(57)【要約】【課題】固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出することにより自己位置を認識可能な自律移動体、およびこのような自律移動体を制御する自律移動体制御システム、およびこのような自律移動体を制御するために用いる位置認識方法において、複雑な設備を用いることなく、その認識する位置精度を向上させること。【解決手段】移動体本体と、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部とを備え、検出部で検出した赤外線に関する情報に基づいて自己位置を認識しつつ移動可能な自律移動体において、検出部で検出した赤外線に関する情報に、赤外線の入射方向を特定する情報を含ませることで、照射された赤外線を検出する際に、赤外線照射部に対する移動体本体の相対的な位置を精度よく求めることを可能とする。【選択図】図１３
2009145055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体本体と、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部とを備え、該検出部で検出した赤外線に関する情報に基づいて自己位置を認識しつつ移動可能な自律移動体であって、
前記検出部で検出した赤外線に関する情報が、赤外線の入射方向を特定する情報を含む
ことを特徴とする自律移動体。
【請求項２】
前記検出部が、各々異なるＩＤ信号を含む２以上の赤外線を識別可能であり、識別した２以上の赤外線の入射方向を特定する情報に基づいて、自己位置を認識する
ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
【請求項３】
前記検出部の水平方向からの傾斜度合いを計測する計測部をさらに備えている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自律移動体。
【請求項４】
自己位置を推定するための位置情報を取得する位置推定手段をさらに備えており、前記位置推定手段により取得した位置情報と、前記検出部により検出された赤外線の情報とを組み合わせて自己位置を認識する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の自律移動体。
【請求項５】
前記位置推定手段が、移動体の移動した距離および方向に関するオドメトリ情報により自己位置を推定するものである
ことを特徴とする請求項４に記載の自律移動体。
【請求項６】
前記位置推定手段が、既知の位置に設けられたＩＣタグを読み取ることで自己位置を推定するものである
ことを特徴とする請求項４に記載の自律移動体。
【請求項７】
所定の位置に設けられ、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部と、前記赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部を備え、該検出部で検出した赤外線に関する情報に基づいて自己位置を認識しつつ移動可能な自律移動体と、を備えた、特定の領域内で自律移動を行う自律移動体を制御するための自律移動体制御システムであって、
前記検出部で検出した赤外線に関する情報が、赤外線の入射方向を特定する情報を含む
ことを特徴とする自律移動体制御システム。
【請求項８】
前記赤外線照射部が２以上設けられ、各々異なるＩＤ信号を含む赤外線を照射するとともに、前記検出部が、前記異なるＩＤ信号を含む２以上の赤外線を識別可能であり、
識別した２以上の赤外線の入射方向を特定する情報に基づいて、自律移動体の自己位置を認識する
ことを特徴とする請求項７に記載の自律移動体制御システム。
【請求項９】
前記自律移動体の自己位置を推定するための位置情報を取得する位置推定手段をさらに備え、前記位置推定手段により取得した位置情報と、前記検出部により検出された赤外線の情報とを組み合わせて、自律移動体の自己位置を認識する
ことを特徴とする請求項７または８に記載の自律移動体制御システム。
【請求項１０】
前記位置推定手段が、自律移動体の移動した距離および方向に関するオドメトリ情報により自己位置を推定するものである
ことを特徴とする請求項７または８に記載の自律移動体制御システム。
【請求項１１】
前記位置推定手段が、既知の位置に設けられたＩＣタグを読み取ることで自己位置を推定するものである
ことを特徴とする請求項７または８に記載の自律移動体制御システム。
【請求項１２】
前記位置推定手段が、自律移動体の外部から自律移動体を観測したデータに基づいて得られた自律移動体の位置情報により自己位置を推定するものである
ことを特徴とする請求項７または８に記載の自律移動体制御システム。
【請求項１３】
所定の位置から照射される、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出し、検出した赤外線の入射方向に基づいて、前記赤外線照射部からの相対位置を認識する位置認識方法。
【請求項１４】
異なるＩＤ信号を含む２以上の赤外線を検出し、各々検出された赤外線の入射方向に基づいて、赤外線照射部からの相対位置を認識する
ことを特徴とする請求項１３に記載の位置認識方法。
【請求項１５】
水平方向からの傾斜度合いを計測し、計測した傾斜度合いに基づいて前記認識した相対位置を修正する
ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の位置認識方法。
【請求項１６】
自己位置を推定するための位置情報を取得し、取得した位置情報と、認識した相対位置とを組み合わせて自己位置を認識する
ことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の位置認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の移動領域内において移動する自律移動体、および自律移動体制御システム、自律移動体の制御等に用いる位置認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物内部や屋外の限定された領域内を、周囲の環境に基づいて自律的に移動可能な自律移動型のロボットが開発されつつある。このようなロボットは、予め記憶された移動する領域に関する移動マップ上において、現在の自己の位置から特定の目標地点までの移動経路を作成することで自律移動を可能とするため、通常、移動する領域内において自己位置を認識する機能を備えている。
【０００３】
このような自己位置を認識するための技術としては、例えば特許文献１に記載のようなものが知られている。特許文献１に開示された位置認識方法によれば、固有のＩＤ信号を含む赤外線を所定範囲に照射可能な赤外線照射部を複数設置し、これらの赤外線照射部から照射された赤外線を、赤外線用の受光機を設けた移動対象（移動端末など）により受光することで、自己位置認識を行う。
【０００４】
このような技術においては、各赤外線照射部の位置と、これらの照射部から照射される赤外線のＩＤとの関係を示すマッピング情報を予め設定し、この設定したマッピング情報に基づいて受信したＩＤ信号に対応する位置を特定し、この特定した位置を自己位置として認識する。
【特許文献１】特開２０００−９８０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のような赤外線照射部から照射される赤外線信号は、一定の指向性は備えるものの、照射時に空間的な広がり（標準的な屋内では０．７ｍ〜２．５ｍ程度）が生じる。そのため、前述のように設定されたマッピング情報に基づく自己位置推定では、移動対象が所定の広がりをもつエリア内のどこかに存在することは判別できるものの、正確な位置情報や移動対象の移動方向（向き）に関する情報を得ることができない。そこで、固有のＩＤを有する赤外線を照射する複数の赤外線照射部を設置し、これらの赤外線照射部から照射された、異なるＩＤ信号を含む赤外線を同時に受信することにより、認識する位置の精度を高めることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、このような手法により自己位置を認識する場合であっても、設置する赤外線照射部の数に限りがあり、そのため、依然として自己位置を特定のエリア内のいずれかの位置として認識することになる。そのため、自律移動体のような、自己の位置情報に併せて移動方向を認識する必要のある移動対象においては、十分な精度で自己位置の認識ができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出することにより自己位置を認識可能な自律移動体、およびこのような自律移動体を制御する自律移動体制御システム、およびこのような自律移動体を制御するために用いる位置認識方法において、複雑な設備を用いることなく、その認識する位置精度を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る自律移動体は、移動体本体と、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部とを備え、該検出部で検出した赤外線に関する情報に基づいて自己位置を認識しつつ移動可能な自律移動体であって、前記検出部で検出した赤外線に関する情報が、赤外線の入射方向を特定する情報を含むことを特徴としている。
【０００９】
このような自律移動体によれば、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際に、その赤外線の照射エリア情報に加えて、赤外線を照射した赤外線照射部に対する移動体本体の相対的な位置を限定できるため、より精度よく自己位置を認識することが可能となる。
【００１０】
また、このような自律移動体において、前記検出部が、各々異なるＩＤ信号を含む２以上の赤外線を識別可能であり、識別した２以上の赤外線の入射方向を特定する情報に基づいて、自己位置を認識するようにしてもよい。このように、複数種類の赤外線の入射方向を特定することで、自律移動体の赤外線照射部に対する相対位置および相対姿勢を特定することができるため、特別な設備を用いることなく、自己位置を精度よく認識することが可能となるとともに、自律移動体の移動方向をも認識することができる。
【００１１】
また、このような自律移動体においては、前記検出部の水平方向からの傾斜度合いを計測する計測部をさらに備えていることが好ましい。このような自律移動体の場合、移動する領域が傾斜面等を備えている場合であっても、傾斜度合いを考慮した、正確な自己位置認識を行うことが可能となる。
【００１２】
