(57)【要約】【課題】効率以外にも配慮した移動制御を行う。【解決手段】自律移動装置１は、地図上の自機位置から地図上の追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である移動コストを算出するコスト算出部３０を備える。また、自律移動装置１は、コスト算出部３０が算出した移動コストに関連する処理を優先する第１の移動モードと、移動コストに関連する処理以外の処理を優先する第２の移動モードとを有する移動制御部４０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図上の自機位置から前記地図上の追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である移動コストを算出するコスト算出手段と、
前記コスト算出手段が算出した前記移動コストに関連する処理を優先する第１の移動モードと、前記移動コストに関連する処理以外の処理を優先する第２の移動モードとを有する移動制御手段と、
を備えた自律移動装置。
【請求項２】
前記移動制御手段は、所定のトリガにより前記第１の移動モードと前記第２の移動モードを切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
【請求項３】
前記所定のトリガは、前記追尾対象が自機方向を向いているか否かの検出である請求項２に記載の自律移動装置。
【請求項４】
前記所定のトリガは、前記追尾対象と自機との間の距離または移動時間の検出である請求項２に記載の自律移動装置。
【請求項５】
前記自律移動装置は、
撮像画像から前記追尾対象を検出し、記憶している地図上に前記自機位置から前記追尾対象に至る前記移動ルートを作成して、前記移動ルートに基づいて移動手段により前記追尾対象を追尾する、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の自律移動装置。
【請求項６】
前記移動コストに関連する処理以外の処理は、音声出力する処理である請求項１から５の何れか一項に記載の自律移動装置。
【請求項７】
前記移動コストに関連する処理以外の処理は、前記追尾対象である追尾対象者と対話する処理である請求項１から５の何れか一項に記載の自律移動装置。
【請求項８】
前記移動コストに関連する処理以外の処理は、自機の処理を増加させる処理である請求項１から５の何れか一項に記載の自律移動装置。
【請求項９】
前記コスト算出手段は、
前記自機位置と前記追尾対象の位置とを前記地図上に設定する位置設定手段と、
前記地図上に設定された前記自機位置から前記地図上に設定された前記追尾対象の位置に至る地図上の移動ルートを作成するルート作成手段と、
前記ルート作成手段が作成した前記移動ルートに基づいて、前記自機位置から前記追尾対象の位置に至るまでの移動距離を算出する移動距離算出手段と、を備え、
前記コスト算出手段は、前記移動距離算出手段が算出した前記移動距離に基づいて前記移動コストを算出する、
ことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の自律移動装置。
【請求項１０】
前記位置設定手段は、ＳＬＡＭ法に基づいて前記地図上に前記自機位置の設定を行い、前記地図上における前記自機位置と、前記地図上における前記自機位置から前記追尾対象に向かう方向と、撮像画像を解析して求めた前記追尾対象までの距離と、に基づいて前記地図上に前記追尾対象の位置を設定する、
ことを特徴とする請求項９に記載の自律移動装置。
【請求項１１】
前記移動制御手段は、
前記コスト算出手段が算出した前記移動コストが、予め設定した閾値以下であるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づいて移動手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記移動制御手段は、
前記判別手段により前記移動コストが前記閾値未満であると判別された場合、前記追尾対象に対する音声出力を伴わずに移動するように前記駆動手段を制御し、
前記判別手段により前記移動コストが前記閾値以上であると判別された場合、前記追尾対象に対する音声出力を伴いながら移動するように前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の自律移動装置。
【請求項１２】
前記移動制御手段は、撮像画像から前記追尾対象の顔の向きを判別する向き判別手段を備え、
前記移動制御手段は、前記判別手段が前記移動コストを前記閾値未満であると判別し、かつ、前記向き判別手段が前記追尾対象が自機方向を向いていると判別した場合、前記追尾対象に対する音声出力を伴いながら移動するように前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の自律移動装置。
【請求項１３】
前記移動制御手段は、前記追尾対象の声を検出する音声検出手段を備え、
前記移動制御手段は、前記判別手段が前記移動コストを前記閾値未満であると判別し、かつ、前記音声検出手段が前記追尾対象の声を検出した場合、前記追尾対象に対する音声出力を伴いながら移動するように前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の自律移動装置。
【請求項１４】
地図上の自機位置から前記地図上の追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である移動コストを算出するステップと、
前記移動コストに基づいた移動モードを切り替えて移動するステップと、
を含む自律移動方法。
【請求項１５】
コンピュータを、
地図上の自機位置から前記地図上の追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である移動コストを算出するコスト算出手段、
前記コスト算出手段が算出した前記移動コストに基づいた移動モードで移動するように移動手段を制御する移動制御手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律移動装置、自律移動方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
用途に応じて自律的に移動する自律移動装置が普及してきている。例えば、病院において患者の介護を行うための介護用の自律移動装置が開発されている。
