JP7386772B2 - 自走式移動機器、その制御方法、画像生成装置、および段差走行システム - Google Patents

Description

本発明は、床面を走行する自走式移動機器などに関する。

特許文献１には、本体の底面左端部に２つの段差検知センサを左右に並べて備える自走式掃除機が開示されている。当該自走式掃除機は、段差を検知した場合には、左内側段差検知センサで床面を検出し、左外側段差検知センサで段差を検出しながら本体を走行させることにより、本体が段差に落下しないように、段差の手前側の床面に沿って本体を走行させる。

特開２００６－８７５０７号公報

自走式掃除機が走行する場所には、例えばエレベータの乗場と乗りかごとの間の溝など、実際には走行可能な段差が存在する場合がある。しかしながら、特許文献１に開示されている自走式掃除機は、このような段差を乗り越えて走行することはできない。

本発明の一態様は、乗り越え可能な段差を回避せずに走行する自走式移動機器などを実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る自走式移動機器は、床面を走行する自走式移動機器であって、前記床面の段差を検知する段差検知部と、前記自走式移動機器の周囲の画像を撮影する撮影部と、前記撮影した画像に所定画像が含まれるか否かを判定する判定部と、前記判定の結果に応じて特定される段差乗越区間内を走行中は前記段差を乗り越えるように前記自走式移動機器の走行を制御する走行制御部と、を備える。

また、本発明の一態様に係る自走式移動機器の制御方法は、床面を走行する自走式移動機器の制御方法であって、前記床面の段差を検知する段差検知ステップと、前記自走式移動機器の周囲の画像を撮影する撮影ステップと、前記撮影した画像に所定画像が含まれるか否かを判定する判定ステップと、前記判定の結果に応じて特定される段差乗越区間内を走行中は前記段差を乗り越えるように前記自走式移動機器の走行を制御する走行制御ステップと、を含む。

本発明の一態様に係る自走式移動機器およびその制御方法によれば、乗り越え可能な段差を回避せずに走行する自走式移動機器などを実現できる。

実施形態１に係る自走式移動機器の外観を示す模式図である。 実施形態１に係る自走式移動機器の要部の構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る自走式移動機器の走行領域およびマーカー配設箇所の一例を示す図である。 マーカー配設箇所の、別の例を示す図である。 マーカー配設箇所の、別の例を示す図である。 マーカー配設箇所の、別の例を示す図である。 実施形態１に係る自走式移動機器における処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態１に係る自走式移動機器の走行領域およびマーカー配設箇所の適用例を示す図である。 実施形態１に係る自走式移動機器の走行領域およびマーカー配設箇所の適用例を示す図である。 マーカー配設箇所の詳細例を示す図である。 実施形態１に係る自走式移動機器がエレベータに乗って階床を移動する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態２に係る自走式移動機器の要部の構成を示すブロック図である。 実施形態２に係る自走式移動機器における処理の流れの一例を示すフローチャートである。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

（自走式移動機器１の構成）
本実施形態に係る自走式移動機器１について説明する。自走式移動機器１の典型例は、床面を掃除するロボット掃除機であるが、これに限定されるものではない。自走式移動機器１の走行場所は、自走式移動機器１が乗り越え可能な段差が存在する床面である。段差の典型例は、エレベータの乗り場とエレベータの乗りかごとの間の隙間である。

図１は、自走式移動機器１の外観を示す模式図である。図１においては、自走式移動機器１の側面図が符号１００１で、底面図が符号１００２でそれぞれ示されている。図１に示すように、自走式移動機器１は、カメラ１０、距離センサ２０、クリフセンサ３０、制御部４０、通信部５０、車輪６０、および補助輪６５を備える。その他に、自走式移動機器１がロボット掃除機である場合、自走式移動機器１は清掃機能を備える。また、自走式移動機器１は、自機の位置を特定するためにＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）、またはオドメトリ（車輪６０に設けられたエンコーダ）などの位置特定機能を備えることが好ましい。

制御部４０は、自走式移動機器１の動作を制御する。制御部４０の具体的な構成については後述する。

通信部５０は、自走式移動機器１と外部装置（不図示）との間で情報の送受信を行うための通信モジュールである。通信部５０は、例えば自走式移動機器１がエレベータに乗って階床を移動しようとする場合に、エレベータを呼び出す等の制御を行うために当該エレベータとの通信に用いられる。

カメラ１０は、自走式移動機器１の周囲の画像を撮影する撮影装置である。カメラ１０は、好ましくは、自走式移動機器１の前進方向を撮影する。カメラ１０は、例えば画素として複数のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を備える。カメラ１０の主な撮影対象物は、自走式移動機器１が走行する領域に設けられるマーカーＭである。マーカーＭが画角に収まり易くするために、カメラ１０としては、画角が広いものを用いることが好ましく、例えば水平方向の画角が１５０°以上のものを用いることができる。

マーカーＭは、自走式移動機器１が乗り越え可能な段差が存在することを示す標識としての画像である。マーカーＭは、カメラ１０にて撮影可能な箇所に設けられる。また、マーカーＭは、自走式移動機器１が乗り越え可能な段差の近辺に設けられることが好ましい。また、マーカーＭは、所定の図柄が描かれた画像であってもよいが、好ましくは、バーコード等の一次元コードまたはＱＲコード（登録商標）等の二次元コードである。マーカーＭがこれらのコードである場合、マーカーＭには、自走式移動機器１が乗り越え可能な段差が存在する区間（以下、「段差乗越区間」と表記する）を示す情報が、読み取り可能に埋め込まれていることが好ましい。段差乗越区間は、段差が存在する位置（緯度・経度等により表される絶対位置、または、マーカーＭに対する相対位置）、段差のサイズなどに応じて定められればよい。なお、段差とマーカーＭとは１対１の関係である必要はない。つまり、１つの段差に対して複数のマーカーＭが対応づけられていてもよいし、複数の段差に対して１つのマーカーＭが対応づけられていてもよい。

