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技術 移動ロボット

出願人 日本精工株式会社
発明者 嵯峨山功幸
出願日 2015年7月10日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2015-138640
公開日 2017年1月26日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-021570
状態 特許登録済
技術分野 交通制御システム 航行(Navigation) 移動体の位置、進路、高度又は姿勢の制御
主要キーワード 下りスロープ 水平腕 旋回速度ω フロア形状 マーカー位置情報 ギアヘッド 仮想質量 車輪周速度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年1月26日)のものです。
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図面 (18)

課題

本発明は、他のフロアに移動したときに、案内用ロボット1のナビゲーションを継続可能な移動ロボットを提供することを課題とする。

解決手段

案内用ロボット1は、地図情報記憶部が、移動体2が移動する建造物内の2以上のフロアの地図情報を1つにまとめて形成した複数フロア地図情報を記憶し、目標経路生成部が、地図情報記憶部が記憶している複数フロア地図情報に基づき、予め設定された目的地までの移動体2の目標経路を生成する。

概要

背景

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、フロアの形状を表す地図情報に基づき、設定した目的地までの自走体の目標経路を生成し、生成した目標経路に基づき自走体の走行を制御する。これにより、移動ロボットを目的地まで導くナビゲーションが可能となっている。

概要

本発明は、他のフロアに移動したときに、案内用ロボット1のナビゲーションを継続可能な移動ロボットを提供することを課題とする。案内用ロボット1は、地情報記憶部が、移動体2が移動する建造物内の2以上のフロアの地情報を1つにまとめて形成した複数フロア地情報を記憶し、目標経路生成部が、地情報記憶部が記憶している複数フロア地情報に基づき、予め設定された目的地までの移動体2の目標経路を生成する。

目的

本発明は、上記のような点に着目し、他のフロアに移動したときに、移動ロボットのナビゲーションを継続可能な移動ロボットを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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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2以上のフロア地図情報を1つにまとめて形成した複数フロア地図情報を記憶する地図情報記憶部と、前記地図情報記憶部が記憶している複数フロア地図情報に基づき、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を備える移動ロボット

請求項2

前記2以上のフロアの地図情報のそれぞれは、複数のブロックに区分されており、各ブロックには、ブロックを一意的に識別可能ブロック識別子と、前記移動体が行き来可能なブロックのブロック識別子を表す隣接ブロック情報とが付与されており、前記目標経路生成部は、前記隣接ブロック情報に基づき、前記目的地までの前記移動体の目標経路を生成する請求項1に記載の移動ロボット。

請求項3

同一のエレベータが上下するブロックには、フロアによらず、同一のブロック識別子が付与されている請求項2に記載の移動ロボット。

請求項4

エスカレータ乗り口が設けられたブロックと降り口が設けられたブロックとには、同一のブロック識別子が付与されている請求項2または3に記載の移動ロボット。

請求項5

建造物内の複数箇所に設置されその位置を表すマーカー撮影するカメラを更に備え、前記現在位置推定部は、前記カメラで撮影した撮影画像に基づき、前記移動体の現在位置を推定する請求項1から4のいずれか1項に記載の移動ロボット。

請求項6

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を更に備え、前記現在位置推定部は、前記無線受信部で受信した無線ビーコンの電波強度に基づき、前記移動体が存在するフロアを検出する請求項1から4のいずれか1項に記載の移動ロボット。

請求項7

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を更に備え、前記現在位置推定部は、前記屋内位置情報受信部で受信した屋内位置情報に基づき、前記移動体の現在位置を推定する請求項1から4のいずれか1項に記載の移動ロボット。

請求項8

前記複数フロア地図情報は、同一フロアの地図情報を2以上含む請求項1から7のいずれか1項に記載の移動ロボット。

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、フロアの形状を表す地図情報に基づき、設定した目的地までの自走体の目標経路を生成し、生成した目標経路に基づき自走体の走行を制御する。これにより、移動ロボットを目的地まで導くナビゲーションが可能となっている。

