(57)【要約】  自己位置の推定を継続して目的地に到達可能な自走装置、自走装置の走行制御方法及び走行制御プログラムを提供する。自走装置１００は、自走装置１００の周囲の情報に基づき、自走装置１００の位置を推定し、当該推定した自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する第１位置推定部１０２１と、車輪１０３ａの回転量に基づき、自走装置１００の位置を推定し、当該推定した自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する第２位置推定部１０２２と、第１位置情報又は第２位置情報に基づき、自走装置の自律移動制御を行う制御部１０１と、を備える。制御部１０１は、第１位置情報が異常値である場合に、第２位置情報に基づき自律移動制御を行う。
2020039656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエリア内を自律移動する自走装置であって、
前記自走装置の周囲の情報を取得する周囲情報取得部と、
前記自走装置を移動させる走行部と、
前記走行部に設けられた車輪の回転量を検出する回転センサと、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する第１位置推定部と、
前記回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する第２位置推定部と、
前記第１位置情報又は前記第２位置情報に基づき、前記自走装置の自律移動制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行う
自走装置。
【請求項２】
所定のエリア内を自律移動する自走装置であって、
前記自走装置の周囲の情報を取得する周囲情報取得部と、
前記自走装置を移動させる走行部と、
前記走行部に設けられた車輪の回転量を検出する回転センサと、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する第１位置推定部と、
前記回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する第２位置推定部と、
前記第１位置情報又は前記第２位置情報に基づき、前記自走装置の自律移動制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２位置情報が異常値である場合に、前記第１位置情報に基づき前記自律移動制御を行う
自走装置。
【請求項３】
前記自走装置の周囲の情報を解析した周囲情報データを前記第１位置推定部に出力する周囲情報解析部と、
少なくとも前記エリア内における複数の位置ごとの周囲環境の特徴が位置情報パターンとして記憶された記憶部と、
を備え、
前記第１位置推定部は、前記周囲情報データと前記位置情報パターンとを照合し、前記自走装置の位置を推定する
請求項１又は２に記載の自走装置。
【請求項４】
周囲情報解析部は、前記自走装置の移動方向に対し所定の仰角方向を含む範囲を前記周囲情報データの取得範囲とする
請求項３に記載の自走装置。
【請求項５】
前記第１位置推定部は、前記第１位置情報を逐次更新して前記記憶部に記憶し、
前記第２位置推定部は、前記第１位置情報が異常値である場合に、前記記憶部に前記第１位置情報として記憶された位置を初期位置として、前記自走装置の位置を推定する
請求項３又は４に記載の自走装置。
【請求項６】
前記自走装置の経路を生成する経路生成部を備え、
前記制御部は、前記経路に沿って前記自走装置の軌道を生成し、当該軌道を前記自走装置が自律移動するようにリアルタイム演算処理を行う
請求項１から５の何れか一項に記載の自走装置。
【請求項７】
前記経路生成部は、前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの前記経路を生成する
請求項６に記載の自走装置。
【請求項８】
前記経路生成部は、外部機器から前記目標地点の位置情報である目標地点情報を受信したとき、前記第１位置推定部によって推定される前記自走装置の位置を初期位置として、当該初期位置から前記目標地点までの前記経路を生成する
請求項７に記載の自走装置。
【請求項９】
前記経路生成部は、前記経路から前記自走装置が逸脱した場合に、前記第１位置推定部によって推定される前記自走装置の位置を現在位置として、当該現在位置から前記目標地点までの経路を再生成する
請求項７又は８に記載の自走装置。
【請求項１０】
所定のエリア内を自律移動する自走装置の走行制御方法であって、
前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの経路を生成するステップと、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新するステップと、
前記自走装置を移動させる走行部に設けられた車輪の回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新するステップと、
前記第１位置情報が正常値である場合に、前記第１位置情報に基づき前記自走装置の自律移動制御を行い、前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行うステップと、
を有する自走装置の走行制御方法。
【請求項１１】
所定のエリア内を自律移動する自走装置の走行制御プログラムであって、
前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの経路を生成する処理と、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する処理と、
前記自走装置を移動させる走行部に設けられた車輪の回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する処理と、
前記第１位置情報が正常値である場合に、前記第１位置情報に基づき前記自走装置の自律移動制御を行い、前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行う処理と、
をコンピュータに実行させるための自走装置の走行制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自走装置、自走装置の走行制御方法及び走行制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
設定された目的地へ向かって自律で移動する自律移動ロボット等の自律移動機器が知られている。自立移動ロボット等の自律移動機器に設けられる自走装置には、事前にフィールド上における地図情報がインプットされ、地図上に設定されたノード間を接続して与えられた目的地までの経路が生成される。例えば、予め目的地を画像認識するための認識用マーカを付け、認識用マーカを画像認識できない範囲では教示された経路に追従して移動し、認識用マーカを画像認識すると認識用マーカに向かって自律移動する制御方法が開示されている（例えば、特許文献１）。【０００３】
また、例えば、レーダにより得られた画像から特徴点を取得し、当該特徴点にマップ上で対応するランドマークの位置情報と画像上で得られた特徴点までの距離情報を用いて、自己位置を推定する誘導装置が開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２１９２８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７４０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自律移動機器の稼働範囲として、例えば、病院等の屋内施設や屋外を想定した場合、目的地までの経路上に認識用マーカ等の固有のマーカを付けられない場合がある。また、自律移動機器の経路上の環境（例えば、可視光カメラを画像センサとして用いた場合、画像の輝度が極端に明るい又は暗い環境や、画像内の輝度差が大きい環境等）によっては、自己位置の推定精度が低下する場合がある。【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、自己位置の推定を継続して目的地に到達可能な自走装置、自走装置の走行制御方法及び走行制御プログラムを提供すること、を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る自走装置は、所定のエリア内を自律移動する自走装置であって、前記自走装置の周囲の情報を取得する周囲情報取得部と、前記自走装置を移動させる走行部と、前記走行部に設けられた車輪の回転量を検出する回転センサと、前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する第１位置推定部と、前記回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する第２位置推定部と、前記第１位置情報又は前記第２位置情報に基づき、前記自走装置の自律移動制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行う。【０００８】
