(57)【要約】      （修正有）【課題】操作意図を反映させて移動させると共に、障害物との衝突を自律的に回避させて移動させる。【解決手段】移動体は、移動装置２１を用いて移動環境内を移動する。移動体は、移動環境に存在する障害物を検出する障害物検出部２６と、移動環境内の所定の基準位置を原点とするグローバル座標系において、入力される操作情報に応じた通過点制御量を算出し、その通過点制御量を用いて制御される前記移動体との相対方向に沿って、自己位置から所定の距離離れた地点に通過点を設定する通過点設定部２７と、設定した通過点へと到達するための移動動作を計画すると共に、障害物検出部２６により進行方向前方に障害物を検出した場合には、その障害物を回避するための移動動作を自律的に計画する動作計画部２３と、計画した移動動作に基づいて、移動装置２１を制御する移動制御部２４と、を備える。【選択図】図３
2010250536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動装置を用いて移動環境内を移動する移動体であって、
前記移動環境に存在する障害物を検出する障害物検出部と、
前記移動環境内の所定の基準位置を原点とするグローバル座標系において、入力される操作情報に応じた通過点制御量を算出し、当該通過点制御量を用いて制御される前記移動体との相対方向に沿って、自己位置から所定の距離離れた地点に通過点を設定する通過点設定部と、
設定した前記通過点へと到達するための移動動作を計画すると共に、前記障害物検出部により進行方向前方に障害物を検出した場合には、当該障害物を回避するための移動動作を自律的に計画する動作計画部と、
計画した前記移動動作に基づいて、前記移動装置を制御する移動制御部と、
を備える移動体。
【請求項２】
前記動作計画部は、
設定した前記通過点へと到達するための経路を探索し、当該経路に追従するための移動動作を計画すると共に、前記障害物検出部により進行方向前方に障害物を検出した場合には、当該障害物を回避するための回避経路を探索し、当該回避経路に追従するための移動動作を自律的に計画する
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記移動環境の地図情報を参照して、指定される目標地点へと自律的に移動する自律移動モードと、操縦者による操縦モードと、を備え、
前記操縦モードに切り替えられた場合に、
前記入力される操作情報に従って移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項４】
前記通過点設定部は、
前記自己位置から、前記通過点制御量に応じた距離離れた地点に前記通過点を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項５】
前記入力される操作情報は、操作量検出手段を用いて検出される操縦装置の操作量である
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項６】
前記通過点設定部は、
前記操縦装置の操作量を変数とする２次系の運動モデルを用いて、前記通過点制御量を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の移動体。
【請求項７】
移動装置を用いて移動環境内を移動する移動体の制御方法であって、
前記移動環境に存在する障害物を検出するステップと、
前記移動環境内の所定の基準位置を原点とするグローバル座標系において、入力される操作情報に応じた通過点制御量を算出するステップと、
算出した前記通過点制御量を用いて制御される前記移動体との相対方向に沿って、自己位置から所定の距離離れた地点に通過点を設定するステップと、
設定した前記通過点へと到達するための移動動作を計画すると共に、進行方向前方に障害物を検出した場合には、当該障害物を回避するための移動動作を自律的に計画するステップと、
計画した前記移動動作に基づいて、前記移動装置を制御するステップと、
を有する移動体の制御方法。
【請求項８】
前記移動動作を計画するステップでは、
設定した前記通過点へと到達するための経路を探索し、当該経路に追従するための移動動作を計画すると共に、前記障害物検出部により進行方向前方に障害物を検出した場合には、当該障害物を回避するための回避経路を探索し、当該回避経路に追従するための移動動作を自律的に計画する
ことを特徴とする請求項７に記載の移動体の制御方法。
【請求項９】
前記移動環境の地図情報を参照して、指定される目標地点へと自律的に移動する自律移動モードと、操縦者による操縦モードと、を切替えるステップを更に有し、
前記操縦モードに切り替えられた場合には、
前記入力される操作情報に従って移動する
ことを特徴とする請求項７に記載の移動体の制御方法。
【請求項１０】
前記通過点を設定するステップでは、
前記自己位置から、前記通過点制御量に応じた距離離れた地点に前記通過点を設定する
ことを特徴とする請求項７に記載の移動体の制御方法。
【請求項１１】