先行技術

0003

特開2015−083927号公報

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、例えば、他のフロアに移動したときに、移動先のフロアの地図情報を読み込む必要があるため、地図情報の読み込みに伴う待ち時間が発生する。それゆえ、他のフロアに移動した直後は、移動ロボットをナビゲーションできなくなる可能性があった。そして、ナビゲーションできなくなっている間にも移動ロボットが進むことで、移動ロボットの現在位置を失う可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目し、他のフロアに移動したときに、移動ロボットのナビゲーションを継続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2以上のフロアの地図情報を1つにまとめて形成した複数フロア地図情報を記憶する地図情報記憶部と、地図情報記憶部が記憶している複数フロア地図情報に基づき、予め設定され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。

発明の効果

0006

本発明の一態様によれば、他のフロアに移動しても、地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制できる。これにより、他のフロアに移動したときに、移動ロボットのナビゲーションを継続することができる。

図面の簡単な説明

0007

実施形態に係る案内用ロボットを表す斜視図である。
図1の案内用ロボットの正面図である。
図1の案内用ロボットの側面図である。
図1の案内用ロボットの底面図である。
走行制御装置を表すブロック図である。
カメラによる撮影状態を表す図である。
複数フロア地図情報を表す図である。
エレベータブロックを表す図である。
複数フロア地図情報を表す図である。
移動制御部の機能ブロック図である。
音声案内部の機能ブロック図である。
目標経路情報生成処理を表すフローチャートである。
地図情報の一例を表す図である。
目標経路の探索結果の一例を表す図である。
変形例に係るエスカレータブロックを表す図である。
変形例に係る音声案内部の機能ブロック図である。
変形例に係る音声案内部の機能ブロック図である。

実施例

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、複数フロア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。
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。

0010

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のを正回転駆動すると、信地右旋回状態となる。
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。

0011

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。
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。

0012

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。
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。

0013

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。

0014

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。
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。

0015

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。

0016

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。
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る構成としてもよい。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。

0017

また、水平腕16の前側には、カメラ24が固定されている。カメラ24は、建造物エレベータ天井を撮影する。そして、カメラ24は、撮影画像を走行制御装置30に出力する。ここで、これらの天井には、図6に示すように、マーカー100が設置されている。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(以下、「マーカー位置情報」とも呼ぶ)が印刷されている。マーカー100としては、例えば、2次元コードを採用できる。これにより、カメラ24は、案内用ロボット1がマーカー100の下を通過するときに、マーカー位置情報を撮影する。

0018

また、案内用ロボット1は、情報格納部29と、走行制御装置30とを更に備える。
情報格納部29は、建造物内の2以上のフロアの地図情報を1つにまとめて形成した複数フロア地図情報を格納している。本実施形態では、図7に示すように、複数フロア地図情報として、1階、2階の2つのフロアの地図情報を1つにまとめたものを採用する。これにより、情報格納部29から地図情報記憶部52dに複数フロア地図情報、つまり2以上のフロアの地図情報を読み込ませることができ、1階から2階または2階から1階へ移動したときに、地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制でき、案内用ロボット1のナビゲーションを継続することができる。

0019

各フロアの地図情報としては、通路、部屋等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、ブロックを一意識別可能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籠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)は、フロアによらず、固定の(同一の)ブロック識別子が設定される。例えば、図8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。

0020

さらに、フロア形状図には、隣接ブロック情報、場所情報、及び環境情報が付されている。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8の例では、ブロック識別子「15」のブロックに対しては、移動体2が行き来可能なブロックのブロック識別子として「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、移動体2が行き来可能なブロックのブロック識別子として設定される。例えば、図8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、移動体2が行き来可能なブロックのブロック識別子として「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。

0021

なお、1つのフロアに複数の地図情報が設定されている場合には、複数フロア地図情報に同一フロアの地図情報を2以上含むようにしてもよい。例えば、図9の例では、1階の地図情報を2つ含んでいる。これにより、同一フロア(1階)内における移動時に、情報格納部29から地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制でき、案内用ロボット1のナビゲーションを継続することができる。

0022

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を備えている。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、記憶装置I/F65と、カメラI/F66とを備える。また、演算処理装置31は、移動制御部51と、音声案内部52とを更に備える。
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を読み込む。そして、センサ信号入力I/F61は、読み込んだ各種の情報を移動制御部51と音声案内部52とに出力する。

