(57)【要約】【課題】  本発明は、建造物側に停止階の判定用の機器を取り付ける必要がなく、降車階をより容易に判定可能な移動ロボットを提供することを目的とする。【解決手段】  高さ位置推定部５２ｈは、移動体の上下方向の加速度に基づき、移動体２の高さ位置を推定する。また、停止階推定部５２ｉは、移動体が乗車しているエレベータのかごが停止していると判定した場合に、推定した高さ位置と建造物の各階の高さ位置とを比較して、エレベータのかごの停止階を推定する。さらに、移動制御部は、推定した停止階が、目標経路に含まれているエレベータによる階間の移動における、移動先の階である場合に、エレベータのかごから降車するように移動体の移動を制御する。【選択図】  図８
2017033450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建造物内を移動可能な移動体と、
前記移動体が移動する建造物内の地図情報に基づき、設定した目的地までの前記移動体の目標経路を生成する目標経路生成部と、
前記移動体の現在位置を推定する現在位置推定部と、
前記現在位置推定部で推定した現在位置、及び前記目標経路生成部で生成した目標経路に基づき、前記移動体の移動を制御する移動制御部と、
前記移動体に作用する上下方向の加速度を検出する加速度検出部とを備え、
前記目標経路生成部は、前記建造物が複数の階間を移動するかごを備えたエレベータを有している場合に、エレベータによる階間の移動を含む目標経路を生成し、
前記現在位置推定部は、前記加速度検出部で検出した加速度に基づき、前記移動体の高さ位置を推定する高さ位置推定部と、前記移動体が乗車しているエレベータのかごが停止していると判定した場合に、前記高さ位置推定部で推定した高さ位置と前記建造物の各階の高さ位置とを比較して、エレベータのかごの停止階を推定する停止階推定部とを備え、
前記移動制御部は、前記停止階推定部で推定した停止階が、前記目標経路に含まれているエレベータによる階間の移動における、移動先の階である場合に、エレベータのかごから降車するように前記移動体の移動を制御する移動ロボット。
【請求項２】
前記停止階推定部は、前記高さ位置推定部で推定した高さ位置が、前記建造物の各階の高さ位置のいずれに最も近いかを判定し、最も近いと判定された高さ位置に対応した階を停止階と推定する請求項１に記載の移動ロボット。
【請求項３】
前記加速度検出部で検出した加速度に基づき、前記移動体の上下方向への移動速度を推定する移動速度推定部を更に備え、
前記停止階推定部は、前記移動速度推定部で推定した移動速度が「０」であると判定した場合に、前記移動体が乗車しているエレベータのかごが停止していると判定する請求項１または２に記載の移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動ロボットしては、例えば、特許文献１に記載の技術がある。この特許文献１に記載の技術では、エレベータによる移動中に、エレベータのかごが停止すると、エレベータの各階の扉に取り付けてある階数の識別タグを読み取る。そして、識別タグから読み取った階数が降車階であると判定した場合に、エレベータのかごから降車する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０６８４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、エレベータの各階の扉に階数の識別タグ、つまり、停止階の判定用の機器を取り付ける必要がある。それゆえ、停止階の判定用の機器の取り付けの手間がかかり、設置コストが大きくなるという問題がある。
本発明は、上記のような点に着目し、建造物側に停止階の判定用の機器を取り付ける必要がなく、降車階をより容易に判定可能な移動ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、建造物内を移動可能な移動体と、移動体が移動する建造物内の地図情報に基づき、設定した目的地までの移動体の目標経路を生成する目標経路生成部と、移動体の現在位置を推定する現在位置推定部と、現在位置推定部で推定した現在位置、及び目標経路生成部で生成した目標経路に基づき、移動体の移動を制御する移動制御部と、移動体に作用する上下方向の加速度を検出する加速度検出部とを備え、目標経路生成部は、建造物が複数の階間を移動するかごを備えたエレベータを有している場合に、エレベータによる階間の移動を含む目標経路を生成し、現在位置推定部は、加速度検出部で検出した加速度に基づき、移動体の高さ位置を推定する高さ位置推定部と、移動体が乗車しているエレベータのかごが停止していると判定した場合に、高さ位置推定部で推定した高さ位置と建造物の各階の高さ位置とを比較して、エレベータのかごの停止階を推定する停止階推定部とを備え、移動制御部は、停止階推定部で推定した停止階が、目標経路に含まれているエレベータによる階間の移動における、移動先の階である場合に、エレベータのかごから降車するように移動体の移動を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一態様によれば、移動ロボット単体で停止階を判定できる。そのため、建造物側に停止階の判定用の機器を取り付ける必要がなく、降車階をより容易に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る案内用ロボットを表す斜視図である。
【図２】図１の案内用ロボットの正面図である。
【図３】図１の案内用ロボットの側面図である。
【図４】図１の案内用ロボットの底面図である。
【図５】走行制御装置を表すブロック図である。
【図６】天井マーカー検出センサによる検出状態を表す図である。
【図７】移動制御部の機能ブロック図である。
【図８】統括制御部の機能ブロック図である。
【図９】エレベータブロックを表す図である。
【図１０】停止階推定処理を表すフローチャートである。
【図１１】変形例に係る統括制御部の機能ブロック図である。
