(57)【要約】【課題】移動ロボットが"その場回転"を行って目標姿勢に到達する際に、移動空間中に存在する一時的な障害物の影響によって位置・姿勢推定の精度が低下することを抑制する。【解決手段】ロボット１は、移動空間内に存在する障害物までの距離を距離計測装置１０によって計測する。一時障害物検出部１３は、距離計測によって得られる障害物の位置情報に基づいて、ロボット１の位置・姿勢推定に用いられる地図に登録されていない"一時障害物"を検出する。回転方向決定部１６は、ロボット１の姿勢を目標姿勢に変更するためにロボット１をその場で回転させる際の回転方向を、ロボット１の現在姿勢から目標姿勢に到達するまでの回転角範囲に含まれる"一時障害物"の量に基づいて決定する。【選択図】図９
2009217333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動空間内を自律移動する移動ロボットであって、
前記移動ロボットをその場で回転させることが可能な移動機構と、
前記移動空間に関する地図を記憶する地図記憶部と、
前記移動空間内に存在する障害物までの距離を計測する距離計測部と、
前記距離計測部の計測によって得られる障害物の位置情報及び前記地図を用いて、前記移動ロボットの現在位置及び現在姿勢を推定する位置・姿勢推定部と、
前記障害物の位置情報に基づいて、前記地図に記述されていない一時的な障害物を検出する一時障害物検出部と、
前記移動ロボットの姿勢を目標姿勢に変更するために前記移動ロボットをその場で回転させる際の回転方向を、前記現在姿勢から前記目標姿勢に到達するまでの回転角範囲に含まれる前記一時的な障害物の量に基づいて決定する回転方向決定部と、
を備える移動ロボット。
【請求項２】
前記地図は、前記移動空間に恒久的に存在する恒久障害物の位置を記述しており、
前記位置・姿勢推定部は、前記障害物の位置情報を前記地図に記述された前記恒久障害物の位置と照合することにより、前記移動ロボットの現在位置及び現在姿勢を推定する、請求項１に記載の移動ロボット。
【請求項３】
前記回転方向決定部は、前記一時的な障害物の量が少ない方向が優先的に選択されるように定められた条件に従って前記回転方向を決定する、請求項１又は２に記載の移動ロボット。
【請求項４】
前記回転方向決定部は、右回転と左回転のうち、前記回転角範囲に含まれる前記一時的な障害物の量が少ない方を前記回転方向に選択する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の移動ロボット。
【請求項５】
前記回転方向決定部は、前記一時的な障害物の量が少ない方向が優先的に選択され、かつ、前記回転角が小さい方向が優先的に選択されるように定められた複合的な条件に従って前記回転方向を決定する、請求項１または２に記載の移動ロボット。
【請求項６】
移動ロボットの移動空間内に存在する障害物までの距離を計測するステップ（ａ）と、
前記ステップ（ａ）の計測によって得られる障害物の位置情報に基づいて、前記移動ロボットの位置・姿勢推定に用いられる地図に登録されていない一時的な障害物を検出するステップ（ｂ）と、
前記移動ロボットの姿勢を目標姿勢に変更するために前記移動ロボットをその場で回転させる際の回転方向を、前記移動ロボットの現在姿勢から前記目標姿勢に到達するまでの回転角範囲に含まれる前記一時的な障害物の量に基づいて決定するステップ（ｃ）と、
前記回転方向に沿って前記移動ロボットをその場で回転させるように前記移動ロボットの移動機構を制御するステップ（ｄ）と、
を備える移動ロボットの動作制御方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｃ）では、前記一時的な障害物の量が少ない方向が優先的に選択されるように定められた条件に従って前記回転方向を決定する、請求項６に記載の移動ロボットの動作制御方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｃ）では、右回転と左回転のうち、前記回転角範囲に含まれる前記一時的な障害物の量が少ない方を前記回転方向に選択する、請求項６又は７に記載の移動ロボットの動作制御方