(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物の位置を検知する第２検知部と、前記障害物の速度を検知する第３検知部とを備え、前記障害物を自律的に回避する自律移動型装置であって、
障害物を検知する第１検知部と、
前記第１検知部で検知された障害物の領域を現実障害物領域として設定すると共に、前記第１検知部で検知された障害物が前記第２検知部で検知された位置から前記第３検知部で検知された速度で等速移動し、設定された移動経路に沿って当該自律移動型装置が移動した場合を仮定して、前記障害物と当該自律移動型装置とが衝突する可能性がある所定時間を予測し、前記障害物が所定時間経過時に移動すると予測される領域を仮想障害物領域として設定する領域設定部と、
前記第１検知部で検知された障害物が人であるか否かを判断する第１判断部と、
前記第１判断部で人であると判断された場合に、当該人の顔の向き又は視線の方向を検知する第５検知部と、
前記第５検知部で検知された人の顔の向き又は視線の方向が、前記自律移動型装置と当該人を結ぶ直線に対してなす角度に応じて、前記仮想障害物領域を変化させる領域変更部と、
前記領域設定部または前記領域変更部による前記仮想障害物領域及び前記現実障害物領域が設定された場合に、前記仮想障害物領域及び前記現実障害物領域とを合成した新たな障害物領域を回避するように、前記自律移動型装置に備えられた移動経路設定部で設定された移動経路に沿って、前記自律移動型装置の移動を制御する制御装置と、を備える、
自律移動型装置。
【請求項２】
前記領域設定部は、
前記障害物の速度ベクトルに平行な方向における前記障害物と当該自律移動型装置との距離Ｙと、前記第３検知部で検知された速度で前記障害物が等速直線移動した場合のＴ時間後の障害物の移動量Ｘ１（Ｔ）と、前記障害物の速度ベクトル方向におけるＴ時間後の自律移動型装置の移動量Ｘ２（Ｔ）とを算出し、
下記数１に基づいて、前記障害物と自律移動型装置とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測し、前記障害物が時間Ｔ経過時に移動すると予測される領域を前記仮想障害物領域として設定する、
請求項１に記載の自律移動型装置。
【数１】
0004576445.tif 000009
【請求項３】
前記障害物の加速度を検知する第４検知部を備え、
前記領域設定部は、
前記障害物の速度ベクトルに平行な方向における前記障害物と当該自律移動型装置との距離Ｙと、前記第３検知部で検知された速度および前記第４検知部で検知された加速度で前記障害物が等加速度直線移動した場合のＴ時間後の障害物の移動量Ｘ１（Ｔ）と、前記障害物の速度ベクトル方向におけるＴ時間後の自律移動型装置の移動量Ｘ２（Ｔ）とを算出し、
下記数１に基づいて、前記障害物と自律移動型装置とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測し、前記障害物が時間Ｔ経過時に移動すると予測される領域を前記仮想障害物領域として設定する、
請求項１に記載の自律移動型装置。
【数１】
0004576445.tif 000010
【請求項４】
前記領域設定部は、
前記第３検知部で検知された速度で前記障害物が等速直線移動した場合のｔ時間後の障害物の位置Ｐｈ（ｔ）と、当該自律移動型装置が移動した場合のｔ時間後の自律移動型装置の位置Ｐｒ（ｔ）とを算出し、
下記数３に基づいて、前記障害物と自律移動型装置との距離が最小になる時間Ｔを、前記障害物と自律移動型装置とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測し、前記障害物が時間Ｔ経過時に移動すると予測される領域を前記仮想障害物領域として設定する、
請求項１に記載の自律移動型装置。
【数３】
0004576445.tif 000011
【請求項５】
前記領域設定部は、前記障害物の速度ベクトルの方向と速度ベクトルに直交する方向における経過時間と障害物の位置の分散度合いとの関係に基づいて、前記仮想障害物領域を設定する、
請求項１から４の何れか１項に記載の自律移動型装置。
【請求項６】
前記領域変更部は、前記第１判断部で障害物が人であると判断された場合に、前記第５検知部で検知された人の顔の向き又は視線の方向が、前記自律移動型装置と前記人を結ぶ直線に対してなす角度に応じて、当該人の顔の向き又は視線の方向に前記仮想障害物領域を移動させる、
請求項１から５の何れか１項に記載の自律移動型装置。
【請求項７】
人の身長を検知する第６検知部を備え、
前記領域変更部は、前記第６検知部で検知される当該人の身長が予め設定された身長よりも低い場合に、前記仮想障害物領域を変化させる、
請求項１から６の何れか１項に記載の自律移動型装置。
【請求項８】
前記自律移動型装置の移動領域に関する地図情報を記憶する地図情報記憶部と、
前記地図情報記憶部に記憶された地図情報に関連付けて、時刻と人の移動傾向との関係を記憶した移動傾向記憶部と、を備え、
前記領域変更部は、前記移動傾向記憶部に記憶された時刻に対応した人の移動傾向に基づいて、前記仮想障害物領域を修正する、
請求項１から７の何れか１項に記載の自律移動型装置。
【請求項９】
人を特定する第１特定部と、
前記第１特定部で特定される人について、当該人の移動傾向に関する情報を含むＩＤ情報を記憶するＩＤ情報記憶部とを備え、
前記領域変更部は、前記第１判断部で障害物が人であると判断され、さらに当該人が前記第１特定部によって特定された場合に、前記ＩＤ情報記憶部に記憶された当該人の移動傾向に関する情報に基づいて前記仮想障害物領域を修正する、
請求項１から８の何れか１項に記載の自律移動型装置。
【請求項１０】
前記自律移動型装置の移動領域に関する地図情報を記憶する地図情報記憶部を備え、
前記ＩＤ情報記憶部は、前記第１特定部で特定される人について、前記地図情報記憶部に記憶された地図情報に関連付けて、時刻と当該人の移動傾向との関係を記憶し、
前記領域変更部は、前記ＩＤ情報記憶部に記憶された時刻に対応した当該人の移動傾向に基づいて、前記仮想障害物領域を修正する、
請求項９に記載の自律移動型装置。
【請求項１１】
前記地図情報は、自律移動型装置の移動領域中の位置を離散的に定めたノードが設定されており、
前記移動傾向記憶部は、前記各ノードに関連付けて、時刻と人の移動傾向との関係を記憶している、
請求項８に記載の自律移動型装置。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか１項に記載の自律移動型装置の制御を前記制御装置に実現させるための自律移動型装置用プログラム。
【請求項１３】
当該自律移動型装置の移動経路を設定させる経路設定機能と、前記経路設定機能で設定された移動経路に沿って当該自律移動型装置が移動するように自律移動型装置を制御させる移動制御機能とを、前記制御装置に実現させる基本プログラムを備え、
前記基本プログラムは、検知された障害物が所定時間経過時に移動すると予測される仮想障害物領域を設定する機能を有するサブプログラムを追加可能であり、前記サブプログラムが追加された場合には、当該サブプログラムによって設定される仮想障害物領域を避けるように移動経路を設定させるように前記経路設定機能を前記制御装置に実現させる、請求項１２に記載の自律移動型装置用プログラム。
【請求項１４】
前記サブプログラムは、
前記制御装置に予め記憶された障害物の経時的な位置のばらつきに関する情報に基づいて、前記経路設定機能を前記制御装置に実現させる、
請求項１３に記載の自律移動型装置用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置によって移動が制御される自律移動型装置及び自律移動型装置用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間と活動空間を共有するロボットが各種発表されている。例えば、病院や家庭等において、自律して移動可能なロボットであって、人に代わって床を掃除する掃除ロボットや、体を動かすことが困難な者やベッドに横たわっている者を人に代わって移動させる介護ロボット等がある。現在、社会の高齢化が進むなかで、このように人の負担を減らし、支援するためのロボットが社会的に重要になりつつある。このような人と共存するロボットは、人にとって安全でなければいけない為、これまでも移動している人との衝突を回避する衝突回避技術が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】坪内孝司、浪花智英、有本卓、“平面を移動する複数の移動障害物とその速度を考慮した移動ロボットのプラニングとナビゲーション”、日本ロボット学会誌、ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．７、ｐｐ．１０２９〜１０３７，１９９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の衝突回避技術では、移動する人の速度ベクトルから線形一次的に移動経路およびその移動速度を予測し、その移動経路を避けることで衝突を回避するようにしていた。しかしながら、人の移動を予測することは難しく、予期せぬ方向に人が移動してロボットがその方向に回避行動をとってしまうなど、ロボットに安全・安心で滑らかな回避行動を取らせる制御は難しかった。人の移動に対して安全・安心で滑らかな回避行動を取ることができる自律移動型装置を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、障害物を自律的に回避する自律移動型装置であって、障害物を検知する第１検知部と、前記第１検知部で検知された障害物の経時的な位置の変化に関する情報に基づいて、第１検知部で検知された障害物が所定時間経過時に移動すると予測される仮想障害物領域を設定する領域設定部と、前記第１検知部で検知された障害物が人であるか否かを判断する第１判断部と、前記第１判断部で人であると判断された場合に、当該人の顔の向き又は視線の方向を検知する第５検知部と、前記第５検知部で検知された人の顔の向き又は視線の方向が、前記自律移動型装置と当該人を結ぶ直線に対してなす角度に応じて、前記仮想障害物領域を変化させる領域変更部と、前記領域設定部または前記領域変更部による仮想障害物領域を回避するように前記自律移動型装置の移動を制御する制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、障害物が人である場合に、第１記憶部は人の経時的な位置のばらつきに関する情報が記憶されている。仮想障害物領域設定部は、当該人の経時的な位置のばらつきに関する情報に基づいて、人が所定時間経過時に移動すると予測される仮想障害物領域を設定する。この自律移動型装置は、このような仮想障害物領域が設定されることによって、人の移動に対して安全・安心で滑らかな回避行動を取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の一実施形態に係る自律移動型装置を図面に基づいて説明する。
【０００７】
図１７に示すように、この自律移動型装置５００は、制御装置５０１によって移動制御される。詳しくは、この実施形態では、自律移動型装置５００は、図１７に示すように、装置本体５０２と、装置本体５０２に取り付けられた車輪５０３と、車輪５０３を駆動させるアクチュエータ５０４とを備えており、アクチュエータ５０４は制御装置５０１によって制御されている。制御装置５０１は、記憶部と演算部とを備えており、予め設定されたプログラムに従って当該アクチュエータ５０４を制御し、自律移動型装置５００の移動を制御する。
【０００８】
また、この実施形態では、自律移動型装置５００は、障害物を検知する第１検知部５１１を備えている。第１検知部５１１は、例えば、図１８に示すように、自律移動型装置５００の走行に対して障害となる人６００又は物を含む障害物として検知する。第１検知部５１１としては、例えば、ステレオカメラ、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ)形式の距離画像カメラ、レーザーレンジファインダ（以下、「ＬＲＦ」という）等を用いることができる。
【０００９】
そして、制御装置５０１は、図１７に示すように、第１記憶部５２１と、仮想障害物領域設定部５３１とを備えており、第１記憶部５２１は、障害物の経時的な位置のばらつきに関する情報を記憶している。仮想障害物領域設定部５３１は、第１記憶部５２１に記憶された人６００（障害物）の経時的な位置のばらつきに関する情報に基づいて、第１検知部５１１で検知された人６００（障害物）が所定時間経過時に移動すると予測される仮想障害物領域を設定する。