【図１２】変形例に係る統括制御部の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、複数の階を有する建造物内において、視覚障害者等の被案内者を、設定した目的地まで案内する移動ロボット（以下、「案内用ロボット」とも呼ぶ）１に適用したものである。本実施形態では、案内用ロボット１の上下方向に延びている軸をＺ軸、前後方向に延びている軸をＹ軸、左右方向に延びている軸をＸ軸として説明する。
なお、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【０００９】
（構成）
図１〜図４に示すように、案内用ロボット１は、建造物内を移動可能な移動体２を備える。移動体２は、前側が細く、後側が被案内者の肩幅以上に広がったくさび形状に形成されている基台３を備える。基台３の後側には中央が凹んだ凹部４が設けられている。
基台３の底面には、前端側にキャスター５が旋回自在に配置され、後方端側の左右位置に駆動輪６Ｌ、６Ｒが回転自在に支持されている。駆動輪６Ｌ、６Ｒのそれぞれには、車軸７Ｌ、７Ｒを介してプーリ８Ｌ、８Ｒが固定されている。また、プーリ８Ｌ、８Ｒそれぞれには、電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転軸に固定されたプーリ１０Ｌ、１０Ｒとの間に無端のタイミングベルト１１Ｌ、１１Ｒが巻回されている。そして、電動モータ９Ｌ、９Ｒそれぞれの回転軸の回転速度と同一回転速度で各駆動輪６Ｌ、６Ｒが回転駆動される。また、各電動モータ９Ｌ、９Ｒには、ギアヘッド１２Ｌ、１２Ｒが設けられている。
【００１０】
その際、左右の電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転軸の回転速度を等しくすると、回転軸の回転方向に応じて基台３が前方向または後方向に移動する。また、左右の電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転軸の回転速度を異ならせると、基台３が左方向または右方向に旋回する。
また、左側の電動モータ９Ｌを停止させた状態で、右側の電動モータ９Ｒのみを正回転駆動すると、信地左旋回状態となる。正回転駆動とは、駆動輪６Ｌ、６Ｒを前進方向に移動させる電動モータ９Ｌ、９Ｒの駆動状態である。また、右側の電動モータ９Ｒを停止させた状態で、左側の電動モータ９Ｌを正回転駆動すると、信地右旋回状態となる。
【００１１】
さらに、左側の電動モータ９Ｌを逆回転駆動し、右側の電動モータ９Ｒを正回転駆動すると、超信地左旋回状態となる。逆回転駆動とは、駆動輪６Ｌ、６Ｒを後進方向に移動させる電動モータ９Ｌ、９Ｒの駆動状態である。また、右側の電動モータ９Ｒを逆回転駆動し、左側の電動モータ９Ｌを正回転駆動すると、超信地右旋回状態となる。
このように、左右の電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転状態を制御し、左右の駆動輪６Ｌ、６Ｒの回転状態を制御することで、移動体２の走行方向を制御することができる。
【００１２】
なお、本実施形態では、移動体２の前端側にキャスター５を設け、後端側の左右位置に駆動輪６Ｌ、６Ｒを設ける例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、前端側の左右位置に駆動輪を設け、後端側にキャスターを設ける構成としてもよい。
また、本実施形態では、左右の駆動輪６Ｌ、６Ｒの回転状態を制御することで、移動体２の走行方向を制御する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、自動車のように前側と後側のぞれぞれに２輪ずつ配置し、前側の２輪と後側の２輪の少なくとも一方を転舵輪とすることで、移動体２の走行方向を制御する構成としてもよい。
【００１３】
なお、電動モータ９Ｌ、９Ｒには、モータドライバ６７Ｌ、６７Ｒと、エンコーダ６８Ｌ、６８Ｒとが更に設けられている（図５参照）。モータドライバ６７Ｌ、６７Ｒは、後述する走行制御装置３０が出力した速度指令値に従って、電動モータ９Ｌ、９Ｒを駆動する。また、エンコーダ６８Ｌ、６８Ｒは、電動モータ９Ｌ、９Ｒの回転角度を検出し、検出結果（以下、「回転角度情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。
【００１４】
基台３の上面の前側には、後側に傾斜して延びている支持腕１５が固定されている。また、支持腕１５の上部には、後方に延びている水平腕１６が形成されている。さらに、水平腕１６の上面の後側には、被案内者が把持するとともに、移動体２の前後進速度を入力する操作入力部１７が配置されている。操作入力部１７は、被案内者が一方の手指で把持することが可能なグリップ１７ａと、グリップ１７ａを連結支持して、グリップ１７ａに加えられた２軸方向の力を検出する力センサ１７ｂとを備える。本実施形態では、２軸の一方をＹ軸とし、他方を、支持腕１５と同様に後側に傾斜して伸びている軸（以下、「Ｚ’軸」とも呼ぶ）とする（図３参照）。そして、力センサ１７ｂは、検出結果（２軸方向の力Ｆｙ、Ｆｚ’。以下、「操作入力情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。
【００１５】
なお、本実施形態では、力センサ１７ｂが、Ｙ軸方向の力と、Ｚ’軸方向の力とを検出する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、力センサ１７ｂが、Ｘ軸回りのモーメントＭｘと、Ｚ’軸方向の力Ｆｚ’とを検出する構成としてもよい。
また、Ｚ’軸を、後側に傾斜して伸びている軸とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、Ｚ’軸を、Ｚ軸と同一方向に延びている軸としてもよい。
【００１６】