距離センサ２０は、自走式移動機器１の前進方向に存在する物体までの距離を測定するセンサである。距離センサ２０は、例えば赤外線を照射する発光部と、自走式移動機器１の前進方向に存在する物体で反射された赤外線を受光する受光部とを備えるものである。距離センサ２０は、例えばＬＩＤＡＲ（Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）に代表されるような、前進方向を中心とする１８０°の範囲の物体までの距離を測定するものであるが、これに限らない。

車輪６０は、制御部４０により制御されて駆動する駆動輪である。図１に示した例では、自走式移動機器１は２つの車輪６０を備える。補助輪６５は、自走式移動機器１の走行を安定させるための補助的な接地部位である。図１に示した例では、自走式移動機器１は１つの補助輪６５を備える。ただし、自走式移動機器１が備える車輪６０および補助輪６５の数はこれに限られない。

クリフセンサ３０は、自走式移動機器１の底部に配され、自走式移動機器１が走行する床面の段差を、赤外線、レーザー、または超音波などを用いて検知するセンサである。クリフセンサ３０は、例えば距離センサ２０と同様の構成を有するものである。クリフセンサ３０は、車輪６０の前進方向側に配される。また、自走式移動機器１は、さらに多くのクリフセンサ３０を備えていてもよい。また、クリフセンサ３０は、自走式移動機器１の側面から突出する突出部の下面側に設けられてもよい。

なお、図２以降では、図１で説明した各部の図示を省略することがある。

図２は、自走式移動機器１の要部の構成を示すブロック図である。図２には、後述する画像生成装置２の要部の構成を示すブロック図についても併記している。

図２に示すように、自走式移動機器１は、図１を用いて説明した部材に加えて、記憶部７０を備える。記憶部７０は、制御部４０による自走式移動機器１の制御に必要な情報を記憶する記憶媒体である。なお、記憶部７０は、必ずしも自走式移動機器１が備える必要はなく、通信部５０を介して接続可能な外部の記憶装置として存在してもよい。

自走式移動機器１の制御部４０は、撮影部４１、判定部４２、特定部４３、走行制御部４４、および段差検知部４５を備える。

撮影部４１は、自走式移動機器１の周囲の画像（特に、前進方向の画像）をカメラ１０により撮影する。撮影される画像は、静止画像であってもよいし、動画像であってもよい。撮影部４１は、撮影した画像を判定部４２に出力する。

判定部４２は、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭの画像（所定画像）が含まれるか否かを判定する。判定基準となるマーカーＭの画像は、予め記憶部７０に格納されているものとする。判定部４２は、判定結果を特定部４３に出力する。

特定部４３は、判定部４２の判定結果に応じて段差乗越区間を特定する。具体的には、特定部４３は、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭの画像が含まれると判定部４２が判定した場合に、段差乗越区間を特定する。特定部４３は、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭの画像が含まれないと判定部４２が判定した場合は、段差乗越区間を特定しない。段差乗越区間の特定方法については後述する。特定部４３は、特定した段差乗越区間を走行制御部４４へ出力する。

段差検知部４５は、クリフセンサ３０により床面の段差を検知する。段差検知部４５は、段差の検知結果を走行制御部４４へ出力する。上述したとおり、クリフセンサ３０は、車輪６０の前進方向側に配されるため、車輪６０が段差に到達する前に当該段差を検知できる。

走行制御部４４は、自走式移動機器１の走行を制御する。具体的には、走行制御部４４は、車輪６０の回転および方向を制御する。走行制御部４４は、通常時は、段差検知部４５が検知した段差を回避するように自走式移動機器１の走行を制御する。

ただし、走行制御部４４は、段差乗越区間内を走行中は段差を乗り越えるように自走式移動機器１の走行を制御する。したがって、自走式移動機器１は、段差乗越区間において乗り越え可能な段差を回避せずに乗り越えて走行することができる。

本実施形態では、走行制御部４４は、特定部４３が特定した段差乗越区間における段差検知部４５の検知結果を無視し、自走式移動機器１の走行を制御する。すなわち、本実施形態では、特定部４３が特定する段差乗越区間は、段差検知部４５による検知結果を走行制御部４４が無視する区間である。このため、自走式移動機器１は、段差乗越区間においては、段差検知部４５が検知した段差を乗り越えて走行する。無論、段差乗越区間から外れたら、走行制御部４４は、通常どおり、段差検知部４５が検知した段差を回避するように自走式移動機器１の走行を制御する。言い換えれば、自走式移動機器１が乗越え可能な段差であっても、（ｉ）段差検知部４５がクリフセンサ３０によりその段差を検知し、かつ、（ｉｉ）撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭの画像が含まれていないと判定部４２が判定した場合には、走行制御部４４は、当該段差を回避するように自走式移動機器１の走行を制御する。

画像生成装置２は、マーカーＭを生成する装置である。画像生成装置２は、入力部８０と、生成部９０とを備える。入力部８０は、段差乗越区間を示す情報の入力を受け付ける。入力部８０は、例えばキーボードまたはタッチパネルである。生成部９０は、入力部８０が入力を受け付けた情報が読み取り可能に埋め込まれたマーカーＭを生成する。したがって、画像生成装置２は、段差乗越区間を示す情報が読み取り可能に埋め込まれたマーカーＭを生成できる。なお、画像生成装置２は、図示しない出力部を介してマーカーＭを出力する。出力部は、例えば印刷装置である。

