JP4717105B2 - 自律移動ロボット装置及びかかる装置における飛び出し衝突回避方法 - Google Patents

自律移動ロボット装置及びかかる装置における飛び出し衝突回避方法 Download PDF

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Description

本発明は、人や多種ロボットが行き交う中をスムーズに移動する、自律移動ロボット装置及び自律移動ロボット装置の飛び出し衝突回避方法に関する。
近年、従来の産業用ロボットと異なり、オフィスロボット、ペットロボットなど人の生活の中で利用されるロボットの開発が多数行われている。それらのロボットは、固定設置ではなく、案内業務、搬送業務、警備業務など、家やオフィスの中を自律移動しながら仕事を行う。自律移動する場合は、安全のため人や物に衝突しないように移動しなければならない。
従来は、超音波センサやレーザレーダなど、進行方向の人や物など検出する手段を設け、近距離に人や物などの障害物を検出した場合は、障害物を迂回する経路に変更していた。しかし、移動障害物もロボットを回避しようとして同じ方向に迂回する可能性があり、その場合お互いに回避不能となる。さらに回避するために迂回方向を逆方向に切り替えようとしてそのタイミングが移動障害物とロボットが同時であるとまた回避不能となり、その間に移動障害物とロボットが接近し過ぎて衝突回避のために減速、停止が必要となる。
例えば、以下の特許文献１では、障害物から放射される赤外線を検出する赤外線センサを設けて障害物が人か否かを判断し、人の場合は停止して一定時間待機し、進行方向から人が立ち去るのを待ち、立ち去ったら移動を再開するという手段を設けた技術が開示されている。
また、以下の特許文献２では、本発明とは異なり、自動車に関連し、ドライバの死角から飛び出してくる移動物体との衝突を予測し、もって、走行支援制御を実行する技術が開示されている。
特開平９−１８５４１２号公報 特開２００６−２６０２１７号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、人の多い職場や街中でロボットが移動する場合は進行方向に人が存在する可能性が高く、その都度停止していては迅速な移動ができず、ロボットの仕事の効率が落ちロボットの利用価値が低下するという問題点があった。さらに、上記従来技術では人以外の障害物に対する対策は言及されていない。
また、上記特許文献２に記載の技術は、本発明が関る自律移動ロボット装置が動作する人混在環境である、例えば、オフィスや工場内においては、当該技術において必須となる、交差点通路幅が明確ではなく、かつ、障害物の進行方向についても特定することが出来ず、それ故、そのまま採用することは出来ない。
上記問題点に鑑み、本発明は、人やロボットが行き交う環境下で使用される、特に、自律移動ロボット装置に関連し、飛び出しによる衝突を回避しながらも、迅速に移動可能であり、仕事効率を低下することのない自律移動ロボット装置及び自律移動ロボット装置の飛び出し衝突回避方法を提供することをその目的とする。
本発明では、上述した目的を達成するため、まず、障害物を検出する障害物検出手段と、前記障害物検出手段で検出した前記障害物を、予め定められた回避方法に基づいて回避しながら目的地まで到達する経路を、その速度と共に設定する経路生成手段と、前記障害物検出手段及び前記経路生成手段を搭載して移動する移動手段とを備え、もって、人混在環境において稼動する自律移動ロボット装置であって、前記障害物検出手段は、更に、当該自律移動ロボット装置の進行方向に存在する物体の端点と、当該端点との間の距離を測定し、前記経路生成手段は、前記障害物検出手段により前記物体の端点を検出した場合、当該端点を中心として、前記自律移動ロボット装置の、進行方向における、前記端点から飛び出す障害物との衝突を回避するよう、その経路と速度の少なくとも一方を制御する自律移動ロボット装置が提供される。
