(57)【要約】【課題】磁気ナビゲーションに基づいて自律移動する移動体が自己位置を見失うのを抑制する。【解決手段】出発地から目的地まで移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め計測して得られた環境磁気データと、移動体が前記移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して得られる実測磁気と、を比較しながら移動体を自律移動させる方法に関する。環境磁気データは、第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群とを少なくとも含む。第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群は、移動体の移動方向と直交する幅方向に互いに間隔を空けて計測されたものである。【選択図】図４
2011129072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発地から目的地まで移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め計測して得られた環境磁気データと、前記移動体が前記移動経路に倣って移動する際に、前記移動経路に沿って生じている磁気を実測して得られる実測磁気と、を比較しながら移動体を自律移動させる方法であって、
前記環境磁気データは、
第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群とを少なくとも含み、
前記第１の環境磁気データ群と前記第２の環境磁気データ群は、前記移動体の移動方向と直交する幅方向に互いに間隔を空けて計測されたものである、
ことを特徴とする自律移動方法。
【請求項２】
前記自律移動体は、
前記第１の環境磁気データが計測された経路上にいるものと自己位置を認識した場合に、
前記第２の環境磁気データが計測された経路に向けて移動し、
前記第２の環境磁気データが計測された経路上にいるものと自己位置を認識した場合に、
前記第１の環境磁気データが計測された経路に向けて移動する、
請求項１に記載の自律移動方法。
【請求項３】
前記環境磁気データは、
前記第１の環境磁気データ群と前記第２の環境磁気データ群の前記幅方向における間に、第３の環境磁気データ群をさらに含む、
請求項１に記載の自律移動方法。
【請求項４】
前記自律移動体は、
前記第１の環境磁気データが計測された経路上にいるものと自己位置を認識した場合に、
前記第３の環境磁気データが計測された経路に向けて移動し、
前記第２の環境磁気データが計測された経路上にいるものと自己位置を認識した場合に、
前記第３の環境磁気データが計測された経路に向けて移動する、
請求項３に記載の自律移動方法。
【請求項５】
出発地から目的地まで移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め計測して得られた環境磁気データと、前記移動体が前記移動経路に倣って移動する際に、前記移動経路に沿って生じている磁気を実測して得られる実測磁気と、を比較しながら自律移動する自律移動体であって、
前記環境磁気データは、
第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群とを少なくとも含み、
前記第１の環境磁気データ群と前記第２の環境磁気データ群は、前記移動体の移動方向と直交する幅方向に互いに間隔を空けて計測されたものである、
ことを特徴とする自律移動体。
【請求項６】
前記自律移動体は、
前記第１の環境磁気データが計測された経路上にいるものと自己位置を認識した場合に、
前記第２の環境磁気データが計測された経路に向けて移動し、
前記第２の環境磁気データが計測された経路上にいるものと自己位置を認識した場合に、
前記第１の環境磁気データが計測された経路に向けて移動する、
請求項５に記載の自律移動体。
【請求項７】
前記環境磁気データは、
前記第１の環境磁気データ群と前記第２の環境磁気データ群の前記幅方向における間に、第３の環境磁気データ群をさらに含む、
請求項６に記載の自律移動体。
【請求項８】
前記自律移動体は、
前記第１の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自己位置を認識した場合に、
前記第３の環境磁気データが計測された経路に向けて移動し、
前記第２の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自己位置を認識した場合に、
