(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動用の走行手段を有し、この走行手段を自律駆動して案内先まで移動することにより、その案内先まで被案内者を案内する自律走行型の案内ロボットであって、
少なくとも前記案内先を入力するための入力手段と、
この入力手段で入力された案内先までの経路を生成する経路生成手段と、
前記被案内者を特定する案内対象検出手段と、
この案内対象検出手段によって特定された被案内者の特徴の位置が時系列的に変化するのを追跡することによって、この被案内者の歩行速度およびその移動方向を検出する歩行状態検出手段と、
前記経路生成手段によって生成された経路を、前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向に応じて、前記走行手段の駆動制御を行う走行制御手段と、
前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内にその被案内者が入るように誘導する検出エリア表示手段と
を備えることを特徴とする案内ロボット。
【請求項２】
周囲の空間形状を認識する環境認識手段を備え、
前記走行制御手段は、前記環境認識手段によって認識された周囲の空間形状に応じて、前記走行手段の駆動制御を行うとともに、前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向に応じて、前記走行手段による走行速度が変化するように前記走行手段の駆動制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の案内ロボット。
【請求項３】
前記案内対象検出手段の検出可能範囲内の範囲を、前記被案内者を特定するための検出範囲として設定する検出範囲設定手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【請求項４】
前記検出範囲設定手段は、前記走行手段による走行速度並びに前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向のうち少なくとも一方に応じて、前記案内対象検出手段の検出可能範囲内の範囲を前記検出範囲として設定することを特徴とする請求項３記載の案内ロボット。
【請求項５】
前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲におけるその被案内者の位置を示す指示手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【請求項６】
前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出ないように指示を与える誘導手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【請求項７】
前記走行制御手段は、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出て、前記案内対象検出手段によって前記被案内者が特定されないとき、前記走行手段の駆動制御を走行停止制御とすることを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【請求項８】
前記案内対象検出手段は、周囲の各物体について移動方向および移動速度の少なくとも一方の測定を行い、前記走行手段による走行方向および走行速度と最も近い測定結果を与えた物体を前記被案内者として特定することを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【請求項９】
前記案内対象検出手段は、前記被案内者の特徴を予め取得し、その取得した特徴をもとに前記被案内者を特定することを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【請求項１０】
前記案内対象検出手段は、前記被案内者に装着される予め定めた認識表示具を利用してその被案内者を特定することを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【請求項１１】
前記被案内者と会話する会話手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【請求項１２】
案内ロボットの走行方向を示す進路表示手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の案内ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動用の走行手段を有し、この走行手段を自律駆動して案内先まで移動することにより、その案内先まで被案内者を案内する自律走行型の案内ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オフィスや博物館などで使用される案内ロボットが提案されている。例えば、特開平７−２９５６３７号公報には、応接室への案内指示の場合、「応接室へ案内いたします。御一緒にどうぞ。」をスピーカを介して出力しながら、ロボット本体は左手を上げたまま指定された場所まで来客者の案内（移動）を行い、案内（移動）中は走行ライン上の床部に敷設された磁気テープの磁気を走行センサ部で検知しながら走行する受付・案内ロボットシステムが記載されている。
【０００３】
特許３１０１６５２号公報には、赤外線ロケーションシステムを用いて、サイト番号の切換わる地点間を１個のパスとして、その区間距離を累積して走行距離を求める方法と、目的地サイト番号およびサイト番号切換地点から目的地への距離を走行する方法の２つが可能であり、案内状態において、移動ロボットが見学者を見学目的場所まで案内する際の位置および移動量の検出が可能となる巡回誘導システムが記載されている。この巡回誘導システムでは、自律走行ロボットが巡回中に自律走行ロボットと通信できる携帯端末を持った利用者と遭遇すればその利用者を案内する。
【０００４】
特許３００９３９５号公報には、いずれかの携帯端末からユーザの案内が要求されたことに応じて、そのユーザの近くにいるロボットがいるか否かを判別し、そのユーザの近くにいるロボットに対して対応する第１のディスプレイにユーザを案内するための情報を表示させ、そのユーザの近くにロボットがいないことを判別したときには、そのことを当該携帯端末に知らせ、第２のディスプレイにユーザを案内するための情報を表示させるユーザ誘導装置が記載されている。このユーザ誘導装置では、複数のユーザが存在する環境において、ユーザの携帯端末からの案内要求に対してロボットが行動する。
