JP4328819B2 - 移動装置およびその制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、自律的に移動する装置等に関する。

ロボットがその高機能化にともなって荷物を運搬したり、あるいは人間を目的地まで誘導したりする等の業務または作業を遂行する機会が増えている。このため、複数のロボットおよび人間が併存する環境において、各ロボットが人間や他のロボットとの接触を回避しながら移動する必要性が高まっている。そこで、たとえば、人間等の他の移動体の追い抜きやすれ違いを可能とするため、自律移動装置をあらかじめ定められている領域に停留させる技術的手法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５−２０２９７８号公報

しかし、前記先行技術によれば、移動装置が停留することにより他の移動物体との接触を回避しうる領域があらかじめ定義されていることが必要とされている。このため、複数の移動物体が移動しうる範囲が制限され、当該複数の移動体の移動を妨げてしまう等のため、このような領域が定義されえないような状況においては、ロボットがその周囲にいる人間やロボットと協調しながら移動することが困難となる。

そこで、本発明は、さまざまな状況に応じて移動物体との接触を流動的に回避しながら自律的に移動または行動しうる移動装置等を提供することを解決課題とする。

前記課題を解決するための本発明の移動装置は、制御装置を備え、前記制御装置によって動作が制御されることにより２次元のモデル空間において定義された目標位置の変化態様を表わす目標軌道にしたがって自律的に移動する移動装置であって、前記制御装置が第１処理部、第２処理部および第３処理部を備え、前記第１処理部が前記移動装置の通行可能領域の境界の位置を前記モデル空間における要素通行領域の境界の位置として認識し、前記移動装置および当該移動装置の位置のそれぞれを第１空間要素および第１位置のそれぞれとして認識し、物体および当該物体の位置のそれぞれを第２空間要素および第２位置のそれぞれとして認識し、かつ、前記第２位置の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された前記第２空間要素を第２拡張空間要素として認識し、前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果のうち前記第１空間要素と、前記第１位置と、前記第２空間要素と、前記第２位置とに基づき、前記要素通行領域における前記第１空間要素と前記第２空間要素との接触可能性が低いことを示す第１安全条件が満たされているか否かを判定し、前記第３処理部が前記第２処理部により前記第１安全条件が満たされていないと判定されたことを要件として、前記第１処理部による認識結果のうち前記要素通行領域の境界の位置と、前記第１空間要素と、前記第１位置と、前記第２拡張空間要素と、前記第２位置とに基づき、前記要素通行領域において前記第１空間要素が前記第２拡張空間要素との接触を回避しうる第１目標軌道を探索し、前記第２処理部が前記第３処理部により前記第１目標軌道が探索されたことを示す第２安全条件が満たされているか否かを判定し、前記第３処理部が前記第２処理部により前記第２安全条件が満たされていないと判定されたことを要件として、前記第１処理部による認識結果のうち前記要素通行領域の境界の位置と、前記第１空間要素と、前記第１位置とに基づき、前記第１空間要素と前記要素通行領域の境界との間隔を第３間隔として評価し、当該第３間隔が小さい方向について優先的に前記第１空間要素を前記要素通行領域の境界に近づけるような第２目標軌道を探索し、前記制御装置が、前記第２処理部により前記第２安全条件が満たされていると判定された場合、前記第１目標軌道を前記目標軌道として前記移動装置の動作を制御する一方、前記第３処理部により前記第２目標軌道が探索された場合、前記第２目標軌道を暫定的な前記目標軌道とし、かつ、前記第２目標軌道の終点に相当する位置である停止位置において前記移動装置が移動を停止するように前記移動装置の動作を制御することを特徴とする（第１発明）。

第１発明の移動装置によれば、第１安全条件が満たされていない場合、すなわち、移動装置および物体が接触する可能性が高い場合、モデル空間において第１空間要素が第２拡張空間要素との接触を回避しうる第１目標軌道が探索される。目標軌道としての第１目標軌道にしたがって移動装置が自律的に移動することにより、移動装置と物体との接触回避が図られる。また、第１安全条件が満たされていても第２安全条件が満たされていない場合、すなわち、第１目標軌道が探索されえない場合、第１空間要素を要素通行領域の境界に近づける第２目標軌道が探索される。暫定的な目標軌道としての第２目標軌道にしたがって移動装置が通行可能領域の境界に自律的に近づき、第２目標軌道の終点に相当する位置において停止する。すなわち、移動装置は移動可能領域の境界に身を寄せ、物体に対して移動スペースを譲るように動作する。移動装置が第２目標軌道にしたがって移動した分だけスペースが広がるので、このスペースを通じた物体の移動を促すことができる。また、移動装置は第２目標軌道の終点に相当する位置で停止した状態で、物体がこのスペースを通過すること等によりこの物体との接触可能性が低下するのを待つことができる。さらに、移動装置は物体との接触可能性がさらに低下してから通常通り目標軌道にしたがって移動を再開することができる。したがって、移動装置が移動可能領域の広狭、物体との相対位置等によって変化するさまざまな状況に応じて当該物体との接触を流動的に回避しながら自律的に移動または行動することができる。

第１発明の移動装置において、前記移動装置が前記停止位置において停止している状態で、前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果のうち前記第１空間要素と、前記第１位置と、前記第２空間要素と、前記第２位置とに基づき、前記第１空間要素と前記第２空間要素との接触可能性が低くなったことを示す第３安全条件が満たされているか否かを判定し、前記第３処理部が前記第２処理部により前記第３安全条件が満たされていると判定されたことを要件として、前記第１処理部による認識結果のうち少なくとも前記要素通行領域の境界の位置と、前記第１空間要素と、前記第１位置とに基づき、新たな前記目標軌道を探索してもよい（第２発明）。

第２発明の移動装置によれば、第２目標軌道の終点に相当する位置において停止している状態で第３安全条件が満たされた場合、すなわち、移動装置と物体との接触可能性が低下した状況において新たな目標軌道が探索される。そして、移動装置はこの新たな目標軌道にしたがって移動を再開することができる。

第２発明の移動装置において、前記第２処理部が、前記第２目標軌道の終点を通って前記要素通行領域を区切る線を越えて前記第２空間要素が移動したことを前記第３安全条件として当該第３安全条件を満たしているか否かを判定してもよい（第３発明）。

第３発明の移動装置によれば、第２目標軌道の終点に相当する位置において停止している移動装置を基準として、そのそばを物体が通過したか否か、ひいては、この物体との接触可能性が低下したか否かが判定される。この判定結果が肯定的である場合、前記のように新たな目標軌道が探索され、移動装置はこの新たな目標軌道にしたがって移動を再開することができる。

第１〜第３発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第２処理部が、前記第１空間要素が前記第１目標軌道にしたがって移動した場合に前記第２空間要素と接触する可能性が低いことを付加的に示す前記第２安全条件が満たされているか否かを判定してもよい（第４発明）。

第４発明の移動装置によれば、第１目標軌道が探索された一方、第１空間要素がこの第１目標軌道にしたがって移動した場合に第２空間要素と接触する可能性が高い場合、第２安全条件が満たされていないと判定される。したがって、移動装置と物体との接触を確実に回避する観点から適当な状況において、前記のように物体の移動スペースを広げるように移動装置を移動させるための第２目標軌道が探索される。

