WO2010035394A1 - 移動装置およびその制御方法 - Google Patents

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WO2010035394A1
WO2010035394A1 PCT/JP2009/003899 JP2009003899W WO2010035394A1 WO 2010035394 A1 WO2010035394 A1 WO 2010035394A1 JP 2009003899 W JP2009003899 W JP 2009003899W WO 2010035394 A1 WO2010035394 A1 WO 2010035394A1
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WO
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target position
satisfied
position trajectory
moving device
processing element
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PCT/JP2009/003899
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Inventor
眞 関谷
Original Assignee
本田技研工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B25J9/1676—Avoiding collision or forbidden zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1615—Programme controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0217—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with energy consumption, time reduction or distance reduction criteria
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39091—Avoid collision with moving obstacles

Definitions

  • the present invention relates to a device that moves autonomously.
  • a message prompting the movement of an object in a direction that is difficult to move is issued to a human being as the object, and an inappropriate message can be issued from the viewpoint of the robot moving while avoiding contact with the object.
  • an inappropriate message can be issued from the viewpoint of the robot moving while avoiding contact with the object.
  • an object of the present invention is to provide a moving device and the like that can move or act appropriately from the viewpoint of efficiently avoiding the hindrance to movement by an object.
  • the moving device of the present invention for solving the above-mentioned problems moves autonomously according to a target position trajectory representing a temporal change mode of the target position by controlling the operation of the control device and the control device. It is a moving device, and the control device determines whether or not a first moving condition that the moving device can move without being obstructed by an object by following the current target position trajectory is satisfied. If it is determined that the first moving condition is not satisfied, the moving device moves without being obstructed by the object according to the current target position trajectory due to the displacement according to the first mode of the object.
  • the method for solving the problem is a method of controlling a mobile device that moves autonomously according to a target position trajectory representing a temporal change of a target position, wherein the mobile device is the current target position trajectory. If it is determined whether or not the first movement condition that the object can move without being obstructed by this is satisfied, and it is determined that the first movement condition is not satisfied, It is determined whether or not the second movement condition that the moving device can move without being obstructed by the object according to the current target position trajectory by the displacement according to one aspect is satisfied. It is determined whether or not it belongs to the second classification that is moved by the force action by the moving device, and when it is determined that the first moving condition is satisfied, the moving device is moved to the target position.
  • the second movement condition is satisfied by the first control processing element, and the object is determined to belong to the second classification
  • the object is moved according to the first mode, and the operation of the moving device is controlled so as to return to the current target position trajectory as necessary (seventh invention).
  • the operation of the moving device when it is determined that the first moving condition is satisfied, the operation of the moving device is controlled so that the moving device moves according to the target position trajectory.
  • the operation of the moving device being controlled means that the operation of an apparatus mounted on the moving device such as an actuator or an acoustic output device is controlled.
  • the “first moving condition” is a condition that the moving device can move without being obstructed by an object by following the current target position trajectory.
  • the moving device can move according to the current target position trajectory without being obstructed by the object.
  • the object moves according to the first mode or the arbitrary mode.
  • the operation of the mobile device is controlled so as to prompt the user.
  • the “second movement condition” is a condition that when the object is displaced according to the first mode, the moving device can move without being obstructed by the object by following the current target position trajectory.
  • “Second classification” means a classification of an object that can be moved in accordance with a force action from a moving device.
  • the moving device By forcibly displacing the object according to the operation of the moving device, it is confirmed in advance that the moving device can move without being obstructed by this object according to the current target position trajectory.
  • the device operates to move the object.
  • the moving device can be appropriately moved or acted from the viewpoint of efficiently avoiding the movement of the moving device being hindered by the object.
  • the moving device causes the displacement after the correction according to the second aspect of the object and the correction of the target position trajectory to It is further determined whether or not a third movement condition that the object can move without being obstructed by the object in accordance with a target position trajectory is satisfied, and the second control processing element is operated by the first control processing element.
  • the object is moved according to the second mode, and returned to the current target position trajectory as necessary.
  • the operation of the moving device may be controlled and the target position trajectory may be corrected (second invention).
  • the moving device having the configuration, when the second movement condition is not satisfied but the third movement condition is satisfied and the object is determined to belong to the second category, the object is moved to the second mode. Accordingly, the movement of the moving device is controlled so that the target position trajectory is corrected.
  • the moving device moves without being obstructed by the object according to the corrected target position trajectory. It is a condition that it can be done.
  • the object is forcibly displaced according to the operation of the moving device, and the target position trajectory is corrected, so that the moving device moves without being obstructed by the object according to the corrected target position trajectory. It works to move the object after confirming that it can do.
  • the object is not obstructed by the object according to the corrected target position trajectory by correcting the target position trajectory.
  • the target position trajectory may be corrected (third invention).
  • the moving device when it is determined that the fourth moving condition is satisfied even though the first moving condition is not satisfied, the target position trajectory is corrected, and the moving device corrects the target after the correction.
  • the operation of the moving device is controlled to move according to the position trajectory.
  • the “fourth movement condition” is a condition that the current target position trajectory is corrected so that the moving device can move without being obstructed by the object according to the corrected target position trajectory.
  • the moving device corrects the target position trajectory after confirming in advance that it can move according to the corrected target position trajectory without being obstructed by the object even if there is an object around it. . Accordingly, it is possible to appropriately move or act from the viewpoint of efficiently avoiding that the moving device is obstructed by the object.
  • the object When the first control processing element determines that the object does not belong to the second classification, the object can recognize the action mode of the moving device and can move autonomously. It is determined whether or not it belongs to one class, and the second control processing element determines that the second movement condition is satisfied by the first control processing element and that the object belongs to the first class In this case, the operation of the moving device may be controlled so that the moving device prompts displacement of the object according to the first mode or the arbitrary mode (fourth invention).
  • the moving apparatus having the configuration, when the first movement condition is not satisfied, but the second movement condition is satisfied and it is determined that the object belongs to the first classification, the object is changed to the first mode.
  • the operation of the moving device is controlled to move according to the above.
  • First classification means a classification of an object that can recognize the behavior of the mobile device and can move autonomously.
  • the moving device After confirming in advance that the moving device can move without being obstructed by this object according to the current target position trajectory by autonomously displacing the object according to the prompting operation of the moving device,
  • the moving device operates to prompt the object to be displaced. Accordingly, the moving device can be appropriately moved or acted from the viewpoint of efficiently avoiding the movement of the moving device being hindered by the object.
  • the moving device causes the displacement after the correction according to the second aspect of the object and the correction of the target position trajectory to It is further determined whether or not a third movement condition that the object can move without being obstructed by the object according to a target position trajectory is satisfied, and the second control processing element is operated by the first control processing element.
  • the operation of the moving device is configured to prompt the object to be displaced according to the second aspect or the arbitrary aspect. May be controlled.
  • the moving device having the configuration, when the second movement condition is not satisfied, but the third movement condition is satisfied and the object is determined to belong to the second category, the object is in the second mode. Accordingly, the movement of the moving device is controlled and the target position trajectory is corrected so as to promote autonomous displacement according to the above.
  • the object is displaced autonomously according to the prompting operation of the moving device, and the target position trajectory is corrected, so that the moving device moves without being obstructed by the object according to the corrected target position trajectory.
  • the moving device After confirming beforehand that it is possible to operate, it operates to prompt the object to be displaced. Accordingly, the moving device can be appropriately moved or acted from the viewpoint of efficiently avoiding the movement of the moving device being hindered by the object.
  • the first control processing element is not obstructed by the object according to whether or not the distance between the object sandwiching the target position trajectory and the boundary of the movable region is equal to or greater than a safe distance. Thus, it may be determined whether or not it is possible to move according to the target position trajectory (sixth invention).
  • the moving device can move without being obstructed by the object in accordance with the target position trajectory according to the distance between the object sandwiching the target position trajectory and the boundary of the movable region. It is determined whether or not. Accordingly, the moving device can be appropriately moved or acted from the viewpoint of efficiently avoiding that the moving device does not protrude from the movable region and is obstructed by the object.
  • FIG. 2 is a configuration explanatory diagram of a robot control device.
  • the flowchart which shows the control method of operation
  • a legged mobile robot 1 as a mobile device shown in FIG. 1 includes a base 10, a head 11 provided on the top of the base 10, and left and right arms 12 extending from the left and right sides of the top of the base 10.
  • a hand portion 14 provided at the distal end portion of the arm portion 12, left and right leg portions 13 extending downward from the lower portion of the base body 10, and a foot portion 15 attached to the distal end portion of the leg portion 13. It has.
  • the robot 1 has a human shoulder joint, elbow joint, and the like by force transmitted from the actuator 1000 (see FIG. 2).
  • the arm portion 12 and the leg portion 13 can be bent and extended at a plurality of joint portions corresponding to a plurality of joints such as a wrist joint, a hip joint, a knee joint, and an ankle joint.
  • the robot 1 can move autonomously by the movement of each of the left and right legs 13 (or feet 15) accompanied by repeated leaving and landing.
  • the height of the head 11 can be adjusted by adjusting the inclination angle of the base 10 with respect to the vertical direction.
  • the head 11 is mounted with a pair of head cameras (CCD cameras) C 1 that are arranged side by side and directed to the front of the robot 1.
  • a waist camera (infrared camera) C 2 is mounted on the base 10 at the lower front side.
  • the moving device may be any device having a moving function, such as a wheeled mobile robot (automobile), in addition to the robot 1 that moves autonomously by the movement of the plurality of legs 13.
  • a wheeled mobile robot autonomous mobile
  • the robot 1 includes a control device 100 configured by an ECU or a computer (configured by a CPU, ROM, RAM, I / O, etc.) as hardware.
  • the “control program” of the present invention is stored in the memory of the computer.
  • the control program may be installed in the computer through a software recording medium such as a CD or a DVD, but is downloaded to the computer via the network or artificial satellite by the server in response to the request signal transmitted from the robot 1 to the server. May be.
  • the control device 100 shown in FIG. 2 controls the operation of the arm unit 12 and the leg unit 13 by controlling the operation of the actuator 1000 based on the output signals from the first sensor group 111 and the second sensor group 112. To control.
  • the first sensor group 111 is a sensor for measuring the behavior state of the robot 1.
  • Robots such as a gyro sensor that outputs a signal corresponding to the acceleration of the base body 10, a rotary encoder that outputs a signal corresponding to the joint angle of each joint, and a force sensor that outputs a signal corresponding to the floor reaction force acting on the leg 13
  • Various sensors mounted on 1 correspond to the first sensor group 111.
  • the second sensor group 112 is a sensor for measuring the environment of the robot 1 such as the behavior state of the object.
  • the head camera C 1 and the waist camera C 2 correspond to the second sensor group 112.
  • the actuator 1000 includes a drive source such as an electric motor, a speed reducer provided between the output shaft of the drive source and the link constituting the arm portion 12 and the leg portion 13, and a flexible element such as an elastic member. Yes.
