JP7018303B2

JP7018303B2 - 移動体

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Publication number: JP7018303B2
Application number: JP2017243038A
Authority: JP
Inventors: 洋人坂原
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: JP2019109774A

Description

本発明は、障害物検知を行う移動体に関する。

従来の移動体において、測距センサを用いて周囲の物体までの距離を測定し、その測定結果を用いて障害物を検知することが行われている（例えば、特許文献１参照）。そのようにして障害物を検知した場合には、移動体は、例えば、その障害物との衝突を防ぐために減速したり停止したりする。そのように、移動体において障害物検知に応じた移動制御を行うことによって、より安全な移動を実現することができる。

特開２０１７－９７５３５号公報

しかしながら、例えば、操作者がコントロールペンダントを用いて移動体を操作している際に、コントロールペンダントと移動体とを繋ぐケーブルや操作者が障害物として認識されることによって、移動体の移動が制限されることがあった。

一般的にいえば、移動体に衝突する危険性の低い障害物についても、衝突防止のための制御を行うことによって、移動体の本来の移動が制限される可能性があるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、移動体に衝突する危険性の低い障害物によって移動が制限される可能性を低減できる移動体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による移動体は、移動体であって、複数方向に関して周囲の物体までの距離を測定する測距センサと、測距センサによる測定結果を用いて障害物を検知する障害物検知部と、移動体を移動させる移動機構と、障害物検知部によって検知された障害物への衝突を防ぐように移動機構を制御する移動制御部と、障害物検知部によって検知された障害物が、移動体と共に移動しているかどうか判断する判断部と、を備え、移動制御部は、障害物が検知された場合に、判断部の判断結果に応じて異なる制御を行う、ものである。
このような構成により、移動体と共に移動している障害物と、そうでない障害物とについて、障害物が検知された場合の移動制御を異なるものにすることができる。したがって、例えば、コントロールペンダントのケーブルや移動体の操作者などのように、移動体と共に移動している障害物が検知された場合には、停止や減速等を行わないことによって移動体が円滑に移動できるようにすると共に、そうでない通常の障害物が検知された場合には、停止や減速等を行うことによって安全性を確保することもできるようになる。

また、本発明による移動体では、判断部は、検知された障害物の重心位置が、移動体の移動に応じて変化しない場合に、障害物が移動体と共に移動していると判断してもよい。
このような構成により、障害物の重心位置を用いることにより、障害物が移動体と共に移動しているかどうかを判断することができるようになる。

また、本発明による移動体では、判断部は、移動体の移動開始時に検知された障害物の重心位置を基準として、判断を行ってもよい。
このような構成により、移動開始時を基準として、障害物が移動体と共に移動しているかどうかを判断できるようになる。

また、本発明による移動体では、判断部は、移動体に対してあらかじめ決められた角度範囲に存在する障害物についてのみ、判断を行ってもよい。
このような構成により、検知された障害物に関する例外的な移動制御を行う範囲を制限することができる。例えば、コントロールペンダントのケーブルの装着場所は決まっているため、その方向についてのみ例外的な移動制御を行うことによって、他の方向については、より安全性を向上させることができるようになる。

また、本発明による移動体では、判断部は、移動体に対して所定の距離の範囲内に存在する障害物についてのみ、判断を行ってもよい。
このような構成により、検知された障害物に関する例外的な移動制御を行う範囲を制限することができる。例えば、コントロールペンダントのケーブルの検知される範囲は決まっていると考えられるため、その距離の範囲についてのみ例外的な移動制御を行うことによって、他の範囲については、より安全性を向上させることができるようになる。

また、本発明による移動体では、移動制御部は、検知された障害物までの距離が距離閾値より短い場合に、衝突を防止するための制御を行うものであり、移動体と共に移動していると判断された障害物に関する距離閾値は、移動体と共に移動していないと判断された障害物に関する距離閾値より短くてもよい。
このような構成により、移動体と共に移動している障害物については、衝突を防止するための制御を行う範囲が狭くなり、例えば、コントロールペンダントのケーブルや移動体の操作者が障害物として検知されることによって移動体の移動が制限される可能性を低減することができる。

本発明による移動体によれば、移動体と共に移動している障害物と、そうでない障害物とについて、障害物が検知された際の移動制御を異なるものにすることができ、例えば、移動体と共に移動している障害物が検知された場合には、停止や減速等を行わないことによって、移動体の円滑な移動を実現することができるようになる。

本発明の実施の形態による移動体の構成を示すブロック図同実施の形態による移動体の動作を示すフローチャート同実施の形態における移動体が操作されている状況の一例を示す模式図同実施の形態における停止領域の一例を示す図同実施の形態における障害物の検知について説明するための図同実施の形態における障害物の検知について説明するための図同実施の形態における障害物の検知について説明するための図同実施の形態における障害物の検知について説明するための図

以下、本発明による移動体について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態による移動体は、移動体と共に移動している障害物、すなわち移動体との相対位置が変わらない障害物については、他の障害物と異なる移動制御を行うものである。

図１は、本実施の形態による移動体１の構成を示すブロック図である。本実施の形態による移動体１は、移動機構１１と、測距センサ１２と、障害物検知部１３と、現在位置取得部１４と、判断部１５と、移動制御部１６とを備える。なお、移動体１は、通常、自律的に移動するものであるが、操作者による操作もできるものであってもよい。本実施の形態では、移動体１が、自律的に移動すると共に、操作者による操作によって移動することもできるものである場合について主に説明する。なお、移動体１が自律的に移動するとは、移動体１がユーザ等から受け付ける操作指示に応じて移動するのではなく、自らの判断によって目的地に移動することであってもよい。その目的地は、例えば、手動で決められたものであってもよく、または、自動的に決定されたものであってもよい。また、その目的地までの移動は、例えば、移動経路に沿って行われてもよく、または、そうでなくてもよい。また、自らの判断によって目的地に移動するとは、例えば、進行方向、移動や停止などを移動体１が自ら判断することによって、目的地まで移動することであってもよい。また、例えば、移動体１が、障害物に衝突しないように移動することであってもよい。移動体１は、例えば、台車であってもよく、移動するロボットであってもよい。ロボットは、例えば、エンターテインメントロボットであってもよく、監視ロボットであってもよく、搬送ロボットであってもよく、清掃ロボットであってもよく、動画や静止画を撮影するロボットであってもよく、その他のロボットであってもよい。

