JP7147624B2 - 自律移動ロボット - Google Patents

Description

本発明は、自律移動ロボットに関する。

医療施設や介護施設などに代表される施設においては、昼間は多くの職員が施設内を行き来しており、施設内で不具合が発生した対象者を職員が迅速に発見することが可能である。一方、夜間は宿直担当職員が一定時間間隔で施設内を定期巡回することにより不具合の発見に努めている。

このような状況を補うために、施設内の所定の位置にカメラを設置し、該カメラが撮像した画像（静止画像又は動画像）を職員が待機している居室に転送するシステムが採用されている。

しかしながら、上述したシステムにおいて、カメラの死角に存在する対象者を画像で発見することは困難である。例えば、宿直担当職員の巡回時間間隔が１時間の場合、巡回直後にカメラの死角で転倒したり徘徊している対象者を発見するのは、次の１時間後になってしまう場合がある。

かかる状況を改善すべく、施設内を自動巡回する自律移動ロボットを利用することができる。例えば、自動巡回する自律移動ロボットが、転倒者を発見した場合、職員が当該自律移動ロボットの場所を変更したい場合がある。また変更した場所から、従来通りの巡回移動を継続してもらいたい場合もある。このように自律移動ロボットには、予め定められた巡回経路を走行する自動巡回中であっても、ユーザの要求に応じて走行することが求められる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、自動巡回中であっても、ユーザの要求に応じて走行することが可能な自律移動ロボットを実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の態様１に係る自律移動ロボットは、設定された経路を自動巡回する自律移動ロボットであって、ユーザ操作を検知する第１のセンサと、前記第１のセンサの出力信号を参照して、当該自律移動ロボットを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記第１のセンサが前記ユーザ操作を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記ユーザ操作とは独立に設定された巡回経路に従って、当該自律移動ロボットを走行させる自動モードから、前記ユーザ操作に従って、当該自律移動ロボットを走行させる手動モードへと切り替える処理を実行する、構成である。

上記の構成によれば、自動巡回中（自動モードによる走行中）であってもユーザの要求に応じた走行（手動モードによる走行）が可能な自律移動ロボットを実現することができる。

本発明の態様２に係る自律移動ロボットは、上記の態様１において、前記コントローラは、前記手動モードにおいて、前記ユーザが前記自律移動ロボットを前進させる力、及び、前記ユーザが前記自律移動ロボットを回転させる力のうちの少なくとも一つに応じて、前記自律移動ロボットの移動方向および速度のうちの少なくとも一つを決定する、構成としてもよい。

上記の構成によれば、ユーザにより加えられた力に応じて手動モードの態様を決定することができる。

本発明の態様３に係る自律移動ロボットは、上記の態様１または２において、徘徊者を検知する第２のセンサを更に備え、前記コントローラは、前記自動モードにおいて前記第２のセンサが前記徘徊者を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記自動モードから、前記徘徊者を追従する追従モードへと切り替える処理を実行する、構成としてもよい。

上記の構成によれば、自動モードよりも追従モードを優先して実行することが可能な自律移動ロボットを実現することができる。

本発明の態様４に係る自律移動ロボットは、上記の態様３において、前記コントローラは、前記追従モードにおいて前記第１のセンサが前記ユーザ操作を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記追従モードから前記手動モードへと切り替える処理を実行する、構成としてもよい。

上記の構成によれば、追従モードよりも手動モードを優先して実行することが可能な自律移動ロボットを実現することができる。

本発明の態様５に係る自律移動ロボットは、上記の態様１から４のいずれかにおいて、バッテリを更に備え、前記コントローラは、前記バッテリの電圧が低下した場合、前記自律移動ロボットの動作モードを、前記バッテリの電圧に応じて走行速度を制限する低電圧走行モードに切り替える処理を実行する、構成としてもよい。

上記の構成によれば、バッテリの電圧低下時には、低電圧走行モードを優先して実行することが可能な自律移動ロボットを実現することができる。

本発明の態様６に係る自律移動ロボットは、上記の態様１から５の何れか１項において、前記コントローラは、前記第１のセンサの出力信号を取得する少なくとも１つの入力インタフェースと、予め定められたプログラムに従って前記各処理を実行する少なくとも１つのプロセッサと、前記プログラムを格納した少なくとも１つのメモリと、を備えている、構成としてもよい。

上記の構成によれば、メモリに格納された情報を参照してプロセッサが処理を実行することにより、優先度を判断し、緊急度の高い事象に対応可能な自律移動ロボットを実現することができる。

本発明の態様７に係る制御方法は、設定された経路を自動巡回する自律移動ロボットを制御する制御方法であって、第１のセンサを用いて当該自律移動ロボットの走行モードを指定するユーザ操作を検知する工程と、前記第１のセンサの出力信号を参照して、当該自律移動ロボットを制御する工程と、を備え、前記制御する工程は、前記第１のセンサが前記ユーザ操作を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記ユーザ操作とは独立に設定された巡回経路に従って、当該自律移動ロボットを走行させる自動モードから、前記ユーザ操作に従って、当該自律移動ロボットを走行させる手動モードへと切り替える処理を含む、方法である。