自走式移動機器１と画像生成装置２とを含む段差走行システム１００によれば、画像生成装置２により生成したマーカーＭを、自走式移動機器１が乗り越え可能な段差の近辺に配設することで、自走式移動機器１が段差を乗り越えて走行することができる。

（自走式移動機器１の走行領域、およびマーカー配設箇所）
図３は、自走式移動機器１の走行領域、およびマーカー配設箇所の一例を示す図である。自走式移動機器１が走行中の領域を「領域Ｒ１」（走行中領域）と表記する。領域Ｒ１の前進方向に存在し、自走式移動機器１が進入する予定の領域を「領域Ｒ２」（進入予定領域）と表記する。領域Ｒ１と領域Ｒ２との間の床面には段差Ｃが存在する。図３の例では、領域Ｒ２内であって領域Ｒ２の入口付近にはマーカーＭが設けられている。この状況において、通常の段差回避機能を有する従来の自走式移動機器は、段差Ｃを回避するように走行するため、領域Ｒ１から段差Ｃを乗り越えて領域Ｒ２へ進入することはできない。

一方、自走式移動機器１では、撮影部４１により前進方向（つまり、領域Ｒ２の方向）を撮影しているため、マーカーＭが撮影される。そして、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭの画像が含まれると判定部４２により判定された場合、特定部４３が段差乗越区間を特定する。

特定部４３による段差乗越区間の特定方法は、例えば、次の（１）～（３）が挙げられる。（１）判定部４２にてマーカーＭの画像が含まれると判定された地点から領域Ｒ２への進入が完了する地点までの区間を段差乗越区間として特定する。（２）マーカーＭから読み取られる情報に基づき段差乗越区間を特定する。（３）判定部４２にてマーカーＭの画像が含まれると判定された地点を始点として予め定められた規定範囲内（例えば、数メートル）を段差乗越区間として特定する。なお、これら（１）～（３）を行うにあたり、自走式移動機器１の位置が必要となる場合は、上述したＧＰＳ、ＳＬＡＭ、またはオドメトリなどの位置特定機能を用いればよい。

そして、走行制御部４４は、特定部４３が特定した段差乗越区間内を走行する間は、段差検知部４５の検知結果を無視する。したがって、自走式移動機器１は、領域Ｒ１から段差Ｃを乗り越えて領域Ｒ２へ進入できる。

図３では、マーカーＭを領域Ｒ２内であって領域Ｒ２の入口付近に設ける例を示したが、マーカーＭの配設箇所はこれに限定されるものではない。図４～図６は、マーカーＭの配設箇所の、別の例を示す図である。図４は、領域Ｒ２内であって入口より奥まった箇所にマーカーＭを設ける例を示している。図５は、領域Ｒ１内であって領域Ｒ１の出口付近にマーカーＭを設ける例を示している。図６は、領域Ｒ１から領域Ｒ２へ至る通路Ｒ３にマーカーＭを設ける例を示している。図３～図６のいずれのケースにおいても、マーカーＭの配設箇所は、自走式移動機器１が段差Ｃに到達する以前に撮影部４１にてマーカーＭが撮影できる箇所である。

以上のように、領域Ｒ１と領域Ｒ２との間に段差Ｃが存在する場合において自走式移動機器１が領域Ｒ１から領域Ｒ２へ進入するにあたり、マーカーＭは、領域Ｒ２内、領域Ｒ２の入口、領域Ｒ１の出口、および、領域Ｒ１から領域Ｒ２へ至る通路Ｒ３、の少なくともいずれかに設けられればよい。これらの場所にマーカーＭを設けることで、領域Ｒ１から領域Ｒ２へ向けて自走式移動機器１が走行中に撮影部４１が撮影する画像にマーカーＭの画像が含まれる。これにより、自走式移動機器１は、段差Ｃを乗り越えて領域Ｒ２へ進入することが可能となる。

図７は、自走式移動機器１における処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７を参照して、自走式移動機器１における処理の流れについて説明する。図７において自走式移動機器１は走行を開始済みであるものとする。まず、撮影部４１は、カメラ１０により自走式移動機器１の周囲の画像（特に、前進方向の画像）を撮影する（ＳＡ１、撮影ステップ）。次に、判定部４２は、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭの画像が含まれるか否かを判定する（ＳＡ２、判定ステップ）。マーカーＭの画像が含まれる場合（ＳＡ２でＹＥＳ）、特定部４３は、段差乗越区間を特定する（ＳＡ３、特定ステップ）。マーカーＭの画像が含まれない場合（ＳＡ２でＮＯ）、特定部４３は、段差乗越区間を特定しない。制御部４０は、ステップＳＡ１～ＳＡ３の処理を繰り返し実行する。

一方、段差検知部４５は、クリフセンサ３０により段差検知を実行する（ＳＢ１、段差検知ステップ）。そして、段差を検知した場合（ＳＢ２でＹＥＳ）、走行制御部４４は、自走式移動機器１が段差乗越区間内を走行中であるか判定する（ＳＢ３）。段差乗越区間内を走行中である場合（ＳＢ３でＹＥＳ）、走行制御部４４は、段差検知部４５が検知した段差を無視し（ＳＢ４）、自走式移動機器１の走行を制御する（ＳＢ６、走行制御ステップ）。一方、段差乗越区間内を走行中でない場合（ＳＢ３でＮＯ）、走行制御部４４は、段差検知部４５が検知した段差を回避し（ＳＢ５）、自走式移動機器１の走行を制御する（ＳＢ６）。なお、段差検知部４５が段差を検知しなかった場合（ＳＢ２でＮＯ）、走行制御部４４は、通常どおりの走行制御を行う（ＳＢ６）。制御部４０は、ステップＳＢ１～ＳＢ６の処理を繰り返し実行する。

