(57)【要約】      （修正有）【課題】移動体により安定で正確な移動経路を提供できる、移動体の制御方法及び移動体の制御システムを提供する。【解決手段】本発明に係る移動体の制御方法は、移動体の位置情報と目標の位置情報とに基づき、前記移動体と前記目標との間の移動経路の断片を計算し、前記断片を前記移動体に送信することにより、移動体を断片に沿って移動させる。以上のステップを、前記移動体が前記目標に到達するまで、制御部に順番に繰り返し実行させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体と目標との位置情報に基づき、前記移動体と前記目標との間の移動経路の断片を計算することと、
前記断片を前記移動体に送信することと、を含むステップを、前記移動体が前記目標に到達するまで、制御部に順番に繰り返し実行させる、移動体の制御方法。
【請求項２】
前記移動体は、前記移動体を移動させる第一の駆動輪及び第二の駆動輪を有し、前記制御部は、前記移動体から前記目標へ向かう目標の方向ベクトルに基づき、前記目標に対する前記移動体の角度差、角速度及び速度を計算し、前記角速度と前記速度に基づき、前記断片に対応する前記移動体の前記第一の駆動輪及び前記第二の駆動輪の移動速度を計算して、前記断片を前記移動体に送信する、請求項１に記載の移動体の制御方法。
【請求項３】
前記位置情報は、位置検出部により前記移動体及び／又は前記目標の位置を検出して得られる、請求項１又は２に記載の移動体の制御方法。
【請求項４】
前記位置情報は、前記位置検出部が、前記移動体及び／又は前記目標に搭載された検出素子の位置を検出して得られる、請求項３に記載の移動体の制御方法。
【請求項５】
前記制御部は、前記制御部に対する前記位置検出部の応答周期に基づき、前記移動体と前記目標との間の前記移動経路の前記断片を計算する、請求項３又は４に記載の移動体の制御方法。
【請求項６】
前記移動体は、画像検出部を有し、前記画像検出部が前記目標を検出した場合に、前記制御部は、前記移動体の位置情報と前記画像検出部に検出された前記目標の位置情報に基づき、前記断片を計算する、請求項１から５のいずれか１項に記載の移動体の制御方法。
【請求項７】
前記制御部は、前記移動体とは異なる位置に配置される、請求項１から６のいずれか１項に記載の移動体の制御方法。
【請求項８】
前記移動体が前記断片に沿って移動するとき、前記移動体と障害物との距離が第一の距離以下である場合、前記移動体は、前記移動体の前進方向を基準として、前記障害物と反対側に第一の角度シフトした方向に移動する、請求項１から７のいずれか１項に記載の移動体の制御方法。
【請求項９】
前記移動体と前記制御部の応答周期について、連続する２つの応答周期内で、前記移動体と前記障害物との距離が前記第一の距離以下である場合、前記移動体は、前記移動体の前進方向を基準として、前記障害物と反対側に前記第一の角度より大きな第二の角度シフトした方向に移動する、請求項８に記載の移動体の制御方法。
【請求項１０】
前記移動体が前記断片に沿って移動するとき、前記移動体と障害物との距離が第二の距離以下である場合、前記移動体は、前記断片に沿って反対に移動し、前記移動体が通過した前記断片上の点に戻る、請求項１から９のいずれか１項に記載の移動体の制御方法。
【請求項１１】
前記移動体は、第一の移動体及び第二の移動体を含み、前記第一の移動体と前記第二の移動体との距離が第一の距離以下である場合、前記第二の移動体は、前記第二の移動体の前進方向を基準として、前記第一の移動体と反対側に第一の角度シフトした方向に移動する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の移動体の制御方法。
【請求項１２】
前記移動体は、第一の移動体及び第二の移動体を含み、前記第一の移動体と前記第二の移動体との距離が第二の距離以下である場合、前記第二の移動体は、前記第二の移動体が通過した断片に沿って反対に移動し、前記第二の移動体が通過した前記断片上の点に戻る、請求項１から１０のいずれか１項に記載の移動体の制御方法。
【請求項１３】
前記移動経路及び／又は前記断片は、前記移動体と前記目標とを結ぶ仮想直線を基準として、前記移動体の前進方向に突出する曲線である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の移動体の制御方法。
【請求項１４】
移動体と目標との位置情報に基づき、前記移動体と前記目標との間の移動経路の断片を計算することと、
前記断片を前記移動体に送信することと、を含むステップを、前記移動体が前記目標に到達するまで、順番に繰り返し実行するのに用いる制御部を含む、移動体の制御システム。
【請求項１５】
前記移動体は、前記移動体を移動させる第一の駆動輪及び第二の駆動輪を有し、前記制御部は、前記移動体から前記目標に向かう目標の方向ベクトルに基づき、前記目標に対する前記移動体の角度差、角速度及び速度を計算し、前記角速度と前記速度に基づき、前記断片に対応する前記移動体の前記第一の駆動輪及び前記第二の駆動輪の移動速度を計算して、前記断片を前記移動体に送信させる、請求項１４に記載の移動体の制御システム。
【請求項１６】
前記移動体及び／又は前記目標の位置を検出することによって前記位置情報を得る位置検出部を更に含む、請求項１４又は１５に記載の移動体の制御システム。
【請求項１７】
前記位置検出部は、前記移動体及び／又は前記目標に搭載された検出素子の位置を検出することによって前記位置情報を得る、請求項１６に記載の移動体の制御システム。
【請求項１８】
前記制御部は、前記制御部に対する前記位置検出部の応答周期に基づき、前記移動体と前記目標との間の前記移動経路の前記断片を計算する、請求項１６又は１７に記載の移動体の制御システム。
【請求項１９】
前記移動体は、画像検出部を有し、前記画像検出部が前記目標を検出した場合、前記制御部は、前記移動体の位置情報、前記画像検出部に検出された前記目標の位置情報に基づき、前記断片を計算する、請求項１４から１８のいずれか１項に記載の移動体の制御システム。