【００１０】
例えば、図１８は、所定時間経過した時に当該人６００（障害物）が移動していると予測される仮想障害物領域Ａが設定された状況を示している。この仮想障害物領域Ａは、人６００（障害物）の経時的な位置のばらつきを考慮して設定されたものである。自律移動型装置５００は、このような仮想障害物領域Ａが設定されることによって、人６００（障害物）の移動に対して安全・安心で滑らかな回避行動を取ることができる。
【００１１】
以下、具体的に本実施形態における各処理部の説明を行う。
【００１２】
第１記憶部５２１は、人６００の経時的な位置のばらつきに関する情報として、人６００の加速度の分散、平均加速度、及び最大加速度などを記憶している。これらの情報に不確定性（ばらつき）があるとすれば、一定時間経過後に到達する人の推定位置は、点ではなく一定の領域として考えるのが安全面からは妥当である。この一定の領域を求める為に、前記経時的な位置のばらつきに関する情報を用いる。ここで、人６００の加速度の分散や、平均加速度や、最大加速度などの情報は、例えば、予め試験などにおいて人の加速度の情報を収集しておき、この収集されたデータに基づいて記憶しておくとよい。これらの情報は人の歩行特性を示している。あるいは、上記に限らず、障害物が人の場合において、人６００の経時的な位置のばらつきに関する情報は、予め試験などをして、人が移動する際に、時間の経過に伴って人の位置がどのように変化していくのかについてデータを収集し、この収集されたデータに基づいて定めることができる。この場合、第１記憶部５２１には、収集されたデータに基づいて定めた人の経時的な位置のばらつきを記憶させるとよい。
【００１３】
仮想障害物領域設定部５３１は、第１記憶部５２１に記憶された人６００（障害物）の経時的な位置のばらつきに関する情報に基づいて「仮想障害物領域」を設定する。すなわち、予め設定されたプログラムに従って、第１記憶部５２１に記憶された人６００（障害物）の加速度の分散や、平均加速度や、最大加速度などの情報に基づいて、図１８に示すように、第１検知部５１１で検知された人６００（障害物）が所定時間経過した時に移動すると予測される仮想障害物領域Ａを設定する。
【００１４】
ここで、所定時間とは、後述するように、第１検知部５１１で検知された人６００（障害物）と当該自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間である。
【００１５】
以上のように、自律移動型装置５００では、仮想障害物領域Ａが設定され、制御装置５０１に備えられた移動経路設定部５３２と移動制御部５３３とによって、前記第１検出部５１１で検出された障害物に加えて仮想障害物領域Ａを回避するような移動経路を設定し、自律移動型装置５００の移動制御を行う。移動経路設定部５３２は、当該自律移動型装置５００の移動経路を設定する。移動制御部５３３は、移動経路設定部５３２で設定された移動経路に沿って当該自律移動型装置５００を移動させる。この実施形態では、制御装置５０１は、図１８に示すように、上述した仮想障害物領域設定部５３１で設定された仮想障害物領域Ａを避けるように、当該自律移動型装置５００の移動経路Ｂ２を設定する。また、仮想障害物領域設定部５３１で設定された仮想障害物領域Ａによっては、自律移動型装置５００を仮想障害物領域Ａ以外の適切な位置で停止させるように移動経路Ｂ３を設定してもよい。なお、この実施形態では、制御装置５０１は、移動経路設定部５３２に組み込まれたプログラムに基づいて、仮想障害物領域設定部５３１で設定された仮想障害物領域Ａに対して、適切な移動経路を設定する。
【００１６】
次に、障害物と自律移動型装置が衝突する可能性のある時間、及び仮想障害物領域の求め方について説明する。衝突の可能性のある時間は、仮想障害物領域の位置を求めるために利用される。
【００１７】
まず、衝突する可能性がある時間を求める為に、図１７に示すように、制御装置５０１に備わった第２検知部５１２と、第３検知部５１３について述べる。
【００１８】
第２検知部５１２は、人６００（障害物）の位置を検知する。この実施形態では、第２検知部５１２は、人６００（障害物）を検知する第１検知部５１１の情報に基づいて人６００（障害物）の位置を検知する。例えば、人６００（障害物）を検知するステレオカメラ、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ)形式の距離画像カメラ、レーザーレンジファインダ（以下、「ＬＲＦ」という）等で得られる情報に基づいて人６００（障害物）の位置を特定するとよい。
【００１９】
第３検知部５１３は、人６００（障害物）の速度を検知する。この実施形態では、第２検知部５１２で検知された人６００（障害物）の位置に基づいて人６００（障害物）の速度を検知している。すなわち、この実施形態では、第３検知部５１３は、人６００（障害物）が移動している場合において、検知された人６００（障害物）の位置の変化量（距離）を、経過時間で割って人６００（障害物）の速度を求めている。なお、自律移動型装置５００が人６００（障害物）の速度を検知する速度センサを備えている場合には、当該第３検知部５１３は、当該速度センサで検知された情報を基に、人６００（障害物）の速度を検知するようにしてもよい。ここでは、人６００の絶対速度を用いているが、この速度は、自律移動型装置５００に対する人６００（障害物）の相対速度を検出してこの相対速度から算出してもよく、あるいは絶対速度を直接検出するようにしてもよい。
【００２０】
そして、図１８に示すように、制御装置５０１は、人６００（障害物）が前記第２検知部５１２で検知された人６００（障害物）の位置から前記第３検知部５１３で検知された速度で等速移動し、当該自律移動型装置５００が移動経路設定部５３２で設定された移動経路Ｂ１に沿って移動した場合を仮定して、人６００（障害物）と当該自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測する。
【００２１】
以下、具体的に人６００（障害物）と当該自律移動型装置５００が衝突する可能性がある時間Ｔの求め方について説明する。
【００２２】
この実施形態では、制御装置５０１は、図１８および図１９に示すように、人６００（障害物）が等速移動し、移動経路設定部５３２で設定された移動経路Ｂ１に沿って当該自律移動型装置５００が移動した場合を仮定して、人６００（障害物）と当該自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間を予測している。
【００２３】
以下、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間（衝突可能性時間）の予測方法について、３つの実施形態について説明する。
【００２４】
（衝突可能性時間：等速直線運動）
当該１つ目の実施形態においては、制御装置５０１は、人６００（障害物）の位置を検知する第２検知部５１２と、人６００（障害物）の速度を検知する第３検知部５１３とを備えている。制御装置５０１は、図１８および図１９に示すように、人６００（障害物）の速度ベクトルに平行な方向における人６００（障害物）と当該自律移動型装置５００との距離Ｙと、第３検知部５１３で検知された速度で人６００（障害物）が等速直線運動で移動した場合のＴ時間後の人６００（障害物）の移動量Ｘ１（Ｔ）と、当該自律移動型装置５００が移動経路設定部５３２で設定された移動経路Ｂ１に沿って移動した場合に、人６００（障害物）の速度ベクトルに平行な方向におけるｔ時間後の自律移動型装置５００の移動量Ｘ２（Ｔ）とを算出する。そして、下記（数１）に基づいて、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測する。
【００２５】
【数１】
0004576445.tif 000002
【００２６】
この場合、人６００（障害物）の速度ベクトルに平行な方向におけるｔ時間後の自律移動型装置５００の移動量Ｘ２（Ｔ）は、下記（数２）で算出することができる。
【００２７】
【数２】
0004576445.tif 000003
【００２８】
なお、（数２）中、Ｖｒｘ（ｔ）はｔ秒後の人６００（障害物）の速度ベクトル方向における自律移動型装置５００の速度である。また、ｔ＝０を現在の時刻とする。
【００２９】
この場合、距離Ｙは、第２検知部５１２で検知された人６００（障害物）の位置と、第３検知部５１３で検知される人６００（障害物）の速度と、自律移動型装置５００の位置と、自律移動型装置５００の速度とに基づいて算出することができる。また、Ｔ時間後の人６００（障害物）の移動量Ｘ１（Ｔ）は、第３検知部５１３で検知される人６００（障害物）の速度に基づいて算出することができる。Ｔ時間後の自律移動型装置５００の移動量Ｘ２（Ｔ）は、移動経路設定部５３２で設定された移動経路に基づいて算出することができる。制御装置５０１は、上述した距離Ｙと、Ｔ時間後の人６００（障害物）の移動量Ｘ１（Ｔ）と、Ｔ時間後の自律移動型装置５００の移動量Ｘ２（Ｔ）とを算出し、Ｘ１（Ｔ）−Ｘ２（Ｔ）＝Ｙとなる時間Ｔを算出するとよく、比較的簡単な演算で、かつ、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔとして適切な時間を予測することができる。
【００３０】
次に、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間の予測方法について、他の２つ目の変形例を説明する。
【００３１】
（衝突可能性時間：等加速度運動）
制御装置５０１は、図１７に示すように、人６００（障害物）の位置を検知する第２検知部５１２と、人６００（障害物）の速度を検知する第３検知部５１３と、人６００（障害物）の加速度を検知する第４検知部５１４とを備えている。この変形例では、上述した距離Ｙと、Ｔ時間後の自律移動型装置５００の移動量Ｘ２（Ｔ）とを算出する。また、Ｔ時間後の人６００（障害物）の移動量Ｘ１（Ｔ）については、第３検知部５１３で検知された速度および第４検知部５１４で検知された加速度で人６００（障害物）が等加速度直線運動で移動した場合のｔ時間後の人６００（障害物）の移動量Ｘ１（Ｔ）を算出する。そして、上述した（数１）に基づいて、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測する。
【００３２】
この場合、人６００（障害物）が等加速度直線運動で移動した場合を仮定しているが、Ｔ時間後の自律移動型装置５００の移動量Ｘ２（Ｔ）の算出は比較的簡単に行なえる。このため、比較的簡単な演算で、かつ、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔとして適切な時間を予測することができる。
【００３３】
上述した実施例では、上述したように人６００（障害物）の速度ベクトルの方向における人６００（障害物）と自律移動型装置５００との距離Ｙと、当該方向におけるＴ時間後の人６００（障害物）の移動量Ｘ１（Ｔ）と、Ｔ時間後の自律移動型装置５００の移動量Ｘ２（Ｔ）とを算出して、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測している。
【００３４】
次に、障害物と自律移動型装置とが衝突する可能性がある時間の予測方法について、さらに他の３つ目の変形例を説明する。
【００３５】
（衝突可能性時間：最小距離）
制御装置５０１は、図２０に示すように、人６００（障害物）の位置を検知する第２検知部５１２と、人６００（障害物）の速度を検知する第３検知部５１３を備えている。この変形例では、制御装置５０１は、第３検知部５１３で検知された速度で人６００（障害物）が等速直線運動で移動した場合のｔ時間後の人６００（障害物）の位置Ph（ｔ）と、移動経路設定部５３２で設定された移動経路に沿って当該自律移動型装置５００が移動した場合のｔ時間後の自律移動型装置５００の位置Pr（ｔ）とを算出している。そして、下記（数３）に基づいて、人６００（障害物）と自律移動型装置５００との距離が最小になる時間Ｔを、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間として予測する。
【００３６】
【数３】
0004576445.tif 000004
【００３７】
