(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面内において特定される移動マップ上を自律的に移動する自律移動体であって、
前記移動マップを記憶する記憶部と、
移動時においてスリップが発生したか否かを判定する判定部と、
前記判定部が、スリップが発生したと判定した時の自己位置を取得する位置取得部と、
移動時において、前記移動マップ上と、自律移動体との間に生じる摩擦情報としての静止摩擦係数を取得する摩擦情報取得部を備えており、
前記記憶部は、スリップが発生したと判定した時の自己位置を含む所定の範囲を、スリップ位置として前記移動マップ上に記憶し、
前記スリップ位置を第１の範囲とし、当該第１の範囲を囲む所定の範囲を第２の範囲としたときに、前記摩擦情報取得部が取得した静止摩擦係数を、前記第１の範囲における第１の静止摩擦係数とし、前記第１の静止摩擦係数よりも大きく、その他の範囲における静止摩擦係数よりも小さな静止摩擦係数を、前記第２の範囲における第２の静止摩擦係数として、摩擦情報の分布を前記移動マップ上に記憶することを特徴とする自律移動体。
【請求項２】
前記位置取得部が、移動マップ上における自己の絶対位置を取得する絶対位置取得部を備えることを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項３】
前記位置取得部が、移動マップ上において移動した方向および距離から、自己位置を算出する自己位置算出部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の自律移動体。
【請求項４】
前記判定部が、絶対位置取得部で取得した自己の絶対位置と、この絶対位置を取得した時点において前記自己位置算出部で算出された自己位置とに基づいて、スリップが発生したか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の自律移動体。
【請求項５】
前記判定部が、絶対位置取得部で取得した自己の絶対位置と、この絶対位置を取得した時点において前記自己位置算出部で算出された自己位置との位置ずれ量を求め、該位置ずれ量に基づいて、スリップが発生したか否かを判定することを特徴とする請求項３または４に記載の自律移動体。
【請求項６】
前記位置ずれ量が所定の閾値以下の場合に、前記自己位置算出部で算出した自己位置を前記絶対位置取得部で取得した絶対位置に置き換え、
前記位置ずれ量が所定の閾値を超えた場合に、前記判定部が、前記算出された自己位置でスリップが発生したと判定することを特徴とする請求項５に記載の自律移動体。
【請求項７】
前記スリップ位置として記憶された所定の範囲が、スリップが発生したと判定された自己位置を中心とした、一定距離の範囲で特定される領域であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の自律移動体。
【請求項８】
前記移動マップが、前記平面内において略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで作成されるグリッドマップであり、移動マップ上のグリッド線で囲まれる単位グリッドを自律移動体が存在する位置とし、前記スリップ位置を、前記単位グリッドを一または複数選択して特定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の自律移動体。
【請求項９】
判定部においてスリップが発生したと判定された後に、前記スリップ位置を通過しない移動経路を作成し、移動を継続することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の自律移動体。
【請求項１０】
前記移動マップ上に暫定的に摩擦情報の分布が定められており、自律移動体が移動マップ上を移動した結果に基づいて摩擦情報取得部が得た摩擦情報を用いて、前記暫定的に定められた摩擦情報の分布を更新することを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項１１】
前記記憶部が、移動マップ上に配置された物体の占める領域を物体毎に記憶しており、スリップが発生したと判定された前記自己位置が該物体の占める領域に含まれる場合に、前記自己位置の摩擦情報を、該物体の占める領域全体に適用して摩擦情報の分布を記憶することを特徴とする請求項１０に記載の自律移動体。
【請求項１２】
平面内において特定される移動マップ上を自律的に移動する自律移動体を制御するための自律移動体制御方法であって、
