(57)【要約】【課題】他の物体や移動体の動きに応じて多様な動作を実行可能として利用範囲を拡大することができる移動ロボットを提供。【解決手段】移動ロボットは、ロボット本体１と、制御手段２と、走行手段３と、検出手段４と、を備える。制御手段２は、検出手段４にて検出された検出情報を時系列に記憶する記憶部３０と、ロボット本体１の周囲の地図を作成する地図作成部２５と、ロボット本体１とは異なる移動体１００を検出する移動体検出部２９１と、ロボット本体１の移動経路を示すロボット経路情報３２および移動体１００の移動経路を示す移動体経路情報３３を地図に関連付ける経路制御部２６と、ロボット経路情報３２および移動体経路情報３３に基づいて、移動体１００に対してロボット本体１を協調して移動させる協調移動制御部２８と、を備える。【選択図】図１
2020035902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体と、前記ロボット本体を移動させるための移動手段と、前記ロボット本体の移動範囲における周囲の物体までの距離と方向を検出する検出手段と、前記移動手段および前記検出手段を制御する制御手段と、を備えた移動ロボットであって、
前記制御手段は、
前記検出手段にて検出された検出情報を時系列に記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された検出情報に基づいて、前記ロボット本体の周囲の地図を作成して前記記憶部に記憶させる地図作成部と、
前記ロボット本体とは異なる移動体を検出する移動体検出部と、
前記地図作成部にて作成された地図に前記ロボット本体の移動経路を示すロボット経路情報を関連付けて前記記憶部に記憶させるロボット経路情報記憶部と、
前記地図作成部にて作成された地図に前記移動体の移動経路を示す移動体経路情報を関連付けて前記記憶部に記憶させる移動体経路情報記憶部と、
前記ロボット経路情報および前記移動体経路情報に基づいて、前記移動体に対して前記ロボット本体を協調して移動させる協調移動制御部と、を備える
ことを特徴とする移動ロボット。
【請求項２】
請求項１に記載された移動ロボットにおいて、
前記協調移動制御部は、前記移動体の移動経路に対して前記ロボット本体の移動経路を後から重ねるようにして前記移動手段にて前記ロボット本体を移動させることによって、前記ロボット本体を前記移動体に追従させて移動させる
ことを特徴とする移動ロボット。
【請求項３】
請求項１に記載された移動ロボットにおいて、
前記協調移動制御部は、前記移動体の移動経路に対して前記ロボット本体の移動経路を重ねないようにして前記移動手段にて前記ロボット本体を移動させることによって、所定の移動領域にて前記ロボット本体を前記移動体と分担して移動させる
ことを特徴とする移動ロボット。
【請求項４】
請求項１に記載された移動ロボットにおいて、
前記協調移動制御部は、前記ロボット本体の移動経路に対して前記移動体の移動経路が後から重なっているか否かを判定し、重なっていると判定した場合に前記移動手段にて前記ロボット本体を移動させることによって、前記ロボット本体を前記移動体に対して先導させて移動させる
ことを特徴とする移動ロボット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された移動ロボットにおいて、
前記制御手段は、前記地図作成部にて作成された新しい地図と、前記記憶部に記憶された古い地図とを比較することによって、前記ロボット本体の周囲の物体の有無の変化を検出する物体変化検出部を備える
ことを特徴とする移動ロボット。
【請求項６】
請求項５に記載された移動ロボットにおいて、
前記地図作成部は、前記ロボット経路情報および前記移動体経路情報を関連付ける低解像度かつ広範囲な広域地図と、前記物体変化検出部にて前記ロボット本体の周囲の物体の有無の変化を検出するために用いる高解像度の狭域地図とを作成する
ことを特徴とする移動ロボット。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載された移動ロボットにおいて、
前記制御手段は、
前記地図作成部にて作成された地図に対し、作業できる領域か否かを示す作業領域情報を関連付けて前記記憶部に記憶させる作業領域情報記憶部と、
前記地図作成部にて作成された新しい地図と、前記記憶部に記憶された古い地図とを比較することによって、前記作業領域情報の変化を検出する作業領域情報変化検出部と、を備える
ことを特徴とする移動ロボット。
【請求項８】
請求項７に記載された移動ロボットにおいて、
前記地図作成部は、前記ロボット経路情報および前記移動体経路情報を含む低解像度かつ広範囲な広域地図と、前記作業領域情報変化検出部にて前記作業領域情報の変化を検出するために用いる高解像度の狭域地図とを作成する
ことを特徴とする移動ロボット。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載された移動ロボットにおいて、
前記制御手段は、
前記地図作成部にて作成された地図に対し、作業対象から除外する領域を示す除外領域情報を関連付けて前記記憶部に記憶させる除外領域情報記憶部を備える
ことを特徴とする移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行可能な移動ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サービスロボットやホームロボットなどの自律走行可能な移動ロボットであって、具体的には、掃除ロボットや警備ロボット、運搬ロボット、案内ロボット、介護ロボット、農業ロボットなど、各種の移動ロボットが実用化されている。このような移動ロボットは、ロボット本体を移動させるための移動手段と、ロボット本体の移動範囲における周囲の物体までの距離と方向を検出する検出手段と、移動手段および検出手段を制御する制御手段と、を備えている。【０００３】
また、移動ロボットが自律走行するための技術として、ＳＬＡＭ(Simultaneous Localization and Mapping)と称される自己位置推定と環境地図作成の技術が用いられている。環境地図としては、移動ロボットの移動範囲における物体の有無に基づいて作成された占有格子地図が用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。占有格子地図は、移動範囲の平面や空間を複数の区画（セル）に分割して記憶するとともに、分割した各区画に対して物体の有無に応じたセル値が付与されている。【０００４】
移動ロボットは、ＳＬＡＭ技術により自己位置を推定するとともに、作成した占有格子地図のセル値に基づいて物体の有無を判断し、移動経路を設定して自律走行する。すなわち、物体が存在する区画は通過不能とし、物体が存在しない区画が連続するとともにロボット本体が通過可能な領域に対して移動経路を設定し、占有格子地図に関連付けて移動経路情報を記憶する。しかし、物体の中には建物の壁や柱、固定家具、固定物などのように通常は移動しない不動体もあれば、人によって移動される小型の家具や備品、雑貨類などの可動体、あるいは自ら移動する人や動物、自動車、他の移動ロボットなどの移動体も存在する。【０００５】
移動体である人（対象者）を識別するとともに対象者の位置を検知し、地図上に対象者までの移動ルートを設定し、設定したルートに従って対象者を追尾する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された移動ロボット（自律移動装置）は、対象者に追従する介護用やペット用、警備監視用、屋内掃除用のロボットであって、撮像手段によって撮像した画像に基づいて対象者か否かを判断し、対象者である場合にはその位置までの最適な移動ルートを算出し、移動ルートにしたがって対象者を追尾するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１５７０８７号公報
