JP2014048842A - 自律移動型機器 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物との相対位置関係を高精度で把握して好適な経路設定を行う自律移動型機器を提供する。
【解決手段】対象物３４においてそれぞれ水平方向のラインとして投影される複数の光束３６をその対象物３４に対して照射する光源部１８と、その光源部１８との垂直方向の距離が規定値ｓである位置に配置され、対象物３４に投影された複数のラインを撮影する撮像部２０と、予め定められた関係から、撮像部２０により撮影された前記複数のラインがその撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、掃除装置１０の移動経路を決定する移動経路決定部６０とを、備えたものであることから、対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いることで、その対象物３４との相対位置関係を実用的な態様で精度良く把握することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自機で移動経路を決定して移動を行う自律移動型機器に関し、特に、対象物との相対位置関係を高精度で把握して好適な経路設定を行うための改良に関する。

近年、所定の領域内を移動しつつその領域における塵埃等を収集する所謂掃除ロボットが実用化され、普及が進んでいる。斯かる掃除ロボットには、自機で移動経路を決定して移動を行う自律移動型機器が好適に組み込まれる。例えば、特許文献１に記載された自走式機器がそれである。この技術によれば、赤外線やレーザ光等の反射を利用して前記領域内における障害物と機器本体との相対距離を計測し、その障害物の形状及び機器本体と障害物との相対角度を算出して、その機器本体を前記障害物と平行な方向に合わせるようにすることで、前記領域内における障害物を回避して、前記自走式機器による前記領域内の好適な巡回等を実現できるとされている。

特開２００９−２６１６１号公報

しかし、前述したような従来の技術では、前記領域内における対象物との距離を必ずしも精度良く測定できないという問題があった。すなわち、例えばよく知られた三角法等により距離測定を行う際、対象物により反射された赤外線等の撮像素子上での結像位置の推定誤差がそのまま距離測定の精度に影響し、測定距離が遠いほどその影響は大きくなる。斯かる誤差が発生した場合、前記自律移動型機器が障害物にぶつかったり、好適な移動経路を決定できない等の不具合が生じるおそれがある。すなわち、対象物との相対位置関係を高精度で把握して好適な経路設定を行う自律移動型機器は、未だ開発されていないのが現状である。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、対象物との相対位置関係を高精度で把握して好適な経路設定を行う自律移動型機器を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、自機で移動経路を決定して移動を行う自律移動型機器であって、対象物においてそれぞれ水平方向のラインとして投影される複数の光束をその対象物に対して照射する光源部と、その光源部との垂直方向の距離が規定値である位置に配置され、前記対象物に投影された前記複数のラインを撮影する撮像部と、予め定められた関係から、前記撮像部により撮影された前記複数のラインがその撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器の移動経路を決定する移動経路決定部とを、備えたことを特徴とするものである。

このようにすれば、対象物においてそれぞれ水平方向のラインとして投影される複数の光束をその対象物に対して照射する光源部と、その光源部との垂直方向の距離が規定値である位置に配置され、前記対象物に投影された前記複数のラインを撮影する撮像部と、予め定められた関係から、前記撮像部により撮影された前記複数のラインがその撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器の移動経路を決定する移動経路決定部とを、備えたものであることから、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いることで、その対象物との相対位置関係を実用的な態様で精度良く把握することができる。すなわち、対象物との相対位置関係を高精度で把握して好適な経路設定を行う自律移動型機器を提供することができる。

ここで、好適には、前記複数の光束のうち１つの光束の照射方向を基準方向として、その光束と隣接する照射方向に照射される光束のその照射方向と前記基準方向との角度βは、前記光源部と前記撮像部との距離をｓ、前記自律移動型機器により検出し得る前記対象物との相対距離をＬ１以上Ｌ２以下の範囲内として、次の（１）式を満たすものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、その対象物との相対距離を実用的な態様で精度良く算出することができる。

β＞ｔａｎ^-1（ｓ／Ｌ１）−ｔａｎ^-1（ｓ／Ｌ２） ・・・（１）

また、好適には、前記複数の光束のうち１つの光束の照射方向を基準方向として、その光束と隣接する照射方向に照射される光束のその照射方向と前記基準方向との角度βは、前記撮像部の垂直方向の画角をθ、前記ラインの本数をｎとして、次の（２）式を満たすものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、その対象物との相対距離を実用的な態様で精度良く算出することができる。

β＜θ／（ｎ−１） ・・・（２）

また、好適には、前記撮像部により撮影された前記複数のラインに基づいて、前記複数の光束にそれぞれ対応する前記対象物との相対距離を算出する距離算出部を備えたものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を用いて、その対象物との相対距離を具体的な数値として算出することができる。

また、好適には、前記撮像部により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器が移動する領域の地図情報の作成を行うものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域の地図情報（マップ）を作成することができる。

また、好適には、前記撮像部により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器が移動する領域内における障害物の検出を行うものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における障害物の存在を把握することができる。

また、好適には、前記領域内における障害物の検出に用いられる光束に対応するラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部とは反対側となった場合には、前記障害物を検出したと判定するものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における障害物の存在を好適且つ実用的な態様で把握することができる。

また、好適には、前記撮像面における、前記領域内における障害物の検出に用いられる光束に対応するラインが結像する位置の変化速度が、予め定められた閾値よりも大きい場合には、前記障害物が移動体であると判定して回避移動を行うものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における障害物の存在及びその移動を好適且つ実用的な態様で把握することができる。

また、好適には、前記撮像部により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器が移動する領域内における段差の検出を行うものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における段差の存在を把握することができる。

また、好適には、前記領域内における段差の検出に用いられる光束に対応するラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部側となった場合には、前記段差を検出したと判定するものである。このようにすれば、前記対象物に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における段差の存在を好適且つ実用的な態様で把握することができる。

また、好適には、前記光源部は、前記撮像部よりも垂直方向下方に設けられたものである。このようにすれば、前記自律移動型機器の垂直方向下方に位置するその自律移動型機器の移動路面における段差の存在を好適に検出することができる。

