(57)【要約】      （修正有）【課題】多くの来訪者（被案内者）が訪れる施設において、被案内者にとって快適で効率的な先導案内が可能な先導案内用ロボット装置を提供する。【解決手段】自律移動が可能なロボット上に自らの周辺環境状態を撮像する撮像装置とパンチルトアクチュエータ上に載置されたプロジェクタを搭載し、撮像装置によって得られた周辺環境状況に応じて、１．ロボットの移動行動とプロジェクション位置の移動を同期させてロボットの後方に被案内者を追従させる方式、２．プロジェクション位置は移動させずロボットのみが先行移動して被案内者をプロジェクション位置に止めておく方式、３．ロボットは移動せずプロジェクション位置のみを先行移動させて被案内者をロボット後方に止めおく方式を選択決定して先導案内を行う。【選択図】図１
2020190904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間に代わって被案内者への案内業務を行う自律移動が可能な先導案内ロボットにおいて、前記ロボット自らの周辺環境状態を撮像する周辺環境撮像部と、パンチルトアクチュエータ上に載置されたプロジェクタと、周辺環境撮像部によって撮像された周辺環境状態から前記ロボット自らの移動行動と前記被案内者への説明用プロジェクション行動の組み合わせを選択決定する行動選択部と、前記行動選択部での選択結果に基づいて前記ロボットの移動行動と前記被案内者へのプロジェクション行動を制御するための制御部を有することを特徴とする、先導案内ロボットの制御装置
【請求項２】
人間に代わって被案内者への案内業務を行う自律移動が可能な先導案内ロボットにおいて、
前記ロボット上に搭載した周辺環境撮像部によって前記ロボット自らの周辺環境状態を撮像し、得られた周辺環境状態に基づいて、行動選択部で前記ロボット自らの移動行動と前記被案内者へのプロジェクション行動の組み合わせを選択決定し、前記行動選択部での選択決定結果に基づいて、制御部で前記ロボット自らの移動行動と前記被案内者へのプロジェクション行動を制御することを特徴とする、先導案内ロボットの制御方法。
【請求項３】
前記行動選択部は、前記ロボット自らの移動行動と前記被案内者へのプロジェクション行動の組み合わせを、１．前記ロボットの移動とプロジェクション位置移動を同時に行う方式１、２．プロジェクション位置は移動させず前記ロボットのみが先行移動する方式２、３．前記ロボットは移動せずプロジェクション位置のみを先行移動させる方式３、の中から一つを選択することを特徴とする、請求項２に記載の先導案内ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記方式２は、前記周辺環境撮像部によって得られた周辺環境状態が、前記ロボットの案内経路に移動の障害となる人間が接近する場合や、曲がり角を曲がるときなどに、前記ロボットが先に移動して安全を確認して案内行動を行うときに選択することとを特徴とする、請求項３に記載の先導案内ロボットの制御方法。
【請求項５】
前記方式３は、前記案内経路から離れた展示物について、前記案内経路を離れずに説明を行う場合に選択することを特徴とする、請求項３に記載の先導案内ロボットの制御方法。
【請求項６】
前記方式１は、前記周辺環境撮像部によって得られた周辺環境状態が、案内経路に移動の障害となる人間や物体が存在せず，説明対象となる展示物が前記案内経路の近くにある場合に選択することとを特徴とする、請求項３に記載の先導案内ロボットの制御方法。
【請求項７】
前記方式１、前記方式２、前記方式３の切り替えを、次の説明対象展示物への移動を開始する時点で行うことを特徴とする、請求項３に記載の先導案内ロボットの制御方法。
【請求項８】
前記方式１、前記方式２、前記方式３の切り替えを、次の説明対象展示物の説明を開始する時点で行うことを特徴とする、請求項３に記載の先導案内ロボットの制御方法。
【請求項９】
前記方式１、前記方式２、前記方式３の切り替えを、前記周辺環境撮像部で案内経路上に来訪者や障害物を検知した時点で行うことを特徴とする、請求項３に記載の先導案内ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、博物館、美術館、各種イベント会場等の多くの来訪者（以下、被案内者と記載することがある。）が訪れる施設において、人間に代わって案内業務を行う先導案内ロボット（以下、ロボットと略記することがある。）の制御装置及び制御方法に関し、より詳細には、自律移動が可能なロボット上に自らの周辺環境状態を撮像する撮像装置とパンチルトアクチュエータ上に載置されたプロジェクタ（以下、プロジェクタと略記することがある。）を搭載し、撮像装置によって得られた周辺環境状況に応じて、自らの移動行動と被案内者への説明用プロジェクションの投影行動を組み合わせ制御することで、被案内者にとって快適で効率的な先導案内を実現するための先導案内ロボットの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
