(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動経路を自律的に決定し、移動する自律移動装置において、
前記自律移動装置の位置及び速度を取得する自律移動装置情報取得部と、
前記自律移動装置の周辺の人を検知し、前記人の位置、速度、及び、進行方向を取得する人検知部と、
前記人検知部によって検知された前記人の進行方向ごとの動き易さを表す移動能力に基づく属性を取得する人移動属性取得部と、
前記自律移動装置情報取得部で取得された前記自律移動装置の前記位置及び前記速度と前記人検知部で取得した前記人の前記位置、前記速度、及び、前記進行方向とに基づき、前記人に移動してもらう経路の候補を、複数個、作成する人経路候補作成部と、
前記人経路候補作成部からの情報と前記人移動属性取得部からの情報とに基づき、前記人移動属性取得部によって取得された前記人の移動能力に基づく属性のうちの前記人の移動距離の負荷と前記人の方向転換の負荷とに基づく評価式で、前記人経路候補作成部によって作成されたそれぞれの経路の候補に対して、前記人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷を評価する人経路負荷評価部と、
前記人経路負荷評価部によって求められた移動負荷に基づいて、前記人経路候補作成部によって作成された経路の候補の中から、前記人に移動してもらう経路を決定する人経路決定部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記人経路決定部からの情報とに基づいて、前記人経路決定部によって決定された前記経路へ前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路を計画する誘導経路計画部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記誘導経路計画部からの情報とに基づいて、前記誘導経路計画部によって計画された前記誘導経路上に沿って前記自律移動装置が走行するように、前記自律移動装置を制御する移動制御部と、
を備える自律移動装置。
【請求項２】
前記人移動属性取得部は、前記人の方向転換に関する情報を人移動属性として取得する請求項１に記載の自律移動装置。
【請求項３】
前記自律移動装置情報取得部とからの情報と前記人検知部とからの情報とを基に、前記人検知部によって検知された前記人と前記自律移動装置とが衝突する可能性の有無を判断する衝突判断部をさらに備え、
前記人経路候補作成部は、前記衝突判断部によって前記人と前記自律移動装置とが衝突する可能性が有る場合、前記衝突判断部からの情報を基に、前記人に移動してもらう経路の候補を作成する請求項１又は２に記載の自律移動装置。
【請求項４】
前記人経路候補作成部は、前記自律移動装置と前記人が衝突するまでの予測時間及び前記人の速度に基づいて、前記候補経路の目的地を決定する請求項３に記載の自律移動装置。
【請求項５】
前記人経路決定部は、前記自律移動装置が走行する環境マップと、前記人経路負荷評価部によって求められた前記移動負荷とに基づいて、前記人に移動してもらう経路を決定する請求項１又は２に記載の自律移動装置。
【請求項６】
前記人経路決定部は、避け易い前記人の移動負荷が最小となる候補経路を選択する請求項１又は２に記載の自律移動装置。
【請求項７】
移動経路を自律的に決定し、移動する自律移動装置の自律移動方法において、
前記自律移動装置の位置の情報及び速度の情報を取得し、
前記自律移動装置の周辺の人に関する前記人の位置、速度、及び、進行方向を取得し、
前記検知された前記人の進行方向ごとの動き易さを表す移動能力に基づく属性情報を取得し、
前記自律移動装置の前記位置及び前記速度と前記人の前記位置、前記速度、及び、前記進行方向とに基づき、前記人に移動してもらう経路の候補を、複数個、作成し、
前記経路候補の情報と前記属性情報とに基づき、前記人の移動能力に基づく属性情報のうちの前記人の移動距離の負荷と前記人の方向転換の負荷とに基づく評価式で、前記それぞれの経路の候補に対して、前記人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷を評価し、
前記移動負荷に基づいて、前記経路の候補の中から、前記人に移動してもらう経路を決定し、
前記自律移動装置の位置及び速度に関する情報と前記人に移動してもらう経路情報とに基づいて、前記決定された前記経路へ前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路を計画し、
前記自律移動装置の位置及び速度に関する情報と前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路に関する情報とに基づいて、前記計画された前記誘導経路上に沿って前記自律移動装置が走行するように、前記自律移動装置を制御する、
自律移動方法。
【請求項８】
移動経路を自律的に決定し、移動する自律移動装置を制御ためのプログラムであって、
コンピュータを、
前記自律移動装置の位置及び速度を取得する自律移動装置情報取得手段と、
前記自律移動装置の周辺の人を検知し、前記人の位置、速度、及び、進行方向を取得する人検知部によって検知された前記人の進行方向ごとの動き易さを表す移動能力に基づく属性を取得する人移動属性取得部と、
前記自律移動装置情報取得部で取得された前記自律移動装置の前記位置及び前記速度と前記人検知部で取得した前記人の前記位置、前記速度、及び、前記進行方向とに基づき、前記人に移動してもらう経路の候補を、複数個、作成する人経路候補作成部と、
前記人経路候補作成部からの情報と前記人移動属性取得部からの情報とに基づき、前記人移動属性取得部によって取得された前記人の移動能力に基づく属性のうちの前記人の移動距離の負荷と前記人の方向転換の負荷とに基づく評価式で、前記人経路候補作成部によって作成されたそれぞれの経路の候補に対して、前記人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷を評価する人経路負荷評価部と、
前記人経路負荷評価部によって求められた移動負荷に基づいて、前記人経路候補作成部によって作成された経路の候補の中から、前記人に移動してもらう経路を決定する人経路決定部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記人経路決定部からの情報とに基づいて、前記人経路決定部によって決定された前記経路へ前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路を計画する誘導経路計画部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記誘導経路計画部からの情報とに基づいて、前記誘導経路計画部によって計画された前記誘導経路上に沿って前記自律移動装置が走行するように、前記自律移動装置を制御する移動制御部と、として機能させるための自律移動装置用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置によって移動が制御される自律移動装置、自律移動方法、及び自律移動装置用のプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人が存在する空間で動作するサービスロボットの研究開発が行われている。例えば、人の代わりに物品を運ぶ物品搬送ロボット、又は、施設内を巡回し警備するロボット、又は、清掃を行うロボットなどがある。このような移動しながら作業を行うロボットは、移動中に人と遭遇するシーンがある。このとき、ロボットが人と安全にすれ違う必要がある。【０００３】
従来技術として、人に代表される移動体を回避するためのロボットの軌道生成を行う技術がある（非特許文献１）。この従来技術では、人は接近するロボットに対して、ロボットから仮想的な斥力を受けて、その斥力に押される方向へ方向を変えながら移動するというポテンシャル法に基づく考え方により、人の移動経路を予測し、その予測に基づいて複数の人を回避する軌道を生成する方式である。【０００４】
従来技術を具体的に説明する。図３４Ａと図３４Ｂは、従来技術の概要を示す。図３４Ａは、ロボットＲと２つの移動体（人）Ｏ１、Ｏ２とにおける初期位置を示し、ロボットＲと２つの移動体（人）Ｏ１、Ｏ２とのそれぞれの進行方向が交差する状態を示している。図３４Ｂは、ロボットＲが進行しながら、左へ旋回する場合を示す。移動体Ｏ２は自分の方向に近づくロボットＲを避けながら進行するため、方向を変えることになる。【０００５】
このとき、移動体（人）Ｏ１，Ｏ２が取る移動経路を予測するために、ロボットＲがポテンシャルを持っていると仮定し、移動体（人）Ｏ１，Ｏ２に斥力を与える。図３５で示すように、移動体Ｏ１，Ｏ２の目的地からの引力ＦｎｉとロボットＲから斥力Ｆｒｉｊとの合成ベクトルＦにおける方向を、移動体Ｏ１，Ｏ２の経路と予測する。この予測に基づいて、ロボットＲが自分の動作を決定する（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１３５８７号広報
【特許文献２】特開２００７−２７２４７４号広報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】井上晃、井上健司、大川善邦  「複数移動障害物の行動予測に基づく自律移動ロボットのオンライン回避行動計画」、日本ロボット学会誌  １５（２）、  ２４９−２６０、  １９９７−０３−１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術は、移動体（即ち人）が全方向に一様に移動可能であるという前提の方式である。しかしながら、人は、移動する方向によっては動き易さに違いが生じる可能性があり、従来技術で生成された回避軌道では、人に無理な動き又は負荷のかかる動きをさせるおそれがあるという課題を有する。【０００９】
例えば、病院などの施設で動作する移動型のサービスロボットを考えた場合に、回避の対象とする人が、通常に歩行できる健常者だけでなく、車椅子利用者、松葉杖利用者、あるいは、点滴の器具などの医療器具を伴って歩行する人、又は、手押し型のカートを動かしながら歩く作業者などを考慮する必要がある。これら、移動の方向に関して決して一様な動きを期待できない、回避対象の人に対して、従来技術では適切な回避経路を生成できない不都合を有する。【００１０】
具体的には、車椅子利用者は、２輪の車椅子を操作して移動するという制約がある。車椅子は、回転しながら移動する際の回転半径が小さく、回転角度が大きい場合、車椅子利用者にとってやり難く、時間がかかってしまう動作となる。松葉杖利用者も、２本の松葉杖で動きが制限される。方向転換を行う際に、松葉杖利用者は健常者ほど迅速にできない。【００１１】
方向転換などの移動を行う際に、回避対象者の移動時の制約によって、動き易さが異なる。ここでは、移動時における動き易さを、回避対象者の移動能力とする。【００１２】
従来技術では、このような、回避対象者の移動能力によって、車椅子利用者又は松葉杖利用者などに対して大きい方向転換を強いるような回避軌道を生成する可能性があるという不都合を有する。【００１３】
従来例における不都合を具体的に図３６Ａと、図３６Ｂと、図３６Ｃとを用いて説明する。図３６Ａは、健常者５ａである人５に適用する場合を示す。健常者５ａは、合成ベクトルで示した方向にすぐに移動できる。しかしながら、図３６Ｂに示す車椅子５ｂａを利用する人５である車椅子利用者５ｂの場合、合成ベクトルで示した方向への方向転換の角度が大きい移動をさせることになる（図３６Ｂを参照）。そのため、車椅子利用者５ｂには負荷が掛かってしまう。図３６Ｃに示す松葉杖５ｃａを利用する人５である松葉杖利用者５ｃの場合も同様である（図３６Ｃを参照）。【００１４】
