(57)【要約】【課題】走行すべき領域を記憶した環境マップを記憶した自走式機器が走行する領域に新たな障害物を設置するとき、外部から自走式機器の環境マップを更新しなければならい。【解決手段】障害物を検知する測距センサ４、走行位置を検出する走行位置検出手段５と、走行すべき領域である環境マップを記憶した環境マップ記憶手段６と、環境マップを修正する環境マップ修正手段７を備えることにより、環境のベースは保持しながら変化にも対応して外部からの環境マップの更新を必要とせず、測距センサ４より走行すべき領域に検知回数が所定の閾値以上の障害物が検知された時にだけ、走行位置検出手段５と環境マップ修正手段７により自分自身で環境マップを更新できる。【選択図】  図１
2005010907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行すべき領域の環境マップを記憶した環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する環境マップ修正手段とを備え、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された障害物の位置情報を前記環境マップに追加するように前記環境マップ修正手段により前記環境マップを修正する自走式機器。
【請求項２】
走行すべき領域の環境マップを記憶した第１の環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記第１の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する第１の環境マップ修正手段と、送信手段とを有する親機と、前記送信手段により送信される前記第１の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを受信する受信手段と、前記受信手段により受信した環境マップを記憶する第２の環境マップ記憶手段とを有する子機とを備え、前記親機は、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された障害物の位置情報を前記環境マップに追加するよう前記第１の環境マップ修正手段により前記環境マップを修正し、前記子機は、前記親機から前記送信手段により送信された修正済みの環境マップを、前記受信手段を介して受信し、前記修正済みの環境マップを前記第２の環境マップ記憶手段により記憶するようにした自走式機器。
【請求項３】
走行すべき領域の環境マップを記憶した第１の環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記第１の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する第１の環境マップ修正手段と、送信手段とを有する親機と、初期状態では前記第１の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップと同じものを記憶する第２の環境マップ記憶手段と、前記第２の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する第２の環境マップ修正手段と、受信手段とを有する子機とを備え、前記親機は、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された障害物の位置情報を前記環境マップに追加するよう前記第１の環境マップ修正手段により前記環境マップを修正し、前記子機は、前記親機の前記送信手段により送信される、前記環境マップに追加された新たな障害物の位置情報を前記受信手段を介して受信し、前記第２の環境マップ修正手段により、前記第２の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップに、追加するようにした自走式機器。
【請求項４】
走行すべき領域の環境マップを記憶した環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する環境マップ修正手段と、送信手段と、受信手段とを有する複数の親機を備え、前記複数の親機の内、ある親機が、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された新たな障害物の位置情報を前記環境マップに追加するよう前記環境マップ修正手段により前記環境マップを修正し、前記親機の送信手段により送信される、前記環境マップに追加された新たな障害物の位置情報を、他の親機は、その受信手段を介して受信し、自身の環境マップ修正手段により、自身の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップに、追加するようにした自走式機器。
【請求項５】
走行距離を検出する走行距離検出手段と、走行方向を検出する走行方向検出手段とを備え、前記走行距離検出手段と前記走行方向検出手段とから走行位置を検出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式機器。
【請求項６】
コンピュータを請求項１〜５のいずれか１項記載の自走式機器の全てもしくは一部として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人の介助なしに自律して走行する自走式機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の自走式機器である静止物体検出方法あるいは、この方法を用いた装置では、障害物を検知する障害物検知手段と、走行位置を検知する走行位置検知手段と、障害物の位置情報を記憶する障害物位置記憶媒体と、無線通信によって提供される走行すべき領域である環境マップを記憶した環境マップ記憶媒体を備え、障害物検知手段により障害物を検知すると走行位置検出手段より障害物の位置を障害物位置記憶媒体に記憶し、その記憶媒体と環境マップ記憶媒体とを比較することにより環境マップ記憶媒体にその障害物の存在がなかった場合に警報または回避動作をする（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