さらに、水平腕１６の上面の中央部には、被案内者を案内する目的地を選択する目的地選択部１８が配置されている。目的地選択部１８は、被案内者が一方の手指で押下することが可能な選択ボタン１８ａと、選択ボタン１８ａを連結支持して、選択ボタン１８ａの押下を検出する押しボタンスイッチ１８ｂとを備える。そして、押しボタンスイッチ１８ｂは、検出結果（以下、「選択情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。
【００１７】
基台３の前端側の側面には、予め定められた比較的広い角度範囲（例えば、３００deg）にわたって帯状の開口部１９が形成されている。開口部１９の内側には、スキャナ式レンジセンサ２０が設けられている。スキャナ式レンジセンサ２０は、レーザ光を使用して、下方に存在する障害物（以下、「下方障害物」とも呼ぶ）までの距離及びスキャン角度を検出する。また、水平腕１６の前側には、スキャナ式レンジセンサ２１が設けられている。スキャナ式レンジセンサ２１は、レーザ光を使用して、センサ取り付け高さに存在する障害物までの距離及びスキャン角度を計測する。また、支持腕１５の背面側には、スキャナ式レンジセンサ２２が設けられている。スキャナ式レンジセンサ２２は、レーザ光を使用して、斜め下側に存在する障害物までの距離及びスキャン角度を検出する。
【００１８】
また、支持腕１５の下端部の前面側には、距離画像センサ２３が設けられている。距離画像センサ２３は、赤外線レーザによって前方上側の空間に特定のパターンを投影し、投影したパターンをカメラで撮影して障害物の位置と距離とを検出するデプスカメラである。距離画像センサ２３は、案内用ロボット１の前方上側に存在する障害物（以下、「上方障害物」とも呼ぶ）までの距離及び角度を検出する。そして、スキャナ式レンジセンサ２０、２１、２２と距離画像センサ２３とは、検出結果（障害物までの距離及びスキャン角度。以下、「障害物位置情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。
【００１９】
なお、本記実施形態では、レーザ光を使用するスキャナ式レンジセンサ２０、２１、２２を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、超音波等を使用する他の測距センサを用いてもよい。また、スキャナ式レンジセンサに代えて、１方向にレーザ光を出射する測距センサをＺ軸方向に回動させて走査する構成としてもよい。
さらに、基台３の内部には、加速度検出部２４が設けられている（図３参照）。加速度検出部２４は、移動体２に作用する上下方向の加速度ａzを検出する。加速度ａzでは、上方向の加速度を正値とし、下方向の加速度を負値とする。そして、加速度検出部２４は、検出結果（以下、「加速度情報」とも呼ぶ）を走行制御装置３０に出力する。
【００２０】
また、水平腕１６の前側には、天井マーカー検出センサ２５が固定されている。天井マーカー検出センサ２５は、図６に示すように、建造物やエレベータのかごの天井に設けられたマーカー１００の設置箇所の位置（以下、「マーカー位置情報」とも呼ぶ）を検出する。マーカー１００は、１つのブロック（後述）に１つ設置されその設置箇所の位置（マーカー位置情報）が印刷されている。例えば、２次元コードを採用できる。そして、天井マーカー検出センサ２５は、検出したマーカー位置情報を走行制御装置３０に出力する。
【００２１】
また、案内用ロボット１は、走行制御装置３０を更に備える。
走行制御装置３０は、バッテリによって駆動される演算処理装置３１を備える。演算処理装置３１としては、例えば、マイクロコンピュータを採用できる。演算処理装置３１は、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１と、速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２と、回転角度入力Ｉ／Ｆ６３と、音声出力Ｉ／Ｆ６４とを備える。また、演算処理装置３１は、移動制御部５１と、統括制御部５２とを更に備える。
【００２２】
センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１は、力センサ１７ｂが出力した操作入力情報と、押しボタンスイッチ１８ｂが出力した選択情報と、スキャナ式レンジセンサ２０、２１、２２、及び距離画像センサ２３が出力した障害物位置情報と、加速度検出部２４が出力した加速度情報と、天井マーカー検出センサ２５が出力したマーカー位置情報とを読み込む。そして、読み込んだ各種の情報を移動制御部５１と統括制御部５２とに出力する。
【００２３】
さらに、速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２は、移動制御部５１が出力した速度指令値をモータドライバ６７Ｌ、６７Ｒに出力する。また、回転角度入力Ｉ／Ｆ６３は、エンコーダ６８Ｌ、６８Ｒが出力した回転角度情報を読み込む。そして、速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２は、読み込んだ回転角度情報を移動制御部５１と統括制御部５２とに出力する。
また、音声出力Ｉ／Ｆ６４は、移動制御部５１と統括制御部５２とが出力した音声案内情報を読み込む。そして、音声出力Ｉ／Ｆ６４は、読み込んだ音声案内情報をスピーカ６９に出力させる。音声案内情報としては、例えば被案内者を進ませる方向、移動体２の現在位置またはこれから進行する領域の場所情報や環境情報、障害物に接触する可能性を報知する情報等がある。
【００２４】
（移動制御部５１の構成）
次に、図７を参照し、移動制御部５１について説明する。
図７に示すように、移動制御部５１は、走行方向算出部５１ａと、障害物検出部５１ｂと、走行方向補正部５１ｃと、モータ駆動制御部５１ｄとを備える。
走行方向算出部５１ａは、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した操作入力情報（力Ｆｙ、Ｆｚ’）と、統括制御部５２が出力した目標経路情報及び自己位置情報とを取得する。目標経路情報は、案内用ロボット１（移動体２）を走行させる目標経路に加え、場所情報（後述）及び環境情報（後述）を含む。目標経路としては、例えば、エレベータによる階の移動を含む経路がある。また、自己位置情報は、案内用ロボット１（移動体２）の現在位置を表す情報である。自己位置情報には、案内用ロボット１（移動体２）をエレベータのかごから降車させる指令（以下、「降車指令」とも呼ぶ）が付加可能となっている。