第４発明の移動装置において、前記第２処理部が、前記第１目標軌道と前記第２拡張空間要素との間隔を第１間隔として評価し、当該第１間隔が第１安全間隔より広い場合、前記第１空間要素が前記第１目標軌道にしたがって移動した場合に前記第２空間要素と接触する可能性が低いと評価してもよい（第５発明）。

第５発明の移動装置によれば、第１空間要素として認識された移動装置が第１目標軌道にしたがって移動した場合において、第２空間要素として認識された物体と接触する可能性の高低が、この第１目標軌道と、この物体の位置の変化態様に応じた第２拡張空間要素との間隔（第１間隔）の広狭に基づいて評価される。すなわち、第１目標軌道にしたがって移動している移動装置が物体とすれ違う際の間隔の広狭に基づいて移動装置と物体との接触可能性の高低が評価される。したがって、移動装置と物体との接触を確実に回避する観点から適当な状況において、前記のように物体の移動スペースを広げるように移動装置を移動させるための第２目標軌道が探索される。

第５発明の移動装置において、前記第２処理部が、前記モデル空間において前記第１目標軌道の上の点を基準として広がる第１セルと、前記第２拡張空間要素を除く前記要素通行領域との重なり面積を前記第１間隔として評価してもよい（第６発明）。

第６発明の移動装置によれば、第１目標軌道にしたがって移動する移動装置と物体とが通行可能領域においてすれ違う際の間隔（第１間隔）が、モデル空間においてこの第１目標軌道の上の点を基準として広がる第１セルと、第２拡張空間要素を除く要素通行領域との重なり面積として簡易に評価されうる。

第４発明の移動装置において、前記第２処理部が、前記第２位置の変化態様に基づいて前記第２空間要素から延長される線が、前記第３処理部により探索された前記第１目標軌道と交差しない場合、前記第１空間要素が前記第１目標軌道にしたがって移動した場合に前記第２空間要素と接触する可能性が低いと評価してもよい（第７発明）。

第７発明の移動装置によれば、第１空間要素として認識された移動装置が第１目標軌道にしたがって移動した場合において、第２空間要素として認識された物体と接触する可能性の高低が、移動装置の目標軌道候補としての第１目標軌道と、モデル空間において第２空間要素として認識された物体の位置の変化態様とに鑑みて適当に判定されうる。したがって、移動装置と物体との接触を確実に回避する観点から適当な状況において、前記のように物体の移動スペースを広げるように移動装置を移動させるための第２目標軌道が探索される。

第１〜第７発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第１処理部が前記第１位置の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された前記第１空間要素を第１拡張空間要素として認識し、前記第３処理部が前記第１処理部による認識結果のうち前記要素通行領域の境界の位置と、前記第１拡張空間要素と、前記第１位置と、前記第２空間要素と、前記第２位置とに基づき、前記要素通行領域において前記第２空間要素が前記第１拡張空間要素との接触を回避しうる軌道を予測軌道として探索し、前記第２処理部が、前記第３処理部により前記予測軌道が探索されたことを付加的に示す前記第２安全条件が満たされているか否かを判定してもよい（第８発明）。

第８発明の移動装置によれば、第２安全条件が満たされているか否かが、モデル空間において第１空間要素として認識された移動装置の位置の変化態様と、モデル空間において第２空間要素として認識された物体の予測軌道とに鑑みて適当に判定されうる。これにより、移動装置は物体との接触を回避するために通行可能領域の境界に近づく必要性が高い状況において自律的に当該境界に近づくことができる。そして、移動装置は第２目標軌道の終点に相当する位置において停止した状態で、物体との接触可能性がさらに低下する状況を待つことができる。したがって、移動装置はさまざまな状況に応じて当該物体との接触を流動的に回避しながら自律的に移動または行動しうる。

第８発明の移動装置において、前記第２処理部が前記第２空間要素が前記予測軌道にしたがって移動した場合に前記第１空間要素と接触する可能性が低いことを付加的に示す前記第２安全条件が満たされているか否かを判定してもよい（第９発明）。

第９発明の移動装置によれば、予測軌道が探索された一方、第２空間要素がこの予測軌道にしたがって移動した場合に第１空間要素と接触する可能性が高い場合、第２安全条件が満たされていないと判定される。したがって、移動装置と物体との接触を確実に回避する観点から適当な状況において、前記のように第１空間要素を要素通行領域の境界に近づける第２目標軌道が探索される。そして、移動装置が移動可能領域の広狭、物体との相対位置等によって変化するさまざまな状況に応じて当該物体との接触を流動的に回避しながら自律的に移動または行動することができる。

第９発明の移動装置において、前記第２処理部が前記予測軌道と前記第１拡張空間要素との間隔を第２間隔として評価し、当該第２間隔が第２安全間隔より広い場合、前記第２空間要素が前記予測軌道にしたがって移動した場合に前記第１空間要素と接触する可能性が低いと評価してもよい（第１０発明）。

第１０発明の移動装置によれば、第２空間要素として認識された物体が予測軌道にしたがって移動した場合において、第１空間要素として認識された移動装置と接触する可能性の高低が、この予測軌道と、この移動装置の位置の変化態様に応じた第１拡張空間要素との間隔（第２間隔）の広狭に基づいて評価される。すなわち、予測軌道にしたがって移動している物体が移動装置とすれ違う際の間隔の広狭に基づいて両者の接触可能性の高低が評価される。したがって、移動装置と物体との接触を確実に回避する観点から適当な状況において、前記のように物体の移動スペースを広げるように移動装置を移動させるための第２目標軌道が探索される。

第１０発明の移動装置において、前記第２処理部が前記モデル空間において前記予測軌道の上の点を基準として広がる第２セルと、前記第１拡張空間要素を除く前記要素通行領域との重なり面積を前記第２間隔として評価してもよい（第１１発明）。

第１１発明の移動装置によれば、予測軌道にしたがって移動する物体と移動装置とが通行可能領域においてすれ違う際の間隔（第２間隔）が、モデル空間においてこの予測軌道の上の点を基準として広がる第２セルと、第１拡張空間要素を除く要素通行領域との重なり面積として簡易に評価されうる。

第９発明の移動装置において、前記第２処理部が、前記第１目標軌道と前記予測軌道とが交差しない場合、前記第２空間要素が前記予測軌道にしたがって移動した場合に前記第１空間要素と接触する可能性が低いと評価してもよい（第１２発明）。

第１２発明の移動装置によれば、第１空間要素として認識された移動装置が第１目標軌道にしたがって移動する一方、第２空間要素として認識された物体が予測軌道にしたがって移動した場合において、両者が接触する可能性の高低が両軌道の交点の有無に基づいて評価される。したがって、移動装置と物体との接触を確実に回避する観点から適当な状況において、前記のように物体の移動スペースを広げるように移動装置を移動させるための第２目標軌道が探索される。

第８〜第１２発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第３処理部が前記第１空間要素を前記予測軌道から遠ざける軌道を前記第２目標軌道として優先的に探索してもよい（第１３発明）。

第１３発明の移動装置によれば、移動装置を第２目標軌道にしたがって移動させる際に、移動装置が物体の進行方向または前方を横切るような事態が回避されうる。さらに、移動装置は物体が移動すると予測される軌道から離れた位置において停止した状態で、物体との接触可能性がさらに低下するのを待つことができる。したがって、移動装置はさまざまな状況に応じて当該物体との接触を流動的に回避しながら自律的に移動または行動しうる。