００３−５０６７８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では無線通信などで新たに環境マップ媒体を更新しない限り、障害物を検知し警報または回避動作を行った位置を通過するたびに、同様の動作を繰り返すという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、環境のベースは保持しながら変化にも対応し、外部からの環境マップの更新を必要としない自走式機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、走行すべき領域の環境マップを記憶した環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する環境マップ修正手段とを備え、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された障害物の位置情報を前記環境マップに追加するように前記環境マップ修正手段により前記環境マップを修正する自走式機器とした。
【０００７】
これにより、環境のベースは保持しながら変化にも対応し、外部からの環境マップの更新を必要とせず、走行すべき領域に検知回数が所定の閾値以上の障害物が検知された時に自走式機器自身で環境マップを修正することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、走行すべき領域の環境マップを記憶した環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する環境マップ修正手段とを備え、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された障害物の位置情報を前記環境マップに追加するように前記環境マップ修正手段により前記環境マップを修正することにより、環境のベースは保持しながら変化にも対応して外部からの環境マップの更新をせずに走行すべき領域に検知回数が所定の閾値以上の障害物が検知された時にだけ自分自身で環境マップを修正することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、走行すべき領域の環境マップを記憶した第１の環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記第１の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する第１の環境マップ修正手段と、送信手段とを有する親機と、前記送信手段により送信される前記第１の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを受信する受信手段と、前記受信手段により受信した環境マップを記憶する第２の環境マップ記憶手段とを有する子機とを備え、前記親機は、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された障害物の位置情報を前記環境マップに追加するよう前記第１の環境マップ修正手段により前記環境マップを修正し、前記子機は、前記親機から前記送信手段により送信された修正済みの環境マップを、前記受信手段を介して受信し、前記修正済みの環境マップを前記第２の環境マップ記憶手段により記憶する自走式機器とした。
【００１０】
これにより、送信手段を備えた親機である自走式機器が新たな障害物を検知した場合、その位置情報を追加した新たな環境マップを、送信手段を用いて送信することにより、親機さえ細部まで走行すれば受信手段を備えた１つないしは複数の子機である自走式機器は細部まで走行しなくともその障害物の位置を知ることができ、環境マップを修正することができると共に、子機は位置情報を追加した新たな環境マップをそのまま記憶するだけでよいため、子機には環境マップ修正手段が不要となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、走行すべき領域の環境マップを記憶した第１の環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記第１の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する第１の環境マップ修正手段と、送信手段とを有する親機と、初期状態では前記第１の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップと同じものを記憶する第２の環境マップ記憶手段と、前記第２の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する第２の環境マップ修正手段と、受信手段とを有する子機とを備え、前記親機は、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された障害物の位置情報を前記環境マップに追加するよう前記第１の環境マップ修正手段により前記環境マップを修正し、前記子機は、前記親機の前記送信手段により送信される、前記環境マップに追加された新たな障害物の位置情報を前記受信手段を介して受信し、前記第２の環境マップ修正手段により、前記第２の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップに、追加する自走式機器とした。
【００１２】
これにより、送信手段を備えた親機である自走式機器が新たな障害物を検知した場合、その環境マップに追加した新たな位置情報のみを、送信手段を用いて送信することにより、親機さえ細部まで走行すれば受信手段を備えた１つないしは複数の子機である自走式機器は細部まで走行しなくともその障害物の位置を知ることができ、環境マップを修正することができると共に、親機と子機は新たな位置情報のみを送受信するだけでよいため、送受信する情報の容量が小さくてすみ、通信手段の構成が簡単になり、送受信の通信速度もアップし、走行性能が向上できる。
【００１３】
