(57)【要約】【課題】始点及び終点での移動体の姿勢を指定可能な経路生成システム及びその方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる経路生成システム２０は、移動体１０が始点１から終点３まで移動する経路を生成する経路生成システム２０であって、移動体１０の移動が妨げられる移動禁止領域を設定する領域設定手段２１と、領域設定手段２１によって設定された禁止領域を当該移動体１０が避けるように始点１から終点３までの経路を生成する経路生成手段２２とを備え、禁止領域は、始点１から当該始点１について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向から移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、始点から移動方向とは反対側への移動を妨げる短絡禁止領域部を有するものである。【選択図】  図３
2008129695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成システムであって、
前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段によって設定された禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成する経路生成手段とを備え、
前記禁止領域は、
前記始点から当該始点について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向から移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、
前記始点から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる短絡禁止領域部を有する経路生成システム。
【請求項２】
移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成システムであって、
前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段によって設定された禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成する経路生成手段とを備え、
前記禁止領域は、
前記終点から当該終点について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向の反対方向から移動方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、
前記移動方向側から前記終点への移動を妨げる短絡禁止領域部を有する経路生成システム。
【請求項３】
前記曲線領域部は、前記移動方向を含む線分を接線とし、当該接線に対して線対称に設けられた二つの円より構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の経路生成システム。
【請求項４】
前記短絡禁止領域部は、前記曲線領域部の外周の一部を結ぶ線分と当該曲線領域部の外周の一部によって囲まれた領域であることを特徴とする請求項１又は２記載の経路生成システム。
【請求項５】
前記終点から当該終点について予め設定された移動方向とは反対側に前記禁止領域に挟まれた直線状の非禁止領域を有することを特徴とする請求項２記載の経路生成システム。
【請求項６】
移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成システムであって、
前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段によって設定された禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成する経路生成手段とを備え、
前記禁止領域は、始点を含んで設けられた始点用禁止領域と、終点を含んで設けられた終点用禁止領域を有し、
前記始点用禁止領域は、
前記始点から当該始点について予め設定された始点移動方向に向かって左右両側に、当該始点移動方向から始点移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする始点用曲線領域部と、
前記始点から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる始点用短絡禁止領域部とを有し、
前記終点用禁止領域は、
前記終点から当該終点について予め設定された終点移動方向に向かって左右両側に、当該終点移動方向の反対方向から終点移動方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする終点用曲線領域部と、
前記終点移動方向側から前記終点への移動を妨げる終点用短絡禁止領域部を有する経路生成システム。
【請求項７】
移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成方法であって、
前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定するステップと、
前記禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成するステップとを備え、
前記禁止領域は、