前記移動マップ上において、前記自律移動体の絶対位置情報を取得する絶対位置情報取得ステップと、
自律移動体が移動マップ上において移動した方向および距離から、自律移動体の自己位置情報を算出して取得する自己位置情報算出ステップと、
取得された自律移動体の絶対位置と、算出により取得された自律移動体の自己位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出ステップと、
算出された位置ずれ量に基づいて、スリップが発生したか否かを判定する判定ステップと、
スリップが発生したと判定された場合に、前記自己位置を含む所定の範囲を、スリップ位置として前記移動マップ上に記憶する記憶ステップと、
前記移動マップ上において移動した際に、前記移動マップ上と、自律移動体との間に生じる摩擦情報としての静止摩擦係数を取得する摩擦情報取得ステップと、
前記スリップ位置を第１の範囲とし、当該第１の範囲を囲む所定の範囲を第２の範囲としたときに、前記スリップ位置において取得した静止摩擦係数を、前記第１の範囲における第１の静止摩擦係数とし、前記第１の静止摩擦係数よりも大きく、その他の範囲における静止摩擦係数よりも小さな静止摩擦係数を、前記第２の範囲における第２の静止摩擦係数として、摩擦情報の分布を前記移動マップ上に記憶する摩擦情報記憶ステップと、を備えることを特徴とする自律移動体制御方法。
【請求項１３】
前記判定ステップにおいてスリップが発生したと判定された後に、前記スリップ位置を通過しない移動経路を作成し、移動を継続することを特徴とする請求項１２に記載の自律移動体制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面上を移動する自律移動体および自律移動体制御方法に関するものであり、より詳細には、平面内において特定される移動マップ上を自律的に移動する自律移動体および自律移動体制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物内部や屋外の広場などといった平面内に、所定領域を有するマップを特定し、このマップ上において、人間の操作を要することなく、車輪や脚式歩行などの手段によって自律的に移動を行う自律移動体が開発されつつある。
【０００３】
このような自律移動体が平面上で正確に移動するためには、移動する平面上をスリップすることなく移動しつづけることが好ましい。そこで、このような自律移動体において、平面上に係る摩擦係数のみが異なる複数種類の移動マップを自律移動体に記憶させ、これらの移動マップに基づいて移動を行うような自律移動体が知られている。このような自律移動体は、移動中にスリップすると、現在用いている移動マップを、記憶した複数種類の移動マップ中に含まれる摩擦係数の低いマップに切り換え、そのマップで定められた摩擦係数に応じた移動制御を行っている。このような移動制御によって、自律移動体は、スリップ発生以後は、再度スリップを生じることなく移動することができる。（例えば特許文献１）
【特許文献１】特公平７−６１７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような自律移動体においては、同じ平面上を繰り返し移動する場合、移動マップに滑りやすい位置が含まれていると、その滑りやすい位置を通過した後においては、摩擦係数の低いマップに切り換えた状態で移動を継続する。そのため、自律移動体は、スリップが発生した後は摩擦係数が大きい（すなわちスリップする可能性の低い）範囲を移動する際であっても、摩擦係数の小さい範囲を移動するための条件で移動を行うことになる。すなわち、一度スリップした後は、自律移動体は平面上のどの位置を移動するかにかかわりなく、スリップをしない速度や経路を選択するため、移動を行うための制約が生じることとなる。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、移動する平面内に滑りやすい位置が含まれている場合であっても、移動に制約を生じ難い自律移動体および自律移動体制御方法を提供することを目的とするものである。  
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる自律移動体は、平面内において特定される移動マップ上を自律的に移動する自律移動体であって、前記移動マップを記憶する記憶部と、移動時においてスリップが発生したか否かを判定する判定部と、前記判定部が、スリップが発生したと判定した時の自己位置を取得する位置取得部と、を備えており、スリップが発生したと判定した時の自己位置を含む所定の範囲を、スリップ位置として前記移動マップ上に記憶することを特徴とするものである。
