JP4968684B2 - 目標経路設定支援システム - Google Patents

Description

本発明は、目標経路にしたがって自律的に移動するロボットのための当該目標経路をユーザが設定することを支援するための目標経路設定支援システムに関する。

従来、この種の目標経路設定支援システムとしては、自律移動ロボットの経路点となるノードとノード間を接続したリンクと記憶した地図管理手段と、ロボットの出発位置である始点と目標位置である終点とを入力する入力手段、入力手段により始点と終点が与えられた時、地図管理手段に記憶されたノードとリンクとの探索から目標経路を生成する経路生成手段とを備えるものが知られている（特許文献１参照）。

かかる従来の目標経路設定支援システムによれば、ノードやリンクにはこれに関連する障害物等の物体の情報が含まれており、物体を回避して始点から終点へ移動する目標経路が自動的に設定される。
特開２００６−２５９９６３号公報

しかしながら、従来の目標経路設定支援システムでは、物体を回避した目標経路が自動的に設定されてしまい、ユーザが希望するポイントを目標経路において通過させることが困難であった。

一方で、ユーザが希望するポイントを通過させるような目標経路として設定されると、実際にロボットを目標経路に沿って移動させた際に、ロボットと物体との接触の可能性が高まる場合がある。

本発明は、以上の点に鑑み、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながらロボットを移動させることができるシステムを提供することを目的とする。

第１発明の目標経路設定支援システムは、目標経路にしたがって自律的に移動するロボットのための当該目標経路をユーザが設定することを支援するための目標経路設定支援システムであって、
前記ロボットの移動領域内におけて予め設定された複数のノードの位置を記憶する第１記憶手段と、
前記ロボットの移動領域内における物体の位置および広がりに関する情報を記憶する第２記憶手段と、
前記ロボットの広がりが記憶された第３記憶手段と、
前記移動領域における前記ロボットの現在位置または出発位置を始点として認識する始点認識手段と、
前記移動領域内において前記ユーザが入力装置を介して指定した前記ロボットの目的位置を終点として認識する終点認識手段と、
前記第１記憶手段に記憶された複数のノードから、前記ユーザにより入力装置を介して指定されたノードまたはノード同士を結ぶリンクを指定経由部として認識する経由部認識手段と、
前記経由部認識手段によって認識された指定経由部を少なくとも部分的に包含するように、前記終点認識手段によって認識された終点と前記始点認識手段によって認識された始点とを結ぶ移動候補経路を作成する候補経路作成手段と、
前記候補経路作成手段によって作成された移動候補経路に沿って前記ロボットを移動させる場合に、前記候補経路作成手段によって作成された移動候補経路と、前記第２記憶手段に記憶された前記物体の位置における該物体の広がりから規定される物体領域とが交差するときに前記接触可能性が高いと判定し、該移動候補経路と該物体領域とが交差しない場合に、前記第３記憶手段に記憶された前記ロボットの広がりに応じた広がりを有する判定領域を前記移動候補経路に沿って設定し、該判定領域と該物体領域とが重なり合うときに接触可能性は低いと判定すると共に、該判定領域と該物体領域とが重なり合わない場合に接触可能性が無いと判定し、該判定結果を出力装置を介して出力する判定手段とを備え、 前記接触可能性が低いまたは無いと判定されることを要件として、前記候補経路作成手段によって作成された移動候補経路を前記目標経路として設定することを許容することを特徴とする。

第１発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路が作成される。そして、当該移動候補経路に対して、物体とロボットとの接触可能性の高低または有無が判定され、その判定結果が出力装置を介して出力されるため、ユーザは当該移動候補経路に沿ってロボットを移動させる場合に物体との接触可能性の高低または有無を知ることができる。さらに、当該システムにより接触可能性が低いまたは無いと判定される場合にのみ、ユーザにより移動候補経路を目標経路として設定することが許容される。したがって、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながら目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。

また、第１発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路に対して、移動候補経路と障害部領域とが交差している場合には、物体との接触可能性が高いと判定する。そして、当該システムにより接触可能性が高いと判定された場合には、ユーザにより移動候補経路を目標経路として設定することが許容されない。したがって、ロボットと物体との接触を回避することができる。
さらに、第１発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路に対して、ロボットの広がりに応じた広がりを有する判定領域を設定し、該判定領域と障害部領域と重なり合う場合に、物体との接触可能性があると判定する。そして、当該システムにより接触可能性が低いまたは無いと判定される場合にのみ、ユーザにより移動候補経路を目標経路として設定することが許容される。従って、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながら目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。
また、第１発明の目標経路設定支援システムによれば、移動候補経路と物体領域とが交差しているときには、該移動候補経路に沿ってロボットを移動させた場合に該ロボットと物体との接触可能性が高いと判定する。一方、判定領域と物体領域とが重なり合うが、移動候補経路と物体領域とが交差していないときには、接触可能性は低いと判定する。そして、当該システムにより接触可能性が低いまたは無いと判定される場合にのみ、ユーザにより移動候補経路を目標経路として設定することが許容される。したがって、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながら目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。