前記第３の環境磁気データが計測された経路に向けて移動する、
請求項７に記載の自律移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を目印にしてロボット等を自律移動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な場面において、多種多様なロボットが活動している。中でも移動中に自己位置を認識しながら、自律移動するロボットは、工場内やオフィス内、病院内などでの人間の手助けになるものとして期待され、その研究が盛んに行われている。
自律移動させるための誘導方式の一つとして磁気を目印とするものが知られている。これは、典型的には、移動経路上に例えば磁気テープからなる磁気マーカを設置し、ロボットに磁気マーカから発せられる磁気を検出する磁気センサを設け、磁気センサにより磁気マーカを検知することにより、自己位置を認識するものである（たとえば、特許文献１、特許文献２）。
しかし、磁気マーカを設置する方法は、事前に環境の磁場分布を求め、磁気的なノイズの少ないところに磁気マーカを設置しなければならない。したがって、磁気マーカを設置する作業にかかる負担が大きい。また、磁気マーカは、一般に床に設置されるが、床面上に磁気マーカを設置することが美観上好ましくない場合がある。
【０００３】
建屋を構成する鉄骨や鉄筋、建屋内に設置される装置、家具、電器製品等の構成要素である鉄部材などの強磁性体は製造及び施工の過程で不可避的に着磁され残留磁気を帯びている。この残留磁気は、時間の経過に対して強さがほとんど変動しない（非特許文献１）。そこで本発明者等は、磁気を自己位置認識の目印として利用することを前提とするが、磁気マーカを設置するのではなく、以上のように屋内外の環境に依存して生じている磁気（以下、「環境磁気」と称する）を記憶しておき、この環境磁気データと実測された磁気とを比較することで自己位置を認識して自律移動する手法を先に提案している（特願２００８−１４２７９２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７３１７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９９６０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】新納敏文，「環境磁場計測方法の事例調査（その３）」日本建築学会大会学術講演梗概集，１９９６．９.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、以上の本発明者等の提案に基づく自律移動（磁気ナビゲーションと言うことがある）においても、例えば移動距離が長くなると走行距離の計測誤差により、移動体が自己位置を見失うことがある。この自己位置認識精度の低下は、カーブを移動するときに顕著となる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、磁気ナビゲーションに基づいて自律移動する移動体が自己位置を見失うのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもと、本発明の自律移動方法は、出発地から目的地まで移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め計測して得られた環境磁気データと、移動体が移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して得られる実測磁気と、を比較しながら移動体を自律移動させることを前提とする。本発明の自律移動方法は、環境磁気データが、第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群と、少なくとも２つの環境データを含む。第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群という２つの環境磁気データは、移動体の移動方向と直交する幅方向に互いに間隔を空けて計測されたものである。
【０００８】