第１〜第１３発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第３処理部が前記モデル空間において前記第１空間要素の周囲に配置された第３セルと前記要素通行領域との重なり面積を前記第３間隔として評価してもよい（第１４発明）。

第１４発明の移動装置によれば、移動装置から複数の方向のそれぞれについて通行可能領域の境界までの間隔が、モデル空間において第１空間要素の周囲に配置された第３セルと、要素通行領域との重なり面積として簡易に評価されうる。

第１〜第１４発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第３処理部が、前記第１空間要素がその前方にある前記第２空間要素から遠ざかるように前記第２目標軌道を探索してもよい（第１５発明）。

第１５発明の移動装置によれば、移動装置が真後ろまたは斜め後ろに移動する等、速度が後方成分を有するように移動することにより、前方の物体との接触可能性のさらなる低下が図られる。そして、移動装置は第２目標軌道の終点に相当する位置において停止した状態で、物体との接触可能性がさらに低下するのを待つことができる。

第１〜第１５発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記制御装置が、前記移動装置を前記第２目標軌道にしたがって移動させる前後における前記移動装置の向きの変更が最小限に抑制されるように当該移動装置の動作を制御してもよい（第１６発明）。

第１６発明の移動装置によれば、移動装置はその向きまたは姿勢の変更を最小限に抑制しながら、第２目標軌道にしたがって移動することができる。たとえば、目標軌道にしたがって前方に移動していた移動装置が第２目標軌道にしたがって斜め後方に移動するとき、この移動装置が進行方向に対して後側を向けて移動するようにその動作が制御される。これにより、移動装置はその向きまたは姿勢を大きく変更することなく、目標軌道にしたがって移動を円滑に再開することができる。

第１〜第１６発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記制御装置が、前記移動装置を前記第２目標軌道にしたがって移動させることを要件として、前記物体に対して道を譲ったことを表現する音声もしくは信号を出力するまたは前記物体に対して道を譲ったことを表現するように当該移動装置の動作を制御してもよい（第１７発明）。

第１７発明の移動装置によれば、前記のように移動装置が第２目標軌道にしたがって移動することによりスペースを広げることに加えて、道を譲ったことを表現する音声、信号の出力や、同じく道を譲ったことを表現する動作を通じて、このスペースを通じた物体の移動をさらに促すことができる。

前記課題を解決するための本発明の制御プログラムは、移動装置に搭載されているコンピュータを第１〜第１７発明のうちいずれか１つの制御装置として機能させることを特徴とする。

第１８発明の制御プログラムによれば、さまざまな状況に応じて流動的に物体との接触を回避しながら自律的に移動または行動しうるように移動装置の動作を制御する装置として、この移動装置に搭載されているコンピュータを機能させることができる。

本発明の移動装置等の実施形態について図面を用いて説明する。図１に示されている脚式移動ロボット（移動装置）１は基体１０と、基体１０の上部に設けられた頭部１１と、基体１０の上部左右両側から延設された左右の腕部１２と、腕部１２の先端部に設けられた手部１４と、基体１０の下部から下方に延設された左右の脚部１３と、脚部１３の先端部に取り付けられている足部１５とを備えている。ロボット１は、再表０３／０９０９７８号公報や、再表０３／０９０９７９号公報に開示されているように、アクチュエータ１０００（図２参照）から伝達される力によって、人間の肩関節、肘関節、手根関節、股関節、膝関節、足関節等の複数の関節に相当する複数の関節部分において腕部１２や脚部１３を屈伸運動させることができる。ロボット１は、左右の脚部１３（または足部１５）のそれぞれの離床および着床の繰り返しを伴う動きによって自律的に移動することができる。基体１０の鉛直方向に対する傾斜角度が調節されることによって、頭部１１の高さが調節されうる。頭部１１には、左右に並んでロボット１の前方に向けられた一対の頭カメラ（ＣＣＤカメラ）Ｃ１が搭載されている。基体１０には前側下部に腰カメラ（赤外線カメラ）Ｃ２が搭載されている。なお、移動装置は複数の脚部１３の動作によって自律的に移動するロボット１のほか、車輪式移動ロボット（自動車）等、移動機能を有するあらゆる装置であってもよい。

ロボット１は、ハードウェアとしてのＥＣＵまたはコンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）により構成されている制御装置１００を備えている。コンピュータのメモリには本発明の「制御プログラム」が格納されている。制御プログラムはＣＤやＤＶＤ等のソフトウェア記録媒体を通じてコンピュータにインストールされてもよいが、ロボット１からサーバに要求信号が送信されたことに応じて当該サーバによってネットワークや人工衛星を介して当該コンピュータにダウンロードされてもよい。

図２に示されている制御装置１００は、第１センサ１１１および第２センサ１１２からの出力信号等に基づき、アクチュエータ１０００の動作を制御することにより、腕部１２や脚部１３の動作を制御する。第１センサ１１１はロボット１の挙動状態を測定するためのセンサである。基体１０の加速度に応じた信号を出力するジャイロセンサ、各関節の関節角度に応じた信号を出力するロータリエンコーダ、脚部１３に作用する床反力に応じた信号を出力する力センサ等、ロボット１に搭載されている種々のセンサが第１センサ１１１に該当する。第２センサ１１２は物体の挙動状態等、ロボット１の環境を測定するためのセンサである。頭カメラＣ１および腰カメラＣ２等が第２センサ１１２に該当する。アクチュエータ１０００は電動モータ等の駆動源のほか、駆動源の出力軸と腕部１２や脚部１３を構成するリンクとの間に設けられた減速機や、弾性部材等の柔軟要素により構成されている。

制御装置１００は第１処理部１１０、第２処理部１２０および第３処理部１３０を備えている。なお、本発明の構成要素が情報を「認識する」とは、当該構成要素が情報をデータベースから検索すること、メモリ等の記憶装置から情報を読み取ること、センサ等の出力信号に基づき情報を測定、算定、推定、判定すること、測定等された情報をメモリに格納すること等、当該情報をさらなる情報処理のために準備または用意するために必要なあらゆる情報処理を実行することを意味する。

第１処理部１１０はロボット１の通行可能領域を２次元のモデル空間における要素通行領域ＱＳとして認識する。第１処理部１１０は第１センサ１１１の出力信号等に基づき、ロボット１ならびにロボット１の位置の変化態様を表わす軌道のそれぞれを、要素通行領域ＱＳにおける第１空間要素Ｑ₁および第１位置ｐ₁の変化態様、すなわち、第１位置ｐ₁が時間経過とともにどのように変化したかを表わす第１軌道のそれぞれとして認識する。第１処理部１１０は第２センサ１１２の出力信号等に基づき、物体２および物体２の位置の変化態様を表わす軌道のそれぞれを、要素通行領域ＱＳにおける第２空間要素Ｑ₂および第２位置ｐ₂の変化態様、すなわち、第２位置ｐ₂が時間経過とともにどのように変化したかを表わす第２軌道のそれぞれとして認識する。第１処理部１１０は第１位置ｐ₁の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された第１空間要素Ｑ₁を第１拡張空間要素ＥＱ₁として認識する。第１処理部１１０は第２位置ｐ₂の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された第２空間要素Ｑ₂を第２拡張空間要素ＥＱ₂として認識する。ここで「空間要素」とはモデル空間における位置、速度および加速度等の状態が定義されうる「点」、モデル空間における位置等に加えてさらに形状および長さ等の状態が定義されうる「線分」、ならびに、モデル空間における位置等に加えてさらに形状および面積等の状態が定義されうる「領域」等を意味する。