上記構成によれば、自走装置は、第１位置推定部が推定する第１位置情報が異常値である場合でも、第２位置推定部によって更新される第２位置情報に基づき自律移動制御を継続することができ、目標地点に到達することができる。【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る自走装置は、所定のエリア内を自律移動する自走装置であって、前記自走装置の周囲の情報を取得する周囲情報取得部と、前記自走装置を移動させる走行部と、前記走行部に設けられた車輪の回転量を検出する回転センサと、前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する第１位置推定部と、前記回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する第２位置推定部と、前記第１位置情報又は前記第２位置情報に基づき、前記自走装置の自律移動制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２位置情報が異常値である場合に、前記第１位置情報に基づき前記自律移動制御を行う。【００１０】
上記構成によれば、自走装置は、第２位置推定部が推定する第２位置情報が異常値である場合でも、第１位置推定部によって更新される第１位置情報に基づき自律移動制御を継続することができ、目標地点に到達することができる。【００１１】
自走装置の望ましい態様として、前記自走装置の周囲の情報を解析した周囲情報データを前記第１位置推定部に出力する周囲情報解析部と、少なくとも前記エリア内における複数の位置ごとの周囲環境の特徴が位置情報パターンとして記憶された記憶部と、を備え、前記第１位置推定部は、前記周囲情報データと前記位置情報パターンとを照合し、前記自走装置の位置を推定することが好ましい。【００１２】
これにより、エリア内に特定のランドマークを設けることなく、自走装置の位置を推定することができる。【００１３】
自走装置の望ましい態様として、周囲情報解析部は、前記自走装置の移動方向に対し所定の仰角方向を含む範囲を前記周囲情報データの取得範囲とすることが好ましい。【００１４】
これにより、自走装置の移動方向における移動体（例えば、人体）によって周囲情報データの精度が低下することを抑制することができる。【００１５】
自走装置の望ましい態様として、前記第１位置推定部は、前記第１位置情報を逐次更新して前記記憶部に記憶し、前記第２位置推定部は、前記第１位置情報が異常値である場合に、前記記憶部に前記第１位置情報として記憶されている位置を初期位置として前記自走装置の位置を推定することが好ましい。【００１６】
これにより、第２位置推定部によって推定される自走装置の位置の誤差を小さくすることができる。【００１７】
自走装置の望ましい態様として、前記自走装置の経路を生成する経路生成部を備え、
前記制御部は、前記経路に沿って前記自走装置の軌道を生成し、当該軌道を前記自走装置が自律移動するようにリアルタイム演算処理を行うことが好ましい。【００１８】
これにより、自走装置は、生成された経路に沿って自律走行することができる。【００１９】
自走装置の望ましい態様として、前記経路生成部は、前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの前記経路を生成することが好ましい。【００２０】
これにより、自走装置は、エリア内に配置された位置から目標地点までの経路に沿って自律走行することができる。【００２１】
自走装置の望ましい態様として、前記経路生成部は、外部機器から前記目標地点の位置情報である目標地点情報を受信したとき、前記第１位置推定部によって推定される前記自走装置の位置を初期位置として、当該初期位置から前記目標地点までの前記経路を生成することが好ましい。【００２２】
これにより、自走装置は、外部機器から指定された目標地点に向けて自律走行することができる。【００２３】
自走装置の望ましい態様として、前記経路生成部は、前記経路から前記自走装置が逸脱した場合に、前記第１位置推定部によって推定される前記自走装置の位置を現在位置として、当該現在位置から前記目標地点までの経路を再生成することが好ましい。【００２４】
これにより、自走装置は、当初設定した経路を逸脱した場合でも、目標地点に到達することができる。【００２５】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る自走装置の走行制御方法は、所定のエリア内を自律移動する自走装置の走行制御方法であって、前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの経路を生成するステップと、前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新するステップと、前記自走装置を移動させる走行部に設けられた車輪の回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新するステップと、前記第１位置情報が正常値である場合に、前記第１位置情報に基づき前記自走装置の自律移動制御を行い、前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行うステップと、を有する。【００２６】
これにより、自走装置は、第１位置推定部が推定する第１位置情報が異常値である場合でも、第２位置推定部によって更新される第２位置情報に基づき自律移動制御を継続することができ、目標地点に到達することができる。【００２７】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る自走装置の走行制御プログラムは、所定のエリア内を自律移動する自走装置の走行制御プログラムであって、前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの経路を生成する処理と、前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する処理と、前記自走装置を移動させる走行部に設けられた車輪の回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する処理と、前記第１位置情報が正常値である場合に、前記第１位置情報に基づき前記自走装置の自律移動制御を行い、前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行う処理と、をコンピュータに実行させる。【００２８】
これにより、自走装置は、第１位置推定部が推定する第１位置情報が異常値である場合でも、第２位置推定部によって更新される第２位置情報に基づき自律移動制御を継続することができ、目標地点に到達することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、自己位置の推定を継続して目的地に到達可能な自走装置、自走装置の走行制御方法及び走行制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施形態１に係る自走装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る自走装置の周囲情報解析部における周囲情報データの取得範囲の一例を示す概念図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る自走装置が走行するエリアのマップ形状図の一例を示す概念図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る自走装置の走行制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態１に係る自走装置が走行するエリア内における経路の一例を示す概念図である。
【図６】図６は、実施形態１に係る自走装置が走行する経路において、第１位置推定部が第１位置情報を生成しない区間が存在する例を示す概念図である。
【図７】図７は、実施形態２に係る自走装置の走行制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態３に係る自走装置の走行制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施形態３に係る自走装置を待機状態に移行して自走装置が走行する経路から逸脱させた例を示す概念図である。