【特許文献２】特開２０１８−４９４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載されたような従来の移動ロボットは、追尾対象者である移動体の位置を地図上の点（１つの座標）として記憶し、その点に向かう移動ルートに沿って移動するものであり、移動体が移動した場合の移動経路に応じた任意の動作をすることができない。このため、従来の移動ロボットは、様々な動きを行う移動体に対応して多様な動作を行うことが難しく、ロボットの利用範囲が限定されてしまうことになる。【０００８】
本発明の目的は、移動体の動きに応じて多様な動作を実行可能として利用範囲を拡大することができる移動ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の移動ロボットは、ロボット本体と、前記ロボット本体を移動させるための移動手段と、前記ロボット本体の移動範囲における周囲の物体までの距離と方向を検出する検出手段と、前記移動手段および前記検出手段を制御する制御手段と、を備えた移動ロボットであって、前記制御手段は、前記検出手段にて検出された検出情報を時系列に記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された検出情報に基づいて、前記ロボット本体の周囲の地図を作成して前記記憶部に記憶させる地図作成部と、前記ロボット本体とは異なる移動体を検出する移動体検出部と、前記地図作成部にて作成された地図に前記ロボット本体の移動経路を示すロボット経路情報を関連付けて前記記憶部に記憶させるロボット経路情報記憶部と、前記地図作成部にて作成された地図に前記移動体の移動経路を示す移動体経路情報を関連付けて前記記憶部に記憶させる移動体経路情報記憶部と、前記ロボット経路情報および前記移動体経路情報に基づいて、前記移動体に対して前記ロボット本体を協調して移動させる協調移動制御部と、を備えることを特徴とする。【００１０】
このような本発明によれば、移動ロボットの制御手段は、自らの移動経路をロボット経路情報として記憶するとともに、他の移動体の移動経路を移動体経路情報として記憶し、協調移動制御部は、ロボット経路情報および移動体経路情報に基づいて、移動体に対してロボット本体を協調して移動させることで、移動体に対してロボット本体を効率よく移動させることができるとともに、移動体の動きに応じて多様な動作が実行可能となり、移動ロボットの利用範囲を拡大することができる。制御手段は、移動体を検出する移動体検出部を備えることで、移動体を精度よく検出することができ、移動体に対する協調動作を確実に実行させることができる。【００１１】
本発明では、前記協調移動制御部は、前記移動体の移動経路に対して前記ロボット本体の移動経路を後から重ねるようにして前記移動手段にて前記ロボット本体を移動させることによって、前記ロボット本体を前記移動体に追従させて移動させることが好ましい。【００１２】
このような構成によれば、協調移動制御部は、移動体の移動経路に後から重ねるようにしてロボット本体を移動させて移動体に追従させることで、移動体の後方から追従する追従動作をロボット本体に実行させることができる。すなわち、単に移動体に向かって移動するのではなく、移動ロボットは、移動体が移動した経路に倣って後から移動することで、移動体と協調した作業などを実行することが可能となる。【００１３】
本発明では、前記協調移動制御部は、前記移動体の移動経路に対して前記ロボット本体の移動経路を重ねないようにして前記移動手段にて前記ロボット本体を移動させることによって、所定の移動領域にて前記ロボット本体を前記移動体と分担して移動させることが好ましい。【００１４】
このような構成によれば、協調移動制御部は、移動体の移動経路に重ねないようにしてロボット本体を移動させ、所定の移動領域にてロボット本体を移動体と分担して移動させることで、移動体の移動と重ならない分担動作をロボット本体に実行させることができる。すなわち、所定の移動領域のうち、移動体が移動した（あるいは移動している）経路とは異なる経路をロボット本体が移動することで、移動体と作業を分担しつつ協調動作することが可能となる。【００１５】
本発明では、前記協調移動制御部は、前記ロボット本体の移動経路に対して前記移動体の移動経路が後から重なっているか否かを判定し、重なっていると判定した場合に前記移動手段にて前記ロボット本体を移動させることによって、前記ロボット本体を前記移動体に対して先導させて移動させることが好ましい。【００１６】
このような構成によれば、協調移動制御部は、ロボット本体の移動経路に後から重なって移動体が移動するように、ロボット本体を移動体に対して先導させて移動させることで、移動体を先導する先導動作をロボット本体に実行させることができる。すなわち、ロボット本体に移動体が追従してきていることを判定しつつロボット本体を移動させることで、ロボット本体が先導しつつ移動体と協調した作業を実行することが可能となる。【００１７】
本発明では、前記制御手段は、前記地図作成部にて作成された新しい地図と、前記記憶部に記憶された古い地図とを比較することによって、前記ロボット本体の周囲の物体の有無の変化を検出する物体変化検出部を備えることが好ましい。【００１８】
このような構成によれば、物体変化検出部は、新しい地図と古い地図とを比較し、ロボット本体の周囲の物体の有無の変化を検出することで、移動範囲の変化に対応してロボット本体の動作を変化させることができる。例えば、動かすことができる物体である可動体を作業者が移動させたような場合には、その可動体によって通過できなかった領域が通過可能となることから、その領域を通過するようにロボット本体を移動させることができる。【００１９】
本発明では、前記地図作成部は、前記ロボット経路情報および前記移動体経路情報を関連付ける低解像度かつ広範囲な広域地図と、前記物体変化検出部にて前記ロボット本体の周囲の物体の有無の変化を検出するために用いる高解像度の狭域地図とを作成することが好ましい。【００２０】
このような構成によれば、地図作成部は、広域地図と狭域地図とを作成することで、ロボット経路情報および移動体経路情報を関連付ける低解像度かつ広範囲な広域地図に基づいて移動範囲全域を認識しつつ、物体変化検出部にてロボット本体の周囲の物体の有無の変化を検出するために用いる高解像度の狭域地図に基づき、周囲の物体の有無の変化を確実に検出することができる。また、広域地図と比較してデータ量の少ない狭域地図を大量に記憶部に記憶させておくことができる。【００２１】
本発明では、前記制御手段は、前記地図作成部にて作成された地図に対し、作業できる領域か否かを示す作業領域情報を関連付けて前記記憶部に記憶させる作業領域情報記憶部と、前記地図作成部にて作成された新しい地図と、前記記憶部に記憶された古い地図とを比較することによって、前記作業領域情報の変化を検出する作業領域情報変化検出部と、を備えることが好ましい。【００２２】
このような構成によれば、作業領域情報記憶部は、地図に対して作業できる領域か否かを示す作業領域情報を関連付けて記憶部に記憶させ、作業領域情報変化検出部は、新しい地図と古い地図とを比較することによって作業領域情報の変化を検出することで、作業領域情報の変化に対応してロボット本体の動作を変化させることができる。例えば、物体の位置を作業者が移動させたような場合には、これまで作業できなかった領域が作業できる領域に変化することから、その領域にて作業するように移動手段にてロボット本体を移動させることができる。【００２３】
本発明では、前記地図作成部は、前記ロボット経路情報および前記移動体経路情報を含む低解像度かつ広範囲な広域地図と、前記作業領域情報変化検出部にて前記作業領域情報の変化を検出するために用いる高解像度の狭域地図とを作成することが好ましい。【００２４】
このような構成によれば、地図作成部は、広域地図に加えて作業領域情報変化検出部にて作業領域情報の変化を検出するために用いる高解像度の狭域地図を作成することで、作業領域情報の変化を確実に検出することができる。また、広域地図と比較してデータ量の少ない狭域地図を大量に記憶部に記憶させておくことができる。【００２５】