第２処理部１２０は第１処理部１１０による認識結果（正確には認識結果のうち必要な部分）に基づき、要素通行領域ＱＳにおける第１空間要素Ｑ₁と第２空間要素Ｑ₂との接触可能性が低いことを示す「第１安全条件」が満たされているか否かを判定する。第２処理部１２０は第１処理部１１０による認識結果に基づき、第３処理部１３０により後述の第１目標軌道Ｒ₁が探索されたこと等を示す「第２安全条件」が満たされているか否かを判定する。第２処理部１２０はロボット１が後述の第２目標軌道Ｒ₂の終点に相当する位置において停止している状態で、第１処理部１１０による認識結果に基づき、第１空間要素Ｑ₁と第２空間要素Ｑ₂との接触可能性が低くなったことを示す「第３安全条件」が満たされているか否かを判定する。

第３処理部１３０は第２処理部１２０により「第１安全条件」が満たされていないと判定されたことを要件として、第１処理部１１０による認識結果に基づき要素通行領域ＱＳにおいて第１空間要素Ｑ₁が第２拡張空間要素ＥＱ₂との接触を回避しうる第１目標軌道Ｒ₁を探索する。第３処理部１３０は第２処理部１２０により「第２安全条件」が満たされていないと判定されたことを要件として、第１処理部１１０による認識結果に基づき第１空間要素Ｑ₁を要素通行領域ＱＳの境界に近づける第２目標軌道Ｒ₂を探索する。第３処理部１３０は第２処理部１２０により「第３安全条件」が満たされていると判定されたことを要件として、第１処理部１１０による認識結果に基づき新たな目標軌道Ｒ₀を探索する。

制御装置１００はモデル空間においてあらかじめ定義されている、または、第３処理部１３０により探索または設定された目標軌道Ｒ₀にしたがってロボット１が移動するようにロボット１の動作を制御する。制御装置１００は第２処理部１２０により第２安全条件が満たされていると判定された場合、第１目標軌道Ｒ₁を目標軌道Ｒ₀としてロボット１が移動するようにロボット１の動作を制御する。制御装置１００は第３処理部１３０により第２目標軌道Ｒ₂が探索された場合、第２目標軌道Ｒ₂を暫定的な目標軌道Ｒ₀とし、かつ、第２目標軌道Ｒ₂の終点に相当する位置を停止位置としてロボット１が移動かつ行動するようにロボット１の動作を制御する。

前記構成のロボットの機能について説明する。第１処理部１１０はロボット１の通行可能領域を２次元の要素通行領域ＱＳとしてメモリから読み出す、または、外部のデータベースサーバにアクセスして検索する（図３／Ｓ０１０）。これにより、たとえば通路の壁や固定物等の形状に応じた、図６（ａ）に示されている形状の要素通行領域ＱＳが認識される。後述のように第１空間要素Ｑ₁または第２空間要素Ｑ₂が、ロボット１および物体２のそれぞれのサイズに応じたサイズを有する第１領域ｑ₁および第２領域ｑ₂のミンコフスキー和として認識される場合、要素通行領域ＱＳは通行可能領域のサイズに応じたサイズを有する領域と、第１領域ｑ₁または第２領域ｑ₂とのミンコフスキー差として認識される。要素通行領域ＱＳは緯度および経度により任意の点が特定される平面または曲面として定義されていてもよいが、頭カメラＣ１を通じて得られる画像に基づいて認識されるロボット１の周辺における床面の傾斜角度や、段差や凹凸の有無等の形状に基づいて逐次変更されてもよい。

第１処理部１１０は第１センサ１１１の出力信号等に基づき、ロボット１およびその位置の変化態様を表わす軌道のそれぞれを要素通行領域ＱＳにおける第１空間要素Ｑ₁および第１位置ｐ₁の変化態様を表わす第１軌道のそれぞれとして認識する（図３／Ｓ０１１）。第１空間要素Ｑ₁の形状およびサイズはメモリまたはデータベースから読み出される。ロボット１のサイズに応じたサイズを有する、図４（ａ）に示されている第１領域ｑ₁がそのまま第１空間要素Ｑ₁として認識されてもよいが、本実施形態では図４（ｂ）に示されているように点状に縮小された第１領域ｑ₁が第１空間要素Ｑ₁として認識される。これにより、ロボット１がしたがうべき軌道探索に要する演算処理量の軽減が図られる。なお、ロボット１がその腕部１２により箱を持っている場合や、基体１０にロボット１に機能を付加するためのオプションとなる機器が取り付けられている場合等、当該箱や機器等の物体がロボット１と一体的に移動している状況では、当該一体的に移動しているロボット１および当該物体の形状およびサイズがロボット１の形状およびサイズとして認識されてもよい。ロボット１の位置はそのＧＰＳ機能により得られる緯度および経度（または固定座標系における座標）を表す信号、ジャイロセンサから逐次出力されるロボット１の加速度を表す信号、または、ロータリエンコーダから出力される脚部１３等の各関節の角度を表わす信号に基づき、必要に応じて逆動力学モデルを用いて測定される。第１位置ｐ₁の変化態様または時間微分に基づき、第１空間要素Ｑ₁の速度（第１速度）ｖ₁、さらには必要に応じて加速度（第１加速度）α₁が算定されうる。

第１処理部１１０は第２センサ１１２の出力信号等に基づき、物体２およびその位置の変化態様を表わす軌道のそれぞれを要素通行領域ＱＳにおける第２空間要素Ｑ₂および第２位置ｐ₂の変化態様を表わす第２軌道のそれぞれとして認識する（図３／Ｓ０１２）。第２空間要素Ｑ₂の形状およびサイズは、頭カメラＣ１による物体２の撮像画像に基づいてこの物体２の種類が判別された後、当該判別結果に基づいてメモリ（物体の種類、形状およびサイズの対応テーブルが格納されている。）が検索されることによって認識されうる。物体２のサイズに応じたサイズを有する、図４（ａ）に示されている第２領域ｑ₂がそのまま第２空間要素Ｑ₂として認識されてもよいが、本実施形態では図４（ｂ）に示されているように第１領域ｑ₁および第２領域ｑ₂のミンコフスキー和が第２空間要素Ｑ₂として認識される。物体２の位置は頭カメラＣ１や腰カメラＣ２により撮像された物体２の画像に基づいて測定されうる。第２位置ｐ₂の変化態様または時間微分に基づき、第２空間要素Ｑ₂の速度（第２速度）ｖ₂、さらには必要に応じて加速度（第２加速度）α₂が算定されうる。

第１処理部１１０は第１位置ｐ₁の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された第１空間要素Ｑ₁を第１拡張空間要素ＥＱ₁として認識する（図３／Ｓ０１３）。第１処理部１１０は第２位置ｐ₂の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された第２空間要素Ｑ₂を第２拡張空間要素ＥＱ₂として認識する（図３／Ｓ０１４）。たとえば、第２速度ベクトルｖ₂の方向に連続的に引き伸ばされた第２空間要素Ｑ₂が図５（ａ）右側に示されているようにまっすぐな帯状の第２拡張空間要素ＥＱ₂として認識される。第２空間要素Ｑ₂の引き伸ばす程度を表わす変数ｋは第１位置ベクトルｐ₁、第２位置ベクトルｐ₂、第１速度ベクトルｖ₁および第２速度ベクトルｖ₂に基づき、式（１）にしたがって表わされる。

