(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律的に移動する移動体であって、
当該移動体が移動するエリアの上方に設置された第１の無線通信装置から送られてくる無線信号である位置標定信号を受信する、第１のアンテナ対及び第２のアンテナ対を含むアンテナ群を有し、
前記第１のアンテナ対と前記第２のアンテナ対とは、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、
前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき当該移動体が存在する方向を求めてこれに基づき当該移動体の現在位置を標定する基地局を有し、
前記第１の無線通信装置を、前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定したＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面であるＸ軸方向平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記Ｘ軸と直角な方向に設定したＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面であるＹ軸方向平面のいずれかの近傍に捕捉しつつ、前記第１の無線通信装置の近傍に向けて移動する、移動制御部を備える
ことを特徴とする移動体。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体であって、
オドメトリによって自身の現在位置を生成し、前記第１の無線通信装置の近傍に移動した際、当該第１の無線通信装置から送られてくる位置標定信号に基づき現在位置を取得し、取得した現在位置に基づきオドメトリによって生成される自身の現在位置に累積している誤差を補正する、誤差補正部を備える
ことを特徴とする移動体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の移動体であって、
前記第１の無線通信装置の近傍に移動した際、当該第１の無線通信装置を捕捉しつつ、当該第１の無線通信装置とは異なる、前記位置標定信号を送信する、当該移動体が移動するエリアの上方に設置された第２の無線通信装置を、前記Ｘ軸方向平面もしくは前記Ｙ軸方向平面のいずれかの近傍に捕捉し、前記第１の無線通信装置から当該第１の無線通信装置の設置位置を示す情報である第１装置設置位置情報を受信し、前記第２の無線通信装置から、当該第２の無線通信装置の設置位置を示す情報である第２装置設置位置情報を受信し、前記第１装置設置位置情報及び前記第２装置設置位置情報に基づき自身が現在向いている方向を取得する、方向取得部を備えることを特徴とする移動体。
【請求項４】
請求項３に記載の移動体であって、前記誤差補正部は、自身が現在向いている方向を出力する方位センサを備え、前記第１の無線通信装置の近傍に存在するときに標定した自身が現在向いている方向に基づき、前記方位センサの誤差を補正することを特徴とする移動体。
【請求項５】
自律的に移動する移動体の制御方法であって、
移動するエリアの上方に設置された第１の無線通信装置から送られてくる無線信号である位置標定信号を受信する、第１のアンテナ対及び第２のアンテナ対を有するアンテナ群が設けられ、前記第１のアンテナ対と前記第２のアンテナ対とは、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき、当該移動体が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき当該移動体の現在位置を標定する基地局を備える移動体が、
前記第１の無線通信装置を、前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定したＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面であるＸ軸方向平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記Ｘ軸と直角な方向に設定したＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面であるＹ軸方向平面のいずれかの近傍に捕捉しつつ、前記第１の無線通信装置の近傍に向けて移動するステップ
を含むことを特徴とする移動体の制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の移動体の制御方法であって、
前記移動体が、
オドメトリによって自身の現在位置を生成するステップと、
前記第１の無線通信装置の近傍に移動すると前記基地局により現在位置を取得し、取得した現在位置に基づきオドメトリによって生成される自身の現在位置に累積している誤差を補正するステップと
をさらに含むことを特徴とする移動体の制御方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の移動体の制御方法であって、
前記移動体が、
前記第１の無線通信装置の近傍に移動した際、当該第１の無線通信装置を捕捉しつつ、当該第１の無線通信装置とは異なる、前記位置標定信号を送信する、当該移動体が移動するエリアの上方に設置された第２の無線通信装置を、前記Ｘ軸方向平面もしくは前記Ｙ軸方向平面のいずれかの近傍に捕捉するステップと、
前記第１の無線通信装置から、当該第１の無線通信装置の設置位置を示す情報である第１装置設置位置情報を受信し、前記第２の無線通信装置から、当該第２の無線通信装置の設置位置である第２装置設置位置情報を受信し、前記第１装置設置位置情報及び前記第２装置設置位置情報に基づき自身が現在向いている方向を取得するステップと
をさらに含むことを特徴とする移動体の制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の移動体の制御方法であって、
前記移動体は、自身が現在向いている方向を出力する方位センサを備え、
前記移動体が、前記第１の無線通信装置の近傍に存在するときに標定した自身が現在向いている方向に基づき、前記方位センサの誤差を補正するステップをさらに含むことを特徴とする移動体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自律的に移動する移動体及びその制御方法に関し、とくに自律的に移動する移動体に、オドメトリなどによって把握している自身の位置情報に累積する誤差の補正などに用いる自身の正確な現在位置を取得させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の基地局で囲まれた測位対象エリア内を自律移動する移動体が、自律型センサによって計測される移動方向と移動量に基づいて現在位置座標を推定し、推定した位置座標に対応付けて通信状態データと無線測位可否データを記憶し、任意の無線測位不能な地点の位置座標を求めることが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、移動ロボットは電波状態を監視し無線電波が届かなくなると無線接続の可能な地点に復帰し、移動ロボットは、移動しながら地図情報に電波通信の可否情報を保存し、地図情報を元に最も近い電波通信可能地点まで復帰することが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、位置制御装置が、ＲＦＩＤタグの位置からロボットの位置範囲を特定し、ステレオカメラによって撮像された画像から検出されたランドマークの位置、方位からロボットの自身位置を特定し、特定されたロボットの自身位置が特定された位置範囲内であることが確認できれば、位置制御装置はロボットを初期位置または作業継続位置に回復させることが記載されている。
