(57)【要約】【課題】移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、障害物が存在しない空き領域の情報とを最適に更新し、情報量を最小限に抑える。【解決手段】本開示によれば、移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新する更新部、を備え、前記更新部は、前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う、環境情報更新装置が提供される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新する更新部、を備え、
前記更新部は、前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う、環境情報更新装置。
【請求項２】
前記更新部は、
前記障害物領域の情報が得られた領域について、第１の時間の経過後に当該領域を前記障害物領域として更新し、
前記空き領域の情報が得られた領域について、第２の時間の経過後に当該領域を前記空き領域として更新し、
前記第１の時間よりも前記第２の時間の方が長い、請求項１に記載の環境情報更新装置。
【請求項３】
前記移動体からは観測できない領域に存在する前記障害物領域又は前記空き領域の情報については、前記障害物領域又は前記空き領域の情報が得られてから所定時間の経過後に消去する不可視領域消去部を備える、請求項１に記載の環境情報更新装置。
【請求項４】
前記所定時間は、前記移動体の移動の速さに応じて変化する、請求項３に記載の環境情報更新装置。
【請求項５】
前記所定時間は、前記移動体の移動の速さが大きいほど短くなる、請求項３に記載の環境情報更新装置。
【請求項６】
前記所定時間は、前記移動体の移動方向に応じて変化する、請求項３に記載の環境情報更新装置。
【請求項７】
前記所定時間は、前記移動体の移動方向が前記障害物領域又は前記空き領域の位置から離れるほど短くなる、請求項３に記載の環境情報更新装置。
【請求項８】
前記所定時間は、前記移動体の移動の速さ及び移動方向に応じて変化する、請求項３に記載の環境情報更新装置。
【請求項９】
前記移動体から所定値以上離れた場所に位置する前記障害物領域及び前記空き領域の情報を消去する遠距離消去部を備える、請求項１に記載の環境情報更新装置。
【請求項１０】
更新した前記障害物領域及び前記空き領域の情報に基づいて、環境地図を作成する環境地図作成部を備える、請求項１に記載の環境情報更新装置。
【請求項１１】
前記環境地図に基づいて、前記移動体が移動する経路を生成する経路生成部を備える、請求項１０に記載の環境情報更新装置。
【請求項１２】
前記障害物領域及び前記空き領域の情報は、前記移動体に搭載されたセンサによって観測される、請求項１に記載の環境情報更新装置。
【請求項１３】
移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新すること、を備え、
前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う、環境情報更新方法。
【請求項１４】
移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新する手段、
前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、環境情報更新装置、環境情報更新方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１には、目標経路に沿って移動体を正確に移動させ、目標経路上
の予期しない障害物を回避するように制御することを想定した技術が記載されている。特許文献１では、移動体の移動に伴い物体の存在を考慮した移動体周囲の環境地図を移動方向に累積的に生成し、目標経路情報及び環境地図に基づいて物体に非干渉となる移動体の進路を決定することが記載されている。【０００３】
また、下記の特許文献２には、自律型移動体に関し、移動障害物のゴーストを適時に除去することにより、効率的な移動を行うことを想定した技術が記載されている。また、下記の特許文献３には、障害物の検出に関し、搭載センサによる障害物の検出が不可な遮蔽箇所があっても、該遮蔽箇所に対する対応を適正に行うことを想定した技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３２２０４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５０４７３号公報
【特許文献３】特開２００７−２３３７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載された技術は、全ての観測データを保存しておき、投票や確率的処理によって物体の存在の有無を決定するため、計算量が膨大になるという問題がある。このため、小型の移動ロボットなどに適用するのは困難である。【０００６】
また、上記特許文献２に記載された技術では、観測した障害物が動的障害物か否かをまず判定し、動的障害物と判定された場合は、再観測されない場合でも時間経過後にその場を移動している可能性が高いため、一定時間の後に消去している。しかしながら、動的障害物の認識には一定の計算機リソースが必要であり、小型のロボットへの適用が難しいことがある。また、時間経過で頻繁に静的障害物が移動する家庭内のような環境においては、記憶量を低減して移動範囲を広げることは困難である。【０００７】
また、上記特許文献３に記載された技術では、再観測のデータを用いる手法であり、再観測時に障害物から解放領域に変化した場合にこれを消去している。しかしながら、この手法では再観測されない遠方の障害物地図は残り続けてしまうという問題点がある。【０００８】
以上のように、小型の移動ロボットには十分な計算機リソースがなく、より低負荷で障害物の消去・記憶の判断が出来る手法が求められる。また、人間の生活環境では静的障害物の位置も頻繁に入れ替わるため、存在しない静的障害物を消去し得る手法が必要である。更に、移動ロボットが二度と行かないほど遠くの障害物や、古い観測情報は信用できないため、消去することが望ましい。【０００９】
そこで、移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、障害物が存在しない空き領域の情報とを最適に更新し、情報量を最小限に抑えることが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示によれば、移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新する更新部、を備え、前記更新部は、前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う、環境情報更新装置が提供される。【００１１】
