KR20130018921A

KR20130018921A - 자율 이동체

Info

Publication number: KR20130018921A
Application number: KR20127032278A
Authority: KR
Inventors: 히데오 시타모토; 츠요시 나카노; 토시키 모리구치
Original assignee: 무라다기카이가부시끼가이샤
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2013-02-25
Also published as: JP2012022467A; EP2595024A4; EP2595024A1; KR101476239B1; US20130166134A1; JP5560978B2; US9020682B2; WO2012008084A1

Abstract

간섭할 가능성이 있는 장해물이 존재할 경우에 정지 행동 또는 퇴피 행동을 상황에 따라 적절하게 행할 수 있는 자율 이동체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
자율 이동체(1)는 레이저 레인지 파인더(12)와 전자 제어 장치(20)를 구비한다. 전자 제어 장치(20)는 기기 자체의 크기(D2)를 기억하는 기억부(22)와, 기기 자체가 이동 가능한 영역인 통로(95)의 폭 방향의 크기를 나타내는 공간 사이즈(D1)를 특정하는 폭 특정부(27)와, 장해물 정보에 의거하여 노면에 있어서 이동 목표 방향(72)과 대략 직교하는 방향에 대해서 간섭 장해물(66)의 크기(D8)를 산출하는 산출부(23)와, 공간 사이즈(D1), 기기 자체의 크기(D2), 및 간섭 장해물(66)의 크기(D8)에 의거하여 정지 행동 또는 퇴피 행동을 선택하는 행동 선택부(24)와, 정지 행동이 선택되었을 경우 기기 자체를 정지시키고, 퇴피 행동이 선택되었을 경우 기기 자체를 퇴피시키는 이동 제어부(25)를 구비한다.

Description

자율 이동체{AUTONOMOUS LOCOMOTION BODY}

본 발명은 자율적으로 이동하는 자율 이동체에 관한 것이다.

종래부터, 목적지까지 자율적으로 이동하는 자율 이동체가 알려져 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 1에는 레이저 레인지 파인더에 의해 장해물을 검출하고, 검출한 장해물과의 간섭을 피해서 자율적으로 이동하는 자율 이동체가 기재되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 2에는 초음파 센서에 의해 주행 방향 전방의 장해물이 검출되었을 경우 적외 센서의 출력이 있으면 장해물이 사람이라고 판단하는 자율 이동체가 기재되어 있다. 이 자율 이동체는 장해물이 사람이라고 판단한 경우에는 정지하고, 사람이 피해줄 것을 기대하고 일정 시간 대기한다.

일본 특허공개 2009-288930호 공보 일본 특허공개 평 9-185412호 공보

특허문헌 2에 기재된 자율 이동체에서는 장해물이 사람이라고 판단해서 정지한 경우라도 사람과 자율 이동체가 마주 지나갈 만큼의 여유가 통로에 없으면 사람은 자율 이동체를 피해서 통과할 수 없다. 그래서, 특허문헌 2에 기재된 자율 이동체에 있어서 장해물을 검출했을 경우에 자율 이동체가 후방으로 퇴피해서 퇴피로로 이동하는 것도 고려된다. 그러나, 이 경우에는 통로에서 장해물과 마주 지나가는 것이 가능한 때에도 퇴피한 경우 목적지에 도착하기까지의 시간이 길어진다. 이렇게, 장해물과의 간섭을 회피하기 위해서 자율 이동체가 행하는 최적의 행동은 상황에 따라 변화한다.

그래서 본 발명은, 간섭할 가능성이 있는 장해물이 존재할 경우에 정지 행동 또는 퇴피 행동을 상황에 따라 적절하게 행할 수 있는 자율 이동체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 자율 이동체는 계획된 경로에 따라서 자율적으로 이동하는 자율 이동체로서, 수평 방향의 기기 자체의 크기를 기억하는 기억 수단과, 계획된 경로가 설정되고, 기기 자체가 이동 가능한 영역인 통로의 폭 방향의 크기를 나타내는 통로폭을 특정하는 폭 특정 수단과, 기기 자체 주위의 장해물 정보를 취득하는 장해물 정보 취득 수단과, 장해물 정보 취득 수단에 의해 취득된 장해물 정보에 의거하여 통로면과 평행인 면에 있어서 기기 자체의 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향에 대해서 이동 목표 방향에 존재하는 장해물의 크기를 산출하는 산출 수단과, 기억 수단에 의해 기억된 기기 자체의 크기, 폭 특정 수단에 의해 특정된 통로폭, 및 산출 수단에 의해 산출된 장해물의 크기에 의거하여 정지 행동 또는 퇴피 행동을 선택하는 선택 수단과, 선택 수단에 의해 정지 행동이 선택되었을 경우 기기 자체를 정지시키도록 제어하고, 선택 수단에 의해 퇴피 행동이 선택되었을 경우 기기 자체를 퇴피시키도록 제어하는 이동 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 기억 수단이 수평 방향의 기기 자체의 크기를 기억하고, 폭 특정 수단이 계획된 경로가 설정되고, 기기 자체가 이동 가능한 영역인 통로의 폭 방향의 크기를 나타내는 통로폭을 특정한다. 또한, 장해물 정보 취득 수단이 기기 자체 주위의 장해물 정보를 취득하고, 이 장해물 정보에 의거하여 산출 수단이 통로면과 평행인 면에 있어서 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향에 대해서 이동 목표 방향에 존재하는 장해물의 크기를 산출한다. 즉, 자율 이동체가 그대로 전진했을 경우에 간섭할 가능성이 있는 장해물의 크기가 산출된다. 또한, 선택 수단은 기기 자체의 크기, 장해물의 크기, 및 통로폭에 의거하여 정지 행동 또는 퇴피 행동을 선택한다. 즉, 자율 이동체와 장해물이 통로 상에서 마주 지나가는 것이 가능한 상황인지의 여부를 판단하기 위해서 필요한 정보에 의거하여 자율 이동체는 정지 행동과 퇴피 행동 중 어느 하나를 선택한다. 그리고, 이동 제어 수단은 정지 행동을 선택한 경우에 기기 자체가 정지하도록 제어하고, 퇴피 행동을 선택한 경우에는 기기 자체가 퇴피하도록 제어한다. 따라서, 간섭할 가능성이 있는 장해물이 존재할 경우에 자율 이동체가 정지 행동 또는 퇴피 행동을 상황에 따라 적절하게 행할 수 있게 된다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 선택 수단이 기기 자체의 크기와 장해물의 크기의 합계값이 통로폭보다 작을 경우에 정지 행동을 선택하고, 합계값이 통로폭 이상일 경우에 퇴피 행동을 선택하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 선택 수단은 기기 자체의 크기와 장해물의 크기의 합계값이 통로폭보다 작을 경우에 정지 행동을 선택한다. 즉, 자율 이동체와 장해물이 통로 상에서 마주 지나갈 여유가 있는 상황에 있어서는 자율 이동체는 정지 행동을 선택한다. 이 때문에, 장해물이 사람 등의 자율적으로 이동할 수 있는 것일 경우 자율 이동체가 정지한 상태에서 장해물이 자율 이동체를 피해서 통로 상에서 마주 지나갈 수 있다. 또한, 선택 수단은 기기 자체의 크기와 장해물의 크기의 합계값이 상기 통로폭 이상일 경우에 퇴피 행동을 선택한다. 즉, 자율 이동체와 장해물이 통로 상에서 마주 지나갈 여유가 없는 상황에 있어서는 자율 이동체는 퇴피 행동을 선택한다. 이 때문에, 장해물이 사람 등의 자율적으로 이동할 수 있는 것일 경우 장해물이 전진할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 산출 수단이 장해물 정보에 의거해서 특정된 환경 지도 상의 점으로서 기기 자체 주위의 장해물의 존재를 나타내는 점 중에서 이동 목표 방향에 존재하고 기기 자체와 가장 가까운 점을 특정하는 최근방 특정 수단과, 지도 상의 점 중에서 최근방 특정 수단에 의해 특정된 점을 포함해 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향으로 연장된 띠 형상 영역에 포함되는 점을 특정하는 장해물 특정 수단을 갖고, 장해물 특정 수단에 의해 특정된 점을 이용하여 장해물의 크기를 산출하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 최근방 특정 수단이 장해물 정보에 의거해서 특정된 환경 지도 상에서의 점으로서 장해물의 존재를 나타내는 점 중에서 이동 목표 방향에 존재하고, 기기 자체와 가장 가까운 점을 특정한다. 그리고, 장해물 특정 수단이 장해물의 존재를 나타내는 지도 상의 점 중에서 최근방 특정 수단에 의해 특정된 점을 포함해 이동 목표 방향에 대략 직교하는 방향으로 연장된 띠 형상 영역에 포함되는 점을 특정한다. 즉, 자율 이동체는 간섭할 가능성이 있고, 기기 자체에 가장 가까운 장해물의 점과, 이 장해물의 점으로부터 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향으로 넓어지는 장해물의 점을 하나로 통합해 간주해서 클러스터링한다. 이 클러스터링된 장해물의 점은 띠 형상 영역 내에 있어서의 하나로 통합해 간주된 장해물을 나타내고, 이 장해물은 이동 목표 방향에 존재하고, 기기 자체와의 사이의 거리가 가장 가까운 장해물이다. 따라서, 산출 수단이 특정된 점을 이용하여 장해물의 크기를 산출함으로써 이동 목표 방향에 위치하고, 기기 자체와의 사이의 거리가 가장 가까운 장해물에 대해서 상기 크기를 산출할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 산출 수단이 장해물 특정 수단에 의해 특정된 복수의 점 중 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향으로 가장 멀리 떨어진 2점간의 거리를 장해물의 크기로서 산출하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 산출 수단은 띠 형상 영역 내에 있어서의 하나로 통합해서 간주한 장해물에 대해서 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향에 대해서 양 끝의 점의 거리를 장해물의 크기로서 산출한다. 따라서, 자율 이동체는 이동 목표 방향에 위치하고, 기기 자체와의 사이의 거리가 가장 가까운 장해물에 대해서 이동 목표 방향에 대략 직교하는 방향의 크기를 산출할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 기억 수단이 수평인 평면에 있어서 기기 자체를 내포하는 원의 직경을 기기 자체의 크기로서 기억하고, 폭 특정 수단은 통로에 있어서 기기 자체가 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 나타내는 이동 여유를 특정하고, 상기 이동 여유와 기기 자체의 크기의 합계값을 통로폭으로서 특정하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 수평 방향의 기기 자체의 크기는 기기 자체를 내포하는 원의 직경에 의해 나타내어진다. 즉, 기기 자체의 크기는 수평인 평면에 있어서의 기기 자체의 최대 치수 이상의 값을 나타내고 있다. 그리고, 기기 자체가 통로에 있어서 이동 가능한 폭 방향의 크기를 나타내는 통로폭은 기기 자체의 크기와, 상기 이동 여유의 합계값으로서 특정된다. 즉, 통로폭은 수평인 평면에 있어서의 기기 자체의 최대 치수 이상의 값과, 기기 자체가 폭 방향으로 이동 가능한 거리의 합계값으로서 특정된다. 따라서, 기기 자체가 어느 방향을 향하고 있는지에 관계없이 통로 상에서 장해물과 마주 지나갈 만큼의 여유가 있는지의 여부를 판정할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 이동 여유는 값을 임의로 변경 가능한 파라미터를 이용하여 나타내어지는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 기기 자체가 이동하는 환경에 따라 파라미터의 값을 설정함으로써 통로폭을 환경에 따라 정의할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 장해물 정보에 의거하여 통로의 끝에 정지 위치를 설정하는 정지 위치 설정 수단을 구비하고, 이동 제어 수단은 선택 수단에 의해 정지 행동이 선택되었을 경우 정지 위치 설정 수단에 의해 설정된 정지 위치로 이동하여 정지하도록 제어하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 자율 이동체는 정지 행동을 선택했을 경우에 정지 위치를 스스로 설정하고, 설정한 정지 위치까지 이동하고 정지한다. 정지 위치는 장해물 정보에 의거하여 통로의 끝에 설정된다. 즉, 자율 이동체는 정지 행동을 선택한 경우에 통로의 끝에 근접해서 정지한다. 따라서, 장해물이 사람인 경우 자율 이동체가 사람에게 길을 양보하는 행동을 행할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체는 통로와 교차하는 퇴피로 상에 대기 위치를 설정하는 대기 위치 설정 수단을 구비하고, 이동 제어 수단이 선택 수단에 의해 퇴피 행동이 선택되었을 경우에 대기 위치를 향해서 퇴피하도록 제어하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 자율 이동체는 퇴피 행동을 선택했을 경우에 통로와 교차하는 퇴피로 상에 대기 위치를 스스로 설정하고, 설정한 대기 위치를 향해서 퇴피한다. 이것에 의해, 기기 자체와 장해물이 통로 상에서 마주 지나갈 수 없는 상황에 있어서는 기기 자체가 통로로부터 퇴피함으로써 장해물이 통로 상을 통과 가능한 상황을 만들어 낼 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 이동 제어 수단이 대기 위치로 퇴피하고나서 소정 시간 대기한 후 다시 계획된 경로에 따라서 이동하도록 제어하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 자율 이동체와 장해물이 통로 상에서 마주 지나갈 수 없는 상황에 있어서 자율 이동체가 통로로부터 퇴피함으로써 장해물이 통로 상을 통과 가능한 상황을 만들어 내고, 대기 위치에서 소정 시간 대기한 후에 원래의 계획된 경로에 따른 이동을 재개한다. 따라서, 장해물이 사람 등의 자율적으로 이동할 수 있는 것인 경우에 장해물이 통로를 통과하면 자율 이동체가 통로로 되돌아가고, 다시 계획된 경로에 따른 이동을 재개할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체는 이동 목표 방향에 장해물이 존재하는 통로를 우회하는 우회로를 탐색하는 탐색 수단을 구비하고, 제어 수단은 선택 수단에 의해 퇴피 행동이 선택되었을 경우 탐색 수단에 의해 탐색된 우회로로 퇴피하도록 제어하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 자율 이동체와 장해물이 통로 상에서 마주 지나갈 수 없는 상황에 있어서 자율 이동체는 장해물이 존재하는 통로를 우회하는 우회로를 스스로 탐색하고, 탐색한 우회로로 퇴피한다. 따라서, 우회로를 통과해서 목적지까지 이동할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 제어 수단이 선택 수단에 의해 퇴피 행동이 선택되었을 경우 정지 위치 설정 수단에 의해 설정된 정지 위치로 이동하여 정지하도록 제어한 후 퇴피하도록 제어하는 것이 바람직하다.