【請求項２０】
前記制御部は、前記移動体と異なる位置に配置される、請求項１４から１９のいずれか１項に記載の移動体の制御システム。
【請求項２１】
前記移動体が前記断片に沿って移動するとき、前記移動体と障害物との距離が第一の距離以下である場合、前記移動体は、前記移動体の前進方向を基準として、前記障害物と反対側に第一の角度シフトした方向に移動する、請求項１４から２０のいずれか１項に記載の移動体の制御システム。
【請求項２２】
前記移動体と前記制御部の応答周期について、連続する２つの応答周期内で、前記移動体と障害物との距離が第一の距離以下である場合、前記移動体は、前記移動体の前進方向を基準として、前記障害物と反対側に前記第一の角度より大きな第二の角度シフトした方向に移動する、請求項２１に記載の移動体の制御システム。
【請求項２３】
前記移動体が前記断片に沿って移動するとき、前記移動体と障害物との距離が第二の距離以下である場合、前記移動体は、前記断片に沿って反対に移動し、前記移動体が通過した前記断片上の点に戻る、請求項１４から２２のいずれか１項に記載の移動体の制御システム。
【請求項２４】
前記移動体は、第一の移動体及び第二の移動体を含み、前記第一の移動体と前記第二の移動体との距離が第一の距離以下である場合、前記第二の移動体は、前記第二の移動体の前進方向を基準として、前記第一の移動体と反対側に第一の角度シフトした方向に移動する、請求項１４から２３のいずれか１項に記載の移動体の制御システム。
【請求項２５】
前記移動体は、第一の移動体及び第二の移動体を含み、前記第一の移動体と前記第二の移動体との距離が第二の距離以下である場合、前記第二の移動体は、前記第二の移動体が通過した断片に沿って反対に移動し、前記第二の移動体が通過した前記断片上の点に戻る、請求項１４から２３のいずれか１項に記載の移動体の制御システム。
【請求項２６】
前記移動経路及び／又は前記断片は、前記移動体と前記目標とを結ぶ仮想直線を基準として、前記移動体の前進方向に突出する曲線である、請求項１４から２５のいずれか１項に記載の移動体の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の制御方法及び移動体の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体によって物品を運んだり、ガイドをする技術が発展している。移動体とは、例えば、サービスロボットである。ナビゲーションシステムのガイドにより、移動体は、目的地まで物品を運んだり、対象をガイドしたり、特定の領域内で移動できる。
【０００３】
特許文献１においては、複数の移動体の移動経路を計算して、移動体が相互に衝突するか否か予測することによって移動経路を修正するナビゲーションシステムを公開している。特許文献２においては、検出素子（例えば、検出ラベル）によって移動体の位置情報を測定することによって移動体から目的地までの移動経路を設定して、移動体を当該移動経路に基づいて目的地まで移動させる移動ロボットシステムが開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２においては、移動体の移動経路を計算した後で移動体の位置決めがずれたとき、又は障害物を回避した後、新たに位置決めする、及び／又は新たに移動経路を計算する場合に移動体の現在位置から目的地までの移動経路を一度の計算で完成させる方式を採用しているため、当該移動経路は、最適な経路ではない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１７５９８４公報
【特許文献２】特開２０１７−１７６６５６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、移動体により安定で正確な移動経路を提供できる、移動体の制御方法及び移動体の制御システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示的な実施形態に係る移動体の制御方法は、移動体と目標の位置情報に基づき、前記移動体と前記目標との間の移動経路の断片を計算することと、前記断片を前記移動体に送信することと、を含むステップを、前記移動体が前記目標に到達するまで、制御部に順番に繰り返し実行させる。
【０００８】
本発明の例示的な実施形態に係る移動体の制御システムは、移動体と目標の位置情報に基づき、前記移動体と前記目標との間の移動経路の断片を計算することと、前記断片を前記移動体に送信することと、を含むステップを、前記移動体が前記目標に到達するまで、順番に繰り返し実行するのに用いる制御部を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の移動体の制御方法及び移動体の制御システムは、制御部より安定で正確な、移動体から目標までの移動経路を移動体に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態の移動体の制御システムの概略図である。
【図２】図２は、図１の移動体の制御システムの変形例の概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１の移動体の移動経路の概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１の移動体の移動経路の概略図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図１の移動体の移動経路の概略図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図１の移動体の移動経路の概略図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図１の移動体の移動経路の概略図である。