この場合、図２０に示すように、人６００（障害物）が等速直線運動で移動した場合において、人６００（障害物）の移動経路Ｃ１に、自律移動型装置５００の移動経路Ｂ１が重ならない場合がある。この方法によれば、人６００（障害物）と自律移動型装置５００との距離が最小になる時間Ｔを、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間として予測する。これにより、制御装置５０１は、図２０に示すように、仮想障害物領域Ａを設定することができる。また、この方法によれば、図１８や図１９に示すように、人６００（障害物）の移動経路Ｃ１に、自律移動型装置５００の移動経路Ｂ１が重なる場合でも、人６００（障害物）と自律移動型装置５００との距離が最小になる時間Ｔを、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間として予測することができる。これにより、制御装置５０１は、仮想障害物領域Ａを設定することができる。
【００３８】
なお、（数３）において、ｔが複数存在する場合は、最小の値（最も直近で人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間）を人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間として予測するとよい。
【００３９】
このように、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔは、ｔ時間後の人６００（障害物）の位置Ｐｈ（ｔ）と、ｔ時間後の自律移動型装置５００の位置Ｐｒ（ｔ）とを求めることによって算出してもよい。この場合、比較的簡単な演算で、かつ、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔとして適切な時間を予測することができる。また、上述した変形例では、ｔ時間後の人６００（障害物）の位置Ｐｒ（ｔ）を算出する際に、人６００（障害物）が等速直線運動で移動した場合を仮定しているが、人６００（障害物）が等速加速度直線運動で移動した場合を仮定して算出してもよい。
【００４０】
この実施形態では、自律移動型装置５００は、上述した人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測する方法のうち、プログラムによって予め定められた方法に基づいて、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測する。なお、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測する方法を種々例示したが、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測する方法は上述した方法に限定されない。人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔを予測する方法は他の方法を採用してもよい。
【００４１】
次に、仮想障害物領域を設定する方法について、種々の方法を説明する。
【００４２】
この実施形態では、制御装置５０１は、人６００（障害物）の加速度の分散を設定する第１設定部５４１を備えている。人６００の加速度の分散は、人６００の経時的な位置のばらつきに関する情報の一つとして挙げられる。そして、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性があると予測した時間と、第１設定部５４１で設定された人６００（障害物）の加速度の分散とに基づいて、仮想障害物領域Ａを設定する。
【００４３】
この実施形態では、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔに基づいて、第１設定部５４１では、図２３に示すフロー図に沿って、人６００（障害物）の位置の平均と分散が設定される。
【００４４】
この実施形態では、人が加速度にばらつきを持ちながら移動したとして、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔが経過したときに、人がどの位置に存在するかをシミュレートする方法である。人のパーティクル数Ｎを予め設定し、サンプリング周期ｄｔ毎に各パーティクルの位置を計算する。パーティクルとは、人が各時点で存在する可能性を示す点（あるいは領域の中心点）を示す。サンプリング周期ｄｔは例えば100ｍｓなどと予め設定する。また、人６００（障害物）のパーティクル数Ｎも予め設定しておく。そして、各パーティクルにおいて、移動する際に加速度にばらつきがあるとして、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔが経過した時の各パーティクルの位置をシュミレーションし、かかるシュミレーションの結果から、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔが経過した時に、人６００（障害物）が移動すると予測される仮想障害物領域Ａを設定している。
【００４５】
この実施形態では、人６００（障害物）の位置、速度、加速度の状態変数をそれぞれ定める。ここでは、人６００（障害物）の位置、速度、加速度は、それぞれＰ[ｉ]（位置）、Ｖ[ｉ]（速度）、Ａ[ｉ]（加速度）という状態変数で記述し、ｉは、人６００（障害物）の一つのパーティクルを示しており、１〜Ｎまでの値をとる。
【００４６】
そして、図２３に示すように、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔをサンプリング周期ｄｔで分割し、Ｋ＝１からＫ×ｄｔ＜Ｔになるまで、Ｋの値を１ずつインクリメントしながら、サンプリング周期ｄｔごとに、各パーティクルの位置をシュミレーションする（Ｓ４０１）。各パーティクルの位置の計算は、下記（数４）に従って、Ｐ[ｉ]（位置）、Ｖ[ｉ]（速度）、Ａ[ｉ]（加速度）を更新する（Ｓ４０２）。この際、ｉ＝１からｉ＝Ｎまで更新を行い各パーティクルの位置をシュミレーションする。
【００４７】
【数４】
0004576445.tif 000005
【００４８】
ここで、σaxは人６００（障害物）の進行方向の加速度の分散を示しており、σayは人６００（障害物）の進行方向に直交する方向の加速度の分散を示している。また、randx、randyはそれぞれ正規乱数（平均０，分散1）を示している。また、μaxは、人６００（障害物）の進行方向の平均加速度を示し、μayは、人６００（障害物）の進行方向に直交する方向の平均加速度を示している。σax、σay、μax、μayはそれぞれ予め定めておいた障害物の位置のばらつきに関する情報である。
【００４９】
この実施形態では、Ｋ＝１からＫ×ｄｔ＜Ｔになるまで、Ｋの値を変えつつ、サンプリング周期ｄｔごとに、各パーティクルの位置をシュミレーションする（Ｓ４０１）。これによって、人６００（障害物）と自律移動型装置５００とが衝突する可能性がある時間Ｔが経過した時の、N個のパーティクルの位置Ｐがそれぞれ求まる。そして、Ｎ個のパーティクル位置Ｐの平均の位置Ｐaを求める。平均の位置Ｐaは、人６００（障害物）の進行方向の平均の位置Paｘと、人６００（障害物）の進行方向に直交する方向の平均の位置Paｙとで求められる。また、共分散Σも下記（数５）の通り求まる（Ｓ４０３）。
【００５０】
【数５】
0004576445.tif 000006
【００５１】
ここで、σ２xは位置のｘ成分の分散を、σxyは位置のｘ成分とｙ成分の共分散を、σ２yは位置のｙ成分の分散をそれぞれ示している。
【００５２】
そして、この実施形態では、当該Ｎ個のサンプルの位置Ｐの平均の位置Ｐaを中心とした、楕円を求めている（Ｓ４０４）。楕円は、上記で求めた共分散から下記の（数６）に基づいて求めるとよい。
【００５３】
【数６】
0004576445.tif 000007
【００５４】
ここでＤは、予め定めた値とする。Ｄ＝１とすれば、楕円の中に人６００（障害物）がいる確率は６３％程度になると予測される。仮想障害物領域をより安全に予測するには、Ｄの値を大きくすればよい。また、仮想障害物領域の形状は楕円に限らず、長方形でもよく、例えば、当該楕円に外接する長方形とするとよい。
【００５５】
また、仮想障害物領域を設定する他の方法を説明する。
【００５６】
当該他の方法では、制御装置５０１は、人６００（障害物）の速度ベクトルの方向と速度ベクトルに直交する方向に対して、それぞれ経過時間と人６００（障害物）の位置のばらつき度合いとの関係を記憶している。そして、仮想障害物領域Ａは、図２１に示すように、経過時間と人６００（障害物）の位置のばらつき度合いとの関係に基づいて定められる領域として設定される。人６００（障害物）の位置のばらつき度合いは、経過時間ｔの関数で表すことができる。また、この場合、仮想障害物領域Ａは、人６００（障害物）の速度ベクトルの方向と速度ベクトルに直交する方向に広がりを有する形状で領域を形成することができ、例えば、図２１に示すように楕円や、図示は省略するが長方形などの形状で仮想障害物領域を設定することができる。
【００５７】
以上、仮想障害物領域Ａを設定する方法について、種々の方法を例示したが、仮想障害物領域Ａを設定する方法は上述した方法に限定されない。仮想障害物領域Ａを設定する方法は他の方法を採用してもよい。
【００５８】
例えば、人６００が等速運動すると仮定した場合の仮想障害物領域と、人６００が等加速度運動すると仮定した場合の仮想障害物領域とを演算して、両領域を包含する領域を新たな仮想障害物領域として設定するようにしてもよい。具体的には、図２４に示すように、人６００が等速運動すると仮定して衝突予測時間Ｔ１を求めるとともにその時間Ｔ１における仮想障害物領域Ａ１を導出する。また、人６００が等加速度運動すると仮定して衝突予測時間Ｔ２を求めるとともにその時間Ｔ２における仮想障害物領域Ａ２を導出する。そして、これらの仮想障害物領域Ａ１，Ａ２が楕円形に設定されている場合には、各仮想障害物領域に外接する長方形状の外接領域Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ設定するとともにこれらの外接領域Ｃ１，Ｃ２をまとめて、２つの仮想障害物領域Ａ１，Ａ２を包含する１つの仮想障害物領域Ｂとして設定する。２つの外接領域Ｃ１，Ｃ２を１つにまとめるには、例えば、幅の広い外接領域Ｃ２の角部と幅の狭い外接領域Ｃ１の角部とを結ぶ線を設定することにより、台形状の閉じた領域Ｂを形成すればよい。なお、仮想障害物領域Ｂを設定するには、外接領域Ｃ１，Ｃ２を用いる場合に限られるものではない。例えば、図２５に示すように、２つの仮想障害物領域Ａ１，Ａ２の共通接線を設定することにより、閉じた領域Ｂを形成することが可能である。
【００５９】
図２４では、導出された２つの仮想障害物領域Ａ１，Ａ２が一部重なり合っている部分が存在する場合を示しているが、２つの仮想障害物領域Ａ１，Ａ２が互いに離れている場合も起こり得る。このような場合には、外接領域Ｃ１の角部のうち外接領域Ｃ２に近接する２つの角部と、外接領域Ｃ２の角部のうち外接領域Ｃ１に近接する２つの角部とを結ぶ線を設定することにより、１つの閉じた仮想障害物領域Ｂを設定することができる。これにより、互いに離間する２つの仮想障害物領域Ａ１，Ａ２の間の領域に自律移動型装置５００の移動経路が設定されることを回避することができる。
【００６０】
ここで、人６００と自律移動型装置５００とが衝突するまでの予測時間の求め方について説明する。予測時間を算出するには、図２５に示すように、人６００と自律移動型装置５００との間の距離として、人６００の進む方向における距離が用いられる。すなわち、人６００の進む方向（図中のＸ軸方向）における人６００の中心と自律移動型装置５００の中心との間の距離がＹとなる。そして、人６００が等速直線運動をしていると仮定したときの衝突予測時間をＴ１とし、この時間Ｔ１が経過するまでに人が進行する距離をＸ１（Ｔ１）とし、自律移動型装置５００が移動する距離をＸ２（Ｔ２）とすると、Ｘ１（Ｔ１）−Ｘ２（Ｔ１）＝Ｙとなる時間Ｔ１を算出すれば、衝突するまでの予測時間Ｔ１を算出することができる。また、人６００が等加速度直線運動をしていると仮定したときの衝突予測時間をＴ２とすれば、Ｘ１（Ｔ２）−Ｘ２（Ｔ２）＝Ｙとなる時間Ｔ２を算出することにより、衝突するまでの予測時間Ｔ２を算出することができる。
【００６１】
