JP7396353B2 - 地図作成システム、信号処理回路、移動体および地図作成方法 - Google Patents

地図作成システム、信号処理回路、移動体および地図作成方法 Download PDF

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Description

本開示は、レーザレンジファインダを備える移動体が自己位置推定に利用する地図データを作成するための地図作成システム、信号処理回路、移動体および地図作成方法に関する。
無人搬送車（無人搬送台車）および移動ロボットのような自律移動可能な移動体の開発が進められている。
スキャンポイント取得部と記憶部とを有する自律移動装置を開示されている（例えば、日本国公開公報特開２００９－２２３９００号公報）。スキャンポイント取得部は、電磁波または音波を用いて前方空間をスキャンし、壁などの平面状障害物等からの反射波を受信して、その障害物の位置座標をスキャンポイントとして取得する。記憶部には、地図情報として、稼働領域における壁、フェンス、柵などの平面状障害物を表現する線分の集合がマップセグメントとして予め設定されている。自律移動装置は、稼働環境に応じて、スキャンポイント取得部による物体座標の計測可能な領域の中に、原点（スキャンポイント取得部の位置）からの距離が所定距離以内である領域を設定する。
自律移動装置は、領域内のスキャン結果から得られたスキャンセグメントとマップセグメントとを照合して平面状障害物の位置を地図上で特定する。スキャンポイントの数を減らすことにより、自己位置認識部の計算量を削減することができ、それにより自律移動のための判断をより速く行うことが可能になる。
日本国公開公報：特開２００９－２２３９００号公報
自己位置を正確に特定するためには、地図の精度を向上させることが好ましい。
本開示の実施形態は、上記の課題を解決する、地図を作成するための地図作成システム、信号処理回路、移動体および地図作成方法を提供する。
本開示の地図作成システムは、非限定的で例示的な実施形態において、移動体が自己位置を推定するために参照する地図を作成する地図作成システムであって、第１角度範囲内で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得し、出射した前記レーザビームと前記反射光との関係を利用して、前記角度ごとに、計測可能な第１距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得するレーザレンジファインダと、前記第１角度範囲および前記第１距離によって規定される計測可能領域の中から、前記計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域を選択し、前記１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する信号処理回路とを備え、前記１以上の部分領域は、前記移動体が自己位置を推定する際に用いるレーザレンジファインダの計測領域よりも狭い。
本開示の信号処理回路は、非限定的で例示的な実施形態において、移動体が自己位置を推定するために参照する地図を作成する地図作成システムで用いられる信号処理回路であって、前記地図作成システムはレーザレンジファインダを有しており、前記レーザレンジファインダは、第１角度範囲内で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得し、出射した前記レーザビームと前記反射光との関係を利用して、前記角度ごとに、計測可能な第１距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得し、前記信号処理回路は、前記第１角度範囲および前記第１距離によって規定される計測可能領域の中から、前記計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域を選択する処理と、 前記１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する処理とを実行し、前記１以上の部分領域として、前記移動体が自己位置を推定する際に用いるレーザレンジファインダの計測領域よりも狭い領域を選択する。
本開示の移動体は、非限定的で例示的な実施形態において、上記信号処理回路と、前記レーザレンジファインダと、移動のための駆動装置とを備える。
本開示の地図作成方法は、非限定的で例示的な実施形態において、移動体が自己位置を推定するために参照する地図を作成する地図作成方法であって、レーザレンジファインダを用いて、第１角度範囲内で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得し、出射した前記レーザビームと前記反射光との関係を利用して、前記角度ごとに、計測可能な第１距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得し、前記第１角度範囲および前記第１距離によって規定される計測可能領域の中から、前記計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域であって、前記移動体が自己位置を推定する際に用いるレーザレンジファインダの計測領域よりも狭い１以上の部分領域を選択し、前記１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する。
本開示のさらなる地図作成システムは、非限定的で例示的な実施形態において、移動体が自己位置を推定するために参照する地図を作成する地図作成システムであって、第１角度範囲内で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得し、出射した前記レーザビームと前記反射光との関係を利用して、前記角度ごとに、計測可能な第１距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得するレーザレンジファインダと、前記第１角度範囲および前記第１距離によって規定される計測可能領域の中から、前記計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域を選択し、前記１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する信号処理回路とを備える。
本開示の実施形態によれば、レーザレンジファインダの計測誤差が抑制されたスキャンデータから地図を作成するため、より正確な地図を得ることが可能になる。当該地図を用いることにより、ＡＧＶはより正確に自律走行を行うことが可能になる。
図１Ａは、本開示による移動体の実施形態の構成を示す図である。 図１Ｂは、本開示による地図作成システムの実施形態の構成を示す図である。 図２は、移動体１０のＬＲＦ１０２から出射される、ステップ角度ごとの複数のレーザビーム（実線）を示す図である。 図３は、広がりを有するレーザビーム１５ｗの検出誤差を説明するための図である。 図４は、広がりを有するレーザビーム１５ｗが検出誤差を増大させることを説明するための図である。 図５は、実際に存在する物体Ｇｒｅａｌが、より大きな物体Ｇｖｉｒｔｕａｌとして検出されることを説明するための図である。 図６Ａは、ある移動環境をスキャンする移動体の位置を模式的に示す平面レイアウト図である。 図６Ｂは、図６Ａに示される環境２００の地図（地図Ｍ）を示す図である。 図７は、移動体１０および移動体１０の計測可能領域ＳＡを示す図である。 図８Ａは、計測可能領域ＳＡと、移動体１０が地図作成時に利用する部分領域ＳＢとの関係を示す図である。 図８Ｂは、移動体１０が移動して物体Ｇに接近したときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示す図である。 図８Ｃは、移動体１０がさらに移動して物体Ｇに接近したときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示す図である。 図９Ａは、地図作成時の移動体１０の計測可能領域ＳＡを示す図である。 図９Ｂは、物体Ｇが計測可能領域ＳＡ内に入ったときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示す図である。 図９Ｃは、計測可能領域ＳＡに設定された除外領域ＳＶと、選択された部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２とを示す図である。 図９Ｄは、移動体１０が引き続き移動したときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示す図である。 図９Ｅは、物体Ｇからの反射光の強度が強度閾値ＩＴＨ以下になったときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示す図である。 図１０は、移動体１０が移動する環境２００において、上述の第１例または第２例の動作によって取得された点群を並べて作成された地図２０４Ｍを示す図である。 図１１は、計測範囲を制限した地図の作成処理フローを示す図である。 図１２Ａは、部分領域を選択する第１の処理フローを示す図である。 図１２Ｂは、部分領域を選択する第２の処理フローを示す図である。 図１３は、地図作成時および自己位置推定時のそれぞれにおいて移動体１０が利用する計測領域の違いを説明するための一覧図である。 図１４は、本開示による、各ＡＧＶの走行を制御する制御システムの概要を示す図である。 図１５は、ＡＧＶが存在する環境の一例を示す斜視図である。 図１６は、接続される前のＡＧＶおよび牽引台車を示す斜視図である。 図１７は、接続されたＡＧＶおよび牽引台車を示す斜視図である。 図１８は、本実施形態にかかる例示的なＡＧＶの外観図である。 図１９Ａは、ＡＧＶの第１のハードウェア構成例を示す図である。 図１９Ｂは、ＡＧＶの第２のハードウェア構成例を示す図である。 図２０は、運行管理装置のハードウェア構成例を示す図である。
＜用語＞



「無人搬送車」（ＡＧＶ：Automatic Guided Vehicle）とは、本体に人手または自動で荷物を積み込み、指示された場所まで自動走行し、人手または自動で荷卸しをする無軌道車両を意味する。「無人搬送車」は、無人牽引車および無人フォークリフトを含む。
「無人」の用語は、車両の操舵に人を必要としないことを意味しており、無人搬送車が「人（例えば荷物の積み下ろしを行う者）」を搬送することは除外しない。
「無人牽引車」とは、人手または自動で荷物の積み込み荷卸しをする台車を牽引して、指示された場所まで自動走行する無軌道車両である。
「無人フォークリフト」とは、荷物移載用のフォークなどを上下させるマストを備え、フォークなどに荷物を自動移載し指示された場所まで自動走行し、自動荷役作業をする無軌道車両である。
「無軌道車両」とは、車輪と、車輪を回転させる電気モータまたはエンジンを備える移動体（vehicle）である。
「移動体」とは、人または荷物を載せて移動する装置であり、移動のための駆動力（traction）を発生させる車輪、二足または多足歩行装置、プロペラなどの駆動装置を備える。本開示における「移動体」の用語は、狭義の無人搬送車のみならず、モバイルロボット、サービスロボット、およびドローンを含む。
「自動走行」は、無人搬送車が通信によって接続されるコンピュータの運行管理システムの指令に基づく走行と、無人搬送車が備える制御装置による自律的走行とを含む。自律的走行には、無人搬送車が所定の経路に沿って目的地に向かう走行のみならず、追尾目標に追従する走行も含まれる。また、無人搬送車は、一時的に作業者の指示に基づくマニュアル走行を行ってもよい。「自動走行」は、一般には「ガイド式」の走行および「ガイドレス式」の走行の両方を含むが、本開示では「ガイドレス式」の走行を意味する。
「ガイド式」とは、誘導体を連続的または断続的に設置し、誘導体を利用して無人搬送車を誘導する方式である。
「ガイドレス式」とは、誘導体を設置せずに誘導する方式である。本開示の実施形態における無人搬送車は、自己位置推定装置を備え、ガイドレス式で走行することができる。
「位置推定装置」は、レーザレンジファインダなどの外界センサによって取得されたセンサデータに基づいて地図上における自己位置を推定する装置である。
「外界センサ」は、移動体の外部の状態をセンシングするセンサである。外界センサには、例えば、レーザレンジファインダ（測域センサともいう）、カメラ（またはイメージセンサ）、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、ミリ波レーダ、超音波センサ、および磁気センサがある。
「内界センサ」は、移動体の内部の状態をセンシングするセンサである。内界センサには、例えばロータリエンコーダ（以下、単に「エンコーダ」と称することがある）、加速度センサ、および角加速度センサ（例えばジャイロセンサ）がある。
「SLAM（スラム）」とは、Simultaneous Localization and Mappingの略語であり、自己位置推定と地図作成を同時に行うことを意味する。
以下に説明する実施形態では、外界センサはレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）であるとする。ただしＬＩＤＡＲを採用してもよい。
＜本開示における移動体の基本構成＞