0023

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と音声案内部52とに出力する。さらに、音声出力I/F64は、移動制御部51と音声案内部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

記憶装置I/F65は、案内用ロボット1を始動させるための始動スイッチ(不図示)がオン状態にされると、情報格納部29が格納している複数フロア地図情報を読み込む。そして、記憶装置I/F65は、読み込んだ複数フロア地図情報を地図情報記憶部52dに記憶させる。カメラI/F66は、カメラ24が出力した撮影画像を読み込む。そして、カメラI/F66は、読み込んだ撮影画像を音声案内部52に出力する。

0025

(移動制御部51の構成)
次に、図10を参照し、移動制御部51について説明する。
図10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、音声案内部52が出力した自己位置情報と、目標経路生成部52eが出力した目標経路情報とを取得する。自己位置情報とは、案内用ロボット1の現在位置を表す情報である。目標経路情報とは、目標経路と場所情報と環境情報とを含む情報である。

0026

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。
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)

0027

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。
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)

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。
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。

0032

(音声案内部52の構成)
次に、図11を参照し、音声案内部52について説明する。
図11に示すように、音声案内部52は、目的地設定部52aと、現在位置推定部52bと、現在位置補正部52cと、目標経路生成部52eと、地図情報記憶部52dと、音声出力部52fとを備える。
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52fに出力する。

0033

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52eに出力する。
現在位置推定部52bは、カメラI/F66が出力した撮影画像に基づき、撮影画像内のマーカー100のマーカー位置情報を取得する。そして、現在位置推定部52b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52b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52cに出力する。

0034

現在位置補正部52cは、現在位置推定部52b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52cは、公知のパーティクルフィルタを用いて、取得した自己位置情報を補正する。これにより、現在位置補正部52cは、自己位置情報の精度を向上することができる。そして、現在位置補正部52cは、補正後の自己位置情報を目標経路生成部52eに出力する。
地図情報記憶部52dは、記憶装置I/F65が出力した複数フロア地図情報、つまり、建造物内の1階、2階のフロアの地図情報を1つにまとめたものを記憶する。地図情報記憶部52dとしては、例えば、揮発性メモリ(例えば、RAM)を採用できる。

0035

目標経路生成部52e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52c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52e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52dが記憶している複数フロア地図情報(隣接ブロック情報)とに基づき、目的地までの移動体2の目標経路を生成する目標経路情報生成処理(後述)を実行する。その際、目標経路として、地図情報記憶部52dが記憶している複数フロア地図情報(場所情報、環境情報)に基づき、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52e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移動制御部51に出力する。
また、目標経路生成部52e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52fに出力する。
音声出力部52fは、目標経路生成部52e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52fは、場所情報と環境情報とを報知する。

0036

(目標経路情報生成処理)
次に、図12を参照し、目標経路生成部52eが実行する目標経路情報生成処理について説明する。
図12に示すように、まず、ステップS100に移行して、目標経路生成部52eは、目的地情報と補正後の自己位置情報とに基づき、移動体2が目的地に到達したか否かを判定する。具体的には、目標経路生成部52eは、移動体2の現在位置を含むブロックと、目的地を含むブロックとが同一であると判定した場合に、移動体2が目的地に到達したと判定する。そして、目標経路生成部52eは、現在位置が目的地にあると判定した場合には(Yes)、目標経路情報生成処理を終了する。一方、目標経路生成部52eは、現在位置が目的地にないと判定した場合には(No)、ステップS102に移行する。

0037

ステップS102では、目標経路生成部52eは、変数kに「1」を代入する。変数kとは、1または2以上のブロック識別子を含む配列Ai(iは自然数)のうちの、1つの配列Akを指定するために用いられる数値である。これにより、変数kを初期化する。
続いてステップS104に移行して、目標経路生成部52eは、目的地があるブロックのブロック識別子を配列A1に代入する。
続いてステップS106に移行して、目標経路生成部52eは、ステップS102で設定した変数k(後述するステップS112で変数kを新しく設定した場合には、ステップS112で新しく設定した変数k)と、隣接ブロック情報とに基づき、配列Akが含むブロック識別子のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子を配列Ak+1に代入する。

