(57)【要約】【課題】移動装置との接触を回避する観点から人間等の物体にその挙動を不適当に変化させる事態を回避することにより、当該物体との接触を確実に回避して移動または行動しうる移動装置等を提供する。【解決手段】ロボット１の通行可能領域、ロボット１および物体ｘのそれぞれの状態が、要素空間ＱＳ、基準空間要素Ｑ0および第１空間要素Ｑ1のそれぞれの状態として認識される。、また、第１空間要素Ｑ1の周囲に配置されている複数の拡張空間要素ＥＱjのうち、要素空間ＱＳにおけるサイズに関する要件を満たす拡張空間要素が第３空間要素Ｑ3として認識される。さらに、要素空間ＱＳにおいて基準空間要素Ｑ0が第１空間要素Ｑ1および第３空間要素Ｑ3との接触を回避しうる経路がロボット１の新たな目標経路Ｒk+1として設定される。【選択図】  図１
2008257531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標経路にしたがって自律的に移動する移動装置であって、
前記移動装置が通行することができる領域、該移動装置および物体のそれぞれの状態を、要素空間、基準空間要素および第１空間要素のそれぞれの状態として認識する第１処理部と、
該第１処理部による認識結果に基づき、該第１空間要素の周囲に配置されている複数の拡張空間要素のうち、該要素空間におけるサイズに関する要件を満たす拡張空間要素を第３空間要素として認識する第２処理部と、
該第１処理部および該第２処理部のそれぞれによる認識結果に基づき、該要素空間において該基準空間要素が該第１空間要素および該第３空間要素との接触を回避しうる経路を前記目標経路として設定する第３処理部とを備えていることを特徴とする移動装置。
【請求項２】
請求項１記載の移動装置において、
前記第２処理部が前記第１空間要素から等距離に配置された、複数の同一形状かつ同一面積の領域を前記複数の拡張空間要素とし、かつ、当該複数の領域のそれぞれと前記要素空間との重なり面積を当該拡張空間要素のサイズとして前記第３空間要素を認識することを特徴とする移動装置。
【請求項３】
請求項１記載の移動装置において、
前記第２処理部が前記第１空間要素から異なる方向に伸びる複数の同一形状の線分を前記複数の拡張空間要素とし、かつ、当該複数の線分のそれぞれのうち、該第１空間要素から前記要素空間の境界まで連続する部分の長さを当該拡張空間要素のサイズとして前記第３空間要素を認識することを特徴とする移動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
前記第２処理部が前記複数の拡張空間要素のうち、前記要素空間におけるサイズが最小または閾値以下であるという前記要件を満たす前記拡張空間要素を前記第３空間要素として認識することを特徴とする移動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
前記第１処理部が前記移動装置に対する前記物体の挙動状態を前記要素空間における前記基準空間要素に対する前記第１空間要素の挙動状態として認識し、
前記第２処理部が該第１処理部による認識結果に基づき、該要素空間において当該挙動状態に応じて該第１空間要素が断続的または連続的に拡張された結果としての空間要素を第２空間要素として認識し、
前記第３処理部が前記第１処理部および前記第２処理部のそれぞれによる認識結果に基づき、前記要素空間において前記基準空間要素が前記第３空間要素に加えて、前記第１空間要素を包含する前記第２空間要素との接触を回避しうる経路を前記目標経路として設定することを特徴とする移動装置。
【請求項６】
請求項５記載の移動装置において、
前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果に基づき、前記要素空間における前記基準空間要素と前記第１空間要素との接触可能性の有無を判定し、
前記第３処理部が該第２処理部により当該接触可能性があると判定されたことを要件として前記目標経路を新たに設定することを特徴とする移動装置。
【請求項７】
目標経路にしたがって自律的に移動する移動装置の動作を制御する方法であって、
前記移動装置が通行することができる領域、該移動装置および物体のそれぞれの状態を、要素空間、基準空間要素および第１空間要素のそれぞれの状態として認識する第１処理と、
該第１処理における認識結果に基づき、該第１空間要素の周囲に配置されている複数の拡張空間要素のうち、該要素空間におけるサイズに関する要件を満たす拡張空間要素を第３空間要素として認識する第２処理と、
該第１処理および該第２処理のそれぞれにおける認識結果に基づき、該要素空間において該基準空間要素が該第１空間要素および該第３空間要素との接触を回避しうる経路を前記移動装置の目標経路として設定する第３処理とを実行することを特徴とする方法。
【請求項８】
目標経路にしたがって自律的に移動する移動装置に搭載されているコンピュータを、該移動装置の動作を制御するシステムとして機能させるプログラムであって、
前記移動装置が通行することができる領域、該移動装置および物体のそれぞれの状態を、要素空間、基準空間要素および第１空間要素のそれぞれの状態として認識する第１処理部と、