【００２５】
また、走行方向算出部５１ａは、取得したＺ’軸方向の力Ｆｚ’が予め定められた閾値よりも大きい（Ｆｚ’＞閾値）と判定されるまで、つまり、被案内者がグリップ１７ａを押下したと判定されるまで待機状態とする。そして、Ｆｚ’＞閾値と判定され、被案内者がグリップ１７ａを押下したと判定されると、Ｙ軸方向の力Ｆｙと自己位置情報と目標経路情報とに基づき、移動体２の前後進方向の進行速度である前後進速度Ｖ0［m/s］と旋回速度ω0［rad/s］とを算出する。そして、走行方向算出部５１ａは、算出した前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0を障害物検出部５１ｂ及び走行方向補正部５１ｃに出力する。
【００２６】
ここで、走行方向算出部５１ａは、Ｙ軸方向の力Ｆｙと移動体２の仮想質量Ｍとに基づき、下記（１）式に従って前後進速度Ｖ0を算出する。
Ｖ0＝∫（Ｆｙ／Ｍ）ｄｔ  …………（１）
続いて、走行方向算出部５１ａは、自己位置情報と目標経路情報とに基づき旋回角度θを決定する。続いて、走行方向算出部５１ａは、決定した旋回角度θと実験等によって求めた旋回角度と旋回半径との関係を表すデータとに基づき、旋回半径ｒを算出する。
【００２７】
続いて、走行方向算出部５１ａは、算出した前後進速度Ｖ0と、旋回半径ｒとに基づき、下式（２）に従って旋回速度ω0を算出する。
ω0＝ｒ／Ｖ0  …………（２）
その際、走行方向算出部５１ａは、自己位置情報に基づき、案内用ロボット１（移動体２）がエレベータのかごに乗車しているか否かを判定する。そして、走行方向算出部５１ａは、かごに乗車していると判定した場合、自己位置情報に降車指令が付加されていると判定されるまで待機状態とし、前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0の出力を停止させる。これにより、案内用ロボット１（移動体２）をエレベータのかご内にとどまらせる。
【００２８】
そして、自己位置情報に降車指令が付加されていると判定されると、待機状態を解除し、前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0の出力の停止を解除させる。ここで、降車指令は、停止階推定部５２ｉ（後述）で推定した停止階が、目標経路に含まれているエレベータによる階間の移動における、移動先の階であると判定された場合に、自己位置情報に付加される。続いて、走行方向算出部５１ａは、被案内者にエレベータからの降車を促す音声案内情報を生成する。続いて、走行方向算出部５１ａは、生成した音声案内情報を音声出力Ｉ／Ｆ６４を介してスピーカ６９に出力させ、被案内者にグリップ１７ａの押下を行わせる。これにより、グリップ１７ａの押下に応じ、目標経路に沿って移動し、案内用ロボット１（移動体２）がエレベータのかごから降車するように移動体２の移動を制御する。
【００２９】
また、走行方向算出部５１ａは、取得した自己位置情報と、決定した旋回角度θ、つまり、進行方向における場所情報及び環境情報とを走行方向補正部５１ｃに出力する。
障害物検出部５１ｂは、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した障害物位置情報を取得する。続いて、障害物検出部５１ｂは、取得した障害物位置情報に基づき、障害物（下方障害物、上方障害物）の位置及び障害物までの距離を算出する。ここで、障害物が複数存在する場合には、各障害物について位置及び障害物までの距離を算出する。
【００３０】
続いて、障害物検出部５１ｂは、算出した障害物の位置及び障害物までの距離と、走行方向算出部５１ａが出力した前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0とに基づき、移動体２が障害物（下方障害物、上方障害物）に接触する可能性があるか否かを判定する。そして、障害物検出部５１ｂは、判定結果を走行方向補正部５１ｃに出力する。また、障害物検出部５１ｂは、移動体２が障害物に接触するための可能性があると判定した場合には、障害物に接触する可能性を報知する音声案内情報を生成する。続いて、障害物検出部５１ｂは、生成した音声案内情報を音声出力Ｉ／Ｆ６４を介してスピーカ６９に出力させる。
【００３１】
走行方向補正部５１ｃは、障害物検出部５１ｂで障害物（下方障害物、上方障害物）に接触する可能性があると判定した場合には、走行方向算出部５１ａが出力した前後進速度Ｖ0と旋回速度ω0とを障害物との接触を回避する方向に補正する。一方、走行方向補正部５１ｃは、障害物検出部５１ｂで障害物に接触する可能性がないと判定した場合には、走行方向算出部５１ａが出力した前後進速度Ｖ0と旋回速度ω0とを場所情報と環境情報とに基づき補正する。例えば、被案内者の歩行負荷が比較的大きい場所や環境であると判定した場合には、歩行負荷が比較的小さい場所や環境であると判定した場合に比べ、前後進速度Ｖ0と旋回速度ω0とを小さい速度に補正する。歩行負荷の比較的大きい場所としては、例えば、交差点、下りスロープがある。また、歩行負荷の比較的大きい環境としては、例えば、滑りやすい環境、人通りが多い環境がある。そして、走行方向補正部５１ｃは、補正後の前後進速度Ｖ及び旋回速度ωをモータ駆動制御部５１ｄに出力する。
【００３２】
なお、走行方向補正部５１ｃは、障害物検出部５１ｂで障害物に接触する可能性がないと判定した場合でも、場所情報と環境情報とに基づく補正が必要ないと判定した場合には、走行方向算出部５１ａが出力した前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0を補正後の前後進速度Ｖ及び旋回速度ωとしてそのままモータ駆動制御部５１ｄに出力する。
