JP5608592B2 - 自律移動装置及び自律移動制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、目標物に追従して自律的に移動する自律移動装置及び自律移動制御方法に関する。

移動する目標物を検知しながら、その目標物に追従して移動する自律移動装置が知られている。例えば、スーパーマーケット等の店舗内で使用される買い物カートを、使用者に追従するように移動させる自律移動装置が考えられている。この自律移動装置は、最初に使用者の特徴を登録しておき、この特徴をもとに使用者を捕捉して、使用者の移動に合わせて走行を制御する。

特開２０１０−２１１５１２号公報 特開２００６−１５５０３９号公報

目標物に追従するためには、常時、目標物を捕捉する必要があるが、障害物を避けて移動したり、目標物（使用者）と装置との間に障害物が入り込んだりした場合には、目標物を見失ってしまうおそれがある。この際、最初に使用する場合と同様にして使用者の特徴を登録できてしまうと、本来の使用者とは別の人物が使用者になりすまして、途中から自律移動装置を使用してしまうおそれがあった。

本発明が解決しようとする課題は、目標物の捕捉が中断された場合であっても、確実に特定の目標物の追従を再開することができる自律移動装置及び自律移動制御方法を提供することである。

実施形態によれば、移動する目標物に追従して自律的に移動する自律移動装置において、第１の認証情報を入力する第１の入力手段と、前記第１の入力手段により入力された前記第１の認証情報を記録する認証情報記録手段と、第１の目標物を捕捉する捕捉手段と、前記捕捉手段により捕捉された前記第１の目標物に追従するように走行させる走行制御手段と、前記第１の目標物の変更が指示された場合に、第２の認証情報を入力する第２の入力手段と、前記第２の認証情報と前記認証情報記録手段により記録された前記第１の認証情報とが一致するかを照合する照合手段とを具備し、前記照合手段により前記第２の認証情報と前記第１の認証情報とが一致すると照合された場合に、前記第１の目標物と異なる第２の目標物に追従するために、再度、前記第１の入力手段により第１の認証情報を入力し、前記走行制御手段は、再度、前記第１の認証情報が入力された後に、前記捕捉手段により捕捉された前記第２の目標物に追従するように走行させることを特徴とする。

本実施形態の自律移動装置の外観構成を示す斜視図。 本実施形態における制御ユニットの外観構成を示す図。 本実施形態における自律移動装置の機能構成を示すブロック図。 本実施形態における中央制御部における処理手順を示すフローチャート。 本実施形態における中央制御部における処理手順を示すフローチャート。 本実施形態における中央制御部における処理手順を示すフローチャート。 本実施形態における全方位障害物マップにおいて判別される障害物、自律移動装置、及び目標物（使用者）との関係の一例を示す図。 本実施形態における自律移動装置の本体部と、この本体部が追従する目標物と、本体部の近傍に位置する障害物との位置関係を示す図。 本実施形態における中央制御部における処理手順を示すフローチャート。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の自律移動装置１の外観構成を示す斜視図である。本実施形態における自律移動装置１は、例えばスーパーマーケット等の店舗内で使用される買い物カートとして実現される。

自律移動装置１は、既存の買い物カートを本体部とし、この構成に自律走行するための構成が付加されたものである。買い物カート（本体部）は、商品等を収容するためのカゴ２と、カゴ２を前後左右に自由に移動案内させるための４つの車輪３（３ａ，３ｂ，３ｃ…）が設けられている。車輪３ａ，３ｂは、自律制御によって走行するために駆動制御される駆動輪である。左右の駆動輪３ａ，３ｂは独立して制御され、その回転数の違いにより本体を時計方向または反時計方向にその場で旋回させることができる。その回転中心は、左右の駆動輪３ａ，３ｂを結ぶ車軸上の中間点Ｏである。

カゴ２の上部前方には、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）４と制御ユニット５が取り付けられている。
レーザレンジファインダ４は、自律移動装置１が追従しようとする目標物の特徴をレーザスキャンにより認識するためのものである。レーザレンジファインダ４は、カゴ２の前方にある目標物、すなわち使用者の特徴である容姿、体型の形状等をレーザスキャンによって検出し、特徴を表す認識信号を中央制御部２０に送信する。

制御ユニット５は、使用者によって操作されるもので、例えば図２に示すように、指紋センサ１０、表示装置１１、スピーカ１２、及び入力装置１３が収納されている。
指紋センサ１０は、使用者を識別するための認証情報として、バイオメトリクス情報である指紋データを入力するためのセンサである。指紋センサ１０は、例えば使用者が指先を接触させた状態で手前側に引くことで、指紋全体のパターンを示す指紋データを入力する。