【図４】図４は、図１の移動体の制御方法のフローの概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１の移動体の移動過程において障害物に遭遇した場合の障害物回避モードの概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図１の移動体の移動過程において障害物に遭遇した場合の障害物回避モードの概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図１の移動体の移動過程において障害物に遭遇した場合の障害物回避モードの概略図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図１の移動体の移動過程において障害物に遭遇した場合の障害物回避モードの概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図１の移動体の移動過程において障害物に遭遇した場合の別の障害物回避モードの概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図１の移動体の移動過程において障害物に遭遇した場合の別の障害物回避モードの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態を詳細に説明する。便宜上、異なる実施形態において同じ部材符号及び記述により同じ又は相似する部分を表す。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態の移動体の制御システムの概略図である。図２は、図１の移動体の制御システムの変形例の概略図である。図２の変形例は、複数の移動体の実施形態を例示することを意図しており、移動体の制御システムにおけるその他の部分及び移動体の構成は、図１の実施形態に類似しているため、図１に関する説明は、いずれも図２の変形例に用いることができるが、これに限定しない。
【００１３】
本実施形態において、移動体の制御システム１００は、制御部１１０を含み、図１に示すように１つの移動体１０２と通信接続することができ、図２に示すように複数の移動体１０２ａ及び１０２ｂと通信接続することもできる。制御システム１００が移動体１０２又は移動体１０２ａ及び１０２ｂを制御することによって、移動体１０２又は移動体１０２ａ及び１０２ｂは、目標に移動する。ここで、移動体１０２、１０２ａ及び１０２ｂは、例えば、サービスロボットであり、目標は、例えば、目的地又は対象である。移動体１０２、１０２ａ及び１０２ｂとしてのサービスロボットは、所定の目的地に移動、検出素子（例えば、検出ラベル）付きの対象を追跡、対象を目的地にガイド、又は、検出素子（例えば、検出ラベル）付きの対象と共に移動することができ、上記応答モードは、下記に説明する実施形態により実現できる。
【００１４】
図１を参考にすると、本実施形態において、制御部１１０は、移動体１０２と異なる位置に配置されている。即ち、制御部１１０は、後端から、制御信号を移動体１０２に提供する。このように、移動体１０２には追加の制御部を取り付ける必要が無く、制御部１１０により制御することによって移動体１０２の負荷を簡略化することができる。また、複数の移動体（例えば、図２の変形例の移動体１０２ａ及び１０２ｂ）を採用する場合、制御部１１０により複数の移動体１０２ａ及び１０２ｂを集中的に制御でき、同じ操作環境における複数の移動体１０２ａ及び１０２ｂの管理及び操作に役立つ。
【００１５】
本実施形態において、制御部１１０は、移動体１０２と目標の位置情報に基づき、移動体１０２と目標との間の移動経路の断片を計算し、断片を移動体１０２に送信して、移動体１０２を断片で移動させる。それから、制御部制御部１１０は、移動体１０２が目標に到達するまで、上記ステップを順番に繰り返して実行する。これに基づき、移動体の制御システム１００は、移動体１０２及び／又は目標の位置を検出して、位置情報を得る検出位置決め部材を更に含む。位置情報は、位置検出部１２０により移動体１０２及び／又は目標の位置を検出できる。それから、位置検出部１２０は、位置情報を制御部１１０に送信し、制御部１１０に、移動体１０２と目標との間の移動経路の断片を計算させ、断片を移動体１０２に送信して、移動体１０２を断片に沿って移動させることができる。
【００１６】
詳細には、本実施形態において、位置検出部１２０は、移動体１０２及び目標と異なる位置に配置される。即ち、位置検出部１２０は、離れた場所から移動体１０２及び／又は目標を検出できる。また、位置検出部１２０は、移動体１０２及び／又は目標に搭載された検出素子の位置を検出して移動体１０２及び／又は目標の位置情報を得る。また、位置検出部１２０は、更に、フィルタ素子１３０、例えば、ローパスフィルタ（ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）が搭載され、位置検出部１２０が検出した位置情報をフィルタリングする、即ち、位置検出部１２０が検出した位置情報に伴うクラッタを除去して、位置検出部１２０が検出した位置情報を更に正確にすることができる。しかしながら、本発明は、フィルタ素子の種類及び配置を限定せず、必要性に基づいて採用してもよいし、採用しなくてもよい。
【００１７】
更に、移動体１０２に、検出素子１０４、例えば、検出ラベルが搭載されており、位置検出部１２０は、移動体１０２に搭載された検出素子１０４の位置を検出して、移動体１０２の位置情報（移動体１０２ａ及び１０２ｂも同じであるが、これに限定しない）を得ることができる。それから、位置検出部１２０は、移動体１０２の位置情報を制御部１１０に送信する。反対に、使用状況の違いによって、目標が所定の目的地又は定点に位置するか、移動状態にあり、移動体１０２の使用モードに基づいて検出素子を搭載するか否かを選択できる。以下では、上記使用モードについて説明する。
【００１８】