図１Ａを参照する。本開示の移動体１０は、図１Ａに示される例示的な実施形態において、環境（移動体１０の周囲）をスキャンしてスキャンデータを周期的に出力するレーザレンジファインダ１０２を備える。以下では、レーザレンジファインダ１０２を「ＬＲＦ１０２」と略記する。ＬＲＦ１０２はレーザ素子から出射されるレーザビームを利用して距離を計測する装置である。ＬＲＦ１０２は周期的に例えば赤外線または可視光のレーザビームを周囲に出射して環境をスキャンする。レーザビームは、例えば、壁、柱等の構造物、床の上に置かれた物体などの表面で反射される。ＬＲＦ１０２は、レーザビームの反射光を受けて各反射点までの距離を計算し、各反射点の位置が示された測定結果のデータを出力する。各反射点の位置には、反射光の到来方向および距離が反映されている。測定結果のデータ（スキャンデータ）は、「環境計測データ」または「センサデータ」と呼ばれることがある。
距離の計算方法として、ＬＲＦ１０２は、例えばＴＯＦ（Time Of Flight）方式または位相差方式を採用する。ＴＯＦ方式では、ＬＲＦ１０２は、レーザビームを出射時刻と、反射光の受光時刻との差からレーザビームが往復に要した時間を算出する。光速と往復時間との積が反射点までの往復の距離を示す。これにより、ＬＲＦ１０２は反射点までの距離のデータを取得できる。位相差方式では、ＬＲＦ１０２は連続光の強度を所定の周波数で変調して出射し、変調した出射光と受信した反射光との位相差を検出する。出射光の位相と反射光の位相との間には、反射点までの往復の距離（光路長）に応じた位相差が生じる。位相差を検出することにより、ＬＲＦ１０２は反射点までの距離のデータを取得できる。なお、位相遅れを検出できるのは最大で３６０度分、すなわち一波長分である。変調周波数の異なった複数の波（複合波）等を使用することにより、距離分解能（位相分解能）および計測距離を大きくすることができる。
ＬＲＦ１０２による環境のスキャンは、例えば、ＬＲＦ１０２の正面を基準として左右１３５度（合計２７０度）の角度範囲の環境に対して行われる。具体的には、ＬＲＦ１０２は、水平面内において所定のステップ角度ごとに方向を変化させながらパルス状のレーザビームを出射し、各レーザビームの反射光を検出する。ＬＲＦ１０２は、出射したレーザビームと反射光との関係を利用して、ステップ角度ごとに距離を計測する。ステップ角度が０．３度であれば、合計９０１ステップ分の角度で決まる方向における反射点までの距離の測定データを得ることができる。この例において、ＬＲＦ１０２が行う周囲の空間のスキャンは実質的に床面に平行であり、平面的（二次元的）である。しかし、ＬＲＦ１０２は、三次元的なスキャンを行ってもよい。
ＬＲＦ１０２は、設計時に計測が保証される距離が決められている。本開示では、ＬＲＦ１０２は、例えば３０ｍの距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得することが可能である。
以下では、２７０度の範囲のスキャンの開始時刻を便宜的に「スキャン時刻」と称することがある。例えば－１３５度から＋１３５度までステップ角度ごとに順次レーザビームを出射してスキャンを行う場合、－１３５度の角度方向にレーザビームを出射した時刻を「スキャン時刻」と呼ぶ。
スキャンデータの典型例は、スキャンごとに取得される点群（point cloud）を構成する各点の位置座標によって表現され得る。点の位置座標は、移動体１０とともに移動するローカル座標系によって規定される。このようなローカル座標系は、移動体座標系またはセンサ座標系と呼ばれ得る。本開示においては、移動体１０に固定されたローカル座標系の原点を移動体１０の「位置」と定義し、ローカル座標系の向き（orientation）を移動体１０の「姿勢」と定義する。以下、位置および姿勢を合わせて「ポーズ」と称することがある。
スキャンデータは、極座標系で表示される場合、各点の位置をローカル座標系における原点からの「方向」および「距離」で示す数値セットから構成され得る。ただし、反射光が検出されなかった場合には、当該角度についての点は存在しない。極座標系の表示は、直交座標系の表示に変換され得る。以下の説明では、簡単のため、ＬＲＦ１０２から出力されたスキャンデータは、直交座標系で表示されているとする。
図１Ａに示す移動体１０は、環境地図（以下、「地図」と称する）の作成を行うこと、および、作成された地図を参照しながら自律的に移動すること、のいずれをも行うことができる。ただし、移動体１０が両方行うことは必須ではない。本実施形態においては、少なくとも地図の作成を行うことができればよい。
移動体１０は、ストレージ装置１０４と、信号処理回路１０６とを備える。ストレージ装置１０４は、地図作成時にはスキャンデータを蓄積しつつ当該スキャンデータから作成した地図を格納し、更新し、自律移動時には予め作成された地図を格納する。なお、格納される地図は１つでなく複数であり得る。
信号処理回路１０６は、例えば半導体集積回路であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）またはＡＳＩＣ（Application Specific IC）であり得る。信号処理回路１０６は、地図の作成時には地図作成装置として動作し、地図作成後の自律移動時には位置推定装置として動作する。
地図の作成時には、信号処理回路１０６は、ＬＲＦ１０２から取得したスキャンデータの点群を、レーザビームを照射した角度および距離に従って配列する。これにより、そのスキャン範囲に関する部分地図が得られる。続いて信号処理回路１０６は、次のスキャン時刻のスキャンによって得られた点群をその位置座標を用いて当該部分地図を更新する。ここで言う「位置座標」は、先にスキャンデータを取得した位置を基準とした相対座標、または、ユーザが便宜的に設定した絶対座標で表現され得る。上述の処理を繰り返すことにより、部分地図が逐次更新され、最終的にはスキャンした領域全体の地図が得られる。
なお、ポーズの変化は、例えば移動体１０のオドメトリ情報を利用して検出することができる。移動体１０が複数の駆動輪を有するＡＧＶである場合を例示すると、各駆動輪の回転速度、または単位時間当たりの回転数を積算すると、移動体１０が移動した距離および方向を推定することができる。各駆動輪の回転速度、または単位時間当たりの回転数の情報は「オドメトリ情報」と呼ばれることがある。オドメトリ情報を利用して移動体１０のポーズの変化を検出することにより、新たな点群が、地図上のどの位置で取得されたかを推定することができる。オドメトリ情報は、車輪の空転または摩耗などの要因によって誤差を生じやすい。そのため移動体１０は、ＬＲＦ１０２を利用するＳＬＡＭ技術により、ポーズの変化を検出しながら地図を作成してもよい。なお移動体１０は、地図の作成時に限らず、自己位置を推定しながら移動する際にもオドメトリ情報を利用することもできる。移動体１０は、ＬＲＦ１０２によるスキャンとオドメトリ情報とを両方用いて自己位置を推定し得る。
異なるスキャン時刻にそれぞれスキャンが行われて得られた複数組の点群には、環境内に存在する同じ物体の概ね同様の位置を示す反射点が含まれ得る。全てを別個独立した点として地図に反映すると地図データのデータ量が非常に大きくなる。そこで信号処理回路１０６は、データ量を制限するため、地図をメッシュ状に分け、メッシュの１区画には１個の反射点のみが含まれるようスキャンデータの数を制限してもよい。メッシュの１区画のサイズは、例えば実際の環境の１０ｃｍ四方であり得る。
地図作成後の自律移動時には、信号処理回路１０６は、ＬＲＦ１０２から取得したスキャンデータと、ストレージ装置１０４から読み出された地図とのマッチングを行い、移動体１０のポーズを推定する。このマッチングは、パターンマッチングまたはスキャンマッチングと呼ばれ、種々のアルゴリズムにしたがって実行され得る。マッチングアルゴリズムの典型例は、Iterative Closest Point （ＩＣＰ：反復最近接点）アルゴリズムである。なお、ストレージ装置１０４から読み出される地図は、移動体１０自身が作成した地図であってもよいし、他の装置が作成した地図であってもよい。
図示されている例において、移動体１０は、さらに、駆動装置１０８、走行制御装置１１０、通信回路１１２および入力装置１１４を備えている。駆動装置１０８は、移動体１０が移動するための駆動力を発生する装置である。駆動装置１０８の例は、電気モータまたはエンジンによって回転する車輪（駆動輪）、モータまたは他のアクチュエータによって動作する二足または多足歩行装置を含む。車輪は、メカナムホイールなどの全方位ホイールであってもよい。また、移動体１０は、空中または水中を移動する移動体、あるいはホバークラフトであってもよく、その場合の駆動装置１０８は、モータによって回転するプロペラを含む。
走行制御装置１１０は、駆動装置１０８を操作して移動体１０の移動条件（速度、加速度、移動方向など）を制御する。走行制御装置１１０は、所定の走行経路に沿って移動体１０を移動させてもよく、外部から与えられる指令にしたがって移動させてもよい。信号処理回路１０６は、移動体１０の移動中または停止中において、移動体１０の位置および姿勢の推定値を算出する。走行制御装置１１０は、この推定値を参照して移動体１０の走行を制御する。
信号処理回路１０６および走行制御装置１１０を、全体として、走行制御装置（制御システム）１２０と呼んでもよい。走行制御装置１２０は、プロセッサと、プロセッサの動作を制御するコンピュータプログラムを格納したメモリによって構成され得る。このようなプロセッサおよびメモリは、１個または複数の半導体集積回路によって実現され得る。
通信回路１１２は、移動体１０が外部の管理装置、他の移動体、または操作者のモバイル端末機器などを含む通信ネットワークに接続してデータおよび／または指令のやりとりを行う回路である。通信回路１１２は、無線通信および／または有線通信のいずれも行い得る。
入力装置１１４はユーザの指示を受け付ける装置である。入力装置１１４は、後述する地図作成時に、地図作成に利用される点群の検出範囲（距離、角度範囲）の指定を受け付けるために利用され得る。また入力装置１１４は、移動条件、走行経路に関する指令の入力を受け付けるためにも利用され得る。入力装置１１４は、例えば、外部からの指令を受け付ける入力端子、または移動体１０に設けられた物理的なボタンである。移動体１０にタッチパネルディスプレイが設けられている場合には、入力装置１１４はタッチパネルまたはソフトウェアボタンであり得る。
上述のストレージ装置１０４の典型例は、移動体１０に搭載され、移動体１０とともに移動する記憶装置によって実現されている。しかし、ストレージ装置１０４は、この例に限定されない。ストレージ装置１０４は、移動体１０の外部に位置し、通信回路１１２によって移動体１０に接続され得る記憶装置またはデータベースであってもよい。このような外部の記憶装置またはデータベースによってストレージ装置１０４が実現されている場合、地図の作成に利用され得るスキャンデータが移動体１０からストレージ装置１０４へと送信された後、移動体１０以外の信号処理回路が地図の作成を行ってもよい。つまり、移動体１０が地図の作成を行うことは必須ではない。また、複数の移動体１０が共通のストレージ装置１０４から必要な地図のデータを適宜読み出し、自律走行を行うことも可能になる。
図１Ｂは、本開示による地図作成システム３００の実施形態の構成を示している。地図作成システム３００は、移動体１０が自己位置を推定するために参照する地図を作成する。地図作成システム３００は、ＬＲＦ１０２および信号処理回路１０６を有している。これらの構成および機能は、図１Ａに示す移動体１０に設けられたＬＲＦ１０２および信号処理回路１０６の構成および機能と同じである。ただし信号処理回路１０６は、地図の作成処理を行う機能のみ有していればよく、自律走行のための位置推定処理は必須ではない。
地図作成システム３００は、移動体１０のような１台の装置内に設けられてもよいし、ＬＲＦ１０２および信号処理回路１０６が２つの装置として別個独立した筐体を有していてもよい。後者の場合、各装置はデータの送受信できるよう、相互に通信回線で接続されていればよい。例えば信号処理回路１０６が１台のＰＣで実現され、ＬＲＦ１０２が人力で移動する台車に設置されてもよい。そしてＰＣとＬＲＦ１０２とが有線または無線で接続されていればよい。信号処理回路１０６が作成した地図のデータを格納するストレージ装置１０４を適宜設けてもよい。例えば信号処理回路１０６およびストレージ装置１０４はそれぞれ、後に図１４および図２０を参照しながら説明する運行管理装置５０のＣＰＵ５１およびメモリ５２であり得る。他の例として、地図作成システム３００は、ＬＲＦ１０２が取得したスキャンデータをフラッシュメモリ等の記憶装置に一旦保存し、当該記憶装置を信号処理回路１０６に接続して信号処理回路１０６が地図を作成する形態も含み得る。
次に、図１Ａの移動体１０を例示しながら、従来の地図作成方法には精度を向上させる余地が大きいことを説明する。
図２は、移動体１０のＬＲＦ１０２から出射される、ステップ角度ごとの複数のレーザビーム（実線）を模式的に示している。説明の便宜のためステップ角度を非常に大きく示している。以下、レーザビーム１５ａに注目して説明するが、他のレーザビームでも同様の説明が当てはまる。
出射されたレーザビームは、コリメートレンズを通した後も完全な平行光になることはなく、０度ではない発散角を有する。したがって、光軸に垂直な平面によるレーザビームの断面は遠方に行くほど大きくなる。図２ではレーザビーム１５ａは直線で示されているが、実際には、広がりを有するビーム１５ｗが出射される。なおビーム１５ｗの形状も模式的に示しているに過ぎない。本開示ではＬＲＦ１０２が行う周囲の空間のスキャンは実質的に床面に平行であるとしているため、床面に垂直な方向に関するレーザビームの広がりは考慮していない。
このような広がりを有するレーザビームは、物体が存在する方向の検出誤差を生じさせ得る。
図３は、広がりを有するレーザビーム１５ｗの検出誤差を説明するための図である。ＬＲＦ１０２から角度θａの方向にレーザビームが出射されたとする。角度は任意の基準線Ｓから起算した角度である。径が一定で、かつ十分細いと仮定すれば、レーザビーム１５ａが出射されることになる。レーザビーム１５ａは光軸上に存在する物体Ｇａのみで反射され、ＬＲＦ１０２に戻る。レーザビーム１５ａは、光軸からずれた角度θｂまたは角度θｃの方向に存在する物体Ｇｂまたは物体Ｇｃでは反射されない。
しかしながら上述のように、ＬＲＦ１０２からは広がりを有するレーザビーム１５ｗが放射される。レーザビーム１５ｗは角度θａの方向に存在する物体Ｇａのみならず、角度θｂの方向に存在する物体Ｇｂ、および、角度θｃの方向に存在する物体Ｇｃでも反射される。つまり、角度θｂからθｃの間に存在する物体が全て角度θａの方向に存在する物体であるとして検出される。その結果、検出誤差を生じさせる。
図４は、広がりを有するレーザビーム１５ｗが検出誤差を増大させることを説明するための図である。レーザビーム１５ｗは、ＬＲＦ１０２から距離Ｌ１だけ離れた位置では幅ＨＬ１の幅を有するが、距離Ｌ２（＞Ｌ１）だけ離れた位置では幅ＨＬ２（＞ＨＬ１）を有する。幅ＨＬ２内に存在する物体は全て、その角度方向に存在する物体として検出される。レーザビーム１５ｗは、距離Ｌ１の位置で反射された場合よりも距離Ｌ２の位置で反射された場合の方が、より大きな検出誤差を生じさせることが理解される。具体的には、Ｌ２＝３０ｍの場合、ＨＬ２＝３０～４０ｃｍにもなり得る。そのような検出誤差を生じさせるレーザビーム１５ｗを用いてスキャンを行うと、実際に存在する物体がより大きな物体として検出される。
図５は、実際に存在する物体Ｇｒｅａｌが、より大きな物体Ｇｖｉｒｔｕａｌとして検出されることを説明するための図である。図の－Ｘから＋Ｘ方向に沿ってスキャンが行われるとする。まず、幅を有するレーザビーム１５ｗ－１の＋Ｘ側のビーム端でＧｒｅａｌの初めての反射が検出される。その結果、物体Ｇｒｅａｌは、実際よりも－Ｘ側にビームの半径分だけ広がった位置に端部を有すると検出される。スキャンが継続され、幅を有するレーザビーム１５ｗ－２の－Ｘ側のビーム端で物体Ｇｒｅａｌの最後の反射が検出される。その結果、物体Ｇｒｅａｌは、実際よりも＋Ｘ側にビームの半径分だけ広がった位置に端部を有すると検出される。つまり、実際の物体Ｇｒｅａｌは、より大きな物体Ｇｖｉｒｔｕａｌとして検出される。図４を参照しながら説明したように、反射がより遠方で生じるほど検出誤差が大きくなり、物体Ｇｖｉｒｔｕａｌは実際の物体Ｇｒｅａｌよりも大きく検出されてしまう。
図６Ａは、移動体１０が移動する環境２００の例を模式的に示す平面レイアウト図である。環境２００は、より広い環境の一部である。図６Ａにおいて、太い直線は、例えば建造物の固定壁２０２を示している。移動体１０が図６Ａに示す位置でスキャンを行い、地図を作成するとする。
図６Ｂは、取得された点群を並べて作成された地図２０２Ｍを示している。参考のため、建造物の固定壁２０２を実線で示している。点群２０２Ｍ－１、２０２Ｍ－２および２０２Ｍ－３に含まれる各点の位置の検出誤差は、移動体１０から遠い位置ほど大きくなり、地図の歪みが大きくなる。このような歪みの存在は、その地図を参照して自律走行する他の移動体１０の走行精度に影響を及ぼす。
本願発明者は、作成する地図の精度を向上させ、自律走行時に自己位置をより正確に推定することを可能にするための検討を行った。その結果、本願発明者は、レーザビーム１５ｗの検出誤差が実際に地図の精度に影響を与え得るのは、遠方から受けた反射光の強度が大きい場合であると考えた。例えば、遠方の物体表面でレーザビーム１５ｗの鏡面反射や再帰反射が発生した場合には、反射光の強度が大きくなる。鏡面反射や再帰反射が発生しなければ、広がったレーザビーム１５ｗの外縁部分が遠方の物体表面で反射されたとしても、その反射光の強度は小さくノイズとして処理され反射点の位置の検出誤差は実質的には生じない。しかしながら遠方の物体表面で鏡面反射や再帰反射が発生する場合には、広がったレーザビーム１５ｗの外縁部分からの反射光の強度も大きいためノイズとして処理されず、反射点の位置の検出誤差を無視できなくなる。その結果、その反射点の位置を利用して地図を作成すると、歪みが大きくなる。
上記検討を経て、本願発明者は、以下の地図作成システムを得た。
本開示による地図作成システム３００（図１Ｂ）は、ＬＲＦ１０２と信号処理回路１０６とを有している。ＬＲＦ１０２は、第１角度範囲内（例えば２７０度の範囲内）で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得する。そしてＬＲＦ１０２は、出射したレーザビームと反射光との関係を利用して、角度ごとに、計測可能な第１距離以内（例えば３０ｍ以内）に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得する。ここでいう「関係」を例示すると、例えばレーザビームの出射時刻と反射光の検出時刻との時間差、あるいは出射したレーザビームの位相と反射光の位相との位相差、である。