  • the control device 100 includes a first control processing element 110 and a second control processing element 120.
  • the first control processing element 110 determines whether or not the moving condition described later is satisfied and the classification of the object 2.
  • the second control processing element 120 controls the operation of the robot 1 based on the determination result by the first control processing element 110.
  • Each of the first control processing element 110 and the second control processing element 120 may be configured by one or a plurality of control modules. At least a part of the control modules constituting each of the first control processing element 110 and the second control processing element 120 may be a common control module.
  • the component of the present invention “recognizes” information means that the component retrieves information from a database, reads information from a storage device such as a memory, and measures information based on an output signal from a sensor or the like. It means performing any information processing necessary to prepare or prepare the information for further information processing, such as calculating, estimating, determining, storing the measured information in a memory, and the like.
  • the state is detected by the first control processing element 110 (FIG. 3 / STEP010).
  • the movable area QS defined in the two-dimensional or three-dimensional space of the robot 1 is retrieved from the environment database server 20 or read from the memory or storage device.
  • the movable region QS defined as shown in FIGS. 6A and 6B according to the shape of the wall of the passage, the fixed object, or the like is recognized.
  • the first space element Q 1 or the second space element Q 2 is recognized as the Minkowski sum of the first region q 1 and the second region q 2 having sizes according to the sizes of the robot 1 and the object 2.
  • the movable area QS is recognized as a Minkowski difference between the area having a size corresponding to the size of the movable area and the first area q 1 or the second area q 2 .
  • space elements are “points” that can define states such as position, velocity, and acceleration in model space, and “lines” that can further define states such as shape and length in addition to positions in model space.
  • positions in the model space and the like it means a “region” or the like in which states such as shape and area can be defined.
  • Movable area QS may be defined as a flat or curved surfaces to be identified any point by latitude and longitude, but the floor in the vicinity of the robot 1 recognized based on the images obtained through the head cameras C 1 It may be sequentially changed based on the inclination angle, the shape such as the presence or absence of a step or unevenness.
  • the robot 1 and the position trajectory representing the position change manner thereof change the first space element Q 1 and the first position P 1 change in the movable region QS.
  • the shape and size of the first spatial element Q 1 is read from a memory or a database.
  • the first region q 1 shown in FIG. 4A having a size corresponding to the size of the robot 1 may be recognized as the first space element Q 1 as it is, but in this embodiment, FIG. ),
  • the first region q 1 reduced in a dot shape is recognized as the first space element Q1.
  • the amount of calculation processing required for the trajectory search that the robot 1 should follow can be reduced.
  • the robot 1 When the robot 1 has a box with its arm 12 or when an optional device for adding a function to the robot 1 is attached to the base 10, an object such as the box or the device is In a situation where the robot 1 is moving integrally with the robot 1, the shape and size of the robot 1 moving integrally and the object may be recognized as the shape and size of the robot 1.
  • the position of the robot 1 is a signal representing latitude and longitude (or coordinates in a fixed coordinate system) obtained by the GPS function, a signal representing acceleration of the robot 1 sequentially outputted from the gyro sensor, or a leg outputted from the rotary encoder. Based on a signal representing the angle of each joint such as the unit 13, measurement is performed using an inverse dynamic model as necessary. Based on variant or time derivative of the first position P 1, the first speed of the spatial element Q 1 (first speed) V 1, further may be calculated acceleration (first acceleration) alpha 1 as required.
  • each trajectory representing changes in the object 2 and its position is a second variant of the spatial element Q 2 and the second position P 2 in the movable area QS Recognized as each of the second position trajectories represented.
  • the shape and size of the second spatial element Q 2 are determined based on the determination result after the type of the object 2 is determined based on the captured image of the object 2 by the head camera C 1.
  • the size correspondence table is stored.) Can be recognized by searching.
  • the second region q 2 shown in FIG. 4A having a size corresponding to the size of the object 2 may be recognized as the second space element Q 2 as it is, but in this embodiment, the second region q 2 is shown in FIG. Minkowski sum of the first region q 1 and the second region q 2 is recognized as the second spatial element Q 2 as shown in).
  • the position of the object 2 can be measured based on the image of the object 2 captured by the head camera C 1 or the waist camera C 2 .
  • the speed (second speed) V 2 of the second spatial element Q 2 and, if necessary, the acceleration (second acceleration) ⁇ 2 can be calculated.
  • the first spatial element Q 1 which is continuously or intermittently expanded in accordance with a first variant of the position P 1 is recognized as the first extended spatial element EQ 1.
  • second spatial element Q 2 is continuously or intermittently expanded in accordance with the second position P 2 variants is recognized as the second extended spatial element EQ 2.
  • recognition second spatial element Q 2 are continuously stretched in a second velocity direction of the vector V 2 is as FIGS. 5 (a) the expanded second spatial element EQ 2 in the straight strip as shown in the right Is done.
  • the variable k representing the degree of expansion of the second space element Q 2 is based on the first position vector P 1 , the second position vector P 2 , the first speed vector V 1, and the second speed vector V 2 in relational expression (1). It is therefore represented.
  • the second space element Q 2 that is intermittently stretched in the direction corresponding to the second velocity vector V 2 is a second expansion space composed of a plurality of space elements as shown on the right side of FIG. it may be recognized as an element EQ 2.
  • the first expansion space element EQ 1 is also recognized in the same manner as the second expansion space element EQ 2 , but at this time, the first region q 1 and the second region are opposite to the case where the second expansion space element EQ 2 is recognized.
  • the Minkowski sum of the region q 2 is recognized as the first space element Q 1
  • the second region q 2 reduced in a dot shape is recognized as the second space element Q 2 .
  • Each of the first expansion space element EQ 1 and the second expansion space element EQ 2 is used when searching for a target position trajectory, which will be described later, and therefore, it is only necessary to be recognized as needed rather than constantly.
  • the first control processing element 110 determines whether or not the “first movement condition” is satisfied based on the state detection result (FIG. 3 / STEP 011).
  • the “first movement condition” is a condition that the robot 1 can move without being obstructed by the object 2 according to the current target position trajectory P 0 . Specifically, it is set as the first movement condition that the current target position trajectory P 0 of the first space element Q 1 defined in the movable area QS does not intersect or contact the second space element Q 2. ing.
  • the first movement condition is not satisfied because the target position trajectory P 0 of the first space element Q 1 intersects the second space element Q 2. It is determined.
  • the first space element Q 1 and the second space element Q 2 are adopted as the first movement condition. May be.
  • the robot 1 moves according to the current target position trajectory P0 by the second control processing element 120.
  • the operation of the leg 13 and the like of the robot 1 is controlled (FIG. 3 / STEP021).
  • Whether or not the robot 1 can move without being obstructed by the object 2 according to the current target position trajectory P 0 is replaced with or in addition to the first movement condition. It can be determined depending on whether all the conditions are satisfied.
  • the robot 1 can move according to the current state or the corrected target position trajectory P 0 .
  • the first auxiliary condition is a condition that “the target position trajectory P 0 does not intersect or contact the second expansion space element EQ 2 ”.
  • the second auxiliary condition is a condition that “the interval (first interval) between the target position trajectory P 0 and the second expansion space element EQ 2 is wider than the first safety interval”.
  • each of the regular hexagonal first cells C 1i (i 1, 2,...) Having the center (reference point) on the target position trajectory P 0. , the overlapping area of the movable area QS excluding the overlapping portion of the expanded second spatial element EQ 2 (shaded area) is evaluated as the first distance.
  • the area is measured according to, for example, the Monte Carlo method. That is, dots are randomly arranged in the movable area QS, and the number of dots included in the overlapping area of the movable area QS excluding the overlapping area between the first cell C 1i and the second extended space element EQ 2 is The counted number is measured as the overlapping area.
  • the shape of the first cell C 1i shown in FIG. 7C may be variously changed to a circular shape, a rod shape, or the like, and the number may be an arbitrary number or may overlap each other. It does not have to be.
  • the first interval can be evaluated geometrically, such as the shortest distance between the foot of the perpendicular of the target position trajectory P 0 and the intersection of the perpendicular and the second expansion element EQ 2 .
  • the second attached condition is “an extension line in the direction of the second speed V 2 starting from the second position P 2 is the target position. “Do not cross the trajectory P 0 ”. For example, when the extension line intersects the target position trajectory P 0 as shown in FIG. 7D, it is determined that the second attached condition is not satisfied.
  • the third accessory condition is a condition that can search the predicted position trajectory RP capable of avoiding the contact of the first and expanded spatial element E 1 in the second spatial element Q 2 is movable region QS.
  • the third accessory condition is satisfied where the first extended spatial element EQ 1 intersecting or contacting non predicted position trajectory RP as shown in FIG. 8 (a) is searched .
  • searching for the predicted position trajectory RP a known method such as an RRT connection method is used.
  • the fourth auxiliary condition is a condition that “the interval (second interval) between the predicted position trajectory RP of the second space element Q 2 and the first extended space element EQ 1 is wider than the second safety interval”.
  • each of the regular hexagonal second cells C 2i (i 1, 2,...) Having a center (reference point) on the predicted position trajectory RP as shown in FIG. the overlapping area of the movable area QS excluding the overlapping portion between the first extended spatial element EQ 1 (hatched portion) is evaluated as the second distance according to the Monte Carlo method or the like by the second control processing element 120.
  • the second interval is a foot of a perpendicular predicted position trajectory RP, shortest distance, etc. between the perpendicular line and the first intersection of the extension element EQ 1, it can be geometrically evaluated.
  • the fourth auxiliary condition is that instead of or in addition to “the second interval is wider than the second safety interval” “the target position trajectory P 0 of the first space element Q 1 and the predicted position of the second space element Q 2 . It may be that the track RP does not intersect. For example, as shown in FIG. 8C, when the target position trajectory P 0 and the predicted position trajectory RP intersect, it is determined that the fourth attached condition is not satisfied.
  • the “second movement condition” is a condition that the robot 1 can move without being obstructed by the object 2 according to the current target position trajectory P 0 due to the displacement according to the first mode of the object 2.
  • the current target position of the first space element Q 1 defined in the movable area QS is determined by displacing the second space element Q 2 from the current second position P 2 in the movable area QS. It is set as the second movement condition that the trajectory P 0 does not intersect or contact the second space element Q 2 .
  • the second spatial element Q 2 is displaced as indicated by the dashed arrow, so that the target position trajectory P 0 indicated by the alternate long and short dash line is changed to the second. since not intersect or contact the spatial element Q 2, it is determined that the second movement conditions are met.
  • the motion state of the object 2 (specified by its time change mode such as the second position P 2 and the second velocity vector V 2 ) and the spatial margin around the object 2 (of other objects or movable regions) One or both of wide and narrow (interval to the boundary), or in addition to this, the movement state of the robot 1 (specified by its time change mode such as the first position P 1 and the first velocity vector V 1 ).