【０００５】
このほか、自動車における無人追従走行は、先導車が必ず前にあること、先導車と通信して先導車の操縦情報を得ていること、あるいは先導者と同じ起動をたどるように制御することを条件にして行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の受付・案内ロボットシステムおよび巡回誘導システムでは、被案内者の歩行状態とは無関係にロボットが走行するため、被案内者がそのロボットの走行速度に合わせてついていかなければならないという課題がある。これでは、不特定多数の人を案内させた場合、ロボットについていけない人やロボットの案内が遅いと感じる人がでてくるので、被案内者の満足のいく案内ができない。
【０００７】
また、例えば案内中に被案内者が立ち止まるなどして案内を妨害する外乱が発生した場合、被案内者が案内を続けるロボットに置き去りにされるという課題もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被案内者の歩行速度およびその移動方向に応じた案内を可能にするとともに、被案内者を間違わずに案内先まで誘導することができる案内ロボットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、移動用の走行手段を有し、この走行手段を自律駆動して案内先まで移動することにより、その案内先まで被案内者を案内する自律走行型の案内ロボットであって、少なくとも前記案内先を入力するための入力手段と、この入力手段で入力された案内先までの経路を生成する経路生成手段と、前記被案内者を特定する案内対象検出手段と、この案内対象検出手段によって特定された被案内者の特徴の位置が時系列的に変化するのを追跡することによって、この被案内者の歩行速度およびその移動方向を検出する歩行状態検出手段と、前記経路生成手段によって生成された経路を、前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向に応じて、前記走行手段の駆動制御を行う走行制御手段と、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内にその被案内者が入るように誘導する検出エリア表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の案内ロボットにおいて、周囲の空間形状を認識する環境認識手段を備え、前記走行制御手段は、前記環境認識手段によって認識された周囲の空間形状に応じて、前記走行手段の駆動制御を行うとともに、前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向に応じて、前記走行手段による走行速度が変化するように前記走行手段の駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段の検出可能範囲内の範囲を、前記被案内者を特定するための検出範囲として設定する検出範囲設定手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の案内ロボットにおいて、前記検出範囲設定手段は、前記走行手段による走行速度並びに前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向のうち少なくとも一方に応じて、前記案内対象検出手段の検出可能範囲内の範囲を前記検出範囲として設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲におけるその被案内者の位置を示す指示手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出ないように指示を与える誘導手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記走行制御手段は、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出て、前記案内対象検出手段によって前記被案内者が特定されないとき、前記走行手段の駆動制御を走行停止制御とすることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段は、周囲の各物体について移動方向および移動速度の少なくとも一方の測定を行い、前記走行手段による走行方向および走行速度と最も近い測定結果を与えた物体を前記被案内者として特定することを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段は、前記被案内者の特徴を予め取得し、その取得した特徴をもとに前記被案内者を特定することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段は、前記被案内者に装着される予め定めた認識表示具を利用してその被案内者を特定することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記被案内者と会話する会話手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、案内ロボットの走行方向を示す進路表示手段を設けたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態の案内ロボットの構成図である。
【００２３】
第１実施形態の案内ロボット１は、図１に示すように、移動用の走行部１０を有し、この走行部１０を自律駆動して案内先まで移動することにより、その案内先まで被案内者を案内する自律走行型のものであり、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、案内対象検出部１４と、歩行状態検出部１５と、制御部１６とをさらに備えている。
【００２４】
走行部１０は、全方向に移動自在の例えば２輪の駆動輪１００と、制御部１６からの指令値に合った回転数で駆動輪１００を駆動するモータ１０１と、このモータ１０１に取り付けられ駆動輪１００の回転数に比例した信号を制御部１６に出力するエンコーダ１０２とにより構成されている。
【００２５】