前記入力される操作情報は、検出される操縦装置の操作量である
ことを特徴とする請求項７に記載の移動体の制御方法。
【請求項１２】
前記通過点を設定するステップでは、
前記操縦装置の操作量を変数とする２次系の運動モデルを用いて、前記通過点制御量を算出する
ことを特徴とする請求項１１に記載の移動体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動装置を用いて移動環境内を移動する移動体及びその制御方法に関し、特に、操縦者の操作意図を反映させながら、安全な移動が可能な移動体及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、操縦者の操作に基づいて移動する操縦モードと、ロボット自らが自律的に移動する自律走行モードとを併せ持つロボットが開発されている。
【０００３】
自律走行モードでは、一般的に、ロボットは経路計画を利用して、環境に存在する障害物を回避しながら目的地へと移動する。経路計画に際しては、生成される環境地図において、スタート地点及びゴール地点が指定される必要がある。しかし、例えば、災害現場での被災者の発見など、予めゴール地点が決定できない状況や、環境内で不審者を発見する際の状況下などでは、遠隔地から操縦者がロボットの移動方向を逐次制御する遠隔操縦技術が有用である。
【０００４】
例えば、特許文献１乃至３に、遠隔操縦方法に関する技術が開示されている。特許文献１には、障害物を自律的に回避する自律走行モードと、遠隔操縦モードとの切替えが可能な無人車両が開示されている。特許文献２には、障害物を回避しながら自律移動する手段と、監視カメラの画像により遠隔操作する手段を有する移動型マニピュレータが開示されている。特許文献３には、ロボット周辺の画像データにより、ロボットを遠隔操作する直感的ユーザインターフェイスが開示されている。
【０００５】
遠隔操縦方式では、遠隔地の操縦者は、例えばロボットに搭載されたカメラのカメラ画像を確認しながら、ロボットの進行方向をコントロールする。遠隔操縦を行う際には、操縦者が操作を行ってからロボットが実際に動き始めるまでの時間差や、加減速を始めるまでの時間差など、操縦の時間遅れが存在する。さらに、遠隔地の操縦者は、ロボットに搭載された環境情報取得手段によりその周囲の環境の情報を取得するために、限られた環境情報のみしか取得することができない。例えば、ロボットに搭載されたカメラからの情報を利用する場合には、遠隔地の操縦者は、周囲環境の一部である、カメラの撮像範囲内での環境情報しか知ることができない。このため、操縦者がロボットの足元を見ることができない場合や、ロボットの左右に死角がある場合などには、その見えない範囲に存在する障害物とロボットとが衝突するおそれがある。
【０００６】
従って、遠隔操縦によりロボットを移動させる場合においても、操縦者の入力に単純に従ってロボットを移動させるだけでは不十分であり、ロボット自身がある程度の安全性を確認した上で自律的に移動可能であることが好ましい。すなわち、ロボットは、環境が安全であると判断した場合には、操縦者の操作に従って移動することが好ましく、安全ではないと判断した場合には、操縦者の操作には必ずしも従わずに自ら安全な動作を計画して移動することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３１０６９８号公報
【特許文献２】特開平８−２１０６０６５号公報
【特許文献３】特表２００３−５３２２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、特許文献１に開示された技術では、ロボットを自律移動させる際に障害物を検出した場合には、ロボットの移動を単純に停止した後、操縦者の操作により回避動作などを指示する。しかしながら、このような手法では、ロボットの移動制御に関して、デッドロックを引き起こす可能性がある。すなわち、操縦者はロボットを前方に移動させたいにもかかわらずロボット自身は停止させようとするために、ロボットの制御指令に衝突が発生するおそれがある。
【０００９】
また、遠隔操縦を用いてロボットを移動させる際には、障害物を単純に回避させるものとしては、操縦者が当初ロボットを移動させようとした方向から、ロボットの移動方向が変わってしまうという問題がある。以下、図１１を参照しながら具体的に説明する。
【００１０】
遠隔操縦では、操縦者による操縦装置の操作に応じて、操縦者の意図した進行方向がロボットに指示される。ロボットへの指示の入力方法としては、操縦装置の操作量に応じた通過点を設定して、通過点へとロボットを移動させる手法が考えられる。具体的には、ロボットの現在位置を基準として、ロボットの前方方向の所定の位置に目標通過点を設定することができる。さらに、例えば、ロボットの現在の自己位置をスタート点として通過点までの経路を探索させた上で、探索した経路にロボットを追従させて移動させることで、操縦者の意図した方向へとロボットを移動させることができる。
【００１１】
