(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変化する環境下を移動する移動装置であって、
前記移動する環境中の移動可能な位置に設置された複数のランドマークと、
前記複数のランドマークのうち、直接移動可能なランドマーク間を接続するリンクとから構成された移動経路地図を保持する移動経路地図保持手段と、
前記移動地図保持手段に保持された前記移動経路地図に基づいて移動経路を生成する移動経路生成手段と、
前記移動経路生成手段で生成された前記移動経路に基づいて移動を制御する移動制御手段と、前記周囲の環境を検出する環境検出手段と、
前記環境検出手段により検出された前記環境の状態と前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図とに差があるときに前記環境検出手段により検出された前記環境の状態を前記移動経路地図に反映させて前記移動経路地図を更新する移動経路地図更新手段とを有し、
前記移動経路地図保持手段は、複数のランドマーク及びリンクの配列として設定された一連の移動経路を前記リンクの分岐毎に分割した分割移動経路として保持しており、
前記移動経路生成手段は、前記分割移動経路を順次接続することにより所望の移動経路を生成することを特徴とする移動装置。
【請求項２】
前記移動経路地図保持手段は、前記リンク毎に接続された前記ランドマーク間の移動時の難易度を示す移動情報を保持し、前記移動経路生成手段は、生成した移動経路のうち、前記移動情報の総和が小さい経路を選択することを特徴とする請求項１記載の移動装置。
【請求項３】
前記移動経路地図保持手段は、前記移動情報を絶対時間に応じて設定し、前記移動経路生成手段は、生成した移動経路のうち、前記絶対時間の総和が小さい移動経路を選択することを特徴とする請求項１又は２記載の移動装置。
【請求項４】
前記移動経路地図保持手段は、一連の移動経路を前記複数のランドマークの配列として保持し、前記移動経路生成手段は、前記ランドマークの配列を組み合わせることにより所望の移動経路を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の移動装置。
【請求項５】
前記移動経路地図保持手段は、前記一連の移動経路を前記複数のランドマークに予め付与された識別番号の配列として保持し、前記移動経路生成手段は、前記移動経路を前記識別番号の配列で生成し、前記移動制御手段は、前記移動経路生成手段により配列された前記識別番号を順次追うように移動制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の移動装置。
【請求項６】
前記移動経路地図更新手段は、前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図上で移動可能となっている場所が前記環境検出手段による検出の結果、移動不可能となっていた場合には、前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図の移動不可能となった場所に接続された前記ランドマーク及び前記リンクを削除し、前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図上で移動不可能となっている場所が前記環境検出手段による検出の結果、移動可能となっていた場合には、前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図の移動可能となった場所の全てに前記ランドマーク及び前記リンクを追加することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の移動装置。
【請求項７】
移動時に前記環境検出手段により前記移動情報を検出し、移動後、移動結果に応じて前記移動情報を更新する移動情報更新手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の移動装置。
【請求項８】
前記移動情報更新手段は、前記移動情報を更新するときに過去のデータを反映することを特徴とする請求項７記載の移動装置。
【請求項９】
前記一連の移動経路が移動経路として使用される頻度を検出し、前記頻度検出手段で検出された頻度に応じて前記移動経路地図保持部に設けられた前記データベースの前記一連の移動経路をアクセス順に順次再配列するデータベース変更手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の移動装置。
【請求項１０】
実際に移動した移動経路を前記一連の移動経路として前記データベースに保持するデータベース制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は移動経路地図、及び、移動経路地図生成方法、及び、自律移動装置に係り、特に、移動装置の移動経路を設定するための移動経路地図、及び、移動経路地図生成方法、及び、自律移動装置に関する。
【０００２】
近年、ロボット装置が職場や家庭に普及している。現在のロボット装置は予め設定された動作に従ってのみ動作するものがほとんどで、動作環境が変化すると、設定を変える必要があった。今後、ロボットを職場や家庭に普及させのに際し、実世界のように常に変化する環境に適応する技術は不可欠である。
【０００３】
環境が全く未知ではない時，ロボットは地図をもっていた方が行動の計画がたてられるため，地図がない場合より迅速に行動できる．また，実世界では最初は不正確な地図しか用意できず、実際にその場所にいった時に修正したい場合も多いはずである。さらに，実世界では、距離がわからない場合や距離を正確に知るのは困難である場合も多い。そのため、ロポットを実世界で動かすためには、変化する環境に対応する地図を作成することが不可欠であると考えられる。
【０００４】
【従来の技術】
従来、自律移動ロボット装置における経路設計手法は、人工ポテンシャル法とグラフ検索法の２つの流れに大別できる。
人工ポテンシャル法は、ロボット装置に対して、目標物を吸引力、障害物を反発力となるようにポテンシャルを設定し、ポテンシャル空間を作成し、作成されたポテンシャル空間の形状に応じて経路を作成する手法である。
【０００５】
グラフ検索法は、障害物が存在しない空間を多数のセルに分割し、それらの接続状況をグラフとして表現し、最適経路を探索する手法である。
これら２つの手法には一長一短があり、実際には両方を組み合わせて利用するのが自然なやり方である。しかし、これらの手法は静的で既知な環境の元では有効であるが、動的である場合には非常に煩雑になってしまい、未知の環境において用いる場合には局所的に利用するに留まっている。
【０００６】
また、従来、地図というと予め予想される行動空間をもとに設計者が作成した絶対地図であり、ロボットが利用する場合はこれを内部に記憶し、記憶した地図に従って移動を行っていた。ここで、絶対地図とは、市販の地形図のように緯度・経度等の座標系が正確に記されているような地図であり、屋内の地図の場合には、壁やドアや机などの位置が正確に記載されているものである。
【０００７】
そのため、一度地図を作成するとそれを変更をするには、変更した部分の正確な座標などを測定する等、大変な労力を伴う。よって、一般に、設計時にロボットに与えた地図が変更されることはなく、常に同じ地図をもとに行動計画が作成される。
【０００８】
また、未知な空間において地図を作成するための行動アルゴリズム等も研究されているが、まだ非常に簡単な形状しか存在しない行動空間のみの研究しかなく、実用段階には程遠い状態であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、実世界の環境の情報で、我々が利用しようとするものは、既知なものも含まれていれば未知なものもある。動かないものもあれば、動くものもあるという非常に入り乱れた世界である。このような環境においては、あまり変化のない、特徴的なものを基準として決めてそれをもとに行動計画をたてるのが自然であり、このように作成された地図として絶対地図がある。従来の自律移動装置では、上記のような絶対地図に基づいて移動が行われていた。