該第１処理部による認識結果に基づき、該第１空間要素の周囲に配置されている複数の拡張空間要素のうち、該要素空間におけるサイズに関する要件を満たす拡張空間要素を第３空間要素として認識する第２処理部と、
該第１処理部および該第２処理部のそれぞれによる認識結果に基づき、該要素空間において該基準空間要素が該第１空間要素および該第３空間要素との接触を回避しうる経路を前記移動装置の目標経路として設定する第３処理部とを備えている制御システムとして前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標経路にしたがって自律的に移動する装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットがその高機能化にともなって荷物を運搬したり、あるいは人間を目的地まで誘導したりする等の業務または作業を遂行する機会が増えており、ロボットが人間との接触を回避しながら移動する必要性が高まっている。そこで、障害物が人間であるという判定結果に基づき、ロボットの移動速度を低下させる手法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、障害物との接触を回避するためのいくつかの経路のうち目標地点までの移動距離が最短となる経路にしたがってロボットを移動させる手法が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−７９３２５号公報
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．２０００  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（ＩＣＲＡ２０００）“ＲＲＴ−Ｃｏｎｎｅｃｔ：Ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕｅｒｙ  Ｐａｔｈ  Ｐｌａｎｎｉｎｇ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ロボットがその移動速度を低下させることにより、その周辺にいる人間に当該ロボットの挙動変化に対する違和感を覚えさせてしまう可能性がある。このため、ロボットがその周囲にいる人間と協調しながら移動することが困難となる。
【０００４】
また、ロボットがどのようにその目標経路を設定しているか、ひいてはロボットがどのように方向を変化させるかは人間にとって不明瞭である。したがって、人間が、たとえばロボットが向かって右側に位置をずらすと予測して左側に位置をずらしたとき、当該ロボットも向かって右側に位置をずらす場合がある。すなわち、人間の誤った予測に基づく挙動変化により、人間とロボットとが接触する可能性がかえって高くなる場合がある。このため、ロボットがその周囲にいる人間と協調しながら移動することが困難となる。
【０００５】
そこで、本発明は、移動装置との接触を回避する観点から人間等の物体にその挙動を不適当に変化させる事態を回避することにより、当該物体との接触を確実に回避して移動または行動しうる移動装置等を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための第１発明の移動装置は、目標経路にしたがって自律的に移動する移動装置であって、前記移動装置が通行することができる領域、該移動装置および物体のそれぞれの状態を、要素空間、基準空間要素および第１空間要素のそれぞれの状態として認識する第１処理部と、該第１処理部による認識結果に基づき、該第１空間要素の周囲に配置されている複数の拡張空間要素のうち、該要素空間におけるサイズに関する要件を満たす拡張空間要素を第３空間要素として認識する第２処理部と、該第１処理部および該第２処理部のそれぞれによる認識結果に基づき、該要素空間において該基準空間要素が該第１空間要素および該第３空間要素との接触を回避しうる経路を前記目標経路として設定する第３処理部とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
第１発明の移動装置によれば、第１空間要素の周囲に配置されている複数の拡張空間要素のうち、要素空間におけるサイズに関する要件を満たす「第３空間要素」との接触を回避しうる経路が目標経路として設定される。要素空間における「空間要素」とは当該要素空間における位置、速度および加速度等の状態が定義されうる「点」、当該要素空間における位置等に加えてさらに形状および長さ等の状態が定義されうる「線分」、ならびに、当該要素空間における位置等に加えてさらに形状および面積等の状態が定義されうる「領域」等を意味する。さらに、第１空間要素の周辺に配置された拡張空間要素の要素空間におけるサイズの大小は、当該第１空間要素として認識された物体と、当該要素空間として認識された移動装置が通行することができる通行可能領域の境界との間隔の広狭に応じて変化する。
【０００８】
したがって、移動装置を、物体から通行可能領域の境界までの間隔の広狭に応じて変化する一貫性のある規則にしたがって移動させることができる。このため、人間等の物体に、通路の壁面等、通行可能領域の境界に対する当該物体の位置に基づき、移動装置の挙動を予測させることができる。そして、物体に当該予測に基づき、違和感等を抱かせることなく移動装置との接触を回避する観点から適当な挙動または挙動変化を促すことができる。