表示装置１１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等によって構成されるもので、使用者に対する各種のメッセージ等を表示するために使用される。

スピーカ１２は、使用者へ注意を促すための警告音や音声メッセージ等を出力するために使用される。

入力装置１３は、使用者から自律移動装置１への指示を入力するためのもので、例えば複数のボタンあるいはスイッチにより構成される。複数のボタンあるいはスイッチは、例えば指紋センサ１０を用いた指紋データの入力（指紋入力オン）を指示するために操作される。

また、図１に示すように、自律移動装置１には、車輪３の近傍に移動制御ユニット６が搭載されている。移動制御ユニット６は、車輪３ａ，３ｂを回転駆動させるための機構が収納されている。また、移動制御ユニット６には、カゴ２の周囲の障害物を検出するための超音波センサ７（７−１〜７−ｎ）が設けられている。図１では、４つの超音波センサ７−１〜７−４のみを示しているが、移動制御ユニット６の反対側にも同様に複数の超音波センサ７が設けられている。超音波センサ７は、能動型距離センサであり、超音波信号を送受信することにより、周囲における障害物の有無およびその障害物までの距離をそれぞれ検知する。

図３は、本実施形態における自律移動装置１の機能構成を示すブロック図である。なお、前述した図１及び図２に既出の構成については詳細な説明を省略する。

自律移動装置１は、中央制御部２０、メモリ２１、超音波センサ制御部２２、一対のモータ２５ａ，２５ｂ、及び一対のエンコーダ２６ａ，２６ｂを、例えば移動制御ユニット６内に搭載している。

中央制御部２０は、例えばマイクロコンピュータで構成され、超音波センサ制御部２２、レーザレンジファインダ４、モータ２５ａ，２５ｂ、及び一対のエンコーダ２６ａ，２６ｂとそれぞれ電気的に接続されている。

中央制御部２０は、指紋センサ１０から使用者を識別するための指紋データ（第１の認証情報、第２の認証情報）を入力して、メモリ２１に登録指紋データ２１ａ／入力指紋データ２１ｂとして記録する。中央制御部２０は、レーザレンジファインダ４によって捕捉された目標物（使用者）の位置や超音波センサ制御部２２（超音波センサ７−１〜７−ｎ）によって検出される周囲の障害物に応じてモータ２５ａ，２５ｂを駆動して捕捉された目標物に追従するように走行させ、またレーザレンジファインダ４による目標物の捕捉が不能となった場合にモータ２５ａ，２５ｂを停止させる（走行制御手段）。

また、中央制御部２０は、レーザレンジファインダ４による目標物の捕捉が不能となった場合に、指紋センサ１０から、再度、指紋データ（第２の認証情報）を入力し、この指紋データ（入力指紋データ２１ｂ）と先に登録されている登録指紋データ２１ａとが一致するかを照合する（照合手段）。中央制御部２０は、登録指紋データ２１ａと入力指紋データ２１ｂとが一致すると照合された場合に、再度、レーザレンジファインダ４により捕捉された目標物に追従するように走行させる。

超音波センサ制御部２２は、信号線２７を介して接続された複数の超音波センサ７−１〜７−ｎをそれぞれ制御する。超音波センサ制御部２２は、予め決められたタイミングで、超音波センサ７−１〜７−ｎに動作開始のトリガ信号を出力する。トリガ信号を受信した超音波センサ７−１〜７−ｎは、超音波信号（所定数の超音波パルスからなる信号）を送信する。超音波信号は、自律移動装置１の進行方向に障害物があると、その障害物で反射するので、超音波センサ７−１〜７−ｎは、その反射波を受信する。超音波センサ７−１〜７−ｎは、所定レベル以上の反射波を受信すると、超音波信号を送信した時刻から反射波を受信した時刻までの時間差を計測する。この時間差は、超音波信号の飛行時間である。超音波センサ７−１〜７−ｎは、超音波信号の飛行時間と音速から、障害物までの距離を算出する。算出された距離を示す距離データは、超音波センサ制御部２２にて収集される。超音波センサ制御部２２は、超音波センサ７−１〜７−ｎから収集した障害物までの距離データを中央制御部２０に伝送する。

モータ２５ａ，２５ｂは、中央制御部２０からの指令により駆動輪３ａ，３ｂにそれぞれ動力を与え、駆動輪３ａ，３ｂを独立して回転させる。
一対のエンコーダ２６ａ，２６ｂは、駆動輪３ａ，３ｂの回転を検知し、検知データを中央制御部２０に与える。中央制御部２０は、エンコーダ２６ａ，２６ｂからの検知データを用いた演算により、本体部の自己位置を推定する。そして、レーザレンジファインダ４で捕捉した目標物の本体部に対する相対位置情報を算出し、この相対位置情報と周囲障害物の情報とから決定される本体部の進行方向Ｓに従い、モータ２５ａ，２５ｂに駆動指令を与えて、本体部を進行方向Ｓに走行させる。