入出力部１１は、例えば対話式で被案内者から受けた案内先、指示および応答などを入力するためのものであり、案内先および指示などを画面で確認しながら入力するためのタッチパネル（モニタ）１１０と、被案内者の音声を入力するマイク１１１と、このマイク１１１で入力された音声を認識する音声認識部１１２と、被案内者に対する音声を合成する音声合成部１１３と、この音声合成部１１３によって合成された音声を出力するスピーカ１１４とにより構成されている。案内先については、キー入力用の図示しないキーボードなどのほか、タッチパネル１１０でも、マイク１１１および音声認識部１１２でも受け付けられるようになっている。音声合成部１１３およびスピーカ１１４は、例えば案内先や指示などを入力する際の助言（ヘルプ情報）を音声で伝えるために使用される。
【００２６】
経路生成部１２は、各地点間の経路情報および各経路上の周囲の空間形状（例えば壁、柱や経路上に設置された設備などの形状）の情報を含む地図データを記憶するデータベース１２０を備え、このデータベース１２０に記憶されている地図データから、入出力部１１で入力された案内先の地点を検索し、後述の環境認識部１３から得られる現在地の地点からその検索した地点までの経路を生成するものである。入出力部１１での入力で特に条件が付けられない場合は、最短経路が優先して生成される。また、案内先までの途中の経由地が入力で指示された場合は、その経由地を通る最短経路が生成される。
【００２７】
環境認識部１３は、周囲の空間形状を測定するセンサ１３０を備え、このセンサ１３０を用いて周囲の空間形状を認識するとともに、その認識した周囲の空間形状とデータベース１２０から得られる各経路上の周囲の空間形状とを照合して現在地を認識するものである。センサ１３０は、図１の例では、レーザ光を照射し、その反射光から各物体までの距離を計測するレーザレーダ１３０ａと、超音波を発生し、その反射波から各物体までの距離または物体の有無を検出する超音波センサ１３０ｂとにより構成されている。なお、周囲の空間形状を認識する手段は、センサ１３０の具体構成に限らず、カメラで周囲を撮像して得た画像をもとに周囲の空間形状を認識する構成でもよく、または各経路上の床面や壁面に予め敷設された周囲の空間形状を示すＩＤ的なマーカを計測することにより、周囲の空間形状を認識する構成でもよい。
【００２８】
案内対象検出部１４は、カメラ１４０を備え、このカメラ１４０で被案内者を撮像して得た画像からその被案内者の特徴を予め取得し、案内中はその取得した特徴をもとにカメラ１４０から得られる画像から被案内者を特定するものである。ここでは、被案内者には特徴的な図示しない認識表示具が装着され、フレーム画像中のその認識表示具の画像を抽出することにより、被案内者を特定するように構成される。
【００２９】
歩行状態検出部１５は、案内対象検出部１４によって特定された被案内者の特徴の位置が各フレーム画像においてどのように時系列的に変化するかを追跡することにより、被案内者の歩行速度およびその移動方向、すなわち被案内者の歩行速度ベクトルを、案内対象検出部１４によって特定された被案内者の歩行状態として検出するものである。
【００３０】
制御部１６は、案内ロボット１全般の制御などの処理を実行するものであり、第１実施形態の特徴となる走行制御部１６０などの各種処理機能を有している。
【００３１】
走行制御部１６０は、環境認識部１３によって認識された周囲の空間形状および歩行状態検出部１５によって検出された歩行状態に応じて、経路生成部１２によって生成された経路に沿って走行するように、走行部１０のエンコーダ１０２からの信号を監視しながら、走行部１０のモータ１０１に上記指令値を出力することにより走行部１０の駆動制御（速度制御および進行方向制御）を行う。速度制御については、生成された経路に沿って、通常、所定の速度で走行するように、エンコーダ１０２からの信号をフィードバックしながらモータ１０１を通じて駆動輪１００の回転数を調整する制御が行われるが、歩行状態検出部１５によって検出された歩行状態に応じて、被案内者との距離が制御部１６に予め設定した所定距離以上離れないように適宜走行部１０の速度制御が実行される。つまり、走行部１０による走行速度ベクトルと歩行状態の歩行速度ベクトルとを監視し、被案内者との距離が所定距離以上離れると走行部１０の速度を落とす速度制御が実行されるのである。一方、進行方向制御については、環境認識部１３によって認識された周囲の空間形状、例えば壁や柱の位置などに応じて、進行方向を修正する処理が実行される。経路上の進行方向に障害物がある場合には、その障害物を回避するためにその進行方向（場合によっては経路）を修正する処理が実行される。
【００３２】
次に、上記構成の案内ロボット１の動作について説明する。入出力部１１で案内先を入力すると、案内対象検出部１４によって被案内者の特徴が取得され、以後、案内対象検出部１４によって被案内者が周期的に特定される一方、環境認識部１３によって周囲の空間形状および現在地が周期的に認識され、経路生成部１２によって案内先までの経路が生成される。
【００３３】
案内先までの経路が生成されると、環境認識部１３によって周期的に認識される周囲の空間形状および歩行状態検出部１５によって周期的に検出される歩行状態に応じて、経路生成部１２によって生成された経路に沿って走行するように、走行部１０の駆動制御が実行される。これにより、案内ロボット１は生成された経路に沿って自律走行する。この後、案内先に到着すれば案内の処理を終了する。
【００３４】
このような案内ロボット１によれば、環境認識部１３によって周期的に認識される周囲の空間形状に応じて、走行部１０の駆動制御が実行されるので、例えば案内途中の経路上に障害物などがあっても、進行方向や経路を修正することにより、案内先まで案内することができるようになる。
【００３５】
また、歩行状態検出部１５によって周期的に検出される歩行状態に応じて、走行部１０の駆動制御が実行されるので、被案内者の歩行状態に応じた案内が可能になるから、被案内者の歩行速度に個人差があっても各個人に応じた速度で案内することができ、例えば案内中に被案内者が立ち止まるなどして案内を妨害する外乱が発生したとしても、被案内者を置き去りにすることなく案内先まで案内することができる。
【００３６】
なお、第１実施形態では、環境認識部を備える構成になっているが、少なくとも各案内先をホームポジションとして、各ホームポジション間の移動制御情報をデータベースから読み出して走行部による走行制御に使用すれば、必ずしも環境認識部を備えなくても案内は可能である。しかし、案内途中で姿勢のズレなどが生じうることを考慮すれば、環境認識部を備える方がより望ましい。