本発明の自律移動型機器の好適な実施例である掃除装置の構成を例示するブロック図である。 図１の掃除装置が規定の領域内を移動しつつ掃除を行う様子を説明する概略正面図である。 図２を矢印IIIで示す方向に視た概略平面図である。 図１の掃除装置に備えられた光源部の一例を床面に平行な方向に視た概略正面図である。 図４の光源部を床面に垂直な方向に視た概略平面図である。 図１の掃除装置に備えられた光源部の他の一例を床面に平行な方向に視た概略正面図である。 図６の光源部を床面に垂直な方向に視た概略平面図である。 図１の掃除装置に備えられた光源部の更に別の一例を床面に平行な方向に視た概略正面図である。 図８の光源部を床面に垂直な方向に視た概略平面図である。 図１の掃除装置による対象物の検出について説明する概略図である。 図２及び図３に示す対象物に対応して、図１の掃除装置に備えられた撮像部により撮影された複数のラインの撮像の一例を示す図である。 図１の掃除装置に備えられた撮像部の垂直方向の画角について説明する概略図である。 図１の掃除装置のＣＰＵに備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図１の掃除装置の移動対象となる領域の一例である室を例示する平面図である。 図１４に示す室に対応して地図情報作成部により作成されるＭＡＰの一例である。 図１５に示すＭＡＰに対応して移動経路決定部により決定される移動経路の一例を示す図である。 図１の掃除装置のＣＰＵによる自律移動制御の要部を説明するフローチャートである。 図１の掃除装置において、光源部及び撮像部の配置位置を入れ替えた構成について説明する概略正面図である。 図１８の掃除装置による領域内の段差の検出について説明する概略正面図である。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面において、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。

図１は、本発明の自律移動型機器の好適な実施例である掃除装置１０の構成を例示するブロック図である。この図１に示すように、本実施例の掃除装置１０は、中央演算処理装置であるＣＰＵ１２と、読出専用メモリであるＲＯＭ１４と、随時書込読出メモリであるＲＡＭ１６と、光源部１８と、撮像部２０と、移動機構２２と、掃除機構２４と、通信部２６と、バッテリ２８とを、備えて構成されている。前記ＣＰＵ１２は、前記ＲＡＭ１６の一時記憶機能を利用しつつ前記ＲＯＭ１４に予め記憶された所定のプログラムに基づいて電子情報を処理・制御する所謂マイクロコンピュータであり、前記掃除装置１０は、前記バッテリ２８から供給される電気エネルギを用いて、前記ＣＰＵ１２の処理により自機で移動経路を決定して移動を行いつつ、その移動領域内における集塵等の掃除を行う所謂自動掃除ロボットである。

図２は、前記掃除装置１０が規定の領域内を移動しつつ掃除を行う様子を説明する概略正面図であり、図３は、図２を矢印IIIで示す方向に視た概略平面図である。これらの図に示すように、本実施例の掃除装置１０は、例えば、略平面状（水平面状）を成す床面３２上を相対的に移動しつつ、その床面３２上における塵埃等を収集する。すなわち、前記移動機構２２により駆動される複数（図２及び図３では４つ）の車輪３０により前記床面３２上を相対的に移動しつつ、前記掃除機構２４によりその床面３２上における塵埃等を収集する。前記車輪３０は、好適には、図示しない機構によりその車軸の方向が変更させられるように構成されており、各車輪３０の車軸の方向が適宜変更させられると共に前記移動機構２２によりそれらの車輪３０が駆動されることで、前記掃除装置１０が前記床面３２上をその床面３２に平行を成す平面方向に３６０°何れの方向にも移動させられるようになっている。

前記掃除機構２４は、例えば、一般的な電気掃除機に備えられるよく知られた集塵機構であり、送風機により負圧を生じさせて前記床面３２上における塵埃等を含む空気を吸引し、内蔵のフィルタにより塵埃等と空気とを分離することでその塵埃等を収集するものである。前記掃除機構２４は、好適には、前記床面３２上における塵埃等を掻き集める（或いは捲き上げる）ためのブラシを備えており、そのブラシにより掻き集められた塵埃等を空気と共に吸引し、前述したように内蔵のフィルタにより分離することでその塵埃等を収集する。

前記通信部２６は、例えば、図示しないリモコン装置等から送信される信号を受信して前記ＣＰＵ１２に供給する。すなわち、前記掃除装置１０に対する操作入力は、好適には、前記リモコン装置から前記通信部２６を介して供給される信号により行われ、そのリモコン装置における操作に応じて、例えば前記掃除装置１０により掃除を開始させるための指令や掃除を終了させるための指令等が、前記通信部２６を介して前記ＣＰＵ１２に供給されるようになっている。

図２及び図３に示すように、前記光源部１８は、対象物（測定対象物）３４においてそれぞれ水平方向のライン（直線状の光の筋）として投影される複数（図２では３つ、３方向）の光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃ（以下、特に区別しない場合には単に光束３６という）をその対象物３４に対して照射する。この対象物３４とは、前記光源部１８による光束３６の照射方向に存在する物体であり、前記掃除装置１０にとっては掃除領域内に存在する障害物となり得るものである。また、前記光束３６ｃに関しては、前記床面３２が対象物となり得る。前記光源部１８は、換言すれば、図２及び図３に示すように、それぞれ平面視（床面３２に対して垂直方向に視た場合）において所定の角度（例えば、６０°程度）をもって発散し且つ正面視（平面視における光源部１８による複数の光束３６の照射方向の中心を含む平面に垂直な方向に視た場合）において直線状に集束する複数の光束３６を前記対象物３４に対して照射する。また、換言すれば、前記掃除装置１０の移動面である前記床面３２に対して略平行を成す複数のライン状の光束３６を前記対象物３４に対して照射する。前記光束３６は、好適には、赤外線（赤外線レーザ）による光束であるが、可視光による光束であっても構わない。前記光源部１８から赤外線による光束３６が照射される態様においては、後述する撮像部２０に余分な可視光が入射されないように赤外線のみを通過させるバンドパスフィルタが設けられるのが好ましい。また、前記光源部１８から可視光による光束３６が照射される態様においては、後述する撮像部２０は、照射されている可視光の波長以外の光が後述する撮像部２０に入射されないように、照射されている波長のみを通過させるバンドパスフィルタを備えるのが好ましい。また、前記光源部１８から光束３６が照射されている場合とされていない場合とでそれぞれ撮像を行い、その撮像画像の相互で差分をとり、前記光束３６による画像以外の画像を除去した上で前記ラインの結像位置を判定することにより、更に検出精度を向上させることが可能である。

図４及び図５は、前記光源部１８の一例である光源部１８ａの具体的な構成を示す概略図であり、図４は前記床面３２に平行な方向に視た正面図、図５は前記床面に垂直な方向に視た平面図である。これらの図に示すように、前記光源部１８ａは、光源であるレーザーダイオード（Laser Diode）３８と、コリメートレンズ（コリメータ）４０と、ホログラム４２とを、備えて構成されている。図４及び図５では、光（光束）の進行をグレーで示しており、前記レーザーダイオード３８から放出された光は、前記コリメートレンズ４０によりその光軸に平行な平行光とされた後、前記ホログラム４２により水平方向（床面３２に対して平行を成す方向）において所定の角度をもって発散し且つ垂直方向（床面に対して垂直を成す方向）においてそれぞれ直線状に集束する複数の光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃとされて射出される。すなわち、前記ホログラム４２は、その垂直方向に関して、例えば、入射される平行光をその入射方向に透過させて第１の光束３６ａとして射出させると共に、前記平行光を回折させて第２の光束３６ｂとして前記入射方向に角度＋βを成す方向に射出させ、また、前記平行光を回折させて第３の光束３６ｃとして前記入射方向に角度−βを成す方向に射出させる。これにより、前記光源部１８ａからは、平面視（図５を参照）において所定の角度をもって発散し且つ正面視（図４を参照）においてそれぞれ直線状に集束する複数の光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃが、垂直方向に関して基準となる０°の方向（床面３４に平行な方向）、＋β°の方向、−β°の方向にそれぞれ照射される。