上記の方法によれば、前記自律移動ロボットと同様の効果を奏する。

本発明の態様８に係る自律移動ロボットを制御する制御プログラムであって、前記コントローラに前記各処理を実行させることを特徴とする制御プログラムは、上記の態様１～５の何れか１項において、請求項１～５の何れか１項に記載の自律移動ロボットを制御する制御プログラムであって、前記コントローラに前記各処理を実行させる構成としてもよい。

上記の構成によれば、前記制御方法と同様の効果を奏する。

本発明によれば、上記の構成によれば、施設内で転倒している対象者や徘徊している対象者を迅速に発見し、優先度を判断し、緊急度の高い事象に対応可能な自律移動ロボットを実現することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る自律移動ロボットが備えている主要な構成を模式的に示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る自律移動ロボットが施設内を見回っている様子を模式的に示す斜視図である。 測域センサにより検知された障害物をマッピングした様子を模式的に示す概略平面図である。 自動巡回モードと手動モードとを切り替える方法を示すフローチャートである。 自動巡回モードと手動モードと人追従モードとを切り替える方法を示すフローチャートである。 ブロック地図に基づく目標走行の態様を模式的に示す概略図である。 ブロック地図に基づく壁沿走行の態様を模式的に示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る自律移動ロボットが備えている主要なハードウェア構成を模式的に示す概略図である。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態に係る自律移動ロボット１０について、図１～図４ならびに図８を参照して説明する。自律移動ロボット１０は、医療施設や介護施設などの職員に代わって施設内の見回りを実施する介護医療用の自律移動ロボットであって、徘徊している施設利用者や、動けない状態になっている施設利用者（すなわちフロア上に倒れている施設利用者）を検出可能な自走式のロボットである。

（自律移動ロボット１０の主要構成）
図１は、自律移動ロボット１０の主なハードウェア構成を示したブロック図である。図１に示すように、自律移動ロボット１０は、少なくともコントローラ１１と、力覚センサ１２と、測域センサ１３と、駆動装置１６と、エンコーダ１７と、とを備えている。別の好ましい実施形態では、自律移動ロボット１０は更に、接触センサ１４と、カメラ１５と、通信インタフェース１８と、停止信号入力インタフェース１９とを備えることができる。

コントローラ１１は、主要な構成として経路情報生成部１１１と、判定部１１２と、オブジェクト抽出部１１３と、出力インタフェース１１４と、位置情報生成部１１５と、マップ情報入力部１１６とを有する。図１では、コントローラ１１を機能ブロック図を用いて機能的に示しているが、後述する図８では、コントローラ１１のハードウェア構成を示す。

マップ情報入力部１１６は、通信インタフェース１８を介して入力することが好ましいが、プロセッサ１３５にて生成されたマップ情報を入力することも可能である。経路情報生成部１１１、判定部１１２、オブジェクト抽出部１１３、およびマップ情報入力部１１６は、機能としてプロセッサ１３５にて実行されることが好ましい。

（自律移動ロボット１０の実装態様）
図２は、本発明の一実施形態に係る自律移動ロボット１０が施設内を見回っている様子を模式的に示す斜視図である。図２では、自律移動ロボット１０が、フロアＦ上に倒れている施設利用者Ｐ_０を検知した様子を模式的に示している。

図２に示すように、自律移動ロボット１０は、施設のフロアＦの上に載置されている。自律移動ロボット１０は、駆動機構１６を用いて施設内を自走することができる。

図２において、フロアＦの表面に沿った平面をｘｙ平面と定め、フロアＦの表面の法線方向のうち当該表面から天頂へ向かう方向をｚ軸正方向と定める。また、図２に示すように、自律移動ロボット１０の前進方向をｘ軸正方向と定める。また、ｘｙ平面に含まれる方向のうち、上述したｘ軸正方向及びｚ軸正方向とともに右手系の直交座標系を構成する方向をｙ軸正方向と定める。

自律移動ロボット１０の筐体は、測域センサ１３、接触センサ１４およびカメラ１５を備える。図２では、自律移動ロボット１０の筐体正面領域に、カメラ１５のみを図示し、それ以外のハードウェアの図示は省略している。また、自律移動ロボット１０の筐体の内部構造についても、その図示を省略している。上記筐体正面領域では、例えばカメラ１５の隣に赤外線ランプなどを搭載することもできる。

測域センサ１３およびカメラ１５は、自律移動ロボット１０の筐体表面の任意の場所に配置可能であるが、自律移動ロボット１０の前進方向正面に配置されていることが好ましい。接触センサ１４は、自律移動ロボット１０の筐体表面の複数の箇所に配置されることが好ましい。