【００１０】
しかし、実世界を行動するロボットは、環境を認識するセンサや移動量の誤差を考慮しなくてはならない。絶対地図は、本来、誤差を考慮に入れていないので、測定誤差が生じた場合にそれを補正し計画をたてるのに使用しにくいという欠点があった。ところが、このように既知と未知、静的と動的な物体が混在する実世界に対応する行動計画（経路計画）の研究は今までほとんどなされていない。
【００１１】
また、実世界は情報が多過ぎて、何を使っていいかわからない。さらに、距離や方向といった情報は正確に計測するのが困難である。環境が全く未知ではない時、ロボットは地図をもっていた方が行動の計画がたてられるため、地図がない場合より迅速に行動できる。しかし、通常の地図（絶対地図）では地図の変更は多大な労力を伴うため困難である等の問題点があった。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、上記問題点の解決を図り、不確かな空間的な知識も表現可能で、かつ、環境の変化にも柔軟に対応することができる移動経路地図、及び、移動経路地図生成方法、及び、自律移動装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【発明を解決するための手段】
本発明では、ランドマークを用いて地図を表現することで上記のような問題点を解決する。例えば、人間は、雑誌に掲載されている食事ところマップや地下鉄路線図などのように、距離や方向が不正確だが、特徴となるところを押えてある地図を利用して、実際にその場所にいき、頭の中で実環境とその地図との違いを認識することで、うまく目的の地に到達することができる。
【００１４】
これは建物や交差点などを目印とし、それらを次々とたどりながら目的地にいくためである。あるものを目印とすることで、その間の情報が少々違っていても対応できる。このような移動する時に目印とするような実環境に存在する建物あるいは情景をランドマークと呼ぶ。
【００１５】
ランドマーク地図とは、環境の特徴的な場所であり、行動を実現するのに便利な場所をランドマークとし、そのランドマーク間どうしで互いに行き来できるところをリンクで結んだ地図のことをいう。実際の環境では、目印とするようなランドマークの情報は大きく変化することはなく、むしろ最初に地図を作成する時に不正確になりがちなのは、そのランドマークの絶対的な位置やランドマーク間の距離といったような情報である。そこで、ランドマーク地図ではランドマーク間をリンクで結ぴ、そのリンクにかかる時間や距離といった情報を持たせる。こうすることで、あるランドマーク間の距離が最初に設定した値と違ってもそのリンクの情報を変更するだけで良い。一方、通常の地図では、一箇所距離が違うとすべて変更しなくてはいけない。
【００１６】
また、このようにして記載された地図情報は、ランドマークとそれに接続されるリンクからなるだけであるので、ランドマークの追加・削除といった変更も比較的容易に行なうことができる。
そこで、本発明は、ランドマーク及びリンクからなるランドマーク地図を使うことで、自律移動ロボットがリンクに沿って順次ランドマークをたどることで目的とする行動を実現しようとするものである。
【００１７】
本発明の請求項１は、変化する環境下を移動する移動装置であって、前記移動する環境中の移動可能な位置に設置された複数のランドマークと、前記複数のランドマークのうち、直接移動可能なランドマーク間を接続するリンクとから構成された移動経路地図を保持する移動経路地図保持手段と、前記移動地図保持手段に保持された前記移動経路地図に基づいて移動経路を生成する移動経路生成手段と、前記移動経路生成手段で生成された前記移動経路に基づいて移動を制御する移動制御手段と、前記周囲の環境を検出する環境検出手段と、前記環境検出手段により検出された前記環境の状態と前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図とに差があるときに前記環境検出手段により検出された前記環境の状態を前記移動経路地図に反映させて前記移動経路地図を更新する移動経路地図更新手段とを有し、前記移動経路地図保持手段は、複数のランドマーク及びリンクの配列として設定された一連の移動経路を前記リンクの分岐毎に分割した分割移動経路として保持しており、前記移動経路生成手段は、前記分割移動経路を順次接続することにより所望の移動経路を生成することを特徴とする。
【００１８】
請求項２は、前記移動経路地図保持手段が前記リンク毎に接続された前記ランドマーク間の移動時の難易度を示す移動情報を保持し、
前記移動経路生成手段は、複数の移動経路を生成し、前記移動情報の総和が小さい経路を選択することを特徴とする。
【００１９】
請求項３は、前記移動経路地図保持手段が前記移動情報を絶対時間に応じて設定し、
前記移動経路生成手段は、生成した移動経路のうち、前記絶対時間の総和が小さい移動経路を選択することを特徴とする請求項１又は２記載の移動装置。
【００２０】
請求項４は、前記移動経路地図保持手段が一連の移動経路を前記複数のランドマークの配列として保持し、
前記移動経路生成手段が前記ランドマークの配列を組み合わせることにより所望の移動経路を生成することを特徴とする。
【００２２】
請求項５は、前記移動経路地図保持手段が前記一連の移動経路を前記複数のランドマークに予め付与された識別番号の配列として保持し、前記移動経路生成手段が前記移動経路を前記識別番号の配列で生成し、前記移動制御手段が前記移動経路生成手段により配列された前記識別番号を順次追うように移動制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項６は、前記移動経路地図更新手段が前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図上で移動可能となっている場所が前記環境検出手段による検出の結果、移動不可能となっていた場合には、前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図の移動不可能となった場所に接続された前記ランドマーク及び前記リンクを削除し、前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図上で移動不可能となっている場所が前記環境検出手段による検出の結果、移動可能となっていた場合には、前記移動経路地図保持手段に保持された前記移動経路地図の移動可能となった場所の全てに前記ランドマーク及び前記リンクを追加することを特徴とする。
【００２４】
請求項７は、移動時に前記環境検出手段により前記移動情報を検出し、移動後、移動結果に応じて前記移動情報を更新する移動情報更新手段を有することを特徴とする。
請求項８は、前記移動情報更新手段が前記移動情報を更新するときに過去のデータを反映することを特徴とする。
【００２５】
請求項９は、前記一連の移動経路が移動経路として使用される頻度を検出し、前記頻度検出手段で検出された頻度に応じて前記移動経路地図保持部に設けられた前記データベースの前記一連の移動経路をアクセス順に順次再配列するデータベース変更手段を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０は、実際に移動した移動経路を前記一連の移動経路として前記データベースに保持するデータベース制御手段を有することを特徴とする。
次に、各請求項の作用を説明する。請求項１によれば、環境検出手段により周囲の環境を検出し、ランドマーク及びリンクからなる移動経路地図のランドマークを認識し、リンクの方向に順次移動することにより、ランドマーク及びリンクからなる移動経路地図上のランドマーク間の移動が可能となる。このとき、移動経路地図はランドマーク及びリンクだけの簡単な情報であるので、作成、変更が容易に行え、如何なる場所にも容易に適用できる。また、リンクの分岐するランドマークから分岐したリンク毎にランドマークの配列を生成し、データベースとして保持し、データベースに保持されたランドマークの配列を先頭のランドマークと後尾のランドマークとが一致するように選択し、順次接続することにより、ランドマークがリンクで接続された一連の移動経路を作成できる。このとき、分岐がないランドマークは、一通りの配列としてデータベースに保持されるため、データベースに保持するデータ量を削減できる。また、データベースに保持されたランドマークの配列を組み合わせることにより一連の移動経路を作成するので、移動経路の検索を容易に行える。
