JPH1185273A - 自律走行ロボット用経路生成装置および経路生成方法およびそのためのプログラムを格納した記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自律走行ロボット用経路生成装置および経路
生成方法およびそのためのプログラムを格納した記憶媒
体に関し，データ作成を容易にする。 【解決手段】 通路の直線部および曲がり角および交差
点および部屋をそれぞれブロックとし，各ブロックの種
類と各ブロック間の接続情報およびブロック座標および
ブロック座標間の変換パラメータを含むブロック情報の
ブロックの種類とブロック間接続情報とに基づいて，ロ
ボットの走行路の交差点および曲がり角のブロックをノ
ードとし他のブロックを直線で表し，ブロックの長さを
重み付けしてノードとノード間を結ぶ直線によりブロッ
ク地図を作成し，ブロック地図に基づいて出発位置と最
終目標位置との間のコストが最小となる走行経路のブロ
ックを求め，最小コストの経路ブロックの各ブロック毎
に定められた座標系とブロック間の座標変換パラメータ
とに基づいてロボットの走行データを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，自律走行ロボット
の走行経路を求め，走行データを生成する自律走行ロボ
ット用経路生成装置そのためのプログラムを格納した記
憶媒体に関するものである。

【０００２】病院や介護施設等の医療福祉施設では食事
の搬送や，リネン類等の洗濯物を自動的に搬送する自律
走行ロボットの開発が望まれている。また，オフィスや
学校等では夜間の監視業務等に使用できる自律走行可能
なロボットが必要とされている。このような自律走行ロ
ボットに対して，施設内の環境を表す地図に基づいて自
動的に簡単に経路を求め，ロボットの走行データを簡単
に生成することができる自律走行ロボットの経路生成装
置が必要である。

【０００３】

【従来の技術】従来のロボットの走行経路の生成（ロボ
ットの走行データを生成すること）は，施設全体を１つ
の平面として表した環境地図をもとに，その地図上で走
行する経路に沿って，ポイントとなる点をロボットの走
行プログラムに作業者が記録することにより行われてい
た。例えば，各地図上の曲がり角等をポイントとして求
め，地図のＸＹ座標（地図にひとつだけ定めた基準座標
（ワールド座標））と進行方向をロボット内に走行デー
タとして記録した。そして，ロボットのスタート地点か
ら目標地点までの各ポイントに対してこのような走行デ
ータを作成し記録する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため，従来のロボ
ットの走行計画では，目的地や経路の変更は，作業者が
予め地図上の位置を確認して座標を求め，それを基にロ
ボットの走行に適した形式のデータを作成して入力する
必要があった。また，生成した経路に壁情報や障害物情
報を付加することができなかった。さらにこのデータは
地図に一つだけ定められた座標系（ワールド座標）に基
づいて作れるために座標をきめることが難しく，走行経
路の変更データを作成することは多大に労力を費やす作
業であった。

【０００５】特に，医療福祉施設では，対象となる部屋
や被介護者のベッドの位置が頻繁に変更されるため，ロ
ボットの走行経路の変更も頻繁に行う必要がある。ま
た，ベット等の部屋に付属する機器の位置の変更は，部
屋単位に把握されるため（同じ形状で同じベッド数の部
屋について全て同時に変更される），機器の位置の変更
があった場合には，地図全体を変更する必要があり，看
護婦や介護者がその変更をもとにロボットのデータを変
更することは不可能であった。そのため，ロボットデー
タの変更には専門技術者を必要としていた。

【０００６】さらに，ロボットが自律的に走行するため
には，壁の位置，ベッドの位置等の詳細な記述を地図上
に示す必要があり，大きなメモリを必要とする。本発明
は，自律装置ロボットの走行経路の生成を簡単に行うこ
とのできる自律走行ロボット用経路生成装置および経路
生成方法およびそのためのプログラムを格納した記憶媒
体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は，自律走行する
ロボットの走行経路を生成する装置において，ロボット
の走行する経路を求める対象の施設の通路の直線部およ
び曲がり角および交差点および部屋をそれぞれブロック
とし，各ブロックの種類と各ブロック間の接続情報およ
びブロック座標およびブロック座標間の変換パラメータ
を含むブロック情報のブロックの種類とブロック間接続
情報とに基づいて，ロボットの走行路の交差点および曲
がり角のブロックをノードとし他のブロックを直線で表
し，ブロックの長さを重み付けしてノードとノード間を
結ぶ直線によりブロック地図を作成するブロック地図生
成部と，該ブロック地図に基づいて出発位置と最終目標
位置との間のコストが最小となる走行経路のブロックを
求めるコスト最小ブロック経路生成部と，該コスト最小
の経路ブロックのブロック情報に含まれる各ブロック毎
に定められた座標系とブロック間の座標変換パラメータ
とに基づいてロボットの走行データを作成する走行経路
生成部とを備える。