【０００３】
特許文献１は、介護対象とする人を探し、その対象者に近い位置まで移動し、予め設定されている処理を実行する自律移動装置の技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３８０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
介護用の自律移動装置のように人に対応する自律移動装置にとっては、対象者に親しみを抱かせることは重要である。対象者が自律移動装置に親しみを抱かない場合、対象者と自律移動装置との間で情報交換が成立しない確率が高くなるからである。しかしながら、特許文献１が開示する自律移動装置は一律的な処理しか行わないという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、効率以外にも配慮することが可能な自律移動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の自律移動装置は、
地図上の自機位置から前記地図上の追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である移動コストを算出するコスト算出手段と、
前記コスト算出手段が算出した前記移動コストに関連する処理を優先する第１の移動モードと、前記移動コストに関連する処理以外の処理を優先する第２の移動モードとを有する移動制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、効率以外にも配慮した移動制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る自律移動装置の外観を示す図である。
【図２】実施形態１に係る自律移動装置の構成を示す図である。
【図３】実施形態１に係るコスト算出部の構成を示す図である。
【図４】地図の例を示す図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、追尾対象者の位置設定方法について説明するための図である。
【図６】移動ルートの作成について説明するための図である。
【図７】実施形態１に係る移動制御部の構成を示す図である。
【図８】実施形態１に係る自律移動装置の移動制御処理について説明するためのフローチャートである。
【図９】移動ルート作成処理について説明するためのフローチャートである。
【図１０】実施形態２に係る移動制御部の構成を示す図である。
【図１１】実施形態２に係る自律移動装置の移動制御処理について説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
以下、図１を参照しながら、本発明の実施形態１に係る自律移動装置１について説明する。自律移動装置１は、用途に応じて自律的に移動する。この用途とは、例えば、介護用、ペット用、警備監視用、屋内掃除用などである。ここでは、ユーザーの後を追尾する人型ペット用ロボットに自律移動装置を適用する場合について説明する。また、ここでは、移動コストとして、自機位置から追尾対象者に至る移動距離を例にして説明する。移動コストとは、自機位置から追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である。移動コストは、移動ルートの走行困難性が高い場合に高くなる。移動ルートの走行困難性が高いとは、安定して走行するために必要とする処理が多いことを意味する。例えば、移動距離が長いこと、移動時間が長いこと、自機位置から対象者位置までの移動に要する燃料を多く要すること、走行上の危険度が高いために多くの画像を高精度で解析して精度の高い移動制御を必要とすること等を意味する。
【００１１】
自律移動装置１は、外観上、図１に示すように、撮像部８１（８１ａ、８１ｂ）、音声取得部８２（８２ａ、８２ｂ）、音声出力部８３、移動部５０、腕５１（５１ａ、５１ｂ）を備える。
【００１２】
撮像部８１は、ＣＭＯＳ（ Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラから構成され、自機の周囲を撮影する。撮像部８１は、後述する第１移動モードでは例えば１秒間に２０枚の画像を撮影し、第２移動モードでは例えば１秒間に５枚の画像を撮影する。自律移動装置１は、撮像部８１が取得した画像の中から追尾対象者を検出し、その追尾対象者に近づいていくように自律移動を行う。撮像部８１ａと撮像部８１ｂとの距離は２Ｍであり、自律移動装置１は、この距離に基づいて追跡対象者との距離を測定する。詳細は後述する。
【００１３】
音声取得部８２（８２ａ、８２ｂ）は、マイク等の音声入力装置から構成され、周囲の音声を取得する。音声取得部８２は、取得した音声を後述する制御部１００に供給する。
【００１４】
音声出力部８３は、スピーカで構成される。自律移動装置１は、状況に応じた音声を音声出力部８３から出力する。
【００１５】
移動部５０は、独立２輪駆動型であって、車輪とモータとを備える移動手段である。自律移動装置１は、２つの車輪の同一速度での同一方向駆動により前後の平行移動を、２つの車輪の逆方向駆動によりその場での回転（向き変更）を、２つの車輪のそれぞれ速度を変えた駆動により旋回移動（向き変更）を、行うことができる。また、各々の車輪にはロータリエンコーダが備えられており、ロータリエンコーダで車輪の回転数を計測し、車輪の直径や車輪間の距離等の幾何学的関係を利用することで移動量及び回転量を計算できる。例えば、車輪の直径をＤ、回転数をＲ（ロータリエンコーダにより測定）とすると、その車輪の移動量はπ・Ｄ・Ｒとなる。また、車輪の直径をＤ、車輪間の距離をＩ、右車輪の回転数をＲＲ、左車輪の回転数をＲＬとすると、向き変更の回転量は（右回転を正とすると）３６０°×Ｄ×（ＲＬ−ＲＲ）／（２×Ｉ）となる。この移動量や回転量を逐次足し合わせていくことで、移動部５０は、いわゆるオドメトリとして機能し、自機位置（移動開始時の位置及び向きを基準とした位置及び向き）を計測することができる。
【００１６】
腕５１は、後述する制御部１００からの制御を受けて、腕５１を上下に動作させたり、腕５１を振る等の動作をする。
【００１７】
自律移動装置１は、図２に示すように、撮像部８１、音声取得部８２、音声出力部８３、移動部５０、腕５１に加えて、制御部１００、記憶部６０、センサ部７０、通信部８４、電源８５、を備える。