目標が、例えば、所定の目的地である場合、移動体１０２は、目的地に移動でき、対象を目的地にガイドするのに用いることもできる。このとき、目的地は、例えば、制御部１１０に保存した地図中に予め設定した定点であり、即ち、目的地の位置情報をすでに知っており、目的地に検出素子を設置する必要は無い。位置検出部１２０が移動体１０２の位置情報を制御部１１０に送信した後、制御部１１０は、位置検出部１２０が送信した移動体１０２の位置情報、事前に知っている目的地の位置情報に基づき、移動体１０２と目標とする目的地との間の移動経路の断片を計算し、断片を移動体１０２に送信して、移動体１０２を断片に沿って移動させることができる。
【００１９】
更に、目標は、例えば、検出素子付きの対象である（例えば、対象とする使用者は、検出ラベルが搭載されたブレスレットや身分証明タグを着用する）場合、移動体１０２は、定点に位置する対象を追跡でき、移動状態にある対象と共に移動することもできる。この時、位置検出部１２０は、それぞれ移動体１０２に搭載された検出素子１０４及び目標とする対象の検出素子の位置を検出して、移動体１０２及び目標とする対象の位置情報を得る。それから、制御部１１０は、位置検出部１２０が送信した移動体１０２及び目標とする対象の位置情報に基づき、移動体１０２と目標とする対象との間の移動経路の断片を計算し、断片を移動体１０２に送信し、移動体１０２を断片に沿って移動させることができる。
【００２０】
また、本実施形態において、目標は、例えば、検出素子付きの対象であり、且つ、移動体１０２が移動状態にある対象と共に移動するとき、移動体１０２は、画像検出部１０６を更に備えることもできる。画像検出部１０６は、例えば、カメラであるが、これに限定しない。画像検出部１０６は、移動体１０２に搭載され、特定の範囲内にある目標（例えば、検出素子付きの対象）を検出する。画像検出部１０６が目標を検出する場合、制御部１１０は、位置検出部１２０により移動体１０２の位置を検出して得られる移動体１０２の位置情報、及び画像検出部１０６に検出された目標的位置情報に基づき、断片を計算する。このように、移動体１０２は、断片に沿って移動することもでき、特に、移動状態にある対象と共に移動することもできる。
【００２１】
図３Ａから図３Ｅは、図１の移動体の移動経路の概略図である。図４は、図１の移動体の制御方法のフローの概略図である。ここで、図３Ａから図３Ｅは、図４と併せて移動体１０２の移動経路の断片式の計算方式を説明する。本実施形態において、固定状態にある目標５０（例えば、所定の目的地）を例とすると、移動体１０２の位置情報は、図１の検出位置決め部材１２０により移動体１０２を検出して位置決めして得られ、目標５０の位置情報は、制御部１１０に予め保存されている既知の位置情報、位置検出部１２０により目標の位置を検出して得られる位置情報、又は、画像検出部１０６により目標の位置を検出して得られる位置情報であってもよいが、これに限定しない。制御部１１０は、移動体１０２の位置情報及び目標５０の位置情報に基づき、移動体１０２の移動経路の断片を計算し、断片を移動体１０２に送信する。即ち、制御部１１０は、後述の計算方式により移動体１０２が移動するのに必要な移動経路の断片を得て、移動体１０２に送信して、移動体１０２を断片に沿って移動させて、計算と送信のステップを繰り返し実行することで、目標に移動するまで、移動体１０２を繰り返し断片に沿って移動させる。
【００２２】
図４を参照して、移動体の制御方法が開始した（即ち、ステップＳ１００に入った）後、まず、ステップＳ１０２において、図１の位置検出部１２０により移動体１０２の位置を検出して、移動体１０２の位置情報を得る。同様に、目標（例えば、目的地又は対象）についても図１の位置検出部１２０により位置を検出して、目標の位置情報を得るが、目標の位置情報は、制御部１１０に予め保存されている既知の位置情報、又は、画像検出部１０６により目標の位置を検出して得られる位置情報であってもよいが、本発明は、これに限定しない。次いで、ステップＳ１０４において、制御部１１０は、移動体１０２と目標５０の位置情報に基づき、移動体１０２と目標５０との間の移動経路の断片（計算方式は、後で説明する）を計算し、それから、ステップＳ１０６において、断片を移動体１０２に送信する。このように、ステップＳ１０８において、移動体１０２は、断片に沿って移動する。
【００２３】
更に、制御部１１０は、制御部１１０に対する位置検出部１２０の応答周期（即ち、応答周波数の逆数）に基づき、計画された経路の断片が対応する時間セクションを決定する。また、移動経路及び／又は断片は、移動体１０２及び目標５０を連結する仮想直線（例えば、図３Ａの点線の直線に示す）を基準として、移動体１０２の前進方向（即ち、移動体１０２の速度ベクトルの方向であり、図３Ａの点線の直線に沿って移動体１０２から目標５０に向かう方向）に突出する曲線（例えば、図３Ａの点線の曲線に示す）である。即ち、制御部１１０は、移動体１０２及び目標５０を連結する仮想直線（例えば、図３Ａの点線の直線に示す）を基準として、移動体１０２の前進方向に突出する曲線（例えば、図３Ａの点線の曲線に示す）を計算し、時間セクションに対応する移動量を断片（例えば、図３Ａの矢印が示す）とする。このように、移動体１０２が断片に沿って移動し（即ち、図３Ａの矢印の起点から終点に移動する）、図３Ａに記載の状態から図３Ｂに記載の状態に変わる。
【００２４】
移動体１０２が断片に沿って移動した後、ステップＳ１１０の判断ステップに入る。即ち、判断移動体１０２が目標５０に到達したか否か判断する。到達していない場合、上記ステップＳ１０２からＳ１０８を順番に繰り返し実行して、制御部１１０に、移動体１０２及び目標５０の位置情報に基づき、次の断片を計算させて、移動体１０２を次の断片に沿って移動させる。このように、上記ステップＳ１０２からＳ１０８を繰り返し実行して、図３Ｂから図３Ｃ、図３Ｃから図３Ｄ、図３Ｄから図３Ｅに示す移動過程にあるように、移動体１０２が断片に沿って移動した後、ステップＳ１１０の判断ステップに入る。図３Ａから図３Ｅの実施形態において、図３Ｅの状態まで、移動体１０２が断片に沿って移動した後、移動体１０２は、目標５０に到達できる。このとき、ステップＳ１１０の判断ステップにおいて、目標５０に到達したと判断し、Ｓ１１２の終了ステップに入る。このように、制御部１１０は、移動体１０２と目標５０の現在の位置情報に基づき、移動体１０２と目標との間の移動経路の断片を計算して、断片を移動体に送信して、移動体１０２を断片に沿って移動させて、それから、次の計算を継続するか否か判断し、各応答周期が対応する時間セクションにおいて、移動体１０２が目標５０に到達するまで、上記ステップを順番に繰り返し実行する。