特許文献１では、高齢者向け共同住宅又は老人ホームなどでの自動走行車椅子が、障害物の種類に応じて回避動作を行うと記載されている。しかしながら、障害物の種類は、自動扉か、自動昇降機扉か、不特定障害物か、としか区別せず、障害物における移動能力が考慮されていない。回避方法について、画像情報から障害物の形状、サイズ、及び、障害物までの距離などを算出し、予め定められた迂回ルートを取得するとしか記載されず、移動障害物の種類に応じて、障害物が移動し易くなるような自動走行車椅子の生成経路が考慮されていない。【００１５】
従って、本発明の目的は、人とすれ違う際に人の移動能力に適した、避け易い経路へ人を誘導することを可能とする自律移動装置、自律移動方法、及び自律移動装置用のプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【００１７】
本発明の１つの態様によれば、移動経路を自律的に決定し、移動する自律移動装置において、
前記自律移動装置の位置及び速度を取得する自律移動装置情報取得部と、
前記自律移動装置の周辺の人を検知し、前記人の位置、速度、及び、進行方向を取得する人検知部と、
前記人検知部によって検知された前記人の進行方向ごとの動き易さを表す移動能力に基づく属性を取得する人移動属性取得部と、
前記自律移動装置情報取得部で取得された前記自律移動装置の前記位置及び前記速度と前記人検知部で取得した前記人の前記位置、前記速度、及び、前記進行方向とに基づき、前記人に移動してもらう経路の候補を、複数個、作成する人経路候補作成部と、
前記人経路候補作成部からの情報と前記人移動属性取得部からの情報とに基づき、前記人移動属性取得部によって取得された前記人の移動能力に基づく属性のうちの前記人の移動距離の負荷と前記人の方向転換の負荷とに基づく評価式で、前記人経路候補作成部によって作成されたそれぞれの経路の候補に対して、前記人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷を評価する人経路負荷評価部と、
前記人経路負荷評価部によって求められた移動負荷に基づいて、前記人経路候補作成部によって作成された経路の候補の中から、前記人に移動してもらう経路を決定する人経路決定部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記人経路決定部からの情報とに基づいて、前記人経路決定部によって決定された前記経路へ前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路を計画する誘導経路計画部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記誘導経路計画部からの情報とに基づいて、前記誘導経路計画部によって計画された前記誘導経路上に沿って前記自律移動装置が走行するように、前記自律移動装置を制御する移動制御部と、
を備える自律移動装置を提供する。【００１８】
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の前記態様にかかる自律移動装置、自律移動方法、及び自律移動装置用のプログラムによれば、自律移動装置と人とがすれ違うとき、人に移動してもらう経路の候補を複数個作成し、その中から人の移動能力に基づく属性に応じて、人が最も避け易い候補経路が選択され、その避け易い経路へ人を誘導することができる。複数の経路の候補から選択する際に、人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷（例えば、移動距離による負荷と人の方向転換し易さによる負荷を含む移動負荷）を、人の移動能力に基づく属性に応じて評価するため、移動負荷が最も小さい経路の候補を人の最も避け易い経路として選択することができる。自律移動装置が人をその経路に誘導するため、人が小さい移動負荷で自律移動装置とすれ違うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１実施形態における自律移動装置の正面図であり、
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１実施形態における自律移動装置の側面図であり、
【図２Ａ】図２Ａは、自律移動装置と車椅子利用者がすれ違うシーンを示す図であり、
【図２Ｂ】図２Ｂは、自律移動装置と車椅子利用者がすれ違うシーンを示す図であり、
【図３Ａ】図３Ａは、人の最も避け易い経路を示す図であり、
【図３Ｂ】図３Ｂは、人の最も避け易い経路を示す図であり、
【図４】図４は、＜実験１：車椅子利用者を検知した際に車椅子利用者の通路に対する方向角度が大きい場合の実験＞を示す図であり、
【図５】図５は、実験１における車椅子利用者のＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を表形式で示す図であり、
【図６】図６は、＜実験２：車椅子利用者を検知した際に車椅子利用者の通路に対する方向角度が小さい場合の実験＞を示す図であり、
【図７】図７は、実験２における実験２における車椅子利用者のＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を表形式で示す図であり、
【図８Ａ】図８Ａは、＜実験３：車椅子利用者が様々な曲率の経路上に走行する場合の実験＞を示す図であり、
【図８Ｂ】図８Ｂは、＜実験３：車椅子利用者が様々な曲率の経路上に走行する場合の実験＞の結果をプロットしたグラフを示す図であり、
【図９】図９は、実験３における車椅子利用者のそれぞれの経路での走行時間を表形式で示す図であり、
【図１０】図１０は、＜実験４：松葉杖利用者を検知した際に松葉杖利用者の通路に対する方向角度が大きい場合の実験＞を示す図であり、
【図１１】図１１は、実験４における松葉杖利用者のＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を表形式で示す図
【図１２】図１２は、＜実験５：松葉杖利用者を検知した際に松葉杖利用者の通路に対する方向角度が小さい場合の実験＞を示す図であり、
【図１３】図１３は、実験５における松葉杖利用者のＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を表形式で示す図であり、
【図１４Ａ】図１４Ａは、＜実験６：松葉杖利用者が様々な曲率の経路上に走行する場合の実験＞を示す図であり、
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、＜実験６：松葉杖利用者が様々な曲率の経路上に走行する場合の実験＞の結果をプロットしたグラフを示す図であり、
【図１５】図１５は、実験６における松葉杖利用者のそれぞれの経路での走行時間を表形式で示す図であり、
【図１６】図１６は、＜実験７：健常者を検知した際に健常者利用者の通路に対する方向角度が大きい場合の実験＞を示す図であり、
【図１７】図１７は、実験７における健常者のＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を表形式で示す図であり、
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の第１実施形態における自律移動装置における構成を示すブロック図であり、
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本発明の第１実施形態の変形例における自律移動装置における構成を示すブロック図であり、
【図１９Ａ】図１９Ａは、本発明の第１実施形態における自律移動装置の動作の手順を示すフローチャートであり、
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、本発明の第１実施形態の変形例にかかる自律移動装置の動作の手順を示すフローチャートであり、
【図２０Ａ】図２０Ａは、本発明の第１実施形態の自律移動装置においてＬＲＦセンサーが走行環境及び障害物を計測した様子を示す説明図であり、
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、本発明の第１実施形態の自律移動装置においてＬＲＦセンサーが取得したデータを示す説明図であり、
【図２１Ａ】図２１Ａは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において環境マップを示す図であり、
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において環境マップにおけるデータベースの内容を示す図であり、
【図２２】図２２は、本発明の第１実施形態の自律移動装置において人移動属性取得手段の判断結果の例を示す図であり、
【図２３】図２３は、ステレオカメラを用いた車椅子利用者検出方法を示す図であり、
【図２４】図２４は、本発明の第１実施形態の自律移動装置において人を検知した際の自律移動装置と人との位置関係を示す図であり、
【図２５】図２５は、本発明の第１実施形態の自律移動装置において自律移動装置と人がすぐに衝突する場合の自律移動装置の回避動作を示す図であり、
【図２６】図２６は、本発明の第１実施形態の自律移動装置において人が避ける領域を示す図であり、
【図２７】図２７は、本発明の第１実施形態の自律移動装置において人に移動してもらう経路の候補における目的地の設定方法を示す図であり、
【図２８Ａ】図２８Ａは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において有効な候補経路の抽出方法を示す図であり、
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において抽出された候補経路を示す図であり、
【図２９Ａ】図２９Ａは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において候補経路における移動負荷を計算する方法を示す図であり、
【図２９Ｂ】図２９Ｂは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において候補経路における移動負荷を計算する方法を示す図であり、
【図３０】図３０は、本発明の第１実施形態の自律移動装置において移動属性ごとの移動距離による負荷における重みｗｆｏｒｗａｒｄと人の方向転換し易さによる負荷における重みｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎの例を示す図であり、
【図３１Ａ】図３１Ａは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において車椅子利用者の通路に対する方向角度が大きい場合における移動負荷評価の例を示す図であり、
【図３１Ｂ】図３１Ｂは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において車椅子利用者の通路に対する方向角度が大きい場合における移動負荷の計算結果を示す図であり、
【図３２Ａ】図３２Ａは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において車椅子利用者の通路に対する方向角度が小さい場合における移動負荷評価の例を示す図であり、
【図３２Ｂ】図３２Ｂは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において車椅子利用者の通路に対する方向角度が小さい場合における移動負荷の計算結果を示す図であり、