図６及び図７は、前記光源部１８の他の一例である光源部１８ｂの具体的な構成を示す概略図であり、図６は前記床面３２に平行な方向に視た正面図、図７は前記床面に垂直な方向に視た平面図である。これらの図に示すように、前記光源部１８ｂは、前記レーザーダイオード３８と、前記コリメートレンズ４０と、シリンドリカルレンズ４４と、ハーフミラー４６とを、備えて構成されている。図６及び図７では、光（光束）の進行をグレーで示しており、前記レーザーダイオード３８から放出された光は、前記コリメートレンズ４０によりその光軸に平行な平行光とされた後、前記シリンドリカルレンズ４４により水平方向（床面３２に対して平行を成す方向）において所定の角度をもって発散し且つ垂直方向（床面に対して垂直を成す方向）において直線状に集束する光束とされて前記ハーフミラー４６に入射される。斯かるハーフミラー４６は、その垂直方向に関して、例えば、入射される平行光の一部をその入射方向に透過させて第１の光束３６ａとして射出させると共に、残部をその入射方向に垂直な方向に反射させる。また、その反射された平行光の一部を前記ハーフミラー４６への入射方向に角度−βを成す方向に反射させて第３の光束３６ｃとして射出させると共に、残部をその入射方向に透過させる。また、その透過された平行光を前記ハーフミラー４６への入射方向に角度＋βを成す方向に反射させて第２の光束３６ｂとして射出させる。これにより、前記光源部１８ｂからは、平面視（図７を参照）において所定の角度をもって発散し且つ正面視（図６を参照）においてそれぞれ直線状に集束する複数の光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃが、垂直方向に関して基準となる０°の方向、＋β°の方向、−β°の方向にそれぞれ照射される。この光源部１８ｂにおいては、前記ハーフミラー４６の傾斜角度を変更することで前記光束３６ｂ、３６ｃの射出方向を変更できる。

図８及び図９は、前記光源部１８の更に別の一例である光源部１８ｃの具体的な構成を示す概略図であり、図８は前記床面３２に平行な方向に視た正面図、図９は前記床面に垂直な方向に視た平面図である。これらの図に示すように、前記光源部１８ｃは、前記レーザーダイオード３８と、前記コリメートレンズ４０と、前記シリンドリカルレンズ４４と、回折格子４８とを、備えて構成されている。図８及び図９では、光（光束）の進行をグレーで示しており、前記レーザーダイオード３８から放出された光は、前記コリメートレンズ４０によりその光軸に平行な平行光とされた後、前記シリンドリカルレンズ４４により水平方向（床面３２に対して平行を成す方向）において所定の角度をもって発散し且つ垂直方向（床面に対して垂直を成す方向）において直線状に集束する光束とされて前記回折格子４８に入射される。斯かる回折格子４８は、その垂直方向に関して、例えば、入射される平行光をその入射方向に透過させて第１の光束３６ａとして射出させると共に、前記平行光を回折させて第２の光束３６ｂとして前記入射方向に角度＋βを成す方向に射出させ、また、前記平行光を回折させて第３の光束３６ｃとして前記入射方向に角度−βを成す方向に射出させる。これにより、前記光源部１８ｃからは、平面視（図９を参照）において所定の角度をもって発散し且つ正面視（図８を参照）においてそれぞれ直線状に集束する複数の光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃが、垂直方向に関して基準となる０°の方向、＋β°の方向、−β°の方向にそれぞれ照射される。

図２に示すように、前記撮像部２０は、前記光源部１８との垂直方向（掃除装置１０の移動面である床面３２に垂直な方向）の距離ｓが規定値である位置に配置され、前記対象物３４に投影された前記複数のライン（光束３６の投影）を撮影する。後述する図１０に示すように、前記撮像部２０は、集光レンズ５０及びイメージセンサ５２を備えて構成されている。このイメージセンサ５２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を備えており、前記集光レンズ５０の光軸と垂直に且つその集光レンズ５０から焦点距離ｆを隔てて配置されている。前記撮像部２０は、例えば、前記集光レンズ５０の焦点距離ｆが３ｍｍ程度とされたものである。また、前記イメージセンサ５２は、例えば、１／４インチ（１／４型）ＣＣＤ又はＣＯＭＳであり、ピクセルピッチは６．０μｍ程度、サイズは水平方向３．８４ｍｍ×垂直方向２．８８ｍｍ程度、重心位置素測定精度は１．０μｍ程度とされたものである。

図１０は、前記掃除装置１０による対象物３４の検出について説明する概略図である。この図１０においては、正面視における前記光源部１８、撮像部２０、対象物３４、及びイメージセンサ５２上における結像位置等の相対的な距離関係を示しており、前記複数の光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃのうち前記床面３４に平行に射出される光束３６ａ及びその投影を例示している。この図１０においては、前記光源部１８から前記対象物３４までの距離をｌで、前記光源部１８と撮像部２０との距離（垂直方向距離）をｓで、前記集光レンズ５０の焦点距離をｆで、前記イメージセンサ５２上の変位をｘで、基準距離に対応する前記イメージセンサ５２への入射角をαでそれぞれ示している。ここで、基準距離とは、前記光源部１８の光軸（床面３４に平行な方向）と前記撮像部２０の中心軸（集光レンズ５０の光軸）とが交わる距離に相当する。好適には、前記光源部１８から前記対象物３４までの距離ｌが前記基準距離である場合、その対象物３４に投影された光束３６ａに対応するラインは前記イメージセンサ５２上における略中央にて結像する。