例えば、図１１（ａ）に示す位置にロボット５０ａが位置している状況を想定する。この状況において、操縦者が、ロボット５０ａを前進走行させるように操縦装置を操作する。すると、操縦者による操作に応じて、ロボット５０ａの前方方向（図面において右方向）の所定の位置に通過点５１ａが設定される。ロボット５０ａは、設定された通過点５１ａを目指して移動を行う。通過点５１ａへと移動する際には、例えば、通過点までの経路計画を行い、探索した経路に追従しながら通過点へと移動させることができる。
【００１２】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、ロボット５０ｂの進行方向前方に障害物５２を検出した場合には、障害物５２との衝突を回避するため、ロボット５０ｂは回避動作を行う。例えば、障害物５２の回避経路を探索して回避動作を実現する場合には、障害物５２を回避して通過点５１ｂへと到達するような経路を探索する。探索した経路に追従してロボット５０ｂを移動させることで、障害物５２との衝突を回避させることができる。
【００１３】
しかし、図１１（ｃ）に示すように、障害物５２を回避するためには、ロボット５０ｃの方向が変化することになる。このようなロボット５０ｃの方向が変化した状態においても、操縦者が、図１１（ａ）に示した状況と同じように、ロボット５０ｃを前進走行させるように操縦装置を操作し続けた場合には（すなわち、操縦装置の操作方向を変更せずに、当初意図した方向へと進むように操縦装置を操作し続けた場合には）、ロボット５０ｃの前方方向の所定の位置に通過点５１ｃが設定される。
【００１４】
この結果、図１１（ｄ）や図１１（ｅ）に示すように、障害物５２を回避した後のロボット５０ｄ、５０ｅの進行方向（図面において右上方向）は、図１１（ａ）において操縦者が意図した方向（図面において右方向）と大きく異なってしまう。すなわち、このような障害物５２の回避動作を自律的に行わせることで、ロボット５０ｄ、５０ｅの前進方向が、操縦者が当初意図した方向に反して変化してしまうという問題がある。
【００１５】
この問題は、通過点の設定方法に起因することを本願発明の発明者は見出した。すなわち、ロボットの現在位置を基準とするローカル座標系（例えば図１１において、ｘ'、ｙ'軸を用いて規定される座標系。）において通過点を設定する構成とすることで、簡単に通過点を設定することができる。しかし、ローカル座標系において通過点を設定する構成とした場合には、障害物を回避する際にロボット自身の方向も変化するために、ローカル座標系において設定される通過点の方向もロボットの方向変化に伴って変化してしまう。このため、ローカル座標系において通過点の方向を固定して設定するものとしては、障害物を自律的に回避することで、操縦者が当初意図した方向とロボットの進行方向とが異なってしまう。
【００１６】
従って、以上説明したように、自律的に障害物を単純に回避することで、操縦者が当初意図した方向からロボットの方向が変化してしまうという問題があった。このため、いずれの関連する技術においても、遠隔操縦によりロボットを移動させる際に、操縦者の操作意図を反映させて移動させるとともに、障害物との衝突を自律的に回避させて移動させることができないものであった。
【００１７】
本発明は、上述した課題を解決して、遠隔操縦により移動体を移動させる際に、操縦者の操作意図を反映させて移動させるとともに、障害物との衝突を自律的に回避させて移動させることが可能な移動体及びその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】
【００１８】
本発明に係る移動体は、移動装置を用いて移動環境内を移動する移動体であって、前記移動環境に存在する障害物を検出する障害物検出部と、前記移動環境内の所定の基準位置を原点とするグローバル座標系において、入力される操作情報に応じた通過点制御量を算出し、当該通過点制御量を用いて制御される前記移動体との相対方向に沿って、自己位置から所定の距離離れた地点に通過点を設定する通過点設定部と、設定した前記通過点へと到達するための移動動作を計画すると共に、前記障害物検出部により進行方向前方に障害物を検出した場合には、当該障害物を回避するための移動動作を自律的に計画する動作計画部と、計画した前記移動動作に基づいて、前記移動装置を制御する移動制御部と、を備える。
【００１９】
このように、移動体を中心とする座標系ではなく、グローバル座標系において方向を制御する通過点を設定するとともに、通過点へと移動する際には障害物の回避動作を自律的に計画して移動することで、障害物を回避する際に移動体自身の方向が変化した場合においても、グローバル座標系において入力される操作情報に基づいて設定した通過点を目標として、障害物を回避しながら移動することができる。すなわち、操縦者が当初意図した方向と移動体の進行方向とが異ならないため、操縦者の操作意図を反映させて移動させるとともに、障害物との衝突を自律的に回避させて移動させることができる。
【００２０】