また、本開示によれば、移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新すること、を備え、前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う、環境情報更新方法が提供される。【００１２】
また、本開示によれば、移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新する手段、  前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本開示によれば、移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、障害物が存在しない空き領域の情報とを最適に更新し、情報量を最小限に抑えることが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】自立式の移動ロボットの移動計画における経路生成と経路追従を示す模式図である。
【図２】移動ロボットが備える距離センサが障害物を検出し、障害物の検出により得られる移動ロボットの視界を示す模式図である。
【図３】目的地までの経路として経路１と経路２がある場合に、移動ロボットから目的地の間に距離センサでは認識できない領域がある場合を示す模式図である。
【図４】実際の環境地図の生成の様子を示す模式図である。
【図５】遠方の動的な障害物を記憶し続けることによる弊害を示す模式図である。
【図６】動的障害物を記憶し続けることで発生する障害物を示す模式図である。
【図７】本実施形態に係るシステムの構成を示す模式図である。
【図８】本実施形態に係るシステムで行われる処理を示すフローチャートである。
【図９】見えている領域と見えていない領域のそれぞれにおいて、時間の経過と距離に応じて空き領域と障害物の情報が変化する様子を示す模式図である。
【図１０Ａ】環境地図の作成を説明するための模式図であって、移動ロボットを中心とする上方から見た領域を複数の正方形の領域に分割した状態を示す模式図である。
【図１０Ｂ】環境地図の作成を説明するための模式図であって、移動ロボットを中心とする上方から見た領域を複数の正方形の領域に分割した状態を示す模式図である。
【図１０Ｃ】環境地図の作成を説明するための模式図であって、移動ロボットを中心とする上方から見た領域を複数の正方形の領域に分割した状態を示す模式図である。
【図１１】移動空間の部屋、廊下の間取りと、間取りに対応するトポロジカルマップを示す模式図である。
【図１２】トポロジカルマップ上を移動ロボットが移動する様子を示す模式図であって、移動ロボット及びその経路を上方から見た状態を示す模式図である。
【図１３】移動ロボットが記憶しておくべき環境地図の範囲を示す模式図である。
【図１４】移動ロボットが人を追従して移動する場合を示す模式図である。
【図１５】移動ロボットの速度に応じた障害物情報の消去を示す模式図である。
【図１６】移動ロボットの進行方向にある障害物について、移動ロボットの経路計画上で利用される可能性を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．概要
２．システムの構成例
３．本実施形態に係るシステムで行われる処理
３．１．一定距離範囲外のトリミング
３．２．地図の統合
３．３．見えている範囲の更新
３．４．見えていない範囲の更新
３．５.地図の合成と出力
４．時間の経過と距離に応じた障害物領域と空き領域の変化
５．環境地図の更新の具体例
６．各パラメータの決め方
６．１．所定値ｒの決め方
６．２．ｔ＿ｍの決め方
６．３．ｔ＿ｌの決め方
【００１７】
１．概要
図１は、自立式の移動ロボット１００（移動体）の移動計画における経路生成と経路追従の概要を示す模式図である。移動ロボット１００が移動する際には、最初に目的地までの目標経路を計算して生成し、次にそれに追従するように走行させるという構成をとる場合が多い。この際、移動ロボットが障害物を避けるような経路を生成するため、また移動ロボット１００が周辺の障害物にぶつからない様な速度を計算するために、距離センサによる環境計測を行うことが一般的である。
【００１８】
図２は、移動ロボット１００が備える距離センサ１１０が障害物２００を検出し、障害物２００の検出により得られる移動ロボット１００の視界を示す模式図である。以下では、この視界に関する情報を環境情報とも称する。図２では、移動ロボット１００を上方から見た状態を示している。距離センサ１１０によって、移動ロボット１００は、自身を中心とした現在の障害物２００までの距離を取得できる。距離センサ１１０は一般に音や光のような直進性のある波動現象を用いて対象物（障害物２００）との間の距離を計測するため、距離センサ１１０を基点とした射線上の最も近い障害物２００のみを検出可能である。距離センサ１１０は、障害物２００の内部やその背後に隠された障害物２０２を計測することはできない。
【００１９】
図２中の左側の図に示すように、移動ロボット１００は、角度θの範囲の視界を有しており、それ以外は死角となる。移動ロボット１００の正面には、障害物２００が存在している。また、障害物２００の背後には、見えない障害物２０２も存在する。
【００２０】
図２中の中央の図に示すように、距離センサ１１０により障害物２００が検知される。この際、ハッチングを付与した領域では、障害物２００が障壁となり、距離センサ１１０による観測ができないため、見えない障害物２０２は観測されないことになる。
【００２１】
図２中の右側の図は、距離センサ１１０による観測により実際に得られる情報を示している。ハッチングを付与した領域は、距離センサ１１０による観測されない「見えない領域」となる。また、距離センサ１１０によって障害物２００が観測された領域の情報は、障害物領域２８０の情報として得られる。また、障害物領域２８０よりも移動ロボット１００側の領域の情報は、空き領域２９０の情報として得られる。
【００２２】
距離センサ１１０から得られる出力そのものである、「現在の環境情報」だけを用いて、障害物２００を避けながら目的地まで移動しようとすると、以下のａ〜ｃのような問題が生じる。
【００２３】
ａ．距離センサ１１０のノイズによって障害物２００を見落としている可能性がある
距離センサ１１０の信号にはノイズが含まれるため、距離センサ１１０による現在の観測情報が常に正しいとは限らない。移動ロボット１００は、ノイズによって、実際には障害物２００が存在する箇所を空き領域２９０だと誤認識する可能性がある。このため、移動ロボット１００は、一度でも認識した障害物２００は記憶し、保持しておいた方が安全である。
【００２４】
ｂ．移動ロボット１００の死角の障害物２００に衝突する可能性がある
例えば、移動ロボット１００に対して「曲がり角の向こう側に立っている人」を距離センサ１１０で検出する場合、角を曲がり切って人と距離センサ１１０の間に遮蔽物（この場合は曲がり角）が無い状態にならないと検出できない。移動ロボット１００の移動速度がある程度速い場合は、曲がり角を曲がって人を検出した後の減速が追い付かず、移動ロボット１００と人が衝突する可能性がある。