  • the predicted movement mode of the object 2 determined on the basis of it may be recognized as the “first mode”.
  • the first control processing element 110 determines whether the object 2 belongs to the first classification (FIG. 3 / STEP015). ).
  • the “first classification” represents an object classification such as a human being or a robot that can recognize the action mode of the robot 1 and can move autonomously.
  • the “second classification” represents an object classification such as a cart, a flower pot, and a box that are moved by the force of the robot 1.
  • the object classification of the object 2 is determined according to a method such as shape pattern matching using a template stored in the memory of the control device 100. Is done. It should be noted that the classification of the object 2 existing at the second position P 2 is searched from the environment database 20 or the object classification of the object 2 is determined according to another method such as the robot 1 pressing the object 2 lightly. Also good. The classification of the object 2 may be determined prior to the satisfaction determination of the second movement condition.
  • the second control processing element 110 When the second movement condition is satisfied by the first control processing element 110 (FIG. 3 / STEP012... YES) and it is determined that the object 2 belongs to the first classification (FIG. 3 / STEP015... YES), the second control The operation of the robot 1 is controlled by the processing element 120 so as to promote the autonomous movement of the robot 1 in accordance with the first mode according to the object 2 (FIG. 3 / STEP022).
  • a message that prompts the person 2 to make a displacement according to the first mode (such as a change of course to the left side), or a planned movement direction (straight forward) of the robot 1. Or the like is output as a sound from a speaker mounted on the robot 1.
  • the operation of the robot 1 is controlled so that the orientation of the head 11 or the posture of the arm 12 changes so as to prompt the human 2 to change the course or to make the human 2 recognize the planned movement direction of the robot 1.
  • an LED mounted on the robot 1 may be turned on.
  • the second control processing element 110 When the second movement condition is satisfied by the first control processing element 110 (FIG. 3 / STEP012... YES) and it is determined that the object 2 belongs to the second classification (FIG. 3 / STEP016... YES), the second control The operation of the robot 1 is controlled by the processing element 120 so that the robot 1 forcibly moves the object 2 according to the first mode (FIG. 3 / STEP022).
  • the robot 1 is moved by holding the handle of the carriage 2 with both hands 14, so that the carriage 2 is indicated by an arrow according to the first mode. To be moved.
  • the carriage 2 may move the carriage 2 while the robot 1 is moved in accordance with the target position trajectory P 0 of the current may be moved carriage 2 while moving temporarily away from the target position trajectory P 0 of the current.
  • the cart 1 may be moved without moving while the both leg portions 13 are landed by pushing the cart 2 with one or both of the hand portions 14 so as to protrude.
  • the robot 1 can return to the current target position trajectory P 0 as necessary and continue to move according to the target position trajectory P 0. .
  • the “third movement condition” is that the robot 1 is not obstructed by the object 2 according to the corrected target position trajectory P 0 by the displacement according to the second mode of the object 2 and the correction of the target position trajectory P 0. It is a condition that it can move to. Specifically, in the movable region QS, the second space element Q 2 is displaced from the current second position P 2 and the current target position trajectory P 0 of the first space element Q 1 is corrected.
  • the third movement condition is that the corrected target position trajectory P 0 does not intersect or contact the second space element Q 2 .
  • the second space element Q 2 is displaced in accordance with the dashed arrow, and the current target position trajectory P 0 indicated by the one-dot chain line of the first space element Q 1. Is corrected as indicated by a two-dot chain line, the corrected target position trajectory P 0 does not intersect or contact the displaced second space element Q 2 indicated by the broken line. It is determined that the third movement condition is satisfied.
  • the motion state of the object 2 (specified by its time change mode such as the second position P 2 and the second velocity vector V 2 ) and the spatial margin around the object 2 (of other objects or movable regions) one or both of the wide and narrow intervals) to the boundary, or, which in addition is specified by the time change mode, such as a motion state (the first position P1 and the first velocity vector V 1 robot 1.) based
  • the predicted movement mode of the object 2 determined in this way may be recognized as the “second mode”.
  • the first control processing element 110 determines whether the object 2 belongs to the first classification (FIG. 3 / STEP017). ). When it is determined that the object 2 does not belong to the first classification (FIG. 3 / STEP017... NO), it is determined whether the object 2 belongs to the second classification (FIG. 3 / STEP018). Note that the classification of the object 2 may be determined prior to the satisfaction determination of the third movement condition.
  • the second control The operation of the robot 1 is controlled and the target position trajectory P0 is corrected so that the processing element 120 prompts the robot 1 to move autonomously in accordance with the second mode of the object 2 (FIG. 3 / STEP024 (FIG. 3). 12 (b))).
  • the second control The processing element 120 controls the operation of the robot 1 such that the robot 1 forcibly moves the object 2 according to the second mode, and the target position trajectory P0 is corrected (FIG. 3 / STEP025 (FIG. 13B)). reference)).
  • the first Whether or not the “fourth movement condition” is satisfied is further determined by the control processing element 110 (FIG. 3 / STEP014).
  • the target position trajectory P0 is corrected by the second control processing element 120 (FIG. 3 / STEP026). ).
  • the target position trajectory P0 is corrected according to the following procedure.
  • the second spatial element Q 2 respectively second peripheral four circular region circumscribing the second spatial element Q 2 in all directions These are set as cells SQ 21 to SQ 24 . Further, of the four second peripheral cells SQ 21 to SQ 24 , the second peripheral cell SQ 22 having the smallest area of the overlapping area (see the shaded portion in FIG. 9A) with the movable area QS is designated. The The area is measured according to, for example, the Monte Carlo method.
  • the cells may be set as cells SQ 21 to SQ 28 . Further, of the eight second peripheral cells SQ 21 to SQ 28 , the length of the portion that continues from the second element space Q 2 to the boundary of the element space QS (see the thick line portion in FIG. 10A) is the smallest.
  • the second neighboring cell SQ 23 may be designated.
  • the second peripheral cell SQ 2i is only on the side in the traveling direction of the object 2, that is, the second peripheral cell SQ 22 in FIG.
  • SQ 24 or only the second peripheral cells SQ 23 and SQ 27 in FIG. 10A may be set.
  • the size of the second peripheral cell SQ 2i (the diameter in the case of a circular region, the length in the case of a line segment) is appropriately set from the viewpoint of avoiding contact between the robot 1 and the object 2. Yes. Further, the size of the second peripheral cell SQ 2i may be variably set according to the speed of the object 2 or the like.
  • the shape of the second peripheral cell SQ 2i may be various shapes such as a circular shape, a line segment, a fan shape, a rectangular shape, and a trapezoidal shape. Furthermore, one or both of the shapes and sizes of the second peripheral cells SQ 2i may be different.
  • the second neighboring cell SQ 2i that satisfies the requirement that the size is equal to or smaller than the threshold value may be designated instead of the requirement that the size is the smallest among the second neighboring cells SQ 2i .
  • the second expansion space element EQ 2 and the designated second peripheral cell SQ 22 or SQ 23 are not in contact with each other.
  • the target position trajectory P 0 is corrected.
  • the second control processing element 120 causes the robot 1 to stop or temporarily stop. Then, the operation of the leg 13 and the like of the robot 1 is controlled (FIG. 3 / STEP027).
  • the operation may be controlled so that the robot 1 stops its movement according to the following procedure.
  • a new target position trajectory P 0 ′ that brings the first space element Q 2 closer to the boundary of the movable region QS is searched.
  • the interval from the boundary of the movable region QS in a plurality of directions with respect to the first space element Q1 is evaluated as the third interval, and the new target position trajectory P 0 ′ is given priority in the direction in which the third interval is short. Is set automatically.
  • the shape of the third cell C 3i shown in FIG. 11A may be variously changed to a circular shape, a rod shape, or the like, and the number may be an arbitrary number or may overlap each other. It does not have to be.
  • the overlapping area between the third cell C 3i and the movable region QS is evaluated as the third interval according to the Monte Carlo method or the like.
  • the third interval is evaluated to be the minimum for each of the 11 of two in the situation illustrated in (a) cells C 31 and C 32.
  • the operation of the robot 1 is controlled so as to stop the movement at the end point.
  • the operation of the robot 1 is controlled so that the robot 1 moves toward the rear side in the traveling direction (walks backward). Thereafter, the series of processing is repeated until the robot 1 arrives at the target position.
  • the “first movement condition” is a condition that the robot 1 can move without being obstructed by the object 2 according to the current target position trajectory P 0 .
  • the robot 1 can move according to the current target position trajectory P 0 without being obstructed by the object 2 even if the object 2 exists around the robot 1.
  • the object moves according to the first mode or the arbitrary mode.
  • the operation of the robot 1 is controlled so as to prompt the user (see FIG. 3 / STEP011... NO, STEP012... YES, STEP015... YES, STEP022, FIG. 12).
  • the “second movement condition” is a condition that the robot 1 can move without being obstructed by the object 2 according to the current target position trajectory P 0 when the object 2 is displaced according to the first mode. .
  • First classification means a classification of an object such as a human or other robot that can recognize the behavior of the robot 1 and can move autonomously.
  • the robot 1 can move without being obstructed by the object 2 according to the current target position trajectory P 0 by autonomously displacing the object in accordance with the prompting action of the robot 1. Above, the robot 1 operates to urge the object 2 to move.
  • the robot 1 can appropriately move or act from the viewpoint of efficiently avoiding the movement of the robot 1 being hindered by the object 2.
  • the object 2 is subjected to the second mode or the arbitrary mode.
  • the “third movement condition” is that the object 2 is displaced according to the second mode and the target position trajectory P 0 is corrected, so that the robot 1 follows the corrected target position trajectory P 0 according to the corrected target position trajectory P 0. It is a condition that it can move without being obstructed.
  • the object 2 autonomously displaces according to the prompting action of the robot 1 and the target position trajectory P 0 is corrected, so that the robot 1 moves to the object 2 according to the corrected target position trajectory P 0. After confirming beforehand that it can move without being obstructed, it operates to urge the object 2 to move.
  • the robot 1 can move or act appropriately from the viewpoint of efficiently avoiding the robot 1 being obstructed by the object 2.
  • the target position trajectory P 0 is corrected, and the robot 1 becomes the corrected target position trajectory P 0 . Therefore, the operation of the robot 1 is controlled so as to move (see FIG. 3 / STEP011... NO, STEP014... YES, STEP .026, FIG. 9 and FIG. 10).
  • the “fourth movement condition” is a condition in which the current target position trajectory P 0 is corrected so that the robot 1 can move without being obstructed by an object according to the corrected target position trajectory P 0. .
  • the robot 1 confirms in advance that the robot 1 can move according to the corrected target position trajectory P 0 without being obstructed by the object 2 even if the object 2 exists around it.
  • the trajectory P 0 is corrected. Thereby, it is possible to appropriately move or act from the viewpoint of efficiently avoiding the robot 1 being obstructed by the object 2.