次に、本実施形態における自律移動装置１の動作について、図４、図５、及び図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。図４〜図６は、中央制御部２０における処理手順を示すフローチャートである。

自律移動装置１は、買い物カートとして実現されており、例えばスーパーマーケットの入口近くに置かれている。自律移動装置１（買い物カート）を利用しようとする使用者（買い物客）は、自律移動装置１に自分を識別させるための認証情報を登録することにより、自分用の買い物カートとして追従させることができる。

まず、中央制御部２０は、入力装置（ボタン）１３が操作されることにより、新規登録の指示が入力されると（ステップＡ１）、指紋センサ１０から指紋データを入力可能とするために指紋入力オン状態にする（ステップＡ２）。

ここで、使用者が指紋センサ１０に指先を接触させて、指紋を読み取らせるための操作をすると、指紋センサ１０により指紋データが読み取られる。中央制御部２０は、指紋センサ１０から指紋データが入力されると（ステップＡ４のＹｅｓ）、認証情報として利用可能な特徴点を含むように正しく指紋データが入力されたかを判別する。

ここで、使用者による指紋読み取りの操作が正しくない、あるいは指先が汚れているなどして、正しく指紋データが読み取れなかった場合には（ステップＡ４のＮｏ）、中央制御部２０は、表示装置１１に再入力を促すメッセージを表示したり、あるいはスピーカ１２から警告音（あるいは音声メッセージ）を出力させる。

同様にして、中央制御部２０は、使用者が指紋を読み取らせるための操作をすることで指紋センサ１０により指紋データが読み取られると、正しく指紋データが入力されたかを判別する（ステップＡ３，Ａ４）。正しく指紋データが読み取られると（ステップＡ４のＹｅｓ）、中央制御部２０は、入力された指紋データを、使用者を識別するための認証情報としてメモリ２１に記録する（ステップＡ５）。以下、メモリ２１に記録された使用者識別用の指紋データを登録指紋データ２１ａと称する。

中央制御部２０は、登録指紋データ２１ａの記録が完了すると、使用者に追従して自律移動を開始する準備として、超音波センサ制御部２２を介して超音波センサ７−１〜７−ｎから取り込んだ障害物までの距離データやレーザレンジファインダ４からの認識信号に基づいて、本体部を中心とし、超音波センサ７−１〜７−ｎが検知できる範囲内での全方位障害物マップを作成する（ステップＡ６）。

また、中央制御部２０は、追従の対象とする目標物（使用者）を捕捉するために、レーザレンジファインダ４によるレーザスキャンを実行させる（ステップＡ７）。この時、使用者は、制御ユニット５に設けられた指紋センサ１０に対して、指紋データを入力するための操作をしているため、レーザレンジファインダ４の前に立っていることになる。従って、レーザレンジファインダ４によるレーザスキャンによって目標物（使用者）を捕捉することができる。レーザレンジファインダ４は、例えば使用者の特徴である容姿、体型の形状等をレーザスキャンによって検出し、特徴を表す認識信号を中央制御部２０に送信する。
なお、全方位障害物マップの作成と目標物を捕捉する処理は、何れを先に実行しても良い。

中央制御部２０は、全方位障害物マップを作成すると共に目標物を捕捉すると（ステップＡ８のＹｅｓ）、全方位障害物マップをもとに判別される障害物を避けて、進行可能な空間に存在する目標物の中心に進行方向Ｓを設定する（ステップＡ９）。

図７は、全方位障害物マップにおいて判別される障害物４０、自律移動装置１、及び目標物（使用者）３０との関係の一例を示す図である。
図７においては、本体部の一対の駆動輪３ａ，３ｂを結ぶ軸をＸ軸とし、一対の駆動輪３ａ，３ｂの中間点である回転中心Ｏを通るＸ軸と直交する軸をＹ軸とする。

中央制御部２０は、本体部の回転中心Ｏから放射状に広がる空間を、障害物４０が存在する空間Ａ２，Ａ４，Ａ６と、障害物４０が存在しない空間Ａ１，Ａ３，Ａ５とに区分する。中央制御部２０は、目標物３０が捕捉された空間が、障害物４０が存在する空間であるか障害物４０が存在しない空間であるかを判定する。障害物４０が存在する空間であれば、目標物３０は本体部が進行可能な空間内に存在していないと判別する。障害物４０が存在しない空間であれば、目標物３０は本体部が進行可能な空間内に存在していると判別する。