【００２５】
また、図３Ａから図３Ｅにおいては、所定の目的地を目標５０として説明したが、目標５０の位置情報は、事前に知らない、又は、目標が移動状態（即ち、位置情報が固定していない）にある場合、位置検出部１２０により目標の位置を検出して、目標５０の現在の位置情報を得て、いつでも制御部１１０に送信してもよい。このように、目標５０の位置情報は、事前に知らない、又は、目標５０が移動状態にある場合であっても、制御部１１０は、移動体１０２と目標５０の現在の位置情報に基づき、移動経路の断片を計算して、断片を移動体１０２に送信して、移動体１０２が目標５０に到達するまで、移動体１０２を断片に沿って移動させることができる。
【００２６】
ここからわかるように、本実施形態において、移動体の制御システム１００及びそれが採用する制御方法は、断片式の方式により、移動体１０２から目標までの間の移動経路を計算する。即ち、制御部１１０は、移動体１０２及び目標の現在の位置情報に基づき、所定の移動毎の断片を正確に計算して、移動体１０２を目標に安定的に移動させる。これにより、より安定で正確な移動経路を移動体に提供できる。移動体の制御システム１００及びそれが採用する制御方法は、断片式の方式により、移動体１０２から目標までの間の移動経路を計算して、目標に到達するまで、移動体１０２を毎回断片に沿って移動させている。しかし、制御部１１０の計算速度は、極めて速く、制御部１１０は、計算された断片を移動体１０２にすぐに送信できることから、移動体１０２の移動は、多段の断片動作に分割されることはなく、連続的である。このように、移動体１０２は、断片で連続的に移動して、移動体１０２を目標により安定で正確に移動させることができる。
【００２７】
制御部１１０が移動体１０２と目標の位置情報に基づき、断片を計算する計算方式について、一例として以下に説明するが、これに限定しない。本実施形態において、移動体１０２は、移動手段として、移動体１０２を移動させる不図示の第一の駆動輪及び第二の駆動輪（例えば、左輪又は右輪、前輪又は後輪であってもよく、２つ以上の駆動輪を用いてもよい）を有する。制御部１１０が移動体１０２と目標の方向ベクトルに基づき、目標５０に対する移動体１０２の角度差、角速度及び速度等の移動体１０２に関する移動パラメータを計算して、角速度及び速度に基づき、移動体１０２の第一の駆動輪及び第二の駆動輪の断片に対応する移動速度を計算して、断片を移動体１０２に送信し、それから、移動体１０２を断片で移動させることができる。
【００２８】
更に、本実施形態において、移動体１０２の方向ベクトルＶｍ及び移動体１０２に対する目標５０の方向ベクトルＶｇ等の位置情報に基づき、制御部１１０は、以下の公式１により両者の間の角度差Δθを計算でき、それから、以下の公式２により移動体１０２の角速度ωを計算できる。又は、移動体１０２の駆動速度ｖを更に計算できる。ここで、制御部１１０は、制御部１１０に対する位置検出部１２０の応答周期（即ち、応答周波数の逆数）に基づき、計算された経路の断片が対応する時間セクションΔｔを決定し、これにより移動体１０２と前記目標５０との間の移動経路の断片を計算する。したがって、角速度ωの計算公式は、パラメータとして、時間セクションΔｔを含む。また、公式２において、Ｋｐ値は、調整が必要な角度範囲内で速度差を調整することに由来するパラメータであり、Ｋｐ値の調整後の誤差において、Ｋｉ値は、誤差の補償に必要なパラメータをリアルタイム積分するパラメータである。また、速度ｖは、移動体１０２が使用する駆動モータの性能によって決まり、これにより最高の速度ｖが決まるが、本発明は、これに限定しない。
【００２９】
【数１】
2020053031.tif 000003
【００３０】
移動体１０２の角度差Δθ、角速度ω及び駆動速度ｖ等の移動パラメータを計算した後、移動体１０２の規格パラメータ（例えば、移動体１０２の本体の長さｌ及び移動体１０２に採用される駆動輪の直径Ｒ）と併せて、制御部１１０は、これに基づき、以下の公式３及び公式４により移動体１０２の第一の駆動輪及び第二の駆動輪（例えば、左輪及び右輪）それぞれの移動速度ＶＲ及びＶＬを計算して、移動体１０２に送信する。
【００３１】
【数２】
2020053031.tif 000004
【００３２】
上記計算方式に基づき、制御部１１０は、移動体１０２の位置情報（例えば、方向ベクトルＶｍは、位置検出部１２０により移動体１０２を検出して位置決めして得られる）及び目標５０の位置情報（例えば、方向ベクトルＶｍは、制御部１１０に予め保存されている既知の位置情報、位置検出部１２０により目標の位置を検出して得られる位置情報、又は、画像検出部１０６により目標の位置を検出して得られる位置情報であってもよい）に基づき、移動体１０２の角度差Δθ、角速度ω及び駆動速度ｖ等の移動パラメータを計算して、移動体１０２の移動速度ＶＲ及びＶＬを計算する。それから、移動体１０２の移動速度ＶＲ及びＶＬ並びに対応する時間セクションΔｔに基づき、移動体１０２の第一の駆動輪及び第二の駆動輪のそれぞれの移動量を計算でき、移動体１０２と目標５０との間の移動経路の断片を計算でき、断片を前記移動体１０２に送信して、移動体１０２を断片に沿って移動させることができる。上記の制御部１１０に関する計算方式は、本発明の一例でしかなく、制御部１１０は。その他の計算方式を採用して断片を計算しても良く、本発明は、これに限定しない。
【００３３】