【０００７】
上述のような自律移動体によれば、スリップが発生した移動マップ上の自己位置を把握し、その位置を移動マップ上に記憶するため、このスリップが発生した位置を避けるように移動経路を作成することができる。そのため、移動する平面内に滑りやすい位置が含まれている場合であっても、できるだけ移動に制約を生じさせずに自律的に移動を行うことができる。
【０００８】
また、前記位置取得部とは、移動マップ上における自己の絶対位置を取得する絶対位置取得部を備えるものであってもよい。このような自律移動体であれば、例えば車輪の回転数が急激に変化した時などの自己の絶対位置をスリップが発生した位置とすることができる。
【０００９】
また、前記位置取得部が、移動マップ上において移動した方向および距離から、自己位置を算出する自己位置算出部を備えるものであってもよい。このような自律移動体であれば、移動時にスリップが発生し、スリップした位置とスリップ直後の自己位置とが異なる場合であっても、スリップ直後の絶対位置に関わり無く、スリップが発生した位置を求めることができる。
【００１０】
また、スリップが発生したか否かの判定は、絶対位置取得部で取得した自己の絶対位置と、この絶対位置を取得した時点において前記自己位置算出部で算出された自己位置とに基づいて行うものであってもよい。例えば、絶対位置の変化量と、算出する自己位置の変化量とを比較することで、スリップが発生したか否かを判定するものであってもよい。このような場合、絶対位置の変化量は自律移動体の絶対移動速度により、算出する自己位置の変化量は車輪の回転数等の情報により容易に求めることができるため、スリップが発生したか否かを簡単に判定することができる。
【００１１】
また、スリップが発生したか否かの判定は、絶対位置取得部で取得した自己の絶対位置と、この絶対位置を取得した時点において前記自己位置算出部で算出された自己位置との位置ずれ量を求め、該位置ずれ量に基づいて行うものであってもよい。
【００１２】
その場合、位置ずれ量が所定の閾値以下の場合に、前記自己位置算出部で算出した自己位置を前記絶対位置取得部で取得した絶対位置に置き換え、位置ずれ量が所定の閾値を超えた場合に、前記判定部が、前記算出された自己位置でスリップが発生したと判定するものであってもよい。このような移動体の場合、スリップが発生していない僅かな位置ずれが生じた場合に、常に自己の位置を絶対位置に置き換えることで位置認識の補正を行うことができるとともに、スリップが発生した場合はスリップ発生位置を正確に求めることが可能になる。
【００１３】
また、前記自律移動体において、スリップ位置として記憶された所定の範囲を、スリップが発生したと判定された前記算出された自己位置を中心とした、一定距離の範囲で特定される領域とすることもできる。このように、スリップ位置を所定の面積を有する範囲で表すことによって、実際の平面上に存在する、滑りやすい範囲の分布に近い分布を作成することができる。
【００１４】
また、前記自律移動体において、前記移動マップは、前記平面内において略一定間隔に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで作成されるグリッドマップであり、移動マップ上のグリッド線で囲まれる単位グリッドを自律移動体が存在する位置とし、前記スリップ位置を、前記単位グリッドを一または複数選択して特定するものであることが好ましい。このような自律移動体は、移動する経路やスリップ位置を特定する範囲を容易に作成することができる。
【００１５】
また、前記自律移動体は、判定部においてスリップが発生したと判定された後に、前記スリップが発生したと判定された所定の範囲を通過しない移動経路を作成し、移動を継続するものであってもよい。このような自律移動体においては、移動マップ上のスリップしやすい位置を避けた移動経路に沿って移動を行うことができるため、スリップした後の移動を安定して行うことができる。
【００１６】
また、前記自律移動体は、移動時において、平面内の移動マップ上と、自律移動体との間に生じる摩擦情報を取得する摩擦情報取得部をさらに備え、前記記憶部が、摩擦情報取得部が取得した摩擦情報に基づいて得られた前記スリップ位置における摩擦情報の分布を、前記移動マップ上に記憶するものであってもよい。
【００１７】
このような自律移動体によると、スリップが発生した位置の摩擦情報を得て、その位置を通過する際にはスリップが生じないような移動制御を行うことができるため、スリップが発生した位置を必ずしも避ける必要がなく、さらに移動時の制約が少なくなる。