また、第２速度ベクトルｖ₂（または第２加速度ベクトルα₂）にしたがって連続的に旋回して引き伸ばされた第２空間要素Ｑ₂が、図５（ｂ）右側に示されているように屈曲した帯状の第２拡張空間要素ＥＱ₂として認識される。なお、第２速度ベクトルｖ₂に応じた方向に断続的に引き伸ばされた第２空間要素Ｑ₂が、図５（ｃ）右側に示されているように複数の空間要素からなる第２拡張空間要素ＥＱ₂として認識されてもよい。第１拡張空間要素ＥＱ₁も第２拡張空間要素ＥＱ₂と同様に認識されるが、この際、第２拡張空間要素ＥＱ₂が認識されるときとは逆に第１領域ｑ₁および第２領域ｑ₂のミンコフスキー和が第１空間要素Ｑ₁として認識され、点状に縮小された第２領域ｑ₂が第２空間要素Ｑ₂として認識される。第１拡張空間要素ＥＱ₁および第２拡張空間要素ＥＱ₂のそれぞれは、後述する第３処理部１３０による軌道探索および第２処理部１２０による条件充足性の判定に際して用いられるので、定常的にではなく当該軌道探索等の必要に応じて認識されれば足りる。

第２処理部１２０は第１処理部１１０による認識結果（正確には認識結果のうち必要な部分を意味する。以下同じ。）に基づき、ロボット１が後述する第２目標軌道Ｒ ₂ の終点に相当する位置において停止している状態であるか否かを判定する（図３／Ｓ０２０）。第２処理部１２０はロボット１が当該停止状態ではないと判定した場合（図３／Ｓ０２０‥ＮＯ）、第１処理部１１０による認識結果に基づき、要素通行領域ＱＳにおける第１空間要素Ｑ₁と第２空間要素Ｑ₂との接触可能性が低いことを示す「第１安全条件」が満たされているか否かを判定する（図３／Ｓ０２１）。具体的には、要素通行領域ＱＳにおいて定義されている第１空間要素Ｑ₁の目標軌道Ｒ₀が第２空間要素Ｑ₂に交差または接触していないことが第１安全条件として設定されている。たとえば、図６に示されている状況では第１空間要素Ｑ₁の目標軌道Ｒ₀が第２空間要素Ｑ₂に交差しているので第１安全条件が満たされていないと判定される。なお、第１安全条件は「第１空間要素Ｑ₁の目標軌道Ｒ₀が第２空間要素Ｑ₂に交差していないこと」に代えてまたは加えて「第１空間要素Ｑ₁と第２空間要素Ｑ₂との間隔が所定間隔以上であること」や「ロボット１が、このロボット１と接触する意可能性が高いと判断した物体が発する信号や合図を受信または認識していないこと」であってもよい。

第２処理部１２０により第１安全条件が満たされていると判定された場合（図３／Ｓ０２１‥ＹＥＳ）、制御装置１００は最新の目標軌道Ｒ₀を変更することなく、この目標軌道Ｒ₀にしたがってロボット１が移動するようにその動作を制御する（図３／Ｓ０４０）。第３処理部１３０は第２処理部１２０により第１安全条件が満たされていないと判定されたことを要件として（図３／Ｓ０２１‥ＮＯ）、第１処理部１１０による認識結果に基づき、要素通行領域ＱＳにおいて第１空間要素Ｑ₁が第２拡張空間要素ＥＱ₂との接触を回避しうる第１目標軌道Ｒ₁を探索する（図３／Ｓ０３１）。

第２処理部１２０は第３処理部１３０により第１目標軌道Ｒ₁が探索されたこと等を示す「第２安全条件」が満たされているか否かを判定する（図３／Ｓ０２２）。具体的には、第２処理部１２０は次に説明する第２安全条件（その１）〜（その４）がすべて満たされている場合には第２安全条件が満たされていると判定する一方、第２安全条件（その１）〜（その４）のうち少なくとも１つが満たされていない場合には第２安全条件が満たされていないと判定する。なお、第２安全条件（その１）〜（その４）のうち（その１）、（その１）および（その２）、（その３）または（その３）および（その４）等、一部のみが満たされた場合に第２安全条件が満たされていると判定されてもよい。

第２安全条件（その１）は第３処理部１３０により「第１目標軌道Ｒ₁が探索されたこと」である。たとえば、図７（ａ）に示されているように第１目標軌道Ｒ₁が設定された場合、第２安全条件（その１）は満たされていると判定される。一方、図７（ｂ）に示されているように第２拡張空間要素ＥＱ₂が第１空間要素Ｑ₁の前方で要素通行領域ＱＳを塞いでいる状況では第１目標軌道Ｒ₁は探索されえないので、第２安全条件（その１）は満たされていないと判定される。

第２安全条件（その２）は「第１空間要素Ｑ₁が第１目標軌道Ｒ₁にしたがって移動した場合に、第２空間要素Ｑ₂と接触する可能性が低いこと」である。具体的には、第２安全条件（その２）は「第１目標軌道Ｒ₁と第２拡張空間要素ＥＱ₂との間隔（第１間隔）が第１安全間隔より広いこと」である。たとえば、図７（ｃ）に示されているように第１目標軌道Ｒ₁の上に中心（基準点）を有する正六角形状の第１セルＣ_1i（ｉ＝１，２，‥）のそれぞれと、第２拡張空間要素ＥＱ₂との重なり部分（斜線部分）を除く要素通行領域ＱＳとの重なり面積が第２処理部１２０により第１間隔として評価される。当該面積は、たとえばモンテカルロ法にしたがって測定される。すなわち、要素通行領域ＱＳにランダムにドットが配置され、第１セルＣ_1iと、第２拡張空間要素ＥＱ₂との重なり部分を除く要素通行領域ＱＳとの重なり領域に包含されるドットの数がカウントされ、このカウント数が当該重なり面積として測定される。第１間隔が第１安全間隔以下の場合、第１空間要素Ｑ₁が第１目標軌道Ｒ₁にしたがって移動した場合、第２空間要素Ｑ₂と接触する可能性が高い状態である、すなわち、第２安全条件（その２）が満たされていないと判定される。なお、図７（ｃ）に示されている第１セルＣ_1iの形状は円形状、棒状等にさまざまに変更されてもよく、個数は任意数であってもよく、相互に重なっていてもいなくてもよい。また、第１間隔は第１目標軌道Ｒ₁の垂線の足と、この垂線と第２拡張空間要素ＥＱ₂との交点との最短距離等、幾何学的に評価されうる。

また、第２安全条件（その２）は「第１間隔が第１安全間隔より広いこと」に代えてまたは加えて「第２位置ｐ₂を始点とする第２速度ｖ₂（第２位置ｐ₂の変化態様を表わす。）の方向への延長線が第１目標軌道Ｒ₁に交差しないこと」であってもよい。たとえば、図７（ｄ）に示されているように当該延長線が第１目標軌道Ｒ₁に交差している場合、第１空間要素Ｑ₁が第１目標軌道Ｒ₁にしたがって移動した場合、第２空間要素Ｑ₂と接触する可能性が高い状態である、すなわち、第２安全条件（その２）は満たされていないと判定される。