【００２７】
請求項２によれば、リンクが移動距離、移動時間、存在確率等のそのリンクの通過の難易度を示す移動情報をもつことにより、移動経路生成手段により生成された移動経路のうち、移動情報で、例えば、移動距離の総和が短い移動経路、移動時間の総和が短い移動経路、存在確率の高い移動経路を選択することにより、効率のよい移動経路を選択できる。
【００２８】
請求項３によれば、信号や踏切などの時間により通行可能、不可能となるもの経路を通過する時に、信号や踏切が通行可能となる時間には、信号や踏切を通過する経路を通り、信号や踏切が通行不可能となる時間には、信号や踏切を回避した経路を検索し、通る等の移動の効率が良い経路を検索できる。
【００２９】
請求項４によれば、ランドマークに接続される前記リンクを順次追うことにより、ランドマークは通過地点であり、リンクは直接移動可能な経路であるので、ランドマークとリンクを接続した経路を検索することにより、移動すべき経路を容易に生成できる。
【００３１】
請求項５によれば、ランドマークに識別番号を付与し、付与された識別番号の配列としてデータベースが構成されるので、データベースを構成するデータ量を削減でき、また、識別番号の一致、不一致を検出するだけで、一連の移動経路を構成可能な配列を選択でき、移動経路の作成を容易に行える。
【００３２】
請求項６によれば、実際に移動した際の環境と地図情報とに差異があるときには、実環境に適合するように地図情報が変更される。例えば、地図情報作成時には存在しなかった障害物が地図情報で移動経路となっている部分に存在する場合などには、移動できないので、地図情報中のリンクを切断する等の処理を行い、次回の移動時にはその移動経路を通過する移動経路は選択されなくなり、実環境に適合した移動経路を作成できる。
【００３３】
また、地図情報作成時には存在した障害物が存在しなくなった場合等には、その部分に新たにランドマーク及びリンクを付加し、次回移動時には移動経路の一部として選択できるようにし、最適な移動経路を作成できるようできる。
請求項７によれば、環境検出手段で検出された移動経路の実際の環境に応じてリンクに付与された移動情報を変更することにより、地図情報を実環境により近いものにでき、次回の移動経路の作成時にはより実環境に即した移動経路が作成できる。
【００３４】
請求項８によれば、リンクに付与された移動情報を変更するときに、環境検出手段で検出された環境による移動情報の変更に過去にリンクに付与されていた移動情報を反映させることにより、環境検出手段で検出された環境のばらつきが吸収され、移動情報を実環境に近似させることができる。
【００３５】
請求項９によれば、移動経路として使われる頻度に応じてデータベースの検索順序を頻度の高い順に並べ替えることにより、移動経路を作成する際にデータベースの検索時間を短縮できる。
請求項１０によれば、実際の移動した移動経路をデータベースに保存することにより、実際の移動した移動経路は新たに作成する必要がなく、また、一度作成した移動経路を元に新規の移動経路を生成することができるため、移動経路の作成時間を短縮できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明は自律移動装置における地図情報に関する発明で、大きく分けて３つに分類される。第１は、環境をランドマークを利用した地図で表現する点、第２は、その地図を利用して移動を実現する点、第３は、環境に変化が生じた時にランドマーク地図を変更する点にある。
【００３７】
まず、地図情報を搭載する自律移動ロボット装置について説明する。
第１の環境をランドマークを利用した地図で表現する点について説明する。
図１に本発明の一実施例の自律移動ロボットのブロック構成図を示す。
本実施例の自律移動ロボット装置１は、特許請求の範囲の自律移動装置に相当し、ランドマーク及びリンクからなる地図情報２を格納する地図用メモリ３、周囲の環境を検出するための環境検出センサ４、地図情報２の作成や移動のための各種指示を行うための入出力装置５、環境検出センサ４、入出力装置５、及び、駆動信号の入出力制御を行うインタフェース回路６、地図情報２の作成処理、及び、地図用メモリ３に格納された地図情報２と環境検出センサ４により検出された周囲の環境情報からプログラムに基づいて移動計画に応じて移動するための駆動制御信号を生成する中央演算処理装置７、中央演算処理装置７で処理するためのプログラムが格納されたプログラム用メモリ８、インタフェース回路６に接続され、中央演算処理装置７の処理により生成された駆動制御信号がインタフェース回路６を介して供給され、インタフェース回路６から供給された駆動制御信号に基づいて移動を行うための駆動信号を生成する駆動回路９、駆動回路９で生成された駆動信号が供給され、供給された駆動信号に応じてモータが駆動され、装置全体を平面上で自在に移動させる駆動機構１０、駆動機構１０に駆動電源を供給するバッテリＢＡＴから構成される。
【００３８】
地図用メモリ３には、本発明の特徴となるランドマークとリンクからなる地図情報２が格納される。
ここで、地図用メモリ３に格納される地図情報２について説明する。
図２に本発明の一実施例の地図情報の概略構成図を示す。
【００３９】
本実施例の地図情報２は、特許請求の範囲の移動経路地図に相当し、自律移動ロボット装置１の移動経路を指示するために用いられるもので、移動経路上の固定位置であるランドマーク１１−１〜１１−ｎとランドマーク１１−１〜１１−ｎのうち自律移動ロボット装置１が直接移動可能なランドマーク１１−１とランドマーク１１−５、ランドマーク１１−２とランドマーク１１−６、ランドマーク１１−５とランドマーク１１−６・・・・を接続するリンク１２−１〜１２−ｍから構成される。
【００４０】
ランドマーク１１−１〜１１−ｎは、特許請求の範囲のランドマークに相当し、例えば、移動経路がオフィスであるとすると、廊下のコーナーや分岐点、部屋の中心、部屋のドアの入口や出口等の自律移動ロボット装置が通過可能な位置に設定される。ランドマーク１１−１〜１１−ｎは、位置が座標（Ｘ、Ｙ）で設定される。
【００４１】
また、リンク１２−１〜１２−ｍは、特許請求の範囲のリンクに相当し、直線状をなし、ランドマーク１１−１〜１１−ｎのうち、自律移動ロボット装置１が直接、直線移動できるランドマーク１１−１とランドマーク１１−５、ランドマーク１１−２とランドマーク１１−６、ランドマーク１１−５とランドマーク１１−６・・・・の間に接続されている。リンク１２−１〜１２−ｍには、自律移動ロボット装置１が接続されたランドマーク間を移動する距離（道のり）及び時間の移動情報が付与されて設定される。この移動情報が特許請求の範囲の移動時の難易度を示す移動情報に相当する。
【００４２】
ここで、請求項５〜８の移動情報の構成、及び、請求項９〜１１に相当する地図情報２の生成方法について説明する。  図３に本発明の一実施例の地図情報生成処理の動作フローチャート、図４に本発明の地図情報生成処理のランドマーク設定時の動作説明図、図５に本発明の一実施例の地図生成処理のリンク設定動作の動作説明図、図６に本発明の一実施例の地図生成処理のデータベース化処理の動作説明図を示す。なお、図４（Ａ）は環境のレイアウト地図、図４（Ｂ）はランドマークの設定の様子を示す図である。
【００４３】
地図情報２を生成する場合には、ユーザは自律移動ロボット装置１の入出力装置５を用いて地図情報２を地図用メモリ３に生成する。
自律移動ロボット装置１は、ユーザにより入出力装置５の入力装置５ａが操作され、地図情報生成が指示されると、プログラム用メモリ８に格納された地図情報生成処理プログラムに、したがって、中央演算処理装置７が制御される。
【００４４】
