(57)【要約】  飛び出しが予想される危険箇所においても、インフラなどの設置を必要とせずに、安定した衝突回避動作を可能とすること。本発明に係る自律移動体は、環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサ（１６）と、測距センサ（１６）の距離測定値を測定点の距離情報として取得する距離情報取得部（２１）と、互いに近接する測定点を当該測定点間の距離差に応じて同一の物体として分別し、当該分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、物体の端点を危険箇所として抽出する危険箇所抽出部（２２）と、を備えており、抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動するものである。
2011064821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境内を移動始点から移動終点へと自律的に移動する自律移動体であって、
前記環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサと、
前記測距センサの距離測定値を測定点の距離情報として取得する距離情報取得部と、
互いに近接する測定点を当該測定点間の距離差に応じて同一の物体として分別し、当該分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、前記物体の端点を危険箇所として抽出する危険箇所抽出部と、を備え、
前記抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動する
ことを特徴とする自律移動体。
【請求項２】
前記危険箇所抽出部は、
互いに近接する測定点間の距離差が、前記自律移動体からの距離に応じて大きくなる閾値以上であるか否かを判定し、前記距離差が前記閾値より小さい場合に、前記互いに近接する測定点を同一の物体として分別する
ことを特徴する請求項１に記載の自律移動体。
【請求項３】
前記危険箇所抽出部は、
前記危険箇所として抽出した前記物体の端点を危険候補箇所として、当該危険候補箇所を基点として同一物体の他方の端点を結ぶ直線と、前記自律移動体の進行方向と、がなす角度が、所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記角度が所定の閾値以上である場合に、当該危険候補箇所を危険箇所として抽出する
ことを特徴する請求項１又は２に記載の自律移動体。
【請求項４】
前記自律移動体が前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所に進入する場合に、
前記危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定する安全速度選定部を更に備え、
前記安全速度選定部で選定した移動速度に従って前記危険箇所へと進入する
ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項５】
前記移動始点から前記移動終点までの経路を作成する経路計画部を更に備え、
前記経路計画部は、
前記自律移動体が前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所を回避して移動する場合に、
前記危険箇所を反映させた地図情報を用いて、前記危険箇所を回避する経路を作成し、当該作成した経路上を移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項６】
前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定する安全速度選定部と、
前記移動始点から前記移動終点までの経路を作成する経路計画部と、を更に備え、
前記自律移動体が前記危険箇所に接近する場合には、
前記安全速度選定部で選定した移動速度に従って前記危険箇所へと進入する、又は、前記経路計画部で作成した前記危険箇所を回避するような経路上を移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項７】
環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサを備えた自律移動体の制御方法であって、
前記測距センサの距離測定値を測定点の距離情報として取得し、
互いに近接する測定点を当該測定点間の距離差に応じて同一の物体として分別し、
前記分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、前記物体の端点を危険箇所として抽出し、
前記抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動制御を行う
自律移動体の制御方法。
【請求項８】
前記危険箇所の抽出において、
互いに近接する測定点間の距離差が、前記自律移動体からの距離に応じて大きくなる閾値以上であるか否かを判定し、
前記距離差が前記閾値より小さい場合に、前記互いに近接する測定点を同一の物体として分別する
ことを特徴する請求項７に記載の自律移動体の制御方法。
【請求項９】
前記危険箇所の抽出において、
前記危険箇所として抽出した前記物体の端点を危険候補箇所として、当該危険候補箇所を基点として同一物体の他方の端点を結ぶ直線と、前記自律移動体の進行方向と、がなす角度が、所定の閾値以上であるか否かを判定し、
前記角度が所定の閾値以上である場合に、当該危険候補箇所を危険箇所として抽出する
ことを特徴する請求項７又は８に記載の自律移動体の制御方法。
【請求項１０】
前記自律移動体が前記危険箇所に進入する場合には、
前記危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定し、当該選定した移動速度に従って移動する
ことを特徴とする請求項７に記載の自律移動体の制御方法。
【請求項１１】
前記自律移動体が前記危険箇所を回避して移動する場合には、
前記危険箇所を反映させた地図情報を用いて、前記危険箇所を回避する経路を作成し、当該作成した経路上を移動する
ことを特徴とする請求項７に記載の自律移動体の制御方法。
【請求項１２】
前記自律移動体が前記危険箇所に接近する場合には、
前記危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する、又は、前記危険箇所を回避するような経路上を移動する