【図３３Ａ】図３３Ａは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において人を誘導する経路を決定する方法を示す図であり、
【図３３Ｂ】図３３Ｂは、本発明の第１実施形態の自律移動装置において人を誘導する経路を決定する方法を示す図であり、
【図３４Ａ】図３４Ａは、従来アプローチの概要を示す図であり、
【図３４Ｂ】図３４Ｂは、従来アプローチの概要を示す図であり、
【図３５】図３５は、従来アプローチにおけるポテンシャル方に基づく人の経路予測を示す図であり、
【図３６Ａ】図３６Ａは、従来アプローチにおける人の行動原理を健常者に適用した際の例を示す図であり、
【図３６Ｂ】図３６Ｂは、従来アプローチにおける人の行動原理を車椅子利用者に適用した際の例を示す図であり、
【図３６Ｃ】従来アプローチにおける人の行動原理を松葉杖利用者に適用した際の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００２３】
本発明の第１態様によれば、移動経路を自律的に決定し、移動する自律移動装置において、
前記自律移動装置の位置及び速度を取得する自律移動装置情報取得部と、
前記自律移動装置の周辺の人を検知し、前記人の位置、速度、及び、進行方向を取得する人検知部と、
前記人検知部によって検知された前記人の進行方向ごとの動き易さを表す移動能力に基づく属性を取得する人移動属性取得部と、
前記自律移動装置情報取得部で取得された前記自律移動装置の前記位置及び前記速度と前記人検知部で取得した前記人の前記位置、前記速度、及び、前記進行方向とに基づき、前記人に移動してもらう経路の候補を、複数個、作成する人経路候補作成部と、
前記人経路候補作成部からの情報と前記人移動属性取得部からの情報とに基づき、前記人移動属性取得部によって取得された前記人の移動能力に基づく属性のうちの前記人の移動距離の負荷と前記人の方向転換の負荷とに基づく評価式で、前記人経路候補作成部によって作成されたそれぞれの経路の候補に対して、前記人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷を評価する人経路負荷評価部と、
前記人経路負荷評価部によって求められた移動負荷に基づいて、前記人経路候補作成部によって作成された経路の候補の中から、前記人に移動してもらう経路を決定する人経路決定部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記人経路決定部からの情報とに基づいて、前記人経路決定部によって決定された前記経路へ前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路を計画する誘導経路計画部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記誘導経路計画部からの情報とに基づいて、前記誘導経路計画部によって計画された前記誘導経路上に沿って前記自律移動装置が走行するように、前記自律移動装置を制御する移動制御部と、
を備える自律移動装置を提供する。
【００２４】
本発明の前記態様にかかる自律移動装置によれば、自律移動装置と人とがすれ違うとき、人に移動してもらう経路の候補を複数個作成し、その中から人の移動能力に基づく属性に応じて、人が最も避け易い候補経路が選択され、その避け易い経路へ人を誘導することができる。複数の経路の候補から選択する際に、人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷（例えば、移動距離による負荷と人の方向転換し易さによる負荷を含む移動負荷）を、人の移動能力に基づく属性に応じて評価するため、移動負荷が最も小さい経路の候補を人の最も避け易い経路として選択することができる。自律移動装置が人をその経路に誘導するため、人が小さい移動負荷で自律移動装置とすれ違うことができる。
移動にかかる時間を表す移動負荷を評価するにあたって、移動距離による負荷だけではなく、人の方向転換し易さによる負荷を含む移動負荷も考慮することができる。そのため、人の移動能力によって方向転換し易さに差異があっても、人の移動能力に適した人の最も避け易い経路を計画でき、人をその経路に誘導できる。
本発明の第２態様によれば、前記人移動属性取得部は、前記人の方向転換に関する情報を人移動属性として取得する第１の態様に記載の自律移動装置を提供する。
本発明の前記態様にかかる自律移動装置によれば、前記人がどの移動属性に属するかを取得することができる。前記人がどの移動属性に属するかを分かれば、前記人の方向転換し易さが分かる。
【００２５】
本発明の第３態様によれば、前記自律移動装置情報取得部とからの情報と前記人検知部とからの情報とを基に、前記人検知部によって検知された前記人と前記自律移動装置とが衝突する可能性の有無を判断する衝突判断部をさらに備え、
前記人経路候補作成部は、前記衝突判断部によって前記人と前記自律移動装置とが衝突する可能性が有る場合、前記人に移動してもらう経路の候補を作成する第１又は２の態様に記載の自律移動装置を提供する。
本発明の前記態様にかかる自律移動装置によれば、前記自律移動装置の情報と前記人の情報とに基づいて、前記自律移動装置と前記人との衝突可能性を判断し、衝突可能性が有る場合のみ、前記人に移動してもらう経路の候補を作成できる。即ち、衝突可能性が無い場合、自律移動装置の通常の経路を維持できる。
【００２６】
本発明の第４態様によれば、前記人経路候補作成部は、前記自律移動装置と前記人が衝突するまでの予測時間及び前記人の速度に基づいて、前記候補経路の目的地を決定する第３の態様に記載の自律移動装置を提供する。
本発明の前記態様にかかる自律移動装置によれば、現在の前記自律移動装置の情報と前記人の情報とを維持すれば、前記自律移動装置と前記人が衝突し得る領域を予測でき、その衝突し得る領域の周辺に前記候補経路の目的地を設定できる。
【００２７】
本発明の第５態様によれば、前記人経路決定部は、前記自律移動装置が走行する環境マップと、前記人経路負荷評価部によって求められた前記移動負荷とに基づいて、前記人に移動してもらう経路を決定する第１〜４のいずれか１つの態様に記載の自律移動装置を提供する。
本発明の前記態様にかかる自律移動装置によれば、前記自律移動装置が走行する環境マップと各前記候補経路における前記移動負荷とを考慮し、前記人に移動してもらう経路を決定することができる。例えば、ある候補経路の先において既知の固定障害物（ゴミ箱、など）が存在する場合、その候補経路を選択しない。尚、その既知の固定障害物が環境マップにあるとする。
【００２８】
本発明の第６態様によれば、前記人経路決定部は、避け易い前記人の移動負荷が最小となる候補経路を選択する第１〜５のいずれか１つの態様に記載の自律移動装置を提供する。
本発明の前記態様にかかる自律移動装置によれば、複数の前記候補経路の中から、移動負荷の最も小さい候補経路を選択し、その候補経路を前記人の最も避け易い経路、即ち人が移動するには最も移動時間がかからない経路、と決定することができる。
【００２９】
本発明の第７態様によれば、移動経路を自律的に決定し、移動する自律移動装置の自律移動方法において、
前記自律移動装置の位置及び速度を自律移動装置情報取得部で取得し、
前記自律移動装置の周辺の人を検知し、前記人の位置、速度、及び、進行方向を人検知部で取得し、
前記人検知部によって検知された前記人の進行方向ごとの動き易さを表す移動能力に基づく属性を人移動属性取得部で取得し、
前記自律移動装置情報取得部で取得された前記自律移動装置の前記位置及び前記速度と前記人検知部で取得した前記人の前記位置、前記速度、及び、前記進行方向とに基づき、前記人に移動してもらう経路の候補を、複数個、人経路候補作成部で作成し、
前記人経路候補作成部からの情報と前記人移動属性取得部からの情報とに基づき、前記人移動属性取得部によって取得された前記人の移動能力に基づく属性のうちの前記人の移動距離の負荷と前記人の方向転換の負荷とに基づく評価式で、前記人経路候補作成部によって作成されたそれぞれの経路の候補に対して、前記人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷を人経路負荷評価部で評価し、
前記人経路負荷評価部によって求められた移動負荷に基づいて、前記人経路候補作成部によって作成された経路の候補の中から、前記人に移動してもらう経路を人経路決定部で決定し、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記人経路決定部からの情報とに基づいて、前記人経路決定部によって決定された前記経路へ前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路を誘導経路計画部で計画し、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記誘導経路計画部からの情報とに基づいて、前記誘導経路計画部によって計画された前記誘導経路上に沿って前記自律移動装置が走行するように、前記自律移動装置を移動制御部で制御する、自律移動方法を提供する。
【００３０】
本発明の前記態様にかかる自律移動方法によれば、自律移動装置と人とがすれ違うとき、人に移動してもらう経路の候補を複数個作成し、その中から人の移動能力に基づく属性に応じて、人が最も避け易い候補経路が選択され、その避け易い経路へ人を誘導することができる。複数の経路の候補から選択する際に、人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷（例えば、移動距離による負荷と人の方向転換し易さによる負荷を含む移動負荷）を、人の移動能力に基づく属性に応じて評価するため、移動負荷が最も小さい経路の候補を人の最も避け易い経路として選択することができる。自律移動装置が人をその経路に誘導するため、人が小さい移動負荷で自律移動装置とすれ違うことができる。
移動にかかる時間を表す移動負荷を評価するにあたって、移動距離による負荷だけではなく、人の方向転換し易さによる負荷を含む移動負荷も考慮することができる。そのため、人の移動能力によって方向転換し易さに差異があっても、人の移動能力に適した人の最も避け易い経路を計画でき、人をその経路に誘導できる。
【００３１】
本発明の第８態様によれば、移動経路を自律的に決定し、移動する自律移動装置を制御ためのプログラムであって、
コンピュータを、
前記自律移動装置の位置及び速度を取得する自律移動装置情報取得部と、
前記自律移動装置の周辺の人を検知し、前記人の位置、速度、及び、進行方向を取得する人検知部によって検知された前記人の進行方向ごとの動き易さを表す移動能力に基づく属性を取得する人移動属性取得部と、
前記自律移動装置情報取得部で取得された前記自律移動装置の前記位置及び前記速度と前記人検知部で取得した前記人の前記位置、前記速度、及び、前記進行方向とに基づき、前記人に移動してもらう経路の候補を、複数個、作成する人経路候補作成部と、
前記人経路候補作成部からの情報と前記人移動属性取得部からの情報とに基づき、前記人移動属性取得部によって取得された前記人の移動能力に基づく属性のうちの前記人の移動距離の負荷と前記人の方向転換の負荷とに基づく評価式で、前記人経路候補作成部によって作成されたそれぞれの経路の候補に対して、前記人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷を評価する人経路負荷評価部と、
前記人経路負荷評価部によって求められた移動負荷に基づいて、前記人経路候補作成部によって作成された経路の候補の中から、前記人に移動してもらう経路を決定する人経路決定部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記人経路決定部からの情報とに基づいて、前記人経路決定部によって決定された前記経路へ前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路を計画する誘導経路計画部と、