業務の効率化やサービス向上等の観点から、博物館、美術館、各種イベント会場等の多くの来訪者が訪れる施設（以下、会場と略記することがある。）において、人間に代わって先導案内業務を行うロボットへの関心が高まっており、幾つかの方式が提案されている。
これら従来の方式は、被案内者がロボットに追従して移動することを前提としているが、実際の会場では、被案内者がロボットを追い越す、ロボットの移動の邪魔になる位置に侵入するなどの問題が生じており、その都度、ロボットからの注意喚起等のアナウンスをする必要があることから、快適で効率的な先導案内という観点での課題があった。
【０００３】
特許文献１には、イベント会場などに配置されている擬人的な姿を有する人間型ロボットが不特定多数の被案内者を先導して目的地まで案内する際に、後ろ方向を向いた状態で移動する方式が開示されている。
被案内者の関心を引き付けながらの案内が可能となり、移動中に他の来訪者が合流することも容易になるという特徴を有しているが、案内ルートの混雑状態等を基に、ロボット自らの移動行動と説明のためのプロジェクション行動の組み合わせによって、被案内者の移動行動を積極的にコントロールするための手段については開示されておらず、ロボット移動ルート上に来訪者が侵入した場合には、快適かつ効率的な先導案内行動ができるか否かには不安がある。
【０００４】
特許文献２には、イベント会場などに配置されている先導案内ロボットが、顔認識技術等によって特定された被案内者の歩行速度に応じた速度で先導案内する方式が開示されている。
被案内者の歩行状態に応じたきめ細かい先導案内ができるという特徴を有しているが、案内ルートの混雑状態や他の来訪者の行動等を考慮しつつ、歩行状態の異なる多数の被案内者を快適かつ効率的に先導案内できるか否かには不安がある。
【０００５】
特許文献３には、イベント会場などに配置されている先導案内ロボットが、最初に、説明可能時間が長くかつ移動距離の短い案内ルートを選択・決定し、ひとたび案内を開始したときは、なるべく止まらず、人間が歩く程度の速度を保った状態のまま案内する方式が開示されている。
ロボットが停止した時の子供たちの割り込みを防止することで効率的な先導案内が可能となるという特徴を有しているが、ロボット移動ルート上への来訪者の侵入等によってロボットが一定の速度で移動することが破綻する可能性があり、その際への対応等が示されておらず、快適かつ効率的に先導案内できるか否かには不安がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０００６５６公開公報
【特許文献２】特開２００３−３４０７６４公開公報
【特許文献３】特開２０１８−１４４１１８公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、博物館、美術館、各種イベント会場等の多くの来訪者が訪れる施設において、会場内の環境状況に応じた、快適かつ効率的な先導案内を可能とする先導案内ロボットの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者等は、博物館、美術館、各種イベント会場等の多くの来訪者が訪れる施設において、会場内の環境状況に応じた、快適かつ効率的な先導案内を可能にする先導案内ロボットの開発を目的として、先導案内ロボットの移動行動と案内用プロジェクション行動が、被案内者の移動ロボットへの追従行動（以下、移動行動と略記することがある。）に及ぼす影響について研究した。
鋭意研究の結果、新たな知見として、先導案内ロボットの移動行動とプロジェクション行動の組み合わせが被案内者の移動行動に影響を及ぼし、１．ロボット移動とプロジェクション位置移動を同時に行うと被案内者は離れずにロボットに追従する、２．プロジェクション位置は移動させずロボットのみが先行移動すると被案内者はプロジェクション位置にとどまる、３．ロボットは移動せずプロジェクション位置のみを先行移動させると被案内者はロボット位置に止まることを確認した。
本発明は、係る新たな知見を応用した先導案内ロボットの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