信号処理回路１０６は、第１角度範囲および第１距離によって規定される計測可能領域の中から、計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域を選択し、１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する。計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域の例は、典型的には以下の２つである。
第１例では、第１角度範囲（例えば２７０度の範囲）と、第１距離よりも短い少なくとも１つの第２距離（例えば１０ｍ）とによって規定される部分領域が選択される。これは、比較的近い範囲に存在する物体の反射点を用いて地図を作成することを意味する。第２距離は固定であってもよいし、可変であってもよい。
第２例では、第１角度範囲（例えば２７０度の範囲）よりも小さい少なくとも１つの第２角度範囲（例えば１２０度の範囲）と、第１距離（例えば３０ｍ）とによって規定される部分領域が選択される。第２例は、一部の角度範囲を除外した残りの角度範囲からの反射光を利用して地図を作成することを想定している。第２例では、反射点が存在する距離に応じて、反射光の強度の閾値（強度閾値）が設定される。第１距離（３０ｍ）近傍から強い反射光が得られたような場合には、スキャンデータとして採用し得るものの検出誤差が大きくなる。そこで信号処理回路１０６は、物体の反射点までの距離に応じた強度閾値と反射光の強度とを比較し、反射光の強度が強度閾値より大きい場合には、その反射光が到来した方向を含む角度範囲を除外する。そして信号処理回路１０６は、残された少なくとも１つの第２角度範囲に存在する反射点を用いて地図を作成する。第２角度範囲は可変であり得る。移動体１０が走行することにより、強い反射光が受信される方向が変わり得るからである。
移動体１０が移動することにより、移動体１０と物体との相対的な距離が変化する。除外された角度範囲について、信号処理回路１０６は、刻々変化する物体の反射点までの距離に応じた強度閾値と、反射光の強度との比較を継続する。反射光の強度が強度閾値以下になれば、信号処理回路１０６は、当該強度閾値以下の範囲を上述の第２角度範囲に組み込み、当該第２角度範囲に存在する反射点を用いて地図を作成する。
以下、図７から図１０を参照しながら、上述の第１例および第２例を具体的に説明する。
図７は、移動体１０および移動体１０の計測可能領域ＳＡを示している。計測可能領域ＳＡは、角度範囲θと、最大計測距離ＬＭＡＸとによって規定される。基本的な移動体１０は白矢印の方向に移動しながら計測可能領域ＳＡ内で検出された反射点を用いて地図を作成し、または、計測可能領域ＳＡ内で検出された反射点と地図とを照合し、自律移動を行う。
まず、上述の第１例を説明する。第１例は、地図の作成に利用する反射点の検出領域をより小さい領域に固定する例である。
図８Ａは、計測可能領域ＳＡと、移動体１０が地図作成時に利用する部分領域ＳＢとの関係を示している。図８Ａに示されるように、部分領域ＳＢは計測可能領域ＳＡよりも小さい。より具体的には、部分領域ＳＢは、計測可能領域ＳＡと同じ角度範囲θと、計測可能領域ＳＡの最大計測距離ＬＭＡＸよりも小さい距離閾値ＬＴＨとによって規定される。移動体１０は、部分領域ＳＢ内で掲出された反射点を用いて地図を作成する。図８Ａに示される物体Ｇを例に挙げて説明する。物体Ｇは、例えば環境内に設置された棚である。なお、以下の説明では物体Ｇが角度範囲θに存在することを前提として、距離に注目して説明する。
図８Ｂは、移動体１０が移動して物体Ｇに接近したときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示している。ＬＲＦ１０２は、計測可能領域ＳＡに含まれるが部分領域ＳＢに含まれない領域（部分領域ＳＢの外側の領域）の反射点も計測する。よって、ＬＲＦ１０２の出力には物体Ｇ上の反射点までの距離は含まれている。しかしながら信号処理回路１０６は、距離閾値ＬＴＨよりも遠い位置に存在する物体Ｇ上の反射点を利用した地図の作成を行わない。
図８Ｃは、移動体１０がさらに移動して物体Ｇに接近したときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示している。信号処理回路１０６は、物体Ｇ上の反射点までの距離が距離閾値ＬＴＨ以下であることを検出すると、当該反射点までの距離データを利用して地図を作成する。図８Ｃには、物体Ｇの移動体１０側の面における反射点の位置を示す点群２０４が示されている。
上述の処理は、信号処理回路１０６が、計測可能領域ＳＡの中から部分領域ＳＢを選択し、部分領域ＳＢに含まれる領域からの反射点を利用して地図を作成することを意味する。これにより、距離閾値ＬＴＨよりも遠い反射点の位置に含まれ得る検出誤差（歪み）をより小さく抑えることができる。
距離閾値ＬＴＨの設定方法は任意である。例えば、ストレージ装置１０４に、予め決定された距離閾値ＬＴＨが選択基準データとして格納されており、信号処理回路１０６がストレージ装置１０４から当該選択基準データを読み出して距離閾値ＬＴＨとして設定してもよい。あるいは、入力装置１１４を介してユーザが値を入力し、信号処理回路１０６が当該値を距離閾値ＬＴＨとして設定してもよい。つまり入力装置１１４は、部分領域の指定をユーザから受け付けることができる。
例示的な実施形態では、最大計測距離ＬＭＡＸを３０ｍとしたとき、距離閾値ＬＴＨは２５ｍ未満の距離、例えば２０ｍ、１５ｍまたは１０ｍであり得る。
次に、上述の第２例を説明する。第２例は、地図の作成に利用する反射点の検出領域をより小さい領域に可変的に設定する例である。
図９Ａは、地図作成時の移動体１０の計測可能領域ＳＡを示している。このときの計測可能領域ＳＡは図７に示す例と同じである。移動体１０が走行することにより、移動体１０と物体Ｇとの相対距離が小さくなる。その結果、相対距離が最大計測距離ＬＭＡＸ以内になり、物体Ｇが計測可能領域ＳＡ内に入る。
図９Ｂは、物体Ｇが計測可能領域ＳＡ内に入ったときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示している。図５を参照しながら説明したように、図９Ｂでは、斜線で示される実際の物体Ｇが、破線で示されるように、より大きな物体として検出されていることが模式的に示されている。
本例では、信号処理回路１０６は、物体Ｇの反射光の強度をＬＲＦ１０２から、ステップ角度ごとに、距離データとともに反射光の強度を示す強度データを取得する。信号処理回路１０６は、距離データを用いて物体Ｇが計測可能領域ＳＡ内に存在することを検出する。さらに信号処理回路１０６は、検出された距離ごとに、強度データと予め決定された強度閾値ＩＴＨとを比較して、物体Ｇの反射光の強度が所定の強度閾値ＩＴＨを超えたか否かを判定する。強度閾値ＩＴＨは、予め用意された、反射光の強度に関する閾値である。ストレージ装置１０４は、距離と強度閾値ＩＴＨとを対応付けた選択基準データを格納している。選択基準データは、距離と強度閾値ＩＴＨとの関数として格納されていてもよいし、複数の距離の値の各々と強度閾値ＩＴＨとを対応付けたテーブルとして格納されていてもよい。信号処理回路１０６はストレージ装置１０４から当該選択基準データを読み出して、距離に応じた強度閾値ＩＴＨを保持しておく。例えば最大計測距離ＬＭＡＸ（例：３０ｍ）の強度閾値ＩＴＨは、鏡面反射または再帰反射が発生した場合に検出される反射強度よりも小さい値に設定される。
物体Ｇが計測可能領域ＳＡ内に存在すること、および、物体Ｇの反射光の強度が、物体Ｇまでの距離に応じて決定される強度閾値ＩＴＨを超えたこと、を信号処理回路１０６が検出すると、信号処理回路１０６は、当該物体Ｇの反射点が含まれる計測可能領域ＳＡ内の一部を除外領域ＳＶとして設定する。そして信号処理回路１０６は、計測可能領域ＳＡのうちの除外領域ＳＶ以外の領域を、地図を作成するための領域として選択する。例えば、距離が小さいほど大きく、距離が大きいほど小さい強度閾値ＩＴＨの関数を採用すると、距離が大きいにもかかわらず強度も大きい反射点を含む領域は除外領域ＳＶに設定され得る。
図９Ｃは、計測可能領域ＳＡ内の除外領域ＳＶと、選択された部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２とを例示している。信号処理回路１０６は、少なくとも物体Ｇが検出された角度範囲θＳＶと、最大計測距離ＬＭＡＸとによって規定される領域を除外領域ＳＶとして設定する。信号処理回路１０６は、除外領域ＳＶ内の反射点を地図の作成に利用せず、部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２内の反射点を地図の作成に利用する。部分領域ＳＢ－１は、角度範囲θよりも小さい角度範囲θＢ－１と最大計測距離ＬＭＡＸとによって規定される。部分領域ＳＢ－２は、角度範囲θよりも小さい角度範囲θＢ－２と最大計測距離ＬＭＡＸとによって規定される。なお、本開示では残された領域として２つの部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２を例示したが、部分領域の数は１つの場合もあり得るし、３つ以上の場合もあり得る。少なくとも１つの部分領域が選択されればよい。
なお、部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２から取得される反射光には、最大計測距離ＬＭＡＸの位置からの反射光も含まれ得る。しかしながら上述のように、広がったレーザビーム１５ｗのビーム外縁部分が物体表面で反射されたとしてもその反射光の強度は小さいためにノイズとして処理され得るため地図の作成に利用されることはない。従って、部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２が最大計測距離ＬＭＡＸまで広がっていてもよい。
図９Ｄは、移動体１０が引き続き移動したときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示している。除外領域ＳＶを設定した後も、信号処理回路１０６は、ＬＲＦ１０２から物体Ｇの距離データおよび強度データを継続的に取得する。信号処理回路１０６は、距離データと選択基準データとを用いて、現在の物体Ｇの距離に応じた強度閾値ＩＴＨを取得し、強度データと当該強度閾値ＩＴＨとを比較する。図９Ｄは、強度データが当該強度閾値ＩＴＨよりもまだ僅かに大きい例を示している。参考のため、強度データと強度閾値ＩＴＨとが概ね一致する位置を物体Ｇに接する破線の円弧で示している。
図９Ｅは、物体Ｇからの反射光の強度が強度閾値ＩＴＨ以下になったときの移動体１０と物体Ｇとの位置関係を示している。このときの移動体１０と物体Ｇとの距離を距離ＬＳＶとして示している。なおこのときの強度閾値ＩＴＨもまた、その強度データを与えた反射点までの距離に応じて求められている。信号処理回路１０６は、強度データが強度閾値ＩＴＨ以下になったことを検出すると、角度範囲θＳＶと、最大計測距離ＬＭＡＸよりも短い距離ＬＳＶとによって規定される部分領域ＳＢ－３を、新たに、地図の作成に利用する反射点の検出領域として追加的に選択する。部分領域ＳＢ－３の角度範囲θＳＶは、全体の角度範囲θのうちの角度範囲θＢ－１およびθＢ－２以外の範囲である。図９Ｅには、物体Ｇの移動体１０側の面における反射点の位置を示す点群２０４が示されている。
部分領域ＳＢ－３を追加的に設定する選択した理由は、物体Ｇの検出誤差が許容可能な範囲に入った時点で、物体Ｇを地図に反映するためである。例えば、反射光の強度が大きい物体に移動体１０が近付き、近傍を通過する場合には除外領域ＳＶが動的に変化する。上述した角度範囲の追加処理がなければ、その物体が存在する領域は常に除外領域ＳＶに設定されてしまい、その物体が地図に反映されなくなる。反射光の強度が強度閾値ＩＴＨ以下になったことは、移動体１０と物体Ｇとの相対距離が小さくなり、物体Ｇの検出誤差が許容可能な範囲内に入ったと考えることができる。その時点で物体Ｇを地図に反映すれば、地図の精度を担保できる。
図９Ｃの例では、最初に除外領域ＳＶを設定し、残された部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２を決定した。しかしながら、その時点で除外領域ＳＶを設定しなくてもよい。信号処理回路１０６が、物体Ｇが単に計測可能領域ＳＡに入ったことを検出すると、物体Ｇを含む全ての反射光の強度が、距離に応じた強度閾値以下である領域を、部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２として選択してもよい。
図１０は、移動体１０が移動する環境２００において、上述の第１例または第２例の動作によって取得された点群を並べて作成された地図２０４Ｍを示している。図６Ｂと同様、参考のため、建造物の固定壁２０２を実線で示している。図６Ｂの例と異なり、上述の第１例または第２例の動作により、距離閾値ＬＴＨよりも遠い位置の反射点は地図の作成に利用されず、距離閾値ＬＴＨ以下の、近い位置の反射点が地図の作成に利用される。その結果、点群２０４Ｍ－１および２０４Ｍ－２に含まれる各点の位置の検出誤差は十分小さくなる。なお、点群２０４Ｍ－３は、移動体１０が図６Ａに示す位置に到達する前から、上述の第１例または第２例の動作を行って取得されたことを想定した。
次に、図１１から図１３を参照しながら、例として移動体１０が上記の処理を行う場合の処理フローを説明する。各処理フローは信号処理回路１０６によって実行される。
図１１は、計測範囲を制限した地図の作成処理フローを示す図である。
ステップＳ１０において、信号処理回路１０６はＬＲＦ１０２に指令を送り、レーザビームの出射を開始させる。本例では、－１３５度から＋１３５度まで、０．３度のステップ角度ごとにレーザビームを出射させ、周囲の環境のスキャンが行われる。
ステップＳ１２において、信号処理回路１０６はＬＲＦ１０２からステップ角度ごとの距離データを取得する。距離データは、ＬＲＦ１０２が、出射したレーザビームと受信した反射光との関係を利用して算出する。「関係」は上述の通りであるから再度の説明は省略する。なお信号処理回路１０６は、ステップ角度ごとに、１組の反射点の位置座標データおよび距離データをＬＲＦ１０２から受け取ってもよいし、反射点の方位データと距離データとをＬＲＦ１０２から受け取ってもよい。なお、方位はステップ角度ごとに変化するため既知である。得られた距離データが順序付けられて配列されていれば、方位データを含めることは必須ではない。
ステップＳ１４において、信号処理回路１０６は、計測可能領域の中から１以上の部分領域を選択する。部分領域は計測可能領域の部分集合である。
ステップＳ１６において、信号処理回路１０６は、選択した部分領域に含まれる距離データを用いて地図を作成し、処理を終了する。
図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１１中のステップＳ１４の具体的な処理のバリエーションである。
図１２Ａは、部分領域を選択する第１の処理フローを示している。第１の処理フローは、上述の第１例の処理に対応する。
ステップＳ２２において、信号処理回路１０６はストレージ装置１０４から選択基準データを読み出す。選択基準データは距離閾値ＬＴＨを示す数値である。
ステップＳ２４において、信号処理回路１０６はＬＲＦ１０２から、計測可能領域ＳＡ内の全ての距離データを取得する。
ステップＳ２６において、信号処理回路１０６は角度範囲θと距離閾値ＬＴＨとによって規定される領域を部分領域ＳＢとして選択する。
上述のステップＳ２６およびステップＳ１６（図１１）の処理により、全ての距離データの中から、距離閾値ＬＴＨ以下の距離データが選択され、地図の作成に利用される。なお図１２Ａの処理では、角度範囲θはＬＲＦ１０２のスキャン範囲と同じであり、既知であるとした。
図１２Ｂは、部分領域を選択する第２の処理フローを示している。第２の処理フローは、上述の第２例の処理に対応する。
ステップＳ３２において、信号処理回路１０６は、ストレージ装置１０４から選択基準データを取得する。選択基準データは距離に応じた強度閾値ＩＴＨを示す数値である。
ステップＳ３４において、信号処理回路１０６はＬＲＦ１０２から、スキャン角度ごとに、距離データおよび反射光の強度データを取得する。
ステップＳ３６において、信号処理回路１０６は、ある距離における強度データ≧その距離における強度閾値ＩＴＨとなるスキャン角度を決定する。
ステップＳ３８において、信号処理回路１０６は、決定したスキャン角度を含む領域を除外領域ＳＶとして決定し、計測可能領域ＳＡのうち除外領域ＳＶ以外の領域を、部分領域として選択する。図９の例では、信号処理回路１０６は、１以上の部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２を選択する。選択された部分領域内の反射点が地図の作成に利用される。その後、移動体１０の継続的な移動に伴い、信号処理回路１０６は以下のステップＳ４０および４２を実行する。
ステップＳ４０において、信号処理回路１０６は、除外領域ＳＶ内の反射点のうち、ある距離における強度データ≦その距離における強度閾値ＩＴＨとなる反射点を決定する。
ステップＳ４２において、信号処理回路１０６は、決定した反射点を含む領域を、部分領域として追加的に選択する。図９の例では、信号処理回路１０６は、部分領域ＳＢ－１およびＳＢ－２に加え、部分領域ＳＢ－３を選択する。選択された部分領域ＳＢ－３内の反射点がさらに地図の作成に利用される。
図１３は、地図作成時および自己位置推定時のそれぞれにおいて移動体１０が利用する計測領域の違いを説明するための一覧図である。最も大きな相違点は、距離閾値ＬＴＨを利用する例（上述の第１例、図１２Ａ）において利用される部分領域ＳＢは、移動体が自己位置を推定する際に用いるＬＲＦ１０２の計測領域ＳＡよりも狭いことである。または、強度閾値ＩＴＨを利用する例（上述の第２例、図１２Ｂ）において利用される部分領域ＳＢ－ｎ（ｎ：１以上の整数）の合計は、移動体が自己位置を推定する際に用いるＬＲＦ１０２の最大の計測領域ＳＡよりも狭いことである。選択した部分領域内の反射点の位置の検出誤差は許容範囲内であるため、当該反射点を用いて地図を作成することにより、作成する地図の精度を向上させることが可能になる。
＜例示的な実施形態＞