移動機構１１は、移動体１を移動させる。移動機構１１は、例えば、移動体１を全方向に移動できるものであってもよく、または、そうでなくてもよい。全方向に移動できるとは、任意の方向に移動できることである。移動機構１１は、例えば、走行部（例えば、車輪など）と、その走行部を駆動する駆動手段（例えば、モータやエンジンなど）とを有していてもよい。なお、移動機構１１が、移動体１を全方向に移動できるものである場合には、その走行部は、全方向移動車輪（例えば、オムニホイール、メカナムホイールなど）であってもよい。全方向移動車輪を有し、全方向に移動可能な移動体については、例えば、特開２０１７－１２８１８７号公報を参照されたい。この移動機構１１としては、公知のものを用いることができるため、その詳細な説明を省略する。

測距センサ１２は、複数方向に関して周囲の物体までの距離を測定する。測距センサ１２は、例えば、レーザセンサや、超音波センサ、マイクロ波を用いた距離センサ、ステレオカメラによって撮影されたステレオ画像を用いた距離センサなどであってもよい。そのレーザセンサは、レーザレンジセンサ（レーザレンジスキャナ）であってもよい。なお、それらの測距センサについてはすでに公知であり、それらの説明を省略する。本実施の形態では、測距センサ１２がレーザレンジセンサである場合について主に説明する。また、移動体１は、１個のレーザレンジセンサを有していてもよく、または、２個以上のレーザレンジセンサを有していてもよい。後者の場合には、２個以上のレーザレンジセンサによって、全方向がカバーされてもよい。また、測距センサ１２が超音波センサや、マイクロ波を用いた距離センサなどである場合に、測距センサ１２の測距方向を回転させることによって複数方向の距離を測定してもよく、複数方向ごとに配置された複数の測距センサ１２を用いて複数方向の距離を測定してもよい。測距センサ１２は、所定範囲の方向に関して距離を測定するものであってもよく、全方向に関して距離を測定するものであってもよい。例えば、測距センサ１２は、移動体１の前方のみの範囲について、複数方向の距離を測定するものであってもよい。また、例えば、測距センサ１２は、全周囲（３６０度）について、あらかじめ決められた角度間隔で複数方向の距離を測定するものであってもよい。その角度間隔は、例えば、１度間隔や２度間隔、５度間隔などのように一定であってもよい。測距センサ１２から得られる情報は、例えば、移動体１のある向きを基準とした複数の方位角のそれぞれに関する周辺の物体までの距離であってもよい。その距離を用いることによって、移動体１のローカル座標系において、移動体１の周囲にどのような物体が存在するのかを知ることができるようになる。

障害物検知部１３は、測距センサ１２によって測定された距離を用いて障害物を検知する。障害物検知部１３は、例えば、測距センサ１２によって測定された距離によって、移動体１の近くの所定の領域に物体が存在することが分かった場合に、その物体を障害物として検知してもよい。例えば、測距センサ１２によって測定された周囲の物体までの距離が所定の閾値以下になった場合に、障害物検知部１３は、その物体を障害物として検知してもよい。その周囲の物体までの距離は、例えば、測距センサ１２からの距離であってもよく、移動体１の外縁からの距離であってもよく、移動体１の外縁を仮想的に膨張させた位置からの距離であってもよく、その他の基準からの距離であってもよい。なお、障害物が検知される領域は、１個であってもよく、２個以上であってもよい。その領域は、例えば、移動体１の全方向を含んでいてもよく、または、移動体１の進行方向のみを含んでいてもよい。測距結果を用いて障害物を検知するため、障害物検知部１３は、移動体１のローカル座標系において障害物を検知することになる。移動体１のローカル座標系とは、移動体１において設定された座標系である。障害物検知部１３は、障害物を検知した場合に、その検知した障害物に関するローカル座標系における位置（例えば、座標値等）を取得することが好適である。その位置は、例えば、１以上の点で示されてもよく、線で示されてもよい。その点は、例えば、測距センサ１２による測定点であってもよい。

現在位置取得部１４は、移動体１の現在位置を取得する。現在位置の取得は、例えば、無線通信を用いて行われてもよく、周囲の物体までの距離の測定結果を用いて行われてもよく、周囲の画像を撮影することによって行われてもよく、現在位置を取得できるその他の手段を用いてなされてもよい。無線通信を用いて現在位置を取得する方法としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いる方法や、屋内ＧＰＳを用いる方法、最寄りの無線基地局を用いる方法などが知られている。また、例えば、周囲の物体までの距離の測定結果を用いたり、周囲の画像を撮影したりすることによって現在位置を取得する方法としては、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）などによって知られている方法を用いてもよい。周囲の物体までの距離の測定結果としては、例えば、測距センサ１２の測定結果を用いてもよい。また、あらかじめ作成された地図（例えば、周囲の物体までの距離の測定結果や撮影画像を有する地図など）が記憶されている場合には、現在位置取得部１４は、地図を用いて、周囲の物体までの距離の測定結果に対応する位置を特定することによって現在位置を取得してもよく、周囲の画像を撮影し、地図を用いて、その撮影結果に対応する位置を特定することによって現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部１４は、例えば、自律航法装置を用いて現在位置を取得してもよい。また、現在位置取得部１４は、移動体１の向き（方向）を含む現在位置を取得することが好適である。その方向は、例えば、北を０度として、時計回りに測定された方位角によって示されてもよく、その他の方向を示す情報によって示されてもよい。その向きは、電子コンパスや地磁気センサによって取得されてもよい。