また、前記動作計画部は、設定した前記通過点へと到達するための経路を探索し、当該経路に追従するための移動動作を計画すると共に、前記障害物検出部により進行方向前方に障害物を検出した場合には、当該障害物を回避するための回避経路を探索し、当該回避経路に追従するための移動動作を自律的に計画するようにしてもよい。
【００２１】
さらにまた、前記移動環境の地図情報を参照して、指定される目標地点へと自律的に移動する自律移動モードと、操縦者による操縦モードと、を備え、前記操縦モードに切り替えられた場合に、前記入力される操作情報に従って移動するようにしてもよい。
【００２２】
また、前記通過点設定部は、前記自己位置から、前記通過点制御量に応じた距離離れた地点に前記通過点を設定するようにしてもよい。
【００２３】
さらにまた、前記入力される操作情報は、操作量検出手段を用いて検出される操縦装置の操作量であるようにしてもよい。
【００２４】
また、前記通過点設定部は、前記操縦装置の操作量を変数とする２次系の運動モデルを用いて、前記通過点制御量を算出するようにしてもよい。
【００２５】
本発明に係る移動体の制御方法は、移動装置を用いて移動環境内を移動する移動体の制御方法であって、前記移動環境に存在する障害物を検出するステップと、前記移動環境内の所定の基準位置を原点とするグローバル座標系において、入力される操作情報に応じた通過点制御量を算出するステップと、算出した前記通過点制御量を用いて制御される前記移動体との相対方向に沿って、自己位置から所定の距離離れた地点に通過点を設定するステップと、設定した前記通過点へと到達するための移動動作を計画すると共に、進行方向前方に障害物を検出した場合には、当該障害物を回避するための移動動作を自律的に計画するステップと、計画した前記移動動作に基づいて、前記移動装置を制御するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、遠隔操縦により移動体を移動させる際に、操縦者の操作意図を反映させて移動させるとともに、障害物との衝突を自律的に回避させて移動させることが可能な移動体及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１に係るロボット制御システムを概略的に示す全体図である。
【図２】実施の形態１に係るロボットとしての車両を示す概略図である。
【図３】実施の形態１に係るロボット制御システムの機能構成を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るロボットの移動制御を説明するための図である。
【図５】実施の形態１に係るロボットの操縦制御を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に係るロボットの操縦制御を説明するための図である。
【図７】実施の形態１に係るロボットの操縦制御を説明するための図である。
【図８】実施の形態１に係るロボットの操縦制御を説明するための図である。
【図９】実施の形態１に係るロボットによる効果を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１に係るロボットによる効果を説明するための図である。
【図１１】関連するロボットの操縦制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施の形態１．
本実施の形態１に係る移動体は、操縦モード時に、操縦者による操縦装置の操作に応じた指令値（並進速度指令値、旋回速度指令値など）が直接与えられる代わりに、操縦装置の操作に応じた通過点を設定し、通過点へと至る移動を計画する。そして、グローバル座標系において、操縦者が操縦装置の操作に基づいて、設定する通過点の方向や位置を制御することで、操縦者の意図に沿いながら、自律的に障害物を回避しつつ移動することができる。例えば、移動体を同じ方向に前進させ続けるように操縦者が操縦装置を操作した場合には、その操作に基づいて設定される通過点の方向は、グローバル座標系では一定の方向に維持される。また、移動体を左右方向に旋回させるように操作した場合には、設定される通過点の方向も、グローバル座標系において左右方向に変化する。
【００２９】
本実施の形態１に係る移動体の詳細な構成の説明に先立ち、まず、図１０を参照して、移動体の移動制御について簡単に説明する。例えば広場などの障害物が存在しない環境においては、基本的に、移動体は障害物を回避する必要が無いために、操縦者は、移動体を移動させたい方向に操縦装置を単純に操作することのみで、意図した方向へと移動体を自在に移動させることができる。この際に、移動体の進行方向前方へと通過点が設定され、設定される通過点は移動体の移動に伴って更新されていくために、移動体は操縦装置の操作方向に沿って進み続ける。
【００３０】