次に、図２６を参照しながら、仮想障害物領域の設定手順について説明する。まず、人６００が等速直線運動を継続すると仮定した場合において、人６００と自律移動型装置５００とが衝突するまでの時間Ｔ１を算出する（ステップＳ６０１）。そして、時間Ｔ１経過後の仮想障害物領域Ａ１を算出する（ステップＳ６０２）。また、人６００が等加速度直線運動をしていると仮定した場合において、人６００と自律移動型装置５００とが衝突するまでの時間Ｔ２を算出する（ステップＳ６０３）。そして、時間Ｔ２経過後の仮想障害物領域Ａ２を算出する（ステップＳ６０４）。仮想障害物領域Ａ２を導出する際の人６００の加速度は、第１記憶部５２１に記憶された最大加速度の範囲内で用いられ、加速度の中心値としては例えば第４検知部５１４で得られた加速度が用いられる。続いて、仮想障害物領域Ａ１と仮想障害物領域Ａ２を内包する閉じた領域を新たな仮想障害物領域Ｂとして求める（ステップＳ６０５）。そして、仮想障害物領域Ｂに対して仮想的にセンシングし、仮想障害物情報を得る（ステップＳ６０６）。すなわち、第１検知部５１１から等間隔に放射状に延びる仮想線Ｌｖを設定し、この仮想線Ｌｖと仮想障害物領域Ｂの境界との交点の位置を仮想障害物情報として得る。そして、壁等の実際の障害物についての情報と仮想障害物情報とを比較し、各仮想線Ｌｖについて、実際の障害物領域と仮想障害物領域Ｂの何れが自律移動型装置５００から近いかを判定する。そして、自律移動型装置５００からの距離が短いほうの障害物領域を回避すべき障害物領域として採用する（ステップＳ６０７）。
【００６２】
また、この実施形態では、制御装置５０１は、図１７に示すように、第１判断部５５１と、第５検知部５１５を備えている。第１判断部５５１は、第１検知部５１１で検知された障害物６００が人であるか否かを判断する。第５検知部５１５は当該人の顔の向き又は視線の方向を検知する。この実施形態では、制御装置５０１は、第１判断部５５１で障害物６００が人であると判断された場合に、図２１に示すように、第５検知部５１５で検知された人の顔の向き又は視線の方向Ｄに基づいて、仮想障害物領域Ａを図２１中のＡ１で示すように当該人の顔の向き又は視線の方向Ｄに拡げる。人の顔の向き又は視線の方向を検知する第５検知部５１５は、例えば、撮像装置で撮影した画像から人の顔の向きや視線の方向を推定する種々の方法が利用できる。
【００６３】
このように、人の顔の向き又は視線の方向は、人が歩く場合には、人が注意する方向に向く傾向がある。そして、人は、その方向に移動する傾向がある。このため、図２１に示すように、人６００の顔の向き又は視線の方向に基づいて当該人６００の顔の向き又は視線の方向に仮想障害物領域Ａを拡げることによって、当該予測された時間が経過した時に人６００が移動すると予測される仮想障害物領域Ａをより適切に設定することができる。これによって、自律移動型装置５００に滑らかな回避行動を取らせるのに適切な仮想障害物領域Ａを設定することができる。人６００の顔の向き又は視線の方向に仮想障害物領域Ａをどの程度拡げるかについては、任意に設定することができる。例えば、予め試験を行ってその結果得られたデータを記憶させておくことにより、その格納されたデータに基づいて、仮想障害物領域Ａを拡げる程度を決定するとよい。
【００６４】
なお、上述した実施形態に代え、制御装置５０１は、第１判断部５５１で障害物６００が人であると判断された場合に、第５検知部５１５で検知された人の顔の向き又は視線の方向に基づいて当該人の顔の向き又は視線の方向に仮想障害物領域Ａを移動させてもよい。これによって、自律移動型装置５００に滑らかな回避行動を取らせるのに適切な仮想障害物領域Ａを設定することができる。この場合、人の顔の向き又は視線の方向に仮想障害物領域Ａをどの程度移動させるかについては、任意に設定することができる。例えば、予め試験を行ってその結果得られたデータを記憶させておくことにより、その格納されたデータに基づいて、仮想障害物領域Ａを移動させる程度を決定するとよい。
【００６５】
また、仮想障害物領域Ａをどの程度拡大させるかについては、例えば図２７に示すように、人６００と自律移動型装置５００とを結ぶ直線Ｌを基準に設定することができる。具体的には、人の顔の向き又は視線の方向と、人６００の目と自律移動型装置５００の第５検知部５１５とを結ぶ直線Ｌとのなす角度をθとすると、人６００の加速度の分散を以下の（数７）を用いて補正すればよい。これにより、仮想障害物領域Ａを視線の方向に応じて領域Ｂにまで拡大することができる。また、加速度の分散値を補正するのではなく、楕円の中心位置を移動させるようにすれば、視線の方向に応じて仮想障害物領域Ａを移動させることができる。人６００の顔の向き又は視線の方向が自律移動型装置５００のある方向に対してずれている場合には、人６００が自律移動型装置５００の存在に気付き難くなる傾向にあるが、このように、前記直線Ｌに対する傾き量に応じて仮想障害物領域Ａを拡大又は移動させることにより、自律移動型装置５００に滑らかな回避行動を取らせることができる。
【００６６】
【数７】
0004576445.tif 000008
【００６７】
また、視線及び顔の方向は水平面だけではなく、鉛直上下方向も考慮でき、人がロボットと結ぶ線よりも下（又は上）方向を向いていた場合、仮想障害物領域Ａをその場所で拡大させてもよい。
【００６８】
また、例えば、大人に比べて、子供の動きは想定しにくく、経時的なばらつきも大きい。障害物が人である場合には、さらに大人と子供を判別し、大人と子供で、設定される仮想障害物領域Ａを変えるようにしてもよい。
【００６９】
この実施形態では、制御装置５０１は、図１７に示すように、人の身長を検知する第６検知部５１６を備えている。そして、第６検知部５１６で検知される当該人の身長が、予め設定された身長よりも低い場合に仮想障害物領域Ａを拡げる。すなわち、この実施形態では、身長に基づいて、検知された人が大人と子供を判別している。なお、身長に基づいて、検知された人が大人と子供を判別する方法によれば、特に、動きがすばやく、かつ、動きの予測が難しい１０歳くらいまでの子供と大人との判別はある程度正確に行なうことが期待できる。そして、子供には子供の行動に応じた仮想障害物領域Ａを設定することが可能である。これによって、障害物となるのが子供である場合でも、自律移動型装置５００により滑らかな回避行動を取らせることができる。
【００７０】
また、この実施形態では、制御装置５０１は、図１７に示すように、地図情報記憶部５２２と、移動傾向記憶部５２３とを備えている。地図情報記憶部５２２は、自律移動型装置５００の移動領域に関する地図情報を記憶する。移動傾向記憶部５２３は、地図情報記憶部５２２に記憶された地図情報に関連付けて、時刻と人の移動傾向との関係を記憶している。そして、移動傾向記憶部５２３に記憶された時刻に対応した人の移動傾向に基づいて、仮想障害物領域Ａを修正する。
【００７１】
この実施形態では、地図情報は、図２２に示すように、自律移動型装置５００の移動領域中の位置を離散的に定めたノードＥ（ｎ）を設定している。この場合、移動傾向記憶部５２３は、各ノードＥに関連付けて、時刻と人６００の移動傾向との関係を記憶しているとよい。例えば、各ノードＥにＥ（１）・・・、Ｅ（ｉ−１）、Ｅ（ｉ）、Ｅ（ｉ＋１）、・・・・と識別番号を付ける。そして、各ノードＥ（ｎ）に、時刻と、人６００の移動傾向とを関連付けて記憶させる。
【００７２】
例えば、映画館などのイベント会場では、開演時間が近づくと、会場の出入り口に向かう人の流れが形成される傾向にあり、また、閉演時間になると出入り口から出てくる人の流れが形成される傾向がある場合がある。この実施形態では、移動傾向記憶部５２３は、地図情報記憶部５２２に記憶された地図情報に関連付けて、時刻と人の移動傾向との関係を記憶している。そして、移動傾向記憶部５２３に記憶された時刻に対応した人の移動傾向に基づいて、仮想障害物領域Ａを修正する。これにより、映画館などのイベント会場などで作業を行なう自律移動型装置５００の移動制御を行うのに、より適切な仮想障害物領域を設定することができる。
【００７３】
具体的には、例えば、１８：００に開演するイベントがあり、人がイベント会場へ向かう傾向がある場合において、この実施形態では、地図情報記憶部５２２は、図２２に示すように、イベント会場へ向かう経路のノードＥ（１２）において、
｛ノード番号（ノードＥ（１２））／時刻（１７：３０〜１８：００）、人の移動傾向（ノードＥ（２１））、備考（イベント開演）｝
との情報を記憶させるとよい。このように、地図情報を離散的に定めたノードで設定することによって、コンピュータでの処理が容易になる。
【００７４】
この実施形態では、図２２に示すように、時刻（１７：３０〜１８：００）では、ノードＥ（１２）近傍に設定される仮想障害物領域Ａを図２２中のＡ１で示すように、ノードＥ（２１）側へ移動させる（あるいは拡げる）。これにより、イベント会場へ向かう人の移動を妨げないように、自律移動型装置５００の移動制御を行うのに、より適切な仮想障害物領域を設定することができる。
【００７５】
また、この実施形態では、制御装置５０１は、図１７に示すように、第１特定部５６１と、ＩＤ情報記憶部５２４とを備えている。
【００７６】
第１特定部５６１は、人を特定する。第１特定部５６１は、例えば、種々の認証技術を使用することができる。例えば、人６００の顔を認証する顔認証装置や人６００の虹彩を認証する虹彩認証装置等が使用するとよい。
【００７７】
ＩＤ情報記憶部５２４は、第１特定部５６１で特定される人について、当該人の移動傾向に関する情報を含むＩＤ情報を記憶する。この制御装置５０１は、第１判断部５５１で障害物が人であると判断され、さらに当該人が第１特定部５６１によって特定された場合に、ＩＤ情報記憶部５２４に記憶された当該人の移動傾向に関する情報に基づいて仮想障害物領域Ａを修正する。
【００７８】
例えば、マンション内やオフィスビル内などでは、マンションの住人であったり、オフィスに勤務する人であったりするため、ある程度決まった人が障害物となる可能性が高い。また、当該人の住んでいる部屋や、勤務している部屋なども決まっているため、人の行動をより的確に予測することが可能な場合がある。この実施形態では、制御装置５０１は、上述したように、第１判断部５５１で障害物が人であると判断され、さらに当該人が第１特定部５６１によって特定された場合に、ＩＤ情報記憶部５２４に記憶された当該人の移動傾向に関する情報に基づいて仮想障害物領域Ａを修正することができる。これにより、マンションやオフィスビルなどで作業を行なう自律移動型装置５００の移動制御を行うのに、より適切な仮想障害物領域Ａを設定することができる。
【００７９】
また、この実施形態では、制御装置５０１は、地図情報記憶部５２２を備えており、ＩＤ情報記憶部５２４は、第１特定部５６１で特定される人について、地図情報記憶部５２２に記憶された地図情報に関連付けて、時刻と当該人の移動傾向との関係を記憶している。そして、ＩＤ情報記憶部５２４に記憶された時刻に対応した当該人の移動傾向に基づいて、仮想障害物領域Ａを修正する。
【００８０】
例えば、オフィスビルなどでは、勤務する人のスケジュールが予め分かっている場合がある。このような場合は、当該スケジュールを取得することによって、自律移動型装置５００においても当該人の行動を予測することが可能な場合がある。この実施形態では、制御装置５０１は、上述したように、ＩＤ情報記憶部５２４は、第１特定部５６１で特定される人について、地図情報記憶部５２２に記憶された地図情報に関連付けて、時刻と当該人の移動傾向との関係を記憶している。第１判断部５５１で障害物が人であると判断され、さらに当該人が第１特定部５６１によって特定された場合に、ＩＤ情報記憶部５２４に記憶された当該人の移動傾向に関する情報に基づいて仮想障害物領域Ａを修正することができる。これにより、オフィスビルなどで勤務する人のスケジュールに応じた仮想障害物領域を設定することができ、オフィスビルなどで作業を行なう自律移動型装置５００の移動制御を行うのに、より適切な仮想障害物領域を設定することができる。
【００８１】
以上、本発明の一実施形態に係る自律移動型装置を説明したが、本発明に係る自律移動型装置は、上述した実施形態に限定されず種々の変更が可能である。
【００８２】
例えば、障害物の対象は、人としているが、人以外の障害物にも適用可能である。
【００８３】