【０００９】
なお、本発明の構成要素が情報を「認識する」とは、当該構成要素が情報をデータベースから検索すること、メモリ等の記憶装置から情報を読み取ること、センサ等の出力信号に基づき情報を測定、算定、推定すること、測定等された情報をメモリに格納すること等、当該情報をさらなる情報処理のために準備または用意するために必要なあらゆる情報処理を実行することを意味する。また、一の物体に他の物体が取り付けられている等、複数の物体が一体的に移動するような場合、当該物体がまとめられて第１空間要素として認識されうる。
【００１０】
また、第２発明の移動装置は、第１発明の移動装置において、前記第２処理部が前記第１空間要素から等距離に配置された、複数の同一形状かつ同一面積の領域を前記複数の拡張空間要素とし、かつ、当該複数の領域のそれぞれと前記要素空間との重なり面積を当該拡張空間要素のサイズとして前記第３空間要素を認識することを特徴とする。
【００１１】
第２発明の移動装置によれば、第１空間要素の周辺に配置されている拡張空間要素としての各領域と要素空間との重なり面積の広狭により表される、物体から通行可能領域の境界までの間隔の広狭に応じて変化する一貫性のある規則にしたがって、移動装置を移動させることができる。
【００１２】
さらに、第３発明の移動装置は、第１発明の移動装置において、前記第２処理部が前記第１空間要素から異なる方向に伸びる複数の同一形状の線分を前記複数の拡張空間要素とし、かつ、当該複数の線分のそれぞれのうち、該第１空間要素から前記要素空間の境界まで連続する部分の長さを当該拡張空間要素のサイズとして前記第３空間要素を認識することを特徴とする。
【００１３】
第３発明の移動装置によれば、第１空間要素から伸びる拡張要素としての各線分の、第１空間要素から要素空間の境界まで連続する部分の長短により表される、物体から通行可能領域の境界までの間隔の広狭に応じて変化する一貫性のある規則にしたがって、移動装置を移動させることができる。
【００１４】
また、第４発明の移動装置は、第１〜第３発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第２処理部が前記複数の拡張空間要素のうち、前記要素空間におけるサイズが最小または閾値以下であるという前記要件を満たす前記拡張空間要素を前記第３空間要素として認識することを特徴とする。
【００１５】
第４発明の移動装置によれば、物体と通行可能領域の境界との間隔が狭い領域を避け、当該間隔が広い領域に目標経路が設定される。したがって、移動装置を、物体と通行可能領域の境界との間隔が広いほうに移動するという一貫性のある規則にしたがって移動させることができる。このため、人間等の物体に、当該物体と通行可能領域の境界との間隔が広いほうに移動装置が移動することを予測させることができる。そして、物体に当該予測に基づき、違和感等を抱かせることなく移動装置との接触を回避する観点から適当な挙動または挙動変化を促すことができる。
【００１６】
さらに、第５発明の移動装置は、第１〜第４発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第１処理部が前記移動装置に対する前記物体の挙動状態を前記要素空間における前記基準空間要素に対する前記第１空間要素の挙動状態として認識し、前記第２処理部が該第１処理部による認識結果に基づき、該要素空間において当該挙動状態に応じて該第１空間要素が断続的または連続的に拡張された結果としての空間要素を第２空間要素として認識し、前記第３処理部が前記第１処理部および前記第２処理部のそれぞれによる認識結果に基づき、前記要素空間において前記基準空間要素が前記第３空間要素に加えて、前記第１空間要素を包含する前記第２空間要素との接触を回避しうる経路を前記目標経路として設定することを特徴とする。
【００１７】
第５発明の移動装置によれば、要素空間において基準空間要素に対する第１空間要素の挙動状態に基づいて当該第１空間要素が拡張された結果としての空間要素が第２空間要素として認識される。第１空間要素の挙動状態は、時々刻々変化する位置、速度および加速度等のうち一部または全部により特定される。このため、第２空間要素は第１空間要素よりもサイズまたは広がりが大きい空間要素として認識される。
【００１８】
また、基準空間要素が第２空間要素との接触を回避しうる目標経路が設定される。したがって、基準空間要素が第１空間要素等の第２空間要素よりも狭い空間要素との接触を回避しうる目標経路が設定される場合よりも、移動装置が物体の挙動状態に鑑みて当該物体と接触することをより確実に回避する観点から適当な目標経路が設定される。
【００１９】
また、第６発明の移動装置は、第５発明の移動装置において、前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果に基づき、前記要素空間における前記基準空間要素と前記第１空間要素との接触可能性の有無を判定し、前記第３処理部が該第２処理部により当該接触可能性があると判定されたことを要件として前記目標経路を新たに設定することを特徴とする。
【００２０】