判断部１５は、障害物検知部１３によって検知された障害物が、移動体１と共に移動しているかどうか判断する。この判断には、障害物検知部１３によって検知された障害物に関する測距結果が用いられる。判断部１５は、各測距結果（各測定点）をそれぞれ用いてもよく、または、その測距結果を障害物ごとにグルーピングし、そのグルーピングした測距結果を用いてもよい。なお、測距結果は、例えば、測距センサ１２によって得られた値そのもの（例えば、角度と距離との組）であってもよく、測距センサ１２によって得られた値を移動体１のローカル座標系にプロットした座標値（例えば、（ｘ１，ｙ１）など）であってもよい。本実施の形態では、判断部１５が、検知された障害物に関するローカル座標系での測定点の座標値を障害物検知部１３から受け取る場合について主に説明する。また、測距結果のグルーピングを行う場合には、相互に近接した位置に存在する測定結果をグルーピングしてもよい。そのグルーピングは、例えば、公知のクラスタリングの技術などを用いて行うことができる。障害物の測定結果をグルーピングした後の障害物の位置としては、その測定結果の重心位置を用いてもよい。その場合には、検知された障害物の重心位置を用いて、判断処理が行われることになる。なお、複数の座標値の重心位置は、その複数の座標値に関する、ｘ座標の平均値とｙ座標の平均値との組によって示される。例えば、複数の座標値が（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）である場合には、それらの重心位置の座標値は、（（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３）／３，（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３）／３）となる。以下、判断部１５が、障害物の重心位置を用いて判断処理を行う場合について主に説明する。重心位置を用いる場合には、判断部１５は、検知された障害物の重心位置が、移動体１の移動に応じて変化しないときに、障害物が移動体１と共に移動していると判断してもよい。なお、測距結果そのものを用いる場合には、その重心位置を、測距結果の位置に置き換えればよいことになる。また、判断処理について、（１）移動開始時の位置を基準とした判断と、（２）直前の位置を基準とした判断とについて説明する。

（１）移動開始時の位置を基準とした判断
この場合には、移動体１において、移動開始時、すなわち移動を開始する直前の時点（以下、その時点を時間ｔ＝ｔ_０とする。）に障害物の検知を行い、その移動開始時に検知された各障害物の重心位置が記録されているものとする。例えば、判断部１５が、ｔ＝ｔ_０に検知された障害物の重心位置として、（ｘ１１，ｙ１１）を記憶したとする。この場合には、その重心位置を基準として、判断が行われることになる。

具体的には、移動が開始された後の時間ｔ＝ｔ_ｎ（ｎは、１以上の整数であり、ｔ_ｎ＝ｔ_ｎ－１＋Δｔであるとする。なお、Δｔ＞０である。）において、障害物検知部１３によって障害物が検知されたとする。すると、判断部１５は、その時点の障害物の重心位置を取得する。その重心位置は、（ｘ１２，ｙ１２）であったとする。判断部１５は、基準となるｔ＝ｔ_０の時点の重心位置（ｘ１１，ｙ１１）と、判断対象となるｔ＝ｔ_ｎの時点の重心位置（ｘ１２，ｙ１２）との距離を算出し、その距離があらかじめ決められている閾値Ｌ_THより小さい場合に、ｔ＝ｔ_ｎの時点の障害物の重心位置（ｘ１２，ｙ１２）が、ｔ＝ｔ_０の時点の重心位置（ｘ１１，ｙ１１）に対して変化していない、すなわち、その障害物は移動体１と共に移動していると判断してもよい。一方、ｔ＝ｔ_０の時点の重心位置と、ｔ＝ｔ_ｎの時点の重心位置との距離が閾値Ｌ_THより大きい場合に、判断部１５は、ｔ＝ｔ_ｎの時点の障害物の重心位置が、ｔ＝ｔ_０の時点の重心位置に対して変化している、すなわち、その障害物は移動体１と共に移動していないと判断してもよい。なお、重心位置の距離が閾値Ｌ_THと同じ場合には、判断部１５は、その障害物が移動体１と共に移動していると判断してもよく、または、移動体１と共に移動していないと判断してもよい。また、重心位置が登録されていない障害物については、移動体１の移動に応じて検知範囲に入ってきたことになるため、判断部１５は、移動体１と共に移動している障害物ではないと判断してもよい。

例えば、移動体１に着脱可能な治具を装着する場合があり、そのような治具を装着したまま移動体１が移動することもある。そのような場合に、その治具が障害物として検知される可能性もあるが、上記の判断によって、移動体１と共に移動している障害物と判断されることになり、通常の障害物（すなわち、移動体１と共に移動している障害物ではない障害物）と異なる移動制御が行われるようになる。また、移動体１が搬送ロボットである場合に、搬送対象物が載置台からはみ出していることによって、障害物として検知される可能性もあるが、そのような状況でも、上記の判断によって、その搬送対象物が、移動体１と共に移動している障害物であると判断されることになり、通常の障害物と異なる移動制御が行われるようになる。