制御部４０は、ステップＳＡ１～ＳＡ３の処理と、ステップＳＢ１～ＳＢ６の処理とを、並列に実行する。

（自走式移動機器１の走行領域およびマーカー配設箇所の適用例）
図８および図９は、自走式移動機器１の走行領域およびマーカー配設箇所の適用例を示す図である。図１０は、マーカー配設箇所の詳細例を示す図である。

図８に示す例では、自走式移動機器１がエレベータの乗場２３０からエレベータの乗りかご２１０へ乗り込もうとする様子を示している。この場合において、領域Ｒ１は、エレベータの乗場２３０を含む領域であり、領域Ｒ２は、エレベータの乗りかご２１０内の領域である。図９に示す例では、自走式移動機器１が乗りかご２１０から乗場２３０へ降りようとする様子を示している。この場合において、領域Ｒ１は、エレベータの乗りかご２１０内の領域であり、領域Ｒ２は、エレベータの乗場２３０を含む領域である。

乗場２３０と乗りかご２１０との間には段差Ｃが存在する。段差Ｃは、（ｉ）乗りかご２１０の出入口を開閉する扉２４０が移動する隙間、および（ｉｉ）乗りかご２１０と乗場２３０との間の隙間を総称したものである。また、扉２４０は、乗場２３０側に設けられた扉、および乗りかご２１０側に設けられた扉を総称したものである。乗りかご２１０内における乗りかご２１０の出入口付近にマーカーＭ１が配設されている。また、乗場２３０内における乗場２３０の出入口付近に位置する壁面２２０にマーカーＭ２が配設されている。マーカーＭ１およびマーカーＭ２は、いずれも、乗場２３０と乗りかご２１０との間の段差Ｃの存在を示すものであり、これに基づき自走式移動機器１が段差乗越区間を特定可能であるものとする。なお、マーカーＭ１およびマーカーＭ２の配設箇所の詳細例は、図１０に示すとおりである。図１０は、扉２４０が開状態のときに乗場２３０側から乗りかご２１０を左下方向に見た図である。図１０に示すように、マーカーＭ１およびマーカーＭ２は近接して配設されていることが好ましい。これにより両者を同時に撮影し易くなる。

図８～図１０で示す例において、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ１およびマーカーＭ２の少なくとも一方が含まれることを判定部４２が判定すると、特定部４３は段差Ｃを含む段差乗越区間を特定し、走行制御部４４は当該段差乗越区間において段差検知部４５の検知結果を無視する。したがって、自走式移動機器１は、段差Ｃを乗り越えて乗場２３０と乗りかご２１０との間を乗降できる。

２つのマーカー（マーカーＭ１およびマーカーＭ２）を配設している理由は、扉２４０が存在することを考慮しているためである。自走式移動機器１が乗場２３０に存在する場合において、扉２４０が閉状態のときはマーカーＭ２のみが撮影可能であり、扉２４０が開状態のときはマーカーＭ１も撮影可能となる。よって、自走式移動機器１が乗場２３０に存在する場合において撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ１が含まれることを契機として、走行制御部４４は、乗りかご２１０へ乗り込むように走行を制御してもよい。一方、自走式移動機器１が乗りかご２１０に存在する場合において、扉２４０が閉状態のときはマーカーＭ１のみが撮影可能であり、扉２４０が開状態のときはマーカーＭ２も撮影可能となる。よって、自走式移動機器１が乗りかご２１０に存在するときにおいて撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ２が含まれることを契機として、走行制御部４４は、乗りかご２１０から降りるように走行を制御してもよい。

なお、マーカーＭ２は、その場が乗場２３０であることを示す標識としての役割を担ってもよい。この場合、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ２が含まれると、自走式移動機器１は、乗場２３０に到着したか、または、間もなく乗場２３０に到着するものと判断し、通信部５０を介してエレベータを呼び出す機能を有していてもよい。もちろん、自走式移動機器１は、マーカーＭ２に頼らずに、位置特定機能を用いて自機が乗場２３０に位置することを特定してもよい。

また、マーカーＭ１およびＭ２の配設箇所は、図８～１０で示した例に限られない。例えばマーカーＭ１を、乗りかご２１０内の、扉２４０と対向する壁面に設けてもよい。この場合において、マーカーＭ１が乗りかご２１０内の利用者の背後に隠れて乗場２３０側から見えないことがある。つまり、扉２４０が開状態であっても撮影部４１が撮影する画像にマーカーＭ１が含まれない場合がある。この場合、自走式移動機器１は、乗りかご２１０内に乗り込まない。これにより、自走式移動機器１の無理な乗り込みを避けることができ、エレベータの利用者の利便性を向上させることができる。

図１１は、自走式移動機器１がエレベータに乗って階床を移動する処理の流れの一例を示すフローチャートである。参考のために、図１１には、エレベータの動作についても併記している。図１１において自走式移動機器１は走行を開始済みであるものとする。