（自動巡回モード）
図１に示すように、コントローラ１１は、少なくともマップ情報入力部１１６と、経路情報生成部１１１と、出力インタフェース１１４と、位置情報生成部１１５とを有する。

マップ情報入力部１１６は、後述する施設内のブロック地図情報を取得する。位置情報生成部１１５は、エンコーダ１７を介して自律移動ロボット１０の施設内における現在位置情報を生成する。経路情報生成部１１１は、当該生成された自律移動ロボット１０の施設内における現在位置情報と、ブロック地図情報とに基づいて自律移動ロボット１０が施設内を巡回移動する大まかな経路情報を生成する。経路情報生成部１１１は更に、測域センサ１３によって検知された障害物情報や、カメラ１５によって撮影された画像情報からオブジェクト抽出部１１３によって抽出されたオブジェクト情報に基づいて、より詳細な経路情報を生成する。

種々の処理はプロセッサ１３５により実行され、各種の情報、処理を実行するためのアルゴリズムを規定したプログラムはメモリ１３６に格納されることが好ましい。

上記のように経路情報生成部１１１によって生成された経路情報に基づいて、出力インタフェース１１４は、自動巡回モード（特許請求の範囲の「自動モード」に相当）の移動速度を算出する（後述する図４のＳ２１）。

出力インタフェース１１４は、当該生成された経路情報に応じた出力情報を駆動装置１６に出力する。当該出力情報に基づいて駆動装置１６が駆動することにより自律移動ロボット１０が巡回移動する。自律移動ロボット１０が施設内を巡回移動するための駆動装置１６の移動量に基づいて、エンコーダ１７は、自律移動ロボット１０の走行距離情報と移動方向情報を生成する。エンコーダ１７により生成された当該走行距離と移動方向の情報に基づいて、位置情報生成部１１５は自律移動ロボット１０の位置情報を生成する。

（ブロック地図情報）
上述のとおり、マップ情報入力部１１６は、施設内のブロック地図情報を取得する。本発明においてブロック地図とは、施設内のフロア情報を簡略化してブロック化した地図のことをいう。

好ましい実施形態では、医療施設や介護施設などの施設のフロア図から自律移動ロボット１０が通ってよい場所を設定する。１つの部屋の前の廊下が１つのブロック（２１ａ、２１ｂ、・・・）となるようにブロック分けをする（図６参照）。ここで大きなブロックは１～２ｍを目安に分割することが好ましい。各ブロックの中心点２２を設定し、自律移動ロボット１０が現時点で存在するブロック（図６ではブロック２１ａ）には中心点を設定する必要はない。各ブロックの中心点を目標地点に設定する。図６では、ブロック２１ａに存在している自律移動ロボット１０を出発点として、ブロック２１ｂの中心点２２を目標地点として移動する経路を示している。また、ブロック毎に、ブロック沿いの壁２４の情報を設定する。

好ましい実施形態では、当該移動方向情報を組み合わせた移動ブロック経路の生成を人為的に設定することができるが、目標地点（最終ブロックの中心点）を設定することにより最短経路を生成するアルゴリズムによって自動的に移動ブロック経路を設定することもできる。このように生成したブロック地図の情報をマップ情報入力部１１６に入力する。

（測域センサによる障害物検知）
自律移動ロボット１０は、巡回走行しながら、測域センサ１３によって施設内の障害物を検知する。測域センサ１３は、上述のとおり自律移動ロボット１０の筐体の表面の任意の場所に配置されることができるが、フロアＦから高さ３５ｃｍ程度の水平面を測定できるように配置されることが好ましい。測域センサ１３は、例えば、北陽電機株式会社製のＵＳＴ－１０ＬＸのようなレーザ方式の測域センサを採用することができる。

測域センサ１３により施設内の障害物を検知した様子を図３に模式的に示す。図３は、ｚ軸正方向からフロアＦ面を臨む平面図である。フロアＦ表面からｚ軸方向＋３５ｃｍの高さであって、自律移動ロボット１０の筐体に搭載された測域センサ１３の位置を原点とし、自律移動ロボット１０の前進方向をｘ軸とし、平面方向にてｘ軸に直交する方向をｙ軸とした。図３において、障害物は小さな丸印によって表示されている。図３に示すように、測域センサ１３の走査角度を±θ°で示す。好ましい実施形態では、測域センサ１３は、±θ＝±１１５度の範囲で障害物を検知する。また、測域センサ１３は、０．０６ｍ～１０ｍ程度の検出距離であることが好ましい。測域センサ１３の走査時間は２５ｍｓであることが好ましい。測域センサ１３の角度分解能は０．２５度であることが好ましい。これらの値に限定されることなく、測域センサ１３は、任意の検出距離、走査角度、走査時間、角度分解能を有することができる。

（手動モード）
自律移動ロボット１０は、図２に示すように、その上端部が半球状に丸められた略円柱状の形状を有する。半球状に丸められた上端部に力覚センサ１２を配置することができる。力覚センサ１２に力をより正確に伝えるために、力覚センサ１２に接続されたレバー（図示せず）を自律移動ロボット１０の上端部に配置することも好ましい。当該上端部に付勢された力を力覚センサ１２が感知し、外部から付勢された力を入力信号として判定部１１２にて判断する。

