マップビルディング装置及びマップビルディング方法
【課題】 距離測定センサーを利用して正確なマップを生成するマップビルディング装置及びマップビルディング方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を用いて第１マップと第２マップとをそれぞれ作成し、第１マップと第２マップとを組み合わせてグリッドマップを完成することが可能である。したがって、距離−電圧特性のあらゆる領域を用いてマップを生成することが可能であるために、より精密に周辺環境に対するマップを生成することができる。
【解決手段】 距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を用いて第１マップと第２マップとをそれぞれ作成し、第１マップと第２マップとを組み合わせてグリッドマップを完成することが可能である。したがって、距離−電圧特性のあらゆる領域を用いてマップを生成することが可能であるために、より精密に周辺環境に対するマップを生成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定センサーを用いて周辺環境に対するマップを生成するマップビルディング装置及びマップビルディング方法に関する。特に、移動ロボットが距離測定センサーを用いてグリッドマップを構築する技術に応用されうる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロボットとしては、人の姿をした人形の内部に機械装置を組み付けて、手足とその外の部分を本来の人と同様に動作するように構成された移動可能な人型ロボットがある。しかし、最近には、人の姿如何とは別にして、自律的に所定の作業（動作）を行う自動装置を通称するようになった。
【０００３】
特に、移動ロボットの場合、極限の環境または危険地域で人の代わりに作業を行うことができるために、多くの脚光を浴びている。また、掃除ロボットのように自律的に家内を歩き回りながら家事業務を手伝う家庭用移動ロボットも多数普及された。
【０００４】
移動ロボットが自律的に移動しながら所定の作業（動作）を行うためには、周辺環境（障害物や通路の壁部）に対する情報を得る必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ロボットにおける周辺環境認識は、周辺情報としてのマップ（ｍａｐ）を通じてなされる。このようなマップには、周辺空間を同じサイズの格子で表現し、各格子に物体の有無を表示したグリッドマップ（ｇｒｉｄ ｍａｐ）が代表的である。
【０００６】
従来のロボットの制御装置では、距離測定センサーを用いて周辺環境に対するグリッドマップを生成して周辺環境（障害物や通路の壁部の位置）を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４９６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
距離測定センサーは、周辺物体までの距離を測定して所定の電圧を検出データとして出力する。ロボットの制御装置は、距離測定センサーの出力電圧を用いてグリッドマップを生成する。ところが、距離測定センサーの距離−電圧特性において、ある電圧が出力された時に対応する距離値が重複される場合がある。通常、何れか一つの距離値のみ取ってマップを作成するが、このようにある電圧に対する距離値が重複されることになると、マップ作成の精度が低下する。
【０００９】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したマップビルディング装置及びマップビルディング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【００１１】
本発明の一態様によるマップビルディング装置は、距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する基礎マップ作成部と、第１マップの一部の線及び第２マップの一部の線を組み合わせて、第３マップを生成する最終マップ作成部と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、基礎マップ作成部は、距離−電圧特性で比例領域の特性を選択して、第１マップを生成する第１基礎マップ作成部と、距離−電圧特性で反比例領域の特性を選択して、第２マップを生成する第２基礎マップ作成部と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、最終マップ作成部は、第１マップと第２マップとを合成するマップ合成部と、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する交差点抽出部と、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから直線を選択して、第３マップを生成する直線抽出部と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