ことを特徴とする請求項７に記載の自律移動体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば飛び出しが予想される危険箇所が存在する環境内を自律的に移動する自律移動体及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境内を自律的に移動するロボットが開発されている。ロボットが移動する環境内には、例えば交差点などの人や移動障害物の飛び出しが予想される危険箇所が存在している。ロボットがこのような危険箇所に進入する際に、ロボット自身に搭載した外界センサにより人や移動障害物を検出し、検出後に衝突を回避するための減速を開始するものとしては、衝突回避動作が間に合わずに、飛び出してくる人や移動障害物と衝突してしまうおそれがある。このため、自律移動ロボットは、飛び出しが予想される危険箇所において衝突を回避する安全な移動制御が求められる。【０００３】
特許文献１には、細い通路を移動中に、その周囲の壁を原因として減速することを防止する技術が開示されている。特許文献１では、減速の必要性を判断するためのセンサ監視範囲を、交差点に差し掛かる部分に予め設置したインフラ情報に基づき動的に変化させている。【０００４】
また、本発明に関連する他の技術として、特許文献２乃至５に開示された技術がある。例えば特許文献２には、障害物の危険度を所定の予測時間ごとに検出して、その危険度に応じて危険を回避しながら目的地に進行する障害物回避装置が開示されている。また、特許文献３には、他の無人自走体の位置データがエリア内に含まれるか否かを判定し、位置データが停止エリア内に含まれる場合には無人自走体を停止させ、減速エリア内に含まれる場合には無人自走体を減速させるように走行を制御する無人自走体の衝突防止運転方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０４２８４５号公報
【特許文献２】特開平０６−１３８９４１号公報
【特許文献３】特開平０５−１２７７４７号公報
【特許文献４】特開２００２−２８７８２４号公報
【特許文献５】特開平０６−２６５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１などに開示される従来技術では、交差点などの危険箇所を検出するためマーカなどのインフラを予め環境内に設置しておき、そのインフラ情報を用いて危険箇所の認識を行っていた。すなわち、自律移動ロボット自身の機能により飛び出しが予想される危険箇所を検出するものではなく、マーカなどのインフラを予め環境内に設置しておく必要があった。このため、実用に際してはインフラ設置に多大なコストを要するという問題があった。【０００７】
本発明の目的は、人や移動障害物などの飛び出しが予想される危険箇所においても、インフラなどの設置を必要とせずに、安定した衝突回避動作を可能とする自律移動体及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る自律移動体は、環境内を移動始点から移動終点へと自律的に移動する自律移動体であって、前記環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサと、前記測距センサの距離測定値を測定点の距離情報として取得する距離情報取得部と、互いに近接する測定点を当該測定点間の距離差に応じて同一の物体として分別し、当該分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、前記物体の端点を危険箇所として抽出する危険箇所抽出部と、を備え、前記抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動することを特徴とするものである。【０００９】
これにより、測距センサの測定値を用いて飛び出し危険箇所を予測し、危険箇所へと進入する際に速度を落とす、或いは、危険箇所を回避する経路を作成して移動するなどの衝突回避動作を行うことで、飛び出し危険箇所においても、インフラなどの設置を必要とせずに、移動障害物との衝突を安定して回避することができる。【００１０】
また、前記危険箇所抽出部は、互いに近接する測定点間の距離差が、前記自律移動体からの距離に応じて大きくなる閾値以上であるか否かを判定し、前記距離差が前記閾値より小さい場合に、前記互いに近接する測定点を同一の物体として分別するようにしてもよい。これにより、物体の分別をより良好に行うことができるため、不必要な回避動作の発生を抑制することができ、より安定して移動を行うことができる。【００１１】
さらにまた、前記危険箇所抽出部は、前記危険箇所として抽出した前記物体の端点を危険候補箇所として、当該危険候補箇所を基点として同一物体の他方の端点を結ぶ直線と、前記自律移動体の進行方向と、がなす角度が、所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記角度が所定の閾値以上である場合に、当該危険候補箇所を危険箇所として抽出するようにしてもよい。これにより、危険箇所の判定をより良好に行うことができるため、不必要な回避動作の発生を抑制することができ、より安定して移動を行うことができる。【００１２】
また、前記自律移動体が前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所に進入する場合に、前記危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定する安全速度選定部を更に備え、安全速度選定部で選定した移動速度に従って前記危険箇所へと進入するようにしてもよい。これにより、危険箇所に進入する場合においても、より安全に衝突を回避することができる。【００１３】
さらにまた、前記移動始点から前記移動終点までの経路を作成する経路計画部を更に備え、前記経路計画部は、前記自律移動体が前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所を回避して移動する場合に、前記危険箇所を反映させた地図情報を用いて、前記危険箇所を回避する経路を作成し、当該作成した経路上を移動するようにしてもよい。これにより、危険箇所を回避して、より安全かつ効率的に移動することができる。【００１４】
また、前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定する安全速度選定部と、前記移動始点から前記移動終点までの経路を作成する経路計画部と、を更に備え、前記自律移動体が前記危険箇所に接近する場合には、前記安全速度選定部で選定した移動速度に従って前記危険箇所へと進入する、又は、前記経路計画部で作成した前記危険箇所を回避するような経路上を移動するようにしてもよい。これにより、危険箇所を抽出した場合に、より良好に回避動作を行うことができる。【００１５】