本発明では、前記制御手段は、前記地図作成部にて作成された地図に対し、作業対象から除外する領域を示す除外領域情報を関連付けて前記記憶部に記憶させる除外領域情報記憶部を備えることが好ましい。【００２６】
このような構成によれば、除外領域情報記憶部は、地図に対し除外領域情報を関連付けて記憶部に記憶させることで、除外領域情報によって作業対象から除外された領域に対してロボット本体の動作を変化させることができる。例えば、作業者がある領域にてすでに作業したような場合には、その領域を作業対象から除外するように除外領域情報を記憶することで、その領域では作業しないようにロボット本体を動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動ロボットのブロック図
【図２】前記移動ロボットにおける記憶部に記憶される情報を示す図
【図３】前記移動ロボットにおける制御手段の領域情報制御部を示す図
【図４】前記制御手段の物体検出制御部を示す図
【図５】前記移動ロボットの移動範囲を示す占有格子地図の真値の概念図
【図６】前記占有格子地図の作成経過を示す概念図
【図７】前記移動ロボットが作成する狭域地図を示す概念図
【図８】前記移動ロボットの動作を示すフローチャート
【図９】前記移動ロボットの協調移動である追従動作を示す図
【図１０】前記移動ロボットの協調移動である追従動作を示すフローチャート
【図１１】前記移動ロボットの協調移動である分担動作を示す図
【図１２】前記移動ロボットの協調移動である分担動作を示すフローチャート
【図１３】前記移動ロボットの協調移動である先導動作を示す図
【図１４】前記移動ロボットの協調移動である先導動作を示すフローチャート
【図１５】前記移動ロボットの他の動作を示す図
【図１６】前記移動ロボットのさらに他の動作を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１６に基づいて説明する。
本実施形態の移動ロボットは、図１に示すように、ロボット本体１と、ロボット本体１を駆動制御する制御手段２と、ロボット本体１を移動させる移動手段としての走行手段３と、ロボット本体１の周囲の物体を検出するための検出手段４と、他の機器と通信するための通信手段５と、他の機器等からの指示を受け付ける指示受付手段６と、ロボット本体１の移動に伴って作業を行うための作業手段７と、を備えている。この移動ロボットは、ＳＬＡＭ技術によって自己位置推定と環境地図作成を行い、制御手段２に記憶された対象空間（移動範囲）ごとのマップや走行スケジュールに基づいて、ロボット本体１が走行手段３によって自律走行するものである。このマップとしては、後述する占有格子地図が利用される。
【００２９】
ロボット本体１は、図示しないボディおよびシャーシを備え、走行手段３は、例えば、左右一対の車輪と、一対の車輪を各々独立して回転駆動するモータと、を備えている。通信手段５は、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity、登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線通信などの各種無線通信方式によってロボット本体１と他の機器との間で双方向に通信を行うものであって、図示しないアンテナや赤外線発光部等を備えている。通信手段５は、所定周波数の電波や赤外線によって直接に他の機器と通信を行うものであってもよいし、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）や広域ネットワーク（ＷＡＮ）などのネットワーク回線や、携帯電話等に用いられる無線および有線の電話回線網などを介して他の機器と通信を行うものであってもよい。
【００３０】
ここで、通信手段５と通信する他の機器としては、例えば、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン、ＰＤＡ、スマートウォッチ、スマートスピーカなどのような無線通信装置であってもよいし、赤外線による信号の送受信を行うリモコンであってもよいし、有線でロボット本体１と接続されて通信を行う装置であってもよい。指示受付手段６は、例えば、通信手段５を介して他の機器から受信した信号によって指示を受け付けるものである。また、指示受付手段６は、ロボット本体１に設けられたタッチセンサ式のスイッチであってもよいし、音声を受信するマイクと音声を解析して指示を判別する音声識別手段で構成されたものでもよい。さらに、指示受付手段６は、カメラ等の撮像手段によって作業者を撮像し、撮像した画像に基づいて作業者の動作を解析し、それによって作業者からの指示を受け付ける手段であってもよい。
【００３１】
作業手段７は、例えば、移動ロボットが掃除ロボットであれば、対象空間の床面の埃等を吸引する吸引手段や、床面等を拭き掃除する拭き取り手段などである。また、移動ロボットが警備ロボットであれば、対象空間への侵入者など撮像するカメラ等の撮像手段や、侵入者に対して警報を発する警報手段、通信手段５を介して他の機器等へ警報を送信する送信手段などである。移動ロボットが運搬ロボットであれば、荷物を持ち上げて運ぶための搬送手段である。移動ロボットが案内ロボットであれば、案内対象に対して光によりメッセージを伝える発光手段や、音声によりメッセージを伝える音声案内手段などである。移動ロボットが介護ロボットであれば、介護対象者に対して動作補助する手段や、物を搬送する手段などである。移動ロボットが農業ロボットであれば、対象空間である農地を耕したり肥料を蒔いたり農作物を収穫したりなどの手段である。このような作業手段７は、ロボット本体１に直接設けられていてもよいし、ロボット本体１と別体に設けられた機器によって構成されていてもよい。
【００３２】
検出手段４は、例えば、ロボット本体１の前部に設けられた前方センサと、ロボット本体１の上部に設けられた周囲センサと、ロボット本体１の後部に設けられた後方センサと、を備えている。周囲センサは、赤外線レーザー等のレーザー光を周囲に照射して物体までの距離を測定するレーザースキャナ（ＬＩＤＡＲ（Light Detection and RangingまたはLaser Imaging Detection and Ranging））である。この周囲センサは、ＳＬＡＭ技術によって取得した自己位置であるセンサ中心と方位を基準位置（ｘ，ｙ，θ）Ｔとし、センサ中心からの距離と、センサ中心回りの角度（方向）と、に基づいて物体の有無や位置を検出する。この物体検出（以下では、単にスキャンと称することがある）では、周囲センサの１周期（例えば、１回転、３６０°）分の検出において、所定の解像度（例えば、１°）で照射されるレーザービームに基づき、１周期分の検出値を１単位（１スキャン）とし、この１スキャンの検出値が検出情報として時系列で記憶部３０に記憶される。
【００３３】
制御手段２は、ＣＰＵ等の演算手段やＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段を備えてロボット本体１の動作を制御するものであって、走行手段３を制御する走行制御部２１と、検出手段４を制御する検出制御部２２と、通信手段５を制御する通信制御部２３と、作業手段７を制御する作業制御部２４と、を備える。さらに、制御手段２は、後述するような占有格子地図の作成に係る地図作成部２５、経路制御部（ロボット経路情報記憶部、移動体経路情報記憶部）２６、領域情報制御部（作業領域情報記憶部）２７、協調移動制御部２８と、物体検出制御部２９と、作成した占有格子地図や各種のデータを記憶する記憶部３０と、を備えて構成されている。
【００３４】