前記自律移動装置情報取得部からの情報と前記誘導経路計画部からの情報とに基づいて、前記誘導経路計画部によって計画された前記誘導経路上に沿って前記自律移動装置が走行するように、前記自律移動装置を制御する移動制御部と、として機能させるための自律移動装置用プログラムを提供する。
本発明の前記態様にかかる自律移動装置用のプログラムによれば、自律移動装置と人とがすれ違うとき、人に移動してもらう経路の候補を複数個作成し、その中から人の移動能力に基づく属性に応じて、人が最も避け易い候補経路が選択され、その避け易い経路へ人を誘導することができる。複数の経路の候補から選択する際に、人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷（例えば、移動距離による負荷と人の方向転換し易さによる負荷を含む移動負荷）を、人の移動能力に基づく属性に応じて評価するため、移動負荷が最も小さい経路の候補を人の最も避け易い経路として選択することができる。自律移動装置が人をその経路に誘導するため、人が小さい移動負荷で自律移動装置とすれ違うことができる。
移動にかかる時間を表す移動負荷を評価するにあたって、移動距離による負荷だけではなく、人の方向転換し易さによる負荷を含む移動負荷も考慮することができる。そのため、人の移動能力によって方向転換し易さに差異があっても、人の移動能力に適した人の最も避け易い経路を計画でき、人をその経路に誘導できる。
【００３２】
以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。
【００３３】
まず、本発明の第１実施形態における自律移動装置１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、円筒状の自律移動装置本体（移動体）１ａの下部に左車輪２ａと右車輪２ｂとがそれぞれ独立して正逆回転可能に配置されて、自律移動可能な移動体で構成されている。このような自律移動装置１と車椅子利用者５ｂとの通路６でのすれ違いに着目する。図２Ａ及び図２Ｂは、自律移動装置１と車椅子利用者５ｂとが、通路６ですれ違うシーンを示す。自律移動装置１の座標系から見れば、車椅子利用者５ｂが自律移動装置１の右側にある。車椅子利用者５ｂが通路６の長手方向に対して大きく傾いている（θ参照）とする。左壁６ａと右壁６ｂとで挟まれた通路６の幅は、自律移動装置１と車椅子利用者５ｂとがちょうどすれ違えるような寸法とする。
【００３４】
図２Ａの左側の図では、車椅子利用者５ｂが自律移動装置１の右側にあるため、矢印７ａのように自律移動装置１が先に左壁６ａに寄せながら動くとする。自律移動装置１の矢印７ａの動きに対して、矢印８ａのように車椅子利用者５ｂが右壁６ｂに寄せながら動く（図２Ａの右側の図参照）。しかし、車椅子利用者５ｂの矢印７ａに沿った移動のうちの最初の移動方向によって、矢印８ａのように車椅子利用者５ｂが右壁６ｂに寄るように大きく方向転換しなければならない（符号１０は、人５が取る経路における方向転換大きい部分を示す。）。そのため、自律移動装置１の動作が、車椅子利用者５ｂに負荷のある動きをさせることになる。図２Ａの右側の図における、稲妻形状の図形は、車椅子利用者５ｂに負荷がかかり、困難な動作であることを示している。
【００３５】
一方、図２Ｂでは、矢印７ｂのように自律移動装置１が先に右壁６ｂに寄せながら動くとする。自律移動装置１の矢印７ｂの動きに対して、矢印８ｂのように車椅子利用者５ｂが左壁６ａに寄せながら動く。この場合、車椅子利用者５ｂの方向転換の角度が小さいため、車椅子利用者５ｂが素早く動くことができる。
【００３６】
そのため、自律移動装置１が最初に人５の移動能力（この場合、方向転換のし易さ）に応じた避け易い経路を考慮する必要がある。車椅子利用者５ｂの場合、自律移動装置１が同じ位置にあっても、最初の方向に応じて、人５の最も避け易い経路９（９ａ，９ｂ）が変わる場合がある（図３Ａ、図３Ｂを参照）。例えば、図３Ａのときは、最初の方向として車椅子利用者５ｂが左壁６ａ側を向いているので、車椅子利用者５ｂが左壁６ａに寄せながら動くのが避け易い経路９ａである。これに対して、図３Ｂのときは、最初の方向として車椅子利用者５ｂが真っ直ぐ自律移動装置１を向いており、かつ、中央よりも右壁６ｂ側に位置しているため、車椅子利用者５ｂが右壁６ｂに寄せながら動くのが避け易い経路９ｂである。このように、人の最も避け易い経路が分かれば、自律移動装置１が人をその経路に誘導するように動作する必要がある。
【００３７】
前記の説明の根拠及び本発明の前記実施形態の構成による課題解決の有効性を示すための実験について以下に述べる。ここでは、代表例として７種類の実験を行い、それぞれの実験を説明する。＜実験１＞〜＜実験３＞、＜実験４＞〜＜実験６＞、＜実験７＞は、それぞれ車椅子利用者、松葉杖利用者、健常者における実験である。
【００３８】
＜実験１：自律移動装置１が車椅子利用者５ｂを検知した際に車椅子利用者５ｂの通路６Ａの長手方向に対する方向角度θが大きい場合の実験＞
図４は、実験１の状況を示す図である。図４などにおいて、参照符号７は、すれ違いでの自律移動装置１が取る経路であり、参照符号８は、自律移動装置１の動作に対する人５が取る経路である。
【００３９】
通路６Ａ内で、車椅子５ｂａを利用している人５である車椅子利用者５ｂがＳＴＡＲＴの開始位置からＴ字路の交差点６Ａｃに向けて動き出し、最初、自律移動装置１は待機したままとする。車椅子利用者５ｂはＴ字路の交差点６Ａｃで左折する。車椅子利用者５ｂがＴ字路の交差点６Ａｃから現れた際に、自律移動装置１によって車椅子利用者５ｂが検知され、自律移動装置１がＬ１’の経路（左壁６ａ寄りの経路）又はＬ２’の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取るように動く。自律移動装置１がＬ１’の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、車椅子利用者５ｂがＬ１の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取る。一方、自律移動装置１がＬ２‘の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、車椅子利用者５ｂがＬ２の経路（左壁６ａ寄りの経路）を取る。さらに、ＳＴＡＲＴの開始位置からＦＩＮＩＳＨの終了位置までのＬ１の経路及びＬ２の経路での車椅子利用者５ｂの走行時間をそれぞれ計測する。
【００４０】
このような実験１を２０回繰り返し、これらの実験１において、自律移動装置１がランダムにＬ１’又はＬ２’の経路を取るようにする。
【００４１】
図５は、実験１における車椅子利用者５ｂのＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を示す。Ｌ１の経路とＬ２の経路を取る際の平均時間がそれぞれ６．５２５［ｓ］（標準偏差０．５０７［ｓ］）、５．６０８［ｓ］（標準偏差０．３２９［ｓ］）であり、Ｌ１の経路よりもＬ２の経路の走行時間の方が短い。即ち、車椅子利用者５ｂの通路６Ａの長手方向に対する方向角度θが大きい場合、車椅子利用者５ｂには、Ｌ１の経路よりもＬ２の経路の方が避け易い経路となる。
【００４２】
この実験１より、Ｌ１の経路の移動距離の方が短いにも関わらず、Ｌ２の経路の方が方向転換の角度θが小さいため、車椅子利用者５ｂには、Ｌ２の経路の方が避け易い経路となることがわかる。よって、このような場合では、自律移動装置１がＬ２‘の経路を取ることで、車椅子利用者５ｂが避け易い経路Ｌ２を取るようになる。
【００４３】
＜実験２：車椅子利用者５ｂを検知した際に車椅子利用者５ｂの通路６Ｂの長手方向に対する方向角度θが小さい場合の実験＞
図６は、実験２の状況を示す図である。
【００４４】
通路６Ｂ内で、車椅子利用者５ｂがＳＴＡＲＴの開始位置から十字路の交差点６Ｂｃに向けて動き出し、最初、自律移動装置１は待機したままとする。車椅子利用者５ｂは十字路の交差点６Ｂｃを通過して直進するとする。この十字路の交差点６Ｂｃにおいて、通路６Ｂの幅が少し狭くなるため、車椅子利用者５ｂが通路６Ｂに対して小さい角度θだけ方向を変えることになる。車椅子利用者５ｂが十字路の交差点６Ｂｃを通過する際に、自律移動装置１によって車椅子利用者５ｂが検知され、自律移動装置１がＬ１’の経路（左壁６ａ寄りの経路）又はＬ２’の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取るように動く。自律移動装置１がＬ１’の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、車椅子利用者５ｂがＬ１の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取る。一方、自律移動装置１がＬ２‘の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、車椅子利用者５ｂがＬ２の経路（左壁６ａ寄りの経路）を取る。さらに、ＳＴＡＲＴの開始位置からＦＩＮＩＳＨの終了位置までのＬ１の経路及びＬ２の経路での車椅子利用者５ｂの走行時間をそれぞれ計測する。
【００４５】
このような実験２を２０回繰り返し、これらの実験２において、自律移動装置１がランダムにＬ１’又はＬ２’の経路を取るようにする。
【００４６】
図７は、実験２における車椅子利用者５ｂのＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を示す。Ｌ１の経路とＬ２の経路を取る際の平均時間がそれぞれ４．７６１［ｓ］（標準偏差０．１１４［ｓ］）、５．７１３［ｓ］（標準偏差０．２６２［ｓ］）であり、Ｌ２の経路よりもＬ１の経路の走行時間の方が短い。即ち、車椅子利用者５ｂの通路６Ｂの長手方向に対する方向角度θが小さい場合、車椅子利用者５ｂには、Ｌ２の経路よりもＬ１の経路の方が避け易い経路となる。
【００４７】
この実験２より、Ｌ１の経路の移動距離の方が短く、かつ、Ｌ２の経路よりもＬ１の経路の方が方向転換の角度θが小さいため、車椅子利用者５ｂには、Ｌ２の経路よりＬ１の経路の方が避け易い経路となることがわかる。よって、このような場合では、自律移動装置１がＬ１’の経路を取ることで、車椅子利用者５ｂが避け易い経路Ｌ１を取るようになる。
【００４８】
＜実験３：車椅子利用者５ｂが様々な曲率の経路６上に走行する場合の実験＞
図８Ａは、実験３の状況を示す図である。
【００４９】
車椅子利用者５ｂは、ＳＴＡＲＴの開始位置から動き出し、まず、点Ａに直線的に左に向かう。次いで、点Ａにおいて、車椅子利用者５ｂが左向きに方向転換を行い、ＦＩＮＩＳＨの終了位置にある目的地へ向かう。このとき、点ＡからＦＩＮＩＳＨの終了位置（目的地）に向けて様々な曲率の経路を生成するために、所定間隔ごとに目的地の位置を図８Ａにおいて横方向にずらす。ＳＴＡＲＴの開始位置から、それぞれの目的地であるＦＩＮＩＳＨの終了位置までの車椅子利用者５ｂの走行時間をそれぞれ計測する。
【００５０】
図９は、実験３における車椅子利用者５ｂのそれぞれの経路での走行時間を示す。
目的地の位置対するそれぞれの経路での走行時間をプロットし、図８Ｂに示す。点Ａから右端の−１．０ｍの目的地へ向かう経路が、最も方向転換の角度が大きい経路である。図８Ａにおいて目的地を右端の−０．１ｍの目的地から１．５ｍの目的地まで左にずらすと、方向転換の角度が小さくなり、走行時間が小さくなる。しかし、１．５ｍの目的地を過ぎたのち、さらに、目的地を段々左にずらすと、移動距離が大きくなるため、走行時間が再び上がる。１．５ｍの目的地において、走行時間が最小となる。即ち、この実験３より、人５の最も避け易い経路を計画する際に、車椅子利用者５ｂの移動属性に基づく、方向転換のし易さと移動距離とを考慮する必要があることがわかる。