  • the object 2 is moved according to the first mode.
  • the operation of the robot 1 is controlled (see FIG. 3 / STEP011... NO, STEP012... YES, STEP016... YES, STEP0162, FIG. 13).
  • the “second classification” means a classification of an object that can be moved according to the force action from the robot 1.
  • the robot 1 can move without being obstructed by the object 2 according to the current target position trajectory P 0 by forcibly displacing the object 2 according to the operation of the robot 1.
  • the robot 1 operates to move the object 2. Accordingly, the robot 1 can appropriately move or act from the viewpoint of efficiently avoiding the movement of the robot 1 being hindered by the object 2.
  • the object 2 is subjected to the second mode or the arbitrary mode.
  • the movement of the robot 1 is controlled so as to move, and the target position trajectory P0 is corrected (see FIG. 3 / STEP012, NO, STEP013, YES, STEP018, YES, STEP025, FIG. 13).
  • the object 2 is moved according to the operation of the robot 1 and the target position trajectory P 0 is corrected so that the robot 1 is not obstructed by the object 2 according to the corrected target position trajectory P 0. After confirming in advance that it can move, it operates to move the object 2. Accordingly, the robot 1 can appropriately move or act from the viewpoint of efficiently avoiding the movement of the robot 1 being hindered by the object 2.
  • the priority order of the sufficiency determination of the first to fourth movement conditions may be arbitrarily changed.
  • the satisfaction of the fourth movement condition is determined when it is determined that the first movement condition is not satisfied, and the satisfaction of the second movement condition is determined when it is determined that the fourth movement condition is not satisfied. May be determined.
  • the satisfaction of the fourth movement condition is determined when it is determined that the second movement condition is not satisfied, and the satisfaction of the third movement condition is determined when it is determined that the fourth movement condition is not satisfied. May be determined.
  • a part of the first to fourth movement conditions for example, the satisfaction determination of the third movement condition or the fourth movement condition may be omitted, and the operation control of the robot 1 according to the determination result may be omitted.
  • whether or not an object belongs to the first class is determined, and then whether or not the object belongs to the second class is determined (see FIG. 3 / STEP015 to 018). After determining whether the object belongs to the second category, whether the object belongs to the first class may be determined. One of the determination of whether the object belongs to the first classification and the determination of whether the object belongs to the second classification may be omitted.

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Abstract

　第１移動条件が満たされていないものの、第２移動条件が満たされており、かつ、物体（２）が第２分類に属すると判定された場合、物体（２）に第１態様または任意態様にしたがった移動を促すようにロボット（１）の動作が制御される。「第１移動条件」はロボット（１）が現状の目標位置軌道にしたがうことにより物体（２）に妨げられずに移動することができるという条件であり、「第２移動条件」は、物体（２）が第１態様にしたがって変位することにより、ロボット（１）が現状の目標位置軌道にしたがってこの物体（２）に妨げられずに移動することができるという条件である。「第２分類」はロボット（１）からの力作用に応じて動かされうる物体の分類を意味する。

Description

移動装置およびその制御方法
　本発明は、自律的に移動する装置に関する。
　センサネットワークロボットシステムを構成するロボットがそのルートを確保するために物体を除去する技術が提案されている（日本国　特開２００６－３３８０８１号公報参照）。
　しかし、ロボットのルートを確保するための物体の具体的な動かし方、または、ロボットが物体を動かすことによりルートが確保されることが事前に確認されていないと、ロボットが物体を動かす等のために要した労力および時間が無駄になる可能性がある。
　また、移動が困難な方向への物体の移動を促すメッセージが当該物体としての人間に対して発せられる等、ロボットが物体との接触を回避しながら移動する観点から不適当なメッセージが発せられる可能性がある。
　そこで、本発明は、物体による移動の妨げを効率的に回避する観点から適当に移動または行動しうる移動装置等を提供することを解決課題とする。
　前記課題を解決するための本発明の移動装置は、制御装置と、前記制御装置によって動作が制御されることにより、目標位置の時間的な変化態様を表わす目標位置軌道にしたがって自律的に移動する移動装置であって、前記制御装置が、前記移動装置が現状の前記目標位置軌道にしたがうことで物体に妨げられずに移動することができるという第１移動条件が満たされているか否かを判定し、前記第１移動条件が満たされていないと判定した場合、前記物体の第１態様にしたがった変位により前記移動装置が現状の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第２移動条件が満たされているか否かを判定し、前記物体が前記移動装置による力作用により動かされる第２分類に属するか否かを判定する第１制御処理要素と、前記第１制御処理要素により前記第１移動条件が満たされていると判定された場合、前記移動装置が前記目標位置軌道にしたがって移動するように前記移動装置の動作を制御し、前記第１制御処理要素により前記第２移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第２分類に属すると判定された場合、前記物体を前記第１態様にしたがって動かし、必要に応じて現状の前記目標位置軌道に復帰するように前記移動装置の動作を制御する第２制御処理要素とを備えていることを特徴とする（第１発明）。
　前記課題を解決するための方法は、目標位置の時間的な変化態様を表わす目標位置軌道にしたがって自律的に移動する移動装置を制御する方法であって、前記移動装置が現状の前記目標位置軌道にしたがうことで物体に妨げられずに移動することができるという第１移動条件が満たされているか否かを判定し、前記第１移動条件が満たされていないと判定した場合、前記物体の第１態様にしたがった変位により前記移動装置が現状の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第２移動条件が満たされているか否かを判定し、前記物体が前記移動装置による力作用により動かされる第２分類に属するか否かを判定し、前記第１移動条件が満たされていると判定された場合、前記移動装置が前記目標位置軌道にしたがって移動するように前記移動装置の動作を制御し、前記第１制御処理要素により前記第２移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第２分類に属すると判定された場合、前記物体を前記第１態様にしたがって動かし、必要に応じて現状の前記目標位置軌道に復帰するように前記移動装置の動作を制御することを特徴とする（第７発明）。
　本発明の移動装置によれば、第１移動条件が満たされていると判定された場合、移動装置が目標位置軌道にしたがって移動するように、移動装置の動作が制御される。なお、移動装置の動作が制御されるとはアクチュエータまたは音響出力装置等、移動装置に搭載されている機器の動作が制御されることを意味する。
　「第１移動条件」は移動装置が現状の目標位置軌道にしたがうことにより物体に妨げられずに移動することができるという条件である。
　このため、移動装置はその周囲（正確には物体検知可能範囲）に物体が存在していても、その物体により妨げられることなく現状の目標位置軌道にしたがって移動することができる。
　また、第１移動条件が満たされていないものの、第２移動条件が満たされており、かつ、物体が第２分類に属すると判定された場合、物体に第１態様または任意態様にしたがった移動を促すように移動装置の動作が制御される。
　「第２移動条件」は、物体が第１態様にしたがって変位することにより、移動装置が現状の目標位置軌道にしたがうことによりこの物体に妨げられずに移動することができるという条件である。
　「第２分類」は移動装置からの力作用に応じて動かされうる物体の分類を意味する。
　このため、移動装置の動作に応じて物体を強制的に変位させることにより、移動装置が現状の目標位置軌道にしたがってこの物体に妨げられずに移動することができることを事前確認した上で、移動装置が物体を動かすように動作する。
　そして、その後も継続的に第１移動条件および必要に応じて第２移動条件が満たされているか否かが判定される。これにより、移動装置が物体により移動が妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　前記第１制御処理要素が、前記第２移動条件が満たされていないと判定した場合、前記物体の第２態様にしたがった変位および前記目標位置軌道の補正により前記移動装置が当該補正後の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第３移動条件が満たされているか否かをさらに判定し、前記第２制御処理要素が前記第１制御処理要素により前記第３移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第２分類に属すると判定された場合、前記物体を前記第２態様にしたがって動かし、必要に応じて現状の前記目標位置軌道に復帰するように前記移動装置の動作を制御するとともに前記目標位置軌道を補正してもよい（第２発明）。