第２安全条件（その３）は第２空間要素Ｑ₂が要素通行領域ＱＳにおいて第１拡張空間要素ＥＱ₁との接触を回避しうる予測軌道Ｒ_Pを探索することができるという条件である。たとえば、図８（ａ）に示されているように予測軌道Ｒ_Pが探索されている場合、第２安全条件（その３）は満たされていると判定される。予測軌道Ｒ_Pの探索に際してはＲＲＴ接続法等、公知の手法が用いられる。

第２安全条件（その４）は「第２空間要素Ｑ₂が予測軌道Ｒ_Pにしたがって移動した場合に、第１空間要素Ｑ₁と接触する可能性が低いこと」である。具体的には、第２安全条件（その４）は「予測軌道Ｒ_Pと第１拡張空間要素ＥＱ₁との間隔（第２間隔）が第２安全間隔より広いこと」である。たとえば、図８（ｂ）に示されているように予測軌道Ｒ_Pの上に中心（基準点）を有する正六角形状の第２セルＣ_2i（ｉ＝１，２，‥）のそれぞれと、第１拡張空間要素ＥＱ₁との重なり部分（斜線部分）を除く要素通行領域ＱＳとの重なり面積が第２処理部１２０によりモンテカルロ法等にしたがって第２間隔として評価される。第２間隔が第２安全間隔以下の場合、第２空間要素Ｑ₂が予測軌道Ｒ_Pにしたがって移動した場合、第１空間要素Ｑ₁と接触する可能性が高い状態である、すなわち、第２安全条件（その４）が満たされていないと判定される。なお、図８（ｂ）に示されている第２セルＣ_2iの形状は円形状、棒状等、さまざまに変更されてもよく、個数は任意数であってもよく、相互に重なっていてもいなくてもよい。また、第２間隔は予測軌道Ｒ_Pの垂線の足と、この垂線と第１拡張空間要素ＥＱ₁との交点との最短距離等、幾何学的に評価されうる。

また、第２安全条件（その４）は「第２間隔が第２安全間隔より広いこと」に代えてまたは加えて「第１目標軌道Ｒ₁と予測軌道Ｒ_Pとが交差しないこと」であってもよい。たとえば、図８（ｃ）に示されているように第１目標軌道Ｒ₁と予測軌道Ｒ_pとが交差している場合、第２空間要素Ｑ ₂ が予測軌道Ｒ_Pにしたがって移動した場合、第１空間要素Ｑ₁と接触する可能性が高い状態である、すなわち、第２安全条件（その４）は満たされていないと判定される。

制御装置１００は第２処理部１２０により第２安全条件が満たされていると判定された場合（図３／Ｓ０２２‥ＹＥＳ）、第１目標軌道Ｒ₁を目標軌道Ｒ₀としてロボット１が移動するようにロボット１の動作を制御する（図３／Ｓ０４１）。第３処理部１３０は第２処理部１２０により第２安全条件が満たされていないと判定されたことを要件として（図３／Ｓ０２２‥ＮＯ）、第１処理部１１０による認識結果に基づき、第１空間要素Ｑ₁を要素通行領域ＱＳの境界に近づける第２目標軌道Ｒ₂を探索する（図３／Ｓ０３２）。第２目標軌道Ｒ₂の探索に際して、第１空間要素Ｑ_１を基準として複数の方向について要素通行領域ＱＳの境界との間隔が第３間隔として評価され、この第３間隔が短い方向に第２目標軌道Ｒ₂が優先的に設定される。第３間隔の評価に際して、図９（ａ）に示されているようにモデル空間において第１空間要素Ｑ₁ の周囲に配置された正六角形状の第３セルＣ_3i（ｉ＝１〜６）が定義される。なお、図９（ａ）に示されている第３セルＣ_3iの形状は円形状、棒状等にさまざまに変更されてもよく、個数は任意数であってもよく、相互に重なっていてもいなくてもよい。そして、第３セルＣ_3iと要素通行領域ＱＳとの重なり面積がモンテカルロ法等にしたがって第３間隔として評価される。図９（ａ）に示されている状況では２つのセルＣ₃₁およびＣ₃₂のそれぞれについて第３間隔が最小であると評価される。さらに、図９（ｂ）に示されているように第１位置ｐ₁から、当該重なり面積が最小であると評価されたセルＣ ₃₁ およびＣ ₃₂ のうち１つの第３セルＣ₃₂の中心に向かって要素通行領域ＱＳの境界まで伸びる線分が第２目標軌道Ｒ₂として探索される。第３セルＣ₃₂が選択されたのは、第１空間要素Ｑ_１が第２目標軌道Ｒ₂にしたがって移動した場合、それ以前の進行方向を前方として速度が後方成分を有するようにするためである。また、結果として第２空間要素Ｑ₂の予測軌道Ｒ_Pから遠ざかるように第２目標軌道Ｒ₂が探索されているが（図９（ｂ）、図１０（ｂ）参照）、当該間隔の長短にかかわらず第２空間要素Ｑ₂の予測軌道Ｒ_Pから遠ざかるように第２目標軌道Ｒ₂が探索されてもよい。

制御装置１００は第３処理部１３０により第２目標軌道Ｒ₂が探索された場合、第２目標軌道Ｒ₂を暫定的な目標軌道Ｒ₀とし、かつ、第２目標軌道Ｒ₂の終点に相当する位置を停止位置としてロボット１が移動かつ行動するようにロボット１の動作を制御する（図３／Ｓ０４２）。このとき、図１０（ｂ）に示されているようにロボット１が進行方向にその後側を向けて移動するように（後ろ歩きするように）その動作が制御される。そして、ロボット１は第２目標軌道Ｒ₂の終点に相当する位置において停止する。

これに応じて第２処理部１２０はロボット１が停止状態にあると判定し（図３／Ｓ０２０‥ＹＥＳ）、第１処理部１１０による認識結果に基づき、第１空間要素Ｑ₁と第２空間要素Ｑ₂との接触可能性が低下したことを示す「第３安全条件」が満たされているか否かを判定する（図３／Ｓ０２３）。具体的には、図９（ｃ）に示されているように第２目標軌道Ｒ₂の終点を通って要素通行領域ＱＳを区切る線Ｂを越えて第２空間要素Ｑ₂が移動したことを第３安全条件としてこれが満たされているか否かが判定される。当該区切り線Ｂは図９（ｃ）に示されているように第２目標軌道Ｒ₂の全部を包含するように設定されるほか、第２目標軌道Ｒ₂の一部のみを包含するように設定されてもよく、ロボット１の停止位置に相当する位置の近傍にさえあれば第２目標軌道Ｒ₂とは無関係に設定されてもよい。なお、第３安全条件としては第２空間要素Ｑ₂が要素通行領域ＱＳの区切り線Ｂを通過したことのほか、ロボット１が停止した状態で第２空間要素Ｑ₂が要素通行領域ＱＳの区切り線Ｂを通過したことが確認されない経過時間が所定時間を超えたこと、接触回避の対象となった物体２を表わす第２空間要素Ｑ₂が第１空間要素Ｑ₁から遠ざかったことが確認されたこと等の条件が採用されうる。