また、このような自律移動体において、より精度よくまたは簡単に自己位置を認識するために、自己位置を推定するための位置情報を取得する位置推定手段をさらに備えるようにしてもよい。このような自律移動体では、位置推定手段により取得した位置情報と、前記検出部により検出された赤外線の情報とを組み合わせて自己位置を認識する。このように、推定した位置情報と、赤外線の情報とを組み合わせて自己位置の認識を行うことにより、前記位置推定手段で推定した位置情報を、修正することができ、その結果、より精度のよい自己位置認識が可能となる。さらに、赤外線を一時的に検出できない場合においても、このように構成された自律移動体は自己位置を推定しつつ移動することができるため、赤外線を遮蔽する障害物などを備えた移動環境であっても、精度よく自己位置を認識しつうつ自律移動を行うことが可能となる。
【００１３】
なお、このような位置推定手段としては、特に限定されるものではないが、例えば移動体の移動した距離および方向に関するオドメトリ情報により自己位置を推定するものや、既知の位置に設けられたＩＣタグを読み取ることで自己位置を推定するものであってもよい。このような位置推定手段を用いた場合、自律移動体の構造を過度に複雑にすることなく、また過大な設備等を用いることなく、自律移動体の位置認識を行わせることが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、自律移動体を制御するための自律移動体制御システムをも提供するものであり、この自律移動体制御システムは、所定の位置に設けられ、固有のＩＤ信号を含む赤外線を照射する赤外線照射部と、前記赤外線照射部から照射された赤外線を検出する検出部を備え、該検出部で検出した赤外線に関する情報に基づいて自己位置を認識しつつ移動可能な自律移動体と、を備えた、特定の領域内で自律移動を行う自律移動体を制御するものであって、さらに、前記検出部で検出した赤外線に関する情報が、赤外線の入射方向を特定する情報を含むことを特徴としている。
【００１５】
このような自律移動体制御システムにおいては、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際に、その赤外線の照射エリア情報に加えて、赤外線を照射した赤外線照射部に対する自律移動体の相対的な位置を限定できるため、より精度よく自己位置を認識することが可能となる。
【００１６】
また、このような自律移動体制御システムにおいて、前記赤外線照射部が２以上設けられ、各々異なるＩＤ信号を含む赤外線を照射するとともに、前記検出部が、前記異なるＩＤ信号を含む２以上の赤外線を識別可能であり、識別した２以上の赤外線の入射方向を特定する情報に基づいて、自律移動体の自己位置を認識するようにしてもよい。このように、複数種類の赤外線の入射方向を特定することで、自律移動体の赤外線照射部に対する相対位置および相対姿勢を特定することができるため、特別な設備を用いることなく、自己位置を精度よく認識することが可能となるとともに、自律移動体の移動方向をも認識することができる。
【００１７】
また、前述のような自律移動体の自己位置を推定するための位置情報を取得する位置推定手段をさらに備えており、前記位置推定手段により取得した位置情報と、前記検出部により検出された赤外線の情報とを組み合わせて、自律移動体の自己位置を認識するように該システムを構成してもよい。このように、推定した位置情報と、赤外線の情報とを組み合わせて自己位置の認識を行うことにより、前記位置推定手段で推定した位置情報を、修正することができ、その結果、より精度のよい自己位置認識が可能となる。さらに、赤外線を一時的に検出できない場合においても、前記自律移動体が自己位置を推定しつつ移動することができるため、赤外線を遮蔽する障害物などを備えた移動環境であっても、精度よく自己位置を認識しつつ自律移動を行うことが可能となる。
【００１８】
また、前記位置推定手段としては、特に限定されるものではないが、例えば移動体の移動した距離および方向に関するオドメトリ情報により自己位置を推定するものや、既知の位置に設けられたＩＣタグを読み取ることで自己位置を推定するものであってもよい。このような位置推定手段を用いた場合、自律移動体の構造を過度に複雑にすることなく、また過大な設備等を用いることなく、自律移動体の位置認識を行わせることができる。
【００１９】
また、このような位置推定手段は、必ずしも自律移動体側に備えられる必要はなく、例えばＧＰＳのように、自律移動体の外部から自律移動体を観測したデータに基づいて得られた自律移動体の位置情報により自己位置を推定するものを用いることも可能である。このような場合、自律移動体の内部構造をより簡単なものとすることができる。
【００２０】
さらに本発明は、前述のような自律移動体等の移動対象を制御するために用いる、位置認識方法をも提供するものであり、所定の位置から照射される、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出し、検出した赤外線の入射方向に基づいて、前記赤外線照射部からの相対位置を認識することを特徴とする。このような位置認識方法によると、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した際に、その赤外線の照射エリア情報に加えて、赤外線を検出した場所の、赤外線を照射した位置に対する相対的な位置をより精度よく求めることができる。
【００２１】