【００５１】
＜実験４：松葉杖利用者５ｃを検知した際に松葉杖利用者５ｃの通路６Ｃの長手方向に対する方向角度θが大きい場合の実験＞
図１０は、実験４の状況を示す図である。
【００５２】
通路６Ｃ内で、松葉杖５ｃａを利用している松葉杖利用者５ｃがＳＴＡＲＴの開始位置からＴ字路の交差点６Ｃｃに向けて動き出し、最初、自律移動装置１は待機したままとする。松葉杖利用者５ｃはＴ字路の交差点６Ｃｃで左折する。松葉杖利用者５ｃがＴ字路の交差点６Ｃｃから現れた際に、自律移動装置１によって松葉杖利用者５ｃが検知され、自律移動装置１がＬ１’の経路（左壁６ａ寄りの経路）又はＬ２’の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取るように動く。自律移動装置１がＬ１’の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、松葉杖利用者５ｃがＬ１の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取る。一方、自律移動装置１がＬ２‘の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、松葉杖利用者５ｃがＬ２の経路（左壁６ａ寄りの経路）を取る。さらに、ＳＴＡＲＴの開始位置からＦＩＮＩＳＨの終了位置までのＬ１の経路及びＬ２の経路での松葉杖利用者５ｃの走行時間をそれぞれ計測する。
【００５３】
このような実験４を２０回繰り返し、これらの実験４において、自律移動装置１がランダムにＬ１’又はＬ２’の経路を取るようにする。
【００５４】
図１１は、実験４における松葉杖利用者５ｃのＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を示す。Ｌ１の経路とＬ２の経路を取る際の平均時間がそれぞれ５．０２７［ｓ］（標準偏差０．３７６［ｓ］）、４．４８４［ｓ］（標準偏差０．２０４［ｓ］）であり、Ｌ１の経路よりもＬ２の経路の走行時間の方が短い。即ち、松葉杖利用者５ｃの通路６Ｃの長手方向に対する方向角度θが大きい場合、松葉杖利用者５ｃには、Ｌ１の経路よりもＬ２の経路の方が避け易い経路となる。
【００５５】
この実験４より、Ｌ１の経路の移動距離の方が短いにも関わらず、Ｌ２の経路の方が方向転換の角度θが小さいため、松葉杖利用者５ｃには、Ｌ２の経路の方が避け易い経路となることがわかる。よって、このような場合では、自律移動装置１がＬ２‘の経路を取ることで、松葉杖利用者５ｃが避け易い経路を取るようになる。
【００５６】
＜実験５：松葉杖利用者５ｃを検知した際に松葉杖利用者５ｃの通路６Ｄの長手方向に対する方向角度θが小さい場合の実験＞
図１２は、実験５の状況を示す図である。
【００５７】
通路６Ｄ内で、松葉杖利用者５ｃがＳＴＡＲＴの開始位置から十字路の交差点６Ｄｃに向けて動き出し、最初、自律移動装置１は待機したままとする。松葉杖利用者５ｃは十字路の交差点６Ｄｃを通過して直進するとする。この十字路の交差点６Ｄｃにおいて、通路６Ｄの幅が少し狭くなるため、松葉杖利用者５ｃが通路６Ｄに対して小さい角度θだけ方向を変えることになる。松葉杖利用者５ｃが十字路の交差点６Ｄｃを通過する際に、自律移動装置１によって松葉杖利用者５ｃが検知され、自律移動装置１がＬ１’の経路（左壁６ａ寄りの経路）又はＬ２’の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取るように動く。自律移動装置１がＬ１’の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、松葉杖利用者５ｃがＬ１の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取る。一方、自律移動装置１がＬ２‘の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、松葉杖利用者５ｃがＬ２の経路（左壁６ａ寄りの経路）を取る。さらに、ＳＴＡＲＴの開始位置からＦＩＮＩＳＨの終了位置までのＬ１の経路及びＬ２の経路での松葉杖利用者５ｃの走行時間をそれぞれ計測する。
【００５８】
このような実験５を２０回繰り返し、これらの実験５において、自律移動装置１がランダムにＬ１’又はＬ２’の経路を取るようにする。
【００５９】
図１３は、実験５における松葉杖利用者５ｃのＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を示す。Ｌ１の経路とＬ２の経路を取る際の平均時間がそれぞれ４．３５４［ｓ］（標準偏差０．１７８［ｓ］）、４．８１５［ｓ］（標準偏差０．１８４［ｓ］）であり、Ｌ２の経路よりもＬ１の経路の走行時間の方が短い。即ち、松葉杖利用者５ｃの通路６Ｄの長手方向に対する方向角度が小さい場合、松葉杖利用者５ｃには、Ｌ２の経路よりもＬ１の経路の方が避け易い経路となる。
【００６０】
この実験５より、Ｌ１の経路の移動距離の方が短く、かつ、Ｌ２の経路よりも方向転換の角度θが小さいため、松葉杖利用者５ｃには、Ｌ２の経路よりＬ１の経路の方が避け易い経路となることがわかる。よって、このような場合では、自律移動装置１がＬ１’の経路を取ることで、松葉杖利用者５ｃが避け易い経路を取るようになる。
【００６１】
＜実験６：松葉杖利用者５ｃが様々な曲率の経路上に走行する場合の実験＞
図１４Ａは、実験６の状況を示す図である。
【００６２】
松葉杖利用者５ｃは、ＳＴＡＲＴの開始位置から動き出し、まず、点Ａに直線的に左に向かう。次いで、点Ａにおいて、松葉杖利用者５ｃが左向きに方向転換を行い、ＦＩＮＩＳＨの終了位置にある目的地へ向かう。このとき、点ＡからＦＩＮＩＳＨの終了位置（目的地）に向けて様々な曲率の経路を生成するために、所定間隔ごとに目的地の位置を図１４Ａにおいて横方向にずらす。ＳＴＡＲＴの開始位置から、それぞれの目的地であるＦＩＮＩＳＨの終了位置までの松葉杖利用者５ｃの走行時間をそれぞれ計測する。
【００６３】
図１５は実験６における松葉杖利用者５ｃのそれぞれの経路での走行時間を示す。
目的地の位置対するそれぞれの経路での走行時間をプロットし、図１４Ｂに示す。点Ａから右端の−１．５ｍの目的地へ向かう経路が、最も方向転換の角度が大きい経路である。
図１４Ａにおいて目的地を右端の−１．５ｍの目的地から１．０ｍの目的地まで左にずらすと、方向転換の角度が小さくなり、走行時間が小さくなる。しかし、１．０ｍの目的地を過ぎたのち、さらに、目的地を段々左にずらすと、移動距離が大きくなるため、走行時間が再び上がる。１．０ｍの目的地において、走行時間が最小となる。即ち、この実験５より、人５の最も避け易い経路を計画する際に、松葉杖利用者５ｃの移動属性に基づく、方向転換のし易さと移動距離とを考慮する必要があることがわかる。
【００６４】
＜実験７：健常者５ａを検知した際に健常者５ａの通路６Ｅの長手方向に対する方向角度が大きい場合の実験＞
図１６は、実験７の状況を示す図である。
【００６５】
通路６Ｅ内で、健常者５ａがＳＴＡＲＴの開始位置からＴ字路の交差点６Ｅｃに向けて動き出し、最初、自律移動装置１は待機したままとする。健常者５ａはＴ字路の交差点６Ｅｃで左折する。健常者５ａがＴ字路の交差点６Ｅｃから現れた際に、自律移動装置１によって健常者５ａが検知され、自律移動装置１がＬ１’の経路（左壁６ａ寄りの経路）又はＬ２’の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取るように動く。自律移動装置１がＬ１’の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、健常者５ａがＬ１の経路（右壁６ｂ寄りの経路）を取る。一方、自律移動装置１がＬ２‘の経路を取ったら、互いにすれ違えるように、健常者５ａがＬ２の経路（左壁６ａ寄りの経路）を取る。さらに、ＳＴＡＲＴの開始位置からＦＩＮＩＳＨの終了位置までのＬ１の経路及びＬ２の経路での健常者５ａの走行時間をそれぞれ計測する。
【００６６】
このような実験７を２０回繰り返し、これらの実験７において、自律移動装置１がランダムにＬ１’又はＬ２’の経路を取るようにする。
【００６７】
図１７は、実験７における健常者５ａのＬ１の経路及びＬ２の経路での走行時間を示す。Ｌ１の経路とＬ２の経路を取る際の平均時間がそれぞれ３．２５０［ｓ］（標準偏差０．１４０［ｓ］）、３．６９２［ｓ］（標準偏差０．１３０［ｓ］）であり、Ｌ１の経路の走行時間の方が短い。即ち、健常者５ａの通路６Ｅの長手方向に対する方向角度が大きい場合でも、健常者５ａには、Ｌ１の経路よりもＬ２の経路の方が避け易い経路となる。
【００６８】
健常者５ａの場合、方向転換のやり難さがない。そのため、この実験７より、Ｌ１の経路の方向転換の角度θがＬ２の経路より大きくても、Ｌ２の経路よりもＬ１の経路の移動距離の方が短いため、健常者５ａには、Ｌ２の経路よりもＬ１の経路の方が避け易い経路となることがわかる。よって、このような場合では、自律移動装置１がＬ１’の経路を取ることで、健常者５ａが避け易い経路を取るようになる。
【００６９】
＜実験１＞〜＜実験７＞の結果を踏まえて想到した本発明を実施形態と共に、以下に説明する。
【００７０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００７１】
（第１実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１実施形態における自律移動装置１の外観を示す。自律移動装置１は、左車輪２ａと右車輪２ｂとがそれぞれ独立して正逆回転可能に下部に配置された自律移動装置本体（移動体）１ａと、本体１ａの上面の前部に固定された環境観測手段（環境観測部）の一例としてのＬＲＦ（Ｌａｓｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｆｉｎｄｅｒ）センサー３と、本体１ａの上面の前部に固定された人移動属性読取手段（人移動属性読取部）の一例としてのＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグリーダー４と、本体１ａ内に配置された制御部９０とを備えて、移動経路を自律的に決定して移動するものである。
【００７２】
左車輪２ａと右車輪２ｂとは、それぞれ左右のモータ２ａＭ，２ｂＭに連結されて、独立して正逆回転駆動されて、自律移動装置１を前後に走行させる。左車輪２ａと右車輪２ｂとの回転速度を変化させることにより、自律移動装置１を、前後方向に対する左右方向に曲がることも可能である。ＬＲＦセンサー３とＲＦＩＤタグリーダー４との詳細は後述する。
【００７３】
図１８Ａは、本実施形態における自律移動装置１のブロック図を示す。
【００７４】
自律移動装置１は、制御部９０として、人情報取得手段（人情報取得部、人検知手段、又は、人検知部）１０１と、自律移動装置情報取得手段（自律移動装置情報取得部）１０９と、人移動属性取得手段（人移動属性取得部）１０８と、衝突判断手段（衝突判断部）１０２と、人経路候補作成手段（人経路候補作成部）１０３と、人経路負荷評価手段（人経路負荷評価部）１０４と、人経路決定手段（人経路決定部）１０５と、誘導経路計画手段（誘導経路計画部）１０６と、移動体移動制御手段（移動体移動制御部、移動制御手段、移動制御部）１０７とを備える。自律移動装置１は、これ以外に、環境マップデータベース５１を備えているが、環境マップデータベース５１に格納されている情報を、環境情報取得手段（環境情報取得部）５１Ｇで、入出力インターフェース及び通信回線を介して自律移動装置１の外部のデータベースから取得するようにしてもよい。