また、例えば、上述した自律移動型装置の移動を制御する自律移動型装置用の制御装置は、当該自律移動型装置の移動経路を設定する移動経路設定部と、移動経路設定部で設定された移動経路に沿って当該自律移動型装置を移動させる移動制御部とを備えた構成とすることができる。この場合、当該制御装置は、予め記憶された障害物の経時的な位置のばらつきに関する情報に基づいて、検知された障害物が所定時間経過時に移動すると予測される仮想障害物領域を設定する仮想障害物領域設定部を追加できるようにするとよい。そして、仮想障害物領域設定部が制御装置に追加された場合には、制御装置は、仮想障害物領域設定部によって設定される仮想障害物領域を避けるように移動経路を設定するように構成してもよい。
【００８４】
また、仮想障害物領域設定部は、追加プログラムによって追加又は更新されるように構成してもよい。例えば、上述した第５検知部で検知された人の顔の向き又は視線の方向に基づいて仮想障害物領域を当該人の顔の向き又は視線の方向に拡げたり、又は、移動させたりする機能を追加してもよい。また、上述した第６検知部で検知される当該人の身長が、予め設定された身長よりも低い場合に、前記仮想障害物領域を拡げる機能を追加してもよい。また、上述した移動傾向記憶部に記憶された時刻に対応した人の移動傾向に基づいて、仮想障害物領域を修正する機能を追加してもよい。また、上述したＩＤ情報記憶部に記憶された人の移動傾向に関する情報に基づいて仮想障害物領域を修正する機能を追加してもよい。これにより、自律移動型装置は、制御装置５０１に組み込まれる仮想障害物領域設定部を変更したり、或いは、所要の機能を追加したりすることが容易になる。これによって、自律移動型装置の移動制御を簡単に変更することができ、自律移動型装置の用途に応じた機能変更が容易に行なえるようになる。
【００８５】
また、上述した制御装置によって移動が制御される自律移動型装置用の制御プログラムとしては、制御装置に予め記憶された障害物の経時的な位置のばらつきに関する情報に基づいて、検知された障害物が所定時間経過時に移動すると予測される仮想障害物領域を設定させる第１の機能を、制御装置に実現させるための自律移動型装置用の制御プログラムを構成することができる。この場合、自律移動型装置用の制御プログラムは、さらに、第１の機能で設定された仮想障害物領域を避けるように、自律移動型装置の移動経路を設定させる第２の機能を制御装置に実現させてもよい。
【００８６】
また、制御装置によって移動が制御される自律移動型装置用のプログラムとしては、当該自律移動型装置の移動経路を設定させる経路設定機能と、この経路設定機能で設定された移動経路に沿って当該自律移動型装置が移動するように自律移動型装置を制御させる移動制御機能とを前記制御装置に実現させる基本プログラムを備えた構成することができる。この場合、基本プログラムは、検知された障害物が所定時間経過時に移動すると予測される仮想障害物領域を設定する機能を有するサブプログラムを追加することができるように構成するとよい。そして、サブプログラムが追加された場合には、当該自律移動型装置用のプログラムは、当該サブプログラムによって設定される仮想障害物領域を避けるように移動経路を設定させるように前記経路設定機能を前記制御装置に実現させるとよい。この場合、サブプログラムは、制御装置に予め記憶された障害物の経時的な位置のばらつきに関する情報に基づいて、前記経路設定機能を制御装置に実現させるとよい。さらに、サブプログラムは、追加プログラムによって追加又は更新されるように構成してもよい。
【００８７】
以上、本発明の一実施形態に係る自律移動型装置、自律移動型装置用の制御装置および自律移動型装置用のプログラムを説明した。さらに、他の自律移動型装置を図面に基づいて説明する。なお、当該他の自律移動型装置の制御装置の各構成は、上述した自律移動型装置５００の制御装置の各構成に適宜に組み合わせることができる。
【００８８】
自律移動型装置１は、図１に示すように、基台３と、載置部４と、駆動部５と、位置移動部１００と、衝突回避制御装置２００（制御装置）とを備えている。
【００８９】
基台３には移動手段が設けられ、例えば車輪６等を駆動することにより当該自律移動型装置１の位置を移動させることができる。また、基台３上には載置部４が設けられ、載置部４には例えば介護、掃除、運搬、案内、及び巡回等の使用目的に応じた動作ユニット（図示せず）が設置される。
【００９０】
また、駆動部５には自律移動型装置１を駆動するための機構および動力のほか、人２を識別する人識別部７、人２の視線を検出する視線検出部８、人２等の移動物体（障害物）の検出や周囲にある静止物体を検出する第１検知部としての障害物検出部１０、人２に安全領域３００を識別可能に報知する報知部１１、人２との衝突を回避するための動作制御を行う衝突回避制御装置２００を備えている。
【００９１】
人識別部７は、公知の認証技術を使用することができる。例えば、人２の顔を認証する顔認証装置、人２の虹彩を認証する虹彩認証装置等が使用できる。これにより、人２を識別することができる。
【００９２】
視線検出部８は、撮像装置等により構成され、人２の視線や、顔の向きを検出する。視線検出方法としては、撮像装置で撮影した画像から視線を推定する公知のＶＴＲ法等が利用できる。
【００９３】
障害物検出部１０は、人２等の移動物体を検出する移動物体検出部１２と、周囲環境にある静止物体を検出する静止物体検出部１３とを備えている。移動物体検出部１２に用いるセンサとしては、空間の形状が計測できるものが利用でき、例えばステレオカメラ、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ)形式の距離画像カメラ、レーザーレンジファインダ（以下、「ＬＲＦ」という）等がある。このＬＲＦを用いたときの障害物検出方法については後述する。
【００９４】
報知部１１は、人２に安全領域３００を識別可能に報知する。例えば、照明等により安全領域３００を照らすことで人２に安全な領域を報知する。なお、レーザ等によって安全領域３００を描き、人２に安全な領域を報知するようにしてもよい。
【００９５】
次に、自律移動型装置１の基本的な機能およびその動作について説明する。自律移動型装置１は、衝突回避制御装置２００の動作制御に従って移動物体である人２や静止した障害物との衝突を回避するように、停止、減速、加速および方向変更の少なくとも１つの動作を行う。
【００９６】
自律移動型装置１は、障害物検出部１０で前方に存在する人２を検知すると、自律移動型装置１は衝突回避制御装置２００の動作制御に従い、移動物体である人２に関する情報を取得し、予め衝突回避制御装置２００が保有する関連情報を使用して衝突を回避するために必要な動作制御情報の作成を行う。自律移動型装置１は、この動作制御情報に基づき、必要な移動経路を選択し、移動速度及び移動方向を加減して、障害物との衝突を回避する動作を行う。同時に、報知部１１では、人２に対して視覚的に注意を促し、人２にとって安全である安全領域３００を報知する。
【００９７】
次に、図２により、自律移動型装置１における位置移動部１００と衝突回避制御装置２００の構成および機能について説明する。
【００９８】
図２は、自律移動型装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、衝突回避制御装置２００は、障害物検出部１０から人２の移動の実態を示す移動情報を取得する移動情報取得部２０１と、人２の移動に係る要件を示す補助情報を取得する手段としての補助情報取得部２０２と、補助情報を記憶する補助情報記憶部２０９と、移動情報と補助情報とに基づいて移動物体の移動経路の候補を生成する移動経路候補生成部２０３と、当該人２の経時的な位置のばらつきに関する情報に基づいて、人２が所定時間経過時に移動すると予測される仮想障害物領域を設定する仮想障害物領域設定部２０４と、障害物検出部１０で検出された静止物体の障害物領域（現実障害物領域）と人２の仮想障害物領域とを合成し、新たな仮想障害物領域を生成する障害物データ合成部２１０と、新たな仮想障害物領域に基づいて人２との衝突を回避する動作制御情報を生成する障害物回避制御部２５０とを備えたことを特徴とする。
【００９９】
移動情報取得部２０１は、障害物検出部１０で検出された移動物体の位置および速度ベクトル、加速度ベクトル等、移動物体の移動の実態を示す移動情報の取得を行う。
【０１００】
補助情報取得部２０２は、移動物体の移動に係わる要件を示す補助情報を取得する。補助情報とは、移動物体の移動に関し、移動方向や移動速度等に影響を与える可能性のある要件を示す補助的な情報をいう。補助情報として、例えば、地図等の環境情報、移動物体の属性情報（人の場合は挙動、視線、顔の向き、身長、興味、外見、過去の履歴等の個人情報）、イベント（催し物、行事等）に係わる要件を示すイベント情報等がある。また、補助情報には、人の歩行時の最高速度に関する情報も含まれている。補助情報取得部２０２は、必要に応じて、外部の情報格納場所から環境情報、移動物体の属性情報およびイベント情報等を外部からデータファイルとしてダウンロードすることで更新できる。なお、外部装置から自律移動型装置１に対して、環境情報、移動物体の属性情報およびイベント情報等を更新するようにしてもよい。
【０１０１】
また、仮想障害物設定部２３０は、移動経路候補生成部２０３と、仮想障害物領域設定部２０４と、障害物データ合成部２１０とを備え、人２の移動ベクトルだけでなく、人２に係わる移動情報および補助情報に基づいて人２が向かう可能性の高い経路上に仮想障害物領域を設定する。ここで、障害物データ合成部２１０は、障害物検出部１０で検出された静止物体の障害物領域（現実障害物領域）と人２の仮想障害物領域とを合成し、新たな障害物領域を生成する。障害物検出部１０によって、障害物として静止物体と移動体の双方が検出される場合があるので、この場合には、両障害物についての情報を合成して１つの障害物情報としてもよい。具体的には、図６に示すように、人２（移動体）が検出された場合には、所定時間経過後における人２の移動先として導出された仮想障害物領域Ｚ６Ａ，Ｚ６Ｂを設定するだけでなく、現時点での人２が占める領域や壁等の静止物体が占める領域を現実障害物領域Ａｒとして設定する。そして、これらの障害物領域Ｚ６Ａ，Ｚ６Ｂ，Ａｒを新たな障害物領域として記憶する。これにより、静止物体の障害物領域と移動物体の人２の仮想障害物領域とを考慮した新たな障害物領域を設定することができる。
【０１０２】
移動経路候補生成部２０３では、人２の移動に関し進む可能性のある１つまたは複数の移動経路の候補を生成し、仮想障害物領域設定部２０４では、生成した移動経路の候補それぞれに対して、人２の移動に伴う想定した時刻における人２の仮想障害物領域を設定し、人２との衝突を回避するための動作制御情報を作成する。仮想障害物設定部２３０は作成した動作制御情報を障害物回避制御部２５０に送信する。
【０１０３】
また、障害物回避制御手段としての障害物回避制御部２５０は、経路情報取得部２０５、駆動情報取得部２０６、経路制御部２０７および移動制御部２０８を備え、仮想障害物設定部２３０から受信した動作制御情報に基づき、自律移動型装置１と人２および静止障害物との衝突を回避するための動作を行う。
【０１０４】
経路情報取得部２０５は、時刻および位置等の自律移動型装置１の経路に係わる情報、例えば、地図等の補助情報を補助情報記憶部２０９から取得し、自律移動型装置１の経路情報を計算し、経路制御部２０７に送信する。ここで、経路情報は後述する地図情報（図１１、図１２）に示したノード情報を含んでおり、この地図情報を用いて経路探索を行う。ノードデータ（グラフ形式）を用いた経路探索方式としては、例えばＡｓｔａｒ法などが利用できる（例えば、非特許文献の金井喜美雄，“ビークル”，８章，コロナ社）。
【０１０５】
駆動情報取得部２０６は、位置移動部１００から自律移動型装置１の幅（固定）、自己位置、移動方向、速度および加速度、ＧＰＳからの位置情報、その他に自律移動型装置１の駆動に係わる実態を示す駆動情報を取得して、すべての情報を経路制御部２０７に送信する。なお、自律移動型装置１が操作者の操縦によって移動する装置である場合には、地図等の補助情報が不要となるため、経路情報取得部２０５はなくてもよい。自己位置、移動方向は車輪の回転量（エンコーダセンサより取得）を積算することで得ることができ、外界センサと地図を用いた自己位置推定方法を用いることができる。外界センサにはカメラやＬＲＦ等の技術が利用できる（例えば、非特許文献の金井喜美雄，“ビークル”，８章，コロナ社）。また、速度及び加速度は同様に車輪の回転量の微分、２回微分からそれぞれ得ることができる。
【０１０６】