また、このような位置認識方法においては、異なるＩＤ信号を含む２以上の赤外線を検出し、各々検出された赤外線の入射方向に基づいて、赤外線照射部からの相対位置を認識するものであってもよい。このような位置認識方法によると、赤外線を検出した場所の、２箇所以上に設けられた赤外線を照射する位置からの相対位置が各々求めることで、これらの赤外線照射部に対する相対位置および相対姿勢を特定することができる。したがって、赤外線を検出する検出手段を備える移動対象の位置を認識する場合に、特別な設備を用いることなく自己位置を精度よく認識することが可能となるとともに、移動対象の移動方向をも認識することができる。
【００２２】
また、このような位置認識方法においては、赤外線を検出する場所の水平方向からの傾斜度合いを計測するとともに、計測した傾斜度合いに基づいて前記認識した相対位置を修正することで、位置認識を行ってもよい。このような位置認識方法の場合、位置認識を行う領域が傾斜面等を備えている場合であっても、傾斜度合いを考慮した、正確な位置認識を行うことが可能となる。
【００２３】
さらに、このような位置認識を行う場合に、自己位置を推定するための位置情報を取得し、取得した位置情報と、認識した相対位置とを組み合わせて自己位置を認識するようにしてもよい。このような位置認識方法においては、別途の手段により推定した位置情報と、前述のように認識した赤外線照射部に対する相対位置とを組み合わせることで、前記推定した位置情報を修正した位置認識を行うことができるため、より精度のよい位置認識を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上、説明したように、本発明によると、固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出することにより自己位置を認識可能な自律移動体、およびこのような自律移動体を制御する自律移動体制御システム、およびこのような自律移動体を制御するために用いる位置認識方法において、複雑な設備を用いることなく、その認識する位置精度を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
発明の実施の形態１．
以下に、図１から図１３を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる自律移動体および該自律移動体を制御するための自律移動体制御システム、および自律移動体の制御等に用いる位置認識方法について説明する。この実施の形態においては、自律移動体は１対の車輪を駆動することで平面上を自律的に移動する移動体型の移動体である例を示すものとする。
【００２６】
図１は、室内の床面Ｐ上を、車両型の自律移動体１０が移動する自律移動体制御システム１の一実施形態を概略的に示すものである。この実施の形態においては、移動する床面Ｐは段差や傾斜等を有さない水平面であるものとし、かつ、その床面上には特に物体が載置されていないものとする。また、自律移動体１０の移動する室内の天井においては、図２に示すように、赤外線を照射する赤外線照射部２０が、等間隔に平面的に複数配列されているものとする。これらの複数の赤外線照射部は、各々固有のＩＤを有する赤外線を照射するとともに、図２に示すように、赤外線を照射する範囲が平面的な広がりを有し、自律移動体の移動する床面上において、異なるＩＤを有する複数種類の赤外線が照射される領域が生じるように、赤外線を照射する広がりが決定されている。
【００２７】
なお、赤外線照射部２０から照射される赤外線は、図３に示すように、固定コードで表される信号中に固有のＩＤ信号を含んでおり、後述する検出部では、このＩＤ信号を読み取ることで、検出した赤外線を特定する。
【００２８】
また、図２に示すように、赤外線照射部２０により赤外線が照射される移動領域は、（ａ）単一の赤外線照射部のみにより赤外線が照射されるエリア３０ａ、（ｂ）２つの赤外線照射部により異なるＩＤの赤外線が照射されるエリア３０ｂ、（ｃ）３つの赤外線照射部により異なるＩＤの赤外線が照射されるエリア３０ｃ、（ｄ）４つの赤外線照射部により異なるＩＤの赤外線が照射されるエリア３０ｄに分類される。
【００２９】
次に、このような自律移動体制御システム１に用いられる自律移動体１０について説明する。図４は、図１に示す自律移動体１０の構造を側方から見た様子を概略的に示すものである。図４に示すように、自律移動体１０は、箱型の移動体本体１０ａと、この移動体本体１０ａの上部表面に設けられた、赤外線を検出するための検出部１０ｂとから構成される。移動体本体１０ａは、その前後において対向する車輪１１および１２を備える四輪型の移動体であり、これらの車輪が床面に接地することにより、移動体本体１０ａが水平に支持されている。
【００３０】
なお、移動体本体１０ａの内部には、車輪１１および１２をそれぞれ駆動する駆動部としてのモータ（図示せず）と、車輪１１，１２を駆動するための制御信号を作成し、モータにその制御信号を送信する演算処理部等を含む制御コンピュータ１５と、これらの移動体本体内部に備えられた各構成要素に電力を供給するためのバッテリー（図示せず）が備えられている。このように構成された自律移動体１０は、1対の車輪１１、１１の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動（旋回）、後退、その場回転（両車輪の中点を中心とした旋回）などの移動動作を行うことができる。
【００３１】