図７に示す例では、目標物３０は、障害物４０が存在しない空間Ａ１で捕捉されている。従って、中央制御部２０は、目標物３０は本体部が進行可能な空間内に存在していると判別することができる。

中央制御部２０は、本体部の進行方向Ｓを決定すると、進行方向Ｓに本体部を向けるために旋回動作が必要であるか判定する。例えば、図７では、進行方向Ｓが直進（Ｙ軸方向）でないため旋回動作が必要であると判定する（ステップＡ１０のＹｅｓ）。

旋回動作が必要であると判定した場合には（ステップＡ１０のＹｅｓ）、中央制御部２０は、本体部の旋回が可能であるか、すなわち旋回のための動作によって障害物４０と接触しないかを判定する。

図８は、自律移動装置１の本体部と、この本体部が追従する目標物３０と、本体部の近傍に位置する障害物４０ｃとの位置関係を示している。図８に示す例の場合、目標物３０が存在する空間は、障害物が存在しない空間であり、中央制御部２０は、本体部の進行方向Ｓを、本体部の回転中心Ｏと目標物３０の中心Ｃとを結ぶ線上に決定する。この進行方向Ｓに本体部を向けるためには、本体部の時計方向への旋回動作が必要である。

中央制御部２０は、本体部の駆動輪３ａ，３ｂを結ぶＸ軸について、回転中心Ｏより図８中右側を正の軸とし、左側を負の軸とする。また、回転中心Ｏを通りＸ軸と直交するＹ軸について、Ｘ軸より図８中上側を正の軸とし、下側を負の軸とする。中央制御部２０は、本体部を時計方向へ旋回動作させる必要がある場合は、Ｘ軸とＹ軸がいずれも正の領域、または、Ｘ軸とＹ軸がいずれも負の領域において、障害物４０ｃが検出されているか否かを判別する。また、本体部を反時計方向へ旋回動作させる必要がある場合は、Ｘ軸が正の領域でＹ軸が負の領域、または、Ｘ軸が負の領域でＹ軸が正の領域において、障害物４０ｃが検出されているか否かを判別する。障害物４０ｃが検出されていない場合、中央制御部２０は、旋回可能と判別する。

中央制御部２０は、障害物４０ｃが検出されている場合、本体部から障害物４０ｃまでの間隔Ｗが、予め設定されている安全間隔以上であるか否かを判別する。本体部から障害物４０までの間隔Ｗが安全間隔以上の場合には、中央制御部２０は、旋回可能と判別する（ステップＡ１１のＹｅｓ）。

これに対し、本体部から障害物４０までの間隔Ｗが安全間隔未満の場合には、中央制御部２０は、旋回不可能と判別する（ステップＡ１１のＮｏ）。図８に示す例では、本体部の時計方向の旋回に対し、Ｘ軸とＹ軸が何れも負の領域において障害物４０ｃが検出されており、しかもその間隔Ｗが安全間隔未満であるので、中央制御部２０は、旋回不可能と判別する。図８において、本体部を進行方向Ｓに向けて旋回させたときの本体部の位置を破線で示す。図示するように、本体部を進行方向Ｓに向けて旋回させた場合には、本体部の左後方が障害物４０ｃと衝突するので、旋回させることはできない。

旋回不可能と判別した場合（ステップＡ１１のＮｏ）、中央制御部２０は、進行方向の旋回角度を０度に設定（補正）する（ステップＡ１２）。すなわち、中央制御部２０は、図８に示すように、旋回領域内に障害物４０があるときには、進行方向Ｓを直進方向Ｓｙに補正する。

こうして、本体部の進行方向Ｓを必要に応じて補正したならば、中央制御部２０は、進行方向Ｓの近傍に障害物４０が有るか否かを判別する。例えば、中央制御部２０は、本体部の車幅と、全方位障害物マップが示す障害物の位置とから、進行方向Ｓｙに進行した際の本体部と障害物との最小間隔を算出する。そして、最小間隔が予め設定されたしきい値間隔より小さい場合には、進行方向近傍に障害物有りと判別する（ステップＡ１３のＹｅｓ）。

一方、最小間隔がしきい値間隔以上の場合には、中央制御部２０は、進行方向近傍に障害物無しと判別する（ステップＡ１３のＮｏ）。なお、しきい値間隔は、任意の値であり、本体部が障害物の近傍を実際に通過したときに、障害物の影響を受けないと推定される安全な間隔の最小値を設定する。

進行方向近傍に障害物無しと判別された場合（ステップＡ１３のＮｏ）、中央制御部２０は、モータ２５ａ，２５ｂにそれぞれ駆動指令を与えて、本体部を進行方向Ｓに走行させる（ステップＡ１７）。