まず、撮影部４１がカメラ１０により自走式移動機器１の周囲の画像（特に、前進方向の画像）を撮影する（ＳＣ１）。次に、判定部４２は、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ２が含まれるか否かを判定する（ＳＣ２）。マーカーＭ２が含まれない場合（ＳＣ２でＮＯ）、制御部４０はステップＳＣ１の処理を再度実行する。マーカーＭ２が含まれる場合（ＳＣ２でＹＥＳ）、制御部４０は、エレベータを呼び出すための呼び出し信号を、通信部５０を介してエレベータへ送信する（ＳＣ３）。

エレベータは、呼び出し信号を自走式移動機器１から受信すると（ＳＤ１）、呼び出し階へ乗りかご２１０を移動させる（ＳＤ２）。乗りかご２１０が呼び出し階へ到着した後、エレベータは、扉２４０を開く（ＳＤ３）。

一方、自走式移動機器１では、ステップＳＣ３の後、撮影部４１が、扉２４０の方向の画像を撮影する（ＳＣ４）。判定部４２は、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ１が含まれるか否かを判定する（ＳＣ５）。このとき、乗りかご２１０が呼び出し階に到着して扉２４０が開くまでは、撮影部４１が撮影した画像にはマーカーＭ１は含まれないため（ＳＣ５でＮＯ）、制御部４０はステップＳＣ４の処理を再度実行する。

乗りかご２１０が呼び出し階に到着して扉２４０が開くと、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ１が含まれるようになる（ＳＣ５でＹＥＳ）。そうすると、マーカーＭ１およびマーカーＭ２の少なくともいずれかにより特定部４３が特定した段差乗越区間内において、走行制御部４４は、段差検知部４５が検知する段差Ｃを無視し、自走式移動機器１を乗場２３０から乗りかご２１０内へ移動させたうえで、自走式移動機器１の向きを反転させて扉２４０の方向を向く（ＳＣ６）。乗り込み完了の条件は、例えば、自走式移動機器１と乗りかご２１０の奥側の壁面との距離が所定値（例えば１０ｃｍ）以下になること、乗場２３０から乗りかご２１０への移動距離が所定長（例えば、乗りかご２１０の奥行＋自走式移動機器１の全長）に達したこと、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ２が含まれなくなってから所定時間が経過したこと、等である。

エレベータは、自走式移動機器１の乗り込み完了を検出すると、扉２４０を閉じる（ＳＤ４）。例えば、自走式移動機器１がステップＳＣ６の完了を示す信号をエレベータに送信する。そして、エレベータは、当該信号を受信することを契機としてステップＳＤ４を実行する。その後、エレベータは、乗りかご２１０を目的階へ移動させ（ＳＤ５）、目的階に到着後、扉２４０を開く（ＳＤ６）。

ステップＳＣ６の後、撮影部４１は、エレベータの扉２４０の方向の画像を撮影する（ＳＣ７）。判定部４２は、撮影部４１が撮影した画像に目的階の乗場２３０の出入口付近に位置する壁面２２０に配設されたマーカーＭ２が含まれるか判定する（ＳＣ８）。乗りかご２１０が目的階に到着して扉２４０が開くまでは、撮影部４１が撮影した画像にはマーカーＭ２は含まれないため（ＳＣ８でＮＯ）、制御部４０はステップＳＣ７の処理を再度実行する。

乗りかご２１０が目的階に到着して扉２４０が開くと、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ２が含まれるようになる（ＳＣ８でＹＥＳ）。そうすると、マーカーＭ１およびマーカーＭ２の少なくともいずれかにより特定部４３が特定した段差乗越区間内において、走行制御部４４は、段差検知部４５が検知する段差Ｃを無視し、自走式移動機器１を乗りかご２１０内から乗場２３０へ移動させる（ＳＣ９）。乗場２３０への移動完了の条件は、例えば、乗りかご２１０から乗場２３０への移動距離が所定長（例えば、乗りかご２１０の奥行＋自走式移動機器１の全長）に達したこと、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭ１が含まれなくなってから所定時間が経過したこと、位置特定機能を用いて乗場２３０に位置することが検知されたこと、等である。

以上のとおり、判定部４２は、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭの画像が含まれるか否か判定する。マーカーＭの画像が含まれる場合、特定部４３は段差乗越区間を特定する。段差乗越区間において走行制御部４４は、段差検知部４５の検知結果を無視して自走式移動機器１の走行を制御する。したがって、自走式移動機器１が乗り越え可能な段差Ｃの近辺に、マーカーＭを設けることで、自走式移動機器１は、当該段差Ｃを乗り越えることができる。

なお、判定部４２は、撮影部４１が撮影した画像に含まれるマーカーＭの画像が所定サイズ以上であるか否かをさらに判定し、所定サイズ以上である場合にのみ判定結果を特定部４３に出力してもよい。これにより、自走式移動機器１がマーカーＭにある程度近づいてから段差乗越区間を特定することができる。これにより、マーカーＭを段差の近辺に設けるユースケースにおいて、段差乗越区間を適切に特定することが可能となる。上記所定サイズは、マーカーＭ自体のサイズ、および、段差に対するマーカーＭの相対位置などに応じて適宜設定されればよい。

また、段差乗越区間内に、自走式移動機器１が乗り越え不可能な段差が存在することも考えられる。例えば、段差乗越区間内において段差検知部４５が段差を連続して検知したまま自走式移動機器１の移動距離が所定距離を超えた場合は、自走式移動機器１が乗り越え不可能な段差が存在する可能性がある。この場合、走行制御部４４は、緊急措置として、段差乗越区間内であっても段差を回避するように自走式移動機器１の走行を制御してもよい。なお、上記所定距離は、クリフセンサ３０と車輪６０との位置関係、および車輪６０のサイズなどに応じて適宜設定されればよい。