以下、本開示による移動体の実施形態をより詳細に説明する。本実施形態では、移動体の一例として無人搬送車を挙げる。以下の説明では、略語を用いて、無人搬送車を「ＡＧＶ」と記述する。以下、「ＡＧＶ」についても、移動体１０と同様に参照符号「１０」を付す。なおストレージ装置１０４に相当する構成要素は後述の「メモリ」であり、信号処理回路１０６に相当する構成要素は後述の「マイコン１４ａ」、「位置推定装置１４ｅ」またはこれらを包括する「チップ回路１４ｇ」である。
（１）システムの基本構成



図１４は、本開示による例示的な移動体管理システム１００の基本構成例を示している。移動体管理システム１００は、少なくとも１台のＡＧＶ１０と、ＡＧＶ１０の運行管理を行う運行管理装置５０とを含む。図１４には、ユーザ１によって操作される端末装置２０も記載されている。
ＡＧＶ１０は、走行に磁気テープなどの誘導体が不要な「ガイドレス式」走行が可能な無人搬送台車である。ＡＧＶ１０は、自己位置推定を行い、推定の結果を端末装置２０および運行管理装置５０に送信することができる。ＡＧＶ１０は、運行管理装置５０からの指令にしたがって環境Ｓ内を自動走行することが可能である。
運行管理装置５０は各ＡＧＶ１０の位置をトラッキングし、各ＡＧＶ１０の走行を管理するコンピュータシステムである。運行管理装置５０は、デスクトップ型ＰＣ、ノート型ＰＣ、および／または、サーバコンピュータであり得る。運行管理装置５０は、複数のアクセスポイント２を介して、各ＡＧＶ１０と通信する。例えば、運行管理装置５０は、各ＡＧＶ１０が次に向かうべき位置の座標のデータを各ＡＧＶ１０に送信する。各ＡＧＶ１０は、定期的に、例えば２５０ミリ秒ごとに自身の位置および姿勢（orientation）を示すデータを運行管理装置５０に送信する。指示した位置にＡＧＶ１０が到達すると、運行管理装置５０は、さらに次に向かうべき位置の座標のデータを送信する。ＡＧＶ１０は、端末装置２０に入力されたユーザ１の操作に応じて環境Ｓ内を走行することも可能である。端末装置２０の一例はタブレットコンピュータである。
図１５は、３台のＡＧＶ１０ａ，１０ｂおよび１０ｃが存在する環境Ｓの一例を示している。いずれのＡＧＶも図中の奥行き方向に走行しているとする。ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂは天板に載置された荷物を搬送中である。ＡＧＶ１０ｃは、前方のＡＧＶ１０ｂに追従して走行している。なお、説明の便宜のため、図１５では参照符号１０ａ，１０ｂおよび１０ｃを付したが、以下では、「ＡＧＶ１０」と記述する。
ＡＧＶ１０は、天板に載置された荷物を搬送する方法以外に、自身と接続された牽引台車を利用して荷物を搬送することも可能である。図１６は接続される前のＡＧＶ１０および牽引台車５を示している。牽引台車５の各足にはキャスターが設けられている。ＡＧＶ１０は牽引台車５と機械的に接続される。図１７は、接続されたＡＧＶ１０および牽引台車５を示している。ＡＧＶ１０が走行すると、牽引台車５はＡＧＶ１０に牽引される。牽引台車５を牽引することにより、ＡＧＶ１０は、牽引台車５に載置された荷物を搬送できる。
ＡＧＶ１０と牽引台車５との接続方法は任意である。ここでは一例を説明する。ＡＧＶ１０の天板にはプレート６が固定されている。牽引台車５には、スリットを有するガイド７が設けられている。ＡＧＶ１０は牽引台車５に接近し、プレート６をガイド７のスリットに差し込む。差し込みが完了すると、ＡＧＶ１０は、図示されない電磁ロック式ピンをプレート６およびガイド７に貫通させ、電磁ロックをかける。これにより、ＡＧＶ１０と牽引台車５とが物理的に接続される。
再び図１４を参照する。各ＡＧＶ１０と端末装置２０とは、例えば１対１で接続されてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した通信を行うことができる。各ＡＧＶ１０と端末装置２０とは、１または複数のアクセスポイント２を利用してＷｉ－Ｆｉ（登録商標）に準拠した通信を行うこともできる。複数のアクセスポイント２は、例えばスイッチングハブ３を介して互いに接続されている。図１４には２台のアクセスポイント２ａ，２ｂが記載されている。ＡＧＶ１０はアクセスポイント２ａと無線で接続されている。端末装置２０はアクセスポイント２ｂと無線で接続されている。ＡＧＶ１０が送信したデータはアクセスポイント２ａで受信された後、スイッチングハブ３を介してアクセスポイント２ｂに転送され、アクセスポイント２ｂから端末装置２０に送信される。また、端末装置２０が送信したデータは、アクセスポイント２ｂで受信された後、スイッチングハブ３を介してアクセスポイント２ａに転送され、アクセスポイント２ａからＡＧＶ１０に送信される。これにより、ＡＧＶ１０および端末装置２０の間の双方向通信が実現される。複数のアクセスポイント２はスイッチングハブ３を介して運行管理装置５０とも接続されている。これにより、運行管理装置５０と各ＡＧＶ１０との間でも双方向通信が実現される。
（２）地図の作成