이 바람직한 구성에 의하면, 자율 이동체는 정지 위치까지 이동하여 정지하고나서 퇴피 행동을 행한다. 즉, 자율 이동체는, 통로의 끝으로 피해서 정지한 후 퇴피한다. 따라서, 장해물이 사람인 경우에 자율 이동체가 사람에게 길을 양보하는 행동을 행하고나서 퇴피할 수 있다.

본 발명에 의한 자율 이동체는 계획된 경로에 따라서 자율적으로 이동하는 자율 이동체로서, 계획된 경로가 설정된 통로에 있어서 기기 자체가 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 나타내는 이동 여유를 특정하는 폭 특정 수단과, 기기 자체 주위의 장해물 정보를 취득하는 장해물 정보 취득 수단과, 장해물 정보 취득 수단에 의해 취득된 장해물 정보에 의거하여 통로면과 평행한 면에 있어서 기기 자체의 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향에 대해서 이동 목표 방향에 존재하는 장해물의 크기를 산출하는 산출 수단과, 폭 특정 수단에 의해 특정된 이동 여유와, 산출 수단에 의해 산출된 장해물의 크기에 의거하여 정지 행동 또는 퇴피 행동을 선택하는 선택 수단과, 선택 수단에 의해 정지 행동이 선택되었을 경우에 기기 자체를 정지시키도록 제어하고, 선택 수단에 의해 퇴피 행동이 선택되었을 경우에 기기 자체를 퇴피시키도록 제어하는 이동 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.

이러한 본 발명에 의한 자율 이동체에서는 폭 특정 수단이 계획된 경로가 설정된 통로에 있어서 기기 자체가 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 나타내는 이동 여유를 특정한다. 또한, 장해물 정보 취득 수단이 기기 자체 주위의 장해물 정보를 취득하고, 이 장해물 정보에 의거하여 산출 수단이 통로면과 평행한 면에 있어서 기기 자체의 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향에 대해서 이동 목표 방향에 존재하는 장해물의 크기를 산출한다. 즉, 자율 이동체가 그대로 전진했을 경우에 간섭할 가능성이 있는 장해물의 크기가 산출된다. 또한, 선택 수단은 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 나타내는 이동 여유와, 장해물의 크기에 의거하여 정지 행동 또는 퇴피 행동을 선택한다. 즉, 자율 이동체와 장해물이 통로 상에서 마주 지나가는 것이 가능한 상황인지의 여부를 판단하기 위해서 필요한 정보에 의거하여 자율 이동체는 정지 행동과 퇴피 행동 중 어느 하나를 선택한다. 그리고, 이동 제어 수단은 정지 행동을 선택했을 경우에 기기 자체가 정지하도록 제어하고, 퇴피 행동을 선택했을 경우에는 기기 자체가 후방으로 퇴피하도록 제어한다. 따라서, 간섭할 가능성이 있는 장해물이 존재할 경우에 자율 이동체가 정지 행동 또는 퇴피 행동을 상황에 따라 적절하게 행할 수 있게 된다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 간섭할 가능성이 있는 장해물이 존재할 경우에 정지 행동 또는 퇴피 행동을 상황에 따라 적절하게 행할 수 있게 된다.

도 1은 실시형태에 의한 자율 이동체의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 자율 이동체가 구비하는 전자 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3a는 이동 제어에 사용하는 각종 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 이동 제어에 사용하는 각종 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 3c는 이동 제어에 사용하는 각종 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자율 이동체가 행하는 행동의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 간섭 거리의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 간섭 거리의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 간섭 거리의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 클러스터링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 클러스터링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 회피 통과점과 경로의 거리를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7b는 회피 통과점과 경로의 거리를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7c는 회피 통과점과 경로의 거리를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 회피 행동을 선택할지의 여부를 판정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 회피 행동을 선택할지의 여부를 판정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 정지 행동과 회피 행동의 선택 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9b는 정지 행동과 회피 행동의 선택 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 정지 위치의 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 대기 위치의 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 정지 위치까지의 거리와 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 간섭 판정의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 행동 선택 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 15는 에지점의 특정 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 정지 행동시의 이동 제어 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 17은 대기 행동과 우회 행동의 선택 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 퇴피 행동이 선택되었을 경우의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 우선, 도 1을 참조하여 실시형태에 의한 자율 이동체(1)의 개략에 대하여 설명한다. 도 1은 자율 이동체(1)의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

본 실시형태에 의한 자율 이동체(1)는, 예를 들면 병원 또는 공장 등의 시설 내에 배치되어 목적지까지의 경로를 스스로 계획하고, 계획한 경로에 따라서 벽이나 기둥 등의 장해물을 회피하면서 자율적으로 이동하는 로봇이다. 또한, 본 발명에 의한 자율 이동체는 무인 반송 대차(AGV : Automated Guided Vehicle) 등에도 적용할 수 있다. 자율 이동체(1)는 환경 지도에 미리 기억된 기지의 장해물을 회피하도록 경로를 계획하고, 계획한 경로에 따라서 이동할 때에 조우하는 미지의 장해물을 각종 장해물 센서에 의해 검출한다. 자율 이동체(1)는 장해물 센서를 이용하여 이동 목표 방향의 장해물을 검출한 경우 그 상황에 따라 회피 행동, 정지 행동, 또는 퇴피 행동 중 어느 하나를 스스로 선택해서 기기 자체의 이동을 제어한다.

본 실시형태의 자율 이동체(1)는 중공 원기둥 형상의 본체(11)를 갖고, 본체(11) 내에 전자 제어 장치(20)가 탑재되고, 본체(11) 측면에 주위의 장해물을 검출하기 위한 장해물 센서가 배치되어 있다. 자율 이동체(1)는 본 실시형태에서는 장해물 센서로서 레이저 레인지 파인더(12), 초음파 센서(13), 및 스테레오 카메라(14)를 구비하고 있다. 레이저 레인지 파인더(12), 초음파 센서(13), 및 스테레오 카메라(14)는 특허청구범위에 기재된 장해물 정보 취득 수단으로서 기능한다.

레이저 레인지 파인더(12)는 정면에 장착되고, 기기 자체의 주위를 수평 방향으로 중심각 240° 정도의 부채 형상으로 주사한다. 즉, 레이저 레인지 파인더(12)는 레이저를 사출하여 기기 자체 주위의 장해물에 반사되어 돌아온 레이저의 검출 각도, 및 레이저의 전파 시간을 계측한다. 그리고, 레이저 레인지 파인더(12)는 계측한 전파 시간을 이용하여 기기 자체와 장해물 사이의 거리를 산출하고, 산출한 거리 및 그 각도를 장해물 정보로서 전자 제어 장치(20)에 출력한다.

초음파 센서(13)는 1쌍의 발신기 및 수신기를 이용하여 구성되고, 본 실시형태에서는 16개의 초음파 센서(13)가 탑재되어 있다. 이 16개의 초음파 센서(13)는 본체(11)의 둘레 방향을 따라 동일한 간격으로 본체(11)에 장착되어 있다. 또한, 도 1에 있어서는 정면과 배면에 장착된 2개의 초음파 센서(13)를 나타내고, 그 이외의 초음파 센서(13)를 생략하고 있다. 16개의 초음파 센서(13)는 기기 자체를 중심으로 해서 기기 자체의 전체 주위 360°를 커버하도록 초음파를 발신한다.

각 초음파 센서(13)는 초음파를 발신한 후 기기 자체 주위의 장해물에 반사되어 돌아온 초음파를 검출하여 초음파의 전파 시간을 계측한다. 이것에 의해, 기기 자체의 주위 360°의 장해물을 검출할 수 있다. 각 초음파 센서(13)는 계측한 전파 시간을 이용하여 기기 자체와 장해물 사이의 거리를 산출하고, 산출한 거리를 장해물 정보로서 전자 제어 장치(20)에 출력한다.

스테레오 카메라(14)는 본체(11)의 상부 정면에 배치되고, 스테레오 화상을 사용한 삼각측량의 원리에 의거하여 기기 자체로부터 장해물까지의 거리 및 각도를 산출한다. 스테레오 카메라(14)는 산출한 거리 및 그 각도를 장해물 정보로서 전자 제어 장치(20)에 출력한다.

자율 이동체(1)는 이동 수단으로서 본체(11)의 하측에 설치된 4개의 전동 모터(15)와, 4개의 전동 모터(15)의 구동축 각각에 장착된 옴니휠(16)을 구비하고 있다. 4개의 옴니휠(16)은 동일 원주 상에 90°씩 각도를 어긋나게 해서 동일한 간격으로 배치되어 있다. 자율 이동체(1)는 4개의 전동 모터(15)를 독립적으로 제어함으로써 4개의 옴니휠(16) 각각의 회전 방향 및 회전 속도를 개별적으로 조절하여 360°의 임의의 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 자율 이동체(1)는 장해물을 회피하기 위해서 본체(11)의 방향을 변경하지 않고, 좌우, 후방, 비스듬한 방향 등 임의의 방향으로 이동할 수 있다.

자율 이동체(1)가 구비하는 전자 제어 장치(20)는 자율 이동체(1)의 제어를 종합적으로 담당하는 것이다. 전자 제어 장치(20)는 연산을 행하는 마이크로 프로세서, 마이크로 프로세서에 후술하는 각 처리를 실행시키기 위한 프로그램 등을 기억하는 ROM, 연산 결과 등의 각종 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 및 백업 RAM 등으로 구성되어 있다. 또한, 전자 제어 장치(20)는 레이저 레인지 파인더(12), 초음파 센서(13), 및 스테레오 카메라(14)와 마이크로 프로세서를 전기적으로 접속시키는 인터페이스 회로, 및 전동 모터(15)를 구동시키는 드라이버 회로 등도 구비하고 있다.

전자 제어 장치(20)는 이동을 제어하기 위해서 주요한 구성 요소로서 장해물 정보 통합부(21), 기억부(22), 산출부(23), 행동 선택부(24), 및 이동 제어부(25)를 구비하고 있다. 장해물 정보 통합부(21)는 레이저 레인지 파인더(12), 초음파 센서(13), 및 스테레오 카메라(14)로부터 출력된 장해물 정보를 입력하고, 입력된 장해물 정보를 통합한다. 산출부(23)는 장해물 정보 및 기억부(22)에 기억된 각종 정보 등을 이용하여 상황을 해석한다.

행동 선택부(24)는 해석된 상황에 의거하여 통상 행동, 회피 행동, 정지 행동, 또는 퇴피 행동 중 어느 하나의 행동을 선택한다. 그리고, 이동 제어부(25)가 선택된 행동에 의거하여 전동 모터(15)를 제어함으로써 자율 이동체(1)는 상황에 따른 이동을 행한다. 또한, 행동 선택부(24)는 특허청구범위에 기재된 선택 수단으로서 기능하고, 이동 제어부(25)는 제어 수단으로서 기능한다.

계속해서, 도 2를 참조하여 전자 제어 장치(20)의 구성 요소에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 도 2는 전자 제어 장치(20)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 전자 제어 장치(20)는 산출부(23)에 각종 정보를 제공하기 위한 구성 요소로서 상술한 장해물 정보 통합부(21) 및 기억부(22) 이외에 경로 계획부(26)와, 폭 특정부(27)와, 자기 위치 추정부(28)를 구비한다.

기억부(22)는 특허청구범위에 기재된 기억 수단으로서 기능하고, 수평 방향의 기기 자체의 크기를 미리 기억하고 있다. 이 기기 자체의 크기는 수평인 평면에 있어서 기기 자체가 내포되는 원의 직경을 이용하여 나타내어진다. 본 실시형태에서는 기기 자체의 크기가 수평인 평면에 있어서 기기 자체가 내접하는 원의 직경을 이용하여 나타내어지고, 이 경우 수평인 평면으로서는 원의 직경이 최대가 되는 면이 선택된다. 즉, 본 실시형태에서는 기기 자체의 크기가 자율 이동체(1)에 대해서 수평 방향의 최대 치수를 나타내고 있다.

또한, 기억부(22)는 환경 지도를 미리 기억하고 있다. 환경 지도는 자율 이동체(1)가 이동하는 환경의 지도 정보이고, 기지의 장해물이 존재하는 영역을 나타내는 정보이다. 기지의 장해물은 벽, 가구, 장착된 비품 등의 정지된 장해물 등이다. 이들 기지의 장해물이 존재하는 영역은 기지의 장해물 영역으로서 환경 지도에 미리 등록되어 있다. 또한, 기지의 장해물 영역은 통로면에 놓인 장해물뿐만 아니라 벽면에 장착된 장해물 또는 천장에서부터 매달린 장해물 중 자율 이동체(1)와 간섭할 가능성이 있는 높이에 위치하는 장해물을 노면 상에 투영한 영역을 포함해도 된다.