前記始点から当該始点について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向から移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、
前記始点から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる短絡禁止領域部を有する経路生成方法。
【請求項８】
移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成方法であって、
前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定するステップと、
前記禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成するステップとを備え、
前記禁止領域は、
前記終点から当該終点について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向の反対方向から移動方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、
前記移動方向側から前記終点への移動を妨げる短絡禁止領域部を有する経路生成方法。
【請求項９】
前記曲線領域部は、前記移動方向を含む線分を接線とし、当該接線に対して線対称に設けられた二つの円より構成されることを特徴とする請求項７又は８記載の経路生成方法。
【請求項１０】
前記短絡禁止領域部は、前記曲線領域部の外周の一部を結ぶ線分と当該曲線領域部の外周の一部によって囲まれた領域であることを特徴とする請求項７又は８記載の経路生成方法。
【請求項１１】
前記終点から当該終点について予め設定された移動方向とは反対側に前記禁止領域に挟まれた直線状の非禁止領域を有することを特徴とする請求項８記載の経路生成方法。
【請求項１２】
移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成方法であって、
前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定するステップと、
前記禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成するステップとを備え、
前記禁止領域は、始点を含んで設けられた始点用禁止領域と、終点を含んで設けられた終点用禁止領域を有し、
前記始点用禁止領域は、
前記始点から当該始点について予め設定された始点移動方向に向かって左右両側に、当該始点移動方向から始点移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする始点用曲線領域部と、
前記始点から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる始点用短絡禁止領域部とを有し、
前記終点用禁止領域は、
前記終点から当該終点について予め設定された終点移動方向に向かって左右両側に、当該終点移動方向の反対方向から終点移動方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする終点用曲線領域部と、
前記終点移動方向側から前記終点への移動を妨げる終点用短絡禁止領域部を有する経路生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の経路生成システム及び経路生成方法に関し、特に移動体の始点及び終点の姿勢を指定可能な経路を生成するシステム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の経路計画方法では、始点から終点までの最短経路を探索するため、始点及び終点における移動体の姿勢を指定することができなかった。
このため、移動体が経路に追従するためには、始点及び終点おいてその場回転動作を行う必要があった。
【０００３】
図９は従来の経路計画方法による移動体１０の移動の様子を示している。移動体１０の経路計画に際しては、始点１と終点３に加えて、始点１における姿勢２と終点３における姿勢４とが指定されている。
まず、移動体１０は始点１において、例えば始点１を中心とした白抜き矢印６の回転方向に沿ってその場回転動作を行うことで、始点１における姿勢２を終点３へと向かう経路５方向に沿うように姿勢を変更する。
回転後に移動体１０は、始点１と終点３との最短経路である目標経路５に沿って始点１から終点３へ向かって移動する。
そして、終点３に到着後、移動体１０は、例えば終点３を中心とした白抜き矢印７の回転方向に沿ってその場回転動作を行うことで、終点３における姿勢４へと姿勢を変更する。
【０００４】
このようなその場回転動作を行うと、以下のような問題がある。
まず、その場回転動作を行うために移動体は一旦停止しなければならず、作業時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
そして、例えばＳＬＡＭ（Simultaneous  Localization  And  Mapping）などの方法を用いて自己位置推定を行う場合には、移動体が向いている方向によって推定される自己位置が異なる。このため、終点に到達した時の移動体の姿勢と、到達後にその場回転動作によって得られる最終姿勢とが異なることから、終点においてその場回転動作を行うと停止位置に誤差が生じるという問題がある。ここで、ＳＬＡＭとは、自己位置推定と環境認識とを同時に行う方法である。
【０００６】