第６発明の移動装置によれば、要素空間において第１空間要素は第２空間要素よりもサイズまたは広がりが小さい空間要素として認識され、基準空間要素が第１空間要素に接触する可能性があることが新たな目標経路の設定要件とされている。このため、基準空間要素が第２空間要素等、第１空間要素よりもサイズが大きい空間要素に接触する可能性があることが新たな目標経路の設定要件とされている場合より、目標経路の変更頻度、ひいては移動装置の方向変換等の挙動変化の頻度が低く抑制される。そして、移動装置の挙動変化に応じて物体の挙動変化が誘発され、両者が接触する可能性がかえって高くなる可能性を低下させることができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第７発明の方法は、目標経路にしたがって自律的に移動する移動装置の動作を制御する方法であって、第１発明の移動装置における第１、第２および第３処理を実行することを特徴とする。
【００２２】
第７発明の方法によれば、移動装置を、物体から通行可能領域の境界までの間隔の広狭に応じて変化する一貫性のある規則にしたがって移動させることができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第８発明のプログラムは、目標経路にしたがって自律的に移動する移動装置に搭載されているコンピュータを、該移動装置の動作を制御するシステムとして機能させるプログラムであって、前記コンピュータを第１発明の第１、第２および第３処理部を備えている制御システムとして機能させることを特徴とする。
【００２４】
第８発明のプログラムによれば、物体から通行可能領域の境界までの間隔の広狭に応じて変化する一貫性のある規則にしたがって移動装置が移動するようにその挙動を制御するシステムとして、当該移動装置に搭載されているコンピュータを機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の移動装置等の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２６】
移動装置としてのロボット１は基体（胴体部）Ｐ０と、基体Ｐ０の上部に設けられた頭部Ｐ１と、基体Ｐ０の上部左右両側から延設された左右の腕部Ｐ２と、腕部Ｐ２の先端部に設けられた手部Ｐ４と、基体Ｐ０の下部から下方に延設された左右の脚部Ｐ３と、脚部Ｐ３の先端部に取り付けられている足部Ｐ５とを備えている。ロボット１は、再表０３／０９０９７８号公報や、再表０３／０９０９７９号公報に開示されているように、アクチュエータＭ（図２参照）から伝達される力によって、人間の肩関節、肘関節、手根関節、股関節、膝関節、足関節等の複数の関節に相当する複数の関節部分において腕部Ｐ２や脚部Ｐ３を屈伸運動させることができる。ロボット１は、左右の脚部Ｐ３（または足部Ｐ５）のそれぞれの離床および着床の繰り返しを伴う動きによって自律的に移動することができる。基体Ｐ０の鉛直方向に対する傾斜角度が調節されることによって、頭部１１の高さが調節されうる。頭部Ｐ１には、左右に並んでロボット１の前方に向けられた一対の頭カメラ（ＣＣＤカメラ）Ｃ１が搭載されている。基体Ｐ０には前側下部に腰カメラ（赤外線カメラ）Ｃ２が搭載されている。ロボット１には基体Ｐ０の加速度に応じた信号を出力するジャイロセンサ、各関節の関節角度に応じた信号を出力するロータリエンコーダ、脚部Ｐ３に作用する床反力に応じた信号を出力する６軸力センサ等、種々のセンサＳ（図２参照）が搭載されている。
【００２７】
ロボット１はその腕部Ｐ２および脚部Ｐ３等の動作を制御する制御システム１０を備えている。制御システム１０は、ハードウェアとしてのＥＣＵまたはコンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）と、ソフトウェアとしての本発明の「制御プログラム」とにより構成されている。制御プログラムはコンピュータのメモリに予め格納されていてもよいが、ロボット１からサーバに要求信号が送信されたことに応じて当該サーバによって制御プログラムがネットワークや人工衛星を介して当該コンピュータに配信または放送された上でそのメモリに格納されてもよい。
【００２８】
図２に示されている制御システム１０は第１処理部１１と、第２処理部１２と、第３処理部１３とを備えている。
【００２９】
第１処理部１１は環境データベース１１２に無線方式でアクセスすることによって、ロボット１が通行することができる領域を要素空間ＱＳとして認識する。環境データベース１１２には、ロボット１が通行可能な領域の形状、面積等を示すデータが管理されている。なお、環境データベース１１２が制御システム１０の一部としてロボット１に搭載されていてもよい。また、第１処理部１１はセンサＳ等の出力信号に基づき、ロボット１ならびにその位置および速度等の挙動状態を要素空間ＱＳにおける基準空間要素Ｑ0およびその挙動状態として認識する。さらに、第１処理部１１は頭カメラＣ１および腰カメラＣ２のうち一方または両方により撮像された、ロボット１の周辺画像に基づき、物体ｘおよびその位置および速度等の挙動状態を、要素空間ＱＳにおける第１空間要素Ｑ1およびその挙動状態として認識する。
【００３０】