第３処理部１３０は第２処理部１２０により第３安全条件が満たされていると判定されたことを要件として（図３／Ｓ０２３‥ＹＥＳ）、第１処理部１１０による認識結果に基づき、新たな目標軌道Ｒ₀を探索する（図３／Ｓ０３３）。制御装置１００は最新の目標軌道Ｒ₀にしたがってロボット１が移動するようにその動作を制御する（図３／Ｓ０４０）。これにより、図１０（ｃ）に示されているようにロボット１はその前方を物体２が通過してから移動を再開する。

前記機能を発揮するロボット１によれば、第１安全条件が満たされていない場合、すなわち、ロボット１および物体２が接触する可能性が高い場合、モデル空間において第１空間要素Ｑ₁が第２拡張空間要素ＥＱ ₂ との接触を回避しうる第１目標軌道Ｒ₁が探索される（図３／Ｓ０２１，Ｓ０３１，図７（ａ）参照）。目標軌道Ｒ₀としての第１目標軌道Ｒ₁にしたがってロボット１が自律的に移動することにより、ロボット１と物体２との接触回避が図られる（図３／Ｓ０４１，図７（ａ）参照）。

また、第１安全条件が満たされていても第２安全条件が満たされていない場合、すなわち、第１目標軌道Ｒ₁が探索されえない等の場合、第１空間要素Ｑ₁を要素通行領域ＱＳの境界に近づける第２目標軌道Ｒ₂が探索される（図３／Ｓ０２２，Ｓ０３２，図９（ｂ）参照）。暫定的な目標軌道Ｒ₀としての第２目標軌道Ｒ₂にしたがってロボット１が通行可能領域の境界に自律的に近づき、第２目標軌道Ｒ₂の終点に相当する位置において停止する（図３／Ｓ０４２，図９（ｃ）参照）。すなわち、ロボット１は移動可能領域の境界に身を寄せ、物体２に対して移動用のスペースを譲るように動作する。ロボット１が第２目標軌道Ｒ₂にしたがって移動した分だけスペースが広がるので、このスペースを通じた物体２の移動を促すことができる（図１０（ｂ）参照）。

さらに、ロボット１を第２目標軌道Ｒ₂にしたがって移動させる際に、ロボット１が物体の進行方向または前方を横切るような事態が回避されうる。また、ロボット１は第２目標軌道Ｒ₂の終点に相当する位置で停止した状態で、物体２がこのスペースを通過すること等によりこの物体との接触可能性が低下したことを示す第３安全条件が満たされるのを待つことができる（図３／Ｓ０２０，Ｓ０２３，図１０（ｂ）参照）。さらに、ロボット１は第３安全条件が満たされた場合、すなわち、物体２との接触可能性がさらに低下してから通常通り目標軌道Ｒ₀にしたがって移動を再開することができる（図３／Ｓ０３３，Ｓ０４０，図１０（ｃ）参照）。したがって、ロボット１が、移動可能領域の広狭、物体２との相対位置等によって変化するさまざまな状況に応じて当該物体２との接触を流動的に回避しながら自律的に移動または行動することができる。

また、第１空間要素Ｑ₁を第２空間要素Ｑ₂の予測軌道Ｒ_pから遠ざける軌道を第２目標軌道Ｒ₂として優先的に探索されることにより、ロボット１は物体２が移動すると予測される軌道から離れた位置において停止した状態で、物体２との接触可能性が低下するのを待つことができる（図９（ｃ）、図１０（ｂ）参照）。

さらに、第１空間要素Ｑ₁と要素通行領域ＱＳの境界との間隔が小さい方向に優先的に第２目標軌道Ｒ₂が探索されることにより、ロボット１は物体２との接触を回避するために移動する距離を必要最小限に抑えることができる（図９（ｂ）、図１０（ｂ）参照）。このため、ロボット１は第２目標軌道Ｒ₂にしたがって移動した後、この第２目標軌道Ｒ₂の終点に相当する位置においてすみやかに停止し、物体２との接触可能性がさらに低下するのを待つことができる。

また、第１空間要素Ｑ₁がその前方にある第２空間要素Ｑ₂から遠ざかるように第２目標軌道Ｒ₂が探索されることにより、ロボット１が真後ろまたは斜め後ろに移動する等、速度が後方成分を有するように移動するので、前方の物体２との接触可能性のさらなる低下が図られる。

さらに、ロボット１を第２目標軌道Ｒ₂にしたがって移動させる前後におけるロボット１の向きの変更が最小限に抑制されるようにこのロボット１の動作が制御される。たとえば、目標軌道Ｒ₀にしたがって前方に移動していたロボット１が第２目標軌道Ｒ₂にしたがって斜め後方に移動するとき、このロボット１が進行方向に対して後側を向けて移動するようにその動作が制御される（図１０（ａ）（ｂ）参照）。これにより、ロボット１はその向きまたは姿勢の変更を最小限に抑制しながら第２目標軌道Ｒ₂にしたがって移動し、第２目標軌道Ｒ₂の終点に相当する位置において停止した後、目標軌道Ｒ₀にしたがって姿勢を大きく変更することなく移動を円滑に再開することができる（図１０（ｃ）参照）。

なお、制御装置１００が、ロボット（移動装置）１を第２目標軌道Ｒ₂にしたがって移動させることを要件として、物体に対して道を譲ったことを表現する音声もしくは信号を出力装置（図示略）から出力するまたは物体に対して道を譲ったことを表現するようにロボット１の動作を制御してもよい。たとえば、ロボット１から物体としての人間に対して「どうぞお通りください」等の音声が出力され、あるいは、ロボット１が腕部１２や手部１３を動かすことによって道を譲ったことが表現される。また、一のロボット１から物体としての他のロボット１により認識されうる超音波等の弾性振動波や赤外光等の電磁波による信号が送信される。これにより、前記のようにロボット１が第２目標軌道Ｒ₂にしたがって移動することによりスペースを広げることに加えて、道を譲ったことを表現する音声、信号の出力や、同じく道を譲ったことを表現する動作を通じて、このスペースを通じた人間や他のロボット１等の物体の移動をさらに促すことができる。

本発明の移動装置の一実施形態としてのロボットの構成説明図 ロボットの制御装置の構成説明図 ロボットの動作の制御方法に関する説明図 第１および第２空間要素の認識結果に関する説明図 第２拡張空間要素の認識結果に関する説明図 第１安全条件の充足性判定方法に関する説明図 第２安全条件の充足性判定方法に関する説明図その１ 第２安全条件の充足性判定方法に関する説明図その２ 第３安全条件の充足性判定方法および第２目標軌道の探索方法に関する説明図 ロボットの挙動に関する説明図

符号の説明

１‥ロボット（移動装置）、２‥物体、１００‥制御装置、１１０‥第１処理部、１２０‥第２処理部、１３０‥第３処理部、Ｑ₁‥第１空間要素、Ｑ₂‥第２空間要素、ＥＱ₁‥第１拡張空間要素、ＥＱ₂‥第２拡張空間要素

Claims (18)