【００１８】
また、前記移動マップ上に暫定的に摩擦情報の分布が定められており、自律移動体が移動マップ上を移動した結果に基づいて摩擦情報取得部が得た摩擦情報を用いて、前記暫定的に定められた摩擦情報の分布を更新するものであってもよい。このように、新たに得られた摩擦情報を加えて摩擦情報の分布を更新することで、移動マップ上の条件が変化した場合であっても、常に適切な摩擦情報の分布を作成することができる。
【００１９】
また、前記自律移動体は、前記記憶部が、移動マップ上に配置された物体の占める領域を物体毎に記憶しており、スリップが発生したと判定された前記自己位置が該物体の占める領域に含まれる場合に、前記自己位置の摩擦情報を、該物体の占める領域全体に適用して摩擦情報の分布を記憶するものであってもよい。このような自律移動体においては、移動マップ上に配置されたフローリングや絨毯などの略均一な摩擦情報を有する物体については、一箇所の摩擦情報をその物体全体の領域に適用するため、スリップ位置における摩擦分布を効率よく作成することが可能になる。
【００２０】
なお、前記摩擦情報は、移動する平面上における静止摩擦係数であってもよい。このように、静止摩擦係数に基づく摩擦情報の分布を作成することによって、スリップを生じさせないための移動制御をより容易に行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
以上、説明したように、本発明によると、移動する平面内に滑りやすい位置が含まれている場合であっても、移動に制約を生じ難い自律移動体および自律移動体制御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】
【００２２】
発明の実施形態１．
以下に、図１から図７を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる自律移動体について説明する。この実施の形態においては、自律移動体は１対の車輪を駆動することで平面上を自律的に移動する車両型の移動体である例を示すものとする。
以下に、図を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる自律移動体について説明する。
【００２３】
図１は、移動する平面としての床部１上の限られた移動マップＰ（破線に囲まれた領域）内を、自律移動体としての自律移動体としての車両１０が移動する一実施形態を概略的に示すものである。この実施の形態においては、平面１上の移動マップＰ内には特に物体が載置されておらず、車両１０が移動マップＰ内を任意に移動することができるものとする。
【００２４】
図２に示すように、車両１０は、箱型の車両本体１０ａと、1対の対向する車輪１１、１１と、キャスタ１２を備える対向2輪型の車両であり、これらの車輪１１、１１、キャスタ１２とで車両本体１０ａを水平に支持するものである。さらに、車両本体１０ａの内部には、車輪１１、１１をそれぞれ駆動する駆動部（モータ）１３、１３と、車輪の回転数を検出するためのカウンタ１４と、車輪を駆動するための制御信号を作成し、駆動部１３、１３にその制御信号を送信する演算部１５が備えられている。そして、演算部１５内部に備えられた記憶部としてのメモリなどの記憶領域１５ａには、制御信号に基づいて車両１０の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するためのプログラムとともに、移動マップＰの形状および大きさが記憶されている。
【００２５】
また、車両１０が備える位置取得部を構成する、自己位置を算出する自己位置算出部と、自己の絶対位置を取得する絶対位置取得部とは、以下のように構成される。
【００２６】
すなわち、自己位置を算出するための移動速度や移動距離などは、カウンタ１４で検知された車輪１１、１１の回転数を演算部１５において積算することで求められ、これによって、移動マップ内における車両１０の自己位置（オドメトリ位置）が算出される。
【００２７】
さらに、車両本体１０ａの上面には、自己の絶対位置を取得するためのアンテナ（図示せず）が備えられ、カルマンフィルタやパーティクルフィルタ等の位置推定方法を用いた車両の絶対位置検出手段（図示せず）から、車両１０の絶対位置を表す位置情報を受け取る。そして、演算部１５においてその位置情報を解析することで、自己の絶対位置を認識する。なお、前述のような絶対位置検出手段は、車両１０に対して一体的に設けられていてもよいし、車両１０の外部に設けられていてもよい。なお、絶対位置を取得する手段としては、上記アンテナに代えて、周囲の環境から自己の位置を認識するような環境認識用のセンサを用いることもできる。