【００１８】
制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等で構成され、記憶部６０に記憶されたプログラムを実行することにより、後述する各部（地図作成部１０、対象者検出部２０、コスト算出部３０、移動制御部４０）の機能を実現する。
【００１９】
記憶部６０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、画像記憶部６１及び地図記憶部６２を含む。ＲＯＭには制御部１００のＣＰＵが実行するプログラム（例えば、後述するＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）法による地図作成や自機位置の設定に係るプログラム）や、プログラムを実行する上で予め必要なデータが記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行中に作成されたり変更されたりするデータが記憶される。
【００２０】
画像記憶部６１には、撮像部８１が撮影した画像が記憶される。ただし、記憶容量の節約のために、撮影したすべての画像を記憶しなくてもよく、また画像自体ではなく、画像の特徴量を記憶するようにしても良い。記憶した画像は、地図の作成に使用される。また、記憶した画像は、自機位置（自機の位置及び向き）の設定にも使用される。
【００２１】
地図記憶部６２には、地図作成部１０が作成した地図（特徴点や障害物の３次元位置の情報を含む）が記憶される。
【００２２】
センサ部７０は、加速度センサ７１、角速度センサ７２、障害物センサ７３を備える。加速度センサ７１は、ＸＹＺ方向（３軸）の加速度を測定するセンサである。角速度センサ７２は、角速度を測定するセンサである。角速度センサ７２で自機の水平方向の回転角度を測定することにより、自機の向きの変化量を求めることが出来る。自律移動装置１は、前述した車輪の回転数の計測に、加速度センサ７１及び角速度センサ７２による測定を加味することにより自機位置と自機の向きの測定精度を高める。障害物センサ７３は、走行路に存在する障害物を検知するセンサであって、例えば、赤外線センサ、超音波センサである。障害物センサ７３が検出した障害物は、地図作成部１０が作成する地図に紐付けて地図記憶部６２に記憶される。
【００２３】
通信部８４は、外部装置と通信するための無線モジュールである。例えば、通信部８４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に基づく近距離無線通信を行うための無線モジュールである。通信部８４では、自律移動装置１と外部とのデータ受け渡し等を行う。
【００２４】
電源８５は、自律移動装置１を動作させる電源であり、一般的には内蔵された充電池であるが、太陽電池であっても良いし、床面から無線で電力供給されるシステムであっても良い。電源８５が充電池の場合は、充電ステーション（ホームベース）に自律移動装置１がドッキングすることで充電される。
【００２５】
次に、制御部１００の機能について説明する。自律移動装置１は、追尾対象者を検出していない場合、室内を走行してＳＬＡＭ法に基づいて地図の作成を行う。また、自律移動装置１は、追尾対象者を検出すると、地図上の自機位置から地図上の追尾対象者の位置までに至る移動ルートの移動コストを算出し、算出した移動コストに基づいて追尾対象者に近づくように自機を自律移動させる。そのために、制御部１００は、地図作成部１０、対象者検出部２０、コスト算出部３０、移動制御部４０を備える。
【００２６】
地図作成部１０は、自機が移動したルートの地図を作成し、地図記憶部６２に記憶する。具体的には、地図作成部１０は、移動部５０の車輪とモータの動き、各種センサの計測値、及び撮像部８１で撮影した画像に基づき、自機位置の移動量を計測する。地図作成部１０は、これを逐次加算していくことで、オドメトリとして自機の位置及び向きを計測して地図を作成していく。地図作成部１０は、予め設定された所定の方向を基準にして地図を作成していく。
【００２７】
地図作成部１０は、地図作成時に撮影した画像を作成した地図と紐付けて地図記憶部６２に記憶する。具体的には、画像撮影時の自機の位置及び向きの情報に基づいてＳＬＡＭ法を用いて推定された特徴点の３次元位置（Ｍａｐ点）、障害物センサ７３で障害物を検知したときの自機の位置及び向きの情報に基づいて得られた該障害物の３次元位置等を、地図の情報として地図記憶部６２に記憶する。また、地図作成時に撮影した画像を画像記憶部６１に記憶する。
【００２８】
対象者検出部２０は、撮像部８１が撮影した画像の中から人を検出し、検出した人が予め追尾するように設定された対象者であるか否かを判別する。具体的には、対象者検出部２０は、画像解析ソフトを利用して撮像部８１が撮影した画像から人を検出する。そして、対象者検出部２０は、予め記憶部６０に記憶されている追尾対象者の顏画像と、検出した人の顔画像とを比較し、その人が追尾すべき対象者であるか否かを判別する。例えば、対象者検出部２０は、顔画像から抽出した目、口、鼻等の特徴量を比較し、特徴量の一致度が所定の閾値以上である場合、２つの顔画像は一致していると判別する。
【００２９】
対象者検出部２０が追尾対象者を検出すると、コスト算出部３０は、自機位置から追尾対象者の位置までに至る移動ルートの移動コストを算出する。そのために、コスト算出部３０は、図３に示すように、地図取得部３１、位置設定部３２（自機位置設定部３２１、対象者位置設定部３２２）、ルート作成部３３、移動距離算出部３４、を備える。
【００３０】
地図取得部３１は、地図作成部１０が作成した地図を地図記憶部６２から読み出す。地図取得部３１が読み出した地図の例を図４に示す。ここでは、図４は室内のフロアー地図であることとする。この地図の中央には、Ｌ字状の障害物１１が存在している。障害物１１はソファー等であり、自律移動装置１がそのエリアを通過できない障害物である。また、障害物１１の高さは、障害物１１の向こう側にいる人を自律移動装置１が撮影可能な高さであることとする。
【００３１】
位置設定部３２は、地図取得部３１が読み出した地図上に、自機位置と追尾対象者の位置とを設定する。そのために、位置設定部３２は、自機位置設定部３２１と対象者位置設定部３２２とを備える。
【００３２】