【００３７】
（第２実施形態）
図２は本発明に係る第２実施形態の案内ロボットの構成図、図３は図２中の走行制御部による制御動作の説明図、図４は図２の案内ロボットについての各手順を示すフロー図である。
【００３８】
第２実施形態の案内ロボット１Ａは、図２に示すように、走行部１０と、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、案内対象検出部１４とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、歩行状態検出部１５ａと、制御部１６ａとを備えている。
【００３９】
歩行状態検出部１５ａは、被案内者の歩行速度ベクトルに代えて、被案内者との距離を案内対象検出部１４によって特定された被案内者の歩行状態として検出するものである。なお、被案内者との距離は、案内対象検出部１４によって被案内者を特定するために使用した画像から検出する構成でも、測距センサをさらに設けてその測距センサによって検出する構成でも、あるいは環境認識部１３のセンサ１３０を利用する構成でもよい。
【００４０】
制御部１６ａは、第１実施形態の走行制御部１６０に代えて走行制御部１６０ａを有する以外は第１実施形態の制御部１６と同様に構成される。
【００４１】
走行制御部１６０ａは、環境認識部１３によって認識された周囲の空間形状および歩行状態検出部１５ａによって検出された歩行状態に応じて、経路生成部１２によって生成された経路に沿って走行するように、走行部１０のエンコーダ１０２からの信号を監視しながら、走行部１０のモータ１０１に指令値を出力することにより走行部１０の駆動制御（速度制御および進行方向制御）を行う。進行方向制御については第１実施形態のそれと同様であるので、第１実施形態とは異なる速度制御について説明する。第２実施形態では、図３に示すように、案内ロボットは、案内を開始すると、初期速度Ｖ１で走行する。この速度より被案内者の走行速度が遅い場合、案内ロボットと被案内者の距離は拡大し、この距離が所定値Ｍを超えると案内ロボットの走行速度をＶ２に下げる。これにより、案内ロボットと被案内者との距離は所定値Ｍ以上離れない速度制御が実行される。
【００４２】
次に、図４を参照しながら上記構成の案内ロボット１Ａについての各手順を説明する。歩行状態検出部１５ａに関連する動作以外は、図４のステップＳ１〜Ｓ５などに示すように第１実施形態の動作と同様である。すなわち、案内ロボット１Ａは、モニタに案内先入力画面を表示する（Ｓ１）。被案内者は、その入力画面に従って案内先を入力する（Ｓ２）。案内ロボット１Ａは、入力された案内先をデータベース１２０から検索し、その検索したデータを基に、案内先までの経路を生成する（Ｓ３）。案内先までの経路を生成し終えると、モニタ表示およびスピーカ１１４からの音声により経路を被案内者に通知する（Ｓ４）。その後、案内開始を告げ、案内ロボット１Ａが走行を開始する（Ｓ５）。
【００４３】
この後、走行速度を初期速度Ｖ１に設定し（Ｓ６）、初期速度Ｖ１になるまで加速し、初期速度Ｖ１で走行する（Ｓ７）。走行中に、案内対象検出部１４によって後方の被案内者を特定し（Ｓ８）、歩行状態検出部１５ａによって被案内者と案内ロボット１Ａとの間の距離を計測する（Ｓ９）。そして、計測した距離の値と所定値Ｍとを比較し（Ｓ１０）、計測した距離の値が所定値Ｍ以上に離れたとき（Ｓ１０でＮＯ）、ステップＳ６に戻って走行速度を速度Ｖ２に切替設定し（Ｓ６）、この後、ステップＳ７に進む一方、計測した距離の値が所定値Ｍより小さければ（Ｓ１０でＹＥＳ）、ステップＳ７に戻る。これにより、歩行状態検出部１５ａによって検出された被案内者の歩行状態を示す被案内者との距離の値が所定値Ｍ以上になるか否かに応じて、それぞれ走行部１０による走行速度が速度Ｖ２か初期速度Ｖ１（＞Ｖ２）に変化する。
【００４４】
このような案内ロボット１Ａによれば、歩行状態検出部１５ａによって検出された歩行状態に応じて、走行部１０による走行速度が変化するように走行部１０の駆動制御が実行されるので、被案内者の歩行速度に個人差があっても各個人に応じた速度で案内することができ、例えば案内中に被案内者が立ち止まるなどして案内を妨害する外乱が発生したとしても、被案内者を置き去りにすることなく案内先まで案内することができる。
【００４５】
なお、第２実施形態では、被案内者との距離に基づいて走行部１０の速度制御が実行される構成になっているが、これに限らず、被案内者との相対速度に基づいて走行部１０の速度制御が実行される構成でもよい。
【００４６】
また、第２実施形態では、被案内者との距離の値が所定値より小さければ、初期速度Ｖ１で走行する構成になっているが、被案内者との距離または被案内者との相対速度に基づいて走行部１０による走行速度を変更設定するようにしてもよい。例えば、走行部１０による走行速度が被案内者の歩行速度に追従するように構成してもよい。
【００４７】
（第３実施形態）
図５は本発明に係る第３実施形態の案内ロボットの構成図である。
【００４８】
第３実施形態の案内ロボット１Ｂは、図５に示すように、走行部１０と、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、歩行状態検出部１５と、制御部１６とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として案内対象検出部１４ａを備えている。
【００４９】
案内対象検出部１４ａは、広角レンズないし魚眼レンズのカメラ１４０ａを備え、このカメラ１４０ａで被案内者を撮像して得た画像からその被案内者の特徴を予め取得し、案内中はその取得した特徴をもとにカメラ１４０ａから得られる画像から被案内者を特定するもの（画像処理装置）であり、カメラ１４０ａの検出可能範囲であるフレーム画像内の範囲を、被案内者を特定するための検出範囲として設定する機能を有している。つまり、検出範囲をフレーム画像内の所定範囲に絞る機能が設けられているのである。
【００５０】
このように、案内対象検出部１４ａの検出可能範囲内の範囲を、被案内者を特定するための検出範囲として設定することで、全フレーム画像から被案内者を特定するよりも、被案内者の検出精度および検出速度を高めることができる。これにより、被案内者の歩行状態に案内ロボット１Ｂを素早く対応させることが可能になり、また被案内者を誤って認識することを防止することができる。
【００５１】
なお、広角レンズないし魚眼レンズを使用する構成に代えて、全方位ミラーを使用する構成にしてもよい。