本発明に係る自律移動体の制御方法は、環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサを備えた自律移動体の制御方法であって、前記測距センサの距離測定値を測定点の距離情報として取得し、互いに近接する測定点を当該測定点間の距離差に応じて同一の物体として分別し、前記分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、前記物体の端点を危険箇所として抽出し、前記抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動制御を行うものである。【００１６】
これにより、測距センサの測定値を用いて飛び出し危険箇所を予測し、危険箇所へと進入する際に速度を落とす、或いは、危険箇所を回避する経路を作成して移動するなどの衝突回避動作を行うことで、飛び出し危険箇所においても、インフラなどの設置を必要とせずに、移動障害物との衝突を安定して回避することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、人や移動障害物などの飛び出しが予想される危険箇所においても、インフラなどの設置を必要とせずに、安定した衝突回避動作を可能とする自律移動体及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】実施の形態１に係る自律移動体の構成を示す図である。
【図１Ｂ】実施の形態１に係る自律移動体の側面図である。
【図２】実施の形態１に係る制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る測距センサ１６による環境の測定（距離測定）のようすを示す図である。
【図４】実施の形態１に係る測距センサ１６により取得した測定点を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る測定点のカテゴライズを説明する図である。
【図６】実施の形態１に係る測定点のカテゴライズに使用する閾値の変化を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る物体の始点と終点を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る危険箇所の判別を示す図である。
【図９】実施の形態１に係る危険箇所判定の具体例を説明する図である。
【図１０】実施の形態１に係る抽出された危険箇所を示す図である。
【図１１Ａ】実施の形態１に係る逆方向からの危険箇所の認識処理を説明する図である。
【図１１Ｂ】実施の形態１に係る逆方向からの危険箇所の認識処理を説明する図である。
【図１２】実施の形態１に係る安全速度の選定に用いる減速テーブルを示すグラフである。
【図１３】実施の形態１に係る危険箇所にポテンシャルを設定する図である。
【図１４】実施の形態１に係るグリッドマップを用いた経路計画を示す図である。
【図１５】実施の形態１に係る危険箇所を反映させたグリッドマップを用いた経路計画を示す図である。
【図１６】その他の実施の形態に係る自律移動体の構成を示す図である。
【図１７】その他の実施の形態に係る危険箇所の監視範囲を限定したようすを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１Ａ及び図１Ｂに、本実施の形態に係る自律移動体としての車両を示す。図１Ａは、車両１０の概略的な機能構成を示す図であり、図１Ｂは、車両１０の側面図である。車両１０の移動環境内には、既知の固定障害物や、測距センサにより検知された固定障害物及び移動障害物などが存在し、車両１０はこれらの障害物を回避する必要がある。
【００２０】
図１Ａに示すように、車両１０は、箱型の車両本体１０ａと、１対の対向する左右駆動輪１１と、キャスタ１２を備える対向２輪型の車両であり、これらの左右駆動輪１１、補助輪１２とで車両本体１０ａを水平に支持するものである。さらに、車両本体１０ａの内部には、左右駆動輪１１をそれぞれ駆動する駆動部（モータ）１３と、駆動輪の回転数を検出するためのエンコーダ１４と、駆動輪を駆動するための制御信号を作成し、駆動部１３にその制御信号を送信する制御部１５が備えられている。そして、制御部１５内部に備えられた記憶部としてのメモリなどの記憶領域１５ａには、制御信号に基づいて車両１０の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するための制御プログラムが記録されている。前述の移動速度や移動距離などは、エンコーダ１４で検知された左右駆動輪１１の回転数に基づいて求められている。
【００２１】
また、車両本体１０ａの前面には、移動する方向に現れた障害物等を認識するための非接触式の測距センサ１６が固定されており、この測距センサ１６で認識した物体等の情報が制御部１５に入力された結果、制御プログラムに従って車両１０の移動する方向や速度等が決定される。測距センサ１６は、例えば、障害物等において反射されたレーザを検知する光走査型のセンサ（レーザレンジファインダなど）により構成することができる。尚、測距センサ１６は、レーザレンジファインダに限定されず、赤外線センサや超音波センサなどの非接触式のセンサを用いてもよい。
【００２２】
車両本体１０ａの前面上方には、図１Ｂに示すように、測距センサ１６としてのレーザレンジファインダが備えられている。本実施の形態では、測距センサ１６は、照射するレーザ光Ｌ１の方向が略水平方向となるように配置されている。測距センサ１６は、車両１０周辺の検出領域内に存在する物体と、車両１０との間の距離を計測する。測距センサ１６は、車両１０前方の検出領域へと放射状にレーザ光を放射し、その検出領域内の物体からの反射光を受光することで、その物体までの距離を測定することができる。
【００２３】
このように構成された車両１０は、１対の左右駆動輪１１の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動（旋回）、後退、その場回転（両駆動輪の中点を中心とした旋回）などの移動動作を行うことができる。そして、車両１０は、外部からの移動場所を指定する制御部１５からの指令にしたがって、移動環境内の指定された目的地までの移動経路を作成し、その移動経路に追従するように移動することで、目的地に到達する。