モータ駆動制御部５１ｄは、走行方向補正部５１ｃが出力した前後進速度Ｖ及び旋回速度ωと左右の駆動輪６Ｌ、６Ｒの車輪間距離Ｌｗ［m］とに基づき、下式（３）に従って左右の駆動輪６Ｌ、６Ｒの車輪周速度ＶＬ、ＶＲ［m/s］の目標値を算出する。
【００３３】
ＶＬの目標値＝Ｖ＋Ｌｗ・ω／２
ＶＲの目標値＝Ｖ−Ｌｗ・ω／２  …………（３）
続いて、モータ駆動制御部５１ｄは、算出した車輪周速度ＶＬ、ＶＲの目標値を実現させる速度指令値を算出する。そして、モータ駆動制御部５１ｄは、算出した速度指令値を速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２を介してモータドライバ６７Ｌ、６７Ｒに出力する。これにより、案内用ロボット１を目的地まで導くナビゲーションが可能となっている。
【００３４】
（統括制御部５２の構成）
次に、図８を参照し、統括制御部５２について説明する。
図８に示すように、統括制御部５２は、目的地設定部５２ａと、各階高さ記憶部５２ｂと、現在位置推定部５２ｃと、現在位置補正部５２ｄと、目標経路生成部５２ｆと、地図情報記憶部５２ｅと、音声出力部５２ｇとを備える。
【００３５】
目的地設定部５２ａは、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した選択情報を取得する。そして、目的地設定部５２ａは、取得した選択情報を基に選択ボタン１８ａが押下されたと判定すると、予め定められた目的地の候補のリストから直前に選択された候補の次の候補を選択する。なお、目的地設定部５２ａは、始動スイッチがオン状態となった後初めて選択ボタン１８ａが押下されたと判定した場合には、目的地の候補のリストから最初の候補を選択する。また、目的地設定部５２ａは、目的地の候補がリストの最後の候補に達した場合には、目的地の候補のリストの最初の候補に戻って候補を選択する。続いて、目的地設定部５２ａは、選択した目的地の候補を報知するための音声案内情報を生成する。続いて、目的地設定部５２ａは、生成した音声案内情報を音声出力部５２ｇに出力する。
【００３６】
一方、目的地設定部５２ａは、予め定められた一定時間、選択ボタン１８ａが押下されていないと判定される状態が続いた場合、目的地の選択動作を行ったと判定し、直前に選択された目的地の候補を目的地として設定する。そして、目的地設定部５２ａは、設定した目的地（以下、「目的地情報」とも呼ぶ）を目標経路生成部５２ｆに出力する。
各階高さ記憶部５２ｂは、建造物の各階の高さ位置を記憶している。具体的には、階と、その階の高さ位置とを対応付けて記憶している。各階の高さ位置としては、予め定められた基準面（例えば、建造物の１階の床面）から各階の床面までの高さを採用する。
【００３７】
現在位置推定部５２ｃは、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力したマーカー位置情報を取得する。そして、現在位置推定部５２ｃは、取得したマーカー位置情報に基づき、移動体２の現在位置（以下、「自己位置情報」とも呼ぶ）を推定する。具体的には、現在位置推定部５２ｃは、マーカー位置情報（マーカー１００の設置箇所の位置）を自己位置情報として現在位置補正部５２ｄに出力する。
【００３８】
また、現在位置推定部５２ｃは、高さ位置推定部５２ｈと、停止階推定部５２ｉと、移動速度推定部５２ｊとを備える。高さ位置推定部５２ｈ、停止階推定部５２ｉ、及び移動速度推定部５２ｊは、推定した移動体２の現在位置（自己位置情報）に基づき、案内用ロボット１（移動体２）がエレベータのかごに乗車しているか否かを判定する。そして、エレベータのかごに乗車していると判定した場合には、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した加速度情報に基づき、エレベータのかごの停止階の推定や自己位置情報への降車指令の付加等を行う停止階推定処理を実行する。停止階推定処理の詳細については後述する。
【００３９】
現在位置補正部５２ｄは、現在位置推定部５２ｃが出力した自己位置情報と、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した障害物位置情報とを取得する。続いて、現在位置補正部５２ｄは、障害物位置情報に基づき、公知のパーティクルフィルタを用いて自己位置情報を補正する。これにより、現在位置補正部５２ｄは、自己位置情報の精度を向上できる。そして現在位置補正部５２ｄは、補正後の自己位置情報を目標経路生成部５２ｆに出力する。
【００４０】
地図情報記憶部５２ｅは、建造物内の各階の地図情報を記憶している。地図情報としては、各階の通路や部屋の形状等を表すフロア形状図を採用する。フロア形状図は、複数の小領域（以下、「ブロック」とも呼ぶ）に区分されている。各ブロックには、ブロックを一意に識別可能なブロック識別子が付されている。ここで、同一のエレベータのかごが上下動するブロック（以下、「エレベータブロック」とも呼ぶ）には、階数によらず、固定のブロック識別子、つまり、同一のブロック識別子が設定されている。例えば、図９の例では、エレベータブロックには、ブロック識別子として「１６」が設定されている。
【００４１】
さらに、フロア形状図には、隣接ブロック情報と、場所情報と、環境情報とが付加されている。隣接ブロック情報としては、例えば、ブロックそれぞれに対して設定され、移動体２が行き来可能なブロックのブロック識別子を表す情報がある。例えば、図９の例では、ブロック識別子「１５」のブロックに対しては識別子「１１」「１４」「１６」「１９」が設定されている。なお、エレベータブロックに対しては、エレベータの各階の扉に面したブロックのブロック識別子が設定される。例えば、図９の例では、ブロック識別子「１６」のエレベータブロックに対しては識別子「１５」「２６」が設定されている。また、場所情報としては、例えば、交差点、スロープ等、場所に関する情報がある。さらに、環境情報としては、例えば、滑りやすい、人通りが多い等、環境に関する情報がある。
【００４２】