本発明の自律移動方法は、幅方向に間隔を有する２つの環境磁気データを備えており、自律移動体が２つの環境磁気データで挟まれる領域から外れないように移動を制御することができる。２つの環境磁気データを備えている場合の典型的な手法として、第１の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自律移動体が自己位置を認識した場合には、第２の環境磁気データが計測された経路に向けて自律移動体を移動させる。逆に、第２の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自律移動体が自己位置を認識した場合には、第１の環境磁気データが計測された経路に向けて自律移動体を移動させる。そうすることで、自律移動体は、第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群という２つの環境磁気データで挟まれる領域から外れることは稀である。
【０００９】
本発明は、環境磁気データとして、第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群の幅方向における間に、第３の環境磁気データ群をさらに含むことができる。換言すると、第３の環境磁気データ群を中心に、第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群が幅方向の両側に存在することになる。
この場合、第１の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自律移動体が自己位置を認識した場合には、第３の環境磁気データが計測された経路に向けて自律移動体を移動させる。また、第２の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自律移動体が自己位置を認識した場合には、第３の環境磁気データが計測された経路に向けて自律移動体を移動させる。つまり、自律移動体は、幅方向にずれようとしても、幅方向の中央に存在する第３の環境磁気データ群が計測された経路に向けて戻される。
ここで、第３の環境磁気データは、第１の環境磁気データ及び第２の環境磁気データと同様に予め計測して得ておくことができるが、本発明はこれに限らず、第１の環境磁気データ及び第２の環境磁気データから求めることができる。例えば、第１の環境磁気データ及び第２の環境磁気データの中間値、典型的には平均値を第３の環境磁気データとすることがでる。この場合、自律移動前に中間値を求めて記憶させることができるし、自律移動中に演算して求めることもできる。
【００１０】
本発明は、以上の自律移動方法を実行する自律移動体を提供する。この自律移動体は、出発地から目的地まで移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め計測して得られた環境磁気データと、移動体が移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して得られる実測磁気と、を比較しながら自律移動することを前提とする。この自律移動体の特徴は、環境磁気データが、第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群とを少なくとも含むことである。第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群は、移動体の移動方向と直交する幅方向に互いに間隔を空けて計測されたものである。
【００１１】
本発明の自律移動体は、以下のように挙動することが好ましい。すなわち、第１の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自律移動体が自己位置を認識した場合には、第２の環境磁気データが計測された経路に向けて自律移動体は移動する。逆に、第２の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自律移動体が自己位置を認識した場合に、第１の環境磁気データが計測された経路に向けて自律移動体は移動する。
【００１２】
また本発明の自律移動体は、環境磁気データとして、第１の環境磁気データ群と第２の環境磁気データ群の幅方向における間に、第３の環境磁気データ群をさらに含むことができる。