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｃ）では、前記一時的な障害物の量が少ない方向が優先的に選択され、かつ、前記回転角が小さい方向が優先的に選択されるように定められた複合的な条件に従って前記回転方向を決定する、請求項６に記載の移動ロボットの動作制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律移動ロボット（以下では、単に移動ロボットと呼ぶ）及びその動作制御方法に関し、特に、移動ロボットの姿勢を目標姿勢に合わせるために移動ロボットが"その場回転"をする際の回転方向の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
平行配置された２つの駆動輪を有し、前後進の速度制御及び進角の角速度制御によって平面空間を自律移動する２輪駆動型の移動ロボットは、非ホロノミックな性質を持つ。ここで、非ホロノミックな移動ロボットとは、制御入力数以上の運動自由度を得ることが可能な移動ロボットである。このような２輪駆動型の移動ロボットは、自身の姿勢を予め定められたゴール地点での目標姿勢に合わせるために、ゴール地点に到達した後に"その場回転"を行なうという移動パターンを持つことが一般的である。
【０００３】
なお、本明細書における"その場回転"とは、移動空間における移動ロボットの位置を概ね一定としたままで、移動空間における移動ロボットの向き（姿勢角）のみを変更する動作を意味する。上述の２輪駆動型の移動ロボットであれば、２つの駆動輪の回転速度に速度差を与えるか、又は、２つの駆動輪を互いに逆回転させることで"その場回転"を行うことが可能である。なお、"その場回転"による目標姿勢の制御は、上述の２輪駆動型の移動ロボットに限らず、他の異なる移動機構を有する移動ロボットでも一般的に使用されている。
【０００４】
ところで、特許文献１〜５は、超音波センサ、レーザレンジファインダ等のセンサを用いて移動空間内に存在する障害物を検出するとともに、検出した障害物を回避しながら移動する移動ロボットを開示している。
【０００５】
このうち特許文献１に開示された移動ロボットは、移動ロボットの進行方向の所定角度範囲内に存在する障害物を超音波センサ等によって検出する。さらに、特許文献１に開示された移動ロボットは、検出した障害物までの距離と障害物が位置している向きに応じて、障害物に向かって右旋回及び左旋回する場合のそれぞれの最大旋回半径を算出する。そして、特許文献１に開示された移動ロボットは、急旋回をすることなく余裕を持って障害物を回避可能とするために、右旋回及び左旋回のうち最大旋回半径が大きいほうを選択して旋回することで障害物を回避する。
【０００６】
また、特許文献２に開示された移動ロボットは、移動空間内に存在する障害物までの距離を距離センサによって計測し、障害物を回避しながら自律走行する。このとき、特許文献２に開示された移動ロボットは、進行方向を中心として水平面内で放射状に距離を計測し、各検出方位角に関する検出距離の軌跡から多項式近似式を算出し、多項式近似式の極大点を抽出し、極大点に対応する方位を一時的な回避進行方位に設定する。つまり、特許文献２に開示された移動ロボットは、移動ロボットの周囲を見渡して最も障害物が遠くに位置している方位を選択して移動することにより、一般家庭内等の障害物が多い乱雑な環境下でもデッドロック状態に陥ることを避けて、目的地まで到達できる可能性を向上させる。
【特許文献１】特開平６−４１３３号公報
【特許文献２】特開２００５−３１６７５９号公報
【特許文献３】特開平７−１２９２３８号公報
【特許文献４】特開２００４−２０９５６２号公報
【特許文献５】特開２００５−３３２２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
移動ロボットの姿勢を目標姿勢に合わせるために移動ロボットが"その場回転"をする際の回転方向は、移動ロボットの現在の向きと目標姿勢の向きとのなす角度が小さい方向が選択されるのが通常である。例えば、現在の姿勢から９０度の右回転又は２７０度の左回転で目標姿勢に到達できる場合であれば、回転量が小さくて済む９０度の右回転による"その場回転"が実行される。