また、本発明によれば、やはり上述した目的を達成するため、少なくとも、障害物を検出する障害物検出手段と、前記障害物検出手段で検出した前記障害物を、予め定められた回避方法に基づいて回避しながら目的地まで到達する経路を、その速度と共に設定する経路生成手段と、前記障害物検出手段及び前記経路生成手段を搭載して移動する移動手段とを備え、もって、人混在環境において稼動する自律移動ロボット装置における飛び出し衝突回避方法であって、前記障害物検出手段により、当該自律移動ロボット装置の進行方向に存在する物体の端点と、当該端点との間の距離を測定し、前記障害物検出手段により前記物体の端点を検出した場合、当該端点を中心として、前記自律移動ロボット装置の、進行方向における、前記端点から飛び出す障害物との衝突を回避するよう、その経路と速度の少なくとも一方を制御する自律移動ロボット装置における飛び出し衝突回避方法が提供される。
なお、本発明では、前記に記載した自律移動ロボット装置、又は、かかる装置における飛び出し衝突回避方法において、前記経路生成手段は、当該端点を中心として、当該ロボット装置の停止距離と前記障害物が飛び出した時に当該ロボット装置が停止するまでに前記障害物が進む距離のうち、少なくとも一方を考慮して衝突回避領域を設定し、当該設定される衝突回避領域に基づいて前記端点から飛び出す障害物との衝突の可能性を判定することが好ましく、更には、前記経路生成手段は、前記衝突回避領域を基に判定された前記端点から飛び出す障害物との衝突の可能性により、その経路と速度の少なくとも一方を制御することが好ましい。
加えて、本発明によれば、やはり前記に記載した自律移動ロボット装置、又は、かかる装置における飛び出し衝突回避方法において、前記に記載した自律移動ロボット装置において、前記経路生成手段は、前記衝突回避領域を基に判定された前記端点から飛び出す障害物との衝突の可能性がある場合であって、当該ロボット装置の速度が減速が可能な場合には、当該速度を減速させ、当該ロボット装置の速度が減速が不可能な場合には、当該ロボット装置の行路を迂回させることが好ましく、更には、前記経路生成手段は、前記障害物が飛び出した時に当該ロボット装置が停止するまでに前記障害物が進む距離を、当該障害物の想定される最大速度に、前記ロボット装置の停止時間を乗算して求めることが好ましい。
上述した本発明によれば、人やロボットが行き交う環境下で使用される、特に、自律移動ロボット装置に関連し、飛び出しによる衝突を回避しながらも、迅速に移動可能であり、仕事効率を低下することのない自律移動ロボット装置及び自律移動ロボット装置の飛び出し衝突回避方法が達成されるという、優れた効果を発揮することが出来る。
以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。まず、添付の図１及び図２は、本発明の一実施形態になる自律移動ロボット装置の外観構造とその内部構成の一例を示す図である。
これらの図において、符号１は自律移動ロボット装置の全体であり、符号２は装置の移動手段であり、例えば、車輪とモータ、モータドライバなどから構成され、もって、自律移動ロボット装置１を床面上を自在に移動させる。
図中の符号３は、所謂、障害物検出部であり、例えば、レーザレーダと演算装置などから構成されており、周囲の物までの距離を測定し、同程度の距離が連続する領域を一の障害物として、その平均距離から自律移動ロボット装置１に対する相対位置を求めると共に、特に、例えば、連続する壁など、死角をつくっている障害物に関しては、その端点を求める。更には、例えば、カメラと画像処理装置などで構成される検出手段をも含んでおり、当該カメラで撮影した画像を画像処理装置で処理することにより、その背景画像から障害物を分離し、背景に対する障害物の位置を測定し、もって、背景や障害物の、自律移動ロボット装置１に対する相対位置を求める。なお、上述した測定は、周期的に行われ、前回測定データとの類似が大きいものを同一障害物として、相対位置の変化から各障害物の速度を求める。この類似の判断としては、位置、形状、色などが利用できる。なお、当該障害物検出手段３の処理能力の低い場合は、障害物の速度算出を省くことも可能であろう。
図中の符号４は、自己位置・速度検出部を示しており、当該自己位置・速度検出部４は、例えば、車輪の累積回転数を取得することにより、自律移動ロボット装置が存在する空間（平面）内における原点位置からの走行距離を求めることにより、当該自律移動ロボット装置の自己位置及び速度を算出する。