〔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。実施形態１は、段差乗越区間における段差検知部４５の検知結果を無視する構成について説明したが、本実施形態では、段差乗越区間において段差検知部４５による検知を停止する構成について説明する。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。

図１２は、本実施形態に係る自走式移動機器１Ａの要部の構成を示すブロック図である。なお、図１２には、画像生成装置２の要部の構成を示すブロック図についても併記している。図１２に示すように、自走式移動機器１Ａは、制御部４０の代わりに制御部４０Ａを備える点で、自走式移動機器１と相違する。制御部４０Ａは、特定部４３および段差検知部４５の代わりに特定部４３Ａおよび段差検知部４５Ａを備える点で、制御部４０と相違する。

特定部４３Ａは、特定部４３と同様にして、段差乗越区間を特定する。特定部４３Ａは、特定した段差乗越区間を示す情報を、段差検知部４５Ａへ出力する。

段差検知部４５Ａは、段差検知部４５と同様にして段差を検知する。ただし、段差検知部４５Ａは、特定部４３Ａが特定した段差乗越区間では段差検知を停止する。すなわち、本実施形態においては、特定部４３Ａが特定する段差乗越区間は、段差検知部４５Ａが段差検知を停止する区間である。これにより、段差乗越区間では、段差検知部４５の検知結果が走行制御部４４へ出力されないため、走行制御部４４は段差を回避するように自走式移動機器１の走行を制御することはない。したがって、自走式移動機器１Ａも、自走式移動機器１と同様の効果を奏する。

自走式移動機器１Ａと画像生成装置２とを含む段差走行システム１００Ａによれば、画像生成装置２により生成したマーカーＭを、自走式移動機器１Ａが乗り越え可能な段差の近辺に設けることで、自走式移動機器１Ａが段差を乗り越えて走行することができる。

図１３は、自走式移動機器１Ａにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１３を参照して、自走式移動機器１Ａにおける処理の流れについて説明する。図１３において自走式移動機器１Ａは走行を開始済みであるものとする。まず、段差検知部４５Ａが段差検知を実行する（ＳＥ）。その後、制御部４０Ａは、ステップＳＦ１～ＳＦ３の処理と、ステップＳＧ１～ＳＧ４の処理と、ステップＳＨ１～ＳＨ２の処理と、を並列に実行する。

撮影部４１は、カメラ１０により自走式移動機器１の周囲の画像（特に、前進方向の画像）を撮影する（ＳＦ１、撮影ステップ）。判定部４２は、撮影部４１が撮影した画像にマーカーＭの画像が含まれるか否かを判定する（ＳＦ２、判定ステップ）。マーカーＭの画像が含まれる場合（ＳＦ２でＹＥＳ）、特定部４３Ａは、段差乗越区間を特定する（ＳＦ３、特定ステップ）。マーカーＭの画像が含まれない場合（ＳＦ２でＮＯ）、特定部４３Ａは、段差乗越区間を特定しない。制御部４０Ａは、ステップＳＦ１～ＳＦ３の処理を再度実行する。

一方、走行制御部４４は、段差検知部４５Ａが段差検知を実行中であるか否かを判定する（ＳＧ１）。段差検知部４５Ａが段差検知を実行中である場合（ＳＧ１でＹＥＳ）、走行制御部４４は、段差検知部４５Ａが段差を検知したか判定する（ＳＧ２）。段差を検知した場合（ＳＧ２でＹＥＳ）、走行制御部４４は、段差を回避するように自走式移動機器１の走行方向を決定し（ＳＧ３）、走行を制御する（ＳＧ４、走行制御ステップ）。また、段差検知部４５Ａが段差検知を実行中でない場合（ＳＧ１でＮＯ）、および段差検知部４５Ａが段差を検知しなかった場合（ＳＧ２でＮＯ）、走行制御部４４は、通常どおりの走行制御を行う（ＳＧ４）。走行制御部４４は、ステップＳＧ１～ＳＧ４の処理を再度実行する。

他方、段差検知部４５Ａは、自走式移動機器１Ａが段差乗越区間内を走行中であるか判定する（ＳＨ１）。段差乗越区間内を走行中である場合（ＳＨ１でＹＥＳ）、段差検知部４５Ａは段差検知を停止する（ＳＨ２）。段差乗越区間内を走行中でない場合（ＳＨ１でＮＯ）、段差検知部４５Ａは段差検知を実行する（ＳＨ３、段差検知ステップ）。段差検知部４５Ａは、ＳＨ１～ＳＨ２の処理を再度実行する。

〔他の適用例〕
自走式移動機器１の典型例は、掃除ロボットであるが、これに限られるものではない。自走式移動機器１は、搬送ロボット、案内ロボット、警備ロボットなどであってもよい。また、自走式移動機器１が走行する領域は限定されるものではなく、屋内外を問わない。

