(57)【要約】【課題】予め定められた複数のラインによって構成されるルートに沿って移動する移動装置において、所望の移動ルートを決定できるルート決定システムを提供する。【解決手段】ルート決定システムは、複数のラインによって構成されるルートに沿って移動する移動装置に設けられる。ルート決定システムは、複数のラインを記憶しておき、カメラで標識を撮影し（Ｓ１１）、その内容を認識し（Ｓ１２）、ライン情報と、認識した標識とから、複数のラインによって構成されるルートを移動可能なルートの決定を行なう（Ｓ１３）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のラインによって構成されるルートに沿って移動する移動装置に設けられ、移動するルートを決定するルート決定システムであって、
前記複数のラインを記憶する記憶手段と、
前記ラインの近傍に設けられた標識を撮影するカメラと、
前記カメラによって撮影された標識から、その内容を認識する標識認識手段と、
前記記憶手段の記憶するライン情報と、前記標識認識手段の認識した標識内容とに基づいて、移動するルートを決定するルート決定手段とを含む、ルート決定システム。
【請求項２】
前記ルート決定手段は、複数のラインによって構成されるルートの中から一筆書きで移動可能なルートを検出する一筆書きルート検出手段とを含む、請求項１に記載のルート決定システム。
【請求項３】
前記一筆書きルート検出手段は、前記移動装置が移動する領域を一筆書き可能なルートで近似する近似手段を含む、請求項１または２に記載のルート決定システム。
【請求項４】
前記標識認識手段が、前記複数のラインのうちのいずれかに通過できないラインがあると認識したときは、前記ルート決定手段は前記通過できないラインを除外してルートを決定する、請求項１〜３のいずれかに記載のルート決定システム。
【請求項５】
複数のラインによって構成されるルートに沿って移動する移動装置であって、
前記複数のラインを記憶するライン記憶手段と、
標識を撮影するカメラと、
前記カメラによって撮影された標識から、その内容を認識する標識認識手段と、
前記ライン記憶手段の記憶するライン情報と、前記標識認識手段の認識した標識内容とに基づいて、移動するルートを決定するルート決定手段とを含む、移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ルート決定システムおよび移動装置に関し、特に、所定の空間内を効率的に移動可能なルート決定システムおよび移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラを用いて道路上の標識を認識し、それによって標識情報を収集するシステムが、例えば、特開２００６−３８５５８号公報（特許文献１）に開示されている。このシステムにおいては、車載カメラに撮影された画像データから交通標識等が認識されて標識データとして抽出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３８５５８号公報（段落番号０００９、００２４〜００３０等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示のシステムは、いわゆるカーナビゲーションシステムであって、現在地と目的地とが入力され、現在地から目的地までの推奨ルートは任意のルートの選択が可能である。
【０００５】
一方、移動式の掃除用ロボットのような、予め定められた複数のラインによって構成されるルートに沿って移動することが必要な装置において、どのようにルートを決定するべきかという点については、従来の特許文献には開示が無い。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、予め定められた複数のラインによって構成されるルートに沿って移動する移動装置において、所望の移動ルートを決定できるルート決定システム、および、それを有する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】