一方、進行方向近傍に障害物有りと判別された場合（ステップＡ１３のＹｅｓ）、中央制御部２０は、障害物から一定距離だけ離れる方向に本体部が進行するように、本体部の進行方向を補正する（ステップＡ１４）。このとき、中央制御部２０は、補正した進行方向によって進行が可能であるか、すなわち補正した進行方向に応じて本体部を旋回させた際に障害物と衝突してしまうか否かを判別する。進行方向を補正するために本体部を旋回させた際に障害物と衝突してしまうと判定された場合には、中央制御部２０は、補正不可と判別して（ステップＡ１５のＹｅｓ）、モータ２５ａ，２５ｂの駆動を停止させる（ステップＡ２０）。

一方、進行方向の補正が可能な場合（ステップＡ１５のＮｏ）、中央制御部２０は、補正後の進行方向の近傍に障害物が有るか否かを再度判別する。その結果、障害物が存在しない場合には（ステップＡ１６のＮｏ）、中央制御部２０は、補正後の進行方向を本体部の進行方向として確定し、モータ２５ａ，２５ｂにそれぞれ駆動指令を与えて、本体部を進行方向に走行させる（ステップＡ１７）。

これに対し、補正後の進行方向の近傍に障害物が有ると判別された場合（ステップＡ１６のＹｅｓ）、中央制御部２０は、モータ２５ａ，２５ｂの駆動を停止させる（ステップＡ２０）。この場合、レーザレンジファインダ４によって使用者を追従している状態であれば、使用者が障害物を避けられる位置に移動することで、中央制御部２０は、再度、前述したように、使用者を追従するように進行制御する（ステップＡ７〜Ａ１７）。

中央制御部２０は、以上のような処理手順を繰り返すことにより、周囲の障害物を適切に避けて使用者（目標物）を追従するように移動し、また進行方向に障害物が存在すれば避けるように進行を補正することができる。また、進行方向の障害物を回避できない場合には、中央制御部２０は、一時的に自律移動装置１の進行を停止させて衝突を回避することができる。

また、中央制御部２０は、進行制御によって自律移動装置１が予め決められた位置に到達し、使用者による入力装置１３への操作によって買い物カートの使用終了が指示されると、メモリ２１に記録された登録指紋データ２１ａを消去して動作を停止させる。例えば、スーパーマーケットのレジやカート置き場などに到達した場合に使用者によって終了が指示される。買い物カートの使用終了に合わせて自律移動装置１に登録された登録指紋データ２１ａを消去することで、個人情報である指紋データの外部流失等を確実に防ぐことができる。

ところで、自律移動装置１の進行制御による移動中あるいは停止中において、使用者がレーザレンジファインダ４により追従ができないほど早く移動したり、使用者とレーザレンジファインダ４との間に障害物が入り込むなどした場合には、レーザレンジファインダ４による捕捉が不能となる場合がある。

中央制御部２０は、レーザレンジファインダ４により使用者（目標物）の捕捉が不能となったことを検出すると（ステップＡ８のＮｏ）、モータ２５ａ，２５ｂを停止させる（ステップＡ２１）。この場合、中央制御部２０は、表示装置１１に認証情報の再入力を促すメッセージを表示したり、あるいはスピーカ１２から警告音（あるいは音声メッセージ）を出力させる。また、中央制御部２０は、指紋センサ１０から指紋データを入力可能とするために指紋入力オン状態にする（ステップＡ２２）。

ここで、使用者が指紋センサ１０に指先を接触させて、指紋を読み取らせるための操作をすると、指紋センサ１０により指紋データが読み取られる。中央制御部２０は、指紋センサ１０から指紋データが入力されると（ステップＡ２３のＹｅｓ）、認証情報として利用可能な特徴点を含むように正しく指紋データが入力されたかを判別する。

ここで、使用者による指紋読み取りの操作が正しくない、あるいは指先が汚れているなどして、正しく指紋データが読み取れなかった場合には（ステップＡ２４のＮｏ）、中央制御部２０は、表示装置１１に再入力を促すメッセージを表示したり、あるいはスピーカ１２から警告音（あるいは音声メッセージ）を出力させる。

同様にして、中央制御部２０は、使用者が指紋を読み取らせるための操作をすることで指紋センサ１０により指紋データが読み取られると、正しく指紋データが入力されたかを判別する（ステップＡ２３，Ａ２４）。正しく指紋データが読み取られると（ステップＡ２４のＹｅｓ）、中央制御部２０は、入力された指紋データを、登録指紋データ２１ａとの照合対象とする入力指紋データ２１ｂとしてメモリ２１に一時記録する。