1. 制御装置を備え、前記制御装置によって動作が制御されることにより２次元のモデル空間において定義された目標位置の変化態様を表わす目標軌道にしたがって自律的に移動する移動装置であって、
   前記制御装置が第１処理部、第２処理部および第３処理部を備え、
   前記第１処理部が前記移動装置の通行可能領域の境界の位置を前記モデル空間における要素通行領域の境界の位置として認識し、前記移動装置および当該移動装置の位置のそれぞれを第１空間要素および第１位置のそれぞれとして認識し、物体および当該物体の位置のそれぞれを第２空間要素および第２位置のそれぞれとして認識し、かつ、前記第２位置の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された前記第２空間要素を第２拡張空間要素として認識し、
   前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果のうち前記第１空間要素と、前記第１位置と、前記第２空間要素と、前記第２位置とに基づき、前記要素通行領域における前記第１空間要素と前記第２空間要素との接触可能性が低いことを示す第１安全条件が満たされているか否かを判定し、
   前記第３処理部が前記第２処理部により前記第１安全条件が満たされていないと判定されたことを要件として、前記第１処理部による認識結果のうち前記要素通行領域の境界の位置と、前記第１空間要素と、前記第１位置と、前記第２拡張空間要素と、前記第２位置とに基づき、前記要素通行領域において前記第１空間要素が前記第２拡張空間要素との接触を回避しうる第１目標軌道を探索し、
   前記第２処理部が前記第３処理部により前記第１目標軌道が探索されたことを示す第２安全条件が満たされているか否かを判定し、
   前記第３処理部が前記第２処理部により前記第２安全条件が満たされていないと判定されたことを要件として、前記第１処理部による認識結果のうち前記要素通行領域の境界の位置と、前記第１空間要素と、前記第１位置とに基づき、前記第１空間要素と前記要素通行領域の境界との間隔を第３間隔として評価し、当該第３間隔が小さい方向について優先的に前記第１空間要素を前記要素通行領域の境界に近づけるような第２目標軌道を探索し、
   前記制御装置が、前記第２処理部により前記第２安全条件が満たされていると判定された場合、前記第１目標軌道を前記目標軌道として前記移動装置の動作を制御する一方、前記第３処理部により前記第２目標軌道が探索された場合、前記第２目標軌道を暫定的な前記目標軌道とし、かつ、前記第２目標軌道の終点に相当する位置である停止位置において前記移動装置が移動を停止するように前記移動装置の動作を制御することを特徴とする移動装置。
2. 請求項１記載の移動装置において、
   前記移動装置が前記停止位置において停止している状態で、前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果のうち前記第１空間要素と、前記第１位置と、前記第２空間要素と、前記第２位置とに基づき、前記第１空間要素と前記第２空間要素との接触可能性が低くなったことを示す第３安全条件が満たされているか否かを判定し、
   前記第３処理部が前記第２処理部により前記第３安全条件が満たされていると判定されたことを要件として、前記第１処理部による認識結果のうち少なくとも前記要素通行領域の境界の位置と、前記第１空間要素と、前記第１位置とに基づき、新たな前記目標軌道を探索することを特徴とする移動装置。
3. 請求項２記載の移動装置において、
   前記第２処理部が、前記第２目標軌道の終点を通って前記要素通行領域を区切る線を越えて前記第２空間要素が移動したことを前記第３安全条件として当該第３安全条件を満たしているか否かを判定することを特徴とする移動装置。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
   前記第２処理部が、前記第１空間要素が前記第１目標軌道にしたがって移動した場合に前記第２空間要素と接触する可能性が低いことを付加的に示す前記第２安全条件が満たされているか否かを判定することを特徴とする移動装置。
5. 請求項４記載の移動装置において、
   前記第２処理部が、前記第１目標軌道と前記第２拡張空間要素との間隔を第１間隔として評価し、当該第１間隔が第１安全間隔より広い場合、前記第１空間要素が前記第１目標軌道にしたがって移動した場合に前記第２空間要素と接触する可能性が低いと評価することを特徴とする移動装置。
6. 請求項５記載の移動装置において、
   前記第２処理部が、前記モデル空間において前記第１目標軌道の上の点を基準として広がる第１セルと、前記第２拡張空間要素を除く前記要素通行領域との重なり面積を前記第１間隔として評価することを特徴とする移動装置。
7. 請求項４記載の移動装置において、
   前記第２処理部が、前記第２位置の変化態様に基づいて前記第２空間要素から延長される線が、前記第３処理部により探索された前記第１目標軌道と交差しない場合、前記第１空間要素が前記第１目標軌道にしたがって移動した場合に前記第２空間要素と接触する可能性が低いと評価することを特徴とする移動装置。
8. 請求項１〜７のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
   前記第１処理部が前記第１位置の変化態様に応じて連続的または断続的に拡張された前記第１空間要素を第１拡張空間要素として認識し、
   前記第３処理部が前記第１処理部による認識結果のうち前記要素通行領域の境界の位置と、前記第１拡張空間要素と、前記第１位置と、前記第２空間要素と、前記第２位置とに基づき、前記要素通行領域において前記第２空間要素が前記第１拡張空間要素との接触を回避しうる軌道を予測軌道として探索し、
   前記第２処理部が、前記第３処理部により前記予測軌道が探索されたことを付加的に示す前記第２安全条件が満たされているか否かを判定することを特徴とする移動装置。
9. 請求項８記載の移動装置において、
   前記第２処理部が前記第２空間要素が前記予測軌道にしたがって移動した場合に前記第１空間要素と接触する可能性が低いことを付加的に示す前記第２安全条件が満たされているか否かを判定することを特徴とする移動装置。
10. 請求項９記載の移動装置において、
    前記第２処理部が前記予測軌道と前記第１拡張空間要素との間隔を第２間隔として評価し、当該第２間隔が第２安全間隔より広い場合、前記第２空間要素が前記予測軌道にしたがって移動した場合に前記第１空間要素と接触する可能性が低いと評価することを特徴とする移動装置。
11. 請求項１０記載の移動装置において、
    前記第２処理部が前記モデル空間において前記予測軌道の上の点を基準として広がる第２セルと、前記第１拡張空間要素を除く前記要素通行領域との重なり面積を前記第２間隔として評価することを特徴とする移動装置。
12. 請求項９記載の移動装置において、
    前記第２処理部が、前記第１目標軌道と前記予測軌道とが交差しない場合、前記第２空間要素が前記予測軌道にしたがって移動した場合に前記第１空間要素と接触する可能性が低いと評価することを特徴とする移動装置。
13. 請求項８〜１２のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
    前記第３処理部が前記第１空間要素を前記予測軌道から遠ざける軌道を前記第２目標軌道として優先的に探索することを特徴とする移動装置。
14. 請求項１〜１３のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
    前記第３処理部が前記モデル空間において前記第１空間要素の周囲に配置された第３セルと前記要素通行領域との重なり面積を前記第３間隔として評価することを特徴とする移動装置。
15. 請求項１〜１４のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
    前記第３処理部が、前記第１空間要素がその前方にある前記第２空間要素から遠ざかるように前記第２目標軌道を探索することを特徴とする移動装置。
16. 請求項１〜１５のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
    前記制御装置が、前記移動装置を前記第２目標軌道にしたがって移動させる前後における前記移動装置の向きの変更が最小限に抑制されるように当該移動装置の動作を制御することを特徴とする移動装置。
17. 請求項１〜１６のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
    前記制御装置が、前記移動装置を前記第２目標軌道にしたがって移動させることを要件として、前記物体に対して道を譲ったことを表現する音声もしくは信号を出力するまたは前記物体に対して道を譲ったことを表現するように当該移動装置の動作を制御することを特徴とする移動装置。
18. 移動装置に搭載されているコンピュータを請求項１〜１７のうちいずれか１つに記載の制御装置として機能させることを特徴とする制御プログラム。