【図１０】図１０は、実施形態４に係る自走装置の走行制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００３２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る自走装置の一例を示す図である。自走装置１００としては、例えば病院等の公共施設の建造物において被案内者に館内の施設を案内する案内用ロボットや、医師等の操作者が指定した物品を倉庫等から操作者のもとに運搬する、あるいは、工場の生産ライン等において部品の搬送を行う搬送用ロボット等の自立移動ロボットが例示される。
【００３３】
本実施形態に係る自走装置１００は、目標地点へ向かって自律で移動する移動体であり、図１に示すように、操作部１１、表示部１２、送受信部１３、周囲情報取得部１４、周囲情報解析部１５、制御部１０１、位置推定部１０２、走行部１０３、経路生成部１０４、記憶部１０５、及び入出力部１０６を備えている。
【００３４】
本実施形態において、操作部１１、表示部１２、送受信部１３、周囲情報取得部１４、周囲情報解析部１５、制御部１０１、位置推定部１０２、経路生成部１０４、記憶部１０５、及び入出力部１０６は、例えば、本実施形態に係る走行制御プログラムを実行するコンピュータの構成要素によって実現する機能ブロックである。また、操作部１１、表示部１２、送受信部１３、周囲情報取得部１４、周囲情報解析部１５、制御部１０１、位置推定部１０２、経路生成部１０４、記憶部１０５、及び入出力部１０６は、例えば、後述する走行制御処理において各機能を実現するための個別の回路であっても良い。
【００３５】
操作部１１は、操作者が自走装置１００の制御に必要な情報を入力するための構成部である。操作部１１としては、例えば操作者がタッチすることによって情報を入力することが可能なタッチパネル（図示せず）が例示される。
【００３６】
表示部１２は、操作者が操作部１１を操作した結果や、自走装置１００における各種情報を表示する。表示部１２としては、例えば液晶パネル等の表示装置が例示される。また、表示部１２は、上述したタッチパネル（図示せず）を備えた構成とし、操作部１１を兼ねていても良い。
【００３７】
送受信部１３は、外部機器から送信された各種情報を受信する機能を有している。また、送受信部１３は、自走装置１００における各種情報を、外部機器に送信する機能を有している。送受信部１３は、例えば、後述する走行制御処理における目的地の位置情報を外部機器から受信する。また、送受信部１３は、例えば、走行中の経路情報や、経路上における現在位置を外部機器に送信する。送受信部１３は、自走装置に搭載されるバッテリの残容量を外部装置に送信可能な態様であっても良い。また、送受信部１３は、後述する走行制御処理において、例えば、自己位置の推定が不可能となった場合や、通路の凹凸により自律走行が不可能となった場合に、目的地の到達不可能となったことを示す異常発生情報を外部機器に送信可能な態様であっても良い。送受信部１３としては、例えば赤外線や電波で情報の送受信を行う無線通信装置が例示される。
【００３８】
周囲情報取得部１４は、自走装置１００の周囲の情報を取得する。周囲情報取得部１４は、例えば、２次元の画像を取得する可視光カメラでも良いし、３次元の距離画像を取得するレーザーレンジセンサ等の測域センサでも良い。
【００３９】
周囲情報解析部１５は、周囲情報取得部１４が取得した自走装置１００の周囲の情報を解析し、解析した周囲情報データを位置推定部１０２に出力する。周囲情報解析部１５は、例えば、周囲情報取得部１４が取得した周囲情報データから、周囲環境の特徴を抽出し、抽出した周囲環境の特徴を周囲情報データとして生成する。ここで、周囲環境の特徴としては、例えば、壁面に設けられた窓部の外枠や、外枠の辺と辺との交点、壁面と天井面との境界線、２面の壁面と天井面との交点等が考えられる。
【００４０】
図２は、実施形態１に係る自走装置の周囲情報解析部における周囲情報データの取得範囲の一例を示す概念図である。図２では、周囲情報取得部１４として可視光カメラを例示している。図２に示す例において、周囲情報解析部１５における周囲情報データの取得範囲は、例えば、図２に斜線で示すように、周囲情報取得部１４が設けられた位置における鉛直方向を中心軸とし、移動方向（水平方向）に対し所定の仰角方向（例えば４５°）を含む略円錐形状の範囲とすることができる。これにより、自走装置１００の移動方向（水平方向）における移動体（例えば、人体）によって周囲情報データの精度が低下することを抑制することができる。なお、周囲情報解析部１５によって生成される周囲情報データにより本開示が限定されるものではない。また、図２に示す周囲情報解析部１５における周囲情報データの取得範囲は一例であって、移動方向（水平方向）に対する仰角方向は、例えば、可視光カメラ（周囲情報取得部１４）の視野角や、可視光カメラを設置する位置等によって最適値が異なる。また、周囲情報解析部１５における周囲情報データの取得範囲の中心軸は、鉛直方向に限るものではなく、例えば、自走装置１００の移動方向（水平方向）であっても良い。周囲情報解析部１５における周囲情報データの取得範囲は、周囲の情報として有意な特徴を抽出できる範囲に設定することが望ましい。
【００４１】
走行部１０３は、自走装置１００を移動させるための移動機構である。走行部１０３は、自走装置１００を移動させる車輪１０３ａや車輪１０３ａを駆動する駆動装置（不図示）を備えている。走行部１０３は、車輪１０３ａの回転量を検出する回転センサ１０３ｂを備えている。回転センサ１０３ｂとしては、例えば、車輪１０３ａの回転角を検出する回転角センサが例示される。また、走行部１０３は、回転センサ１０３ｂとして、ジャイロセンサ（不図示）を備えた構成であっても良い。また、走行部１０３は、回転センサ１０３ｂとして、加速度センサ（不図示）を備えた構成であっても良い。走行部１０３は、制御部１０１から与えられる車輪回転指令値にしたがって車輪１０３ａを回転駆動し、自走装置１００を移動させる。
【００４２】
制御部１０１は、実施形態１に係る自走装置１００の自律移動制御を実現するための制御手段である。制御部１０１は、後述する経路生成部１０４によって生成された経路に沿って自走装置１００が走行する軌道を生成し、当該軌道を自走装置１００が自律移動するようにリアルタイム演算処理を行う。制御部１０１は、例えば、本実施形態に係る走行制御プログラムを実行することで、自走装置１００の自律移動制御を実現するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。
【００４３】
制御部１０１は、位置推定部１０２、経路生成部１０４、記憶部１０５、及び入出力部１０６を介して入力された情報に基づき、自走装置１００の自律移動制御を行う。また、制御部１０１は、入出力部１０６を介して入力された情報を記憶部１０５に記憶させる機能を有している。また、制御部１０１は、入出力部１０６を介して情報を出力する機能を有している。
【００４４】
位置推定部１０２は、第１位置推定部１０２１及び第２位置推定部１０２２を含む。第１位置推定部１０２１は、周囲情報解析部１５からの周囲情報データ、及び、記憶部１０５に記憶された情報に基づき、自走装置１００の位置を推定する。第１位置推定部１０２１は、推定した自走装置１００の位置の情報を第１位置情報として生成し、生成した第１位置情報によって前回生成した第１位置情報を更新（上書き）して、制御部１０１及び記憶部１０５に逐次出力する。第２位置推定部１０２２は、走行部１０３の車輪１０３ａに設けられた回転センサ１０３ｂからの回転量情報、及び、記憶部１０５に記憶された情報に基づき、自走装置１００の位置を推定する。第２位置推定部１０２２は、推定した自走装置１００の位置の情報を第２位置情報として生成し、生成した第２位置情報によって前回生成した第２位置情報を更新（上書き）して、制御部１０１及び記憶部１０５に逐次出力する。
【００４５】
本実施形態において、第１位置推定部１０２１及び第２位置推定部１０２２は、それぞれ、互いに第１位置情報又は第２位置情報が正常値であるか否かを判定可能であるものとする。また、本実施形態において、制御部１０１は、第１位置推定部１０２１から出力される第１位置情報、及び、第２位置推定部１０２２から出力される第２位置情報が正常値であるか否かを判定可能であるものとする。なお、第１位置情報又は第２位置情報が正常値であるか否かの判定手法により本開示が限定されるものではない。
【００４６】
第１位置情報及び第２位置情報は、記憶部１０５に記憶される、自走装置１００が走行するエリアの地図情報であるマップ形状図上における自走装置１００の座標及び姿勢（向き）を含む。マップ形状図については後述する。位置推定部１０２は、例えばＣＰＵによって実行される走行制御プログラムによって実現することができる。
【００４７】
本実施形態において、第１位置推定部１０２１は、周囲情報解析部１５からの周囲情報データと、記憶部１０５に予め登録されている位置情報パターンとを照合し、自走装置１００の位置を推定する。これにより、エリア２００内に特定のランドマークを設けることなく、自走装置１００の位置を推定することができる。