【００２５】
ｃ．遠くの情報が分からないと正しい移動経路が引けない
移動ロボット１００による経路生成では、移動ロボット１００が追従すべき経路を遠方の目的地まで計算する。しかし、遠方の情報が分からない状態で移動ロボット１００が生成した最短経路は、実際は到達不可能な行き止まりに続いている可能性がある。図３は、目的地３００までの経路として、経路１と経路２がある場合に、移動ロボット１００から目的地３００の間に距離センサ１１０では認識できない領域３１０がある場合を示している。この場合、図３の右側の図に示すように、経路２を辿った場合は、認識できない領域３１０の中に行き止まり３２０が存在する。移動ロボット１００は、曲がり角３３０を曲がったところで行き止まり３２０に気付くことになり、目的地３００に到達することができず、引き返すことになる。
【００２６】
従って、移動ロボット１００は、距離センサ１１０により計測した環境情報として、現在の環境情報だけでなく、過去の環境情報を記憶する必要がある。ここで、過去に移動ロボット１００がいた地点の環境情報を記憶して生成する地図を環境地図と称する。図４は、実際の環境地図の生成の様子を示す模式図である。図４では、上から順に移動ロボット１００の周辺の実際の環境、距離センサ１１０から得られる情報、移動ロボット１００が記憶する環境地図５００をそれぞれ示している。
【００２７】
図４に示すように、移動ロボット１００の周辺の実際の環境に応じて、現在の距離センサ１１０の出力から環境情報が得られる。環境情報には、障害物領域２８０の情報と、空き領域２９０の情報が含まれる。移動ロボット１００は、基本的には、これまでに生成した環境地図５００の上に、現在の距離センサ１１０の出力に応じた環境情報を移動ロボット１００の移動距離ｄの分だけずらして重ね合わせる操作を繰り返すことで、環境地図５００を蓄積していく。
【００２８】
しかしながら、環境地図５００上に過去の環境情報を全て記憶しておけば良いという訳ではない。過去の環境情報６００を全て蓄積して記憶すると、以下のｄ〜ｆの問題が生じる。
【００２９】
ｄ．距離センサ１１０のノイズをすべて残しておくと、空間が障害物２００だらけになる
距離センサ１１０のノイズに起因する障害物領域２８０の情報を残し続けると、移動ロボット１００は、移動できる経路も通行不可なように見えてしまう。移動ロボット１００は、観測した障害物領域２８０の情報を保持するだけでなく、障害物領域２８０の情報を適切なタイミングで更新し、存在しない障害物領域２８０の情報は消去する処理も必要になる。
【００３０】
ｅ．遠方の既に存在しない障害物２００が残っていると思い込むことで、移動経路が引けなくなる
距離センサ１１０のレンジ外の遠方の障害物２００の情報を更新しないままにしておくと、一度記憶した障害物２００がいなくなった後でも、その障害物２００が存在していた場所が通れないとの判断がされ続け、経路生成が正しくされない可能性がある。見えない範囲の障害物２００の情報も不要であれば消去する手法が必要である。
【００３１】
ｆ．長距離移動する場合は環境地図５００が際限なく拡大し、記憶領域の圧迫につながる
環境地図５００を消去することなく記憶し続けることは、移動ロボット１００が保有するメモリ等の記憶領域の圧迫に結びつく。図５は、遠方の動的な障害物２１０を記憶し続けることによる弊害を示す模式図である。移動ロボット１００は、記憶の上では、出口３４０に人（動的な障害物２１０）がいたことを記憶しているため、目的地３００への経路３を引くことができない。人が出口３４０に存在したのは過去のことであるが、そのことを移動ロボット１００が常に記憶し続けると、障害物２１０が記憶として残ってしまう。このため、観測が古く信用できなくなった障害物領域２８０の情報や、距離が遠くで移動計画上不要な障害物領域２８０の情報を消去すれば、記憶領域を節約できる。
【００３２】
ｇ．動的障害物(人間など)が残り続けると壁として認識されてしまう
移動する障害物２１０(動的障害物)の観測情報を記憶し続けると、その軌跡が壁の様な巨大な障害物２２０として残ってしまう。図６は、動的障害物を記憶し続けることで発生する障害物２２０を示す模式図である。図６に示すように、動的な障害物２１０を記憶し続けると、移動ロボット１００の記憶上の環境地図５００では、移動ロボット１００の前方に壁のような障害物２２０が残ってしまうことになる。障害物２２０のうち、現在の障害物２１０の位置を除いた領域２３０はゴーストであるため、障害物２２０からゴーストの領域２３０を除いて環境地図５００を作成する。このように、動的な障害物２１０については、既に存在しないと判断されるタイミングで、存在しない領域を障害物領域２８０の情報から除去する必要がある。
【００３３】
以上のように、環境地図５００は、記憶とともに消去を行わなければならないことが分かる。本実施形態では、距離センサ１１０を用いて環境地図５００を取得しながら経路計画をする移動ロボット１００において、移動計画を設定する上で不要な障害物２００の情報を消去する。以下、詳細に説明する。
【００３４】
２．システムの構成例
図７は、本実施形態に係るシステムの構成を示す模式図である。このシステムは、ステレオカメラやレンジセンサなどの距離情報を取得する距離センサ１１０を備えた移動ロボット１００のシステムに関する。なお、以下では、本システムを自システムと称する場合がある。
【００３５】
図７に示すように、移動ロボット１００は、距離センサ１１０、更新情報生成部１２０、遠距離消去部１３０、地図統合部１４０、見えない領域の消去部（不可視領域消去部）１５０、見えている領域の更新部（可視領域更新部）１６０、環境地図作成部１６５、経路生成部１７０、環境地図５００、を有して構成されている。なお、図７に示す距離センサ１１０以外の各構成要素は、ハードウェア（回路）、またはＣＰＵなどの中央演算処理装置と、これを機能させるためのプログラムから構成することができる。この場合に、そのプログラムは、移動ロボット１００が備えるメモリなどの記憶媒体、または外部から移動ロボット１００に接続される記録媒体などに格納されることができる。
【００３６】
距離センサ１１０は、自システムが周辺の障害物２００の情報を取得するためのセンサである。障害物２００の位置と障害物２００が移動ロボット１００からどの程度の距離に存在しているのかを判別可能であれば、ステレオカメラを用いたステレオマッチング、ＩＲカメラを用いた測距、レーザーレンジファインダを用いるものなど、距離センサ１１０はどのような方式のセンサであっても構わない。
【００３７】
更新情報生成部１２０は、距離センサ１１０によって得られた環境情報を蓄積された環境地図５００のサイズに成形する構成要素である。更新情報生成部１２０は、見えている領域の障害物領域２８０及び空き領域２９０の情報に加えて、見えない部分は未知領域という情報で補填する。
【００３８】