【００７５】
環境マップデータベース５１には、自律移動装置１が走行する環境の環境マップ５１Ａが記憶されている。この環境マップ５１Ａには、自律移動装置１が走行する通路と、自律移動装置１が走行する環境内に存在する障害物とが記憶されている。すなわち、環境マップデータベース５１は、自律移動装置１と人５とが共存しかつ自律移動装置１が移動する場所の環境マップ５１Ａを予め格納し、環境情報取得手段５１Ｇに環境マップ５１Ａのデータを提供する。環境マップ５１Ａ内の障害物としては、移動障害物（例えば人５）と固定障害物（例えば壁５１ｗ）の２種類に分類できるが、固定障害物でありかつ通路６を形成する壁５１ｗの座標が環境マップ５１Ａに含まれている。
【００７６】
自律移動装置情報取得手段１０９は、下記する人検知手段１０１からの自律移動装置１の自己位置推定情報と、環境マップデータベース５１に記憶された環境マップ５１Ａと、左車輪２ａと右車輪２ｂとの左右のモータ２ａＭ，２ｂＭのエンコーダ２ａＥ，２ｂＥからの情報とを基に、自律移動装置１が走行している環境における自律移動装置１の位置及び自律移動装置１の速度を取得する。
【００７７】
自律移動装置情報取得手段１０９において、自律移動装置１の速度を取得するために、自律移動装置１が持っているオドメトリ情報を用いる。すなわち、自律移動装置情報取得手段１０９において、左車輪２ａと右車輪２ｂとの左右のモータ２ａＭ，２ｂＭのエンコーダ２ａＥ，２ｂＥからの情報を基に、左車輪２ａと右車輪２ｂとの回転角と回転角速度とを積算することで、移動距離と方向を求める。
【００７８】
環境観測手段は、タイマ１０１Ｔからの情報を基に、自律移動装置１の周辺の環境情報を所定時間毎に観測して、環境情報データベース１０１Ｄに記録する（後述する図１９ＡのステップＳ２０２参照）。第１実施形態では、環境観測手段の一例としての、１つのＬＲＦセンサー３で観測した環境情報を取得する。環境情報とは、自律移動装置１の周辺における、人５の情報を含む。尚、環境観測手段としては、１つのセンサーだけでもよく、また、計測精度を向上させるために、センサーフュージョンとして２つ以上のセンサーを用いても良い。環境観測手段の例としては、ＬＲＦセンサー３に限定されるものではなく、ミリ波センサー、超音波センサー、又は、ステレオカメラ、などのセンサーを使用することもできる。
【００７９】
人検知手段１０１においては、自律移動装置１が走行している環境における自律移動装置１の位置を取得するために、第１実施形態では、図１Ａ及び図１ＢのＬＲＦセンサー３からの情報を用いる。ＬＲＦセンサー３の情報を環境マップＤＢ５１内の環境マップ５１Ａの情報と人検知手段１０１で照合して、環境マップにおける絶対座標系５４における自律位相装置１の位置を人検知手段１０１で求める。詳細を下記で説明する。図２０Ａで示すように、自律移動装置１が走行している際に、ＬＲＦセンサー３は、自律移動装置１が走行している際に、所定の時間間隔毎に自律移動装置１の周辺に複数のレーザ線１１を照射し、周囲の障害物との距離を計測する。第１実施形態では、ＬＲＦセンサー３が一例として２７０度の計測可能な範囲を持っており、一例として０．２５度の間隔でレーザ線１１を照射するとする。各角度におけるレーザ線１１は、それぞれその角度にある障害物への距離を計測する。すなわち、図２０Ａ及び図２０Ｂの参照符号８０はレーザ線１１が既知障害物（この例では、壁５１ｗ）に当たったスポットを示し、参照符号８１はレーザ線１１が環境マップ５１Ａには無い未知障害物（この例では人５）に当たったスポットを示す。レーザ線１１の照射口からこれらのスポットまでの距離を周囲の障害物との距離としてＬＲＦセンサー３で計測する。この計測結果が環境情報である。図２０ＢはＬＲＦセンサー３が取得したデータを示す。
【００８０】
人検知手段１０１は、ＬＲＦセンサー３が取得したデータから、自律移動装置１の現在地の周辺における、環境の形状を取得できる。ＬＲＦセンサー３で取得した環境の形状を、自律移動装置１が動作する環境の形状として、環境マップデータベース５１に予め記録した環境マップ５１Ａと人検知手段１０１で照合する。
【００８１】
図２１Ａは、環境マップの情報５１Ａの一例を示す。環境マップにおける情報５１Ａを環境マップデータベース５１に格納するために、通路５１Ｂの壁５１ｗ、具体的には、壁５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｇなどのコーナー５１ｆのような目印となる所の位置座標を求める。例えば、図２１Ａでは、コーナー５１ｆを点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で示す。壁５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｇなどを２つの点例えば点Ｐ２と点Ｐ３などで結ぶ線で表す。例えば、図２１Ａでは、点Ｐ２と点Ｐ３を結ぶ線で壁５１ｇを示す。環境マップ５１Ａにおけるデータベース５１の例を図２１Ｂで示す。図２１Ｂには、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のｘｙ座標と、点Ｐ２と点Ｐ３とを結ぶ線の情報が記録されている。
【００８２】
ＬＲＦセンサー３が取得した環境の形状に対して、環境マップ５１Ａを平行移動及び回転を人検知手段１０１で繰り返して行い、環境マップ５１Ａ上で最もマッチングしているとなる所を人検知手段１０１で探す。最もマッチングしているとなる所は、自律移動装置１の走行環境における位置となる。
【００８３】
さらに、人検知手段１０１は、ＬＲＦセンサー３からの情報を基に、自律移動装置１の周辺から人５を検知し、人５の位置、速度、及び進行方向を取得する。第１実施形態では、人検知手段１０１に入力される情報源として、環境観測手段の一例として図１ＡのＬＲＦセンサー３を用いる。尚、人検知手段１０１に対する情報源としての環境観測手段としては、１つのセンサーだけでもよく、また、計測精度を向上させるためにセンサーフュージョンとして２つ以上のセンサーを用いても良い。尚、この環境観測手段は、他に、ミリ波センサー、超音波センサー、又は、ステレオカメラ、などのセンサーを用いることも可能である。
【００８４】
図１ＡのＬＲＦセンサー３を用いた人検知手段１０１による人５の検知方法を説明する。
【００８５】
ＬＲＦセンサー３で取得した情報を基に、自律移動装置１が走行している環境における自律移動装置１の位置を人検知手段１０１で前記したように推定する。この推定情報は、人検知手段１０１から自律移動装置情報取得手段１０９に出力される。人検知手段１０１で自律移動装置１の位置を推定した後でも、複数のレーザ線１１から、一部が環境マップ５１Ａの障害物（壁５１ｗなど）と合わない距離データが発生する。図２０Ｂで示すように、人５に当たったレーザ線１１があり、環境マップ５１Ａには無い未知障害物の点群８１として現れる。自律移動装置１の走行に伴って、その未知障害物の点群８１が、絶対座標系５４において常に同じ位置にある否かを人検知手段１０１で判断する。
【００８６】
未知障害物の点群８１が常に同じ位置にある場合には固定障害物であると人検知手段１０１で判断し、そうでなければ未知障害物の点群８１が移動障害物であると人検知手段１０１で判断する。移動障害物と判断したのち、その移動障害物が人５か否かを人検知手段１０１で判断するには、移動障害物の幅を考慮する。ＬＲＦセンサー３の距離データから、移動障害物の幅を人検知手段１０１で推定する。正面から見た車椅子利用者５ｂの幅が約８０ｃｍであり、側面から見た健常者５ａの幅が約３０ｃｍであるとすると、検知された移動障害物において、３０〜８０ｃｍの幅を持ったものを人５であると人検知手段１０１で推定する。すなわち、人検知手段１０１には、内部記憶部に、正面から見た車椅子利用者５ｂの幅、側面から見た健常者５ａの幅の情報などが予め記憶されている。
【００８７】
人５が人検知手段１０１で検知されたら、人５の位置、速度、進行方向を人５の情報として人検知手段１０１で取得できる。自律移動装置１の自己位置及びＬＲＦセンサー３で計測された人５との距離から、人５の位置が人検知手段１０１で推定される。人５の位置を時間微分したものを人５の速度として人検知手段１０１で求める。人５の速度におけるベクトルを人５の進行方向として人検知手段１０１で取得する。
【００８８】
人移動属性取得手段１０８は、人検知手段１０１からの人５の位置などの情報とタグリーダー４からの情報とを基に、人５の移動能力（人５の移動時における動き易さ）に基づく属性を判断する。移動能力に基づく属性（人移動属性）は、人５の移動方向（進行方向）ごとの動き易さの違いによる属性（人５の方向転換に関する情報）である。例えば、全方向にすぐに移動可能な健常者５ａ、方向転換がやり難く時間がかかる車椅子利用者５ｂ、及び、松葉杖利用者５ｃなどがある。他に、人５の移動属性としては、例えば、点滴器具を伴って歩行する人、歩行補助器具利用者、手押し型のカートを動かしながら歩く作業者、などがある。図２２は、人５の移動能力に基づく属性の例を示す。
【００８９】
第１実施形態では、人移動属性取得手段１０８の人移動属性読取手段一例としてＲＦＩＤタグリーダー４を用いる。例えば、車椅子専用のＩＤをＲＦＩＤタグの内部記憶部に予め登録し、そのＲＦＩＤタグを車椅子に貼っておく。自律移動装置１が車椅子利用者５ｂとすれ違う場合、ＲＦＩＤタグリーダー４がそのＲＦＩＤタグ内の車椅子専用のＩＤを読み取り、車椅子利用者５ｂとしての人移動属性を人移動属性取得手段１０８で取得することができる。他の属性に関しても、同様な方法で取得する。
【００９０】
尚、人移動属性取得手段１０８は、他に、ステレオカメラを用いることも可能である。特許文献２は、ステレオカメラを用いた車椅子利用者検出方法を示す。図２３で示すように、ステレオカメラで得られた人の３次元情報を幾つかの断層に分割し、図示しない画像処理部で画像処理を行って、３次元形状が車椅子利用者らしいか否かを判断して、人移動属性を取得可能とする。
【００９１】
人移動属性取得手段１０８で取得した人移動属性の情報を基に、人移動属性取得手段１０８は、評価パラメータデータベース５３を参照して、移動距離による負荷における重みと人の方向転換し易さによる負荷における重みとをそれぞれ決定して、人経路負荷評価手段１０４に出力する。
【００９２】
衝突判断手段１０２は、自律移動装置情報取得手段１０９と人検知手段１０１とからの情報を基に、人検知手段１０１によって検知された人５と自律移動装置１とが衝突する可能性の有無を判断し、人５と自律移動装置１とが、すぐに（所定時間以内に）衝突するか否かを判断する。
【００９３】
検知された人５と自律移動装置１とが衝突する可能性の有無を衝突判断手段１０２で判断するために、まず、対象となる人５を下記式（１）で衝突判断手段１０２により決定する。
【００９４】
【数１】
0005394597.tif 000002
．．．．．．．（１）
【００９５】
ｘｒ（０）とｘｐ（０）とは、それぞれ人５を検知した際の自律移動装置１の位置と人５の位置である。人５を検知した際の自律移動装置１と人５との相対距離ｄ（０）が所定距離ｄ１ｔｈ以下となる人５を対象とする。第１実施形態において、所定距離ｄ１ｔｈを１０ｍとする。
【００９６】
次に、人５を検知した際の自律移動装置１の位置ｘｒ（０）と速度ｖｒと人５の位置ｘｐ（０）と速度ｖｐとに基づいて、自律移動装置１と人５との相対距離の時間関数を下記式（２）で衝突判断手段１０２により算出する。人５を検知した際の自律移動装置１と人５との位置関係を図２４で示す。
【００９７】
【数２】
0005394597.tif 000003