　当該構成の移動装置によれば、第２移動条件が満たされていないものの、第３移動条件が満たされており、かつ、物体が第２分類に属すると判定された場合、物体を第２態様にしたがって動かすように移動装置の動作が制御されるとともに目標位置軌道が補正される。
　「第３移動条件」は、物体が第２態様にしたがって変位し、かつ、目標位置軌道が補正されることにより、移動装置が当該補正後の目標位置軌道にしたがってこの物体に妨げられずに移動することができるという条件である。
　このため、移動装置の動作に応じて物体が強制的に変位し、かつ、目標位置軌道が補正されることによって移動装置が補正後の目標位置軌道にしたがってこの物体に妨げられずに移動することができることを事前確認した上で、物体を動かすように動作する。
　そして、その後も継続的に第１移動条件および必要に応じて第２移動条件、さらには第３移動条件が満たされているか否かが判定される。これにより、移動装置が物体により妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　前記第１制御処理要素が、前記第１移動条件が満たされていないと判定した場合、前記目標位置軌道の補正により前記移動装置が当該補正後の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第４移動条件が満たされているか否かを判定し、前記第２制御処理要素が前記第１制御処理要素により前記第４条件が満たされていると判定された場合、前記目標位置軌道を補正してもよい（第３発明）。
　当該構成の移動装置によれば、第１移動条件が満たされていないものの、第４移動条件が満たされていると判定された場合、目標位置軌道が補正され、移動装置が当該補正後の目標位置軌道にしたがって移動するように移動装置の動作が制御される。
　「第４移動条件」は現状の目標位置軌道が補正されることにより、移動装置が当該補正後の目標位置軌道にしたがって物体に妨げられずに移動することができるという条件である。
　このため、移動装置はその周囲に物体が存在していても、その物体により妨げられることなく補正後の目標位置軌道にしたがって移動することができることを事前確認した上で、目標位置軌道を補正する。これにより、移動装置が物体により妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　前記第１制御処理要素が、前記物体が前記第２分類に属さないと判定した場合、前記物体が前記移動装置の行動態様を認識することができ、かつ、自律的に移動することができる第１分類に属するか否かを判定し、前記第２制御処理要素が、前記第１制御処理要素により前記第２移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第１分類に属すると判定された場合、前記移動装置が前記物体に対して前記第１態様または任意態様にしたがった変位を促すように前記移動装置の動作を制御してもよい（第４発明）。
　当該構成の移動装置によれば、第１移動条件が満たされていないものの、第２移動条件が満たされており、かつ、物体が第１分類に属すると判定された場合、物体を第１態様にしたがって動かすように移動装置の動作が制御される。
　「第１分類」は移動装置の行動態様を認識することができ、かつ、自律的に移動することができる物体の分類を意味する。
　このため、移動装置の促し動作に応じて物体を自律的に変位させることにより、移動装置が現状の目標位置軌道にしたがってこの物体に妨げられずに移動することができることを事前確認した上で、移動装置が物体に変位を促すように動作する。これにより、移動装置が物体により移動が妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　前記第１制御処理要素が、前記第２移動条件が満たされていないと判定した場合、前記物体の第２態様にしたがった変位および前記目標位置軌道の補正により前記移動装置が当該補正後の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第３移動条件が満たされているか否かをさらに判定し、前記第２制御処理要素が、前記第１制御処理要素により前記第３移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第１分類に属すると判定された場合、前記物体に前記第２態様または任意態様にしたがった変位を促すように前記移動装置の動作を制御してもよい。
　当該構成の移動装置によれば、第２移動条件が満たされていないものの、第３移動条件が満たされており、かつ、物体が第２分類に属すると判定された場合、物体に第２態様にしたがった自律的な変位を促すように移動装置の動作が制御されるとともに目標位置軌道が補正される。
　このため、移動装置の促し動作に応じて物体が自立的に変位し、かつ、目標位置軌道が補正されることによって移動装置が補正後の目標位置軌道にしたがってこの物体に妨げられずに移動することができることを事前確認した上で、物体に変位を促すように動作する。これにより、移動装置が物体により移動が妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　前記第１制御処理要素が、前記目標位置軌道を挟んでいる前記物体と移動可能領域の境界との間隔が安全間隔以上であるか否かに応じて、前記移動装置が前記物体に妨げられないように前記目標位置軌道にしたがって移動することが可能であるか否かを判定してもよい（第６発明）。
　当該構成の移動装置によれば、目標位置軌道を挟む物体および移動可能領域の境界との間隔の広狭に応じて、移動装置が目標位置軌道にしたがってこの物体により妨げられずに移動することができるか否かが判定される。これにより、移動装置が移動可能領域からはみ出さず、かつ、物体により移動が妨げられることを余裕を持って効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
本発明の移動装置の一実施形態としてのロボットの構成説明図。 ロボットの制御装置の構成説明図。 ロボットの動作の制御方法を示すフローチャート。 第１および第２空間要素の認識方法に関する説明図。 第２拡張空間要素の認識方法に関する説明図。 第１移動条件および第２移動条件の充足性判定方法に関する説明図。 安全確認方法に関する第１の説明図。 安全確認方法に関する第２の説明図。 ロボットの目標位置軌道の補正方法に関する説明図。 ロボットの目標位置軌道の補正方法に関する説明図。 ロボットの停止動作に関する説明図。 ロボットによる物体の自律変位の促し動作に関する説明図。 ロボットによる物体の強制変位動作に関する説明図。
　本発明の移動装置の実施形態について図面を用いて説明する。
　（移動装置の構成）
　まず、移動装置の構成について説明する。
　図１に示されている移動装置としての脚式移動ロボット１は基体１０と、基体１０の上部に設けられた頭部１１と、基体１０の上部左右両側から延設された左右の腕部１２と、腕部１２の先端部に設けられた手部１４と、基体１０の下部から下方に延設された左右の脚部１３と、脚部１３の先端部に取り付けられている足部１５とを備えている。
　ロボット１は、再表０３／０９０９７８号公報や、再表０３／０９０９７９号公報に開示されているように、アクチュエータ１０００（図２参照）から伝達される力によって、人間の肩関節、肘関節、手根関節、股関節、膝関節、足関節等の複数の関節に相当する複数の関節部分において腕部１２や脚部１３を屈伸運動させることができる。
　ロボット１は、左右の脚部１３（または足部１５）のそれぞれの離床および着床の繰り返しを伴う動きによって自律的に移動することができる。基体１０の鉛直方向に対する傾斜角度が調節されることによって、頭部１１の高さが調節されうる。
　頭部１１には、左右に並んでロボット１の前方に向けられた一対の頭カメラ（ＣＣＤカメラ）Ｃ1が搭載されている。基体１０には前側下部に腰カメラ（赤外線カメラ）Ｃ2が搭載されている。
　なお、移動装置は複数の脚部１３の動作によって自律的に移動するロボット１のほか、車輪式移動ロボット（自動車）等、移動機能を有するあらゆる装置であってもよい。
　ロボット１は、ハードウェアとしてのＥＣＵまたはコンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）により構成されている制御装置１００を備えている。コンピュータのメモリには本発明の「制御プログラム」が格納されている。
　制御プログラムはＣＤやＤＶＤ等のソフトウェア記録媒体を通じてコンピュータにインストールされてもよいが、ロボット１からサーバに要求信号が送信されたことに応じて当該サーバによってネットワークや人工衛星を介して当該コンピュータにダウンロードされてもよい。
　図２に示されている制御装置１００は、第１センサ群１１１および第２センサ群１１２からの出力信号等に基づき、アクチュエータ１０００の動作を制御することにより、腕部１２や脚部１３の動作を制御する。
　第１センサ群１１１はロボット１の挙動状態を測定するためのセンサである。基体１０の加速度に応じた信号を出力するジャイロセンサ、各関節の関節角度に応じた信号を出力するロータリエンコーダ、脚部１３に作用する床反力に応じた信号を出力する力センサ等、ロボット１に搭載されている種々のセンサが第１センサ群１１１に該当する。
　第２センサ群１１２は物体の挙動状態等、ロボット１の環境を測定するためのセンサである。頭カメラＣ1および腰カメラＣ2等が第２センサ群１１２に該当する。アクチュエータ１０００は電動モータ等の駆動源のほか、駆動源の出力軸と腕部１２や脚部１３を構成するリンクとの間に設けられた減速機や、弾性部材等の柔軟要素により構成されている。
　制御装置１００は第１制御処理要素１１０および第２制御処理要素１２０を備えている。第１制御処理要素１１０は後述する移動条件の充足性および物体２の分類を判定する。第２制御処理要素１２０は第１制御処理要素１１０による判定結果に基づいてロボット１の動作を制御する。第１制御処理要素１１０および第２制御処理要素１２０のそれぞれは、一または複数の制御モジュールにより構成されていてもよい。第１制御処理要素１１０および第２制御処理要素１２０のそれぞれを構成する制御モジュールの少なくとも一部が共通の制御モジュールであってもよい。
　なお、本発明の構成要素が情報を「認識する」とは、当該構成要素が情報をデータベースから検索すること、メモリ等の記憶装置から情報を読み取ること、センサ等の出力信号に基づき情報を測定、算定、推定、判定すること、測定等された情報をメモリに格納すること等、当該情報をさらなる情報処理のために準備または用意するために必要なあらゆる情報処理を実行することを意味する。
　（移動装置の機能）
　前記構成のロボットの機能について説明する。
　第１制御処理要素１１０により状態が検知される（図３／ＳＴＥＰ０１０）。
　具体的には、ロボット１の２次元または３次元空間において画定されている移動可能領域ＱＳが環境データベースサーバ２０から検索される、または、メモリもしくは記憶装置から読み出される。
　これにより、たとえば通路の壁や固定物等の形状に応じた、図６（ａ）（ｂ）に示されているように画定されている移動可能領域ＱＳが認識される。後述のように第１空間要素Ｑ1または第２空間要素Ｑ2が、ロボット１および物体２のそれぞれのサイズに応じたサイズを有する第１領域ｑ1および第２領域ｑ2のミンコフスキー和として認識される場合、移動可能領域ＱＳは移動可能領域のサイズに応じたサイズを有する領域と、第１領域ｑ1または第２領域ｑ2とのミンコフスキー差として認識される。
　なお「空間要素」とはモデル空間における位置、速度および加速度等の状態が定義されうる「点」、モデル空間における位置等に加えてさらに形状および長さ等の状態が定義されうる「線分」、ならびに、モデル空間における位置等に加えてさらに形状および面積等の状態が定義されうる「領域」等を意味する。
　移動可能領域ＱＳは緯度および経度により任意の点が特定される平面または曲面として定義されていてもよいが、頭カメラＣ1を通じて得られる画像に基づいて認識されるロボット１の周辺における床面の傾斜角度や、段差や凹凸の有無等の形状に基づいて逐次変更されてもよい。
　また、第１センサ群１１１の出力信号等に基づき、ロボット１およびその位置の変化態様を表わす位置軌道のそれぞれが、移動可能領域ＱＳにおける第１空間要素Ｑ1および第１位置Ｐ1の変化態様を表わす第１位置軌道のそれぞれとして認識される。
　第１空間要素Ｑ1の形状およびサイズはメモリまたはデータベースから読み出される。ロボット１のサイズに応じたサイズを有する、図４（ａ）に示されている第１領域ｑ1がそのまま第１空間要素Ｑ1として認識されてもよいが、本実施形態では図４（ｂ）に示されているように点状に縮小された第１領域ｑ1が第１空間要素Ｑ１として認識される。これにより、ロボット１がしたがうべき軌道探索に要する演算処理量の軽減が図られる。
