(57)【要約】  本発明はロボットの経路計画システム、方法、ロボット及び媒体を開示し、該方法は、ロボットの経路計画システムが予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択すること、前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御することを含む。本発明はロボットが経路計画時に移動経路をリアルタイムで算出せずに、事前に計画された経路から選択するだけで、経路計画の過程を「算出」から「選択」に変更し、リアルタイム算出量を効果的に減少し、経路計画の効率を向上させる。
2019521401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットにおいて実行されているロボットの経路計画システムであって、
予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択するための選択モジュールと、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御するための経路計画モジュールと、
を備えることを特徴とするロボットの経路計画システム。
【請求項２】
前記予め決められた経路解析ルールは、
前記第一位置点に最も近い第一基準位置決め点、及び前記第二位置点に最も近い第二基準位置決め点を決めることと、
前記第一位置点から前記第一基準位置決め点までの経路、及び前記第二位置点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第一計画方式で計画することと、
前記第一基準位置決め点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第二計画方式で計画し、第二計画経路を得ることと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の経路計画システム。
【請求項３】
前記第一計画方式は、
前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の直線経路を取り、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間の直線経路を取ることと、
前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取り、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取ることと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の経路計画システム。
【請求項４】
前記第二計画方式は、
予め決められた第一基準位置決め点、第二基準位置決め点及び選択可能な計画経路のマッピング関係に基づき、第一基準位置決め点及び第二基準位置決め点に対応する選択可能な計画経路を決めるステップｈ１と、
予め決められた採点ルールに従って各選択可能な計画経路に対応する得点を算出するステップｈ２と、
最高得点の選択可能な計画経路が１つのみであれば、該選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路とするステップｈ３と、
最高得点の選択可能な計画経路が複数であれば、複数の最高得点の選択可能な計画経路から１つの選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路としてランダムに選択するステップｈ４と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の経路計画システム。
【請求項５】
前記ステップｈ１とｈ２との間に、さらに、
各選択可能な計画経路から、予め決められた特定基準位置決め点を含む選択可能な計画経路を選別し、かつ選別された選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路とするステップ、及び／又は、
予め決められた算出公式に基づいて各選択可能な計画経路に対応する全長をそれぞれ算出し、かつ各選択可能な計画経路の全長と第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの最短経路の全長との差をそれぞれ算出し、前記差が予め設定された閾値よりも小さい選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路として選別するステップ、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の経路計画システム。
【請求項６】
前記ステップｈ２は、
各選択可能な計画経路に対応する走行距離影響要因、走行時間影響要因及び／又は障害物影響要因に基づいて採点することを含み、ここで、各選択可能な計画経路に対応する得点は、該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路の得点の和である
ことを特徴とする請求項４に記載の経路計画システム。
【請求項７】
選択可能な計画経路の採点公式は、以下であり、
2019521401.tif 000023
ここで、ｏ（ｔ）は選択可能な計画経路の時間得点であり、ｏ（ｄ）は選択可能な計画経路の距離得点であり、ａ、ｂは予め決められた重みであり、ｉ番目の選択可能な計画経路の時間得点ｏｉ（ｔ）は以下のように定義され、
2019521401.tif 000024
ここで、Ｔ（ｐａｔｈ１）、Ｔ（ｐａｔｈ２）……Ｔ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、Ｔ（ｐａｔｈｉ）はｉ番目の選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、ｋｔｉはｉ番目の選択可能な計画経路の時間ペナルティ係数であり、該時間ペナルティ係数は、ロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多くかかる時間であり、ｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の経路長さであり、ｖｉはｉ番目の選択可能な計画経路におけるロボットの速度であり、Ｐｉはｉ番目の選択可能な計画経路における障害物の存在確率であり、
ｉ番目の選択可能な計画経路の距離得点ｏｉ（ｄ）は以下のように定義され、
2019521401.tif 000025
ここで、ｄ（ｐａｔｈ１）、ｄ（ｐａｔｈ２）……ｄ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの走行距離であり、ｋｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の距離ペナルティ係数であり、該距離ペナルティ係数はロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多く移動する距離である
ことを特徴とする請求項６に記載の経路計画システム。
【請求項８】
前記経路計画モジュールは、さらに
現在移動対象の経路において移動回避が必要である障害物が存在するか否かをリアルタイム又は定期的に解析し、移動回避が必要である障害物が存在すると解析する場合、現在位置を新たな第一位置点とし、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、新たな第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御することに用いられる
ことを特徴とする請求項１−７のいずれか一項に記載の経路計画システム。
【請求項９】
前記選択モジュールは、さらに
予め決められた領域マップにおいて各基準位置決め点に対応する位置に対応する位置点マークを設置することに用いられ、
前記経路計画モジュールは、さらに
位置をリアルタイム又は定期的に位置決めし、予め決められた基準位置決め点とトリガ座標領域とのマッピング関係に基づき、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析し、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあれば、位置点マーク識別装置を起動して位置点マークの検出を開始し、位置点マークを検出すると、ロボットのセンサによってロボットと検出された位置点マークとの距離及び方向を算出し、それによりロボットの現在位置及び姿勢を得て、かつロボットの現在位置及び姿勢に基づいて前進方向を校正することに用いられる
ことを特徴とする請求項１−７のいずれか一項に記載の経路計画システム。
【請求項１０】
ロボットの経路計画方法であって、
ロボットの経路計画システムが予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択するステップと、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御するステップと、
を含むことを特徴とするロボットの経路計画方法。
【請求項１１】
ロボットであって、処理装置と、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令を含むロボットの経路計画システムが記憶されている記憶装置とを備え、該少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が前記処理装置によって実行されることにより、
予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択し、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する
という操作を実現することを特徴とするロボット。
【請求項１２】
前記予め決められた経路解析ルールは、
前記第一位置点に最も近い第一基準位置決め点、及び前記第二位置点に最も近い第二基準位置決め点を決めることと、
前記第一位置点から前記第一基準位置決め点までの経路、及び前記第二位置点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第一計画方式で計画することと、
前記第一基準位置決め点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第二計画方式で計画し、第二計画経路を得ることと、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のロボット。
【請求項１３】
前記第一計画方式は、
前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の直線経路を取り、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間の直線経路を取ることと、
前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取り、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取ることと、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載のロボット。
【請求項１４】
前記第二計画方式は、
予め決められた第一基準位置決め点、第二基準位置決め点及び選択可能な計画経路のマッピング関係に基づき、第一基準位置決め点及び第二基準位置決め点に対応する選択可能な計画経路を決める操作ｈ１と、
予め決められた採点ルールに従って各選択可能な計画経路に対応する得点を算出する操作ｈ２と、
最高得点の選択可能な計画経路が１つのみであれば、該選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路とする操作ｈ３と、