第２処理部１２は第１処理部１１による認識結果に基づき、第１空間要素Ｑ1をその挙動状態に応じて拡張した結果としての空間要素を第２空間要素Ｑ2として認識する。また、第２処理部１２は第１処理部１１による認識結果に基づき、第１空間要素Ｑ1の周囲に配置されている複数の拡張空間要素ＥＱi（ｉ＝１，２，‥）のうち、要素空間ＱＳにおけるサイズに関する要件を満たす拡張空間要素を第３空間要素Ｑ3として認識する。
【００３１】
第３処理部１３は第１処理部１１および第２処理部１２のそれぞれによる認識結果に基づき、要素空間ＱＳにおいて基準空間要素Ｑ0が第１空間要素Ｑ1、第２空間要素Ｑ2および第３空間要素Ｑ3との接触を回避しうる経路を、実空間または通行可能領域におけるロボット１の目標経路Ｒkとして設定する。
【００３２】
続いて、前記構成のロボットの機能について説明する。図４に示されているように左右を壁で挟まれた廊下（通行可能領域）で、ロボット１および物体（人間）ｘがお互いに向かい合いながら移動している状況を考える。この場合、ロボット１はたとえば図５に一点鎖線で示されている目標経路Ｒkにしたがって歩行または走行している。目標経路Ｒkは初期状態（ｋ＝０）では予め設定されており、その後、後述するように第３処理部１３によって逐次更新設定される。
【００３３】
まず第１処理部１１が「第１処理」を実行する（図３／Ｓ０１０）。具体的には、第１処理部１１は環境データベース１１２に無線方式でアクセスすることによって、ロボット１が通行することができる領域を要素空間ＱＳとして認識する（図３／Ｓ０１２）。これにより、たとえば図４に示されている廊下および固定構造物の形状に応じた、図５に示されているような形状および面積を有する要素空間ＱＳが認識される。
【００３４】
また、第１処理部１１はセンサＳ等の出力信号に基づき、ロボット１ならびにその位置および速度等の挙動状態を要素空間ＱＳにおける基準空間要素Ｑ0およびその挙動状態として認識する（図３／Ｓ０１４）。これにより、ロボット１ならびにその位置および速度のそれぞれが、たとえば図５に示されている要素空間ＱＳにおける基準空間要素（微小な円形領域）Ｑ0、基準位置（当該円形領域の中心）Ｏおよび基準速度ｖ0のそれぞれとして認識される。後述するように頭カメラＣ１や腰カメラＣ２を通じて得られた画像に基づき測定される物体ｘの位置は、ロボット１を基準とする物体ｘの相対位置に該当するので、ロボット１の位置測定は省略される。なお、物体ｘの測定位置が緯度および経度により表されている等、その測定位置が当該相対位置に該当しない場合、ロボット１の位置は当該相対位置の測定のために測定される。ロボット１の位置はそのＧＰＳ機能により得られる緯度および経度を表す信号や、ジャイロセンサから逐次出力されるロボット１の加速度を表す信号に基づいて測定される。ロボット１の速度はロボット１の時系列的な測定位置、ジャイロセンサからの出力信号、または脚部Ｐ３の各関節角度に応じたロータリエンコーダからの出力信号および逆動力学モデル等に基づいて測定されうる。
【００３５】
さらに、第１処理部１１は頭カメラＣ１および腰カメラＣ２のうち一方または両方により撮像された、ロボット１の周辺画像に基づき、物体ｘおよびその位置および速度等の挙動状態を、要素空間ＱＳにおける第１空間要素Ｑ1およびその挙動状態として認識する（図３／Ｓ０１６）。これにより、物体ｘならびにその位置および速度のそれぞれが、たとえば図５に示されているように要素空間ＱＳにおける第１空間要素（円形領域）Ｑ1、物体位置ｐおよび物体速度ｖとして認識される。物体ｘの位置は頭カメラＰ１等を通じて得られたロボット１の周辺画像の解析に基づいて測定されるが、当該測定位置はロボット１を基準とした物体ｘの相対位置に該当する。
【００３６】
要素空間ＱＳにおける基準空間要素Ｑ0の形状およびサイズはメモリ（ロボット１の形状およびサイズが格納されている。）から読み取られることで認識されうる。また、要素空間ＱＳにおける第１空間要素Ｑ1の形状およびサイズは、頭カメラＣ１等を通じて得られたロボット１の周辺画像に基づいて物体ｘの種類が認識された後、当該認識結果に基づくメモリまたはデータベース（物体の種類、形状およびサイズが関連付けられて格納または管理されている。）の照会によって認識されうる。さらに、物体ｘの位置は、この物体ｘが有する通信装置等から送信された緯度および経度を表す信号が受信された上で、当該信号に基づいて測定または認識されてもよい。また、物体ｘの速度はこの物体ｘの位置の時間変化として測定されうる。要素空間ＱＳは緯度および経度により任意の点が特定される平面または曲面として定義されていてもよいが、ＣＣＤカメラ２１を通じて得られる画像に基づいて認識されるロボット１の周辺における床面の傾斜角度や、段差や凹凸の有無等の形状に基づいて逐次定義されてもよい。
【００３７】
ロボット１がその腕部Ｐ２により箱を持っている場合や、基体Ｐ０にロボット１に機能を付加するためのオプションとなる機器が取り付けられている場合等、当該箱や機器等の物体がロボット１と一体的に移動している状況では、当該一体的に移動しているロボット１および当該物体の形状およびサイズがロボット１の形状およびサイズとして認識されてもよい。
【００３８】