경로 계획부(26)는 자율 이동체(1)의 현재지를 출발지로 해서 목적지까지의 경로를 계획한다. 출발지는 후술하는 자기 위치 추정 처리에 의해 추정해도 되고, 사용자가 입력해도 된다. 목적지는 사용자가 설정해도 되고, 자율 이동체(1)가 스스로 설정해도 된다. 예를 들면, 자율 이동체(1) 스스로 기기 자체의 충전이 필요한 것을 검지하고, 충전기가 있는 충전 스테이션까지 이동할 경우에는 환경 지도 상에 있어서 미리 기억된 충전기의 위치를 목적지로 스스로 설정한다.

경로 계획부(26)는 기기 자체의 크기와 환경 지도를 이용하여 환경 지도 상의 기지의 장해물과 간섭하는 일없이 이동할 수 있는 경로를 추출한다. 그리고, 경로 계획부(26)는 추출한 복수의 경로 중에서 출발지와 목적지 사이를 연결하는 최단 경로를 탐색함으로써 경로를 계획한다. 경로는 사람이나 다른 자율 이동체가 이동하는 영역에도 설정된다. 예를 들면, 자율 이동체(1)가 병원 내를 이동할 경우 병원 내의 복도 등으로 경로가 설정된다.

경로 계획부(26)는 계획한 경로 상에 복수의 서브골을 설정한다. 서브골은 가상 포텐셜법을 이용하여 이동 제어를 행할 때에 이동 목표 방향으로의 인력(引力)을 설정하기 위해서 사용되는 점이다. 도 3a를 참조하여 서브골(63)에 대하여 설명한다. 도 3a~도 3c는 이동 제어에 사용하는 각종 정보를 설명하기 위한 도면이고, 특히 도 3a는 서브골(63)을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a~도 3c에 있어서, 해칭으로 나타내는 영역이 기지의 장해물 영역(61)을 나타내고 있다. 기지의 장해물 영역(61)에 끼여있는 영역이 자율 이동체(1)의 통로(95)이다. 즉, 이 통로(95)는 자율 이동체(1)가 이동 가능한 영역이다. 통로(95) 상에는 라인 형상의 경로(68)가 계획되어 있다. 도 3a~도 3c에서는 흑색의 사각형에 의해 3개의 서브골(63)이 나타내어져 있다. 또한, 서브골(63)에 대해서 개개의 서브골을 구별할 때에는 서브골(631), 서브골(632), 서브골(633)이라고 표기한다.

도 3a는 목적지를 향하는 경로 방향이 지면을 향해서 좌측 하방으로부터 우측 상방의 방향인 경우를 나타낸다. 경로(68)는 임의의 경로 계획 방법에 의해 주로 통로(95)의 폭 방향 중앙을 따라 설정된다. 따라서, 서브골(63)은 주로 서브골(631) 및 서브골(632)과 같이 통로(95)의 폭 방향 중앙에 설정된다. 단, 통로(95)의 안쪽에 기지의 장해물이 존재할 경우 우회전 또는 좌회전 등을 할 경우에는 통로(95)의 중앙으로부터 벗어난 위치로 경로(68)가 계획된다. 이 경우, 서브골(633)과 같이 통로(95)의 중앙으로부터 벗어난 위치에 서브골(63)이 설정된다.

경로 계획부(26)는 서브골(631~633)의 환경 지도 상에 있어서의 각 위치와, 각 서브골(631~633)의 순서를 특정한다. 각 서브골(631~633)의 순서는 목적지를 향하는 순서로 설정된다. 특정된 서브골(631~633)의 각 위치 및 순서는 경로 계획부(26)에 의해 기억부(22)로 출력되고, 기억부(22)에서 기억된다.

폭 특정부(27)는 특허청구범위에 기재된 폭 특정 수단으로서 기능하고, 각 서브골(63)에 대해서 공간 사이즈(D1)를 특정한다. 공간 사이즈(D1)는 통로(95)의 폭 방향의 크기를 나타낸다. 또한, 공간 사이즈(D1)는 특허청구범위에 기재된 통로폭에 상당한다. 폭 방향은 통로(95) 상에 있어서 통로면과 평행인 면에 있어서 경로 방향과 대략 직교하는 방향이다. 도 3b에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 공간 사이즈(D1)는 기기 자체의 크기(D2)와 경로 여유(D3)에 의해 나타내어진다. 기기 자체의 크기(D2)는 상술한 바와 같이 수평인 평면에 있어서 기기 자체가 내접하는 원의 직경이다.

경로 여유(D3)는 기기 자체의 크기(D2)의 원에 의해 근사되는 기기 자체가 서브골(63)에 위치할 경우에 기기 자체와 벽 등의 기지의 장해물 영역(61) 사이의 여유를 나타낸다. 즉, 이 경로 여유(D3)는 기기 자체의 크기(D2)의 원에 의해 근사되는 기기 자체가 서브골(63)에 위치할 경우에 폭 방향의 한쪽으로 이동 가능한 거리를 나타낸다. 따라서, 공간 사이즈(D1)는 D2+(D3×2)에 의해 나타내어진다. 또한, 경로 여유(D3)의 2배의 크기(D3×2)는 자율 이동체(1)가 통로(95)에 있어서 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 나타내고, 특허청구범위에 기재된 이동 여유에 상당한다.

경로 여유(D3)는 피치 폭(D4)을 사용해서 나타내어진다. 서브골(63)을 중심으로 하는 기기 자체의 크기(D2)의 원과, 폭 방향의 한쪽에 위치하는 벽 등의 기지의 장해물 영역(61)의 거리(D5)가 피치 폭(D4)의 X배보다 크고, 피치 폭(D4)의 (X+1)배보다 작을 경우 경로 여유(D3)는 피치 폭(D4)×X에 의해 나타내어진다. 도 3b에 나타내어지는 예에서는 서브골(63)을 중심으로 하는 기기 자체의 크기(D2)의 원과 기지의 장해물 영역(61)의 거리(D5)가 피치 폭(D4)의 2배보다 크고, 피치 폭(D4)의 3배보다 작으므로 경로 여유(D3)는 피치 폭(D4)×2에 의해 나타내어진다. 이러한 경로 여유(D3)를 사용해서 공간 사이즈(D1)를 나타냄으로써 이동 제어 상에 있어서 자율 이동체(1)가 이동 가능한 공간의 폭 방향의 크기를 공간 사이즈(D1)에 의해 정의할 수 있다.

피치 폭(D4)은, 예를 들면 10㎝ 정도로 설정된다. 이 피치 폭(D4)은 환경에 따라 값을 변경 가능한 파라미터이다. 예를 들면, 병원 내 등 불특정한 사람의 통행이 비교적 많은 환경에서는 피치 폭(D4)을 비교적 큰 값으로 하여 사람에 대한 안전성을 우선해도 좋다. 한편, 창고 내 등 관계자 이외의 사람의 통행이 비교적 적은 환경에서는 피치 폭(D4)을 비교적 작게 설정하여 자율 이동체(1)의 주행 효율을 우선해도 좋다.

폭 특정부(27)는 환경 지도에 의거하여 각 서브골(63)의 경로 여유(D3)를 특정하고, 경로 여유(D3)와 기기 자체의 크기(D2)에 의해 나타내어지는 공간 사이즈(D1)를 취득한다. 그리고, 생성된 각 서브골(63)의 공간 사이즈(D1)는 기억부(22)에 기억된다.

자기 위치 추정부(28)는 데드 레코닝(Dead-reckoning) 기술 및 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) 기술을 이용하여 환경 지도 상에 있어서의 자율 이동체(1)의 위치를 추정한다.

데드 레코닝 기술은 전동 모터(15)의 회전량으로부터 이동 로봇의 이동량을 산출하는 기술이다. 본 실시형태에서는 4개의 전동 모터(15) 각각의 구동축에 구동축의 회전 각도를 검출하는 엔코더가 장착되어 있다. 자기 위치 추정부(25)는 엔코더로부터 출력되는 각 전동 모터(15)의 회전 각도로부터 초기 위치 또는 전회(前回) 추정된 자기 위치로부터의 자율 이동 장치(1)의 이동량을 연산한다.

SLAM 기술은 센서를 이용하여 이동 로봇 주위의 환경 형상을 파악하고, 그 형상 데이터를 바탕으로 환경 지도를 작성함과 아울러 로봇의 자기 위치를 추정하는 기술이다. 본 실시형태에서는 자기 위치 추정부(28)가 장해물 정보 통합부(21)에 의해 통합된 장해물 정보를 이용하여 기기 자체 주위의 환경 형상을 파악한다.

보다 구체적으로는, 자기 위치 추정부(28)는 장해물 정보 통합부(21)로부터 입력된 장해물 정보에 의거하여 기기 자체를 중심으로 한 이차원의 극좌표 상에 있어서 기기 자체 주위의 장해물의 존재를 나타내는 장해물점을 특정한다. 그리고, 자기 위치 추정부(28)는 전동 모터(15)의 이동량을 참조하여 극좌표 상의 장해물점과, 직교좌표로 나타내어진 환경 지도 상에 있어서의 기지의 장해물 영역(61)을 대조하여 환경 지도 상에 있어서의 극좌표의 중심을 자기 위치라고 추정한다.

또한, 도 3c에 나타내는 바와 같이 환경 지도 상의 자기 위치(64)가 추정되면 장해물 정보 통합부(21)는 기기 자체 주위의 장해물의 존재를 나타내는 장해물점(65)의 위치를 환경 지도 상에 있어서 특정한다. 또한, 도 3c에 있어서 장해물점(65)을 백색의 삼각형에 의해 나타내고 있다.

이어서, 자율 이동체(1)가 행하는 행동의 종류에 대하여 설명한다. 자율 이동체(1)가 행하는 행동에는 통상 행동, 회피 행동, 정지 행동, 및 퇴피 행동의 4개가 있다. 그리고, 퇴피 행동에는 더 상세하게 분류하여 대기 행동과 우회 행동이 있다. 통상 행동은 계획된 경로에 따라서 이동하는 행동이고, 간섭하는 장해물이 검출되지 않은 경우에 선택되는 행동이다. 회피 행동, 정지 행동, 및 퇴피 행동에 대해서는 도 4를 참조해서 설명한다.

도 4의 (a)가 회피 행동을 설명하기 위한 도면이고, 도 4의 (b)가 정지 행동, 도 4의 (c)가 퇴피 행동 중 대기 행동, 도 4의 (d)가 퇴피 행동 중 우회 행동을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 있어서, 해칭된 직사각형상의 영역은 기지의 장해물 영역(61)을 나타내고, 크로스 해칭된 타원형상의 영역은 미지의 장해물 영역을 나타내고 있다. 미지의 장해물 영역은 환경 지도에 기지의 장해물 영역(61)으로서 등록되어 있지 않은 영역이고, 자율 이동체(1)에 있어서 미지의 장해물이 존재하는 영역이다. 미지의 장해물에는 사람 등의 움직이는 장해물과, 짐 등의 정지한 장해물이 포함되고, 사람이 대차를 밀면서 이동하고 있는 경우 등도 있다.

도 4에 나타내는 파선은 계획된 경로(68)를 나타내고 있다. 기지의 장해물을 피하도록 경로(68)가 계획된다. 이 때문에, 이동 중에 있어서 자율 이동체(1)의 이동 목표 방향에 미지의 장해물이 출현하는 경우가 있다. 이 경우, 자율 이동체(1)는 그대로 전진했을 경우에 간섭하는 간섭 장해물(66)이 존재하는 것을 장해물 정보에 의거하여 검출하고, 회피 행동, 정지 행동, 또는 퇴피 행동 중 어느 하나를 선택한다.

회피 행동은 통로(95) 상에 있어서 간섭 장해물(66)을 회피해서 목적지(67)를 향해서 전진하는 행동이다. 이 때문에, 회피 행동은 간섭 장해물(66)과 기지의 장해물 영역(61) 사이에 자율 이동체(1)가 통과할 여유가 있는 경우에 선택된다. 도 4의 (a)에 있어서, 일점쇄선으로 나타내는 선이 회피 행동시의 이동을 나타내고 있다.

정지 행동은 통로(95)의 끝으로 접근하여 정지하는 행동이다. 간섭 장해물(66)과 기지의 장해물 영역(61) 사이에 자율 이동체(1)가 통과할 여유가 없는 경우라도 자율 이동체(1)와 간섭 장해물(66)이 각각 끝으로 접근할 수 있다면 자율 이동체(1)와 간섭 장해물(66)이 통로(95) 상에서 마주 지나갈 수 있는 경우가 있다. 자율 이동체(1)가 통로(95) 상에서 간섭 장해물(66)과 마주 지나갈 수 있다면 퇴피 행동을 행하는 것보다 효율적으로 목적지(67)에 도달할 수 있다. 그래서, 통로(95) 상에서 자율 이동체(1)가 간섭 장해물(66)과 마주 지나갈 만큼의 여유가 있는 경우에는 정지 행동이 선택된다. 이 경우, 자율 이동체(1)는 정지 위치(69)를 스스로 설정한다. 도 4의 (b)에 있어서, 일점쇄선으로 나타내는 선이 정지 행동시의 이동을 나타내고 있다.

퇴피 행동은 간섭 장해물(66)이 존재하는 통로(95)로부터 퇴피하는 행동이다. 통로(95) 상에서 간섭 장해물(66)과 마주 지나갈 만큼의 여유가 없는 경우에 퇴피 행동이 선택된다. 퇴피 행동 중 대기 행동은 통로(95)와 교차하는 퇴피로(70)로 퇴피하고, 대피 위치에서 대기하는 행동이다. 이것에 의해, 간섭 장해물(66)이 사람 등의 자율적으로 이동 가능한 것일 경우 간섭 장해물(66)이 통로(95)를 통과할 수 있다. 대기 행동을 행할 경우 자율 이동체(1)는 대기 위치(71)를 스스로 설정한다. 도 4의 (c)에 있어서, 일점쇄선으로 나타내는 선이 대기 행동시의 이동을 나타내고 있다.