最高得点の選択可能な計画経路が複数であれば、複数の最高得点の選択可能な計画経路から１つの選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路としてランダムに選択する操作ｈ４と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載のロボット。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がまた前記処理装置によって実行されることにより、前記操作ｈ１とｈ２との間で、さらに、
各選択可能な計画経路から、予め決められた特定基準位置決め点を含む選択可能な計画経路を選別し、かつ選別された選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路とし、及び／又は、
予め決められた算出公式に基づいて各選択可能な計画経路に対応する全長をそれぞれ算出し、かつ各選択可能な計画経路の全長と第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの最短経路の全長との差をそれぞれ算出し、前記差が予め設定された閾値よりも小さい選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路として選別する
という操作を実現することを特徴とする請求項１４に記載のロボット。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がまた前記処理装置によって実行されることにより、実現する前記操作ｈ２は、
各選択可能な計画経路に対応する走行距離影響要因、走行時間影響要因及び／又は障害物影響要因に基づいて採点することを含み、ここで、各選択可能な計画経路に対応する得点は該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路の得点の和である
ことを特徴とする請求項１４に記載のロボット。
【請求項１７】
選択可能な計画経路の採点公式は、以下であり、
2019521401.tif 000026
ここで、ｏ（ｔ）は選択可能な計画経路の時間得点であり、ｏ（ｄ）は選択可能な計画経路の距離得点であり、ａ、ｂは予め決められた重みであり、ｉ番目の選択可能な計画経路の時間得点ｏｉ（ｔ）は以下のように定義され、
2019521401.tif 000027
ここで、Ｔ（ｐａｔｈ１）、Ｔ（ｐａｔｈ２）……Ｔ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、Ｔ（ｐａｔｈｉ）はｉ番目の選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、ｋｔｉはｉ番目の選択可能な計画経路の時間ペナルティ係数であり、該時間ペナルティ係数は、ロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多くかかる時間であり、ｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の経路長さであり、ｖｉはｉ番目の選択可能な計画経路におけるロボットの速度であり、Ｐｉはｉ番目の選択可能な計画経路における障害物の存在確率であり、
ｉ番目の選択可能な計画経路の距離得点ｏｉ（ｄ）は以下のように定義され、
2019521401.tif 000028
ここで、ｄ（ｐａｔｈ１）、ｄ（ｐａｔｈ２）……ｄ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの走行距離であり、ｋｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の距離ペナルティ係数であり、該距離ペナルティ係数はロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多く移動する距離である
ことを特徴とする請求項１６に記載のロボット。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がまた前記処理装置によって実行されることにより、
現在移動対象の経路において移動回避が必要である障害物が存在するか否かをリアルタイム又は定期的に解析し、移動回避が必要である障害物が存在すると解析する場合、現在位置を新たな第一位置点とし、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、新たな第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御することに用いられる
という操作が実現できることを特徴とする請求項１１−１７のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がまた前記処理装置によって実行されることにより、
予め決められた領域マップにおいて各基準位置決め点に対応する位置に対応する位置点マークを設置し、
位置をリアルタイム又は定期的に位置決めし、予め決められた基準位置決め点とトリガ座標領域とのマッピング関係に基づき、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析し、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあれば、位置点マーク識別装置を起動して位置点マークの検出を開始し、位置点マークを検出すると、ロボットのセンサによってロボットと検出された位置点マークとの距離及び方向を算出し、それによりロボットの現在位置及び姿勢を得て、かつロボットの現在位置及び姿勢に基づいて前進方向を校正する
という操作が実現できることを特徴とする請求項１１−１７のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項２０】
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、それに少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が記憶されており、前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が処理装置によって実行されることにより、
予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択し、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する
という操作を実現することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
「関連出願の相互参照」
本願は、パリ条約に基づき、２０１７年４月１１日に中国国家知識産権局に出願された、中国特許出願第ＣＮ２０１７１０２３２９２９０号の「ロボットの経路計画システム及び方法」と題する中国特許出願の優先権を主張し、当該出願の全体が参照により本願に援用される。
【０００２】
本発明は、コンピュータ技術分野に関し、特にロボットの経路計画システム、方法、ロボット及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
現在、自律移動ロボットは、数多くのシーン、例えば観覧者を１つの展示エリアから他の展示エリアへ案内して紹介する展示場の案内仕事、お客様を積極的に迎えた後、空いた座席に案内して注文させるレストランのサービス仕事、プログラムが設定した経路に沿って移動し、手伝いが必要な時に止まって質問に答えるなどの公共場所の案内、パトロール仕事等に幅広く応用される。
【０００４】
これらのシーンでは、特定の機能を実現するために、自律移動ロボットが１つ又は複数の指定位置に移動する必要があり、ここでは自律移動ロボットの経路計画問題に関わる。従来技術において、経路算出問題に関し、自律移動ロボットは、一般的に移動命令を受信すると、目標点までどのように移動するかの経路をリアルタイムに算出するが、このリアルタイム算出過程は諸要因を考慮する必要があり、時間がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、自律移動ロボットの経路計画効率を向上させるために、ロボットの経路計画システム、方法、ロボット及び媒体を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実現するために、本出願の第一態様はロボットの経路計画システムを提供し、前記経路計画システムは、
予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択するための選択モジュールと、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御するための経路計画モジュールと、を備える。
【０００７】
本出願の第二態様はロボットの経路計画方法を提供し、前記方法は、
ロボットの経路計画システムが予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択するステップと、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御するステップと、を含む。
【０００８】
本出願の第三態様はロボットを提供し、処理装置と、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令を含むロボットの経路計画システムが記憶されている記憶装置とを備え、該少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が前記処理装置によって実行されることにより、
予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択し、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御するという
操作を実現する。
【０００９】
本出願の第四態様はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供し、それに少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が記憶されており、前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が処理装置によって実行されることにより、
予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択し、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御するという操作を実現する。
【００１０】
本発明の提供するロボットの経路計画システム、方法、ロボット及び媒体は、予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択することにより、前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する。ロボットが経路計画時に移動経路をリアルタイムで算出せずに、事前に計画された経路から選択するだけで、経路計画の過程を「算出」から「選択」に変更し、リアルタイム算出量を効果的に減少し、経路計画の効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るロボットの経路計画システムの好適な実施例の実行環境の模式図である。
【図２】本発明に係るロボットの経路計画方法の一実施例の概略フローチャートである。
【図３】本発明に係るロボットの経路計画方法の一実施例において公共図書館の領域マップから選択された各基準位置決め点の模式図である。
【図４】本発明に係るロボットの経路計画方法の一実施例において公共図書館の領域マップのＰ点からＱ点までの経路計画の模式図である。
【図５】本発明に係るロボットの経路計画方法の一実施例においてＡ点からＢ点までの経路計画の模式図である。
【図６】本発明に係るロボットの経路計画方法の一実施例において実際の指標における障害物影響要因の定量化計算の模式図である。
【図７】本発明に係るロボットの経路計画方法の一実施例においてロボットの障害回避の模式図である。