第２発明の目標経路設定支援システムは、前記第１発明の目標経路設定支援システムにおいて、前記判定手段は、前記接触可能性が高いと判定したときに、前記移動候補経路と前記物体領域との交差位置を提示することを特徴とする。

第２発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路に対して、物体との接触可能性が高いと判定される場合、その判定結果として移動候補経路と物体領域との交差位置が提示される。そのため、ユーザは当該移動候補経路に沿ってロボットを移動させる場合に物体と接触可能性が高い位置を知ることができる。そして、当該システムにより接触可能性が高いと判定される場合には、ユーザにより移動候補経路を目標経路として設定することが許容されないため、指定経由部の指定変更等を促すことができる。したがって、ロボットと物体との接触を回避することができる。

第３発明の目標経路設定支援システムは、前記第１または第２発明の目標経路設定支援システムにおいて、前記判定手段によって前記接触可能性が高いと判定されたときに、前記移動候補経路に代えて、該移動候補経路と前記物体領域との交差位置を回避し、かつ経由部認識手段によって認識された指定経由部を可能な限り多く包含するように、前記終点認識手段によって認識された終点と前記始点認識手段によって認識された始点とを結ぶ推奨移動経路を作成する推奨経路作成手段を備えることを特徴とする。

第３発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路に対して物体との接触可能性が高いと判定された場合に、移動候補経路と物体領域との交差位置を回避し、かつユーザによって指定された指定経由部を可能な限り多く包含するように推奨移動経路が作成される。そして、ユーザは、推奨移動経路を目標経路として設定し、目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。したがって、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながら目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。

第４発明の目標経路設定支援システムは、前記第１〜第３発明のうちいずれか１つの目標経路設定支援システムにおいて、前記判定手段は、前記接触可能性が低いと判定したときに、前記判定領域と前記物体領域とが重なり合う位置を提示することを特徴とする。

第４発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路に対して物体との接触可能性があるが低いと判定される場合、その判定結果として判定領域と物体領域とが重なり合う位置が提示される。そのため、ユーザは当該移動候補経路に沿ってロボットを移動させる場合に物体と接触可能性がある位置を知ることができる。そして、当該システムにより接触可能性があると判定される場合には、ユーザにより移動候補経路を目標経路として設定することが許容されない。したがって、ロボットと物体との接触を回避することができる。

第５発明の目標経路設定支援システムは、前記第１〜第４発明のうちいずれか１つの目標経路設定支援システムにおいて、前記判定手段は、前記接触可能性が低いと判定したときに、前記移動候補経路に代えて、前記判定領域と前記物体領域とが重なり合う位置を回避し、かつ経由部認識手段によって認識された指定経由部を可能な限り多く包含するように、前記終点認識手段によって認識された終点と前記始点認識手段によって認識された始点とを結ぶ推奨移動経路を作成する推奨経路作成手段を備えることを特徴とする。

第５発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路に対して物体との接触可能性があるが低いと判定される場合に、判定領域と物体領域とが重なり合う位置を回避し、かつユーザによって指定された指定経由部を可能な限り多く包含するように推奨移動経路が作成される。そして、ユーザは、推奨移動経路を目標経路として設定し、目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。したがって、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながら目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。

第６発明の目標経路設定支援システムは、前記第１〜第５発明のうちいずれか１つの目標経路設定支援システムにおいて、前記判定領域は、前記移動候補経路に沿った第１所定幅を有する領域であって、該第１所定幅は、前記ロボットの移動速度に応じて可変に設定されることを特徴とする。

第６発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路に対して、移動候補経路に沿った第１所定幅を有する領域を判定領域として設定し、該判定領域と障害部領域と重なり合う場合に物体との接触可能性があると判定する。ここで、第１所定幅は、前記ロボットの移動速度に応じて可変に設定されるため、ロボットの移動実態に即した接触可能性の判定が可能となる。そして、当該システムにより接触可能性が低いまたは無いと判定される場合にのみ、ユーザにより移動候補経路を目標経路として設定することが許容される。したがって、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながら目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。

第７発明の目標経路設定支援システムは、前記第１〜第６発明のうちいずれか１つの目標経路設定支援システムにおいて、前記判定領域は、前記移動候補経路に対して直行する向きに第２所定幅を有する領域であって、該第２所定幅は前記ロボットの姿勢が横方向にふらつき得る幅に応じて可変に設定されることを特徴とする。

第７発明の目標経路設定支援システムによれば、ユーザが指定した指定経由部を包含する移動候補経路に対して、移動候補経路に対して直行する向きに第２所定幅を有する領域を判定領域として設定し、該判定領域と障害部領域と重なり合う場合に物体との接触可能性があると判定する。ここで、第２所定幅は、前記ロボットの姿勢が横方向にふらつき得る幅に応じて可変に設定されるため、ロボットの移動実態に即した接触可能性の判定が可能となる。そして、当該システムにより接触可能性が低いまたは無いと判定される場合にのみ、ユーザにより移動候補経路を目標経路として設定することが許容される。したがって、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながら目標経路に沿ってロボットを移動させることができる。

次に、本発明の目標経路設定支援システムの実施形態について、図１〜図８（ｃ）を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態の目標経路設定支援システムはロボットＲおよびサポートサーバ２００により構成されている。