環境地図５００は、これまでに得られた距離センサ１１０の出力（環境情報）を蓄積して生成した地図である。環境地図５００は、同じ座標について、障害物領域２８０、空き領域２９０のそれぞれを示す環境情報を最後に観測した時刻を保持している。
【００３９】
遠距離消去部１３０は、統合された環境地図５００の中で、移動ロボット１００から遠い部分の情報をトリミングして消去することで、記憶領域を低減する構成要素である。地図統合部１４０は、更新情報生成部１２０から出力される現在の環境情報と、トリミングされた環境地図を統合する構成要素である。
【００４０】
見えない領域の消去部１５０は、地図統合部１４０による地図統合の結果、現在の移動ロボット１００の位置からは見えない部分の障害物領域２８０、空き領域２９０の情報について、時間の経過に伴って消去するか、又は保持するかを判定する構成要素である。見えている領域の更新部１６０は、地図統合の結果、現在の移動ロボット１００の位置からは見えている部分の障害物領域２８０、空き領域２９０の情報を更新する構成要素である。
【００４１】
環境地図作成部１６５は、見えない領域の消去部１５０、見えている領域の更新部１６０による処理後の障害物領域２８０、空き領域２９０、未知領域を統合して環境地図５００を作成する。環境地図５００は、移動ロボット１００が備えるメモリ等に格納される。
【００４２】
経路生成部１７０は、以上の処理で得られた可視領域と不可視領域を合わせた環境地図５００から、移動ロボット１００の移動すべき経路を生成する構成要素である。経路生成部１７０は、障害物領域２８０を避けて、空き領域２９０を移動ロボット１００が通るように経路を生成する。
【００４３】
３．本実施形態に係るシステムで行われる処理
以下、本実施形態に係るシステムで行われる処理について説明する。本システムでは、距離センサ１１０の出力を環境地図５００に統合し、移動ロボット１００からの距離と経過時間に応じて情報の消去または保持の判定を行い、環境地図５００を更新する。システムで行われる処理は、図８に示すように、一定距離範囲外のトリミング（ステップＳ１０）、地図の統合（ステップＳ１２）、見えている領域の更新（ステップＳ１４）、見えていない領域の更新（ステップＳ１６）、地図の合成と出力（ステップＳ１８）、の５つのステップで行われる。
【００４４】
３．１．一定距離範囲外のトリミング
移動ロボット１００が目的地３００に移動するにあたって、目的地３００よりも遠方や、今までに通って来た道の情報を保持していても、それらは経路計画に寄与しない場合がある。また、取得した時間が古いため情報は確度も低く、いたずらに記憶領域を圧迫するだけである。従って、このステップでは、遠距離消去部１３０が、環境地図５００上から、移動ロボット１００を中心とした所定の距離よりも遠くの環境情報を削除する。ここでの「削除」とは、空き領域２９０でも障害物領域２８０でもない未知領域にすることであり、単純に計算機上の記憶領域を解放（クリア）するという意味である。
【００４５】
移動ロボット１００を中心とした所定の距離は、移動ロボット１００を適用する場所において想定される最長のゴールポイントまでの距離とすることができる。
【００４６】
３．２．地図の統合
このステップは、距離センサ１１０から得られた環境情報を、上述のトリミングを行った環境地図５００に反映させるステップである。環境地図５００には、地図上の各座標において、障害物領域２８０、空き領域２９０が最後に観測された時刻が書き込まれている。距離センサ１１０から得られる環境情報の中で、障害物領域２８０、空き領域２９０が検出された座標については、現在時刻を上書きする。障害物領域２８０、空き領域２９０のどちらも検出されず、未知領域だと判断される座標については、書き込まれている時刻を保持する。
【００４７】
３．３．見えている領域の更新
このステップは、見えている領域の更新部１６０によって行われる。見えている領域の更新部１６０は、統合された環境地図５００上で、時刻が現在時刻に更新された座標の情報更新を行う。観測の結果、以前は空き領域２９０であったが現在は空き領域２９０であると観測された座標について、最初に処理を説明する。空き領域２９０である旨の情報は、距離センサ１１０のノイズの可能性があるため、そのまま空き領域２９０を環境地図５００に反映させることは好ましくない。そこで、最後に障害物領域２８０として観測された時刻との差を用いて信頼性を上げる。
【００４８】
以前は空き領域２９０であったが空き領域２９０であると観測された座標では、障害物領域２８０として観測された時刻ｔ＿ｏｂｓが空き領域２９０として観測された時刻ｔ＿ｖｃｎｔよりも古い状態になっている。つまり、以下の関係が成立する。
ｔ＿ｏｂｓ＜ｔ＿ｖｃｎｔ＝現在時刻
【００４９】
この時間差Δｔ＝ｔ＿ｏｂｓ−ｔ＿ｖｃｎｔが、ある時間ｔ＿ｍよりも大きい場合のみ、当該座標を空き領域２９０とする。こうすることで、ｔ＿ｍよりも長い期間、当該座標が空き領域２９０と観測され続けた場合にのみ空き領域２９０として環境地図５００に反映されることになり、そのようなケースでは距離センサ１１０のノイズを疑う必要はなくなる。
【００５０】
次に、観測の結果、以前は空き領域２９０であったが現在は障害物領域２８０であると観測された座標についての処理を説明する。障害物領域２８０であるという情報もまた、距離センサ１１０のノイズの可能性があるが、移動ロボット１００の移動上の安全性を考慮するならば、空き領域２９０であると観測されたケースよりも早めに障害物領域２８０として環境地図５００に反映させることが望ましい。そこで、このケースでも、最後に空き領域２９０として観測された時刻ｔ＿ｖｃｎｔと障害物領域２８０として観測された時刻ｔ＿ｏｂｓ（現在時刻）との差を用いるが、時間差Δｔ＝ｔ＿ｖｃｎｔ−ｔ＿ｏｂｓが、上述した時間ｔ＿ｍよりも短い時間ｔ＿ｓを超えた場合に当該座標を障害物領域２８０とみなすことにする。これによって空き領域２９０から障害物領域２８０への変化はより迅速に反映されることとなり、安全性をより確保できる。
【００５１】
時間幅ｔ＿ｍとｔ＿ｓの決め方は、ｔ＿ｍ＞ｔ＿ｓの関係を満たせば良いが、ｔ＿ｍは、上述した動的な障害物２１０のゴーストの領域２３０が消えるまでに要する時間でもある。システムが適用される状況における動的障害物の大きさや移動速度などに基づき、ｔ＿ｍを少なめに見積もることで、ゴーストに移動を阻害されにくくすることができる。ｔ＿ｓは距離センサ１１０のノイズ量が多い場合や、移動ロボット１００の移動速度が遅く、同じ座標を何度も計測する場合は長めの時間にすることができる。逆に、安全性を追求したい場合は、ｔ＿ｓを０としても構わない。
【００５２】
３．４．見えていない領域の更新
このステップでは、統合された環境地図５００上で、時刻が更新されなかった座標の情報更新を行う。最終観測時刻が更新されなかった座標は、距離センサ１１０により観測されなかった座標であり、現在は移動ロボット１００からは見えていない領域である。この領域の情報は、経路計画上有用であるため一定期間は保持しておきたいが、見えていない領域で障害物２００の移動が生じる可能性もあり、時間の経過とともに信用できない情報になっていく。そこで、見えない領域の消去部１５０は、最終観測時刻ｔ＿ｌａｓｔと現在時刻ｔ＿ｎｏｗとの差がある時間幅ｔ＿ｌを超えた場合に、これを消去するものとする。ここでの「消去」とは、空き領域でも障害物でもない未知状態として当該座標を登録するという意味である。