【０００８】図１は本発明の基本構成を示す。図１にお
いて，１は入力部であって，データを入力するものであ
る。

【０００９】２はデータ保持部であって，入力されたデ
ータおよび作成されたブロック地図，リスト等を保持す
るものである。５はブロック情報保持部であって，ブロ
ック間の接続情報，ブロックの大きさ，ブロック座標等
のブロック情報を保持するものである。また，ブロック
情報は必要に応じて，障害物の位置，部屋等におけるロ
ボットの走行可能経路を表すパターンを含むものであ
る。

【００１０】６はロボット初期位置のデータを表す。１
０はブロック地図生成部であって，ブロック情報をもと
にブロック地図を生成するものであり，例えば，通路の
曲がり角，交差点等をノードし，それ以外のコストを距
離とした重みデータをもつエッジとするグラフを作成す
るものである。

【００１１】１２は最小コストノード生成部であって，
ロボットの初期位置から各ノードまでの最小コスト（例
えば最短経路）の経路を求めるものである。１３は最小
コストブロック経路生成部であって，最終目標位置のノ
ードもしくは最終目標位置がノードでなければそれに最
も近いノードを求め，その初期位置からそのノードまで
の最小コスト経路のブロックを求めるものである。

【００１２】１４は走行経路生成部であって，最小コス
ト経路のブロックの座標をもとに座標変換して，経路デ
ータとするものである。１５は出力部であって，生成し
た経路データを出力するものである。

【００１３】図２は，図１の本発明の基本構成の動作説
明図である。図２ (a)は，環境地図の例を示すものであ
る。Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ
７，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１０はブロックであって，通路であ
る。そのうち，Ｂ０，Ｂ３，Ｂ７，Ｂ９，Ｂ１０はノー
ドになるブロックである。

【００１４】図２ (b)は，図２ (a)の環境地図を抽象化
したブロック地図である。通路の曲がり角（Ｂ０，Ｂ
２，Ｂ７，Ｂ９），交差点（Ｂ４）をノードとし，それ
以外の通路をエッジとし，エッジの通路の長さをエッジ
の重みとしたグラフである。

【００１５】図２を参照して，図１の構成の動作を説明
する。Ａを出発点とし，ロボットの走行する最終目標位
置（到達目標）をＣとする。図２ (a)の地図をもとにし
て，入力データとしてロボットの走行可能な通路をブロ
ック Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ
７，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１０に分割し，各ブロックに座標系
を定める。ブロックの長さ方向をＹ，幅方向をＸとし，
右手座標系もしくは左手座標系等に統一して座標原点，
座標軸，および隣接座標との回転角度等の位置関係を表
すパラメータ（隣接座標との間で走行データを座標変換
するために必要）を定め，ブロック情報とする。また，
ブロックの長さ，幅，隣接ブロック番号，ノードとなる
ブロックであるか等のブロック情報をデータ入力手段に
より入力する。ブロック情報はデータ保持部に保持され
る。また，データ入力手段によりロボッドの初期位置
Ａ，目標位置Ｃを入力する。各データはデータ保持部２
に保持される。

【００１６】ブロック地図生成部１０は入力されたブロ
ックの種類，接続関係，大きさ等のブロック情報をもと
にブロック地図を生成する。ブロック地図は，曲がり
角，交差点のブロックをノードし，それ以外の通路をエ
ッジとして抽象化した地図（グラフ）であり，例えばコ
ストとして通路の長さを重み（コスト）とする。

【００１７】最小コストノード生成部１２はブロック地
図における各ノードの初期位置からそれぞれのノードま
でのコストが最小（例えば最短経路）を求める。最小コ
ストブロック経路生成部１３は，最終目標位置のノード
もしくは最終目標位置がノードでない場合にはそのエッ
ジに最も近いノードを求め，求められているそのノード
までの最小コスト（最短経路）に基づいて，初期位置か
ら目標位置までの最小コスト（最短経路）のブロックを
求める。