퇴피 행동 중 우회 행동은 간섭 장해물(66)이 존재하는 통로(95)를 우회하는 행동이다. 이 경우, 자율 이동체(1)는 간섭 장해물(66)이 존재하는 통로(95)를 우회하는 우회로(97)를 통과하여 목적지(67)까지 이동한다. 도 4의 (d)에 있어서, 일점쇄선으로 나타내는 선이 우회 행동시의 이동을 나타내고 있다. 또한, 도 4의 (c), 도 4의 (d)에서는 대기 행동시 및 우회 행동시에 자율 이동체(1)가 간섭 장해물(66)의 바로 앞의 위치(100)로부터 후방의 통로로 이동하는 경우를 나타내고 있지만 위치(100)의 좌우에 통로가 있으면 위치(100)로부터 좌우로 이동해도 된다. 또한, 위치(100)와 간섭 장해물(66) 사이에 좌우의 통로가 있으면 전진하고나서 좌우로 이동해도 된다.

자율 이동체(1)가 상황에 맞춰서 행동을 선택하기 때문에 산출부(23)는 간섭 거리 산출부(231), 최근방 특정부(232), 장해물 특정부(233), 통과점 거리 산출부(234), 에지 거리 산출부(235), 및 도달 시간 산출부(236)를 구비한다. 그리고, 행동 선택부(24)는 통상 행동 선택부(241), 회피 행동 선택부(242), 정지 행동 선택부(243), 및 퇴피 행동 선택부(244)를 구비한다.

간섭 거리 산출부(231)는 통상 행동 선택부(241)가 통상 행동을 선택할지의 여부를 판정하기 위해서 간섭 거리를 산출한다. 간섭 거리는 자율 이동체(1)와 간섭 장해물(66) 사이의 거리이다. 도 5a~도 5c를 참조하여 간섭 거리 산출부(231)에 의한 간섭 거리의 산출 방법에 대하여 설명한다. 도 5a~도 5c는 간섭 거리의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 도 5a에 나타내는 바와 같이 간섭 거리 산출부(231)는 이동 목표 방향(72)을 결정한다. 간섭 거리 산출부(231)는 자기 위치 추정부(28)에 의해 추정된 자기 위치(64)로부터 일정 범위 내의 서브골(63)을 특정하고, 자기 위치(64)로부터 일정 범위 내의 각 서브골(63)을 향하는 벡터를 설정한다. 도 5a에 나타내는 예에서는 자기 위치(64)보다 전방의 서브골(632, 633)을 향하는 벡터가 설정된다. 그리고, 간섭 거리 산출부(231)는 설정한 복수의 벡터의 합성 벡터를 산출하고, 산출한 합성 벡터의 방향을 이동 목표 방향(72)으로 한다. 이 이동 목표 방향(72)은 자율 이동체(1)가 이동하는 목표가 되는 방향이고, 가상 포텐셜법을 이용하여 이동을 제어할 때의 인력 방향이 된다.

이어서, 도 5b에 나타내는 바와 같이 간섭 거리 산출부(231)는 간섭존(73)을 설정한다. 간섭존(73)은 이동 목표 방향(72)과 평행하게 연장된 띠 형상의 영역이고, 이동 목표 방향(72)과 수직인 폭 방향의 크기(74)는 기기 자체의 크기(D2) 또는 기기 자체의 크기(D2)에 여유를 더한 크기로 설정된다. 또한, 간섭존(73)은 폭 방향의 중앙에 자기 위치(64)가 위치하도록 설정된다. 그리고, 간섭 거리 산출부(231)는 장해물 정보에 의해 특정되는 장해물점(65) 중 자기 위치(64)보다 전방의 간섭존(73) 내에 위치하는 장해물점(65)을 간섭점(75)으로서 특정한다. 도 5b에 있어서, 특정되는 간섭점(75)을 흑색의 삼각형으로 나타내고, 그 이외의 장해물점(65)을 백색의 삼각형으로 나타내고 있다. 또한, 도 5a~도 5c에 있어서는 간섭 장해물(66)을 파선으로 나타내고 있다.

마지막으로, 도 5c에 나타내는 바와 같이 간섭 거리 산출부(231)는 자율 이동체(1)로부터 각 간섭점(75)까지의 거리(76)를 산출한다. 거리(76)는 이동 목표 방향(72)과 평행한 방향의 거리이다. 간섭 거리 산출부(231)는 산출한 거리(76) 중 가장 짧은 거리를 간섭 거리(D6)로 한다.

간섭 거리 산출부(231)에 의해 산출된 간섭 거리(D6)가 미리 정해진 역치보다 클 경우, 및 간섭 거리 산출부(231)에 의해 간섭점(75)이 특정되지 않았을 경우 통상 행동 선택부(241)는 간섭 장해물(66)이 검출되지 않았다고 판단한다. 간섭 장해물(66)이 검출되지 않았다고 판단했을 경우 통상 행동 선택부(241)는 통상 행동을 선택한다. 한편, 통상 행동 선택부(241)는 간섭 거리(D6)가 역치 이하인 경우 간섭 장해물(66)이 검출되었다고 판단하고, 통상 행동을 선택하지 않는다. 이 경우, 회피 행동 선택부(242), 정지 행동 선택부(243), 퇴피 행동 선택부(244)에 의해 통상 행동 이외의 행동이 선택된다.

간섭 거리(D6)가 역치 이하인 경우 최근방 특정부(232)는 간섭점(75) 중 자율 이동체(1)와 간섭하는 가장 가까운 점인 최근방 간섭점(79)을 특정한다. 이것에 의해, 최근방 특정부(232)는 특허청구범위에 기재된 최근방 특정 수단으로서 기능한다. 최근방 특정부(232)는 간섭 거리 산출부(231)에 의해 산출된 간섭 거리(D6)의 간섭점(75)을 최근방 간섭점(79)으로서 특정한다. 도 5c에서는 최근방 특정부(232)에 의해 특정되는 최근방 간섭점(79)을 흑색의 삼각형으로 나타내고, 그 이외의 간섭점(75)을 백색의 삼각형으로 나타내고 있다.

장해물 특정부(233)는 간섭 장해물(66)의 에지를 특정하기 위해서 하나로 통합해 간주할 수 있는 장해물점(65)을 클러스터링한다. 또한, 장해물 특정부(233)는 특허청구범위에 기재된 장해물 특정 수단으로서 기능한다. 도 6a 및 도 6b를 참조하여 장해물 특정부(233)에 의한 클러스터링의 방법을 설명한다. 도 6a 및 도 6b는 클러스터링의 방법을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 도 6a에 나타내는 바와 같이 장해물 특정부(233)는 에지 검출존(80)을 설정한다. 에지 검출존(80)은 이동 목표 방향(72)과 수직으로 연장된 띠 형상 영역이고, 이동 목표 방향(72)과 평행인 폭 방향의 중앙에 최근방 간섭점(79)이 위치하도록 설정된다. 에지 검출존(80)의 폭 방향의 크기(81)는 임의로 설정 가능하지만, 예를 들면 10~20㎝ 정도로 설정된다. 그리고, 장해물 특정부(233)는 장해물점(65) 중에서 에지 검출존(80)에 포함되는 장해물점(82)을 특정하고, 특정한 장해물점(82)을 클러스터링한다. 도 6a에 있어서, 클러스터링된 장해물점(82)을 흑색의 삼각형으로 나타내고, 그 이외의 장해물점(65)을 백색의 삼각형으로 나타낸다.

장해물 특정부(233)는 최근방 간섭점(79)과 가까운 순서로 에지 검출존(80) 내의 장해물점(82)인지의 여부를 특정해 간다. 특정된 장해물점(82)의 옆에 위치하는 장해물점(83)이 에지 검출존(80)으로부터 벗어나 있을 경우 장해물 특정부(233)는 그 장해물점(83)이 특이점인지의 여부의 판정을 행한다. 특이점인지의 여부의 판정을 행하기 위해서 도 6b에 나타내는 바와 같이 장해물 특정부(233)는 특이점 검출존(84)을 설정한다. 특이점 검출존(84)은 이동 목표 방향(72)과 평행하게 연장된 띠 형상 영역이고, 이동 목표 방향(72)과 수직인 폭 방향의 중앙에 판정 대상이 되는 장해물점(83)이 위치하도록 설정된다.

장해물 특정부(233)는 에지 검출존(80)과 특이점 검출존(84)이 겹치는 영역(85) 내에 위치하는 장해물점(65)이 있는 경우에는 장해물점(83)을 특이점이라고 판정하고, 영역(85) 내의 장해물점(65)을 포함해서 클러스터링을 행한다. 그리고, 영역(85) 내의 장해물점(65)을 최근방 간섭점(79)과 가까운 순서로 에지 검출존(80) 내의 장해물점(82)인지의 여부를 판정해 간다. 도 6b에 나타내는 예에서는 영역(85) 내의 장해물점(65)은 존재하지 않으므로 상기에서 특정한 장해물점(82)만을 클러스터링한다.

이것에 의해, 에지 검출존(80) 내에 있어서 최근방 간섭점(79)과 하나로 통합해 간주할 수 있는 장해물점(65)이 클러스터링된다. 그리고, 장해물 특정부(233)는 클러스터링한 장해물점(82)으로부터 이동 목표 방향(72)과 직교하는 가장 멀리 떨어진 2개의 장해물점(82)을 에지점(86)으로서 특정한다. 즉, 에지점(86)은 자율 이동체(1)의 전방에 위치하고 가로 방향으로 연장된 띠 형상의 에지 검출존(80) 내에 있어서 간섭 장해물(66)의 양 끝의 위치를 나타내는 점이라고 간주할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 있어서는 보기 쉽게 하기 위해서 기기 자체의 크기(D2)를 나타내는 원에 대하여 에지 검출존(80)의 폭을 크게 도시하고 있지만, 실제로는 기기 자체의 크기(D2)에 대하여 에지 검출존(80)의 폭이 작으므로 2개의 에지점(86)을 연결하는 직선은 이동 목표 방향(72)과 대략 수직이 된다.

회피 행동 선택부(242)가 장해물 특정부(233)에 의해 특정된 에지점(86)을 갖는 간섭 장해물(66)을 경로 상에 있어서 회피할 수 있는지의 여부를 판정하기 위해서 통과점 거리 산출부(234)는 통과점 거리를 산출한다. 통과점 거리는 간섭 장해물(66)을 통로(95) 상에서 회피할 경우에 자율 이동체(1)가 통과하는 회피 통과점과, 계획된 경로(68) 사이의 거리이다. 즉, 통과점 거리 산출부(234)는 자율 이동체(1)가 간섭 장해물(66)을 회피하기 위해서 경로(68)로부터 얼마만큼 떨어질 필요가 있는지를 산출한다.

도 7a~도 7c를 참조하여 통과점 거리 산출부(234)에 의한 회피 통과점(91)과 경로(68) 사이의 거리를 산출하는 방법을 설명한다. 도 7a~도 7c는 회피 통과점(91)과 경로(68)의 거리를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 도 7a에 나타내는 바와 같이 통과점 거리 산출부(234)는 회피 방향을 선택한다. 통과점 거리 산출부(234)는 2개의 에지점(86) 중 자기 위치(64)에 가까운 에지점(86)을 중심으로 하는 가상원(87)을 설정한다. 이 가상원(87)의 반경(88)은 기기 자체의 크기(D2)의 절반에 여유를 가산한 안전 거리로 설정된다. 이렇게, 에지점(86)을 가상원(87)으로 설정함으로써 자율 이동체(1)를 점으로서 취급할 수 있다.

그리고, 통과점 거리 산출부(234)는 자기 위치(64)를 지나 가상원(87)에 접하는 2개의 접선(891, 892)을 긋는다. 통과점 거리 산출부(234)는 2개의 접선(891, 892)으로부터 하나의 접선을 선택하고, 회피 방향(90)으로 설정한다. 도 7a에 나타내는 예에서는 한쪽의 접선(891)이 2개의 에지점(86)에 끼여 있으므로 이 한쪽의 접선(891) 방향으로 자율 이동체(1)가 이동하면 간섭 장해물(66)에 간섭한다. 다른쪽의 접선(892)의 방향으로 이동하면 간섭 장해물(66)을 회피할 수 있다. 그래서, 통과점 거리 산출부(234)는 에지점(86)에 끼여있지 않은 쪽의 접선(892)을 회피 방향(90)으로 설정한다.

또한, 도 7b에 나타내는 예에서는 2개의 접선(893, 894) 사이에 2개의 에지점(86)이 위치하고 있다. 이 경우, 통과점 거리 산출부(234)는 자기 위치(64)에 가까운 에지점(86)측의 접선(893)을 회피 방향(90)으로 설정한다.

이어서, 도 7c에 나타내는 바와 같이 통과점 거리 산출부(234)는 회피 방향(90)을 나타내는 접선(89)과 가상원(87)의 접점을 회피시에 통과하는 회피 통과점(91)으로서 특정한다. 그리고, 통과점 거리 산출부(234)는 서브골(631)과 서브골(632)을 연결하는 경로(68)와, 회피 통과점(91) 사이의 최단 거리를 통과점 거리(D7)로서 산출한다.

회피 행동 선택부(242)는 통과점 거리(D7)와, 가장 가깝거나 또는 바로 앞의 서브골(631)의 경로 여유(D3)에 의거하여 회피 행동을 선택할지의 여부를 판정한다. 도 8a 및 도 8b를 참조하여 회피 행동을 선택할지의 여부를 판정하는 방법에 대하여 설명한다. 도 8a 및 도 8b는 회피 행동을 선택할지의 여부를 판정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8a에 나타내는 예와 같이, 통과점 거리(D7)가 경로 여유(D3) 이하이면 간섭 장해물(66)을 회피하기 위해서 자율 이동체(1)가 회피 통과점(91)에서 벗어난 경우라도 기지의 장해물 영역(61)과 자율 이동체(1) 사이에 여유가 있다. 그래서, 통과점 거리(D7)가 경로 여유(D3) 이하일 경우 회피 행동 선택부(242)는 회피 가능이라고 판정한다. 그 결과, 회피 행동 선택부(242)는 회피 행동을 선택한다.