中央演算処理装置７は、地図情報生成処理プログラムが起動されると、自律移動ロボット装置１を移動させる環境を示す簡単なレイアウト地図の入力を入出力装置５のディスプレイ５ｂにより指示する（ステップＳ１−１）。ユーザは、自律移動ロボット装置１からのレイアウト地図の入力要求によって、例えば、図４（Ａ）に示すようなレイアウト地図を入力する。このとき、ユーザが入力するレイアウト地図は、このレイアウト地図はユーザがランドマークを設定する際の助けとなる地図であり、図４（Ａ）に示すように自律移動ロボット装置１が通過できる位置が概略認識できればよく、極簡単なものでよい。また、レイアウト地図がない場合には、ランドマークの位置を移動する環境での座標として入力すればよい。
【００４５】
ステップＳ１−１で、レイアウト図が入力されると、中央演算処理装置７はレイアウト図をディスプレイ５ｂに表示し、ユーザに対してランドマーク入力指示を行う（ステップＳ１−２）。
ユーザが自律移動ロボット装置１からの指示に、従って、入力装置５ａを操作することにより、例えば、図４（Ｂ）に示すようにレイアウト地図上に部屋の中心を示すランドマークＲ、ドアの部屋の外側を示すランドマークＤo 、ドアの部屋の内側を示すランドマークＤi 、移動経路の曲がり角を示すランドマークＣ、移動経路の分岐点を示すランドマークＪをレイアウト図の各部対応した位置に配置する。
【００４６】
ユーザは、ランドマークの設定が終了すると、入力装置５ａを操作してランドマークの設定が終了した旨の指示を行う。中央演算処理装置７は、入力装置５ａからランドマークの設定が終了した旨の指示が供給されると、次に、リンク設定の指示をディスプレイ５ｂに表示する（ステップＳ１−３、Ｓ１−４）。
【００４７】
ユーザが自律移動ロボット装置１からの指示に従って入力装置５ａを操作することにより、例えば、図５に示すようにリンク１２−１〜１２−１５を設定する。このとき、リンク１２−１〜１２−１５は、直線で表され、ユーザは、例えば、直線で移動できるランドマーク１１−１とランドマーク１１−２、ランドマーク１１−２とランドマーク１１−３、ランドマーク１１−３とランドマーク１１−４・・・・等をリンク１２−１、１２−２、１２−３・・・で接続する必要がある。
【００４８】
次に、ユーザは、リンクの設定が終了すると、入力装置５ａを操作してランドマークの設定が終了した旨の指示を行う。中央演算処理装置７は、入力装置５ａからリンクの設定が終了した旨の指示が供給されると、次に、供給されたランドマーク及びリンクに対応するデータベースを作成し、地図情報生成処理を終了する（ステップＳ１−６、Ｓ１−７）。
【００４９】
次に、ステップＳ１−６の地図情報生成処理のデータベース化処理について説明する。
図６に本発明の一実施例のデータベース化処理の動作フローチャート、図７に本発明の一実施例のデータベース化処理で識別番号を付与した状態を示す図、図８に本発明の一実施例のデータベース化処理で付与された移動情報の構成図、図９に本発明の一実施例のデータベース化処理で付与される存在確率を説明するための図、図１０は本発明の一実施例のデータベース化処理で生成されるツアー群の構成図を示す。
【００５０】
中央演算処理装置７は、データベース化処理では、まず、設定されたランドマーク１１−１〜１１−１５に、例えば、図７に示すようステップＳ１−２でのランドマークの設定順に識別番号（ＩＤ）ＮＯ．１〜ＮＯ．１５を付す（ステップＳ２−１）。この識別番号が特許請求の範囲の識別情報に相当する。
【００５１】
次に、中央演算処理装置７は、ＩＤが付されたランドマーク１１−１〜１１−１５を接続するリンク１２−１〜１２−１６に移動情報を設定する（ステップＳ２−２）。移動情報は、特許請求の範囲の移動情報に相当し、図８（Ａ）に示すようにリンク１２−１〜１２−１６をランドマーク１１−１〜１１−１５の識別番号ＮＯ．１〜ＮＯ．１５により、例えば、ランドマーク１１−１とランドマーク１１−２とを接続するリンク１２−１は、識別番号ＮＯ．１−ＮＯ．２、ランドマーク１１−２とランドマーク１１−３とを接続するリンク１２−２は、識別番号ＮＯ．２−ＮＯ．３・・・のように識別し、リンク１２−１〜１２−１６毎に道のり（移動距離）ａ、時間（移動時間）ｂ、存在確率ｃなどを設定する。
【００５２】
移動情報の移動距離ａは、特許請求の範囲の移動距離に相当し、ランドマークの位置（座標）から直線距離Ｌを求めることにより設定される。例えば、ランドマーク１１−１の座標を（０，０）、ランドマーク１１−２の座標を（１００，０）とすると、移動距離Ｌは「１００〔ｃｍ〕」となる。また、移動情報の時間ｂは、所定のランドマーク間の直線距離Ｌと自律移動ロボット装置１の移動速度ＶからＬ／Ｖで求められる。例えば、ランドマーク１１−１とランドマーク１１−２の移動距離Ｌを「１００〔ｃｍ〕」とし、自律移動ロボット装置１の移動速度Ｖを「０．５〔ｃｍ／ｓｅｃ〕」とすると、移動時間ｂは、「２００〔ｓｅｃ〕」となる。
【００５３】
また、移動情報の存在確率ｃは、リンク１２−１〜１２−１６の存在確率を示しており、通過可能な状態であれば、「１」となり、通過不能な状態であれば、「０」となり、通過可能である場合と通過不可能である場合とが半々の場合には「０．５」が設定される。
【００５４】
存在確率ｃは、リンク１２−１〜１２−１６の経路上に信号、踏切、時間により開閉されるドア等のように時間により通過可能となったり、通過不可能となる障害物がある場合に有効となる。すなわち、存在確率ｃが「０」であれば、通過可能な状態であり、存在確率ｃが「１」であれば通過不能な状態と判断できる。
【００５５】
なお、図８（Ａ）では、移動距離ａ、移動時間ｂ、存在確率ｃが固定の場合について説明したが、図８（Ｂ）に示すように移動時間ｂ、存在確率ｃを時間の関数として持つ構成の考えられる。
図９に本発明の一実施例のデータベース化処理で得られる移動情報の変形例の説明図を示す。
【００５６】
存在確率ｃを例えば、中央演算処理装置７の内部に設定された絶対時間Ｔの関数ｆ（Ｔ）に応じて図９（Ａ）に示すように「０」から「１」の間で予め設定した値で変化させる。存在確率ｃは初期状態では、「０．５」に設定しておき、後述するように移動結果に応じて更新され、更新されるほど、実際に即した値に近似させる。
【００５７】
このときの存在確率ｃは、例えば、ドアなどが開閉される場合に、時間帯に応じてドアの開閉の頻度などが変化する場合に、有効となる。例えば、移動経路の生成時に、この存在確率ｃを参照することにより、ドアの開いている確率の高い経路を選択することにより、移動時間を短縮できる。
【００５８】
また、信号などのように通過可能か、通過不可能かが一定周期で繰り返される障害物がある場合には、図９（Ｂ）に示されるように一定周期で確率が「１」又は「０」となる関数に設定し、実際の通過時の待ち時間など応じて関数のパラメータを変更することにより、確率「０」と「１」の周期を変更するようにしてもよい。
【００５９】
なお、移動時間ｂもリンクの信号や踏切などにより移動時間が時間に応じて変化するため、図９（Ｃ）に示すように存在確率ｃと同様に絶対時間Ｔの関数として表すことができる。
ステップＳ２−２で図８に示すような移動情報が得られると、次に、ツアー群が生成される。ツアー群は地図情報の分岐点毎に分割して得られる。
【００６０】
ツアー群は、図１０に示すようにランドマークの識別番号ＮＯ．１〜ＮＯ．１５の配列として設定される。
例えば、図７に示すようにランドマークが配置されている場合について考えてみると、識別番号ＮＯ．１のランドマークは識別番号ＮＯ．２のランドマークとだけリンクされ、また、識別番号ＮＯ．２のランドマークは識別番号ＮＯ．３のランドマークとだけ接続され、識別番号ＮＯ．３のランドマークは識別番号ＮＯ．４と識別番号ＮＯ．６のランドマークとに分岐されているため、一意に決まる経路は、識別番号ＮＯ．１→識別番号ＮＯ．２→識別番号ＮＯ．３の配列だけとなる。この配列をツアーＡとして登録する。
【００６１】
また、識別番号ＮＯ．３のランドマークは識別番号ＮＯ．４のランドマークと識別番号ＮＯ．５のランドマークに経路が分岐されるため、識別番号ＮＯ．３のランドマークから新たに２つのツアーＢ、Ｃが形成される。ツアーＢは次に識別番号が小さい方のランドマークの分岐で、その分岐で一意に決まる配列は識別番号ＮＯ．３→識別番号ＮＯ．４→識別番号ＮＯ．５となる。また、ツアーＣは、識別番号ＮＯ．３からの分岐で識別番号の大きい方の分岐で、その分岐で一意に決まる配列は識別番号ＮＯ．３→識別番号ＮＯ．６となる。