経路制御部２０７では、経路情報、動作制御情報および駆動情報に基づき、位置移動部１００を駆動し制御するための駆動指示情報を作成し、移動制御部２０８に送信する。
【０１０７】
移動制御部２０８は、受信した駆動指示情報（例えば、ロボット全体の速度と角速度情報）に基づき、位置移動部１００の駆動および制御を行う。なお、位置移動部１００は、例えば、車輪、モータ等のアクチュエータ、および制御装置を備え、駆動指示情報に基づき、モータに備えたエンコーダ（回転量情報等を検出するためのセンサ）出力により、ロボット全体の速度と角速度を目標値に到達／維持するようにフィードバック制御を行う。経路制御部２０７および移動制御部２０８として、例えば、非特許文献の米田完，坪内孝司，大隅久，“はじめてのロボット創造設計”，講談社等に記載の技術が利用できる。
【０１０８】
また、自律移動型装置１は、コンピュータに移動情報取得ステップ、補助情報取得ステップ、仮想障害物設定ステップおよび障害物回避ステップを実行させるプログラムを備え、人２との衝突回避に係わる動作の各ステップを実行する。なお、衝突回避に係わる動作の各ステップの機能は、機構、電気回路および情報処理を行うための自律移動型装置用プログラム等により実現され、ハードウェアおよびソフトウェアで実現される。
【０１０９】
自律移動型装置用プログラムは、基本モジュールとプラグインモジュールとを備えている。移動情報取得ステップ、仮想障害物設定ステップおよび障害物回避ステップを備えたプログラムを基本モジュールとし、補助情報取得ステップを備えたプログラムをプラグインモジュールとする。ここで、プラグインモジュールは、さらに、個人情報に係るサブプラグインモジュール、地図情報に係るサブプラグインモジュール、イベント情報に係るサブプラグインモジュール等、補助情報の各種内容に応じてプログラムをプラグインモジュール化している。また、プラグインモジュールを基本モジュールに対して分離または着脱可能にしている。従って、基本モジュールに対して機能別の補助情報取得プラグインモジュールを選択して接離または着脱を行うことにより、自律移動型装置１の用途に応じて補助情報を取得し、多様な障害物回避機能を実現することができる。
【０１１０】
次に、図３〜図５により、自律移動型装置１の基本機能について説明する。図３は、自律移動型装置１の基本機能を示している。従来のように、人２の移動を等速直線運動Ｖとして想定するのではなく、複数の予想経路Ａ〜Ｄを想定し、人の速度Ｖｈに対して、現在（例えば、時刻ｔ）から先（例えば、時刻ｔ＋１、ｔ＋２、ｔ＋３）において、移動物体が障害物として占有すると予想される領域（仮想障害物領域）Ｚ３１を予測し、これに応じて自律移動型装置１の移動経路および速度Ｖｒの制御を行い、移動物体との衝突を回避する。
【０１１１】
また、図４および図５により、人２の移動経路候補が複数存在する場合の仮想障害物設定部２３０の動作について説明する。図４は、仮想障害物設定部２３０が人２と自律移動型装置１との関係において、人２の移動に伴なう仮想障害物領域を設定する図２６とはまた別の手順を示すフローチャートであり、図５は自律移動型装置１および人２の移動により占有される仮想障害物領域の関係を示す。
【０１１２】
まず、自律移動型装置１は、移動情報取得部２０１により人２の位置、速度ベクトルおよび加速度ベクトル等の移動情報を取得する（Ｓ１００）。次に、取得された移動情報および補助情報取得部２０２により取得された地図等に係わる補助情報に基づき、情報処理を行い、人２の移動に関し想定される複数の移動経路を設定し（Ｓ１０２）、設定された複数の移動経路について、人２が歩行時に占有する領域を算出する（Ｓ１０４）。自律移動型装置１が自身の経路上のどこにいても、算出された人２の占有領域と自律移動型装置１が移動する場合に占有する領域（円）が重なっているかどうかの判定を行う（Ｓ１０６）。判定の結果がＹＥＳである場合は、人２が最高速で歩行した場合の、自律移動型装置１が人２と接する時刻ｔ＋ｎおよび場所Ａ１（経路上の点）を算出し（Ｓ１０８）、人２が現状速度で移動した場合の、時刻ｔ＋ｎにおける位置Ｂ１（経路上の点）を算出する（Ｓ１１０）。一方、ステップＳ１０６において判定結果がＮＯの場合は、自律移動型装置１（円で示される領域）が現状速度で走行した場合の占有領域と、自律移動型装置１が人２と接する時刻ｔ＋ｍ、位置Ａ２（経路上の点）および位置Ａ２に到達する人２の速度を算出し（Ｓ１１２）、人２が現状速度で移動した場合の、時刻ｔ＋ｍにおける位置Ｂ２（経路上の点）を算出する（Ｓ１１４）。これらの算出結果に基づき、点Ａ１、Ｂ１を焦点とする楕円および点Ａ２、Ｂ２を焦点とする楕円の方程式を算出し、楕円の内部の領域を人２の仮想障害物領域Ｚ５Ａ、Ｚ５Ｂとして設定する（Ｓ１１６）。仮想障害物領域Ｚ５Ａ、Ｚ５Ｂにおけるセンサ点を擬似生成し、動作制御情報を作成し、経路制御部２０７に送信する（Ｓ１１８）。
【０１１３】
なお、図４の仮想障害物領域を求めるステップ（Ｓ１０４〜Ｓ１１６）は、この方法に限るものではなく、人２の移動経路の候補毎に図２６の方法で求めても構わない。
【０１１４】
図６は、仮想障害物領域の境界に複数のセンサ点を擬似生成する方法を示す。図６に示すように、センサ点は仮想障害物領域Ｚ６Ａ，Ｚ６Ｂの境界上に擬似的に生成されるものである。自律移動型装置１に搭載された障害物検出部１０の位置から放射状に等間隔（等角度）に延びる直線（仮想線）Ｌｖを設定し、この仮想線Ｌｖと、仮想障害物領域Ｚ６ＡおよびＺ６Ｂの境界を示す楕円曲線との交点を仮想線Ｌｖごとに算出する。そして、これら交点のうち、自律移動型装置１と対向する境界上に設定される交点をセンサ点（図中の×印）として擬似生成する。
【０１１５】
なお、図２８に示すように、障害物検出部１０から放射状に延びる多数の仮想線Ｌｖを設定した場合において、１つの仮想線Ｌｖ上に仮想障害物領域Ｚ６Ａの境界との交点が２つずつ得られる場合があるが、その場合には、障害物検出部１０に近い方の交点、すなわち自律移動型装置１と対向する側の交点がセンサ点として擬似生成される。また、障害物検出部１０によって、障害物として静止物体と移動体の双方が検出されることがあり、この場合には、１つの仮想線Ｌｖ上に仮想障害物領域Ｚ６Ａの境界との交点Ｂｖと、実際の障害物（例えば人２）の境界との交点Ｂｒとが存在する場合がある。この場合には、障害物検出部１０に近い交点がセンサ点として採用されるようにするとよい。すなわちセンサ点の擬似生成は所定時間ごとに繰り返し行われるので、自律移動型装置１に近い交点のみをセンサ点として設定することにより、記憶部に記憶される情報量が増大するのを抑制しつつ、障害物との衝突回避をし易くすることができる。
【０１１６】
なお、仮想障害物領域の形状は楕円に限らず、矩形（長方形）とすることも可能である。また、時刻ｔ＋ｍにおいて、人２がＡ点に到達しない可能性があるため、Ａ点に人２が到達できるか否かについての評価および判定を行う。
【０１１７】
以下、自律移動型装置１の機能の応用例について、図７から図９を用いて説明する。
【０１１８】
図７は、人２の加速を考慮して事前に衝突回避動作を行う事例を示している。ここでは、人２の移動を加減速を伴う直線運動として予測する。人２が通常１．０ｍ／秒の歩速で歩き、人２の加速度を０．８ｍ／秒２、最大歩速を１．６ｍ／秒とした場合、人２の移動距離は、１秒後に１．０〜１．４ｍ、２秒後に２．０〜３ｍ（最大歩速１．６ｍ／秒に到達する）、３秒後に３．０〜４．６ｍとなり、図７において、時刻ｔに対する時刻ｔ＋１、時刻ｔ＋２および時刻ｔ＋３における人２の仮想障害物領域は、それぞれＺ７１、Ｚ７２、Ｚ７３で示すことができる。自律移動型装置１が例えば１ｍ／秒の速度で、このまま進むと、２秒後には自律移動型装置１は人２と接近し、その直後に衝突する。このため、自律移動型装置１は、衝突を回避するために減速を行う。自律移動型装置１の減速度を最大１ｍ／秒２とし、最大の減速度で減速を行えば、１秒後に現在の位置から５０ｃｍ移動した位置で停止し、人２と衝突することはない。
【０１１９】
また、図８は、環境情報として地図を利用することにより、自律移動型装置１が事前に人２との衝突回避動作を行う事例を示している。この事例では、図７に示す、加減速を伴なう直線運動に加えて、環境情報として交差する通路Ｒに関する情報を考慮して人２の移動方向を予測する。人２と自律移動型装置１との相互の位置関係は、図６の場合と同様であるが、この事例では、自律移動型装置１は補助情報として通路Ｒに関する環境情報を保有しており、自律移動型装置１は通路内の移動可能な範囲を自律して移動することができる。
【０１２０】
また、自律移動型装置１は、人２の仮想障害物領域を予測するに際し、通路の形状等に関する環境情報を移動の要件に含めて算出することにより、人２の仮想障害物領域を決定し、自律移動型装置１が人２との衝突を回避するために必要な動作制御情報を作成する。
【０１２１】
図８は、時刻ｔ＋３において、人２が現在時刻ｔから歩速を加速して直線的に進む場合および通路のＴ字路で右折した場合の２つの経路について、時刻ｔ＋１、時刻ｔ＋２、時刻ｔ＋３における人２の仮想障害物領域Ｚ８１、Ｚ８２およびＺ８３を予測し、自律移動型装置１が急停止または右折して退避した位置Ｐで停止することを示している。
【０１２２】
この事例では、自律移動型装置１は、人２の移動に関し複数の移動経路を予測し、最も衝突の可能性の少ない予測経路に進路を設定する。また、自律移動型装置１がこのままの速度で進むと、人２の仮想障害物領域Ｚ８３に侵入する等、経路の選択が困難な場合は、自律移動型装置１は減速または停止して人２の移動経路を確認した後、つぎの移動経路を予測する。
【０１２３】
なお、通路に分岐路がある場合には、分岐路に曲がる可能性があり、通路沿いに掲示板がある場合には、掲示板を見に行く可能性もある。従って、移動経路の予測においては、これらの要件を付加して経路の選択を行う。十字路の場合も三差路と同様の予測方法および手順により、経路の選択を行う。
【０１２４】
図９は、人２に係わる属性情報（個人情報）として、視線や顔の向きのほか、身長情報を利用することにより、自律移動型装置１が事前に人２との衝突回避動作を行う例を示している。この例では、図７および図８に示す、加減速を伴なう直線運動および交差する通路Ｒに関する情報に加え、人２の視線に関する情報を考慮して人２の移動方向を予測する。人２は進んでいる方向や視線や顔を向けた方向に移動する可能性が高く、見ていない方向に進む可能性は少ない。人２と自律移動型装置１との相互の位置関係は、図８に示す事例と同様であるが、この事例では、自律移動型装置１は人２の移動経路の候補を生成するに際し、人２の視線に関する情報を移動に係わる要件に含めて算出することにより、人２の仮想障害物領域を決定し、自律移動型装置１が人２との衝突を回避するために必要な動作制御情報を作成する。図９は、時刻ｔ＋３において、人２が現在時刻ｔから歩速を加速して視線を向けた方向に進む経路および通路のＴ字路で右折した場合の２つの経路について、時刻ｔ＋１、時刻ｔ＋２、時刻ｔ＋３における人２の仮想障害物領域Ｚ９１、Ｚ９２およびＺ９３を予測し、自律移動型装置１が急停止または右折して退避した位置Ｐで停止することを示している。図９において、時刻ｔ＋１、ｔ＋２およびｔ＋３における人２の仮想障害物領域はＺ９１、Ｚ９２およびＺ９３となり、視線Ｅの方向を考慮しない場合の人２の仮想障害物領域Ｚ８１、Ｚ８２およびＺ８３に比べて、人２の視線Ｅの方向に拡張されている。
【０１２５】
図１０は、視線Ｅの移動方向と垂直な方向に、その傾き量に応じて、仮想障害物領域を並行移動する例を示している。図１０では、一定量×視線Ｅの傾き角度θに対して一定量を設定し、仮想障害物領域Ｚ１０Ａ、Ｚ１０Ｂを人２の移動方向に対して直角な方向に、一定量×sinθだけを平行移動し、仮想障害物領域Ｚ１０Ａ（θ）、Ｚ１０Ｂ（θ）としている。
【０１２６】
なお、身長情報を利用する場合、例えば身長が高いのが大人と判断し、大人は速度が速まる可能性があるため、その進行方向に仮想障害物領域を広げるようにし、身長が低いのが子供と判断し、子供は周囲の多方向に急に方向を変える可能性があるため、進行方向と直交する方向に仮想障害物領域を広げるようにする。
【０１２７】
次に、本実施の形態の自律移動型装置１のその他の応用例として、イベント情報と人識別部７を利用して回避経路を生成し、動作制御情報を作成する方法について説明する。
【０１２８】