　なお、ロボット１がその腕部１２により箱を持っている場合や、基体１０にロボット１に機能を付加するためのオプションとなる機器が取り付けられている場合等、当該箱や機器等の物体がロボット１と一体的に移動している状況では、当該一体的に移動しているロボット１および当該物体の形状およびサイズがロボット１の形状およびサイズとして認識されてもよい。
　ロボット１の位置はそのＧＰＳ機能により得られる緯度および経度（または固定座標系における座標）を表す信号、ジャイロセンサから逐次出力されるロボット１の加速度を表す信号、または、ロータリエンコーダから出力される脚部１３等の各関節の角度を表わす信号に基づき、必要に応じて逆動力学モデルを用いて測定される。第１位置Ｐ1の変化態様または時間微分に基づき、第１空間要素Ｑ1の速度（第１速度）Ｖ1、さらには必要に応じて加速度（第１加速度）α1が算定されうる。
　さらに、第２センサ群１１２の出力信号等に基づき、物体２およびその位置の変化態様を表わす軌道のそれぞれが、移動可能領域ＱＳにおける第２空間要素Ｑ2および第２位置Ｐ2の変化態様を表わす第２位置軌道のそれぞれとして認識される。第２空間要素Ｑ2の形状およびサイズは、頭カメラＣ1による物体２の撮像画像に基づいてこの物体２の種類が判別された後、当該判別結果に基づいてメモリ（物体の種類、形状およびサイズの対応テーブルが格納されている。）が検索されることによって認識されうる。
　物体２のサイズに応じたサイズを有する、図４（ａ）に示されている第２領域ｑ2がそのまま第２空間要素Ｑ2として認識されてもよいが、本実施形態では図４（ｂ）に示されているように第１領域ｑ1および第２領域ｑ2のミンコフスキー和が第２空間要素Ｑ2として認識される。物体２の位置は頭カメラＣ1や腰カメラＣ2により撮像された物体２の画像に基づいて測定されうる。第２位置Ｐ2の変化態様または時間微分に基づき、第２空間要素Ｑ2の速度（第２速度）Ｖ2、さらには必要に応じて加速度（第２加速度）α2が算定されうる。
　また、第１位置Ｐ1の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された第１空間要素Ｑ1が第１拡張空間要素ＥＱ1として認識される。さらに、第２位置Ｐ2の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された第２空間要素Ｑ2が第２拡張空間要素ＥＱ2として認識される。
　たとえば、第２速度ベクトルＶ2の方向に連続的に引き伸ばされた第２空間要素Ｑ2が図５（ａ）右側に示されているようにまっすぐな帯状の第２拡張空間要素ＥＱ2として認識される。第２空間要素Ｑ2の引き伸ばす程度を表わす変数ｋは第１位置ベクトルＰ1、第２位置ベクトルＰ2、第１速度ベクトルＶ1および第２速度ベクトルＶ2に基づき、関係式（１）にしたがって表わされる。
　ｋ＝｜Ｐ2－Ｐ1｜｜Ｖ2｜／｜Ｖ2－Ｖ1｜　‥(１)
　また、第２速度ベクトルＶ2（または第２加速度ベクトルα2）にしたがって連続的に旋回して引き伸ばされた第２空間要素Ｑ2が、図５（ｂ）右側に示されているように屈曲した帯状の第２拡張空間要素ＥＱ2として認識される。
　なお、第２速度ベクトルＶ2に応じた方向に断続的に引き伸ばされた第２空間要素Ｑ2が、図５（ｃ）右側に示されているように複数の空間要素からなる第２拡張空間要素ＥＱ2として認識されてもよい。
　第１拡張空間要素ＥＱ1も第２拡張空間要素ＥＱ2と同様に認識されるが、この際、第２拡張空間要素ＥＱ2が認識されるときとは逆に第１領域ｑ1および第２領域ｑ2のミンコフスキー和が第１空間要素Ｑ1として認識され、点状に縮小された第２領域ｑ2が第２空間要素Ｑ2として認識される。第１拡張空間要素ＥＱ1および第２拡張空間要素ＥＱ2のそれぞれは、後述する目標位置軌道の探索等に際して用いられるので、定常的にではなく必要に応じて認識されれば足りる。
　第１制御処理要素１１０により、状態検知結果に基づいて「第１移動条件」が満たされているか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０１１）。
　「第１移動条件」はロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがって物体２に妨げられずに移動することができるという条件である。具体的には、移動可能領域ＱＳにおいて定義されている第１空間要素Ｑ1の現状の目標位置軌道Ｐ0が第２空間要素Ｑ２に交差または接触していないことが第１移動条件として設定されている。
　たとえば図６（ａ）（ｂ）に示されている状況では第１空間要素Ｑ1の目標位置軌道Ｐ0が第２空間要素Ｑ2に交差しているので第１移動条件が満たされていないと判定される。
　なお「第１空間要素Ｑ1の目標位置軌道Ｐ0が第２空間要素Ｑ2に交差していないこと」に代えてまたは加えて「第１空間要素Ｑ1と第２空間要素Ｑ2との間隔が所定間隔以上であること」や「ロボット１がこのロボット１と接触する可能性が高いと判断した物体が発する信号や合図を受信または認識していないこと」が第１移動条件として採用されてもよい。
　第１制御処理要素１１０により第１移動条件が満たされていると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１１‥ＹＥＳ）、第２制御処理要素１２０により、ロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ０にしたがって移動するようにロボット１の脚部１３等の動作が制御される（図３／ＳＴＥＰ０２１）。
　ロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがって物体２に妨げられずに移動することができるか否かは、第１移動条件に代えてまたは加えて、次に説明する第１～第４付属条件がすべて満たされるか否かに応じて判定されうる。
　なお、第１～第４付属条件のうち一部のみが満たされている場合、ロボット１が現状または補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがって移動することができると判定されてもよい。
　第１付属条件は「目標位置軌道Ｐ0が第２拡張空間要素ＥＱ2に交差または接触していない」という条件である。
　たとえば、図７（ａ）に示されているように目標位置軌道Ｐ0が第２拡張空間要素ＥＱ2に交差または接触していない場合、第１付属条件は満たされていると判定される。一方、図７（ｂ）に示されているように第２拡張空間要素ＥＱ2が第１空間要素Ｑ1の前方で移動可能領域ＱＳを塞いでいるため、第２拡張空間要素ＥＱ2に交差または接触しない目標位置軌道Ｐ0が存在しえない場合には探索されえないので、第１付属条件は満たされていないと判定される。
　第２付属条件は「目標位置軌道Ｐ0と第２拡張空間要素ＥＱ2との間隔（第１間隔）が第１安全間隔より広い」という条件である。
　たとえば、図７（ｃ）に示されているように目標位置軌道Ｐ0の上に中心（基準点）を有する正六角形状の第１セルＣ1i（ｉ＝１，２，‥）のそれぞれと、第２拡張空間要素ＥＱ2との重なり部分（斜線部分）を除く移動可能領域ＱＳとの重なり面積が第１間隔として評価される。当該面積は、たとえばモンテカルロ法にしたがって測定される。すなわち、移動可能領域ＱＳにランダムにドットが配置され、第１セルＣ1iと、第２拡張空間要素ＥＱ2との重なり部分を除く移動可能領域ＱＳとの重なり領域に包含されるドットの数がカウントされ、このカウント数が当該重なり面積として測定される。
　なお、図７（ｃ）に示されている第１セルＣ1iの形状は円形状、棒状等にさまざまに変更されてもよく、個数は任意数であってもよく、相互に重なっていてもいなくてもよい。また、第１間隔は目標位置軌道Ｐ0の垂線の足と、この垂線と第２拡張要素ＥＱ2との交点との最短距離等、幾何学的に評価されうる。
　また、第２付属条件は「第１間隔が第１安全間隔より広いこと」に代えてまたは加えて「第２位置Ｐ2を始点とする第２速度Ｖ2の方向への延長線が目標位置軌道Ｐ0に交差しないこと」であってもよい。たとえば、図７（ｄ）に示されているように当該延長線が目標位置軌道Ｐ0に交差している場合、第２付属条件は満たされていないと判定される。
　第３付属条件は第２空間要素Ｑ2が移動可能領域ＱＳにおいて第１拡張空間要素Ｅ1との接触を回避しうる予測位置軌道ＲＰを探索することができるという条件である。
　たとえば、図８（ａ）に示されているように第１拡張空間要素ＥＱ1と交差または接触しない予測位置軌道ＲＰが探索されている場合、第３付属条件は満たされていると判定される。予測位置軌道ＲＰの探索に際してはＲＲＴ接続法等、公知の手法が用いられる。
　第４付属条件は「第２空間要素Ｑ2の予測位置軌道ＲＰと第１拡張空間要素ＥＱ1との間隔（第２間隔）が第２安全間隔より広い」という条件である。
　たとえば、図８（ｂ）に示されているように予測位置軌道ＲＰの上に中心（基準点）を有する正六角形状の第２セルＣ2i（ｉ＝１，２，‥）のそれぞれと、第１拡張空間要素ＥＱ1との重なり部分（斜線部分）を除く移動可能領域ＱＳとの重なり面積が第２制御処理要素１２０によりモンテカルロ法等にしたがって第２間隔として評価される。
　なお、図８（ｂ）に示されている第２セルＣ2iの形状は円形状、棒状等、さまざまに変更されてもよく、個数は任意数であってもよく、相互に重なっていてもいなくてもよい。また、第２間隔は予測位置軌道ＲＰの垂線の足と、この垂線と第１拡張要素ＥＱ1との交点との最短距離等、幾何学的に評価されうる。
　また、第４付属条件は「第２間隔が第２安全間隔より広いこと」に代えてまたは加えて「第１空間要素Ｑ1の目標位置軌道Ｐ0と、第２空間要素Ｑ2の予測位置軌道ＲＰとが交差しないこと」であってもよい。たとえば、図８（ｃ）に示されているように目標位置軌道Ｐ0と予測位置軌道ＲＰとが交差している場合、第４付属条件は満たされていないと判定される。
　一方、第１移動条件が満たされていないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０２１‥ＮＯ）、第１制御処理要素１１０により状態検知結果に基づいて「第２移動条件」が満たされているか否かがさらに判定される（図３／ＳＴＥＰ０１２）。
　「第２移動条件」は物体２の第１態様にしたがった変位により、ロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがってこの物体２に妨げられずに移動することができるという条件である。具体的には、移動可能領域ＱＳにおいて第２空間要素Ｑ2が現状の第２位置Ｐ2から変位することにより、移動可能領域ＱＳにおいて定義されている第１空間要素Ｑ1の現状の目標位置軌道Ｐ0が第２空間要素Ｑ2に交差または接触していないことが第２移動条件として設定されている。
　たとえば、図６（ａ）に示されている状態において第２空間要素Ｑ2が破線矢印で示されているように変位することにより、一点鎖線で示されている目標位置軌道Ｐ0が第２空間要素Ｑ2に交差または接触しなくなるので、第２移動条件が満たされていると判定される。
　なお、物体２の運動状態（第２位置Ｐ2および第２速度ベクトルＶ2等のその時間変化態様により特定される。）および物体２の周辺における空間的余裕（他の物体または移動可能領域の境界までの間隔）の広狭のうち一方もしくは両方、または、これに加えてロボット１の運動状態（第１位置Ｐ1および第１速度ベクトルＶ1等のその時間変化態様により特定される。）に基づいて定まる物体２の予測移動態様が「第１態様」として認識されてもよい。
　第２移動条件が満たされていると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１２‥ＹＥＳ）、第１制御処理要素１１０により物体２が第１分類に属するか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０１５）。
　「第１分類」はロボット１の行動態様を認識することができ、かつ、自律的に移動することができる人間またはロボット等の物体区分を表わしている。
　物体２が第１分類に属さないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１５‥ＮＯ）、物体２が第２分類に属するか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０１６）。
　「第２分類」はロボット１の力作用により動かされる台車、植木鉢、箱等の物体区分を表わしている。
　具体的には、頭カメラＣ1により撮像された物体２の画像に基づき、制御装置１００のメモリに保存されているテンプレートを用いた形状パターンマッチング等の手法にしたがってこの物体２の物体区分が判定される。なお、環境データベース２０から第２位置Ｐ2に存在する物体２の分類が検索される、または、ロボット１が物体２を軽く押してみる等、他の手法にしたがって物体２の物体区分が判定されてもよい。第２移動条件の充足性判定に先立って物体２の分類が判定されてもよい。
　第１制御処理要素１１０により第２移動条件が満たされ（図３／ＳＴＥＰ０１２‥ＹＥＳ）、かつ、物体２が第１分類に属すると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１５‥ＹＥＳ）、第２制御処理要素１２０によりロボット１が物体２に第１態様にしたがった自律的な移動を促すように、ロボット１の動作が制御される（図３／ＳＴＥＰ０２２）。
　たとえば、図１２（ａ）に示されているようにロボット１および人間（第１分類に属する物体）２がお互いに向き合って移動している状況で第２移動条件が満たされていると判定された場合を考える。