図中の符号５は、回避方法記憶部であり、具体的には、障害物を回避する経路を生成するためのアルゴリズムを記憶するものであり、例えば、内蔵したハードディスク（ＨＤＤ）内にアルゴリズムを書き込むことにより実現することが出来る。また、図中の符号６は、回避方法選択部であり、上述した回避方法記憶部５に回避情報として記憶されている回避方法の中から、適切な回避方法を選択するための演算装置である。なお、その具体的な選択方法については、後述する。
また、図中の符号７は経路生成部であり、具体的には、上記障害物検出手段３が検出した障害物の情報を基に、上記回避方法選択部６が選択したアルゴリズムに従って、自律移動ロボット装置１の移動経路を生成するための演算装置である。
更に、図中の符号８は回避方法通知部であり、上述した回避方法に関する情報を、例えば、無線ＬＡＮや近距離通信など通信により、他のロボット（以下、「他者」ともいう）に通知する。また、符号９は、他者回避方法取得部であり、他者が通知した回避方法に関する情報を通信により取得する。また、符号１０は制御手段を示しており、自律移動ロボット装置を構成する上記又は下記の各手段を制御する演算装置からなる制御部である。
即ち、図中の符号１１は個体識別情報通知手段であり、回避方法に関する情報のうち、個体識別情報など通信以外の手段で通知可能な情報を、例えば、ペイント、液晶ディスプレイなどの視覚的表示で他のロボットや人に通知する。そして、符号１２は個体識別情報検出手段であり、他者が個体識別情報通知手段１１で通知した情報を、例えば、カメラと画像処理装置で取得する。カメラで取得した画像を画像処理装置で処理することにより個体識別情報を検出し、更には、個体識別情報を検出した空間位置をも求める。
なお、上記で述べた自律移動ロボット装置は、所謂、高性能ロボットであり、以下、各個体を「ロボット」と称する。また、上記図１には、参考のため、低性能ロボット２２の外観構成が示されている。なお、図中の符号１１−ｃは、ランプによる回避方向情報であり、より具体的には、ロボットの左右に配置されたランプの何れかの点灯により、ロボットが左又は右にその進行方向を変更中であることを示す。更に、上述の構成以外にも、上記の自律移動ロボット装置は、図２にも述べる構成要件を備えている。
即ち、上記図１において、符号１１−ａは、ロボットの筐体表面にペイントした個体識別情報である。例えば、ロボット１９には「７１」と番号がペイントされている。これは各ロボットで異なる番号である。また、符号１１−ｂは、ロボット１９の液晶ディスプレイに表示した回避性能情報及び回避方向情報である。例えば、ロボット１９には現在、「Ａ」、「＝＞」と表示されており、ここで、「Ａ」は回避性能が高性能であることを示し、「＝＞」は現在の進行方向をロボットから見て左向きに変更中であることを示す。
次に、添付の図３は、上記自律移動ロボット装置において、特に、その経路生成部７により生成された移動経路の例を示す図である。ここで、符号４１は自己ロボット（以下、「自己」ともいう）を、また、符号４２、４３、４４は障害物を、それぞれ、示している。また、符号４１−ｂは、自己ロボット４１の現在速度を示すベクトルである。また、図中の他のベクトル４２−ｂ、４３−ｂ、４４−ｂも、それぞれ、障害物の現在速度を示している。このように、上述した経路生成部７は、自己ロボット４１と各障害物とが互いに衝突しないよう、その経路を算出する。以下、この経路生成方法を経路生成方法ａとする。
図４は、上記自律移動ロボット装置により生成された他の生成移動経路の一例を示す。この例は、上述した障害物検出部３の処理能力が低いことから障害物の速度が算出できない場合に、上記経路生成部７が生成する移動経路である。この場合、自己ロボット４１が障害物４２、４３、４４の現在位置に対応して、互いに衝突しないような経路を算出する。以下、この経路生成方法を経路生成方法ｂと呼ぶ。
続いて、添付の図５は、回避方法に関する情報の一例を示す。なお、この回避方法に関する情報は、上述した回避方法通知部により、例えば、無線ＬＡＮや近距離通信など、通信手段を介して他のロボット（以下、「他者」ともいう）に通知される。
この回避方法に関する情報に含まれる情報は、ロボットの性能により異なる。なお、この回避方法に関する情報についての具体的な内容は、以下に説明する。