図２は、移動ロボットにおける記憶部３０に記憶される情報を示す図である。図２に示すように、記憶部３０には、地図作成部２５が作成する地図情報３１として、広域地図３１１と、狭域地図３１２と、が記憶される。これらの広域地図３１１および狭域地図３１２は、後述する占有格子地図Ｍであり、移動ロボットの行動に伴ってリアルタイムで更新される新しい地図と、過去に作成された古い地図とが記憶されている。また、記憶部３０には、経路制御部２６が作成するロボット経路情報３２および移動体経路情報３３が記憶される。ロボット経路情報３２は、ロボット本体１の移動経路を示すもので、広域地図３１１に関連付けて記憶されている。移動体経路情報３３は、ロボット本体１とは異なる移動体１００（後述）の移動経路を示すもので、広域地図３１１に関連付けて記憶されている。記憶部３０には、領域情報制御部２７が作成する作業領域情報３４および除外領域情報３５が記憶される。
【００３５】
図３は、移動ロボットにおける制御手段２の領域情報制御部２７を示す図である。領域情報制御部２７は、作業領域情報記憶部２７１と、作業領域情報変化検出部２７２と、除外領域情報記憶部２７３と、を備える。作業領域情報記憶部２７１は、広域地図３１１や狭域地図３１２に対し、作業できる領域か否かを示す作業領域情報３４を関連付けて記憶部３０に記憶させる。作業領域情報変化検出部２７２は、広域地図３１１や狭域地図３１２に基づいて、古い地図と新しい地図とを比較することで、作業領域情報３４の変化を検出し、検出結果に基づいて作業領域情報記憶部２７１が作業領域情報３４を更新する。除外領域情報記憶部２７３は、広域地図３１１や狭域地図３１２に対し、作業対象から除外する領域を示す除外領域情報３５を関連付けて記憶部３０に記憶させる。
【００３６】
図４は、制御手段２の物体検出制御部２９を示す図である。物体検出制御部２９は、移動体検出部２９１と、物体変化検出部２９２と、を備える。移動体検出部２９１は、広域地図３１１や狭域地図３１２に基づいて、検出手段４が検出したロボット本体１の周囲の物体のうち自ら移動する物体を移動体１００として検出し、検出した移動体１００の情報を経路制御部２６に受け渡し、占有格子地図Ｍに関連付けて移動体経路情報３３として記憶させる。物体変化検出部２９２は、広域地図３１１や狭域地図３１２に基づいて、古い地図と新しい地図とを比較することで、ロボット本体１の周囲の物体の変化を検出し、人などによって移動された物体を可動体として識別し、可動体の移動によって作業領域が変化したことを作業領域情報記憶部２７１に受け渡し、作業領域情報記憶部２７１に作業領域情報３４を更新させる。
【００３７】
次に、図５、図６を参照して占有格子地図の作成に係る基本的な概念を説明する。図５は、移動ロボットの移動範囲を示す占有格子地図Ｍの真値の概念図であり、図６は、占有格子地図Ｍの作成経過を示す概念図である。占有格子地図Ｍは、対象空間を二次元平面に規定し、この平面を所定サイズ（例えば、５ｃｍ角）の格子に分割し、分割した区画であるセルＣごとにセル値（区画値）を設定する。この占有格子地図Ｍの作成方法としては、例えば、レイキャスティングが標準的であり、以下ではレイキャスティングを用いた占有格子地図Ｍの作成手順を説明する。
【００３８】
レイキャスティングでは、センサ中心からレーザービームを模擬した直線を伸ばし、ビームが通過したセルＣの値を更新する。図６に示すように、レーザースキャナ（周囲センサ）の計測範囲が円内であるとすると、ビームが物体に当たった位置にあるセルＣは占有（例えば、セル値＝１）、ビームが通過したセルＣは自由（例えば、セル値＝−１）となる。計測範囲内に物体がない場合はビームが返ってこないので、未観測となり、通常はセル値を変えない。占有格子地図Ｍのセル値は対数オッズで管理され、複数のスキャンによるセル値を合算して対数オッズを計算する。例えば、あるセルＣの占有が３回、自由が２回あれば、対数オッズは３＋（−２）＝１となる。この対数オッズから占有確率が計算される。ただし、図６では、簡単のため、セル値を単純に上塗りしている。
【００３９】
次に、図５、図６を用いて本発明の占有格子地図Ｍの作成方法の考え方を説明する。図５は、占有格子地図Ｍの真値であり、実環境には壁Ｗと物体Ｏがあるとする。図６（Ａ）は、検出手段４により制御手段２が１回目のスキャン（３６０°のスキャン）を取得したときの占有格子地図Ｍのセル値である。ここでは、１回目のスキャンによる自由セルＣf1を白で表す。同様に、図６（Ｂ），（Ｃ）は、２回目のスキャン、３回目のスキャンによるセル値であり、それらの自由セルＣf2，Ｃf3をそれぞれ中間のグレーおよび濃いグレーで表す。図６において、占有セルＣｏはいずれも黒で表し、未観測のセルＣｎは薄いグレーで表す。各スキャンにおいて、複数本（例えば、１°ずつ３６０本）のレーザービームが照射され、１本ごとのレーザービームが通過したセルに対して、上記のように対数オッズでセル値を計算する。
【００４０】
占有格子地図Ｍは、環境の変化を反映して随時更新する必要があり、その更新頻度としては、実時間で更新する場合や毎日定期的に更新する場合など、種々の形態が考えられる。また、地図形状の歪みを減らして一貫性を保つには、ループ閉じ込みを行う必要がある。ここで、ループとは移動ロボットが同じ場所を通る周回経路であり、ループを検出して地図の歪みを解消する処理をループ閉じ込みと呼ぶ。具体的には、移動ロボットの走行軌跡のループを検出し、ポーズ調整によりループ閉じ込みを行う。ポーズ調整は、移動ロボットの位置の拘束関係を表すポーズグラフを用いて行う技術であり、ポーズグラフは、移動ロボットの位置を表すノードと、ノード間の相対位置を表すアークと、によって構成され、移動ロボットの推定位置と計測値とのずれを表すことができる。ポーズ調整は、このずれを最小化することで、地図の歪みを修正する。
【００４１】
以上のように作成された占有格子地図Ｍ、経路情報であるノードおよびアークは、記憶部３０に地図情報３１として記憶される。この地図情報３１としては、移動ロボットの行動とともにリアルタイムで作成、更新される新しい地図と、それ以前に作成されて記憶されていた古い地図と、が存在する。古い地図は、適宜な時間間隔ごとに、そのときの時刻と関連付けて残され、対象空間に存在する（あるいは、過去に存在していた）物体などの情報が含まれるものである。また、図２に示す地図情報３１のうち、広域地図３１１は、対象空間全体のセルＣに対するセル値を含み、この広域地図３１１とロボット経路情報３２および移動体経路情報３３とが関連付けられている。一方、地図情報３１のうち、狭域地図３１２は、ロボット本体１の周囲の物体である可動体や作業領域の変化について、その形状や有無、移動などの変化を詳細に記憶する地図であり、物体変化検出部２９２や作業領域情報変化検出部２７２に利用されるものである。
【００４２】
図７は、移動ロボットが作成する狭域地図を示す概念図である。図７に示すように、広域地図３１１である占有格子地図Ｍ１において、その一部に存在する物体Ｏの周囲の限られたセルＣに対し、狭域地図３１２である占有格子地図Ｍ２が作成される。占有格子地図Ｍ１のセルＣが比較的粗い格子（例えば、５ｃｍ角の格子）に分割されているのに対して、占有格子地図Ｍ２では、細かい格子（例えば、１ｃｍ角の格子）に分割したセルＣａごとにセル値を設定する。この占有格子地図Ｍ２は、セルＣａごとに自由セルまたは占有セルが規定されることで物体Ｏの形状を詳細に表現することができる。また、時間経過とともに物体Ｏが移動した場合、すなわち、図７（Ａ）に示す位置にあった物体Ｏが図７（Ｂ）に示す位置に移動した場合、元の占有格子地図Ｍ２が削除されるかまたは古い地図（狭域地図３１２）として残され、新たな位置の占有格子地図Ｍ２が作成されて狭域地図３１２として記憶部３０に記憶される。このように随時占有格子地図Ｍ２（狭域地図３１２）を作成し、この狭域地図３１２を物体変化検出部２９２や作業領域情報変化検出部２７２が参照することで、物体Ｏ（可動体）の移動や作業領域情報３４の変化をリアルタイムで検出することができる。
【００４３】
次に、図８も参照して移動ロボットの動作について詳しく説明する。図８は、移動ロボットの動作を示すフローチャートである。移動ロボットは、図８に示すステップＳＴ１〜ＳＴ１０を所定周期（例えば、１秒程度の短時間）で繰り返すことで対象空間の占有格子地図Ｍを作成／更新しつつ、作成した占有格子地図Ｍに基づいて走行手段３によって自律走行するとともに、作業手段７を用いて作業を行う。