そして、制御コンピュータ１５の内部に備えられたメモリなどの記憶領域には、制御信号に基づいて自律移動体１０の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するためのプログラムとともに、移動する床面Ｐのマップ情報が予め記憶されている。このマップ情報としては、例えば、床面Ｐの全体の形状に、略一定間隔ｄ（例えば１０ｃｍ）に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写することで得られるグリッドマップなどが用いられる。そして、このグリッド線の交点である格子点上の座標を用いて、自己位置に相当する位置や、目的地である移動終了点、または移動方向などを特定する。なお、制御コンピュータ１５は、このマップ情報上において自己位置をリアルタイムに認識しつつ、認識した自己位置を移動始点とし、この移動始点から目的地である移動終点までの移動経路を作成し、作成された移動経路に沿って移動を行うよう、車輪を駆動する。
【００３２】
また、自律移動体１０は、オドメトリ情報によって自己位置を推定する機能を備えている。すなわち、車輪の回転数や移動体本体の移動速度などに基づいて、移動した距離および方向を制御コンピュータ１５において算出し、移動領域上の固定点（例えば移動開始地点）に対する現時点の相対位置を推定する。
【００３３】
さらに、図示は省略するが、移動体本体１０ａの前面には、移動する方向に現れた障害物等を認識するカメラ等（図示せず）が固定されており、このカメラで撮像することで取得される画像や映像等の周囲の環境情報が制御コンピュータ１５に入力された結果、前記プログラムに従って移動体の移動する経路や速度等が適宜変更される。
【００３４】
次に、移動体本体１０ａの上面に設けられた、赤外線を検出するための検出部１０ｂについて説明する。検出部１０ｂは、赤外線照射部２０から照射された赤外線を受光する受光面を備え、この受光面において、入射する赤外線の入射角度検出素子が設けられている。このような検出素子を備えた検出部は、図５に示すように、検出部１０ｂは受光した赤外線の受光面に対する入射角度φ０を、受光した赤外線ごとに特定することができる。図５に示す実施形態においては、一つの赤外線照射部（赤外線照射部２０１）から受光した赤外線の入斜角度はφ０、他方の赤外線照射部（赤外線照射部２０２）から受光した赤外線の入射角度はφ１であり、その角度の差がφである例が示されている。このように、検出部１０ｂにより検出された赤外線ごとの入射角度に関する情報は、各赤外線に含まれる固有のＩＤ信号と併せて制御コンピュータ５に送信される。なお、本実施形態においては、自律移動体の移動する床面は水平であるため、検出部の受光面と赤外線照射部２０までの鉛直方向に関する距離は既知の一定値（＝ｈ）に保たれるものとする。
【００３５】
次に、このような自律移動体１０が、マップ情報中の自己位置を認識する手順について、図６から図１１に記載された図を用いて説明する。図６は、近接する４つの赤外線照射部２０ａ，２０ｂ、２０ｃ，２０ｄにより赤外線を照射される移動領域に、自律移動体が存在する様子を簡略的に記載した図である。この実施形態においては、これらの赤外線照射部は長さＫの正方形を描写するように配置されているものとする。尚、赤外線照射部の配置は正方形に限定されず、長さＫ'、Ｋの長方形を描写するように配置されるものとしてもよい。
【００３６】
自律移動体１０は、前記検出部により検出した赤外線の入射方向に基づいて、これらの赤外線照射部に対する相対的な自己位置を特定する。詳細には、これらの赤外線照射部から、２以上の異なる赤外線を検出した場合（自律移動体が、図２でいうエリア３０ｂ，３０ｃ，３０ｄにおいて赤外線を検出する場合）は、検出した複数の赤外線の入射角度に関する情報に基づいて、自律移動体の自己位置（赤外線照射部に対する相対位置）と、自律移動体の移動している方向の赤外線照射部に対する相対的な向きとを特定する。一方、単一の赤外線のみを検出する場合（自律移動体が、図２でいうエリア３０ａにおいて赤外線を検出した場合）は、前述の自己位置を推定する機能を用いて、推定した自己位置と照射された赤外線の情報と組み合わせることで自己位置の認識を行う。
【００３７】
まず、図６、図７および図８を用いて、２以上の異なる固有のＩＤ信号を含む赤外線を検出した例として、２０ａ，２０ｂから照射された赤外線を検出し、自律移動体の自己位置（赤外線照射部に対する相対位置）と、自律移動体の移動している方向の赤外線照射部に対する相対的な向きとを特定する例について説明する。
【００３８】
図６は、自律移動体の存在する位置を原点Ｑ（０，０）とした場合における、赤外線照射部の配置される固定座標系と、自律移動体の移動方向およびこの移動方向に直交する座標を用いた移動座標系とを同一のマップ上に記載した様子を示している。そして、赤外線照射部２０ｂの位置は既知であるため、前述の固定座標系においては既知の座標（ａ，ｂ）と表されるものとし、移動座標系においては未知の座標（ａ'，ｂ'）と表されるものとする。
【００３９】
また、自律移動体の固定座標系のＹ軸と、移動座標系のｙ軸とがなす角度をθ（０°＜θ＜９０°）と表すものとし、このθの値を特定することで、自律移動体の移動方向を特定する。
【００４０】
このような形成された移動座標系における、赤外線照射部２０ａ，２０ｂのｘ軸方向についての距離をＬ１、ｙ軸方向についてのＬ２とすると、Ｌ１，Ｌ２は前述の角度θを用いて以下の（数１）、（数２）のように表すことができる。