本実施形態では、力覚センサ１２は自律移動ロボット１０の上端部に配置されているが、配置場所は上端部に限定されず、外部からの力を検知できる場所であれば、自律移動ロボット１０の任意の場所に配置することができる。

施設の職員は、自律移動ロボット１０の上端部に付勢することにより、自律移動ロボット１０の移動速度・移動方向を変更することができる。好ましい実施形態では、職員は自律移動ロボット１０の脇に立ち、自律移動ロボット１０の上端部に配置されている力覚センサ１２に対して付勢することができる。この場合、力覚センサ１２は、自律移動ロボット１０の進行方向に職員など人間の手により付勢される力と、自律移動ロボット１０のｚ軸方向の中心軸周りから職員など人間の手により付勢される回転モーメントとの大きさを入力信号として判定部１１２にて判定する。

経路情報生成部１１１は、判定部１１２にて判定された入力信号の大きさに基づいて手動モードにおける移動速度を計算し、出力インタフェース１１４に移動方向情報と移動速度情報を出力する。

上記のように経路情報生成部１１１によって生成された経路情報に基づいて、出力インタフェース１１４は、手動モードの移動速度を算出する（後述する図４のＳ２２）。

自動巡回モードの場合と同様に、出力インタフェース１１４は、当該生成された経路情報に応じた出力情報を駆動装置１６に出力する。自律移動ロボット１０の手動モードにおける駆動装置１６の移動量に基づいて、エンコーダ１７は、自律移動ロボット１０の走行距離情報と移動方向情報を生成する。エンコーダ１７により生成された当該走行距離と移動方向の情報に基づいて、位置情報生成部１１５は自律移動ロボット１０の位置情報を生成する。

（自動巡回モードと手動モードとの切り替え）
自律移動ロボット１０が、上述した自動巡回モードで所定の目標に向かって自律移動しているときに、手動モードに切り替える態様について以下に説明する。

図４は、自動巡回モードと手動モードとを切り替える方法を示すフローチャートである。

経路情報生成部１１１は、マップ情報入力部１１６を介して入力されたマップ情報と、測域センサ１３によって検知された障害物情報と、位置情報生成部１１５から入力された現在位置情報に基づいて自動巡回モードの巡回経路情報を生成する。当該生成された自動巡回モードの巡回経路に基づいて、経路情報生成部１１１は、自動巡回モードにおける移動速度を算出する（Ｓ２１）。現在位置情報から自律移動ロボット１０が存しているブロックが判別でき、当該ブロックと巡回経路情報とから目標ブロックが判別できる。自律移動ロボット１０が存しているブロックが巡回経路から外れてしまった場合、前回の目標ブロックをそのまま用いることが好ましい。

上述のように自律移動ロボット１０が、自動巡回モードで所定の目標に向かって自律移動しているときに、一定の周期で、力覚センサ１２に付勢される力の大きさに基づいて、経路情報生成部１１１は、手動モードにおける移動速度を算出する（Ｓ２２）。

力覚センサ１２に対して、自律移動ロボット１０の進行方向に職員の手により付勢される力と、自律移動ロボット１０のｚ軸方向の中心軸周りから職員の手により付勢される回転モーメントとの大きさを入力信号として、判定部１１２は閾値判断する。当該閾値は事前に任意に設定することができる。当該閾値より大きな入力信号の場合、力覚センサ１２は有効であると判断される（Ｓ２３でＹＥＳ）。入力信号が閾値より小さい場合、力覚センサ１２は有効とは判断されない（Ｓ２３でＮＯ）。

力覚センサ１２が有効と判断されない場合（Ｓ２３でＮＯ）、出力インタフェース１１４は自動巡回モードにおける移動速度をモータ指令速度として駆動装置１６に出力する（Ｓ２４）。力覚センサ１２が有効と判断された場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、出力インタフェース１１４は手動モードにおける移動速度をモータ指令速度として駆動装置１６に出力する（Ｓ２５）。

次いで、駆動装置１６の移動量に基づいて、エンコーダ１７は、自律移動ロボット１０の走行距離情報と移動方向情報を生成する。エンコーダ１７により生成された当該走行距離と移動方向の情報に基づいて、位置情報生成部１１５は自律移動ロボット１０の位置情報を生成する。上述した一定の周期で当該判断を繰り返し、自律移動ロボット１０の現在位置を更新する（Ｓ２６）。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（オブジェクト判定）
上述したように、経路情報生成部１１１は、カメラ１５（特許請求の範囲の「第２のセンサ」に相当）によって撮影された画像情報からオブジェクト抽出部１１３によって抽出されたオブジェクト情報に基づいて、より詳細な経路情報を生成する。