【０００５】
非特許文献１には、パーティクルフィルタを用いたオドメトリ情報、ビジュアルオドメトリ情報、ＧＰＳ情報、姿勢角情報を融合させて位置推定を行う屋外移動ロボットについて記載されている。
【０００６】
非特許文献２には、基地局に設置した複数のアンテナから歩行者が携帯する携帯端末に無線信号を送信し、各アンテナから送信されてくる無線信号の位相差によって携帯端末とアンテナとの相対位置を求め、求めた相対位置（方向、距離）と基地局の絶対位置とから歩行者の現在位置を取得するようにした位置標定システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２４９４１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２６０７６９号公報
【特許文献３】特開２００７−２４９７３５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】大谷和彦、永谷圭司（東北大学）、吉田和哉（東北大学）、”ＧＰＳおよびオドメトリ機能を搭載した移動ロボットの不整地フィールドにおける位置推定実験”、第１０回システムインテグレーション部門講演会（S12009）、2009年12月24日〜26日・東京
【非特許文献２】武内  保憲，河野  公則，河野  実則、” 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発”、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
昨今、地下街や倉庫・工場等の屋内を自律的に移動して、コミュニケーションサービスや清掃、警備、荷物運搬等を行うロボットの開発／研究が進められている。こうしたロボット（以下、移動体とも称する。）においてその自律的な移動を可能とするには、ロボットが自身の現在位置をリアルタイムに把握する仕組みが不可欠である。そのような仕組みの一つとして、非特許文献１に開示されているオドメトリによるものがある。
【００１０】
しかしオドメトリでは、距離センサ（移動体に設けられた車輪の回転数から距離を換算）等によって取得される機械的な計測値に基づき基準位置からの相対位置を計算して現在位置を把握するので、把握される現在位置には車輪の滑り等に起因する誤差が移動とともに累積してゆく。そこで例えば、屋内環境へ離散的に配置された環境埋込型センサから提供される情報を利用して移動体に正確な位置を取得させ、累積する誤差を補正するようにしている。
【００１１】
ここで環境埋込型センサを用いた位置検知方式としては、ゾーン検知方式、ＲＳＳ（Received Signal Strength）方式、ＴＤＯＡ(Time difference of arrival)方式などがある。このうちゾーン検知方式では、検知感度を限定して移動体が狭い検知エリア内に入ったときに位置情報を提供する。ゾーン検知方式によれば高精度で位置情報を提供できるが、多数のセンサを束ねて移動体の通り道などに配置する必要があり設備が煩雑になる難点がある。
【００１２】
ＲＳＳ方式では、音波や電波の発信源からの距離減衰特性を利用して３台以上の基地局によって位置を測定する。またＴＤＯＡ方式では、音波や電波の発信源からの到達時間を利用して３台以上の基地局により位置を測定する。これらはいずれもゾーン検知方式に比べて少ない設備で広範囲の検知エリアをカバーできる利点があるが、標定精度はゾーン検知方式よりも劣る。
【００１３】
ところで、非特許文献２に開示されている位置検知システム（位置標定システム）は、環境埋込型センサによる位置検知方式の一種と捉えることができる。位置検知システムは、多数の発信源を必要とせず、１台の基地局でも高精度で位置検知が可能であり、前述した方式に比べて設備面でも有利である。但し位置検知を高精度で行うためには移動体が基地局の近傍等の所定のエリアに存在していることが必要である。
【００１４】
本発明はこのような背景に基づいてなされたものであり、自律的に移動する移動体にその正確な現在位置を取得させることが可能な、自律的に移動する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】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、自律的に移動する移動体であって、
当該移動体が移動するエリアの上方に設置された第１の無線通信装置から送られてくる無線信号である位置標定信号を受信する、第１のアンテナ対及び第２のアンテナ対を含むアンテナ群を有し、
前記第１のアンテナ対と前記第２のアンテナ対とは、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、
前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき当該移動体が存在する方向を求めてこれに基づき当該移動体の現在位置を標定する基地局を有し、
前記第１の無線通信装置を、前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定したＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面であるＸ軸方向平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記Ｘ軸と直角な方向に設定したＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面であるＹ軸方向平面のいずれかの近傍に捕捉しつつ、前記第１の無線通信装置の近傍に向けて移動する、移動制御部を備えることとする。
【００１６】
位置標定システムにより正確に標定された位置情報を移動体に提供するには、移動体を位置標定システムによって高精度な位置標定を行うことが可能なエリア（高精度標定可能エリア）に移動させる必要がある。そしてこの移動に際しては、移動体の現在位置及び移動方向をリアルタイムに把握している必要がある。ここで移動体の現在位置については移動体が標定可能エリアに存在する限り標定することができるが、移動体の移動方向については標定精度が低いと移動軌跡を安定して取得することができないため、これを正確に把握することは難しい。そこで本発明では、アンテナの配列軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の近傍（Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍、Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍）では比較的高い標定精度が得られるという位置標定システムの特性に着目し、移動体に、第１の無線通信装置を、Ｘ軸方向平面もしくはＹ軸方向平面のいずれかの近傍に捕捉させ、第１の無線通信装置をＸ軸方向平面もしくはＹ軸方向平面のいずれかの近傍に捕捉しつつ第１の無線通信装置の近傍に移動させるようにする。本発明によれば、移動方向を把握するために特別な仕組みを設けることなく移動体を高精度標定可能エリアに導くことができ、高精度で標定される現在位置を移動体に取得させることができる。
【００１７】
本発明のうちの他の一つは、上記移動体であって、オドメトリによって自身の現在位置を生成し、前記第１の無線通信装置の近傍に移動した際、当該第１の無線通信装置から送られてくる位置標定信号に基づき現在位置を取得し、取得した現在位置に基づきオドメトリによって生成される自身の現在位置に累積している誤差を補正する、誤差補正部を備えることとする。