도 8b에 나타내는 예와 같이, 통과점 거리(D7)가 경로 여유(D3)보다 클 경우 간섭 장해물(66)을 회피하기 위해서 벗어나면 기지의 장해물 영역(61)과 간섭할 가능성이 있기 때문에 회피 행동 선택부(242)는 회피 불가능이라고 판정한다. 그 결과, 회피 행동 선택부(242)는 회피 행동을 선택하지 않는다.

회피 행동 선택부(242)가 회피 행동을 선택하지 않은 경우, 정지 행동 선택부(243)가 정지 행동과 퇴피 행동 중 어느 하나를 선택하기 때문에 에지 거리 산출부(235)는 2개의 에지점(86) 사이의 거리를 산출한다. 도 9a 및 도 9b를 참조하여 정지 행동과 퇴피 행동의 선택 방법에 대하여 설명한다. 도 9a 및 도 9b는 정지 행동과 회피 행동의 선택 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 9a에 나타내는 바와 같이, 에지 거리 산출부(235)는 2개의 에지점(86) 사이의 거리를 산출하고, 산출한 거리를 간섭 장해물(66)의 크기(D8)로 한다. 이 때문에, 에지 거리 산출부(235)를 갖는 산출부(23)는 특허청구범위에 기재된 산출 수단으로서 기능한다. 간섭 장해물(66)의 크기(D8)는 통로면과 평행한 면에 있어서 이동 목표 방향(72)과 대략 직교하는 방향의 크기이고, 간섭 장해물(66)에 있어서의 에지 검출존(80) 내의 부분의 크기이다.

정지 행동 선택부(243)는 공간 사이즈(D1)와, 기기 자체의 크기(D2)와, 간섭 장해물(66)의 크기(D8)에 의거하여 정지 행동과 퇴피 행동 중 어느 하나를 선택한다. 정지 행동은 장해물이 있기 때문에 이동 목표 방향(72)으로는 이동할 수 없고, 회피 행동을 행하기 위해서는 길 폭의 여유가 없지만 자율 이동체(1)와 간섭 장해물(66)이 끝으로 접근하면 자율 이동체(1)와 간섭 장해물(66)이 통로(95) 상에 있어서 마주 지나갈 만큼의 여유가 있는 경우에 선택된다.

정지 행동 선택부(243)는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값이 공간 사이즈(D1)보다 작을 경우에 통로(95) 상에 있어서 자율 이동체(1)와 간섭 장해물(66)이 마주 지나갈 만큼의 여유가 있다고 판정한다. 그 결과, 정지 행동 선택부(243)는 통로(95)의 끝으로 피해서 정지하기 때문에 정지 행동을 선택한다. 도 9a에 나타내는 예에서는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값이 공간 사이즈(D1)보다 작으므로 정지 행동이 선택된다. 정지 행동 선택부(243)는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값이 공간 사이즈(D1) 이상일 경우에 통로(95)에 있어서 자율 이동체(1)와 간섭 장해물(66)이 마주 지나갈 만큼의 여유가 없다고 판정한다. 그 결과, 정지 행동 선택부(243)는 퇴피 행동을 선택한다. 도 9b에 나타내는 예에서는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값이 공간 사이즈(D1) 이상이기 때문에 퇴피 행동이 선택된다.

또한, 정지 행동 선택부(243)는 스테레오 카메라(14)에 의해 촬영된 화상을 해석하여 간섭 장해물(66)이 사람이나 다른 자율 이동체 등과 같이 피하는 행동을 취할 수 있는 장해물인지의 여부를 판정하고, 이 판정 결과를 가미하여 정지 행동 또는 대피 행동을 선택해도 된다. 이 경우, 정지 행동 선택부(243)는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값이 공간 사이즈(D1)보다 작고, 또한 간섭 장해물(66)이 피하는 행동을 취할 수 있는 장해물인 경우에 정지 행동을 선택한다. 또한, 정지 행동 선택부(243)는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값이 공간 사이즈(D1)보다 작은 경우라도 간섭 장해물(66)이 피하는 행동을 취할 수 있는 장해물이 아닌 경우에는 대피 행동을 선택한다.

정지 행동이 선택된 경우에 스스로 정지 위치를 설정하기 위해서 전자 제어 장치(20)는 정지 위치 설정부(29)를 구비한다. 정지 위치 설정부(29)는 통로(95) 상에서 간섭 장해물(66)과 마주 지나가기 위해서 통로(95)의 끝으로 피해서 정지하는 정지 위치를 설정한다. 이 정지 위치 설정부(29)는 특허청구범위에 기재된 정지 위치 설정 수단으로서 기능한다.

도 10을 참조하여 정지 위치의 설정 방법을 설명한다. 도 10은 정지 위치의 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 정지 위치 설정부(29)는 상기에서 설정된 회피 방향(90)을 사용해서 정지 위치(69)를 설정한다. 정지 위치 설정부(29)는 회피 방향(90)을 나타내는 직선 상에서 통로(95)의 끝에 위치하고, 또한 기지의 장해물 영역(61)으로부터 여유를 갖는 위치에 정지 위치(69)를 설정한다.

한편, 퇴피 행동이 선택된 경우 퇴피 행동 선택부(244)는 대기 행동과 우회 행동 중 어느 하나를 선택한다. 퇴피 행동 선택부(244)는 대기 행동과 우회 행동 중 목적지까지 도달하는데 걸리는 시간이 빠른 쪽의 행동을 선택한다. 이 때문에, 도달 시간 산출부(236)는 대기 행동을 선택했을 경우의 목적지까지의 도달 시간과, 우회 행동을 선택했을 경우의 도달 시간을 산출한다.

도 2로 돌아가서, 전자 제어 장치(20)는 도달 시간 산출부(236)가 대기 행동과 우회 행동의 도달 시간을 산출하기 위해서 퇴피 경로 계획부(30)를 구비한다. 퇴피 경로 계획부(30)는 기억부(22)에 기억된 환경 지도와, 경로 계획부(26)에 의해 이미 계획된 경로(68) 등을 이용하여 퇴피 경로를 탐색한다. 퇴피 경로에는 대기 행동이 선택된 경우에 사용하는 대기 위치까지의 경로와, 우회 행동이 선택된 경우에 사용하는 우회로(97)가 포함된다. 퇴피 경로 계획부(30)는 대기 위치를 설정하고, 설정한 대기 위치까지의 경로를 계획하는 대기 위치 설정부(301)와, 우회로(97)를 탐색하고, 우회로(97)를 통과하여 목적지(67)까지 이동하는 경로를 계획하는 우회로 탐색부(302)를 구비한다. 대기 위치 설정부(301)는 특허청구범위에 기재된 대기 위치 설정 수단으로서 기능하고, 우회로 탐색부(302)는 탐색 수단으로서 기능한다.

도 11을 참조하여 대기 위치 설정부(301)에 의한 대기 위치의 설정 방법에 대하여 설명한다. 도 11은 대기 위치의 설정 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 우선, 대기 위치 설정부(301)는 대기 위치(71)를 설정 가능한 경로 여유(D3)를 갖는 퇴피로(70)를 특정한다. 대기 위치(71)를 설정 가능한 퇴피로(70)로서는 간섭 장해물(66)이 존재하는 통로(95)와 교차하는 통로가 있다.

통로(95)에 있어서, 다른 통로와 교차하는 교차점 상의 서브골(63)에서는 교차점 이외의 통로(95) 상의 서브골(63)보다 경로 여유(D3)가 크다. 따라서, 대기 위치 설정부(301)는, 예를 들면 기억부(22)에 기억된 각 서브골(63)의 경로 여유(D3)에 의거하여 자기 위치(64)보다 후방의, 바람직하게는 자기 위치(64)로부터 가장 가까운 교차점 상의 서브골(63)을 특정한다. 또한, 자기 위치(64)가 교차점의 서브골(63) 상이라면 그 서브골(63)을 특정해도 좋다. 또한, 자기 위치(64)와 간섭 장해물(66) 사이에 교차점 상의 서브골(63)이 있고, 자기 위치(64)와 간섭 장해물(66) 사이에 여유가 있는 경우에는 그 서브골(63)을 특정해도 좋다.

그리고, 대기 위치 설정부(301)는 특정한 교차점 상의 서브골(63)의 위치에서 통로(95)와 교차하는 통로를 대기 위치(71)를 설정하는 퇴피로(70)로서 특정한다. 이어서, 대기 위치 설정부(301)는 특정한 퇴피로(70) 상에 있어서 통로(95)의 경로(72)에 대하여 수직인 직선(96) 상에 대기 위치(71)를 설정한다. 그리고, 대기 위치 설정부(301)는 대기 위치(71)를 일시적인 목적지로 설정하고, 자기 위치(64)로부터 대기 위치(71)까지의 경로 계획을 행한다. 또한, 대기 위치 설정부(301)는 교차점 상의 서브골(63)에 한정되지 않고, 공간 사이즈(D1)가 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값 이상인 서브골(63)을 특정하고, 특정한 서브골(63) 부근에 있어서 최대한으로 끝에 접근한 위치를 대기 위치로 설정해도 된다.

우회로 탐색부(302)는 간섭 장해물(66)이 존재하는 통로(95)를 우회하기 위한 우회로(97)[도 4의 (d)]를 탐색하고, 자기 위치(64)로부터 목적지(67)까지의 경로를 계획한다. 또한, 대기 위치 설정부(301)에 의한 경로 계획과, 우회로 탐색부(302)에 의한 우회로(97)의 경로 계획은 환경 지도, 공간 사이즈(D1), 기기 자체의 크기(D2) 등에 의거하여 상술한 경로 계획부(26)에 의한 경로 계획과 같은 알고리즘을 이용하여 행하여진다.

도달 시간 산출부(236)는 대기 행동을 선택했을 경우의 목적지(67)까지의 도달 시간과, 우회 행동을 선택했을 경우의 도달 시간을 산출한다. 도달 시간 산출부(236)는 대기 위치 설정부(301)에 의해 계획된 경로와, 경로 계획부(26)에 의해 계획된 원래의 경로(68)에 의거하여 대기 행동시의 도달 시간을 산출한다. 대기 행동의 도달 시간으로서 자기 위치(64)로부터 대기 위치(71)까지 이동하는 시간, 대기하는 시간, 및 대기 위치(71)로부터 다시 원래의 계획된 경로(68)에 따라서 목적지(67)까지 이동하는 시간의 합계값을 산출한다.

또한, 도달 시간 산출부(236)는 우회로 탐색부(302)에 의해 계획된 경로에 의거하여 우회 행동시의 도달 시간을 산출한다. 구체적으로는, 도달 시간 산출부(236)는 우회 행동의 도달 시간으로서 자기 위치(64)로부터 우회로(97)를 통과하여 목적지(67)까지 이동하는 시간을 산출한다.

퇴피 행동 선택부(244)는 산출된 대기 행동과 우회 행동의 도달 시간 중 도달 시간이 짧은 쪽의 행동을 선택한다. 이상, 산출부(23)의 산출 결과에 의거하여 행동 선택부(24)가 행동을 선택하는 방법에 대하여 설명했다. 이어서, 이동 제어부(25)가 선택된 행동에 의거하여 자율 이동체(1)의 이동을 제어하는 방법에 대하여 설명한다.

이동 제어부(25)는 본 실시형태에서는 가상 포텐셜법을 이용하여 장해물을 회피하면서 목적지(67)까지의 이동을 제어한다. 가상 포텐셜법은 서브골(63)에 대한 가상적인 인력 포텐셜장과, 장해물에 대한 가상적인 척력 포텐셜장을 중합한 가상적인 포텐셜장을 생성하고, 이 가상적인 포텐셜장에서 발생하는 힘을 이동 제어에 사용하는 방법이다. 이동 제어부(25)는 가상 포텐셜법을 이용하여 이동 제어를 행하기 위해서 벡터 산출부(251)와, 출력 변환부(252)를 구비한다.

벡터 산출부(251)는 행동 선택부(24)에 의해 선택된 행동에 의거하여 인력 벡터를 산출한다. 또한, 벡터 산출부(251)는 자기 위치(64), 자기의 이동 속도, 경로 여유(D3), 및 장해물 정보에 의거해서 특정되는 장해물의 위치 및 이동 속도 등에 의거하여 척력 벡터를 산출한다. 그리고, 벡터 산출부(251)는 인력 벡터와 척력 벡터의 합성 벡터를 산출한다.

출력 변환부(252)는 벡터 산출부(251)에 의해 산출된 합성 벡터를 전동 모터(15)의 출력으로 변환한다. 출력 변환부(252)는 합성 벡터의 놈에 의해 나타내어지는 속도로 합성 벡터의 방향으로 이동하도록 4개의 전동 모터(15)의 출력을 조정한다.

통상 행동이 선택되었을 경우, 인력 벡터는 자기 위치(64) 근방의 서브골(63)의 위치 및 거리에 의거하여 산출된다. 예를 들면 인력 벡터의 방향은 상술한 이동 목표 방향(72)으로 설정된다. 놈은, 예를 들면 서브골(63)마다 할당된 소정의 입력 속도로 설정된다. 이것에 의해, 통상 행동이 선택되었을 경우 이동 제어부(25)는 계획된 경로(68)에 따름과 아울러 척력 벡터에 의거하여 장해물을 피하면서 목적지(67)를 향해서 이동하도록 전동 모터(15)를 제어한다.