この場合には、第１の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自律移動体が自己位置を認識すると、第３の環境磁気データが計測された経路に向けて自律移動体は移動する。また、第２の環境磁気データが計測された経路上に居るものと自律移動体が自己位置を認識すると、第３の環境磁気データが計測された経路に向けて自律移動体は移動する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、本発明の自律移動方法は、幅方向に間隔を空けて計測された少なくとも２つの環境磁気データを備えており、これを利用して自律移動体が２つの環境磁気データで挟まれる領域から外れないように移動を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態におけるロボット（移動体）の構成を示すブロック図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図２】本実施の形態におけるロボットの制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は本実施の形態におけるロボットが自律移動する移動経路を示す図である。
【図４】本実施の形態における地図データを示す図である。
【図５】本実施の形態におけるロボットの移動と環境磁気データを対応して示す図である。
【図６】本実施の形態において、経路の幅方向に３つの環境磁気データ群が並列に設定されている様子を示す図である。
【図７】本実施の形態において、経路の幅方向の環境磁気の強さのパターンを示す図である。
【図８】本実施の形態において、ロボットの方向を制御する方法を示す図である。
【図９】本実施の形態において、ロボットの方向を制御する構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態は、図１、図２に示されるロボット（移動体）１が、図３（ａ）に示される移動経路を自律移動するものに関する。なお、図３（ａ）において、出発地（Ｓ）から目的地（Ｇ）までの全行程を移動経路といい、移動経路を構成するそれぞれの経路を「区間経路」というものとする。
本実施の形態にかかる車輪型のロボット（移動体）１は、図１に示すように、箱状の本体２の前後方向中央下部に左右一対の駆動輪３，４を備えると共に、本体２のほぼ四隅下部に夫々補助輪５を備えている。
本体２の前方には磁気・方位センサ２０が設けられている。磁気・方位センサ２０は、本体２の内部に設置された制御部５０と電気的に接続されている。なお、これらセンサ類は本体２の内部に設けた例を示しているが、本体２とともに移動できるのであれば、本体２の外部に設けることもできる。
【００１６】
磁気・方位センサ２０は、互いに直交する３軸に沿った直流磁気（以下、単に磁気）を計測できる。ここで、３軸は、ロボット１の進行方向に沿ったＸ軸、走行面に平行でＸ軸に直行するＹ軸、鉛直方向に下向きのＺ軸とからなる（図５参照）。計測される磁気は、後述する環境磁気データの作成、及び自律移動時に環境磁気データと比較される実測磁気として用いられる。
磁気・方位センサ２０はまた、本体２の方位を計測する。方位を計測するセンサとしては、地磁気センサ（又は電子コンパス）、ジャイロコンパス等公知のセンサを用いることができる。なお、磁気・方位センサ２０は一体で構成した例を示しているが、各々を別体としてもよいことは言うまでもない。
【００１７】
＜制御部５０＞
次に、図２を参照して、制御部５０について説明する。
制御部５０は、走行制御部６０と、記憶部７０と、演算処理部８０を備え、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ及び入出力回路等を備えたコンピュータから構成される。
＜走行制御部６０＞
制御部５０において、各駆動輪３，４は、夫々駆動モータ６，７により図示しない減速機を介して回転駆動されるようになっている。また、駆動モータ６，７には、駆動輪３，４の回転速度（回転数）を検出するためのロータリエンコーダ８，９が夫々付設されている。さらに、これら駆動モータ６，７は、走行制御部６０により夫々独立して駆動制御されるようになっている。走行制御部６０は、駆動モータ６，７を異なる回転数で回転させることにより、ロボット１の向きを変えることができる。
【００１８】
＜記憶部７０＞
記憶部７０は、第１記憶部７１と、第２記憶部７２とを備えている。
［第１記憶部］
第１記憶部７１には、自律移動に実際に使用される地図データが記憶される。第１記憶部７１に記憶される地図データを図４に示す。
地図データは、環境磁気データを含む。環境磁気データは、ロボット１の移動経路に沿って磁気・方位センサ２０により計測された磁気（図４  Ｘ軸（Ｇ），Ｙ軸（Ｇ），Ｚ軸（Ｇ））と当該磁気が計測された位置（図４  距離（ｍ））とが関係付けられたデータである。ロボット１が自律走行する際に計測される実測磁気とこの環境磁気データを比較し、両者の偏差が求められる。