選択的に、最終マップ作成部は、第１マップと第２マップとを合成するマップ合成部と、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する交差点抽出部と、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補マップを生成する候補マップ生成部と、候補マップのうちから何れか一つを選択するマップ選択部と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の一実施形態によるマップビルディング方法は、距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する段階と、第１マップの一部の線及び第２マップの一部の線を組み合わせて、第３マップを生成する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、第３マップを生成する段階は、第１マップと第２マップとを合成する段階と、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する段階と、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから直線を選択して、第３マップを生成する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
選択的に、第３マップを生成する段階は、第１マップと第２マップとを合成する段階と、第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する段階と、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補マップを生成する段階と、候補マップのうちから何れか一つを選択する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の一態様によって、距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域は、ピーク電圧を出力する距離を基準に区分されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の一態様によって、候補マップを生成する場合、区間別に第１マップの線及び第２マップの線を交互に選択することを特徴とする。
【００２０】
また、マップ選択は、候補マップのうちから交差点を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップ、交差点を基準に直線がさらに多く形成される候補マップ、または交差点を含む直線がさらに多い候補マップを選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を用いて第１マップと第２マップとをそれぞれ作成し、第１マップと第２マップとを組み合わせてグリッドマップを完成することが可能である。したがって、距離−電圧特性のあらゆる領域を用いてマップを生成することが可能であるために、より精密に周辺環境に対するマップを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるグリッドマップを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるマップビルディング装置を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による距離測定センサーの距離−電圧特性を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるマップビルディング装置を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による周辺環境を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による第１グリッドマップを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による第２グリッドマップを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による合成グリッドマップを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による最終グリッドマップを示す図である。
【図１０】本発明のまた他の実施形態によるマップビルディング装置を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による候補グリッドマップを示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による候補グリッドマップを示す図である。
【図１３】発明の一実施形態によるマップ作成方法の手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態によるマップ完成過程の手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施形態によるマップ完成過程の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施のための具体的な例を詳しく説明する。後述する実施形態は、本発明を例示的に説明するためのものであって、本発明の権利範囲が特定実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態によるマップビルディング装置が生成するグリッドマップを図示する。図１を参照すれば、本実施形態によるマップは、グリッドマップ（ｇｒｉｄ ｍａｐ）１０により形成される。グリッドマップ１０は、空間を同じサイズの格子に分け、各格子に物体の存否を表示したものを意味する。