【００５２】
（第４実施形態）
図６は本発明に係る第４実施形態の案内ロボットの構成図、図７は図６中の案内対象検出部の検出範囲設定の説明図である。
【００５３】
第４実施形態の案内ロボット１Ｃは、図６に示すように、走行部１０と、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、制御部１６とを第３実施形態と同様に備えているほか、第３実施形態との相違点として、案内対象検出部１４ｂと、第２実施形態と同様の歩行状態検出部１５ａとを備えている。
【００５４】
案内対象検出部１４ｂは、走行部１０による走行速度および歩行状態検出部１５ａによって検出された被案内者との距離のうち少なくとも一方に応じて、カメラ１４０ａの検出可能範囲であるフレーム画像内の範囲を検出範囲として設定する以外は第３実施形態の案内対象検出部１４ａと同様に構成される。第４実施形態では、図７に示すように、走行速度が初期速度よりも遅ければ、検出範囲は範囲Ｒ２に拡大され、走行速度が初期速度よりも速ければ、検出範囲は範囲Ｒ３に縮小される。これは、走行速度が速いと、案内が順調であり、被案内者が後方について来ていることになるため、検出範囲を縮小するのである。他方、走行速度が遅いと、案内が順調でなく、被案内者が後方について来ていないことになるため、検出範囲を拡大する。なお、図７中のＲ１は初期速度時の検出範囲である。
【００５５】
このように、走行部１０による走行状態および歩行状態検出部１５ａによって検出された歩行状態のうち少なくとも一方の状態に応じて、案内対象検出部１４ｂの検出可能範囲内の範囲を検出範囲として設定することにより、被案内者の検出精度および検出速度を高めることができる。これにより、被案内者の歩行状態に案内ロボット１Ｃを素早く対応させることが可能になり、また被案内者を誤って認識することを防止することができる。
【００５６】
なお、走行速度が初期速度よりも遅ければ、検出範囲を近方に設定し、走行速度が初期速度よりも速ければ、検出範囲を遠方に設定するようにしてもよい。
【００５７】
（第５実施形態）
図８は本発明に係る第５実施形態の案内ロボットの構成図、図９は図８中の報知部が設けられる位置を示す図である。
【００５８】
第５実施形態の案内ロボット１Ｄは、図８に示すように、走行部１０と、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、案内対象検出部１４と、歩行状態検出部１５と、制御部１６とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として検出エリア表示部１７を備えている。
【００５９】
検出エリア表示部１７は、図９に示すように、案内対象検出部１４のカメラ１４０による被案内者Ａを特定するための検出範囲Ｒ内にその被案内者Ａが入っているかどうかを示す指示器であり、第５実施形態では、被案内者Ａが検出範囲Ｒ内に入っていなければ見えない表示器により構成される。この検出エリア表示部１７を構成する表示器は、指向性の強い光源であり、その光源の光の見える範囲が検出範囲Ｒとなるように設定されている。そして、例えば案内先の入力時に、被案内者Ａに対してその光源の光の見える範囲内に入るようにしてついてくるようにという説明がなされる。
【００６０】
このように、案内対象検出部１４による被案内者Ａを特定するための検出範囲Ｒ内にその被案内者Ａが入っているかどうかを検出エリア表示部１７が示すことにより、被案内者Ａがその検出エリア表示部１７によって検出範囲Ｒ内に入っていることを確認することができ、また検出範囲Ｒから出たとしてもその検出範囲Ｒ内に入ろうとするので、被案内者を間違わずに案内先まで誘導することができる。
【００６１】
なお、第５実施形態では、検出エリア表示部１７は、指向性の強い光源からなる表示器になっているが、これに限らず、例えば指向性のある音を発するスピーカなどでもよい。
【００６２】
（第６実施形態）
図１０は本発明に係る第６実施形態の案内ロボットの構成図、図１１は図１０中の報知部が設けられる位置およびその動作を示す図である。
【００６３】
第６実施形態の案内ロボット１Ｅは、図１０に示すように、走行部１０と、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、歩行状態検出部１５と、制御部１６とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、案内対象検出部１４ｃと、検出エリア表示部１７ａとを備えている。
【００６４】
案内対象検出部１４ｃは、被案内者を特定するための検出範囲内のどの位置で被案内者を抽出したかを示す位置情報をさらに報知部１７ａに出力する以外は第１実施形態の案内対象検出部１４と同様に構成される。
【００６５】
指示部１７ａは、案内対象検出部１４ｃからの位置情報に応じて、図１１に示すように、案内対象検出部１４ｃによる被案内者Ａを特定するための検出範囲Ｒにおけるその被案内者Ａの位置を示すものであり、第６実施形態では、案内ロボット１Ｅの進行方向に対して左右に横長の表示器により構成される。
【００６６】
このような構成の指示部１７ａによれば、被案内者Ａは、案内対象検出部１４ｃの検出範囲Ｒ内のどのあたりにいるかを視覚的に知ることができ、どれだけ左右にずれているかを認識することができるので、第５実施形態と同様に、被案内者を間違わずに案内先まで誘導することができる。
【００６７】
（第７実施形態）
図１２は本発明に係る第７実施形態の案内ロボットの構成図である。
【００６８】
第７実施形態の案内ロボット１Ｆは、図１２に示すように、走行部１０と、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、歩行状態検出部１５と、制御部１６とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、案内対象検出部１４ｄを備えている。
【００６９】
案内対象検出部１４ｄは、入出力部１１における音声合成部１１３およびスピーカ１１４を利用して、被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出ないように指示を与える誘導機能をさらに有する以外は第１実施形態の案内対象検出部１４と同様に構成される。上記誘導機能は、例えば、被案内者が検出範囲の端に位置する場合には、案内ロボット１Ｆの後方正面について来てくれるように、音声合成による言葉で誘導し、検出範囲内に被案内者を検出することができない場合には、検出範囲内に入るように音声合成による言葉で呼びかける処理が実行される。