自律移動ロボット１０は、巡回走行しながら、カメラ１５にて施設内を撮影し、オブジェクト抽出部１１３は、撮影した画像情報からオブジェクトを抽出する。具体的には、オブジェクト抽出では、画像情報に含まれている被写体を検出する。

オブジェクト抽出部１１３では、検出された被写体に人間が含まれているか否か判定する。被写体の種類判定処理についての具体的手法は本実施形態を限定するものではなく、例えば以下のような機械学習的手法の何れかまたはそれらの組み合わせを用いることができる。

・サポートベクターマシン（SVM: Support Vector Machine）
・クラスタリング（Clustering）
・帰納論理プログラミング（ILP: Inductive Logic Programming）
・遺伝的アルゴリズム（GP: Genetic Programming）
・ベイジアンネットワーク（BN: Bayesian Network）
・ニューラルネットワーク（NN: Neural Network）
ニューラルネットワークを用いる場合、入力される画像情報をニューラルネットワークへのインプット用に予め加工して用いるとよい。このような加工には、データの１次元的配列化、または多次元的配列化に加え、例えば、データオーギュメンテーション（Data Augmentation）等の手法を用いることができる。

また、ニューラルネットワークを用いる場合、畳み込み処理を含む畳み込みニューラルネットワーク（CNN: Convolutional Neural Network）を用いてもよいし、再帰的処理を含むリカレントニューラルネットワーク（RNN: Recurrent Neural Network）を用いてもよい。ＣＮＮを用いる場合、より具体的には、ニューラルネットワークに含まれる１又は複数の層（レイヤ）として、畳み込み演算を行う畳み込み層を設け、当該層に入力される入力データに対してフィルタ演算（積和演算）を行う構成としてもよい。またフィルタ演算を行う際には、パディング等の処理を併用したり、適宜設定されたストライド幅を採用したりしてもよい。

また、ニューラルネットワークとして、数十～数千層に至る多層型又は超多層型のニューラルネットワークを用いてもよい。

また、オブジェクト抽出部１１３による被写体の種類判定処理に用いられる機械学習は、教師あり学習であってもよいし、教師なし学習であってもよい。

上記被写体の種類判定処理に用いられるプログラムおよび／またはデータは、自律移動ロボット１０内の記憶部（図示せず）に格納されることが好ましいが、外部の記憶手段に格納されてもよい。

（オブジェクト座標抽出）
上述した被写体の種類判定処理により、画像情報に一人以上の人間が含まれていると判断された場合、オブジェクト抽出部１１３は、カメラ１５に最も近い人間の画像情報中の座標を抽出する。画像情報に人間が含まれていると判断されなかった場合は、引き続きカメラ１５による撮影を継続する。画像情報取得の周期は任意に設定することができるが、１００ｍｓ～２００ｍｓのリフレッシュレートで画像情報を取得することが好ましい。

（職員識別）
オブジェクト抽出部１１３にて画像中に人間が存在していると判断された場合、当該人間が施設の職員か否か判断する。施設の職員は所定の信号を発信するビーコンを保持している。

図１に示すように、コントローラ１１は通信インタフェース１８を制御する。通信インタフェース１８は、所定の距離内に存在するビーコン信号を受信する。オブジェクト抽出部１１３にて画像中に人間が存在していると判断された場合、且つ、ビーコン信号も受信している場合、経路情報生成部１１１は、当該人間が施設の職員であると判断する。ビーコンは、任意のビーコンであってよく、例えばＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）ビーコンなどが好ましい。

オブジェクト抽出部１１３にて画像中に人間が存在していると判断された場合、且つ、ビーコン信号を受信しない場合、当該人間は施設の職員ではなく、施設内を徘徊している通報対象者（特許請求の範囲の「徘徊者」に相当）と判断する。オブジェクト抽出部１１３にて通報対象者を検出した場合、通信インタフェース１８は、職員が携帯する携帯端末と無線通信し、自律移動ロボット１０の位置情報を送信することができる。携帯端末は、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末など任意の携帯端末であってよい。

オブジェクト抽出部１１３にて抽出された対象が、施設の職員でない場合、経路情報生成部１１１は、当該対象者（徘徊者）に対して追従走行するか否か判断して経路情報を生成する。

（追従走行）
自律移動ロボット１０が対象者に対して追従走行するか否かの判断は、図４を参照して上述した自動巡回モードと手動モードとの切り替え判断に割り込んで判断される。自律移動ロボット１０が対象者に対して追従走行するか否かの判断について以下に説明する。

図５は、自動巡回モードと手動モードとを切り替える方法に加え、自律移動ロボット１０が徘徊者に対して追従走行するか否かの判断を示すフローチャートである。

図４のステップＳ２１と同様に自動巡回モードの巡回経路に基づいて、経路情報生成部１１１は、自動巡回モードにおける移動速度を算出する（Ｓ３１）。図４のステップＳ２２と同様に、自動巡回モードで所定の目標に向かって自律移動しているときに、一定の周期で、力覚センサ１２に付勢される力の大きさに基づいて、経路情報生成部１１１は、手動モードにおける移動速度を算出する（Ｓ３３）。