【０００８】
しかしながら、距離センサ等による障害物の検出結果を移動ロボットの現在位置及び姿現在勢の推定（以下では、位置・姿勢推定と呼ぶ）に使用する移動ロボットの場合、目標姿勢に合わせるための"その場回転"の回転方向を回転量の大小に基づいて単純に選択したのでは、位置・姿勢推定の精度が低下するおそれがある。
【０００９】
この位置・姿勢推定の精度低下に関する問題点について図１１を用いて説明する。図１１は、この問題点を説明するために本願の発明者等が作成したものであり、移動ロボット９０が位置・姿勢推定に使用する障害物地図８００の上に、移動ロボット９０の位置を重ねて描画したものである。
【００１０】
図１１の障害物地図８００は、移動空間を２次元格子状に分割したグリッド地図として作成されている。障害物地図８００を構成する各グリッドセルは、少なくとも移動ロボット９０が移動可能であるか否かを示す情報を保持する。以下では、移動ロボット９０が移動可能なセルを「移動可能セル」と呼び、障害物の存在によって移動不可能なセルを「壁セル」と呼ぶ。図１１の白抜きのセルが「移動可能セル」を示し、斜線でハッチングされたセル８０１、８０２及び８０３等が「壁セル」を示している。また、図１１においてロボット９０の先端から放射状に伸びる直線は、ロボット９０に搭載されたレーザレンジファインダから照射されるレーザ光を表している。また、レーザ光を表すこれらの矢印の先端に位置する黒丸は、レーザレンジファインダによる距離計測点を移動空間に固定されたグローバル座標系（ＸＧ、ＹＧ、ＺＧ）に投影したものである。
【００１１】
図１１に示す距離計測点のうち破線で囲まれた計測点群９１及び９２は、障害物地図８００に登録されていない障害物を計測したものである。以下では、位置・姿勢推定に用いられる障害物地図に登録されていない障害物を「一時障害物」と呼ぶ。一時障害物の具体例は、人及び動物等の動的な障害物、障害物地図８００の作成後に移動空間内に新たに持ち込まれた荷物等である。
【００１２】
一時障害物が増加するにつれて、レーザレンジファインダによる計測結果と障害物地図８００とのマッチングが困難となるため、位置・姿勢推定の精度が低下する。したがって、移動ロボット９０が"その場回転"を行って目標姿勢に到達する際の回転方向を回転量の大小に基づいて単純に選択したのでは、一時障害物が多く存在する方向へ回転してしまうことによって、位置・姿勢推定の精度が低下するおそれがある。
【００１３】
なお、特許文献１〜５は、進行方向に存在する障害物を回避するための移動ロボットの動作制御方法を開示しているが、移動ロボットが"その場回転"を行って目標姿勢に到達する際の回転方向の制御方法については何ら開示していない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様は、移動空間内を自律移動する移動ロボットである。当該移動ロボットは、移動機構、地図記憶部、距離計測部、位置・姿勢推定部、一時障害物検出部、及び回転方向決定部を備える。前記移動機構は、前記移動ロボットをその場で回転させることが可能である。前記地図記憶部は、前記移動空間に関する地図を記憶する。前記距離計測部は、前記移動空間内に存在する障害物までの距離を計測する。前記位置・姿勢推定部は、前記距離計測部の計測によって得られる障害物の位置情報及び前記地図を用いて、前記移動ロボットの現在位置及び現在姿勢を推定する。前記一時障害物検出部は、前記障害物の位置情報に基づいて、前記地図に記述されていない一時的な障害物を検出する。最後に、前記回転方向決定部は、前記移動ロボットの姿勢を目標姿勢に変更するために前記移動ロボットをその場で回転させる際の回転方向を、前記現在姿勢から前記目標姿勢に到達するまでの回転角範囲に含まれる前記一時的な障害物の量に基づいて決定する。
【００１５】
本発明の第２の態様は、移動ロボットの動作制御方法であって、以下のステップ（ａ）〜（ｄ）を含む。
移動ロボットの移動空間内に存在する障害物までの距離を計測するステップ（ａ）、
前記ステップ（ａ）の計測によって得られる障害物の位置情報に基づいて、前記移動ロボットの位置・姿勢推定に用いられる地図に登録されていない一時的な障害物を検出するステップ（ｂ）、