中央制御部２０は、入力指紋データ２１ｂが記録されると、登録指紋データ２１ａと一致するかを照合する。すなわち、買い物カートの利用を開始する際に、最初に自律移動装置１に指紋データを登録した使用者が、指紋データの再入力をしたか判別するための認証処理を実行する（ステップＡ２５）。なお、指紋データを用いた照合処理については、既存の技術を用いて実行されるものとする。例えば、指紋の模様をつくる「隆線」「端点」「分岐点」等を特徴データとして照合を行う。

ここでは、高い照合精度の認証処理を実行する。すなわち、他人許容率を下げて（本人拒否率を上げて）認証処理を実行することで、他人による「なりすまし」ができないようにする。ここで、登録指紋データ２１ａと入力指紋データ２１ｂとが一致して、認証ＯＫと判定されると（ステップＡ２６のＹｅｓ）、中央制御部２０は、初期の状態と同様にして、使用者（目標物）を捕捉して、追従するように走行制御を実行する（ステップＡ６〜Ａ１８）。

このように、高い照合精度の認証処理をすることで、確実に本来の使用者であることを確認して追従を再開させることができる。従って、他人による「なりすまし」によって、他人に買い物カートを途中から使用されるといったことを防ぐことができる。

一方、登録指紋データ２１ａと入力指紋データ２１ｂとが一致せず、認証ＮＧ（失敗）と判定されると（ステップＡ２６のＮｏ）、中央制御部２０は、１回目の認証処理よりも認証精度を下げて、再度、認証処理を実行する。すなわち、他人許容率を上げて（本人拒否率を下げて）認証処理を実行することで、認証ＯＫと判定され易くする。認証精度を下げる場合には、例えば、照合処理で用いる特徴データ数を減らしたり、特徴データの一致を判定するためのしきい値を下げるなど、任意の方法を用いることができる。

このように、高い照合精度の認証処理によって認証ＮＧだった場合には、認証精度を下げて、再度、認証処理を実行することで、使用者が認証されやすくする。これにより、使用者の捕捉が不能になった後、追従を再開させる際に、本来の使用者であるにも係わらず認証ＯＫとならず、指紋データを入力するための操作を繰り返さなければならないといった状況を回避できる。認証精度を下げることによって他人許容率は上がるが、意図的な「なりすまし」のための指紋データの入力がなければ、他人を誤って認証する可能性が低いため、利便性を優先している。

ここで、登録指紋データ２１ａと入力指紋データ２１ｂとが一致して、認証ＯＫと判定されると（ステップＡ２８のＹｅｓ）、中央制御部２０は、初期の状態と同様にして、使用者（目標物）を捕捉して、追従するように走行制御を実行する（ステップＡ６〜Ａ１８）。

なお、前述した説明では、２段階で認証処理を実行するものとしているが（ステップＡ２５，Ａ２７）、照合精度を下げた１回の認証処理のみを実行するようにしても良い（ステップＡ２７）。照合精度を下げた１回の認証処理では、他人が本来の使用者であると誤って認証されてしまう可能性が上昇するが、認証処理に要する処理時間の短縮を図ることができる。

このようにして、自律移動装置１（買い物カート）による使用者の捕捉が不能となった場合であっても、再度、認証情報（指紋データ）を入力することで本来の使用者であることを認証して、同じ使用者を対象とした捕捉と追従を再開することができる。また、再度、認証情報（指紋データ）を入力して認証処理を実行する場合には、照合精度を下げて認証が実行することで、使用者本人であれば認証失敗が繰り返される可能性が低くなるので、認証情報（指紋データ）の再入力を繰り返すといった無駄な手間を発生させないで済む。

なお、前述した説明では、自律移動装置１（買い物カート）の使用者を１人として説明しているが、複数の使用者を対象とすることができる。例えば、家族でスーパーマーケットに買い物に来た場合に、家族のうち何れかの人に自律移動装置１を追従させるようにする。この場合、自律移動装置１を使用する前の認証情報の新規登録時に、自律移動装置１を追従させようとする複数の人の認証情報を登録しておく。中央制御部２０は、複数の人の登録指紋データ２１ａをメモリ２１に記録する。複数の人の認証情報を登録する場合には、自律移動装置１は、例えば最後に登録した人を目標物として捕捉して、追従を開始するものとする。

そして、買い物途中で目標物の捕捉が不能となった場合、最初に認証情報を登録済みの何れかの人によって認証情報（指紋データ）が入力されると、入力指紋データ２１ｂが先に記録されている複数の登録指紋データ２１ａの何れかと一致しているかを照合する。何れかの登録指紋データ２１ａと入力指紋データ２１ｂとが一致すると判別された場合、中央制御部２０は、新たな使用者を捕捉して、追従を開始させる。