さらに、その場回転動作は人らしくない動きであるため、人がロボットの動作を予測することが難しく、安全ではないという問題がある。
【０００７】
他方、特許文献１には、終点の姿勢を指定が可能な移動ロボットが開示されている。この特許文献１に開示された移動ロボットは、始点から終点へと向かう経路途中に仮想的な円弧を設定し、当該円弧上を移動ロボットが移動することによって滑らかに経路追従を行うものであり、これにより、終点での姿勢制御が可能となっている。
【０００８】
しかしながら、この公報に開示された移動ロボットは、始点及び終点における姿勢の関係によって円弧の形状が変化し、当該円弧を逐次的に求めることで経路計画を行うものであり、本発明が前提とする始点及び終点での姿勢に応じて経路をガイドする仮想的な禁止領域を予め生成しておく経路生成システムとは異なるものである。
さらに、このような逐次的な経路計画法では大域的な経路を生成することができないため、フィードフォワード制御が実現できず、高速移動に不向きなものである。
【特許文献１】特開２００４−２０９５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、従来の経路計画方法では、最短経路を生成するものであるため、始点と終点における移動体の姿勢を指定することができなかった。このため、移動体は、始点でその場回転動作を行って経路方向に姿勢を向け、終点に到達後にその場回転動作を行って指定した姿勢を実現する必要があるという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、始点及び終点での移動体の姿勢を指定可能な経路生成システム及びその方法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】
【００１１】
本発明にかかる経路生成システムは、移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成システムであって、前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定する領域設定手段と、前記領域設定手段によって設定された禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成する経路生成手段とを備え、前記禁止領域は、前記始点から当該始点について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向から移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、前記始点から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる短絡禁止領域部を有するものである。
【００１２】
これにより、始点においてその場回転動作を必要とせず、始点での移動体の姿勢を指定可能な経路を生成することができる。
【００１３】
本発明にかかる経路生成システムは、移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成システムであって、前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定する領域設定手段と、前記領域設定手段によって設定された禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成する経路生成手段とを備え、前記禁止領域は、前記終点から当該終点について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向の反対方向から移動方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、前記移動方向側から前記終点への移動を妨げる短絡禁止領域部を有するものである。
【００１４】
これにより、終点においてその場回転動作を必要とせず、終点での移動体の姿勢を指定可能な経路を生成することができる。
【００１５】
また、前記曲線領域部は、前記移動方向を含む線分を接線とし、当該接線に対して線対称に設けられた二つの円より構成されるようにしてもよい。
【００１６】
これにより、当該曲線領域部を有する禁止領域に沿って移動する移動体は、急な方向転換を行うことなく、滑らかに方向を変えつつ移動することができる。
【００１７】
また、前記短絡禁止領域部は、前記曲線領域部の外周の一部を結ぶ線分と当該曲線領域部の外周の一部によって囲まれた領域であるようにしてもよい。
【００１８】
また、前記終点から当該終点について予め設定された移動方向とは反対側に前記禁止領域に挟まれた直線状の非禁止領域を有するようにしてもよい。
【００１９】
これにより、当該直線状の非禁止領域に沿って移動する移動体は移動制御を容易に行うことができ、終点における停止精度をより向上させることができる。
【００２０】