【００１８】
本発明によれば、位置標定システムによって取得した正確な現在位置を利用して、オドメトリによって生成される自身の現在位置に累積している誤差を正確に補正することができる。
【００１９】
本発明のうちの他の一つは、上記移動体であって、前記第１の無線通信装置の近傍に移動した際、当該第１の無線通信装置を捕捉しつつ、当該第１の無線通信装置とは異なる、前記位置標定信号を送信する、当該移動体が移動するエリアの上方に設置された第２の無線通信装置を、前記Ｘ軸方向平面もしくは前記Ｙ軸方向平面のいずれかの近傍に捕捉し、前記第１の無線通信装置から当該第１の無線通信装置の設置位置を示す情報である第１装置設置位置情報を受信し、前記第２の無線通信装置から、当該第２の無線通信装置の設置位置を示す情報である第２装置設置位置情報を受信し、前記第１装置設置位置情報及び前記第２装置設置位置情報に基づき自身が現在向いている方向を取得する、方向取得部を備える。
【００２０】
本発明によれば、位置標定システムを利用して、移動体が現在向いている正確な方向を移動体に取得させることができる。このため、例えば、自律的な移動を行うために移動体が把握している、自身が現在向いている方向を示す情報に累積している誤差を補正することができ、例えば、移動体が備える方位センサに累積している誤差を補正することができる。
【００２１】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、自律的に移動する移動体にその正確な現在位置を取得させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】サービス提供システム１の概略的な構成を示す図である。
【図２】ロボット１０のハードウエア構成を示す図である。
【図３】ロボット１０が備える主な機能を示す図である。
【図４】基地局２０のハードウエア構成を示す図である。
【図５】基地局２０が備える主な機能を示す図である。
【図６】無線通信装置３０のハードウエア構成を示す図である。
【図７】無線通信装置３０が備える主な機能を示す図である。
【図８】サーバ装置４０のハードウエア構成を示す図である。
【図９】サーバ装置４０が備える主な機能を示す図である。
【図１０】位置標定信号１０００のデータフォーマットを示す図である。
【図１１】基地局２０のアンテナ群２５を構成している各アンテナ２５１と無線通信装置３０が備えるアンテナ３５との関係を説明する図である。
【図１２】無線通信装置３０とロボット１０との位置関係を説明する図である。
【図１３Ａ】基地局２０のアンテナ群２５と原点Ｏ、Ｘ軸、Ｙ軸の関係を説明する図である。
【図１３Ｂ】比較的高い精度で位置標定が可能なエリア（高精度標定可能エリアを除く）を説明する図である。
【図１４Ａ】アンテナ配列軸の近傍で位置標定の精度が高くなることを説明する図である。
【図１４Ｂ】アンテナ配列軸の近傍で位置標定の精度が高くなることを説明する図である。
【図１５】誤差補正処理Ｓ１５００を説明するフローチャートである。
【図１６】ロボット１０が自身が現在向いている正確な方向を取得する仕組みを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に本発明の一実施形態として説明するシステム（以下、サービス提供システム１と称する。）の概略的な構成を示している。同図に示すように、サービス提供システム１は、サービスの提供対象となるエリア内（以下、サービス提供エリアとも称する。）を移動し、後述する位置標定システムの基地局２０を備えた一台以上のロボット１０（移動体）、サービス提供可能エリア内の所定位置に設けられた複数の無線通信装置３０、及びサービス提供システム１の管理センタ等に設けられるサーバ装置４０を含む。尚、以下の説明において、ロボット１０は、サービス提供エリア内の平らな床面６を移動するものとし、また複数の無線通信装置３０が、サービス提供エリアの床面６の上方に床面６と平行に設けられた天井面７に適宜な間隔をあけて設けられているものとする。
【００２５】
ロボット１０、無線通信装置３０、及びサーバ装置４０は、無線又は有線の通信手段（無線ＬＡＮ、微弱無線、専用線、公衆回線、インターネット等）を介して互いに通信可能に接続している。
【００２６】
サービス提供システム１は、例えば、病院や工場、博物館等の施設において、人の業務の補助、案内、誘導、巡回監視、物品搬送、警備等の様々なサービスを提供する。ロボット１０は、オドメトリ（odometry）によって生成した自身の現在位置に基づきサービス提供エリア内を自律的に移動しつつ、サービスの提供を行う。
【００２７】
ロボット１０に備えられた基地局２０は、無線通信装置３０から送られてくる後述の位置標定信号を受信して、これに基づき自身（ロボット１０）の現在位置を標定する。ロボット１０は、基地局２０によって標定された現在位置を用い、オドメトリに基づき推定している現在位置を示す情報（以下、推定現在位置と称する。）に累積している誤差を補正する。
【００２８】
ここで後述する位置標定システムの標定精度は、位置標定部２０５によって位置標定を行うことが可能なエリア（以下、標定可能エリアとも称する。）のうち、例えば、無線通信装置３０の直下近傍などのエリア（以下、高精度標定可能エリアと称する。）にロボット１０（基地局２０）が存在するときに最大になる。そのため、ロボット１０は、推定現在位置に累積している誤差、もしくは、推定現在方向に累積している誤差を補正する時機が到来すると、高精度標定可能エリアに自律的に移動し（以下、この動作をセンタリングと称する。）、高精度標定可能エリア内で自身の現在位置を標定し、それにより得られた正確な現在位置に基づき、推定現在位置に累積している誤差を補正する。
【００２９】
図２にロボット１０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、ロボット１０は、基地局２０のほか、中央処理装置１１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置１２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ハードディスク装置等）、入出力装置１３（テンキー、タッチパネル、液晶ディスプレイ、音声認識装置、音声出力装置等）、計時装置１４（ＲＴＣ（Real Time Clock）、ＨＰＥＴ（High Precision Event Timer）等）、無線通信インタフェース１５、制御装置１６、走行装置１７、及び各種センサ１８を備える。尚、基地局２０のハードウエア構成については後述する。
【００３０】
中央処理装置１１は、記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、ロボット１０が備える各種の機能を実現する。無線通信インタフェース１５は、サーバ装置４０との間で無線通信を行う。
【００３１】
制御装置１６は、例えば、アーム等の機械式駆動部の制御機構（サーボモータ、アクチュエータ）を含む。走行装置１７は、例えば、動力モータ、モータ制御装置（アンプ）、変速機構、旋回制御機構を含み、ロボット１０の移動や方向／姿勢の制御（前進、後進、左右旋回、加減速、傾き等の制御）を行う。
【００３２】
各種センサ１８は、ロボット１０の現在位置、ロボット１０に設定した基準面（例えば、ロボット１０のフロント側）が現在向いている方向（以下、ロボット１０の「向き」とも称する。）を取得する方位センサ、ロボット１０の状態（姿勢、動き等）を取得するセンサ（回転センサ（ロータリーエンコーダ、レゾルバ等）、角速度センサ、角加速度センサ、速度センサ、加速度センサ等）を含む。