図１０に示すような相対位置関係において、前記イメージセンサ５２上の変位ｘが得られた場合、前記光源部１８から前記対象物３４までの距離ｌは、よく知られた三角法を用いてその変位ｘより次の（１）式に従って求められる。逆に、前記イメージセンサ５２上の変位ｘは、前記光源部１８から前記対象物３４までの距離ｌより次の（２）式に従って求められる。また、前記光源部１８から前記対象物３４までの距離ｌを測定する際、前記前記イメージセンサ５２上の変位に関してΔｘの誤差が生じた場合、前記光源部１８から前記対象物３４までの距離への影響（Δｘに応じた距離ｌの誤差）Δｌは、次の（３）式に従って求められる。前記掃除装置１０による測定範囲が定まると、必要なセンササイズが求められる。例えば、測定範囲を０．２〜５ｍ、ｆを３ｍｍ、ｓを５０ｍｍ、αを８２ｄｅｇとすると、センササイズｂは０．７ｍｍとなる。この態様において、前記基準距離は３５５ｍｍとなる。

ｌ＝ｓ×ｔａｎ｛α−ｔａｎ^-1（ｘ／ｆ）｝ ・・・（１）
ｘ＝ｆ×ｔａｎ｛α−ｔａｎ^-1（ｌ／ｓ）｝ ・・・（２）
Δｌ＝ｓ×ｔａｎ［α−ｔａｎ^-1｛（ｘ＋Δｘ）／ｆ｝］−ｌ ・・・（３）

図１０においては、前記光源部１８からの距離ｌが前記基準距離の位置における前記対象物３４及びそれに対応する光束を実線で示している。また、前記光源部１８からの距離ｌが前記基準距離よりも離れた位置における対象物３４及びその対象物３４に投影された光束の撮像を破線で、前記光源部１８からの距離ｌが前記基準距離よりも近い位置における対象物３４及びその対象物３４に投影された光束の撮像を一点鎖線でそれぞれ示している。この図１０に示すように、前記光源部１８と撮像部２０との配置方向（垂直方向）に関して、前記対象物３４に投影された光束３６ａに対応するラインが前記イメージセンサ５２上において結像する位置は、前記光源部１８から前記対象物３４までの距離ｌが前記基準距離よりも長くなる（対象物３４が基準距離よりも離れる）と前記光源部１８側に変位し、前記距離ｌが前記基準距離よりも短くなる（対象物３４が基準距離よりも近づく）と前記光源部１８とは逆側に変位する。換言すれば、前記対象物３４が前記光源部１８から遠ざかるほど前記ラインの結像位置は前記光源部１８側へ、前記対象物３４が前記光源部１８に接近するほど前記ラインの結像位置は前記光源部１８とは逆側へそれぞれ変位する。すなわち、前述した式（２）に示すように、前記イメージセンサ５２上における前記対象物３４に投影されたラインの結像位置の変位ｘは、前記光源部１８から前記対象物３４までの距離ｌを反映するものとなり、例えば具体的な数値としての距離ｌを算出しなくとも、その変位ｘを検出することにより実質的に前記光源部１８から前記対象物３４までの距離ｌを検知（判定）することができる。

図１１は、前記撮像部２０により撮影された、図２及び図３に示す対象物３４に投影された前記光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃにそれぞれ対応する複数のラインの撮像の一例を示す図である。図１１においては、前記イメージセンサ５２における水平方向の中央を一点鎖線で示している。また、前記光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃそれぞれに対応して、前記対象物３４が前記基準距離に存在する場合におけるラインの結像位置を破線で示している。この図１１に示すように、前記光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃにそれぞれ対応する複数のラインは、基本的には、前記イメージセンサ５２上においてはその垂直方向に関して上下逆に、上側（光源部１８側）から前記光束３６ｃに対応するライン、前記光束３６ａに対応するライン、前記光束３６ｂに対応するラインの順に結像する。

図２及び図３に示す対象物３４は、手前側すなわち前記掃除装置１０に近い側に位置する、幅寸法（水平方向寸法）及び高さ寸法（垂直方向寸法）何れに関しても対象物３４ｂよりも小さい対象物３４ａと、その対象物３４ａの奥側すなわち前記掃除装置１０から遠い側に位置する、幅寸法及び高さ寸法何れに関しても前記対象物３４ａよりも大きい対象物３４ｂとが、一体的に構成されたものである。斯かる対象物３４においてそれぞれ水平方向のラインとして投影された前記複数の光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃが前記撮像部２０により撮影された場合、前記掃除装置１０に対して比較的近い位置に存在する対象物３４ａに投影されたラインが比較的前記光源部１８の逆側において、前記掃除装置１０に対して比較的遠い位置に存在する対象物３４ｂに投影されたラインが比較的前記光源部１８側においてそれぞれ結像するため、各ラインの撮像は例えば図１１に示すようなものとなる。

すなわち、図１１に示す撮像においては、各光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃそれぞれに対応するラインの撮像に関して、ライン中央部における比較的前記光源部１８の逆側の結像と基準距離に対応する破線との距離が前記対象物３４ａに対応する距離情報を、ライン両端部における比較的前記光源部１８側の結像と基準距離に対応する破線との距離が前記対象物３４ｂに対応する距離情報を、それぞれ示している。なお、図２に示すように、前記光束３６ｂは前記対象物３４ａには投影されておらず、前記対象物３４ｂにのみ投影されているため、その投影に対応するラインの撮像は図１１に示すようにその幅方向に渡って前記基準距離に対応する破線から一定の間隔となっている。

ここで、本実施例の掃除装置１０に備えられた前記光源部１８及び撮像部２０において、前記複数の光束３６それぞれの照射角度は、前記掃除装置１０により測定し得る前記対象物３４との相対距離の範囲に基づく所定の閾値より大きい値とされる。すなわち、好適には、図２等に示す正面視において、前記光源部１８から照射される前記複数の光束３６のうち１つ（１方向）の光束３６の照射方向を基準方向として、その光束３６と隣接する照射方向に照射される光束３６のその照射方向と前記基準方向との角度βは、前記光源部１８と前記撮像部２０との距離（垂直方向の距離）をｓ、前記掃除装置１０により測定し得る前記対象物３４との相対距離すなわち後述する距離算出部６０による算出対象となる相対距離をＬ１以上Ｌ２以下の範囲内として、次の（４）式を満たすものである。すなわち、図２等を用いて前述した光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃにおいて、垂直方向に関して前記第１の光束３６ａと第２の光束３６ｂとが成す角度β（＝｜＋β｜）、及び垂直方向に関して前記第１の光束３６ａと第３の光束３６ｃとが成す角度β（＝｜−β｜）は、何れも次の（４）式を満たす。前記角度βを斯かる角度範囲内とすることで、前記対象物３４に投影される複数のラインが相互に重なって検出し難くなるのを好適に抑制することができる。