前記移動ロボットの姿勢を目標姿勢に変更するために前記移動ロボットをその場で回転させる際の回転方向を、前記移動ロボットの現在姿勢から前記目標姿勢に到達するまでの回転角範囲に含まれる前記一時的な障害物の量に基づいて決定するステップ（ｃ）、及び
前記回転方向に沿って前記移動ロボットをその場で回転させるように前記移動ロボットの移動機構を制御するステップ（ｄ）。
【００１６】
上述した本発明の第１及び第２の態様では、移動ロボットの姿勢を目標姿勢に変更するための"その場回転"の回転方向が、移動ロボットの現在姿勢から目標姿勢に到達するまでの回転角範囲に含まれる一時的な障害物の量に基づいて決定される。つまり、本発明の第１及び第２の態様では、目標姿勢に到達するまでの回転角の大きさのみによる単純な判定ではなく、回転角の大きさに代えて又は回転角の大きさに加えて、一時的な障害物の量を考慮して"その場回転"の回転方向を決定することができる。これにより、本発明の第１及び第２の態様にかかる移動ロボット及びその動作制御方法は、移動ロボットが"その場回転"を行って目標姿勢に到達する際に、移動空間中に存在する一時的な障害物の影響によって位置・姿勢推定の精度が低下することを抑制できる。
【００１７】
なお、本発明の第１及び第２の態様では、前記一時的な障害物の量が少ない方向が優先的に選択されるように定められた条件に従って前記回転方向を決定するとよい。これにより、例えば、右方向の"その場回転"の方が目標姿勢に到達するまでの回転角が小さい場合であっても、一時的な障害物が多く存在するために自己位置・姿勢推定の精度が低下するおそれがある場合には、回転角が大きくなる左方向の"その場回転"を行なうことが可能となる。
【００１８】
なお、本発明の第１及び第２の態様では、前記一時的な障害物の量が少ない方向が優先的に選択され、かつ、前記回転角が小さい方向が優先的に選択されるように定められた条件に従って前記回転方向を決定してもよい。このような複合的な条件を使用することによって、一時的な障害物の量の大小と回転角の大きさの大小を総合的に考慮して回転方向を決定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、移動ロボットが"その場回転"を行って目標姿勢に到達する際に、移動空間中に存在する一時的な障害物の影響によって位置・姿勢推定の精度が低下することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
【００２１】
＜発明の実施の形態１＞
本実施の形態にかかる移動ロボット１（以下、単にロボット１と呼ぶ）の自律移動に関する制御系の構成を図１に示す。図１において、距離計測装置１０は、ロボット１の移動空間内に存在する対象物までの距離を計測する。距離計測装置１０の計測原理は特に限定されるものではなく、公知の様々な技術を適用可能である。例えば、距離計測装置１０として、レーザレンジファインダ、超音波センサ、又はステレオカメラ等を使用すればよい。なお、以下の本実施の形態の説明では、距離計測装置１０がレーザレンジファインダであるとして説明を行う。
【００２２】
障害物地図記憶部１１は、ロボット１の移動空間に関する障害物地図を記憶する。ここで、障害物地図とは、移動空間内に存在する障害物の位置を記述した地図データであり、後述する位置・姿勢推定部１２によるロボット１の現在位置及び現在姿勢の推定に使用される。障害物地図は、例えば、移動空間を２次元格子状に分割したグリッド地図として作成される。
【００２３】
図３（ａ）及び（ｂ）は、障害物地図の一例を示している。図３（ａ）の障害物地図３１は、壁地図として作成された地図である。障害物地図３１は、２次元のグリッド地図として作成されている。障害物地図３１を構成する各グリッドセルは、少なくとも障害物が存在するか否かを示す情報を保持する。以下では、障害物が存在しないグリッドセルを「移動可能セル」と呼び、障害物の存在するグリッドセルを「壁セル」と呼ぶ。図３（ａ）のグリッドセル３１０を含む白抜きのセルが「移動可能セル」である。また、図３（ａ）のグリッドセル３１１を含む斜線でハッチングされたセルが、障害物の存在する「壁セル」である。なお、グリッドセルをさらに分類してもよく、例えば、未観測であるために位置・姿勢推定に使用できないセルを「未観測セル」として、観測済みの「壁セル」と分類してもよい。