目標経路生成部５２ｆは、目的地設定部５２ａが出力した目的地情報と、現在位置補正部５２ｄが出力した補正後の自己位置情報とを取得する。続いて、目標経路生成部５２ｆは、取得した目的地情報と、補正後の自己位置情報と、地図情報記憶部５２ｅが記憶している地図情報（隣接ブロック情報）とに基づき、案内用ロボット１（移動体２）の現在位置から目的地までの移動体２の目標経路を生成する。目標経路の生成方法としては、例えば、ダイクストラ法等、公知のアルゴリズムを採用できる。これにより、目標経路生成部５２ｆは、建造物が複数の階間を移動するかごを備えたエレベータを有している場合に、案内用ロボット１（移動体２）の現在位置の階と異なる階に目的地が設定されると、エレベータによる階間の移動、つまり、目的地の階への移動を含む目標経路を生成する。
【００４３】
その際、目標経路として、地図情報記憶部５２ｅが記憶している地図情報（場所情報、環境情報）に基づき、交差点、下りスロープ等、被歩行者の歩行負荷が比較的大きいブロックを可能な限り回避する経路を生成する構成としてもよい。そして、目標経路生成部５２ｆは、生成した目標経路と、各ブロックの場所情報及び環境情報とを含む目標経路情報を現在位置推定部５２ｃと移動制御部５１（走行方向算出部５１ａ）とに出力する。
【００４４】
また、目標経路生成部５２ｆは、移動体２の現在位置またはこれから進行する領域の場所情報や環境情報を報知するための音声案内情報を音声出力部５２ｇに出力する。
音声出力部５２ｇは、目的地設定部５２ａ、目標経路生成部５２ｆが出力した音声案内情報をスピーカ６９に出力させる。これにより音声出力部５２ｇは、場所情報と環境情報とを報知する。
【００４５】
（停止階推定処理）
次に、図１０を参照し、高さ位置推定部５２ｈ、停止階推定部５２ｉ、及び移動速度推定部５２ｊ（現在位置推定部５２ｃ）が実行する停止階推定処理について説明する。
図１０に示すように、まず、ステップＳ１００に移行して、高さ位置推定部５２ｈ及び移動速度推定部５２ｊは、センサ信号入力Ｉ／Ｆ６１が出力した加速度情報（上下方向の加速度ａz）に基づき、移動体２の上下方向への移動速度ｖzを推定する。具体的には、下記（４）式に従い、（ａz−ｇ）を積分して移動速度ｖzを推定する。積分範囲は、案内用ロボット１がエレベータのかごに乗車した時刻、つまり、停止階推定処理の実行を開始した時刻ｔstartから現在の時刻ｔnowまでとする。ここで、ｇは重力加速度である。
【００４６】
【数１】
2017033450.tif 000003
その際、高さ位置推定部５２ｈ及び移動速度推定部５２ｊは、後述するステップＳ１０８で停止階が降車階ではないと判定され、このステップＳ１００に戻った場合に、戻った時刻までの積分結果を「０」で置換して、移動速度ｖzの推定を行う構成としてもよい。
【００４７】
続いてステップＳ１０２に移行して、高さ位置推定部５２ｈは、ステップＳ１００で算出した移動速度ｖzに基づき、移動体２の高さ位置Ｈを算出する。具体的には、下記（５）式に従いｖzを積分して高さ位置Ｈを算出する。積分範囲は、案内用ロボット１がエレベータのかごに乗車した時刻、つまり、停止階推定処理の実行を開始した時刻ｔstartから現在の時刻ｔnowまでとする。エレベータ停止時の高さ位置Ｈの算出には、積分範囲として、時刻ｔstartからエレベータのかごが停止した時刻ｔstopまでの期間を用いる。
【００４８】
移動体２の高さ位置Ｈとしては、予め定められた基準面（例えば、建造物の１階の床面）から、移動体２の駆動輪６Ｌ、６Ｒが接地している位置までの高さを採用する。なお、案内用ロボット１（移動体２）がエレベータのかごに乗車した乗車階が１階ではない場合には、基準面から乗車階の床面までの高さ位置を下記（５）式の右辺側に更に加算する。エレベータのかごへの乗車階としては、前回の停止階推定処理の実行時にステップＳ１０８で判定された降車階を採用する。また、電源投入時（起動時）に案内用ロボット１の管理者に案内用ロボット１がいる階を入力させておき、案内用ロボット１の電源投入後（起動後）、最初に停止階推定処理が実行された場合には、その入力させた階を採用する。
【００４９】
【数２】
2017033450.tif 000004
【００５０】
その際、高さ位置推定部５２ｈは、後述するステップＳ１０６でエレベータのかごの停止階が推定された後、ステップＳ１０８を経て、このステップＳ１０２に戻った場合に、戻った時刻までの積分結果を、停止階に対応した高さ位置で置換して、移動体２の高さ位置Ｈの推定を行う構成としてもよい。具体的には、高さ位置推定部５２ｈは、各階高さ記憶部５２ｂが記憶している各階高さから、停止階に対応した高さ位置を取得する。そして、取得した高さ位置を、戻った時刻までの積分結果として、高さ位置Ｈの推定を行う。
【００５１】
続いてステップＳ１０４に移行して、停止階推定部５２ｉは、案内用ロボット１（移動体２）が乗車しているエレベータのかごが停止しているか否かを判定する。具体的には、停止階推定部５２ｉは、ステップＳ１００で算出した移動速度ｖzが「０」であるか否かを判定する。その際、停止階推定部５２ｉは、移動速度ｖzの絶対値が予め定められた十分に小さい設定速度（≒０）以下であると判定した場合に、移動速度ｖzが「０」であると判定する構成としてもよい。これにより、加速度ａzに含まれる誤差により、加速度ａzから推定される上下方向の移動速度ｖzに誤差が含まれる場合にも、エレベータのかごの停止を適切に判定できる。そして、停止階推定部５２ｉは、移動速度ｖzが「０」であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、エレベータのかごが停止していると判定し、ステップＳ１０６に移行する。一方、停止階推定部５２ｉは、移動速度ｖが「０」でないと判定した場合には（Ｎｏ）、エレベータが移動していると判定し、ステップＳ１００に戻る。
【００５２】
続いてステップＳ１０６に移行して、停止階推定部５２ｉは、ステップＳ１０２で算出した高さ位置Ｈと、各階高さ記憶部５２ｂが記憶している建造物の各階の高さ位置とを比較して、エレベータのかごの停止階を推定する。具体的には、停止階推定部５２ｉは、移動体２の高さ位置Ｈが、建造物の各階の高さ位置のいずれに最も近いかを判定し、最も近いと判定された高さ位置に対応した階を停止階と推定する。これにより、加速度ａzに含まれる誤差により、加速度ａzから推定される移動体２の高さ位置に各階高さ記憶部５２ｂが記憶されている停止階の高さ位置からずれた場合にも、停止階を適切に推定できる。