【００３３】
図３にロボット１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、ロボット１０は、自律移動制御部１０１、サービス提供処理部１０２、無線通信装置捕捉部１０３、センタリング制御部１０４、現在位置取得部１０５、方向取得部１０６、誤差補正部１０７、ロボット状態情報取得部１０８、及び情報送受信部１０９を備える。これらの機能は、ロボット１０が備えるハードウエアによって、もしくは、ロボット１０の中央処理装置１１が記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。尚、基地局２０の機能については後述する。
【００３４】
自律移動制御部１０１は、オドメトリによって生成したロボット１０の推定現在位置や各種センサ１８の信号に基づき走行装置１７を制御することにより、ロボット１０を自律的に移動させる。
【００３５】
サービス提供処理部１０２は、入出力装置１３や走行装置１６を制御して、ロボット１０が提供するサービスを実現する。
【００３６】
無線通信装置捕捉部１０３は、後述するアンテナ配列方向の近傍に無線通信装置３０を捕捉するようにロボット１０（もしくはアンテナ群２５）を制御する。
【００３７】
センタリング制御部１０４は、後述するアンテナ配列方向の近傍に無線通信装置３０を捕捉するようにロボット１０を制御しつつ、ロボット１０を無線通信装置３０の近傍まで移動させる。
【００３８】
現在位置取得部１０５は、高精度標定可能エリア内で位置標定を行うことによりロボット１０の現在位置を取得する。
【００３９】
方向取得部１０６は、捕捉中の異なる無線通信装置３０の夫々から送られてくる位置標定信号に基づき、ロボット１０が現在向いている方向を取得する。
【００４０】
誤差補正部１０７は、高精度標定可能エリア内で位置標定を行うことにより取得されるロボット１０の現在位置に基づきロボット１０の正確な現在位置を取得し、取得した正確な現在位置を用いて推定現在位置に累積している誤差を補正する。また誤差補正部１０７は、方向取得部１０６によって取得されるロボット１０が現在向いている正確な方向を用いて推定現在方向に累積している誤差を補正する。
【００４１】
ロボット状態情報取得部１０８は、基地局２０によって取得されたロボット１０の現在位置、無線通信装置３０から受信した位置標定信号の電界強度、及び各種センサ１８の情報等に基づき、自身（ロボット１０）が標定可能エリアに存在するか否か、自身が高精度標定可能エリアに存在するか否か、自身が現在向いている方向、及び自身の姿勢等に関する情報を取得する。
【００４２】
情報送受信部１０９は、サーバ装置４０と通信し、各種情報の受信（ダウンロード）、サーバ装置４０において利用される各種情報（例えば、ロボット状態情報取得部１０８によって取得される情報）の送信（アップロード）を行う。
【００４３】
図４に基地局２０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、基地局２０は、中央処理装置２１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置２２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ハードディスク装置等）、無線通信インタフェース２３、アンテナ群２５、及びアンテナ切替スイッチ２６を備える。
【００４４】
中央処理装置２１は、記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより基地局２０の様々な機能を実現する。無線通信インタフェース２３は、アンテナ群２５によって受信される、無線通信装置３０から送られてくる位置標定信号を復調する。尚、後述するように、無線通信装置３０は、例えば、パッシブ型のＲＦＩＤタグ等の受動型の装置として構成することもできる。その場合、無線通信インタフェース２３は、無線通信装置３０に位置標定信号の送信を促す応答誘導信号（質問信号）を送信し、その応答として無線通信装置３０から送られてくる位置標定信号を受信する。
【００４５】
アンテナ群２５は、少なくとも４つのアンテナ２５１を含む。アンテナ切替スイッチ２６は、アンテナ群２５を構成しているいずれかのアンテナ２５１を例えば時分割方式で選択し、選択したアンテナ２５１を無線通信インタフェース２３に接続する。アンテナ２５１は、例えば、指向性アンテナや円偏波指向性アンテナである。尚、壁等の障害物が存在する屋内等でサービス提供システム１が実施される場合には、アンテナ２５１として円偏波指向性アンテナを用いることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等での反射時に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで反射波（又は定在波）を効果的に減衰させることができる。
【００４６】
図５に基地局２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、基地局２０は、位置標定信号受信部２０１並びに位置標定処理部２０２を備える。尚、これらの機能は、基地局２０が備えるハードウエアによって、もしくは、基地局２０の中央処理装置２１が記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００４７】
上記機能のうち、位置標定信号受信部２０１は、無線通信インタフェース２３及びアンテナ切替スイッチ２６を制御しつつ、無線通信装置３０から送られてくる位置標定信号を受信する。尚、無線通信装置３０が受動型の装置として構成されている場合には、基地局２０は応答誘導信号を送信する機能を更に備える。位置標定処理部２０２は、無線通信装置３０から受信した位置標定信号に基づき、無線通信装置３０と自身（基地局２０）との間の相対位置を標定する。
【００４８】
図６に無線通信装置３０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、無線通信装置３０は、中央処理装置３１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置３２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、通信インタフェース３３、位置標定信号送信回路３４、及びアンテナ３５を備える。尚、無線通信装置３０は、例えば、基地局２０から送られてくる無線信号の電力を利用して動作するパッシブ型のＲＦＩＤタグ等の受動型の装置として構成することもできる。
【００４９】
位置標定信号送信回路３４は、アンテナ３５から位置標定信号を送信する。尚、無線通信装置３０が受動型の装置である場合、位置標定信号送信回路３４は、基地局２０から応答誘導信号を受信したのに応じて位置標定信号を送信する。尚、ロボット１０を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合には、アンテナ３５は円偏波指向性アンテナであることが望ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は、壁等の障害物で反射した際に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで、反射波や定在波を効果的に減衰させることができるからである。アンテナ３５はその指向方向が下方（床面６の方向）を向くように設けられている。通信インタフェース３３は、ロボット１０やサーバ装置４０と通信（無線通信又は有線通信）を行う。尚、ロボット１０と無線通信装置３０との間の通信は、後述する位置標定信号に情報を含ませることによっても行うことができる。
