは、発光ダイオード（Light Emitting Diode：LED）による赤外線の光エネルギーを示す。また、符号Ｉは、環境光エネルギーを示す。また、符号Ｓは、発光ダイオードによる赤外線のマーク反射光輝度値を示す。また、符号Ｎ１は、環境光のマーク反射光輝度値を示す。また、符号Ｎ２は、環境光の床反射光輝度値を示す。また、符号Ｎ３は、発光ダイオードによる赤外線の床反射光輝度値を示す。

第１センサ部２１０は、ハンドパスフィルタ２１１と、投光部２７０とを有する。ハンドパスフィルタ２１１は、赤外線を選択的に透過させることにより、透過させた赤外線を第１センサ部２１０の撮像素子（不図示）に受光させる。投光部２７０は、ランドマーク８００（図４を参照）が配置された移動経路上（床面）の検出範囲２６０（図２を参照）に向けて、発光ダイオードによる赤外線を投光する。ここで、投光部２７０は、太陽光の放射強度が弱い帯域（例えば、波長９４０［ｎｍ］）の赤外線を投光してもよい。また、投光部２７０は、赤外線を投光するか否かを、所定の周期（例えば、３０分の１秒周期）で切り替える。

第１センサ部２１０は、赤外線が投光されている間に撮像した画像を示す信号と、赤外線が投光されていない間に撮像した画像を示す信号とを、認識部２２０にそれぞれ出力する。認識部２２０は、赤外線が投光されている間に撮像した画像と、赤外線が投光されていない間に撮像した画像との差分画像を算出する。差分画像では、環境光の反射光(Ｎ１及びＮ２)が除去されている。これにより、認識部２２０は、環境光のある空間において、ランドマーク８００を安定して認識することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

例えば、第１センサ部２１０は、移動体２００の移動距離に応じて、検出範囲２６０を広げてもよい。

１００…配置決定装置， １１０…距離算出部， １２０…領域設定部（領域設定部）， １３０…配置決定部（配置決定部）， １４０…出力部， ２００…移動体， ２１０…第１センサ部， ２１１…ハンドパスフィルタ， ２２０…認識部（認識部）， ２３０…駆動部（駆動部）， ２４０…第２センサ部， ２５０…制御部， ２６０…検出範囲， ２７０…投光部， ３００…ノード， ３１０…ノード， ３２０…ノード， ３４０…ノード， ３５０〜３５５…ノード， ４００…階段， ５００…検出可能領域候補， ５１０…検出可能領域候補， ５３０…検出可能領域候補， ５４０…検出可能領域候補， ５５０…検出可能領域候補， ５６０…検出可能領域候補， ６００…経路、６１０…経路、６２０…経路、７００…検出可能領域、７１０…検出可能領域， ７２０…検出可能領域， ７３０…検出可能領域， ７４０…検出可能領域， ７５０…検出可能領域， ７６０…検出不能領域， ７７０…検出可能領域， ７８０…検出可能領域， ７９０…検出可能領域， ８００…ランドマーク， ８１０…高反射率部， ８２０…低反射率部

Claims (6)

1. 空間を表すノード及びリンクを含む地図上でのランドマークの配置を決定する配置決定装置が行う配置決定方法であって、
   前記空間における前記ランドマークの位置を検出するセンサの検出範囲と、前記センサと共に前記空間を移動する移動体の移動経路と、に基づいて、前記ランドマークの位置を前記移動体が検出することが可能である領域としての検出可能領域を、前記移動経路上に前記リンクに沿って定めるステップと、
   前記検出可能領域におけるランドマークの配置を決定するステップと、
   を有し、
   前記検出可能領域が複数あり、検出可能領域間の長さが所定の最長距離より長い場合、前記移動経路を一つ以上変更するステップ
   をさらに有する配置決定方法。
2. 前記ランドマーク同士の間隔が所定の最短距離以上且つ前記所定の最長距離以下となるように、前記ランドマークの配置を決定するステップ
   をさらに有する請求項１に記載の配置決定方法。
3. 前記移動経路に対する前記移動体の位置の累積誤差に基づいて、前記最長距離を算出するステップ
   をさらに有する請求項２に記載の配置決定方法。
4. 前記移動経路が複数ある場合、前記検出可能領域の候補を前記移動経路毎に定め、前記検出可能領域の候補についての論理和又は論理積に基づいて、前記検出可能領域を定めるステップ
   をさらに有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配置決定方法。
5. 空間を表すノード及びリンクを含む地図上でのランドマークの配置を決定する配置決定装置であって、
   前記空間における前記ランドマークの位置を検出するセンサの検出範囲と、前記センサと共に前記空間を移動する移動体の移動経路と、に基づいて、前記ランドマークの位置を前記移動体が検出することが可能である領域としての検出可能領域を、前記移動経路上に前記リンクに沿って定める領域設定部と、
   前記検出可能領域におけるランドマークの配置を決定する配置決定部と、
   を備え、
   前記配置決定部は、前記検出可能領域が複数あり、検出可能領域間の長さが所定の最長距離より長い場合、前記移動経路を一つ以上変更する配置決定装置。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された配置決定方法に基づいて配置された前記ランドマークの位置を検出するセンサと、
   前記センサによって検出された前記ランドマークの位置と、前記地図上でのランドマークの配置とに基づいて、自己位置を認識する認識部と、
   検出した自己位置に基づいて移動するための駆動部と、
   を備える移動体。