例えば図１０に示すように、ローカル座標系において示すｙ'軸正方向に沿って、移動体１０から距離Ｒ離れた地点に通過点４１が設定される。移動体１０は、通過点４１へと向けて移動する。移動体１０が、図１１を参照して説明した関連するロボットである場合には、障害物４２を回避するための回避動作に伴って矢印５４で示す方向へと方向転換を行ってしまう。このため、移動体１０に対して方向転換を再び指示しなければ、操縦者が当初意図した方向とは異なる方向へと移動してしまう。これに対して、本実施の形態１に係る移動体１０は、後述するように、グローバル座標系において設定される通過点４１の方向が一定の方向に維持されるために、自律的に障害物４２を回避しながら（例えば、障害物４２を回避する経路４４に追従しながら）、操縦者が当初意図した方向へと移動する。
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態１に係るロボット制御システムの概略構成について、図１を参照して説明する。図１は、ロボットが移動する移動領域としての床部１上の限られたエリアＰ（破線に囲まれた領域）を、ロボットとしての車両１０が制御部１５からの信号により移動するロボット制御システム１００の一実施形態を概略的に示すものである。図１では、床部１上のエリアＰ上に物体は表記されていないが、既知の固定障害物及び外界センサにより検知された固定障害物や移動障害物が存在し、車両１０はこれらの障害物を回避する必要がある。
【００３２】
図２に示すように、車両１０は、箱型の車両本体１０ａと、１対の対向する左右駆動輪１１と、キャスタ１２を備える対向２輪型の車両であり、これらの左右駆動輪１１、補助輪１２とで車両本体１０ａを水平に支持するものである。さらに、車両本体１０ａの内部には、左右駆動輪１１をそれぞれ駆動する駆動部（モータ）１３と、駆動輪の回転数を検出するためのカウンタ１４と、駆動輪を駆動するための制御信号を生成し、駆動部１３にその制御信号を送信する制御部１５が備えられている。そして、制御部１５内部に備えられた記憶部としてのメモリなどの記憶領域１５ａには、制御信号に基づいて車両１０の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するための制御プログラムが記録されている。前述の移動速度や移動距離などは、カウンタ１４で検知された左右駆動輪１１の回転数に基づいて求められている。
【００３３】
また、車両本体１０ａの前面には、移動する方向に現れた障害物等を認識するための外界センサ１６が固定されており、この外界センサ１６で認識した画像や映像等の情報が制御部１５に入力された結果、制御プログラムに従って車両の移動する方向や速度等が決定される。外界センサ１６は、障害物等において反射されたレーザを検知するセンサや、ＣＣＤカメラにより構成することができる。
【００３４】
さらに、車両本体１０ａの上面には、外部装置からの情報を受信するためのアンテナ１７が備えられており、送信機４０を介して図示しない外部装置からの情報を受け取り、制御部１５においてその情報に基づく制御が行われる。例えば、ＧＰＳ等からの位置情報を受信することで、制御部１５はその位置情報を解析することにより、自己の位置を正確に認識することができる。また、例えば、図示しない操縦装置から操作情報を受信することで、制御部１５において、その操作情報に基づく制御が行われる。
【００３５】
このように構成された車両１０は、１対の左右駆動輪１１の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動（旋回）、後退、その場回転（両駆動輪の中点を中心とした旋回）などの移動動作を行うことができる。
【００３６】
車両１０は、動作モードとして、地図情報を参照して自律的に移動する自律移動モードと、操縦者による操作に従って移動する操縦モードと、を備えている。操縦者は、遠隔地から操縦装置を操作することで車両１０を制御するものとしてもよいし、車両１０に操縦者が搭乗して操作するものとしてもよい。そして、車両１０は、自律移動モード時には、外部から目標地点が指定されると、制御部１５からの指令に従ってエリアＰ内の指定された目標地点までの移動経路を探索し、その移動経路に追従するように移動することで、目標地点に到達する。また、車両１０は、動作モードが自律移動モードから操縦モード時に切替えられた場合には、操縦者の操作に基づく操作情報が入力されると、制御部１５からの指令に従ってエリアＰ内に通過点を設定し、設定した通過点までの移動経路を探索し、その移動経路に追従するように移動する。
【００３７】
制御部１５内部に備えられた記憶領域１５ａには、地図情報が記憶されている。地図情報として、ここでは、床部１上のエリアＰ全体の形状に、略一定間隔ｄ（例えば１０ｃｍ）に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップが記憶されている。障害物の存在の有無を示す障害物情報が、予め又はリアルタイムに各グリッドに対して設定される。車両１０は、グリッドマップ上において特定される自己位置から、指定される目標地点又は設定する通過点へと至る移動経路を探索し、探索された移動経路に従って移動を行う。
【００３８】