（１）「回避性能」は、ロボットの障害物検出能力及び経路生成能力を示す情報であり、ロボットの構成によって異なる。例えば、高性能ロボットは、高精度で障害物の位置及び速度が検出可能であり、そのため、経路生成方法ａによる経路生成が可能である。一方、低性能ロボットは、障害物の速度の検出は出来ず、低精度な位置のみの検出が可能であることから、経路生成方法ｂによる経路生成を行う。
（２）「回避方向」は、回避するときに、右側へ回避するか左側へ回避するかの情報である。右側、左側の表現方法には２通りある。第１の表現方法は、現在の自己の進行方向に対して、自己の進行方向を左側に変更するか右側に変更するかである。第２の表現方法は、各障害物とすれ違う時に、自己ロボットから見て該障害物の右側を通るか左側を通るかである。回避方向情報には、いずれの表現方法で表すかの情報を含む。第１よりも第２の表現方法の方が、ロボット同士が互いの回避方向を認識する方がよりスムーズな回避経路を生成することが可能である。しかし、第２の表現方法は障害物の速度を検出してすれ違い時の位置関係を予測する必要があるため、低性能なロボットでは第２の表現方法で表すことはできない。
（３）「位置情報」は、通知元ロボットの現在位置情報である。回避方法に関する情報を取得したロボットが、取得した回避方法と障害物検出部３が検出した障害物との突き合わせなどに利用する。
（４）「個体識別情報」は、ロボット１体１体を識別するための各ロボット固有の番号を示す情報である。回避方法に関する情報を取得したロボットが、取得した回避方法と、後述する個体識別情報検出手段１２で取得した個体識別情報及び個体識別情報が存在する位置と、障害物検出手段３が検出した障害物の位置とを照らし合わせて、取得した回避方法と障害物検出手段３が検出した障害物とを突き合わせるために利用する。
なお、ロボットの構成により、上記（３）又は（４）の何れか一方があれば、取得した回避方法と障害物検出手段３が検出した障害物との突き合わせは可能であるので、上記（３）又は（４）の何れか一方があればよい。また、後述する自己と他者との回避方向の比較において、いずれの回避方向を優先するかを決める時にも用いることが可能である。例えば、個体識別情報を数値とし、数値の大小によって優先する方向を決める。
（５）「通知時刻」は、回避方法に関する情報を通知した時刻であり、後述する自己と他者の回避方向比較において、何れの回避方向を優先するかを決定するときなどに用いる。例えば、通知時刻が早い方を優先とする。回避方向の優先の決定方法は、上記（４）又は（５）の何れでもよく、不要なほうは、上記通知情報に含めなくても構わない。
（６）「連れの有無・連れの位置」は、自己に連れがあることを示すフラグと、その連れの現在位置を示す情報である。自己ロボットが他者と連れとの間を通らないようにすることを目的としている。
なお、添付の図６は、上記自律移動ロボット装置により生成された他の生成移動経路の一例を示す。図の符号９１が自己ロボット、符号９２、９３が自己ロボット９１に対して障害物となる他者である。自己ロボット９１が受信した、他者９２からの他者の回避方法に関する情報に、連れの有無や連れの位置情報が含まれていた場合、他者の回避方法に関する情報における自己位置情報及び連れの位置を検出した障害物の位置と照らし合わせて、該当する連れを伴うロボット同士を障害物として特定する。そして、経路生成手段７は、連れ同士の間を通る経路以外の経路を生成する。
（７）「通過禁止方向」は、他者が付近を通るときに通行してはいけない方向を示す情報である。
添付の図７は、上記の自律移動ロボット装置により生成された他の生成移動経路の一例を示す。図の符号１０１が自己ロボット、符号１０２が自己ロボット１０１に対して障害物となる他者、符号１０３がその他の障害物である。例えば、他者１０２が障害物１０３を検出して、自己ロボット１０１の「北」方向を他者１０２が通過すると危険と判断した時に通行禁止方向に「北」という情報を入れる。自己ロボット１０１が受信した、他者１０２からの他者回避方法情報の中に、通過禁止方向に関する情報が含まれていた場合、経路生成手段７は、指定された方向を通る経路以外の経路を生成する。
（８）「障害物検出情報」は、自己ロボットが検出した障害物の障害物位置・速度情報である。他者が経路生成を行う時に利用するためのものである。