（２）直前の位置を基準とした判断
この場合には、移動体１において、移動を開始する直線の時点ｔ＝ｔ_０からΔｔごとに、各障害物の重心位置が記録されているものとする。そして、判断部１５は、時間ｔ＝ｔ_ｎに障害物検知部１３によって検知された障害物の重心位置（Ｘ２２，ｙ２２）と、直前の時間ｔ＝ｔ_ｎ－１に障害物検知部１３によって検知された同じ障害物の重心位置（Ｘ２１，ｙ２１）との距離を算出し、その距離が閾値Ｌ_THより小さい場合に、ｔ＝ｔ_ｎの時点の障害物の重心位置が、ｔ＝ｔ_ｎ－１の時点の重心位置に対して変化していない、すなわち、その障害物は移動体１と共に移動していると判断してもよい。一方、重心位置の距離が閾値Ｌ_THより大きい場合に、判断部１５は、その障害物は移動体１と共に移動していないと判断してもよい。なお、重心位置の距離が閾値Ｌ_THと同じ場合には、判断部１５は、その障害物が移動体１と共に移動していると判断してもよく、または、移動体１と共に移動していないと判断してもよい。

なお、この場合には、直前の１個の重心位置（ｘ２１，ｙ２１）を判断の基準として用いているが、直前の複数の重心位置を判断の基準として用いてもよい。その場合には、例えば、時間ｔ＝ｔ_ｎ－ｍ，ｔ_{ｎ－ｍ＋１}，…，ｔ_ｎ－１（ただし、ｍは、２以上の整数である。）の障害物の重心位置の平均と、時間ｔ＝ｔ_ｎの同じ障害物の重心位置との距離が閾値Ｌ_THより小さいときに、その障害物は移動体１と共に移動していると判断してもよい。なお、Δｔだけ以前の時点の重心位置が登録されていない障害物については、移動体１の移動に応じて検知範囲に入ってきたことになるため、判断部１５は、移動体１と共に移動している障害物ではないと判断してもよい。また、床面で静止している障害物が検知された場合に、その検知された障害物の重心位置の距離は、Δｔの間に、「Δｔ×移動速度」だけ変化することになるため、閾値Ｌ_THは、「Δｔ×移動速度」よりも小さい値に設定されることが好適である。

なお、複数の障害物が検知された場合には、判断部１５は、検知された障害物ごとに上記判断を行うものとする。また、各時間において検知された障害物が、それ以前に検知されたどの障害物に対応しているのかについては、例えば、各障害物の特徴点を用いた物体追跡（トラッキング）の技術等によって判断することができる。なお、物体追跡の技術については、すでに公知であり、詳細な説明を省略する。

移動制御部１６は、移動機構１１を制御することによって、移動体１の移動を制御する。移動の制御は、移動体１の移動の向きや、移動の開始・停止などの制御であってもよい。例えば、移動経路が設定されている場合には、移動制御部１６は、移動体１がその移動経路に沿って移動するように、移動機構１１を制御してもよい。より具体的には、移動制御部１６は、現在位置取得部１４によって取得される現在位置が、その移動経路に沿ったものになるように、移動機構１１を制御してもよい。また、移動制御部１６は、地図を用いて、移動の制御を行ってもよい。その場合には、移動体１は、図示しない記録媒体で記憶されている地図を用いてもよい。また、移動制御部１６は、図示しない受付部が受け付けた操作者による操作指示に応じて、移動機構１１を制御してもよい。この場合には、移動制御部１６は、操作指示に応じた移動の向き、及び速度で移動体１が移動するように、移動機構１１を制御することになる。

また、移動制御部１６は、障害物検知部１３によって検知された障害物への衝突を防ぐように移動機構１１を制御する。なお、移動制御部１６は、障害物が検知された場合に、判断部１５の判断結果に応じて、障害物に関して異なる制御を行う。すなわち、移動制御部１６は、検知された障害物が移動体１と共に移動している場合と通常の場合とで異なる制御を行うことになる。また、移動制御部１６は、移動体１が移動している際の障害物の検知結果を用いた判断結果に応じて移動制御を行うことが好適である。移動体１が停止している際の判断結果は、不適切なものになるからである。移動制御部１６は、検知された障害物が移動体１と共に移動している場合には、検知された障害物が移動体１と共に移動していないものである場合と比較して、衝突を防止するためのより弱い制御を行うものであってもよい。より弱い制御とは、通常の移動制御からの変化が小さくなる制御であると考えてもよい。例えば、停止よりも減速の方がより弱い制御であり、停止よりも迂回の方がより弱い制御である。なお、異なる制御とは、移動制御の方法が異なることを意味しており、その制御の結果が異なるかどうかを意味していない。例えば、後述するように、移動体１と共に移動している障害物と、そうでない障害物とについて、それぞれ異なる距離閾値を用いる場合であっても、検知された障害物が移動体１の近傍に存在するのであれば、いずれの障害物であっても移動体１が停止することになるからである。また、移動制御部１６は、必ずしも検知されたすべての障害物について、衝突を防ぐための制御を行うものではない。移動制御部１６は、検知された障害物について所定の条件（その条件は、例えば、障害物までの距離が、後述する距離閾値より短いことであってもよい。）が満たされる場合には、衝突を防ぐための減速や停止等の制御を行い、検知された障害物についてその所定の条件が満たされない場合には、衝突を防ぐための制御を行わなくてもよい。ここで、移動体１と共に移動している障害物と、そうでない障害物とに関する異なる制御の一例として、以下、異なる距離閾値を用いる場合について説明する。