自己位置を推定しながらＡＧＶ１０が走行できるようにするため、環境Ｓ内の地図が作成される。ＡＧＶ１０には位置推定装置およびＬＲＦ１０２が搭載されており、ＬＲＦ１０２の出力を利用して地図を作成できる。
ＡＧＶ１０は、ユーザの操作によってデータ取得モードに遷移する。データ取得モードにおいて、ＡＧＶ１０はＬＲＦ１０２を用いたセンサデータの取得を開始する。
位置推定装置は、センサデータを記憶装置に蓄積する。環境Ｓ内のセンサデータの取得が完了すると、記憶装置に蓄積されたセンサデータが外部装置に送信される。外部装置は、例えば信号処理プロセッサを有し、かつ、地図作成コンピュータプログラムがインストールされたコンピュータである。
外部装置の信号処理プロセッサは、スキャンごとに得られたセンサデータ同士を重ね合わせる。信号処理プロセッサが重ね合わせる処理を繰り返し行うことにより、環境Ｓの地図を作成することができる。地図は、前述した地図を加工する装置３００（図１０参照）を用いて加工される。装置３００は、地図から選択された特定領域の位置を示すデータを作成する。外部装置は、加工された地図のデータをＡＧＶ１０に送信する。ＡＧＶ１０は、加工された地図のデータを内部の記憶装置に保存する。外部装置は、運行管理装置５０であってもよいし、他の装置であってもよい。
外部装置ではなくＡＧＶ１０が地図の作成および加工を行ってもよい。上述した外部装置の信号処理プロセッサが行った処理を、ＡＧＶ１０のマイクロコントローラユニット（マイコン）などの回路が行えばよい。ＡＧＶ１０内で地図を作成する場合には、蓄積されたセンサデータを外部装置に送信する必要がなくなる。センサデータのデータ容量は一般には大きいと考えられる。センサデータを外部装置に送信する必要がないため、通信回線の占有を回避できる。
センサデータを取得するための環境Ｓ内の移動は、ユーザの操作にしたがってＡＧＶ１０が走行することによって実現し得る。例えば、ＡＧＶ１０は、端末装置２０を介して無線でユーザから前後左右の各方向への移動を指示する走行指令を受け取る。ＡＧＶ１０は走行指令にしたがって環境Ｓ内を前後左右に走行し、地図を作成する。ＡＧＶ１０がジョイスティック等の操縦装置と有線で接続されている場合には、当該操縦装置からの制御信号にしたがって環境Ｓ内を前後左右に走行し、地図を作成してもよい。ＬＲＦ１０２を搭載した計測台車を人が押し歩くことによってセンサデータを取得してもよい。
図１４および図１５には複数台のＡＧＶ１０が示されているが、ＡＧＶは１台であってもよい。複数台のＡＧＶ１０が存在する場合、ユーザ１は端末装置２０を利用して、登録された複数のＡＧＶのうちから一台のＡＧＶ１０を選択して、環境Ｓの地図を作成させることができる。
地図が作成されると、以後、各ＡＧＶ１０は当該地図を利用して自己位置を推定しながら自動走行することができる。
（３）ＡＧＶの構成