【００２５】
例えば、図１に示されるように、白色格子２０は物体のない領域であり、黒色格子３０は物体のある領域である。したがって、複数の黒色格子３０を連結した線４０は、ある空間の境界線（壁、障害物など）を表すことになる。
【００２６】
本実施形態で、マップの作成または生成とは、このようなグリッドマップ１０の黒色格子３０を連結した線４０を作成するか生成することである。従って、周辺物体までの距離が分かれば、このようなグリッドマップ１０を生成することが可能となる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態によるマップビルディング装置を図示する。図２に示されるように、マップビルディング装置２００は、距離測定センサー２０１及びマップ作成部２０２を含む。
【００２８】
距離測定センサー２０１は、周辺物体に光を照射し、周辺物体から反射された反射光を検出するように構成されている。そして、距離測定センサー２０１は、検出された反射光の入射位置に基づいて周辺物体までの距離を測定する。このため、距離測定センサー２０１は、発光部２０３と受光部２０４とを有する。
発光部２０３は、周辺に向けて光を照射する発光ダイオード(ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）よりなる。また、受光部２０４は、物体２０５からの反射光を検出して物体２０５までの距離を測定する距離測定部(ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。
【００２９】
受光部２０４は、三角測量原理を用いて物体２０５までの距離を測定する。物体２０５からの反射光の入射位置は、物体２０５までの距離によって変わる。例えば、近い物体２０５−１からの反射光は、相対的に受光部２０４の左側位置に入射され、遠い物体２０５−２からの反射光は、近い物体２０５−１よりも相対的に受光部２０４の右側位置に入射される。したがって、受光部２０４は、反射光の入射位置によって物体２０５までの距離を測定することが可能である。
【００３０】
受光部２０４で測定された物体２０５までの距離は、電圧値として検出される。例えば、受光部２０４は、物体２０５までの距離に比例または反比例する電圧を出力することが可能である。
【００３１】
マップ作成部２０２は、受光部２０４からの出力電圧を受信する。出力電圧は、物体２０５までの距離に応じた値となる。マップ作成部２０２は、受光部２０４によって生成された出力電圧に基づいて図１のようなグリッドマップ１０を生成する。
【００３２】
図３は、本発明の一実施形態による距離測定センサーの距離−電圧特性を図示する。本実施形態で、距離−電圧特性とは、距離測定センサーで測定されたある物体までの距離とその時の出力電圧との関係のことである。例えば、距離測定センサー２０１は、測定された距離が遠いほど高い電圧値を出力するように設定することが可能である。また、距離測定センサー２０１は、測定された距離が遠いほど低い電圧値を出力するように設定することもできる。
【００３３】
図３に示されるように、本実施形態による距離測定センサー２０１は、二つの異なる特性領域を有する。
【００３４】
第１特性領域３０１では、距離と電圧とが比例する。すなわち、第１特性領域３０１では、物体までの距離が遠いほど高い電圧が出力される。
【００３５】
第２特性領域３０２では、距離と電圧とが反比例する。すなわち、第２特性領域３０２では、物体までの距離の遠いほど低い電圧が出力される。
【００３６】
第１特性領域３０１と第２特性領域３０２は、臨界距離３０３を基準（境界）として２つの領域に区分される。臨界距離３０３は、ピーク電圧ｖ２を出力する地点の距離となる。また、臨界距離３０３は、電圧の微分値が０になる地点の距離である。
【００３７】
臨界距離３０３を基準に、臨界距離３０３以下の第１特性領域３０１は、物体２０５までの離間距離が短距離領域となる。また、臨界距離３０３以上の第２特性領域３０２は、物体２０５までの離間距離が長距離領域となる。
【００３８】
ところが、距離測定センサー２０１では、例えば、ｖ１電圧が出力された時、物体までの距離をＬ１（短距離）とするか、Ｌ２（長距離）とするかが問題となる。この際、何れか一つの特性領域のみ選択することによって、Ｌ１またはＬ２のうち何れか一つの値のみ取ることもできるが、本実施形態によるマップビルディング装置では、両特性領域３０１、３０２をいずれも利用することが可能である。
【００３９】
図４を参照して、これを具体的に説明する。図４は、本発明の他の実施形態によるマップビルディング装置を示したものであって、これは、図２によるマップ作成部の一例になり得る。図４に示されるように、マップビルディング装置４００は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第１特性領域３０１及び第２特性領域３０２を選択して、第１グリッドマップと第２グリッドマップとをそれぞれ作成し、第１グリッドマップの一部の線及び第２グリッドマップの一部の線を組み合わせて、最終グリッドマップを完成することが可能である。
【００４０】
このために、マップビルディング装置４００は、第１基礎マップ作成部４０１、第２基礎マップ作成部４０２、マップ合成部４０３、交差点抽出部４０４、直線抽出部４０５を有する。マップ合成部４０３、交差点抽出部４０４、直線抽出部４０５は、最終マップ作成部４０６を構成する。
【００４１】