また、上記の説明は、移動体１０２の移動過程において障害物に遭遇しない場合の実施形態についてである、即ち、移動体１０２は、目標５０に到達するまで、制御部１１０によって計算された移動経路の断片に基づいて移動することができるが、図３Ａから図３Ｅの移動体１０２の移動過程において障害物に遭遇するとき、移動体１０２は、障害物回避モードにより障害物を回避できる。以下に図面と併せて、移動体１０２の移動過程において障害物に遭遇する障害物回避モードを説明する。
【００３４】
図５Ａから図５Ｄは、図１の移動体の移動過程において障害物に遭遇する障害物回避モードの概略図である。本実施形態において、移動体１０２が断片に沿って移動する過程において、障害物６０が存在するか否かは、移動体１０２自身により検出される。障害物回避モードを開始するか否かも、移動体１０２自身により判定される。移動体１０２が断片に沿って移動する過程において、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが後述の第一の距離より大きい場合、移動体１０２と障害物６０は現在の状態下で十分な距離があるとみなすことができ、移動体１０２は、障害物回避モードを開始せず、制御部１１０に計算された断片に基づき、継続して移動する、又は、次の時間セクション内で制御部１１０が再計算して得た次の断片に基づいて継続して移動する。しかしながら、移動体１０２が断片に沿って移動するとき、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが後述の第一の距離以下である場合（例えば、図５Ａの状態）、移動体１０２は、障害物回避モードを開始する。このとき、移動体１０２は、移動体１０２の前進方向（即ち、図５Ａの点線の曲線に対応する実線の矢印が指す方向）を基準として、障害物６０と反対側に第一の角度θ１シフトした方向（例えば、図５Ａの別の実線の矢印が指す方向）に移動して、図５Ａの状態から図５Ｂの状態に変わる。
【００３５】
具体的には、障害物回避モードは、障害物６０を回避するモードを指す。第一の距離とは、移動体１０２と障害物６０との間の十分な距離を指し、実際に採用する数値は、必要に応じて調整できる。図５Ａでは、障害物６０を移動体１０２の移動経路の断片の左側に図示しているが、障害物６０が移動体１０２の移動経路の断片に存在するか否か、又は、断片のどの側に位置するかには関わらず、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離より小さいとき、移動体１０２は、障害物６０との距離が十分ではない（例えば、移動体１０２の側辺と障害物６０との距離が十分ではない）可能性があることを表す。このように、移動体１０２が断片で移動するとき、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離以下である場合、移動体１０２は、移動体１０２の前進方向（即ち、図５Ａの点線の曲線に対応する実線の矢印が指す方向）を基準として、障害物６０と反対側に第一の角度θ１シフトした方向（例えば、図５Ａの別の実線の矢印が指す方向）に移動して、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが、障害物６０と反対側に、安全距離とする第一の距離以上に広がることを確保できる。このとき、移動体１０２と障害物６０との距離ｄは、第一の距離以上より大きく、障害物回避モードを実行する必要は無い。制御部１１０は、新たに、移動体１０２と目標５０の現在の位置情報に基づき、新たな移動経路の断片（例えば、図５Ｂの点線の直線、点線の曲線及び実線の矢印等は、図３Ａから図３Ｅの計算方式に対応する）を計算して、移動体１０２を継続して目標５０に移動させる（目標５０が移動状態であったとしても、同様に、目標５０の現在の位置情報に基づき計算する）。
【００３６】
図５Ｃは、移動体１０２が図５Ａに示す実施形態にあるように、障害物回避モードを開始して、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離より大きくなるまで移動した後、移動体１０２は、制御部１１０に基づき、新たな移動経路の断片を新たに計算して、移動する過程において、障害物６０に再度遭遇した場合を表すものである。このように、移動体１０２と制御部１１０の応答周期について、連続する２つの応答周期内で、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離以下である場合、移動体１０２は、移動体１０２の前進方向（即ち、図５Ｃ点線の曲線に対応する実線の矢印が指す方向）を基準として、障害物６０と反対側に第一の角度θ１より大きな第二の角度θ２シフトした方向（例えば、図５Ｃの別の実線の矢印が指す方向）に移動して、図５Ｃの状態から図５Ｄの状態に変わる。
【００３７】
具体的には、移動体１０２が断片で移動する過程において、移動体１０２が、連続する２つの応答周期内のいずれにおいても、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離以下である場合に遭遇すると、この領域は、複数の障害物６０を有する、又は障害物６０が移動状態にあると考えることができる。このとき、障害物回避モードは、図５Ａから図５Ｂの障害物回避モードとは異なる。移動体１０２は、移動体１０２の前進方向（即ち、図５Ｃ点線の曲線に対応する実線の矢印が指す方向）を基準として、障害物６０と反対側に第一の角度θ１より大きな第二の角度θ２シフトした方向（例えば、図５Ｃの別の実線の矢印が指す方向）に移動して、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが、障害物６０と反対側に、安全距離とする第一の距離以上に広がることを確保でき、第一の角度θ１より大きな第二の角度θ２の方向で障害物６０から更に離れる。
【００３８】