【００７０】
このように、案内対象検出部１４ｄによる被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出ないように上記誘導機能が指示を与えることにより、被案内者を間違わずに案内先まで誘導することができる。
【００７１】
（第８実施形態）
図１３は本発明に係る第８実施形態の案内ロボットの構成図である。
【００７２】
第８実施形態の案内ロボット１Ｇは、図１３に示すように、走行部１０と、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、歩行状態検出部１５とを第７実施形態と同様に備えているほか、第７実施形態との相違点として、案内対象検出部１４ｅと、制御部１６ｂとを備えている。
【００７３】
案内対象検出部１４ｅは、被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出て、被案内者が特定されないとき、停止信号を制御部１６ｂに出力する一方、被案内者が再度特定されるに至ったとき、停止解除信号を制御部１６ｂに出力する処理をさらに実行する以外は第７実施形態の案内対象検出部１４ｄと同様に構成される。
【００７４】
制御部１６ｂは、第７実施形態との相違点として、案内対象検出部１４ｅから停止信号を受信したとき、駆動制御を走行停止制御に切り替える処理をさらに実行する以外は走行制御部１６０と同様に構成される走行制御部１６０ｂを有している。
【００７５】
このような構成の案内ロボット１Ｇでは、被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出て、被案内者が特定されないとき、停止信号が案内対象検出部１４ｅから制御部１６ｂの走行制御部１６０ｂに出力される。この後、走行制御部１６０が駆動制御を走行停止制御に切り替えるので、走行部１０による走行が停止する。この後、検出範囲内に被案内者を検出することができないために、検出範囲内に入るように音声合成による言葉で呼びかけが行われ、被案内者が再度特定されるに至った場合には、案内走行が再開される。なお、所定時間を経過しても被案内者が検出範囲内に戻らない場合には、案内ロボット１Ｇを初期の位置（受付など）に帰るようにしてもよい。
【００７６】
このように、案内対象検出部１４ｅによる被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出て、案内対象検出部１４ｅによって被案内者が特定されないとき、走行制御部１６０ｂが走行部１０の駆動制御を走行停止制御とするので、見失った被案内者と離れすぎないようにすることができる。
【００７７】
（第９実施形態）
図１４は本発明に係る第９実施形態の案内ロボットの構成図である。
【００７８】
第９実施形態の案内ロボット１Ｈは、図１４に示すように、走行部１０と、入出力部１１と、経路生成部１２と、環境認識部１３と、歩行状態検出部１５と、制御部１６とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、案内対象検出部１４ｆを備えている。
【００７９】
案内対象検出部１４ｆは、カメラ１４０を備え、このカメラ１４０で被案内者を撮像して得た画像からその被案内者の特徴を予め取得し、案内中はその取得した特徴をもとにカメラ１４０から得られる画像から被案内者を特定するものである。具体的には、周囲の各物体について移動方向および移動速度の測定を行い、その各測定結果のうち、エンコーダ１０２および環境認識部１３から得られる走行部１０による走行状態と最も近い測定結果を与えた物体を被案内者として特定する処理が実行される。
【００８０】
このような構成の案内ロボット１Ｈでは、案内対象検出部１４ｆによって以下の処理が順次実行される。カメラ１４０の撮像により得られる周囲の各画像から移動物体を検出してその移動速度および移動方向を演算で求める処理が実行される。また、エンコーダ１０２からの信号により案内ロボット１Ｈの走行速度を演算で求め、地図上のどの地点にいてどの方向に進んでいるかを把握している環境認識部１３からの信号により案内ロボット１Ｈの走行方向を求めることにより、走行部１０による走行状態を取得する処理が実行される。そして、走行速度に対して速度差が最小の移動物体を求めるとともに、走行方向に対して角度差が最小の移動物体を求め、走行部１０による走行状態と最も近い物体を被案内者として特定する処理が実行される。
【００８１】
このように、周囲の各物体について移動方向および移動速度の各測定結果のうち走行部１０による走行状態と最も近い測定結果を与えた物体を被案内者として特定することにより、複数の移動物体から、案内ロボット１Ｈについてくる被案内者を正確に特定することができる。
【００８２】
（第１０実施形態）
本発明に係る第１０実施形態の案内ロボットは、第１実施形態と同様に構成される。第１０実施形態の案内ロボットの案内対象検出部１４も、第１実施形態と同様に、被案内者の特徴を予め取得し、その取得した特徴をもとに被案内者を特定する。第１０実施形態の案内対象検出部１４は、例えば、被案内者が案内ロボットの前に来て案内先を入力した時に、カメラ１４０によって撮像された画像から、被案内者の服装の色をその被案内者の特徴として取得し、走行中は、その取得した被案内者の特徴をもとに被案内者を特定する。なお、被案内者の服装の色に代えて、被案内者の顔、身長または体型をその被案内者の特徴として取得するようにしてもよい。
【００８３】
このように、被案内者の特徴を予め取得し、その取得した特徴をもとに被案内者を特定することにより、複数の移動物体から、案内ロボットについてくる被案内者を正確に特定することができる。
【００８４】
（第１１実施形態）
図１５は本発明に係る第１１実施形態の案内ロボットに対して使用される認識表示具の模様を示す図である。
【００８５】
本発明に係る第１１実施形態の案内ロボットは、第１実施形態と同様に構成され、図１５に示すような複数の色が塗られた模様の認識表示具１８（カード）が案内対象検出部１４による被案内者の特定に利用される。認識表示具１８は、被案内者の胸に装着される。認識表示具１８の数は１個でも複数個でもよい。第１１実施形態の案内対象検出部１４は、カメラ１４０によって撮像された画像から、被案内者の胸に装着された認識表示具１８をその被案内者の特徴として取得し、走行中は、その取得した被案内者の特徴をもとに被案内者を特定する。