添付の図８は、上記自律移動ロボット装置により生成された他の生成移動経路の一例を示す図である。符号１１１が自己ロボット、符号１１２が自己ロボット１１１に対して障害物となる他者、符号１１３、符号１１４がその他の障害物である。例えば、ロボット１１２が障害物１１３、１１４を検出した場合、障害物１１３、１１４の位置速度情報をロボット１１２は障害物検出情報に入れる。自己ロボット１１１が受信した、ロボット１１２からの他者回避方法情報の中に、上記障害物検出情報が含まれていた場合、経路生成部７は、自己ロボット１１１が検出した障害物にロボット１１２からの他者回避方法情報の中の障害物検出情報を含めて、全障害物を回避する経路を生成する。
図９は、上記自律移動ロボット装置が回避方法を選択する例を示す図である。自律移動ロボット装置１の回避方法選択部６は、他者回避方法取得部９が他のロボットの回避方法に関する情報を取得したか否かを判定し、取得した場合は、他のロボットの回避方法に関する情報の内容によって選択する回避方法を変更する。
他方、他のロボットが通知した回避方法に関する情報が取得されない場合は、回避方法に関する情報が取得されない場合の回避方法を選択し、取得された場合は取得された場合の回避方法を選択する。以下、前者を回避方法Ａ、後者を回避方法Ｂと呼ぶ。
回避方法Ａの場合、障害物に衝突せずに目的地まで到達する経路を生成する。複数の経路が考えられる場合は、そのうちの１つを選択する。選択基準としては、最短道のり、障害物に対して障害物の進行方向と反対側を通る経路などがある。
回避方法Ｂの場合、他のロボットが通知した回避方法に関する情報に基づいて、自己と他のロボットの回避方向を比較する。もし、両者が衝突する可能性がある場合、いずれか一方が回避方向を変更する。いずれが変更するかを決める方法の一例としては例えば自己と他のロボットの回避性能を比較し、回避性能が高い方が変更する。もし、同性能であった場合は、例えば、個体識別情報である固有番号を比較して、若い方を優先する。また、ほかの例では、通知時刻を比較して、早い方を優先する。そして、それで求めた回避方向を満たす目的地までの経路を生成する。
更に、本発明の特徴となる「飛び出し衝突防止」について説明する。なお、この「飛び出し衝突防止」は、例えば、壁などにより、自律移動ロボット装置の死角が作られ、当該死角から飛び出す可能性のある障害物（人、又は他のロボットなど）に対し、衝突を回避するための機能である。
添付の図１０により、本発明における「飛び出し衝突防止」の原理について説明する。即ち、図は、上記の自律移動ロボット装置が、例えば、速度「ｖ」で移動しており、その進行方向には、死角を作っている物体が存在している場合を示している。この場合、図に破線の丸で示すように、死角を作っている物体の裏側には、存在するかもしれない障害物（人、又は他のロボット）が死角から飛び出して来ることが想定される。なお、ここで、図の「Ｌ」は、死角を作っている物体の、特に、その端点からロボットまでの距離であり、「ａ」はロボットの停止距離（即ち、停止動作の開始から実際にロボットが停止するまでに移動する距離）であり、ロボットの速度に依存する。そして、「ｂ」は想定される障害物の移動距離であり、障害物の速度（例えば、想定最大速度）×ロボットの停止時間（即ち、停止動作の開始から実際にロボットが停止するまでの時間）であり、より具体的には、障害物が飛び出した時にロボットが緊急停止するまでに当該障害物が進む距離を示している。
なお、本発明によれば、基本的には、上記各距離「ａ」及び「ｂ」との関係を考慮して、例えば、以下の条件を満足するように自律移動ロボット装置の速度又は行路を制御することにより、人間が混在するオフィスや工場内での「飛び出し衝突防止」を図るものである。
Ｌ＞ａ＋ｂ
続いて、本発明の「飛び出し衝突防止」における、自律移動ロボット装置の障害物回避の方法について、添付の図１１を参照しながら説明する。即ち、図１１（ａ）は、ロボットが死角を作っている物体の端点の近傍において、その行路をその外側に迂回し、もって、障害物の飛び出しによる衝突を回避する様子を、他方、図１１（ｂ）は、ロボットが死角を作っている物体の端点の近傍において、その速度を低下（減速）することによって、障害物の飛び出しによる衝突を回避する様子を、それぞれ、示している。なお、図中のＥは、物体の端点を示している。そして、本発明では、これらの回避方法を、状況に応じて適宜採用することにより、より確実に、自律移動ロボット装置の障害物回避を行うと共に、人やロボットが行き交う環境下で使用され、障害物の飛び出しによる衝突を回避しながらも、かつ、迅速な移動可能であり、もって、仕事効率を低下することのない自律移動ロボット装置が達成される。