【００５０】
図７に無線通信装置３０が備える主な機能を示している。同図に示すように、無線通信装置３０は、位置標定信号送信部３０１、情報記憶部３０２、及び情報送受信部３０３を備える。尚、これらの機能は、無線通信装置３０が備えるハードウエアによって、もしくは、無線通信装置３０の中央処理装置３１が記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００５１】
位置標定信号送信部３０１は、ロボット１０に備えられた基地局２０に受信させる位置標定信号を位置標定信号送信回路３４から送信する。尚、位置標定信号送信部１０１は、例えば、予め設定されたタイミング（例えば、一定時間ごと、ユーザによって登録された時間等）が到来すると位置標定信号を自動的に送信する。無線通信装置３０がＲＦＩＤタグ等の受動型の装置として構成される場合、位置標定信号送信部３０１は基地局２０から送られてくる応答誘導信号に対する応答として位置標定信号を送信する。
【００５２】
情報記憶部３０２は、自身（無線通信装置３０）に関する情報（例えば、当該無線通信装置３０の設置位置を示す情報（以下、装置設置位置情報と称する。））を記憶する。尚、装置設置位置情報において、無線通信装置３０の設置位置は、例えば、サービス提供エリアに設定された座標系による絶対位置で表される。情報送受信部３０３は、ロボット１０やサーバ装置４０との間で各種情報を送受信する。
【００５３】
図８にサーバ装置４０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、サーバ装置４０は、中央処理装置４１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置４２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ハードディスク装置等）、入力装置４３（キーボード、マウス等）、出力装置４４（液晶ディスプレイ、プリンタ等）、及び通信インタフェース４５を備える。
【００５４】
中央処理装置４１は、記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することによりサーバ装置４０の様々な機能を実現する。出力装置４４には、例えば、ロボット１０の現在位置、ロボット１０が現在向いている方向、ロボット１０の姿勢、ロボット１０が提供するサービスに関する情報が表示される。通信インタフェース４５は、ロボット１０並びに無線通信装置３０との間で通信（無線通信又は有線通信）を行う。
【００５５】
図９にサーバ装置４０が備える主な機能を示している。同図に示すように、サーバ装置４０は、情報収集部４０１、情報提供部４０２、及び設定情報記憶部４０３を備える。尚、これらの機能は、サーバ装置４０が備えるハードウエアによって、もしくは、サーバ装置４０の中央処理装置４１が記憶装置４２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００５６】
情報収集部４０１は、ロボット１０から、ロボット１０の情報（ロボット１０が標定可能エリアに存在するか否か、ロボット１０が高精度標定可能エリアに存在するか否か、ロボット１０が現在向いている方向、及びロボット１０の現在の姿勢等）を随時収集する。情報提供部４０２は、例えば、ロボット１０に対し、目的地までの誘導に関する情報、他のロボット１０に関する情報（他のロボット１０の現在位置、他のロボット１０の移動方向等）、ロボット１０の現在地周辺の情報などの各種の情報を提供する。設定情報記憶部４０３は、例えば、サービス提供エリアに設けられている各無線通信装置３０の設定情報を記憶する。
【００５７】
＜位置標定システム＞
続いて位置標定システムについて説明する。位置標定システムによる位置標定に際しては、無線通信装置３０が、アンテナ３５からスペクトル拡散された無線信号である位置標定信号を送信する。またロボット１０に備えられた基地局２０は、アンテナ群２５を構成している複数のアンテナ２５１を周期的に切り換えつつ、無線通信装置３０から送られてくる位置標定信号を受信する。
【００５８】
図１０に無線通信装置３０から送信される位置標定信号１０００のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号１０００は、制御信号１０１１、測定信号１０１２、及び装置情報１０１３を含む。
【００５９】
このうち制御信号１０１１は、変調波や各種の制御信号を含む。測定信号１０１２は、数ｍ秒程度の無変調波（例えば、基地局２０に対する無線通信装置３０の存在する方向や基地局２０から無線通信装置３０までの相対距離の検出に用いる信号（例えば２０４８チップの拡散符号））を含む。装置情報１０１３は、前述した装置設置位置情報や当該無線通信装置３０に付与されている識別情報(以下、無線通信装置ＩＤと称する。）を含む。
【００６０】
図１１は基地局２０が備えるアンテナ群２５を構成している複数のアンテナ２５１と無線通信装置３０が備えるアンテナ３５との関係を説明する図である。同図に示すように、アンテナ群２５は、位置標定信号１０００の１波長（例えば、位置標定信号１０００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合は波長λ＝１２．５ｃｍ）以下の間隔をあけて平面的に略正方形状に等間隔で隣接配置された４つの円偏波指向性アンテナ（以下、アンテナ２５１ａ〜２５１ｄと称する。）を含む。尚、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄは、例えば、指向方向が上方（天井面７の方向）もしくは斜め上方向を向くように設けられている。
【００６１】
ここで同図において、アンテナ群２５の高さ位置における水平方向とアンテナ群２５に対する無線通信装置３０の方向とのなす角をα（基地局２０から見た無線通信装置３０が存在する方向）とすれば、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
の関係がある。尚、Ｄ（ｍ）は無線通信装置３０のアンテナ３５の設置高さとロボット１０の基地局２０のアンテナ群２５（４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄで囲まれた領域の中央部分）の高さとの差であり、Ｌ（ｍ）は無線通信装置３０のアンテナ３５から下ろした垂線がロボット１０が移動する平面と交わる点とアンテナ群２５の中心とを結ぶ線分の長さであり、ΔＬ（ｃｍ）はアンテナ群２５を構成しているアンテナ２５１のうち特定の２つのアンテナ２５１についての、夫々の無線通信装置３０のアンテナ３５との間の伝搬路長の差（以下、経路差とも称する。）である。
【００６２】
ここでアンテナ群２５を構成している特定の２つのアンテナ２５１の夫々が受信する位置標定信号１０００の位相差をΔθとすれば、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ））
の関係がある。また位置標定信号１０００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いる場合はλ＝１２．５（ｃｍ）であるので、
α＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π）
の関係がある。測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）内では、αはΔθ（ラジアン）から算出できるので、上式から無線通信装置３０が存在する方向αを取得することができる。