【００６２】
以上のようにして、分岐毎にツアーを分割することにより、図１０に示すようにツアーＡ〜Ｉが生成される。図１０に示すようなツアーＡ〜Ｉがデータベースとして地図用メモリ３に格納される。また、中央演算処理装置７は、移動指示時に移動経路を作成する際、上記ツアーＡ〜Ｉを組み合わせて一連の移動経路を作成する。このとき、中央演算処理装置７は、ツアーＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｉの順でツアーを検索し、組合せを決定する。
【００６３】
以上により、地図用メモリ３に格納されるデータベースの生成が完了する。
次に、地図用メモリ３に格納されたデータベースに従って自律移動ロボット装置１を移動させる場合について説明する。
図１１に本発明の一実施例の移動処理の動作フローチャートを示す。
【００６４】
ユーザが入力装置５ａを操作して、移動命令を入力すると、中央演算処理装置７はこれを検知して、次に、自律移動ロボット装置１の移動経路を設定する経路計画作成処理を行う（ステップＳ３−１、Ｓ３−２）。
ここで、経路計画作成処理について説明する。
【００６５】
図１２に本発明の一実施例の経路計画作成処理の動作フローチャートを示す。
経路計画処理は特許請求の範囲の請求項４及び５の実施例に相当する。
中央演算処理装置７は、経路計画作成処理では、まず、ユーザに移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs 、及び、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg の入力を指示する（ステップＳ４−１）。中央演算処理装置７は、ユーザから移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs 、及び、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg の入力指示があると（ステップＳ４−２）、次に、図１０に示す地図用メモリ３に格納されたツアー群を検索し、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭で、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg が末尾のツアーを検索する（ステップＳ４−３）。
【００６６】
ステップＳ４−３の検索結果、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭で、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg が末尾のツアーが存在すれば、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭で、かつ、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg が末尾のツアーを移動経路として確定し、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭で、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg が末尾のツアーが存在しなければ、次に、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭、又は、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg が末尾のツアーをそれぞれ検索する（ステップＳ４−４、Ｓ４−５）。
【００６７】
ステップＳ４−５での検索結果、検索された移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭のツアーの末部のランドマークの識別番号ＩＤsgと検索された移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg の先頭のＩＤgsとを比較し、一致するものがあるか、否かを判定する（ステップＳ４−６）。
【００６８】
ステップＳ４−６で、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭のツアーの末部のランドマークの識別番号ＩＤsgと移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg の先頭のＩＤgsとの比較結果、一致するものがない場合には、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs と移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg とを接続するツアーを得ることができないため、次に、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭のツアーの末部のランドマークの識別番号ＩＤsgを先頭の識別番号ＩＤs とし、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg の先頭の識別番号ＩＤgsを末尾の識別番号ＩＤg としてステップＳ４−３に戻し、ステップＳ４−３〜Ｓ４−６を繰り返し、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs0と移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg0とが接続できるツアーを求める（ステップＳ４−７）。
【００６９】
また、ステップＳ４−６で、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭のツアーの末部のランドマークの識別番号ＩＤsgと移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg の先頭のＩＤgsとの比較結果、一致するものがある場合には、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭のツアーと移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg が末尾にツアーとの連結が可能となるため、連結し、移動開始位置のランドマークの識別番号ＩＤs が先頭で、移動終了位置のランドマークの識別番号ＩＤg が末尾となる一連のツアーを生成する（ステップＳ４−８）。上記ステップＳ４−３〜Ｓ４−８によるツアーの検索方法はいわゆるグラフ検索方法と呼ばれている。
【００７０】
ステップＳ４−８で、複数のツアーが生成された場合、図８に示すような移動情報を利用して最適ツアーの選択を行う（ステップＳ４−９、Ｓ４−１０）。
最適ツアーの選択は、生成されたツアーのリンクに設定された移動情報のうち例えば、移動距離ａ、又は、移動時間ｂの総和の小さいツアーを選択する。
【００７１】
図１３、図１４に本発明の一実施例のツアー生成方法の動作説明図を示す。
例えば、図１３に示すような識別番号ＮＯ．１〜ＮＯ．２６のランドマークからなる地図が生成され、図１３の地図から図１４に示すようなツアー群が生成されていたとする。ここで、移動開始位置の識別番号をＮＯ．１、移動終了位置の識別番号をＮＯ．２０に設定したとすると、移動開始位置の識別番号ＮＯ．１が端部に位置するツアーは、図４にＡで示すツアーだけであり、移動終了位置の識別番号ＮＯ．２０が端部に位置するツアーはＬだけあるので、まず、ツアーＡ、及び、Ｌが選択される。
【００７２】
しかし、ツアーＡの末尾の識別番号はＮＯ．３であり、また、ツアーＬの先頭の識別番号はＮＯ．１８であるので、両者は一致しないのでツアーＡとツアーＬとを直接連結できない、そこで、次に、ツアーＡの末尾の識別番号ＮＯ．３が先頭のツアーを検索する。識別番号ＮＯ．３が端部にくるツアーはＢとＱであり、識別番号ＮＯ．３でツアーＡからの経路は、ツアーＢとツアーＱに分岐される。