自機位置設定部３２１は、取得した地図上に自機の位置と方向とを設定する。具体的には、自機位置設定部３２１は、地図作成時に撮影した画像と現在撮影している画像とを比較することにより、地図上における自機の位置と、予め設定された地図上の所定方向（ここでは作成された地図の横方向Ｘ）に対する自機の方向を設定する。自律移動装置１が、地図中の位置Ｐ１１に位置している例を図４に示す。図４に示すＦ方向は、自律移動装置１の顔５２が向いている方向である。図４に示す例では、自律移動装置１は、地図の横方向Ｘに対して角度θ１の向きで位置している。
【００３３】
対象者位置設定部３２２は、取得した地図上に追尾対象者の位置を設定する。具体的には、対象者位置設定部３２２は、自機の顔５２の正面方向に追尾対象者を捉えるように自機の向きを修正する。そして、対象者位置設定部３２２は、その向きで撮影した画像を解析して、対象者位置Ｐ２までの距離Ｌを測定する。具体的には、対象者位置設定部３２２は、撮像部８１ａ、８１ｂが取得したステレオ画像を解析し、予め記憶部６０に記憶されている撮像部８１ａと撮像部８１ｂ間の距離２Ｍ、及び、撮像部８１ａと撮像部８１ｂとの視差から、図５（ａ）に示す対象者位置Ｐ２に向かう角度θ２を求める。対象者位置設定部３２２は、対象者位置Ｐ２までの距離Ｌを次式を用いて算出する。
Ｌ＝Ｍ・ｔａｎθ２                                （式１）
【００３４】
対象者位置設定部３２２は、地図上における自機位置Ｐ１１の位置と向き、及び距離Ｌに基づいて、地図上に追尾対象者の位置Ｐ２を設定する。この例を図５（ｂ）に示す。自機位置Ｐ１１と自機の向きθ１を確定し、自機位置Ｐ１１と追尾対象者との距離Ｌを確定することにより、地図上に追尾対象者の位置Ｐ２を設定することが出来る。
【００３５】
図３に戻って、ルート作成部３３は、地図上に設定された自機位置から地図上に設定された追尾対象者の位置に至る地図上の移動ルートを作成する。具体的には、ルート作成部３３は、移動距離、地図作成時に撮影した路面状況、障害物の有無等に基づいて、移動コストが小さくなるように移動ルートを選択して移動ルートを作成する。例えば、ルート作成部３３は、障害物を避けて、移動距離が最短となる移動ルートを作成する。地図上に作成した移動ルートの例を図６に示す。図６では、障害物１１を避けて自機位置Ｐ１１から対象者位置Ｐ２に至るルートとして、Ｐ１１→Ｐ１２→Ｐ１３→Ｐ１４→Ｐ１５と移動するルートを作成している。ここでは、通過ポイントを５点で説明するが、通過ポイントは細かく設定しても良い。
【００３６】
移動距離算出部３４は、自機位置Ｐ１１から対象者位置Ｐ２に至るルート作成部３３が作成した移動ルートの移動距離を算出する。具体的には、移動距離算出部３４は、設定した通過ポイント間（Ｐ１１→Ｐ１２、Ｐ１２→Ｐ１３、Ｐ１３→Ｐ１４、Ｐ１４→Ｐ１５）の距離を加算することにより移動距離を算出する。
【００３７】
自機が対象者位置Ｐ２に向かって移動するにつれ、自機と対象者位置Ｐ２との距離は随時変化する。移動距離算出部３４は、自機と対象者との距離を随時算出する。
【００３８】
図２に戻って、移動制御部４０は、コスト算出部３０が算出した移動コストに基づいて移動部５０を制御する。そのために、移動制御部４０は、図７に示すように、判別部４１、向き判別部４２、駆動部４３を備える。
【００３９】
判別部４１は、コスト算出部３０が算出した移動コストが、予め設定した閾値以下であるか否かを判別する。以下では、移動距離５ｍを閾値とする場合について説明する。
【００４０】
向き判別部４２は、追尾対象者の顔の向きが自機方向を向いているか否かを判別する。具体的には、向き判別部４２は、顔認証により追尾対象者の顔の向きを判別する。例えば、撮像部８１が撮影した１枚の画像（１秒間に５枚撮影した画像の内の１枚の画像）の中に追尾対象者の左右の目を検出した場合、追尾対象者が自機方向を向いていると判別する。
【００４１】
駆動部４３は、判別部４１によって移動距離が閾値以上であると判別された場合、または、向き判別部４２によって追尾対象者が自機方向を向いていないと判別された場合、後述する第１移動モードで移動するように移動部５０を制御する。また、駆動部４３は、判別部４１によって移動距離が閾値未満であると判別され、かつ、向き判別部４２によって追尾対象者が自機方向を向いていると判別された場合、後述する第２移動モードで移動するように移動部５０、腕５１、音声出力部８３を制御する。
【００４２】
第１移動モードは、移動コストに関連する処理を優先する移動モードである。具体的には、第１移動モードでは、音声出力や追尾対象者に腕５１を振って愛嬌を振りまくような移動コストに関連しない処理によって、自機の処理を増加させないように移動する。第１移動モードでは、安全に高速移動するために、例えば第２移動モードの４倍の画像（１秒間に２０枚）を撮影し、高い精度で画像分析し、各種センサから取得した情報を利用して、安定した走行が出来るように高い精度で移動部５０の制御を行う。例えば、移動部５０への制御を１０ｍｓ毎に行う。つまり、第１移動モードでは、制御部１００の処理能力の多くの割合を移動コストに関連する処理に割り当てる。
【００４３】
第２移動モードは、移動コストに関連する処理以外の処理を優先する対話移動モードである。具体的には、駆動部４３は、移動コストに関連しない処理を行うために、移動コストに関連する処理の処理量を削減する。例えば、駆動部４３は、第２移動モードの移動速度を第１移動モードの移動速度よりも遅い速度となるように移動部５０を制御する。駆動部４３は、１秒間に５枚の画像を撮影するように撮像部８１を制御し、画像分析の精度を下げ、移動部５０への制御を例えば５０ｍｓ毎の制御に変更する。そして、駆動部４３は、移動コストに関連しない処理の処理量を増加させる。例えば、音声出力部８３に音声を出力させ、腕５１を振る等の制御を行う。これにより、自律移動装置１は、例えば、腕５１を振りながら、「お元気ですか」とか「遊んでよ」などの音声を出力して、愛嬌を振りまくような動作をしながら追尾対象者に接近する。
【００４４】
次に、上記の構成を有する自律移動装置１が実行する移動制御処理について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。自律移動装置１が移動する範囲の地図は予め作成されて地図記憶部６２に記憶されており、地図作成時に撮影した画像は画像記憶部６１に記憶されているものとする。また、追尾する対象者の顔画像も記憶部６０に記憶されているものとする。ユーザーが自律移動装置１の電源８５を投入すると、図８に示す移動制御処理はスタートする。