회피 행동이 선택되었을 경우, 인력 벡터의 방향은 회피 방향(90)으로 설정되고, 놈은 예를 들면 소정의 입력 속도로 설정된다. 이것에 의해, 회피 행동이 선택되었을 경우 이동 제어부(25)는 통로(95) 상에 있어서 간섭 장해물(66)을 회피하도록 전동 모터(15)를 제어한다.

정지 행동이 선택되었을 경우, 정지 위치(69)에 도달할 때까지 인력 벡터의 방향은 자기 위치(64)로부터 정지 위치(69)를 향하는 방향으로 설정되고, 놈은 자기 위치(64)와 정지 위치(69) 사이의 거리에 따라 설정된다. 도 12는 정지 위치까지의 거리와 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12에 있어서, 가로축이 자기 위치(64) 및 정지 위치(69) 사이의 거리를 나타내고, 세로축이 정지 행동시의 인력 벡터의 놈, 즉 속도를 나타낸다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 인력 벡터의 놈은 자기 위치(64)와 정지 위치(69) 사이의 거리가 추출 범위 이상인 경우 소정의 입력 속도로 설정된다. 또한, 이동 목표 방향(72)을 특정할 때에 자기 위치(64)로부터 일정 범위 내의 서브골(63)을 특정했지만 이 일정 범위를 추출 범위로 설정할 수 있다. 인력 벡터의 놈은 자기 위치(64)와 정지 위치(69) 사이의 거리가 추출 범위 이하인 경우 자기 위치(64)가 정지 위치(69)에 근접함에 따라서 작아지고, 자기 위치(64)와 정지 위치(69) 사이의 거리가 여유(α)까지 근접한 위치에서 0이 된다. 이것에 의해, 자율 이동체(1)는 감속하면서 정지 위치(69)에 근접하고, 놈이 0의 값이 되면 정지한다. 여유(α)는 본 실시형태에서는 기기 자체의 크기(D2)의 절반의 값, 또는 기기 자체의 크기(D2)의 절반의 값에 임의의 여유를 가산한 값으로 설정된다.

가상 포텐셜법에서는 인력 벡터와 인력 벡터의 놈(속도)을 리미트로 한 척력 벡터를 합성하여 합력 벡터를 산출한다. 이 때문에, 놈이 작아질수록 장해물을 회피하는 힘이 작아지고, 장해물을 피하기 어려워진다. 이 때문에, 전자 제어 장치(20)는 자율 이동체(1)가 정지하도록 이동 제어가 행하여질 때에 간섭 판정을 행하는 간섭 판정부(31)를 구비한다.

도 13을 참조하여 간섭 판정부(31)에 의한 간섭 판정의 방법을 설명한다. 도13은 간섭 판정의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 간섭 판정부(31)에 의한 간섭 판정은 상술한 간섭 거리 산출부(231)에 의해 산출되는 간섭 거리(D6)를 사용해서 행하여진다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 간섭 거리 산출부(231)는 상기와 마찬가지로 간섭존(73)을 설정한다. 간섭존(73)은 이동 목표 방향(72)과 평행하게 연장된 띠 형상의 영역이고, 이동 목표 방향(72)과 수직인 폭 방향의 크기(74)는 기기 자체의 크기(D2) 또는 기기 자체의 크기(D2)에 여유를 더한 크기로 설정된다. 또한, 간섭존(73)은 폭 방향의 중앙에 자기 위치(64)가 위치하도록 설정된다. 또한, 이동 목표 방향(72)으로서 자기 위치(64)로부터 정지 위치(69)를 향하는 방향[(회피 방향(90)]이 설정된다.

그리고, 간섭 거리 산출부(231)는 장해물 정보에 의해 특정되는 장해물점(65) 중 자기 위치(64)보다 전방의 간섭존(72) 내에 위치하는 간섭점(75)을 특정한다. 도 13은 미지의 장해물(99)이 간섭존(73) 내로 이동해 온 경우를 나타내고 있다. 간섭 거리 산출부(231)는 특정한 간섭점(75)으로부터 자율 이동체(1)까지의 이동 목표 방향(72)을 따른 거리(102)를 산출한다. 간섭점(75)이 복수 특정된 경우에는 각각의 거리(102)가 산출된다. 그리고, 간섭 거리 산출부(231)는 산출한 거리(102) 중 최소의 거리를 간섭 거리(D6)라고 한다.

간섭 판정부(31)는 간섭 거리 산출부(231)에 의해 산출된 간섭 거리(D6)가 정지에 필요한 거리보다 짧을 경우 간섭한다고 판정한다. 정지에 필요한 거리는 본 실시형태에서는 (현재의 속도)×(감속에 걸리는 시간)+(여유)의 식에 의해 추정된다. 한편, 간섭 판정부(31)는 간섭점(75)이 특정되지 않았을 경우, 및 간섭 거리(D6)가 정지에 필요한 거리 이상인 경우에는 간섭하지 않는다고 판정한다.

간섭 판정부(31)에 의해 간섭한다고 판정되었을 경우 벡터 산출부(251)는 인력 벡터의 놈을 0으로 설정하고, 자율 이동체(1)가 정지하도록 제어한다. 즉, 이동 제어부(25)는 정지 위치(69)를 향하는 도중에 간섭 판정부(31)에 의해 간섭한다고 판정되었을 경우 정지하도록 제어한다.

또한, 이동 제어부(25)는 퇴피 행동이 선택되었을 경우도 정지 위치로 이동하고나서 정지하도록 제어한 후 대기 위치(71) 또는 우회로로 퇴피하도록 이동을 제어한다. 즉, 이동 제어부(25)는 퇴피 행동이 선택되었을 경우 상술한 정지 행동을 행하고나서 퇴피 행동을 행하도록 제어한다. 이 때문에, 정지 위치 설정부(29)는 퇴피 행동이 선택되었을 경우도 정지 위치(69)를 설정한다.

퇴피 행동으로서 대기 행동이 선택되었을 경우 이동 제어부(25)는 정지 위치(69)로부터 대기 위치(71)로 퇴피하고나서 소정 시간 대기한 후 다시 원래의 통로(95)로 돌아가도록 이동을 제어한다. 그리고, 이동 제어부(25)는 다시 원래의 경로(68)에 따라서 이동을 제어한다. 퇴피 행동으로서 우회 행동이 선택되었을 경우 이동 제어부(25)는 정지 위치(69)로부터 우회로로 이동하도록 제어하고, 우회로를 통과하여 목적지(67)까지 이동하도록 제어한다.

계속하여, 전자 제어 장치(20)에 의한 이동 제어의 처리 순서에 대하여 설명 함과 아울러 자율 이동체(1)의 동작에 대하여 설명한다. 우선, 도 14를 참조하여 자율 이동체에 의한 행동 선택 처리의 처리 순서를 설명한다. 도 14는 행동 선택 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 이 행동 선택 처리는 자율 이동체(1)가 목적지(67)를 향해서 자율 이동하고 있을 때에 소정의 주기로 실행된다.

우선, 스텝 S101에서는 자기 위치(64)와 자기 위치(64)보다 전방의 복수의 서브골(63)의 위치에 의거하여 이동 목표 방향(72)이 결정된다(도 5a). 또한, 이것에 앞서 환경 지도 상의 자기 위치(64)의 추정과, 환경 지도 상의 기기 자체 주위의 장해물의 존재를 나타내는 장해물점(65)의 특정이 행하여진다. 이어서, 스텝 S102에서는 이동 목표 방향(72)과 평행인 간섭존(73)이 설정되고, 간섭존(73) 내의 간섭점(75) 중 가장 기기 자체에 가까운 최근방 간섭점(79)과 자율 이동체(1) 사이의 거리, 즉 간섭 거리(D6)가 산출된다(도 5b, 도 5c).

이어지는 스텝 S103에서는 스텝 S102에서 산출된 간섭 거리(D6)가 역치 이하인지의 여부가 판정된다. 이것에 의해, 자율 이동체(1)의 전방에 간섭 장해물(66)이 존재하는지의 여부가 판정된다. 스텝 S103에 있어서 간섭 거리(D6)가 역치보다 클 경우 스텝 S104로 처리가 진행된다. 스텝 S104에서는 통상 행동이 선택된다. 통상 행동이 선택되면 이동 제어부(25)에 의한 제어에 의해 자율 이동체(1)는 통로(95) 상을 이동 목표 방향(72)을 향해서 이동한다.

스텝 S103에 있어서, 간섭 거리(D6)가 역치 이하일 경우 스텝 S105로 처리가 진행된다. 스텝 S105에서는 간섭 장해물(66)의 에지점(86)이 특정된다. 이 에지점을 특정하는 처리의 처리 순서에 대해서 도 15를 참조해서 설명한다. 도 15는 에지점(86)의 특정 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.

에지점의 특정 처리는 우선 스텝 S1051에 있어서 간섭점(75) 중 자율 이동체(1)와 간섭할 가능성이 있고, 가장 가까운 점인 최근방 간섭점(79)이 특정된다(도 5c). 이어서, 스텝 S1052에서는 최근방 간섭점(79)을 포함해 이동 목표 방향(72)에 직교하는 방향으로 연장된 에지 검출존(80)이 설정된다(도 6a). 그리고, 스텝 S1053에서는 에지 검출존(80)에 포함되는 장해물점(82)이 특정된다. 즉, 하나로 통합해 간주할 수 있는 장해물점(82)이 클러스터링된다(도 6a). 에지 검출존(80)에 포함되면 특정된 장해물점(82)의 옆의 장해물점(83)이 에지 검출존(80)에 포함되지 않은 경우 스텝 S1054에서는 이동 목표 방향(72)과 평행하게 연장된 특이점 검출존(84)이 설정된다(도 6b).

계속되는 스텝 S1055에서는 에지 검출존(80)과 특이점 검출존(84)이 겹치는 영역(85)(도 6b에 있어서 크로스 해칭된 영역)에 장해물점(65)이 존재하는지의 여부에 의거하여 장해물점(83)이 특이점인지의 여부를 판정한다. 그리고, 장해물점(83)이 특이점이라면 영역(85) 내에 존재하는 장해물점(65)도 포함하여 클러스터링한다. 그리고, 스텝 S1056에서는 클러스터링된 장해물점(65) 중 이동 목표 방향(72)과 대략 직교하는 방향으로 가장 멀리 떨어진 2개의 장해물점을 에지점(86)으로서 특정한다(도 6b). 이상의 처리에 의해, 2개의 에지점(86)이 특정된다. 그 후, 도 14의 스텝 S106으로 처리가 이행된다.

스텝 S106에서는 간섭 장해물(66)을 회피하기 위한 회피 방향(90)이 선택된다(도 7a, 도 7b). 그리고, 스텝 S107에서는 간섭 장해물(66)을 회피할 경우에 통과하는 회피 통과점(91)과 경로(68) 사이의 최단 거리인 통과점 거리(D7)가 산출된다(도 7c).

스텝 S108에서는 회피 통과점(91)과 경로(68) 사이의 통과점 거리(D7)가 경로 여유(D3) 이하인지의 여부가 판정된다. 이것에 의해, 통로(95) 상에 있어서 간섭 장해물(66)을 회피할 수 있는지의 여부가 판정된다. 스텝 S108에 있어서, 통과점 거리(D7)가 경로 여유(D3) 이하인 경우 스텝 S109로 처리가 진행된다. 스텝 S109에서는 회피 행동이 선택된다. 회피 행동이 선택되면 이동 제어부(25)에 의한 제어에 의해 자율 이동체(1)는 통로(95) 상에 있어서 간섭 장해물(66)을 회피하기 위해서 회피 방향(90)을 향해서 이동한다.

스텝 S108에 있어서, 통과점 거리(D7)가 경로 여유(D3)보다 클 경우 스텝 S110으로 처리가 진행된다. 스텝 S110에서는 간섭 장해물(66)에 대해서 이동 목표 방향(72)과 대략 직교하는 방향의 크기(D8)가 산출된다. 계속되는 스텝 S111에서는 간섭 장해물(66)의 크기(D8)와 기기 자체의 크기(D2)의 합계값이 공간 사이즈(D1)보다 작은지의 여부가 판정된다. 이것에 의해, 계획된 경로를 포함하는 통로(95) 상에서 간섭 장해물(66)과 자율 이동체가 마주 지나갈 수 있는지의 여부가 판정된다.

스텝 S111에 있어서 간섭 장해물(66)의 크기(D8)와 기기 자체의 크기(D2)의 합계값이 공간 사이즈(D1)보다 작을 경우 스텝 S112로 처리가 진행된다. 스텝 S112에서는 정지 행동이 선택된다. 스텝 S111에 있어서 간섭 장해물(66)의 크기(D8)와 기기 자체의 크기(D2)의 합계값이 공간 사이즈(D1) 이상일 경우 간섭 장해물(66)과 마주 지나갈 수 없다고 자율 이동체(1)에 의해 판단되고, 스텝 S113으로 처리가 진행된다. 스텝 S113에서는 퇴피 행동이 선택된다.

이어서, 도 16을 참조하여 정지 행동이 선택된 경우의 이동 제어 처리의 처리 순서에 대하여 설명한다. 도 16은 정지 행동시의 이동 제어 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.

우선, 스텝 S121에서는 일시 정지하기 위해서 이동하는 방향이 결정된다(도 10). 본 실시형태에서는 이동하는 방향으로서 회피 방향(90)이 선택된다. 이어서. 스텝 S122에서는 정지 위치(69)가 통로(95)의 끝에 설정된다. 스텝 S123에서는 정지 위치(69)로 이동하고나서 정지하도록 이동 제어가 행하여진다. 이때, 간섭 판정이 실행되고, 근접해 오는 미지의 장해물에 간섭할 우려가 높다고 판정되면 정지 위치(69)에 도달하지 않았어도 정지하도록 제어된다.