図１８は、本実施形態にかかる例示的なＡＧＶ１０の外観図である。ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂと、４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆと、フレーム１２と、搬送テーブル１３と、走行制御装置１４と、ＬＲＦ１０２とを有する。２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂは、ＡＧＶ１０の右側および左側にそれぞれ設けられている。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、ＡＧＶ１０の４隅に配置されている。なお、ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂに接続される複数のモータも有するが、複数のモータは図１８には示されていない。また、図１８には、ＡＧＶ１０の右側に位置する１つの駆動輪１１ａおよび２つのキャスター１１ｃおよび１１ｅと、左後部に位置するキャスター１１ｆとが示されているが、左側の駆動輪１１ｂおよび左前部のキャスター１１ｄはフレーム１２の蔭に隠れているため明示されていない。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、自由に旋回することができる。以下の説明では、駆動輪１１ａおよび駆動輪１１ｂを、それぞれ車輪１１ａおよび車輪１１ｂとも称する。
走行制御装置１４は、ＡＧＶ１０の動作を制御する装置であり、主としてマイコン（後述）を含む集積回路、電子部品およびそれらが搭載された基板を含む。走行制御装置１４は、上述した、端末装置２０とのデータの送受信、および、前処理演算を行う。
ＬＲＦ１０２は、例えば赤外のレーザビーム１５ａを出射し、当該レーザビーム１５ａの反射光を検出することにより、反射点までの距離を測定する光学機器である。本実施形態では、ＡＧＶ１０のＬＲＦ１０２は、例えばＡＧＶ１０の正面を基準として左右１３５度（合計２７０度）の範囲の空間に、０．２５度ごとに方向を変化させながらパルス状のレーザビーム１５ａを出射し、各レーザビーム１５ａの反射光を検出する。これにより、０．２５度ごと、合計１０８１ステップ分の角度で決まる方向における反射点までの距離のデータを得ることができる。なお、本実施形態では、ＬＲＦ１０２が行う周囲の空間のスキャンは実質的に床面に平行であり、平面的（二次元的）である。しかしながら、ＬＲＦ１０２は高さ方向のスキャンを行ってもよい。
ＡＧＶ１０の位置および姿勢（向き）と、ＬＲＦ１０２のスキャン結果とにより、ＡＧＶ１０は、環境Ｓの地図を作成することができる。地図には、ＡＧＶの周囲の壁、柱等の構造物、床の上に載置された物体の配置が反映され得る。地図のデータは、ＡＧＶ１０内に設けられた記憶装置に格納される。
ＡＧＶ１０の位置および姿勢、すなわちポーズ（ｘ，ｙ，θ）を、以下、単に「位置」と呼ぶことがある。
走行制御装置１４は、前述したようにして、ＬＲＦ１０２の測定結果と、自身が保持する地図データとを比較して、自身の現在位置を推定する。地図データは、他のＡＧＶ１０が作成した地図データであってもよい。
図１９Ａは、ＡＧＶ１０の第１のハードウェア構成例を示している。また図１９Ａは、走行制御装置１４の具体的な構成も示している。
ＡＧＶ１０は、走行制御装置１４と、ＬＲＦ１０２と、２台のモータ１６ａおよび１６ｂと、駆動装置１７と、車輪１１ａおよび１１ｂとを備えている。
走行制御装置１４は、マイコン１４ａと、メモリ１４ｂと、記憶装置１４ｃと、通信回路１４ｄと、位置推定装置１４ｅとを有している。マイコン１４ａ、メモリ１４ｂ、記憶装置１４ｃ、通信回路１４ｄおよび位置推定装置１４ｅは通信バス１４ｆで接続されており、相互にデータを授受することが可能である。ＬＲＦ１０２もまた通信インタフェース（図示せず）を介して通信バス１４ｆに接続されており、計測結果である計測データを、マイコン１４ａ、位置推定装置１４ｅおよび／またはメモリ１４ｂに送信する。
マイコン１４ａは、走行制御装置１４を含むＡＧＶ１０の全体を制御するための演算を行うプロセッサまたは制御回路（コンピュータ）である。典型的にはマイコン１４ａは半導体集積回路である。マイコン１４ａは、制御信号であるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を駆動装置１７に送信して駆動装置１７を制御し、モータに印加する電圧を調整させる。これによりモータ１６ａおよび１６ｂの各々が所望の回転速度で回転する。
左右のモータ１６ａおよび１６ｂの駆動を制御する１つ以上の制御回路（例えばマイコン）を、マイコン１４ａとは独立して設けてもよい。例えば、モータ駆動装置１７が、モータ１６ａおよび１６ｂの駆動をそれぞれ制御する２つのマイコンを備えていてもよい。
メモリ１４ｂは、マイコン１４ａが実行するコンピュータプログラムを記憶する、揮発性の記憶装置である。メモリ１４ｂは、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅが演算を行う際のワークメモリとしても利用され得る。
記憶装置１４ｃは、不揮発性の半導体メモリ装置である。ただし、記憶装置１４ｃは、ハードディスクに代表される磁気記録媒体、または、光ディスクに代表される光学式記録媒体であってもよい。さらに、記憶装置１４ｃは、いずれかの記録媒体にデータを書き込みおよび／または読み出すためのヘッド装置および当該ヘッド装置の制御装置を含んでもよい。
記憶装置１４ｃは、走行する環境Ｓの地図Ｍ、および、１または複数の走行経路のデータ（走行経路データ）Ｒを記憶する。地図Ｍは、ＡＧＶ１０が地図作成モードで動作することによって作成され記憶装置１４ｃに記憶される。走行経路データＲは、地図Ｍが作成された後に外部から送信される。本実施形態では、地図Ｍおよび走行経路データＲは同じ記憶装置１４ｃに記憶されているが、異なる記憶装置に記憶されてもよい。
走行経路データＲの例を説明する。
端末装置２０がタブレットコンピュータである場合には、ＡＧＶ１０はタブレットコンピュータから走行経路を示す走行経路データＲを受信する。このときの走行経路データＲは、複数のマーカの位置を示すマーカデータを含む。「マーカ」は走行するＡＧＶ１０の通過位置（経由点）を示す。走行経路データＲは、走行開始位置を示す開始マーカおよび走行終了位置を示す終了マーカの位置情報を少なくとも含む。走行経路データＲは、さらに、１以上の中間経由点のマーカの位置情報を含んでもよい。走行経路が１以上の中間経由点を含む場合には、開始マーカから、当該走行経由点を順に経由して終了マーカに至る経路が、走行経路として定義される。各マーカのデータは、そのマーカの座標データに加えて、次のマーカに移動するまでのＡＧＶ１０の向き（角度）および走行速度のデータを含み得る。ＡＧＶ１０が各マーカの位置で一旦停止し、自己位置推定および端末装置２０への通知などを行う場合には、各マーカのデータは、当該走行速度に達するまでの加速に要する加速時間、および／または、当該走行速度から次のマーカの位置で停止するまでの減速に要する減速時間のデータを含み得る。
端末装置２０ではなく運行管理装置５０（例えば、ＰＣおよび／またはサーバコンピュータ）がＡＧＶ１０の移動を制御してもよい。その場合には、運行管理装置５０は、ＡＧＶ１０がマーカに到達する度に、次のマーカへの移動をＡＧＶ１０に指示してもよい。例えば、ＡＧＶ１０は、運行管理装置５０から、次に向かうべき目的位置の座標データ、または、当該目的位置までの距離および進むべき角度のデータを、走行経路を示す走行経路データＲとして受信する。
ＡＧＶ１０は、作成された地図と走行中に取得されたＬＲＦ１０２が出力したセンサデータとを利用して自己位置を推定しながら、記憶された走行経路に沿って走行することができる。
通信回路１４ｄは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行う無線通信回路である。いずれの規格も、２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した無線通信規格を含む。例えばＡＧＶ１０を走行させて地図を作成するモードでは、通信回路１４ｄは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行い、１対１で端末装置２０と通信する。
位置推定装置１４ｅは、地図の作成処理、および、走行時には自己位置の推定処理を行う。位置推定装置１４ｅは、ＡＧＶ１０の位置および姿勢とＬＲＦ１０２のスキャン結果とにより、環境Ｓの地図を作成し得る。走行時には、位置推定装置１４ｅは、ＬＲＦ１０２からセンサデータを受け取り、また、記憶装置１４ｃに記憶された地図Ｍおよび特定領域の位置データを読み出す。ＬＲＦ１０２のスキャン結果から作成された局所的地図データ（センサデータ）を、より広範囲の地図Ｍとのマッチングを行うことにより、地図Ｍ上における自己位置（ｘ，ｙ，θ）を同定する。位置推定装置１４ｅは、局所的地図データが地図Ｍに一致した程度を表す「信頼度」のデータを生成する。自己位置（ｘ，ｙ，θ）、および、信頼度の各データは、ＡＧＶ１０から端末装置２０または運行管理装置５０に送信され得る。端末装置２０または運行管理装置５０は、自己位置（ｘ，ｙ，θ）、および、信頼度の各データを受信して、内蔵または接続された表示装置に表示することができる。
本実施形態では、マイコン１４ａと位置推定装置１４ｅとは別個の構成要素であるとしているが、これは一例である。マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅの各動作を独立して行うことが可能な１つのチップ回路または半導体集積回路であってもよい。図１９Ａには、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅを包括するチップ回路１４ｇが示されている。以下では、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅが別個独立に設けられている例を説明する。
２台のモータ１６ａおよび１６ｂは、それぞれ２つの車輪１１ａおよび１１ｂに取り付けられ、各車輪を回転させる。つまり、２つの車輪１１ａおよび１１ｂはそれぞれ駆動輪である。本明細書では、モータ１６ａおよびモータ１６ｂは、それぞれＡＧＶ１０の右輪および左輪を駆動するモータであるとして説明する。
駆動装置１７は、２台のモータ１６ａおよび１６ｂの各々に印加される電圧を調整するためのモータ駆動回路１７ａおよび１７ｂを有する。モータ駆動回路１７ａおよび１７ｂの各々はいわゆるインバータ回路を含む。モータ駆動回路１７ａおよび１７ｂは、マイコン１４ａまたはモータ駆動回路１７ａ内のマイコンから送信されたＰＷＭ信号によって各モータに流れる電流をオンまたはオフし、それによりモータに印加される電圧を調整する。
図１９Ｂは、ＡＧＶ１０の第２のハードウェア構成例を示している。第２のハードウェア構成例は、レーザ測位システム１４ｈを有する点、および、マイコン１４ａが各構成要素と１対１で接続されている点において、第１のハードウェア構成例（図１９Ａ）と相違する。
レーザ測位システム１４ｈは、位置推定装置１４ｅおよびＬＲＦ１０２を有する。位置推定装置１４ｅおよびＬＲＦ１０２は、例えばイーサネット（登録商標）ケーブルで接続されている。位置推定装置１４ｅおよびＬＲＦ１０２の各動作は上述した通りである。レーザ測位システム１４ｈは、ＡＧＶ１０のポーズ（ｘ，ｙ，θ）を示す情報をマイコン１４ａに出力する。
マイコン１４ａは、種々の汎用Ｉ／Ｏインタフェースまたは汎用入出力ポート（図示せず）を有している。マイコン１４ａは、通信回路１４ｄ、レーザ測位システム１４ｈ等の、走行制御装置１４内の他の構成要素と、当該汎用入出力ポートを介して直接接続されている。
図１９Ｂに関して上述した構成以外は、図１９Ａの構成と共通である。よって共通の構成の説明は省略する。
本開示の実施形態におけるＡＧＶ１０は、図示されていない障害物検知センサおよびバンパースイッチなどのセーフティセンサを備えていてもよい。
（４）運行管理装置の構成例