【００５３】
これにより、最後に観測してから時間幅ｔ＿ｌが経過した時点で過去の障害物領域２８０、空き領域２９０の情報は消えてしまう。これは、時間幅ｔ＿ｌの間だけは周辺の環境情報の記憶を保持しながら移動ロボット１００が経路の探索を続けられることを意味している。時間幅ｔ＿ｌは、移動ロボット１００の移動速度と適用する環境の広さから許容できる探索時間として長めに設定すべきである。
【００５４】
時刻ｔ＿ｌの経過後に記憶がリセットされて再探索を開始するため、探索範囲内で過去に観測された障害物２１０が探索中に移動し、ある経路が通行可能になったような場合にも移動ロボット１００は対応可能であり、通行可能な経路を設定することができる。仮にそのような移動する障害物２１０が想定されない環境であるならば、時刻ｔ＿ｌは無限大とすれば、障害物２１０は時間消去されず、目的地に到達するまで探索を続けることもできる。
【００５５】
また、ある座標が環境地図５００上で障害物領域２８０だと判定されている場合に、これが空き領域２９０に変化した場合は時刻ｔ＿ｍ経過後に変化が反映される。また、障害物２００が見えなくなった場合は時刻ｔ＿ｌ経過後に未知領域に変化する。ｔ＿ｍ＜ｔ＿ｌとすることで、本システムは「障害物情報が時間の経過で消去されるシステムであって、障害物が移動して空き領域になった場合は速やかに情報が更新される」という特徴を得ることになる。
【００５６】
上記の例では時刻ｔ＿ｌを一定時間にしたが、ｔ＿ｌが大きいほど移動ロボット１００の記憶すべき領域が拡大する可能性があり、記憶領域削減の観点からは好ましくない。そこで、時間幅ｔ＿ｌをロボットの移動速度、方向に応じて座標ごとに可変にするという手法を取り入れても良い。なお、これらのバリエーションについては、後で詳細に説明する。
【００５７】
３．５.地図の合成と出力
このステップでは、見えている範囲と見えていない範囲の障害物領域２８０、空き領域２９０を統合し、新たな環境地図５００として記憶を更新する。経路生成部１７０は、この更新された環境地図５００を用いて経路生成を行う。
【００５８】
４．時間の経過と距離に応じた障害物領域と空き領域の変化
図９は、上述したルールに基づいて、見えている領域と見えていない領域のそれぞれにおいて、時間の経過と距離に応じて障害物領域２８０と空き領域２９０が変化する様子を示す模式図である。図９において、横軸は距離を示し、縦軸は時間を示している。
【００５９】
先ず、見えている領域に着目すると、図９に示すように、見えている領域は、移動ロボット１００からの距離が比較的近い領域であり、障害物領域２８０と空き領域２９０の情報の更新に特徴がある。時刻０で障害物領域２８０と判定されても直ちに環境地図５００には反映されず、障害物領域２８０と判定されてからｔ＿ｓが経過すると環境地図５００に障害物領域２８０として反映される。これにより、距離センサ１１０のノイズによる障害物領域２８０の誤認を抑制できる。
【００６０】
また、時刻０で空き領域２９０と判定されても直ちに環境地図５００には反映されず、空き領域２９０と判定されてからｔ＿ｍが経過すると環境地図５００に空き領域２９０として反映される。これにより、距離センサ１１０のノイズによる空き領域２９０の誤認を抑制できる。また、動的障害物によるゴーストの領域２３０が記憶されることによる記憶量の増加を抑制できる。
【００６１】
また、上述したようにｔ＿ｍ＞ｔ＿ｓの関係を満たすことにより、空き領域２９０から障害物領域２８０への変化は環境地図５００に迅速に反映されることとなり、安全性をより確保できる。つまり、この消失までの時間差により同じ地点の情報は、空き領域２９０よりも障害物領域２８０の方が保持され易いことになる。
【００６２】
次に、見えていない領域に着目すると、見えていない領域は、移動ロボット１００からの距離が比較的遠い領域であり、障害物領域２８０、空き領域２９０のいずれも、ｔ＿ｌの経過後に消去される。つまり、ｔ＿ｌの時間内に正しい経路を引けない場合は、古い観測情報から順に消去されることになる。
【００６３】
また、移動ロボット１００からの距離が所定値ｒを超えると、見えていない領域の障害物領域２８０、空き領域２９０の情報は全て消去される。
【００６４】
５．環境地図の更新の具体例
次に、図１０Ａ〜図１０Ｃに基づいて、環境地図５００の更新の具体例について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃは、環境地図５００の作成を説明するための模式図であって、移動ロボット１００を中心とする上方から見た領域を７×７＝４９個の正方形の領域５０２に分割した状態を示している。図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、環境地図５００は、障害物地図５１０と空き領域地図５２０から構成され、障害物地図５１０と空き領域地図５２０を統合することで、環境地図５００が作成される。
【００６５】
図１０Ａは、過去の障害物地図５１０、空き領域地図５２０、環境地図５００を示している。また、図１０Ｂは、距離センサ１１０による情報を統合した障害物地図５１０、空き領域地図５２０を示している。また、図１０Ｃは、距離センサ１１０の情報と統合して更新した障害物地図５１０、空き領域地図５２０、環境地図５００を示している。図１０Ｂ及び図１０Ｃに示す状態は、図１０Ａに示す状態から１秒が経過した後の状態を示している。
【００６６】
各領域５０２の座標は絶対値で表され、移動ロボット１００が移動した場合は、移動量を考慮して各領域５０２の環境情報が更新される。以下では、説明の便宜上、移動ロボット１００が移動しない場合を例に挙げて説明する。
【００６７】
各領域５０２に示す数値は、観測されてからの経過時間を示している。例えば、障害物地図５１０では、ある領域５０２に示された数値は、その領域で障害物領域２８０の情報が得られてからの経過時間（秒）を示している。同様に、空き領域地図５１０においても、ある領域５０２に示された数値は、その領域で空き領域２９０の情報が得られてからの経過時間（秒）を示している。
【００６８】
図１０Ａ〜図１０Ｃに示す例では、各時間パラメータｔ＿ｓ，ｔ＿ｍ，ｔ＿ｌの値は、ｔ＿ｓ＝２秒、ｔ＿ｍ＝４秒、ｔ＿ｌ＝８秒であるものとする。
【００６９】
障害物地図５１０と空き領域地図５２０を統合して環境地図５００を作成する際に、双方の地図に値が書き込まれている領域５０２では、それぞれの数値(観測時刻)を比較し、障害物領域２８０と空き領域２９０のどちらを採用するかを決定する。この結果、環境地図５００では、採用の結果に従って、障害物領域２８０、空き領域２９０を示すドットが付されている。障害物領域２８０は、空き領域２９０よりも濃い（密な）ドットが付されている。また、環境地図５００において、ドットが付与されていない領域は、障害物領域２８０、空き領域２９０のいずれも登録されていない未知領域である。