第１基礎マップ作成部４０１は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性により第１特性領域３０１を選択して第１グリッドマップを生成する。例えば、第１グリッドマップは、臨界距離３０３以下の短距離領域に該当するグリッドマップになる。
【００４２】
第２基礎マップ作成部４０２は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第２特性領域３０２を選択して第２グリッドマップを生成する。例えば、第２グリッドマップは、臨界距離３０３以上の長距離領域に該当するグリッドマップになる。
【００４３】
マップ合成部４０３は、後述するように第１グリッドマップと第２グリッドマップとを合成する。例えば、マップ合成部４０３は、第１グリッドマップ上に第２グリッドマップをオーバーラップして合成グリッドマップを生成することが可能である。
【００４４】
交差点抽出部４０４は、第１グリッドマップと第２グリッドマップとの間の交差点を抽出する。
【００４５】
直線抽出部４０５は、後述するように隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１グリッドマップの線及び第２グリッドマップの線のうちから直線からなる線のみ抽出して最終グリッドマップ（第３マップ）を完成する。
【００４６】
図５乃至図９を参照して、図４に示すマップビルディング装置４００の動作をさらに詳細に説明する。図５は、マップ作成の対象となる実際の周辺環境５０を表わす平面図である。図５に示されるように、Ａは、マップビルディング装置４００の位置を表わす。例えば、Ａは、本実施形態によるマップビルディング装置４００が装着されたロボットでもある。そして、Ｌは、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で相異なる特性領域を区分する臨界距離（図３の３０３参照）を表わす。
【００４７】
図６は、第１基礎マップ作成部４０１によって作成された第１グリッドマップ４１０を図示する。図６に示されるように、第１基礎マップ作成部４０１は、距離測定センサー２０１からある電圧を受信すると、第１特性領域３０１での距離、すなわち、短距離を選択する。したがって、臨界距離Ｌより近距離にある物体は正確な表現が可能であるが、臨界距離Ｌより遠く離れている物体は歪曲されて表現されたことが分かる。
【００４８】
図７は、第２基礎マップ作成部４０２によって作成された第２グリッドマップ４２０を図示する。図７に示されるように、第２基礎マップ作成部４０２は、距離測定センサー２０１からある電圧を受信すれば、第２特性領域３０２での距離、すなわち、長距離を選択する。したがって、臨界距離Ｌより遠く離れている物体は正確な表現が可能であるが、臨界距離Ｌより近距離にある物体は歪曲されて表現されたことが分かる。
【００４９】
図８は、マップ合成部４０３によって合成された合成グリッドマップ４３０と交差点抽出部４０４によって抽出された交差点Ｐ１〜Ｐ４とを図示する。図８に示されるように、合成グリッドマップ４３０において、説明の便宜上、第１グリッドマップ４１０は実線で、第２グリッドマップ４２０は点線で表わす。そして、Ｐ１ないしＰ４は、第１グリッドマップ４１０と第２グリッドマップ４２０との交差点を表わす。
【００５０】
図８を参照して、直線抽出部４０５が直線を選択してグリッドマップを完成する過程を説明すれば、次の通りである。
【００５１】
直線抽出部４０５は、交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に一定の区間を指定する。例えば、直線抽出部４０５は、次のような区間を指定することが可能である。
Ｐ１〜Ｐ２：区間１
Ｐ２〜Ｐ３：区間２
Ｐ３〜Ｐ４：区間３
Ｐ４〜Ｐ１：区間４
引き続き、直線抽出部４０５は、各区間別に第１グリッドマップ４１０の線及び第２グリッドマップ４２０の線のうちから直線を選択する。例えば、区間１（Ｐ１〜Ｐ２）では、点線で表現された第２グリッドマップ４２０の線を、区間２（Ｐ２〜Ｐ３）では、実線で表現された第１グリッドマップ４１０の線を選択することができる。同様に、区間３（Ｐ３〜Ｐ４）及び区間４（Ｐ４〜Ｐ１）に対しても直線を選択すれば、図９に示す最終グリッドマップ４４０のようになる。
【００５２】
図９は、直線抽出部４０５によって抽出された線のみ別途に示したものであって、図５と比べると適切に周辺環境５０に対する最終グリッドマップ４４０が完成されたことが分かる。
【００５３】
図１０は、本発明のまた他の実施形態によるマップビルディング装置を図示する。これは、図２によるマップ作成部に関する他の変形例である。
【００５４】
図１０に示されるように、マップビルディング装置１４００は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第１特性領域３０１及び第２特性領域３０２を選択して、第１グリッドマップ４１０と第２グリッドマップ４２０とをそれぞれ作成し、第１グリッドマップ４１０の一部の線及び第２グリッドマップ４２０の一部の線を組み合わせて、最終グリッドマップを完成することが可能である。
【００５５】
このために、マップビルディング装置１４００は、第１基礎マップ作成部４０１、第２基礎マップ作成部４０２、マップ合成部４０３、交差点抽出部４０４、候補マップ生成部１４０５、マップ選択部１４０６を有する。また、マップ合成部４０３、交差点抽出部４０４、候補マップ生成部１４０５、マップ選択部１４０６は、最終マップ作成部１４０７を構成する。
【００５６】