【図８】本発明に係るロボットの経路計画方法の一実施例において基準位置決め点の領域区画及びトリガ半径の模式図である。
【図９】本発明に係るロボットの経路計画システムの一実施例の機能モジュールの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照しながら実施例と合わせて本発明の目的の実現、機能的特徴及び利点についてさらに説明する。
【００１３】
本発明の解決しようとする技術的課題、技術的解決手段及び有益な効果をより明らかにするために、以下、図面と実施例を参照しながら本発明について詳細に説明する。本明細書に記載された具体的な実施例は、単に本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するためのものではないことが理解される。
【００１４】
図１に示すように、本発明に係るロボットの経路計画システムの好適な実施例の実行環境の模式図である。本実施例において、ロボットの経路計画システム１０は、ロボット１にインストールして実行される。該ロボット１は、システムバスを介して相互に通信可能に接続されている記憶装置１１、プロセッサ１２及びディスプレイ１３を含むが、これらに限定されない。図１は部品１１−１３を有するロボット１のみを示すが、理解されるように、示される全ての部品を搭載する必要はなく、また、より多くの又はより少ない部品を代わりに搭載することも可能である。
【００１５】
ここで、記憶装置１１は、メモリ及び少なくとも１種の読み取り可能な記憶媒体を含む。メモリは、ロボット１の動作にキャッシュを提供する。読み取り可能な記憶媒体は、例えばフラッシュメモリ、ハードディスク、マルチメディアカード、カード型記憶装置などの不揮発性記憶媒体であってもよい。幾つかの実施例において、読み取り可能な記憶媒体は、例えばロボット１のハードディスクなどのロボット１の内部記憶ユニットであってもよい。別の実施例において、該不揮発性記憶媒体は、例えばロボット１に搭載されている外付けハードディスク、スマートメディアカード（Ｓｍａｒｔ  Ｍｅｄｉａ（登録商標）  Ｃａｒｄ、ＳＭＣ）、セキュアデジタル（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ、ＳＤ）カード、フラッシュカード（Ｆｌａｓｈ  Ｃａｒｄ）などのロボット１の外部記憶機器であってもよい。本実施例において、記憶装置１１の読み取り可能な記憶媒体は、通常、例えば本出願の一実施例におけるロボットの経路計画システム１０のプログラムコードなどのロボット１にインストールされているオペレーティングシステムや種々のアプリケーションソフトウェアを記憶するために用いられる。また、記憶装置１１は、出力済み又は出力すべき各種のデータを一時的に記憶するために用いることができる。
【００１６】
幾つかの実施例において、プロセッサ１２は、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルプロセッサなどを含んでもよい。プロセッサ１２は、通常ロボット１の動作を制御するために用いられる。本実施例において、プロセッサ１２は、例えばロボットの経路計画システム１０の実行などの記憶装置１１に記憶されたプログラムコードの実行やデータ処理に用いられる。
【００１７】
幾つかの実施例において、ディスプレイ１３は、ＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイ、タッチ液晶ディスプレイ及びＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、有機発光ダイオード）タッチディスプレイなどであってもよい。ディスプレイ１３は、ロボット１において処理された情報、及び、例えばアプリケーションメニューインタフェース、アプリケーションアイコンインタフェースなどの可視化されたユーザインタフェースを表示するために用いられる。ロボット１の部品１１−１３は、システムバスを介して相互に通信する。
【００１８】
ロボットの経路計画システム１０は、記憶装置１１に記憶された少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令を含み、該少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がプロセッサ１２によって実行されることにより、本出願の各実施例のロボットの経路計画方法を実現する。後述するように、該少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令は、その各部分によって実現される機能により、異なるロジックモジュールに区画されてもよい。
【００１９】
一実施例において、ロボットの経路計画システム１０がプロセッサ１２によって実行される時、以下の操作を実現する。まず予め決められた領域マップにおいてロボット１の移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択し、そしてロボット１を第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、第一位置点から第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいてロボット１を第二位置点に移動させるように制御する。一実施例において、ロボットの経路計画システム１０は、記憶装置１１に記憶されており、記憶装置１１に記憶された少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令を含み、該少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がプロセッサ１２によって実行されることにより、本出願の各実施例のロボットの経路計画方法を実現する。
【００２０】
本発明は、ロボットの経路計画方法を提供する。
【００２１】
図２に示すように、図２は本発明に係るロボットの経路計画方法の一実施例の概略フローチャートである。
【００２２】
一実施例において、該ロボットの経路計画方法は、ステップＳ１０と、ステップＳ２０と、を含む。
【００２３】
ステップＳ１０：ロボットの経路計画システムが予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択する。
【００２４】
本実施例において、予め決められた領域マップにおいて１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択する。例えば、公共図書館の領域マップの場合、図３に示すように、相互に連通するロボットの移動可能な各経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として選択でき、図３の複数の比較的小さな黒丸は公共図書館の領域マップにおいて選択された各基準位置決め点であり、各基準位置決め点がいずれも公共図書館の領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に位置し、図３の比較的大きな黒丸は公共図書館の領域マップにおいてロボットが通過不能な障害物である。
【００２５】
ステップＳ２０：前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する。
【００２６】
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、すなわちロボットを第一位置点（例えば、図３及び図４に示すＰ点）から第二位置点（例えば、図３及び図４に示すＱ点）に移動させる必要がある場合、ロボットの経路計画システムは、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、第一位置点から第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する。例えば、領域マップにおいて選択した各基準位置決め点に対し、異なる基準位置決め点の間の複数の移動可能な経路ｙ１、ｙ２、ｙ３を予め決めることができ、図４に示すように、基準位置決め点Ａと基準位置決め点Ｂとの間に複数の移動可能な経路を予め決めることができ、決められた複数の移動可能な経路はいずれも比較的大きな黒丸を迂回し、すなわちロボットが正常に移動できるようにロボットが通過不能な障害物を迂回することができる。第一位置点Ｐ点がその付近の基準位置決め点Ａに円滑に移動でき、第二位置点Ｑ点がその付近の基準位置決め点Ｂに円滑に移動できれば、ロボットの経路計画システムは、必要に応じて基準位置決め点Ａと基準位置決め点Ｂとの間に予め決められた複数の移動可能な経路から１つの経路を、解析されたロボットの移動経路として選択することで、ロボットの第一位置点から第二位置点までの移動を完了できる。例えば、ロボットの移動経路を最短にする必要がある場合、基準位置決め点Ａと基準位置決め点Ｂとの間に予め決められた移動可能な経路ｙ１又はｙ３を選択すればよい、などである。
【００２７】
本実施例は、予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択することにより、前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する。ロボットが経路計画時に移動経路をリアルタイムで算出せずに、事前に計画された経路から選択するだけで、経路計画の過程を「算出」から「選択」に変更し、リアルタイム算出量を効果的に減少し、経路計画の効率を向上させる。
【００２８】
さらに、前記予め決められた経路解析ルールは、
第一位置点に最も近い第一基準位置決め点（例えば、図４に示すＡ点）、及び第二位置点に最も近い第二基準位置決め点（例えば、図４に示すＢ点）を決めることと、
前記第一位置点から前記第一基準位置決め点までの経路、及び前記第二位置点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第一計画方式で計画することと、
前記第一基準位置決め点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第二計画方式で計画し、第二計画経路を得ることと、を含む。
【００２９】
ここで、前記第一計画方式は、
２つの位置点の間に障害物がない場合、２つの位置点の間の直線経路を取り、２つの位置点の間に障害物がある場合、障害物を迂回する２つの位置点の間の最短経路を取る。具体的には、前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の直線経路を取り、例えばＰ点からＡ点までの直線経路を取る。前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間の直線経路を取り、例えばＱ点からＢ点までの直線経路を取る。前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取り、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取ることである。
【００３０】
さらに、前記第二計画方式は、
予め決められた第一基準位置決め点、第二基準位置決め点及び選択可能な計画経路のマッピング関係に基づき、第一基準位置決め点及び第二基準位置決め点に対応する選択可能な計画経路を決めるステップｈ１と、
予め決められた採点ルールに従って各選択可能な計画経路に対応する得点を算出するステップｈ２と、
最高得点の選択可能な計画経路が１つのみであれば、該選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路とするステップｈ３と、
最高得点の選択可能な計画経路が複数であれば、複数の最高得点の選択可能な計画経路から１つの選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路としてランダムに選択するステップｈ４と、を含む。
【００３１】
さらに、前記ステップｈ１とｈ２との間に、予め決められた選別方式を採用して選択可能な計画経路をフィルタリングすることで、得点算出対象の選択可能な計画経路を選別するステップをさらに含む。