更に、添付の図１２及び図１３には、上記本発明の「飛び出し衝突防止」動作を達成するためのフローチャートが示されている。なお、このフローチャートは、上記制御部１０（図２を参照）を構成する演算装置の記憶部にソフトウェアとして記憶され、当該演算装置により実行されるものである。
まず、図１２において、処理が開始されると、まず、物体（即ち、壁など）の端点（図１１の符号「Ｅ」を参照）を検出し（ステップＳ１２１）、更に、自律移動ロボット装置自体の現在の速度「ｖ」を検出する（ステップＳ１２２）。続いて、上記の検出結果に基づいて、上記物体の端点を中心にして、半径（距離）Ｃｄの衝突回避領域を設定する（ステップＳ１２３）。なお、この突回避領域の半径（距離）Ｃｄは、障害物の飛び出し時にロボットが緊急停止するまでに当該障害物が進む距離「ｂ」と共に、上記検出した現速度「ｖ」にも依存しており、Ｃｄ＝ｆ（ｖ）又はＣｄ＝ｆ（ｂ，ｖ）として表すことが出来る。
その後、上記設定した衝突回避領域に基づいて、自律移動ロボット装置が現在の行路で、かつ、現速度で進行した場合、障害物（人、又は他のロボット）が死角（即ち、上記物体の端点）から飛び出した場合に、自律移動ロボット装置が当該障害物と衝突する可能性を判定する（ステップＳ１２４）。その結果、自律移動ロボット装置と当該障害物との衝突の可能性はない（「衝突可能性なし」）と判定された場合には、自律移動ロボット装置はそのままの速度で、現在の行路を進行することとなる（ステップＳ１２５）。他方、上記判定の結果、自律移動ロボット装置と当該障害物とが衝突する可能性がある（「衝突可能性あり」）と判定された場合には、以下の衝突回避処理を実行することとなる。
添付の図１３は、上記の判定において「衝突可能性あり」と判定された場合に実行される衝突回避処理を示す。即ち、上記で「衝突可能性あり」と判定された場合、まず、自律移動ロボット装置がその現速度「ｖ」を更に減速（低下）することが出来るか否かを判定する（ステップＳ１３１）。その結果、現速度「ｖ」の減速（低下）が可能であると判定された場合（図の「Ｙｅｓ」）には、自律移動ロボット装置はその現速度「ｖ」を低下し（所謂、徐行し）、もって、死角から飛び出す可能性のある障害物との衝突を回避する。他方、現速度「ｖ」の減速（低下）が不可能である場合（図の「Ｎｏ」）には、障害物との衝突を回避するための衝突回避路を選択・設定して、死角から飛び出す可能性のある障害物との衝突を回避する。即ち、以上の処理を繰り返して実行することにより、より確実に、自律移動ロボット装置の障害物回避を行うと共に、人やロボットが行き交う環境下で使用され、障害物の飛び出しによる衝突を回避しながらも、迅速な移動可能であり、ロボットの仕事効率を低下することもない。
更に、上述した自律移動ロボット装置の飛び出し衝突回避方法についてのより具体的な例について、添付の図１４（ａ）及び１４（ｂ）を参照しながら説明する。なお、これらの図では、本発明になる自律移動ロボット装置が、所謂、「Ｔ」字路を通過する場合の動作を示すものである。なお、これらの図において、符号２００はロボットの存在空間を仕切る壁面を示しており、特に、ロボットによって検出される壁面２００の輪郭が太線により示されている。また、図中の斜線部２０１は、ロボットが通行可能な領域を示しており、更に、「Ｅ」は壁面の端点を示す。そして、本発明になる自律移動ロボット装置１は、上記通行可能な領域（斜線部）の内部において、特に、進行中の死角となる上記壁面の端点「Ｅ」を中心に、障害物が飛び出し時にロボットが緊急停止するまでに当該障害物が進む距離「ｂ」と共に、ロボットの停止距離「ａ」を考慮しながら、その行路（符号２０２の２本の曲線で示す）及び／又は速度を決定する。
図１４（ａ）は、特に、ロボットが幅の広い「Ｔ」字路を通過する場合の例を示しており、図からも明らかなように、通路の幅が広いことから、端点「Ｅ」付近ではその行路を迂回することによって、可能性のある障害物の飛び出しによる衝突を回避している。他方、図１４（ｂ）は、特に、ロボットが幅の狭い「Ｔ」字路を通過する場合の例を示しており、この場合、図からも明らかなように、端点「Ｅ」付近ではその行路を迂回することが不可能であることから、ロボットの速度を低下する（所謂、徐行）ことによって、可能性のある障害物の飛び出しによる衝突を回避している。