【００２４】
制御部１５内部に備えられた記憶領域１５ａには、地図情報が記憶されている。地図情報として、ここでは、床部上の移動環境全体の形状に、略一定間隔ｄ（例えば１０ｃｍ）に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップが記憶されている。障害物の存在の有無を示す障害物情報が、予め又はリアルタイムに各グリッドに対して設定される。制御部１５は、グリッドマップ上において特定される自己位置を移動始点として、目的地である移動終点までの移動経路を作成し、作成された移動経路に従って移動を行う。
【００２５】
図２は、制御部の機能構成を示すブロック図である。図に示すように、制御部１５は、距離情報取得部２１と、危険箇所抽出部２２と、安全速度選定部２３と、経路計画部２４と、車輪速度出力部２５と、を備えている。
【００２６】
距離情報取得部２１は、測距センサ１６により測定した物体までの距離測定値を、各測定点の距離情報として取得する。
【００２７】
危険箇所抽出部２２は、距離情報取得部２１で取得した距離情報に基づいて、危険箇所を抽出する。より具体的には、互いに近接する測定点をその測定点間の距離差に応じて同一の物体として分別する。そして、注目する物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、その注目する物体の端点と他の物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、その注目する物体の端点を危険箇所として抽出する。尚、危険箇所としては、交差点以外にも、室内の出入り口、開いたドアの影の部分、曲がり角の奥側で車両１０から見えない箇所などが該当し、人などの移動障害物による飛び出しが予想される場所である。危険箇所抽出処理の詳細については後述する。
【００２８】
安全速度選定部２３は、危険箇所抽出部２２で抽出した危険箇所へと車両１０が進入する場合に、安全な移動速度を選定する。後述するように、安全な移動速度として、危険箇所と車両１０の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定する。
【００２９】
経路計画部２４は、移動始点から移動終点までの経路を作成する。また、経路計画部２４は、後述するように、危険箇所抽出部２２で抽出された危険箇所を回避して移動する場合には、危険箇所を地図情報に反映させて、移動始点から移動終点までの回避経路を作成する。
【００３０】
車輪速度出力部２５は、安全速度選定部２３で選定された速度と、経路計画部２４で作成された経路とに基づいて、左右駆動輪１１の駆動を制御する。後述するように、車両１０は、作成した経路上を移動終点へと向かって移動する途中で危険箇所を抽出した場合には、危険箇所に接近するに従って減速することで、危険箇所での衝突を回避する。或いは、車両１０は、危険箇所を抽出した場合に、危険箇所を回避するような経路を作成し、その経路上を移動するようにしてもよい。さらには、これらを組み合わせて、回避経路を作成した上で、加速或いは減速させるようにしてもよい。
【００３１】
図３及び図４を参照して、測距センサ１６を用いた距離情報の取得処理について説明する。図３は、測距センサ１６による環境の測定（距離測定）のようすを示す図である。図４は、測距センサ１６が取得した距離測定点を示す図である。
【００３２】
まず、車両１０は、測距センサ１６を用いて環境の測定を行う。図３は、環境測定のようすを示しており、斜線により示す領域３０は、測距センサ１６による検出領域を示している。車両１０は、車両１０の位置を基準として測距センサ１６から得られた測定値を、各測定点の距離情報として取得する。これにより、壁などの障害物上の各測定点は、車両１０を基準とした距離データを有する。
【００３３】
図４に、各測定点を示す。測定点４１、４２、４３、…の位置は、車両１０の進行方向の特定平面における、車両１０からの距離を示している。各測定点は、１度程度の角度分解能を有している。
【００３４】
図５乃至図１１Ａ、Ｂを参照して、危険箇所の抽出処理について説明する。図５は、測定点のカテゴライズを説明する図である。図６は、測定点のカテゴライズに使用する閾値の変化を示す図である。図７は、物体の始点と終点を示す図である。図８は、危険箇所の判別を示す図である。図９は、危険箇所判定の具体例を説明する図である。図１０は、抽出された危険箇所を示す図である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、逆方向からの危険箇所の認識処理を説明する図である。
【００３５】
車両１０は、測距センサ１６から取得した各測定点について、その測定値に基づくカテゴライズ（物体分別）を行う。具体的には、測距センサ１６から取得した各測定点が、同一の物体について連続的に測定されたものであるか否かを判別し、同一の物体について測定されたものである場合には、それら測定点の集合を１つの物体として判別する。ここでは、図５に示すように、物体判別の処理方向５０に沿って、互いに隣り合う測定点同士の距離を順に判定し、測定点同士の距離が所定の閾値以下である場合には、同一物体についての測定点であるものと判定する。そして、各測定点について、同じ物体についての測定点には、同一の物体番号を付与する。尚、図では、物体番号１が付与された測定点の集合を、符号５１を用いて総称している。同様に、物体番号２、物体番号３、物体番号４、物体番号５について、それぞれ符号５２、５３、５４、５５を用いて総称している。
【００３６】
測定点同士の距離に関する所定の閾値は固定値としてもよいし、車両１０からの距離（測定距離）に応じて変化させた値としてもよい。例えば、図６に示すように、車両１０の近傍の測定点に関しては閾値Ｌｔｈ（ｎ）を使用し、遠方の測定点に関しては閾値Ｌｔｈ（ｍ）を使用するものとして、閾値Ｌｔｈ（ｍ）を閾値Ｌｔｈ（ｎ）より大きく設定する。また、例えば、所定の閾値を、単純に測定点までの距離に比例する値としてもよいし、車両１０から一定の距離を超えるまでは閾値を測定点までの距離に比例する値とし、一定の距離を超えた場合には、閾値をそれ以上変化させずに一定の値とするようにしてもよい。
【００３７】