図２に示すように、ロボットＲ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Ｒ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Ｒ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Ｒ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Ｒ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Ｒ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コントローラ１００と、通信機器１０２とを備えている。コンピュータのメモリには制御プログラム（ソフトウェア）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Ｒ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３に示に示すように、内部状態センサ１１１および外部状態センサ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。内部状態センサ１１１はロボットＲの内部状態または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Ｒに搭載されている種々のセンサが内部状態センサ１１１に該当する。外部状態センサ１１２は物体の挙動状態等、ロボットＲの外部状態または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等が外部状態センサ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。

コントローラ１００は、ユーザ端末としてのリモコン（本発明の入力装置および出力装置に相当する）３００との間で無線通信又は有線通信可能に構成されている。リモコン３００は、キーボードやタッチパネルなどの入力デバイスと、液晶ディスプレイなどのモニタを備えたパーソナルコンピュータからなる端末である。リモコン３００は、ユーザがこれを操作することにより、ロボットＲの目的位置、指定経由部としてのノードやリンク、ロボットＲの出発位置が現在位置でない場合には出発位置をロボットＲの移動領域内に設定可能となっている。このように、リモコン３００は、ロボットＲの起動・停止・原点復帰などをユーザが指示してロボットＲを遠隔操作するためのユーザインターフェースとして用いられると共に、頭カメラＣ１等の映像の表示などロボット自体の作動状況の監視に用いることもできる。

コントローラ１００は、コントローラ１００は、経由部・始終点認識手段１１０と候補経路作成手段１２０と判定手段１３０とを備える。

経由部・始終点認識手段１１０は、ユーザにより入力装置を介して指定されたノードまたはノード同士を結ぶリンクを指定経由部として認識する。また、経由部・始終点認識手段１１０は、移動経路に沿ってロボットＲが到達すべき目的位置が指定された場合には該目的位置を終点として認識する。同様にして、ロボットＲの出発位置が指定された場合には、該出発位置を始点として認識する。ロボットＲの出発位置が指定されない場合には、ロボットＲの現在位置を始点として認識する。

なお、経由部・始終点認識手段１１０は、ユーザによって目的位置が指定されない場合には、ユーザによって最後に指定された指定経由部または出発位置（現在位置）から最も離れている指定経由部を目的位置として認識してもよい。

候補経路作成手段１２０は、経由部・始終点認識手段１１０によって認識された指定経由部を少なくとも部分的に包含するように、終点と始点とを結ぶ移動候補経路を作成する。ここで、移動候補経路は、経由部・始終点認識手段１１０によって指定経由部として認識された当該ノードまたは当該リンクが終点と始点とを結ぶ経路のすべてである場合には該経路を移動候補経路とする。一方、当該ノードと当該リンクとが終点と始点とを結ぶ経路の一部である場合には、当該ノードと当該リンクに含まれるノードとのすべてを包含し、出発位置と目的位置とを結ぶ経路のうちで最短のものを移動候補経路とする。

なお、コントローラ１００は、ロボットＲの移動領域内におけるノードやリンクに関する情報を記憶した地図データベースを有していないが、後述するサポートサーバ２００の第１記憶手段２１１に記憶されたノードに関する情報を適宜取得し、取得した情報を基に、経由部・始終点認識手段１１０は指定経由部、始点や終点を認識し、候補経路作成手段１２０は経由部を含み始点と終点とを結ぶ移動候補経路を作成する。

判定手段１３０は、候補経路作成手段１２０によって作成された移動候補経路に対応した判定領域を設定し、該判定領域に基づいて、ロボットＲを移動させた場合に移動領域内に存在するいずれかの物体とロボットＲとの接触可能性の有無を判定する。さらに、判定手段１３０は、候補経路作成手段１２０によって作成された移動候補経路と移動領域内に存在するいずれかの物体とロボットＲとの接触可能性の高低を判定する。

なお、判定手段１３０は、物体に関する情報を記憶した記憶手段を有していないが、後述するサポートサーバ２００の第２記憶手段２１２に記憶された物体に関する情報を適宜取得し、ロボットＲと物体との接触可能性を判定する。

サポートサーバ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）２００は基地局（図示略）および通信網を介してロボットＲとの通信機能を有している。

サポートサーバ２００は、地図データベース２１０と、タスクデータベース２２０とを備えている。地図データベース２１０は、ロボットＲの移動領域において予め設定されたノード、物体などの配置を記述した地図データが格納される。

具体的に、地図データベース２１０は、第１記憶手段２１１と第２記憶手段２１２と第３記憶手段２１３とを備える。第１記憶手段２１１には、ロボットＲの移動領域内における経由地候補として予め設定された複数のノードの位置が記憶されている。第２記憶手段２１２には、ロボットＲの移動領域内における物体の位置および広がりに関する情報が記憶されている。ここで、物体には、障害物としての固定物のほか、変圧器の設置場所や発熱体の周辺などロボットＲの活動に不適な区域等が含まれる。第３記憶手段２１３には、ロボットＲの前後方向、左右方向および上下方向の広がりが記憶されている。