本発明にかかる経路生成システムは、移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成システムであって、前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定する領域設定手段と、前記領域設定手段によって設定された禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成する経路生成手段とを備え、前記禁止領域は、始点を含んで設けられた始点用禁止領域と、終点を含んで設けられた終点用禁止領域を有し、前記始点用禁止領域は、前記始点から当該始点について予め設定された始点移動方向に向かって左右両側に、当該始点移動方向から始点移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする始点用曲線領域部と、前記始点から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる始点用短絡禁止領域部とを有し、前記終点用禁止領域は、前記終点から当該終点について予め設定された終点移動方向に向かって左右両側に、当該終点移動方向の反対方向から終点移動方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする終点用曲線領域部と、前記終点移動方向側から前記終点への移動を妨げる終点用短絡禁止領域部を有するものである。
【００２１】
これにより、その場回転動作を必要とせず、始点及び終点での移動体の姿勢を指定可能な経路を生成することができる。
【００２２】
本発明にかかる経路生成方法は、移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成方法であって、前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定するステップと、前記禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成するステップとを備え、前記禁止領域は、前記始点から当該始点について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向から移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、前記始点から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる短絡禁止領域部を有するものである。
【００２３】
これにより、始点においてその場回転動作を必要とせず、始点での移動体の姿勢を指定可能な経路を生成することができる。
【００２４】
本発明にかかる経路生成方法は、移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成方法であって、前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定するステップと、前記禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成するステップとを備え、前記禁止領域は、前記終点から当該終点について予め設定された移動方向に向かって左右両側に、当該移動方向の反対方向から移動方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする曲線領域部と、前記移動方向側から前記終点への移動を妨げる短絡禁止領域部を有するものである。
【００２５】
これにより、終点においてその場回転動作を必要とせず、終点での移動体の姿勢を指定可能な経路を生成することができる。
【００２６】
また、前記曲線領域部は、前記移動方向を含む線分を接線とし、当該接線に対して線対称に設けられた二つの円より構成されるようにしてもよい。
【００２７】
これにより、当該曲線領域部を有する禁止領域に沿って移動する移動体は、急な方向転換を行うことなく、滑らかに方向を変えつつ移動することができる。
【００２８】
また、前記短絡禁止領域部は、前記曲線領域部の外周の一部を結ぶ線分と当該曲線領域部の外周の一部によって囲まれた領域であるようにしてもよい。
【００２９】
また、前記終点から当該終点について予め設定された移動方向とは反対側に前記禁止領域に挟まれた直線状の非禁止領域を有するようにしてもよい。
【００３０】
これにより、当該直線状の非禁止領域に沿って移動する移動体は移動制御を容易に行うことができ、終点における停止精度をより向上させることができる。
【００３１】
本発明にかかる経路生成方法は、移動体が始点から終点まで移動する経路を生成する経路生成方法であって、前記移動体の移動が妨げられる移動禁止領域を設定するステップと、前記禁止領域を当該移動体が避けるように始点から終点までの経路を生成するステップとを備え、前記禁止領域は、始点を含んで設けられた始点用禁止領域と、終点を含んで設けられた終点用禁止領域を有し、前記始点用禁止領域は、前記始点から当該始点について予め設定された始点移動方向に向かって左右両側に、当該始点移動方向から始点移動方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする始点用曲線領域部と、前記始点から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる始点用短絡禁止領域部とを有し、前記終点用禁止領域は、前記終点から当該終点について予め設定された終点移動方向に向かって左右両側に、当該終点移動方向の反対方向から終点移動方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする終点用曲線領域部と、前記終点移動方向側から前記終点への移動を妨げる終点用短絡禁止領域部を有するものである。
【００３２】