0038

続いてステップS108に移行して、目標経路生成部52eは、ステップS106で設定した配列Ak+1が、現在位置があるブロックのブロック識別子を含むか否かを判定する。そして、目標経路生成部52eは、現在位置があるブロックのブロック識別子を含むと判定した場合には(Yes)、ステップS110に移行する。一方、目標経路生成部52eは、現在位置があるブロックのブロック識別子を含まないと判定した場合には(No)、ステップS112に移行する。

0039

ステップS110では、目標経路生成部52eは、ステップS104及びS106で設定した配列Aj(jは1〜k+1の自然数)それぞれが含むブロック識別子に基づき、ダイクストラ法を用いて移動体2の目標経路を生成した後、この演算処理を終了する。目標経路としては、例えば、走行距離最短となる経路を生成してもよいし、各ブロックの場所情報や環境情報に基づき被案内者の歩行負荷が最小となる経路を生成してもよい。
なお、本実施形態では、ダイクストラ法を用いて移動体2の目標経路を生成する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、ポテンシャル法、深さ優先探索幅優先探索等、他のアルゴリズムを用いて、目標経路を生成する構成としてもよい。
一方、ステップS112では、目標経路生成部52eは、変数kに1を加算した後、ステップS106に移行する。

0040

(動作その他)
次に、図13図14を参照し、案内用ロボット1の動作について説明する。
まず、案内用ロボット1を始動させるために、始動スイッチをオン状態にしたとする。すると、記憶装置I/F65が、情報格納部29が記憶している複数フロア地図情報を取得する。続いて、記憶装置I/F65が、取得した複数フロア地図情報を地図情報記憶部52dに記憶させる。これにより、地図情報記憶部52dが、移動体2が移動する建造物内の1階、2階の地図情報を1つにまとめた情報(複数フロア地図情報)を記憶する。
ここで、歩行者が選択ボタン18aを押下すると、音声案内部52が、リストの最初の目的地の候補をスピーカ69に音声で出力させる。そして、歩行者が選択ボタン18aを押すごとに、音声案内部52が、リスト内の次の目的地の候補をスピーカ69に音声で出力させる。そして、音声出力の後、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て場合、直前に音声で出力された候補を目的地として設定する。

0041

また、カメラ24が、建造物の天井を撮影し、撮影画像を音声案内部52に出力する。続いて、音声案内部52の現在位置推定部52bが、カメラ24が出力した撮影画像に基づき、撮影画像に映っているマーカー100のマーカー位置情報を取得する。続いて、現在位置推定部52bが、取得したマーカー位置情報が表すマーカー100の設置箇所の位置の情報を自己位置情報とする。これにより、現在位置推定部52bが移動体2の現在位置を推定する。また、現在位置補正部52cが、算出された自己位置情報を補正する。

0042

そして、目標経路生成部52eが、地図情報記憶部52dが記憶している複数フロア地図情報と、補正後の自己位置情報とに基づき、目的地までの移動体2の目標経路を生成する。例えば、図13の例では、移動体2の現在位置のブロックには、ブロック識別子「4」が付与され、目的地のブロックには、ブロック識別子「17」が付与されている。この場合、図14に示すように、まず、配列A1にブロック識別子「17」が代入される(ステップS100「No」、S102、S104)。次に、配列A2に、ブロック識別子「17」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「16」が代入される(ステップS106)、次に配列A3に、ブロック識別子「16」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「11」が代入される(ステップS108「No」、S112、S106)。

0043

引き続き、配列A4に、ブロック識別子「11」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「6」「12」が代入され。続いて、配列A5に、ブロック識別子「6」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「1」「B7」と、ブロック識別子「12」のブロックと隣り合うブロックのブロック識別子「13」とが代入される。同様に、配列A6にブロック識別子「2」「8」「14」が代入され、配列A7にブロック識別子「3」「9」「15」が代入され、配列A8にブロック識別子「4」「10」が代入される。