一方、タスクデータベース２２０には複数のタスクのそれぞれの内容を表わすタスク情報が格納される。格納されているタスク情報には、第３記憶手段に記憶されているロボットＲの広がりをタスクの内容に対応して補正する補正量も含まれている。

次に、図４を参照して、前記構成の目標経路設定支援システムにおける処理を説明する。

まず、ユーザが、リモコン３００に表示された地図（ロボットＲの移動領域内）において、ロボットＲの目的位置と指定経由部としてのノードやリンクとを指定すると（図４／ＳＴＥＰ３０１）、そのタイミングで、ロボットＲのコントローラ１００の経由部・始終点認識手段１１０は、指定された目的位置を終点ＴＰとして、指定されたノードＮＳやリンクＲＳを指定経由部として認識する。また、内部状態センサ１１１としてのＧＰＳ受信機（図示略）により人工衛星から受信されたＧＰＳ信号や、内部状態センサ１１１としてのジャイロセンサや加速度センサの出力信号に基づいて推定されるロボットＲの現在位置（緯度、経度）である出発位置を始点ＰＰとして認識する（図４／ＳＴＥＰ１１０）。尚、ユーザがロボットＲの出発位置を個別に入力した場合には、現在位置に代えて当該出発位置を始点ＰＰとして用いるものとする。

例えば、図７（ａ）に示すように、ユーザによって、ロボットＲの目的位置（ＴＰ）と、指定経由部として２つのノードＮＳ１，ＮＳ２および１つのリンクＲＳが指定されると（図４／ＳＴＥＰ３０１）、経由部・始終点認識手段１１０は、目的位置としての終点ＴＰと、指定経由部としての２つのノードＮＳ１，ＮＳ２および１つのリンクＲＳと、出発位置（現在位置）としての始点ＰＰとを認識する（図４／ＳＴＥＰ１１０）。

また、例えば図８（ａ）に示すように、終点ＴＰと始点ＰＰが同じでも、指定経由部として異なる２つのノードＮＳ１´，ＮＳ２´が指定された場合には、この２つのノードＮＳ１´，ＮＳ２´が指定経由部として認識される。

ＳＴＥＰ１１０の処理に続いて、コントローラ１００の候補経路作成手段１２０は、経由部・始終点認識手段１１０によって認識された指定経由部を少なくとも部分的に包含するように、終点と始点を結ぶ移動候補経路を作成する（図４／ＳＴＥＰ１２０）。ここで、移動候補経路は、まず、ユーザによって指定経由部として指定されたノードおよびリンクを含むことを条件に、該条件を満たしかつ終点と始点とを結ぶ最短経路として作成される。そのため、ユーザによって指定経由部として指定されたノードやリンクが、物体（図７（ａ）〜１２中の斜線部参照）と重なっているか否かに関わらず、ここでは移動候補経路が作成される。

例えば、図７（ａ）に示すように、指定経由部として２つのノードＮＳ１，ＮＳ２および１つリンクＲＳが指定された場合には、図７（ｂ）に示すように、これらの指定された指定経由部を通過し、かつ、終点ＴＰと始点ＰＰとを結ぶ最短経路が移動候補経路Ｌとして作成される（図４／ＳＴＥＰ１２０）。なお、この場合に、移動候補経路Ｌは、指定されたリンクＲＳの部分が物体と重なっている。

一方、図８（ａ）に示すように、指定経由部として２つノードＮＳ１´，ＮＳ２´が指定された場合には、図８（ｂ）に示すように、これらの指定された指定経由部を通過し、かつ、目的位置ＴＰと出発位置ＰＰとを結ぶ最短経路が移動候補経路Ｌ´として作成される（図４／ＳＴＥＰ１２０）。

なお、経由部・始終点認識手段１１０による指定経由部および始点・終点の認識処理（図４／ＳＴＥＰ１１０）と、候補経路作成手段１２０による移動候補経路の作成処理（図４／ＳＴＥＰ１２０）とを実行するために、ロボットＲのコントローラ１００は、サポートサーバ２００の第１記憶手段２１１から適宜、ロボットＲの移動領域内におけるノードに関する情報の提供を受ける（図４／ＳＴＥＰ２０１）。

そして、候補経路作成手段１２０により移動候補経路が作成されると（図４／ＳＴＥＰ１２０）、作成された移動候補経路がリモコン３００に送信され、リモコン３００の図示しないディスプレイに図７（ｂ）または図８（ｂ）に示すような移動候補経路が表示される（図４／ＳＴＥＰ３０２）。

ＳＴＥＰ１２０の処理に続いて、コントローラ１００の判定手段１３０が、移動候補経路に対応した判定領域を設定する（図４／ＳＴＥＰ１３０）。ここで設定される判定領域は、移動候補経路に沿った第１所定幅と、移動候補経路に対して直行する向きの第２所定幅とによって規定される領域である。第１所定幅は、移動候補経路のロボットＲの移動速度の変化パターンに応じて決定され、移動候補経路上の個々の点においてその進行方向に延設される領域である。第２所定領域は、ロボットＲの横方向への振れ幅に応じて決定されて移動経路に対して左右方向に延設される領域である。