環境磁気データに含まれる距離に関する情報は、区間経路上をロボット１が移動する距離である。例えば、図４の区間経路１について、最下行の「３０．０４（ｍ）」はロボット１が区間経路１を移動すべき距離（区間距離情報）を表す。ロボット１は、後述するように、この距離を自律移動に利用する。
【００１９】
図５に、ロボット１の移動距離と環境磁気（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）を対応して示すが、ロボット１の位置によって、また、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各々で環境磁気が変動する。なお、建物など、磁性体の面が垂直になっているところは、Ｘ，Ｙ軸方向に磁力の変化が大きい。また、マンホールなど，磁性体の面が水平になっているところは、Ｚ軸方向に磁力の変化が大きい。本実施の形態は、一つの区間経路（移動経路）について、３つの軸方向の各々について３つの環境磁気データ群を記憶する。つまり、図６に示すように、経路の幅方向の左側（（１）−ａ，左側軌道）、中央（（１）−ｂ，中央軌道）及び右側（（１）−ｃ，右側軌道）について環境磁気データ（群）が計測され、第１記憶部７１に記憶される。図４に示す区間経路（１）の場合、Ｘ軸の磁気の強さが左側軌道から右側軌道に向けて小さくなることが示されている。例えば、左側軌道からさらに左側に強磁性体が存在している場合にこのような分布を示す。
【００２０】
また、地図データは、環境磁気データとして、移動経路の方位（登録方位データ，図４  方位（ｄｅｇ））を含む。ロボット１が自律走行する際に計測される実測方位とこの登録方位データを比較して、両者の偏差が求められる。本実施の形態の方位は北を０（ゼロ）ｄｅｇと定めるが、これに限るものではない。
一般的には、位置はマップとして表現することをねらって座標（ｘ,ｙ）で表現される。しかし、本実施の形態では方位と移動距離を基準（θ,ｌの極座標表現）として位置を特定することで座標変換の際に生じる誤差を少なくできる。
【００２１】
磁気ナビゲーションを実装するロボット１、もしくは磁気センサを搭載する計測用台車によって、ロボット１が通る移動経路をロボット１への操作もしくは手押しによる誘導によって、磁気・方位センサ２０により環境磁気と方位を計測する。データ上は、ロボット１が一定距離移動（本実施の形態では、０．０１ｍ）するごとに、３軸方向の磁気の強度及び方位を記憶する。
ロボット１の移動距離は車輪（駆動輪３，４）の回転から計測する。ただし，車輪の滑りやタイヤの空気圧の違いにより、計測値がずれる場合がある。そのため、画像による床フローの推定で移動量を正確に求めることが望ましい。
環境磁気データは、ロボット１の移動経路上を連続的に記憶されていることが好ましい。しかし、この方法は現在の技術レベルでは現実的ではない。ロボットの移動経路が長くなると、実測磁気との比較処理に相当の時間がかかってしまい、移動速度が著しく遅くなるからである。したがって、（本実施の形態では、０．０１ｍ）所定間隔毎に、つまり間欠的に環境磁気データを記憶することが現実的である。
【００２２】
本実施の形態では、３軸方向の磁気の値及びそれによって計算された方位を記憶する。一般的には、方位で走行する際には電子コンパスが利用される。その場合、環境磁場に影響された瞬間に方位が狂い、その方位に向かって移動した量は修正することはできない。ところが本実施の形態で、磁場変動に合わせて修正を行うので、たとえ方向がずれたとしてもロボット１の起動を修正することができる。
【００２３】
［磁場状態］
地図データとして、本実施の形態は、図４に示すように、移動経路の幅方向の分布に関する情報（以下、磁場状態情報）を備えている。これは、１軸ごとに記憶されている環境磁気データ（１−ａ〜１−ｂ）の同一位置における強度の分布を示している。この磁気分布は図７に示すようにいくつかのパターンに分類される。つまり、経路の幅方向に沿って磁気強度が大きく傾斜するパターンＡ、磁気強度が山型になるパターンＢ、磁気強度が谷型になるパターンＣ及び磁気強度の差が小さいパターンＤである。パターンＤが計測された位置と対応付けて「ｍａｇ．ｆｌａｔ」が記憶される。「ｍａｇ．ｆｌａｔ」の利用法は後述する。また、図７はＸ軸について示したが、Ｙ軸、Ｚ軸についても同様に磁気強度の分布を持つことがあり、本発明は３軸のいずれの磁気強度の分布をも参照できる。
【００２４】
［第２記憶部］
第２記憶部７２には、走行制御部６０、演算処理部８０が行う種々の制御に関するプログラムが記憶されている。
【００２５】
＜演算処理部８０＞