請求項４に記載した発明は、走行すべき領域の環境マップを記憶した環境マップ記憶手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記環境マップ記憶手段が記憶する環境マップを修正する環境マップ修正手段と、送信手段と、受信手段とを有する複数の親機を備え、前記複数の親機の内、ある親機が、ある走行位置で前記障害物検出手段により検出された障害物の検出回数が所定の閾値を越えた時に、その検出された新たな障害物の位置情報を前記環境マップに追加するよう前記環境マップ修正手段により前記環境マップを修正し、前記親機の送信手段により送信される、前記環境マップに追加された新たな障害物の位置情報を、他の親機は、その受信手段を介して受信し、自身の環境マップ修正手段により、自身の環境マップ記憶手段が記憶する環境マップに追加する自走式機器とした。
【００１４】
これにより、複数の親機が同じ領域もしくは違う領域を走行している場合、どれか１つの親機が新たな障害物を検知すると、他の親機は未走行もしくは走行後でも新たな障害物の位置を知ることができ、環境マップを修正することができる。また、複数の親機は新たな位置情報のみを送受信するだけでよいため、送受信する情報の容量が小さくてすみ、通信手段の構成が簡単になり、送受信の通信速度もアップし、走行性能が向上できる。
【００１５】
請求項５に記載した発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明に加えて、走行距離を検出する走行距離検出手段と、走行方向を検出する走行方向検出手段とを備え、前記走行距離検出手段と前記走行方向検出手段とから走行位置を検出する自走式機器とした。
【００１６】
これにより、新たに検出する障害物の位置情報が、確実に得られるようになる。
【００１７】
請求項６に記載した発明は、コンピュータを請求項１〜５のいずれか１項記載の自走式機器の全てもしくは一部として機能させるためのプログラムとする構成として、コンピュータを請求項１〜５のいずれか１項記載の自走式機器の全てもしくは一部として機能させることで、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走式機器の全てもしくは一部を容易に実現することができる。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における自走式機器の構成を示すブロック図である。図１において、１は本体、２は走行距離検出手段である走行センサ、３は走行方向検出手段であるジャイロセンサ、４は前方、側方もしくは全方位の障害物との距離を測定するための障害物検出手段である測距センサ、５は走行センサ２とジャイロセンサ３より走行位置を検出する走行位置検出手段、６は走行すべき領域である環境マップを記憶している環境マップ記憶手段、７は走行手段を構成する車輪、８は同じく走行手段を構成するモータ、９は走行センサ２とジャイロセンサ３と測距センサ４と環境マップ記憶手段６よりモータ８を制御するモータ制御手段、１０は環境マップを修正する環境マップ修正手段である。
【００２０】
また、環境マップ修正手段１０は、障害物の位置と検出回数を記憶する障害物位置記憶手段１１、障害物が障害物位置記憶手段１１に記憶された回数が所定の閾値（本実施例では３回）以上のときに障害物の位置を記憶する障害物マップ記憶手段１２、障害物マップ記憶手段１２が更新されたときに環境マップ記憶手段６と障害物マップ記憶手段１２を比較し新たな障害物を検出する比較手段１３、比較手段１３で新たな障害物が検出されたときその障害物の位置を記憶する修正位置記憶手段１４で構成されている。
【００２１】
また、図２は本実施例の動作を示すフローチャート、図３は本実施例の障害物のセル位置決定のための図であり、下座標軸はＸ座標系、左座標軸はＹ座標系、上座標軸はＸセル番号、右座標軸にはＹセル番号を表し、１５はセル、１６は障害物、１７は移動前の本体、１８は移動後の本体、１９は移動前の本体の走行座標位置、２０は移動後の本体の走行座標位置、２１は障害物の座標位置、２２は走行センサ２で検出された走行距離、２３はジャイロセンサ３で検出された走行方向、２４は測距センサ４で検出された障害物までの距離である。
【００２２】
次に、以上のように構成された本実施例の自走式機器の動作について、フローチャート図２を用いて説明する。
【００２３】
まず、走行すべき領域をセル上マップにし、障害物のセル位置を配置した環境マップを本体１の環境マップ記憶手段６に記憶する（ＳＴＥＰ１）。ただし、セルの大きさは本体１の縦幅もしくは横幅の最大値とする。次にモータ制御手段９により本体１を走行させ、図３に示すように、走行センサ２の走行距離とジャイロセンサ３の走行方向により走行位置検出手段５で移動後の走行座標位置２０を検出し、測距センサ４により障害物の検知を行う（ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ５）。
【００２４】
測距センサ４により障害物が検知されると、測距センサ４による障害物までの距離２４と移動後の走行座標位置２０より障害物の座標位置２１を検出し、それを環境マップのセル位置（図３の場合、（Ｘセル，Ｙセル）＝（６、４））に変換した後、障害物位置記憶手段１１で障害物のあるセル位置と検知回数を記憶し、障害物位置記憶手段１１に検知回数が３回を越える障害物があるときにはそのセル位置を障害物マップ記憶手段１２に記憶する（ＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ８）。障害物マップ記憶手段１２に記憶されると、走行すべき領域である環境マップを記憶した環境マップ記憶手段６と障害物マップ記憶手段１２との比較を行い、障害物マップ記憶手段１２に記憶されており環境マップ記憶手段６に記憶されていない障害物が存在するときそのセル位置を修正位置記憶手段１４に記憶する（ＳＴＥＰ９〜ＳＴＥＰ１０）。その後、修正位置記憶手段１４のセル位置データをもとに環境マップ記憶手段６に記憶されている環境マップを修正する（ＳＴＥＰ１１）。
【００２５】
尚、本実施例では前方、測方もしくは全方位の障害物との距離を検知するための障害物検知手段として測距センサ４を用いたが画像処理などを用いてもかまわない。また、走行座標位置を検出する手段として走行距離を検出する走行センサ２と走行方向を検出するジャイロセンサ３を用いたがＧＰＳなどを用いて走行座標位置を検出してもかまわない。