【００４８】
具体的に、第１位置推定部１０２１は、例えば、周囲情報データに含まれる周囲環境の特徴と、１箇所又は複数箇所の位置情報パターンにおける周囲環境の特徴とを比較して自走装置１００の位置を推定し、第１位置情報を生成する。なお、第１位置推定部１０２１は、自走装置１００が走行する軌道の環境（例えば、可視光カメラを周囲情報取得部１４として用いた場合、画像の輝度が極端に明るい又は暗い環境や、画像内の輝度差が大きい環境等）によっては、自己位置の推定精度が低下し、第１位置情報が異常値となる場合がある。
【００４９】
また、第２位置推定部１０２２は、例えば、車輪１０３ａが段差等によって空転し、第２位置情報が異常値となる場合がある。
【００５０】
なお、第２位置推定部１０２２は、走行部１０３に設けられたジャイロセンサ（不図示）からの角速度を併用して、自走装置１００の位置を推定する態様であっても良い。また、第２位置推定部１０２２は、走行部１０３に設けられた加速度センサ（不図示）からの角加速度を併用して、自走装置１００の位置を推定する態様であっても良い。このように、回転センサ１０３ｂとして、回転角センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ等の複数のセンサを併用することで、第２位置情報が正常値であるか否かの判定が容易となる。
【００５１】
具体的に、例えば、回転角センサによって推定される位置を第２位置情報とする態様では、第２位置情報がジャイロセンサや加速度センサによる予測位置に対して所定の閾値以上乖離している場合に、第２位置情報が異常値であると判定する態様としても良い。
【００５２】
経路生成部１０４は、自走装置１００が自律走行するエリア内における自走装置１００の経路を生成する構成部である。経路生成部１０４は、生成した経路の情報を経路情報として記憶部１０５に出力する。この経路生成部１０４において経路情報を生成する際に用いる経路探索アルゴリズムとしては、エースター（Ａ＊、又はＡ−ｓｔａｒ）アルゴリズムが例示されるが、この経路探索アルゴリズムによって本実施形態が限定されるものではない。経路情報は、マップ形状図上における諸条件に応じて設定される。マップ形状図上における経路は、例えば、目標地点までの最短経路であっても良いし、マップ形状図上における諸条件に応じた経路であっても良い。経路生成部１０４は、例えばＣＰＵによって実行される走行制御プログラムによって実現することができる。
【００５３】
入出力部１０６は、操作部１１及び送受信部１３から入力された情報を制御部１０１及び経路生成部１０４に出力すると共に、制御部１０１から入力された情報を、表示部１２及び送受信部１３に出力する機能を有している。
【００５４】
記憶部１０５は、第１位置推定部１０２１から出力される第１位置情報、及び、第２位置推定部１０２２から出力される第２位置情報を逐次上書きして記憶する。また、記憶部１０５は、経路生成部１０４から出力される経路情報を記憶する。本実施形態において、マップ形状図は、予め記憶部１０５に記憶されているものとする。
【００５５】
また、記憶部１０５は、上述したマップ形状図、第１位置情報、第２位置情報、経路情報に加え、マップ形状図上における諸条件等、自走装置１００の制御に必要な各種情報が記憶される。マップ形状図上における諸条件としては、例えば、自走装置１００が走行するエリアにおける通行禁止のエリアの位置情報や通行条件（右側通行又は左側通行）等が含まれる。
【００５６】
また、記憶部１０５は、位置推定部１０２の第１位置推定部１０２１が第１位置情報を生成する際の情報として、マップ形状図上における複数の位置ごとの位置情報パターンを含む。本実施形態では、自走装置１００が走行するエリアにおいて、周囲情報取得部１４による複数の視点における位置情報パターンが予め記憶部１０５に記憶されているものとする。
【００５７】
マップ形状図、マップ形状図上における諸条件、及び複数の位置情報パターンは、操作部１１を操作者が操作することにより、入出力部１０６を介して制御部１０１が記憶部１０５に記憶する態様であっても良いし、送受信部１３を介して外部機器から入力され、入出力部１０６を介して制御部１０１が記憶部１０５に記憶する態様であっても良い。
【００５８】
また、記憶部１０５には、本実施形態に係る走行制御プログラムが格納されている。この記憶部１０５は、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等の記憶媒体である。この記憶部１０５を格納する記憶媒体は、例えば、自走装置１００に内蔵されていても良いし、また、例えば、光ディスクやＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）メモリのような可搬型の記憶媒体であっても良い。この記憶部１０５の態様により本実施形態が限定されるものではない。
【００５９】
図３は、実施形態１に係る自走装置が走行するエリアのマップ形状図の一例を示す概念図である。図３に示すように、自走装置１００が走行するエリア２００は、例えば、四方が外壁面２１０で囲われた建造物の１フロアであり、Ｘ方向及びＹ方向にグリッド分割されている。以下の説明において、自走装置１００の位置は、エリア２００内において、グリッド分割されたＸ方向及びＹ方向の位置で定義され、自走装置１００の姿勢（向き）は、Ｘ方向を基準とする角度θによって定義される。
【００６０】
図３において、自走装置１００が走行するエリア２００は、壁面２２０によって、複数の空間２３０（例えば、部屋）と、各空間２３０を接続する通路２４０（例えば、廊下）に仕切られている。図３に示す例では、斜線で示す通路２４０ａが自走装置１００の通行禁止エリアとして設定されている。また、本実施形態では、通路２４０を自走装置１００が通行する際の通行条件として、通路２４０の右側を通行することが規定されているものとする。
【００６１】
また、図３に示す例では、外壁面の一部に開口２５０（例えば、窓）が設けられ、矢示方向から直射日光が入射し、開口２５０の周辺の通路２４０、壁面２２０、及び天井（図示せず）が直射日光によって照らされているものとする。
【００６２】
図３に示す例において、自走装置１００は、空間２３０ａの地点Ａに配置されている。空間２３０ｂにいる操作者は、空間２３０ａの地点Ａに配置されている自走装置１００に対し、空間２３０ｂの地点Ｂを目標地点とするコマンドを送信する。コマンドを送信する外部機器としては、例えば、スマートフォンやタブレット等の携帯端末が例示される。なお、自走装置１００が走行するエリア２００内における操作者は複数であっても良く、複数の操作者がそれぞれ所持する外部機器からのコマンドを受信可能な待機状態でスタンバイしている態様であっても良い。
【００６３】
また、図３では、複数の位置ａ，ｂ，ｃ，・・・，ｚ，ａａ，ｂｂ，ｃｃ，ｄｄごとの周囲環境の特徴が位置情報パターンとして記憶部１０５に記憶されている例を示している。図３に示す例では、各空間２３０、及び通路２４０の複数箇所における位置情報パターンが記憶されている。位置情報パターンが記憶される位置は、図３に示す例に限定されない。例えば、図３に示す例では、各空間２３０に１箇所の位置情報パターンが記憶される例を示したが、広い空間２３０では複数箇所の位置情報パターンが記憶される態様であっても良い。
【００６４】
本実施形態では、記憶部１０５に格納された走行制御プログラムが実行されることによって、実施形態１に係る自走装置１００の自律移動制御が実現する。以下、図３に示した空間２３０ａの地点Ａから空間２３０ｂの地点Ｂまで、自走装置１００が自律走行する例について説明する。
【００６５】
図４は、実施形態１に係る自走装置の走行制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００６６】
送受信部１３が外部機器から空間２３０ｂの地点Ｂを目標地点とするコマンドを受信し、マップ形状図上における自走装置１００の目標地点の位置情報である目標地点情報が入力されると（ステップＳ１０１）、自走装置１００は、待機状態から復帰する（ステップＳ１０２）。ここで、「待機状態から復帰」とは、外部機器からのコマンドを受信するために必要な最小限の電力が供給されている状態から、自走装置１００が自律走行するために必要な電力が自走装置１００の各部に供給されている状態に移行し、自走装置１００における走行制御を開始することを示す。図３に示す例では、空間２３０ｂの地点Ｂの位置が自走装置１００の目標地点の位置（ｘ（ｂ），ｙ（ｂ），θ（ｂ））が目標地点情報として入力される。
【００６７】