【００７３】
同様に検索を続けると、識別番号ＮＯ．１から識別番号ＮＯ．２０に至る経路として、ツアーＡ→Ｑ→Ｏ→Ｍ→Ｌ（識別番号ＮＯ．１→ＮＯ．２→ＮＯ．３→ＮＯ．２４→ＮＯ．２３→ＮＯ．２１→ＮＯ．１８→ＮＯ．１９→ＮＯ．２０）、及び、ツアーＡ→Ｂ→Ｄ→Ｆ→Ｈ→Ｌ（識別番号ＮＯ．１→ＮＯ．２→ＮＯ．３→ＮＯ．４→ＮＯ．５→ＮＯ．８→ＮＯ．１１→ＮＯ．１２→ＮＯ．１５→ＮＯ．１８→ＮＯ．１９→ＮＯ．２０）の２系統の経路が生成される。ここで、ツアーＡ→Ｑ→Ｏ→Ｍ→Ｌのリンクの移動距離ａの総和がツアーＡ→Ｂ→Ｄ→Ｆ→Ｈ→Ｌのリンクの移動距離ａの総和より小さければ、ツアーＡ→Ｑ→Ｏ→Ｍ→Ｌが選択される。
【００７４】
なお、選択に比較する値は、移動距離ａの総和に限るものではなく、例えば、移動時間ｂの総和としてもよく、さらに、信頼性を向上させるためには、移動距離ａ、移動時間ｂ、存在確率Ｃを変数とする評価関数Ｊ
【００７５】
【数１】
0003749323.tif 000002
【００７６】
を予め設定しておき、評価関数から求められた値の大小関係により選択しても良い。
図１１に戻って説明を続ける。ステップＳ３−２で以上処理により移動経路が生成されると、中央演算処理装置７は、移動処理を開始し、ステップＳ３−２で生成された移動経路に従って移動を開始する（ステップＳ３−３）。このとき、中央演算処理装置７は、選択された移動経路のツアーから順に識別番号を読み出し、読み出された識別番号から識別番号に対応したランドマーク情報を読み出し、読み出されたランドマーク情報と環境センサ４により検出され、抽出された物体とを比較し、目的のランドマークか否かを判断を行いつつ、次々にランドマークを追うことにより移動を実現している。
【００７７】
環境センサ４は、例えば、超音波センサや赤外線センサなどからなり、周囲の状況を画像として捕らえる。中央演算処理装置７は、環境センサ４により捕らえた画像をを解析し、画像から物体（ドア、コーナー、部屋）等を認識し、周囲の状況判断を行う（ステップＳ３−４）。なお、環境センタ４での検出する周囲の状況は画像に限ることはなく、要はランドマークを識別できればよく、単純なソナーセンサやレンジファインダ接触センサ等でも良い。すなわち、センサから得られた情報を抽象化し、予めわかているランドマーク（プロトタイプのドア）等のセンサイメージと比較して識別する程度であればよい。
【００７８】
このとき、移動経路に地図情報とは異なる環境変化、例えば、移動すべき経路上に障害物等を発見した場合、このままでは通行不可能であるので、経路を変更するための地図情報更新処理を行う（ステップＳ３−５）。ステップＳ３−５が請求項１４、１５、１７に相当する処理を実行する。
【００７９】
上記ステップＳ３−３、Ｓ３−４、Ｓ３−５を繰り返しながら最終目的地に移動を行う（ステップＳ３−６）。
図１５に本発明の一実施例の地図情報更新処理の動作フローチャートを示す。
まず、中央演算処理装置７は、検出された環境変化を解析して、移動経路に影響があるか否かを判断する（ステップＳ５−１、Ｓ５−２、Ｓ５−３）。例えば、環境センサ４により開口部を検出すると、開口部の大きさと、自装置の大きさとを比較して、通行可能かどうかを判断することにより、実現される。また、環境センサ４により障害物を検出すると、移動経路上であれば、障害物と移動経路と間隔と自装置の大きさとを比較して、移動経路上を通行可能か否かを検出することにより実現される。
【００８０】
ステップＳ５−２で、新たに通行可能な経路が発見された場合には、中央演算処理装置７は、ランドマーク、及び、リンクの追加を行う（ステップＳ５−４、Ｓ５−５）。
図１６、図１７に本発明の一実施例のランドマーク及びリンクの追加動作の動作説明図を示す。図１６（Ａ）はランドマークの配置を示し、図１６（Ｂ）は地図情報のランドマークを識別番号化した地図、図１７（Ａ）は追加前のツアー群、図１７（Ｂ）は追加後のツアー群を示す。
【００８１】
図１６（Ａ）に示すように部屋３１に新たな出入口３２を認識したとすると、中央演算処理装置７は、まず、出入口３２の部屋３２の内側部分に新たなランドマークＤｉを設定し、外側に新たなランドマークＤｏを設定する。次に、図１６（Ｂ）に示すように新たに設定されたランドマークＤｉ、Ｄｏに、予め設定されていた識別番号ＮＯ．１〜ＮＯ．１５に続けて識別番号ＮＯ．１６、ＮＯ．１７を設定するとともに、リンク３３、３４を追加する。また、リンク３３、３４には図８に示すように移動情報として移動距離ａ、移動時間ｂが座標から算出され、付与され、また、存在確率が初期値０．５に設定される。
【００８２】
なお、このとき、識別番号ＮＯ．１６が識別番号ＮＯ．１１とＮＯ．１４とを結ぶリンク上に位置する場合には、リンクを識別番号１１とＮＯ．１６とを結ぶリンク３５と識別番号ＮＯ．１４とＮＯ．１６とを結ぶリンク３６に分割するようにしてもよい。
【００８３】
以上のようにして、識別番号ＮＯ．１６、ＮＯ．１７のランドマーク及びリンクが追加されると、図１０、図１４に示すツアー群のデータが変更される。識別番号ＮＯ．１６、ＮＯ．１７のランドマーク及びリンクが追加される前、図１７（Ａ）に示すようにツアーＥが識別番号ＮＯ．７→ＮＯ．８→ＮＯ．９であったものが、識別番号ＮＯ．１６、ＮＯ．１７のランドマーク及びリンクの追加により図１７（Ｂ）に示すように、ツアーＥで識別番号ＮＯ．７→ＮＯ．８→ＮＯ．９→ＮＯ．１７→ＮＯ．１６となる。また、図１７（Ａ）に示すツアーＨの識別番号ＮＯ．１１→ＮＯ．１４が図１７（Ｂ）に示すツアーＨの識別番号ＮＯ．１１→ＮＯ．１６、及び、ツアーＩの識別番号ＮＯ．１４→ＮＯ．１６が追加される。
【００８４】
また、ステップＳ５−２で、通行不可能な経路が発見された場合には、中央演算処理装置７は、ランドマーク、及び、リンクの削除を行う（ステップＳ５−６、Ｓ５−７）。
図１８、図１９に本発明の一実施例のランドマーク及び削除時の動作説明図を示す。図１８（Ａ）はランドマークの配置を示し、図１８（Ｂ）は地図情報のランドマークを識別番号化した地図、図１９（Ａ）は削除前のツアー群、図１９（Ｂ）は削除後のツアー群を示す。
【００８５】
図１８（Ａ）に示すように移動経路上に障害物が置かれおり、通行不可能な場合、図１８（Ｂ）に示すように識別番号ＮＯ．６のランドマークと識別番号ＮＯ．７のランドマークとの間の通行が不可能となるので、識別番号ＮＯ．６のランドマークと識別番号ＮＯ．７のランドマークとを接続するリンクを切断する。
【００８６】
識別番号ＮＯ．６のランドマークと識別番号ＮＯ．７のランドマークとを接続するリンクが切断されると、追加時と同様に図１０、図１４に示すツアー群の情報が変更される。識別番号ＮＯ．６、ＮＯ．７の間のリンクが削除される前、図１９（Ａ）に示すように設定されていたツアーＤが図１９（Ｂ）に示すように削除される。
【００８７】
以上により、通行可能となった経路に関するランドマーク、リンクの追加、及び、削除が行われ、新たにツアー群の作成が完了する。
図１５に戻って説明を続けると、以上のようにして、ランドマーク、リンクの追加、及び、削除が行われると、通過できない場合があるので、新たに作成されたツアー群をもとに、再び経路計画を作成を行う（ステップＳ５−８）。なお、経路計画作成は、既に図１２で説明しているのでその説明は省略する。
【００８８】
以上にように、移動中に環境センサ４により環境の変化を検出した場合には、検出した環境に応じてランドマーク及びリンクを書き換え、ツアー群の変更して、新たに経路を作成し、移動を続ける。
以上の処理によれば、ランドマーク地図の変更はロボットが新しくいける場所ができた時といけなくなってしまった場所ができた場合に起こり、それぞれ必要があればランドマークの追加・削除を行ない、さらに、リンクの作成・削除を行なってデータベースのツアー群の再構成を行なう。このような変更は、絶対的な位置で示された地図を変更するのに比べ、非常に簡単な処理となる。
【００８９】
また、このような変更は、自律移動ロボット装置１が環境の変化を検出した時、自律移動ロボット装置１の行動に影響が出る場合のみランドマーク地図の変更を行なう。つまり、自律移動ロボット装置１の移動に無関係な細かい環境の変化やちょっとしたセンサの誤差などは無視することができ、中央演算処理装置７での計算量の削滅をできる。