図２０は、運行管理装置５０のハードウェア構成例を示している。運行管理装置５０は、ＣＰＵ５１と、メモリ５２と、位置データベース（位置ＤＢ）５３と、通信回路５４と、地図データベース（地図ＤＢ）５５と、画像処理回路５６とを有する。
ＣＰＵ５１、メモリ５２、位置ＤＢ５３、通信回路５４、地図ＤＢ５５および画像処理回路５６は通信バス５７で接続されており、相互にデータを授受することが可能である。
ＣＰＵ５１は、運行管理装置５０の動作を制御する信号処理回路（コンピュータ）である。典型的にはＣＰＵ５１は半導体集積回路である。
メモリ５２は、ＣＰＵ５１が実行するコンピュータプログラムを記憶する、揮発性の記憶装置である。メモリ５２は、ＣＰＵ５１が演算を行う際のワークメモリとしても利用され得る。
位置ＤＢ５３は、各ＡＧＶ１０の行き先となり得る各位置を示す位置データを格納する。位置データは、例えば管理者によって工場内に仮想的に設定された座標によって表され得る。位置データは管理者によって決定される。
通信回路５４は、例えばイーサネット（登録商標）規格に準拠した有線通信を行う。通信回路５４はアクセスポイント２（図１４）と有線で接続されており、アクセスポイント２を介して、ＡＧＶ１０と通信することができる。通信回路５４は、ＡＧＶ１０に送信すべきデータを、バス５７を介してＣＰＵ５１から受信する。また通信回路５４は、ＡＧＶ１０から受信したデータ（通知）を、バス５７を介してＣＰＵ５１および／またはメモリ５２に送信する。
地図ＤＢ５５は、ＡＧＶ１０が走行する工場等の内部の地図のデータおよび特定領域の位置データを格納する。各ＡＧＶ１０の位置と１対１で対応関係を有する地図であれば、データの形式は問わない。例えば地図ＤＢ５５に格納される地図は、ＣＡＤによって作成された地図であってもよい。
運行管理装置５０は、例えばＡＧＶ１０が特定領域を迂回するようにＡＧＶ１０の経路を決定し得る。
位置ＤＢ５３および地図ＤＢ５５は、不揮発性の半導体メモリ上に構築されてもよいし、ハードディスクに代表される磁気記録媒体、または光ディスクに代表される光学式記録媒体上に構築されてもよい。
画像処理回路５６はモニタ５８に表示される映像のデータを生成する回路である。画像処理回路５６は、専ら、管理者が運行管理装置５０を操作する際に動作する。本実施形態では特にこれ以上の詳細な説明は省略する。なお、モニタ５８は運行管理装置５０と一体化されていてもよい。また画像処理回路５６の処理をＣＰＵ５１が行ってもよい。
上記の包括的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または記録媒体によって実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および記録媒体の任意な組み合わせによって実現されてもよい。
本開示の移動体は、工場、倉庫、建設現場、物流、病院などで荷物、部品、完成品などの物の移動および搬送に好適に利用され得る。
１・・・ユーザ、２ａ、２ｂ・・・アクセスポイント、１０・・・ＡＧＶ（移動体）、１１ａ、１１ｂ・・・駆動輪（車輪）、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ・・・キャスター、１２・・・フレーム、１３・・・搬送テーブル、１４・・・走行制御装置、１４ａ・・・マイコン、１４ｂ・・・メモリ、１４ｃ・・・記憶装置、１４ｄ・・・通信回路、１４ｅ・・・位置推定装置、１６ａ、１６ｂ・・・モータ、１７ａ、１７ｂ・・・モータ駆動回路、２０・・・端末装置（タブレットコンピュータなどのモバイルコンピュータ）、５０・・・運行管理装置、５１・・・ＣＰＵ、５２・・・メモリ、５３・・・位置データベース（位置ＤＢ）、５４・・・通信回路、５５・・・地図データベース（地図ＤＢ）、５６・・・画像処理回路、１００・・・移動体管理システム、１０２・・・レーザレンジファインダ、１０４・・・ストレージ装置、１０６・・・信号処理回路、３００・・・地図作成システム