β＞ｔａｎ^-1（ｓ／Ｌ１）−ｔａｎ^-1（ｓ／Ｌ２） ・・・（４）

図１２は、前記撮像部２０の垂直方向の画角θについて説明する概略図である。この図１２に示すように、前記撮像部２０の垂直方向の画角をθとすると、前記イメージセンサ５２のセンサーサイズは、ｍ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）となる。ここで、本実施例の掃除装置１０に備えられた前記光源部１８及び撮像部２０において、前記複数の光束３６それぞれの照射角度は、前記撮像部２０の垂直方向の画角θ及び前記ラインの本数（光束３６の数）ｎに基づく所定の閾値より小さい値とされる。すなわち、好適には、前記複数の光束３６のうち１つの光束３６の照射方向を基準方向として、その光束３６と隣接する照射方向に照射される光束３６のその照射方向と前記基準方向との角度βは、前記撮像部２０の垂直方向の画角をθ、前記ラインの本数をｎとして、次の（５）式を満たすものである。すなわち、本実施例において、前記複数の光束３６のうち１つの光束３６の照射方向を基準方向として、その光束３６と隣接する照射方向に照射される光束３６のその照射方向と前記基準方向との角度βは、好適には、次の（６）式を満たすものである。

β＜θ／（ｎ−１） ・・・（５）
ｔａｎ^-1（ｓ／Ｌ１）−ｔａｎ^-1（ｓ／Ｌ２）＜β＜θ／（ｎ−１） ・・・（６）

以上のような関係を満たすものとして、前記光源部１８及び撮像部２０は、例えば、測定角度範囲として、前記光束３６に係る水平方向の角度（水平）ラインが６０°程度、垂直方向に関する角度がそれぞれ水平方向に対して−１５°、０°、１５°程度とされた３つの光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃを照射させるものであり、測定距離範囲すなわち前記掃除装置１０により測定し得る前記対象物３４との相対距離が０．２（＝Ｌ１）〜５（＝Ｌ２）ｍの範囲内であり、距離測定精度が＜５％程度であり、角度分解能が水平方向１°、垂直方向１０°程度であり、サンプリング速度が１００ｍｓ／１フレーム程度であり、その発光側（光源部１８）外形がＷ２０ｍｍ×Ｈ２０ｍｍ×Ｔ３０ｍｍ程度、受光側（撮像部２０）外形がＷ３０ｍｍ×Ｈ３０ｍｍ×Ｔ３０ｍｍ程度とされたものである。

図１３は、前記掃除装置１０のＣＰＵ１２に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図４に示す移動経路決定部６０は、予め定められた関係から、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインがその撮像部２０における撮像面であるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記掃除装置１０の移動経路を決定する。すなわち、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインがイメージセンサ５２上に結像する位置の変位ｘに対応する前記対象物３４との間の距離情報に基づいて、前記掃除装置１０の移動経路を決定する。好適には、後述する地図情報作成部６６により作成される地図情報、障害物検出部６８による検出結果、及び段差検出部７２による検出結果等に基づいて前記移動経路を決定する。これらの制御については、各制御部の説明と併せて後述する。

移動制御部６２は、前記移動経路決定部６０により決定された移動経路に基づいて前記掃除装置１０の移動を制御する。具体的には、前記掃除装置１０が前記移動経路決定部６０により決定された移動経路を移動するように、前記移動機構２２の作動を制御する。

距離算出部６４は、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインに基づいて、前記複数の光束３６にそれぞれ対応する前記対象物３４との相対距離を算出する。例えば、前記光源部１８と撮像部２０との距離をｓ、前記集光レンズ５０の焦点距離をｆ、前記イメージセンサ５２上の変位をｘ、前記基準距離に対応する前記イメージセンサ５２への入射角をαとして、よく知られた三角法を用いて前述した（１）式に従って前記光源部１８から前記対象物３４までの距離ｌを算出する。また、好適には、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインそれぞれに対応する前記イメージセンサ５２上の変位ｘを、前記複数の光束３６にそれぞれ対応する前記対象物３４との相対距離を示す情報として算出するものであってもよい。好適には、前記光源部１８から照射される複数の光束３６のうち、水平方向に照射される光束３６すなわち図２等に示す例においては前記第１の光束３６ａに対応して前記対象物３４に投影されるラインの撮像に基づいて前記対象物３４との相対距離を算出する。

地図情報作成部６６は、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記掃除装置１０が移動する領域の地図情報の作成を行う。この地図情報とは、前記掃除装置１０の移動範囲となる領域すなわち掃除範囲となる領域におけるその掃除装置１０が移動可能な範囲、対象物３４の存在する位置、及び段差の存在する位置等の情報であり、好適には、ＸＹ座標（二次元座標）においてそれらの情報に対応する座標が定められるものである。前記地図情報作成部６６は、好適には、前記光源部１８から照射される複数の光束３６のうち、水平方向に照射される光束３６すなわち図２等に示す例においては前記第１の光束３６ａに対応して前記対象物３４に投影されるラインの撮像に基づいて前記地図情報の作成を行う。具体的には、斯かる地図情報として以下に詳述する図１５及び図１６に示すようなＭＡＰ５８を作成して前記ＲＡＭ１６等の記憶装置に記憶する。

図１４は、前記掃除装置１０の移動対象（掃除対象）となる領域の一例である室８０を例示する平面図である。この図１５に示す室８０は、四方を壁で囲繞された一般的な居室であり、その床面８２が前記掃除装置１０の掃除対象となる。また、この室８０内には、テーブル８４、テレビ台８６、ソファ８８ａ、８８ｂ（以下、特に区別しない場合には単にソファ８８という）、及び鉢植え９０が設置されている。前記テーブル８４は、その下（鉛直下方）に前記掃除装置１０が移動できるスペースがあり、その掃除装置１０は前記テーブル８４の下に潜り込んで移動及び掃除を行うことができる。一方、前記テレビ台８６、ソファ８８、及び鉢植え９０の下には前記掃除装置１０が移動できるスペースがなく、その掃除装置１０は前記テレビ台８６、ソファ８８、及び鉢植え９０の下に潜り込んでの移動及び掃除を行うことはできない。

図１５は、図１４に示す室８０に対応して前記地図情報作成部６６により作成されるＭＡＰ５８の一例であり、前記掃除装置１０が移動可能（掃除可能）な範囲を斜線で示している。前記掃除装置１０が前記室８０内を移動する際、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインがイメージセンサ５２上に結像する位置の変位ｘに対応する前記対象物３４との間の距離情報に基づいて、前記室８０における四方の壁の位置、前記テレビ台８６、ソファ８８、及び鉢植え９０が存在する位置を検出（判定）し、それらの相対的な位置関係をＸＹ座標として記憶することで、前記掃除装置１０が移動する領域の地図情報として図１５に示すようなＭＡＰ５８が得られる。この図１５に示すＭＡＰ５８に関して、前記テーブル８４の脚は無視している。また、図１４に示すように、前記ソファ８８と前記室８０における壁との間には若干のスペースがあるが、そのスペースは狭すぎて前記掃除装置１０は入り込めないため、前記ＭＡＰ５８には反映されていない。