【００２８】
また、演算部１５は、受け取った位置情報から得られた自己の絶対位置と、算出した自己位置との距離の差が所定の閾値以内であれば、自己の認識した位置を算出した自己位置から絶対位置に置き換える。逆に、演算により求めた自己位置と絶対位置との差が閾値を超えた場合は、スリップをしたと判定して、演算により求めた自己位置をスリップ位置として記憶領域１５ａに記憶する。このように、演算部１５は、車両１０がスリップしたか否かを判定するための判定部としても作用する。
【００２９】
そして、車両１０は、スリップが発生したと判定した後に、取得した絶対位置を自己の位置として、新たな移動経路を作成し、移動を継続する。このような車両１０の移動制御に関する詳細については後述する。
【００３０】
さらに、車両本体１０ａの前面には、移動する方向に現れた障害物等を認識するためのカメラ１６が固定されており、このカメラ１６で認識した画像や映像等の情報が演算部１５に入力された結果、前記プログラムに従って車両の移動する方向や速度等が決定される。このように構成された車両１０は、1対の車輪１１、１１の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動（旋回）、後退、その場回転（両車輪の中点を中心とした旋回）などの移動動作を行うことができる。そして、車両１０は、外部からの移動場所を指定する制御部４０からの指令にしたがって、移動マップＰ内の指定された目的地までの移動経路を自律的に作成し、その移動経路に追従するように移動することで、目的地に到達する。
【００３１】
次に、車両１０の内部に記憶された、移動マップＰの形状に基づいて作成されるグリッドマップについて説明する。
【００３２】
演算部１５内部に備えられた記憶領域１５ａには、床部１上の移動マップＰ全体の形状に、略一定間隔ｄ（例えば１０ｃｍ）に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップが記憶されている。
【００３３】
図３に、前述のグリッドマップの一例を図示する。グリッドマップ２０は、移動マップＰの形状を模した外枠２１の内部を、略一定間隔ｄに配置された格子点を結ぶグリッド線２２を描写したものである。そして、このグリッド線２２で囲まれたグリッド単位２３を用いて、車両１０の自己位置に相当する場所、および目的地である移動終了点、および移動終了点における車両１０の移動方向が特定される。なお間隔ｄは、車両１０の移動可能な曲率や絶対位置を認識する精度などの条件に応じて、適宜変更可能であり、スリップしたと判定される際の閾値としても用いることができる。
【００３４】
演算部１５は、グリッドマップ２０上において特定された自己位置を移動始点とし、この移動始点から目的地である移動終点までの移動経路を作成する。そして、車両１０は、移動速度や移動距離からリアルタイムに自己位置を算出し、作成された移動経路に沿って移動を行う。
【００３５】
次に、移動マップP内においてスリップしやすい位置が存在し、車両１０が移動マップP内を移動する際に、このスリップしやすい位置でスリップした場合に、このスリップしやすい位置を記憶して移動を行う手順について説明する。
【００３６】
図４は、車両１０が移動経路に沿って移動する際に自己の位置を認識する手順を示すフローチャートを表している。この実施形態においては、車両１０は移動始点Ｑ0から移動を開始するとともに、定められた移動経路に沿うように、位置Ｑ1、位置Ｑ2、．．．Ｑn-1を通過した後、移動終点Ｑnに到達する。なお車両１０は、所定のタイミング（例えば１０［ｍｓｅｃ］毎）で自己の絶対位置を表す位置情報を取得するものとする。
【００３７】
図４に示すように、車両１０は移動始点Ｑ0より移動を開始する（ステップ１０１）。このとき、演算部１５はグリッドマップ２０上に移動始点Ｑ0を登録している。次に、車両１０は移動経路に沿って移動を行うが、リアルタイムに自己の絶対位置を表す位置情報を受けて自己の絶対位置Ｒｉを認識する（ステップ１０２）。そして、車両１０の演算部は、位置Ｒｉを認識した際の自己位置（オドメトリ位置）Ｑiを、車輪の回転数や移動した方向等の情報を用いて算出する（ステップ１０３）。そして、認識した自己の絶対位置Ｒiと、位置Ｑiとの位置ずれ度を所定の閾値と比較し（ステップ１０４）、スリップしたか否かを判定する。
【００３８】