．．．．．．．（２）
【００９８】
この関数では、自律移動装置１と人５とが、人５を検知した際の速度をそれぞれ維持したままで進行すると仮定する。ここで、ｄ（ｔ）は、時刻ｔにおける自律移動装置１と人５との相対距離である。ｘｒ（ｔ）とｘｐ（ｔ）は、それぞれ時刻ｔにおける自律移動装置１の位置と人５の位置である。
【００９９】
下記式（３）で示すように、衝突判断手段１０２において、相対距離の時間関数ｄ（ｔ）を微分し、微分値が０となる時刻ｔを求める。その時刻をＴｍｉｎとする。
【０１００】
【数３】
0005394597.tif 000004
．．．．．．．（３）
【０１０１】
時刻Ｔｍｉｎにおける相対距離ｄｍｉｎを下記式（４）で衝突判断手段１０２により求め、自律移動装置１と人６が最も接近する距離を表す。
【０１０２】
【数４】
0005394597.tif 000005
．．．．．．．（４）
【０１０３】
下記式（５）で示すように、最接近距離ｄｍｉｎが所定距離ｄ２ｔｈ以下ならば、自律移動装置１と人５が衝突する可能性が有りと衝突判断手段１０２により判断する。逆に、最接近距離ｄｍｉｎが所定距離ｄ２ｔｈより大きいならば、自律移動装置１と人５が衝突する可能性が無いと衝突判断手段１０２により判断する。
【０１０４】
【数５】
0005394597.tif 000006
．．．．．．．（５）
【０１０５】
ｄ２ｔｈを、自律移動装置１の半径と人５の半径とを足し合わせたものに、更に、安全にすれ違うための距離を付け加えた距離とする。第１実施形態において、人５が歩く一歩の距離の半分である２０ｃｍを、安全にすれ違うための距離とする。第１実施形態において、一例として、自律移動装置１の半径が３０ｃｍであり、移動属性の中で半径が最も大きい車椅子利用者５ｂの半径が４０ｃｍのため、距離ｄ２ｔｈを９０ｃｍとする。
【０１０６】
衝突する可能性が有りと衝突判断手段１０２により判断されたら、衝突判断手段１０２において、その際の時刻Ｔｍｉｎを衝突予測時間とする。下記式（６）で示すように、衝突予測時間Ｔｍｉｎが所定時間Ｔｔｈ以下ならば、すぐに衝突すると衝突判断手段１０２により判断する。衝突予測時間Ｔｍｉｎが所定時間Ｔｔｈより大きいならば、すぐに衝突しないと衝突判断手段１０２により判断する。
【０１０７】
【数６】
0005394597.tif 000007
．．．．．．．（６）
【０１０８】
第１実施形態の一例としては、所定時間Ｔｔｈを１ｓとする。
【０１０９】
尚、閾値である、所定距離ｄ１ｔｈ、所定距離ｄ２ｔｈ、所定時間Ｔｔｈが閾値データベース５２にそれぞれ格納されており、必要に応じて、衝突判断手段１０２により参照される。これらの閾値は事前実験により決定される。
【０１１０】
自律移動装置１と人５とがすぐに衝突すると衝突判断手段１０２により判断されたら、移動体移動制御手段１０７により、自律移動装置１がすぐに回避動作を行い、人５がいない所に自律移動装置１が動くように動作する。例えば、図２５で示すように、自律移動装置１の座標系から見て、人５が自律移動装置１の右側にいるとすれば、移動体移動制御手段１０７により、自律移動装置１が左側へ寄せるように移動する。
【０１１１】
人経路候補作成手段１０３は、自律移動装置情報取得手段１０９からの情報と衝突判断手段１０２からの情報（少なくとも、人検知手段１０１からの情報）とを基に、人５と自律移動装置１とが衝突する可能性が有り、かつ、すぐ衝突しない場合、人５に移動してもらう経路の候補を、複数個、作成する。具体的には、人経路候補作成手段１０３は、前記自律移動装置１と前記人５が衝突するまでの予測時間Ｔｍｉｎ及び人５の速度に基づいて、候補経路の目的地を決定する。
【０１１２】
図２６で示すように、人経路候補作成手段１０３においては、人５の移動属性を問わずに、人５の現在の進行方向に対して角度αとなる領域は、人５が避ける領域と予め定義する。第１実施形態において、一例として、角度αを９０度とする。人経路候補作成手段１０３においては、人５が避ける領域を更に分割し、人５に移動してもらう経路の候補を羅列する。第１実施形態において、一例として、２．５度刻みで人５が避ける領域を分割する。図２６で示した矢印は、人５が避ける方向（人に移動してもらう経路の候補の方向）１２を表す。
【０１１３】
次に、人経路候補作成手段１０３において、それぞれの方向１２において、人５に移動してもらう経路の候補における目的地１３を設定する。人経路候補作成手段１０３において、自律移動装置１の座標系から見て、自律移動装置１と人５とがそれぞれ速度を維持して進行すると仮定する際の、衝突するｙ座標に目的地１３を設定する。図２７では、目的地となるｙ座標を線（人に移動してもらう経路の候補における目的地を決定するための線）１４で示す。線１４の位置は、現在の人５の位置から垂直方向に距離Ｌとなる所である。距離Ｌを、下記式（７）で人経路候補作成手段１０３により決定する。
【０１１４】
【数７】
0005394597.tif 000008
．．．．．．．（７）
【０１１５】
ここで、ｖｐｙは人５の速度のｙ成分、ｂは側面から見た人５の幅である。一例として、第１実施形態において、平面的な模式図で表す健常者５ａの直径が６０ｃｍと仮定し、平面的な模式図で表す側面から見た健常者５ａの幅ｂは６０ｃｍとする。平面的な模式図で表す車椅子利用者５ｂの直径が８０ｃｍと仮定し、平面的な模式図で表す側面から見た車椅子利用者５ｂの幅ｂは８０ｃｍとする。時刻Ｔｍｉｎは前記式（３）で求めた値である。尚、幅ｂは閾値データベース５２に格納されている。
【０１１６】
距離Ｌとなる線１４と人５が避ける方向１２との交点を、候補経路の目的地１３とする。
【０１１７】
尚、候補経路の目的地１３を人経路候補作成手段１０３により生成する際に、角度αとなる領域は人５が避ける領域を等角度で分割せずに、距離Ｌとなる線１４を等間隔で分割して候補経路の目的地１３を人経路候補作成手段１０３により生成しても良い。
【０１１８】
次に、候補経路の目的地１３の中から、人５が移動不可能な目的地があるため、有効な（人５が移動可能な）候補経路のみを人経路候補作成手段１０３により抽出する必要がある。環境などの制約条件に基づいて、有効な候補経路のみを人経路候補作成手段１０３により抽出する。
【０１１９】
図２８Ａはその抽出方法を示す。人５が、通路６の外にある候補経路の目的地へ移動不可能なため、環境の制約条件により、人５が移動不可能な候補経路１５を人経路候補作成手段１０３により省く。通路６の幅と自律移動装置１の幅と人５の幅との関係によって、人５が通路６の中心にある候補経路の目的地に移動すると、自律移動装置１がすれ違えるスペースが確保されていない場合、すれ違い条件により、人５が移動不可能な候補経路１６を人経路候補作成手段１０３により省く。残った候補経路は、人経路候補作成手段１０３において、有効な候補経路とする。図２８Ｂは、このようにして残った有効な候補経路の６個の目的地１７を示す。このようにして人経路候補作成手段１０３において抽出された有効な候補経路と目的地との情報を、人経路候補作成手段１０３から人経路負荷評価手段１０４に出力する。
【０１２０】
人経路負荷評価手段１０４は、人経路候補作成手段１０３からの情報と、人移動属性取得手段１０８によって判断された人５の移動属性とその重みとに基づいて、人経路候補作成手段１０３によって作成されたぞれぞれの候補経路に対して、人５の移動し易さを表す移動負荷を評価する。移動負荷を、移動距離による負荷（移動距離の負荷）と、人の方向転換し易さによる負荷（人の方向転換の負荷）とを、人経路負荷評価手段１０４では総合的に評価する。人経路負荷評価手段１０４における、具体的な評価式を下記式（８）で定義する。
【０１２１】
【数８】
0005394597.tif 000009
．．．．．．．（８）
【０１２２】
ここで、Ｅは移動負荷である。第１項目と第２項目は、それぞれ移動距離による負荷と人の方向転換のし易さによる負荷である。ｗｆｏｒｗａｒｄとｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎは、それぞれ移動距離による負荷における重みと人の方向転換し易さによる負荷における重みである。ＬＡＢは候補経路の長さであり、θｒは方向転換の角度である。方向転換の角度を、人５の現在位置１８における方向と有効な目的地１７への方向との角度の差で、人経路負荷評価手段１０４により、求める（図２９Ａと図２９Ｂを参照）。
【０１２３】
移動距離による負荷における重みｗｆｏｒｗａｒｄと人５の方向転換し易さによる負荷における重みｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎとを、人移動属性取得手段１０８によって判断された人５の移動属性の情報に基づいて、人経路負荷評価手段１０４で決定する。人経路負荷評価手段１０４においては、車椅子利用者５ｂの場合、方向転換がやり難く、時間がかかるため、重みｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎを大きくする。一方、人経路負荷評価手段１０４においては、健常者５ａの場合、方向転換によるやり難さがないため、重みｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎを小さくする。即ち、人経路負荷評価手段１０４においては、健常者５ａの場合、移動距離による負荷のみを考えれば良い。図３０は移動属性ごとの重みｗｆｏｒｗａｒｄと重みｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎとの例を示す。尚、重みｗｆｏｒｗａｒｄと重みｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎとが、評価パラメータデータベース５３に予め格納されている。
【０１２４】
図３１Ａと図３２Ａとは、車椅子利用者５ｂにおける移動負荷の評価の例を示す。ここでは、距離Ｌとなる線１４を５ｃｍの間隔で分割して、複数の候補経路の目的地１３を生成するとする。点Ａは車椅子利用者５ｂの現在位置であり、点Ｂ１〜Ｂ６は有効な候補経路の目的地１７である。人移動属性取得手段１０８は、評価する際に、評価パラメータデータベース５３に格納されている、図３０で示された車椅子利用者５ｂの重みｗｆｏｒｗａｒｄと重みｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎとを用いる。
【０１２５】
図３１Ａは、車椅子利用者５ｂの通路６Ａの長手方向に対する方向角度θが大きい場合である。ここで、通路６Ａの長手方向に対する方向角度θを一例として６８．５３度とする。図３１Ｂは、それぞれの候補経路における移動負荷の計算を示す。
【０１２６】
図３２Ａは、車椅子利用者５ｂの通路６Ｂの長手方向に対する方向角度が小さい場合である。ここで、通路６Ｂの長手方向に対する方向角度θを一例として１５．２０度とする。図３２Ｂは、それぞれの候補経路における移動負荷の計算を示す。
【０１２７】
人経路決定手段１０５は、人経路負荷評価手段１０４によって求められた移動負荷に基づいて、人５に移動してもらう経路を決定する。人経路決定手段１０５は、人５の最も避け易い経路として、移動負荷が最小となる候補経路を選択する。人経路決定手段１０５は、選択された経路を人５に移動してもらう経路２１とする。
【０１２８】
図３１Ｂは、車椅子利用者５ｂの通路６Ａに対する方向角度θが大きい場合における移動負荷の計算結果を示し、点Ｂ１への候補経路における移動負荷が最も小さいことを示す。即ち、通路６Ａの左壁６ａへ避ける経路は、車椅子利用者５ｂにとって最も避け易い経路である。これは、図４で示された＜実験１＞の結果と一致する。
【０１２９】