この場合には、移動制御部１６は、検知された障害物までの距離が距離閾値より短いときに、衝突を防止するための制御を行い、検知された障害物までの距離が距離閾値より長いときに、衝突を防止するための制御を行わないものとする。なお、検知された障害物までの距離が距離閾値と同じであるときには、移動制御部１６は、衝突を防止するための制御を行ってもよく、または行わなくてもよい。その距離閾値は、移動体１と共に移動する障害物と、通常の障害物とで異なっている。すなわち、移動体１と共に移動している障害物に関する距離閾値は、通常の障害物に関する距離閾値よりも短くなっているものとする。したがって、ある障害物が検知されたとしても、その障害物が移動体１と共に移動している場合には、移動体１が停止や減速しないのに対して、その障害物が移動体１と共に移動しているものでない場合には、移動体１が停止や減速するという状況があることになる。ここで、この場合の移動制御について、図４を用いて具体的に説明する。図４は、２個の距離閾値の一例を示す図である。図４において、領域Ｒ１は、移動体１の外縁から距離閾値Ｗ１以内の領域であり、領域Ｒ２は、移動体１の外縁から距離閾値Ｗ２以内の領域である。距離閾値Ｗ１が、移動体１と共に移動している障害物に関する距離閾値であり、距離閾値Ｗ２が、移動体１と共に移動していない障害物に関する距離閾値である。なお、Ｗ２はＷ１よりも大きい実数である。また、この具体例では、距離閾値以内の障害物が検知された場合には、移動制御部１６は、移動体１を停止させるものとする。すると、領域Ｒ２に含まれるが、領域Ｒ１に含まれない領域において障害物が検知された場合であって、その障害物が移動体１と共に移動しているときには、その障害物は、移動体１から距離閾値Ｗ１より遠い位置に存在することになるため、移動制御部１６は、移動体１を停止させない。一方、その検知された障害物が移動体１と共に移動していないときには、その障害物は、移動体１から距離閾値Ｗ２より近い位置に存在することになるため、移動制御部１６は、移動体１を停止させる。なお、領域Ｒ１において障害物が検知された場合には、その障害物が移動体１と共に移動しているかどうかに関わらず、移動制御部１６は、移動体１を停止させることになる。また、検知された障害物が領域Ｒ２に存在しない場合には、移動制御部１６は、移動体１を停止させないことになる。また、図４で示されるように領域Ｒ１，Ｒ２が設定されている場合には、障害物検知部１３は、測距結果を用いて、領域Ｒ２に存在する物体を障害物として検知してもよい。領域Ｒ２より外側の障害物を検知しても意味がないからである。

なお、ここでは、障害物までの距離として、移動体１の外縁からの距離が用いられる場合について説明したが、そうでなくてもよい。障害物までの距離としては、例えば、移動体１の測距センサ１２や、その他の箇所からの距離が用いられてもよい。測距結果によってローカル座標系における障害物の位置を特定できるため、その位置を用いて、移動体１の任意の位置から障害物までの距離を取得することができる。移動制御部１６は、そのようにして取得した距離を用いて、上記の移動制御を行ってもよい。

また、距離閾値は、すべての方向について同じであってもよく、または、方向ごとに異なっていてもよい。後者の場合には、例えば、進行方向については、大きい距離閾値が用いられ、進行方向から離れるにしたがって、短くなってもよい。

また、障害物の検知が行われた場合の制御は、障害物と移動体１との距離に応じて段階的に行われてもよい。例えば、遠くの障害物が検知された場合には、移動制御部１６は、移動体１を減速し、近くの障害物が検知された場合には、移動制御部１６は、移動体１を停止してもよい。移動体１と共に移動している障害物が検知された場合と、通常の障害物が検知された場合のそれぞれについて、そのようになっていてもよい。また、移動体１のローカル座標系において、移動体１と共に移動している障害物に関する停止領域と減速領域とが設定されており、また、通常の障害物に関する停止領域と減速領域とが設定されていてもよい。なお、移動体１と共に移動している障害物の停止領域は、通常の障害物の停止領域よりも移動体１に近い側に設定されており、また、移動体１と共に移動している障害物の減速領域は、通常の障害物の減速領域よりも移動体１に近い側に設定されていることが好適である。そして、移動体１と共に移動している障害物が、移動体１と共に移動している障害物の停止領域に存在する場合には、移動制御部１６は、移動体１を停止させ、移動体１と共に移動している障害物が、移動体１と共に移動している障害物の減速領域に存在する場合には、移動制御部１６は、移動体１を減速させてもよい。また、通常の障害物が、通常の障害物の停止領域に存在する場合には、移動制御部１６は、移動体１を停止させ、通常の障害物が、通常の障害物の減速領域に存在する場合には、移動制御部１６は、移動体１を減速させてもよい。なお、移動体１が減速される場合に、その減速後の速度が決まっていてもよく、または、そうでなくてもよい。後者の場合には、例えば、その時点の速度に対して相対的に決まる速度（例えば、５０％の速度など）となるように減速が行われてもよい。

また、移動体１と共に移動している障害物が検知されたことに応じて、移動体１が停止や減速を行うことがある場合について説明したが、そうでなくてもよい。移動制御部１６は、移動体１と共に移動している障害物が検知された場合には、その障害物への衝突を防止するための制御を行わなくてもよい。具体的には、上記説明において、移動体１と共に移動している障害物に関する距離閾値は、最低の値、すなわち移動体１と共に移動している障害物に対して衝突を防止するための制御が行われることにない値に設定されてもよい。図４の場合には、例えば、移動体１と共に移動している障害物に関する距離閾値Ｗ１は、「０」に設定されてもよい。移動体１と共に移動している障害物は、その移動が継続されている限りは、移動体１に衝突することはなく、また、移動体１と共に移動しないようになった場合には、通常の障害物と判断されるため、移動体１と共に移動している障害物に対して停止や減速を行わなかったとしても、問題の発生する可能性は低いと考えられるからである。

次に、移動体１の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）移動制御部１６は、移動を開始するかどうか判断する。そして、移動を開始する場合には、ステップＳ１０２に進み、そうでない場合には、移動を開始するまでステップＳ１０１の処理を繰り返す。なお、移動制御部１６は、例えば、操作者からの操作指示が受け付けられた場合に、移動を開始すると判断してもよく、経路に沿った自律的な移動を開始する場合に、移動を開始すると判断してもよい。

（ステップＳ１０２）測距センサ１２は、移動体１の周囲の物体までの距離を測定し、障害物検知部１３は、その測距結果を用いて障害物を検知する。

（ステップＳ１０３）判断部１５は、ステップＳ１０２で検知された障害物のローカル座標系における位置を、図示しない記録媒体に登録する。その位置と共に、その時点の時間も登録されてもよい。なお、ステップＳ１０２で障害物が検知されなかった場合には、この登録は行われなくてもよい。