【００７０】
例えば、図１０Ａに示す領域５０２ａでは、障害物地図５１０の数値が“０”であり、空き領域地図５２０の数値が“２”である。このため、領域５０２ａでは、２秒前は空き領域２９０であり、現在は障害物領域２８０であることが分かる。障害物領域２８０になってからの時間は、２−０＝２（秒）であり、障害物領域２８０になってからの時間が更新時間ｔ＿ｓ（＝２秒）に達しているため、領域５０２ａの状態としては障害物領域２８０が採用される。従って、図１０Ａに示す環境地図５００では、領域５０２ａは障害物領域２８０となる。
【００７１】
また、図１０に示す領域５０２ｂでは、障害物地図５１０の数値が“３”であり、空き領域地図５２０の数値が“２”である。このため、領域５０２ｂでは、３秒前に障害物領域であり、現在は空き領域であることが分かる。空き領域領域になってからの時間は、２−０＝２（秒）であり、空き領域になってからの時間が更新時間ｔ＿ｍ（＝４秒）よりも小さいため、領域５０２ａの状態としては障害物領域２８０が採用される。従って、図１０Ａに示す環境地図５００では、領域５０２ｂは障害物領域となる。
【００７２】
図１０Ｂでは、図１０Ａに示した過去の過去の障害物地図５１０、空き領域地図５２０、環境地図５００に対して、距離センサ１１０により得られた現在の情報を統合する。図１０Ｂでは、障害物地図５１０の左に、距離センサ１１０により得られた現在の最新の観測情報５３０が示されている。観測情報５３０は、７×７＝４９個の領域５０２のうち、中央の３×３＝９個の領域５０２に対応する。
【００７３】
統合の際には、距離センサ１１０から得られた移動ロボット１００の周囲の最新の観測情報５３０が障害物地図５１０、空き領域地図５２０に反映される。そして、これにより、数値が“０”の領域５０２が発生することになる。なお、図１０Ｂでは、観測情報５３０の左上の領域５０２が未知領域であるため、観測情報５３０のうち、左上の領域５０２を除いた８つの領域５０２を障害物地図５１０、空き領域地図５２０に反映している様子を示している。
【００７４】
例えば、図１０Ｂの領域５０２ｃでは、図１０Ａでは障害物領域、空き領域のいずれも登録されていなかったが、図１０Ａから１秒が経過した時点では、図１０Ｂの観測情報５３０に示すように、距離センサ１１０により障害物領域２８０の情報が観測されている。従って、図１０Ｂの障害物地図５１０では、領域５０２ｃは障害物領域２８０として登録され、数値“０”が付与される。この際、図１０Ａで既に障害物領域２８０とされている領域５０２ｄについては、既に付与されていた数値が“０”に更新される。
【００７５】
また、図１０Ｂの観測情報５３０の領域５０２ｄでは、空き領域２９０であることが観測されている。このため、図１０Ｂの空き領域情報５２０では、領域５０２ｄは空き領域として登録され、数値“０”が付与される。この際、図１０Ａで既に空き領域２９０とされている領域５０２ｄについては、既に付与されていた数値が“０”に更新される。
【００７６】
また、図１０Ｂの障害物地図５１０、空き領域地図５２０において、図１０Ａで数値が付与されている領域５０２であって、観測情報５３０からの更新が無かった領域５０２では、図１０Ａの状態から１秒が経過しているため、数値が１だけ増加する。
【００７７】
図１０Ｃに示す障害物地図５１０及び空き領域地図５２０は、図１０Ｂと同様である。図１０Ｃに示すように、障害物地図５１０と空き領域地図５２０を統合して環境地図５００が作成される。
【００７８】
例えば、図１０Ｃに示す領域５０２ｅでは、障害物地図５１０の数値が“４”であり、空き領域地図５２０の数値が“０”である。このため、領域５０２ｅでは、４秒前に障害物領域２８０であり、現在は空き領域２９０であることが分かる。空き領域２９０になってからの時間は、４−０＝４（秒）であり、空き領域２９０になってからの時間が更新時間ｔ＿ｍ（＝４秒）に達しているため、領域５０２ｅの状態としては空き領域２９０が採用される。従って、図１０Ｃに示す環境地図５００では、領域５０２ｅは空き領域２９０となる。
【００７９】
また、図１０Ｃに示す環境地図５００を作成する際には、数値が“８”になった領域５０２ｆについては、ｔ＿ｌ＝８秒に達しているため、障害物領域２８０でも空き領域２９０でもない未知領域として登録される。
【００８０】
以上のように、図１０Ｃに示す更新後の環境地図５００では、距離センサ１１０で見えている領域の観測情報５３０に基づいて環境地図５００が更新される。また、距離センサ１１０によって見えていない領域の中には、数値が“１”だけ増加したことで未知領域に変化するものが現れる。
【００８１】
なお、図１０Ａ〜図１０Ｃでは、遠距離消去部１３０による処理は含まれていない。図１０Ａ〜図１０Ｃに示す処理により生成された環境地図５００に対して、遠距離消去部１３０は、移動ロボット１００から遠い部分の情報をトリミングして消去する。
【００８２】
６．各パラメータの決め方
以下では、各パラメータの決め方の例について説明する。
【００８３】
６．１．所定値ｒの決め方
図１１〜図１３は、障害物領域２８０、空き領域２９０の情報を消去するトリガとなる距離（所定値ｒ）の決め方を説明するための模式図である。図１１は、移動ロボット１００の移動空間の部屋、廊下の間取り７５０（左図）と、間取り７５０に対応するトポロジカルマップ７００（右図）を示す模式図である。トポロジカルマップ７００は、移動ロボット１００の移動空間の部屋同士の接続情報、部屋と廊下の接続情報などを記述した地図である。図１１に示すトポロジカルマップ７００には、間取り７５０を破線で重畳して示している。
【００８４】
図１２は、トポロジカルマップ７００上を移動ロボット１００が移動する様子を示す模式図であって、移動ロボット１００及びその経路を上方から見た状態を示している。図１２では、図１１に示した間取り７５０の廊下の周辺と、これに対応するトぽロジカルマップ７００を示している。移動ロボット１００は、目的地３００まで移動する際は、最終ゴール７０２までの移動経路を一度に生成せずに、次の接続点７０４を現在のゴールとして設定し、次の接続点７０４までの移動を行う。移動ロボット１００は、次の接続点までの移動を繰り返すことで、最終ゴール７０２へ到達する。
【００８５】
移動ロボット１００が現在のゴール（接続点７０４）に到達すると、移動ロボット１００の移動経路は次のゴール（最終ゴール７０２）までのものに切り替わる。その時点で、移動ロボット１００が後戻りしなければ、それまでの環境地図５００の情報は不要になる。
【００８６】
従って、図１３に示すように、移動ロボット１００が記憶しておくべき環境地図５００の範囲は、トポロジカルマップ７００上の「最も長い辺の長さを半径とする円」を含めば十分である。半径ｒの円は移動中の経路を完全に含むため、移動ロボット１００は、この円の範囲の障害物領域２８０、空き領域２９０を記憶しておけば十分である。
【００８７】