図５Ｃの状態から図５Ｄの状態に変わった後、移動体１０２と障害物６０との距離ｄは、安全距離とする第一の距離以上に広がっており、障害物回避モードを実行する必要は無い。このとき、制御部１１０は、新たに、移動体１０２と目標５０の現在の位置情報に基づき、新たな移動経路の断片（例えば、図５Ｄの点線の直線、点線の曲線及び実線の矢印等は、図３Ａから図３Ｅの計算方式に対応する）を計算して、移動体１０２を継続して目標５０に移動させる（目標５０が移動状態であったとしても、同様に、目標５０の現在の位置情報に基づき計算する）。しかしながら、移動体１０２と制御部１１０の次の応答周期において、移動体１０２の移動過程に、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離以下である場合が依然としてありうる（例えば、複数の障害物６０が存在する、又は、障害物６０が移動状態にある）場合、移動体１０２は、再度、図５Ｃから図５Ｄの障害物回避モードにより、移動体１０２の前進方向（即ち、図５Ｄの実線の矢印が指す方向）を基準として、障害物６０と反対側に第一の角度θ１より大きな第二の角度θ２シフトした方向に移動して、更に避障物６０から離れる。
【００３９】
図６Ａと図６Ｂは、図１の移動体の移動過程において障害物に遭遇する別の障害物回避モードの概略図である。本実施形態において、移動体１０２が断片で移動するとき、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第二の距離以下である（例えば、図６Ａの状態）場合、移動体１０２は、別の障害物回避モードを開始する。第二の距離とは、第一の距離より更に小さな距離であり、実際に採用する数値は、必要に応じて調整できる。図６Ａでは、障害物６０を移動体１０２の移動経路の断片に図示しているが、障害物６０が移動体１０２の移動経路の断片に存在するか否かとは関わらず、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第二の距離より小さい時、移動体１０２と障害物６０との間には十分な距離がない（例えば、移動体１０２の側辺が障害物６０に擦る）可能性がある。このとき、移動体１０２は、断片に沿って反対に移動し、移動体１０２が通過した前記断片上の点に戻り、図６Ａの状態から図６Ｂの状態に変わる。
【００４０】
具体的には、第二の距離は、第一の距離より更に小さな距離であることから、正常な場合、移動体１０２は、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離より小さいとき、図５Ａから図５Ｄの障害物回避モードを始動できる。しかしながら、移動体１０２が断片に沿って移動する過程において、移動体１０２に近づく障害物６０が突然現れた（例えば、図６Ａの障害物６０が点線部から実線部に移動して移動体１０２に近づく）とき、又は、移動体１０２が、図５Ａから図５Ｂ又は図５Ｃから図５Ｄの障害物回避モードにより１つ目の障害物を回避したことで、別の障害物に突然近づくとき、このような突発的な状況下で、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが突然第二の距離より小さくなる可能性がある。このとき、移動体１０２と障害物６０は、非常に近いことから、図５Ａから図５Ｂ又は図５Ｃから図５Ｄの障害物回避モードを採用した場合でも、次の応答周期において、移動体１０２と障害物６０が安全距離以上に広がっておらず、障害物回避モードを開始する必要がある状態の可能性がある。これに基づき、移動体１０２は、そのタイミングで断片に沿って移動したため、断片上に障害物が無いことを保証でき、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離より更に小さな第二の距離以下である場合（例えば、図６Ａの状態）、移動体１０２は、断片に沿って反対に移動し、移動体１０２が通過した断片上の点に戻る。
【００４１】
これにより、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離以上より大きいことから、障害物回避モードを実行する必要が無くなる。制御部１１０は、新たに、移動体１０２と目標５０の現在の位置情報に基づき、新たな移動経路の断片（例えば、図６Ｂの点線の直線及び点線の曲線等は、図３Ａから図３Ｅの計算方式に対応する）を計算して、移動体１０２を継続して目標５０に移動させる（目標５０が移動状態であったとしても、同様に、目標５０の現在の位置情報に基づき計算する）。この過程において、障害物６０が移動状態にあって、以前の位置から離れている場合、移動体１０２は、制御部１１０に計画された新たな移動経路の断片に基づき、目標５０に到達するまで継続して移動できる（障害物回避モードを実行する必要が無い）。障害物６０が固定状態にあって、以前の位置に位置している場合、障害物６０は、突発的な状況ではなく、移動体１０２が断片で移動する過程において、移動体１０２と障害物６０との距離ｄが第一の距離より小さい場合、図５Ａから図５Ｂの障害物回避モード（移動体１０２の前進方向を基準として、障害物６０と反対側に第一の角度θ１シフトした方向に移動）を開始して、移動体１０２を障害物６０と反対側に、安全距離とする第一の距離以上に広げる。その後、移動体１０２は障害物回避モードを実行する必要が無く、制御部１１０は、新たに、移動体１０２と目標５０の現在の位置情報に基づき、新たな移動経路の断片を計算して、移動体１０２を継続して目標５０に移動させる（目標５０が移動状態であったとしても、同様に、目標５０の現在の位置情報に基づき計算する）。
【００４２】
上記図５Ａから図５Ｄ及び図６Ａと図６Ｂに記載の移動体１０２の障害物回避モードに関して、移動体１０２が断片で移動する過程において、障害物６０に遭遇する場合を説明しているが、本実施形態の移動体の制御システム１００が複数の移動体（例えば、図２の移動体１０２ａ及び１０２ｂ）を同時に制御する時、そのうち一方の移動体１０２ａは、他方の移動体１０２ｂに対して、移動状態にある障害物になる可能性もある。したがって、制御部１１０が複数の移動体を同時に制御する実施方式について、各移動体はいずれも障害物回避モードによりその他の移動体を回避してもよい。
【００４３】