（ステップＳ１０４）移動制御部１６は、移動体１の移動の制御を行う。この移動の制御は、例えば、操作指示に応じた移動の制御であってもよく、目的地に向かう自律的な移動の制御であってもよい。例えば、このステップＳ１０４の移動の制御が繰り返して行われることによって、移動体１は、出発地から目的地に到達してもよい。

（ステップＳ１０５）測距センサ１２は、移動体１の周囲の物体までの距離を測定し、障害物検知部１３は、その測距結果を用いて障害物を検知する。

（ステップＳ１０６）障害物検知部１３は、ステップＳ１０５において、検知した障害物が存在するかどうか判断する。そして、検知した障害物が存在する場合には、ステップＳ１０７に進み、そうでない場合には、ステップＳ１０４に戻る。

（ステップＳ１０７）判断部１５は、ステップＳ１０５で検知された障害物のローカル座標系における位置を、図示しない記録媒体に登録する。その位置と共に、その時点の時間も登録されてもよい。

（ステップＳ１０８）判断部１５は、ステップＳ１０３やステップＳ１０７で登録された障害物の位置を用いて、上記（１）または（２）のようにして、検知された障害物が移動体１と共に移動しているかどうか判断する。そして、検知された障害物が移動体１と共に移動している場合には、ステップＳ１０９に進み、そうでない場合には、ステップＳ１１０に進む。

（ステップＳ１０９）移動制御部１６は、移動体１と共に移動している障害物の検知に応じた移動制御を行う。そして、ステップＳ１０４に戻る。この移動制御は、上記のように、例えば、移動体１の減速や停止などであってもよい。また、検知された障害物までの距離が距離閾値よりも大きい場合には、移動制御部１６は、障害物の検知に応じた制御を行わなくてもよい。なお、移動体１と共に移動している障害物に関する距離閾値が最低の値に設定されている場合には、移動制御部１６は、移動体１と共に移動している障害物の検知に応じた移動制御（例えば、減速や停止など）は行わないことになる。また、障害物の検知に応じて移動体１を減速させた場合には、移動制御部１６は、移動速度の上限を減速後のものに制限した上で、ステップＳ１０４に戻って移動を継続してもよい。その場合には、障害物が検知されなくなったとき（ステップＳ１０６でＮＯと判断されたとき）に、移動速度の上限の制限を解除してもよい。また、障害物の検知に応じて移動体１を停止させた場合には、移動制御部１６は、障害物が検知されなくなるまで停止を継続し、障害物が検知されなくなってから、ステップＳ１０４に戻って移動を再開してもよい。

（ステップＳ１１０）移動制御部１６は、通常の障害物の検知に応じた移動制御を行う。そして、ステップＳ１０４に戻る。この移動制御は、上記のように、例えば、移動体１の減速や停止などであってもよい。また、検知された障害物までの距離が距離閾値よりも大きい場合には、移動制御部１６は、障害物の検知に応じた制御を行わなくてもよい。また、障害物の検知に応じて移動体１を減速させた場合には、移動制御部１６は、移動速度の上限を減速後のものに制限した上で、ステップＳ１０４に戻って移動を継続してもよい。その場合には、障害物が検知されなくなったとき（ステップＳ１０６でＮＯと判断されたとき）に、移動速度の上限の制限を解除してもよい。また、障害物の検知に応じて移動体１を停止させた場合には、移動制御部１６は、障害物が検知されなくなるまで停止を継続し、障害物が検知されなくなってから、ステップＳ１０４に戻って移動を再開してもよい。

なお、図２のフローチャートでは、障害物検知において１個の障害物が検知される場合について説明したが、障害物検知において２個以上の障害物が同時に検知されることもあり得る。その場合には、例えば、検知された障害物ごとに、ステップＳ１０８～Ｓ１１０と同様に、移動体１と共に移動している障害物かどうかの判断と、その判断結果に応じた移動制御の特定とを行ってもよい。なお、この場合には、移動制御部１６は、各障害物に対応する移動制御を障害物ごとに特定し、その特定した複数の移動制御から、最も安全性の高い移動制御を選択して、その移動制御を行うように移動機構１１を制御してもよい。最も安全性の高い移動制御とは、障害物に衝突する可能性が最も低い移動制御である。例えば、特定した移動制御が、移動体１の減速と、移動体１の停止とであった場合には、移動制御部１６は、最も安全性の高い移動体１の停止を選択し、移動体１が停止するように移動機構１１を制御してもよい。また、図２のフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。また、図２のフローチャートには含まれていないが、現在位置取得部１４による現在位置の取得は、繰り返して行われているものとする。また、図２のフローチャートにおいて、移動体１が目的地に到達したこと、操作者によって移動が停止されたこと、または電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。

次に、本実施の形態による移動体１の動作について、具体例を用いて説明する。図３は、この具体例における移動体１を示す模式図である。図３を参照して、操作者５は、ケーブル９によって移動体１に接続されたコントロールペンダント７を保持しており、そのコントロールペンダント７によって移動体１が手動操作されるものとする。そして、移動体１は、図中の矢印の方向に、すなわち操作者５が後退する方向に移動されるものとする。また、この具体例では、図４で示されるように、移動体１と共に移動している障害物に関する停止領域Ｒ１と、通常の障害物に関する停止領域Ｒ２とが設定されているものとする。