これにより、その場回転動作を必要とせず、始点及び終点での移動体の姿勢を指定可能な経路を生成することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、始点及び終点での移動体の姿勢を指定可能な経路生成システム及びその方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる移動体について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施の形態にかかる移動体の構成を模式的に示す上面図であり、図１（ｂ）は本実施の形態にかかる移動体の構成を模式的に示す側面図である。１０は移動体、１１は車体、１２は駆動輪、１３は従動輪、１４は駆動機構、１５は制御部である。本実施の形態では、移動体１０を対向２輪型の車輪移動ロボットとして説明する。
【００３５】
移動体１０は、非ホロノミックな２輪型自律移動体である。車体１１の側面下方には、駆動輪１２が設けられている。駆動輪１２は、車体１１の対向する側面にそれぞれ設けられている。車体１１の前方中央部には、キャスタ等の従動輪１３が設けられている。２つの駆動輪１２は、モータ等を有する駆動機構１４によって、独立して回転する。すなわち、駆動機構１４が左右の駆動輪１２を回転させることによって、移動体１０が移動する。２つの駆動輪１２は、それぞれ異なる駆動機構１４に接続されている。したがって、駆動輪１２を異なる回転方向、回転速度で回転させることにより、移動体１０の移動方向、移動速度を制御することができる。具体的には、駆動輪１２を同じ方向、異なる速度で回転させることにより、移動体１０の移動方向が変化しながら、移動する。すなわち、２つの駆動輪１２の距離、及び回転速度の差に応じて、移動体１０がカーブしながら移動する。また、駆動輪１２を反対方向に同じ速度で回転させることによって、移動体１０がその場で旋回する。さらに、駆動輪１２を同じ方向、同じ速度で回転させることにより、移動体１０が直進移動する。
【００３６】
制御部１５は、移動体１０が目標経路に追従するよう、駆動機構１４を制御する。そして、制御部１５は、移動体１０が目標経路に追従して移動するよう、駆動機構１４をフィードバック制御、あるいはフィードフォワード制御を行う。制御部１５は、例えば、駆動機構１４のモータ又は駆動輪１２に取り付けたロータリーエンコーダや、車体１１に取り付けたジャイロセンサや、レーザレンジファインダ等からの測定値に基づいて現在の位置を推定する。そして、制御部１５は、推定位置に基づいて目標経路に対してフィードバック制御を行う。これにより、駆動機構１４のモータが適切な回転角度で回転する。そして、駆動輪１２が回転して、移動体１０が目標経路に追従して移動する。
【００３７】
本発明の実施の形態１にかかる経路生成システムは、例えば、車体１１に搭載された演算処理装置とは別に設けられたコンピュータにより実現される。このコンピュータは、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置、入出力インターフェース等を備えている。ＲＯＭ等の記憶装置には、オペレーティングシステムと協働してＣＰＵ等に命令を与え、アプリケーションプログラムを記録することができ、ＲＡＭにロードされることによって実行される。このアプリケーションプログラムは、本発明にかかる経路生成システムを実現する特有のプログラムを含む。例えば、禁止領域を設定するプログラム、目標経路を生成するプログラム、禁止領域を格納するプログラムなどを有している。経路生成システムによる経路生成は、中央処理装置がアプリケーションプログラムをＲＡＭ上に展開した上で当該アプリケーションプログラムに従った処理を記憶装置に格納されたデータを読み出し、また格納を行うことにより、実行される。そして、当該コンピュータで生成された目標経路は、無線通信によって車体１１に設けられた演算処理装置に送信される。
【００３８】
図２は、本発明の実施の形態１にかかる経路生成システムの概略構成を示すブロック図である。図２に示されるように、経路生成システム２０は、領域設定部２１と、経路生成部２２と、記憶部２３とを備えている。
【００３９】
領域設定部２１は、後述するように、始点１及び終点３の位置姿勢に基づいて、移動体１０の移動を妨げる仮想的なポテンシャル場である移動禁止領域を設定し、領域設定手段として機能する。
当該禁止領域は移動体１０の経路をガイドする仮想的な禁止領域であり、後述する経路生成部２２は、設定された禁止領域に基づいて経路生成を行う。
【００４０】
経路生成部２２は、領域設定部２１によって設定された禁止領域を移動体１０が避けるように始点１から終点３までの経路を生成し、経路生成手段として機能する。すなわち、経路生成部２２は始点１の姿勢２から終点３の姿勢４までの経路を生成する。
【００４１】
例えば、移動体１０の目標軌道となる経路は、しばしば座標の集合として与えられる。座標は、例えば、グリッド状に離散化されたグリッド座標で表現される。グリッド座標を利用するメリットは、最短経路生成を容易に実行できる点や、確実に目的地に到達できる経路を得る既知のアルゴリズムが利用できる点にある。
【００４２】
しかしながら、グリッド座標において表現される経路は直線と直線が接続された不連続な経路であるため、移動体１０がこのような経路を追従することは難しい。そのため、与えられた離散的な経路座標から、移動体１０の追従制御に利用可能な滑らかな経路を、例えば、重み付き移動平均を利用して補間曲線を求めることにより作成することができる。このように、与えられたマップに対してグリッドを形成することによって、容易に経路を生成することができる。
【００４３】