【００３２】
前記予め決められた選別方式は、各選択可能な計画経路から、予め決められた特定基準位置決め点を含む選択可能な計画経路を選別し、かつ選別された選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路とするステップを含む。例えば、ロボットがＡ点からＢ点に移動する過程で広告を再生する必要があり、かつ広告が人の多い経路Ｍ−Ｎで再生する必要がある場合、ロボットは経路計画過程で特定の基準位置決め点Ｍ及びＮを通過しなければならず、ＡからＢまでの選択可能な経路が該特定基準位置決め点Ｍ及びＮを含まなければならない。よって、経路の選択過程を簡略化するように、該特定基準位置決め点Ｍ及びＮを含む選択可能な経路のみに対して得点算出を行う。
【００３３】
別の選別方式では、さらに予め決められた算出公式に基づいて各選択可能な計画経路に対応する全長をそれぞれ算出し、かつ各選択可能な計画経路の全長と第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの最短経路の全長との差をそれぞれ算出し、第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの最短経路は、第一基準位置決め点と第二基準位置決め点との直線距離であってもよいし、第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの各選択可能な計画経路のうちの最短経路であってもよい。対応する差が予め設定された閾値よりも小さい選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路として選別する。すなわち経路長さが比較的短い選択可能な計画経路を選別するように選択することで、最適計画経路の選択効率を向上させる。
【００３４】
さらに、予め決められた算出公式に基づいて各選択可能な計画経路に対応する全長をそれぞれ算出する時、前記予め決められた算出公式は、以下であり、
2019521401.tif 000003
ここで、ｄ（ｐａｔｈ）は経路の全長であり、さらに以下を含み、
2019521401.tif 000004
それにより、各選択可能な計画経路において各基準位置決め点を１回しか通過できないように限定し、最悪の場合は、各基準位置決め点を通過する必要がある。
ｘｉｊ∈｛０，１｝，ｉ，ｊ＝１，２，…，ｎ，ｉ≠ｊと定義し、拘束条件判定変数ｘｉｊ＝１である場合にロボットがこの経路を選択することを示し、ｘｉｊ＝０である場合にロボットがこの経路を選択しないことを示す。
【００３５】
さらに、予め決められた採点ルールに従って各選択可能な計画経路に対応する得点を算出する時に、前記予め決められた採点ルールは、各選択可能な計画経路に対応する走行距離影響要因、走行時間影響要因及び／又は障害物影響要因に基づいて採点することであり、ここで、各選択可能な計画経路に対応する得点は、該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路の得点の和である。
【００３６】
具体的には、最後に選択された経路は以下のように定義され、
2019521401.tif 000005
ここで、Ｓｃｏｒｅ（ｐａｔｈｉ）は番号がｉの経路の総合得点であり、経路の総合得点公式は、以下であり、
2019521401.tif 000006
ここで、ｏ（ｉ）は影響要因であり、前記影響要因は、走行距離影響要因、走行時間影響要因、障害物（例えば、障害回避の難易度）影響要因などを含み、ある影響要因に対し、経路全体の該影響要因の得点は各経路の得点の和であり、すなわち、
2019521401.tif 000007
ここで、Ｌｋ，ｋ＋１はＡからＢまでの経路において２つずつの隣接するノード間の経路の該影響要因の得点である。例えば、図５に示すように、ロボットにはＡ点からＢ点までｐａｔｈ１＝Ａ−Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３−Ｂ、ｐａｔｈ２＝Ａ−Ｍ１−Ｍ２−Ｍ３−Ｂ、ｐａｔｈ３＝Ａ−Ｎ１−Ｎ２−Ｎ３−Ｂという３つの経路があり、ここで、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｍｉ（ｉ＝１，２，３）が基準位置決め点であると仮定すれば、ｐａｔｈ１経路の長さはｄ（ｐａｔｈ１）であり、ｐａｔｈ２経路の長さはｄ（ｐａｔｈ２）であり、ｐａｔｈ３経路の長さはｄ（ｐａｔｈ３）である。各選択可能な計画経路に対応する得点は、該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路の得点の和であり、例えばｐａｔｈ１経路に対応する得点は、該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路Ａ−Ｌ１、Ｌ１−Ｌ２、Ｌ２−Ｌ３、Ｌ３−Ｂの得点の和である。
【００３７】
さらに、選択可能な計画経路の採点公式は、以下であり、
2019521401.tif 000008
ここで、ｏ（ｔ）は選択可能な計画経路の時間得点であり、ｏ（ｄ）は選択可能な計画経路の距離得点であり、ａ、ｂは予め決められた重みであり、ｉ番目の選択可能な計画経路の時間得点ｏｉ（ｔ）は以下のように定義され、
2019521401.tif 000009
ここで、Ｔ（ｐａｔｈ１）、Ｔ（ｐａｔｈ２）……Ｔ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、Ｔ（ｐａｔｈｉ）はｉ番目の選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、ｋｔｉはｉ番目の選択可能な計画経路の時間ペナルティ係数であり、該時間ペナルティ係数は、ロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多くかかる時間であり、ｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の経路長さであり、ｖｉはｉ番目の選択可能な計画経路におけるロボットの速度であり、Ｐｉはｉ番目の選択可能な計画経路における障害物の存在確率である。
【００３８】
ｉ番目の選択可能な計画経路の距離得点ｏｉ（ｄ）は、以下のように定義され、
2019521401.tif 000010
ここで、ｄ（ｐａｔｈ１）、ｄ（ｐａｔｈ２）……ｄ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの走行距離であり、ｋｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の距離ペナルティ係数であり、該距離ペナルティ係数は、ロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多く移動する距離である。
【００３９】
本実施例において、前記障害物影響要因は、障害回避の難易度係数及び障害物の存在確率を含み、１つの実施形態において、ロボットをモノのインターネットシステムに接続し、このシステムによってより多くの有用な情報を取得でき、例えば、（１）ロボットはモノのインターネットシステムサーバ処理室内のカメラの情報を取得できる。監視カメラが一般的にある固定シーンに対応するため、画像処理方法によってカメラのデータを処理することにより、ある領域における動的障害物の数及び概略分布を取得できる。（２）モノのインターネットシステムサーバは、人の移動のデータを統計して整理できる。データを統計することで、どの時間帯に、どの領域内で、人の分布が比較的集中している確率を予測できる。（３）さらに、ロボットシステムは、室内のカメラによって室内の動的障害物の分布（例えば人の分布）を取得し、かつ各区画の経路の障害物確率をリアルタイムで更新できる。よって、ロボットは現在の状況に基づいて最適経路を動的に選択できる。
【００４０】
図６に示すように、図６は実際の指標における障害物影響要因の定量化計算の模式図であり、ロボットの走行経路を複数の領域に分割する。
（１）２つずつの「基準位置決め点」間の距離ｄ、
（２）２つずつの「基準位置決め点」間の設定された移動速度ｖ、
（３）室内のカメラに基づいて取得されたリアルタイムピクチャ情報及びサーバ設定データなどが既知であるとすると、現在室内の各領域の障害回避の難易度係数ｋ及び障害物の存在確率Ｐを取得でき、さらにロボットの経路計画図にマッピングする。もし、領域ＩＩＩと領域ＩＶにおいて、人の分布が比較的集中すると、ロボットは該領域内において障害物を回避する難易度が大きくなり、すなわちｋ（ＩＩＩ）＝ｋ（ＩＶ）＞ｋ（Ｉ）＝ｋ（ＩＩ）＝ｋ（Ｖ）＝ｋ（ＶＩ）である。領域Ｉ、ＩＩと領域Ｖ、ＶＩの人の分布が近いが、履歴データから見ると、領域Ｉ及び領域ＩＩはこの時間帯に障害物の出現確率がより高く、すなわちＰ（Ｉ）＝Ｐ（ＩＩ）＞Ｐ（Ｖ）＝Ｐ（ＶＩ）である。対応する距離ペナルティ係数はｋｄであり、時間ペナルティ係数はｋｔである。
【００４１】
算出の便宜上、経路Ａ−Ｌ１、Ａ−Ｍ１、Ａ−Ｎ１の間と経路Ｂ−Ｌ３、Ｂ−Ｍ３、Ｂ−Ｎ３の間との差異を無視し、すなわち経路Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３（経路Ｌ）、Ｍ１−Ｍ２−Ｍ３（経路Ｍ）、Ｎ１−Ｎ２−Ｎ３経路（Ｎ）のみを採点する。所定の既知条件を下記表１に示す。
2019521401.tif 000011
【００４２】
上記時間採点公式及び距離採点公式に基づいて各経路が障害物要因により修正された後の時間及び距離得点を算出でき、上記選択可能な計画経路の総合採点公式に基づいて各経路の総合得点を算出でき、下記表２に示す。
2019521401.tif 000012
【００４３】
算出結果に基づき、解析により得点が最低の経路を選択でき、すなわち第三経路をロボットの最適移動計画経路とする。
【００４４】
さらに、解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する前記ステップは、以下のことを含んでいる。即ち、
ロボットの経路計画システムは、現在移動対象の経路において移動回避が必要である障害物が存在するか否かをリアルタイム又は定期的に解析する。１つの実施形態において、ロボットの経路計画システムは予め決められた領域の監視サーバ（例えば、モノのインターネットシステムサーバ）から現在移動対象の経路における障害物情報をリアルタイム又は定期的に取得し、かつ取得された障害物情報に基づいて移動回避が必要である障害物が存在するか否かを解析する。例えば、静的障害物が移動対象の経路に存在する場合、移動回避が必要であると確定し、又は、動的障害物の移動経路とロボットの移動経路に交差点が存在する場合、移動回避が必要であると確定するが、従来技術では、取得された障害物情報に基づいて移動回避が必要である障害物が存在するか否かを解析するアルゴリズムが存在するため、ここで説明を省略する。別の実施形態において、ロボットの経路計画システムは、ロボットに搭載されている障害物検出ユニット（例えば、レーダユニット）によって現在移動対象の経路における障害物情報をリアルタイム又は定期的に検出し、かつ移動回避が必要である障害物が存在するか否かを解析する。
移動回避が必要である障害物が存在すると解析する場合、ロボットの経路計画システムは現在位置を新たな第一位置点とし、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従い、新たな第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する。（例えば、図４に示すＰ点からＱ点までの計画経路）。
【００４５】
図７に示すように、図７はロボットの障害回避の模式図であり、例えば、ロボットがＡ点からＢ点に移動する必要があって、移動中にＣ点付近に動的障害物が突然出現するとする。従来技術では、ロボットはあるアルゴリズムに基づいて障害物を動的に迂回して現在位置に基づいて新たな計画経路ｙ４を再算出する。このような方法には幾つかの欠点があり、例えば、
（１）障害物を迂回する過程で、ロボットは回避経路を連続的に算出し、かつ現在位置から目標点までの経路を連続的に算出する必要がある。この過程は大量のコンピューティングリソース及び時間を消費する。