具体的に判定領域は、図６（ａ）に示すようにロボットＲが移動候補経路Ｌ１に沿って直線を移動する場合の判定領域Ａ１は、位置Ｐ１のロボットＲの移動速度に応じて決定される第１所定幅ｍ１を位置Ｐ１の前方に延設した領域であり、かつ、ロボットＲの横方向への振れ幅に応じて決定される第２所定幅ｎ１を位置Ｐ１において移動候補経路Ｌ１に対して左右方向に延設された領域であるとして規定される。

一方、図６（ｂ）に示すように移動候補経路Ｌ２に沿って台車Ｄに近づくタスクを実行する場合の判定領域Ａ２は、位置Ｐ２のロボットＲの移動速度に応じて決定される第１所定幅ｍ２を位置Ｐ１の前方に延設した領域であり、かつ、ロボットＲの横方向への振れ幅に応じて決定される第２所定幅ｎ２を位置Ｐ２において移動経路に対して左右方向に延設された領域であるとして規定される。

ここで、図６（ａ）の場合には、ロボットＲが直線を走行する場合であり、位置Ｐ１における移動速度は、図６（ｂ）の場合のように減速して台車Ｄに接近する場合に比して大きい。そのため、位置Ｐ１における第１所定幅ｍ１は、位置Ｐ２おける第１所定幅ｍ２より大きくなっている。また、図６（ａ）の場合には、ロボットＲが直線を走行する場合であり、ロボットＲの手部１４の振れ幅は、図６（ｂ）の場合のように減速して台車Ｄに接近する場合に比して大きい。そのため、位置Ｐ１における第２所定幅ｎ１は、位置Ｐ２おける第２所定幅ｎ２より大きくなっている。

このように、移動候補経路に沿った第１所定幅を有する領域を判定領域とすることで、ロボットＲの前方領域における物体との接触可能性を簡易に判定することができる。さらに、ロボットＲは移動速度に応じて制動距離が異なってくるところ、第１所定幅をロボットＲの移動速度の変化パターンに応じて可変とすることで、ロボットの移動実態に即した接触可能性の判定が可能となる。

また、移動候補経路に対して直行する向きに第２所定幅を有する領域を判定領域とすることで、ロボットＲの側方における物体との接触の可能性を簡易に判定することができる。さらに、ロボットＲは、例えばタスク（対象物への接近、台車の運搬、荷物の配達、道案内、質疑応答など）に応じて、ロボットの側方における振れ幅が異なるところ、第２所定幅をロボットの触れ幅に応じて可変とすることで、ロボットの状態に即した接触可能性の判定が可能となる。

なお、判定手段１３０による判定領域の設定処理（図４／ＳＴＥＰ１３０）を実行するために、ロボットＲのコントローラ１００は、サポートサーバ２００の第３記憶手段２１３からロボットＲの前後方向、左右方向および上下方向の広がりに関する情報の提供を受け（図４／ＳＴＥＰ２０２）、サポートサーバ２００のタスクデータベース２２０からロボットＲが実行中または実行を予定しているタスクに関連するタスク情報の提供を受ける（図４／ＳＴＥＰ２０３）。

ＳＴＥＰ１３０の処理により判定領域が設定されると、判定手段１３０は、ＳＴＥＰ１２０の処理で作成された移動候補経路に沿ってロボットＲを移動させた場合に移動領域内に存在するいずれかの物体とロボットＲとの接触可能性を判定する（図４／ＳＴＥＰ１３５）。

具体的に判定処理では、図５に示すフローチャートに従って、判定領域内に存在するいずれかの物体とロボットＲとの接触可能性の有無および高低を判定する。

まず、判定手段１３０は、サポートサーバ２００の第２記憶手段２１２から、ロボットＲの移動領域内における物体の位置および広がりに関する情報を取得する（図５／ＳＴＥＰ１３６（図４／ＳＴＥＰ２０４））。

ＳＴＥＰ１３６の処理に続いて、判定手段１３０は、移動領域内の物体を抽出し（図５／ＳＴＥＰ１３７）、抽出した物体の位置および広がりから規定される物体領域とＳＴＥＰ１２０で作成された移動候補経路とが交差する物体が存在するか否かを判定する（図５／ＳＴＥＰ１３８）。

ＳＴＥＰ１３８の判定の結果、判定手段１３０は、物体領域と移動候補経路が交差する物体が存在しない場合には（図５／ＳＴＥＰ１３８でＮＯ）、ＳＴＥＰ１３０で設定した判定領域と物体領域とが重なり合う障害物が存在するか否かを判定する（図５／ＳＴＥＰ１３９）。

ＳＴＥＰ１３９の判定の結果、判定手段１３０は、判定領域と物体領域とが重なり合う障害物が存在しない場合には（図５／ＳＴＥＰ１３９でＮＯ）、当該移動候補経路に沿ってロボットＲを移動させた場合の接触可能性はないと判定する（図５／ＳＴＥＰ１４０）。そして、接触可能性はないとの判定結果をリモコン３００に送信する（ＳＴＥＰ１４７）。