まず、操作者５がコントロールペンダント７を操作して、移動体１の矢印方向への移動に対応する操作指示を入力したとする。すると、その操作指示は、ケーブル９を介して移動体１で受け付けられ、移動制御部１６は、移動を開始すると判断する（ステップＳ１０１）。そして、移動制御部１６は、障害物検知部１３に障害物検知を行う旨の指示を渡す。その指示を受け取ると、障害物検知部１３は、測距センサ１２によって測定された結果を用いて、領域Ｒ２に存在する障害物を検知する（ステップＳ１０２）。なお、この検知の時点が、時間ｔ＝ｔ_０であるとする。この場合には、図５Ａで示されるように、ケーブル９に対応する障害物Ｄ１と、操作者５に対応する障害物Ｄ２が検知されたとする。図５Ａは、測距センサ１２の測距結果を用いて検知された障害物を、移動体１のローカル座標系（測距センサ１２の位置を原点とするｘｙ直交座標系）にプロットしたものである。図５Ａで示される矢印は、測距に用いられたレーザのうち、障害物に当たったものを示している。障害物検知部１３は、検知した障害物Ｄ１，Ｄ２にそれぞれ対応する測定点の座標値を判断部１５に渡す。すると、判断部１５は、それらの測定点の座標値を用いて、障害物Ｄ１の重心位置（ｘ１００，ｙ１００）と、障害物Ｄ２の重心位置（ｘ２００，ｙ２００）とを算出し、それらを時間ｔ_０に対応付けて図示しない記録媒体に記録する（ステップＳ１０３）。

次に、移動制御部１６は、受け付けられた操作指示に応じて、移動体１が図３の矢印方向に移動するように移動機構１１を制御する（ステップＳ１０４）。その結果、移動体１が図３の矢印方向に移動することになる。なお、移動体１が少し移動した時点（移動が継続している時点であるとする。）で、移動制御部１６は、障害物検知部１３に障害物検知を行う旨の指示を渡す。その指示を受け取ると、障害物検知部１３は、測距結果を用いて障害物を検知する（ステップＳ１０５）。また、この検知の時点が、時間ｔ＝ｔ_１であるとする。この場合にも、図５Ｂで示されるように、ケーブル９に対応する障害物Ｄ１と、操作者５に対応する障害物Ｄ２が検知されたとする。すると、障害物検知部１３は、検知した障害物が存在すると判断し、その検知した障害物Ｄ１，Ｄ２にそれぞれ対応する測定点の座標値を判断部１５に渡す（ステップＳ１０６）。また、判断部１５は、それらの測定点の座標値を用いて、障害物Ｄ１の重心位置（ｘ１０１，ｙ１０１）と、障害物Ｄ２の重心位置（ｘ２０１，ｙ２０１）とを算出し、それらを時間ｔ_１に対応付けて図示しない記録媒体に記録する（ステップＳ１０７）。

その後、判断部１５は、時間ｔ_０における各障害物の重心位置と、時間ｔ_１における各障害物の重心に位置とを読み出し、各障害物について、時間ｔ_０の重心位置と、時間ｔ_１の重心位置との距離を算出し、その算出した距離が閾値Ｌ_THより小さいかどうか判断する。この場合には、両方の距離が、閾値Ｌ_THより小さかったとする。すると、判断部１５は、障害物Ｄ１，Ｄ２が両方とも、移動体１と共に移動している障害物であると判断し、その判断結果を移動制御部１６に渡す（ステップＳ１０８）。その判断結果を受け取ると、移動制御部１６は、障害物検知部１３によって検知された障害物Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ、移動体１と共に移動している障害物に対応する停止領域Ｒ１に存在するかどうか判断する。この場合には、障害物Ｄ１，Ｄ２は両方とも、停止領域Ｒ１に存在しなかったとする。すると、移動制御部１６は、移動体１を停止させることなく、移動体１の移動を継続する（ステップＳ１０９，Ｓ１０４）。

なお、このような処理が繰り返され、図３の矢印方向への移動が継続されている際に、床に存在する障害物に移動体１が近づき、障害物検知部１３による障害物の検知結果が、図５Ｃで示されるようになったとする。図５Ｃでは、ケーブル９に対応する障害物Ｄ１と、操作者５に対応する障害物Ｄ２と、床に存在する新たな障害物Ｄ３とが検知されている。そして、障害物検知部１３は、検知した障害物が存在すると判断し、その検知した障害物Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３にそれぞれ対応する測定点の座標値を判断部１５に渡す（ステップＳ１０６）。すると、判断部１５は、それらの測定点の座標値を用いて、障害物Ｄ１の重心位置（ｘ１１０，ｙ１１０）と、障害物Ｄ２の重心位置（ｘ２１０，ｙ２１０）と、障害物Ｄ３の重心位置（Ｘ３１０，ｙ３１０）とを算出し、それらをその時点の時間ｔ_１０に対応付けて図示しない記録媒体に記録する（ステップＳ１０７）。

その後、判断部１５は、その時点における各障害物の重心位置と、Δｔだけ以前の時点における各障害物の重心位置とを読み出し、各障害物について、両重心位置の距離を算出し、その算出した距離が閾値Ｌ_THより小さいかどうか判断する。この場合には、障害物Ｄ１，Ｄ２の距離は、閾値Ｌ_THより小さいため、判断部１５によって移動体１と共に移動している障害物であると判断され、障害物Ｄ３については、Δｔだけ以前の時点における重心位置が記録されていないため、判断部１５によって移動体１と共に移動している障害物ではないと判断されたとする（ステップＳ１０８）。また、障害物Ｄ１，Ｄ２については、上記説明と同様に、移動体１と共に移動している障害物の停止領域Ｒ１の外側に存在するが、障害物Ｄ３については、通常の障害物の停止領域Ｒ２の内部に存在すると判断されたとする。すると、移動制御部１６は、障害物Ｄ１～Ｄ３の各位置に応じた移動制御のうち、最も安全性の高い移動制御である停止制御を行うことになる。このようにして、移動制御部１６は、移動体１が停止するように移動機構１１を制御する（ステップＳ１１０）。その後、例えば、操作者５が、その障害物Ｄ３を移動させた場合には、その障害物Ｄ３が検知されなくなり、移動体１は、移動を再開できるようになる。なお、このように、移動体１と共に移動している障害物と、通常の障害物との両方が検知され、通常の障害物が停止領域に存在することによって停止制御が行われた場合には、その通常の障害物が停止領域に存在しなくなった際に、移動が再開されてもよい。