【数１】
2009145055.tif 000003
【数２】
2009145055.tif 000004
【００４１】
ここで、図７に示すように、移動座標系のｘ軸方向について、赤外線照射部２０ａから検出部に入射した赤外線が水平方向となす角度をα０、赤外線照射部２０ｂから検出部に入射した赤外線が、赤外線照射部２０ａから入射した赤外線の入射方向となす角度をαとすると、前記距離Ｌ１は以下の（数３）のように表すことができる：
【数３】
2009145055.tif 000005
【００４２】
同様に、図８に示すように、移動座標系のｙ軸方向について、赤外線照射部２０ａから検出部に入射した赤外線が水平方向となす角度をβ０、赤外線照射部２０ｂから検出部に入射した赤外線が、赤外線照射部２０ａから入射した赤外線の入射方向となす角度をβとすると、前記距離Ｌ２は以下の（数４）のように表すことができる：
【数４】
2009145055.tif 000006
【００４３】
ここで、θ、Ｌ１およびＬ２の間には、ｔａｎθ=Ｌ２／Ｌ１の関係があることは明らかであるから、自律移動体の固定座標系に対する相対的な移動方向θは、（数１）〜（数４）を用いることで、以下の（数５）に記載のように表される：
【数５】
2009145055.tif 000007
【００４４】
したがって、自律移動体の固定座標系に対する相対的な移動方向θは、既知の値α０，α，β０，βを用いて（数６）のように表される。
【数６】
2009145055.tif 000008
【００４５】
一方、本実施形態においては、自律移動体の移動する床面は水平であり、自律移動体の上面（検出部が設置されている位置）から赤外線照射部までの高さｈは既知の値としているが、例えばこの高さｈが未知の値である場合であっても、前述の（数３）からθの値を求めた上で、θ及びＫから（数１）を用いてＬ１の値を求め、更に、Ｌ１から（数３）を用いてｈの値を求めることができる。
【００４６】
また、前記移動座標系における赤外線照射部２０ｂの位置座標を（ａ'、ｂ'）とすると、ａ'、ｂ'の値は、それぞれ検出部で検出した赤外線の入射角度から、以下の（数７）および（数８）に示すように表すことができる
【数７】
2009145055.tif 000009
【数８】
2009145055.tif 000010
【００４７】
さらに、これらのａ'，ｂ'の値を用いて表された移動座標系における座標を、固定座標系における座標に変換すると、赤外線照射部２０ｂの位置座標（ａ，ｂ）は以下の数（９）に示すように表すことができる：
【数９】
2009145055.tif 000011
【００４８】
このように、自己位置を原点としたときの、赤外線照射部の固定座標上の位置を特定することができるため、この赤外線照射部の位置に対する自律移動体１０の固定座標上の相対的な位置を求めることができる。
【００４９】
次に、図９から図１１を用いて、単一の赤外線のみを検出し、推定した自己位置と照射された赤外線の情報と組み合わせることで自己位置の認識を行う例について説明する。図９は、図６と同様に、自律移動体の存在する位置を原点Ｑ'（０，０）とするとともに、赤外線照射部の配置される固定座標系と、自律移動体の移動方向およびこの移動方向に直交する座標を用いた移動座標系とを同一のマップ上に記載した様子を示している。そして、これらの赤外線照射部の配置された位置は既知であるため、例えば赤外線照射部２０ａの位置を、固定座標系においては既知の座標（ｃ，ｄ）と表されるものとし、移動座標系においては未知の座標（ｃ'，ｄ'）と表されるものとする。
【００５０】
また、自律移動体の固定座標系のＹ軸と、移動座標系のｙ軸とがなす角度をΘと表すものとし、このΘの値を特定することで、自律移動体の移動方向を特定する。
【００５１】
このとき、移動座標系における赤外線照射部２０ａのｘ軸方向についての距離をＬ１'、ｙ軸方向についてのＬ２'とすると、Ｌ１'およびＬ２'は図１０および図１１に示す位置関係から、以下の（数１０）および（数１１）のように表すことができる：
【数１０】
2009145055.tif 000012
【数１１】
2009145055.tif 000013
【００５２】
そして、Ｌ１'およびＬ２'は、前述の座標（ｃ'，ｄ'）に対してＬ１'＝ｃ'およびＬ２'＝ｄ'の関係があるため、前述の（数１０）および（数１１）により求められた、Ｌ１'およびＬ２'の値により、赤外線照射部２０ａの座標（ｃ'，ｄ'）を求めることができる。
【００５３】
ただし、この座標（ｃ'，ｄ'）は自律移動体から見た移動座標系による座標であるため、実際には赤外線照射部２０ａの固定座標系における位置は特定できない。すなわち、図１２に示すように、自律移動体が、赤外線照射部を中心として円状に配置されたいずれかの候補位置に存在することがわかるのみであり、具体的な位置を特定できない。
【００５４】
そこで、このような場合は、前述のように移動体の周囲において円形に配置された自己の候補位置の中から、オドメトリ情報を用いて推定した自己位置に最も近い候補位置を選定する。このオドメトリ情報は、前述のように２以上の異なる赤外線を検出することで特定できる自己位置を基準として求めると好適である。
【００５５】
さらに、オドメトリ情報と併せて特定された自己位置（Ｌ１'およびＬ２'の値）から、自律移動体の移動方向Θをも特定する。
【００５６】
このように、単一の赤外線のみを検出する場合においては、推定した自己位置と照射された赤外線の情報と組み合わせることで自己位置の認識を行うことができる。