【００４４】
移動ロボットは、行動開始とともに指示受付手段６が使用者や他の機器からの指示を受け付ける（指示受付工程：ステップＳＴ１）。この指示受付工程（ステップＳＴ１）で受け付ける指示としては、後述する協調移動において実行する追従動作モード、分担動作モードおよび先導動作モードのいずれかの移動モードに関する指示であり、あるいは単独動作モードを実行するという指示であってもよい。指示受付手段６が使用者からの指示を受け付ける方法としては、通信手段５によって他の機器から受信した信号に基づいて指示受付手段６が指示内容を判断してもよいし、指示受付手段６がマイクの場合は音声による指示を受け付けてもよいし、指示受付手段６がカメラの場合は身振り手振り等による指示を受け付けてもよい。指示受付手段６は、受け付けた指示を判断して制御手段２に受け渡し、制御手段２は指示情報を記憶部３０に記憶させる。なお、指示受付工程（ステップＳＴ１）で指示を受け付けなかった場合には、制御手段２は、後述するステップＳＴ８，ＳＴ９を実行せず、ステップＳＴ２〜ＳＴ７を繰り返し実行するようにロボット本体１を制御する。
【００４５】
指示受付工程（ステップＳＴ１）に続いて、制御手段２は、検出制御部２２によって周囲センサを駆動制御して周囲の物体を検出して検出情報を取得する（検出情報取得工程：ステップＳＴ２）とともに、ＳＬＡＭ技術によって自己位置を推定しつつ、自己位置と関連付けて周囲センサによって検出した検出値を検出情報として記憶部３０に記憶させる（検出情報記憶工程：ステップＳＴ３）。検出情報は、周囲センサによる１周期分の検出値を１スキャンとし、この１スキャンを１つの検出情報として記憶部３０に記憶する。次に、制御手段２は、記憶部３０に記憶した検出情報に基づいて、地図作成部２５に占有格子地図Ｍを作成させ（地図作成／更新工程：ステップＳＴ４）、作成した占有格子地図Ｍを記憶部３０に記憶させる。この地図作成／更新工程（ステップＳＴ４）では、対象空間全体の占有格子地図Ｍ１を作成して広域地図３１１として記憶部３０に記憶するとともに、可動体の有無や移動、領域の変化に応じて、その可動体の周辺や変化した領域について高解像度の占有格子地図Ｍ２を作成して狭域地図３１２として記憶部３０に記憶する。
【００４６】
次に、制御手段２は、物体検出制御部２９にロボット本体１の周辺の物体を検出させ、移動体検出部２９１が移動体１００を検出するとともに（移動体検出工程：ステップＳＴ５）、物体変化検出部２９２が物体の変化により可動体を判別する。移動体検出工程（ステップＳＴ５）において、移動体検出部２９１および物体変化検出部２９２は、地図作成部２５にて作成された新しい占有格子地図Ｍ１，Ｍ２と、記憶部３０に記憶された古い占有格子地図Ｍ１，Ｍ２と、を比較することによって、ロボット本体１の周囲の物体の有無の変化を検出する。このように新しい地図と古い地図を比較し、それらの地図間における差異を演算により求めることで、移動体検出部２９１は移動体１００を検出し、物体変化検出部２９２は可動体の有無や移動を判別する。移動体検出部２９１は、物体が継続的に移動しているか否かを判別し、継続して移動している物体を移動体１００と判別する。物体変化検出部２９２は、物体が現れたり移動したりした後に静止するか、あるいは存在していた物体が無くなったことを検出し、その物体の状態が継続しているか否かを判別し、移動後に静止しているような物体を可動体と判別する。
【００４７】
次に、制御手段２は、領域情報制御部２７に対象空間内の領域ごとに領域情報を識別させ、領域情報を記憶部３０に記憶させる（領域情報作成／更新工程：ステップＳＴ６）。この領域情報としては、作成した占有格子地図Ｍにおいてロボット本体１が通過できる通過可能領域や、壁Ｗや物体Ｏが存在してロボット本体１が通過できない通過不可能領域、指示受付工程（ステップＳＴ１）で使用者から作業すべきまたは移動すべきではないとの指示を受けた指示領域などがあり、領域情報制御部２７は、それらの各領域情報を占有格子地図Ｍに関連付けて記憶部３０に記憶させる。また、領域情報制御部２７の作業領域情報記憶部２７１は、作業手段７を用いて作業できる領域か否かを示す作業領域情報３４を占有格子地図Ｍに関連付けて記憶部３０に記憶させる。ここで、作業領域の変化の判断は、前述の物体変化検出部２９２と同様に、作業領域情報変化検出部２７２が古い地図と新しい地図とを比較して物体の有無の変化を検出することで行う。また、領域情報制御部２７の除外領域情報記憶部２７３は、作業対象から除外する領域を示す除外領域情報３５を占有格子地図Ｍに関連付けて記憶部３０に記憶させる。
【００４８】
次に、制御手段２は、経路制御部２６に対象空間内におけるロボット本体１の移動経路を示すロボット経路情報３２を記憶部３０に記憶させるとともに、ロボット本体１とは異なる移動体１００の移動経路を示す移動体経路情報３３を記憶部３０に記憶させる（経路情報作成／更新工程：ステップＳＴ７）。ロボット経路情報３２は、前述のように作成した占有格子地図Ｍと各種の領域情報（作業領域情報３４、除外領域情報３５など）に基づくとともに、移動モードに応じた移動体１００との位置関係や移動体１００の移動速度・方向なども演算パラメータとして、経路制御部２６が演算することにより、ロボット本体１が移動可能でかつ効率よく移動できる経路が算出される。移動体経路情報３３は、前述の移動体検出工程（ステップＳＴ５）にて移動体検出部２９１が検出した移動体１００の移動に基づき、経路制御部２６が随時演算することにより算出される。また、算出した移動体経路情報３３に基づき、経路制御部２６はロボット経路情報３２を補正する。
【００４９】
次に、制御手段２は、走行制御部２１によりロボット本体１を移動させるか停止させる（移動／停止工程：ステップＳＴ８）。この移動／停止工程（ステップＳＴ８）では、経路情報作成／更新工程（ステップＳＴ７）で設定したロボット経路情報３２に基づき、その経路に沿った進路に沿ってロボット本体１を移動させるか、経路に沿って移動していたロボット本体１を停止させる。走行制御部２１は、走行手段３を駆動制御することで、ロボット本体１の走行速度を調整したり、前進・後退、転回などの走行動作を行わせたりするとともに、前方センサや後方センサによって検出した障害物を回避させたり一旦停止させたりなどロボット本体１の走行を適宜に制御する。また、制御手段２は、作成した占有格子地図Ｍや各種の領域情報、ロボット経路情報３２、移動体経路情報３３、などに何らかの不整合があり、走行が継続できないと判断した場合、ロボット本体１の走行を停止させ、次回以降の更新によって地図情報や領域情報、経路情報の整合性が取れるまで停止状態を継続することもある。
【００５０】
次に、制御手段２は、協調移動制御部２８によりロボット本体１を移動体１００と協調して移動させ、協調移動を実行させる（協調移動実行工程：ステップＳＴ９）。なお、この協調移動実行工程（ステップＳＴ９）は、移動モードが単独動作モードであったり、移動体検出工程（ステップＳＴ５）にて移動体１００が判別できなかったり、移動体経路情報３３が取得できなかったりなど、協調移動を実行する条件が整わない場合はスキップされることがある。協調移動実行工程（ステップＳＴ９）において、協調移動制御部２８は、指示受付工程（ステップＳＴ１）で受け付けた指示に基づき、後述する追従動作モード、分担動作モードおよび先導動作モードのいずれかの移動モードを実行する。
【００５１】
次に、制御手段２は、ロボット本体１の行動を継続するか否かを判断し（ステップＳＴ１０）、行動を継続する場合（ステップＳＴ１０でＹＥＳ）、指示受付工程（ステップＳＴ１）に戻り、前述の各ステップＳＴ１〜ＳＴ９を繰り返す。ステップＳＴ１０で行動を継続しない場合（ステップＳＴ１０でＮＯ）、制御手段２は、ロボット本体１の各部の動作を停止させ行動を停止する。
【００５２】