次に、演算処理部８０は、磁気・方位比較部８１と、幅方向位置修正部８２と、移動距離演算部８４を備えている。
磁気・方位比較部８１は、第１記憶部７１に記憶されている地図データを読み込むとともに、その中の環境磁気データと磁気・方位センサ２０で計測される実測磁気、実測方位とを比較し、その偏差を求める。磁気に関する偏差（ΔＧＸ，ΔＧＹ，ΔＧＺ）、方位に関する偏差（Δθ）は、正規の区間経路に対してロボット１の向きに偏差があるために生ずる。磁気・方位比較部８１は、磁気に関する偏差（ΔＧＸ，ΔＧＹ，ΔＧＺ）、方位に関する偏差（Δθ）を車両移動値演算部８５に送る。
磁気・方位比較部８１は、上記比較を行いながら、ロボット１が中央軌道からずれて、左側軌道に達したこと又は右側軌道に達したことを幅方向位置修正部８２へ通知する。
【００２６】
幅方向位置修正部８２は、左側軌道に達したことの情報を取得すると、中央軌道に向けてロボット１を右向きに移動するように車両移動値演算部８５に対して指示する。また、左側軌道に達したことの情報を取得すると、中央軌道に向けてロボット１を左向きに移動するように車両移動値演算部８５に対して指示する。
【００２７】
移動距離演算部８４は、ロータリエンコーダ８，９からそれぞれ入力されるパルスを別々にカウントし、カウントした値に１パルス当りの移動量を乗算してそれまでの移動距離を求める。ここでは２つの移動距離が求められるが、その平均値が移動距離Ｓとして車両移動値演算部８５へ出力される。
【００２８】
車両移動値演算部８５は、ロボット１の位置情報を求める。この位置情報は、前述したように、θ（方位）とｌ（距離）の極座標で表現される。
車両移動値演算部８５は、第１記憶部７１から区間距離情報を読み出す。この区間距離情報は、前述したように、地図データに含まれている。車両移動値演算部８５は、移動距離演算部８４から取得した移動距離Ｓと区間距離情報とから区間経路の終点に到達するまでの残移動距離を求める。この残移動距離は、走行制御部６０へ出力される。
【００２９】
車両移動値演算部８５は、図８（ａ）に示すように、磁気・方位比較部８１から取得する磁気に関する偏差（ΔＧＸ，ΔＧＹ，ΔＧＺ）、方位に関する偏差（Δθ）がともに０（ゼロ）になるように、ロボット１が向きを変える角度（回転角）を求める。この回転角は、走行制御部６０へ出力される。この向きの調整は、フィードバック制御により行うことができる。図８（ｂ）に、地図データ（一部）とそれに対応する実測データを示す。この例では、１２．３５〜１２．３７ｍの間で方位とＸ軸方向の磁気の強さに偏差がある。この偏差が０（ゼロ）になるようにロボット１が向きを変える角度（回転角）が求められる。
図９は、この制御を実現する構成例を示すブロック図である。図９に示すように、この例では、環境磁気データと実測磁気の比較、方位の比較を行い、環境磁気（方位）データと計測磁気（方位）との差がゼロになるようにＰＩＤ制御を適用している。ただし、ＰＩＤ制御に限らず、本発明は他の方法により環境磁気（方位）データと実測磁気（方位）との差がゼロになるように制御することができる。
【００３０】
＜走行制御部６０＞
走行制御部６０は、車両移動値演算部８５で求められた残移動距離に基づいて、ロボット１を区間経路に沿って次のノードまで移動するように、駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。また、走行制御部６０は、車両移動値演算部８５で求められた回転角に基づいて、ノードに到達すると、ロボット１の向きを次の区間経路に合うように変えるために、駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。
【００３１】
＜自律移動手順＞
以上の構成を有するロボット１により自律移動を行う手順の一例を図３及び図４を参照して説明する。
［地図データ（環境磁気データ）の登録、経路計画データの設定］
図３（ａ）において、白抜きの部分がロボット１の通路を示し、網掛けの部分が建物等の障害物を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）をグラフで表現した磁気マップである。グラフ上のノード間で区分される破線が区間経路を示している。この例の場合、ノードがＡ〜Ｅまでの５地点、区間経路が１〜４の４経路が設定されている。各区間経路１〜４ごとに３群の環境磁気データが記憶されている。ノードＡ〜ノードＥ、区間経路１〜区間経路４を特定する環境磁気データは、第１記憶部７１に記憶されている。なお、図４には一部の区間経路についての地図データのみが示されている。