この発明に係るルート決定システムは、複数のラインによって構成されるルートに沿って移動する移動装置に設けられ、移動するルートを決定するルート決定システムである。ルート決定システムは、複数のラインを記憶するライン記憶手段と、ラインの近傍に設けられた標識を撮影するカメラと、カメラによって撮影された標識から、その内容を認識する標識認識手段と、記憶手段の記憶するライン情報と、標識認識手段の認識した標識内容とに基づいて、移動するルートを決定するルート決定手段とを含む。
【０００８】
好ましくは、ルート決定手段は、複数のラインによって構成されるルートの中から一筆書きで移動可能なルートを検出する一筆書きルート検出手段とを含む。
【０００９】
さらに好ましくは、一筆書きルート検出手段は、前記移動装置が移動する領域を一筆書きで移動できるように近似する近似手段を含む。
【００１０】
標識認識手段が、複数のラインのうちのいずれかに通過できないラインがあると認識したときは、ルート決定手段は通過できないラインを除外してルートを決定するのが好ましい。
【００１１】
この発明の他の局面においては、移動装置は、複数のラインによって構成されるルートに沿って移動する。移動装置は、複数のラインを記憶するライン記憶手段と、標識を撮影するカメラと、カメラによって撮影された標識から、その内容を認識する標識認識手段と、ライン記憶手段の記憶するライン情報と、標識認識手段の認識した標識内容とに基づいて、移動するルートを決定するルート決定手段とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
この発明においては、複数のラインを記憶し、ラインの近傍に設けられた標識をカメラで撮影してその内容を認識し、ライン情報と、認識した標識内容とに基づいて、移動するルートを決定するため、標識を用いるだけで簡単に所望のルートを移動させることができる、ルート決定システムおよび移動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ルート決定システムを有する自立走行ロボットの要部を示すブロック図である。
【図２】ルート決定システムによって検出されるルートの構成例を示す図である。
【図３】ルート決定処理手順を示すフローチャートである。
【図４】標識認識処理手順を示すフローチャートである。
【図５】ルート決定処理手順を示すフローチャートである。
【図６】他の実施形態におけるルートを示す図である。
【図７】他の実施の形態におけるルート決定処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態に係るルート決定システムが移動装置としての掃除用ロボットに適用された場合について説明する。図１は、ルート決定システムを有する掃除用ロボットの要部を示すブロック図である。図１を参照して、掃除用ロボット１０は掃除用ロボット１０全体を制御するＣＰＵ１１と、カメラ２０と、カメラ２０で撮影した画像から標識を認識する標識認識部１２と、標識認識部１２で認識した標識に基づいて標識の意味を判定する判定部１３と、掃除用ロボット１０が走行するエリア情報等を記憶する記憶部１４と、掃除用ロボット１０を移動させるための走行部１５とを含む。
【００１５】
ここで掃除用ロボット１０は、床等に設けられたラインを図示のないトレース用センサ等でトレースして移動するライントレース型のロボットである。記憶部（記憶手段）１４は、自分の走行するエリアのマップ情報や予め定められた、ラインによって構成される走行ルート（道順）や通過時刻等を記憶している。
【００１６】
図２は、この掃除用ロボット１０が走行するエリア４０と、そのエリア４０内の移動ルートの一例を示す図である。ここでは、エリア４０は全体が五角形状であり、５つの頂点Ａ〜Ｅとそれらを接続する複数のラインとで構成されているものとする。掃除用ロボット１０はこれらの５つの頂点Ａ〜Ｅを相互に接続する１０個のラインａ〜ｊで構成されるルートに沿って移動することによりエリア４０をカバーするものとする。
【００１７】
図３は、ＣＰＵ１１が行なう、走行ルートの決定手順を示すフローチャートである。図３を参照して、まず、掃除用ロボット１０は、走行ルート上やその近傍に標識が存在すれば、カメラ２０で標識を撮影する（ステップＳ１１、以下、「ステップ」を省略する）。次に、撮影した標識を認識する（Ｓ１２）。この認識結果に応じて走行ルートの決定を行なう（Ｓ１３）。したがって、ＣＰＵ１１は標識認識手段とルート決定手段として作動する。
【００１８】