【００５３】
ここで、加速度ａzに１［%］の誤差が含まれると仮定し、移動体２の高さ位置Ｈに蓄積される蓄積誤差を評価する。例えば、速度０．７５［m/sec］のエレベータで１０［m］（約３階分）移動する場合を考える。この場合、移動時間は１３［sec］となるため、蓄積誤差を考慮した移動体２の高さ位置Ｈeの算出式は、下記（６）式のように表される。
【００５４】
【数３】
2017033450.tif 000005
【００５５】
これにより、Ｈ＝１０［m］より、蓄積誤差が１［m］ほどで済むことが確認できた。
続いてステップＳ１０８に移行して、停止階推定部５２ｉは、目標経路生成部５２ｆが出力した目標経路情報（目標経路）に基づき、案内用ロボット１（移動体２）の降車階を判定する。降車階としては、目標経路に含まれているエレベータによる階間の移動における、移動先の階を検出する。移動先の階としては、目的地の階を採用する。続いて、停止階推定部５２ｉは、ステップＳ１０６で推定した停止階が、判定した降車階であるか否かを判定する。そして、停止階推定部５２ｉは、推定した停止階が降車階であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に移行する。一方、停止階推定部５２ｉは、推定した停止階が降車階ではないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１００に戻る。
【００５６】
ステップＳ１１０では、停止階推定部５２ｉは、現在位置推定部５２ｃが移動制御部５１に出力する自己位置情報に降車指令を付加させた後、この停止階推定処理を終了する。
なお、本実施形態では、ステップＳ１０８及びＳ１１０の処理を、統括制御部５２の停止階推定部５２ｉが実行する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、移動制御部５１が実行する構成としてもよい。
【００５７】
（動作その他）
次に、案内用ロボット１の動作について説明する。
案内用ロボット１（移動体２）による被案内者の案内中、被案内者によるグリップ１７ａの押下に従い、案内用ロボット１（移動体２）がエレベータのかごに乗車したとする。すると、天井マーカー検出センサ２５が、エレベータのかごの天井に設置されたマーカー１００のマーカー位置情報を検出し、検出されたマーカー１００のマーカー位置情報を統括制御部５２に出力する。続いて、統括制御部５２の現在位置推定部５２ｃが、出力されたマーカー位置情報、つまり、エレベータブロックの位置の情報を自己位置情報とする。
【００５８】
その際、現在位置推定部５２ｃでは、加速度検出部２４が検出した移動体２の上下方向に作用する加速度ａz（加速度情報）に基づき、移動体２の上下方向への移動速度ｖz、及び移動体２の高さ位置Ｈが順次算出される（図１０のステップＳ１００、Ｓ１０２）。
ここで、エレベータが目的地の階と異なる階、つまり、移動体２の降車階と異なる階に停止したとする。すると、現在位置推定部５２ｃが、エレベータのかごが停止していると判定し（図１０のステップＳ１０４「Ｙｅｓ」）、算出した移動体２の高さ位置Ｈと建造物の各階の高さ位置とが比較され、エレベータのかごの停止階を推定し（図１０のステップＳ１０６）、停止階が降車階ではないと判定する（図１０のステップＳ１０８「Ｎｏ」）。これにより、移動制御部５１に出力する自己位置情報には降車指令が付加されない。
【００５９】
続いて、現在位置補正部５２ｄが、推定された自己位置情報を補正する。続いて、移動制御部５１の走行方向算出部５１ａが、補正後の自己位置情報に降車指令が付加されていないと判定し、待機状態となり前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0の出力を停止する。これにより、案内用ロボット１（移動体２）は、移動せずエレベータ内にとどまる。また、被案内者は、移動体２がエレベータ内にとどまるため、グリップ１７ａの押下を停止する。
【００６０】
その後、エレベータが目的地の階、つまり、移動体２の降車階に停止したとする。すると、現在位置推定部５２ｃが、停止階が降車階であると判定し（図１０のステップＳ１０８「Ｙｅｓ」）、移動制御部５１に出力する自己位置情報に降車指令を付加する（図１０のステップＳ１１０）。それゆえ、移動制御部５１の走行方向算出部５１ａが、補正後の自己位置情報に降車指令が付加されていると判定し、待機状態を解除し、前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0の出力の停止を解除する。続いて、走行方向算出部５１ａが、被案内者にエレベータからの降車を促す音声案内情報を生成し、生成した音声案内情報を音声出力Ｉ／Ｆ６４を介してスピーカ６９に出力させる。これにより、被案内者に、案内用ロボット１（移動体２）の移動を再開させる操作、つまり、グリップ１７ａの押下を行わせる。
【００６１】
ここで、被案内者が、グリップ１７ａの押下を再開したとする。すると、走行方向算出部５１ａが、前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0を走行方向補正部５１ｃの出力を再開する。続いて、走行方向補正部５１ｃが、前後進速度Ｖ0及び旋回速度ω0を補正する。続いて、モータ駆動制御部５１ｄが、補正後の前後進速度Ｖ及び旋回速度ωに基づき、電動モータ９Ｌ、９Ｒを駆動するための速度指令値を速度指令値出力Ｉ／Ｆ６２を介してモータドライバ６７Ｌ、６７Ｒに出力する。これにより、案内用ロボット１（移動体２）が、グリップ１７ａの押下に応じ、目標経路に沿って移動し、エレベータのかごから降車する。
【００６２】