なお、本実施の形態では、すべての方向及び距離について、検知された障害物に関する判断を行う場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、判断部１５は、移動体１に対してあらかじめ決められた角度範囲に存在する障害物についてのみ、移動体１と共に移動している障害物かどうかの判断を行ってもよい。あらかじめ決められた角度範囲とは、例えば、移動体１において、操作者やコントロールペンダントのケーブルが障害物として検知される可能性の高い角度範囲であってもよい。通常、ケーブルは特定の位置に装着されているため、操作者やコントロールペンダントのケーブルが障害物として検知される可能性の高い角度範囲は、限定されることになる。したがって、そのような角度範囲を、あらかじめ決められた角度範囲としてもよい。また、判断部１５は、移動体１に対して所定の距離の範囲内に存在する障害物についてのみ、移動体１と共に移動している障害物かどうかの判断を行ってもよい。その所定の距離の範囲内は、移動体１に近い範囲であることが好適である。具体的には、例えば、図６で示されるように、領域Ｒ３に存在する障害物についてのみ、判断部１５による判断処理を行うようにしてもよい。領域Ｒ３は、あらかじめ決められた角度θ１の範囲内であり、また、測距センサ１２の位置からの距離がＬ１以内の範囲である。なお、距離の範囲については、例えば、移動体１の外縁や、その他の箇所からの距離の範囲が用いられてもよい。

以上のように、本実施の形態による移動体１によれば、検知した障害物が移動体１と共に移動しているものである場合と、通常のものである場合とで異なる移動制御を行うことによって、移動体１と共に移動している障害物や通常の障害物に対して、適切な移動制御を行うことができるようになる。したがって、移動体１に衝突する危険性の低い障害物によって、移動体１の移動が制限される可能性を低減することができる。具体的には、移動体１と共に移動している障害物が検知されたことに応じて移動体１が減速されたり停止されたりする可能性を低減することができ、例えば、操作者が移動体１と共に移動している場合であっても、移動体１のより円滑な移動を継続することができるようになる。また、通常の障害物が検知された場合には、その検知に応じて移動体１が減速されたり停止されたりすることによって、安全性を確保することができるようになる。

なお、本実施の形態では、移動体１が操作者からの操作指示に応じて移動する場合について主に説明したが、そうでなくてもよい。移動体１は自律的に移動するものであってもよい。その場合でも、例えば、その移動体１と共に歩いている人間については、移動体１と共に移動している障害物と判断されることになり、その人間の存在によって、移動体１の移動が制限されないことになる。

また、本実施の形態では、測距センサ１２による測定結果を用いた障害物検知のみを行う場合について説明したが、それ以外の障害物検知を行ってもよい。例えば、接触センサを用いた障害物検知を行うようにしてもよい。その場合には、接触センサによって障害物が検知された際に、移動制御部１６は、移動体１を停止させるなどの移動制御を行ってもよい。
また、上記実施の形態において、移動制御部１６による移動制御に現在位置が用いられない場合には、移動体１は、現在位置取得部１４を備えていなくてもよい。

また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、または、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、または、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、または長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、または、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、または、図示しない読み出し部が行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、または、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。

また、上記実施の形態において、移動体１に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、または、別々のデバイスを有してもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、または、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。また、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、または分散処理を行ってもよい。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

以上より、本発明による移動体によれば、移動体と共に移動している障害物にも、そうでない障害物にも適切に対応することができるという効果が得られ、例えば、自律的に移動すると共に、操作者による操作指示によっても移動可能な移動体として有用である。

１移動体
１１移動機構
１２測距センサ
１３障害物検知部
１４現在位置取得部
１５判断部
１６移動制御部

Claims

移動体であって、
複数方向に関して周囲の物体までの距離を測定する測距センサと、
前記測距センサによる測定結果を用いて障害物を検知する障害物検知部と、
前記移動体を移動させる移動機構と、
前記障害物検知部によって検知された障害物への衝突を防ぐように前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記障害物検知部によって検知された障害物が、前記移動体と共に移動しているかどうか判断する判断部と、を備え、
前記移動制御部は、障害物が検知された場合に、当該検知された障害物が前記移動体と共に移動していないと判断されたときには、衝突を防止するための通常の制御を行い、当該検知された障害物が前記移動体と共に移動していると判断されたときには、当該検知された障害物が前記移動体と共に移動していないと判断されたときと比較して、衝突を防止するためのより弱い制御を行う、移動体。
前記判断部は、検知された障害物の重心位置が、前記移動体の移動に応じて変化しない場合に、当該障害物が前記移動体と共に移動していると判断する、請求項１記載の移動体。
前記判断部は、前記移動体の移動開始時に検知された障害物の重心位置を基準として、前記判断を行う、請求項２記載の移動体。
前記判断部は、前記移動体に対してあらかじめ決められた角度範囲に存在する障害物についてのみ、前記判断を行う、請求項１から請求項３のいずれか記載の移動体。
前記判断部は、前記移動体に対して所定の距離の範囲内に存在する障害物についてのみ、前記判断を行う、請求項１から請求項４のいずれか記載の移動体。
前記移動制御部は、検知された障害物までの距離が距離閾値より短い場合に、衝突を防止するための制御を行うものであり、
前記移動体と共に移動していると判断された障害物に関する距離閾値は、前記移動体と共に移動していないと判断された障害物に関する距離閾値より短い、請求項１から請求項５のいずれか記載の移動体。