（２）ロボットは手前のこの障害物の大きさ、迂回の所要時間、迂回後の他の障害物の有無を知ることができない。例えば、ロボットの目の前が長い人の行列であり、従来の方法を採用してこの人の行列を迂回するために大量の時間がかかる。
【００４６】
それに対して、本実施例において基準位置決め点に基づいて経路を計画する方式では、ロボットは他の基準位置決め点を直接選択することで別の経路を新たに選択する。仮にＬ１、Ｌ２を基準位置決め点とする。ロボットが障害物に遭遇する時、ロボットはＢ点に到達するように別の経路Ｃ−Ｌ１−Ｌ２−Ｂを新たに選択でき、すなわちロボットは障害物を迂回せずに、別の経路を選択し、経路選択が経路のリアルタイム算出よりも効率的であり、ロボットの大量算出リソースを占有せず、よりタイムリーに応答できる。
【００４７】
さらに、ロボットの経路計画システムは、予め決められた領域マップにおいて１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択すると同時に、予め決められた領域マップにおいて各基準位置決め点に対応する位置に対応する位置点マークを設置する。前記位置点マークは人工位置標識などであってもよく、例えば、２階のＡ３領域の二番目の基準位置決め点に対応する位置の人工標識は「Ｌ１Ａ３Ｐ２」又は「Ｌ１Ａ３（２）」であってもよい。また自然位置標識などであってもよく、例えば、２階のＡ３領域の二番目の基準位置決め点に対応する位置の自然標識は「→Ａ３」であってもよい。
【００４８】
解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する前記ステップは、さらに以下のことを含んでいる。即ち、
ロボットの経路計画システムは位置をリアルタイム又は定期的に位置決めし、
予め決められた基準位置決め点とトリガ座標領域とのマッピング関係に基づき、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析し、ここで前記トリガ座標領域は基準位置決め点を円心とし、予め設定された長さを半径とする円形領域又は正方形領域などであってもよく、
現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあれば、位置点マーク識別装置（例えばカメラ）を起動して位置点マークの検出を開始し、
位置点マークを検出すると、ロボットのセンサによってロボットと検出された位置点マークとの距離及び方向を算出し、それによりロボットの現在位置及び姿勢を得て、かつロボットの現在位置及び姿勢に基づいて前進方向を校正する。
【００４９】
さらに、問い合わせごとの算出量を大幅に減少させるために、予め決められた前記基準位置決め点とトリガ座標領域とのマッピング関係に基づき、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析するステップは、
予め決められた領域と座標範囲とのマッピング関係に基づき、現在位置が位置する領域を決めることと、
予め決められた領域と基準位置決め点とのマッピング関係に基づき、現在位置に対応する目標基準位置決め点を決めることと、
現在位置が目標基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析することと、
現在位置が目標基準位置決め点のトリガ座標領域内にある場合、現在位置は基準位置決め点のトリガ座標領域内にあると確定し、又は、現在位置が目標基準位置決め点のトリガ座標領域内にない場合、現在位置は基準位置決め点のトリガ座標領域内にないと確定することと、を含む。
【００５０】
ロボットが計画経路に従って移動する過程で、ロボットは位置決め方式によって現在位置と目標点の位置を確定する必要があり、かつ移動過程で自身の位置も確定する必要がある。現在、相対的位置決めと絶対的位置決めとの組合せ方式は広く採用されている。相対的位置決めに回避不能な累積誤差問題が存在するため、絶対的位置決めの方法を採用して校正する必要がある。ロボットの相対的位置決め過程で、ロボットは、前回の位置決め結果の上で、慣性などのセンサによって測定された相対的変位により、今回の位置決め結果を算出する。位置決めごとに一定の誤差が存在し、誤差が次第に積算され、大きくなるため、最終的には一定時間後に位置決め誤差は許容できないほど大きくなる。よって、ロボットは適切な時刻にある方法を採用して位置決め情報を校正する必要がある。
【００５１】
本実施例において基準位置決め点モードで位置点マークを採用して校正し、ロボットは自身の位置に基づいて標識の位置を概略判定でき、ロボットが位置点マークを識別した後、センサによってロボットと標識との距離及び方向を算出し、ロボットの現在の位置及び姿勢を得る。
【００５２】
従来の校正方法では、ロボットは検出装置を起動して付近に位置点マークがあるか否かを常に探索し、かつ校正する必要がある。よって、広範囲に大量の位置点マークを配置する必要があり、ロボットの大量のコンピューティングリソースを浪費する。本実施例において基準位置決め点モードで、位置点マークの配置範囲を基準位置決め点付近まで縮小し、大量の標識を全面的に配置する必要がなく、基準位置決め点付近に標識を選択的に配置すればよく、それにより標識の配置数を効果的に減少し、大量の標識の配置に起因する他のタイプのマークの混同を防止する。
【００５３】
画像識別を校正手段とする実施例において、仮に各基準位置決め点の位置点マークが１枚のピクチャであれば、該ピクチャは図中の唯一の座標（ａ，ｂ）に対応する。ロボットの頭上に位置点マークピクチャを識別するためのカメラが取り付けられている。ロボットが位置点マークピクチャを捕捉した時、目標ピクチャに対するロボットの相対座標（ｍ，ｎ）を得ることができ、それによりロボットは自身の現在座標（ａ＋ｍ，ｂ＋ｎ）を得て、かつ該座標を現在正確な座標とし、座標校正を実現する。１つの実施形態において、ロボットは移動過程で位置点マークを逃がさないために、頭上のカメラをリアルタイムで開き、ビデオを連続的に処理する。別の実施形態の基準位置決め点モードで、ロボットが基準位置決め点のトリガ座標領域すなわちトリガ半径に入る場合のみ、カメラは開かれて位置点マークを捕捉して校正する。よって、本実施例は基準位置決め点のトリガ座標領域を設置することでロボットの校正タイミングを提供し、かつロボットの制御を容易にし、それにより算出量及びリソース消費量を低減させる。
【００５４】
基準位置決め点モードでロボットの現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析する時、１つの実施形態においてロボットが現在座標及びデータベースにおける各基準位置決め点の座標を利用してリアルタイムで算出し、現在座標とある基準位置決め点の座標がトリガ半径よりも小さいか否かを判断する。探索過程を加速するために、別の実施形態において、マップ及び基準位置決め点に対して分割分類を行い、問い合わせ時に全ての基準位置決め点を問い合わせしないで、自身の位置する領域を判断することで、領域を構成する基準位置決め点のみを問い合わせ、それにより問い合わせごとの算出量を大幅に減少させる。図８に示すように、図８は基準位置決め点領域区画及びトリガ半径の模式図であり、該校正手段はステップ１、ステップ２、ステップ３、ステップ４及びステップ５を含む。
【００５５】
ステップ１：基準位置決め点ｒを利用してマップを複数の多角形領域１、２……９に分割し、各基準位置決め点には対応する半径のトリガ半径Ｒがある。
【００５６】
ステップ２：ロボットは現在座標がどの領域内にあるかを判断する。例えば、図８ではロボットが現在番号５の領域内に位置する。
【００５７】
ステップ３：ロボットがある多角形領域内にある時、ロボットは時間ｔの間隔で問い合わせて自身の現在座標がこの領域コーナー点の基準位置決め点のトリガ半径内にあるか否かを確認する。例えば、図８に示すように、ロボットの現在座標が番号５の方形領域内に位置し、ロボットは現在座標が該領域を構成する４つのコーナー点の基準位置決め点の領域（すなわち番号がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの基準位置決め点で構成される領域）内にあるか否かのみを問い合わせて確認する。
【００５８】
ステップ４：現在座標が既にある基準位置決め点のトリガ半径領域に入ると解析すると、ロボットは位置点マーク識別装置（例えばカメラ）を開いて位置点マークの検出を開始する。
【００５９】
ステップ５：位置点マークを検出すると、ロボットは算出された座標情報によって現在座標を校正する。
【００６０】
本発明は、さらにロボットの経路計画システムを提供する。
【００６１】
図９に示すように、本発明に係るロボットの経路計画システム１０の好適な実施例の機能モジュール図である。本実施例において、ロボットの経路計画システム１０は１つ又は複数のモジュールに分割されてもよく、１つ又は複数の前記モジュールは記憶装置１１に記憶されており、かつ１つ又は複数のプロセッサ（本実施例においてプロセッサ１２）で実行されることで、本発明を完成する。例えば、図９では、ロボットの経路計画システム１０は選択モジュール０１、経路計画モジュール０２に分割されてもよい。本発明でいうモジュールは特定の機能を果たすことが可能な一連のコンピュータプログラム命令セグメントであり、プログラムよりもロボットの経路計画システム１０のロボット１における実行過程の記述に適する。以下、選択モジュール０１、経路計画モジュール０２の機能について詳細に説明する。
【００６２】
選択モジュール０１は、予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択するために用いられる。
【００６３】
本実施例において、予め決められた領域マップにおいて１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択する。例えば、公共図書館の領域マップの場合、図３に示すように、相互に連通するロボットの移動可能な各経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として選択でき、図３の複数の比較的小さな黒丸は公共図書館の領域マップにおいて選択された各基準位置決め点であり、各基準位置決め点がいずれも公共図書館の領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に位置し、図３の比較的大きな黒丸は公共図書館の領域マップにおいてロボットが通過不能な障害物である。
【００６４】
経路計画モジュール０２は、前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御するために用いられる。
【００６５】
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、すなわちロボットを第一位置点（例えば、図３及び図４に示すＰ点）から第二位置点（例えば、図３及び図４に示すＱ点）に移動させる必要がある場合、ロボットの経路計画システムは、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、第一位置点から第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する。例えば、領域マップにおいて選択した各基準位置決め点に対し、異なる基準位置決め点の間の複数の移動可能な経路ｙ１、ｙ２、ｙ３を予め決めることができ、図４に示すように、基準位置決め点Ａと基準位置決め点Ｂとの間に複数の移動可能な経路を予め決めることができ、決められた複数の移動可能な経路はいずれも比較的大きな黒丸を迂回し、すなわちロボットが正常に移動できるようにロボットが通過不能な障害物を迂回することができる。第一位置点Ｐ点がその付近の基準位置決め点Ａに円滑に移動でき、第二位置点Ｑ点がその付近の基準位置決め点Ｂに円滑に移動できれば、ロボットの経路計画システムは、必要に応じて基準位置決め点Ａと基準位置決め点Ｂとの間に予め決められた複数の移動可能な経路から１つの経路を、解析されたロボットの移動経路として選択することで、ロボットの第一位置点から第二位置点までの移動を完了できる。例えば、ロボットの移動経路を最短にする必要がある場合、基準位置決め点Ａと基準位置決め点Ｂとの間に予め決められた移動可能な経路ｙ１又はｙ３を選択すればよい、などである。