ロボット１の外形特性（形状およびサイズ）に応じて拡張された、要素空間における物体ｘの外形特性に応じた領域が第１空間要素Ｑ1として認識される。ここではロボット１および物体ｘのそれぞれの外形特性に応じた、要素空間における外形特性を有する２つの領域のミンコフスキー和が第１領域Ｑ1として認識される。ロボット１および物体ｘのそれぞれが図６（ａ）に示されているように半径ｒ0の円形状のロボット領域ｑrobotおよび半径ｒ1の円形状の物体領域ｑobjectとして定義されている場合、図６（ｂ）に示されているように円形状領域として表現される当該２つの領域のミンコフスキー和ｑrobot＋ｑobjectが第１空間要素Ｑ1として認識される。ロボット領域ｑrobotの中心が物体領域ｑobjectの輪郭をなぞるようにロボット領域ｑrobotを物体領域ｑobjectの周囲で移動させた場合、ロボット領域ｑrobotのうち物体領域ｑobjectからはみ出した部分が描く環状の領域と、物体領域ｑobjectとの和がミンコフスキー和（＝半径ｒ0＋ｒ1の円形状領域）に該当する。ロボット領域ｑrobotの形状およびサイズはロボット１のサイズ（または形状およびサイズ）に応じてメモリに予め格納されており、当該メモリから読み出されることにより認識される。物体領域ｑobjectはＣＣＤカメラ２１を通じて得られた画像に基づいて認識される物体ｘのサイズ（または形状およびサイズ）に応じた広がりを有する領域として認識される。なお、物体領域ｑobjectがそのまま第１空間要素Ｑ1として認識されてもよく、ミンコフスキー和とは異なる方法によりロボット領域ｑrobotのサイズ等の外形特性に応じて拡張された物体領域ｑobjectが第１空間要素Ｑ1として認識されてもよい。
【００３９】
また、第２処理部１２が「第２処理」を実行する（図３／Ｓ０２０）。具体的には、第２処理部１２は、第１空間要素Ｑ1が、要素空間ＱＳにおける基準空間要素Ｑ0からの移動コストに関する「第１接触条件」を満足しているか否かを判定する（図３／Ｓ０２２）。
【００４０】
移動コストは要素空間ＱＳにおいて基準空間要素Ｑ0が第１空間要素Ｑ1に接触するまでの所要時間および移動距離のうち一方または両方の関数として第２処理部１２により評価される。図５に示されている基準空間要素Ｑ0と、第１空間要素Ｑ1との直線距離もしくは目標経路（一点鎖線）Ｒkに沿った距離ｄ、基準空間要素Ｑ0および第１空間要素Ｑ1のそれぞれが基準速度ｖ0および物体速度ｖを維持したまま移動し、基準空間要素Ｑ0および第１空間要素Ｑ1に接するまでの所要時間ｔ＝（ｄ／｜ｖ0−ｖ｜））、または当該距離ｄおよび所要時間ｔのうち一方もしくは両方の増加関数が移動コストとして評価される。たとえば「移動コストが規定範囲｛０，ε+（＞０）｝にあること」という第１接触条件が採用されている。
【００４１】
さらに、第２処理部１２は第１空間要素Ｑ1が第１接触条件を満足すると判定した場合（図２／Ｓ０２２‥ＹＥＳ）、当該第１空間要素Ｑ1が目標経路ＲKとの位置関係に関する「第２接触条件」を満たしているか否かを判定する（図２／Ｓ０２４）。
【００４２】
たとえば「目標経路ＲKとの交点または接点が存在すること」が第２接触条件として採用されている場合、図５に示されている状況では第１空間要素Ｑ1はロボット１の目標経路ＲKと交わっているので、第２接触条件を満たしていると判定される。なお「第１空間要素Ｑ1までの最短距離またはその目標経路ＲKの一部もしくは全部に沿った累積または積分が所定値以下であること」や「基準位置Ｏにおける目標経路ＲKの接線（基準空間要素Ｑ0の移動方向に延びている。）と第１空間要素Ｑ1との交点または接点が存在すること」等が第２接触条件として採用されてもよい。
【００４３】
第２処理部１２は第１空間要素Ｑ1が第１接触条件に加えて第２接触条件も満足していると判定した場合（図３／Ｓ０２４‥ＹＥＳ）、第１処理部１１による認識結果に基づき、第１空間要素Ｑ1をその挙動状態に応じて拡張した結果としての空間要素を第２空間要素Ｑ2として認識する（図３／Ｓ０２６）。たとえば図７（ａ）左側に示されている第１空間要素Ｑ1が基準速度ｖ0に対する物体速度ｖの相対速度（ベクトル）ｖ−ｖ0に応じた方向に連続的に引き伸ばされた結果として、図７（ａ）右側に示されているほぼまっすぐな帯状の第２空間要素Ｑ2が認識される。第１空間要素Ｑ1の引き伸ばし量は、第１空間要素の速度ｖ、物体位置（相対位置）ｐ（＝ｐ−Ｏ）、および相対速度ｖ−ｖ0に基づき、次式（１）にしたがって設定される。
【００４４】
（引き伸ばし量）＝｜ｐ｜・｜ｖ｜／｜ｖ−ｖ0｜‥（１）
また、図７（ｂ）左側に示されている第１空間要素Ｑ1が相対速度ｖ−ｖ0にしたがって旋回するように連続的に引き伸ばされた結果として、図７（ｂ）右側に示されている屈曲した帯状の第２空間要素Ｑ2が認識される。前述した図５に示されている状況において、図８（ｂ）に示されているような第２空間要素Ｑ2が認識される。なお、図７（ｃ）左側に示されている第１空間要素Ｑ1が相対速度ｖ−ｖ0に応じた方向に断続的に引き伸ばされた結果として、図７（ｃ）右側に示されている分離した空間要素からなる第２空間要素Ｑ2が認識されてもよい。
【００４５】
また、第２処理部１２は第１処理部１１による認識結果に基づき、第１空間要素Ｑ1の周囲に配置されている複数の拡張空間要素ＥＱi（ｉ＝１，２，‥）のうち、要素空間ＱＳにおけるサイズに関する要件を満たす拡張空間要素を第３空間要素Ｑ3として認識する（図３／Ｓ０２８）。