図３２Ｂは、車椅子利用者５ｂの通路６Ｂに対する方向角度θが小さい場合における移動負荷の計算結果を示し、点Ｂ６への候補経路における移動負荷が最も小さいことを示す。即ち、通路６Ｂの右壁６ｂへ避ける経路は、車椅子利用者５ｂにとって最も避け易い経路である。これは、図６で示された＜実験２＞の結果と一致する。
【０１３０】
人経路決定手段１０５は、選択された経路を誘導経路計画手段１０６に出力する。
【０１３１】
誘導経路計画手段１０６は、自律移動装置情報取得手段１０９と人経路決定手段１０５とからの情報を基に、人５を、人５に移動してもらう経路２１へ誘導するように、自律移動装置１の経路を計画する。すなわち、誘導経路計画手段１０６は、人経路決定手段１０５によって決定された、人５に移動してもらう経路２１に人５を誘導する経路２３を決定する。
【０１３２】
図３３Ａと図３３Ｂとは、それぞれ、誘導経路計画手段１０６において、人５を誘導する経路２３を決定する方法を示す。誘導経路計画手段１０６において、人５を誘導する経路２３を決定するために、まず、人５を誘導する経路における目的地２４の位置を決定する。
【０１３３】
誘導経路計画手段１０６において、図３３Ａの縦方向の位置について、自律移動装置情報取得手段１０９からの情報に基づく自律移動装置１の現在地（自律移動装置１の中心位置又は重心位置）から、前方の方向に距離ｈｙだけ離れた所に、人５を誘導する経路における目的地２４を設定する。距離ｈｙを下記式（９）で誘導経路計画手段１０６により決定する。
【０１３４】
【数９】
0005394597.tif 000010
．．．．．．．（９）
【０１３５】
ここで、Ｌは、図３３Ａにおいて、人５に移動してもらう経路２１の縦方向の距離であり、前記式（７）で求めた値である。
【０１３６】
誘導経路計画手段１０６において、図３３Ａの横方向の位置について、人５に移動してもらう経路における目的地２２から、距離ｈｘだけ離れた移動可能な所に、人５を誘導する経路２３における目的地２４を設定する。距離ｈｘを下記式（１０）で誘導経路計画手段１０６により決定する。
【０１３７】
【数１０】
0005394597.tif 000011
．．．．．．．（１０）
【０１３８】
ここで、ＲｐとＲｒは、それぞれ、人５の半径と自律移動装置１の半径である。第１実施形態において、一例として、人５の半径Ｒｐは、健常者５ａの場合３０ｃｍであり、車椅子利用者５ｂの場合４０ｃｍである。自律移動装置１の半径Ｒｒは、一例として、３０ｃｍである。ｓは、人５と自律移動装置１とが安全にすれ違うための距離であり、第１実施形態においては、一例として、人５が歩く一歩の距離の半分である２０ｃｍとする。
【０１３９】
誘導経路計画手段１０６においては、自律移動装置１の現在地からスムーズに目的地２４に向かうために、経路を曲線で近似し、人５を誘導する経路２３を生成する。曲線近似はスプライン曲線を用いる。誘導経路計画手段１０６は、生成した人５を誘導する経路２３の情報を移動体移動制御手段１０７に出力する。
【０１４０】
移動体移動制御手段１０７は、自律移動装置情報取得手段１０９と誘導経路計画手段１０６とからの情報を基に、人５を誘導する経路２３上を自律移動装置１が走行するように、自律移動装置１の左車輪２ａと右車輪２ｂとの左右のモータ２ａＭ，２ｂＭを駆動制御する。
【０１４１】
図１９Ａは、第１実施形態の自律移動装置１の動作の処理フローを示す。
【０１４２】
まず、ＬＲＦセンサー３及び人検知手段１０１と、左車輪２ａと右車輪２ｂとの左右のモータ２ａＭ，２ｂＭのエンコーダ２ａＥ，２ｂＥとからの情報を基に、自律移動装置１が走行している環境における自律移動装置１の位置と速度との情報を自律移動装置情報取得手段１０９で取得する（ステップＳ２０１）。
【０１４３】
次いで、ＬＲＦセンサー３及び人検知手段１０１により、自律移動装置１の周辺の人５を検知する（ステップＳ２０２）。
【０１４４】
次いで、人５がいるか否かを人検知手段１０１で判断する（ステップＳ２０３）。人５がいないと人検知手段１０１で判断された場合には、ステップＳ２１１に進み、前回、誘導経路計画手段１０６で計画された人５を誘導する経路上を自律移動装置１が走行するように、移動体移動制御手段１０７により自律移動装置１を制御する。もし、誘導経路計画手段１０６で計画された人５を誘導する経路が無い場合には、自律移動装置１を移動開始するときに決められた経路に沿って自律移動装置１が移動するように、移動体移動制御手段１０７により自律移動装置１を制御する。
【０１４５】
人５がいると人検知手段１０１で判断された場合には、人検知手段１０１と自律移動装置情報取得手段１０９との情報に基づき、人検知手段１０１で検知された人５と自律移動装置１とが衝突する可能性を衝突判断手段１０２で判断する（ステップＳ２０５）。人５と衝突する可能性が無いと衝突判断手段１０２で判断した場合、ステップＳ２１１に進み、前回、誘導経路計画手段１０６で計画された人５を誘導する経路上を自律移動装置１が走行するように、移動体移動制御手段１０７により自律移動装置１を制御する。もし、誘導経路計画手段１０６で計画された人５を誘導する経路が無い場合には、自律移動装置１を移動開始するときに決められた経路に沿って自律移動装置１が移動するように、移動体移動制御手段１０７により自律移動装置１を制御する。
【０１４６】
人５と衝突する可能性が有ると衝突判断手段１０２で判断した場合、人５に移動してもらう経路の候補を人経路候補作成手段１０３で作成する（ステップＳ２０６）。
【０１４７】
次いで、タグリーダー４で検知された人５の移動属性（移動能力に関する属性）を人移動属性取得手段１０８で判断する（ステップＳ２０７）。
【０１４８】
次いで、人移動属性取得手段１０８で判断された人の移動属性に基づいて、人経路候補作成手段１０３で作成されたぞれぞれの候補経路に対して、人５の移動しやすさを表す移動負荷を人経路負荷評価手段１０４で評価する（ステップＳ２０８）。
【０１４９】
次いで、人経路負荷評価手段１０４で評価されたそれぞれの候補経路における移動負荷に基づいて、人５の最も避け易い経路として、移動負荷が最小となる経路を人経路決定手段１０５で選択し、人５に移動してもらう経路を人経路決定手段１０５で決定する（ステップＳ２０９）。
【０１５０】
次いで、人経路決定手段１０５で決定された、人５を人に移動してもらう経路へ誘導するように、自律移動装置１の経路を誘導経路計画手段１０６で計画する（ステップＳ２１０）。
【０１５１】
次いで、誘導経路計画手段１０６で計画された人５を誘導する経路上を自律移動装置１が走行するように、移動体移動制御手段１０７により自律移動装置１を制御する（ステップＳ２１１）。
【０１５２】
このようにして、自律移動装置１は動作を行う。
【０１５３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、図１８Ａにおいて、図１８Ｂに示すように、衝突判断手段１０２を省略するようにしてもよい。先の実施形態では、衝突判断手段１０２は、人５と自律移動装置１がお互いに等速直線運動で移動すると仮定し、衝突の可能性を判断している。しかしながら、人５の速度変化によって、衝突の可能性が変わりやすくなる。そのため、衝突判断手段１０２を省略するように構成すれば、衝突可能性の変動に影響されることなく、自律移動装置１が人５を検知したら、直ちに動作するため、より確実に、人５が避け易い経路に人５を誘導することができる。
【０１５４】
また、図１９Ａの自律移動装置１の動作において、図１９Ｂに示すように、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０５の動作を省略するようにしてもよい。先の実施形態では、ステップＳ２０３〜ステップ２０５において、人５と自律移動装置１がお互いに等速直線運動で移動すると仮定し、衝突の可能性を判断している。しかしながら、人５の速度変化によって、衝突の可能性が変わりやすくなる。このため、ステップＳ２０３〜ステップ２０５を省略することで、衝突可能性の変動に影響されることなく、自律移動装置１が人５を検知したら、直ちに動作するため、より確実に、人５が避け易い経路に人５を誘導することができる。
【０１５５】
なお、前記実施形態において、制御部９０のそれぞれ、又は、そのうちの任意の一部は、それ自体がソフトウェアで構成することができる。よって、例えば、本願明細書のそれぞれの実施形態の制御動作を構成するステップを有するコンピュータプログラムとして、記憶装置（ハードディスク等）などの記録媒体に読み取り可能に記憶させ、そのコンピュータプログラムをコンピュータの一時記憶装置（半導体メモリ等）に読み込んでＣＰＵを用いて実行することにより、前記した各ステップを実行することができる。
【０１５６】
なお、本発明を第１実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
前記自律移動装置の人検知部を除く他の部分の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における自律移動装置の人検知部を除く他の部分を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、移動経路を自律的に決定し、移動する自律移動装置を制御ためのプログラムであって、
コンピュータを、
前記自律移動装置の位置及び速度を取得する自律移動装置情報取得部と、
前記自律移動装置の周辺の人を検知し、前記人の位置、速度、及び、進行方向を取得する人検知部によって検知された前記人の進行方向ごとの動き易さを表す移動能力に基づく属性を取得する人移動属性取得部と、
前記人に移動してもらう経路の候補を、複数個、作成する人経路候補作成部と、
前記人移動属性取得部によって取得された前記人の移動能力に基づく属性に基づいて、前記人経路候補作成部によって作成されたそれぞれの経路の候補に対して、前記人の進行方向ごとの動き易さに応じて移動にかかる時間を表す移動負荷を評価する人経路負荷評価部と、
前記人経路負荷評価部によって求められた移動負荷に基づいて、前記人経路候補作成部によって作成された経路の候補の中から、前記人に移動してもらう経路を決定する人経路決定部と、
前記人経路決定部によって決定された前記経路へ前記人を誘導するための、前記自律移動装置の経路を計画する誘導経路計画部と、
前記誘導経路計画部によって計画された前記誘導経路上に沿って前記自律移動装置が走行するように、前記自律移動装置を制御する移動制御部と、として機能させるための自律移動装置用プログラムである。
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明にかかる自律移動装置、自律移動方法、及び自律移動装置用のプログラムは、人の移動属性基づく避け易い経路へ人を誘導する機能を有し、病院における搬送ロボット、掃除ロボット、などとして有用である。病院以外における案内ロボット、警備ロボット、人が乗る移動ロボット、などにも適用できる。
本発明は、添付図面を参照しながら実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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１３】
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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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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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