【００４５】
制御部１００は、まず、動作終了かを判別する（ステップＳ１１）。動作終了なら（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、動作を終了する。動作終了でない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、自律移動装置１は、撮像部８１により周囲の画像を撮影する。対象者検出部２０は、公知の画像解析ソフトを使用して、撮像部８１が撮影した画像の中から人を検出する処理を行う（ステップＳ１２）。対象者検出部２０は、画像の中に人を検出できない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻って連続して撮影される画像の中から人を検出する処理を継続する。
【００４６】
対象者検出部２０は、画像の中に人を検出した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、検出した人の顔が予め設定されている追尾対象者の顔と同一であるか判別するために顔認証をスタートする（ステップＳ１４）。顔認証には、公知の顔認証ソフトを使用する。対象者検出部２０は、記憶部６０に予め記憶されている追尾対象者の顔画像を読み出して検出した顔画像と比較することにより、検出した顔が追尾対象者の顔であるかを判別する。具体的には、目、口、鼻等の特徴量を比較することにより両者を比較する。比較した特徴量の一致度が閾値未満であり、検出した顔が追尾対象者の顔と異なると判別した場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、制御部１００は、ステップＳ１１の処理に戻って処理を継続する。
【００４７】
一方、比較した特徴量の一致度が閾値以上であり、検出した顔が追尾対象者の顔と同じであると判別した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、コスト算出部３０は、自機から追尾対象者に至る移動ルートの作成処理を行う（ステップＳ１６）。移動ルート作成処理については、図９を参照しながら説明する。
【００４８】
移動ルート作成処理が始まると、地図取得部３１は、地図記憶部６２から自機が存在するエリアの地図を取得する（ステップＳ１０１）。そして、自機位置設定部３２１は、図４を用いて説明したように、地図上に自機の位置と、地図の横方向Ｘに対する自機の角度θ１とを設定する（ステップＳ１０２）。具体的には、自機位置設定部３２１は、移動部５０と加速度センサ７１と角速度センサ７２とを使用して測定した今までの移動履歴と、地図作成時に撮像部８１で撮影した画像と現在撮像部８１で撮影している画像とを比較して、地図上における現在の自機位置と、地図の横方向Ｘに対する角度θ１（自機の方向）とを設定する。次に、対象者位置設定部３２２は、図５を用いて説明した方法により、地図上に追尾対象者の位置を設定する（ステップＳ１０３）。具体的には、対象者位置設定部３２２は、自機位置設定部３２１が設定した地図上における自機の位置と向き、及び対象者位置設定部３２２が測定した追尾対象者までの距離Ｌから、地図上に追尾対象者の位置を設定する。
【００４９】
位置設定部３２が地図上に自機位置と追尾対象者の位置とを設定すると、ルート作成部３３は、図６を用いて説明したようにして自機位置から追尾対象者の位置に至る地図上の移動ルートを作成する（ステップＳ１０４）。具体的には、ルート作成部３３は、地図作成時に撮像部８１及び障害物センサ７３を用いて検出した障害物を避けて移動コストが小さくなるように移動ルートを選択して移動ルートを作成する。例えば、移動距離が最短となるように移動ルートを作成する。移動ルートを作成すると、図８のステップＳ１７に移行し、移動距離算出部３４は移動距離の算出を行う（ステップＳ１７）。移動距離算出部３４は、移動ルート上に複数の通過ポイントを設定し、設定した通過ポイント間の距離を加算することにより移動距離を算出する。
【００５０】
次に、判別部４１は、移動距離算出部３４が算出した移動距離が予め設定した閾値（ここでは、５ｍ）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１８）。移動距離が５ｍ未満である場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、ステップＳ２４に移行する。一方、移動距離が５ｍ以上である場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、移動制御部４０は、移動モードを第１移動モードに設定する（ステップＳ１９）。移動制御部４０は、撮像部８１を制御して１秒間に２０枚の画像を取得し、路面状況、障害物の有無等を高い精度で画像分析し、各種センサから取得した情報を利用して、安定して高速走行出来るように１０ｍｓ毎に移動部５０の制御を行う。自律移動装置１は、第１移動モードで走行時には、このように制御部１００の処理能力の多くの割合を移動コストに関連する処理に割り当てる。自律移動装置１は移動ルートに基づいて第１移動モードで追尾対象者に接近していく（ステップＳ２０）。
【００５１】
図６に示すように、自機位置がＰ１１→Ｐ１２→Ｐ１３→Ｐ１４→Ｐ１５と対象者位置Ｐ２に近づくにしたがって、自機から追尾対象者までの距離は次第に短くなっていく。コスト算出部３０は、対象者位置Ｐ２までの移動距離を随時算出する。具体的には、自機位置設定部３２１は、移動部５０の車輪とモータの動きから求めた移動履歴、各種センサの計測値、及び地図作成時に撮像部８１で撮影した画像と現在撮像部８１で撮影している画像とを比較して、地図上の自機位置を更新する。そして、ルート作成部３３は、ステップＳ１６のルート作成処理と同じ処理を行い残りの移動ルートを作成する（ステップＳ２１）。そして、移動距離算出部３４は、追尾対象者までの残りの移動距離を算出する（ステップＳ２２）。
【００５２】