図１６は、図１５に示すＭＡＰ５８に対応して前記移動経路決定部６０により決定される移動経路の一例を示す図である。この図１６に示す移動経路は、スタート地点を表すＳからゴール地点を表すＧまで細線で示される経路を進行してゆくものであり、岐路或いは行き止まりに関しては数字１〜７の付された矢印で指し示される順路で、その数字順に進行してゆくものである。すなわち、Ｓ→１→２→３→４→５→６→７→Ｇの経路をたどるものである。この図１６に示すように、前記移動経路決定部６０は、好適には、前記地図情報作成部６６により作成されたＭＡＰ５８に基づいて、そのＭＡＰ５８における前記掃除装置１０が移動可能な範囲を網羅し（くまなく巡り）つつ、重畳（重複）して移動する部分が可及的に少なくなるように前記移動経路を決定する。また、好適には、スタート地点とゴール地点が一致するように移動経路を決定するものであってもよい。このようにすれば、例えばスタート地点（ゴール地点）に前記バッテリ２８の充電を行うための充電器が設置されている場合に、前記領域を掃除（移動）した後そのまま充電に移行することができるという利点がある。

図１３に示す障害物検出部６８は、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記掃除装置１０が移動する領域内における障害物の検出を行う。この障害物とは、例えば、前述のようにして検出される対象物３４のうち前記掃除装置１０との相対距離ｌが所定の範囲内であったり、前記移動経路決定部６０により決定される移動経路上に存在するものをいう。前記障害物検出部６８は、好適には、前記光源部１８から照射される複数の光束３６のうち、水平方向よりも鉛直上方に照射される光束３６すなわち図２等に示す例においては前記第２の光束３６ｂに対応して前記対象物３４に投影されるラインの撮像に基づいて前記障害物の検出を行う。

前記障害物検出部６８は、好適には、前記領域内における障害物の検出に用いられる光束３６（好適には、光束３６ｂ）に対応するラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８とは反対側となった場合には、前記障害物を検出したと判定する。図１１等を用いて前述したように、前記ラインが投影された前記対象物３４が前記光源部１８に接近するほど、前記撮像部２０により撮影されたそのラインの前記イメージセンサ５２上における結像位置は前記光源部１８に対して逆側（光源部１８と撮像部２０との配置方向に関して光源部１８から離隔する方向）へ変位する。従って、前記ラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８とは反対側となった場合には、前記光源部１８に対して前記対象物３４が（水平方向に関して）所定の距離範囲内に存在すると判定することができる。すなわち、前記障害物検出部６８は、換言すれば、前記領域内における障害物の検出に用いられる光束３６に対応するラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８とは反対側となった場合には、前記光源部１８に対して前記対象物３４が所定の距離範囲内に存在すると判定する。

前記障害物検出部６８は、障害物移動検出部７０を含んでいる。この障害物移動検出部７０は、前記イメージセンサ５２上における、前記領域内における障害物の検出に用いられる光束３６（好適には、光束３６ｂ）に対応するラインが結像する位置の変化速度（変位ｘの時間変化率ｄｘ／ｄｔ）が、予め定められた閾値よりも大きい場合には、前記障害物が移動体であると判定する。この判定に用いられる閾値は、好適には、前記移動機構２２による前記掃除装置１０の移動方向及び移動速度等に応じて変更される。例えば、前記掃除装置１０が停止している場合と、前記光源部１８及び撮像部２０が設けられている側（すなわち光束３６の照射方向）に向かって前記掃除装置１０が移動（進行）している場合とで、それぞれ異なる前記閾値が予め定められており、前記障害物移動検出部７０は、それぞれの場合において各閾値に基づいて前記障害物が移動体であるか否かの判定を行う。

段差検出部７２は、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記掃除装置１０が移動する領域内における段差の検出を行う。この段差とは、例えば、前記掃除装置１０が移動を行う床面３２においてその一部が段状に落ち窪んで高低差ができている箇所を言い、特に、その高低差が規定値以上である箇所を言う。前記段差検出部７２は、好適には、前記光源部１８から照射される複数の光束３６のうち、水平方向よりも鉛直下方に照射される光束３６すなわち図２等に示す例においては前記第２の光束３６ｃに対応して前記対象物３４に投影されるラインの撮像に基づいて前記段差の検出を行う。

前記段差検出部７２は、好適には、前記領域内における段差の検出に用いられる光束３６（好適には、光束３６ｃ）に対応するラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８側となった場合には、前記段差を検出したと判定する。図１１等を用いて前述したように、前記ラインが投影された前記対象物３４が前記光源部１８から離れるほど、前記撮像部２０により撮影されたそのラインの前記イメージセンサ５２上における結像位置は前記光源部１８側（光源部１８と撮像部２０との配置方向に関して光源部１８に接近する方向）へ変位する。従って、前記ラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８側となった場合には、本来、前記光源部１８に対して所定の距離に存在するべき床面３２が存在せず、そこに段差が存在すると判定することができる。すなわち、前記段差検出部７２は、換言すれば、前記領域内における段差の検出に用いられる光束３６に対応するラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８側となった場合には、前記光源部１８に対して所定の距離範囲内に段差が存在すると判定する。

図１８は、本実施例の掃除装置１０において、前記光源部１８及び撮像部２０の配置位置を入れ替えた構成について説明する概略正面図である。すなわち、前記光源部１８が前記撮像部２０よりも垂直方向下方に設けられた構成、換言すれば、前記光源部１８が前記撮像部２０よりも移動路面である前記床面３２側に設けられた構成を例示している。また、図１９は、図１８の掃除装置による領域内の段差３２ｓの検出について説明する図である。前述のように、前記段差検出部７２が前記光源部１８から比較的鉛直方向下方に向かって照射される光束３６ｃに対応して前記床面３２に投影されるラインの撮像に基づいて前記段差の検出を行う態様について考えると、前述した図２に示す構成よりも図１８に示す構成の方が前記路面３２におけるより自機に近い位置に前記光束３６ｃに対応するラインが投影される。すなわち、前記光源部１８が前記撮像部２０よりも前記床面３２側に設けられていることにより、その床面３２に投影される前記光束３６ｃに対応するラインが図２に示す構成よりも前記掃除装置１０に近くなる。従って、前述した図２に示す構成に比べて、図１８に示す構成の方がより近くの段差３２ｓを検出することが可能となる。斯かる態様においても、前記段差検出部７２は、好適には、前記光束３６ｃに対応するラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８側となった場合には、前記段差３２ｓを検出したと判定する。