図３は、制御部１５が有するロボット制御システムの機能構成を示すブロック図である。ロボット制御システム１００は、移動装置２１と、制御部１５と、外界センサ１６と、を備えている。移動装置２１は、上述した、駆動部１３と、左右駆動輪１１と、補助輪１２と、を備えている。制御部１５は、自己位置推定部２２と、経路計画部２３と、移動制御部２４と、地図情報記憶部２５（１５ａ）と、障害物検出部２６と、通過点設定部２７と、を備えている。
【００３９】
自己位置推定部２２は、移動装置２１による車両１０の移動量に基づいて、車両１０の現在の自己位置情報を推定する。例えば、自己位置推定部２２は、左右駆動輪１１の回転数を車両１０の移動量として、オドメトリにより自己位置情報を推定することができる。自己位置推定部２２は、推定した車両１０の位置情報をグリッドマップ上における自己の位置に置き換えて、グリッドマップ上における自己位置として認識する。グリッドマップ上において、車両１０の自己位置に相当する場所と、指定される目標地点及び設定する通過点の位置と、各地点における車両１０の移動方向が特定される。尚、自己位置情報の推定手法はこれに限定されず、上述したようにＧＰＳ等からの位置情報を受け取るようにしてもよい。
【００４０】
経路計画部２３は、地図情報記憶部２５（１５ａ）に記憶された地図情報に基づいて、指定される任意の２地点間の経路を探索する。ここで、経路探索手法としては、Ａ＊探索アルゴリズムやダイクストラ法などの公知の手段を用いることができる。経路計画部２３は、自律移動モード時には、推定した現在の自己位置をスタート地点として、指定される目標地点へと至る経路を探索する。例えば、図４に示すように、車両１０は、目標地点３１へと向かう進行方向（図において白抜き矢印３３で示す方向）に障害物３２が存在する場合には、障害物３２を回避して目標地点３１へと至る回避経路３４を探索する。また、経路計画部２３は、操縦モード時には、推定した現在の自己位置をスタート地点として、設定した目標地点へと至る経路を探索する。さらに、経路計画部２３は、操縦モード時に進行方向前方に障害物を検出した場合には、障害物を回避する回避経路を探索する。
【００４１】
移動制御部２４は、経路計画部２３で探索した経路情報に基づいて、移動装置２１を制御するための制御指令値を生成する。具体的には、移動制御部２４は、目標地点又は通過点へと至る探索経路に追従するための制御指令値を生成する。移動制御装置２１は、移動制御部２４から入力される制御指令値に基づいて、駆動部１３を駆動制御する。
【００４２】
地図情報記憶部２５（１５ａ）に記憶されている地図情報は、環境に存在する障害物の有無を示す障害物情報を含んでいる。障害物情報は、予め又はリアルタイムに各グリッドに対して設定される。
【００４３】
障害物検出部２６は、移動環境に存在する障害物を検出する。障害物検出部２６は、外界センサ１６からの測定情報に基づいて障害物を検出する。例えば、レーザセンサの測定情報として障害物の位置情報が取得され、障害物の存在情報が地図情報に反映される。
【００４４】
通過点設定部２７は、グローバル座標系において、車両１０が移動する際に通過する通過点を設定する。通過点設定部２７は、入力される操作情報に応じた通過点制御量を算出する。そして、通過点制御量を用いて制御される自身との相対方向に沿って、自己位置から所定の距離離れた地点に通過点を設定する。尚、通過点の設定方法の詳細については、後述する。
【００４５】
グローバル座標系は、環境内の所定の基準位置を原点とする絶対座標系である。例えば、車両１０が最初に環境に配置された際の重心の位置を、所定の基準位置とし、その位置における前方方向をＸ軸正方向、左方向をＹ軸正方向とする座標系である。グローバル座標系は、車両１０の現在の位置及び方向や、通過点の位置及び方向を表すために使用される。グローバル座標系に対して、ローカル座標系は、ロボットの現在の位置及び方向を基準とする相対座標系である。
【００４６】
次に、図５乃至図８を参照して、操縦モード時におけるロボットの操縦制御方法について具体的に説明する。本実施の形態１に係る車両１０は、操縦モード時には、操縦者が操縦装置を操作することで車両１０の移動方向や移動速度を指示すると共に、障害物を検出した場合には、車両１０により自律的に回避動作を行わせるものである。車両１０は、自律移動モードによる障害物回避機能と操縦モードによる操縦制御機能とを両立させた、いわば半自律的な制御を実現するものである。
【００４７】
操縦モード時には、操縦装置の操作に基づく通過点が車両１０に与えられる。車両１０は通過点へと至る経路を探索して、その経路に追従して移動する。通過点は、グローバル座標系において設定されるため、車両１０の方向が変化した場合においても、設定する通過点の方向はグローバル座標系において維持される。
【００４８】
まず図５を参照して、操縦装置の操作により、車両１０を前進移動させたい場合について説明する。図５（ａ）は、車両１０の外部に設けられた操縦装置２を示す図である。図５（ａ）では、操縦装置２としてのジョイスティックを示している。図５（ａ）に示す例では、操縦装置２の基部を原点として、紙面奥行き方向にｘ'軸正方向、紙面左手方向にｙ'軸正方向とする操縦装置２の座標系が設定されている。尚、操縦装置２の座標系を、車両１０のローカル座標系に対応させるようにしてもよい。