更に、図１５（ａ）〜１５（ｅ）は、本発明になる自律移動ロボット装置１が、死角を形成する物体（この例では、パーティション２０３）から飛び出した人間３００との衝突を避ける様子が示されている。即ち、図１５（ａ）では、自律移動ロボット装置１は所定の速度で設定された行路に沿って進行しているが、図１５（ｂ）では、上記物体である、パーティション２０３の端点「Ｅ」を検出することによりその速度を低下（減速）する。その結果、図１５（ｃ）では、パーティション２０３から飛び出した人間２０３との衝突を避けるため、停止、又は、最低速度で徐行し、その後、図１５（ｄ）では、飛び出した人間が通過し、図１５（ｅ）では、再び、設定された行路に沿って所定の速度で進行する様子が示されている。
上述した自律移動ロボット装置において、障害物及び物体の端点を検出した場合の障害物回避方法の具体的な例について、添付の図１６（ａ）及び１６（ｂ）を参照しながら説明する。添付の図１６は障害物を検知した場合の取りうる回避経路を示している。（ａ）は物体の端点を検出していない場合、（ｂ）は物体の端点Ｅを検出した場合の例である。障害物を検知した場合、障害物の右側を通る回避経路と左側を通る回避経路が考えられる。（ａ）は物体の端点を検出していないので、死角から障害物が飛び出してくる可能性が無いため、たとえば、道のりが短いほうという選択基準で回避経路を選択する。図の例では破線で示した右側の回避経路よりも実線で示した左側の回避経路の方が道のりが短いので左側の回避経路を選択する。（ｂ）は物体の端点を検出しているので、死角から障害物が飛び出してくる可能性があるため、飛び出し衝突防止のために減速する必要がある。図の例では、実線で示した右側の回避経路の方が破線で示した左側の回避経路よりも減速量が少ないので、右側の回避経路を選択する。これにより、障害物を回避しつつ、飛び出し衝突も防止しつつできるだけ迅速に移動することが可能である。もし、一方の回避経路が物体の端点よりも十分に遠ければ、その回避経路を選択することにより、もし死角から障害物が飛び出してきても緊急停止をする必要も無く、よりスムーズに走行可能である。
なお、上記の実施例の詳細な説明においては、進行中の死角となる上記壁面の端点「Ｅ」を中心に、障害物が飛び出し時にロボットが緊急停止するまでに当該障害物が進む距離「ｂ」と共に、ロボットの停止距離「ａ」を考慮しながら、その行路及び／又は速度を決定するものとして説明したが、しかしながら、本発明はこれのみに限定されることなく、例えば、上記図１４（ｂ）に示すような幅の狭い「Ｔ」字路では、上記「ａ」を考慮せずに行路及び／又は速度を決定することも可能であろう。また、以上の説明では、距離「ｂ」は、障害物の、例えば、想定最大速度を考慮して決定されるものと説明されたが、しかしながら、無駄な減速や徐行を避け、ロボットの仕事効率を低下を防止するためには、例えば、ロボットの使用環境における経験を元に適宜設定されることが好ましいであろう。即ち、障害物が飛び出した時に、ロボットとの衝突を回避することが出来ればよい。また、以上の説明では、その例として、障害物が、死角を形成する壁面の端部「Ｅ」から飛び出す例についてのみ説明したが、しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、ロボットの行路の途中に存在する大きな物体について、同様に、適用することが出来ることは、当業者であれば明らかであろう。