前記移動経路決定部６０は、好適には、図１４〜図１６を用いて前述したように前記地図情報作成部６６により作成された地図情報（ＭＡＰ５８）に基づいて前記掃除装置１０の移動経路を決定する一方、前記障害物検出部６８、障害物移動検出部７０、及び段差検出部７２の検出結果に基づいて前記移動経路を変更する。すなわち、前記移動経路決定部６０は、好適には、前記障害物検出部６８による検出結果に基づいて前記掃除装置１０の移動経路を決定する。例えば、前記障害物検出部６８により前記ＭＡＰ５８に定められた移動経路上に障害物の存在が判定された場合には、その障害物を回避するように新たな移動経路を決定する。また、前記移動経路決定部６０は、好適には、前記障害物移動検出部７０による検出結果に基づいて前記掃除装置１０の移動経路を決定する。例えば、前記障害物移動検出部７０により前記障害物が移動体であると判定された場合には、その障害物を回避するように新たな移動経路を決定する。また、前記移動経路決定部６０は、好適には、前記段差検出部７２による検出結果に基づいて前記掃除装置１０の移動経路を決定する。例えば、前記段差検出部７２により前記ＭＡＰ５８に定められた移動経路上に段差の存在が判定された場合には、その段差を回避するように新たな移動経路を決定する。

前記地図情報作成部６６は、好適には、前記障害物検出部６８及び段差検出部７２の検出結果に基づいて、前記掃除装置１０が移動する領域の地図情報の作成を行う。例えば、前記障害物検出部６８により前記掃除装置１０の移動領域内に障害物の存在が判定された場合には、その障害物の存在を地図情報である前記ＭＡＰ５８に反映する。すなわち、検出された障害物に対応する座標を前記ＭＡＰ５８に記録する。また、前記段差検出部７２により前記掃除装置１０の移動領域内に段差の存在が判定された場合にも、その段差の存在を地図情報である前記ＭＡＰ５８に反映する。すなわち、検出された段差に対応する座標を前記ＭＡＰ５８に記録する。また、前記地図情報作成部６６は、好適には、前記障害物移動検出部７０の検出結果を前記ＭＡＰ５８に反映するものであってもよい。

図１７は、前記掃除装置１０のＣＰＵ１２による自律移動制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記対象物３４においてそれぞれ水平方向のラインとして投影される複数の光束３６が前記光源部１８から照射される。次に、Ｓ２において、前記光源部１８から照射された光束３６に対応して前記対象物３４に投影された前記複数のラインが前記撮像部２０により撮影される。次に、Ｓ３において、前記第２の光束３６ｂに対応して前記対象物３４に投影されたラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８とは反対側となったか否かが判断される。このＳ３の判断が否定される場合には、Ｓ６以下の処理が実行されるが、Ｓ３の判断が肯定される場合には、Ｓ４において、前記掃除装置１０が移動する領域内における障害物の存在が検出されると共に、その障害物の検出に用いられた前記第２の光束３６ｂに対応するラインが結像する位置の変化速度に基づいて、その障害物の移動の有無が検出される。次に、Ｓ５において、検出された障害物を回避するように新たな移動経路が決定され、その移動経路に基づいて前記掃除装置１０が移動させられる。次に、Ｓ６において、前記第３の光束３６ｃに対応して前記対象物３４に投影されたラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８側となったか否かが判断される。このＳ６の判断が否定される場合には、Ｓ８以下の処理が実行されるが、Ｓ６の判断が肯定される場合には、Ｓ７において、前記掃除装置１０が移動する領域内における段差の存在が検出されると共に、検出された段差を回避するように新たな移動経路が決定され、その移動経路に基づいて前記掃除装置１０が移動させられる。次に、Ｓ８において、前記第１の光束３６ａに対応して前記対象物３４に投影されたラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記対象物３４との相対距離が算出されると共に、前記掃除装置１０が移動する領域の地図情報であるＭＡＰ５８が作成（更新）される。また、その領域内において障害物及び段差等が検出された場合には、その検出結果が前記ＭＡＰ５８に反映された後、本ルーチンが終了させられる。

以上の制御において、Ｓ５及びＳ７が前記移動経路決定部６０及び移動制御部６２の動作に、Ｓ８が前記距離算出部６４及び地図情報作成部６６の動作に、Ｓ３及びＳ４が前記障害物検出部６８の動作に、Ｓ４が前記障害物移動検出部７０の動作に、Ｓ６及びＳ７が前記段差検出部７２の動作に、それぞれ対応する。

このように、本実施例によれば、対象物３４においてそれぞれ水平方向のラインとして投影される複数の光束３６をその対象物３４に対して照射する光源部１８と、その光源部１８との垂直方向の距離が規定値ｓである位置に配置され、前記対象物３４に投影された前記複数のラインを撮影する撮像部２０と、予め定められた関係から、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインがその撮像部２０における撮像面であるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記掃除装置１０の移動経路を決定する移動経路決定部６０（Ｓ５及びＳ７）とを、備えたものであることから、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いることで、その対象物３４との相対位置関係を実用的な態様で精度良く把握することができる。すなわち、対象物３４との相対位置関係を高精度で把握して好適な経路設定を行う自律移動型機器としての掃除装置１０を提供することができる。

また、前記複数の光束３６のうち１つの光束３６の照射方向を基準方向として、その光束３６と隣接する照射方向に照射される光束３６のその照射方向と前記基準方向との角度βは、前記光源部１８と前記撮像部２０との距離をｓ、前記距離算出部６４による算出対象となる前記対象物３４との相対距離をＬ１以上Ｌ２以下の範囲内として、前記（４）式を満たすものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、その対象物３４との相対距離を実用的な態様で精度良く算出することができる。

また、前記複数の光束３６のうち１つの光束３６の照射方向を基準方向として、その光束３６と隣接する照射方向に照射される光束３６のその照射方向と前記基準方向との角度βは、前記撮像部２０の垂直方向の画角をθ、前記ラインの本数をｎとして、前記（５）式を満たすものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、その対象物３４との相対距離を実用的な態様で精度良く算出することができる。

また、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインに基づいて、前記複数の光束３６にそれぞれ対応する前記対象物３４との相対距離ｌを算出する距離算出部６４を備えたものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を用いて、その対象物３４との相対距離を具体的な数値として算出することができる。

また、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記掃除装置１０が移動する領域の地図情報であるＭＡＰ５８の作成を行うものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域の地図情報を作成することができる。

また、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記掃除装置１０が移動する領域内における障害物の検出を行うものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における障害物の存在を把握することができる。

また、前記領域内における障害物の検出に用いられる光束３６に対応するラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８とは反対側となった場合には、前記障害物を検出したと判定するものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における障害物の存在を好適且つ実用的な態様で把握することができる。