次に、Ｓ１２で説明した標識認識手順について説明する。図４はこの手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ１１は、まず、撮影した画像を２値化し（Ｓ１２１）、形状を切出し（Ｓ１２２）、形状を認識して文字や数字を認識するとともに色も認識する（Ｓ１２３）。その結果、画像を判断して、標識を認識する（Ｓ１２４）。
【００１９】
次にＳ１３で説明したルートの決定手順について説明する。ここでは、図２に示した正五角形でエリア４０を走行する場合を例にあげて説明する。したがって、エリア４０が地点Ａ〜Ｅを頂点とする五角形であることや、地点Ａ〜Ｅを相互に接続するラインａ〜ｊを走行することによって、エリア４０全体をカバーできるということが記憶部１４に格納されているものとする。
【００２０】
まず掃除用ロボット１０が地点Ａに載置する。これは、カメラ２０によって判断しても良いし、スタート地点を予め入力できるようにしてもよい。ここでは、例えば、地点Ａから開始し、各通路を一度は通過して、地点Ａに戻る条件で、１０通りの通路ａ〜ｊを効率よく通る道順の一つとして、ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈ→ｉ→ｊの通りに移動するルートが記憶部１４に格納されている。このように「一筆書き」で走行すれば、地点Ａから全ての通路を網羅し、地点Ａに戻ることが可能になる。
【００２１】
このような走行ルートは、掃除用ロボット１０の図示のない表示部に表示して、図示のないスイッチをユーザがＯＮすることによって作動させてもよいし、地点Ａにおいて、上記のルートを通るように指示する標識を設置し、それを掃除用ロボット１０が認識してもよい。
【００２２】
以上のように、この実施の形態によれば、複数のラインを記憶し、ラインの近傍に設けられた標識をカメラで撮影してその内容を認識し、ライン情報と、認識した標識内容とに基づいて、移動するルートを決定するため、標識を用いるだけで簡単に所望のルートを移動させることができる。また、一筆書きで走行すれば、効率的に移動が可能になる。この場合はＣＰＵ１１は一筆書きルート検出手段として作動する。
【００２３】
次に、通路の一部が工事、一時的な封鎖により通行できない場合について説明する。この場合は、予め決められた道順では回れなくなり道順を変更しなければならない。変更するためには、正しい道順を掃除用ロボット１０に教え込まなければならなく、非常に手間がかかり、技術者が不在の場合は、動作させることができない場合もある。また、予め想定して、プログラミングされている場合でも、その設定を作業従事者が行わなければならなく、道順が多くなればなるほど、想定する組み合わせが多くなり、大規模なシステムになる。しかしながら、この実施の形態においては、標識を用いて次のような処理が可能になる。
【００２４】
ここでは、例えば、通路ｅが通行できない場合について説明する。この場合、通路の通行を禁止する標識Ｚの形態を予め記憶部１４に格納しておき、この通行禁止標識Ｚを、通路Ｅの両端部である地点Ｅと地点Ａに設置する。掃除用ロボット１０は通路ｅのルートを通過するときに、カメラ２０からの画像により標識Ｚを認識することで、掃除用ロボット１０自体が通過した道順とマップ情報と標識認識結果により、効率の良い道順を、一筆書きのルールを用いて、最適な道順を検出することができる。
【００２５】
図５は、この場合の掃除用ロボット１０のＣＰＵ１１が行なうルートの決定手順を示すフローチャートである。まず、地点Ａに掃除用ロボット１０を載置する。掃除用ロボット１０は、地点Ａからルートとしてラインａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅの順に進む。地点Ｅで標識Ｚをカメラ２０が撮影すると、その画像が認識される（図３のＳ１１、Ｓ１２）。次に図５を参照して、認識結果に応じて通行不可ラインを検出する（Ｓ１３１、Ｓ１３２）。次に過去の通過ラインを検出して（Ｓ１３３）、走行ルートを決定する（Ｓ１３４）。
【００２６】
具体的には、ｈ→ｉ→ｊ→ｆ→ｇ→と進んで地点Ｅに戻る。その後、元の地点Ａへ進むために、ルートｈ→ａと進む。
【００２７】
このように、予め、地点Ａ〜Ｅを通過する場合の一筆書きのルート情報や、停止した位置から、元の位置へ戻る最短ルート情報は記憶部１４に格納されているものとする。