上述したように、自律移動ロボット１０が自動巡回モードで所定の目標に向かって自律移動しているときに、オブジェクト抽出部１１３にて通報対象者（徘徊者）を検出した場合、経路情報生成部１１１は、通報対象者の移動速度に基づいて追従速度を算出する（Ｓ３２）。

図４のステップＳ２３と同様に、力覚センサ１２に対して、自律移動ロボット１０の進行方向に職員など人間の手により付勢される力と、自律移動ロボット１０のｚ軸方向の中心軸周りから職員など人間の手により付勢される回転モーメントとの大きさを入力信号として、判定部１１２は閾値判断する。当該閾値は事前に任意に設定することができる。当該閾値より大きな入力信号の場合、力覚センサ１２は有効であると判断される（Ｓ３４でＹＥＳ）。入力信号が閾値より小さい場合、力覚センサ１２は有効とは判断されない（Ｓ３４でＮＯ）。本実施形態では、自律移動ロボット１０の付近に通報対象者が存在していることが想定されるため、自律移動ロボット１０に外部から付勢する力を加える人間は、職員に限定されず通報対象者など職員以外の人間も含まれる。

力覚センサ１２が有効と判断されない場合（Ｓ３４でＮＯ）、追従走行するか否かの判断に移行する（Ｓ３５）。オブジェクト抽出部１１３にてカメラ１５に最も近い人間の画像情報中の座標が抽出され、通信インタフェース１８によって職員のビーコン信号の受信が確認できない場合、コントローラ１１は、通報対象者に追従走行する人追従モードが有効と判断する（Ｓ３５でＹＥＳ）。オブジェクト抽出部１１３にて人間の座標が抽出されない場合、職員のビーコン信号が受信できた場合、コントローラ１１は、人追従モードが無効と判断する（Ｓ３５でＮＯ）。

人追従モードが無効と判断された場合（Ｓ３５でＮＯ）、出力インタフェース１１４は自動巡回モードにおける移動速度をモータ指令速度として駆動装置１６に出力する（Ｓ３６）。人追従モードが有効と判断された場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、出力インタフェース１１４は人追従モードにおける追従速度をモータ指令速度として駆動装置１６に出力する（Ｓ３７）。力覚センサ１２が有効と判断された場合（Ｓ３４でＹＥＳ）、出力インタフェース１１４は手動モードにおける移動速度をモータ指令速度として駆動装置１６に出力する（Ｓ３８）。

駆動装置１６の移動量に基づいて、エンコーダ１７は、自律移動ロボット１０の走行距離情報と移動方向情報を生成する。エンコーダ１７により生成された当該走行距離と移動方向の情報に基づいて、位置情報生成部１１５は自律移動ロボット１０の位置情報を生成する。上述した一定の周期で当該判断を繰り返し、自律移動ロボット１０の現在位置を更新する（Ｓ３９）。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（回避行動）
上述したように、被写体の種類判定処理により、画像情報に一人以上の人間が含まれていると判断された場合、オブジェクト抽出部１１３は、カメラ１５に最も近い人間の画像情報中の座標を抽出する。一方、測域センサ１３は、フロア表面から高さ３５ｃｍ程度の空間に障害物が存在するか否か検知する。オブジェクト抽出部１１３によって人間の座標情報が抽出されているにもかかわらず、測域センサ１３にて当該座標情報の位置に障害物が検知されない場合、当該抽出された座標情報の位置に転倒者がいると判断される。

この場合、通信インタフェース１８は職員の携帯端末に自律移動ロボット１０の位置情報と画像情報を送信し、転倒者の位置情報と転倒者の様子を通報する。

測域センサ１３により検知された障害物情報に加え、オブジェクト抽出部１１３により抽出された人間の座標情報に基づいて、経路情報生成部１１１は転倒者を回避する経路情報を生成する。自律移動ロボット１０は、転倒者を回避した後、巡回移動を継続することができる。他の好ましい実施形態では、自律移動ロボット１０は、職員の指示を受けてから、転倒者を回避し、巡回移動を継続することができる。当該職員の指示は、職員の携帯端末から通信インタフェース１８を介して入力することができるが、当該入力態様に限定されない。例えば、ジェスチャーや音声で指示をしてもよく、また、接触センサや力覚センサ１２に所定の力を所定の方向に付勢することにより、巡回移動継続の指示を与えることができる。

巡回移動は、図６に示したブロック地図に基づいてブロック２１ｂの中心点２２を目標地点として移動する目標走行により継続することができる。

（壁沿走行）
他の好ましい実施形態では、自律移動ロボット１０は、図７に示すような壁沿走行を実行することができる。壁沿走行では、経路情報生成部１１１は、壁２４までの距離を一定に保つように経路情報を生成する。図７では、壁２４までの一定の距離を示すライン２５を破線にて示している。