【００５７】
次に、このように構成された自律移動体が、自己位置を特定するための手順を、図１３に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００５８】
まず、移動領域内において移動を開始した自律移動体１０は、赤外線照射部からＩＤ信号を含む赤外線を検出可能か否かを判断する（ＳＴＥＰ１０１）。赤外線を検出した場合は、オドメトリ情報による自己位置推定を行いつつ、２以上の異なるＩＤ信号を含む赤外線を検出したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０２）。そして、２以上の異なるＩＤ信号を含む赤外線を検出した場合は、検出した赤外線の中から２つの異なるＩＤ信号を特定し（ＳＴＥＰ１０３）、それらの赤外線の入射角度と、検出した赤外線を照射する赤外線照射部の位置とを用いて、自律移動体の自己位置および移動方向を認識する（ＳＴＥＰ１０４）。そして、特定された自己位置および移動方向を記憶しつつ（ＳＴＥＰ１０５）、ＳＴＥＰ１０６に進んで移動を継続するか否かを判断した後、移動を継続する場合はＳＴＥＰ１０１に戻って再度赤外線の検出が可能か否かを判断する。移動を継続しない場合は、所定の移動停止処理を行った後（ＳＴＥＰ１０７）、次の指令を受けるまで待機する。
【００５９】
一方、ＳＴＥＰ１０２において単一のＩＤを有する赤外線のみを検出したと判断された場合は、その赤外線の入射角度と赤外線照射部の位置とから、赤外線照射部の候補位置を特定する（ＳＴＥＰ２０３）。そして、特定された候補位置が、オドメトリ情報によって推定された自己位置と比較して、距離の誤差δの範囲内に含まれているものが存在するか否かを判断する（ＳＴＥＰ２０４）。推定された自己位置と比較して、前記候補位置が誤差δの中に含まれる場合は、それらの候補位置の中で最も誤差の小さい位置を自己位置として認識する（ＳＴＥＰ２０５）。そして、ＳＴＥＰ１０５に進み、特定された自己位置を記憶して移動を継続する。また、ＳＴＥＰ２０４において特定された自律移動体の候補位置のすべてが特定の誤差範囲を超えている場合は、照射された赤外線による自己位置の認識が不可能と判断し、後述するＳＴＥＰ３０２に進んでオドメトリ情報に基づく自己位置推定を行う。
【００６０】
また、ＳＴＥＰ１０１において、移動領域内に存在する障害物等のために赤外線を検出できない場合は、オドメトリ情報に基づいて自己位置を推定し（ＳＴＥＰ３０２）、推定した自己位置を仮の自己位置として決定した後（ＳＴＥＰ３０３）、ＳＴＥＰ１０５に進んで推定した自己位置を記憶する。そして、ＳＴＥＰ１０６に進んで移動を継続するか否かを判断した後、移動を継続する場合はＳＴＥＰ１０１に戻って再度赤外線を検出可能か否かを判断する。
【００６１】
このように、照射された固有のＩＤを有する赤外線を用いて自己位置を認識することで、オドメトリ情報のみに基づいた自己位置認識に比して、より信頼性の高い自己位置を認識することができる。
【００６２】
なお、前述した実施形態においては、２以上の異なるＩＤ信号を含む赤外線を検出できない場合は、オドメトリ情報に基づいて推定した自己位置を用いて自己位置を認識しているが、この際に、自律移動体が２以上の異なるＩＤ信号を含む赤外線を検出できるエリアに向かって移動するように制御してもよい。例えば自律移動体の移動履歴において、２以上の異なるＩＤ信号を含む赤外線を検出できるエリアと特定されたエリアを読み出し、そのエリア内の座標を目標地点として移動するといった手法を用いることができる。
【００６３】
また、前述の実施形態においては、自律移動体の移動する領域が、赤外線照射部により固有のＩＤ信号を含む赤外線が単一または複数照射されている例を示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図１４に示すように、移動領域の全てにおいて、異なる固有のＩＤ信号を含む赤外線が複数照射されるように、赤外線照射部からの照射領域が定められていてもよい。
【００６４】
さらに、前述のように、オドメトリ情報などの位置推定手段と組み合わせて自己位置を認識する場合は、移動領域全体が、赤外線照射部により単一の赤外線が照射されたものであっても、その自己位置を認識することが可能となる。この場合、移動を開始した位置（始点）を記憶し、この位置を初期座標（基準）として自己位置を推定すると、オドメトリ情報に基づく位置の推定が容易に行えるため、好適である。
【００６５】
以上に説明した、本発明に係る自律移動体および自律移動体制御システムの実施の形態については、あくまでも一例であり、本発明はこれに限られるものではない。
【００６６】
例えば、前述の実施形態においては、自己位置を推定する手段として、オドメトリ情報を用いるものを例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、移動する領域（床面）の内部の既知の位置にＩＣタグ等を設置し、これらのＩＣタグを読み取る読み取り部を移動体本体に備えることで、移動を行う際にこれらのＩＣタグを読み取ることで、自己位置を推定するものを用いることもできる。このような位置推定手段による推定された自己位置を、本発明の自己位置認識方法により修正することで、自律移動体の自己位置をより精度よく求めることができる。
【００６７】