待機状態から復帰すると（ステップＳ１０２）、第１位置推定部１０２１は、自走装置１００の初期位置を推定する。図３に示す例では、自走装置１００が空間２３０ａの地点Ａに配置されている場合の初期位置（ｘ（ａ），ｙ（ａ），θ（ａ））を推定する。第１位置推定部１０２１は、推定した自走装置１００の初期位置（ｘ（ａ），ｙ（ａ），θ（ａ））を初期位置情報として制御部１０１及び記憶部１０５に出力する。なお、自走装置１００の初期位置情報は、前回の走行制御における位置情報を用いても良い。また、操作部１１を操作者が操作して、自走装置１００の初期位置情報を入力することにより、入出力部１０６を介して制御部１０１が記憶部１０５に記憶する態様であっても良いし、送受信部１３を介して外部機器から自走装置１００の初期位置情報が入力され、入出力部１０６を介して制御部１０１が記憶部１０５に記憶する態様であっても良い。
【００６８】
経路生成部１０４は、目標地点情報が入力されると、自走装置１００の初期位置（ここでは、空間２３０ａの地点Ａ（ｘ（ａ），ｙ（ａ）））から目標地点（ここでは、空間２３０ｂの地点Ｂ（ｘ（ｂ），ｙ（ｂ）））までのマップ形状図上における経路を生成し（ステップＳ１０３）、生成した経路の情報を経路情報として記憶部１０５に出力する。
【００６９】
図５は、実施形態１に係る自走装置が走行するエリア内における経路の一例を示す概念図である。図５において、自走装置１００の経路を破線で示している。図５に示す例では、自走装置１００が配置されている空間２３０ａの地点Ａを自走装置１００の初期位置とし、操作者がいる空間２３０ｂの地点Ｂを自走装置１００の目標地点として、通行禁止エリアである通路２４０ａを迂回し、通路２４０を右側通行しつつ、地点Ｂまでが最短となる経路が生成された例を示している。
【００７０】
位置推定部１０２の第１位置推定部１０２１及び第２位置推定部１０２２は、それぞれ、自走装置１００の位置を推定し（ステップＳ１０４）、第１位置情報及び第２位置情報を更新して、制御部１０１及び記憶部１０５に逐次出力する。
【００７１】
制御部１０１は、第１位置情報が正常値であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００７２】
上述したように、開口２５０の周辺の通路２４０、壁面２２０、及び天井（図示せず）が開口２５０から入射する直射日光によって照らされている。このような場合、開口２５０付近では、周囲情報取得部１４が取得した周囲の情報から、周囲情報解析部１５が有意な周囲環境の特徴を抽出できない場合がある。このような場合、第１位置推定部１０２１による自己位置の推定精度が低下し、第１位置情報が異常値となる場合がある。
【００７３】
第１位置情報が正常値である場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、制御部１０１は、第１位置推定部１０２１によって更新された第１位置情報に基づき、図５に示した経路に沿って軌道を生成し、当該軌道を自走装置１００が走行するように自律移動制御を行う（ステップＳ１０６）。
【００７４】
図６は、実施形態１に係る自走装置が走行する経路において、第１位置推定部が第１位置情報を生成しない区間が存在する例を示す概念図である。図６では、自走装置１００が走行する経路上の地点Ｃから地点Ｄまでの区間において、第１位置推定部が第１位置情報を更新しない例を示している。
【００７５】
図６に示す地点Ｃにおいて、第１位置情報が異常値となると（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、制御部１０１は、第２位置推定部１０２２によって更新された第２位置情報に基づき、図５に示した経路に沿った軌道を自走装置１００が走行するように自律移動制御を行う。
【００７６】
図６に示す地点Ｄにおいて、第１位置情報が正常値となると、制御部１０１は、第１位置推定部１０２１によって更新された第１位置情報に基づき、上述した自律移動制御を行う（ステップＳ１０７）。
【００７７】
制御部１０１は、自走装置１００が目標地点（空間２３０ｂの地点Ｂ）に到着したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。自走装置１００が目標地点に到着していなければ（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理に戻り、ステップＳ１０５からステップＳ１０８までの処理を繰り返し実施する。
【００７８】
自走装置１００が目標地点に到着すると（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、制御部１０１は、自走装置１００における自律移動制御を終了して待機状態に移行し（ステップＳ１０９）、走行制御処理を終了する。
【００７９】
このように、本実施形態では、第１位置推定部１０２１が第１位置情報を生成できない場合に、第２位置推定部１０２２によって生成される第２位置情報に基づき自律移動制御を継続することで、目標地点（空間２３０ｂの地点Ｂ）に到達することができる。
【００８０】
以上説明したように、実施形態１に係る自走装置１００は、周囲情報取得部１４によって取得される自走装置１００の周囲の情報に基づき、自走装置１００の位置を推定し、当該推定した自走装置１００の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する第１位置推定部１０２１と、車輪１０３ａの回転量に基づき、自走装置１００の位置を推定し、当該推定した自走装置１００の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する第２位置推定部１０２２と、第１位置情報又は前記第２位置情報に基づき、自走装置１００の自律移動制御を行う制御部１０１と、を備える。制御部１０１は、前記第１位置情報が異常値である場合に、第２位置情報に基づき自律移動制御を行う。
【００８１】
また、実施形態に係る自走装置１００の走行制御方法は、エリア２００内における自走装置１００の位置から目標地点までの経路を生成するステップと、自走装置１００の周囲の情報に基づき、自走装置１００の位置を推定し、当該推定した自走装置１００の位置の情報を第１位置情報として生成して更新するステップと、車輪１０３ａの回転量に基づき、自走装置１００の位置を推定し、当該推定した自走装置１００の位置の情報を第２位置情報として生成して更新するステップと、第１位置情報が更新されている場合に、第１位置情報に基づき自走装置１００の自律移動制御を行い、第１位置情報が異常値である場合に、第２位置情報に基づき自律移動制御を行うステップと、を有する。
【００８２】
また、実施形態に係る自走装置１００の走行制御プログラムは、エリア２００内における自走装置１００の位置から目標地点までの経路を生成する処理と、自走装置１００の周囲の情報に基づき、自走装置１００の位置を推定し、当該推定した自走装置１００の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する処理と、車輪１０３ａの回転量に基づき、自走装置１００の位置を推定し、当該推定した自走装置１００の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する処理と、第１位置情報が正常値である場合に、第１位置情報に基づき自走装置１００の自律移動制御を行い、第１位置情報が異常値である場合に、第２位置情報に基づき自律移動制御を行う処理と、をコンピュータに実行させる。
【００８３】
これにより、自走装置１００は、第１位置推定部１０２１が推定する第１位置情報が異常値である場合でも、第２位置推定部１０２２によって更新される第２位置情報に基づき自律移動制御を継続することができ、目標地点に到達することができる。
【００８４】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る自走装置の走行制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、上述した実施形態１で説明した処理と同じ処理には同一の符号を付して重複する説明は省略する。また、実施形態２に係る自走装置の構成は、上述した実施形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００８５】
実施形態１では、ステップＳ１０３の経路生成後に、位置推定部１０２の第１位置推定部１０２１及び第２位置推定部１０２２がそれぞれ自走装置１００の位置を推定し（ステップＳ１０４）、第１位置情報及び第２位置情報を制御部１０１及び記憶部１０５に出力する例を説明したが、実施形態２では、図７に示すように、経路生成後（ステップＳ１０３）に、第１位置推定部１０２１が自走装置１００の位置を推定して（ステップＳ１０４ａ）、第１位置情報を制御部１０１及び記憶部１０５に逐次出力する。第１位置情報が異常値となると（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、第２位置推定部１０２２は、記憶部１０５に第１位置情報として記憶された位置を初期位置として、自走装置１００の位置を推定し（ステップＳ１０４ｂ）、第２位置情報を生成して制御部１０１及び記憶部１０５に出力する。これにより、第１位置情報が異常値となった場合でも、第２位置推定部１０２２によって更新される第２位置情報に基づき、自律移動制御を継続することができる。