測距センサ１６の測定精度は角度分解能に依存するため、遠方の物体の測定点ほど、隣り合う測定点同士の距離が大きくなる。この結果、カテゴライズに用いる所定の閾値を固定値とした場合には、実際には同一の物体についての測定点であるにも関わらず、別々の物体についての測定点であると誤って判定する可能性がある。そこで、測定点のカテゴライズに用いる閾値を距離に応じて変化させることで、以後の危険箇所判定処理において、遠方の物体の測定点についてもより正確に判別を行うことができる。このため、誤った危険箇所が抽出されることを抑制することができる。従って、実際には危険箇所でないにも関わらず、不必要に車両１０を減速又は回避経路に沿って移動させることを抑制でき、より安定して移動を行うことができる。
【００３８】
次に、車両１０は、カテゴライズにより分別された各物体について、始点となる測定点と、終点となる測定点を求める。ここでは、図７に示すように、各物体の両端に位置する測定点について、測定番号が小さな測定点を始点とし、大きな測定点を終点とする。図では、物体番号１が付与された測定点（図では、符号５１により総称される測定点の集合）のうち、測定点５１１を始点とし、測定点５１２を終点として示している。また、物体番号５が付与された測定点（図では、符号５５により総称される測定点の集合）のうち、測定点５５１を始点とし、測定点５５２を終点として示している。尚、各測定点には、図４で例示したように、取得した順に測定番号が付与されている。
【００３９】
次に、車両１０は、各物体の始点及び終点を用いて、危険箇所の判別を行う。危険箇所の判別は各物体について行い、ここでは、付与された物体番号の小さい順に行う（物体番号１から順に行う。）。具体的には、注目している物体番号の物体について、その物体の終点と次の物体番号の物体の始点とに着目して、以下の全ての条件（１）〜（４）が成立した場合に、その物体の端点を危険箇所と判別する。
【００４０】
条件１：物体番号がｎである物体（ｎ）について、物体（ｎ）の長さが閾値以上であること。物体（ｎ）の長さは、物体（ｎ）の始点と終点との間の距離により算出する。尚、例外的に、物体番号が１である物体（ｎ）については、条件１は常に成立するものとする。条件１が不成立の場合は、注目する物体の長さが短いことを示す。このような物体は飛び出しによる危険性が少ないため、危険箇所としての抽出対象から除くことができる。
【００４１】
条件２：物体（ｎ）の終点と、物体（ｎ＋１）の始点との距離差が、所定の閾値以上であること。条件２が不成立の場合は、物体間の開口部の幅が狭いことを示す。このような開口部については、人や移動障害物の飛び出しが想定されにくいため、危険箇所として抽出しなくてもよい。
【００４２】
条件３：物体（ｎ）の終点と、物体（ｎ＋２）の始点との距離差が、所定の閾値以上であること。条件３が不成立の場合は、物体（ｎ）の終点を基準とする他の開口部の幅についても狭いことを示す。同一の物体（ｎ）の終点を基準とする複数の開口部が考えられる場合には、物体（ｎ）と物体（ｎ＋１）間の開口部の幅は広いものの、物体（ｎ）と物体（ｎ＋２）間の開口部の幅が狭いことも想定される。このような状況においても、幅が狭いような開口部については、人や移動障害物の飛び出しが想定されにくいため、危険箇所として抽出しなくてもよい。すなわち、物体（ｎ）の終点と物体（ｎ＋１）の始点との距離差を判定することに加えて、物体（ｎ＋２）の始点との距離差についても判定することで、物体（ｎ）の終点を基準とする開口部について、その一部にでも幅が狭い開口部が含まれている場合には、物体（ｎ）の終点を危険箇所として抽出しなくてもよい。
【００４３】
次に、車両１０は、各物体の終点及び始点について上記条件１〜３が成立するか否かを判定した後に、条件１〜３を満たした各物体の終点及び始点から、危険箇所候補点を抽出する。ここで、物体（ｎ）の終点と物体（ｎ＋１）の始点とのうち、車両１０との距離が近い点を、危険箇所候補点として抽出する。尚、条件１〜３で用いる所定の閾値は、車両１０の大きさや、人や移動障害物などの大きさを考慮して設定する。
【００４４】
次に、車両１０は、危険箇所候補点として抽出した点について、その点が含まれる物体と車両１０との相対的な角度を考慮して、危険箇所を抽出する。具体的には、条件１〜３を満たし、かつ、危険箇所候補点として抽出された点について、さらに、以下の条件４が成立した場合に、危険箇所として判別する。
【００４５】
条件４：危険箇所候補点を基点として同一物体の他方の端点を結ぶ直線について、その直線と車両１０の進行方向とがなす角度が、所定の閾値以上であること。例えば、所定の閾値を４５度に設定して、条件４が成立に応じて、危険箇所候補点が車両１０に対して手前側に位置する物体の端点であるか、又は、奥側に位置する物体の端点であるかを判定する。条件４が不成立の場合は、危険箇所候補点は、車両１０に対して奥側に位置する物体の端点であることを示す。例えば交差点では、車両１０に対して手前側の端点では人などの移動障害物がすぐに飛び出してくる危険性があり、車両１０も人もお互いが見えていないため、特に注意が必要となる。これに対して、奥側の端点に関しては、互いの接近が見えやすいために、接近に応じた対応をとることも可能であり、手前側の端点に比べて注意する必要性がより低いものと考えられる。このため、危険箇所候補点について、車両１０から見て手前側の端点であるか奥側の端点であるか否かをさらに判定することで、より危険な箇所のみを抽出することができる。
【００４６】
例えば図８に示すように、通路などの開口部７０を形成する終点７１及び始点７２が危険箇所候補点として抽出された場合に、より危険ではない奥側の点７２については危険箇所として抽出せず、より危険である手前側の点７１を危険箇所として抽出する。これにより、奥側の端点については必要以上に危険箇所と判断せずに済むため、以後の移動において、無駄な減速や回避動作を避けることが可能となる。
【００４７】
図９を参照して、危険箇所判定の具体例について説明する。図では、物体番号ｎが１の場合を例示している。
条件１：物体番号１の物体（図では、符号５１を用いて示す。）について、物体の長さＬ１が、所定の閾値以上であること（尚、ｎ＝１の場合については、常に成立する。）。
条件２：物体番号１の物体の終点と物体番号２の物体（図では、符号５２を用いて示す。）の始点との距離差Ｌ２が、所定の閾値以上であること。
条件３：物体番号１の物体の終点と物体番号３の物体（図では、符号５３を用いて示す。）の始点との距離差Ｌ３が、所定の閾値以上であること。
条件４：物体番号１の物体の終点と始点を結ぶ直線について、その直線と車両１０の進行方向６０とがなす角度θ１が、所定の閾値以上であること。
【００４８】