６．２．ｔ＿ｍの決め方
次に、ｔ＿ｍの決め方について説明する。ここでは、人への追従に基づいたｔ＿ｍの決め方について説明する。上述したように、ｔ＿ｍは、障害物領域２８０が空き領域２９０になるまでの時間である。
【００８８】
ここで、以下の式（１）が成立する場合に、環境地図５００上で障害物領域２８０が空き領域２９０に切り替わる。障害物領域２８０から空き領域２９０への変化は、センサ信号が信頼できない場合には移動ロボット１００の衝突を招く可能性ある。このため、上述したようにｔ＿ｍは、逆のケース（空き領域２９０→障害物領域２８０）での認識変化に用いる時間ｔ＿ｓよりも大きくすることが望ましい。
ｔ＿ｍ＜（障害物領域２８０として最後に観測された時刻）−（空き領域２９０として最後に観測された時刻）      ・・・（１）
【００８９】
一方、図１４は、移動ロボット１００が人８００を追従して移動する場合を示している。図１４において、上段の図は、人８００と移動ロボット１００が静止している場合に、人８００の後方の障害物領域２８０と空き領域２９０を示している。また、図１４の中段の図は、上段の図に対して人８００が移動を始め、移動ロボット１００が人８００に追従している場合に、人８００の後方の障害物領域２８０と空き領域２９０を示している。また、図１４の下段の図は、中段の図に対して更に人８００及び移動ロボット１００が移動した場合に、人８００の後方の障害物領域２８０と空き領域２９０を示している。
【００９０】
図１４の中段及び下段の図に示すように、移動ロボット１００に人８００の追従をさせようとすると、人８００の通った跡はｔ＿ｍの間だけ障害物領域２８０（ゴーストの領域２３０）として移動ロボット１００の記憶に残り続けることになる。例えば、追従対象がの人８００速度ｖ＿ｈｕｍａｎで移動している場合、ゴーストの長さＬは、以下の式（２）で表すことができる。
Ｌ＝ｖ＿ｈｕｍａｎ×ｔ＿ｍ      ・・・（２）
【００９１】
以上のようにゴーストの長さＬはｔ＿ｍに応じて変化するため、ｔ＿ｍが大きい場合は、その分だけ障害物領域２８０（ゴーストの領域２３０）が人８００の後ろに残り続けるため、移動ロボット１００を滑らかに人８００に追従させることが困難になっていく。
【００９２】
そこで、式（２）を逆に用いて、ｔ＿ｍを以下の式（３）ように決めることも可能である。
ｔ＿ｍ＝Ｌ＿ｈ／ｖ＿ｒｏｂｏｔ      ・・・（３）
但し、式（３）において、Ｌ＿ｈは、人８００に追従させる際のロボットと人との理想的な距離であり、ｖ＿ｒｏｂｏｔは追従時の移動ロボット１００の最大速度である。
【００９３】
６．３．ｔ＿ｌの決め方
次に、距離センサ１１０で観測出来ない範囲の障害物領域２８０の消失時間であるｔ＿ｌの決め方について説明する。上述したように、ある領域５０２の情報を最後に観測してからｔ＿ｌが経過した場合に、その領域５０２の情報はリセットされ、その領域５２０は未知領域に変化する。すなわち、その領域５０２は障害物領域２８０、空き領域２９０のいずれでもなくなる。具体的に、数式で表現すると、以下の式（４）が満たされた領域５０２が未知領域にリセットされる。なお、式（４）では、ｔ＿ｌが固定値であることを示すため、ｔ＿ｌをｔ＿ｌ０として示している。
ｔ＿ｌ０≦Δｔ（＝ｔ−ｔ＿０）      ・・・（４）
【００９４】
但し、式（４）において、ｔ＿０は、その領域５０２で障害物領域２８０、空き領域２９０を最後に観測した時刻であり、ｔは現在時刻である。
【００９５】
式（４）におけるｔ＿ｌ０は固定値であるが、移動ロボット１００の移動速度、移動方向を加味することで、より記憶領域の節減に効果的な手法を採ることができる。例えば、移動ロボット１００が高速で移動している場合、移動ロボット１００は過去の障害物２００から離れていくため、ｔ＿ｌの値をそれ程大きくする必要はない。一方、移動ロボット１００が低速で移動している場合は、入念に経路を探索しているケースが想定され、できる限り周辺の情報を保持したいと考えられる。そこで、時刻ｔ＿ｌは、それまでのロボットの移動速度の積分値に応じて増減できるようにし、移動ロボットが高速で移動している場合にはｔ＿ｌを小さくして速やかに環境情報を消去する。また、移動ロボットが低速で移動している場合は、ｔ＿ｌを増大することで環境情報を長時間保持するようにする。また、移動ロボット１００が停止している場合は、環境地図５００がより大きくなる懸念がないため、時刻ｔ＿ｌを無限大とし、環境情報が時間の経過では消えなくなるような仕組みにしてもよい。
【００９６】
具体的に、図１５は、移動ロボット１００の速度に応じた障害物領域２８０の情報の消去を示す模式図である。図１５の上段の図に示すように、移動ロボット１００が高速で移動している時、過去にいた場所は急速に遠ざかっていくため、観測できない範囲の障害物領域２８０の情報を保持する必要は無くなる。また、図１５の下段の図に示すように、移動ロボット１００が静止している場合は、環境地図５００が拡大する可能性が無いため、観測できない範囲の障害物領域２８０の情報を消さなくても良い場合がある。
【００９７】
そこで、式（５）に示すように、式（４）を変形し、ｔ＿ｌ０に対して速度による補正項を追加し、ｔ＿ｌの値を速度に応じて変化する値（＝ｔ＿ｌｖｅｌ）としても良い。
【００９８】
【数１】
2019069524.tif 000003
【００９９】
式（５）のようにｔ＿ｌ０に対して速度要素を追加したｔ＿ｌｖｅｌは、移動ロボット１００の移動速度が速い場合に値が小さくなるため、移動ロボット１００の移動速度が速い場合は、観測できない範囲の環境地図５００が急速にリセットされていくことになる。逆に、移動ロボット１００が静止している場合は、ｔ＿ｌｖｅｌが増加し、障害物領域２８０は時間の経過によっても消失しにくくなる。
【０１００】
また、移動ロボット１００の移動方向を用いてｔ＿ｌを増減するという手段を取り入れてもよい。移動ロボット１００がある方向に直進しているケースでは、移動ロボット１００の背後の情報は不要になっていく。移動ロボット１００の姿勢に対して背後にある座標のｔ＿ｌが減少し、前方のｔ＿ｌは増大するという設定にすれば、このような直線的な移動時でも効率的に記憶領域を低減できる。このような設定で移動ロボット１００が複雑な形状の経路を探索して移動する場合は、移動ロボット１００の姿勢が頻繁に回転することが予想されるため、ｔ＿ｌを全方位に渡って平均化することが望ましい。
【０１０１】
具体的に、速度と向きを用いてｔ＿ｌを変化させる手法について説明する。速度の大きさだけでなく、移動方向を加味してｔ＿ｌを変化させることもできる。図１６に示すように、移動ロボット１００の進行方向にある障害物領域２８０の情報は、移動ロボット１００の経路計画上で利用される可能性がある。このため、進行方向にある障害物領域２８０の情報は、消失させないことで観測の無駄を防げる可能性がある。
【０１０２】
一方、移動ロボット１００の後ろ側にある障害物領域２８０の情報は、移動ロボット１００が障害物から遠ざかることにより利用されない可能性が高い。このため、移動ロボット１００の後ろ側にある障害物領域２８０の情報は保持していても無駄であり、消失を早める。