【００８６】
また、第２位置推定部１０２２によって生成される第２位置情報は、車輪１０３ａの滑り等による誤差を含む可能性がある。本実施形態において、第２位置推定部１０２２は、第１位置情報が異常値となった場合に（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、記憶部１０５に第１位置情報として記憶された位置を初期位置として、自走装置１００の位置を推定する。これにより、第２位置推定部１０２２によって推定される自走装置１００の位置の誤差を小さくすることができる。
【００８７】
（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る自走装置の走行制御処理の一例を示すフローチャートである。図９は、実施形態３に係る自走装置を待機状態に移行して自走装置が走行する経路から逸脱させた例を示す概念図である。なお、上述した実施形態１で説明した処理と同じ処理には同一の符号を付して重複する説明は省略する。また、実施形態３に係る自走装置の構成は、上述した実施形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００８８】
図９では、自走装置１００が走行する経路上の地点Ｅにおいて、操作者が操作部１１を操作して自走装置１００を強制的に待機状態に移行させ、空間２３０ｃの地点Ｆに手動で移動した例を示している。
【００８９】
本実施形態では、ステップＳ１０６又はステップＳ１０７において自走装置１００が自律移動制御によって経路上を自走しているとき、制御部１０１は、操作者によって待機状態に移行されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
【００９０】
待機状態に移行されていなければ（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、ステップＳ１０８の処理に移行する。
【００９１】
待機状態に移行後（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、空間２３０ｃの地点Ｆにおいて待機状態から復帰すると（ステップＳ１１１）、第１位置推定部１０２１は、自走装置１００の現在位置を推定する。図９に示す例では、自走装置１００が空間２３０ｃの地点Ｆに配置されている場合の現在位置（ｘ（ｆ），ｙ（ｆ），θ（ｆ））を推定する。第１位置推定部１０２１は、推定した自走装置１００の現在位置（ｘ（ｆ），ｙ（ｆ），θ（ｆ））を現在位置情報として制御部１０１及び記憶部１０５に出力する。なお、ステップＳ１１１における待機状態からの復帰は、操作者が操作部１１を操作して自走装置１００を待機状態から復帰させる態様であっても良いし、ステップＳ１１０において待機状態に移行されてから所定時間後に待機状態から復帰する態様であっても良い。
【００９２】
経路生成部１０４は、自走装置１００の現在位置（空間２３０ｃの地点Ｆ（ｘ（ｆ），ｙ（ｆ）））から目標地点（空間２３０ｂの地点Ｂ（ｘ（ｂ），ｙ（ｂ）））までのマップ形状図上における経路を再生成し（ステップＳ１１２）、再生成した経路の情報を経路情報として記憶部１０５に出力して、ステップＳ１０５の処理に戻る。
【００９３】
このように、本実施形態では、ステップＳ１０６又はステップＳ１０７において自走装置１００が自律移動制御によって経路上を自走しているとき、操作者によって待機状態に移行され、ステップＳ１０３において経路生成部１０４が生成した経路を逸脱させた場合でも、待機状態から復帰した時点で、経路生成部１０４が目標地点までの経路を再設定することで、目標地点に到達することができる。
【００９４】
（実施形態４）
図１０は、実施形態４に係る自走装置の走行制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、実施形態４に係る自走装置の構成、自走装置が走行するエリアのマップ形状図、及び自走装置が走行するエリア内における経路は、上述した実施形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００９５】
送受信部１３が外部機器から空間２３０ｂの地点Ｂを目標地点とするコマンドを受信し、マップ形状図上における自走装置１００の目標地点の位置情報である目標地点情報が入力されると（ステップＳ２０１）、自走装置１００は、待機状態から復帰する（ステップＳ２０２）。
【００９６】
本実施形態では、自走装置１００の初期位置情報は、待機状態から復帰後（ステップＳ２０２）、第１位置推定部１０２１が自走装置１００の初期位置を推定し、推定した自走装置１００の初期位置を初期位置情報として制御部１０１及び記憶部１０５に出力する態様であっても良いし、前回の走行制御における位置情報を用いても良い。また、操作部１１を操作者が操作して、自走装置１００の初期位置情報を入力することにより、入出力部１０６を介して制御部１０１が記憶部１０５に記憶する態様であっても良いし、送受信部１３を介して外部機器から自走装置１００の初期位置情報が入力され、入出力部１０６を介して制御部１０１が記憶部１０５に記憶する態様であっても良い。
【００９７】
経路生成部１０４は、目標地点情報が入力されると、自走装置１００の初期位置から目標地点までのマップ形状図上における経路を生成し（ステップＳ２０３）、生成した経路の情報を経路情報として記憶部１０５に出力する。
【００９８】
位置推定部１０２の第１位置推定部１０２１及び第２位置推定部１０２２は、それぞれ、自走装置１００の位置を推定し（ステップＳ２０４）、第１位置情報及び第２位置情報を更新して、制御部１０１及び記憶部１０５に逐次出力する。
【００９９】
制御部１０１は、第２位置情報が正常であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【０１００】
上述したように、自走装置１００の経路上において、例えば、通路２４０と各空間２３０との間に段差がある場合、車輪１０３ａが段差によって空転し、第２位置情報が異常値となる場合がある。
【０１０１】
第２位置情報が正常値である場合（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、制御部１０１は、第２位置推定部１０２２によって更新された第２位置情報に基づいて軌道を生成し、当該軌道を自走装置１００が走行するように自律移動制御を行う（ステップＳ２０６）。
【０１０２】
第２位置情報が異常値となると（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、制御部１０１は、第１位置推定部１０２１によって更新された第１位置情報に基づき、自走装置１００が走行するように自律移動制御を行う。
【０１０３】
第２位置情報が正常値となると、制御部１０１は、第２位置推定部１０２２によって更新された第２位置情報に基づき、上述した自律移動制御を行う（ステップＳ２０７）。
【０１０４】
制御部１０１は、自走装置１００が目標地点に到着したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。自走装置１００が目標地点に到着していなければ（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理に戻り、ステップＳ２０５からステップＳ２０８までの処理を繰り返し実施する。
【０１０５】
自走装置１００が目標地点に到着すると（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、制御部１０１は、自走装置１００における自律移動制御を終了して待機状態に移行し（ステップＳ２０９）、走行制御処理を終了する。
【０１０６】
このように、本実施形態では、第２位置推定部１０２２が推定する第２位置情報が異常値である場合に、第１位置推定部１０２１によって更新される第１位置情報に基づき自律移動制御を継続することで、目標地点に到達することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１１  操作部
１２  表示部
１３  送受信部
１４  周囲情報取得部
１５  周囲情報解析部
１００  自走装置
１０１  制御部
１０２  位置推定部
１０３  走行部
１０３ａ  車輪
１０３ｂ  回転センサ
１０４  経路生成部
１０５  記憶部
１０６  入出力部
２００  エリア
２１０  外壁面
２２０  壁面
２３０，２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ  空間（部屋）
２４０，２４０ａ  通路（廊下）
２５０  開口（窓）
１０２１  第１位置推定部
１０２２  第２位置推定部
【図１】