第１基礎マップ作成部４０１は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第１特性領域３０１を選択して第１グリッドマップ４１０を生成する。例えば、第１グリッドマップ４１０は、臨界距離３０３以下の短距離領域に該当するグリッドマップになる。
【００５７】
第２基礎マップ作成部４０２は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第２特性領域３０２を選択して第２グリッドマップ４２０を生成する。例えば、第２グリッドマップ４２０は、臨界距離３０３以上の長距離領域に該当するグリッドマップになる。
【００５８】
マップ合成部４０３は、第１グリッドマップ４１０と第２グリッドマップ４２０とを合成する。例えば、マップ合成部４０３は、第１グリッドマップ４１０上に第２グリッドマップ４２０をオーバーラップして合成グリッドマップ４３０を生成することが可能である。
【００５９】
交差点抽出部４０４は、第１グリッドマップ４１０と第２グリッドマップ４２０との間の交差点Ｐ１〜Ｐ４を抽出する。
【００６０】
候補マップ生成部１４０５は、交差点抽出部４０４で抽出された交差点Ｐ１〜Ｐ４のうちから隣接した各交差点Ｐ１〜Ｐ２、Ｐ２〜Ｐ３、Ｐ３〜Ｐ４、Ｐ４〜Ｐ１の間に定義される区間１〜区間４別に、第１グリッドマップ４１０の線及び第２グリッドマップ４２０の線のうちから何れか一つを選択して複数個の候補グリッドマップを生成する。この際、候補マップ生成部１４０５は、第１グリッドマップ４１０の線及び第２グリッドマップ４２０の線を交互に選択することができる。
【００６１】
マップ選択部１４０６は、候補グリッドマップのうちから何れか一つを真のグリッドマップとして選択する。尚、候補グリッドマップのうちから何れか一つを真のグリッドマップと判別する基準については、後述する。
【００６２】
第１基礎マップ生成部４０１、第２基礎マップ生成部４０２、マップ合成部４０３及び交差点抽出部４０４の具体的な処理動作は、図５ないし図８で説明したものと同一である。したがって、図８、図１１及び図１２を参照して、候補グリッドマップを生成し、候補グリッドマップのうちから何れか一つを真のグリッドマップとして選択する過程をさらに具体的に説明する。
【００６３】
図１１及び図１２は、図８のような合成グリッドマップ４３０に基づいて生成された二つの候補グリッドマップ５００を図示する。これは、候補マップ生成部１４０５が、トグル方式でマップの線を選択して候補マップを生成する方法に関する一例である。
【００６４】
例えば、図８に示されるように、区間１（Ｐ１〜Ｐ２）において、最初点線を選択したならば、区間２（Ｐ２〜Ｐ３）、区間３（Ｐ３〜Ｐ４）、区間４（Ｐ４〜Ｐ１）を経て実線、点線、実線順に選択して、図１１に示すような候補グリッドマップ５００を生成することが可能である。
【００６５】
また、図８に示されるように、区間１（Ｐ１〜Ｐ２）で最初実線を選択したならば、区間２（Ｐ２〜Ｐ３）、区間３（Ｐ３〜Ｐ４）、区間４（Ｐ４〜Ｐ１）を経て点線、実線、点線順に選択して、図１２に示すような候補グリッドマップ５１０を生成する。
【００６６】
マップ選択部１４０６は、図１１及び図１２に示すような候補グリッドマップ５００、５１０の中の何れか一つを真のグリッドマップとして選択する。マップ選択部１４０６の真のグリッドマップとしての判別基準は、多様な基準が使われる。
【００６７】
一例として、交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップを選択することが可能である。このような連続性を有する線のうち代表的なものが直線であり、数学的に交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に一側での微分値の符号と他側での微分値の符号とが同一であれば連続に、反対であれば非連続に見られる。
【００６８】
また、他の例として、候補グリッドマップ５００、５１０のうちから交差点Ｐ１〜Ｐ４を含む直線がさらに多い候補マップを選択することが可能である。
【００６９】
このような判別基準によって、図１１に示す候補グリッドマップ５００と図１２に示す候補グリッドマップ５１０とを比べると、図１１に示す候補グリッドマップ５００が、図１２に示す候補グリッドマップ５１０に比べて相対的にこのような判別基準をさらに多く満足することが分かる。したがって、マップ選択部１４０６は、図１１に示す候補グリッドマップ５００を真のグリッドマップとして選択し、これを図５に示す抽出方法と比べると周辺環境５０が適切にグリッドマップで表現されたことが分かる。
【００７０】
図１３は、本発明の一実施形態によるマップ作成方法の手順を示すフローチャートである。図１３に示されるように、まず、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する（１３０１、１３０２）。例えば、第１基礎マップ生成部４０１及び第２基礎マップ生成部４０２が、それぞれ図６及び図７に示すような第１、第２グリッドマップ４１０，４２０を生成することが可能である。
【００７１】
引き続き、第１マップ（第１グリッドマップ４１０）の一部の線及び第２マップ（第２グリッドマップ４２０）の一部の線を組み合わせてマップを完成する（１３０３）。ここで、マップの完成とは、第１マップの一部の線及び第２マップの一部の線を組み合わせて第３マップ（最終グリッドマップ４４０）を生成することを意味する。
【００７２】