転倒者など障害物が存在する場合、上述の回避行動を実行し、回避行動以外の巡回移動は壁沿走行とすることができる。目標走行とするか、壁沿走行とするかは、事前に設定選択することができる。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（電圧監視）
自律移動ロボット１０は、電源２０を搭載し、駆動装置１６によりモータを回転させて自律移動する。電源２０のバッテリ電圧が低下すると、自律移動ロボット１０は行動不能になる。このような場合、職員は自律移動ロボット１０を充電器のある場所まで運ばなければならない状況になる可能性がある。またバッテリが過放電となると、バッテリが故障する原因になる可能性もある。

そのため電圧監視部２１１は、電源２０のバッテリ電圧を常時監視する。出力インタフェース１１４は、電圧監視部２１１からの電圧情報に基づいて電圧に応じた出力制御をする。好ましい実施形態では、以下のような制御をすることができる。

電圧が３０Ｖ以上の場合、電圧監視部２１１は、出力部１１４にバッテリの異常を警告する信号を送信し、出力インタフェース１１４は駆動装置１６を駆動させない。電圧が２３Ｖ以上３０Ｖ未満の場合、通常運行させるため、電圧監視部２１１は、出力インタフェース１１４の出力情報を制限しない。電圧が２２Ｖ以上２３Ｖ未満の場合、出力インタフェース１１４は、電圧に応じた速度に減じて駆動装置１６を制御する。好ましい実施形態では、通常運行の運行速度を１００％とすると、２２Ｖの場合は５０％の速度とし、２３Ｖの場合は１００％の速度となるように、出力インタフェース１１４は、２２Ｖ台の電圧については電圧値に比例した速度に制御する（特許請求の範囲の「低電圧走行モード」に相当）。電圧が２１Ｖ以上２２Ｖ未満の場合、経路情報生成部１１１は、自律走行を中断させ、充電器のある場所に移動する経路情報を生成する。電圧が２１Ｖ未満の場合、出力インタフェース１１４は壁際に移動させるように駆動装置１６を制御し、自律移動ロボット１０をシャットダウンさせる。

（接触センサによる停止行動）
上述したように自律移動ロボット１０の筐体の表面には１つ以上の接触センサ１４を搭載することができる。自律移動ロボット１０の筐体の表面の接触センサ１４が反応を検知した場合、停止信号入力インタフェース１９は反応情報に基づいて、出力部１１４に停止信号を出力し、駆動装置１６を停止させる。

別の好ましい実施形態では、停止信号入力インタフェース１９は方向転換させるように駆動装置１６を制御することができる。

（コントローラのハードウェア構成）
図８は、本発明の一実施形態に係る自律移動ロボット１０が備えている主要なハードウェア構成を模式的に示す概略図である。図８に示すように、自律移動ロボット１０は、少なくとも１つのコントローラ１３０を有する。情報処理の対象によって複数のコントローラ１３０を備えていてもよい。

例えば、カメラ１５に関する情報を処理する第１のコントローラ１３０ａと、力覚センサ１２、測域センサ１３および通信インタフェース１８に関する情報を処理する第２のコントローラ１３０ｂと、駆動装置１６に関する情報を処理する第３のコントローラ１３０ｃとのように複数の制御部に制御を分担させる構成としてもよい。

入力インタフェース１３３から入力された情報の処理を実施するアルゴリズムを実行するプログラムは、メモリ１３６に格納される。当該メモリ１３６に格納されたプログラムをプロセッサ１３５にて実行することにより、入力された情報を処理することができる。当該処理された情報は出力情報として出力インタフェース１１４から出力される。出力インタフェース１１４から出力された情報により、駆動装置１６、通信インタフェース１８を制御することができる。

力覚センサ１２は、自律移動ロボット１０の走行モードを指定するユーザ操作を検知する。第２のコントローラ１３０ｂは、当該力覚センサ１２の出力信号を参照して、自律移動ロボット１０を制御する。

第２のコントローラ１３０ｂは、力覚センサ１２が前記ユーザ操作を検知した場合、自律移動ロボット１０の動作モードを、前記ユーザ操作とは独立に設定された巡回経路に従って、自律移動ロボット１０を走行させる自動モードから、前記ユーザ操作に従って、自律移動ロボット１０を走行させる手動モードへと切り替える処理を実行する。手動モードにて走行させるユーザ操作の検知ができなくなった場合、第２のコントローラ１３０ｂは、動作モードを手動モードから自動モードに復帰させる処理を実行する。自動モードは、前記ユーザ操作とは独立に設定された巡回経路に従って走行するため、手動モードから自動モードへ復帰する際に、第２のコントローラ１３０ｂは、巡回経路に復帰する経路情報を生成する処理を実行する。

第２のコントローラ１３０ｂは、手動モードにおいて、前記ユーザが自律移動ロボット１０を前進させる力、及び、前記ユーザが自律移動ロボット１０を回転させる力のうちの少なくとも一つに応じて、前記自律移動ロボットの移動方向および速度のうちの少なくとも一つを決定する処理を実行する。