【００９０】
ここで、再び、図１１に戻って説明を続ける。
このとき、中央演算処理装置７は、移動距離、及び、移動時間を計測し、記憶しており、移動終了後、計測しておいた移動距離、及び、移動時間に応じて地図用メモリ３にデータベース化されている移動情報の更新を行い、正確な情報を与える。
【００９１】
ステップＳ３−６で、最終目的地に到着すると、中央演算処理装置７は、ロボット移動処理を終了して、上記保持された情報に応じて移動情報などを変更する情報変更処理を行う（ステップＳ３−７）。このステップＳ３−７が請求項１２、１３、１４、１５、１６の実施例に相当する。
【００９２】
図２０に本発明の一実施例の情報更新処理の動作フローチャートを示す。
情報更新処理は特許請求の範囲の請求項８及び９の実施例に相当する。
情報更新処理では、中央演算処理装置７は、移動中の記録しておいた各ランドマーク間の移動距離、移動時間を取得する（ステップＳ６−１）。次に、中央演算処理装置７は、ステップＳ６−１で取得した移動距離、移動時間、及び、過去の移動時の移動距離、及び、移動時間から最新の移動距離、及び、移動時間、存在確率を算出し、更新する（ステップＳ６−２、Ｓ６−３）。
【００９３】
図２１に本発明の一実施例の最新移動距離及び移動時間の算出方法を説明するための図を示す。
最新の移動距離、及び、移動時間の算出方法としては過去のデータとの平均値をとる方法がる。
【００９４】
例えば、図７の識別番号ＮＯ．１のランドマークと識別番号ＮＯ．２のランドマークとの間で最初の移動結果、今回、移動距離が９９５．３〔ｃｍ〕、移動時間が１９．９１〔ｍｉｎ〕が得られたとする。このとき、今回の移動が３回目とする。このとき、１回目の移動距離が９８５．３〔ｃｍ〕、移動時間が２０．０５〔ｍｉｎ〕、また、２回目の移動距離が１００２．４〔ｃｍ〕、移動時間が２０．０５〔ｍｉｎ〕であるとすると、最新の移動距離情報、及び、移動時間情報は今回までの移動距離、移動時間の平均を算出した移動距離９９４．３〔ｃｍ〕、移動時間１９．８９〔ｍｉｎ〕となる。移動距離、移動時間は過去の移動距離及び移動時間の平均を取ることにより、移動毎のばらつきを吸収した値が得られ、移動経路の選択を正確に行える。
【００９５】
なお、図２１では、過去から現在間での全ての情報の平均としたが、回数が多くなると、過去のデータを多数記憶していなければならず、過去のデータに支配され易くなり、現在の状況が反映されにくくなるなるので、現在から過去数回分のデータだけを保持し、その平均を最新のデータとする方法としてもよい。
【００９６】
図２２に本発明の一実施例の最新移動距離及び移動時間の算出方法の変形例を説明するための図を示す。
図２２では、現在ｎ回目の結果として、移動距離９９５．３〔ｃｍ〕、移動時間１９．９１〔ｍｉｎ〕が得られたとすると、現在のデータ移動距離９９５．３〔ｃｍ〕、移動時間１９．９１〔ｍｉｎ〕と過去２回分のデータ、すなわち、ｎ−２回目の結果、移動距離９８５．３〔ｃｍ〕、移動時間１４．４７〔ｍｉｎ〕、及び、ｎ−１回目の結果、移動距離１００２．４〔ｃｍ〕、移動時間２０．０５〔ｍｉｎ〕の平均が取られ、移動距離９９４．３〔ｃｍ〕、移動時間１９．８９〔ｍｉｎ〕が最新の移動距離、移動時間として設定される。
【００９７】
なお、過去の１回目からｎ−３回目までの結果は移動の度に削除される。
以上により、移動結果の保持データが過去２回分までよく、メモリ容量を削減できる。また、最近の情報だけが反映されるため、現在の状況に応じた値を得ることができる。
【００９８】
また、図２３に本発明の一実施例の存在確率の変更動作説明図を示す。
また、移動情報として存在確率が設定されていれば、通過の可・不可により存在確率が更新される。
存在確率Ｃｅは、常時通過可能であれば、「１」となり、通過できなければ「０」になり、一般に
【００９９】
【数２】
0003749323.tif 000003
【０１００】
なお、Ｐは経験値で、初期状態では「０」で、このときの存在確率Ｃｅは「０．５」となり、一回通過できる度にインクリメントされ、一回通過できない度にデクリメントされ、存在確率Ｃｅが制御される。
式（２）の存在確率Ｃｅは、Ｐに対して図２３に示すような波形となる。例えば、１回通過できると、Ｐがインクリメントされ、「０．７３１０５９」、２回通過できると、さらに、Ｐがインクリメントされ「０．８８０７９７」、３回通過できると、さらに、Ｐがインクリメントされ、「０．９５２５７４」というように「１」に近似される。
【０１０１】
また、１回通過できない場合には、Ｐはデンクリメントされ、「０．２６８９４１」、２回通過できないと、さらに、Ｐがデンクリメントされ「０．１１９２０３」、３回通過できないと、さらに、Ｐがデンクリメントされ、「０．０４７４２６」というように「０」に近似される。
【０１０２】
以上により、移動情報が移動時に測定された、移動距離、及び、移動情報、移動の可否に応じて変更され、実際の移動に即した値にできる。このため、移動経路作成時に効率的な移動経路を正確に設定できるようになる。
図２０のステップＳ６−３で、以上のようにして移動情報の更新が終了すると、次に、ツアー群の配列を検索が効率よく行われるように並び換えられる。この処理が特許請求の範囲の請求項１６の実施例に相当する。
【０１０３】
図２４に本発明の一実施例のツアー群並べ替え処理の動作説明図を示す。図２４（Ａ）は移動前のツアー群、図２４（Ｂ）は移動後のツアー群を示す。
まず、今回移動で使用したツアーが図１０、図１４に示すようなツアー群に存在するか否かを検索する（ステップＳ６−４）。ステップＳ６−４で、今回移動で使用したツアーがツアー群に存在していれば、ツアー群中の各ツアーに設定された使用回数を「１」、インクリメントし、図２４に示すようにしよう回数順にツアーＡ〜Ｉの順に並べ替えられる（ステップＳ６−５、ステップＳ６−７）
また、ステップＳ６−４で、新規に作成されたツアーを用いた場合には、新規に作成されたツアーの使用回数を「１」として、ツアー群の配列を回数順に並べ替える（ステップＳ６−６、Ｓ６−７）。
【０１０４】
例えば、図２４（Ａ）に示すようにツアーＡ〜Ｉに検索順に配列されていたツアー群が使用したツアー図２４（Ａ）のツアーＢ（識別番号ＮＯ．３→ＮＯ．６）、ツアーＤ（識別番号ＮＯ．６→ＮＯ．１１）、ツアーＧ（識別番号ＮＯ．１→ＮＯ．２→ＮＯ．３）の使用回数に「１」がインクリメントされ、使用回数が大きい順に配列されることにより、図２４（Ｂ）に示すようにツアーＡに識別番号ＮＯ．３→ＮＯ．６、ツアーＤに識別番号ＮＯ．６→ＮＯ．１１、ツアーＥに識別番号ＮＯ．１→ＮＯ．２→ＮＯ．３の配列が位置し、検索順位が上昇される。
【０１０５】
このように、使用回数に応じて検索順位が上昇されることにより、移動経路作成時の検索時に必要とするツアーが早く検索できるため、移動経路作成を効率的に行える。
なお、ツアー群には、移動を実行した移動経路をそのまま、記録してもよい。
【０１０６】
図２５に本発明の一実施例のツアー群並べ替え処理の変形例の動作説明図を示す。図２５（Ａ）は移動前のツアー群、図２５（Ｂ）は移動後のツアー群を示す。
例えば、図２５（Ａ）に示すツアーＡ、Ｃ、Ｇ、Ｉを用いて識別番号ＮＯ．１→ＮＯ．２→ＮＯ．３→ＮＯ．６→ＮＯ．１１→ＮＯ．１２→ＮＯ．１３を通過する移動経路が作成され、実行されたとすると、図２５（Ｂ）に示すように実行された移動経路、識別番号ＮＯ．１→ＮＯ．２→ＮＯ．３→ＮＯ．６→ＮＯ．１１→ＮＯ．１２→ＮＯ．１３を検索順が最上位となるツアーＡに挿入し、以下、ツアーＢ〜Ｊに図２５（Ａ）のツアーを配列する。以上の処理が特許請求の範囲の請求項１１の処理に相当する。
【０１０７】
以上により、実行されたツアーが上位に位置することになるので、次回の移動時に、同一の移動開始位置、移動終了位置を設定されたときに、１回で移動経路が検索され、移動経路の作成を迅速に実行できる。
なお、中央演算処理装置７は、常時駆動用バッテリＢＡＴの容量を検出しており、バッテリＢＡＴの容量が所定のレベル以下に減少すると、図１２の経路計画作成処理のステップＳ４−１０で選択する移動経路を最短の移動経路を効率的な移動経路に変更する。