【００２８】
なお、「一筆書きができるかできないか」は、数学者オイラーが、「図のどの頂点でも、その点に出入りしている辺の総数（局所次数という）がすべて偶数であれば、そのグラフは一筆書きできる」と証明している。ここでいう「一筆書き」の定義は、「同じ線を二度なぞらない」ということであるので、ここでは、「できるだけ同じルートを通らない方法で、全てのルートを通る」ということである。
【００２９】
以上のように、この実施の形態においては、通路の一部が通行できない場合におけるルートの決定に当たって、「一筆書き」が可能なルートを選択できるため、より効率的に移動ルートを決定できる。
【００３０】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。上記実施の形態においては、与えられた走行エリア４０に対して、掃除用ロボット１０は、効率的にエリアをカバーできるように走行ルートを決定する。そのためには、与えられたエリアに対して、正五角形のような、一筆書きでエリア４０をカバーするようにルートを決定した。
【００３１】
この実施の形態においては、まず、走行エリアを一筆書きできる形態に近似し、その後に先の実施の形態と同様の処理を行なう。図６はこの場合の走行ルートを示す図であり、図７は、この場合の図３に対応する図である。なお、この場合もルートの決定手順は図５に示すとおりである。
【００３２】
図６および図７を参照して、この実施の形態においては、六角形のエリアにおいて一筆書きのルートとなるように走行エリアを近似している（Ｓ２１）。すなわち、６つの頂点Ａ〜Ｆと、それらを接続するラインａ〜ｌで構成されている。この場合、通常は、地点Ａからスタートし、地点Ａに戻るルートとの一つは、ｇ→ｈ→ｉ→ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｌ→ｊ→ｋ→ｆで走行する。したがって、ＣＰＵ１１は、近似手段として作動する。
【００３３】
このとき、ａの区間の走行が不可となった場合について説明する。この場合は標識Ｚを地点Ａと地点Ｂに載置する。
【００３４】
ＣＰＵ１１はカメラ２０で標識を撮影して認識し（Ｓ２２，Ｓ２３）、ルートの決定を行なう（Ｓ２４）。このときＣＰＵ１１は、次の地点Ｂへたどり着く方法としてラインｆ→ｌからなるルートを検出する。
【００３５】
これは、マップ情報として、下記の内容が記憶部１４に格納されているためである。
【００３６】
地点Ａへのルート：ａ(Ｂ→Ａ),ｇ(Ｃ→Ａ),ｉ(Ｅ→Ａ),ｆ(Ｆ→Ａ)
地点Ｂへのルート：ａ(Ａ→Ｂ),ｌ(Ｆ→Ｂ),ｊ(Ｄ→Ｂ),ｂ(Ｃ→Ｂ)
地点Ｃへのルート：ｂ(Ｂ→Ｃ),ｃ(Ｄ→Ｃ),ｈ(Ｅ→Ｃ),ｇ(Ａ→Ｃ)
地点Ｄへのルート：ｃ(Ｃ→Ｄ),ｄ(Ｅ→Ｄ),ｊ(Ｂ→Ｄ),ｋ(Ｆ→Ｄ)
地点Ｅへのルート：ｄ(Ｄ→Ｅ),ｅ(Ｆ→Ｅ),ｈ(Ｃ→Ｅ),ｉ(Ａ→Ｅ)
地点Ｆへのルート：ｅ(Ｅ→Ｆ),ｆ(Ａ→Ｆ),ｋ(Ｄ→Ｆ),ｌ(Ｂ→Ｆ)
【００３７】
また、走行したルートを記憶していることで、過去の通過ラインを検出し、現状の位置は地点Ａで、Ｂへ行くルートを検出する。地点Ａからはラインａ,ｇ,ｉ,ｆを通るルートがあるが、ラインａは走行不可である。ラインｇを通るルートを使用すると（ｇのルートはＡ→Ｃ）地点Ｃにつながり、地点Ｃから地点Ｂへのルートは、マップ情報により、ラインｂを通るルートが検出される。その結果、ラインｇ→ｂを通るルートとなる。
【００３８】
一方、ｉのルートを使用すると（ｉのルートは地点Ａから地点Ｅ）、地点Ｅにつながり、地点Ｅから地点Ｂへのルートは、マップ情報により、存在しないため、地点Ｃ、Ｄ，Ｆを迂回して接続する。すなわち、ルートは、ラインｉ→ｅ→ｌを通るルートと、ラインｉ→ｈ→ｂを通るルートと、ラインｉ→ｄ→ｊを通るルートとなる。
【００３９】
ラインｆを通るルートを使用すると（ｆのルートはＡからＦ）、地点Ｆにつながり、地点Ｆから地点Ｂへのルートは、マップ情報により、ラインｌを通るルートが検出される。すなわち、ラインｆ→ｌを通るルートが検出される。
【００４０】
上記より、ラインｇ→ｂを通るルート、または、ラインｆ→ｌを通るルートが検出されるが、ラインｇは先に通っているために、ラインｆ→ｌを通るルートが検出される。その結果、ラインｇ→ｈ→ｉ→ｆ→ｌ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｌ→ｊ→ｋ→ｆを通るルートが決定される。