測域センサ１３は、施設内のフロア上を徘徊する徘徊者を検知することができる。

第２のコントローラ１３０ｂは、自動モードにおいて第２のコントローラ１３０ｂが当該徘徊者を検知した場合、自律移動ロボット１０の動作モードを、自動モードから、徘徊者を追従する追従モードへと切り替える処理を実行する。

第２のコントローラ１３０ｂは、追従モードにおいて力覚センサ１２が前記ユーザ操作を検知した場合、自律移動ロボット１０の動作モードを、追従モードから手動モードへと切り替える処理を実行する。

自律移動ロボット１０は電源２０（バッテリ）を備える。

第３のコントローラ１３０ｃは、バッテリの電圧が低下した場合、自律移動ロボット１０の動作モードを、バッテリの電圧に応じて走行速度を制限する低電圧走行モードに切り替える処理を実行する。また、第３のコントローラ１３０ｃは、エンコーダ１７、接触センサ１４についても制御を行う。

〔ソフトウェアによる実現例〕
自律移動ロボット１０のコントローラ１１は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、自律移動ロボット１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ 自律移動ロボット
１１ コントローラ
１２ 力覚センサ
１３ 測域センサ
１４ 接触センサ
１５ カメラ
１６ 駆動機構
１７ エンコーダ
１８ 通信インタフェース
１９ 停止信号入力インタフェース
２０ 電源（バッテリ）
２１ａ、２１ｂ ブロック
２２ 中心点
２４ 壁
１１１ 経路情報生成部
１１２ 判定部
１１３ オブジェクト抽出部
１１４ 出力部、出力インタフェース
１１５ 位置情報生成部
１１６ マップ情報入力部
１３０ コントローラ
１３０ａ 第１のコントローラ
１３０ｂ 第２のコントローラ
１３０ｃ 第３のコントローラ
１３３ 入力インタフェース
１３５ プロセッサ
１３６ メモリ
２１１ 電圧監視部

Claims (7)

1. 設定された経路を自動巡回する自律移動ロボットであって、
   ユーザ操作を検知する第１のセンサと、
   徘徊者を検知する第２のセンサと、
   前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力信号を参照して、当該自律移動ロボットを制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記第１のセンサが前記ユーザ操作を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記ユーザ操作とは独立に設定された巡回経路に従って、当該自律移動ロボットを走行させる自動モードから、前記ユーザ操作に従って、当該自律移動ロボットを走行させる手動モードへと切り替える処理を実行し、
   前記自動モードにおいて前記第２のセンサが前記徘徊者を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記自動モードから、前記徘徊者を追従する追従モードへと切り替える処理を実行する、
   ことを特徴とする自律移動ロボット。
2. 前記コントローラは、前記手動モードにおいて、ユーザが前記自律移動ロボットを前進させる力、及び、前記ユーザが前記自律移動ロボットを回転させる力のうちの少なくとも一つに応じて、前記自律移動ロボットの移動方向および速度のうちの少なくとも一つを決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動ロボット。
3. 前記コントローラは、前記追従モードにおいて前記第１のセンサが前記ユーザ操作を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記追従モードから前記手動モードへと切り替える処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動ロボット。
4. バッテリを更に備え、
   前記コントローラは、前記バッテリの電圧が低下した場合、前記自律移動ロボットの動作モードを、前記バッテリの電圧に応じて走行速度を制限する低電圧走行モードに切り替える処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の自律移動ロボット。
5. 前記コントローラは、
   前記第１のセンサの出力信号を取得する少なくとも１つの入力インタフェースと、
   予め定められたプログラムに従って前記各処理を実行する少なくとも１つのプロセッサと、
   前記プログラムを格納した少なくとも１つのメモリと、を備えている、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の自律移動ロボット。
6. 設定された経路を自動巡回する自律移動ロボットを制御する制御方法であって、
   第１のセンサを用いて当該自律移動ロボットの走行モードを指定するユーザ操作を検知する工程と、
   第２のセンサを用いて徘徊者を検知する工程と、
   前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力信号を参照して、当該自律移動ロボットを制御する工程と、を備え、
   前記制御する工程は、
   前記第１のセンサが前記ユーザ操作を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記ユーザ操作とは独立に設定された巡回経路に従って、当該自律移動ロボットを走行させる自動モードから、前記ユーザ操作に従って、当該自律移動ロボットを走行させる手動モードへと切り替える処理と、
   前記自動モードにおいて前記第２のセンサが前記徘徊者を検知した場合、当該自律移動ロボットの動作モードを、前記自動モードから、前記徘徊者を追従する追従モードへと切り替える処理と、を含む、
   ことを特徴とする制御方法。
7. 請求項１～５の何れか１項に記載の自律移動ロボットを制御する制御プログラムであって、前記コントローラに前記各処理を実行させることを特徴とする制御プログラム。

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