また、自走式移動機器１が乗り越え可能な段差の典型例は、上述したとおり、（ｉ）乗りかご２１０の出入口を開閉する扉２４０が移動する隙間、および（ｉｉ）乗りかご２１０と乗場２３０との間の隙間であるが、これに限られるものではない。自走式移動機器１が乗り越え可能な段差は、電車の乗降口とホームとの間の隙間であってもよいし、水路等に設けられる格子状の溝蓋（グレーチング）などであってもよい。これらの近辺にマーカーＭを配設することで、自走式移動機器１、１Ａは段差を乗り越えて走行することが可能となる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
自走式移動機器１、１Ａ、画像生成装置２の制御ブロック（特に撮影部４１、判定部４２、特定部４３、４３Ａ、走行制御部４４、段差検知部４５、４５Ａ、生成部９０）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、自走式移動機器１、１Ａ、画像生成装置２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、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）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少なくとも１つの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。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る自走式移動機器は、床面を走行する自走式移動機器であって、前記床面の段差を検知する段差検知部と、前記自走式移動機器の周囲の画像を撮影する撮影部と、前記撮影した画像に所定画像が含まれるか否かを判定する判定部と、前記判定の結果に応じて特定される段差乗越区間内を走行中は前記段差を乗り越えるように前記自走式移動機器の走行を制御する走行制御部と、を備える。

上記の構成によれば、自走式移動機器は、撮影部が撮影した画像に所定画像が含まれると判定した場合、段差乗越区間に存在する段差を乗り越えて走行する。したがって、自走式移動機器は、段差乗越区間において乗り越え可能な段差を回避せずに乗り越えて走行することができる。

本発明の態様２に係る自走式移動機器は、上記態様１において、前記走行制御部は、前記段差乗越区間における前記段差検知部の検知結果を無視し、前記自走式移動機器の走行を制御することが好ましい。

上記の構成によれば、走行制御部は、段差乗越区間における段差検知部の検知結果を無視する。したがって、自走式移動機器は、段差乗越区間において乗り越え可能な段差を回避せずに乗り越えて走行することができる。

本発明の態様３に係る自走式移動機器は、上記態様１において、前記段差検知部は、前記段差乗越区間では前記段差の検知を停止することが好ましい。

上記の構成によれば、自走式移動機器は、段差乗越区間において段差検知部による検知を停止する。したがって、自走式移動機器は、段差乗越区間において乗り越え可能な段差を回避せずに乗り越えて走行することができる。

本発明の態様４に係る自走式移動機器は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記走行制御部は、前記自走式移動機器の走行中領域から進入予定領域へ進入するように前記自走式移動機器の走行を制御し、前記判定部により前記所定画像が含まれると判定された地点から前記進入が完了する地点までを前記段差乗越区間として特定する特定部を備えることが好ましい。

上記の構成によれば、自走式移動機器は、所定画像が含まれると判定された地点から進入予定領域への進入が完了する地点までの区間に存在する段差を乗り越えて走行することができる。

本発明の態様５に係る自走式移動機器は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記所定画像は、前記段差乗越区間を示す情報が読み取り可能に埋め込まれた画像であり、前記判定部により前記所定画像が含まれると判定されたとき、当該所定画像から読み取られる前記情報に基づき前記段差乗越区間を特定する特定部を備えることが好ましい。

上記の構成によれば、自走式移動機器は、所定画像に埋め込まれた段差乗越区間を示す情報に基づき段差乗越区間を特定する。したがって、所定画像に応じた段差乗越区間を特定することができる。

本発明の態様６に係る自走式移動機器は、上記態様１から５のいずれかにおいて、前記所定画像は、前記自走式移動機器の進入予定領域内、前記進入予定領域の入口、前記自走式移動機器の走行中領域の出口、および、前記走行中領域から前記進入予定領域へ至る通路、の少なくともいずれかに設けられることが好ましい。

上記の構成によれば、自走式移動機器は、進入予定領域の方向の画像を撮影することにより所定画像を含む画像が撮影されるため、当該所定画像に基づいて段差乗越区間を特定することができる。

本発明の態様７に係る自走式移動機器は、上記態様４または６において、前記走行中領域は、エレベータの乗場を含む領域であり、前記進入予定領域は、前記エレベータの乗りかご内の領域であることが好ましい。

上記の構成によれば、自走式移動機器は、エレベータの乗場から乗りかご内へ進入する（つまり、乗りかごに乗り込む）場合において、乗場と乗りかごとの間に存在する段差を乗り越えて走行できる。

本発明の態様８に係る自走式移動機器は、上記態様４または６において、前記走行中領域は、エレベータの乗りかご内の領域であり、前記進入予定領域は、前記エレベータの乗場を含む領域であることが好ましい。

上記の構成によれば、自走式移動機器は、エレベータの乗りかご内から乗場へ進入する（つまり、乗りかごから降りる）場合において、乗りかごと乗場との間に存在する段差を乗り越えて走行できる。

本発明の態様９に係る画像生成装置は、上記態様１から８のいずれかの自走式移動機器が走行する前記段差乗越区間を示す情報の入力を受け付ける入力部と、前記情報が読み取り可能に埋め込まれた前記所定画像を生成する生成部と、を備える。

上記の構成によれば、画像生成装置は、段差乗越区間を示す情報が読み取り可能に埋め込まれた画像を生成できる。

本発明の態様１０に係る段差走行システムは、上記態様１から８のいずれかの自走式移動機器と、前記段差乗越区間を示す情報が読み取り可能に埋め込まれた前記所定画像を生成する画像生成装置と、を含む。

上記の構成によれば、段差走行システムにおいて、画像生成装置は、段差乗越区間を示す情報が読み取り可能に埋め込まれた所定画像を生成する。自走式移動機器は、画像生成装置が生成した所定画像から、段差乗越区間を示す情報を読み取り、当該段差乗越区間において段差を乗り越えて走行する。したがって、段差走行システムによれば、段差乗越区間において、自走式移動機器に段差を乗り越えて走行させることができる。