【０１０８】
以上により、移動速度や移動距離を少なくしなければならないときに、バッテリの状態を検出し、バッテリの容量に応じて移動経路を変更しすることができ、移動経路の途中で停止したり等の不具合を防止できる。
以上のように、本実施例によれば、環境が変更しても、地図を容易に変更できる。また、環境の細かい情報を意識せずに行動計画を建てることができるので、従来技術に比べてより現実的な時間で経路計画を行なうことができる。また、最初に正確な地図用意できなくても、実世界とのインタラクションにより実世界の情報を容易に取り込んで修正することが可能となる。
【０１０９】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の 請求項１によれば、環境検出手段により周囲の環境を検出し、ランドマーク及びリンクからなる移動経路地図のランドマークを認識し、リンクの方向に順次移動することにより、ランドマーク及びリンクからなる移動経路地図上のランドマーク間の移動が可能となる。このとき、移動経路地図はランドマーク及びリンクだけの簡単な情報であるので、作成、変更が容易に行え、如何なる場所にも容易に適用でき、また、リンクの分岐するランドマークから分岐したリンク毎にランドマークの配列を生成し、データベースとして保持し、データベースに保持されたランドマークの配列を先頭のランドマークと後尾のランドマークとが一致するように選択し、順次接続することにより、ランドマークがリンクで接続された一連の移動経路を作成でき、このとき、分岐がないランドマークは、一通りの配列としてデータベースに保持されるため、データベースに保持するデータ量を削減でき、また、データベースに保持されたランドマークの配列を組み合わせることにより一連の移動経路を作成するので、移動経路の検索を容易に行える等の特長を有する。
【０１１０】
請求項２によれば、リンクが移動距離、移動時間、存在確率等のそのリンクの通過の難易度を示す移動情報をもつことにより、移動経路生成手段により生成された移動経路のうち、移動情報で、例えば、移動距離の総和が短い移動経路、移動時間の総和が短い移動経路、存在確率の高い移動経路を選択することにより、効率のよい移動経路を選択できる等の特長を有する。
【０１１１】
請求項３によれば、信号や踏切などの時間により通行可能、不可能となるもの経路を通過する時に、信号や踏切が通行可能となる時間には、信号や踏切を通過する経路を通り、信号や踏切が通行不可能となる時間には、信号や踏切を回避した経路を検索し、通る等の移動の効率が良い経路を検索できる。
【０１１２】
請求項４によれば、ランドマークに接続される前記リンクを順次追うことにより、ランドマークは通過地点であり、リンクは直接移動可能な経路であるので、ランドマークとリンクを接続した経路を検索することにより、移動すべき経路を容易に生成できる等の特長を有する。
【０１１４】
請求項５によれば、ランドマークに識別番号を付与し、付与された識別番号の配列としてデータベースが構成されるので、データベースを構成するデータ量を削減でき、また、識別番号の一致、不一致を検出するだけで、一連の移動経路を構成可能な配列を選択でき、移動経路の作成を容易に行える等の特長を有する。
【０１１５】
請求項６によれば、実際に移動した際の環境と地図情報とに差異があるときには、実環境に適合するように地図情報が変更される。例えば、地図情報作成時には存在しなかった障害物が地図情報で移動経路となっている部分に存在する場合などには、移動できないので、地図情報中のリンクを切断する等の処理を行い、次回の移動時にはその移動経路を通過する移動経路は選択されなくなり、実環境に適合した移動経路を作成できる等の特長を有する。
【０１１６】
また、地図情報作成時には存在した障害物が存在しなくなった場合等には、その部分に新たにランドマーク及びリンクを付加し、次回移動時には移動経路の一部として選択できるようにし、最適な移動経路を作成できるようできる等の特長を有する。
【０１１７】
請求項７によれば、環境検出手段で検出された移動経路の実際の環境に応じてリンクに付与された移動情報を変更することにより、地図情報を実環境により近いものにでき、次回の移動経路の作成時にはより実環境に即した移動経路が作成できる等の特長を有する。
【０１１８】
請求項８によれば、リンクに付与された移動情報を変更するときに、環境検出手段で検出された環境による移動情報の変更に過去にリンクに付与されていた移動情報を反映させることにより、環境検出手段で検出された環境のばらつきが吸収され、移動情報を実環境に近似させることができる等の特長を有する。
【０１１９】
請求項９によれば、移動経路として使われる頻度に応じてデータベースの検索順序を頻度の高い順に並べ替えることにより、移動経路を作成する際にデータベースの検索時間を短縮できる等の特長を有する。
請求項１０によれば、実際の移動した移動経路をデータベースに保存することにより、実際の移動した移動経路は新たに作成する必要がなく、また、一度作成した移動経路を元に新規の移動経路を生成することができるため、移動経路の作成時間を短縮できる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施例の地図情報の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施例の地図作成処理の動作フローチャートである。
【図４】本発明の一実施例の地図情報生成処理の動作説明図である。
【図５】本発明の一実施例の地図情報生成処理のランドマーク設定時の動作説明図である。
【図６】本発明の一実施例のデータベース化処理の動作フローチャートである。
【図７】本発明の一実施例のデータベース化処理で識別番号を付与した状態を示す図である。
【図８】本発明の一実施例のデータベース化処理で付与される移動情報の構成図である。
【図９】本発明の一実施例のデータベース化処理で得られる移動情報の変形例の説明図である。
【図１０】本発明の一実施例のデータベース化処理で生成されるツアー群の構成図である。
【図１１】本発明の一実施例の移動処理の動作フローチャートである。
【図１２】本発明の一実施例の経路計画作成処理の動作フローチャートである。
【図１３】本発明の一実施例のツアー生成方法の動作説明図である。
【図１４】本発明の一実施例のツアー生成方法の動作説明図である。
【図１５】本発明の一実施例の地図情報更新処理の動作フローチャートである。
【図１６】本発明の一実施例のランドマーク及びリンク追加時の動作説明図である。
【図１７】本発明の一実施例のランドマーク及びリンク追加時の動作説明図である。
【図１８】本発明の一実施例のランドマーク及びリンク削除時の動作説明図である。
【図１９】本発明の一実施例のランドマーク及びリンク削除時の動作説明図である。
【図２０】本発明の一実施例の情報更新処理の動作フローチャートである。
【図２１】本発明の一実施例の最新移動距離及び移動時間の算出方法を説明するための図である。
【図２２】本発明の一実施例の最新移動距離及び移動時間の算出方法の変形例を説明するための図である。
【図２３】本発明の一実施例の存在確率の変更動作を説明するための図である。
【図２４】本発明の一実施例のツアー群並べ替え処理の動作説明図である。
【図２５】本発明の一実施例のツアー群並べ替え処理の変形例の動作説明図である。
【符号の説明】
１  自律移動ロボット装置
２  地図情報
３  地図用メモリ
４  環境センサ
５  入出力装置
５ａ  入力装置
５ｂ  ディスプレイ
６  インタフェース回路
７  中央演算処理装置
８  プログラム用メモリ
９  駆動回路
１０  駆動機構
【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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【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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