【００４６】
たとえば、図８（ａ）に示されているように第１空間要素Ｑ1の進行方向を前として、前後左右において第１空間要素Ｑ1に外接する４つの円形状領域のそれぞれが拡張空間要素ＥＱ1〜ＥＱ4として設定される。さらに、当該４つの拡張空間要素ＥＱ1〜ＥＱ4のうち、要素空間ＱＳとの重なり領域（図８（ａ）斜線部分参照。）の面積が最小の拡張空間要素ＥＱ2が、第３空間要素Ｑ3として認識される。当該面積は、たとえばモンテカルロ法にしたがって測定される。すなわち、要素空間ＱＳにランダムにドットが配置され、各拡張空間要素（領域）ＥＱ1〜ＥＱ4のそれぞれに包含されるドットの数がカウントされ、当該カウント数が各領域の面積として測定される。
【００４７】
また、図９（ａ）に示されているように第１空間要素Ｑ1の進行方向を前として、第１空間要素Ｑ１から前後左右および斜めに伸びる８つの線分のそれぞれが拡張空間要素ＥＱ1〜ＥＱ8として設定されてもよい。さらに、当該８つの拡張空間要素ＥＱ1〜ＥＱ8のうち、第１要素空間Ｑ1から要素空間ＱＳの境界まで連続する部分（図９（ａ）太線部分参照。）の長さが最小の拡張空間要素ＥＱ3が、第３空間要素Ｑ3として認識されてもよい。
【００４８】
なお、ロボット１が物体ｘの両脇のうち一方を通るという観点から、拡張空間要素ＥＱが物体ｘの進行方向側方にのみ、すなわち、図８（ａ）における拡張空間要素ＥＱ2およびＥＱ4または図９（ａ）における拡張空間要素ＥＱ3およびＥＱ7のみが設定されてもよい。また、拡張空間要素ＥＱjのサイズ（円形状領域の場合にはその直径、線分の場合にはその長さ）はロボット１と物体ｘとが接触を回避する観点から適当に設定されている。さらに、拡張空間要素ＥＱjのサイズは物体ｘの速度の大きさ等に応じて可変的に設定されてもよい。また、拡張空間要素ＥＱjの形状は円形状、線分のほか、扇形状、矩形状、台形状等、さまざまな形状にされてもよい。さらに、複数の拡張空間要素ＥＱjのそれぞれの形状およびサイズのうち一方または両方が相違していてもよい。
【００４９】
複数の拡張空間要素のうちＥＱjのサイズが最小であるという要件ではなく、サイズが閾値以下であるという要件を満たす拡張空間要素ＥＱが第３空間要素Ｑ3として認識されてもよい。
【００５０】
一方、第１接触条件または第２接触条件が満足されていないと判定された場合（図３／Ｓ０２２‥ＮＯ，Ｓ０２４‥ＮＯ）、後述するようにロボット１が移動を終了するか否かが判定される（図３／Ｓ０４０）。
【００５１】
さらに、第３処理部１３が「第３処理」を実行する（図３／Ｓ０３０）。具体的には、第３処理部１３は第１処理部１１および第２処理部１２のそれぞれによる認識結果に基づき、要素空間ＱＳにおいて基準空間要素Ｑ0が第１空間要素Ｑ1および第３空間要素Ｑ3との接触を回避しうる経路を設定する（図３／Ｓ０３２）。そして、当該経路を実空間または通行可能領域におけるロボット１の目標経路Ｒk+1として設定する（図３／Ｓ０３４）。これにより、たとえば図８（ｂ）または図９（ｂ）に一点鎖線で示されているように、第２空間要素Ｑ2および第３空間要素Ｑ3のそれぞれに接触しない経路Ｒk+1がロボット１の新たな目標経路として設定される。
【００５２】
さらに、ロボット１が最新の目標経路Ｒk+1にしたがって移動するようにアクチュエータＭに供給される電流が調節されることにより、ロボット１の動作が制御される。これにより、図１０に示されているようにロボット１が右側に移動方向を若干ずらし、物体ｘの左側を通るようにして移動を継続する。
【００５３】
また、制御システム１０によってロボット１が移動を終了するか否かが判定される（図３／Ｓ０４０）。たとえば、要素空間ＱＳにおいて基準空間要素Ｑ0の基準位置Ｏおよび目的位置ｐdの距離｜Ｏ−ｐd｜が閾値δ以下になったか否かが判定される。そして、当該判定結果が否定的である場合（図３／Ｓ０４０‥ＮＯ）、前述の第１〜第３処理が繰り返して実行される。その一方、当該判定結果が肯定的である場合（図３／Ｓ０４０‥ＹＥＳ）には一連の処理が終了する。
【００５４】
前記機能を発揮するロボット１によれば、第１空間要素Ｑ1の周囲に配置されている複数の拡張空間要素ＥＱj（図８（ａ）、図９（ａ）参照）のうち、要素空間ＳＱにおけるサイズに関する要件を満たす第３空間要素Ｑ3との接触を回避しうる経路が目標経路Ｒk+1として設定される。さらに、第１空間要素Ｑ1の周辺に配置された拡張空間要素ＥＱjの要素空間ＳＱにおけるサイズの大小は第１空間要素Ｑ1として認識された物体ｘと、要素空間ＳＱとして認識された通行可能領域の境界との間隔の広狭に応じて変化する（図４、図５参照）。
【００５５】
したがって、ロボット１を、物体ｘから通行可能領域の境界までの間隔の広狭に応じて変化する一貫性のある規則にしたがって移動させることができる。たとえば、ロボット１を、物体ｘと通行可能領域の境界との間隔が広いほうに移動するという一貫性のある規則にしたがって移動させることができる（図５、図８（ｂ）、図９（ｂ）参照）。このため、人間等の物体ｘに、当該物体ｘと通行可能領域の境界との間隔が広いほうにロボット１が移動することを予測させることができる。そして、物体ｘに当該予測に基づき、違和感等を抱かせることなくロボット１との接触を回避する観点から適当な挙動または図４に示されている状態から若干身体を右側にずらす等の挙動変化を促すことができる。