なお、使用者の捕捉が不能となった場合だけでなく、例えば入力装置１３（ボタン）の操作によって使用者変更を指示するようにしても良い。この場合、中央制御部２０は、使用者変更の指示に応じて停止制御によって自律移動装置１を停止させた後、指紋入力をオンして、新たな使用者の認証情報を入力する。以下、同様にして認証処理を実行する。

認証処理については、前述したように、照合精度を下げることによって認証され易くすることで、認証情報の再入力を繰り返すといった手間を回避できる。

このようにして、家族などの複数の人について認証情報を新規登録しておくことで、買い物途中などで自律移動装置１を追従させる使用者を容易に変更することが可能となる。

なお、予め複数の人について認証情報を新規登録しておくのではなく、使用者を変更しようとする時に、新規に認証情報を登録できるようにしても良い。この場合の中央制御部２０の処理について、図９のフローチャートに示している。

図９に示すステップＡ１７は、図５に示すフローチャートのステップＡ１７に相当する。中央制御部２０は、進行制御によって自律移動装置１を走行させている間に、例えば入力装置１３（ボタン）の操作によって登録（使用者）変更が指示されると（ステップＢ１のＹｅｓ）、停止制御によって自律移動装置１を停止させた後（ステップＢ２）、指紋センサ１０から指紋データを入力可能とするために指紋入力オン状態にする（ステップＢ３）。

ここで、それまでの使用者によって認証情報（指紋データ）を入力させる。使用者が指紋センサ１０に指先を接触させて、指紋を読み取らせるための操作をすると、指紋センサ１０により指紋データが読み取られる。中央制御部２０は、指紋センサ１０から指紋データが入力されると（ステップＢ４のＹｅｓ）、認証情報として利用可能な特徴点を含むように正しく指紋データが入力されたかを判別する。

ここで、使用者による指紋読み取りの操作が正しくない、あるいは指先が汚れているなどして、正しく指紋データが読み取れなかった場合には（ステップＢ５のＮｏ）、中央制御部２０は、表示装置１１に再入力を促すメッセージを表示したり、あるいはスピーカ１２から警告音（あるいは音声メッセージ）を出力させる。

同様にして、中央制御部２０は、使用者が指紋を読み取らせるための操作をすることで指紋センサ１０により指紋データが読み取られると、正しく指紋データが入力されたかを判別する（ステップＢ４，Ｂ５）。正しく指紋データが読み取られると（ステップＢ５のＹｅｓ）、中央制御部２０は、入力された指紋データを入力指紋データ２１ｂとしてメモリ２１に一時記録すると共に、先に登録されている登録指紋データ２１ａと照合する。ここでは、例えば照合精度を下げて認証処理を行うものとする。

ここで、登録指紋データ２１ａと入力指紋データ２１ｂとが一致せず、認証ＮＧと判定されると（ステップＢ７のＮｏ）、中央制御部２０は、自律移動装置１を停止させたままにして、新規の認証情報の登録を受け付けないようにする。

一方、認証ＯＫと判定されると（ステップＢ７のＹｅｓ）、中央制御部２０は、新たに指紋センサ１０から指紋データを入力可能とするために指紋入力オン状態にする（ステップＢ８）。

ここで、新たな使用者が指紋センサ１０に指先を接触させて、指紋を読み取らせるための操作をすると、指紋センサ１０により指紋データが読み取られる。中央制御部２０は、指紋センサ１０から指紋データが入力されると（ステップＢ９のＹｅｓ）、認証情報として利用可能な特徴点を含むように正しく指紋データが入力されたかを判別する。

ここで、使用者による指紋読み取りの操作が正しくない、あるいは指先が汚れているなどして、正しく指紋データが読み取れなかった場合には（ステップＢ１０のＮｏ）、中央制御部２０は、表示装置１１に再入力を促すメッセージを表示したり、あるいはスピーカ１２から警告音（あるいは音声メッセージ）を出力させる。

同様にして、中央制御部２０は、使用者が指紋を読み取らせるための操作をすることで指紋センサ１０により指紋データが読み取られると、正しく指紋データが入力されたかを判別する（ステップＢ９，Ｂ１０）。正しく指紋データが読み取られると（ステップＢ１０のＹｅｓ）、中央制御部２０は、メモリ２１に記録された既存の登録指紋データ２１ａを削除し、新たに入力された指紋データを新規の登録指紋データ２１ａとしてメモリ２１に記録する（ステップＢ１１）。