かかる目的を達成するための本発明の先導案内ロボットの制御装置は、ロボット自らの周辺環境状態を撮像する周辺環境撮像部と、パンチルトアクチュエータ上に載置されたプロジェクタと、周辺環境撮像部によって撮像された周辺環境状態からロボット自らの移動行動と被案内者への説明用プロジェクション行動の組み合わせを選択決定する行動選択部と、行動選択部での選択結果に基づいて自律移動が可能なロボットの移動行動と被案内者へのプロジェクション行動を制御するための制御部を有することを特徴とする。
【００１０】
かかる目的を達成するための本発明の先導案内ロボットの制御方法は、ロボット上に搭載した周辺環境撮像部によって自らの周辺環境状態を撮像し、得られた周辺環境状態に基づいて、行動選択部で自らの移動行動と被案内者へのプロジェクション行動の組み合わせを選択決定し、行動選択部での選択決定結果に基づいて、制御部で自らの移動行動と被案内者へのプロジェクション行動を制御することを特徴とする。
【００１１】
行動選択部は、自らの移動行動と被案内者へのプロジェクション行動の組み合わせを、１．ロボット移動とプロジェクション位置移動を同時に行う（以下、方式１と略記することがある。）、２．プロジェクション位置は移動させずロボットのみが先行移動する（以下、方式２と略記することがある。）、３．ロボットは移動せずプロジェクション位置のみを先行移動させる（以下、方式３と略記することがある。）、の中から一つを選択することとしても良い。
【００１２】
方式１は、周辺環境撮像部によって得られた周辺環境状態が、案内経路に移動の障害となる来訪者が存在せず，説明対象となる展示物が経路の近くにある場合に選択することとしても良い。
【００１３】
方式２は、周辺環境撮像部によって得られた周辺環境状態が、ロボットの移動経路上に来訪者が接近する場合や，曲がり角を曲がるときなどにロボットが先に移動して安全を確認する案内行動を行う場合などに選択することとしても良い。
【００１４】
方式３は、案内経路から離れた展示物について，案内経路を離れずに説明を行う場合に選択することとしても良い。
【００１５】
先導案内行動中の方式の切り換え選択については、次の展示物への移動を開始する時点や、展示物の説明を開始する時点や、周辺環境撮像部で案内経路上に来訪者や障害物を検知した時点などのタイミングで実施されることとしても良い。
【００１６】
ロボットは、案内を行う環境の地図と、あらかじめ定められた案内経路に従って被案内者を誘導し、誘導の途中で、上記方式１、方式２、方式３のいずれかを選択して、あらかじめ定められた展示物等の説明を行う。ロボットの移動・走行制御には、案内目的地点、案内経路等の設定と誘導が必要であることは勿論であるが、GPSを利用する方法、誘導用のラインを用いる方法等の従来技術での対応が可能であり、そのための具体的な装置、方法については説明を割愛する。
【００１７】
また、被案内者へのプロジェクション位置はプロジェクタが載置されたパンチルトアクチュエータのパン角、チルト角の調整によって変更可能であり、プロジェクション位置制御のための詳細方法については説明を割愛する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、博物館、美術館、各種イベント会場等の多くの来訪者が訪れる施設において、人間に代わって案内業務をロボットに行わせるとき、ロボットの移動行動とプロジェクション行動を組み合わせることで、音声やジェスチャーなどを用いた明示的な指示を最小限に抑えて、被案内者の移動行動を制御することが可能となり、快適で効率的な案内を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す図である。
【図２】本発明の制御装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の制御方法を示す図である。
【図４】本発明での方式１、方式２、方式３の概要を示す図であり、（ａ）は方式１を、（ｂ）は方式２を、（ｃ）は方式３を示している。
【図５】実施例での、実験を行った際の環境を示す図である。
【図６】実施例での、説明対象写真の一例を示す図である。
【図７】実施例での、プロジェクションされた説明文の一例を示す図である。
【図８】実施例で使用したロボット、パンチルトアクチュエータ、プロジェクタの概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図を用いて、本発明の先導案内ロボットの制御装置及び制御方法について説明する。
図において、類似の要素については同一の番号を附して説明を省略することがある。
【００２１】