Claims (12)

  1. 移動体が自己位置を推定するために参照する地図を作成する地図作成システムであって、



    第１角度範囲内で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得し、出射した前記レーザビームと前記反射光との関係を利用して、前記角度ごとに、計測可能な第１距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得するレーザレンジファインダと、



    前記第１角度範囲および前記第１距離によって規定される計測可能領域の中から、前記計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域を選択し、前記１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する信号処理回路とを備え、



    前記１以上の部分領域は、前記移動体が自己位置を推定する際に用いるレーザレンジファインダの計測領域よりも狭い、



    地図作成システム。
  2. 前記信号処理回路は、前記第１角度範囲と、前記第１距離よりも短い少なくとも１つの第２距離とによって規定される領域を、前記１以上の部分領域として選択する、



    請求項１に記載の地図作成システム。
  3. 前記信号処理回路は、前記第１角度範囲よりも小さい少なくとも１つの第２角度範囲と、前記第１距離とによって規定される領域を、前記１以上の部分領域として選択する、



    請求項１に記載の地図作成システム。
  4. 前記信号処理回路は、前記第１角度範囲よりも小さい少なくとも１つの第２角度範囲と、



    前記第１距離とによって規定される１以上の部分領域を選択した後、さらに、前記少なくとも１つの第２角度範囲以外の第３角度範囲であって、かつ、前記第１距離よりも短い少なくとも１つの第３距離に含まれる領域を、前記１以上の部分領域として選択し、



    新たに選択した部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する、



    請求項３に記載の地図作成システム。
  5. 距離と反射光の強度に関する強度閾値とを対応付けた選択基準データを予め格納した記憶装置をさらに備え、



    前記信号処理回路は、前記レーザレンジファインダから、前記角度ごとに、前記距離データおよび前記反射光の強度を示す強度データを取得し、



    前記距離データおよび前記選択基準データを利用して、前記距離に応じた前記強度閾値を取得し、



    前記強度データが前記強度閾値以下である反射点を含む領域を、前記１以上の部分領域として選択する、



    請求項３または４に記載の地図作成システム。
  6. 前記１以上の部分領域の指定をユーザから受け付ける入力装置をさらに備えた請求項１から４のいずれかに記載の地図作成システム。
  7. 前記レーザレンジファインダは、前記レーザビームを出射時刻と、前記反射光の受光時刻との関係を利用して前記距離データを取得する、



    請求項１から６のいずれかに記載の地図作成システム。
  8. 前記レーザレンジファインダは、出射された前記レーザビームの位相と前記反射光の位相との関係を利用して前記距離データを取得する、



    請求項１から６のいずれかに記載の地図作成システム。
  9. 移動体が自己位置を推定するために参照する地図を作成する地図作成システムで用いられる信号処理回路であって、前記地図作成システムはレーザレンジファインダを有しており、



    前記レーザレンジファインダは、第１角度範囲内で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得し、出射した前記レーザビームと前記反射光との関係を利用して、前記角度ごとに、計測可能な第１距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得し、



    前記信号処理回路は、前記第１角度範囲および前記第１距離によって規定される計測可能領域の中から、前記計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域を選択する処理と、



    前記１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する処理とを実行し、



    前記１以上の部分領域として、前記移動体が自己位置を推定する際に用いるレーザレンジファインダの計測領域よりも狭い領域を選択する、



    信号処理回路。
  10. 請求項９に記載の信号処理回路と、前記レーザレンジファインダと、移動のための駆動装置と、を備える移動体。
  11. 移動体が自己位置を推定するために参照する地図を作成する地図作成方法であって、



    レーザレンジファインダを用いて、第１角度範囲内で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得し、



    出射した前記レーザビームと前記反射光との関係を利用して、前記角度ごとに、計測可能な第１距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得し、



    前記第１角度範囲および前記第１距離によって規定される計測可能領域の中から、前記計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域であって、前記移動体が自己位置を推定する際に用いるレーザレンジファインダの計測領域よりも狭い１以上の部分領域を選択し、



    前記１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する、



    地図作成方法。
  12. 移動体が自己位置を推定するために参照する地図を作成する地図作成システムであって、



    第１角度範囲内で角度を変えながらレーザビームを出射して反射光を取得し、出射した前記レーザビームと前記反射光との関係を利用して、前記角度ごとに、計測可能な第１距離以内に存在する反射点までの距離を示す距離データを取得するレーザレンジファインダと、



    前記第１角度範囲および前記第１距離によって規定される計測可能領域の中から、前記計測可能領域よりも小さい１以上の部分領域を選択し、



    前記１以上の部分領域内に含まれる反射点までの距離を示す距離データを用いて地図を作成する信号処理回路とを備える地図作成システム。
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