【００２６】
以上のように本実施例によれば、環境のベースは保持しながら変化にも対応して外部からの環境マップを更新することなしに走行すべき領域に検知回数が所定の閾値以上の障害物が検知された時にだけ自分自身で環境マップを修正することができる。
【００２７】
（実施例２）
図４は、本発明の第２の実施例における自走式機器のブロック図である。尚、親機本体２５は図１の構成に加えて送信手段２６を備えており、子機本体２７は、図１と同様な走行センサ２８、ジャイロセンサ２９、測距センサ３０、環境マップ記憶手段３１、車輪３２、モータ３３、モータ制御手段３４、修正位置記憶手段３５に加えて受信手段３６を備えている。
【００２８】
以上のように構成された自走式機器について、以下その動作について説明する。
【００２９】
自走式機器である親機と少なくとも１台の子機がある場合、本実施例１に記載したように、親機本体２５が比較手段１３により環境マップ上に存在しない新たな障害物を検知すると障害物のセル位置を修正位置記憶手段１４に記憶し、自分自身の環境マップ記憶手段６を修正すると共に、送信手段２６で修正位置記憶手段１４のセル位置データを送信する。一方、子機本体２７は、親機本体２５の送信手段２６から受信手段３６でセル位置データを受信するとそのセル位置データを修正位置記憶手段３５に記憶し、環境マップ記憶手段３１を修正する。
【００３０】
以上のように、本実施例では、送信手段を備えた親機である自走式機器が新たな障害物が検知した場合、その位置データを送信手段を用いて送信することにより、親機さえ細部まで走行すれば受信手段を備えた１つないしは複数の子機である自走式機器は細部まで走行しなくともその障害物の位置を知ることができ、環境マップを修正することができる。
【００３１】
（実施例３）
図５は、本発明の第３の実施例における自走式機器のブロック図である。尚、親機本体２５は図４の構成に加えて受信手段３７を備えており、親機本体３８は親機本体２５と同様に走行センサ３９と、ジャイロセンサ４０と、測距センサ４１と、走行位置検出手段４２と、環境マップ記憶手段４３と、車輪４４と、モータ４５と、モータ制御手段４６と、環境マップ修正手段４７と、障害物位置記憶手段４８と、障害物マップ記憶手段４９と、比較手段５０と、修正位置記憶手段５１と、受信手段５２と、送信手段５３を備えている。
【００３２】
以上のように構成された自走式機器について、以下その動作について説明する。
【００３３】
実施例２に記載したように親機本体２５が比較手段１３により環境マップ上に存在しない新たな障害物を検知すると障害物のセル位置を修正位置記憶手段に記憶し、自分自身の環境マップ記憶手段６を修正し、送信手段２６で修正位置記憶手段１４のセル位置データを送信する共に、親機本体３８の送信手段５３より送信される修正位置記憶手段５３のセル位置データを受信すると、そのセル位置データを修正位置記憶手段１４に記憶し、環境マップ記憶手段６に記憶された環境マップを修正する。また、親機本体３８も親機本体２５と同様な動作を行う。
【００３４】
尚、本実施例では親機を２台としたが、親機の数は任意の数としてもかまわない。
【００３５】
以上のように本実施例によれば、複数の自走式機器が同じ領域もしくは違う領域を走行している場合、どれか１つの自走式機器が新たな障害物を検知すると、他の自走式機器は未走行もしくは走行後でも新たな障害物の位置を知ることができ、環境マップを修正することができる。
【００３６】
（実施例４）
本発明の第４の実施例について図１を用いて説明する。
【００３７】
本実施例は、コンピュータを環境マップ修正手段７の全てもしくは一部として機能させるためのプログラムとする構成として、コンピュータを全てもしくは一部として機能させるものである。
【００３８】
以上のように本実施例によれば、汎用コンピュータやサーバーを用いて本発明の自走式機器の全てもしくは一部を用意に実現することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、環境ベースを保持しながら変化にも対応して外部からの環境マップの更新を必要としない自走式機器を提供することができるようになる。また、複数の自走式機器が同じ領域もしくは違う領域を走行している場合、どれか１つの自走式機器が新たな障害物を検知すると、他の自走式機器も未走行もしくは走行後でも新たな障害物の位置を知ることができ、走行性能を向上することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における自走式機器の構成を示すブロック図
【図２】同、自走式機器の動作を示すフローチャート
【図３】同、自走式機器の障害物セル位置決定図
【図４】本発明の実施例２における自走式機器の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施例３における自走式機器の構成を示すブロック図
【符号の説明】
２  走行センサ
３  ジャイロセンサ
４  測距センサ
５  走行位置検出手段
６  環境マップ記憶手段
７  車輪
８  モータ
９  モータ制御手段
１０  環境マップ修正手段
１２  障害物マップ記憶手段
１４  修正位置記憶手段
２５  親機本体
２６  送信手段
２７  子機本体
２８  走行センサ
２９  ジャイロセンサ
３０  測距センサ
３１  環境マップ記憶手段
３２  車輪
３３  モータ
３４  モータ制御手段
３５  修正位置記憶手段
３６  受信手段
３７  受信手段
３８  親機本体
４３  環境マップ記憶手段
５１  修正位置記憶手段
５２  受信手段
５３  送信手段
【図１】
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【図２】
2005010907.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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