環境磁気データは、ロボット１又はロボット１と同様の磁気センサ、方位センサ及び記憶部を備えたデータ収集車を、ロボット１を移動させたい通路に沿って移動させて収集し、第１記憶部７１に記憶しておく。環境磁気データの収集時にロボット１又はデータ収集車を移動させる方法は問わない。オペレータが手押ししてもよいし、オペレータの操作により駆動モータ６，７を動かしてロボット１を移動させることもできる。
【００３２】
［自律移動］
以上のようにして準備が整ったロボット１は、出発地であるノードＡから自律移動を開始する。自律移動は、中央軌道の環境磁気データ（（１）−ｂ）を基準に行われる。
はじめに、ロボット１は、車両移動値演算部８５が第１記憶部７１から順次移動する区間経路１〜４の地図データを取得する。この読み出しは、中央軌道のみならず、左側軌道、右側軌道の環境磁気データも合わせて行われる。
【００３３】
［ノードＡ〜区間経路１〜ノードＢまで］
区間経路１の地図データの読み出しを行うのと並行して、磁気・方位センサ２０によって実測磁気、実測方位の計測を行う。磁気・方位比較部８１は計測される実測磁気と区間経路１についての環境磁気データ（中央軌道，（（１）−ｂ））を比較しながら、ロボット１は出発地であるノードＡを出発する。同時に、磁気・方位比較部８１は計測される実測方位と区間経路１についての登録方位データを比較する。そして、磁気・方位比較部８１は、磁気に関する偏差（ΔＧＸ，ΔＧＹ，ΔＧＺ）、方位に関する偏差（Δθ）を逐次求め、車両移動値演算部８５に出力する。車両移動値演算部８５は、偏差（ΔＧＸ，ΔＧＹ，ΔＧＺ）、方位に関する偏差（Δθ）がともに０（ゼロ）になるように回転角を求める。この回転角は、走行制御部６０へ出力される。
【００３４】
車両移動値演算部８５は、移動距離演算部８４から取得した移動距離Ｓと移動距離情報とから区間経路１の終点、つまりノードＢに到達するまでの残移動距離を求める。この残移動距離は、走行制御部６０へ出力される。
【００３５】
走行制御部６０は、車両移動値演算部８５で求められた残移動距離に基づいて、ロボット１を区間経路１に倣ってノードＢまで移動するように、駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。また、走行制御部６０は、車両移動値演算部８５で求められた回転角に基づいて、駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。
【００３６】
以上のようにして、ロボット１はノードＢに向けて自律移動する。磁気・方位比較部８１は、第１記憶部７１から磁場情報を取得しながら自律移動する。
磁気・方位比較部８１は、磁場情報が「ｍａｇ．ｆｌａｔ」の場合には、そのことを車両移動値演算部８５に通知する。この場合、車両移動値演算部８５は従前の条件で駆動モータ６，７に駆動指令を出力することができる。
【００３７】
以上のようにしてロボット１がノードＢに着く。ロボット１は、自律移動した距離が地図データ上の距離に一致することに加えて環境磁気データと実測磁気との比較によりノードＢに着いたことを判断する。そうすると、先に読み出した区間経路２の地図データを参照する。この場合、区間経路１の終端はノードＢでかつノードＢは区間経路２の始点である。ロボット１は、区間経路２の始点、つまり０．０［ｍ］地点において、区間経路１に対応する環境磁気データ、登録方位データから、区間経路２に対応する環境磁気データ、登録方位データに切り替えて、実測磁気と環境磁気データの比較、実測方位と登録方位データとの比較を行いながら、ノードＣに向けて自律移動する。
ノードＣに着いてから目的地であるノードＥに到達するまでは、以上と同様にしてロボット１は自律移動することができる。
【００３８】
＜主要な効果＞
ロボット１は、区間経路を移動中に中央軌道から外れて左側軌道又は右側軌道に達する、つまり自己位置を認識することがあり、左側軌道に対する環境磁気データ群（１）−ａ、右側軌道に対する環境磁気データ群（１）−ｃと実測磁気との比較によりそのことを検知する。例えば、図６のような場合である。この場合、磁気・方位比較部８１はそのことを幅方向位置修正部８２へ通知し、幅方向位置修正部８２は、左側軌道情報を取得すると、ロボット１が中央軌道に向けて右向きに移動するように車両移動値演算部８５に対して指示する。磁気・方位比較部８１が右側軌道情報を出力すると、ロボット１が中央軌道に向けて左向きに移動するように車両移動値演算部８５に対して指示する。車両移動値演算部８５は、これら指示に基づいて駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。