図９に示す例では、上記全ての条件１〜４が成立して、物体番号１の終点が危険箇所として抽出される。そして、物体番号１の物体の終点の危険箇所判定に続いて、物体番号２の物体の終点と、物体番号３の物体の始点とのペアに着目する。すると、上記条件１〜３を満たすため、車両１０により近い物体番号３の物体の始点を、危険箇所候補点として抽出する。しかし、条件４の判定により、物体番号３の物体の方向と、車両１０の進行方向とのなす角度は所定の閾値未満であるため、条件４は不成立となる。このため、物体番号３の物体の始点は、危険箇所として抽出しない。
【００４９】
図１０に、図３の環境における危険箇所の抽出結果を示す。図に示す例では、危険箇所８１、８２、８３が抽出される。このように、車両１０は、上記条件１〜４の成立を判定することで危険箇所の抽出を行う。危険箇所となるような場所は、飛び出してくる人などの移動障害物が車両１０にとって見えにくい箇所であって、かつ、移動障害物の飛び出しが想定され得る程度の幅を有する箇所である。このため、検出された環境内の各物体について、物体自体がある程度の大きさを有しており、かつ、物体間の開口部がある程度の幅を有している場合に、その物体の端点を危険箇所の候補として抽出する。尚、上記条件は、１〜３についての判定だけを行って危険箇所を抽出するものとしてもよいが、さらに、条件４の成立についても判定することで、無駄な減速や回避動作をより抑制することができる。
【００５０】
尚、上記１〜４の条件の判定は、図５に示したように、物体判別の処理方向５０に沿って、付与された物体番号の小さい順に行う（すなわち、物体番号１から順に行う。）ものとして説明したが、付与された物体番号の大きい順に、再度、各物体について上記１〜４の条件判定を行うものとしてもよい。これにより、より正確に危険箇所を抽出することができる。以下に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、その理由について説明する。
【００５１】
図１１Ｂは、図１１Ａに示すような実環境に対する危険箇所候補点の抽出結果を示している。図に示す例において、物体判別の処理方向９２に沿って危険箇所候補点を抽出した場合には、端点９４は条件１を満足しない（Ｌ１が所定の閾値より小さい）ため、危険箇所として抽出されない。これに対して、物体判別の処理方向９１に沿って危険箇所候補点を抽出した場合には、端点９４は条件１〜４全てを満足するため、危険箇所として抽出することができる。尚、物体判別の処理方向９２に沿って危険箇所候補点を抽出する場合には、物体の始点と終点をそれぞれ終点と始点に置き換えて判別処理を行っている。
【００５２】
図１２を参照して、安全速度の選定処理について説明する。図１２は、安全速度の選定に用いる減速テーブルを示すグラフである。
【００５３】
車両１０は、抽出した危険箇所のうち、車両１０から最も近くに位置する危険箇所との距離を考慮して、人などの移動障害物が飛び出してきた場合であっても衝突回避可能な安全速度を選定する。ここでは、例えば、図１２に示すような減速テーブルを用いて安全速度を算出することができる。
【００５４】
図１２では、安全速度を縦軸、車両１０と危険箇所との相対的な距離を横軸として、安全速度Ｖ０、相対距離Ｄ１、Ｄ２を示している。相対距離Ｄ１は、危険箇所を基準位置として移動障害物と車両１０の大きさを考慮して設定する値であり、車両１０は、相対距離Ｄ１で、速度を０として停止する。相対距離Ｄ２は、速度０に到達とできるように相対距離Ｄ１において車両１０を停止させるのに必要となる距離であり、車両１０の性能に応じて設定する。すなわち、相対距離Ｄ２において速度Ｖ０で走行中の車両１０は、危険箇所に接近するに従って減速し、相対距離Ｄ１において停止する。車両１０は、図１２に示した減速テーブルを参照して、危険箇所との相対距離に応じた安全速度を選定する。
【００５５】
尚、後述するように、車両１０は、危険箇所を抽出した場合には、危険箇所を回避するような経路を作成し、その経路上を移動させることで、飛び出し箇所での衝突を回避させることも可能である。このため、作成した回避経路上を移動させる場合には、危険箇所に接近するにつれて減速させるのに代えて、回避経路上を加速させて移動させるようにしてもよい。これにより、目的地までより素早く移動させることができる。
【００５６】
図１３乃至図１５を参照して、経路計画処理について説明する。図１３は、危険箇所にポテンシャルを設定する図である。図１４は、グリッドマップを用いた経路計画を示す図である。図１５は、危険箇所を反映させたグリッドマップを用いた経路計画を示す図である。
【００５７】
車両１０は、抽出した危険箇所を回避する経路計画を行う。ここでは、抽出した危険箇所を避けるように経路計画を行う。具体的には、抽出した危険箇所を中心として、周囲の座標にポテンシャルを設定する。ポテンシャルが設定されたポテンシャル領域は、他の箇所と比較してより大きなポテンシャル値が座標に重み付けされており、その領域の中心ほど、より高いポテンシャル値が設定される。これにより、危険箇所は経路として採用しにくくすることができるため、経路計画において危険箇所を避けやすい経路を作成することができる。
【００５８】
図１３に示すように、車両１０は、危険箇所（１００、１０１、１０２）について考慮しない場合には、経路計画により破線により示す経路１０３を作成する。これに対して、危険箇所１０２を考慮して経路計画を行った場合には、実線に示す経路１０４を作成することができる。経路１０４は、経路１０３に比べて危険箇所１０２付近で大きく角を曲がる経路となり、車両１０にとって出会い頭での衝突を回避しやすい経路となる。すなわち、経路１０３では、車両１０が左折する直前又は直後において衝突回避動作を行う必要があるのに対して、経路１０４では、予め左折して移動する方向を確認した後に危険箇所１０２を通過することができるため、より安全な移動が可能となる。
【００５９】
尚、経路計画の手法は公知の手法を採用することができ、例えば、図１４に示すグリッドマップ２００を用いて経路計画を行うことができる。図では、各グリッドに対して、その１グリッドを移動するために必要なコストを設定する。例えば、図の右下に示すように、３グリッドを通過する場合のコストは、３となる。車両１０は、コストに基づいて最短経路を探索する。経路計画では、移動始点２０１から移動終点２０２までを結んだ経路上のグリッドのコストの総和を算出し、複数の経路のうちで、コストが最小の経路を採用する。危険箇所を抽出していない場合には、図１４に示すように、最小コストを有する経路２０３を作成する。危険箇所を抽出した場合には、例えば、図１５に示すように、抽出した危険箇所２０４とその周辺のグリッドのコスト値を他のグリッドに比べて大きな値を設定することで、最小コストとなる経路を変化させ、危険箇所２０４を回避した経路２０５を作成することができる。