【００８６】
このように、案内対象検出部１４が、被案内者に装着される予め定めた認識表示具を利用してその被案内者を特定することにより、複数の移動物体から、案内ロボットについてくる被案内者を正確に特定することができる。
【００８７】
なお、第１１実施形態では、認識表示具として複数の色が塗られたカードが使用される構成になっているが、案内ロボットにレーザ発振器を設け、被案内者にその反射板を装着するようにしてもよい。あるいは案内ロボットに無線通信機を設け、被案内者にそれに対応する無線通信機を持たせるようにしてもよい。
【００８８】
（第１２実施形態）
本発明に係る第１２実施形態の案内ロボットは、第１実施形態と同様に構成され、音声合成部１１３およびスピーカ１１４を通して被案内者と会話するようになっている。また、歩行状態検出部１５によって案内中に被案内者の歩行速度および移動方向が検出される。第１２実施形態では、制御部１６の制御により、被案内者の歩行状態が案内ロボットの走行状態からずれるとき、音声合成部１１３およびスピーカ１１４を通して以下の内容で被案内者に声をかけながら、案内ロボットの走行状態を調整するように構成される。
【００８９】
例えば、被案内者の歩行速度が案内ロボットの走行速度より遅いとき、案内ロボットの走行速度を落とし、「もうすこしゆっくりにしましょうか。」と声をかけ、「はい」という返答があったときは、案内ロボットの走行速度をさらに落とす一方、「はい」以外の返答や返答がなかったときは、「このくらいの速度でいいですか。」、「速すぎるときには速いといってください。」と声をかけ、現在の走行速度を維持する。
【００９０】
案内ロボットの走行方向に対して被案内者の移動方向が所定値以上外れるときは、「こちらです。」と所定時間ごとに声をかける。
【００９１】
被案内者を検出範囲内に確認できないときは、走行を停止して、「案内を続けましょうか。」、「案内を続けるときは画面に触れてください。」と声をかけ、被案内者が所定時間内にモニタの画面に触れられなければ、案内ロボットは初期の位置に帰る。
【００９２】
このように、被案内者と会話する音声合成部１１３およびスピーカ１１４を備え、被案内者に声をかけることにより、被案内者に案内ロボットの動作の把握と案内ロボットヘの指令が容易となる。
【００９３】
（第１３実施形態）
図１６は本発明に係る第１３実施形態の案内ロボットの頭部前面を示す図である。
【００９４】
本発明に係る第１３実施形態の案内ロボット１Ｋは、第１実施形態と同様に構成され、タッチパネル（モニタ）１１０が当該案内ロボット１Ｋの頭部に設けられ、案内ロボットの走行方向を環境認識部１３から得てモニタで示す進路表示機能が例えば制御部１６に設けられる。第１３実施形態では、図１６の例に示すように、走行中にモニタの画面に目を表示し、その目玉を進行方向（図では左折）に合わせて移動させる。これにより、被案内者はその目玉の方向に顔を向けることで、走行方向を容易に認識することができる。
【００９５】
このように、案内ロボットの走行方向を示すことにより、どの方向に進んでいくのかが分かるので、案内ロボットに追従するのが容易になる。
【００９６】
なお、頭部を回す回転機構を首部に設け、進行方向に合わせて首部を軸に頭部を回転させるようにしてもよい。あるいは、案内ロボットの左右に腕を設け、進行方向に合わせて左右どちらかの腕を上げるようにしてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明は、移動用の走行手段を有し、この走行手段を自律駆動して案内先まで移動することにより、その案内先まで被案内者を案内する自律走行型の案内ロボットであって、少なくとも前記案内先を入力するための入力手段と、この入力手段で入力された案内先までの経路を生成する経路生成手段と、前記被案内者を特定する案内対象検出手段と、この案内対象検出手段によって特定された被案内者の特徴の位置が時系列的に変化するのを追跡することによって、この被案内者の歩行速度およびその移動方向を検出する歩行状態検出手段と、前記経路生成手段によって生成された経路を、前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向に応じて、前記走行手段の駆動制御を行う走行制御手段と、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内にその被案内者が入るように誘導する検出エリア表示手段とを備えるので、被案内者の歩行速度およびその移動方向に応じた案内が可能になり、これにより、被案内者の歩行速度に個人差があっても各個人に応じた速度で案内することができ、例えば案内中に被案内者が立ち止まるなどして案内を妨害する外乱が発生したとしても、被案内者を置き去りにすることなく案内先まで案内することができる。また、被案内者がその指示手段によって検出範囲内に入っていることを確認することができ、また検出範囲から出たとしてもその検出範囲内に入ろうとするので、被案内者を間違わずに案内先まで誘導することができる。
【００９８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の案内ロボットにおいて、周囲の空間形状を認識する環境認識手段を備え、前記走行制御手段は、前記環境認識手段によって認識された周囲の空間形状に応じて、前記走行手段の駆動制御を行うとともに、前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向に応じて、前記走行手段による走行速度が変化するように前記走行手段の駆動制御を行うので、被案内者の歩行速度に個人差があっても各個人に応じた速度で案内することができ、例えば案内中に被案内者が立ち止まるなどして案内を妨害する外乱が発生したとしても、被案内者を置き去りにすることなく案内先まで案内することができる。
【００９９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段の検出可能範囲内の範囲を、前記被案内者を特定するための検出範囲として設定する検出範囲設定手段を備えるので、全検出可能範囲から被案内者を特定するよりも、被案内者の検出精度および検出速度を高めることができる。これにより、被案内者の歩行速度およびその移動方向に案内ロボットを素早く対応させることが可能になり、また被案内者を誤って認識することを防止することができる。