【００６３】
また図１２に示すように、無線通信装置３０のアンテナ３５の地上高をＨ（ｍ）、基地局２０のアンテナ群２５の地上高をｈ（ｍ）、無線通信装置３０（のアンテナ３５）から下ろした垂線とロボット１０が移動する平面との交点を原点として三次元直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を設定した場合における、方向αのｘｚ平面への射影をΔΦ（ｘ）、方向αのｙｚ平面への射影をΔΦ（ｙ）とすれば、原点に対するロボット１０（基地局２０のアンテナ群２５）の相対座標は次式から求めることができる。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ））
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ））
【００６４】
そして原点の絶対座標を（Ｘ１，Ｙ１，０）とすれば、ロボット１０の絶対座標（Ｘｘ，Ｙｙ，０）は次式から求めることができる。
Ｘｘ＝Ｘ１＋Δｄ（ｘ）
Ｙｙ＝Ｙ１＋Δｄ（ｙ）
【００６５】
尚、以上に説明した位置標定の基本原理については、例えば、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、特開２００６−２３２６１号公報などにも詳述されている。
【００６６】
ところで、以上に説明した方法で行われる位置標定に際しては、無線通信装置３０やロボット１０に備えられた基地局２０が備える水晶発振器に生じる周波数偏差に起因する誤差が問題となる。例えば、水晶発振器の周波数安定度が±０．５ｐｐｍである場合、無線通信装置３０と基地局２０との間には最大１ｐｐｍの周波数偏差（２４００Ｈｚ）が生じ、基地局２０のアンテナ切替スイッチ２６の切替周期が３２μｓである場合は２４００Ｈｚ×３２μｓ×３６０°＝２７．６５°の位相差（誤差）が生じることになる。そこで位置標定システムでは、このような周波数偏差に起因する誤差を次のようにして相殺することにより、測定精度の向上を図っている。
【００６７】
まず基地局２０のアンテナ群２５の第１のアンテナ対（第１アンテナ２５１ａ及び第２アンテナ２５１ｂ）が受信する位置標定信号１０００の位相差Δθ１（第１アンテナ２５１ａを基準として第２アンテナ２５１ｂの位相を測定した結果（＝測定値））は、無線通信装置３０のアンテナ３５から第１アンテナ２５１ａまでの位置標定信号１０００の伝搬経路と、無線通信装置３０のアンテナ３５から第２アンテナ２５１ｂまでの位置標定信号１０００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ１とし、上述の測定誤差をＦ１とすれば、次式で表すことができる。
Δθ１＝Δθｔ１＋Ｆ１  ・・・式１
【００６８】
一方、基地局２０のアンテナ群２５の第２のアンテナ対（第３アンテナ２５１ｃ及び第４アンテナ２５１ｄ）が受信する位置標定信号１０００の位相差Δθ２（第３アンテナ２５１ｃを基準として第４アンテナ２５１ｄの位相を測定した結果（＝測定値））は、無線通信装置３０のアンテナ３５から第３アンテナ２５１ｃまでの位置標定信号１０００の伝搬経路と、無線通信装置３０のアンテナ３５から第４アンテナ２５１ｄまでの位置標定信号１０００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ２とし、測定誤差をＦ２とすれば、次式で表すことができる。  
Δθ２＝−Δθｔ２＋Ｆ２  ・・・式２
【００６９】
また式１と式２の両辺の差を取ると、次のようになる。
Δθ１−Δθ２＝（Δθｔ１−（−Δθｔ２））＋（Ｆ１−Ｆ２）  ・・・式３
【００７０】
ここで第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とは、第１のアンテナ対の各アンテナ２５１ａ，２５１ｂによって受信される位置標定信号１０００の経路差と第２のアンテナ対の各アンテナ２５１ｃ，２５１ｄによって受信される位置標定信号１０００の経路差とが一致するように、即ち位相差Δθｔ１と位相差Δθｔ２とが一致するように設けられており、この一致する値をθｔ＝Δθｔ１＝Δθｔ２とすれば、右辺の（Δθｔ１−（−Δθｔ２））の値は２θｔとなる。
【００７１】
一方、誤差Ｆ１，Ｆ２は、第１のアンテナ対の測定時と第２のアンテナ対の測定時とで通常はほぼ一致しており、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値は限りなく０に近くなる。以上より、式３は次のようになる。
θｔ＝（Δθ１−Δθ２）／２  ・・・式４
【００７２】
式４から理解されるように、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、式１、式２における測定誤差Ｆ１，Ｆ２を相殺することができる。このため、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、位相差θｔを高い精度で取得することができる。
【００７３】
尚、位相を測定する側（本実施形態では基地局２０側）に、例えば、ＡＧＣ（Automatic Gain Controller）を設けて周波数偏差の減少させるようにすれば、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値をさらに０に近づけることができ、位相差θｔの測定精度を更に向上させることができる。
【００７４】
＜標定精度＞
ところで、以上に説明した位置標定システムは、前述した環境埋込型センサの一種に分類することができる。ここで位置標定システムは、数１０ｃｍオーダという高い精度で位置標定が可能な点で他の位置検知方式に比べて優れている。但し前述したように位置標定システムによる位置標定の精度は標定可能エリアの全体で必ずしも一様でなく、標定精度は基地局２０が無線通信装置３０のアンテナ３５に近いほど高くなる。
【００７５】
また標定精度は、基地局２０の各アンテナ２５１の配列方向、即ち、図１３Ａに示すように、正方形状に配置された４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄの中心（各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄの夫々の中心から等距離にある点）を原点Ｏとして正方形の一辺の方向に設定したＸ軸の方向、もしくは、上記正方形の中心を原点ＯとしてＸ軸と直角な方向（上記一辺に隣接する他の一辺の方向）に設定したＹ軸の方向（以下、上記Ｘ軸又はＹ軸のことをアンテナ配列軸とも称する。）と、無線通信装置３０（のアンテナ３５）との相対的な位置関係によっても変化する。
【００７６】
例えば、基地局２０側のアンテナ群２５が図１３Ａに示すような状態で配列している場合には、図１３Ｂに示すように、アンテナ配列軸の近傍（上記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の近傍、もしくは上記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の近傍）にロボット１０のアンテナ１４が存在するときに、比較的高い標定精度が得られることが知見されている。またアンテナ配列軸の近傍では、標定可能エリアの境界付近や標定可能エリア外の基地局２０から所定範囲においても比較的高い標定精度が得られることが知見されている。ここでこのような特性になることは、例えば、次のように理解することができる。
【００７７】