【００６０】
以上説明したように、本発明によれば、測距センサ１６の測定値を用いて飛び出し危険箇所を予測し、危険箇所へと進入する際に速度を落とす、或いは、危険箇所を回避する経路を作成して移動することで、飛び出し危険箇所においても、インフラなどの設置を必要とせずに、移動障害物との衝突を安定して回避することができる。
また、本発明では地図情報への危険箇所の事前設定や、インフラ整備などの事前準備が不要であるため、様々な環境に対しても容易に展開することができる。
【００６１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上述した実施の形態においては、自律移動体として図１に示した車両１０を例に説明したが、自律移動体の構成としては、搭載した測距センサ１６を用いて危険箇所を検出できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、図１６に示す構成を備える倒立２輪型の自律移動体でもよい。図１６に示す自律移動体は、測距センサ１６としてのレーザレンジファインダ３１０と、制御部１５としてのＣＰＵ３２０と、車輪３４０と、車輪３４０を駆動するモータ３３０と、を備えている。ＣＰＵ３２０は、危険箇所抽出部３２１と、安全速度選定部３２２と、車輪速度出力部３２３と、を備えており、これらは、上述した実施の形態で説明した各機能部と同様の機能を有している。
また、図１７に示すように、危険箇所の監視範囲を限定するようにしてもよい。抽出した危険箇所のうちで、車両１０に最も近い危険箇所との相対距離に応じて減速させる構成とした場合には、最も近い危険箇所よりも少し遠い距離の危険箇所に対しても減速しようとするため、車両１０は移動速度を上げることができない場合がある。このため、抽出された危険箇所について、その距離がある程度遠いものについては、減速テーブルを用いて速度を選定する対象には入れないものとする。すなわち、図１７で斜線により示す領域４１０及び領域４２０に含まれる危険箇所についてのみ減速対象とする。このように減速対象とする危険箇所を定める監視エリアを限定することで、危険箇所として判定する箇所を減らして、減速動作を行う頻度を抑制する。これによって、より出会い頭での衝突回避に特化した衝突回避機能を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、例えば飛び出しが予想される危険箇所が存在する環境内を自律的に移動する自律移動体及びその制御方法に利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  車両、  １０ａ  車両本体、  １１  左右駆動輪、  １２  キャスタ、
１３  駆動部（モータ）、  １４  エンコーダ、  １５  制御部、  １５ａ  記憶領域、
１６  測距センサ、
２１  距離情報取得部、  ２２  危険箇所抽出部、  ２３  安全速度選定部、
２４  経路計画部、  ２５  車輪速度出力部、
３０  検出領域、  ４１、４２、４３  測定点、
５０、６０  物体判別の処理方向、  ５１  物体番号１が付与された測定点の集合、
５１１  始点、  ５１２  終点、
５２  物体番号２が付与された測定点の集合、
５３  物体番号３が付与された測定点の集合、
５４  物体番号４が付与された測定点の集合、
５５  物体番号５が付与された測定点の集合、
５５１  始点、  ５５２  終点、
７０  開口部、  ７１  終点、  ７２  始点、  ８１、８２、８３  危険箇所、
１００、１０１、１０３  危険箇所、  １０２、１０３  経路、
２００  グリッドマップ、  ２０１  移動始点、  ２０２  移動終点、
２０３  経路、  ２０４  危険箇所、  ２０５  経路、
３１０  レーザレンジファインダ、  ３２０  ＣＰＵ、  ３３０  モータ、
３４０  車輪、  ３２１  危険箇所抽出部、  ３２２  安全速度選定部、
３２３  車輪速度出力部、
４１０、４２０  監視領域
【図１Ａ】
2011064821.tif 000003
【図１Ｂ】
2011064821.tif 000004
【図２】
2011064821.tif 000005
【図３】
2011064821.tif 000006
【図４】
2011064821.tif 000007
【図５】
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【図６】
2011064821.tif 000009
【図７】
2011064821.tif 000010
【図８】
2011064821.tif 000011
【図９】
2011064821.tif 000012
【図１０】
2011064821.tif 000013
【図１１Ａ】
2011064821.tif 000014
【図１１Ｂ】
2011064821.tif 000015
【図１２】
2011064821.tif 000016
【図１３】
2011064821.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2011064821.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2011064821.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【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】
環境内を移動始点から移動終点へと自律的に移動する自律移動体であって、
前記環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサと、
前記測距センサの距離測定値を測定点の距離情報として取得する距離情報取得部と、
互いに近接する測定点間の距離差が、前記自律移動体からの距離に応じて大きくなる閾値以上であるか否かを判定し、前記距離差が前記閾値より小さい場合に、前記互いに近接する測定点を同一の物体として分別し、当該分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、前記物体の端点を危険箇所として抽出する危険箇所抽出部と、を備え、
前記抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動する
自律移動体。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記危険箇所抽出部は、