스텝 S124에서는 정지 위치(69)에서 소정 시간 대기하도록 제어된다. 그 후에 스텝 S125에서는 장해물 정보에 의거하여 간섭 장해물(66)이 없어진 것이 확인되면 스텝 S126에서는 원래의 계획된 경로(68)에 의거하는 이동 제어로 복귀한다. 이상의 처리에 의해, 자율 이동체(1)가 통로(95)의 끝으로 피해서 정지하므로 자율 이동체(1)가 간섭 장해물(66)에게 길을 양보할 수 있다. 이 때문에, 간섭 장해물(66)이 사람이면 스트레스없이 전진할 수 있다. 그리고, 자율 이동체(1)는 간섭 장해물(66)이 없어지면 원래의 경로(68)에 따른 이동을 재개한다.

이어서, 도 17을 참조하여 퇴피 행동 중 대기 행동과 우회 행동 중 어느 하나의 행동을 선택하는 행동 선택 처리의 처리 순서를 설명한다. 도 17은 대기 행동과 우회 행동의 선택 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.

스텝 S131에서는 장해물점(65)에 의거하는 간섭 장해물(66)의 위치와, 간섭 장해물(66)의 크기(D8)를 이용하여 통과할 수 없는 통로가 특정된다. 이어서, 스텝 S132에서는 대기 위치(71)를 설정 가능한 경로 여유(D3)를 갖는 퇴피로(70)가 특정된다. 그리고, 스텝 S133에서는 퇴피로(70) 상에 대기 위치(71)가 설정된다. 계속되는 스텝 S134에서는 자기 위치(64)로부터 대기 위치(71)까지의 경로 계획이 행하여지고, 대기 행동이 선택되었을 경우의 목적지까지의 도달 시간이 산출된다.

또한, 스텝 S135에서는 간섭 장해물(66)이 존재하는 경로를 우회하는 우회로(97)가 탐색된다. 이어서, 스텝 S136에서는 우회 행동이 선택되었을 경우의 목적지까지의 도달 시간이 산출된다. 계속해서, 스텝 S137에서는 대기 행동은 우회 행동보다 목적지까지의 도달 시간이 빠른지의 여부가 판단된다.

스텝 S137에 있어서, 대기 행동이 우회 행동보다 도달 시간이 빠른 경우에는 처리가 스텝 S138로 진행된다. 스텝 S138에서는 대기 행동이 선택된다. 스텝 S137에 있어서 대기 행동이 우회 행동보다 도달 시간이 늦을 경우, 및 대기 행동과 우회 행동의 도달 시간이 같을 경우에는 처리가 스텝 S139로 진행된다. 스텝 S139에서는 우회 행동이 선택된다.

계속해서 도 18을 참조하여 퇴피 행동이 선택되고나서 대기 행동 또는 우회 행동을 행할 때까지의 자율 이동체(1)의 움직임에 대하여 설명한다. 도 18은 퇴피 행동이 선택된 경우의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.

행동 선택부(24)는 소정의 주기로 행동을 선택한다. 이동 제어부(25)는 행동 선택부(24)에 의한 선택 결과, 및 타이밍에 의거하여 전동 모터(15)를 제어한다. 도 18에 나타내는 예와 같이, 통상 행동이 선택되어 있었던 상태로부터 퇴피 행동이 선택되면 이동 제어부(25)는 정지 행동을 개시하도록 전동 모터(15)를 제어한다. 정지 위치 설정부(29)에 의해 정지 위치(69)가 설정되고, 정지 위치(69)를 향해서 감속하면서 이동하고, 정지 위치(69)에서 정지하도록 전동 모터(15)가 제어된다.

연속해서 재차 퇴피 행동이 선택되면 행동 선택부(24)에 의해 퇴피 경로 계획부(30)에 대기 위치까지의 경로 계획 및 우회로(97)의 경로 계획이 요구된다. 그리고, 퇴피 경로 계획(30)에 의해 대기 위치까지의 경로 계획 및 우회로의 경로 계획이 행하여진다. 이 경로 계획이 행하여지고 있는 동안에 행동 선택부(24)에 의해 퇴피 행동이 계속해서 선택되고 있으면 자율 이동체(1)는 정지 위치(69)에서 정지한 상태가 되도록 제어된다. 예를 들면, 경로 계획이 행하여지고 있는 동안에 사람인 간섭 장해물(66)이 자율 이동체(1)를 피해서 통과했을 경우 등에 의해 다시 원래의 계획된 경로(68)에 따라서 자율 이동체(1)가 이동할 수 있는 상태가 되었을 경우 통상 행동이 선택된다. 이 경우에는 원래의 경로 계획으로 복귀한다.

대기 위치까지의 경로 계획 및 우회로(97)의 경로 계획이 퇴피 경로 계획부(30)에 의해 출력되면 각각의 목적지(67)까지의 도달 시간이 산출되고, 산출된 도달 시간에 의거하여 대기 행동 또는 우회 행동이 선택된다. 그리고, 선택된 퇴피 행동이 행하여진다. 또한, 상술한 도 17의 스텝 S135에 있어서 우회로(97)가 탐색된 결과 우회로가 존재하지 않는 경우에는 스텝 S137에 있어서 대기 행동이 선택된다. 또한, 도 17의 스텝 S132에 있어서 퇴피로(71)가 결정되지 않은 경우에는 퇴피로(71) 및 우회로(97)가 존재하지 않으므로 정지 행동이 선택된다. 그리고, 정지 후 예를 들면 자율 이동체(1)가 구비한 디스플레이에 에러 표시가 행하여지거나 또는 에러가 발생한 취지의 음성이 재생된다.

우회 행동이 선택된 경우에는 계획된 우회로(97)를 통과하여 목적지(67)까지 이동하도록 전동 모터(15)가 제어된다. 대기 행동이 선택된 경우에는 대기 위치(71)를 향해서 감속하면서 이동하고, 대기 위치(71)에서 정지하도록 전동 모터(15)가 제어된다. 그리고, 대기 위치(71)에서 정지한 상태에서 소정 시간이 경과한 후 원래의 통로(95)로 돌아가고, 원래의 계획된 경로에 따라서 이동하도록 전동 모터(15)가 제어된다.

본 실시형태에서는 퇴피 행동이 1번 선택된 것만으로는 퇴피 행동으로 이행하지 않고, 복수회 연속해서 퇴피 행동이 선택되었을 경우에 퇴피 행동으로 이행하도록 제어가 행하여진다. 이 때문에, 센서 노이즈 등에 의해 잘못하여 퇴피 행동이 선택되었을 경우에 전진할 수 있음에도 불구하고 퇴피 행동이 실행되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 퇴피 행동이 선택되었을 경우에 있어서도 정지 행동을 행함으로써 일단 길을 양보하는 행동을 행할 수 있다. 그리고, 정지하고 있는 동안에도 행동을 선택하는 처리를 행하므로 길을 양보하는 행동 동안에 간섭 장해물(66)의 움직임을 판정하고, 상황에 따라 원래의 통로(95)로 돌아갈지, 퇴피 행동을 행할지 선택할 수 있다. 이것에 의해, 자율 이동체(1)와 대향하는 사람의 스트레스를 경감할 수 있고, 자율 이동체(1)는 최소한의 시간으로 목적지에 도달할 수 있다.

이상 설명한 본 실시형태에 의한 자율 이동체(1)는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값이 공간 사이즈(D1)보다 작을 경우에 정지 행동을 선택한다. 이것에 의해, 통로(95) 상에 있어서 자율 이동체(1)가 간섭 장해물(66)과 마주 지나갈 만큼의 여유가 있는 상황에 있어서는 정지 행동이 선택된다. 따라서, 간섭 장해물(66)이 사람일 경우에는 자율 이동체(1)가 정지한 상태에서 자율 이동체(1)와 사람이 통로(95) 상에서 마주 지나갈 수 있다. 또한, 자율 이동체(1)는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)의 합계값이 공간 사이즈(D1) 이상일 경우에 퇴피 행동을 선택한다. 이것에 의해, 통로(95) 상에 있어서 자율 이동체(1)가 간섭 장해물(66)과 마주 지나갈 만큼의 여유가 없는 상황에 있어서는 퇴피 행동이 선택된다. 이 때문에, 자율 이동체(1)가 정지해도 간섭 장해물(66)과 마주 지나갈 수 없을 경우 자율 이동체(1)가 퇴피한다. 따라서, 통로(95) 상에 간섭 장해물(66)이 존재할 경우 자율 이동체(1)가 상황에 따라 적절하게 정지 행동 또는 퇴피 행동을 행할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 자율 이동체(1)가 주위의 상황에 따라 회피 행동, 정지 행동, 대기 행동, 우회 행동 중 어느 것이 적절한지 판단함으로써 목적지(67)로 신속하게 이동할 수 있다.

상술한 행동의 선택을 행하지 않고 가상 포텐셜법을 이용하여 이동 제어를 행할 경우 간섭 장해물(66)을 통로(95) 상에서 회피할 수 없는 상황에서는 간섭 장해물(66)의 존재에 의한 척력과 목적지(67)를 향하는 인력이 균형이 잡히는 경우가 있다. 이 경우, 자율 이동체는 간섭 장해물(66)을 전방으로 하여 전후로 반복해서 이동한다. 이에 비하여, 본 실시형태에 의한 자율 이동체(1)는 회피 행동과, 정지 행동, 및 퇴피 행동을 상황에 따라 선택하므로 회피 행동을 할 수 없다고 판단한 경우에는 회피 행동을 행하지 않고, 정지 행동 또는 퇴피 행동을 행한다. 따라서, 가상 포텐셜법을 사용한 이동 제어에 있어서 자율 이동체(1)가 간섭 장해물(66)을 전방으로 하여 전후로 반복해서 이동하는 행동을 방지할 수 있다.

또한, 자율 이동체(1)는 장해물이 존재하는 장해물점(65) 중 기기 자체와 간섭하는 가장 가까운 최근방 간섭점(79)을 특정한다. 그리고, 자율 이동체(1)는 장해물점(65) 중에서 최근방 간섭점(79)을 포함해 이동 목표 방향(72)에 직교하는 방향으로 연장된 에지 검출존(73)에 포함되는 복수의 장해물점(82)을 특정한다. 이것에 의해, 자율 이동체(1)는 최근방 간섭점(79)과 하나로 통합하여 간주할 수 있는 장해물점(82)을 클러스터링할 수 있다. 그리고, 자율 이동체(1)는 에지 검출존(73) 내에 있어서의 하나로 통합하여 간주한 장해물에 대해서 2개의 에지점(82) 사이의 거리를 간섭 장해물(66)의 크기(D8)로서 산출한다. 이것에 의해, 기기 자체의 전방에 위치하는 간섭 장해물(66)의 에지 검출존(73) 내의 부분에 대해서 이동 목표 방향(72)에 대략 직교하는 방향의 크기(D8)를 산출할 수 있다. 즉, 이동 목표 방향(72)에 위치하고, 기기 자체와의 사이의 거리가 가장 가까운 간섭 장해물(66)에 대해서 크기(D8)를 산출할 수 있다.

상기 실시형태에 있어서, 기기 자체의 크기(D2)가 기기 자체를 내포하거나 또는 기기 자체와 내접하는 원의 직경에 의해 근사되고, 공간 사이즈(D1)가 기기 자체의 크기(D2)와 경로 여유(D3)를 이용하여 나타내어진다. 이것에 의해, 기기 자체의 크기(D2)가 수평 방향에 있어서의 기기 자체의 최대 치수 이상의 값을 이용하여 나타내어지고, 공간 사이즈(D1)는 기기 자체의 최대 치수 이상의 값과, 기기 자체가 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 이용하여 나타내어진다. 따라서, 기기 자체가 어느 방향을 향하고 있는지에 관계없이 통로(95) 상에 있어서 장해물과 마주 지나갈 만큼의 여유가 있는지의 여부를 판정할 수 있다. 또한, 공간 사이즈(D1)가 경로 여유(D3)를 사용해서 나타내어지고, 경로 여유(D3)가 값을 임의로 변경 가능한 파라미터를 이용하여 나타내어짐으로써 기기 자체가 이동하는 환경에 따라 파라미터의 값을 설정함으로써 공간 사이즈(D3)를 환경에 따라 정의할 수 있다.

또한, 자율 이동체(1)는 정지 행동을 선택했을 경우에 정지 위치(69)를 장해물 정보에 의거하여 통로(95)의 끝에 설정하고, 정지 위치(69)로 이동하고나서 정지한다. 이것에 의해, 자율 이동체(1)는 주위의 상황에 따라서 간섭 장해물(66)과 마주 지나가기 위해서 피해서 정지하는 정지 위치(69)를 스스로 설정해서 이동할 수 있다. 따라서, 간섭 장해물(66)이 사람일 경우에 사람에게 길을 양보하는 행동을 행할 수 있다. 또한, 환경에 의해 센서 노이즈가 발생했을 경우에 잘못하여 정지 행동을 선택할 때마다 정지하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 자율 이동체(1)는 대기 행동을 선택했을 경우에 퇴피로(70) 상의 대기 위치(71)를 스스로 설정하고, 설정한 대기 위치(71)를 향해서 퇴피한다. 이것에 의해, 자율 이동체(1)와 간섭 장해물(66)이 통로(95) 상에서 마주 지나갈 수 없는 상황에 있어서는 자율 이동체(1)가 통로(95)로부터 퇴피함으로써 간섭 장해물(66)이 통로(95) 상을 통과 가능한 상황을 만들어 낼 수 있다. 또한, 자율 이동체(1)는 우회 행동을 선택했을 경우에 간섭 장해물(66)이 존재하는 통로(95)를 우회하는 우회로(97)를 스스로 탐색하고, 탐색한 우회로(97)를 향해서 퇴피한다. 따라서, 간섭 장해물(66)이 통로(95) 상을 통과 가능한 상황을 만들어 냄과 아울러 자율 이동체(1)는 우회로(97)를 통과하여 목적지(67)까지 이동할 수 있다. 또한, 자율 이동체(1)는 정지 위치(69)까지 이동하여 정지하고나서 대기 행동 또는 우회 행동을 행하므로 간섭 장해물(66)에게 길을 양보하고나서 퇴피할 수 있다. 이것에 의해, 자율 이동체(1)와 대향하는 사람의 스트레스를 경감할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 정지 행동이 선택되었을 때에 정지 위치(69)까지 이동하고나서 정지하는 것으로 했지만 그 자리에서 정지하도록 제어해도 좋다.