イベント情報とは、出勤、買い物、特定エリアの入退管理、各種の行事等に関し、人と時刻、場所、経路等をリンクした情報をいう。自律移動型装置１は、人および時刻、場所、経路等を特定し、それらをリンクした情報に基づき、人の行動パターンを予測して回避動作を行う。人の特定は人識別部７による人２の識別、例えば顔認証により行う。イベント情報に含まれる時刻の前後には、これに関連した場所に人２が移動し、特定の経路をたどる可能性が高いため、その方向にも仮想障害物を設定し、予測範囲を広げるようにする。これにより、人２がたどる可能性が高い経路も含めて、仮想障害物が設定されるため、人２が突然に方向を変えても衝突を回避することができる。
【０１２９】
例えば、出入り口がオートロック方式のマンションであれば、マンションの住人だけが出入り可能であり、他の人は出入りできない。また、コンサート会場は、開演に合わせて会場入口の扉が開き、開演時間に近くなると、人２は入り口に入る可能性が高くなる。出勤や買い物に関するイベント情報では、特定人の出勤や買い物における時刻、場所、経路等の行動パターンを登録し、回避経路の生成に利用する。逆に出勤や買い物から帰宅する時には、人２の自宅の扉までの経路が最も可能性が高い移動経路候補として生成することができる。
【０１３０】
次に、図１１および図１２を用いて地図情報の例について説明する。図１１は環境地図の例を説明する説明図、図１２は経路用の接続ノード例を説明する説明図である。
【０１３１】
図１１に示す環境地図は、例えばマンションのある階の廊下を２次元平面（Ｘ−Ｙ平面）に表したものである。＊印はノードを示しており、座標および隣接するノード数とノード番号が割り当てられている。
【０１３２】
図１２は、このノードデータ３０１の例を示すものである。即ち、ノードデータはグラフとして表現されており、自律移動型装置１の経路生成に関して前述したのと同様に、２つのノード間の経路は例えばＡ＊アルゴリズム等で求めることができ、本実施の形態の自律移動型装置１自身の経路もこのノードデータ３０１に基づいて求めることができる。同様に、人２の現在位置は、自律移動型装置自身が自己位置を逐次保持しているので、自律移動型装置から見た人２の相対位置から、人２の現在位置を求めることができ、最も近い距離を持つノードが人２の現在ノードとなる。そして、人２の目標ノードがわかれば人２の経路候補を求めることができる。
【０１３３】
図１３はイベント情報の例を示している。図１３（ａ）に示すように、イベント情報フォーマットの例として、イベント情報が、Ｎｅ（＞０）個のイベントデータからなり、さらにｉ番目のイベントデータは、少なくともイベントが発生する時刻（ｔｅｉ）、人ＩＤ（Ｈｉ）、人が向かうノード番号(Ｎｉ)を含む。
【０１３４】
図１４は、イベント情報３０２（図１３（ｂ））と人識別部７の人識別を用いて人の移動経路候補を求める例の手順を示すフローチャートである。まず、障害物検出部１０で人２を検出した場合（Ｓ２００）、人識別部７で人２の識別を行って人ＩＤ（Ｈ）を取得し（Ｓ２０２）、現在時刻ｔをタイマー等の計時手段（図示せず）から取得する（Ｓ２０４）。次に、イベント情報３０２に記録されている各イベント情報ごとにイベントデータを１つずつ順に見てゆき（Ｓ２０６）、イベント時刻（ｔｅ）と現時刻(t)の差|ｄｔ|が予め定めた閾値ｔｈｅより小さければ（Ｓ２１０）、人識別部７での人識別結果の人ＩＤ（Ｈ）とイベントデータの人ＩＤ（Ｈｉ）とが一致するかを判断する（Ｓ２１２）。人ＩＤが一致すれば、ｉ番目のイベントデータのノード番号Ｎｉを取得し（Ｓ２１４）、人の現在位置から上記ノード番号Ｎｉまでの経路を計算し（例えばＡｓｔｅｒ法）、人の移動経路候補とする（Ｓ２１６）。経路候補は仮想障害物設定部２３０に送信される（Ｓ２１７）。イベント時刻（ｔｅ）と現時刻(ｔ)の差|ｄｔ|が予め定めた閾値ｔｈｅより大きいか、または人識別結果の人ＩＤ（Ｈ）とイベントデータの人ＩＤ（Ｈｉ）が一致しなければ、次のイベントデータについて同様に調べる（Ｓ２１８、Ｓ２２０）。
【０１３５】
ここで、イベント時刻（ｔｅ）と現時刻(ｔ)の差｜ｄｔ｜が予め定めた閾値ｔｈｅより小さく、人識別結果の人ＩＤ（Ｈ）とイベントデータの人ＩＤ（Ｈｉ）が一致するという２つの条件を満たすものがあれば、このような２つの条件を満たすイベントデータのうちイベント時刻（ｔｅ）と現時刻(ｔ)の差｜ｄｔ｜が最も小さいイベントデータを採用して、人の移動経路候補を設定するのが望ましい。
【０１３６】
次に、図１５および図１６を用いて障害物検出部１０でＬＲＦを用いたときの人２の検出方法の詳細を説明する。図１５は、障害物検出部１０でＬＲＦを用いたときの人２の検出動作の手順を示すフローチャート、図１６は、障害物検出部１０でＬＲＦを用いたときの人２の検出方法を説明する説明図である。ＬＲＦとしては水平面を走査するタイプを用い、自律移動型装置１の前方下部に取り付けられているものとする。
【０１３７】
まず、図１５に示すように、障害物検出部１０は、時刻ｔ−１におけるＬＲＦデータを得る。図１６（ａ）は時刻ｔ−１におけるＬＲＦデータを示している。ＬＲＦデータは一定角度間隔の距離データが得られるがその距離データ列の中から一定長さ以上かつ連続する距離データで構成される全ての直線を世界座標系で求める。直線を求めるには例えばＨｏｕｇｈ変換が利用できる（Ｓ３００）。
【０１３８】
次に、障害物検出部１０は、一定時間が経過した時刻ｔにおけるＬＲＦデータおよび直線データ直線（図１６（ｂ））を同様に求める（Ｓ３０２）。このＳ３００とＳ３０２のステップにより、障害物を検出する。
【０１３９】
そして、障害物検出部１０は、時刻ｔ−１、ｔにおけるＬＲＦデータのマッチングを行う（Ｓ３０４）。直線のマッチングには例えば、世界座標原点から直線までの距離と当該直線の傾きがそれぞれある一定の誤差を持つ組み合わせを探索し、当該直線を求めるために使用された対応するＬＲＦデータ点間の距離の和がある一定以下であれば「一致」とすることができる。
【０１４０】
そして、直線および直線に属する距離データのマッチングができなかったものが時刻ｔ−１から時刻ｔの間に移動した移動物体と判定することができ、その移動量および時間から速度ベクトルが求まる（Ｓ３０６）。このＳ３０４とＳ３０６のステップにより、移動物体を分離することができる。これにより、移動物体検出部１２は、移動物体を検出することができる。一方、直線および直線に属する距離データのマッチングができたものを静止物体として分離できる。これにより、静止物体検出部１３は、静止物体を検出することができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態の自律移動型装置１は、以上に述べた構成要素の他に、自律移動型装置１の機能を発揮するために必要な、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の情報処理用メモリおよびデータ保存手段（記録媒体、ＨＤＤ等の外部記憶装置等）を備えていることは、言うまでもない。
【０１４２】
また、本実施の形態の自律移動型装置１において使用される補助情報および補助情報に係るプログラムは、予め自律移動型装置１の内部記憶部に保存する構成とする他、外部から更新可能とする。更新には、データファイルとして、外部から補助情報または補助情報に係るプログラムをダウンロードし、その補助情報および補助情報に係るプログラムをアップデートする。
【０１４３】
以上のように、本発明の実施の形態の自律移動型装置１によれば、移動情報から線形で予測することができない人２の動きに対して、人２の移動の実態を示す移動情報と、移動に係わる要件を示す、地図情報等の環境情報、視線や顔の向きや身長情報等の個人情報およびイベント情報等の補助情報とを取得し、取得した移動情報と補助情報とに基づいて、人２の仮想障害物領域を設定し、仮想障害物領域に対して衝突を回避するための動作制御情報を作成することができる。従って、動作制御情報に基づいて自律移動型装置１を駆動することにより、人２との衝突を回避することができる。従って、人２に対して確実な回避行動を行うことができる安全な自律移動型装置を実現することができる。この自律移動型装置１は、自ら状況を判断して自律移動するロボット等に応用することができ、人２に対して確実な回避行動を行うことができる安全なロボットを実現することができる。また、人が操作する介護用電動車椅子などにも応用することができる。人が高齢者である場合には判断が遅れるため、衝突する場合がある。この場合には、自律移動型装置１を人の操縦と連動し動作させ、衝突を未然に防止するようにアシストする。
【０１４４】
なお、本実施の形態の自律移動型装置１では、移動物体を人として説明したが、これに限定されない。移動物体が、自ら状況を判断して自律移動するロボットであっても、同様に、上述した効果を発揮することができる。
【０１４５】
また、自律移動型装置１および衝突回避制御装置２００は、障害物（移動物体である人や静止障害物）を回避する動作が必要なロボット、乗り物、シニアカート等の電動車椅子等にも応用することができる。
【０１４６】
以上のように、この衝突回避制御装置は、移動物体の移動の実態を示す移動情報を取得する移動情報取得部と、移動物体の移動に係る要件を示す補助情報を取得する補助情報取得部と、移動情報と前記補助情報とに基づいて仮想障害物領域を設定する仮想障害物設定部と、仮想障害物領域に基づいて移動物体との衝突を回避する障害物回避制御部とを備えている。
【０１４７】
このような構成によれば、移動物体を障害物として取り扱い、補助情報から移動物体が特定の経路をたどる可能性が高いと判断し、その予測された経路上に仮想障害物領域を設定し、移動物体がその後たどり着く可能性の高い領域を設定できる。これにより、移動物体の速度・加速度から線形予測される経路に加えて、補助情報に基づいて予測される通過可能性が高い経路上に、仮想障害物領域が設定されるため、移動物体が予期せぬ方向に突然に向きを変えた場合でも衝突を回避する衝突回避制御装置を実現でき、これにより安全・安心な移動動作をもつロボットなどが実現できる。
【０１４８】
また、この実施形態では、移動情報取得部は、移動物体の速度ベクトルおよび加速度ベクトルに係る情報を取得している。
【０１４９】
このような構成によれば、さらに、速度ベクトルおよび加速度ベクトルに係る情報から、移動物体の移動の実態に関する情報を得、仮想障害物領域の設定に用いる移動物体の経路候補を求めるための基本となる経路を求めることができ、設定された仮想障害物領域を回避可能することで、移動物体（人など）に安全・安心な移動動作をもつ装置を実現できる。
【０１５０】
また、この実施形態では、仮想障害物設定部は、取得された移動情報および補助情報に基づき移動物体の複数の移動経路の候補を生成する移動経路候補生成部を備え、複数の移動経路の候補に基づいて仮想障害物領域を設定している。
【０１５１】
このような構成によれば、移動物体が移動する可能性の高い複数の移動経路候補を求めてそれに対応した仮想障害物領域を設定することができ、移動物体が通過する可能性の高い移動経路や移動方向を事前に避けることができ、移動物体（人など）に安全・安心な移動動作をもつ装置を実現できる。
【０１５２】
また、移動情報に基づいて生成する障害物領域と補助情報に基づいて生成する障害物領域とを合成して仮想障害物領域を設定するようにしてもよい。
【０１５３】
このような構成によれば、移動情報に基づいて生成する障害物領域に加えて、環境情報（地図など）・人の情報（視線、顔向き、身長など）・イベント情報などの少なくともいずれか一つの補助情報に基づいて生成する障害物領域を追加するため、移動物体との衝突可能性の高い経路や移動方向に障害物領域を設け、この領域を避ける動作制御を行うことができ、さらに安全性を高めることができる。
【０１５４】
また、上述したように補助情報は、地理的位置に係る要件を示す環境情報であってもよい。これによれば、さらに、地理的位置に係る条件を反映した動作制御を行うことが可能となる。従って、周囲の地理的条件を考慮した移動物体の経路予測が可能となり、より安全安心な衝突回避制御装置を実現することができる。
【０１５５】
また、上述したように環境情報は、地図情報であり、移動経路候補生成部は、地図情報に基づいて複数の移動経路を生成するようにしてもよい。これによれば、さらに、地図情報から仮想障害物領域の範囲を広げることができ、さらに、衝突を回避する精度を高めることができる。
【０１５６】
また、上述したように移動物体は人であってもよい。これによれば、人に対して衝突回避の動作制御を行うことが可能となる。従って、人と係わる環境で、最も注意して安心感を持たせる装置に適用することができる。
【０１５７】