次に、図９、図１０を参照して、追従動作モードにおける移動ロボットの動作について説明する。図９は、移動ロボットの協調移動である追従動作を示す図である。図１０は、追従動作を示すフローチャートである。図９（Ａ）〜（Ｃ）において、対象空間全体が作業領域Ａとして占有格子地図Ｍに関連付けられ、この作業領域Ａが作業領域情報３４として記憶部３０に記憶されている。また、対象空間に存在する物体の移動を移動体検出部２９１が検出し、この物体を移動体１００として判別し、移動体１００の移動経路Ｒ２が移動体経路情報３３として占有格子地図Ｍに関連付けられている。さらに、移動体１００に追従するために算出されたロボット本体１の移動経路Ｒ１がロボット経路情報３２として占有格子地図Ｍに関連付けられている。
【００５３】
先ず、行動開始時において、図９（Ａ）に示すように、ロボット本体１が始点Ｓ１に位置し、開始時から所定時間で移動体１００が始点Ｓ２から移動経路Ｒ２に沿って移動したとする。ここで、図１０に示すように、制御手段２の協調移動制御部２８は、前述の経路情報作成／更新工程（ステップＳＴ７）によって記憶部３０に記憶した移動体経路情報３３に基づき、移動体１００の移動経路Ｒ２を取得する（移動体経路情報取得工程：ステップＳＴ２１）。次に、協調移動制御部２８は、経路情報作成／更新工程（ステップＳＴ７）によって記憶部３０に記憶したロボット経路情報３２に基づき、ロボット本体１の移動経路Ｒ１に沿って走行を開始し移動体１００を追尾する（移動体追尾工程：ＳＴ２２）。走行開始から移動体１００の移動経路Ｒ２に達するまでは、図９（Ｂ）に示すように、移動経路Ｒ２まで最短距離となる移動経路Ｒ１に沿って移動し、移動体１００の追尾中は、図９（Ｃ）に示すように、移動体１００の移動経路Ｒ２に後から重なるようにロボット本体１の移動経路Ｒ１を随時更新し、移動経路Ｒ１に沿って移動体１００を追尾し続ける。
【００５４】
移動体１００を追尾するようにロボット本体１を移動させるとともに、制御手段２は、作業制御部２４によって作業手段７を制御して所定の協調作業を実行するかまたは作業を停止する（協調作業実行／停止工程：ＳＴ２３）。すなわち、追従動作モードでは、移動体１００を追尾しつつ、移動体１００と協調して作業を実行する。この協調作業としては、例えば、移動ロボットが掃除ロボットであり、移動体１００が他の掃除ロボットである場合、移動体１００が吸込み掃除をした後の床面に対してロボット本体１が拭き掃除を実行するような作業が例示できる。この際、移動体１００が人であって、人が掃き掃除をした後の床面に対してロボット本体１が吸込み掃除や拭き掃除を実行してもよい。なお、移動ロボットが掃除ロボット以外であって、他の作業ロボットや人、自動車等を追従しつつ協調して行う作業は任意に選択可能であり、警備や運搬、案内、介護、農業など各種分野において適宜な作業を実行することができる。
【００５５】
次に、図１１、図１２を参照して、分担動作モードにおける移動ロボットの動作について説明する。図１１は、移動ロボットの協調移動である分担動作を示す図である。図１２は、分担動作を示すフローチャートである。図１１（Ａ）〜（Ｃ）において、対象空間全体が作業領域Ａとして占有格子地図Ｍに関連付けられ、この作業領域Ａが作業領域情報３４として記憶部３０に記憶されている。この作業領域Ａは、図１１に一点鎖線の境界線Ｋで示すように、ロボット本体１が作業を実行する作業領域Ａ１と、移動体１００が作業を実行した作業領域Ａ２と、に分割されている。すなわち、移動体検出部２９１が検出した移動体１００の移動経路Ｒ２が移動体経路情報３３として占有格子地図Ｍに関連付けられ、この移動経路Ｒ２から移動体１００が既に作業を実行した領域が作業領域Ａ２となり、この移動体１００と分担して作業を実行するために算出されたロボット本体１の移動経路Ｒ１がロボット経路情報３２として占有格子地図Ｍに関連付けられている。
【００５６】
先ず、行動開始時において、図１１（Ａ）に示すように、ロボット本体１が始点Ｓ１に位置し、開始時から所定時間で移動体１００が始点Ｓ２から移動経路Ｒ２に沿って移動したとする。ここで、図１２に示すように、制御手段２の協調移動制御部２８は、前述の経路情報作成／更新工程（ステップＳＴ７）によって記憶部３０に記憶した移動体経路情報３３に基づき、移動体１００の移動経路Ｒ２を取得する（移動体経路情報取得工程：ステップＳＴ３１）。次に、領域情報制御部２７は、移動体１００の移動経路Ｒ２に基づいて移動体１００の作業領域Ａ２を演算により求め（移動体作業領域算出工程：ＳＴ３２）、この作業領域Ａ２を作業済みの領域として記憶部３０の作業領域情報３４を更新する（領域情報更新工程：ＳＴ３３）。具体的には、占有格子地図Ｍの中で移動体１００が移動した領域を作業領域Ａ２として作業済みとし、それ以外の領域をロボット本体１の作業領域Ａ１とし、時間の経過に伴って移動体１００の移動経路Ｒ２が変動すれば、それに応じて境界線Ｋおよび作業領域Ａ１，Ａ２を含む作業領域情報３４をさらに更新する。
【００５７】
次に、経路制御部２６は、ロボット本体１の作業領域Ａ１に応じてロボット本体１の移動経路Ｒ１（ロボット経路情報３２）を更新し（ロボット経路情報更新工程：ＳＴ３４）、制御手段２は、移動経路Ｒ１に沿ってロボット本体１の走行を開始する。この際、ロボット本体１の移動経路Ｒ１は、図１１（Ｂ）に示すように、移動体１００の移動経路Ｒ２から離れる方向に向かうとともに、図１１（Ｃ）に示すように、徐々に移動体１００の移動経路Ｒ２に近づいていくように設定され、移動体１００が終点Ｅ２で停止したら、対象空間全体において未作業領域が無いようにロボット本体１の作業領域Ａ１および移動経路Ｒ１の終点Ｅ１が設定される。すなわち、占有格子地図Ｍの中でロボット本体１と移動体１００とが作業を分担するために、互いの移動経路Ｒ１，Ｒ２ができるだけ重ならず、かつ未作業領域ができないように、経路制御部２６はロボット本体１の移動経路Ｒ１を決定する。
【００５８】
このように移動体１００と異なる経路をロボット本体１に移動させるとともに、制御手段２は、作業制御部２４によって作業手段７を制御して所定の協調作業を実行するかまたは作業を停止する（協調作業実行／停止工程：ＳＴ３５）。すなわち、分担動作モードでは、ロボット本体１と移動体１００とが作業領域Ａ１，Ａ２を分担しつつ、移動ロボットは移動体１００と協調して作業を実行する。この協調作業としては、移動ロボットと移動体１００とが同じ作業を行うものでもよいし、異なる作業を行うものでもよい。また、前述と同様に、移動ロボットと移動体１００とが実行する協調作業は、掃除や警備、運搬、案内、介護、農業など各種分野において適宜な作業を実行することができる。
【００５９】
次に、図１３、図１４を参照して、先導動作モードにおける移動ロボットの動作について説明する。図１３は、移動ロボットの協調移動である先導動作を示す図である。図１４は、先導動作を示すフローチャートである。図１３（Ａ）〜（Ｃ）において、対象空間全体が作業領域Ａとして占有格子地図Ｍに関連付けられ、この作業領域Ａが作業領域情報３４として記憶部３０に記憶されている。また、対象空間に存在する物体の移動を移動体検出部２９１が検出し、この物体を移動体１００として判別し、移動体１００の移動経路Ｒ２が移動体経路情報３３として占有格子地図Ｍに関連付けられている。さらに、移動体１００を先導するために算出されたロボット本体１の移動経路Ｒ１がロボット経路情報３２として占有格子地図Ｍに関連付けられている。
【００６０】
先ず、行動開始時において、図１３（Ａ）に示すように、ロボット本体１が始点Ｓ１に位置し、開始時から所定時間で移動体１００が始点Ｓ２から移動経路Ｒ２に沿って移動したとする。ここで、図１３に示すように、制御手段２の協調移動制御部２８は、前述の経路情報作成／更新工程（ステップＳＴ７）によって記憶部３０に記憶した移動体経路情報３３に基づき、移動体１００の移動経路Ｒ２を取得する（移動体経路情報取得工程：ステップＳＴ４１）。次に、協調移動制御部２８は、経路情報作成／更新工程（ステップＳＴ７）によって記憶部３０に記憶したロボット経路情報３２に基づき、ロボット本体１の移動経路Ｒ１に沿って走行を開始し移動体１００を先導する（移動体先導工程：ＳＴ４２）。走行開始から移動体１００の移動経路Ｒ２の前方に達するまでは、図１３（Ｂ）に示すように、最短距離となる移動経路Ｒ１に沿って移動し、移動体１００を先導中は、図１３（Ｃ）に示すように、移動体１００の移動経路Ｒ２がロボット本体１の移動経路Ｒ１に後から重なるように移動経路Ｒ１を随時更新し、ロボット本体１の走行手段３を駆動制御する。ここで、移動体１００の移動経路Ｒ２がロボット本体１の移動経路Ｒ１に重なっているか外れたかを判定し、移動経路Ｒ２が外れたと判定したら、移動体１００に向かって光や音、通信によって報知する報知手段を移動ロボットが備えていてもよい。