【００１８】走行経路生成部１４は各ブロックの座標系
をもとに，隣接ブロックの座標系の原点と自身の座標系
の原点の関係，座標系の回転角度等の座標変換パラメー
タを考慮してそれぞれの座標系にロボットの通過する座
標（例えば，ブロックの入口と出口の座標等）を座標変
換する。走行経路の各ブロックについて座標変換し，ロ
ボットの初期位置から最終目標位置までのロボットの走
行データを求める。走行データは各ブロックに共通に定
めた基準座標（ワールド座標）あるいはブロック毎の座
標データのいずれで表しても良い。

【００１９】本発明によれば，ロボットの最小コストの
走行経路を簡単に求めることができ，ロボットの走行対
象の施設の配置等が変更されて，走行経路を変更する場
合にも簡単に変更したデータ作成することができ，変更
された条件での最適走行経路を簡単に求めることができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】図３は本発明の走行経路生成装置
と自律走行ロボットの実施例を示す図である。本実施の
形態ではコストとして距離を用いることとし，目標位置
までの最短経路を求めることとする。このため，最小コ
ストは最短距離となる。

【００２１】図３ (a)は本発明の走行経路生成装置を，
パソコン等のコンピュータにより構成し，コンピュータ
により生成した走行データを自律走行ロボットに入力す
る場合の構成を示す。

【００２２】図３ (a)において，３０は記憶媒体であっ
て，走行経路生成プログラム（ブロック地図生成プログ
ラム，最短距離ノード生成プログラム，最短ブロック経
路生成プログラム（以後最小コストは最短距離であるた
め，以後この表現を用いる）を含む）を格納するもので
あり，磁気記憶媒体，光記憶媒体等である。

【００２３】３１は走行経路生成プログラムである。３
２はコンピュータであって，ＣＰＵ，走行経路生成プロ
グラム，データ記憶部等により自律走行ロボットの走行
経路を生成するものである。

【００２４】３３は走行経路生成装置であって，ＣＰ
Ｕ，走行経路生成プログラム，データ記憶部等により構
成されるものである。３４は入力装置であって，データ
を入力するものである。

【００２５】３５は出力装置であって，生成された走行
経路データ等を出力するディスプレイ，プリンタ等であ
る。あるいは，生成されたデータ等を記憶する外部記憶
装置等である。

【００２６】３６は記憶データ入力装置であって，磁気
ディスクドライブ，ＣＤＲＯＭドライブ等である。４１
は自律走行ロボットである。

【００２７】４２はデータ入力部であって，自律走行に
必要なデータを入力するものである。４３は走行データ
保持部であって，自律走行に必要なデータを保持するも
のである。

【００２８】４４は駆動部であって，自律走行データに
基づいてロボットを走行させるものである。図３ (a)の
構成において，記憶データ入力装置３６により記憶媒体
３０の走行経路生成プログラムをコンピュータ３２に入
力し，走行経路経路生成装置３６とする。入力装置３４
により環境地図のデータ（ブロック情報），ロボット初
期位置，最終目標ブロック番号等を走行経路生成装置３
３に入力する。走行経路生成装置３３は入力データに基
づいて最小コストの経路を求め，ロボットの走行データ
を作成し，保持する。走行経路生成装置３３で生成され
た走行データは自律走行ロボット４１のデータ入力部４
２から入力され，走行データ保持部４３に保持される。
駆動部４４は保持されている走行経路のデータに基づい
てロボットを駆動する。

【００２９】図３ (b)は走行経路生成装置を自律走行ロ
ボットの内部にもつ場合の構成を示す。図３ (b)におい
て，３１’は記憶媒体である。

【００３０】３４は入力装置であって，ブロック情報，
ロボットの初期位置，最終目標ブロック等を入力するも
のである。３３は走行経路生成装置であって，自律走行
ロボットの内部に保持されたものである。

【００３１】３５は出力装置であって，生成された走行
経路データ等を出力するディスプレイ，プリンタ等であ
る。あるいは，出力されるデータを記憶する外部記憶装
置等である。

【００３２】４２はデータ入力部であって，入力装置３
４，記憶媒体３１’等から走行経路の生成に必要なデー
タを入力するものである。４３は走行データ保持部であ
る。

【００３３】４４は駆動部である。図３ (b)の構成にお
いて，記憶媒体３１’に記憶されている走行経路作成プ
ログラムが自律走行ロボット４１に入力され，走行経路
生成装置３３が構成される。また，ブロック情報，ロボ
ット初期位置，最終目標ブロック等のデータが入力装置
３４から入力される。走行経路生成装置３３は，ブロッ
ク情報，初期位置，最終目標位置等に基づいてロボット
の走行経路を生成し，走行データ保持部４３はそのデー
タを保持する。駆動部４４は走行データ保持部４３に保
持されている走行データに基づいて，ロボットを駆動す
る。