【００６６】
本実施例は、多角形により、前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する。ロボットが経路計画時に移動経路をリアルタイムで算出せずに、事前に計画された経路から選択するだけで、経路計画の過程を「算出」から「選択」に変更し、リアルタイム算出量を効果的に減少し、経路計画の効率を向上させる。
【００６７】
さらに、前記予め決められた経路解析ルールは、
第一位置点に最も近い第一基準位置決め点（例えば、図４に示すＡ点）、及び第二位置点に最も近い第二基準位置決め点（例えば、図４に示すＢ点）を決めることと、
前記第一位置点から前記第一基準位置決め点までの経路、及び前記第二位置点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第一計画方式で計画することと、
前記第一基準位置決め点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第二計画方式で計画し、第二計画経路を得ることと、を含む。
【００６８】
ここで、前記第一計画方式は、
２つの位置点の間に障害物がない場合、２つの位置点の間の直線経路を取り、２つの位置点の間に障害物がある場合、障害物を迂回する２つの位置点の間の最短経路を取る。具体的には、前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の直線経路を取り、例えばＰ点からＡ点までの直線経路を取る。前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間の直線経路を取り、例えばＱ点からＢ点までの直線経路を取る。前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取り、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取ることである。
【００６９】
さらに、前記第二計画方式は、
予め決められた第一基準位置決め点、第二基準位置決め点及び選択可能な計画経路のマッピング関係に基づき、第一基準位置決め点及び第二基準位置決め点に対応する選択可能な計画経路を決めるステップｈ１と、
予め決められた採点ルールに従って各選択可能な計画経路に対応する得点を算出するステップｈ２と、
最高得点の選択可能な計画経路が１つのみであれば、該選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路とするステップｈ３と、
最高得点の選択可能な計画経路が複数であれば、複数の最高得点の選択可能な計画経路から１つの選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路としてランダムに選択するステップｈ４と、を含む。
【００７０】
さらに、前記ステップｈ１とｈ２との間に、予め決められた選別方式を採用して選択可能な計画経路をフィルタリングすることで、得点算出対象の選択可能な計画経路を選別するステップをさらに含む。
【００７１】
前記予め決められた選別方式は、各選択可能な計画経路から、予め決められた特定基準位置決め点を含む選択可能な計画経路を選別し、かつ選別された選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路とするステップを含む。例えば、ロボットがＡ点からＢ点に移動する過程で広告を再生する必要があり、かつ広告が人の多い経路Ｍ−Ｎで再生する必要がある場合、ロボットは経路計画過程で特定基準位置決め点Ｍ及びＮを通過しなければならず、ＡからＢまでの選択可能な経路が該特定基準位置決め点Ｍ及びＮを含まなければならない。よって、経路の選択過程を簡略化するように、該特定の基準位置決め点Ｍ及びＮを含む選択可能な経路のみに対して得点算出を行う。
【００７２】
別の選別方式では、さらに予め決められた算出公式に基づいて各選択可能な計画経路に対応する全長をそれぞれ算出し、かつ各選択可能な計画経路の全長と第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの最短経路の全長との差をそれぞれ算出し、第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの最短経路は、第一基準位置決め点と第二基準位置決め点との直線距離であってもよいし、第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの各選択可能な計画経路のうちの最短経路であってもよい。対応する差が予め設定された閾値よりも小さい選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路として選別する。すなわち経路長さが比較的短い選択可能な計画経路を選別するように選択することで、最適計画経路の選択効率を向上させる。
【００７３】
さらに、予め決められた算出公式に基づいて各選択可能な計画経路に対応する全長をそれぞれ算出する時、前記予め決められた算出公式は、以下であり、
2019521401.tif 000013
ここで、ｄ（ｐａｔｈ）は経路の全長であり、さらに以下を含み、
2019521401.tif 000014
それにより、各選択可能な計画経路において各基準位置決め点を１回しか通過できないように限定し、最悪の場合、各基準位置決め点を通過する必要がある。
ｘｉｊ∈｛０，１｝，ｉ，ｊ＝１，２，…，ｎ，ｉ≠ｊと定義し、拘束条件判定変数ｘｉｊ＝１である場合にロボットがこの経路を選択することを示し、ｘｉｊ＝０である場合にロボットがこの経路を選択しないことを示す。
【００７４】
さらに、予め決められた採点ルールに従って各選択可能な計画経路に対応する得点を算出する時に、前記予め決められた採点ルールは、
各選択可能な計画経路に対応する走行距離影響要因、走行時間影響要因及び／又は障害物影響要因に基づいて採点することであり、ここで、各選択可能な計画経路に対応する得点は、該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路の得点の和である。
【００７５】
具体的には、最後に選択された経路は以下のように定義され、
2019521401.tif 000015
ここで、Ｓｃｏｒｅ（ｐａｔｈｉ）は番号がｉの経路の総合得点であり、経路の総合得点公式は、以下であり、
2019521401.tif 000016
ここで、ｏ（ｉ）は影響要因であり、前記影響要因は、走行距離影響要因、走行時間影響要因、障害物（例えば、障害回避の難易度）影響要因などを含み、ある影響要因に対し、経路全体の該影響要因の得点は各経路の得点の和であり、すなわち、
2019521401.tif 000017
ここで、Ｌｋ，ｋ＋１はＡからＢまでの経路において２つずつの隣接するノード間の経路の該影響要因の得点である。例えば、図５に示すように、ロボットにはＡ点からＢ点までｐａｔｈ１＝Ａ−Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３−Ｂ、ｐａｔｈ２＝Ａ−Ｍ１−Ｍ２−Ｍ３−Ｂ、ｐａｔｈ３＝Ａ−Ｎ１−Ｎ２−Ｎ３−Ｂという３つの経路があり、ここで、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｍｉ（ｉ＝１，２，３）が基準位置決め点であると仮定すれば、ｐａｔｈ１経路の長さはｄ（ｐａｔｈ１）であり、ｐａｔｈ２経路の長さはｄ（ｐａｔｈ２）であり、ｐａｔｈ３経路の長さはｄ（ｐａｔｈ３）である。各選択可能な計画経路に対応する得点は、該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路の得点の和であり、例えばｐａｔｈ１経路に対応する得点は、該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路Ａ−Ｌ１、Ｌ１−Ｌ２、Ｌ２−Ｌ３、Ｌ３−Ｂの得点の和である。
【００７６】
さらに、選択可能な計画経路の採点公式は、以下であり
2019521401.tif 000018
ここで、ｏ（ｔ）は選択可能な計画経路の時間得点であり、ｏ（ｄ）は選択可能な計画経路の距離得点であり、ａ、ｂは予め決められた重みであり、ｉ番目の選択可能な計画経路の時間得点ｏｉ（ｔ）は以下のように定義され、
2019521401.tif 000019
ここで、Ｔ（ｐａｔｈ１）、Ｔ（ｐａｔｈ２）……Ｔ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、Ｔ（ｐａｔｈｉ）はｉ番目の選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、ｋｔｉはｉ番目の選択可能な計画経路の時間ペナルティ係数であり、該時間ペナルティ係数は、ロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多くかかる時間であり、ｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の経路長さであり、ｖｉはｉ番目の選択可能な計画経路におけるロボットの速度であり、Ｐｉはｉ番目の選択可能な計画経路における障害物の存在確率である。
【００７７】
ｉ番目の選択可能な計画経路の距離得点ｏｉ（ｄ）は、以下のように定義され、
2019521401.tif 000020
ここで、ｄ（ｐａｔｈ１）、ｄ（ｐａｔｈ２）……ｄ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの走行距離であり、ｋｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の距離ペナルティ係数であり、該距離ペナルティ係数は、ロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多く移動する距離である。
【００７８】
本実施例において、前記障害物影響要因は、障害回避の難易度係数及び障害物の存在確率を含み、１つの実施形態において、ロボットをモノのインターネットシステムに接続し、このシステムによってより多くの有用な情報を取得でき、例えば、（１）ロボットはモノのインターネットシステムサーバ処理室内のカメラの情報を取得できる。監視カメラが一般的にある固定シーンに対応するため、画像処理方法によってカメラのデータを処理することにより、ある領域における動的障害物の数及び概略分布を取得できる。（２）モノのインターネットシステムサーバは、人の移動のデータを統計して整理できる。データを統計することで、どの時間帯に、どの領域内で、人の分布が比較的集中している確率を予測できる。（３）さらに、ロボットシステムは、室内のカメラによって室内の動的障害物の分布（例えば人の分布）を取得し、かつ各区画の経路の障害物確率をリアルタイムで更新できる。よって、ロボットは現在の状況に基づいて最適経路を動的に選択できる。
【００７９】
図６に示すように、図６は実際の指標における障害物影響要因の定量化計算の模式図であり、ロボットの走行経路を複数の領域に分割する。
（１）２つずつの「基準位置決め点」間の距離ｄ、
（２）２つずつの「基準位置決め点」間の設定された移動速度ｖ、
（３）室内のカメラに基づいて取得されたリアルタイムピクチャ情報及びサーバ設定データなどが既知であるとすると、現在室内の各領域の障害回避の難易度係数ｋ及び障害物の存在確率Ｐを取得でき、さらにロボットの経路計画図にマッピングする。例えば、領域ＩＩＩと領域ＩＶにおいて、人の分布が比較的集中すると、ロボットは該領域内において障害物を回避する難易度が大きくなり、すなわちｋ（ＩＩＩ）＝ｋ（ＩＶ）＞ｋ（Ｉ）＝ｋ（ＩＩ）＝ｋ（Ｖ）＝ｋ（ＶＩ）である。領域Ｉ、ＩＩと領域Ｖ、ＶＩの人の分布が近いが、履歴データから見ると、領域Ｉ及び領域ＩＩはこの時間帯に障害物の出現確率がより高く、すなわちＰ（Ｉ）＝Ｐ（ＩＩ）＞Ｐ（Ｖ）＝Ｐ（ＶＩ）である。対応する距離ペナルティ係数はｋｄであり、時間ペナルティ係数はｋｔである。