今、基地局２０の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄと無線通信装置３０（のアンテナ３５）とが図１４Ａに示す位置関係にある場合を考える。尚、同図において、無線通信装置３０（のアンテナ３５）は、Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍に存在する。また図中、一点鎖線で示す弧線７７，７８は、無線通信装置３０から送信された位置標定信号１０００の波面である。
【００７８】
同図から理解されるように、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では無線通信装置３０から送信された位置標定信号１０００の到達時間に差がなく、またアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄとの間でも位置標定信号１０００の到達時間に差がなく、従ってＹ軸方向の位相差は０である。
【００７９】
一方、アンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｂとの間では、無線通信装置３０から送信された位置標定信号１０００の到達時間に差があり、またアンテナ２５１ｃとアンテナ２５１ｄとの間についても位置標定信号１０００の到達時間に差がある。
【００８０】
図１４Ｂは、基地局２０のアンテナ群２５と無線通信装置３０（のアンテナ３５）とが図１４Ａの状態であるときに、これらをＹ軸の負の方向から眺めた図である。同図において、符号８１、８２で示す実線は、夫々、無線通信装置３０から送信される位置標定信号１０００のうち、直接波として基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号１０００である。また符号９１、９２で示す破線は、夫々、無線通信装置３０から送信される位置標定信号１０００のうち、間接波（マルチパス、反射波等）として基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号１０００である。このように、基地局２０のアンテナ群２５には、無線通信装置３０から送信された位置標定信号１０００が、間接波と直接波とが合成された形で到達する。
【００８１】
ここで間接波９１及び間接波９２に着目すると、これらはアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃへの到達時間とアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄへの到達時間との間に差がある。従って、間接波９１がアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する位置標定信号１０００に与える影響（アンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する直接波に与える影響）と、間接波９２がアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する位置標定信号１０００に与える影響（アンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する直接波に与える影響）とは異なる。このため、間接波が存在する場合には、Ｘ軸方向の位相差の測定精度に影響が生じることになる。
【００８２】
一方、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がなく、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃの夫々が受信する位置標定信号１０００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。またアンテナ２５１aとアンテナ２５１ｄとの間でも、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がなく、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄの夫々が受信する位置標定信号１０００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。従ってＹ軸方向の位相差の測定精度に与える影響は小さくなる。標定精度が上記の特性となることは、以上のように理解することができる。尚、以上によれば、間接波のみが到達するような状況においても、アンテナ配列軸の近傍では方向について比較的高い標定精度が得られることがわかる。
【００８３】
ところで、こうした位置標定システムの特性に着目すれば、前述したセンタリングに際し、次のようにしてロボット１０を効率よく高精度標定可能エリアに導くことができる。即ちまずロボット１０の基地局２０が、アンテナ配列軸の方向に無線通信装置３０を捕捉する。そして上述したように、アンテナ配列軸上では、比較的高い標定精度が得られ、また前述した無線通信装置３０が現在、ＸＹ平面のどの象限に存在するのかを把握することができるので、ロボット１０に、位置標定システムから取得されるこれらの情報を利用して、無線通信装置３０をアンテナ配列軸に捕捉しつつ当該無線通信装置３０の方向に移動させることにより、ロボット１０を自律的に高精度標定可能エリアに導くことができる。
【００８４】
以下、この方法によってロボット１０を高精度標定可能エリアに導き、オドメトリによって求めた推定現在位置に累積する誤差、並びに推定現在方向に累積している誤差を補正する仕組みについて具体的に説明する。
【００８５】
＜誤差補正処理＞
図１５は、推定現在位置に累積している誤差の補正に際してロボット１０が行う処理（以下、誤差補正処理Ｓ１５００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに誤差補正処理Ｓ１５００について説明する。尚、誤差補正処理Ｓ１５００が実行されている間、サービス提供エリア内に設けられている各無線通信装置３０は十分に短い時間間隔（ロボット１０を高精度標定可能エリアに導くのに十分に短い時間間隔）で能動的又は受動的に繰り返し位置標定信号１０００を送信するものとする。
【００８６】
ロボット１０は、オドメトリによって求めた推定現在位置に基づきサービス提供エリアを自律的に移動しつつ、所定のサービスを提供する（Ｓ１５０１）。またロボット１０は、上記移動やサービスの提供を行いつつ、推定現在位置に累積している誤差、もしくは推定現在方向に累積している誤差を補正するタイミングの到来をリアルタイムに監視している（Ｓ１５０２）。
【００８７】
誤差を補正するタイミングが到来すると（Ｓ１５０２：ＹＥＳ）、ロボット１０は、現在、無線通信装置３０の一つから位置標定信号１０００を受信可能な状態であり、かつ、その無線通信装置３０がアンテナ配列軸上に存在するか否か（無線通信装置３０をアンテナ配列軸上に捕捉中か否か）を判定する（Ｓ１５０３）。尚、誤差を補正するタイミングは、例えば、推定現在位置、もしくは推定現在方向に所定の閾値を超えた誤差が累積していることが確認されるなどの所定の条件が満たされた場合に発生する。また誤差を補正するタイミングは、例えば、予め設定された時間が到来した場合や一定時間ごと（周期的）に発生する。
【００８８】
ロボット１０が無線通信装置３０をアンテナ配列軸上に捕捉中である場合（Ｓ１５０３：ＹＥＳ）、処理はＳ１５０５に進む。一方、ロボット１０が無線通信装置３０をアンテナ配列軸上に捕捉していなければ（Ｓ１５０３：ＮＯ）、ロボット１０は、所定角度旋回動作（例えばロボット１０の機体をまるごと旋回する）を行い、無線通信装置３０の捕捉を試みる（Ｓ１５０４）。尚、同じ位置で３６０°以上旋回しても無線通信装置３０を捕捉できない場合、現在位置から所定距離移動した後、捕捉できるか否かを再度試みるようにしてもよい。また所定時間内に無線通信装置３０を捕捉できない場合にロボット１０がエラー情報を出力するようにしてもよい。