【００３４】図４は環境地図の例である。図４におい
て，Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ
７，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１０，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３，Ｂ
１４，Ｂ１５，Ｂ１６，Ｂ１７，Ｂ１８，Ｂ１９，Ｂ２
０は，ブロックであって，ロボットの走行する通路であ
る。

【００３５】Ｂ２，Ｂ３，Ｂ６，Ｂ９，Ｂ１２，Ｂ１
７，Ｂ１９は通路の交差点であって，ノードである。図
３の例ではノードとなるブロックは丁字路のみである
が，ノードになり得るブロックはその他の複数路の交差
路（十字路等），曲がり角等である。

【００３６】図５はブロックタイプの例を示す。図５に
おける括弧付きの番号はデータ構成表にブロック情報と
して記録される項目番号である。図５ (a)はタイプ０の
ブロックであって，突き当たりの通路である。ブロック
は自身の座標をもち，基準ブロックは隣接するブロック
との位置関係を定める基準のブロックである。タイプ０
のブロックはエッジとなるブロックある。

【００３７】図５ (b)はタイプ１のブロックであって，
通り抜けできるブロックである。ブロック自身の座標系
をもち，隣接するブロックとの関係を定めるために隣接
するブロックの一方を基準ブロックとする。タイプ１の
ブロックはエッジとなるブロックである。

【００３８】図５ (c)はタイプ２のブロックであって，
曲がり角のブロックである。自身の座標系をもち，隣接
するブロックとの位置関係を定めるために隣接するブロ
ックの１つを基準ブロックとする。タイプ２のブロック
はノードとなるブロックである。

【００３９】図５ (d)はタイプ３のブロックであって，
丁字路である。自身の座標系をもち，隣接ブロックとの
位置関係を定めるために隣接するブロックの１つを基準
ブロックとする。タイプ３のブロックはノードになるブ
ロックである。

【００４０】図５ (e)はタイプ４のブロックであって，
十字路である。自身の座標系をもち，隣接するブロック
との位置関係を定めるために，隣接するブロックの一つ
を基準ブロックとする。タイプ４のブロックはノードに
なるブロックである。

【００４１】図５の各タイプにおいて，各ブロックの座
標系は基準ブロックに対して平行移動した関係でセット
されているが，各ブロックの座標原点は任意の位置にと
ることができる。そして，ブロックの構成データ（ブロ
ック情報であって，詳細は後述する）を求める時に基準
ブロックの座標系と自身のブロックに対する相対位置関
係（座標原点の関係，回転角度等）を定義する。相対位
置関係はブロック間の座標変換のパラメータとする。

【００４２】図６は本発明のブロック構成データの例で
あり，ブロック情報である。図４の環境地図のブロック
構成データである。図６のブロック構成データにおい
て，１番目の項目(1) はブロック番号である。０はブロ
ック番号Ｂ０，１はブロック番号Ｂ１等である。

【００４３】２番目の項目(2) は図５のタイプ番号であ
る。０はタイプ０，１はタイプ１，２はタイプ２等であ
る。ノードになるタイプは図５で説明したように，タイ
プ２〜タイプ４であり，エッジはタイプ０とタイプ１で
ある。

【００４４】３番目の項目(3) は基準ブロックである。
例えば，ブロック０の基準ブロックはブロック１である
ことを示す。４番目の項目(4) は隣接ブロックを示し，
タイプ０のブロックは基準ブロック以外にないので−１
で表す（例えば，ブロックＢ１５等）。また，タイプ１
とタイプ２の場合には，基準ブロックと反対側の隣接ブ
ロック番号を示す。例えば，ブロック０の場合に，基準
ブロックは１であるので，その反対側の隣接するブロッ
クの番号２とする。タイプ３，タイプ４のブロックの場
合には対象ブロック（自身のブロック）から基準ブロッ
クをみた時に左側に位置する隣接するブロックの番号で
ある。例えば，ブロックＢ２の基準ブロックはＢ０であ
り，ブロックＢ２からブロックＢ０を見た時に左側にあ
るブロックＢ１５である。

【００４５】５番目の項目(5) はタイプ３とタイプ４の
場合において，対象ブロック（自身のブロック）から基
準ブロックをみた時に右側に位置するブロック番号であ
る。例えば，ブロックＢ２の基準ブロックはＢ０であ
り，ブロックＢ２からＢ０を見た時に左側にあるブロッ
クＢ１６である。タイプ０，タイプ１のブロックに対し
ては存在しないので−１とする。また，タイプ２の場合
にも存在しないが，タイプ２の場合には曲がり角の角度
を(6) に記録する（図６では存在しない）。