【０１００】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の案内ロボットにおいて、前記検出範囲設定手段は、前記走行手段による走行速度並びに前記歩行状態検出手段によって検出された歩行速度およびその移動方向のうち少なくとも一方に応じて、前記案内対象検出手段の検出可能範囲内の範囲を前記検出範囲として設定するので、被案内者の検出精度および検出速度を高めることができるから、被案内者の歩行速度およびその移動方向に案内ロボットを素早く対応させることが可能になり、また被案内者を誤って認識することを防止することができる。
【０１０２】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲におけるその被案内者の位置を示す指示手段を備えるので、被案内者が案内対象検出手段の検出範囲内のどのあたりにいるかを知ることができ、検出範囲内に入るようにして案内を受けることができるから、被案内者を間違わずに案内先まで誘導することができる。
【０１０３】
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出ないように指示を与える誘導手段を備えるので、被案内者が検出範囲を出ないようにしてついてくるようになるから、被案内者を間違わずに案内先まで誘導することができる。
【０１０４】
請求項７記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記走行制御手段は、前記案内対象検出手段による前記被案内者を特定するための検出範囲内からその被案内者が出て、前記案内対象検出手段によって前記被案内者が特定されないとき、前記走行手段の駆動制御を走行停止制御とするので、見失った被案内者と離れすぎないようにすることができる。
【０１０５】
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段は、周囲の各物体について移動方向および移動速度の少なくとも一方の測定を行い、前記走行手段による走行方向および走行速度と最も近い測定結果を与えた物体を前記被案内者として特定するので、複数の移動物体から、案内ロボットについてくる被案内者を正確に特定することができる。
【０１０６】
請求項９記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段は、前記被案内者の特徴を予め取得し、その取得した特徴をもとに前記被案内者を特定するので、複数の移動物体から、案内ロボットについてくる被案内者を正確に特定することができる。
【０１０７】
請求項１０記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記案内対象検出手段は、前記被案内者に装着される予め定めた認識表示具を利用してその被案内者を特定するので、複数の移動物体から、案内ロボットについてくる被案内者を正確に特定することができる。
【０１０８】
請求項１１記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、前記被案内者と会話する会話手段を備えるので、被案内者に案内ロボットの動作の把握と案内ロボットヘの指令が容易となる。
【０１０９】
請求項１２記載の発明は、請求項１または２記載の案内ロボットにおいて、案内ロボットの走行方向を示す進路表示手段を設けたので、どの方向に進んでいくのかが分かるから、案内ロボットに追従するのが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図３】図２中の走行制御部による制御動作の説明図である。
【図４】図２の案内ロボットについての各手順を示すフロー図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図６】本発明に係る第４実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図７】図６中の案内対象検出部の検出範囲設定の説明図である。
【図８】本発明に係る第５実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図９】図８中の報知部が設けられる位置を示す図である。
【図１０】本発明に係る第６実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図１１】図１０中の報知部が設けられる位置およびその動作を示す図である。
【図１２】本発明に係る第７実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図１３】本発明に係る第８実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図１４】本発明に係る第９実施形態の案内ロボットの構成図である。
【図１５】本発明に係る第１１実施形態の案内ロボットに対して使用される認識表示具の模様を示す図である。
【図１６】本発明に係る第１３実施形態の案内ロボットの頭部前面を示す図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ  案内ロボット
１０  走行部
１１  入出力部
１２  経路生成部
１３  環境認識部
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ  案内対象検出部
１５，１５ａ  歩行状態検出部
１６，１６ａ，１６ｂ  制御部
１６０，１６０ａ  走行制御部
１７，１７ａ  指示部
【図１】
0003906743.tif 000002
【図２】
0003906743.tif 000003
【図３】
0003906743.tif 000004
【図４】
0003906743.tif 000005
【図５】
0003906743.tif 000006
【図６】
0003906743.tif 000007
【図７】
0003906743.tif 000008
【図８】
0003906743.tif 000009
【図９】
0003906743.tif 000010
【図１０】
0003906743.tif 000011
【図１１】
0003906743.tif 000012
【図１２】
0003906743.tif 000013
【図１３】
0003906743.tif 000014
【図１４】
0003906743.tif 000015
【図１５】
0003906743.tif 000016
【図１６】
0003906743.tif 000017