【００８９】
Ｓ１５０５では、ロボット１０は、捕捉中の無線通信装置３０の方向、即ち高精度標定可能エリアの方向に移動を開始する。移動中、ロボット１０は、アンテナ配列軸の近傍から逸脱しないように方向制御を行う。ここで移動中、ロボット１０は、捕捉中の無線通信装置３０がアンテナ配列軸で仕切られたいずれの象限に自身が存在するかを特定するのに充分な精度の位置情報を基地局２０から取得することができる。このため、ロボット１０はこれを利用してアンテナ配列軸の近傍から逸脱しないように方向制御を行うことができ、比較的高い標定精度が得られるアンテナ配列軸の近傍に沿って効率よく高精度標定可能エリアに近づくことができる。尚、マルチパス等の影響により位相差θｔの測定値として不連続な値を拾ってしまうことがあるが、位相差θｔから位置を求める際に不連続値を無視するようにアルゴリズムを構成することで、そのような不連続値による標定精度の低下を防ぐことができる。
【００９０】
Ｓ１５０６では、ロボット１０は、捕捉中の無線通信装置３０の高精度標定可能エリアに入った否かを判定する（Ｓ１５０６）。ロボット１０が捕捉中の無線通信装置３０の高精度標定可能エリア内に入った場合（Ｓ１５０６：ＹＥＳ）、処理はＳ１５０７に進み、高精度標定可能エリアに未だ入っていない場合は（Ｓ１５０６：ＮＯ）、Ｓ１５０５に戻る。尚、高精度標定可能エリアの近傍では比較的高い標定精度が得られるので、高精度標定可能エリア内まで移動したことをロボット１０は比較的高い精度で判定することができる。
【００９１】
高精度標定可能エリアに入ると、続いてロボット１０は、アンテナ配列軸上に、捕捉中の無線通信装置３０とは異なる他の無線通信装置３０を捕捉中であるか否かを判定する（Ｓ１５０７）。ロボット１０が他の無線通信装置３０を捕捉中である場合（Ｓ１５０７：ＹＥＳ）、処理はＳ１５０９に進む。一方、他の無線通信装置３０を捕捉中でなければ（Ｓ１５０７：ＮＯ）、ロボット１０は旋回動作を行いつつ、他の無線通信装置３０を捕捉できるか否かを試みる（Ｓ１５０８）。尚、旋回開始後所定時間内に無線通信装置３０を捕捉できない場合にロボット１０がエラー情報を出力するようにしてもよい。
【００９２】
Ｓ１５０９では、ロボット１０は、高精度標定可能エリア内で、無線通信装置３０から送られてくる位置標定信号１０００に基づき位置標定システムによる位置標定を行うことにより、自身の正確な現在位置を取得する。またロボット１０は、無線通信装置３０から送られてくる位置標定信号１０００及び他の無線通信装置３０から送られてくる位置標定信号１０００の夫々に基づき位置標定システムによる位置標定を行い、自身が現在向いている正確な方向を取得する。その後、処理はＳ１５０１に戻り、ロボット１０は、誤差を補正すると再び自律走行を開始しサービスの提供を再開する。
【００９３】
尚、ロボット１０は、自身が現在向いている方向を、例えば図１６に示すように、２つの無線通信装置３０の夫々から送られてくる位置標定信号１０００に含まれている装置設置位置情報（第１装置設置位置情報、第２装置設置位置情報）から取得される夫々の設置位置を結ぶ線分の方向から取得することができる。また自身が現在向いている方向は、２つの無線通信装置３０の夫々から送られてくる位置標定信号１０００に基づき特定される夫々の位置を用いて取得するようにしてもよい。
【００９４】
続いてロボット１０は、取得した正確な現在位置を用い、推定現在位置に累積している誤差を補正する。またロボット１０は、取得した自身が現在向いている正確な方向を用い、方位センサ等によって推定している自身が向いている方向（以下、推定現在方向と称する。）に累積している誤差を補正する。尚、推定現在位置に累積している誤差の補正は、例えば、推定現在位置を算出する際に用いる基準位置をＳ１５０９で取得した正確な現在位置で較正することにより行う。また推定現在方向に累積している誤差の補正は、例えば、方位センサの出力値をＳ１５０９で取得した自身が現在向いている正確な方向で較正することにより行う。
【００９５】
以上に説明したように、本実施形態のサービス提供システム１にあっては、基地局２０のアンテナ群２５のアンテナ配列軸の近傍では比較的高い標定精度が得られるという位置標定システムの特性に着目し、ロボット１０に、アンテナ配列軸の近傍に無線通信装置３０を捕捉させ、無線通信装置３０を捕捉しつつ当該無線通信装置３０の近傍、即ち高精度標定可能エリアに移動させる。このため、特別な仕組みを設けることなく、位置標定システムを利用してロボット１０を高精度標定可能エリアに導くことができる。またそれにより高精度で標定した現在位置をロボット１０に取得させることができる。また本実施形態のサービス提供システム１によれば、例えば、磁気等の外乱の影響が大きくて電子コンパス等のセンサが精度よく機能しない環境においても、ロボット１０を高精度標定可能エリアに導くことができる。
【００９６】
また本実施形態のサービス提供システム１によれば、高精度標定可能エリアにおいて、ロボット１０に２つの無線通信装置３０を捕捉させ、夫々から送られてくる位置標定信号１０００に基づく位置標定の結果から、ロボット１０が現在向いている正確な方向を取得することができる。またこれを用いて推定現在方向に累積している誤差を補正することができる。
【００９７】
尚、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００９８】
例えば、以上の実施形態では、アンテナ群２５の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄが正方形状に配列している場合について説明したが、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄが長方形（矩形）状に配列している場合でも同様の効果を得ることができる。
【００９９】
本実施形態では移動体の具体例としてロボット１０について説明したが、移動体は、人、荷物、運搬車両等の他の種類のものであってもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１  サービス提供システム
１０  ロボット
２０  基地局
３０  無線通信装置
１０３  無線通信装置捕捉部
１０４  センタリング処理部
１０５  現在位置取得部
１０６  方向取得部
１０７  誤差補正部
【要約】
【課題】自律的に移動する移動体にその正確な現在位置を取得させる。
【解決手段】基地局２０のアンテナ群２５の配列方向（アンテナ配列軸）では比較的高い標定精度が得られるという位置標定システムの特性を利用して移動体（ロボット１０）を高精度で位置標定が可能なエリアに導く。天井などの移動体の上方に設けた無線通信装置３０をアンテナ配列軸上に捕捉しつつ移動体を高精度標定可能エリアに導き、高精度標定可能エリア内で標定した高精度な現在位置を移動体に取得させる。移動体は、取得した現在位置を用いてオドメトリによって把握している推定現在位置に累積している誤差を補正する。
【選択図】図３【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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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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