具体的には、例えば、グリッドマップをＡ*探索（エースター探索）で経路を探索し、さらに、グリッドを結んだ線分集合を滑らかにする演算を行なうことで経路を生成する。もちろん、上記以外の経路探索方法によって経路を生成してもよい。例えば、最良優先探索や山登り探索などの探索技法を用いることも可能である。
【００４４】
領域記憶部２３は、領域設定部２１により設定された禁止領域を格納する。経路生成部２２は領域記憶部２３に格納された禁止領域に基づいて経路を生成する。
【００４５】
経路生成システム２０には、例えば、禁止領域を設定するプログラム、目標経路を生成するプログラム、禁止領域を格納するプログラムなどが記憶されている。そして、これらのプログラムを実行することにより、上記の処理が行われる。
【００４６】
続いて図３を用いて、本発明の実施の形態１にかかる経路生成システム２０により生成された経路に基づいて移動体１０が移動する様子を説明する。
図３に示されるように、移動体１０に対して、始点１と終点３に加えて、始点１における姿勢２と終点３における姿勢４とが指定されている。
領域設定部２１は、始点１及び終点３の位置姿勢に基づいて禁止領域を設定する。
【００４７】
禁止領域は、始点１を含んで設けられた始点用禁止領域３１と、終点３を含んで設けられた終点用禁止領域３４を有する。
始点用禁止領域３１は、始点１から始点１について予め設定された姿勢２の方向に向かって左右両側に、始点１の姿勢２の方向から始点１の姿勢２の方向の反対方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする始点用曲線領域部３２と、始点１から前記移動方向とは反対側への移動を妨げる始点用短絡禁止領域部３３とを有する。
終点用禁止領域３４は、終点３から終点３について予め設定された姿勢４の方向に向かって左右両側に、終点３の姿勢４の方向の反対方向から終点３の姿勢４の方向に至るまで徐々に方向を変化させる曲線を外周の一部とする終点用曲線領域部３５と、終点３の姿勢４の方向側から終点３への移動を妨げる終点用短絡禁止領域部３６を有する。
【００４８】
なお、始点用曲線領域部３２は、始点１の姿勢２の方向を含む線分を接線とし、当該接線に対して線対称に設けられた二つの円より構成されるようにしてもよい。
そして、始点用短絡禁止領域部３３は、始点用曲線領域部３２の外周の一部を結ぶ線分と始点用曲線領域部３２の外周の一部によって囲まれた領域であるようにしてもよい。
また、終点用曲線領域部３５は、終点３の姿勢４の方向を含む線分を接線とし、当該接線に対して線対称に設けられた二つの円より構成されるようにしてもよい。
そして、終点用短絡禁止領域部３６は、終点用曲線領域部３５の外周の一部を結ぶ線分と終点用曲線領域部３５の外周の一部によって囲まれた領域であるようにしてもよい。
【００４９】
領域設定部２１により設定された始点用禁止領域３１及び終点用禁止領域３４は、移動体１０の移動を妨げる範囲として扱われる。
そして、経路生成部２２が最短経路の生成を行うときには、このような仮想的な禁止領域は経路のガイドとして作用し、生成される経路３７は始点１及び終点３において指定した姿勢方向を向く経路として生成される。
移動体１０は生成された経路３７に沿って、始点１から終点３へと移動する。
【００５０】
このように始点用禁止領域３１及び終点用禁止領域３４に沿って移動体１０の経路３７を生成することにより、移動体１０は始点１及び終点３においてその場回転動作を行うことなく、始点１の姿勢２から終点３の姿勢４へと移動することができる。
【００５１】
なお、外界センサによって測定される障害物が存在する環境においては、経路生成用の禁止領域を障害物と統一的に扱うことができる。
例えばグリッドマップをＡ*探索で探索する場合には、禁止領域が設定される各グリッドに対して無限大のコストが定義され、実質的に移動体１０の移動が妨げられる。
このような禁止領域に基づいて生成された経路に沿って移動することで、移動体１０は、障害物を避けることができ、かつ、始点１と終点３において指定した姿勢で移動することができる。
【００５２】
さらに、禁止領域と障害物とを統一的に扱うことができるため、経路生成の際には禁止領域に沿った経路部分と、それ以外の経路部分とを区別して経路を生成する必要がなくなり、始点１の姿勢２から終点３の姿勢４へと向かう統一的な一つの経路３７を生成することができる。
これにより、経路生成部２２は、一つの大域的な経路３７を生成することができる。
【００５３】
次に、図４を用いて、領域設定部２１によって設定される禁止領域の形状について説明する。
禁止領域の形状は、例えば図４の（ａ）に示されるような形状の禁止領域である。
【００５４】
図４の（ａ）に示される禁止領域は、始点用右側禁止領域４１、始点用左側禁止領域４２、始点用後側禁止領域４３からなる。始点用右側禁止領域４１及び始点用左側禁止領域４２は正円形状を有する。始点用右側禁止領域４１と、始点用左側禁止領域４２は、共に始点１を通過し、正円形状の両領域４１、４２が接した状態に配置される。これら両領域４１、４２は共通する接線を有するが、この共通接線方向と、姿勢２によって示される方向が一致する。また、両領域４１、４２は、当該共通接線に対して線対称の形状を有している。始点用右側禁止領域４１の中心点と、始点用左側禁止領域４２の中心点は、ともに、始点１から当該姿勢２の方向（即ち、両領域４１、４２の共通接線）と垂直な方向に延びる線上に位置する。
【００５５】