本発明の態様１１に係る自走式移動機器の制御方法は、床面を走行する自走式移動機器の制御方法であって、前記床面の段差を検知する段差検知ステップと、前記自走式移動機器の周囲の画像を撮影する撮影ステップと、前記撮影した画像に所定画像が含まれるか否かを判定する判定ステップと、前記判定の結果に応じて特定される段差乗越区間内を走行中は前記段差を乗り越えるように前記自走式移動機器の走行を制御する走行制御ステップと、を含む。

上記の構成によれば、態様１と同様の効果を奏する。

本発明の各態様に係る自走式移動機器は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記自走式移動機器が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記自走式移動機器をコンピュータにて実現させる自走式移動機器の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１、１Ａ 自走式移動機器
２ 画像生成装置
４１ 撮影部
４２ 判定部
４３、４３Ａ 特定部
４４ 走行制御部
４５、４５Ａ 段差検知部
８０ 入力部
９０ 生成部
１００、１００Ａ 段差走行システム

Claims (11)

1. 床面を走行する自走式移動機器であって、
   前記床面の段差を検知する段差検知部と、
   前記自走式移動機器の周囲の画像を撮影する撮影部と、
   前記撮影した画像に所定画像が含まれるか否かを判定する判定部と、
   前記所定画像から、前記自走式移動機器が乗り越え可能な段差が存在する区間である段差乗越区間を特定する特定部と、
   前記特定された段差乗越区間内を走行中は前記段差検知部によって検知された段差を回避せず乗り越えるように前記自走式移動機器の走行を制御し、前記特定された段差乗越区間外を走行中は前記段差検知部によって検知された段差を回避するように前記自走式移動機器の走行を制御する走行制御部と、
   を備える自走式移動機器。
2. 床面を走行する自走式移動機器であって、
   前記床面の段差を検知する段差検知部と、
   前記自走式移動機器の周囲の画像を撮影する撮影部と、
   前記撮影した画像に所定画像が含まれるか否かを判定する判定部と、
   前記所定画像から、前記自走式移動機器が乗り越え可能な段差が存在する区間である段差乗越区間を特定する特定部とを備え、
   前記段差検知部は、前記特定された段差乗越区間内では前記段差の検知を停止し、前記特定された段差乗越区間外では前記段差を検知し、
   前記段差検知部によって前記段差乗越区間外において検知された段差を回避するように前記自走式移動機器の走行を制御する走行制御部をさらに備える、自走式移動機器。
3. 前記走行制御部は、前記自走式移動機器の走行中領域から進入予定領域へ進入するように前記自走式移動機器の走行を制御し、
   前記特定部は、前記判定部により前記所定画像が含まれると判定された地点から前記進入が完了する地点までを前記段差乗越区間として特定する、請求項１または２に記載の自走式移動機器。
4. 前記所定画像は、前記段差乗越区間を示す情報が読み取り可能に埋め込まれた画像であり、
   前記特定部は、前記判定部により前記所定画像が含まれると判定されたとき、当該所定画像から読み取られる前記情報に基づき前記段差乗越区間を特定する、請求項１または２に記載の自走式移動機器。
5. 前記所定画像は、前記自走式移動機器の進入予定領域内、前記進入予定領域の入口、前記自走式移動機器の走行中領域の出口、および、前記走行中領域から前記進入予定領域へ至る通路、の少なくともいずれかに設けられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の自走式移動機器。
6. 前記走行中領域は、エレベータの乗場を含む領域であり、
   前記進入予定領域は、前記エレベータの乗りかご内の領域である、請求項３または５に記載の自走式移動機器。
7. 前記走行中領域は、エレベータの乗りかご内の領域であり、
   前記進入予定領域は、前記エレベータの乗場を含む領域である、請求項３または５に記載の自走式移動機器。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の自走式移動機器が走行する前記段差乗越区間を示す情報の入力を受け付ける入力部と、
   前記情報が読み取り可能に埋め込まれた前記所定画像を生成する生成部と、
   を備える画像生成装置。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載の自走式移動機器と、
   前記段差乗越区間を示す情報が読み取り可能に埋め込まれた前記所定画像を生成する画像生成装置と、
   を含む段差走行システム。
10. 床面を走行する自走式移動機器の制御方法であって、
    前記床面の段差を検知する段差検知ステップと、
    前記自走式移動機器の周囲の画像を撮影する撮影ステップと、
    前記撮影した画像に所定画像が含まれるか否かを判定する判定ステップと、
    前記所定画像から、前記自走式移動機器が乗り越え可能な段差が存在する区間である段差乗越区間を特定する特定ステップと、
    前記特定された段差乗越区間内を走行中は前記段差検知ステップによって検知された段差を回避せず乗り越えるように前記自走式移動機器の走行を制御し、前記特定された段差乗越区間外を走行中は前記段差検知ステップによって検知された段差を回避するように前記自走式移動機器の走行を制御する走行制御ステップと、
    を含む自走式移動機器の制御方法。
11. 床面を走行する自走式移動機器の制御方法であって、
    前記床面の段差を検知する段差検知ステップと、
    前記自走式移動機器の周囲の画像を撮影する撮影ステップと、
    前記撮影した画像に所定画像が含まれるか否かを判定する判定ステップと、
    前記所定画像から、前記自走式移動機器が乗り越え可能な段差が存在する区間である段差乗越区間を特定する特定ステップとを含み、
    前記段差検知ステップは、前記特定された段差乗越区間内では実行されず、前記特定された段差乗越区間外では実行され、
    前記段差検知ステップによって前記段差乗越区間外において検知された段差を回避するように前記自走式移動機器の走行を制御する走行制御ステップをさらに含む、自走式移動機器の制御方法。

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