【００２４】
一方、図３（ｂ）の障害物地図３２は距離地図として作成された地図である。ここで、距離地図とは、各グリッドセルの値として最寄りの壁セルからの距離情報が保持されたグリッド地図である。図３（ｂ）の障害物地図３２は、図３（ａ）の壁地図を距離地図に変換した例を示している。図３（ｂ）の障害物地図３２は、各グリッドセルの値として最寄りの壁セルからの距離を保持している。例えば、図３（ｂ）の斜線でハッチングされたグリッドセルは、セル３１１を含む壁セルに対応しているため、最寄りの壁セルからの距離はゼロである。したがって、壁セルの保持値はゼロである。また、これら壁セルの上下左右のいずれかに隣接するグリッドセルの保持値は１である。その他のセルも同様に、セルピッチ（セルの一辺の長さ）を単位距離として、各グリッドセルの中心から最寄りの壁セルの中心までの距離を表した数値を保持している。
【００２５】
図３（ｂ）に示したような距離地図を予め作成しておくことによって、後述する位置・姿勢推定を行う際に、最寄りの壁セルまでの距離を繰り返し求める演算を効率よく実行できる。障害物地図の保持値を読み出すことによって所望の距離値が得られるため、距離の解析的な計算を都度行う必要が無く計算量を削減することができるためである。
【００２６】
位置・姿勢推定部１２は、移動空間内におけるロボット１の現在位置及び現在姿勢を推定する。具体的に述べると、位置・姿勢推定部１２は、距離計測装置１０により取得された距離データ及び障害物地図を利用して、位置・姿勢推定を行えばよい。位置・姿勢推定部１２による位置・姿勢推定手順の具体例は後述する。
【００２７】
一時障害物検出部１３は、距離計測装置１０によって得られた距離データを用いて、位置・姿勢推定に使用される障害物地図に登録されていない"一時障害物"を検出する。具体的には、一時障害物検出部１３は、ロボット１の現在位置及び現在姿勢に基づいて、距離計測装置１０によって得られた距離データに含まれる距離計測点を障害物地図の座標系（グローバル座標系）に投影し、距離計測点に対応する位置に障害物地図に登録済みの障害物（以下では、恒久障害物と呼ぶ）が存在するか否かを判定すればよい。なお、一時障害物の検出手順の具体例については後述する。一時障害物検出部１３は、検出した一時障害物の位置座標を一時障害物情報記憶部１４に保存する。
【００２８】
自律移動部１５は、ロボット１の自律移動制御を実行する。図２は、ロボット１を車輪走行型とした場合の自律移動部１５の一例を示すブロック図である。なお、ロボット１が脚歩行型などの車輪走行型以外の移動ロボットであってもよいことは勿論である。
【００２９】
図２において、動作計画部１５０は、障害物地図、並びに位置・姿勢推定部１２により決定されたロボット１の現在位置及び現在姿勢等に基づいて、ロボット１の動作内容を生成する。より具体的に述べると、動作計画部１５０は、ロボット１の移動経路、目標移動速度、目標加速度、及びロボット１が備える関節（不図示）の目標角度軌道等を生成する。また、動作計画部１５０は、後述する回転方向決定部１６により決定された回転方向に沿って、ロボット１を"その場回転"させるための動作内容を生成する。
【００３０】
動作制御部１５１は、動作計画部１５０により決定された目標移動速度又は目標加速度などの制御目標値と、エンコーダ１５４によって計測される車輪１５３の回転量を入力してフィードバック制御を実行し、車輪１５３を回転駆動するためのトルク制御値を算出する。動作制御部１５１によって算出されたトルク制御値に従って駆動部１５２が車輪１５３を駆動することにより、ロボット１の移動が行なわれる。
【００３１】
最後に、図１に示す回転方向決定部１６は、ロボット１の姿勢を予め定められた目標姿勢に変更するためにロボット１を"その場回転"させる際の回転方向を、ロボット１の現在姿勢から目標姿勢に到達するまでの回転角範囲に含まれる"一時障害物"の量に基づいて決定する。回転方向の決定手順の具体例については後述する。