また、上述したように補助情報は人に係る要件を示す個人情報（その人が誰であるかなど）であってもよい。これによれば、さらに、人に関する個人情報を利用して衝突回避の動作制御を行うことができる。従って、特定の人に対応してきめ細かで適切な衝突回避の動作制御を行うことができる。
【０１５８】
また、上述したように個人情報は身長情報としてもよい。これによれば、身長情報に基づいて適切な衝突回避の動作制御を行うことができ、大人よりも経路が予測しにくい子供の仮想障害物領域を広めに設定するなどすることで、大人と子供のすれ違い時の回避制御を変えることで、大人と子供の違いに合わせて無駄に遠回りの回避を行うことなく、かつ子供にも安全安心な回避動作を行うことが可能となる。
【０１５９】
また、上述したように仮想障害物設定部は、身長情報に応じて人が移動する方向と直交する方向に仮想障害物領域を広げるようにしてもよい。これによれば、例えば、身長情報から背が低い場合を小さい子供と判断して、子供が向かう可能性が高い方向に対しても安全性を高めた動作制御を行うことができる。
【０１６０】
また、上述したように個人情報は視線または顔向きに係る情報であり、仮想障害物設定部は、視線方向または顔向きの方向に応じて仮想障害物領域を広げるようにしてもよい。これによれば、さらに、人が視線または顔向きに移動する可能性が高いと判断して、その方向に人が向かう場合の経路を設定し、避けるように動作制御することができる。これにより、通常は予測し難い人の意志を視線や顔向きに基づいて想定し、安全性を高めた動作制御を行うことができる。
【０１６１】
また、上述したように補助情報はイベントに係る要件を示すイベント情報であってもよい。これによれば、さらに、イベントに関連する要件を反映して衝突を回避する動作制御を行うことができる。例えば、コンサート会場がある時間に開場する場合には、その時間に人が会場の入り口に向かう可能性が高いと判断して、その方向に人が向かう場合の経路を設定し、避けるように動作制御を行うことができる。
【０１６２】
また、イベント情報はイベント時刻情報とイベント位置情報とが連携した情報であって、所定の位置における時刻とイベント時刻情報との差に応じて仮想障害物領域を設定するようにしてもよい。これによれば、さらに、イベント時刻が近づき、人がそのイベントが行われる方向に向かう可能性が高いと判断し、その方向に人が向かう場合の経路を設定し、避けるように動作制御を行うことができる。
【０１６３】
また、特定人を識別する人識別部をさらに備え、イベント情報はイベント位置情報と特定人の情報とが連携した情報であって、仮想障害物設定部は人識別部で識別された特定人の情報とイベント情報が有する特定人の情報とが一致した場合には、特定人の情報に連携されているイベント位置情報に応じて、仮想障害物領域を設定するようにしてもよい。これによれば、さらに、特定人に係わるイベント位置に基づいて衝突回避の動作制御を行うことができる。例えば、特定のマンション住人であれば、ほぼ決まった時刻に仕事や買い物から帰宅し、玄関方向に向かう可能性が高いと判断し、その方向に人が向かう場合の経路を設定し、避けるように動作制御を行うことができる。
【０１６４】
また、衝突回避装置は、位置を移動させる位置移動部と、上述の衝突回避制御装置とを備え、衝突回避制御装置は移動物体との衝突を回避するように、停止、減速、加速および方向変更の少なくとも１つの動作を行うように位置移動部を制御する。
【０１６５】
このような構成によれば、さらに、移動物体が占有する占有領域との係わり状況に応じて、適切な回避動作を行うことができ、安全性を高めることができる。
【０１６６】
また、人に仮想障害物領域を報知する報知部をさらに備えてもよい。このような構成によれば、さらに、人に対して人がとるべき衝突回避領域を報知することができ、人に対する安全性を高めることができる。
【０１６７】
また、報知部は、仮想障害物領域を、例えば床面に人が識別可能に表示してもよい。これによれば、さらに、人は安全な回避領域を視覚的に把握することができ、人に対する安全性を高めることができる。
【０１６８】
また、衝突回避装置用プログラムは、移動物体との衝突を回避する衝突回避装置に用いられるプログラムであって、コンピュータに、移動物体の移動の実態を示す移動情報を取得するための移動情報取得ステップ、移動物体の移動に係る要件を示す補助情報を取得するための補助情報取得ステップと、移動情報と補助情報とに基づいて仮想障害物領域を設定するための仮想障害物設定ステップと、仮想障害物領域に基づいて移動物体との衝突を回避するように衝突回避装置を制御する障害物回避制御ステップとを実行させることを特徴とする。このようなステップによれば、移動物体を障害物として取り扱い、補助情報から移動物体が特定の経路をたどる可能性が高いと判断し、その方向にも仮想障害物領域を設定し、移動予測の範囲を広げることができる。これにより、移動物体がたどる可能性が高い経路も含めて、仮想障害物領域が設定されるため、移動物体が線形で予測することが難しい方向に突然に向きを変えた場合でも衝突を回避する動作制御を衝突回避装置に対して行うことができる衝突回避装置用プログラムが実現できる。
【０１６９】
また、基本モジュールとプラグインモジュールとを備え、基本モジュールは、移動情報取得ステップ、仮想障害物設定ステップおよび障害物回避ステップに係るプログラムであり、プラグインモジュールは、補助情報取得ステップに係るプログラムであり、基本モジュールに対してプラグインモジュールを追加または交換可能にしてもよい。
【０１７０】
このようなプログラムによれば、さらに、プラグインモジュールを追加または交換することができる。従って、用途に応じて補助情報取得ステップに係るプログラムを簡単に追加／交換して使用することができ、多用途な衝突回避装置用プログラムを実現することができる。
【０１７１】
また、プラグインモジュールは、個人情報、地図情報およびイベント情報の少なくとも１つに係るプログラムであってもよい。これによれば、さらに、個人情報、地図情報およびイベント情報を簡単に追加または交換して使用することができ、多用途な衝突回避装置用プログラムを実現することができる。
【０１７２】
また、プラグインモジュールは、外部から更新可能であってもよい。これによれば、さらに、外部から個人情報、地図情報およびイベント情報を簡単に追加または更新することができ、多用途な衝突回避装置用プログラムを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
以上述べたように本発明によれば、線形で予測することができない移動物体の動きに対して移動の実態を示す移動情報と移動に係わる要件を示す補助情報を用いることにより移動物体の存在領域を予測し、移動物体との衝突を回避することができ、自律移動型装置、自律移動型装置用の制御装置および自律移動型装置用のプログラム、ロボット装置、乗り物装置、電動車椅子等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】本発明の実施の形態における自律移動型装置の側面図である。
【図２】同自律移動型装置における衝突回避制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】同自律移動型装置の基本機能を説明するための説明図である。
【図４】同自律移動型装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】同自律移動型装置における人の移動と仮想障害物領域との関係を説明するための説明図である。
【図６】同自律移動型装置において仮想障害物領域の境界に複数のセンサ点を擬似生成する方法を示す説明図である。
【図７】同自律移動型装置に加速度情報を用いた応用例を示す説明図である。
【図８】同自律移動型装置に地図情報を用いた応用例を示す説明図である。
【図９】同自律移動型装置に視線情報を用いた応用例を示す説明図である。
【図１０】同自律移動型装置にイベント情報を用いた応用例を示す説明図である。
【図１１】同自律移動型装置に環境地図を用いた応用例を示す説明図である。
【図１２】環境地図の経路用の接続ノードの応用例を示す説明図である。
【図１３】同自律移動型装置にイベント情報を用いた他の応用例を示す説明図である。
【図１４】同自律移動型装置にイベント情報と人識別とを用いて人の移動経路候補を求める手順を示すフローチャートである。
【図１５】同自律移動型装置の移動物体検出部でＬＲＦを用いたときの人の検出動作の手順を示すフローチャートである。
【図１６】同自律移動型装置の移動物体検出部でＬＲＦを用いたときの人の検出方法を説明する説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る自律移動型装置を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る自律移動型装置が形成する仮想障害物領域を示す平面図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る自律移動型装置が形成する仮想障害物領域を示す平面図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る自律移動型装置が形成する仮想障害物領域を示す平面図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る自律移動型装置が形成する仮想障害物領域を示す平面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係る自律移動型装置が形成する仮想障害物領域を示す平面図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る自律移動型装置において仮想障害物領域を設定する処理を示すフロー図である。
【図２４】２つの仮想障害物領域を包含する新たな仮想障害物領域を設定する処理を説明するための図である。
【図２５】衝突予測時間を求める処理を説明するための図である。
【図２６】衝突予測時間を求める処理からセンサ点を設定する処理までの流れを説明するフロー図である。
【図２７】仮想障害物領域を拡大させる処理を説明するための図である。
【図２８】センサ点を設定する処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２０４】
１    自律移動型装置
２    人（移動物体）
３    基台
４    載置部
５    駆動部
６    車輪
７    人識別部
８    視線検出部
１０    障害物検出部
１１    報知部
１２    移動物体検出部
１３    静止物体検出部
１００    位置移動部
２００    衝突回避制御装置
２０１    移動情報取得部
２０２    補助情報取得部
２０３    移動経路候補生成部
２０４    仮想障害物領域設定部
２０５    経路情報取得部
２０６    駆動情報取得部
２０７    経路制御部
２０８    移動制御部
２０９    補助情報記憶部
２１０    障害物データ合成部
２３０    仮想障害物設定部
２５０    障害物回避制御部
３００    安全領域
３０１    ノードデータ
３０２    イベント情報
５００    自律移動型装置
５０１    制御装置
５０２    装置本体
５０３    車輪
５０４    アクチュエータ
５１１    第１検知部
５１２    第２検知部
５１３    第３検知部
５１４    第４検知部
５１５    第５検知部
５１６    第６検知部
５２１    第１記憶部
５２２    地図情報記憶部
５２３    移動傾向記憶部
５２４    ID情報記憶部
５３１    仮想障害物領域設定部
５３２    移動経路設定部
５３３    移動制御部
５４１    第１設定部
５５１    第１判断部
５６１    第１特定部
６００    人（障害物）
Ａ    仮想障害物領域
Ｅ    ノード
Ｚ３１，Ｚ５Ａ，Ｚ５Ｂ，Ｚ６Ａ，Ｚ６Ｂ，Ｚ７１，Ｚ７２，Ｚ７３，Ｚ８１，Ｚ８２，Ｚ８３，Ｚ９１，Ｚ９２，Ｚ９３，Ｚ１０Ａ，Ｚ１０Ａ（θ），Ｚ１０Ｂ，Ｚ１０Ｂ（θ）    仮想障害物領域
【図１】
0004576445.tif 000012
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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