始点用後側禁止領域４３は、始点１よりも姿勢２の方向に対して反対側（即ち、後側）に設けられた領域であり、この例では、正円形状の領域４１及び領域４２において最も背後側にある点を結んだ線分と、各領域４１、４２の外周によって囲まれる領域である。換言すると、始点用後側禁止領域４３は、各領域４１、４２の中心点から姿勢２の方向とは反対の方向に延びる線と各領域４１、４２の外周の交点を結んだ線分と、各領域４１、４２の外周によって囲まれる領域である。この始点用後側禁止領域４３については、始点１よりも姿勢２の方向に対して反対側に当該移動体１０が移動することがないように領域が設けられていれば足りる。
【００５６】
図４に示されるように、禁止領域は、指定する姿勢方向に対して、非禁止領域の口が空くように設定されている。そして、始点１よりも姿勢２の方向側にある禁止領域の外周は、姿勢２の方向から、姿勢２の方向とは反対側の方向に対して徐々に方向を変化させる曲線より構成されている。このため、この禁止領域に沿って移動する移動体は、急な方向転換を行うことなく、滑らかに方向を変えつつ移動することが可能となる。
【００５７】
ここで、禁止領域４１の外周の曲線の曲率は車輪と地面との摩擦、車輪径、移動体の速度上限などによって定められる他、２輪型の車両か、前２輪、後２輪の４輪型の車両かによっても変化し、これに制限されない。
【００５８】
また、禁止領域の形状はこれに限られず、例えば他にも図４の（ｂ）の禁止領域４５や、図４の（ｃ）の禁止領域４６に示されるような楕円形状であってもよい。
さらに、図４の（ｄ）の禁止領域４７に示されるように、終点３から終点３について予め設定された姿勢４の方向とは反対側に禁止領域に挟まれた直線状の非禁止領域を有するようにしてもよい。
これにより、移動体１０が終点３の姿勢４へと向かう経路途中において移動動作の最後に直線部分を通過させることができ、直線部分においては移動体１０の移動制御がより容易になることから、終点３における停止精度をより向上させることができる。
【００５９】
なお、以上の図４に示した例では禁止領域の外周の曲線の形状は円弧を用いて説明したが、これに限られず、例えば放物線でもよいし、クロソイド曲線のように曲率が連続的に変化するような曲線でもよい。
このような曲線に沿って移動することで、移動体１０はステアリングを滑らかに切って移動することができる。
【００６０】
次に、本発明の実施の形態１にかかる経路生成システム２０の経路生成の流れについて、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態にかかる経路生成システム２０の経路生成を示すフローチャートである。
【００６１】
まず、領域設定部２１が経路をガイドする禁止領域を設定する（ステップＳ１０１）。すなわち、移動体１０が移動を妨げられる領域が設定される。
そして、当該禁止領域が障害物と同一視されるように設定されたグリッドマップに基づいて、経路生成部２２が始点１の姿勢２から終点３の姿勢４までの最短経路を生成する（ステップＳ１０２）。
経路生成部２２はステップＳ１０２において経路が生成できたか否かを判断し（ステップＳ１０３）、経路を生成することができなかった場合には、ステップＳ１０１において設定された禁止領域を縮小あるいは一部を削除した上で（ステップＳ１０４）、当該削除修正されたグリッドマップに基づいて再度経路を生成する。
なお、全ての禁止領域を削除しても経路が生成できなかった場合には、経路生成処理をキャンセルする。
ステップＳ１０３において、経路を生成することができた場合には、生成された経路を始点１の姿勢２から終点３の姿勢４までの経路として採用する（ステップＳ１０５）。
【００６２】
このように、経路生成処理の開始当初に設定した禁止領域の一部を環境に応じて縮小あるいは一部を削除することにより、環境に応じた柔軟な経路生成を行うことができる。
【００６３】
例えば図６は、禁止領域の一部を削除したことにより経路生成が可能になった具体例である。
図６に示すように、終点３の姿勢４の方向に対して後方に障害物６３が存在し、障害物６３は禁止領域６１及び禁止領域６２に接しているものとする。
このとき、移動体１０は終点３の姿勢４に向かって移動することができないため、このままでは経路を生成することができない。
そこで、経路生成部２２は、禁止領域６２を削除する。図６には、削除後の禁止領域６２が点線に囲まれて示されている。
これにより、移動体１０は障害物６３に沿って移動し、当該削除された点線により囲まれた禁止領域６２上を通過することで、終点３の姿勢４に向かって移動することが可能な経路６４を生成することができる。
【００６４】
発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる経路生成システムは、領域設定部２１により設定された禁止領域を記憶部２３に格納しておき、移動体１０が移動する際に、環境に応じて記憶部２３に格納された禁止領域に基づいて経路を再生成するものである。
これにより、移動体１０が移動途中で経路を切替えた場合であっても、終点３の姿勢４に向かって移動することが可能な経路を生成することができる。
【００６５】
上述の実施の形態１では障害物が固定である場合を説明したが、経路生成部２２により経路が生成され移動体１０が移動を開始し、移動体１０の移動途中に障害物が移動体１０に向かって移動してくる場合には、移動体１０は状況に応じて経路を切替えて対応することが望まれる。
このとき、経路生成処理の開始当初に設定された禁止領域を記憶部２３に格納しておくことで、経路切替えの際においても、終点３の姿勢４に向かって移動することが可能な経路を生成することができる。
【００６６】
例えば図７は、移動体１０の移動途中に移動体１０に向かって障害物７３が移動してきた場合に、禁止領域７１及び禁止領域７２を利用することで、終点３の姿勢４に向かって移動が可能な経路７７へと切替えが可能となる様子を示す具体例である。