一方、ＳＴＥＰ１３８の判定の結果、判定手段１３０は、物体領域と移動候補経路が交差する物体が存在する場合には（図５／ＳＴＥＰ１３８でＹＥＳ）、当該交差する物体をコントローラ１００の図示しないメモリに一時的に保存し（図５／ＳＴＥＰ１１４１）、当該移動候補経路に沿ってロボットＲを移動させた場合の接触可能性は高いと判定する（図５／ＳＴＥＰ１４２）。

例えば、図７（ｂ）に示すように、移動候補経路Ｌに対して物体Ｏ１が抽出された場合、該物体Ｏ１の物体領域と移動候補経路Ｌとが指定されたリンクＲＳで交差している（図５／ＳＴＥＰ１３８でＹＥＳ）。そのため、判定手段１３０は、物体Ｏ１をメモリ保存し（図５／ＳＴＥＰ１４１）、移動候補経路Ｌの接触可能性が高いと判定する（図５／ＳＴＥＰ１４２）。

ＳＴＥＰ１４２の処理に次いで、判定手段１３０は、ＳＴＥＰ１１０で認識した指定経由部を修正する（図５／ＳＴＥＰ１４５）。具体的に、判定手段１３０は、接触可能性が高い（または低い（ＳＴＥＰ１４４に続く処理の場合））物体をメモリから読み出し、該物体の物体領域と移動候補経路との交差部分（または該物体の物体領域と判定領域との重なり合う部分（ＳＴＥＰ１４４に続く処理の場合））に対応するノードまたはリンクを特定する。そして、特定したノードまたはリンクを指定経由部から削除し、これら回避したノードを新たな指定経由部とする。

ＳＴＥＰ１４５の処理に次いで、判定手段１３０は、修正した指定経由部に基づいて候補経路作成手段１２０に推奨移動経路を作成させる（図５／ＳＴＥＰ１４６）。

例えば、図７（ｂ）に示すように移動候補経路Ｌに対して物体Ｏ１が指定されたリンクＲＳで交差している場合に、判定手段１３０は、図７（ｃ）に示すように、該リンクＲＳに代えて、その両端のノードを新たな指定経由部ＮＲ１，ＮＲ２とする（図５／ＳＴＥＰ１４５）。そして、候補経路作成手段１２０により、指定経由部ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＲ１，ＮＲ２を通る推奨移動経路ＲＬが作成される（図５／ＳＴＥＰ１４６）。ここで、推奨移動経路ＲＬは、指定経由部ＮＳ１，ＮＳ２を経由する最短経路（図中の破線部）ではなく、敢えて新たな指定経由地ＮＲ２を経由するように作成される。そのため、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させることができる。

そして、ＳＴＥＰ１４７の処理に次いで、判定手段１３０は、接触可能性が高い（または低い（ＳＴＥＰ１４４に続く処理の場合））との判定結果と、コントローラ１００のメモリに保存されている接触可能性のある物体の情報および推奨移動経路とをリモコン３００に出力する（図５／ＳＴＥＰ１４７）。

一方、ＳＴＥＰ１３９の判定の結果、判定手段１３０は、判定領域と物体領域とが重なり合う障害物が存在する場合には（図５／ＳＴＥＰ１３９でＹＥＳ）、判定領域と重なり合う障害物をコントローラ１００のメモリに一時的に保存し（図５／ＳＴＥＰ１４３）、当該移動候補経路に沿ってロボットＲを移動させた場合の接触可能性は低いと判定する（図５／ＳＴＥＰ１４４）。

例えば、図８（ｂ）に示すように、移動候補経路Ｌ´に対して物体Ｏ２が抽出された場合、該物体Ｏ２の物体領域と移動候補経路Ｌ´とは交差していないが、移動候補経路Ｌ´の判定領域Ａ´と物体Ｏ２の物体領域とが重なり合っている。そのため、判定手段１３０は、物体Ｏ２をメモリ保存し（図５／ＳＴＥＰ１４３）、移動候補経路Ｌ´の接触可能性は低いと判定する（図５／ＳＴＥＰ１４４）。

ＳＴＥＰ１４４の処理に次いで、判定手段１３０は、上述したように、ＳＴＥＰ１１０で認識した指定経由部を修正する（図５／ＳＴＥＰ１４５）。この場合、判定手段１３０は、接触可能性が低い物体をメモリから読み出し、該物体の物体領域と判定領域との重なり合う部分に対応するノードまたはリンクを特定する。そして、特定したノードまたはリンクを指定経由部から削除し、これら回避したノードを新たな指定経由部とする。さらに、ＳＴＥＰ１４５の処理に次いで、判定手段１３０は、上述したように、修正した指定経由部に基づいて候補経路作成手段１２０に推奨移動経路を作成させる（図５／ＳＴＥＰ１４６）。