【００４９】
操縦者による操縦装置２の操作が、図示しない操作量検出手段により操作情報として検出されると、検出された操作情報が車両１０に入力される。例えば、操縦装置２をｙ'軸周りに回転させた場合には、車両１０への前進移動又は後進移動を指示するための操作情報が検出される。また、操縦装置２をｘ'軸周りに回転させた場合には、車両１０への左旋回移動又は右旋回移動を指示するための操作情報が検出される。車両１０は、入力された操作情報に応じて、グローバル座標系で設定する通過点について、その位置と方向を制御するための通過点制御量を算出する。そして、算出した通過点制御量を用いて制御される相対位置と相対方向に、通過点を設定する。
【００５０】
図５（ａ）に示す例では、車両１０に対して前進方向（或いは後進方向）への移動のみを指示するために、操縦装置２の操作を左右方向に中立状態として操作する状況を示している。このような操作による操作情報が入力された場合に、車両１０は、図５（ｂ）に示すようにして通過点を設定する。具体的には、図５（ｂ）に示すように、グローバル座標系において、車両１０の進行方向前方に通過点４１を設定する。車両１０は、設定した通過点４１へと到達するための経路４４を探索し、経路４４に追従して移動する。グローバル座標系において、通過点４１の設定される方向θは（すなわち、車両１０と通過点４１とがなすベクトルと、グローバル座標系のＸ軸と、がなす角度）、操縦装置２が左右方向に中立状態である間は、そのまま維持される。尚、図中に示す角度θｄは、左右方向への操縦装置２の傾斜量に基づいて算出される通過点制御量であり、詳細は後述する。
【００５１】
設定される通過点の方向は、通過点制御量を用いて制御される。通過点の方向を設定するための通過点制御量θｄは、左右方向への操縦装置２の傾斜量θｈ（操縦装置２の通し角度）に比例するようにして算出することができる。通過点制御量θｄは、例えば、以下の式（１）により算出する。尚、式（１）において、Ｋは比例定数を示す。
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【００５２】
例えば、図５（ａ）に示したように、操縦装置２の操作を左右方向に中立状態とした場合には（即ち、θｈ＝０の場合）、通過点制御量θｄは０となり、グローバル座標系において通過点の方向は角度θの方向に設定される。図６（ａ）に示すように、操縦装置２を左に倒すように操作した場合には、左方向への操縦装置２の傾斜量θｈから、通過点制御量θｄが計算される。この結果、図６（ｂ）に示すように、通過点４１の方向θが、左方向へとθｄ制御されて設定される。また、図７（ａ）に示すように、操縦装置２を右に倒すように操作した場合には、右方向への操縦装置２の傾斜量θｈから、通過点制御量θｄが計算される。この結果、図７（ｂ）に示すように、通過点４１の方向θが、右方向へとθｄ制御されて設定される。車両１０は、設定される通過点４１へと向けて移動するため、操縦装置２の操作に応じた通過点制御量を用いて通過点４１の設定される方向を制御することで、操縦者の意図に沿った方向へと車両１０を移動させることができる。このため、操縦者は、車両１０を左右方向へと旋回させたい場合には、操縦装置２を左右方向へと傾斜させるように操作すればよい。
【００５３】
また、操作情報は、車両１０が通過点へと移動する際の移動速度情報が含まれている。例えば、図８に示すように、移動速度情報は、操縦装置２のｙ'軸周りの回転量に応じて変化させることができる。例えば、ｘ'軸正方向への傾斜量に応じて、前進方向への移動速度を大きくするようにしてもよい。
【００５４】
次に、図９を参照して、車両１０が進行方向前方に障害物を検出した場合における、車両１０が行う移動制御について説明する。図９では、車両１０の進行方向前方に障害物４２ａ、４２ｂを発見した場合を例に説明する。
【００５５】
図９に示すように、操縦者が、車両１０＿１を方向４５へと移動させるように操縦装置２を操作した場合には、グローバル座標系において、一定の方向θに沿って通過点４１＿１が設定される。車両１０は、設定された通過点４１＿１を目指して移動を行う。個々では、車両１０は、通過点４１＿１へと到達する経路４４＿１を探索し、経路４４＿１に追従して移動する。車両１０＿１の移動に伴って新たな通過点が設定され、さらに、通過点へと至る経路が新たに探索される。
【００５６】
次いで、車両１０＿２の進行方向前方に障害物４２ｂを検出した場合には、障害物４２ｂとの衝突を回避するため、車両１０＿２は自律的に回避動作を行う。ここでは、障害物４２ｂを回避するために、通過点４１＿２ａを通過点４１＿２ｂへと変更して、通過点４１＿２ｂへと至る回避経路を探索する。そして、通過点４１＿２ｂへと到達する回避経路４４＿２ｂを探索する。探索した経路に追従して車両１０を移動させることで、障害物４２ｂとの衝突を自律的に回避させることができる。