前記危険箇所として抽出した前記物体の端点を危険候補箇所として、当該危険候補箇所を基点として同一物体の他方の端点を結ぶ直線と、前記自律移動体の進行方向と、がなす角度が、所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記角度が所定の閾値以上である場合に、当該危険候補箇所を危険箇所として抽出する
ことを特徴する請求項１に記載の自律移動体。
【請求項４】
前記自律移動体が前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所に進入する場合に、
前記危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定する安全速度選定部を更に備え、
前記安全速度選定部で選定した移動速度に従って前記危険箇所へと進入する
ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項５】
前記移動始点から前記移動終点までの経路を作成する経路計画部を更に備え、
前記経路計画部は、
前記自律移動体が前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所を回避して移動する場合に、
前記危険箇所を反映させた地図情報を用いて、前記危険箇所を回避する経路を作成し、当該作成した経路上を移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項６】
前記危険箇所抽出部で抽出した危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定する安全速度選定部と、
前記移動始点から前記移動終点までの経路を作成する経路計画部と、を更に備え、
前記自律移動体が前記危険箇所に接近する場合には、
前記安全速度選定部で選定した移動速度に従って前記危険箇所へと進入する、又は、前記経路計画部で作成した前記危険箇所を回避するような経路上を移動する
ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項７】
環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサを備えた自律移動体の制御方法であって、
前記測距センサの距離測定値を測定点の距離情報として取得し、
互いに近接する測定点間の距離差が、前記自律移動体からの距離に応じて大きくなる閾値以上であるか否かを判定し、
前記距離差が前記閾値より小さい場合に、前記互いに近接する測定点を同一の物体として分別し、
前記分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、前記物体の端点を危険箇所として抽出し、
前記抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動制御を行う
自律移動体の制御方法。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記危険箇所の抽出において、
前記危険箇所として抽出した前記物体の端点を危険候補箇所として、当該危険候補箇所を基点として同一物体の他方の端点を結ぶ直線と、前記自律移動体の進行方向と、がなす角度が、所定の閾値以上であるか否かを判定し、
前記角度が所定の閾値以上である場合に、当該危険候補箇所を危険箇所として抽出する
ことを特徴する請求項７に記載の自律移動体の制御方法。
【請求項１０】
前記自律移動体が前記危険箇所に進入する場合には、
前記危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する移動速度を選定し、当該選定した移動速度に従って移動する
ことを特徴とする請求項７に記載の自律移動体の制御方法。
【請求項１１】
前記自律移動体が前記危険箇所を回避して移動する場合には、
前記危険箇所を反映させた地図情報を用いて、前記危険箇所を回避する経路を作成し、当該作成した経路上を移動する
ことを特徴とする請求項７に記載の自律移動体の制御方法。
【請求項１２】
前記自律移動体が前記危険箇所に接近する場合には、
前記危険箇所と前記自律移動体の位置との相対距離に応じて減速する、又は、前記危険箇所を回避するような経路上を移動する
ことを特徴とする請求項７に記載の自律移動体の制御方法。
【請求項１３】
環境内を移動始点から移動終点へと自律的に移動する自律移動体であって、
前記環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサと、
前記測距センサの距離測定値を測定点の距離情報として取得する距離情報取得部と、
互いに近接する測定点を当該測定点間の距離差に応じて同一の物体として分別し、当該分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、前記物体の端点を危険箇所として抽出し、当該危険箇所として抽出した前記物体の端点を危険候補箇所として、当該危険候補箇所を基点として同一物体の他方の端点を結ぶ直線と、前記自律移動体の進行方向と、がなす角度が、所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記角度が所定の閾値以上である場合に、当該危険候補箇所を危険箇所として抽出する危険箇所抽出部と、を備え、
前記抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動する
自律移動体。
【請求項１４】
環境内に存在する物体までの距離を測定する測距センサを備えた自律移動体の制御方法であって、
前記測距センサの距離測定値を測定点の距離情報として取得し、
互いに近接する測定点を当該測定点間の距離差に応じて同一の物体として分別し、
前記分別した物体自体が所定の閾値以上の大きさを有しており、かつ、物体の端点間に形成される開口部が所定の閾値以上の幅を有している場合に、前記物体の端点を危険箇所として抽出し、
前記危険箇所として抽出した前記物体の端点を危険候補箇所として、当該危険候補箇所を基点として同一物体の他方の端点を結ぶ直線と、前記自律移動体の進行方向と、がなす角度が、所定の閾値以上であるか否かを判定し、
前記角度が所定の閾値以上である場合に、当該危険候補箇所を危険箇所として抽出し、
前記抽出した危険箇所において衝突を回避するように移動制御を行う
自律移動体の制御方法。
【国際調査報告】
2011064821.tif 000022
2011064821.tif 000023