【００８０】
算出の便宜上、経路Ａ−Ｌ１、Ａ−Ｍ１、Ａ−Ｎ１の間と経路Ｂ−Ｌ３、Ｂ−Ｍ３、Ｂ−Ｎ３の間との差異を無視し、すなわち経路Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３（経路Ｌ）、Ｍ１−Ｍ２−Ｍ３（経路Ｍ）、Ｎ１−Ｎ２−Ｎ３経路（Ｎ）のみを採点する。所定の既知条件を下記表１に示す。
2019521401.tif 000021
【００８１】
上記時間採点公式及び距離採点公式に基づいて各経路が障害物要因により修正された後の時間及び距離得点を算出でき、上記選択可能な計画経路の総合採点公式に基づいて各経路の総合得点を算出でき、下記表２に示す。
2019521401.tif 000022
【００８２】
算出結果に基づき、解析により得点が最低の経路を選択でき、すなわち第三経路をロボットの最適移動計画経路とする。
【００８３】
さらに、上記経路計画モジュール０２は、以下のことに用いられる。即ち、
現在移動対象の経路において移動回避が必要である障害物が存在するか否かをリアルタイム又は定期的に解析する。１つの実施形態において、ロボットの経路計画システムは予め決められた領域の監視サーバ（例えば、モノのインターネットシステムサーバ）から現在移動対象の経路における障害物情報をリアルタイム又は定期的に取得し、かつ取得された障害物情報に基づいて移動回避が必要である障害物が存在するか否かを解析する。例えば、静的障害物が移動対象の経路に存在する場合、移動回避が必要であると確定し、又は、動的障害物の移動経路とロボットの移動経路に交差点が存在する場合、移動回避が必要であると確定するが、従来技術では、取得された障害物情報に基づいて移動回避が必要である障害物が存在するか否かを解析するアルゴリズムが存在するため、ここで説明を省略する。別の実施形態において、ロボットの経路計画システムは、ロボットに搭載されている障害物検出ユニット（例えば、レーダユニット）によって現在移動対象の経路における障害物情報をリアルタイム又は定期的に検出し、かつ移動回避が必要である障害物が存在するか否かを解析する。
移動回避が必要である障害物が存在すると解析する場合、ロボットの経路計画システムは現在位置を新たな第一位置点とし、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従い、新たな第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する。（例えば、図４に示すＰ点からＱ点までの計画経路）。
【００８４】
図７に示すように、図７はロボットの障害回避の模式図であり、例えば、ロボットがＡ点からＢ点に移動する必要があって、移動中にＣ点付近に動的障害物が突然出現するとする。従来技術では、ロボットはあるアルゴリズムに基づいて障害物を動的に迂回して現在位置に基づいて新たな計画経路ｙ４を再算出する。このような方法には幾つかの欠点があり、例えば、
（１）障害物を迂回する過程で、ロボットは回避経路を連続的に算出し、かつ現在位置から目標点までの経路を連続的に算出する必要がある。この過程は大量のコンピューティングリソース及び時間を消費する。
（２）ロボットは手前のこの障害物の大きさ、迂回の所要時間、迂回後の他の障害物の有無を知ることができない。例えば、ロボットの目の前が長い人の行列であり、従来の方法を採用してこの人の行列を迂回するために大量の時間がかかる。
【００８５】
それに対して、本実施例において基準位置決め点に基づいて経路を計画する方式では、ロボットは他の基準位置決め点を直接選択することで別の経路を新たに選択する。仮にＬ１、Ｌ２を基準位置決め点とする。ロボットが障害物に遭遇する時、ロボットはＢ点に到達するように別の経路Ｃ−Ｌ１−Ｌ２−Ｂを新たに選択でき、すなわちロボットは障害物を迂回せずに、別の経路を選択し、経路選択が経路のリアルタイム算出よりも効率的であり、ロボットの大量算出リソースを占有せず、よりタイムリーに応答できる。
【００８６】
さらに、上記選択モジュール０１は、予め決められた領域マップにおいて１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択すると同時に、予め決められた領域マップにおいて各基準位置決め点に対応する位置に対応する位置点マークを設置する。前記位置点マークは人工位置標識などであってもよく、例えば、２階のＡ３領域の二番目の基準位置決め点に対応する位置の人工標識は「Ｌ１Ａ３Ｐ２」又は「Ｌ１Ａ３（２）」であってもよい。また自然位置標識などであってもよく、例えば、２階のＡ３領域の二番目の基準位置決め点に対応する位置の自然標識は「→Ａ３」であってもよい。
【００８７】
上記経路計画モジュール０２は、さらに以下のことに用いられる。即ち、
位置をリアルタイム又は定期的に位置決めし、予め決められた基準位置決め点とトリガ座標領域とのマッピング関係に基づき、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析し、ここで前記トリガ座標領域は基準位置決め点を円心とし、予め設定された長さを半径とする円形領域又は正方形領域などであってもよく、
現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあれば、位置点マーク識別装置（例えばカメラ）を起動して位置点マークの検出を開始し、
位置点マークを検出すると、ロボットのセンサによってロボットと検出された位置点マークとの距離及び方向を算出し、それによりロボットの現在位置及び姿勢を得て、かつロボットの現在位置及び姿勢に基づいて前進方向を校正する。
【００８８】
さらに、問い合わせごとの算出量を大幅に減少させるために、上記経路計画モジュール０２は、さらに、
予め決められた領域と座標範囲とのマッピング関係に基づき、現在位置が位置する領域を決めること、
予め決められた領域と基準位置決め点とのマッピング関係に基づき、現在位置に対応する目標基準位置決め点を決めること、
現在位置が目標基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析すること、
現在位置が目標基準位置決め点のトリガ座標領域内にある場合、現在位置は基準位置決め点のトリガ座標領域内にあると確定し、又は、現在位置が目標基準位置決め点のトリガ座標領域内にない場合、現在位置は基準位置決め点のトリガ座標領域内にないと確定することに用いられる。
【００８９】
ロボットが計画経路に従って移動する過程で、ロボットは位置決め方式によって現在位置と目標点の位置を確定する必要があり、かつ移動過程で自身の位置も確定する必要がある。現在、相対的位置決めと絶対的位置決めとの組合せ方式は広く採用されている。相対的位置決めに回避不能な累積誤差問題が存在するため、絶対的位置決めの方法を採用して校正する必要がある。ロボットの相対的位置決め過程で、ロボットは前回の位置決め結果の上で、慣性などのセンサによって測定された相対的変位により、今回の位置決め結果を算出する。位置決めごとに一定の誤差が存在し、誤差が次第に積算され、大きくなるため、最終的には一定時間後に位置決め誤差は許容できないほど大きくなる。よって、ロボットは適切な時刻にある方法を採用して位置決め情報を校正する必要がある。
【００９０】
本実施例において基準位置決め点モードで位置点マークを採用して校正し、ロボットは自身の位置に基づいて標識の位置を概略判定でき、ロボットが位置点マークを識別した後、センサによってロボットと標識との距離及び方向を算出し、ロボットの現在の位置及び姿勢を得る。
【００９１】
従来の校正方法では、ロボットは検出装置を起動して付近に位置点マークがあるか否かを時々刻々と探索し、かつ校正する必要がある。よって、広範囲に大量の位置点マークを配置する必要があり、ロボットの大量のコンピューティングリソースを浪費する。本実施例において基準位置決め点モードで、位置点マークの配置範囲を基準位置決め点付近まで縮小し、大量の標識を全面的に配置する必要がなく、基準位置決め点付近に標識を選択的に配置すればよく、それにより標識の配置数を効果的に減少し、大量の標識の配置に起因する他のタイプのマークの混同を防止する。
【００９２】
画像識別を校正手段とする実施例において、仮に各基準位置決め点の位置点マークが１枚のピクチャであれば、該ピクチャは図中の唯一の座標（ａ，ｂ）に対応する。ロボットの頭上に位置点マークピクチャを識別するためのカメラが取り付けられている。ロボットが位置点マークピクチャを捕捉した時、目標ピクチャに対するロボットの相対座標（ｍ，ｎ）を得ることができ、それによりロボットは自身の現在座標（ａ＋ｍ，ｂ＋ｎ）を得て、かつ該座標を現在正確な座標とし、座標校正を実現する。１つの実施形態において、ロボットは移動過程で位置点マークを逃がさないために、頭上のカメラをリアルタイムで開き、ビデオを連続的に処理する。別の実施形態の基準位置決め点モードで、ロボットが基準位置決め点のトリガ座標領域すなわちトリガ半径に入る場合のみ、カメラは開かれて位置点マークを捕捉して校正する。よって、本実施例は基準位置決め点のトリガ座標領域を設置することでロボットの校正タイミングを提供し、かつロボットの制御を容易にし、それにより算出量及びリソース消費量を低減させる。
【００９３】
基準位置決め点モードでロボットの現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析する時、１つの実施形態においてロボットが現在座標及びデータベースにおける各基準位置決め点の座標を利用してリアルタイムで算出し、現在座標とある基準位置決め点の座標がトリガ半径よりも小さいか否かを判断する。探索過程を加速するために、別の実施形態において、マップ及び基準位置決め点に対して分割分類を行い、問い合わせ時に全ての基準位置決め点を問い合わせしないで、自身の位置する領域を判断することで、領域を構成する基準位置決め点のみを問い合わせ、それにより問い合わせごとの算出量を大幅に減少させる。図８に示すように、図８は基準位置決め点領域区画及びトリガ半径の模式図であり、該校正手段はステップ１、ステップ２、ステップ３、ステップ４及びステップ５を含む。
【００９４】
ステップ１：基準位置決め点ｒを利用してマップを複数の多角形領域１、２……９に分割し、各基準位置決め点には対応する半径のトリガ半径Ｒがある。
【００９５】
ステップ２：ロボットは現在座標がどの領域内にあるかを判断する。例えば図８ではロボットが現在番号５の領域内に位置する。
【００９６】
ステップ３：ロボットがある多角形領域内にある時、ロボットは時間ｔの間隔で問い合わせて自身の現在座標がこの領域コーナー点の基準位置決め点のトリガ半径内にあるか否かを確認する。例えば図８に示すように、ロボットの現在座標が番号５の方形領域内に位置し、ロボットは現在座標が該領域を構成する４つのコーナー点の基準位置決め点の領域（すなわち番号がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの基準位置決め点で構成される領域）内にあるか否かのみを問い合わせて確認する。
【００９７】
ステップ４：現在座標が既にある基準位置決め点のトリガ半径領域に入ると解析すると、ロボットは位置点マーク識別装置（例えばカメラ）を開いて位置点マークの検出を開始する。
【００９８】
ステップ５：位置点マークを検出すると、ロボットは算出された座標情報によって現在座標を校正する。
【００９９】
なお、本明細書において、用語「含む」、「含有する」又はそれらの任意の他の変形は、非排他的に含むことを意味し、それにより一連の要素を含むプロセス、方法、品物や装置はそれらの要素を含むだけでなく、かつ明確に列挙された他の要素を含み、又はこのようなプロセス、方法、品物や装置の固有の要素をさらに含む。より多くの制限がない場合に、 「１つの．．．を含む」語句に限定される要素は、前記要素を含むプロセス、方法、品物や装置の中に他の同じ要素がさらに存在する場合は除外されない。
【０１００】