또한, 예를 들면 상기 실시형태의 자율 이동체(1)는 원기둥 형상의 본체(11)와 본체(11) 하부에 옴니휠이 장착된 로봇으로 했지만 본체(11) 형상 및 이동 수단은 이것에 한정되지 않는다.

또한, 상기 실시형태에서는 대기 행동이 선택되었을 경우 대기 위치(71)에서 정지한 상태에서 소정 시간 경과한 후 원래의 통로(95)로 돌아가는 것으로 했지만 대기 위치(71)에서 정지한 상태로부터 원래의 통로(95)로 돌아갈 때의 계기는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 대기 위치(71)에서 정지한 상태에서 원래의 통로(95)와 퇴피로(70)가 교차하는 에리어를 감시하고, 간섭 장해물(66)이 이동한 것을 검출하면 원래의 통로(95)로 돌아가도록 구성해도 좋다.

또한, 퇴피 행동 중에 장해물 정보에 의거하여 간섭 장해물(66)을 감시하고, 상황에 따라 원래의 경로 계획에 따른 이동으로 복귀해도 좋다. 예를 들면 간섭 장해물(66)이 기기 자체의 목적지(67)의 방향으로 전진하고 있는 것이 검출된 경우에는 원래의 경로 계획에 따른 이동으로 복귀해도 좋다. 또한, 간섭 장해물(66)이 존재하는 영역의 앞에 경로 여유(D3)가 비교적 큰 에리어가 있는 경우에는 원래의 경로 계획에 따른 이동으로 복귀해도 좋다. 또한, 간섭 장해물(66)이 짐을 싣고 있는 경우에 짐을 내림으로써 크기가 작아져 자율 이동체(1)가 통로(95)를 통과할 수 있는 상태가 된 경우에는 원래의 경로 계획에 따른 이동으로 복귀해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는 대기 행동과 우회 행동 중 어느 하나를 선택할 때에 대기 행동을 선택한 경우의 도달 시간과, 우회 행동을 선택한 경우의 도달 시간을 산출하고, 산출한 도달 시간에 의거하여 행동을 선택했지만 이것에 한정되지 않는다. 대기 행동을 선택했을 경우의 이동 거리와, 우회 행동을 선택했을 경우의 이동 거리에 의거하여 대기 행동과 우회 행동 중 어느 하나를 선택해도 된다. 이 경우, 대기 행동시에 대기하는 시간을 그 동안에 이동할 수 있는 거리로 환산하거나 하여 대기 시간을 가미해서 이동 거리를 산출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시형태에서는 기기 자체를 내포하거나 또는 기기 자체가 내접하는 원의 직경을 이용하여 기기 자체의 크기(D2)를 나타냈지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 자율 이동체(1)가 갖는 원기둥 형상의 본체(11)의 양 측면에 2개의 암이 각각 장착되어 있었을 경우 자율 이동체(1)의 폭 방향의 사이즈를 자율 이동체의 크기로 해도 된다. 또한, 상기 실시형태에서는 공간 사이즈(D1)를 기기 자체의 크기(D2)와 경로 여유(D3)를 이용하여 나타냈지만 통로(95)의 길 폭의 크기를 이용하여 나타내도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는 기기 자체의 크기(D2)와 간섭 장해물(66)의 크기(D8)와 공간 사이즈(D1)에 의거하여 정지 행동과 퇴피 행동 중 어느 하나를 선택하는 것으로 했지만, 간섭 장해물(66)의 크기(D8)와 경로 여유(D2)에 의거하여 정지 행동과 퇴피 행동 중 어느 하나를 선택해도 된다. 이 경우, 정지 행동 선택부(243)는 간섭 장해물(66)의 크기(D8)가 경로 여유(D3)의 2배의 크기보다 클 경우에 정지 행동을 선택하고, 간섭 장해물(66)의 크기(D8)가 경로 여유(D3)의 2배의 크기 이하인 경우에 퇴피 행동을 선택한다.

1 : 자율 이동체 12 : 레이저 레인지 파인더
13 : 초음파 센서 14 : 스테레오 카메라
22 : 기억부 24 : 행동 선택부
25 : 이동 제어부 27 : 폭 특정부
29 : 정지 위치 설정부 65 : 장해물점
66 : 간섭 장해물 68 : 경로
69 : 정지 위치 70 : 퇴피로
71 : 대기 위치 72 : 이동 목표 방향
79 : 최근방 간섭점 80 : 에지 검출존
86 : 에지점 95 : 통로
97 : 우회로 232 : 최근방 특정부
233 : 장해물 특정부 234 : 에지 거리 산출부
302 : 우회로 탐색부 D1 : 공간 사이즈
D2 : 기기 자체의 크기 D3 : 경로 여유
D8 : 간섭 장해물의 크기

Claims

계획된 경로에 따라서 자율적으로 이동하는 자율 이동체로서:
수평 방향의 기기 자체의 크기를 기억하는 기억 수단과,
상기 계획된 경로가 설정되고, 기기 자체가 이동 가능한 영역인 통로의 폭 방향의 크기를 나타내는 통로폭을 특정하는 폭 특정 수단과,
기기 자체 주위의 장해물 정보를 취득하는 장해물 정보 취득 수단과,
상기 장해물 정보 취득 수단에 의해 취득된 장해물 정보에 의거하여 통로면과 평행한 면에 있어서 기기 자체의 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향에 대해서 상기 이동 목표 방향에 존재하는 장해물의 크기를 산출하는 산출 수단과,
상기 기억 수단에 의해 기억된 기기 자체의 크기, 상기 폭 특정 수단에 의해 특정된 상기 통로폭, 및 상기 산출 수단에 의해 산출된 장해물의 크기에 의거하여 정지 행동 또는 퇴피 행동을 선택하는 선택 수단과,
상기 선택 수단에 의해 상기 정지 행동이 선택되었을 경우 기기 자체를 정지시키도록 제어하고, 상기 선택 수단에 의해 상기 퇴피 행동이 선택되었을 경우 기기 자체를 퇴피시키도록 제어하는 이동 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 1 항에 있어서,
상기 선택 수단은 상기 기기 자체의 크기와 상기 장해물의 크기의 합계값이 상기 통로폭보다 작을 경우에 상기 정지 행동을 선택하고, 상기 합계값이 상기 통로폭 이상일 경우에 상기 퇴피 행동을 선택하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 1 항에 있어서,
상기 산출 수단은,
상기 장해물 정보에 의거해서 특정된 환경 지도 상의 점으로서 기기 자체 주위의 장해물의 존재를 나타내는 점 중에서 상기 이동 목표 방향에 존재하고 기기 자체와 가장 가까운 점을 특정하는 최근방 특정 수단과,
상기 지도 상의 점 중에서 상기 최근방 특정 수단에 의해 특정된 점을 포함해 상기 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향으로 연장된 띠 형상 영역에 포함되는 점을 특정하는 장해물 특정 수단을 갖고,
상기 장해물 특정 수단에 의해 특정된 점을 이용하여 상기 장해물의 크기를 산출하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 3 항에 있어서,
상기 산출 수단은 상기 장해물 특정 수단에 의해 특정된 복수의 점 중 상기 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향으로 가장 멀리 떨어진 2점간의 거리를 상기 장해물의 크기로서 산출하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 1 항에 있어서,
상기 기억 수단은 수평인 평면에 있어서 기기 자체를 내포하는 원의 직경을 상기 기기 자체의 크기로서 기억하고,
상기 폭 특정 수단은 상기 통로에 있어서 기기 자체가 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 나타내는 이동 여유를 특정하고, 상기 이동 여유와 상기 기기 자체의 크기의 합계값을 상기 통로폭으로서 특정하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 5 항에 있어서,
상기 이동 여유는 값을 임의로 변경 가능한 파라미터를 이용하여 나타내어지는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 1 항에 있어서,
상기 장해물 정보에 의거하여 상기 통로의 끝에 정지 위치를 설정하는 정지 위치 설정 수단을 구비하고,
상기 이동 제어 수단은 상기 선택 수단에 의해 상기 정지 행동이 선택되었을 경우 상기 정지 위치 설정 수단에 의해 설정된 정지 위치로 이동하여 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 1 항에 있어서,
상기 통로와 교차하는 퇴피로 상에 대기 위치를 설정하는 대기 위치 설정 수단을 구비하고,
상기 이동 제어 수단은 상기 선택 수단에 의해 상기 퇴피 행동이 선택되었을 경우에 상기 대기 위치를 향해서 퇴피하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 8 항에 있어서,
상기 이동 제어 수단은 상기 대기 위치로 퇴피하고나서 소정 시간 대기한 후 다시 상기 계획된 경로에 따라서 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 1 항에 있어서,
상기 이동 목표 방향에 장해물이 존재하는 통로를 우회하는 우회로를 탐색하는 탐색 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은 상기 선택 수단에 의해 상기 퇴피 행동이 선택되었을 경우 상기 탐색 수단에 의해 탐색된 우회로로 퇴피하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 7 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 선택 수단에 의해 상기 퇴피 행동이 선택되었을 경우 상기 정지 위치 설정 수단에 의해 설정된 정지 위치로 이동하여 정지하도록 제어한 후 퇴피하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
계획된 경로에 따라서 자율적으로 이동하는 자율 이동체로서:
상기 계획된 경로가 설정된 통로에 있어서 기기 자체가 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 나타내는 이동 여유를 특정하는 폭 특정 수단과,
기기 자체 주위의 장해물 정보를 취득하는 장해물 정보 취득 수단과,
상기 장해물 정보 취득 수단에 의해 취득된 장해물 정보에 의거하여 통로면과 평행한 면에 있어서 기기 자체의 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향에 대해서 상기 이동 목표 방향에 존재하는 장해물의 크기를 산출하는 산출 수단과,
상기 폭 특정 수단에 의해 특정된 상기 이동 여유와 상기 산출 수단에 의해 산출된 장해물의 크기에 의거하여 정지 행동 또는 퇴피 행동을 선택하는 선택 수단과,
상기 선택 수단에 의해 상기 정지 행동이 선택되었을 경우에 기기 자체를 정지시키도록 제어하고, 상기 선택 수단에 의해 상기 퇴피 행동이 선택되었을 경우에 기기 자체를 퇴피시키도록 제어하는 이동 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 2 항에 있어서,
상기 산출 수단은,
상기 장해물 정보에 의거해서 특정된 환경 지도 상의 점으로서 기기 자체 주위의 장해물의 존재를 나타내는 점 중에서 상기 이동 목표 방향에 존재하고 기기 자체와 가장 가까운 점을 특정하는 최근방 특정 수단과,
상기 지도 상의 점 중에서 상기 최근방 특정 수단에 의해 특정된 점을 포함해 상기 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향으로 연장된 띠 형상 영역에 포함되는 점을 특정하는 장해물 특정 수단을 갖고,
상기 장해물 특정 수단에 의해 특정된 점을 이용하여 상기 장해물의 크기를 산출하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 13 항에 있어서,
상기 산출 수단은 상기 장해물 특정 수단에 의해 특정된 복수의 점 중 상기 이동 목표 방향과 대략 직교하는 방향으로 가장 멀리 떨어진 2점간의 거리를 상기 장해물의 크기로서 산출하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 14 항에 있어서,
상기 기억 수단은 수평인 평면에 있어서 기기 자체를 내포하는 원의 직경을 상기 기기 자체의 크기로서 기억하고,
상기 폭 특정 수단은 상기 통로에 있어서 기기 자체가 폭 방향으로 이동 가능한 거리를 나타내는 이동 여유를 특정하고, 상기 이동 여유와 상기 기기 자체의 크기의 합계값을 상기 통로폭으로서 특정하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 15 항에 있어서,
상기 이동 여유는 값을 임의로 변경 가능한 파라미터를 이용하여 나타내어지는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 16 항에 있어서,
상기 장해물 정보에 의거하여 상기 통로의 끝에 정지 위치를 설정하는 정지 위치 설정 수단을 구비하고,
상기 이동 제어 수단은 상기 선택 수단에 의해 상기 정지 행동이 선택되었을 경우 상기 정지 위치 설정 수단에 의해 설정된 정지 위치로 이동하여 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 17 항에 있어서,
상기 통로와 교차하는 퇴피로 상에 대기 위치를 설정하는 대기 위치 설정 수단을 구비하고,
상기 이동 제어 수단은 상기 선택 수단에 의해 상기 퇴피 행동이 선택되었을 경우에 상기 대기 위치를 향해서 퇴피하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 18 항에 있어서,
상기 이동 제어 수단은 상기 대기 위치로 퇴피하고나서 소정 시간 대기한 후 다시 상기 계획된 경로에 따라서 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.
제 19 항에 있어서,
상기 이동 목표 방향에 장해물이 존재하는 통로를 우회하는 우회로를 탐색하는 탐색 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은 상기 선택 수단에 의해 상기 퇴피 행동이 선택되었을 경우 상기 탐색 수단에 의해 탐색된 우회로로 퇴피하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율 이동체.