このように、本実施形態では、現在位置推定部５２ｃが、加速度検出部２４で検出した加速度ａzに基づき、移動体２の高さ位置を推定する（図１０のステップＳ１０１、Ｓ１０２）。また、移動体２が乗車しているエレベータのかごが停止していると判定した場合に、推定した高さ位置Ｈと建造物の各階の高さ位置とを比較して、エレベータのかごの停止階を推定する（図１０のステップＳ１０６）。さらに、移動制御部５１が、推定した停止階が、目標経路に含まれているエレベータによる階間の移動における、移動先の階である場合に、エレベータのかごから降車するように移動体２の移動を制御する。
【００６３】
これにより、本実施形態によれば、案内用ロボット１単体で停止階を判定できる。そのため、建造物側に停止階の判定用の機器を取り付ける必要がなく、既存のエレベータを利用でき、設置コストの増大を抑制できる。これにより、降車階をより容易に判定できる。
ちなみに、例えばエレベータに通信装置を設置し、案内用ロボット１とエレベータとで通信を行い、停止階を判定する方法では、エレベータの改造が必要となり、既存のエレベータを利用できず、設置コストが増大するため、降車階の判定機能の実現が困難となる。
また、例えば、エレベータの各階の扉に取り付けた階数の識別タグを読み取って、停止階を判定する方法では、識別タグの取り付けの手間がかかり、設置コストが大きくなる。また、識別タグの読み取り不良が発生して、降車階の判定が困難となる可能性がある。
【００６４】
（本実施形態の効果）
本実施形態に係る発明は、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態に係る案内用ロボット１では、高さ位置推定部５２ｈは、加速度検出部２４で検出した加速度ａzに基づき、移動体２の高さ位置を推定する。また、停止階推定部５２ｉは、移動体２が乗車しているエレベータのかごが停止していると判定した場合に、推定した高さ位置Ｈと建造物の各階の高さ位置とを比較して、エレベータのかごの停止階を推定する。さらに、移動制御部５１は、推定した停止階が、目標経路に含まれているエレベータによる階間の移動における、移動先の階（降車階）である場合に、エレベータのかごから降車するように移動体２の移動を制御する。
このような構成によれば、移動ロボット単体で停止階を判定できる。そのため、建造物側に停止階の判定用の機器を取り付ける必要がなく、降車階をより容易に判定できる。
【００６５】
（２）本実施形態に係る案内用ロボット１では、停止階推定部５２ｉは、高さ位置推定部５２ｈで推定した高さ位置Ｈが、建造物の各階の高さ位置のいずれに最も近いかを判定し、最も近いと判定された高さ位置に対応した階を停止階と推定する。
このような構成によれば、加速度ａzに含まれる誤差により、加速度ａzから推定される移動体２の高さ位置Ｈが停止階の高さ位置からずれても、停止階を適切に推定できる。
【００６６】
（３）本実施形態に係る案内用ロボット１では、移動速度推定部５２ｊは、加速度検出部２４で検出した加速度ａzに基づき、移動体２の上下方向への移動速度ｖzを推定し、停止階推定部５２ｉは、移動速度推定部５２ｊで算出した移動速度ｖzが「０」であると判定した場合に、移動体２が乗車しているエレベータのかごが停止していると判定する。
このような構成によれば、エレベータの停止を容易に判定できる。
【００６７】
（変形例）
（１）さらに、本実施形態では、マーカー１００を用いて、移動体２の現在位置を推定する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、無線ビーコンを用いて、移動体２の現在位置を推定する構成としてもよい。具体的には、図１１に示すように、案内用ロボット１は、建造物内の複数箇所に設置された無線送信機から送信される無線ビーコンを受信する無線受信部２６を更に備える。そして、現在位置推定部５２ｃが、無線受信部２６で受信した無線ビーコンの電波強度に基づき、移動体２の現在位置を推定する。これにより、移動体２の現在位置を比較的容易に推定できる。
【００６８】
（２）また、例えば、屋内ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて、移動体２の現在位置を推定する構成としてもよい。具体的には、図１２に示すように、案内用ロボット１は、建造物内に設置された屋内ＧＰＳ送信機から送信される屋内位置情報を受信する屋内位置情報受信部２７を更に備える。屋内位置情報としては、例えば、建造物内における移動体２の現在位置の推定に用いられる情報（例えばＧＰＳ信号）がある。そして、現在位置推定部５２ｃは、屋内位置情報受信部２７で受信した屋内位置情報に基づき、移動体２の現在位置を推定する。これにより、移動体２の現在位置を比較的容易に推定できる。
（３）さらに、本実施形態では、被案内者を、設定した目的地まで案内する案内用ロボット１に適用する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、地図情報を基に移動を制御する（ナビゲーションする）自動搬送車や車椅子等に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１        案内用ロボット
２        移動体
２４      加速度検出部
５１      移動制御部
５２ｄ    現在位置補正部
５２ｆ    目標経路生成部
５２ｈ    高さ位置推定部
５２ｉ    停止階推定部
５２ｊ    移動速度推定部
【図１】
2017033450.tif 000006
【図２】
2017033450.tif 000007
【図３】
2017033450.tif 000008
【図４】
2017033450.tif 000009
【図５】
2017033450.tif 000010
【図６】
2017033450.tif 000011
【図７】
2017033450.tif 000012
【図８】
2017033450.tif 000013
【図９】
2017033450.tif 000014
【図１０】
2017033450.tif 000015
【図１１】
2017033450.tif 000016
【図１２】
2017033450.tif 000017