【００５７】
障害物４２ｂの回避経路４４＿２ｂに追従する車両１０の方向は、当初意図した方向４５と異なる。図１１を参照して説明した関連するロボットでは、車両１０は矢印５４の方向へと移動することになるため、車両１０を方向４５へと移動させ続けたい場合には、操縦者は操縦装置２の操作を変化させる必要がある。すなわち、車両１０を方向４５へと移動させ続けたい場合には、操縦装置２を例えば左方向に傾斜させるなどの操作が必要となる。これに対して、本実施の形態１に係る車両１０＿３は、グローバル座標系において設定される通過点４１＿３の方向はθで一定であるために、操縦者が操縦装置２を左方向に傾斜させる操作を行わなくとも、通過点４１＿３へと到達するように移動を行わせることができる。
【００５８】
この結果、経路４４＿３に追従して移動した車両１０＿４や車両１０＿５は、障害物４２ａ、４２ｂを回避した後の進行方向と、操縦者が意図した方向４５とが同一の方向θに維持される。このため、自律的に障害物を回避させながら、操縦者の意図した方向へと車両１０を前進させることができる。
【００５９】
以上説明したように、本発明によれば、操縦モード時において、移動体を移動させる際に、操縦者の操作意図を反映させて移動させるとともに、障害物との衝突を自律的に回避させて移動させることが可能な移動体及びその制御方法を提供することができる。特に、搭載したカメラを用いて周囲の環境情報を取得しながら遠隔操縦を行う際に、例えば移動体の足元付近といった、カメラの撮像範囲外に障害物が存在する場合などにおいて、本発明によれば、操縦者の意図に沿いながら、安全性を確保しつつ移動可能であるという顕著な効果を奏する。
【００６０】
その他の実施の形態．
上述した実施の形態では、式（１）を用いて通過点制御量θｄの算出を行うものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、以下の式（２）に示す、左右方向への操縦装置２の傾斜量θｈを変数とする、２次系の運動モデルにより算出するものとしてもよい。尚、式（２）において、Ａ、Ｂ、Ｃは運動モデルの特性を決定する定数である。
このようにして算出する通過点制御量θｄによれば、操縦者にとって直感的に操縦しやすい応答動作を車両１０に実行させることができるため、操作感をより向上させることができる。
【００６１】
また、上述した実施の形態では、車両１０から所定の距離離れ地点に通過点を設定するものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、操縦装置２のｘ'軸正方向への傾斜量に応じて、設定する通過点までの距離を大きくするものとしてもよい。
【００６２】
また、上述した各実施の形態では、車両１０の制御部１５が通過点設定機能を有するものとして説明したが本発明はこれに限定されない。通過点設定機能は、例えば、車両１０に搭載されたコンピュータや車両１０とは別に設けられたコンピュータにより実現される。このコンピュータは、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の補助記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記憶媒体が挿入される記憶媒体駆動装置、入力手段や出力手段を備えている。ＲＯＭ、補助記憶装置、可搬型記憶媒体等の記憶媒体には、オペレーティングシステムと協働してＣＰＵ等に命令を与え、アプリケーションプログラムを記録することができ、ＲＡＭにロードされることによって実行される。このアプリケーションプログラムは、本発明にかかる通過点設定機能を実現する特有の通過点設定プログラムを含む。通過点設定機能プログラムによる通過点設定は、中央処理装置がアプリケーションプログラムをＲＡＭ上に展開した上で当該アプリケーションプログラムに従った処理を補助記憶装置に格納されたデータを読み出し、また格納を行なうことにより、実行される。
【００６３】
尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されず、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  床部、２  操縦装置、１０  車両、１０ａ  車両本体、１１  左右駆動輪、
１２  補助輪、１３  駆動部（モータ）、１４  カウンタ、１５  制御部、
１５ａ  記憶領域、１６  外界センサ、１７  アンテナ、
１００  ロボット制御システム、
２１  移動装置、２２  自己位置推定部、２３  経路計画部、２４  移動制御部、
２５（１５ａ）  地図情報記憶部、２６  障害物検出部、２７  通過点設定部、
４０  送信機、Ｐ  エリア、
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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