【００４６】６番目の項目(6) はタイプ４のブロックの
場合であり，対象ブロック（自身のブロック）に対して
基準ブロックと反対側に隣接するブロック番号である。
存在しない場合には−１とする（図６の場合には，全ブ
ロックに対して存在しない）。

【００４７】７番目の項目(7) はブロックの長さＹであ
る。例えば，ブロックＢ０の辺の長い方向をＹ軸とし
て，その長さ６０００を表す。８番目の項目(8) はブロ
ックの幅Ｘである。例えば，ブロックＢ０の辺の短い方
向をＸ軸として，その長さ３６００を表す。

【００４８】９番目の項目(9) は自身の座標系と基準ブ
ロックの座標系に対する回転角度を表す。ブロックＢ０
の座標系，ブロックＢ１の座標系を図４に示すように定
めた時に，ブロックＢ０の場合，基準ブロックはＢ１で
あり，ブロックＢ０の座標系を１８０度回転するとブロ
ックＢ１１の座標系になるので，回転角度を１８０とす
る。

【００４９】１０番目の項目(10)は自身のブロックのＸ
座標の基準ブロックのＸ座標に対する位置を示す。１１
番目の項目(11)は自身のブロックのＹ座標の基準ブロッ
クのＹ座標に対する位置を示す。

【００５０】１２番目の項目(12)は，タイプ１におい
て，基準ブロックと反対側にあるブロックの座標原点の
自身のブロックのＸ方向のオフセットである。部屋デー
タ（個室，床部屋等のブロック情報）はそれぞれに接続
する接続ブロック番号と部屋の大きさ，配置のパターン
で表す。

【００５１】図７は本発明の走行経路生成装置の実施例
構成を示す。図７において，５１はデータ保持部１であ
って，ブロック情報，ロボット初期位置，ロボット最終
目標位置，部屋情報等を保持するものである。

【００５２】５２’はブロック情報１であって，ブロッ
ク番号１の情報である。５３はブロック情報２であっ
て，ブロック番号２の情報である。５４はロボット初期
位置である。

【００５３】５５はロボット最終目標位置である。５６
は部屋情報１であって，部屋番号１の情報である。５７
は部屋情報２であって，部屋番号２の情報である。

【００５４】ブロック情報１において，６１はブロック
番号である。６２はブロックの大きさ（長さ，幅等）で
ある。

【００５５】６３は座標データであって，原点位置，基
準ブロック，基準ブロックの座標系に対する自身の座標
系の回転角度，オフセット等により構成されるものであ
る。６４は基準ブロックおよび接続ブロックであって，
隣接するブロックの番号である。

【００５６】６５はタイプであって，ブロックタイプで
ある。６６は曲がり角度であって，タイプ２のブロック
の曲がり角度である。部屋情報１において，６７は障害
情報であって，ブロックの中のロボットの走行障害物の
座標である。

【００５７】７１は部屋番号である。７２は接続ブロッ
クの番号であって，部屋が隣接するブロックの番号であ
る。７３は室内走行パターンであって，室内をロボット
が走行できる経路のパターンを表す（図１１参照）。

【００５８】データ保持部２において，７５はブロック
順序リストであって，求められた走行経路のブロック番
号を通過する順番に表すものである。

【００５９】７６は座標変換リストであって，求められ
た走行経路のブロック間の座標の関係を表すものであ
る。ブロック間の座標変換は次の式により行う。

【００６０】

【数１】 Ｘ，Ｙ：次目標ブロックで表した現在のブロック原点位
置（ブロック座標の原点） θ：次目標ブロックで表した現在のブロック姿勢（ブロ
ック座標の基準座標に対する回転角度） 変換式は， ＯＰ＝ＡＯｎ ・・・・・・・・・・・・・(2) Ｏｎ：現在のブロック座標での表現 Ｏｐ：次目標ブロック座標での表現 である。

【００６１】７７は基準座標系でのブロック間接続点リ
ストであって，求められた走行経路のブロックの通過点
を基準座標（ワールド座標）により表したものである。
各ブロックの通過点をそれぞれのブロックの座標系で表
すために現ブロックの出口の座標データを次目標ブロッ
クの入り口の座標データとして座標変換する必要があ
る。現ブロックが次目標ブロックの基準座標になってい
る場合にはデータ構成表の座標変換パラメータにより変
換する。現ブロックが次目標ブロックの基準ブロックで
ない場合には，データ構成表から自身のブロックとの位
置関係，オフセットがわかるのでそこから座標変換パラ
メータを求め，座標変換する。