また、前記イメージセンサ５２上における、前記領域内における障害物の検出に用いられる光束３６に対応するラインが結像する位置の変化速度が、予め定められた閾値よりも大きい場合には、前記障害物が移動体であると判定して回避移動を行うものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における障害物の存在及びその移動を好適且つ実用的な態様で把握することができる。

また、前記撮像部２０により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置に基づいて、前記掃除装置１０が移動する領域内における段差の検出を行うものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における段差の存在を把握することができる。

また、前記領域内における段差の検出に用いられる光束３６に対応するラインが前記撮像部２０におけるイメージセンサ５２上に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部１８側となった場合には、前記段差を検出したと判定するものであるため、前記対象物３４に投影された複数のラインの撮像を適宜用いて、前記領域内における段差の存在を好適且つ実用的な態様で把握することができる。

また、前記光源部１８は、前記撮像部２０よりも垂直方向下方に設けられたものであるため、前記掃除装置１０の垂直方向下方に位置するその掃除装置１０の移動路面である床面３２における段差の存在を好適に検出することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、前記掃除装置１０に備えられた光源部１８は、前記対象物３４においてそれぞれ水平方向のラインとして投影される、垂直方向に関してそれぞれ異なる方向の３つ（３方向）の光束３６ａ、３６ｂ、３６ｃをその対象物３４に対して照射するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、垂直方向に関してそれぞれ異なる方向に少なくとも２つ（２方向）の光束３６を照射する光源部を備えたものであれば、本発明の一応の効果を奏する。また、垂直方向に関してそれぞれ異なる方向に４つ以上（４方向以上）の光束３６を照射する光源部を備えたものであってもよい。また、前記光源部１８と撮像部２０との垂直方向の上下は、前記掃除装置１０における態様には限定されず、例えば前記撮像部２０が垂直方向上方、前記光源部１８が垂直方向下方とされたものであっても構わない。

また、前述の実施例において、前記掃除装置１０は、略平面状（水平面状）を成す床面３２上を相対的に移動するものであったが、前記床面３４は必ずしも平面状でなくともよく、例えば若干の曲率を有する曲面や、水平面に対して傾斜を有する斜面等であってもよい。また、前述の実施例においては特に言及していないが、前記掃除装置１０に備えられた移動機構２２は、若干の障害物や段差を乗り超えてゆける構成であってもよい。斯かる態様において、前記障害物検出部６８及び段差検出部７２は、好適には、前記掃除装置１０（移動機構２２）が乗り超えてゆける障害物や段差は検出の対象としない。

また、前述の実施例において、前記移動経路決定部６０は、前記地図情報作成部６６により作成された地図情報（ＭＡＰ５８）に基づいて前記掃除装置１０の移動経路を決定するものであったが、本発明は、地図情報を作成してその地図情報に基づいて移動経路を決定するものに限定されず、必ずしも地図情報を作成するものでなくともよい。例えば、地図情報を作成することなく、前記障害物検出部６８及び段差検出部７２により障害物乃至段差が検出された場合には、それらを回避するように前記移動経路を決定する制御を行うものであってもよい。斯かる態様においては、前記地図情報を作成する態様に比べて前記掃除装置１０の移動領域（掃除領域）内をくまなく移動（掃除）することができない場合がある反面、制御が簡単なものとなるという利点がある。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：掃除装置（自律移動型機器）、１８：光源部、２０：撮像部、３２ｓ：段差、３４：対象物（障害物）、３６：光束、５２：イメージセンサ（撮像面）、５８：ＭＡＰ（地図情報）、６０：移動経路決定部、６４：距離算出部、８０：室（領域）

Claims (11)

1. 自機で移動経路を決定して移動を行う自律移動型機器であって、
   対象物においてそれぞれ水平方向のラインとして投影される複数の光束を該対象物に対して照射する光源部と、
   該光源部との垂直方向の距離が規定値である位置に配置され、前記対象物に投影された前記複数のラインを撮影する撮像部と、
   予め定められた関係から、前記撮像部により撮影された前記複数のラインが該撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器の移動経路を決定する移動経路決定部と
   を、備えたものであることを特徴とする自律移動型機器。
2. 前記複数の光束のうち１つの光束の照射方向を基準方向として、該光束と隣接する照射方向に照射される光束の該照射方向と前記基準方向との角度βは、前記光源部と前記撮像部との垂直方向の距離をｓ、前記自律移動型機器により検出し得る前記対象物との相対距離をＬ１以上Ｌ２以下の範囲内として、
   β＞ｔａｎ^-1（ｓ／Ｌ１）−ｔａｎ^-1（ｓ／Ｌ２）
   を満たすものである請求項１に記載の自律移動型機器。
3. 前記複数の光束のうち１つの光束の照射方向を基準方向として、該光束と隣接する照射方向に照射される光束の該照射方向と前記基準方向との角度βは、前記撮像部の垂直方向の画角をθ、前記ラインの本数をｎとして、
   β＜θ／（ｎ−１）
   を満たすものである請求項１又は２に記載の自律移動型機器。
4. 前記撮像部により撮影された前記複数のラインに基づいて、前記複数の光束にそれぞれ対応する前記対象物との相対距離を算出する距離算出部を備えたものである請求項１から３の何れか１項に記載の自律移動型機器。
5. 前記撮像部により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器が移動する領域の地図情報の作成を行うものである請求項１から４の何れか１項に記載の自律移動型機器。
6. 前記撮像部により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器が移動する領域内における障害物の検出を行うものである請求項１から５の何れか１項に記載の自律移動型機器。
7. 前記領域内における障害物の検出に用いられる光束に対応するラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部とは反対側となった場合には、前記障害物を検出したと判定するものである請求項６に記載の自律移動型機器。
8. 前記撮像面における、前記領域内における障害物の検出に用いられる光束に対応するラインが結像する位置の変化速度が、予め定められた閾値よりも大きい場合には、前記障害物が移動体であると判定して回避移動を行うものである請求項７に記載の自律移動型機器。
9. 前記撮像部により撮影された前記複数のラインのうち少なくとも１つのラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置に基づいて、前記自律移動型機器が移動する領域内における段差の検出を行うものである請求項１から８の何れか１項に記載の自律移動型機器。
10. 前記領域内における段差の検出に用いられる光束に対応するラインが前記撮像部における撮像面に結像する位置が、予め定められた規定位置よりも一部でも前記光源部側となった場合には、前記段差を検出したと判定するものである請求項９に記載の自律移動型機器。
11. 前記光源部は、前記撮像部よりも垂直方向下方に設けられたものである請求項１から１０の何れか１項に記載の自律移動型機器。