このとき、絶対位置Ｒiと自己位置Ｑiとの位置ずれ量が閾値（本実施形態の場合はグリッドマップの間隔ｄ）以下の場合、演算部１５は車両１０がスリップしていないと判断し、単に自己の位置を位置Ｒiに置き換え、移動を継続する（ステップ１０５）。逆に、絶対位置Ｒiと自己位置Ｑiとの位置ずれ量が閾値（間隔ｄ）を超えた場合、演算部１５は車両１０がスリップしたと判断し、算出した自己位置Ｑiを移動マップＰ内におけるスリップ位置として記憶する（ステップ１１５）。そして、自己の位置を位置Ｒiに置き換えた後（ステップ１１６）、位置Ｒｉから移動終点までの新たな移動経路を作成するように、移動経路３０を修正する（ステップ１１７）。そして、移動中にスリップが発生したか否かの判断が終了すると、移動を終了するか否かを判断し（ステップ１０６）、移動終点Ｑnに到達して移動が終了するまでステップ１０２から１０７を繰り返す。
【００３９】
このようなフローを示す一例として、図５において、車両１０が移動始点Ｑ0より移動を開始し、移動経路３０に沿って位置Ｑ1、位置Ｑ2、位置Ｑ3を通過した後、移動終点Ｑ4に到達する様子を示す。この例において、車両１０は位置Ｑ3においてスリップし、位置Ｑ3を通過する際に取得した絶対位置との位置ずれ量が閾値（例えばグリッド線の間隔ｄ）を超えているものとする。この場合、車両１０は、図６に示すように、グリッドマップ２０上において位置Ｑ3をスリップ位置２３として記憶する。この記憶したスリップ位置は、図６に示すように位置Ｑ3を含む単一グリッド（グリッド線で囲まれた最小の領域）で特定されている。このように、スリップした位置をグリッドマップ上に記憶するため、スリップした後の移動制御において、この位置を避けるような移動経路を作成したり、この位置を通過する時のみに速度を低下したりするといった経路計画を行うことができる。
【００４０】
なお、スリップ位置として特定する領域としては、前述のような単一グリッドに限らず、より広い領域をスリップ位置として特定してもよい。例えば、図７に示すように、位置Ｑ3を含む単一グリッドを囲む全ての単位グリッドをスリップ位置２３としてもよい。すなわち、移動する平面の状態に応じて、スリップ位置として特定する領域の広さや形状などは、任意に定めることができる。
【００４１】
以上、説明したように、この実施の形態においては、スリップしたと判断された場合にその位置をスリップ位置として移動マップ上に記憶することで、その後の移動経路を、前記スリップ位置を避けるように作成することができる。したがって、移動を行うための経路計画に対して生じる制約を少なくすることができるという効果がある。
【００４２】
発明の実施の形態２．
次に、図８および図９を参照しつつ本発明の実施の形態２にかかる自律移動体について説明する。本実施の形態においては、前述した実施の形態１において説明した構成と同一の構成はその説明を省略するものとする。
【００４３】
本実施の形態においては、前述の実施の形態１と同様に、移動始点から移動終点までの移動中において絶対位置と算出した自己位置（オドメトリ位置）との位置ずれ量が閾値を上回る場合に、その自己位置でスリップしたと判断する。そして、そのスリップしたと判断した位置を、対応するグリッドマップ上の位置においてスリップ位置として記憶する際に、スリップ位置における摩擦情報として、スリップ位置における静止摩擦係数を取得する。以下、摩擦情報としての静止摩擦係数を取得するための構成および手順について詳細に説明する。
【００４４】
図８は、車両１０の車輪１１，１１が移動マップ上の位置Ｑiにおいてスリップした様子を拡大して示すものである。この図において、車両１０の対をなす車輪１１の間隔を２ａ、車輪径を２ｒ、車両１０の質量をｍで表している。また、車両１０は、位置Ｑiにおいて円弧を描くように移動するものとし、車両１０の位置Ｑiにおける接線方向（直進方向）の移動速度をｖ、車両１０の回転角速度をω、車両１０が円弧を描いて移動する際の回転半径をρとしている。このとき、車両１０に作用する遠心力Ｆ1は以下の式１ように表される。
【００４５】
【数１】
0004432935.tif 000002
・・・・式１
【００４６】
さらに、車両１０の推進力をＦ2とすると、この遠心力と推進力とによる合力が、移動する平面上の摩擦力を超えた時に車輪１１がスリップすると考えられるため、スリップした位置の静止摩擦係数をμとすると、スリップした直後には以下の式２の関係が成立する。
【００４７】
【数２】
0004432935.tif 000003
・・・・式２
【００４８】