このように本実施の形態によるロボット１は、左側軌道からさらに左側に外れること、又は右側軌道からさらに右側に外れるのを阻止されながら２つのノード間を繋ぐ区間経路を自律移動するので、移動距離が長く、かつカーブを含んでいても自己位置を認識できなくなることは稀である。
【００３９】
図７に示すパターンＡ〜Ｃは、左側軌道、中央軌道、右側軌道の磁気の強さに差異があるので、ロボット１はいずれの軌道上に自己が位置するか特定できる。しかし、パターンＤのように左側軌道、中央軌道、右側軌道の磁気の強さの差が小さい場合には、ロボット１はいずれの軌道上に自己が位置するか特定できないおそれがある。その位置には「ｍａｇ．ｆｌａｔ」を対応して地図データに記憶しており、その場合には従前の条件で自律移動することにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、磁場環境が「ｍａｇ．ｆｌａｔ」が続く場合には、その間は他のセンサに切り替えて自律移動を行うこともできる。例えば、距離計測スキャナで空間距離を計測し、周辺環境に合わせた自律移動を行うことができるし、壁沿い移動を行うこともできる。この場合にはレーザ距離計、赤外線距離計が利用される。なお、このような距離センサを用いる場合、センサを固定して距離計測を行う方向を一定にしてもよいし、センサを回転装置に載せて広範囲の距離計測を行ってもよい。また、距離計測以外のセンサとしては、画像処理によって空間認識を行う方法や、ＧＰＳで自己位置計測する方法も適用できる。
【００４０】
また、以上の実施の形態では３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向の各々について左側軌道、中央軌道、右側軌道を事前に計測した環境磁気データに基づいて設定したが、本発明はこれに限定されず、環境磁気データの事前の計測は、左側軌道及び右側軌道に対応する２つだけでよい。この形態は、狭い経路を自律移動させるような場合には、互いに所定の間隔を設けながら左側軌道、中央軌道及び右側軌道の各々に対応する環境磁気データを並行して計測することが困難な場合に有効である。この形態はさらに以下のように区分できる。
＜形態Ａ＞
ロボット１が自律移動する過程で、左側軌道に対応する環境磁気データ及び右側軌道に対応する環境磁気データから中央軌道に対応する環境磁気データを演算により求める。ロボット１は、中央軌道に対応する環境磁気データを演算しながら中央軌道に倣って自律移動する。形態１は、第１記憶部７１に記憶するデータ量を少なくできる利点がある。
＜形態Ｂ＞
左側軌道に対応する環境磁気データ及び右側軌道に対応する環境磁気データから中央軌道に対応する環境磁気データを演算により事前に求めておき、地図データとして、左側軌道に対応する地図データ及び右側軌道に対応する地図データとともに第１記憶部７１に記憶させる。ロボット１は、第１記憶部７１に記憶されている中央軌道に倣って自律移動する。この形態Ｂでは、事前に求めておいた中央起動に対応する環境磁気データを、自律移動中に実測した環境磁気で置き換えることができる。
＜形態Ｃ＞
ロボット１が左側軌道上に自己位置を認識した場合には、ロボット１は右側軌道に向けて移動する。逆に、ロボット１が右側軌道上に自己位置を認識した場合には、ロボット１は左側軌道に向けて移動する。ロボット１は、左側軌道と右側軌道で挟まれる経路に倣って自律移動する。
【００４１】
さらに、以上の実施の形態では、環境磁気データ及び実測磁気として３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向の磁気を計測、保持するが、これは必須ではなく、少なくとも１軸方向の磁気だけでも本発明は実現可能である。ただし、３軸方向の磁気を用いると精度よく位置制御を行うことができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１…ロボット
２０…磁気・方位センサ
５０…制御部、６０…走行制御部
７０…記憶部
７１…第１記憶部、７２…第２記憶部
８０…演算処理部
８１…磁気・方位比較部、８２…幅方向位置修正部、８４…移動距離演算部、８５…車両移動値演算部
【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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