　この場合、図１２（ｂ）に示されているように人間２に第１態様にしたがった変位（左側への進路変更など）を促すようなメッセージ、または、ロボット１の予定移動方向（まっすぐ進むことなど）を示すメッセージが、ロボット１に搭載されているスピーカから音声として出力される。また、人間２に進路変更を促すようにまたはロボット１の予定移動方向を人間２に認識させるように頭部１１の向きもしくは腕部１２の姿勢が変化するようにロボット１の動作が制御されてもよく、または、ロボット１に搭載されているＬＥＤが点灯されてもよい。
　これにより、図１２（ｃ）に示されているように人間２が自律的に変位してくれれば、ロボット１は現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがって、すなわち、進路を変更することなく移動を継続することができる。
　第１制御処理要素１１０により第２移動条件が満たされ（図３／ＳＴＥＰ０１２‥ＹＥＳ）、かつ、物体２が第２分類に属すると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１６‥ＹＥＳ）、第２制御処理要素１２０によりロボット１が物体２を第１態様にしたがって強制的に動かすようにロボット１の動作が制御される（図３／ＳＴＥＰ０２２）。
　たとえば、図１３（ａ）に示されているようにロボット１の前方に台車（第２分類に属する物体）２が置かれている状況で第２移動条件が満たされていると判定された場合を考える。
　この場合、図１３（ｂ）に示されているようにロボット１が台車２のハンドルを両方の手部１４により把持した上で移動することにより台車２が第１態様にしたがって矢印で示されているように動かされる。
　なお、ロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがって移動しながら台車２を動かしてもよく、現状の目標位置軌道Ｐ0から一時的に離れて移動しながら台車２を動かしてもよい。また、ロボット１が一方または両方の手部１４により台車２を突き放すように押すことにより、両方の脚部１３を着床させたまま移動することなく台車２を動かしてもよい。
　これにより、図１３（ｃ）に示されているようにロボット１は必要に応じて現状の目標位置軌道Ｐ0に復帰した上で、この目標位置軌道Ｐ0にしたがって移動を継続することができる。
　第２移動条件が満たされていないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１２‥ＮＯ）、第１制御処理要素１１０により状態検知結果に基づいて物「第３移動条件」が満たされているか否かがさらに判定される（図３／ＳＴＥＰ０１３）。
　「第３移動条件」は物体２の第２態様にしたがった変位と、目標位置軌道Ｐ0の補正とにより、ロボット１が当該補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがってこの物体２に妨げられずに移動することができるという条件である。具体的には、移動可能領域ＱＳにおいて第２空間要素Ｑ2が現状の第２位置Ｐ2から変位し、かつ、第１空間要素Ｑ1の現状の目標位置軌道Ｐ0が補正されることにより、当該補正後の目標位置軌道Ｐ0が第２空間要素Ｑ2に交差または接触していないことが第３移動条件として設定されている。
　たとえば、図６（ｂ）に示されているように第２空間要素Ｑ2が破線矢印にしたがって変位するとともに、第１空間要素Ｑ1の一点鎖線で示されている現状の目標位置軌道Ｐ0が二点鎖線で示されているように補正された場合、当該補正後の目標位置軌道Ｐ0が破線で示されている変位後の第２空間要素Ｑ2に交差または接触していないので、第３移動条件が満たされていると判定される。
　なお、物体２の運動状態（第２位置Ｐ2および第２速度ベクトルＶ2等のその時間変化態様により特定される。）および物体２の周辺における空間的余裕（他の物体または移動可能領域の境界までの間隔）の広狭のうち一方もしくは両方、または、これに加えてロボット１の運動状態（第１位置Ｐ１および第１速度ベクトルＶ1等のその時間変化態様により特定される。）に基づいて定まる物体２の予測移動態様が「第２態様」として認識されてもよい。
　第３移動条件が満たされていると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１３‥ＹＥＳ）、第１制御処理要素１１０により物体２が第１分類に属するか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０１７）。物体２が第１分類に属さないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１７‥ＮＯ）、物体２が第２分類に属するか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０１８）。なお、第３移動条件の充足性判定に先立って物体２の分類が判定されてもよい。
　第１制御処理要素１１０により第３移動条件が満たされ（図３／ＳＴＥＰ０１３‥ＹＥＳ）、かつ、物体２が第１分類に属すると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１７‥ＹＥＳ）、第２制御処理要素１２０によりロボット１が物体２に第２態様にしたがった自律的な移動を促すように、ロボット１の動作が制御されるとともに、目標位置軌道Ｐ０が補正される（図３／ＳＴＥＰ０２４（図１２（ｂ）参照））。
　第１制御処理要素１１０により第３移動条件が満たされ（図３／ＳＴＥＰ０１３‥ＹＥＳ）、かつ、物体２が第２分類に属すると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１８‥ＹＥＳ）、第２制御処理要素１２０によりロボット１が物体２を第２態様にしたがって強制的に動かすようにロボット１の動作が制御されるとともに、目標位置軌道Ｐ０が補正される（図３／ＳＴＥＰ０２５（図１３（ｂ）参照））。
　物体が第１分類および第２分類に属さず（図３／ＳＴＥＰ０１５～ＳＴＥＰ０１８‥ＮＯ）、または、第３移動条件が満たされていないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１３‥ＮＯ）、第１制御処理要素１１０により「第４移動条件」が満たされているか否かがさらに判定される（図３／ＳＴＥＰ０１４）。
　「第４移動条件」は目標位置軌道Ｐ0の補正により、ロボット１が当該補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがって物体２に妨げられることなく移動することができるという条件である。具体的には、第１空間要素Ｑ1の目標位置軌道Ｐ0が補正されることにより、当該補正後の目標位置軌道Ｐ0が第２空間要素Ｑ2に交差または接触していないことが第４移動条件として設定されている。
　第１制御処理要素１１０により第４移動条件が満たされていると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１４‥ＹＥＳ）、第２制御処理要素１２０により目標位置軌道Ｐ０が補正される（図３／ＳＴＥＰ０２６）。
　具体的には、次の手順にしたがって目標位置軌道Ｐ０が補正される。
　まず、図９（ａ）に示されているように第２空間要素Ｑ2の進行方向を前として、前後左右において第２空間要素Ｑ2に外接する４つの円形状領域のそれぞれが第２周辺セルＳＱ21～ＳＱ24として設定される。さらに、当該４つの第２周辺セルＳＱ21～ＳＱ24のうち、移動可能領域ＱＳとの重なり領域（図９（ａ）斜線部分参照。）の面積が最小の第２周辺セルＳＱ22が指定される。当該面積は、たとえばモンテカルロ法にしたがって測定される。
　また、図１０（ａ）に示されているように第２空間要素Ｑ2の進行方向を前として、第２空間要素Ｑ2から前後左右および斜めに伸びる８つの線分のそれぞれが第２周辺セルＳＱ21～ＳＱ28として設定されてもよい。さらに、当該８つの第２周辺セルＳＱ21～ＳＱ28のうち、第２要素空間Ｑ2から要素空間ＱＳの境界まで連続する部分（図１０（ａ）太線部分参照。）の長さが最小の第２周辺セルＳＱ23が指定されてもよい。
　なお、ロボット１が物体２の両脇のうち一方を通るという観点から、第２周辺セルＳＱ2iが物体２の進行方向側方にのみ、すなわち、図９（ａ）における第２周辺セルＳＱ22およびＳＱ24または図１０（ａ）における第２周辺セルＳＱ23およびＳＱ27のみが設定されてもよい。
　また、第２周辺セルＳＱ2iのサイズ（円形状領域の場合にはその直径、線分の場合にはその長さ）はロボット１と物体２とが接触を回避する観点から適当に設定されている。さらに、第２周辺セルＳＱ2iのサイズは物体２の速度の大きさ等に応じて可変的に設定されてもよい。
　また、第２周辺セルＳＱ2iの形状は円形状、線分のほか、扇形状、矩形状、台形状等、さまざまな形状にされてもよい。さらに、第２周辺セルＳＱ2iのそれぞれの形状およびサイズのうち一方または両方が相違していてもよい。第２周辺セルＳＱ2iのうちサイズが最小であるという要件ではなく、サイズが閾値以下であるという要件を満たす第２周辺セルＳＱ2iが指定されてもよい。
　そして、たとえば図９（ｂ）または図１０（ｂ）に一点鎖線で示されているように、第２拡張空間要素ＥＱ2および指定された第２周辺セルＳＱ22またはＳＱ23のそれぞれに接触しないように目標位置軌道Ｐ0が補正される。
　一方、第１制御処理要素１１０により第４移動条件が満たされていないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１４‥ＮＯ）、第２制御処理要素１２０によりロボット１が停止または一時的に停止するようにロボット１の脚部１３等の動作が制御される（図３／ＳＴＥＰ０２７）。
　なお、ロボット１が次のような手順にしたがってその移動を停止させるように動作が制御されてもよい。まず、第１空間要素Ｑ2を移動可能領域ＱＳの境界に近づける新たな目標位置軌道Ｐ0’が探索される。この際、第１空間要素Ｑ１を基準として複数の方向について移動可能領域ＱＳの境界との間隔が第３間隔として評価され、この第３間隔が短い方向に新たな目標位置軌道Ｐ0’が優先的に設定される。
　第３間隔の評価に際して図１１（ａ）に示されているようにモデル空間において第１空間要素Ｑ1の周囲に配置された正六角形状の第３セルＣ3i（ｉ＝１～６）が定義される。
　なお、図１１（ａ）に示されている第３セルＣ3iの形状は円形状、棒状等にさまざまに変更されてもよく、個数は任意数であってもよく、相互に重なっていてもいなくてもよい。
　そして、第３セルＣ3iと移動可能領域ＱＳとの重なり面積がモンテカルロ法等にしたがって第３間隔として評価される。図１１（ａ）に示されている状況では２つのセルＣ31およびＣ32のそれぞれについて第３間隔が最小であると評価される。
　さらに、図１１（ｂ）に示されているように第１位置Ｐ1から、当該重なり面積が最小であると評価されたセルＣ31およびＣ32のうち１つの第３セルＣ32の中心に向かって移動可能領域ＱＳの境界まで伸びる線分が新たな目標位置軌道Ｐ0’として設定される。第３セルＣ32が選択されたのは、第１空間要素Ｑ1が目標位置軌道Ｐ０’にしたがって移動した場合、それ以前の進行方向を前方として速度が後方成分を有するようにするためである。また、結果として第２空間要素Ｑ2の予測位置軌道ＲＰから遠ざかるように目標位置軌道Ｐ0’が探索されているが（図１１（ｂ）参照）、当該間隔の長短にかかわらず第２空間要素Ｑ2の予測位置軌道ＲＰから遠ざかるように新たな目標位置軌道Ｐ0’が探索されてもよい。
　そして、ロボット１が新たな目標位置軌道Ｐ0’にしたがって移動した上で、その終点で移動を停止するようにロボット１の動作が制御される。このとき、ロボット１が進行方向にその後側を向けて移動するように（後ろ歩きするように）その動作が制御される。以後、ロボット１が目標位置に到着するまで、前記一連の処理が繰り返される。
　（移動装置の作用効果）
　前記機能を発揮するロボット１によれば、第１移動条件が満たされていると判定された場合、ロボット１が目標位置軌道Ｐ0にしたがって移動するようにロボット１の動作が制御される（図３／ＳＴＥＰ０１１‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ０２１）。
　「第１移動条件」はロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがって物体２に妨げられずに移動することができるという条件である。
　このため、ロボット１はその周囲に物体２が存在していても、その物体２により妨げられることなく現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがって移動することができる。
　また、第１移動条件が満たされていないものの、第２移動条件が満たされており、かつ、物体が第１分類に属すると判定された場合、物体に第１態様または任意態様にしたがった移動を促すようにロボット１の動作が制御される（図３／ＳＴＥＰ０１１‥ＮＯ，ＳＴＥＰ０１２‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ０１５‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ‥０２２，図１２参照）。