【００５６】
また、要素空間ＱＳにおいて基準空間要素Ｑ0に対する第１空間要素Ｑ1の挙動状態に基づいて当該第１空間要素Ｑ1が拡張された結果としての空間要素が第２空間要素Ｑ2として認識される（図７（ａ）〜（ｃ）参照）。第１空間要素Ｑ1の挙動状態は、時々刻々変化する位置、速度および加速度等のうち一部または全部により特定される。このため、第２空間要素Ｑ2は第１空間要素Ｑ1よりもサイズまたは広がりが大きい空間要素として認識される。
【００５７】
また、基準空間要素Ｑ0が第２空間要素Ｑ2との接触を回避しうる目標経路Ｒk+1が設定される（図８（ｂ）、図９（ｂ）参照）。したがって、基準空間要素Ｑ0が第１空間要素Ｑ1等の第２空間要素Ｑ2よりも狭い空間要素との接触を回避しうる目標経路が設定される場合よりも、ロボット１が物体ｘの挙動状態に鑑みて当該物体ｘと接触することをより確実に回避する観点から適当な目標経路ＲK+1が設定される。
【００５８】
また、要素空間ＱＳにおいて第１空間要素Ｑ1は第２空間要素Ｑ2よりもサイズまたは広がりが小さい空間要素として認識され、基準空間要素Ｑ0が第１空間要素Ｑ1に接触する可能性があることが新たな目標経路Ｒk+1の設定要件とされている（図３／Ｓ０２２，Ｓ０２４，Ｓ０３０参照）。このため、基準空間要素Ｑ0が第２空間要素Ｑ2等、第１空間要素Ｑ1よりもサイズが大きい空間要素に接触する可能性があることが新たな目標経路Ｒk+1の設定要件とされている場合より、目標経路Ｒkの変更頻度、ひいてはロボット１の方向変換等の挙動変化の頻度が低く抑制される。そして、ロボット１の挙動変化に応じて物体ｘの挙動変化が誘発され、両者が接触する可能性がかえって高くなる可能性を低下させることができる。
【００５９】
さらに、要素空間ＱＳにおける第１空間要素Ｑ1の形状およびサイズがデータベース等への照会により認識されうる。これにより、頭カメラＣ１等による物体ｘのサイズ（または形状およびサイズ）の測定精度の限界のために物体ｘがその実際のサイズに鑑みて要素空間における広がりが過大な第１空間要素Ｑ1として認識される事態が回避されうる。そして、目標経路Ｒkの変更頻度およびこれにともなうロボット１の移動方向等の変更頻度が低く抑制される。すなわち、頭カメラＣ１等を通じた物体ｘの外形特性認識精度の限界のためにロボット１の目標経路Ｒkが頻繁に変更される事態が回避される。なお、移動コストに関する規定範囲の下限値として０ではなく正値が採用された場合、移動コストが当該下限値未満である場合には第１接触条件が満たされず、目標経路Ｒkは変更されない（図３／Ｓ０２２参照）。これにより、物体ｘがロボット１の近くにあるため、ロボット１の挙動を変化させると物体ｘの挙動変化を誘発し、かえって両者の接触可能性が高くなる可能性がある状態で、ロボット１の移動方向が変更される事態が回避されうる。
【００６０】
また、ロボット１および物体ｘのそれぞれの外形特性に応じた２つの領域ｑ0およびｑのミンコフスキー和ｑrobot＋ｑobjectが第１空間要素Ｑ1として認識される（図６（ａ）（ｂ）参照）。これにより、ロボット１および物体ｘのそれぞれのサイズおよび形状が要素空間における第１空間要素Ｑ1のサイズおよび形状にまとめて反映されうる。このため、要素空間ＱＳにおける基準空間要素Ｑ0の点または微小領域としての簡易的な取り扱い、ひいては基準空間要素Ｑ0との接触可能性がある第１空間要素Ｑ1の有無の判定等の容易化が図られながらも、当該判定精度の向上または維持が図られうる。
【００６１】
なお、前記制御方法がロボット１のように左右一対の脚部Ｐ３の動作によって移動するロボットのほか、３つ以上の脚体の動作によって移動するロボットや、車輪式移動ロボット（自動車）等、移動機能を有するあらゆる装置に適用されてもよい。
【００６２】
前記実施形態では要素空間ＱＳにおけるサイズが最小または閾値以下であるという要件を満たす拡張空間要素ＥＱjが第３空間要素Ｑ3として認識されたが（図８（ａ）（ｂ）、図９（ａ）（ｂ）参照）、他の実施形態として要素空間ＱＳにおけるサイズが最大または閾値を超えているという要件を満たす拡張空間要素ＥＱjが第３空間要素Ｑ3として認識されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の移動装置の構成説明図
【図２】本発明の移動装置の制御システムの構成説明図
【図３】本発明の移動装置の機能説明図
【図４】本発明の移動装置の機能説明図
【図５】本発明の移動装置の機能説明図
【図６】本発明の移動装置の機能説明図
【図７】本発明の移動装置の機能説明図
【図８】本発明の移動装置の機能説明図
【図９】本発明の移動装置の機能説明図
【図１０】本発明の移動装置の機能説明図
【符号の説明】
【００６４】
１‥ロボット（移動装置）、１０‥制御システム、１１‥第１処理部、１２‥第２処理部１３‥第３処理部、ｘ‥人間（物体）、Ｑ0‥基準空間要素、Ｑ1‥第１空間要素、Ｑ2‥第２空間要素、ＥＱj‥拡張空間要素、Ｑ3‥第３空間要素
【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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