【００６２】７８は走行経路点列であって，求められた
走行経路の点列であり，ブロックに障害物がある場合に
は，その障害物を回避する経路である。走行経路点列に
はブロック番号を点列に対応付けて記録する。

【００６３】８１はブロック地図生成部である。８４は
最短ブロック経路生成部である。９１は走行経路生成部
である。

【００６４】９３はブロック順序リスト生成部であっ
て，ブロックの初期位置から最終目標位置までの経路の
うちコストが最小の経路を求めるものである。９４は座
標変換リスト生成部であって，走行経路の各ブロックの
隣接座標との関係に基づく座標変換を表すリストを生成
するものである。

【００６５】９５は基準座標系でのブロック間接続点リ
スト生成部であって，基準座標系で，ブロック間の接続
点のリストを生成するものである。９６はブロック番号
をもつ走行経路点列生成部であって，走行経路の基準座
標系での点列をブロック番号とともに生成するものであ
る。障害物等があれば，障害物を回避する走行経路を生
成する。

【００６６】図８は本発明の実施例の各種リストを示
す。図８ (a)は走行経路ブロックリストであって，図４
の環境地図において，ブロック０をロボットの出発点，
ブロック１３を最終目標ブロックとした時，最小コスト
として求まる経路を示す。

【００６７】図８ (b)は，走行経路の各ブロックの走行
経路において隣接するブロックとの関係において決めら
れる座標変換パラメータのリストである。次のブロック
座標に対する座標原点（次目標ブロックで表した現在ブ
ロックの原点）と座標回転角度（次目標ブロックで表し
た現在ブロックの姿勢）をブロック毎に保持するもので
ある。

【００６８】図８ (c)はブロック座標での接続点（Ａ，
Ｂ，Ｃ等）の座標，ワールド座標系に変換した接続点の
座標をブロック対応に保持するものである。接続点（ブ
ロックの入口と出口の座標）は，例えば，通路の幅の中
心の座標で表す。

【００６９】図８ (d)は走行経路の点列を表すリストで
ある。図８ (d)は走行経路の点列を表し，基準座標系で
表すものである。例えば，ブロックＢ５に障害物がある
のて，ブロックＢ５では障害物を迂回して経路（Ｋ−Ｌ
−Ｍ−Ｎ）を求める。

【００７０】図９は本発明の実施例のフローチャートで
ある。環境地図をもとに，ブロック番号，座標系等を定
め，図５のブロック構成データを作成し，入力部により
入力する。ブロック構成データはブロック情報としてデ
ータ保持部に保持される。また，ロボット初期位置を入
力する。ロボット初期位置はデータ保持部に保持され
る。また，部屋データを入力する。部屋データはデータ
保持部に部屋情報として保持される。

【００７１】Ｓ１ ブロック地図生成部８１はブロック
構成データを読み込む。ブロック地図作成部は交差点の
ブロックをノードし，それ以外のブロックをエッジとし
て，ブロック地図を作成する。

【００７２】Ｓ２，Ｓ３ 最短距離ノード生成部８３は
ロボットの初期位置を読み込み，ロボットの初期位置を
ノードとして，各ノードまでの距離コストＯを設定す
る。 Ｓ４ ダイクストラ法により各エッジの長さ（Ｌｅｎｇ
ｔｈ）を距離コストとして，各ノードまでの最短距離コ
ストを計算する。

【００７３】Ｓ５ ロボットが到達する目標の部屋の部
屋データからその部屋が接続するブロックを求め，最初
の目標ブロックとする。 Ｓ６ 目標ブロックがノードであるか判定する。ノード
であればＳ７の処理を行い，ノードでなければＳ８の処
理をする。

【００７４】Ｓ７ ブロック順序リスト生成部９３は，
目標ブロックがノードであれば，隣接するノードで最小
コストとなるブロックを次の目標ブロックに設定する。
例えば，図３において，ロボット初期位置がＢ０であっ
て，目標ブロックがＢ９であれば，次の目標ブロックを
Ｂ３にする。

【００７５】Ｓ８ ブロック順序リスト生成部９３は，
エッジが接続しているノードのコストを比較し，最小コ
ストのノードを目標ブロックとして登録する。例えは，
ロボット初期位置がＢ０であって，目標ブロックがＢ１
０であれば，次の目標ブロックをＢ９とする。