　「第２移動条件」は、物体２が第１態様にしたがって変位することにより、ロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがってこの物体２に妨げられずに移動することができるという条件である。
　「第１分類」はロボット１の行動態様を認識することができ、かつ、自律的に移動することができる人間、他のロボット等の物体の分類を意味する。
　このため、ロボット１の促し動作に応じて物体を自律的に変位させることにより、ロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがってこの物体２に妨げられずに移動することができることを事前確認した上で、ロボット１が物体２に移動を促すように動作する。
　そして、その後も継続的に第１移動条件および必要に応じて第２移動条件が満たされているか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０１１，ＳＴＥＰ０１２参照）。これにより、ロボット１が物体２により移動が妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　さらに、第２移動条件が満たされていないものの、第３移動条件が満たされており、かつ、物体２が第１分類に属すると判定された場合、物体２に第２態様または任意態様にしたがった移動を促すようにロボット１の動作が制御されるとともに目標位置軌道が補正される（図３／ＳＴＥＰ０１２‥ＮＯ，ＳＴＥＰ０１３‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ０１７‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ‥０２４，図１２参照）。
　「第３移動条件」は、物体２が第２態様にしたがって変位し、かつ、目標位置軌道Ｐ0が補正されることにより、ロボット１が当該補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがってこの物体２に妨げられずに移動することができるという条件である。
　このため、ロボット１の促し動作に応じて物体２が自律的に変位し、かつ、目標位置軌道Ｐ0が補正されることによってロボット１が補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがってこの物体２に妨げられずに移動することができることを事前確認した上で、物体２に移動を促すように動作する。
　そして、その後も継続的に第１移動条件および必要に応じて第２移動条件、さらには第３移動条件が満たされているか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０１１，ＳＴＥＰ０１２，ＳＴＥＰ０１３参照）。これにより、ロボット１が物体２により妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　また、第１移動条件が満たされていないものの、第４移動条件が満たされていると判定された場合、目標位置軌道Ｐ0が補正され、ロボット１が当該補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがって移動するようにロボット１の動作が制御される（図３／ＳＴＥＰ０１１‥ＮＯ，ＳＴＥＰ０１４‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ‥０２６，図９、図１０参照）。
　「第４移動条件」は現状の目標位置軌道Ｐ0が補正されることにより、ロボット１が当該補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがって物体に妨げられずに移動することができるという条件である。
　このため、ロボット１はその周囲に物体２が存在していても、その物体２により妨げられることなく補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがって移動することができることを事前確認した上で、目標位置軌道Ｐ0を補正する。これにより、ロボット１が物体２により妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　さらに、第１移動条件が満たされていないものの、第２移動条件が満たされており、かつ、物体２が第２分類に属すると判定された場合、物体２を第１態様にしたがって動かすようにロボット１の動作が制御される（図３／ＳＴＥＰ０１１‥ＮＯ，ＳＴＥＰ０１２‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ０１６‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ‥０２３，図１３参照）。
　「第２分類」はロボット１からの力作用に応じて動かされうる物体の分類を意味する。
　このため、ロボット１の動作に応じて物体２を強制的に変位させることにより、ロボット１が現状の目標位置軌道Ｐ0にしたがってこの物体２に妨げられずに移動することができることを事前確認した上で、ロボット１が物体２を動かすように動作する。これにより、ロボット１が物体２により移動が妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　また、第２移動条件が満たされていないものの、第３移動条件が満たされており、かつ、物体２が第２分類に属すると判定された場合、物体２に第２態様または任意態様にしたがって動かすようにロボット１の動作が制御されるとともに目標位置軌道Ｐ０が補正される（図３／ＳＴＥＰ０１２‥ＮＯ，ＳＴＥＰ０１３‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ０１８‥ＹＥＳ，ＳＴＥＰ‥０２５，図１３参照）。
　このため、ロボット１の動作に応じて物体２が動かされ、かつ、目標位置軌道Ｐ0が補正されることによってロボット１が補正後の目標位置軌道Ｐ0にしたがってこの物体２に妨げられずに移動することができることを事前確認した上で、物体２を動かすように動作する。これにより、ロボット１が物体２により移動が妨げられることを効率的に回避する観点から適当に移動または行動することができる。
　なお、前記実施形態では、第１～第４移動条件の充足性判定の優先順位は任意に変更されてもよい。
　たとえば、第１移動条件が満たされていないと判定された場合に第４移動条件の充足性が判定され、第４移動条件が満たされていないと判定された場合に第２移動条件の充足性が判定されてもよい。また、第２移動条件が満たされていないと判定された場合に第４移動条件の充足性が判定され、第４移動条件が満たされていないと判定された場合に第３移動条件の充足性が判定されてもよい。第１～第４移動条件のうち一部、たとえば、第３移動条件または第４移動条件の充足性判定が省略され、当該判定結果に応じたロボット１の動作制御が省略されてもよい。
　前記実施形態では物体の第１分類への属否が判定された後、物体の第２分類への属否が判定されたが（図３／ＳＴＥＰ０１５～０１８参照）、これとは逆に物体の第２分類への属否が判定された後、物体の第１分類への属否が判定されてもよい。また、物体の第１分類への属否判定および物体の第２分類への属否判定のうち一方が省略されてもよい。

Claims (7)

  1. 制御装置と、前記制御装置によって動作が制御されることにより、目標位置の時間的な変化態様を表わす目標位置軌道にしたがって自律的に移動する移動装置であって、
    　前記制御装置が、
    　前記移動装置が現状の前記目標位置軌道にしたがうことで物体に妨げられずに移動することができるという第１移動条件が満たされているか否かを判定し、前記第１移動条件が満たされていないと判定した場合、前記物体の第１態様にしたがった変位により前記移動装置が現状の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第２移動条件が満たされているか否かを判定し、前記物体が前記移動装置による力作用により動かされる第２分類に属するか否かを判定する第１制御処理要素と、
    　前記第１制御処理要素により前記第１移動条件が満たされていると判定された場合、前記移動装置が前記目標位置軌道にしたがって移動するように前記移動装置の動作を制御し、前記第１制御処理要素により前記第２移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第２分類に属すると判定された場合、前記物体を前記第１態様にしたがって動かし、必要に応じて現状の前記目標位置軌道に復帰するように前記移動装置の動作を制御する第２制御処理要素とを備えていることを特徴とする移動装置。
  2. 請求項１記載の移動装置において、
    　前記第１制御処理要素が、前記第２移動条件が満たされていないと判定した場合、前記物体の第２態様にしたがった変位および前記目標位置軌道の補正により前記移動装置が当該補正後の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第３移動条件が満たされているか否かをさらに判定し、
    　前記第２制御処理要素が前記第１制御処理要素により前記第３移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第２分類に属すると判定された場合、前記物体を前記第２態様にしたがって動かし、必要に応じて現状の前記目標位置軌道に復帰するように前記移動装置の動作を制御するとともに前記目標位置軌道を補正することを特徴とする移動装置。
  3. 請求項１記載の移動装置において、
    　前記第１制御処理要素が、前記第１移動条件が満たされていないと判定した場合、前記目標位置軌道の補正により前記移動装置が当該補正後の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第４移動条件が満たされているか否かを判定し、
    　前記第２制御処理要素が前記第１制御処理要素により前記第４条件が満たされていると判定された場合、前記目標位置軌道を補正することを特徴とする移動装置。
  4. 請求項１記載の移動装置において、
    　前記第１制御処理要素が、前記物体が前記第２分類に属さないと判定した場合、前記物体が前記移動装置の行動態様を認識することができ、かつ、自律的に移動することができる第１分類に属するか否かを判定し、
    　前記第２制御処理要素が、前記第１制御処理要素により前記第２移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第１分類に属すると判定された場合、前記移動装置が前記物体に対して前記第１態様または任意態様にしたがった変位を促すように前記移動装置の動作を制御することを特徴とする移動装置。
  5. 請求項４記載の移動装置において、
    　前記第１制御処理要素が、前記第２移動条件が満たされていないと判定した場合、前記物体の第２態様にしたがった変位および前記目標位置軌道の補正により前記移動装置が当該補正後の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第３移動条件が満たされているか否かをさらに判定し、
    　前記第２制御処理要素が、前記第１制御処理要素により前記第３移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第１分類に属すると判定された場合、前記物体に前記第２態様または任意態様にしたがった変位を促すように前記移動装置の動作を制御することを特徴とする移動装置。
  6. 請求項１記載の移動装置において、
    　前記第１制御処理要素が、前記目標位置軌道を挟んでいる前記物体と移動可能領域の境界との間隔が安全間隔以上であるか否かに応じて、前記移動装置が前記目標位置軌道にしたがうことで前記物体に妨げられずに移動することが可能であるか否かを判定することを特徴とする移動装置。
  7. 目標位置の時間的な変化態様を表わす目標位置軌道にしたがって自律的に移動する移動装置を制御する方法であって、
    　前記移動装置が現状の前記目標位置軌道にしたがうことで物体に妨げられずに移動することができるという第１移動条件が満たされているか否かを判定し、
    　前記第１移動条件が満たされていないと判定した場合、前記物体の第１態様にしたがった変位により前記移動装置が現状の前記目標位置軌道にしたがって前記物体に妨げられずに移動することができるという第２移動条件が満たされているか否かを判定し、
    　前記物体が前記移動装置による力作用により動かされる第２分類に属するか否かを判定し、
    　前記第１移動条件が満たされていると判定された場合、前記移動装置が前記目標位置軌道にしたがって移動するように前記移動装置の動作を制御し、
    　前記第１制御処理要素により前記第２移動条件が満たされており、かつ、前記物体が前記第２分類に属すると判定された場合、前記物体を前記第１態様にしたがって動かし、必要に応じて現状の前記目標位置軌道に復帰するように前記移動装置の動作を制御することを特徴とする方法。
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