【００４１】
なお、次の走行を行う前に、スタート地点Ａで、ラインａを通るルートが通れないため、最適なルートを検出する。新しいルートの検出は、総当りでの検出方法を用いる。これはルートの組み合わせは有限であり、実行可能であるためである。
【００４２】
具体的には、次のようになる。
【００４３】
地点Ａからのルートは、ｇ(Ａ→Ｃ),ｉ(Ａ→Ｅ),ｆ(Ａ→Ｆ)が存在する。但しラインａを通るルートは削除される。
【００４４】
地点Ｂからのルートは、ｌ(Ｂ→Ｆ),ｊ(Ｂ→Ｄ),ｂ(Ｂ→Ｃ)が存在する。ラインａを通るルートは削除される。
【００４５】
地点Ｃからのルートは、ｂ(Ｃ→Ｂ),ｃ(Ｃ→Ｄ),ｈ(Ｃ→Ｅ),ｇ(Ｃ→Ａ)が存在する。
【００４６】
地点Ｄからのルートは、ｃ(Ｄ→Ｃ),ｄ(Ｄ→Ｅ),ｊ(Ｄ→Ｂ),ｋ(Ｄ→Ｆ)が存在する。
【００４７】
地点Ｅからのルートは、ｄ(Ｅ→Ｄ),ｅ(Ｅ→Ｆ),ｈ(Ｅ→Ｃ),ｉ(Ｅ→Ａ)が存在する。
【００４８】
地点Ｆからのルートは、ｅ(Ｆ→Ｅ),ｆ(Ｆ→Ａ),ｋ(Ｆ→Ｄ),ｌ(Ｆ→Ｂ)が存在する。
【００４９】
これらの検索ルートに対して、地点Ａから順次検索していく。ただし、一度通ったルートは、検索内容から除外する。  なお、上記実施の形態においては、走行禁止標識Ｚをルートの両端部に設けたが、これに限らず、標識Ｚを通行できない通路ａ上に設置してもよい。この場合は、標識を認識した時点で掃除用ロボット１０はＵターンをし、直前の地点まで戻って同様の処理を行なう。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、あるラインで表される区間が走行不能である場合に一筆書きルートに近似する場合について説明したが、これに限らず、全ラインが走行可能である場合に一筆書きルートに近似してもよい。
【００５１】
また、標識Ｚは１箇所に限らず、複数箇所に設けてもよいし、標識Ｚとしては、通行禁止以外に、「速度制御」、「一時停止」、「方向制御」、「要注意箇所の掃除指示」等を指示してもよい。また、「通行可能方向」や、「通行可能時間帯」等を示す標識であってもよい。
【００５２】
また、他の条件として、予め、所定の通路を一定時間内で回る条件が付加されたり、例えば、掃除用ロボットであれば、「４時間以内に各通路を１回は掃除を行う」といった条件や、巡廻ロボットであれば、「２時間以内に各通路を１回は巡廻する」といった条件が付されても良い。この場合はＣＰＵ１１は自己の有するタイマを用いて定められた条件を満たすようにルートを決定する。
【００５３】
このような場合において、突発的な工事、通路封鎖が行われても、標識を設置するだけで、同様の処理が可能になる。すなわち、カメラ画像から標識を認識すると、マップ情報とロボット自体が通過した道順の記憶、通過した時刻の記憶を用いて、効率の良い道順を一筆書きのルールで、最適な道順を検出できる。
【００５４】
なお、上記では掃除用ロボットを例にあげて説明したが、これに限らず、巡廻（警備）ロボットや工場の運搬ロボット等に適用してもよい。
【００５５】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形
態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内におい
て、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
この発明に係るルート決定システムは、標識を用いるだけで簡単に所望のルートを決定できるため、ルート決定システムとして有利に利用される。
【符号の説明】
【００５７】
１０  掃除用ロボット、１１  ＣＰＵ、１２  標識認識部、１３  判定部、１４  記憶部、１５  走行部、２０  カメラ、４０  エリア
【図１】
2011238052.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011238052.tif 000007
【図６】
2011238052.tif 000008
【図７】
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