さらに、自己位置を推定する手段が、ＧＰＳ等の移動体外部による位置観測システムを用いて自律移動体を観測し、得られたデータに基づいて自律移動体の自己位置を推定するものであってもよい。このような場合、ＧＰＳにより得られる自己位置の精度をより高めることができる。
【００６８】
また、前述の実施形態においては、移動する床面が水平である例を用いて説明しているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、移動体本体の水平度合いを計測するセンサなどの計測部を、移動体本体に設けることによって、床面が水平でない場合であっても、その傾斜度合いを考慮した自己位置認識を行うことが可能となる。このような実施形態の場合、移動する床面に段差や傾斜が存在しても、その自己位置を精度よく認識することが可能となる。
【００６９】
また、本実施形態においては、検出部が、入射した赤外線の入射角度を検出する検出素子を備えた例を示しているが、赤外線の入射角度を検出する方法としては、これに限られるものではない。例えば、マスクによりスリット部分が開口された受光素子を、前述の移動座標軸のｘ軸、ｙ軸周りについてモータなどを用いて回転可能に取り付け、スリット部分を透過した赤外線のみを検出するようにしても、赤外線の入射角度を検出することが可能となる。
【００７０】
さらに、前記実施形態では、自律移動体として、車輪を駆動して移動を行う車輪駆動型の移動体を用いて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば作成された歩容データに従って移動動作を行う２足歩行型等の脚式移動ロボットなどを用いることもできる。また、本発明でいう自律移動体としては、特に平面を移動するものに限られるものではなく、３次元的に空間を移動するものであっても、その位置を正確に推定することが可能である。
【００７１】
その他の実施の形態．
尚、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】
【００７２】
【図１】第１の実施の形態に係る室内の床面Ｐ上を移動する自律移動体を制御するための自律移動体制御システム１を概略的に示すである。
【図２】図１に示す自律移動体制御システムにおける、自律移動体の移動する室内の天井に赤外線照射部が配列された様子を示す概略図である。
【図３】図２に示す赤外線照射部から照射される赤外線の内部に固有のＩＤ信号が含まれる様子を示す概略図である。
【図４】図１に示す自律移動体制御システムの一部を構成する自律移動体の構造を側方から見た様子を概略的に示す図である。
【図５】図４に示す自律移動体に備えられた検出部が、受光した赤外線の受光面に対する傾斜角度を、受光した赤外線ごとに特定する様子を示す図である。
【図６】自律移動体の存在する位置を原点とするとともに、赤外線照射部の配置される固定座標系と、自律移動体の移動方向およびこの移動方向に直交する座標を用いた移動座標系とを同一のマップ上に記載した様子を示す概略図である。
【図７】図６に示す移動座標系のｘ軸方向について、各赤外線照射部から検出部に赤外線が入射した様子を示す概略図である。
【図８】図６に示す移動座標系のｙ軸方向について、各赤外線照射部から検出部に赤外線が入射した様子を示す概略図である。
【図９】自律移動体の存在する位置を原点とするとともに、、単一の赤外線照射部の配置された固定座標系と、自律移動体の移動方向およびこの移動方向に直交する座標を用いた移動座標系とを同一のマップ上に記載した様子を示す概略図である。
【図１０】図９に示す移動座標系のｘ軸方向について、各赤外線照射部から検出部に赤外線が入射した様子を示す概略図である。
【図１１】図９に示す移動座標系のｙ軸方向について、各赤外線照射部から検出部に赤外線が入射した様子を示す概略図である。
【図１２】自律移動体が、赤外線照射部を中心として円状に配置されたいずれかの候補位置に存在することを示す図である。
【図１３】第１の実施形態に係る自律移動体制御システムにおいて、自律移動体の自己位置を特定するための手順を示すフローチャートである。
【図１４】移動領域の全てにおいて、複数の固有のＩＤ信号を含む赤外線が照射されるように、赤外線照射部からの照射領域が定められた他の実施形態を概略的に示す概略図である。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・床部（平面）
１０・・・自律移動体
１０ａ・・・移動体本体
１０ｂ・・・検出部
１１，１２・・・車輪
１５・・・制御コンピュータ
２０・・・赤外線照射部
Ｐ・・・床面
【図１】
2009145055.tif 000014
【図２】
2009145055.tif 000015
【図３】
2009145055.tif 000016
【図４】
2009145055.tif 000017
【図５】
2009145055.tif 000018
【図６】
2009145055.tif 000019
【図７】
2009145055.tif 000020
【図８】
2009145055.tif 000021
【図９】
2009145055.tif 000022
【図１０】
2009145055.tif 000023
【図１１】
2009145055.tif 000024
【図１２】
2009145055.tif 000025
【図１３】
2009145055.tif 000026
【図１４】
2009145055.tif 000027