図１は本発明の先導案内ロボットによる先導案内状況を示したものであり、一例として、先導案内ロボット１が被案内者２に対して、プロジェクション３を提示しながら、方式２によって先導案内している状況を示している。
すなわち、周辺環境状況の撮像結果から当該場所では方式２による先導案内が最適と判断し、プロジェクション位置は移動させずロボット１のみが先行移動して、被案内者２をプロジェクション位置に止めて案内している状況を示したものである。
【００２２】
図２は本発明の先導案内ロボット制御装置の構成を示したものであり、４は先導案内ロボット１上に載置されてロボット周辺環境状態を測定するための周辺環境撮像部であり、５はロボット１上に搭載されたパン角、チルト角の調整が可能なパンチルトアクチュエータであり、６はパンチルトアクチュエータ５上に載置されたプロジェクタである。７は周辺環境撮像部４によって撮像された画像から方式１、方式２、方式３の中からどの方式によって案内すべきかを選択決定する行動選択部であり、８は行動選択部７で決定された方式に基づいて、先導案内ロボット１の移動行動とプロジェクション行動を制御するための制御部である。
制御部８は、パンチルトアクチュエータ５のパン角、チルト角を制御してプロジェクション３の位置を決定し、図には示さなかった先導案内ロボット１の駆動装置を制御して先導案内ロボット１を移動させる。
図２では行動選択部７、制御部８を別々の構成要素として示したが、これらを１台のコンピュータ中に組み込んだ形で構成できることは勿論である。
【００２３】
図３は本発明の先導案内ロボット制御方法の概要を、行動選択部７での選択判断手順や選択判断基準を中心に示したものである。
ステップ１：初期処理
案内を行う環境の地図、あらかじめ定められた案内経路、案内情報等を読み込み、設定する。
ステップ２：ロボット周辺環境状態の撮像
周辺環境撮像部４によって、ロボット自らの周辺環境状態やこの後の移動経路上の来訪者の有無を把握する。周辺の混雑状態、来訪者の有無等の把握に関しては、通常の画像処理ソフトの利用が可能であり、詳細な説明は割愛する。
ステップ３：行動選択部７での、方式２を選択するか否かの決定
行動選択部７では、周辺環境撮像部４によって得られた周辺環境状態から、ロボットの移動経路上に来訪者が接近する場合や、曲がり角を曲がる等の、進行方向に障害があると判断した場合は方式２によって先導案内をすることを決定する。
図４（b）は方式２の概要を示したものであり、プロジェクション位置は移動させずロボッ
ト１のみが先行移動し、被案内者２をプロジェクション位置に止めておく。
このとき、必要に応じて、周囲の来訪者に対して、必要最小限の「道を空けてください。」、「ロボットが移動します。」等の注意喚起のためのアナウンスを行うことができることは勿論である。
ステップ４：行動選択部７での、方式３を選択するか否かの決定
行動選択部７では、案内経路から離れた展示物について説明する場合は、方式３によって先導案内をすることを決定する。
図４（c）は方式３の概要を示したものであり、ロボット１は移動せずプロジェクション
位置のみを先行移動させ、被案内者２をロボット後方に止めておく。
ステップ５：行動選択部７での、方式１の選択決定
行動選択部７では、方式２、方式３による先導案内以外の場合は、方式１によって先導案内をする。
図４（a）は方式１の概要を示したものであり、ロボット１の移動行動とプロジェクション位置の移動を同期させて、ロボット１の後方に被案内者２を追従させる。
【実施例】
【００２４】
以下、発明者等が行った、「先導案内ロボットの移動行動と案内用プロジェクション行動が、被案内者の移動行動に及ぼす影響に関する実験」とその評価結果について説明する。
【００２５】
21歳から22歳の男女12名（以下、被験者と記すことがある。）が実験に参加した。実験を行った際の環境を図５に示す。幅3ｍの通路を作り、通路のロボット進行方向右側に、床から0.2m程離れた位置に高さ約1.6m、幅約2.7mほどのスクリーンを2つ設置した。通路左側は仕切りを置き、壁を作った。スクリーンには説明を行う対象として、4枚の動物の写真が床から1.2mほどの高さに貼られており、プロジェクタによって、写真の下に説明文を投影した。
図８は実験に使用したロボット、パンチルトアクチュエータ、プロジェクタの概略を示したものであり、屋内外用の小型移動ロボット（T-frog製, i-Cart mini）の上にパンチルトアクチュエータ（Biclops PT）を搭載しており、プロジェクタ（aigo社製, PT6316L）の投影方向を制御する構成となっている。また、測域センサ（北陽電機製, UTM-30LX）を搭載し、事前に取得した環境内の地図と照合して自己位置を推定する。ロボットによる環境内の地図の取得や，自己位置の推定方法は，Sebastian Thrun et al, “Probabilistic Robotics, “ MIT Pressの方法によって行った。 