例えば、図８（ｂ）に示すように、移動候補経路Ｌ´に対して物体Ｏ２が判定領域Ａ´とリンクＲＯ´で重なり合っている場合に、判定手段１３０は、図８（ｃ）に示すように、リンクＲＯ´に代えて、その両端のノードを新たな指定経由部ＮＲ１´，ＮＲ２´とする（図５／ＳＴＥＰ１４５）。そして、候補経路作成手段１２０により、指定経由部ＮＳ１´，ＮＳ２´，ＮＲ１´，ＮＲ２´を通る推奨移動経路ＲＬ´が作成される（図５／ＳＴＥＰ１４６）。ここで、推奨移動経路ＲＬ´は、指定経由部ＮＳ１´，ＮＳ２´を経由する他の経路（例えば図中の破線部）ではなく、敢えて新たな指定経由地ＮＲ１´を経由するように作成される。そのため、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させることができる。

この場合、ＳＴＥＰ１４７の処理に次いで、判定手段１３０は、接触可能性が低いとの判定結果と、コントローラ１００のメモリに保存されている接触可能性のある物体の情報および推奨移動経路とをリモコン３００に出力する（図５／ＳＴＥＰ１４７）。

そして、判定手段１３０は、以上ＳＴＥＰ１３６〜１４７の一連の処理を実行するにより判定処理（図４／ＳＴＥＰ１３５）を終了する。

リモコン３００は、判定結果等がコントローラ１００から受信すると、その図示しないディスプレイに移動候補経路に対する判定結果等を表示する（図４／ＳＴＥＰ３０３）。

具体的には、移動候補経路に沿ってロボットＲを移動させた場合に接触可能性が高い場合との判断結果を受信した場合には、当該移動候補経路を目標経路として設定することを中止すべき旨の警告が表示される。一方、移動候補経路に沿ってロボットＲを移動させた場合に接触可能性が低い場合との判断結果を受信した場合には、当該移動候補経路を目標経路として設定することは可能であるが注意を要する旨の注意喚起表示がなされる。また、移動候補経路に沿ってロボットＲを移動させた場合に接触可能性がない場合には、接触可能性がない旨の表示がなされる。

また、判定結果の表示と合わせて、接触可能性が高いまたは低いとの判断結果を受信した場合には、コントローラ１００から送信された接触可能性のある物体をリモコン３００のディスプレイに表示する。

例えば、図７（ｂ）に示すように移動候補経路Ｌに対して物体Ｏ１が指定されたリンクＲＳで交差している場合には、物体Ｏ１が強調表示される。これにより、移動候補経路Ｌと物体Ｏ１との交差位置をユーザに認識させることができる。

また、図８（ｂ）に示すように移動候補経路Ｌ´に対して物体Ｏ２が判定領域Ａ´とリンクＲＯ´で重なり合っている場合には、物体Ｏ２が強調表示される。これにより、判定領域Ａ´と物体Ｏ２とが重なり合う位置をユーザに認識させることができる。

さらに、接触可能性が高いまたは低いとの判断結果を受信した場合には、コントローラ１００から送信された推奨移動経路をリモコン３００のディスプレイに表示する。

例えば、図７（ｂ）に示すように移動候補経路Ｌに対して物体Ｏ１が指定されたリンクＲＳで交差している場合には、図７（ｃ）に示す推奨移動経路ＲＬが表示される。また、図８（ｂ）に示すように移動候補経路Ｌ´に対して物体Ｏ２が判定領域Ａ´とリンクＲＯ´で重なり合っている場合には、図８（ｃ）に示す推奨移動経路ＲＬ´が表示される。

判定結果等がリモコン３００のディスプレイに表示されと（図４／ＳＴＥＰ３０３）、ユーザは、移動候補経路または推奨移動経路を選択して、これを目標経路として指定する（図４／ＳＴＥＰ３０４）。

ＳＴＥＰ３０４により目標経路が指定されると、コントローラ１００は、これを目標経路として設定する（図４／ＳＴＥＰ１５０）。なお、コントローラ１００は、移動候補経路を目標経路とする場合には、接触可能性が低いまたは無いと判定されることを要件とする。これにより、ユーザが不意に接触可能性の高い移動候補経路を目標経路として設定しようとした場合であっても、これを確実に防止することができる。

そして、設定された目標経路にしたがってロボットＲが自立的に移動するための制御処理が実行され、ロボットが物体との接触を回避する限りにおいて、ユーザが希望するポイントを可能が限り経由させながらロボットを移動させることができる。

なお、本実施形態では、移動候補経路に対応した判定領域を設定したが、これに限定されるものではなく、判定領域を物体領域を拡張するように設定してもよい。物体領域を拡張する手法としては、公知の種々の手法を用いることができ、例えば、ロボットＲの広がりと物体の広がりとのミンコフスキー和を判定領域としてもよい。

また、本実施形態において、目標経路設定支援システムは、ロボットＲのコントローラ１００とサポートサーバ２００とリモコン３００とにより構成されたが、これらのうちの一部または全部が、コントローラ１００とサポートサーバ２００とリモコン３００とのいずれかに搭載されてもよい。例えば、リモコン３００をコントローラ１００が備えてもよく、サポートサーバ２００が備えてもよい。同様に、コントローラ１００をサポートサーバ２００が備えてもよく、サポートサーバ２００をコントローラ１００が備えてもよい。