2020039656.tif 000003
【図２】
2020039656.tif 000004
【図３】
2020039656.tif 000005
【図４】
2020039656.tif 000006
【図５】
2020039656.tif 000007
【図６】
2020039656.tif 000008
【図７】
2020039656.tif 000009
【図８】
2020039656.tif 000010
【図９】
2020039656.tif 000011
【図１０】
2020039656.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月10日(2019.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエリア内を自律移動する自走装置であって、
前記自走装置の周囲の情報を取得する周囲情報取得部と、
前記自走装置を移動させる走行部と、
前記走行部に設けられた車輪の回転量を検出する回転センサと、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する第１位置推定部と、
前記回転量に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する第２位置推定部と、
前記第１位置情報又は前記第２位置情報に基づき、前記自走装置の自律移動制御を行う制御部と、
記憶部と、
を備え、
前記第１位置推定部は、前記第１位置情報を逐次更新して前記記憶部に記憶し、
前記第２位置推定部は、前記第１位置情報が異常値である場合に、前記記憶部に前記第１位置情報として記憶された位置を初期位置として、前記自走装置の位置を推定し、
前記制御部は、
前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行う
自走装置。
【請求項２】
前記自走装置の周囲の情報を解析した周囲情報データを前記第１位置推定部に出力する周囲情報解析部を備え、
前記記憶部は、少なくとも前記エリア内における複数の位置ごとの周囲環境の特徴が位置情報パターンとして記憶し、
前記第１位置推定部は、前記周囲情報データと前記位置情報パターンとを照合し、前記自走装置の位置を推定する
請求項１に記載の自走装置。
【請求項３】
周囲情報解析部は、前記自走装置の移動方向に対し所定の仰角方向を含む範囲を前記周囲情報データの取得範囲とする
請求項２に記載の自走装置。
【請求項４】
前記自走装置の経路を生成する経路生成部を備え、
前記制御部は、前記経路に沿って前記自走装置の軌道を生成し、当該軌道を前記自走装置が自律移動するようにリアルタイム演算処理を行う
請求項１から３の何れか一項に記載の自走装置。
【請求項５】
前記経路生成部は、前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの前記経路を生成する
請求項４に記載の自走装置。
【請求項６】
前記経路生成部は、外部機器から前記目標地点の位置情報である目標地点情報を受信したとき、前記第１位置推定部によって推定される前記自走装置の位置を初期位置として、当該初期位置から前記目標地点までの前記経路を生成する
請求項５に記載の自走装置。
【請求項７】
前記経路生成部は、前記経路から前記自走装置が逸脱した場合に、前記第１位置推定部によって推定される前記自走装置の位置を現在位置として、当該現在位置から前記目標地点までの経路を再生成する
請求項５又は６に記載の自走装置。
【請求項８】
所定のエリア内を自律移動する自走装置の走行制御方法であって、
前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの経路を生成するステップと、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新するステップと、
前記第１位置情報を逐次更新して記憶部に記憶するステップと、
前記第１位置情報が正常値である場合に、前記第１位置情報に基づき前記自走装置の自律移動制御を行う処理と、
前記第１位置情報が異常値である場合に、前記自走装置を移動させる走行部に設けられた車輪の回転量に基づき、前記記憶部に前記第１位置情報として記憶された位置を初期位置として、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新するステップと、
前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行うステップと、
を有する自走装置の走行制御方法。
【請求項９】
所定のエリア内を自律移動する自走装置の走行制御プログラムであって、
前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの経路を生成する処理と、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して更新する処理と、
前記第１位置情報を逐次更新して記憶部に記憶する処理と、
前記第１位置情報が正常値である場合に、前記第１位置情報に基づき前記自走装置の自律移動制御を行う処理と、
前記第１位置情報が異常値である場合に、前記自走装置を移動させる走行部に設けられた車輪の回転量に基づき、前記記憶部に前記第１位置情報として記憶された位置を初期位置として、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成して更新する処理と、
前記第１位置情報が異常値である場合に、前記第２位置情報に基づき前記自律移動制御を行う処理と、
をコンピュータに実行させるための自走装置の走行制御プログラム。
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月20日(2020.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエリア内を自律移動する自走装置であって、
前記自走装置の周囲の情報を取得する周囲情報取得部と、
前記自走装置を移動させる走行部と、
前記走行部に設けられた車輪の回転量を検出する回転センサと、
前記自走装置の制御に必要な情報を記憶する記憶部と、
前記自走装置の経路を生成する経路生成部と、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定できた前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して、当該第１位置情報で前記記憶部に記憶された第１位置情報を上書きする第１位置推定部と、
前記第１位置情報が生成されない場合に、前記回転量に基づき、前記記憶部に記憶された第１位置情報を初期位置として、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成する第２位置推定部と、
前記第２位置情報に基づき、前記経路に沿って前記自走装置の軌道を生成し、当該軌道を前記自走装置が自律移動するようにリアルタイム演算処理を行い、前記自走装置の自律移動制御を行う制御部と、
を備える
自走装置。
【請求項２】
前記自走装置の周囲の情報を解析した周囲情報データを前記第１位置推定部に出力する周囲情報解析部を備え、
前記記憶部は、少なくとも前記エリア内における複数の位置ごとの周囲環境の特徴を位置情報パターンとして記憶し、
前記第１位置推定部は、前記周囲情報データと前記位置情報パターンとを照合し、前記自走装置の位置を推定する
請求項１に記載の自走装置。
【請求項３】
周囲情報解析部は、前記自走装置の移動方向に対し所定の仰角方向を含む範囲を前記周囲情報データの取得範囲とする
請求項２に記載の自走装置。
【請求項４】
前記経路生成部は、前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの前記経路を生成する
請求項１から３の何れか一項に記載の自走装置。
【請求項５】
前記経路生成部は、外部機器から前記目標地点の位置情報である目標地点情報を受信したとき、前記第１位置推定部によって推定される前記自走装置の位置を初期位置として、当該初期位置から前記目標地点までの前記経路を生成する
請求項４に記載の自走装置。
【請求項６】
前記経路生成部は、前記経路から前記自走装置が逸脱した場合に、前記第１位置推定部によって推定される前記自走装置の位置を現在位置として、当該現在位置から前記目標地点までの経路を再生成する
請求項４又は５に記載の自走装置。
【請求項７】
所定のエリア内を自律移動する自走装置の走行制御方法であって、
前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの経路を生成するステップと、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定できた前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して、当該第１位置情報で記憶部に記憶された第１位置情報を上書きするステップと、