以下、前述と同様にして、中央制御部２０は、新たな使用者を捕捉して、追従するように走行制御を実行する（ステップＡ６〜Ａ１８，Ｂ１〜Ｂ１１）。

このようにして、自律移動装置１（買い物カート）の使用途中であっても、任意に使用者を変更して、自律移動装置１を追従させることが可能となる。

なお、前述した説明によれば、レーザレンジファインダ４を設けて使用者の形状を特徴として検出しているとしているが、レーザレンジファインダ４に代えて画像センサを設け、使用者の容姿、体型の形状だけでなく、着用衣服等の色や柄などを特徴として検出するようにしても良い。この場合、１つの特徴をもとに追従しても良いし、複数の特徴を組み合わせて使用者を追従するようにしても良い。

また、前述した説明では、使用者を識別するための認証情報として指紋データを用いているが、例えば指先や手のひらなどの静脈パターンや掌紋など、その他のバイオメトリクス情報を使用することも可能である。その他のバイオメトリクス情報を用いる場合には、その使用する情報を入力するためのセンサ等が指紋センサ１０に代えて自律移動装置１に実装されるものとする。

また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

また、前述した実施の形態において記載した処理は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで各種装置に提供することができる。また、通信媒体により伝送して各種装置に提供することも可能である。コンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、または通信媒体を介してプログラムを受信し、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。

１…自律移動装置、２…本体、７−１〜７−ｎ…超音波センサ、３ａ，３ｂ…駆動輪、２０…中央制御部、２１…メモリ、２１ａ…登録指紋データ、２１ｂ…入力指紋データ、２２…超音波センサ制御部、２３…通信インターフェイス、２４…レーザレンジファインダ、２５ａ，２５ｂ…モータ、２６ａ，２６ｂ…エンコーダ。

Claims (6)

1. 移動する目標物に追従して自律的に移動する自律移動装置において、
   第１の認証情報を入力する第１の入力手段と、
   前記第１の入力手段により入力された前記第１の認証情報を記録する認証情報記録手段と、
   第１の目標物を捕捉する捕捉手段と、
   前記捕捉手段により捕捉された前記第１の目標物に追従するように走行させる走行制御手段と、
   前記第１の目標物の変更が指示された場合に、第２の認証情報を入力する第２の入力手段と、
   前記第２の認証情報と前記認証情報記録手段により記録された前記第１の認証情報とが一致するかを照合する照合手段とを具備し、
   前記照合手段により前記第２の認証情報と前記第１の認証情報とが一致すると照合された場合に、前記第１の目標物と異なる第２の目標物に追従するために、再度、前記第１の入力手段により第１の認証情報を入力し、
   前記走行制御手段は、再度、前記第１の認証情報が入力された後に、前記捕捉手段により捕捉された前記第２の目標物に追従するように走行させることを特徴とする自律移動装置。
2. 前記第１の認証情報及び前記第２の認証情報はバイオメトリクス情報であり、
   前記バイオメトリクス情報を入力するためのセンサをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の自律移動装置。
3. 前記照合手段による照合精度を下げて、前記第１の認証情報と前記第２の認証情報との照合をすることを特徴とする請求項２記載の自律移動装置。
4. 前記認証情報記録手段は、前記第１の入力手段から入力された複数の第１の認証情報を記録し、
   前記照合手段は、前記第２の認証情報と前記複数の第１の認証情報との照合をすることを特徴とする請求項２または請求項３記載の自律移動装置。
5. 前記走行制御手段により予め決められた場所に移動された場合に、前記認証情報記録手段により記録された前記第１の認証情報を消去する消去手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の自律移動装置。
6. 移動する目標物に追従して自律的に移動する自律移動制御方法であって、
   第１の認証情報を入力する第１の入力工程と、
   前記第１の入力手段により入力された前記第１の認証情報を記録する認証情報記録工程と、
   第１の目標物を捕捉する捕捉工程と、
   前記捕捉工程により捕捉された前記第１の目標物に追従するように走行させる走行制御工程と、
   前記第１の目標物の変更が指示された場合に、第２の認証情報を入力する第２の入力工程と、
   前記第２の認証情報と前記認証情報記録手段により記録された前記第１の認証情報とが一致するかを照合する照合工程と、
   前記照合工程により前記第２の認証情報と前記第１の認証情報とが一致すると照合された場合に、前記第１の目標物と異なる第２の目標物に追従するために、再度、前記第１の入力工程により第１の認証情報を入力する工程と、
   再度、前記第１の認証情報が入力された後に、前記捕捉工程により捕捉された前記第２の目標物に追従するように走行させることを特徴とする自律移動制御方法。

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