本実施形態の目標経路設定支援システムの構成説明図。 ロボットの構成説明図。 ロボットのコントローラおよびサポートサーバの構成説明図。 コントローラおよびサポートサーバにおける処理を示すブロック図。 コントローラにおける判定処理を示すフローチャート。 判定領域の設定処理の内容を示す説明図。 判定処理の内容を示す説明図。 判定処理の内容を示す説明図。

符号の説明

Ｒ‥ロボット、Ｃ₁‥頭カメラ、Ｃ₂‥腰カメラ、１００‥コントローラ、１１０‥経由部・始終点認識手段（経由部認識手段、始点認識手段、終点認識手段）、１２０‥候補経路作成手段（推奨経路作成手段）、１３０‥判定手段、２１１‥第１記憶手段、２１２‥第２記憶手段、２１３‥第３記憶手段、３００‥リモコン（入力装置、出力装置）、ＰＰ‥始点、ＴＰ‥終点、ＮＳ，ＮＳ´‥指定経由部（ノード）、ＲＳ‥指定経由部（リンク）、Ｌ，Ｌ´‥移動候補経路、ＲＬ，ＲＬ´‥推奨移動経路。

Claims (7)

1. 目標経路にしたがって自律的に移動するロボットのための当該目標経路をユーザが設定することを支援するための目標経路設定支援システムであって、
   前記ロボットの移動領域内におけて予め設定された複数のノードの位置を記憶する第１記憶手段と、
   前記ロボットの移動領域内における物体の位置および広がりに関する情報を記憶する第２記憶手段と、
   前記ロボットの広がりが記憶された第３記憶手段と、
   前記移動領域における前記ロボットの現在位置または出発位置を始点として認識する始点認識手段と、
   前記移動領域内において前記ユーザが入力装置を介して指定した前記ロボットの目的位置を終点として認識する終点認識手段と、
   前記第１記憶手段に記憶された複数のノードから、前記ユーザにより入力装置を介して指定されたノードまたはノード同士を結ぶリンクを指定経由部として認識する経由部認識手段と、
   前記経由部認識手段によって認識された指定経由部を少なくとも部分的に包含するように、前記終点認識手段によって認識された終点と前記始点認識手段によって認識された始点とを結ぶ移動候補経路を作成する候補経路作成手段と、
   前記候補経路作成手段によって作成された移動候補経路に沿って前記ロボットを移動させる場合に、前記候補経路作成手段によって作成された移動候補経路と、前記第２記憶手段に記憶された前記物体の位置における該物体の広がりから規定される物体領域とが交差するときに前記接触可能性が高いと判定し、該移動候補経路と該物体領域とが交差しない場合に、前記第３記憶手段に記憶された前記ロボットの広がりに応じた広がりを有する判定領域を前記移動候補経路に沿って設定し、該判定領域と該物体領域とが重なり合うときに接触可能性は低いと判定すると共に、該判定領域と該物体領域とが重なり合わない場合に接触可能性が無いと判定し、該判定結果を出力装置を介して出力する判定手段とを備え、
   前記接触可能性が低いまたは無いと判定されることを要件として、前記候補経路作成手段によって作成された移動候補経路を前記目標経路として設定することを許容することを特徴とする目標経路設定支援システム。
2. 請求項１記載の目標経路設定支援システムにおいて、
   前記判定手段は、前記接触可能性が高いと判定したときに、前記移動候補経路と前記物体領域との交差位置を提示することを特徴とする目標経路設定支援システム。
3. 請求項１または２記載の目標経路設定支援システムにおいて、
   前記判定手段によって前記接触可能性が高いと判定されたときに、前記移動候補経路に代えて、該移動候補経路と前記物体領域との交差位置を回避し、かつ経由部認識手段によって認識された指定経由部を可能な限り多く包含するように、前記終点認識手段によって認識された終点と前記始点認識手段によって認識された始点とを結ぶ推奨移動経路を作成する推奨経路作成手段を備えることを特徴とする目標経路設定支援システム。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の目標経路設定支援システムにおいて、
   前記判定手段は、前記接触可能性が低いと判定したときに、前記判定領域と前記物体領域とが重なり合う位置を提示することを特徴とする目標経路設定支援システム。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の目標経路設定支援システムにおいて、
   前記判定手段は、前記接触可能性が低いと判定したときに、前記移動候補経路に代えて、前記判定領域と前記物体領域とが重なり合う位置を回避し、かつ経由部認識手段によって認識された指定経由部を可能な限り多く包含するように、前記終点認識手段によって認識された終点と前記始点認識手段によって認識された始点とを結ぶ推奨移動経路を作成する推奨経路作成手段を備えることを特徴とする目標経路設定支援システム。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の目標経路設定支援システムにおいて、
   前記判定領域は、前記移動候補経路に沿った第１所定幅を有する領域であって、該第１所定幅は、前記ロボットの移動速度に応じて可変に設定されることを特徴とする目標経路設定支援システム。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の目標経路設定支援システムにおいて、
   前記判定領域は、前記移動候補経路に対して直行する向きに第２所定幅を有する領域であって、該第２所定幅は前記ロボットの姿勢が横方向にふらつき得る幅に応じて可変に設定されることを特徴とする目標経路設定支援システム。

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