判別部４１は、残りの移動距離が５ｍ未満か否かを随時判別する（ステップＳ２３）。残りの移動距離が５ｍ以上である場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、ステップＳ２０に戻って、移動制御部４０は第１移動モードで移動するように移動部５０を継続して制御する。一方、残りの移動距離が５ｍ未満になった場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、向き判別部４２は、追尾対象者が自機方向を向いているか否かを判別する（ステップＳ２４）。例えば、向き判別部４２は、撮像部８１が撮影した１枚（１秒間に５枚撮影した画像の中の１枚）の画像の中に追尾対象者の両目を検出した場合、追尾対象者が自機方向を向いていると判別する。追尾対象者が自機方向を向いていないと判別した場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、ステップＳ２０に戻って、移動制御部４０は第１移動モードで移動するように移動部５０を継続して制御する。
【００５３】
一方、向き判別部４２が追尾対象者が自機方向を向いていると判別すると（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、駆動部４３は、移動モードを第２移動モードに切り替え（ステップＳ２６）、第２移動モードで低速移動するように移動部５０を制御する（ステップＳ２７）。駆動部４３は、第２移動モードでは、１秒間に撮影する画像の枚数を５枚にするように撮像部８１を制御する。また、駆動部４３は、５０ｍｓ毎に移動部５０を制御する。さらに、駆動部４３は、腕５１を振るように制御し、音声を出力するように音声出力部８３を制御する。これにより、自律移動装置１は、愛嬌を振りまくような動作をしながら追尾対象者に近づいていく。また、第２移動モードでは、駆動部４３は、追尾対象者の方向に自機の顔５２を向けて移動するように移動部５０を制御する。自律移動装置１は、第２移動モードで走行時には、このように制御部１００の処理能力の多くの割合を移動コストに関連しない処理に割り当てる。
【００５４】
次に、判別部４１は、自機が追尾対象者の位置まで到達したか否かを判別する。例えば、自機から追尾対象者までの移動距離が１ｍ未満であるか否かを判別する（ステップＳ２８）。自機から追尾対象者までの移動距離が１ｍ以上である場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、移動制御部４０は、第２移動モードで移動するように移動部５０を継続して制御する。一方、自機から追尾対象者に至る移動距離が１ｍ未満になった場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、制御部１００は、移動制御処理を終了する。
【００５５】
なお、実施形態１の説明では、追尾対象者までの移動距離が１ｍ未満になったことを条件に移動制御処理を終了する場合について説明したが、移動制御処理の終了条件はこれに限定する必要は無い。例えば、自律移動装置１の頭部や腕５１にタッチセンサを設け、自律移動装置１の頭をなでたり、握手するなど、追尾対象者がタッチセンサに接触したことを終了条件にしても良い。また、図８のステップＳ２７の後ステップＳ１８に移行し、追尾対象者との移動距離に応じて移動モードを切り替えながら、電源が切られるまで追尾対象者を追尾するようにしても良い。
【００５６】
また、上記の説明では、地図作成部１０が地図を作成し、作成した地図を地図記憶部６２に記憶する説明をしたが、予め作成された地図を通信部８４を介してダウンロードし、地図記憶部６２に記憶するようにしても良い。
【００５７】
また、上記の説明では、第２移動モードに切り替える条件として、最初に移動距離が５ｍ以下であることを判別した後に、追尾対象者が自機方向を向いていることを検出する説明をしたが、処理の順番を逆にしても良い。つまり、追尾対象者がこちらを向いていることを検出した後、残りの移動距離が５ｍ未満になった場合に第２移動モードに切り替えるようにしても良い。
【００５８】
また、上記の説明では、自律移動装置１が追尾対象者に音声を出力するまでの説明をしたが、追尾対象者と対話するようにしても良い。具体的には、音声認識ソフトを用いて、追尾対象者が発話した音声の内容を解析する。そして、記憶部６０に予め記憶されている言葉の中から、予め設定された対話用プログラムに基づいて追尾対象者が発話した内容に応じた言葉選択し、その言葉を音声出力部８３から音声出力する。例えば、追尾対象者が「おはよう」と発話した場合、自律移動装置１は、「おはようございます」、「お元気ですか」、「今日は天気が良いですね」といった音声を出力する。
【００５９】
（実施形態２）
実施形態１の説明では、移動距離と追尾対象者の顔の向きに基づいて、移動モードを制御する説明をした。しかし、移動モードの制御条件はこれに限定する必要は無い。例えば、移動モードの切替条件を移動距離（移動コスト）のみとして、自機位置から追尾対象者までの距離が５ｍ以内になったら、「こっちを向いてよ」等の音声を出力するようにしてもよい。実施形態２では、追尾対象者が自機方向を向いているという条件に代え、追尾対象者の声を検出したことを条件にして移動モードを切り替える場合について説明する。
【００６０】
実施形態２に係る自律移動装置１の全体構成は図２に示した構成と同じであり、コスト算出部３０の構成は図３に示した構成と同じである。しかし、移動制御部４０の構成は、図７に示した実施形態１の構成と異なる。具体的には、図１０に示すように、移動制御部４０は、向き判別部４２に代えて音声検出部４４を備える。
【００６１】
音声検出部４４は、音声取得部８２が取得した音声の中に、予め設定された追尾する対象者の声が含まれているか否かを判別する。具体的には、音声検出部４４は、音声分析ソフトを利用して、予め記憶部６０に記憶されている追尾対象者の音声と音声取得部８２が取得した音声とを比較し、取得した音声が追尾対象者の音声と同じであるか否かを判別する。例えば、両者のスペクトル分布を比較し、その差が所定の範囲以内である場合には両者は同じであると判別する。
【００６２】
実施形態２に係る自律移動装置１の移動制御処理について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。追尾対象者の音声は、予め記憶部６０に記憶されていることとする。このフローチャートは、実施形態１の図８に示したフローチャートと比較すると、ステップＳ５１とステップＳ５２が異なる。実施形態２における移動制御処理では、図１１に示すように、判別部４１が追尾対象者との距離が所定の距離（ここでは５ｍ）以内に近づいた場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、音声検出部４４は、音声分析ソフトを使用して、音声取得部８２が取得した音声の中から予め登録された追尾対象者の音声を検索する（ステップＳ５１）。そして、追尾対象者の音声を検出した場合（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、移動制御部４０は、移動モードを第２移動モードに切り替える（ステップＳ２６）。その他は同じである。