図１４は、マップを完成する過程（１３０３）に関する手順を示すフローチャートである。図１４に示されるように、まず、第１マップと第２マップとを合成する（１４０１）。例えば、マップ合成部４０３が、図８に示すような合成マップ（合成グリッドマップ４３０）を生成することが可能である。
【００７３】
引き続き、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する（１４０２）。例えば、交差点抽出部４０４は、図８に示されるＰ１ないしＰ４のような交差点を抽出することが可能である。
【００７４】
引き続き、隣接した交差点Ｐ１〜Ｐ２、Ｐ２〜Ｐ３、Ｐ３〜Ｐ４、Ｐ４〜Ｐ１の間に定義される区間１〜区間４別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから直線を抽出する（１４０３）。例えば、直線抽出部４０５が直線を抽出して、図９に示されるような最終グリッドマップ４４０を完成することが可能である。
【００７５】
図１５は、マップを完成する過程（１３０３）に関する手順を示すフローチャートである。図１５に示されるように、まず、第１マップ（グリッドマップ４１０）と第２マップ（グリッドマップ４２０）とを合成する（１５０１）。例えば、マップ合成部４０３が、図８に示されるような合成グリッドマップ４３０を生成することが可能である。
【００７６】
引き続き、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する（１５０２）。例えば、交差点抽出部４０４が、図８に示されるＰ１ないしＰ４のような交差点を抽出することが可能である。
【００７７】
引き続き、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップ（第１グリッドマップ４１０）の線及び第２マップ（第２グリッドマップ４２０）の線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補グリッドマップを生成する（１５０３）。例えば、候補マップ生成部１４０５が、図１１及び図１２に示されるような候補マップ（候補グリッドマップ５００，５１０）を生成することが可能である。
【００７８】
引き続き、候補マップ（候補グリッドマップ５００，５１０）のうちから何れか一つを真のグリッドマップとして選択する（１５０４）。例えば、マップ選択部１４０６は、図１１、図１２のうち、図１１を真と選択することが可能である。この際、選択基準は、交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップ（候補グリッドマップ５００）、交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に直線がさらに多く形成された候補マップ（候補グリッドマップ５００）または交差点Ｐ１〜Ｐ４を含む直線がさらに多い候補マップ（候補グリッドマップ５００）を選択することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、マップビルディング装置及び方法関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ グリッドマップ
２０ 白色格子
３０ 黒色格子
４０ 線
５０ 周辺環境
２００、４００、１４００ マップビルディング装置
２０１ 距離測定センサー
２０２ マップ作成部
２０３ 発光部
２０４ 受光部
２０５ 物体
３０１ 第１特性領域
３０２ 第２特性領域
３０３ 臨界距離
４０１ 第１基礎マップ作成部
４０２ 第２基礎マップ作成部
４０３ マップ合成部
４０４ 交差点抽出部
４０５ 直線抽出部
４０６ 最終マップ作成部
４１０ 第１のグリッドマップ
４２０ 第２のグリッドマップ
４３０ 合成グリッドマップ
４４０ 最終グリッドマップ
５００，５１０ 候補グリッドマップ
１４０５ 候補マップ生成部
１４０６ マップ選択部
１４０７ 最終マップ作成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定センサーを用いて周辺環境に対するマップを生成するマップビルディング装置及びマップビルディング方法に関する。特に、移動ロボットが距離測定センサーを用いてグリッドマップを構築する技術に応用されうる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロボットとしては、人の姿をした人形の内部に機械装置を組み付けて、手足とその外の部分を本来の人と同様に動作するように構成された移動可能な人型ロボットがある。しかし、最近には、人の姿如何とは別にして、自律的に所定の作業（動作）を行う自動装置を通称するようになった。
【０００３】
特に、移動ロボットの場合、極限の環境または危険地域で人の代わりに作業を行うことができるために、多くの脚光を浴びている。また、掃除ロボットのように自律的に家内を歩き回りながら家事業務を手伝う家庭用移動ロボットも多数普及された。
【０００４】
移動ロボットが自律的に移動しながら所定の作業（動作）を行うためには、周辺環境（障害物や通路の壁部）に対する情報を得る必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ロボットにおける周辺環境認識は、周辺情報としてのマップ（ｍａｐ）を通じてなされる。このようなマップには、周辺空間を同じサイズの格子で表現し、各格子に物体の有無を表示したグリッドマップ（ｇｒｉｄ ｍａｐ）が代表的である。
【０００６】