【００６１】
移動体１００を先導するようにロボット本体１を移動させるとともに、制御手段２は、作業制御部２４によって作業手段７を制御して所定の協調作業を実行するかまたは作業を停止する（協調作業実行／停止工程：ＳＴ４３）。すなわち、先導動作モードでは、移動体１００を先導しつつ、移動体１００と協調して作業を実行する。この協調作業としては、前述と同様に、移動ロボットと移動体１００とが同じ作業を行うものでもよいし、異なる作業を行うものでもよい。また、移動ロボットと移動体１００とが実行する協調作業は、掃除や警備、運搬、案内、介護、農業など各種分野において適宜な作業を実行することができる。
【００６２】
次に、前述した追従動作モード、分担動作モードおよび先導動作モードのいずれかの移動モードと同時または独立して実行する移動ロボットの動作について、図１５、図１６を参照して説明する。図１５は、移動ロボットの他の動作を示す図であり、物体Ｏが移動した場合に作業領域の変化を検出してロボット本体１の移動経路Ｒ１を更新して移動する動作を示す図である。図１６は、移動ロボットのさらに他の動作を示す図であり、使用者により作業対象から除外された除外領域がある場合にロボット本体１の移動経路Ｒ１を更新して移動する動作を示す図である。
【００６３】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）において、対象空間全体が作業領域Ａとして占有格子地図Ｍに関連付けられ、この作業領域Ａが作業領域情報３４として記憶部３０に記憶されている。また、行動開始時において、図１５（Ａ）に示すように、対象空間に存在する物体Ｏの周囲は作業できない領域であることから、作業対象から除外する除外領域Ａ３として占有格子地図Ｍに関連付けられ、記憶部３０に除外領域情報３５が記憶されている。このような作業領域Ａおよび除外領域Ａ３を有する占有格子地図Ｍにおいて、ロボット本体１が除外領域Ａ３を除く作業領域Ａ全体をくまなく移動できるようにロボット本体１の移動経路Ｒ１が設定されている。
【００６４】
次に、ロボット本体１の走行中または次回の行動開始時において、図１５（Ｂ）に示すように、可動体である物体Ｏが移動していた場合、作業領域情報変化検出部２７２が物体Ｏの移動を検出すると、移動後の物体Ｏの位置に応じて作業領域情報記憶部２７１が作業領域情報３４を更新し、古い除外領域Ａ３を削除して未作業かつ作業可能な領域ＡＯとして作業領域情報３４を書き換えるとともに、除外領域情報記憶部２７３が新たな除外領域Ａ３を占有格子地図Ｍに関連付けて除外領域情報３５を書き換える。このように領域情報が更新されると、経路制御部２６は、書き換えられた作業領域情報３４に基づいてロボット本体１の移動経路Ｒ１を更新し、制御手段２は、移動経路Ｒ１に沿ってロボット本体１を走行させる。次に、図１５（Ｃ）に示すように、可動体である物体Ｏが無くなった場合、そのことを作業領域情報変化検出部２７２が検出すると、作業領域情報記憶部２７１が作業領域情報３４を更新し、古い除外領域Ａ３を削除して未作業かつ作業可能な領域ＡＯとして作業領域情報３４を書き換える。このように領域情報が更新されると、経路制御部２６は、書き換えられた作業領域情報３４に基づいてロボット本体１の移動経路Ｒ１を更新し、制御手段２は、移動経路Ｒ１に沿ってロボット本体１を走行させる。
【００６５】
図１６（Ａ）〜（Ｃ）において、対象空間全体が作業領域Ａとして占有格子地図Ｍに関連付けられ、この作業領域Ａが作業領域情報３４として記憶部３０に記憶されている。また、行動開始時において、図１６（Ａ）に示すように、占有格子地図Ｍにおいて、ロボット本体１が作業領域Ａ全体をくまなく移動できるようにロボット本体１の移動経路Ｒ１が設定されている。ここで、指示受付工程（ステップＳＴ１）において、使用者から受け付けた指示が作業対象から除外する領域であった場合、図１６（Ｂ）に示すように、除外領域情報記憶部２７３は、除外領域Ａ４を占有格子地図Ｍに関連付けて除外領域情報３５を更新する。このように領域情報が更新されると、経路制御部２６は、更新された作業領域情報３４および除外領域情報３５に基づいてロボット本体１の移動経路Ｒ１を更新し、制御手段２は、移動経路Ｒ１に沿ってロボット本体１を走行させる。次に、図１６（Ｃ）に示すように、さらに指示受付工程（ステップＳＴ１）で受け付けた指示によって除外領域Ａ４が変化した場合、除外領域情報記憶部２７３が除外領域情報３５を更新し、経路制御部２６がロボット本体１の移動経路Ｒ１を更新する。また、ロボット本体１の走行中に除外領域Ａ４が解除された指示を受け付けた場合、除外領域Ａ４だった領域は未作業かつ作業可能な領域となることから、作業領域情報記憶部２７１が作業領域情報３４を更新し、経路制御部２６がロボット本体１の移動経路Ｒ１を更新する。
【００６６】
このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）移動ロボットの制御手段２は、自らの移動経路Ｒ１をロボット経路情報３２として記憶するとともに、移動体検出部２９１が検出した移動体１００の移動経路Ｒ２を移動体経路情報３３として記憶し、協調移動制御部２８は、ロボット経路情報３２および移動体経路情報３３に基づいて、移動体１００に対してロボット本体１を協調して移動させることで、移動体１００に対してロボット本体１を効率よく移動させることができるとともに、移動体１００の動きに応じて多様な動作が実行可能となり、移動ロボットの利用範囲を拡大することができる。また、移動体検出部２９１が移動体１００を検出することで、移動体１００に対する協調動作を確実に実行させることができる。
【００６７】
（２）協調移動制御部２８は、図９、図１０に示すように、移動体１００の移動経路Ｒ２に後から重ねるようにしてロボット本体１を移動させて移動体１００に追従させることで、移動体１００の後方から追従する追従動作をロボット本体１に実行させることができる。すなわち、単に移動体１００に向かって移動するのではなく、移動ロボットは、移動体１００が移動した経路に倣って後から移動することで、移動体１００と協調した作業などを実行することが可能となる。
【００６８】
（３）協調移動制御部２８は、図１１、図１２に示すように、移動体１００の移動経路Ｒ２に重ねないようにしてロボット本体１を移動させ、所定の作業領域Ａ１にてロボット本体１を移動させ、作業領域Ａ２で移動する移動体１００と分担して作業させることで、移動体１００と重ならない分担作業をロボット本体１に実行させることができる。すなわち、所定の作業領域Ａのうち、移動体１００が移動した（あるいは移動している）移動経路Ｒ２とは異なる移動経路Ｒ１をロボット本体１が移動することで、移動体１００と作業を分担しつつ協調動作することが可能となる。
【００６９】
（４）協調移動制御部２８は、図１３、図１４に示すように、ロボット本体１の移動経路Ｒ１に後から重なって移動体１００が移動するように、ロボット本体１を移動体１００に対して先導させて移動させることで、移動体１００を先導する先導動作をロボット本体１に実行させることができる。すなわち、ロボット本体１に移動体１００が追従してきていることを判定しつつロボット本体１を移動させることで、ロボット本体１が先導しつつ移動体１００と協調した作業を実行することが可能となる。
【００７０】
（５）物体変化検出部２９２は、新しい地図と古い地図とを比較し、ロボット本体１の周囲の物体Ｏの有無の変化を検出することで、作業領域Ａの変化に対応してロボット本体１の動作を変化させることができる。例えば、動かすことができる物体Ｏを作業者が移動させたような場合には、その物体Ｏによって通過できなかった領域Ａ３が通過可能な領域ＡＯとなることから、その領域ＡＯを通過するようにロボット経路情報３２を更新し、ロボット本体１を移動させることができる。