【００６３】
（変形例１）
上記の説明では、移動距離に基づいて移動コストを算出する場合について説明した。しかし、移動コストは、移動距離に限定する必要は無い。例えば、移動時間を移動コストとして使用しても良い。また、路面状況、障害物の存在等から走行の安全性を評価し、その安全性に基づいて移動コストを算出するようにしても良い。具体的には、センサ部７０に振動センサ（図示しない）を備え、振動センサで測定した振動の強さが所定の閾値以上であった場合、第１移動モードで移動するように移動コストを設定してもよい。
【００６４】
（変形例２）
上記の説明では、移動モードを２つに分ける場合について説明したが、３つ以上の移動モードを設けるようにしても良い。例えば、移動距離が１０ｍ以上の場合には第１移動モードで高速移動し、移動距離が１０ｍ未満になると第２移動モードで顔検出をしながら低速移動し、移動距離が１０ｍ未満で追尾対象者が自機方向を向いていることを検出した場合に第３移動モードで愛嬌を振りまくような動作をしながら低速で移動するようにしても良い。
【００６５】
（変形例３）
上記の説明では、追尾する対象者を１人に限定した場合について説明した。変形例としては、自律移動装置１が走行中に撮影した人の顔を記憶部６０に登録し、その撮影頻度の高い顔を追尾対象者の顔として設定するようにしても良い。例えば、１月間に１０回以上撮影された人の顔を追尾対象者の顔として追加する。
【００６６】
具体的には、画像解析ソフトを使用して撮影した顔を分類して記憶部６０に登録する。この登録した顔毎に回数カウンタを設け、登録した顔を撮影する毎に回数カウンタに１を加算していく。この回数カウンタは、別に設けた日付カウンタを参照して、１月ごとに「０」にリセットされる。この回数カウンタが１０以上になった顔を追尾対象者の顔として追加する。このような構成にすることにより、自律移動装置１を、例えば、同じ家に住む家族に対して愛嬌を振りまくような動作をするペットロボットにすることが出来る。
【００６７】
（変形例４）
上記の説明では、位置設定部３２は、ＳＬＡＭ法に基づいて自機位置を地図上に設定する説明をしたが、自機位置の設定方法はこれに限定する必要は無い。例えば、自律移動装置１がＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）モジュールを備え、ＧＰＳモジュールから取得した自機位置を地図上に設定するようにしても良い。また、追尾対象者の位置を示すＧＰＳ情報を通信部８４を介して追尾対象者から取得し、地図上に設定するようにしても良い。具体的には、地図取得部３１は、ＧＰＳ情報に基づく緯度経度情報を有する予め記憶部６０に記憶された地図を取得する。追尾対象者は、自分の位置情報（ＧＰＳ情報）を追尾対象者が所有する携帯端末から自律移動装置１に無線送信する。自律移動装置１は、通信部８４を介してＧＰＳ情報を取得し、対象者位置設定部３２２は、そのＧＰＳ情報に基づいて追尾対象者の位置を地図上に設定する。
【００６８】
また、追尾対象者の顔画像を通信部８４を介して取得するようにしても良い。具体的には、追尾対象者の顔画像を追尾対象者が所有する携帯端末から自律移動装置１に無線送信する。自律移動装置１は、通信部８４を介して追尾対象者の顔画像を取得する。対象者検出部２０は、その顔画像に基づいて追尾対象者の顔を判別する。
【００６９】
以上に説明したように自律移動装置１は、自機位置から対象者位置に至るまでの移動コストに基づいて移動モードを切り替えて走行する。追尾対象者から離れている場合などの移動コストが高い場合には追尾対象者に愛嬌を振りまくような動作を伴わずに移動する。また、追尾対象者に接近した場合には追尾対象者に愛嬌を振りまくような動作をしながら移動する。このように、自律移動装置１は、移動効率以外にも配慮した移動制御を行うことができるので、追尾対象者に親しみを抱かせることができる。また、追尾対象者から離れている場合に愛嬌を振りまくような動作をしないので、不自然な動作にならない。
【００７０】
また、自律移動装置１は、自機から対象者位置に至る移動距離を算出する。これにより、自律移動装置１は、追尾対象者との距離に応じた移動モードで走行することが出来る。
【００７１】
移動制御部４０は、移動コストが、予め設定した閾値以下であるか否かを判別する判別部４１と、判別部４１の判別結果に基づいて移動部５０を制御する駆動部４３と、を備える。これにより、判別部４１の閾値を変更することにより、移動コストと移動モードとの対応関係を調整することが出来る。
【００７２】
また、自律移動装置１は、実施形態１で説明したように、追尾対象者の顔の向きを判別する向き判別部４２を備える場合、追尾対象者が自機を認識していると推定される場合に限定して愛嬌を振りまくような動作をしながら走行することが出来る。
【００７３】
また、自律移動装置１は、実施形態２で説明したように、追尾対象者の声を検出する音声検出部４４を備える場合、追尾対象者の声が聞こえる距離に近づいた場合に限定して愛嬌を振りまくような動作をしながら走行することが出来る。
【００７４】
この発明の自律移動装置１の各機能は、通常のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等のコンピュータによっても実施することができる。具体的には、上記実施形態では、自律移動装置１が行う自律移動制御処理のプログラムが、記憶部６０のＲＯＭに予め記憶されているものとして説明した。しかし、プログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）及びＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをコンピュータに読み込んでインストールすることにより、上述の各機能を実現することができるコンピュータを構成してもよい。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００７６】