【００３２】
続いて以下では、ロボット１が予め定められた目標位置及び目標姿勢に到達するよう自律移動を行なう際の制御手順の具体例について、図４〜１０を参照して説明する。図４は、ロボット１が目標位置及び目標姿勢に到達するまでの全体的な制御手順を示すフローチャートである。図４では、ステップＳ１１〜Ｓ１５が目標位置に移動するための処理に相当し、ステップＳ１６〜Ｓ１８が "その場回転"によって目標姿勢となるように姿勢を変更する処理に相当している。
【００３３】
ステップＳ１１では、ロボット１が、距離計測装置１０を用いて移動空間内に存在する障害物までの距離を計測する。ステップＳ１２では、位置・姿勢推定部１２が、ロボット１の現在位置及び現在姿勢を推定する。位置・姿勢推定のアルゴリズムとして様々なものが提案されているが、ここでは、ＭＣＬ（Monte Carlo Localization）と呼ばれる位置・姿勢推定手法を使用した手順を具体的に説明する。ＭＣＬは、確率的な最適化手法として知られるモンテカルロ法を位置・姿勢推定に応用したものである。図５は、ＭＣＬを使用した位置・姿勢推定手順の具体例を示すフローチャートである。
【００３４】
図５のステップＳ２１では、位置・姿勢推定部１２が、距離計測装置１０により取得された距離データを入力する。ステップＳ２２では、エンコーダ１５４により取得されるオドメトリ情報を入力する。ステップＳ２３では、オドメトリ情報を用いてロボット１の移動量を算出する。ステップＳ２４では、ステップＳ２３で得た移動量を前回求めた自己位置に加えた地点及びその近傍に複数のロボット１の候補位置及び候補姿勢（ＸＣ、ＹＣ，θＣ）を設定する。複数のロボット候補位置及び候補姿勢は、擬似乱数を用いてランダムに生成すればよい。
【００３５】
ステップＳ２５及びＳ２６では、複数のロボット候補位置及び候補姿勢の各々について順に障害物地図とのマッチングを行い、信頼度パラメータを算出する。ステップＳ２６で算出される信頼度パラメータは、距離計測装置１０による距離計測点を障害物地図と共通のグローバル座標系に投影した点から最寄りの恒久障害物までの距離を、複数の距離計測点に亘って集計して得られる合計値とすればよい。この場合、最寄りの恒久障害物からの距離の合計値が小さいほど、距離データと障害物地図の一致度が高く、信頼度が高いことを意味する。
【００３６】
ステップＳ２７では、複数の候補位置及び候補姿勢の全てについて信頼度パラメータの算出が終了したかを判定し、終了していなければ、上述したステップＳ２５及びＳ２６を繰り返す。
【００３７】
ステップＳ２８では、複数の候補位置及び候補姿勢の中で最も信頼度が高い、言い換えると、信頼度パラメータとしての"最寄りの恒久障害物からの距離の合計値"が最も小さい候補位置及び姿勢を、ロボット１の自己位置及び姿勢（ＸＳ、ＹＳ，θＳ）に決定する。
【００３８】
図４の全体フローに戻って説明を続ける。図４のステップＳ１３では、一時障害物検出部１３が、一時障害物の検出を行う。一時障害物の検出手順の具体例を図６のフローチャートを用いて説明する。図６のステップＳ３１では、一時障害物検出部１３が、位置・姿勢推定部１２により推定されたロボット１の現在位置及び現在姿勢を入力する。ステップＳ３２では、一時障害物検出部１３が、距離計測装置１０により取得された距離データを入力する。
【００３９】
ステップＳ３３では、一時障害物検出部１３が、位置・姿勢推定に用いられる障害物地図に"恒久障害物"して登録されていない"一時障害物"の位置座標を抽出する。ステップＳ３４では、一時障害物検出部１３が、抽出した一時障害物の位置座標を一時障害物情報記憶部１４に記録する。
【００４０】
ステップＳ３５では、一時障害物検出部１３が、ロボット１の移動に伴って、予め定義されたロボット１の近傍エリアからはみ出した一時障害物の位置座標を一時障害物情報記憶部１４から削除する。ロボット１の近傍エリアは、図７に示すようにロボット１の周囲に設定された仮想的な領域である。なお、後述するように、回転方向決定部１６は、近傍エリア内に存在する一時障害物の量に基づいて回転方向を決定する。このため、近傍エリアの形状及び大きさは、ロボット１が備える距離計測装置１０の計測可能範囲に応じて設定すればよい。図７に示す近傍エリア６０は、ロボット１を中心とする円形の領域である。近傍エリア６０の半径は、距離計測装置１０の計測可能範囲と同程度（レーザレンジファインダの場合、数ｍ〜数十ｍ）とすればよい。