実験の評価は，ロボットの行動に伴う被験者の動きを記録すると共に，実験後に被験者がロボットと投影面の動きをどのように感じたか把握するため、5段階の主観評価を行った。質問項目はロボットについて行き易かったか、ロボットは歩く際に邪魔になったか、投影面の位置は見やすかったかの3つである。また投影面を見ているかを確認するため、1回の案内が終了する毎に、投影された内容に関しての簡単な3択質問を行った。
ロボットと投影面の動きの組み合わせは、図４に示す3種類の基本案内行動（ロボットと投影面が両方動く方式１、ロボットのみが動き投影面が停止している方式２、ロボットが停止し投影面のみが動く方式３）に加え，比較のためディスプレイに説明内容を表示する方式４を合わせた計4方式で被験者の動きの影響を調査した。
実験は図５に示す環境で次のような手順で進めた。被験者には、初めにロボットが壁にはられている4枚の写真のうち、どれかの説明文をロボット上のプロジェクタから投影するのでそれを見て来るよう指示した。この際ロボットについて行くようには指示していない。また実験は4回行うこと、方式が1つ終わるごとにアンケートと投影された内容について簡単な質問を行うことを伝えた。被験者は実験の説明を受けた後、ロボットに慣れるため、事前にロボットの移動と投影の様子を確認した。
はじめにロボットは投影を行わずに説明対象の図の前まで約3ｍ〜8ｍの距離を直進した。ロボットはスクリーンから常に1.7mほど離れた位置を保って移動した。
図６は説明対象写真の一例を示したものであり、ロボットは説明対象の写真と一定の距離になると写真の下に、図７に一例を示す静止画説明文の投影を始めた。ロボットの動きを確認した後、被験者は各方式で案内を受け、1つの方式による案内が終わるたび、投影された内容についての3択質問と、アンケートを記入した。方式4以外の3方式の順番は被験者毎に入れ替えた。
【００２６】
実験の結果、投影を行わない状態で、図５に示した初期位置からロボットが移動を開始した際には、すべての被験者がロボットに追従した。引き続きロボットが４つの方式で案内行動を行った際の、被験者の行動をロボットまたは投影面への追従および留まりと判断する基準として、1，2歩の移動や、ロボットが廊下に沿って移動する方向と直交するスクリーン方向への移動は、留まりと見なした。
方式1の、ロボットも投影面も移動する場合は、ロボットに追従した被験者は10人、ロボットに追従しなかった被験者は1人であり、多くの被験者が，ロボットに追従して案内を受ける行動を示した。
方式２の、ロボットのみが先行移動し、投影面は停止している場合では、ロボットに追従した被験者は2人、追従しなかった被験者は10人であり，多くの被験者が，ロボットの先行移動に追従せず，説明を見る行動を示した。
方式３の、ロボットは停止し、投影面のみ移動する場合では、ロボットを追い越し、投影面の側まで見に行った被験者は6人で、ロボットの側で停止した被験者は6人であり、被験者によって行動が分かれる結果となった。実験後、投影面の側まで見に行った被験者に移動した理由を確認したところ、投影された文字が小さく読みにくいためと分かった。そこで、十分な大きさを持つ投影内容で、5人の別の被験者に対して追加実験を行ったところ、5人全員がロボットの側に留まり、投影面の側には移動しなかった。
方式4のディスプレイに表示にする場合は、ロボットに追従した被験者は12人、追従しなかった被験者はいなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の実施形態によれば、博物館、美術館、各種イベント会場等の多くの来訪者が訪れる施設において、人間に代わってロボットに先導案内業務を行わせる場合において、ロボットの移動行動とプロジェクション行動を組み合わせることで、音声やジェスチャーなどを用いた明示的な注意喚起指示を最小限に抑えて、被案内者の移動行動を制御することが可能となり、快適で効率的な案内を実現することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１   先導案内ロボット
２   被案内者
３   プロジェクション
４   周辺環境撮像部
５   パンチルトアクチュエータ
６   プロジェクタ 
７   行動選択部
８   制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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