具体的には、上記図５Ａから図５Ｂに示す実施形態によって第一の移動体とする移動体１０２ａと、第二の移動体とする移動体１０２ｂと、を含む障害物回避モードを説明する場合、第一の移動体（図５Ａから図５Ｂの障害物６０に相当）と第二の移動体（図５Ａから図５Ｂの移動体１０２に相当）との距離ｄが第一の距離以下である場合、第二の移動体（図５Ａから図５Ｂの移動体１０２に相当）は、第二の移動体の前進方向（即ち、図５Ａ点線の曲線に対応する実線の矢印が指す方向）を基準として、第一の移動体（図５Ａから図５Ｂの障害物６０に相当）と反対側に第一の角度θ１シフトした方向（例えば、図５Ａの別の実線の矢印が指す方向）に移動して、図５Ａの状態から図５Ｂの状態に変わり、第二の移動体と第一の移動体との距離を第一の距離以上に広げる。
【００４４】
同様に、上記図５Ｃから図５Ｄに示す実施形態によって第一の移動体とする移動体１０２ａと、第二の移動体とする移動体１０２ｂと、を含む障害物回避モードを説明する場合、連続する２つの応答周期内で、第二の移動体（図５Ｃ〜図５Ｄの移動体１０２に相当）と第一の移動体（図５Ｃから図５Ｄの障害物６０に相当）との距離ｄが第一の距離以下である場合、第二の移動体（図５Ｃから図５Ｄの移動体１０２に相当）は、第二の移動体の前進方向（即ち、図５Ｃ点線の曲線に対応する実線の矢印が指す方向）を基準として、第一の移動体（図５Ｃから図５Ｄの障害物６０に相当）と反対側に第一の角度θ１より大きな第二の角度θ２シフトした方向（図５Ｃの別の実線の矢印が指す方向）移動して、図５Ｃの状態から図５Ｄの状態に変わる。
【００４５】
同様に、上記図６Ａから図６Ｂに示す実施形態によって第一の移動体とする移動体１０２ａと、第二の移動体とする移動体１０２ｂと、を含む障害物回避モードを説明する場合、第二の移動体（図６Ａから図６Ｂの移動体１０２に相当）が断片に沿って移動するとき、第一の移動体（図６Ａから図６Ｂの障害物６０に相当）と第二の移動体（図６Ａから図６Ｂの移動体１０２に相当）との距離ｄが、第一の距離より更に小さな第二の距離以下である場合（例えば、図６Ａの状態）、第二の移動体（図６Ａから図６Ｂの移動体１０２に相当）は、第二の移動体が通過した断片で反対に移動し、第二の移動体が通過した断片上の点に戻り、図６Ａの状態から図６Ｂの状態に変わる。
【００４６】
上記障害物回避モードによって第一の移動体（図５Ａから図５Ｄ又は図６Ａから図６Ｂの障害物６０に相当）を回避した後、第二の移動体（図５Ａから図５Ｄ又は図６Ａから図６Ｂの移動体１０２に相当）と第一の移動体との距離ｄが第一の距離以上より大きいと、障害物回避モードを実行する必要が無い。制御部１１０は、新たに、第二の移動体と目標５０の現在の位置情報に基づき、新たな移動経路の断片を計算して、第二の移動体を継続して対応する目標５０に移動させる（目標５０が移動状態であったとしても、同様に、目標５０の現在の位置情報に基づき計算する）。
【００４７】
上記実施形態は、第二の移動体が第一の移動体を回避することを例として説明したが、逆も同様であり、第一の移動体も上記障害物回避モードにより第二の移動体を回避できる。同様に、上記実施形態は、第一の移動体を障害物に対比して説明したが、第二の移動体が障害物回避モードを開始して第一の移動体を回避すると同時に、第一の移動体も障害物回避モードを開始して第二の移動体を回避するか否かによらず、第二の移動体が第一の移動体を回避した後、制御部１１０は、新たに、第一の移動体と第一の移動体が対応する目標（第二の移動体の目標と同じであっても異なっていてもよい）の現在の位置情報に基づき、新たな移動経路の断片を計算して、第一の移動体を継続して第一の移動体が対応する目標に移動させる（目標が移動状態であったとしても、同様に、目標の現在の位置情報に基づき計算する）。ここからわかるように、本実施形態において、移動体の制御システム１００が複数の移動体を同時に制御するとしても、各移動体１０２は、上記回避機能を具備し、障害物又はその他の移動体と十分な距離を維持できる。
【００４８】
以上より、本発明の移動体の制御方法及び移動体の制御システムは、制御部に、移動体と目標の位置情報に基づき、移動体と目標との間の移動経路の断片を計算させ、断片を移動体に送信する。それから、移動体が前記目標に到達するまで、上記ステップを順番に繰り返し実行する。また、移動体が断片で移動する過程において、移動体自身は、障害物回避モードを具備し、障害物、又は別の移動体を効果的に回避して、上記方式により移動経路の断片を新たに計算することができる。このように、本発明の移動体の制御方法及び移動体の制御システムは、断片式の方式により移動体から目標までの間の移動経路を計画して、より安定で正確な移動経路を移動体に提供できる。
【００４９】
以上の各実施形態は、本発明の技術案を説明するためのものであり、本発明を各実施形態の内容に限定するものではない。上記各実施形態を参照して、本発明を詳細に説明しているが、当業者は、上記各実施形態に記載の技術案を、その趣旨を逸脱しない範囲において補正したり、その一部又は全部の技術特徴を等価置換してもよく、これらの補正又は置換は、対応する技術案の本質を本発明の各実施形態の技術案の範囲から逸脱させてはいない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、断片式の方式により移動体から目標までの間の移動経路を計画して、移動体により安定で正確な移動経路を提供できる移動体の制御方法及び移動体の制御システムを提供する。
【符号の説明】
【００５１】
５０：目標
６０：障害物
１００：制御システム
１０２、１０２ａ、１０２ｂ：移動体
１０４：検出素子
１０６：画像検出部
１１０：制御部
１２０：位置検出部
１３０：フィルタ素子
Ｓ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０、Ｓ１１２：ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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