【００７１】
（６）地図作成部２５は、広域地図３１１と狭域地図３１２とを作成することで、ロボット経路情報３２および移動体経路情報３３を関連付ける低解像度かつ広範囲な広域地図３１１に基づいて作業領域Ａ全域を認識しつつ、物体変化検出部２９２にてロボット本体１の周囲の物体Ｏの有無の変化を検出するために用いる狭域地図３１２に基づき、周囲の物体Ｏの有無の変化を確実に検出することができる。また、広域地図３１１と比較してデータ量の少ない狭域地図３１２を大量に記憶部３０に記憶させておくことができる。
【００７２】
（７）作業領域情報記憶部２７１は、占有格子地図Ｍに対して作業できる領域か否かを示す作業領域情報３４を関連付けて記憶部３０に記憶させ、作業領域情報変化検出部２７２は、新しい地図と古い地図とを比較することによって作業領域情報３４の変化を検出することで、作業領域情報３４の変化に対応してロボット本体１の動作を変化させることができる。例えば、物体Ｏの位置を作業者が移動させたような場合には、これまで作業できなかった領域Ａ３が通過可能な領域ＡＯに変化することから、その領域ＡＯにて作業するように走行手段３にてロボット本体１を移動させることができる。
【００７３】
（８）地図作成部２５は、広域地図３１１に加えて作業領域情報変化検出部２７２にて作業領域情報３４の変化を検出するために用いる狭域地図３１２を作成することで、作業領域情報３４の変化を確実に検出することができる。また、広域地図３１１と比較してデータ量の少ない狭域地図３１２を大量に記憶部３０に記憶させておくことができる。
【００７４】
（９）除外領域情報記憶部２７３は、占有格子地図Ｍに対し除外領域情報３５を関連付けて記憶部３０に記憶させることで、除外領域情報３５によって作業対象から除外された領域Ａ４に対してロボット本体１の動作を変化させることができる。例えば、作業者がある領域にてすでに作業したような場合には、その領域Ａ４を作業対象から除外するように除外領域情報３５を記憶することで、その領域Ａ４では作業しないようにロボット本体１を動作させることができる。
【００７５】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、移動体として具体的なものを例示しなかったが、移動体としては、サービスロボット、ホームロボットなどの移動ロボットであって、より具体的には、掃除ロボットや警備ロボット、運搬ロボット、案内ロボットなどが例示できる。さらに、移動体としては、人であってもよいし、自動運転自動車や作業車などであってもよい。さらに、移動体の移動範囲は、二次元平面空間に限らず、三次元空間であってもよく、その場合には移動体がドローンなどの飛行体であってもよい。すなわち、前記実施形態では、ＳＬＡＭ技術として、２Ｄ−ＳＬＡＭを用いた例を示したが、本発明の地図生成システムは、三次元空間を対象にした３Ｄ−ＳＬＡＭにも応用可能である。また、前記実施形態では、地図として占有格子地図Ｍを作成したが、本発明の移動ロボットで用いる地図は占有格子地図に限らず、ＳＬＡＭ技術で利用可能な地図であれば任意のものが利用可能である。
【００７６】
前記実施形態では、協調移動制御部２８は、指示受付工程（ステップＳＴ１）で受け付けた指示に基づき、追従動作モード、分担動作モードおよび先導動作モードのいずれかの移動モードを実行するものであったが、追従動作モード、分担動作モードおよび先導動作モードの全てを実行しなくてもよく、これらのうちから１または２の移動モードを実行してもよい。また、指示受付工程（ステップＳＴ１）で指示を受け付けなかった場合には、移動体１００と協調して移動することなく、予め設定されたロボット本体１単独の単独移動モードで行動してもよい。さらに、ある移動モードで移動中に指示受付工程（ステップＳＴ１）で新たな指示を受け付けた場合には、新たな指示に基づく移動モードに切り替えて行動してもよい。
【００７７】
前記実施形態では、移動ロボットのロボット本体１が制御手段２を備え、この制御手段２に地図作成部２５や記憶部３０が設けられていたが、占有格子地図Ｍを作成する地図作成手段や、占有格子地図Ｍを記憶する記憶手段などは、ロボット本体１だけではなく、移動体本体と通信可能な他の機器に設けられ、他の機器によって作成された占有格子地図Ｍに基づいてロボット本体１が自律走行するように構成されていてもよい。また、移動ロボットが検出手段を備えていたが、ロボット本体１だけではなく、他の機器にも検出手段が設けられ、他の機器で移動範囲や移動体を検出した検出情報を受信し、この検出情報を用いて地図を作成したり、移動体の移動経路を作成したり、領域情報を作成したりしてもよい。
【００７８】
前記実施形態では、地図作成部２５で作成した占有格子地図Ｍに基づき、古い地図と新しい地図とを比較することで移動体検出部２９１が移動体１００を検出したが、この方法とは別に、移動体を直接検出する移動体検出手段を備えてもよい。この移動体検出手段としては、カメラ等の撮像手段と、撮像手段で撮像した画像を処理する画像処理手段と、画像処理した結果に基づいて物体の移動を検出する解析手段と、を備えたものが例示できる。このような構成によれば、ロボット本体１の周囲の移動体を直接検出する移動体検出手段を備えることで、移動体を精度よく検出することができ、移動体に対する協調動作を確実に実行させることができる。さらに、移動体検出手段としては、移動体との間で直接または間接的に通信を行うことで移動体を検出してもよいし、移動体にビーコン等の被検出手段を設けておき、この被検出手段を光学的あるいは電気的に読み取ることで移動体を検出してもよい。
【００７９】
前記実施形態では、地図作成部２５で作成した占有格子地図Ｍである地図情報３１が広域地図３１１と狭域地図３１２の解像度が異なる２種類の地図で構成されていたが、地図情報３１が移動範囲全体を含む広域地図だけで構成され、この広域地図が高い解像度を有したものであってもよい。また、地図情報３１としては、広域地図３１１と狭域地図３１２の２種類に限らず、解像度が異なる３種類以上の地図を有して構成されていてもよい。さらに、地図情報としては、解像度の違いに限らず、空間の高さ情報や壁面情報、物体の立体形状情報などの各種情報に応じた複数の地図を含んで構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明は、他の物体や移動体の動きに応じて多様な動作を実行可能として利用範囲を拡大することができる移動ロボットに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１      ロボット本体
２      制御手段
３      走行手段（移動手段）
４      検出手段
２５      地図作成部
２６      経路制御部（ロボット経路情報記憶部、移動体経路情報記憶部）
２７      領域情報制御部
２８      協調移動制御部
２９      物体検出制御部
３０      記憶部
３１      地図情報
３２      ロボット経路情報
３３      移動体経路情報
３４      作業領域情報
３５      除外領域情報
１００    移動体
２７１    作業領域情報記憶部
２７２    作業領域情報変化検出部
２７３    除外領域情報記憶部
２９１    移動体検出部
２９２    物体変化検出部
３１１    広域地図
３１２    狭域地図
Ａ        作業領域（移動範囲）
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２  占有格子地図（地図）
Ｏ        物体
Ｒ１，Ｒ２  移動経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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