ここで、車両１０の推進力Ｆ2は、駆動部１３からのトルクと、減速比および車輪径を考慮すると求めることができるため、式２からスリップした位置の静止摩擦係数μを算出することができる。このようにして得られたスリップ位置における静止摩擦係数を、グリッドマップ上に、スリップ位置と対応させて記憶することで、このスリップ位置を通過する際にスリップが生じないような速度などの条件をより正確に定めることが可能になる。
【００４９】
なお、スリップ位置と対応させて記憶する摩擦情報は、前述のように求めた静止摩擦係数に基づいて、スリップ位置における摩擦情報の分布としてもよい。すなわち、スリップ位置が単一グリッドよりも広い領域で特定された場合に、この領域の一部または全体についての摩擦情報（例えば静止摩擦係数）の分布を作成してもよい。例えば、位置Ｑiにおいてスリップしたと判定され、位置Ｑiおよびこの位置を囲む単一グリッドの集合をスリップ位置２３として記憶される場合において、このスリップ位置２３における摩擦情報の分布を作成してもよい。図９は本実施の形態における摩擦情報の分布を作成した様子を示す一例であり、位置Ｑiを含む単一グリッド２３ａにおける静止摩擦係数を、前述のように求めたμ1としている。そして、この単一グリッド２３ａを囲む単一グリッド集合２３ｂにおける静止摩擦係数を、前記μ1よりも大きく、その他の領域（スリップせず、スリップ位置として特定されていない領域）よりも小さな摩擦係数μ2として、摩擦情報の分布を作成している。
【００５０】
なお、車輪の駆動により移動する移動体が、スリップした場合における静止摩擦係数を求めるための算出手法として、上述した算出手法は一例であり、その他の算出手法を用いて静止摩擦係数を求めてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
発明の実施の形態３．
次に、図１０から図１２を参照しつつ本発明の実施の形態３にかかる自律移動体について説明する。本実施の形態においても、前述した実施の形態１および２において説明した構成と同一の構成はその説明を省略する。
【００５２】
図１０に示すように、本実施の形態においては、床部１上の移動マップＰ内において、所定の広さを有し、異なる材質からなる面Ｐ1、Ｐ2がそれぞれ設けられている。面Ｐ2は同一材質の複数の面Ｐ2(a)〜(c)からなり、これらの面Ｐ2(a)〜(c)は異なる形状および異なる面積を有するものとする。このような同一材質の面の具体例としては、例えばフローリング、畳などといった材質が異なる床材の面や、カーペットなどの床部１の面上に敷いて用いられる部材などが該当する。
【００５３】
車両１０は、前述のような移動マップＰ内を移動するが、車両１０に予め記憶されるグリッドマップ上には、図１１に示すように、図１０に示す面Ｐ1、Ｐ2に対応する領域Ｐ10、Ｐ20（Ｐ20(a)、Ｐ20(b)、Ｐ20(c)）が予め特定されているものとする。該領域Ｐ10およびＰ20は、移動マップＰを記憶させる際に手入力等で記憶させてもよいし、面Ｐ1、Ｐ2を形成する床材や部材等にＲＦＩＤ等の信号発信部を設けておき、これらの信号発信部から発せられる信号を読み取り、移動マップＰと併せて記憶するようにしてもよい。
【００５４】
このように構成された自律移動体としての車両１０は、図１２に示すように、面Ｐ1内において、算出した自己位置Ｑiと、自己の絶対位置Ｒiとの差が大きく、スリップしたと判定されると、位置Ｑiのみならず領域Ｐ10全体を同一の摩擦情報として記憶する。すなわち、位置Ｑiにおける静止摩擦係数μiが求められると、面Ｐ1に対応する領域Ｐ10全体の静止摩擦係数をμiとして移動マップＰ上に記憶する。
【００５５】
同様に、面Ｐ2内に含まれる位置Ｑjにおいてスリップしたと判定された場合は、位置Ｑjにおいて求められた静止摩擦係数等の摩擦情報を、領域Ｐ20全体（すなわちＰ20(a)、Ｐ20(b)、Ｐ20(c)）について拡張して記憶する。このように、位置Ｑjにおける静止摩擦係数等の摩擦情報を、同一材質の面に対応する領域Ｐ20全体（すなわちＰ20(a)、Ｐ20(b)、Ｐ20(c)）に拡張することで、車両１０が通過していない位置の摩擦情報を記憶し、その情報をスリップした後の移動制御に用いることができる。したがって、本実施の形態によると、移動する領域内に含まれる面ついての情報が既知である場合に、移動中に得られる摩擦情報に基づいて、より効率よく移動マップ上の摩擦情報の分布を求めることができる。
【００５６】
なお、前述したような移動マップ中の特定の面については、移動マップ中の一部分に限定されるものではなく、例えば部屋全体を占めるフローリングのように、移動マップの面全体を構成するものであってもよい。
【００５７】