【００７６】Ｓ１０ ブロック順序リスト生成部９３
は，次目標ブロックが初期位置のブロックか判定し，初
期位置のブロックでなければ，Ｓ７以降の処理を，初期
ブロックに到達するまで繰り返す。

【００７７】Ｓ１１ 座標変換リスト生成部９４は，走
行経路のブロックに対して座標変換リストを生成する。
また，座標変換パラメータにより接続点の座標を座標変
換して，各ブロックでの座標系の接続点の座標を求め
る。

【００７８】Ｓ１２ 基準座標系のブロック間座標変換
リスト生成部９５は，基準となる座標系への各接続点変
換とブロック番号リストを生成する。 Ｓ１３ 走行経路点列生成部は，ブロック番号を持った
走行経路の点列を生成する。

【００７９】図１０は以上のようにして求めたロボット
の走行経路の例を示す。ブロックＢ０を初期位置，最終
目標位置を個室４２３の入口までの経路のうちコストの
最小な経路を求めたものである。ブロック内に障害物が
ある場合には，障害物を回避して走行する経路の通過点
の座標を与える。

【００８０】なお，Ｂ２（６０００），Ｂ３（６００
０），Ｂ９（１６７０００），Ｂ１２（２５９０５）等
の括弧内の数字はコストを表す。図１１はブロック内に
障害物がある場合と，部屋の内部の走行パターンの例を
示す。

【００８１】図１１ (a)において，ブロック内の通過点
Ｐ，Ｑの座標をブロック座標Ｂｌｏｃｋ−Ａで表す。図
１１ (a)の場合，Ｐ（（ＷＩＤＴＨ−ｗｉｄｔｈ）／
２，Ｙ ₀ ），Ｑ（（ＷＩＤＴＨ−ｗｉｄｔｈ）／２，Ｙ
₀ ＋ｌｅｎｇｔｈ）で表す。

【００８２】ロボットの通行経路はＲ（ブロックの入
口）−Ｐ−Ｑ−Ｓ（ブロックの出口）Ｓで表すことがで
きる。図１１ (b)， (c)は部屋の中の走行経路のパター
ンの例を示す。

【００８３】医療福祉施設等における部屋の構成は，部
屋の大きさ（Ｒｗ，Ｒｌ），形状，ベッド数等によっ
て，一定に決められている。図１１ (b)， (c)はベッド
数が４の場合について例示したものである。この場合，
例えば，図１１ (b)と図１１ (c)の２つのパターンがあ
り，ロボットの走行経路も２つのパターンに決められ
る。

【００８４】従って，部屋の構成に応じてあらかじめパ
ターンを求めておき，パターン１もしくはパターン２を
選択することによりロボットの走行経路を容易に決定す
ることができる。

【００８５】各部屋の走行経路を部屋の座標系で，図示
のように座標で求めておき，各部屋の座標定の原点（Ｒ
ｘ，Ｒｙ）をそれぞれの部屋に隣接している廊下のブロ
ックの座標系で表しておくことにより容易に部屋毎の走
行経路を生成できる。

【００８６】上記のように，本発明によれば，ブロック
地図において，交差点，曲がり角をノード，その他をエ
ッジ（辺）とし，エッジ部分に相当するブロックの長さ
を距離とした重み付けグラフを構成することで，最短経
路間作等を効率良く行うことができる。また，施設内の
地図をブロックに分割することで，ロボットは，各ブロ
ック毎に構成情報をもつ。このため，壁，障害物の位置
等はすべてブロック毎の座標系で取り扱えるため，変更
等の取扱が容易になる。また，ベッドの情報等を全て１
つのブロック内で保持できるため，位置変更時はブロッ
ク内記述の変更で対応できる。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば，ロボットの走行路をブ
ロックに分割し，ブロック毎の座標系でデータを作成で
きる。そのため，ロボットの走行路を求めるためのデー
タを容易に作成することができ，最小コストの走行経路
を簡単に求めることができる。また，ロボットの走行対
象の施設の配置等が変更されても，ブロック毎の座標系
で取り扱えるので，変更データを容易に作成することが
できる。そのため，変更された条件での最小コスト経路
を容易に求めることができる。

【００８８】また，部屋の走行経路はパターン化されて
いるので，部屋内の物の配置が変更され，そのような変
更が施設の他の部屋においても共通になされたような場
合にも，走行路のパターンを変更するだけで良いので，
施設全体の走行路の変更を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す図である。