以上本発明の実施形態について説明したが、当業者にとって理解できるように、上記実施例方法はソフトウェア及び必要な汎用ハードウェアプラットフォームによって実現されてもよいし、ハードウェアによって実現されてもよいが、前者がより好ましい実施形態である場合が多い。このような理解に基づき、本発明の技術的解決手段は本質的に従来技術に対する貢献部分をソフトウェア製品で表し、該コンピュータソフトウェア製品は記憶媒体（例えばＲＯＭ／ＲＡＭ、磁気ディスク、光ディスク）に記憶されており、１台の端末装置（携帯電話、コンピュータ、サーバ、エアコン又はネットワーク装置など）で本発明の様々な実施例に記載の方法を実行するための幾つかの命令を含む。
【０１０１】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。上記本発明の実施例の番号は説明するためのみであり、実施例の優劣を表さない。また、フローチャートにはロジックの順序を示したが、場合によっては、ここで記載した順序と異なる順序で示されたか又は説明されたステップが実行されてもよい。
【０１０２】
本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者であれば、種々の変形変更が可能である。例えば、ある実施例における特徴を他の実施例に適用してさらに別の実施例を得る。本発明の精神と原則内で行われるいかなる変更、等価な置換、改善なども、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。
【図１】
2019521401.tif 000029
【図２】
2019521401.tif 000030
【図３】
2019521401.tif 000031
【図４】
2019521401.tif 000032
【図５】
2019521401.tif 000033
【図６】
2019521401.tif 000034
【図７】
2019521401.tif 000035
【図８】
2019521401.tif 000036
【図９】
2019521401.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月8日(2018.8.8)
【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】
ロボットの経路計画方法であって、
ロボットの経路計画システムが予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択するステップと、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御するステップと、
を含むことを特徴とするロボットの経路計画方法。
【請求項２】
ロボットであって、処理装置と、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令を含むロボットの経路計画システムが記憶されている記憶装置とを備え、該少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が前記処理装置によって実行されることにより、
予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択し、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する
という操作を実現することを特徴とするロボット。
【請求項３】
前記予め決められた経路解析ルールは、
前記第一位置点に最も近い第一基準位置決め点、及び前記第二位置点に最も近い第二基準位置決め点を決めることと、
前記第一位置点から前記第一基準位置決め点までの経路、及び前記第二位置点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第一計画方式で計画することと、
前記第一基準位置決め点から前記第二基準位置決め点までの経路を予め設定された第二計画方式で計画し、第二計画経路を得ることと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第一計画方式は、
前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の直線経路を取り、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がない場合、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間の直線経路を取ることと、
前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取り、前記第二位置点と前記第二基準位置決め点との間に障害物がある場合、障害物を迂回する前記第一位置点と前記第一基準位置決め点との間の最短経路を取ることと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記第二計画方式は、
予め決められた第一基準位置決め点、第二基準位置決め点及び選択可能な計画経路のマッピング関係に基づき、第一基準位置決め点及び第二基準位置決め点に対応する選択可能な計画経路を決める操作ｈ１と、
予め決められた採点ルールに従って各選択可能な計画経路に対応する得点を算出する操作ｈ２と、
最高得点の選択可能な計画経路が１つのみであれば、該選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路とする操作ｈ３と、
最高得点の選択可能な計画経路が複数であれば、複数の最高得点の選択可能な計画経路から１つの選択可能な計画経路を第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの第二計画経路としてランダムに選択する操作ｈ４と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のロボット。
【請求項６】
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がまた前記処理装置によって実行されることにより、前記操作ｈ１とｈ２との間で、さらに、
各選択可能な計画経路から、予め決められた特定基準位置決め点を含む選択可能な計画経路を選別し、かつ選別された選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路とし、及び／又は、
予め決められた算出公式に基づいて各選択可能な計画経路に対応する全長をそれぞれ算出し、かつ各選択可能な計画経路の全長と第一基準位置決め点から第二基準位置決め点までの最短経路の全長との差をそれぞれ算出し、前記差が予め設定された閾値よりも小さい選択可能な計画経路を得点算出対象の選択可能な計画経路として選別する
という操作を実現することを特徴とする請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がまた前記処理装置によって実行されることにより、実現する前記操作ｈ２は、
各選択可能な計画経路に対応する走行距離影響要因、走行時間影響要因及び／又は障害物影響要因に基づいて採点することを含み、ここで、各選択可能な計画経路に対応する得点は該選択可能な計画経路において走行距離影響要因、走行時間影響要因又は障害物影響要因の影響を受けた２つずつの隣接するノード間の経路の得点の和である
ことを特徴とする請求項５に記載のロボット。
【請求項８】
選択可能な計画経路の採点公式は、以下であり、
2019521401.tif 000038
ここで、ｏ（ｔ）は選択可能な計画経路の時間得点であり、ｏ（ｄ）は選択可能な計画経路の距離得点であり、ａ、ｂは予め決められた重みであり、ｉ番目の選択可能な計画経路の時間得点ｏｉ（ｔ）は以下のように定義され、
2019521401.tif 000039
ここで、Ｔ（ｐａｔｈ１）、Ｔ（ｐａｔｈ２）……Ｔ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、Ｔ（ｐａｔｈｉ）はｉ番目の選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの所要時間であり、ｋｔｉはｉ番目の選択可能な計画経路の時間ペナルティ係数であり、該時間ペナルティ係数は、ロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多くかかる時間であり、ｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の経路長さであり、ｖｉはｉ番目の選択可能な計画経路におけるロボットの速度であり、Ｐｉはｉ番目の選択可能な計画経路における障害物の存在確率であり、
ｉ番目の選択可能な計画経路の距離得点ｏｉ（ｄ）は以下のように定義され、
2019521401.tif 000040
ここで、ｄ（ｐａｔｈ１）、ｄ（ｐａｔｈ２）……ｄ（ｐａｔｈｎ）は異なる選択可能な計画経路でロボットが目標点に移動するまでの走行距離であり、ｋｄｉはｉ番目の選択可能な計画経路の距離ペナルティ係数であり、該距離ペナルティ係数はロボットがｉ番目の選択可能な計画経路内で障害物を迂回するためにより多く移動する距離である
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がまた前記処理装置によって実行されることにより、
現在移動対象の経路において移動回避が必要である障害物が存在するか否かをリアルタイム又は定期的に解析し、移動回避が必要である障害物が存在すると解析する場合、現在位置を新たな第一位置点とし、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、新たな第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいてロボットを前記第二位置点に移動させるように制御することに用いられる
という操作が実現できることを特徴とする請求項２−８のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令がまた前記処理装置によって実行されることにより、
予め決められた領域マップにおいて各基準位置決め点に対応する位置に対応する位置点マークを設置し、
位置をリアルタイム又は定期的に位置決めし、予め決められた基準位置決め点とトリガ座標領域とのマッピング関係に基づき、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあるか否かを解析し、現在位置が基準位置決め点のトリガ座標領域内にあれば、位置点マーク識別装置を起動して位置点マークの検出を開始し、位置点マークを検出すると、ロボットのセンサによってロボットと検出された位置点マークとの距離及び方向を算出し、それによりロボットの現在位置及び姿勢を得て、かつロボットの現在位置及び姿勢に基づいて前進方向を校正する
という操作が実現できることを特徴とする請求項２−８のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１１】
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、それに少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が記憶されており、前記少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能な命令が処理装置によって実行されることにより、
予め決められた領域マップにおいてロボットの移動可能な経路に１つ又は複数の位置点を基準位置決め点として予め選択し、
前記ロボットを第一位置点から第二位置点に移動させる命令を受信すると、設置された基準位置決め点に基づいて予め決められた経路解析ルールに従って、前記第一位置点から前記第二位置点までの経路を解析し、かつ解析された経路に基づいて前記ロボットを前記第二位置点に移動させるように制御する
という操作を実現することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【国際調査報告】
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