（付記１）
地図上の自機位置から前記地図上の追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である移動コストを算出するコスト算出手段と、
前記コスト算出手段が算出した前記移動コストに関連する処理を優先する第１の移動モードと、前記移動コストに関連する処理以外の処理を優先する第２の移動モードとを有する移動制御手段と、
を備えた自律移動装置。
【００７７】
（付記２）
前記移動制御手段は、所定のトリガにより前記第１の移動モードと前記第２の移動モードを切り替える、
ことを特徴とする付記１に記載の自律移動装置。
【００７８】
（付記３）
前記所定のトリガは、前記追尾対象が自機方向を向いているか否かの検出である付記２に記載の自律移動装置。
【００７９】
（付記４）
前記所定のトリガは、前記追尾対象と自機との間の距離または移動時間の検出である付記２に記載の自律移動装置。
【００８０】
（付記５）
前記自律移動装置は、
撮像画像から前記追尾対象を検出し、記憶している地図上に前記自機位置から前記追尾対象に至る前記移動ルートを作成して、前記移動ルートに基づいて移動手段により前記追尾対象を追尾する、
ことを特徴とする付記１から４の何れか一に記載の自律移動装置。
【００８１】
（付記６）
前記移動コストに関連する処理以外の処理は、音声出力する処理である付記１から５の何れか一に記載の自律移動装置。
【００８２】
（付記７）
前記移動コストに関連する処理以外の処理は、前記追尾対象である追尾対象者と対話する処理である付記１から５の何れか一に記載の自律移動装置。
【００８３】
（付記８）
前記移動コストに関連する処理以外の処理は、自機の処理を増加させる処理である付記１から５の何れか一に記載の自律移動装置。
【００８４】
（付記９）
前記コスト算出手段は、
前記自機位置と前記追尾対象の位置とを前記地図上に設定する位置設定手段と、
前記地図上に設定された前記自機位置から前記地図上に設定された前記追尾対象の位置に至る地図上の移動ルートを作成するルート作成手段と、
前記ルート作成手段が作成した前記移動ルートに基づいて、前記自機位置から前記追尾対象の位置に至るまでの移動距離を算出する移動距離算出手段と、を備え、
前記コスト算出手段は、前記移動距離算出手段が算出した前記移動距離に基づいて前記移動コストを算出する、
ことを特徴とする付記１から８の何れか一に記載の自律移動装置。
【００８５】
（付記１０）
前記位置設定手段は、ＳＬＡＭ法に基づいて前記地図上に前記自機位置の設定を行い、前記地図上における前記自機位置と、前記地図上における前記自機位置から前記追尾対象に向かう方向と、撮像画像を解析して求めた前記追尾対象までの距離と、に基づいて前記地図上に前記追尾対象の位置を設定する、
ことを特徴とする付記９に記載の自律移動装置。
【００８６】
（付記１１）
前記移動制御手段は、
前記コスト算出手段が算出した前記移動コストが、予め設定した閾値以下であるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づいて移動手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記移動制御手段は、
前記判別手段により前記移動コストが前記閾値未満であると判別された場合、前記追尾対象に対する音声出力を伴わずに移動するように前記駆動手段を制御し、
前記判別手段により前記移動コストが前記閾値以上であると判別された場合、前記追尾対象に対する音声出力を伴いながら移動するように前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする付記１から１０の何れか一に記載の自律移動装置。
【００８７】
（付記１２）
前記移動制御手段は、撮像画像から前記追尾対象の顔の向きを判別する向き判別手段を備え、
前記移動制御手段は、前記判別手段が前記移動コストを前記閾値未満であると判別し、かつ、前記向き判別手段が前記追尾対象が自機方向を向いていると判別した場合、前記追尾対象に対する音声出力を伴いながら移動するように前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする付記１１に記載の自律移動装置。
【００８８】
（付記１３）
前記移動制御手段は、前記追尾対象の声を検出する音声検出手段を備え、
前記移動制御手段は、前記判別手段が前記移動コストを前記閾値未満であると判別し、かつ、前記音声検出手段が前記追尾対象の声を検出した場合、前記追尾対象に対する音声出力を伴いながら移動するように前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする付記１１に記載の自律移動装置。
【００８９】
（付記１４）
地図上の自機位置から前記地図上の追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である移動コストを算出するステップと、
前記移動コストに基づいた移動モードを切り替えて移動するステップと、
を含む自律移動方法。
【００９０】
（付記１５）
コンピュータを、
地図上の自機位置から前記地図上の追尾対象の位置までに至る移動ルートの走行困難性を表す指標である移動コストを算出するコスト算出手段、
前記コスト算出手段が算出した前記移動コストに基づいた移動モードで移動するように移動手段を制御する移動制御手段、
として機能させるためのプログラム。
【符号の説明】
【００９１】
１…自律移動装置、１０…地図作成部、１１…障害物、２０…対象者検出部、３０…コスト算出部、３１…地図取得部、３２…位置設定部、３２１…自機位置設定部、３２２…対象者位置設定部、３３…ルート作成部、３４…移動距離算出部、４０…移動制御部、４１…判別部、４２…向き判別部、４３…駆動部、４４…音声検出部、５０…移動部、５１、５１ａ、５１ｂ…腕、５２…顔、６０…記憶部、６１…画像記憶部、６２…地図記憶部、７０…センサ部、７１…加速度センサ、７２…角速度センサ、７３…障害物センサ、８１、８１ａ、８１ｂ…撮像部、８２、８２ａ、８２ｂ…音声取得部、８３…音声出力部、８４…通信部、８５…電源、１００…制御部
【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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