【図２】本発明の基本構成の動作説明図である。

【図３】本発明の走行経路生成装置と自律走行ロボット
の実施例を示す図である。

【図４】本発明で使用する環境地図の例を示す図であ
る。

【図５】本発明のブロックタイプの例を示す図である。

【図６】ブロック構成データの例を示す図である。

【図７】本発明の走行経路生成装置の実施例構成を示す
図である。

【図８】本発明の各リストの例を示す図である。

【図９】本発明の実施例のフローチャートを示す図であ
る。

【図１０】本発明の経路生成結果の例を示す図である。

【図１１】本発明の障害物と部屋の走行パターンの例を
示す図である。

【符号の説明】

１：入力部 ２：データ保持部 ５：ブロック情報 ５’：ブロック地図 ６：ロボット初期位置 ７：最終目標情報 １０：ブロック地図生成部 １２：最小コストノード生成部 １３：最小コストブロック経路生成部 １４：走行経路生成部 １５：出力部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自律走行するロボットの走行経路を生成
   する装置において，ロボットの走行する経路を求める対
   象の施設の通路の直線部および曲がり角および交差点お
   よび部屋をそれぞれブロックとし，各ブロックの種類と
   各ブロック間の接続情報およびブロック座標およびブロ
   ック座標間の変換パラメータを含むブロック情報のブロ
   ックの種類とブロック間接続情報とに基づいて，ロボッ
   トの走行路の交差点および曲がり角のブロックをノード
   とし他のブロックを直線で表し，ブロックの長さを重み
   付けしてノードとノード間を結ぶ直線によりブロック地
   図を作成するブロック地図生成部と，該ブロック地図に
   基づいて出発位置と最終目標位置との間のコストが最小
   となる走行経路のブロックを求めるコスト最小ブロック
   経路生成部と，該コスト最小の経路ブロックのブロック
   情報に含まれる各ブロック毎に定められた座標系とブロ
   ック間の座標変換パラメータとに基づいてロボットの走
   行データを作成する走行経路生成部とを備えることを特
   徴とする自律走行ロボット用経路生成装置。
2. 【請求項２】 ブロック情報はブロックの障害情報を含
   み，該走行路生成部はその障害情報をもとにして障害物
   を回避する走行経路を生成することを特徴とする請求項
   １に記載の自律走行ロボット用経路生成装置。
3. 【請求項３】 部屋のブロック情報は，部屋にある物の
   配置がほぼ同じである複数の部屋に共通に定められた部
   屋内の走行経路を表す走行パターン情報をもち，走行経
   路生成部は，部屋内の走行経路については該走行パター
   ンに基づいて部屋内の走行データを生成することを特徴
   とする請求項１もしくは２に記載の自律走行ロボット用
   経路生成装置。
4. 【請求項４】 自律走行するロボットの走行経路を生成
   する方法において，ロボットの走行する経路を求める対
   象の施設の通路の直線部および曲がり角および交差点お
   よび部屋をそれぞれブロックとし，各ブロックの種類と
   ブロック間の接続情報とブロック毎に定められた座標系
   とブロックの座標変換パラメータをもつブロック情報を
   入力し，ブロック情報のブロックの種類およびブロック
   間接続情報に基づいてロボットの走行路の交差点および
   曲がり角のブロックをノードとし他のブロックを直線で
   表し，ブロックの長さを重み付けしてノードとノード間
   を結ぶ直線によりブロック地図を作成し，該ブロック地
   図に基づいて出発位置と最終目標位置と間のコストが最
   小となる走行経路のブロックを求め，該コスト最小の経
   路ブロックと各ブロック毎に定められた座標系とブロッ
   クの座標変換パラメータをもつブロック情報とに基づい
   てロボットの走行データを作成することを特徴とする自
   律走行ロボット用経路生成方法。
5. 【請求項５】 自律走行するロボットの走行経路を求め
   る対象の施設の通路の直線部および曲がり角および交差
   点および各部屋をブロックとし，各ブロックの種類およ
   び各ブロック間の接続情報と各ブロック毎に定められた
   座標系とブロックの座標変換パラメータをもつブロック
   情報のブロック間接続情報に基づいてロボットの走行路
   の交差点および曲がり角のブロックをノードとし他のブ
   ロックを直線で表し，ブロックの長さを重み付けしてノ
   ードとノード間を結ぶ直線によりブロック地図を作成
   し，該ブロック地図に基づいて出発位置と最終目標位置
   との間のコストが最小となる走行経路のブロックを求
   め，ブロック情報の該コスト最小の経路ブロックと各ブ
   ロック毎に定められた座標系とブロックの座標変換パラ
   メータとに基づいてロボットの走行データを作成するコ
   ンピュータプログラムを格納した記憶媒体。