【００４１】
また、図７に示す黒丸は、距離計測装置１０による距離計測点を示している。このうち、距離計測点６１等の近傍エリア６０内に位置する距離計測点の位置座標が、一時障害物情報記憶部１４に記録される。一方、ロボット１の移動に伴って近傍エリア６０からはみ出した距離計測点６２の一座標は、ステップＳ３５にて一時障害物情報記憶部１４から削除される。
【００４２】
さらに、一時障害物の位置座標の抽出及び記録を行う図６のステップＳ３３及びＳ３４の具体例を図８のフローチャートに示す。ステップＳ４１では、距離計測点から障害物地図に登録された最寄りの恒久障害物までの距離（以下では、壁距離と呼ぶ）を算出する。
【００４３】
ステップＳ４２では、ステップＳ４１で算出された壁距離が予め定められた閾値以上であるかを判定する。壁距離が予め定められた閾値以上である場合（ステップＳ４２でＹＥＳ）は、障害物地図に登録されていない一時障害物を計測していることを意味する。このため、一時障害物検出部１３は、この距離計測点が一時障害物の計測により得られたものと判定し、当該距離計測点の位置座標を一時障害物情報記憶部１４に記録する（ステップS４３）。一時障害物情報記憶部１４には、距離計測点をグローバル座標系に変換して得られる位置座標を記録すればよい。
【００４４】
ステップＳ４４では、全ての距離計測点についてステップＳ４１〜４３の処理が終了したか否かを判定し、終了していなければステップＳ４１に戻る。このような繰り返し処理によって、一時障害物検出部１３は、レーザレンジファインダの１回の水平走査によって得られる全ての距離計測点に対する処理を行う。これにより、一時障害物情報記憶部１４に一時障害物の位置座標群が記録される。
【００４５】
図４のステップＳ１４以降について引き続き説明する。ステップＳ１４では、自律移動部１５の制御のもとで、ロボット１が目標地点に移動するための自律移動を行なう。
【００４６】
ステップＳ１５では、ロボット１が目標地点に到達したか否かを判定する。ロボット１が目標地点に到達した場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、回転方向決定部１６が、目標位置に到達したロボット１の現在姿勢から所定の目標姿勢に到達するまでの回転角範囲に含まれる一時障害物の量に基づき、"その場回転"の回転方向を決定する（ステップＳ１６）。
【００４７】
ステップＳ１７及びＳ１８では、ステップＳ１６にて決定された回転方向に沿って、目標姿勢に到達するまで、自律移動部１５が"その場回転"を実行する。
【００４８】
なお、ステップＳ１６での回転方向の決定は、近傍エリアに存在する一時障害物の量が少ない回転方向が優先的に選択されるように定められた評価条件又は評価アルゴリズムに従って行えばよい。回転方向の決定手順の一例を図９及び１０を用いて説明する。図９は、回転方向の決定手順の一例を示すフローチャートである。
【００４９】
ステップＳ５１では、右回り及び左回りによる現在姿勢から目標姿勢までの回転角ΦＲ及びΦＬを算出する。回転角ΦＲ及びΦＬを図示すると図１０のようになる。
【００５０】
ステップＳ５２では、回転角ΦＲ及びΦＬのそれぞれの回転角範囲に含まれる一時障害物の数ＮＲ及びＮＬをカウントする。図１０の例では、ＮＲ＝５であり、ＮＬ＝９である。
【００５１】
ステップＳ５３では、回転角ΦＲ及びΦＬ並びに一時障害物の数ＮＲ及びＮＬを用いて、以下に示す（１）式および（２）式により評価値ＶＲ及びＶＬを算出する。（１）式および（２）式中のパラメータα及びβは、予め経験的に決定されるパラメータである。
VR ＝ NR×α ＋ ΦR ×β      （１）
VL ＝ NL×α ＋ ΦL ×β      （２）
【００５２】