本発明の一実施形態になる自律移動ロボット装置の全体外観構成の一例を示す斜視図である。 上記自律移動ロボット装置の内部構成の一例を示すブロック図である。 上記自律移動ロボット装置により生成された移動経路の例を示す図である。 上記自律移動ロボット装置により生成された他の生成移動経路の一例を示す図である。 上記自律移動ロボット装置における回避方法に関する情報の一例を示す図である。 上記自律移動ロボット装置により生成された他の生成移動経路の一例を示す図である。 上記自律移動ロボット装置により生成された他の生成移動経路の一例を示す図である。 上記自律移動ロボット装置により生成された他の生成移動経路の一例を示す図である。 上記自律移動ロボット装置が回避方法を選択する例を示す図である。 上記自律移動ロボット装置における飛び出し衝突防止の原理について説明する図である。 上記自律移動ロボット装置の障害物回避の方法について説明する図である。 上記自律移動ロボット装置における障害物回避の方法の一例を具体的に示すフローチャート図である。 上記の図１２と同様、上記自律移動ロボット装置における障害物回避の方法の一例を具体的に示すフローチャート図である。 上記自律移動ロボット装置が「Ｔ」字路を通過する場合の動作の一例を説明する図である。 上記自律移動ロボット装置が、死角を形成する物体から飛び出した人間との衝突を避ける様子を示す図である。 上記自律移動ロボット装置が、障害物及び物体の端点を検出した場合の障害物回避方法について説明する図である。
符号の説明
１…自律移動ロボット装置、２…移動手段、３…障害物検出手段、４…自己位置・速度検
出手段、５…回避方法記憶手段、６…回避方法選択手段、７…経路生成手段、８…回避方
法通知手段、９…他者回避方法取得手段、１０…制御手段。

Claims (2)

  1. 障害物を検出する障害物検出手段と、
    前記障害物検出手段で検出した前記障害物を、予め定められた回避方法に基づいて回避しながら目的地まで到達する経路を、その速度と共に設定する経路生成手段と、
    前記障害物検出手段及び前記経路生成手段を搭載して移動する移動手段とを備え、もって、人混在環境において稼動する自律移動ロボット装置であって、
    前記障害物検出手段は、更に、当該自律移動ロボット装置の進行方向に存在する物体の端点と、当該端点と当該自律移動ロボット装置との間の距離を測定し、
    前記経路生成手段は、前記障害物検出手段により検出した前記障害物を回避する迂回経路が複数求められ、さらに、前記障害物検出手段により前記物体の端点を検出した場合、当該物体の端点から飛び出す可能性のある障害物に対し、当該障害物が飛び出した時に当該自律移動ロボット装置が停止するまでに飛び出し障害物が進む飛び出し距離を、当該飛び出し障害物の想定される最大速度に当該自律移動ロボット装置の停止時間を乗算して求め、当該飛び出し距離と、当該自律移動ロボット装置が停止するまでに移動する停止距離のうち、少なくとも一方を考慮して、当該物体の端点を中心とした衝突回避領域を設定し、当該設定される衝突回避領域に基づいて当該物体の端点から飛び出す障害物との衝突の可能性を判定し、衝突の可能性がある場合に、前記複数の迂回経路の内、前記物体の端点から飛び出す障害物との衝突を回避するために制御する速度変更量が少ない経路を選択することを特徴とする自律移動ロボット装置。
  2. 少なくとも、障害物を検出する障害物検出手段と、前記障害物検出手段で検出した前記障害物を、予め定められた回避方法に基づいて回避しながら目的地まで到達する経路を、その速度と共に設定する経路生成手段と、前記障害物検出手段及び前記経路生成手段を搭載して移動する移動手段とを備え、もって、人混在環境において稼動する自律移動ロボット装置における飛び出し衝突回避方法であって、
    前記障害物検出手段により、当該自律移動ロボット装置の進行方向に存在する物体の端点と、当該端点と当該自律移動ロボット装置との間の距離を測定し、
    前記障害物検出手段により前記障害物を回避する迂回経路が複数求められ、さらに、前記物体の端点を検出した場合、当該物体の端点から飛び出す可能性のある障害物に対し、当該障害物が飛び出した時に当該自律移動ロボット装置が停止するまでに飛び出し障害物が進む飛び出し距離を、当該飛び出し障害物の想定される最大速度に当該自律移動ロボット装置の停止時間を乗算して求め、当該飛び出し距離と、当該自律移動ロボット装置が停止するまでに移動する停止距離のうち、少なくとも一方を考慮して、当該端点を中心とした衝突回避領域を設定し、衝突の可能性がある場合に、前記複数の迂回経路の内、前記物体の端点から飛び出す障害物との衝突を回避するために制御する速度変更量が少ない経路を選択することを特徴とする自律移動ロボット装置における飛び出し衝突回避方法。
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