前記第１位置情報が生成されない場合に、
前記自走装置を移動させる走行部に設けられた車輪の回転量に基づき、前記記憶部に記憶された第１位置情報を初期位置として、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成するステップと、
前記第２位置情報に基づき、前記経路に沿って前記自走装置の軌道を生成し、当該軌道を前記自走装置が自律移動するようにリアルタイム演算処理を行い、自律移動制御を行うステップと、
を有する自走装置の走行制御方法。
【請求項８】
所定のエリア内を自律移動する自走装置の走行制御プログラムであって、
前記エリア内における前記自走装置の位置から目標地点までの経路を生成する処理と、
前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定できた前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して、当該第１位置情報で記憶部に記憶された第１位置情報を上書きする処理と、
前記第１位置情報が生成されない場合に、
前記自走装置を移動させる走行部に設けられた車輪の回転量に基づき、前記記憶部に記憶された第１位置情報を初期位置として、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成する処理と、
前記第２位置情報に基づき、前記経路に沿って前記自走装置の軌道を生成し、当該軌道を前記自走装置が自律移動するようにリアルタイム演算処理を行い、自律移動制御を行う処理と、
をコンピュータに実行させるための自走装置の走行制御プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
設定された目的地へ向かって自律で移動する自律移動ロボット等の自律移動機器が知られている。自律移動ロボット等の自律移動機器に設けられる自走装置には、事前にフィールド上における地図情報がインプットされ、地図上に設定されたノード間を接続して与えられた目的地までの経路が生成される。例えば、予め目的地を画像認識するための認識用マーカを付け、認識用マーカを画像認識できない範囲では教示された経路に追従して移動し、認識用マーカを画像認識すると認識用マーカに向かって自律移動する制御方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る自走装置は、所定のエリア内を自律移動する自走装置であって、前記自走装置の周囲の情報を取得する周囲情報取得部と、前記自走装置を移動させる走行部と、前記走行部に設けられた車輪の回転量を検出する回転センサと、前記自走装置の制御に必要な情報を記憶する記憶部と、前記自走装置の経路を生成する経路生成部と、前記自走装置の周囲の情報に基づき、前記自走装置の位置を推定し、当該推定できた前記自走装置の位置の情報を第１位置情報として生成して、当該第１位置情報で前記記憶部に記憶された第１位置情報を上書きする第１位置推定部と、前記第１位置情報が生成されない場合に、前記回転量に基づき、前記記憶部に記憶された第１位置情報を初期位置として、前記自走装置の位置を推定し、当該推定した前記自走装置の位置の情報を第２位置情報として生成する第２位置推定部と、前記第２位置情報に基づき、前記経路に沿って前記自走装置の軌道を生成し、当該軌道を前記自走装置が自律移動するようにリアルタイム演算処理を行い、前記自走装置の自律移動制御を行う制御部と、を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る自走装置の一例を示す図である。自走装置１００としては、例えば病院等の公共施設の建造物において被案内者に館内の施設を案内する案内用ロボットや、医師等の操作者が指定した物品を倉庫等から操作者のもとに運搬する、あるいは、工場の生産ライン等において部品の搬送を行う搬送用ロボット等の自律移動ロボットが例示される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
図６に示す地点Ｃにおいて、第１位置情報が異常値となると（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、制御部１０１は、第２位置推定部１０２２によって更新された第２位置情報に基づき、図５に示した経路に沿った軌道を自走装置１００が走行するように自律移動制御を行う（ステップＳ１０７）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
図６に示す地点Ｄにおいて、第１位置情報が正常値となると（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、制御部１０１は、第１位置推定部１０２１によって更新された第１位置情報に基づき、上述した自律移動制御を行う（ステップＳ１０６）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
制御部１０１は、自走装置１００が目標地点（空間２３０ｂの地点Ｂ）に到着したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。自走装置１００が目標地点に到着していなければ（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理に戻り、ステップＳ１０４からステップＳ１０８までの処理を繰り返し実施する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
また、第２位置推定部１０２２によって生成される第２位置情報は、車輪１０３ａの滑り等による誤差を含む可能性がある。本実施形態において、第２位置推定部１０２２は、第１位置推定部１０２１が第１位置情報を生成できない（第１位置情報が異常値となった）場合に（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、記憶部１０５に第１位置情報として記憶された位置を初期位置として、自走装置１００の位置を推定する。これにより、第２位置推定部１０２２によって推定される自走装置１００の位置の誤差を小さくすることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
経路生成部１０４は、自走装置１００の現在位置（空間２３０ｃの地点Ｆ（ｘ（ｆ），ｙ（ｆ）））から目標地点（空間２３０ｂの地点Ｂ（ｘ（ｂ），ｙ（ｂ）））までのマップ形状図上における経路を再生成し（ステップＳ１１２）、再生成した経路の情報を経路情報として記憶部１０５に出力して、ステップＳ１０４の処理に戻る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
第２位置情報が異常値となると（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、制御部１０１は、第１位置推定部１０２１によって更新された第１位置情報に基づき、自走装置１００が走行するように自律移動制御を行う（ステップＳ２０７）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
第２位置情報が正常値となると（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、制御部１０１は、第２位置推定部１０２２によって更新された第２位置情報に基づき、上述した自律移動制御を行う（ステップＳ２０６）。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
制御部１０１は、自走装置１００が目標地点に到着したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。自走装置１００が目標地点に到着していなければ（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理に戻り、ステップＳ２０４からステップＳ２０８までの処理を繰り返し実施する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2020039656.tif 000013
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2020039656.tif 000014
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2020039656.tif 000015
【国際調査報告】
2020039656.tif 000016
2020039656.tif 000017
2020039656.tif 000018
2020039656.tif 000019