0044

ここで、配列A8が、現在位置のブロックのブロック識別子「4」を含んでいるので、配列A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7のうちから、例えば、図14中の破線枠で囲まれたブロック識別子に示すように、ブロック間の接続が途切れないように各配列A1〜A7から1つずつブロック識別子を選定して、走行距離が最短の目標経路(ブロック識別子「4」→「9」→「8」→「7」→「6」→「11」→「16」→「17」)を生成する。
続いて、移動制御部51は、生成した目標経路(目標経路情報)、補正後の自己位置情報に基づき、電動モータ9L、9Rを駆動するための速度指令値をモータドライバ67L、67Rに出力する。これにより、移動制御部51は、移動体2の移動を制御する。

0045

(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、地図情報記憶部52dが、移動体2が移動する建造物内の2以上のフロアの地図情報を1つにまとめて形成した複数フロア地図情報を記憶し、目標経路生成部52eが、地図情報記憶部52dが記憶している複数フロア地図情報に基づき、予め設定された目的地までの移動体2の目標経路を生成する。
このような構成によれば、他のフロアに移動しても、地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制できる。これにより、他のフロアに移動したときに、案内用ロボット1のナビゲーションを継続することができる。

0046

(2)本実施形態に係る案内用ロボット1では、2以上のフロアの地図情報のそれぞれは、複数のブロックに区分されている。また、各ブロックには、ブロックを一意的に識別可能なブロック識別子と、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隣接ブロック情報とが付与されている。さらに、目標経路生成部52eは、隣接ブロック情報に基づき、目的地までの移動体の目標経路を生成する。
このような構成によれば、複数のフロアにわたる目標経路を比較的容易に生成できる。
(3)本実施形態に係る案内用ロボット1では、同一のエレベータの籠が上下するブロックには、フロアによらず、同一のブロック識別子が付与されている。
このような構成によれば、複数のフロアにわたる目標経路をより容易に生成できる。

0047

(4)本実施形態に係る案内用ロボット1では、カメラ24が、建造物内の複数箇所に設置されその位置を表すマーカー100を撮影し、現在位置推定部52bが、カメラ24で撮影した撮影画像に基づき、移動体2の現在位置を推定する。
このような構成によれば、移動体2の現在位置を比較的容易に推定できる。
(5)本実施形態に係る案内用ロボット1では、複数フロア地図情報は、同一フロアの地図情報を2以上含む。
このような構成によれば、1つのフロアに複数の地図情報が設定されている場合に、フロア内で移動しても、地図情報の読み込みを行わなくて済み、地図情報の読み込みに伴う待ち時間の発生を抑制でき、案内用ロボット1のナビゲーションを継続することができる。

0048

(変形例)
(1)なお、本実施形態では、建造物内のフロア移動時に、エレベータ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、エスカレータを用いる構成としてもよい。この場合、エスカレータの乗り口が設けられた領域(ブロック)とエスカレータの降り口が設けられたブロック(以下、「エスカレータブロック」とも呼ぶ)は、フロアによらず、固定の(同一の)ブロック識別子が設定される。例えば、図15の例では、エスカレータブロックに対しては、ブロック識別子として「16」が設定されている。
また、エスカレータブロックには、エスカレータの乗り口に面したブロックのブロック識別子と、降り口に面したブロックのブロック識別子とが、移動体2が行き来可能なブロックのブロック識別子として設定される。例えば、図15の例では、移動体2がブロック識別子「16」のエスカレータブロックに、移動体2が行き来可能なブロックのブロック識別子として「20」「23」が設定されている。これにより、エレベータを用いた上記実施形態と同様に、複数のフロアにわたる目標経路をより容易に生成できる。
また、例えば、エスカレータに代えて、階段やスロープを用いる構成としてもよい。

0049

(2)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16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25を更に備える。そして、現在位置推定部52bが、無線受信部25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。

0050

(3)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17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26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52bは、屋内位置情報受信部26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。
(4)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)自動搬送車車椅子等に適用してもよい。

0051

1案内用ロボット
2 移動体
9L、9R電動モータ
20、21、22スキャナ式レンジセンサ
23距離画像センサ
24カメラ
25無線受信部
26屋内位置情報受信部
29情報格納部
30走行制御装置
52音声案内部
52a目的地設定部
52b現在位置推定部
52d地図情報記憶部
52e目標経路生成部
100 マーカー

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