【０１０３】
そこで、以下の式（６）に示すように、例えばｔ＿ｌ０に速度と移動方向を同時に加味した補正項を追加し、ｔ＿ｌの値を速度と移動方法に応じて変化する値（＝ｔ＿ｌｄｉｒ）としても良い。
【０１０４】
【数２】
2019069524.tif 000004
【０１０５】
以上のように、ｔ＿ｌを変化させる２つの手法は、ｔ＿ｌを固定する手法から派生した手法であり、上記２つの手法を同時に適用することが可能である。
【０１０６】
以上説明したように本実施形態によれば、環境地図５００上のマスク処理や行列の和計算などの高速な画像処理手法で実装が可能であり、従来手法の物体識別や確率的取り扱いなどの高負荷な処理に比して低コストで実現可能である。これにより、本実施形態によれば、家庭内愛玩用ロボットなどの小型で計算能力が限られている対象にも実装が可能となる。
【０１０７】
また、例えば家庭環境に適応する場合、例えば床に置かれている荷物や散らかった玩具などの静的な障害物の位置が頻繁に入れ替わることが想定される。動的障害物、静的障害物の識別を行ってから選択的に動的障害物を消去する手法では、これらの移動する静的障害物への対処が十分に出来ず、移動範囲を狭める結果になる。しかし、本実施形態によれば、静的障害物と動的障害物の区別なく同じ基準で記憶が消去されるため、静的障害物の移動に起因する制約を受けずに行動することが出来る。
【０１０８】
更に、従来の手法では見えない(再観測されない)点が一定の存在確率で残り続け、環境地図が徐々に拡大して記憶領域を圧迫する可能性があるが、本実施形態によれば、見えない障害物をむしろ積極的に消去するため、効果的に記憶領域を節約することが可能となっている。
【０１０９】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１０】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１１１】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）  移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新する更新部、を備え、
前記更新部は、前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う、環境情報更新装置。
（２）  前記更新部は、
前記障害物領域の情報が得られた領域について、第１の時間の経過後に当該領域を前記障害物領域として更新し、
前記空き領域の情報が得られた領域について、第２の時間の経過後に当該領域を前記空き領域として更新し、
前記第１の時間よりも前記第２の時間の方が長い、前記（１）に記載の環境情報更新装置。
（３）  前記移動体からは観測できない領域に存在する前記障害物領域又は前記空き領域の情報については、前記障害物領域又は前記空き領域の情報が得られてから所定時間の経過後に消去する不可視領域消去部を備える、前記（１）又は（２）に記載の環境情報更新装置。
（４）  前記所定時間は、前記移動体の移動の速さに応じて変化する、前記（３）に記載の環境情報更新装置。
（５）  前記所定時間は、前記移動体の移動の速さが大きいほど短くなる、前記（３）に記載の環境情報更新装置。
（６）  前記所定時間は、前記移動体の移動方向に応じて変化する、前記（３）に記載の環境情報更新装置。
（７）  前記所定時間は、前記移動体の移動方向が前記障害物領域又は前記空き領域の位置から離れるほど短くなる、前記（３）に記載の環境情報更新装置。
（８）  前記所定時間は、前記移動体の移動の速さ及び移動方向に応じて変化する、前記（３）に記載の環境情報更新装置。
（９）  前記移動体から所定値以上離れた場所に位置する前記障害物領域及び前記空き領域の情報を消去する遠距離消去部を備える、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の環境情報更新装置。
（１０）  更新した前記障害物領域及び前記空き領域の情報に基づいて、環境地図を作成する環境地図作成部を備える、前記（１）〜（９）のいずれかに記載の環境情報更新装置。
（１１）  前記環境地図に基づいて、前記移動体が移動する経路を生成する経路生成部を備える、前記（１０）に記載の環境情報更新装置。
（１２）  前記障害物領域及び前記空き領域の情報は、前記移動体に搭載されたセンサによって観測される、前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の環境情報更新装置。
（１３）  移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新すること、を備え、
前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う、環境情報更新方法。
（１４）  移動体が移動する空間に障害物が存在する障害物領域の情報と、前記障害物が存在しない空き領域の情報とを更新する手段、
前記障害物領域の更新と前記空き領域の更新を異なる経過時間に基づいて行う手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【符号の説明】
【０１１２】
１００    移動体
１２０    更新情報生成部
１２０    遠距離消去部
１５０    見えない領域の消去部
１６０    見えている領域の更新部
１６５    環境地図生成部
１７０    経路生成部
５００    環境地図
【図１】
2019069524.tif 000005
【図２】
2019069524.tif 000006
【図３】
2019069524.tif 000007
【図４】
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【図５】
2019069524.tif 000009
【図６】
2019069524.tif 000010
【図７】
2019069524.tif 000011
【図８】
2019069524.tif 000012
【図９】
2019069524.tif 000013
【図１０Ａ】
2019069524.tif 000014
【図１０Ｂ】
2019069524.tif 000015
【図１０Ｃ】
2019069524.tif 000016
【図１１】
2019069524.tif 000017
【図１２】
2019069524.tif 000018
【図１３】
2019069524.tif 000019
【図１４】
2019069524.tif 000020
【図１５】
2019069524.tif 000021
【図１６】
2019069524.tif 000022
【国際調査報告】
2019069524.tif 000023
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