【００６７】
図７に示されるように、移動体１０は始点１の姿勢２から終点３の姿勢４に向かって経路７４に沿って最初は移動しようとする。
しかし、始点１から終点３へと移動する途中において、障害物７３が連続的に白抜き矢印の方向に移動したとする。
すると、この障害物７３の移動に伴って、経路生成部２２は、移動体１０の経路を、経路７４、経路７５、経路７６、経路７７へと切替えることで、移動体１０を安定して移動させる。
このとき、記憶部２３に格納された禁止領域７１及び禁止領域７２に基づいて各経路を再生成することで、経路が切替わった場合であっても、終点３の姿勢４に向かって移動することが可能な経路を生成することができる。
【００６８】
このようにして、記憶部２３に禁止領域を格納しておくことで、障害物７３が移動するため経路生成部２２によって生成された経路が切替わる場合であっても、終点３の姿勢４に向かって移動することが可能な経路を生成することができる。
【００６９】
また、移動体１０の移動途中に終点３が移動する場合であっても、記憶部２３に格納された禁止領域を終点３の移動に伴って移動させることで、終点３の姿勢４に向かって移動することが可能な経路を生成することができる。
【００７０】
例えば図８は、移動体１０の移動途中に終点３が移動する場合に、記憶部２３に格納された禁止領域８１及び禁止領域８２に代表される禁止領域を終点３の移動に伴って移動させた禁止領域を利用することにより、終点３の姿勢４に向かって移動が可能な経路８４へと切替えができる様子を示す具体例である。
【００７１】
図８に示されるように、移動体１０は始点１の姿勢２から終点３の姿勢４に向かって経路８３に沿って最初は移動しようとする。
しかし、始点１から終点３へと移動する途中において、終点３が連続的に白抜き矢印の方向に移動したとする。
すると、終点３の移動に伴って、経路生成部２２は、移動体１０の経路を、経路８３から経路８４へと切替え、移動体１０は切替えられた経路を移動する。
このとき、各経路を終点３の移動に伴って移動する禁止領域８１及び禁止領域８２に基づいて生成することで、経路が切替わった場合であっても、各経路を終点３の姿勢４に向かって移動することが可能な経路として生成することができる。
【００７２】
このようにして、移動体１０の移動途中に終点３が移動するため経路生成部２２によって生成された経路が切替わる場合であっても、記憶部２３に格納された禁止領域を終点３の移動にともなって移動させることで、終点３の姿勢４に向かって移動することが可能な経路を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる移動体の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる経路生成システムの概略構成を示すブロック図である
【図３】本発明の実施の形態１にかかる経路生成システムにより生成された経路に基づいて移動体が移動する様子を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる領域設定部により設定された禁止領域の形状を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる経路生成システムにより経路が生成される処理の流れを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる領域設定部により設定された禁止領域の一部を削除したことにより経路生成が可能になった様子を示す具体例を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる経路設定部により終点の姿勢に向かって移動が可能な経路へと切替えができる様子を示す具体例を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる経路設定部により終点の姿勢に向かって移動が可能な経路へと切替えができる様子を示す具体例を説明する図である。
【図９】従来の経路生成システムにより生成された経路に基づいて移動体が移動する様子を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  始点
２  始点における姿勢
３  終点
４  終点における姿勢
５  経路
６  始点１におけるその場回転動作の回転方向を示す白抜き矢印
７  終点３におけるその場回転動作の回転方向を示す白抜き矢印
１０  移動体
１１  車両
１２  駆動輪
１３  従動輪
１４  駆動機構
１５  制御部
２０  経路生成システム
２１  領域設定部
２２  経路生成部
２３  記憶部
３１  始点用禁止領域
３２  始点用曲線領域部
３３  始点用短絡禁止領域部
３４  終点用禁止領域
３５  終点用曲線領域部
３６  終点用短絡禁止領域部
３７  経路
４１  始点用右側禁止領域
４２  始点用左側禁止領域
４３  始点用後側禁止領域
４４  経路
４５、４６、４７  禁止領域
６１、６２  禁止領域
６３  障害物
６４  経路
７１、７２  禁止領域
７３  障害物
７４、７５、７６、７７  経路
８１、８２  禁止領域
８３、８４  経路
【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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