ステップＳ５４では、評価値ＶＲ及びＶＬを比較し、評価値の小さい方向を回転方向に決定する。したがって、（１）式および（２）式中のパラメータαが大きいほど一時障害物の量が少ない方向が優先的に選択されるようになる。また、パラメータβが大きいほど回転角が小さい方向が優先的に選択されるようになる。つまり、（１）式および（２）式は、一時障害物の量が少ない方向が優先的に選択され、かつ、回転角が小さい方向が優先的に選択されるように定めた複合的な評価条件式である。一時障害物の量及び回転角の大きさのどちらをより優先するかは、パラメータα及びβの大きさによって調整可能である。このような複合的な評価条件を使用することによって、一時的な障害物の量の大小と回転角の大きさの大小を総合的に考慮して回転方向を決定することができる。
【００５３】
上述したように、本実施の形態にかかるロボット１は、"その場回転"を行なう際の回転方向を、位置・姿勢推定に使用される障害物地図に登録されていない一時障害物の量に基づいて決定することとした。より具体的に述べると、ロボット１は、図１０に示したように、一時障害物の数が少ない方向が優先的に選択されるように定めた条件に従って回転方向を決定することとした。このため、ロボット１は、回転角の大きさに代えて又は回転角の大きさに加えて、一時的な障害物の量を考慮して"その場回転"の回転方向を決定できる。これにより、ロボット１が"その場回転"を行って目標姿勢に到達する際に、移動空間中に存在する一時障害物の影響によって位置・姿勢推定の精度が低下することを抑制できる。
【００５４】
ところで、上述した位置・姿勢推定部１２、一時障害物検出部１３及び回転方向決定部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリ等を備える１又は複数のコンピュータと、図５、図６及び図９に記載した処理手順をコンピュータに実行させるプログラムための制御プログラムによって実現可能である。制御プログラムは、複数のプログラムモジュールの集合でもよいことは勿論である。
【００５５】
＜その他の実施の形態＞
上述した図９では、一時障害物の量と回転角の大きさを組み合わせた複合的な条件により回転方向を決定する例を示した。しかしながら、回転方向決定部１６は、回転角の大きさに依らず、回転角範囲に含まれる一時障害物の量の小さい方向を選択してもよい。
【００５６】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる移動ロボットの制御系を示すブロック図である。
【図２】自律移動部のブロック図である。
【図３】障害物地図の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる移動ロボットの移動手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】位置・姿勢推定手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】一時障害物の検出手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】近傍エリアを説明するための概念図である。
【図８】一時障害物の位置座標の検出手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】"その場回転"の回転方向の決定手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】"その場回転"の回転方向の決定手順を説明するための概念図である。
【図１１】従来の移動ロボットが有する課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  移動ロボット
１０  距離計測装置
１１  障害物地図記憶部
１２  位置・姿勢推定部
１３  一時障害物検出部
１４  一時障害物情報記憶部
１５  自律移動部
１６  回転方向決定部
３１  障害物地図（壁地図）
３２  障害物地図（距離地図）
６０  近傍エリア
６１、６２  距離計測点（一時障害物の座標）
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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