以上に説明した、本発明に係る自律移動体および自律移動体制御方法の実施の形態については、あくまでも一例であり、本発明はこれに限られるものではない。
【００５８】
例えば、上記実施の形態においては、自立移動体として、車輪を駆動する車両を例に挙げたが、例えば２足歩行型等の脚式移動タイプのロボットなど、平面上を移動するものであればどのような形態であってもよい。車輪による駆動や脚式移動、その他の方法により平面上を移動するような移動体であれば、移動する平面内に滑りやすい位置が含まれている場合であっても、移動経路を作成する際などに生じる制約を少なくすることができる。
【００５９】
また、自立移動体が記憶する移動マップとして、グリッドマップを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばマップ上の物体を特徴点（ノード）で表したトポロジーマップを用いることもできる。このようなマップを用いた場合、各特徴点（ノード）を結ぶリンクによって移動経路を作成するが、このノードに摩擦情報を持たせることによって、本発明の効果を奏することが可能になる。
【００６０】
また、前述の実施の形態においては、取得する摩擦情報が固定される例を説明しているが、本発明はそれに限られるものではない。すなわち、移動する平面が濡れて滑りやすくなっている場合に、自律移動体がその路面でスリップを行った後に、移動する平面が乾いて滑りにくくなった場合であっても、本発明を適用することは可能である。すなわち、一度スリップが発生した場所を何度か通過する際に、スリップを生じない場合には、スリップ位置に対応して記憶した摩擦係数を大きくするように変更するといった、摩擦情報の更新を行うこともできる。このようにすると、スリップした時のみに摩擦情報を更新することにより、一方的に摩擦係数が下がっていくことを防ぐことができる。
【００６１】
また、本発明においては、自律移動体が記憶する摩擦情報としての静止摩擦係数は、前述のように算出により求めるものに限られるものではない。すなわち、移動する平面上の材質などを知ることにより、予め記憶した情報から、摩擦情報を取得してもよい。例えば、自律移動体に赤外線分析部などを搭載することで、移動する平面の材質を簡易的に分析し、その材質に応じた静止摩擦係数などの情報を読み出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施の形態に係る自律移動体が、移動する平面上に位置する様子を示す概略図である。
【図２】図１に示す自律移動体の内部構成を簡易的に表す概略図である。
【図３】図１に示す自律移動体に記憶されたグリッドマップの一例表す図である。
【図４】図１に示す自律移動体が移動を行う際に、移動する平面上においてスリップしたか否かを判定する手順を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す自律移動体が、平面上を移動し、スリップをした様子を示す概略図である。
【図６】図５に示す自律移動体のスリップした様子が、グリッドマップ上において表された様子を示す概略図である。
【図７】前述のグリッドマップ上において、スリップ位置として特定する領域を複数の単位グリッドで表す例を示す概略図である。
【図８】第２の実施の形態に係る自律移動体が、自律移動体と、移動する平面との間に生じる摩擦情報を算出する様子を概略的に表した概略図である。
【図９】図８に示す自律移動体が、グリッドマップ上において摩擦情報としての静止摩擦係数を記憶する様子を示す概略図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る自律移動体が、平面上に位置する様子を概略的に表した概略図であり、該平面上に所定の広さを有し、異なる材質の面が存在する様子を示す図である。
【図１１】図１０に示す自律移動体において記憶されるグリッドマップの一例を示す図である。
【図１２】図１０に示す自律移動体に記憶されたグリッドマップに、スリップ位置を記憶する様子を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
１・・・床部（平面）
１０・・・車両（自律移動体）
１０ａ・・・車両本体
１１・・・車輪
１３・・・駆動部
１５・・・演算部（判定部）
１５ａ・・・記憶領域（記憶部）
２０・・・グリッドマップ
２３・・・スリップ位置
Ｐ・・・移動マップ
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図９】
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