従来のロボットの制御装置では、距離測定センサーを用いて周辺環境に対するグリッドマップを生成して周辺環境（障害物や通路の壁部の位置）を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４９６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
距離測定センサーは、周辺物体までの距離を測定して所定の電圧を検出データとして出力する。ロボットの制御装置は、距離測定センサーの出力電圧を用いてグリッドマップを生成する。ところが、距離測定センサーの距離−電圧特性において、ある電圧が出力された時に対応する距離値が重複される場合がある。通常、何れか一つの距離値のみ取ってマップを作成するが、このようにある電圧に対する距離値が重複されることになると、マップ作成の精度が低下する。
【０００９】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したマップビルディング装置及びマップビルディング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【００１１】
本発明の一態様によるマップビルディング装置は、距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する基礎マップ作成部と、第１マップの一部の線及び第２マップの一部の線を組み合わせて、第３マップを生成する最終マップ作成部と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、基礎マップ作成部は、距離−電圧特性で比例領域の特性を選択して、第１マップを生成する第１基礎マップ作成部と、距離−電圧特性で反比例領域の特性を選択して、第２マップを生成する第２基礎マップ作成部と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、最終マップ作成部は、第１マップと第２マップとを合成するマップ合成部と、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する交差点抽出部と、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから直線を選択して、第３マップを生成する直線抽出部と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
選択的に、最終マップ作成部は、第１マップと第２マップとを合成するマップ合成部と、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する交差点抽出部と、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補マップを生成する候補マップ生成部と、候補マップのうちから何れか一つを選択するマップ選択部と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の一実施形態によるマップビルディング方法は、距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する段階と、第１マップの一部の線及び第２マップの一部の線を組み合わせて、第３マップを生成する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、第３マップを生成する段階は、第１マップと第２マップとを合成する段階と、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する段階と、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから直線を選択して、第３マップを生成する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
選択的に、第３マップを生成する段階は、第１マップと第２マップとを合成する段階と、第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する段階と、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補マップを生成する段階と、候補マップのうちから何れか一つを選択する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の一態様によって、距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域は、ピーク電圧を出力する距離を基準に区分されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の一態様によって、候補マップを生成する場合、区間別に第１マップの線及び第２マップの線を交互に選択することを特徴とする。
【００２０】
また、マップ選択は、候補マップのうちから交差点を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップ、交差点を基準に直線がさらに多く形成される候補マップ、または交差点を含む直線がさらに多い候補マップを選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を用いて第１マップと第２マップとをそれぞれ作成し、第１マップと第２マップとを組み合わせてグリッドマップを完成することが可能である。したがって、距離−電圧特性のあらゆる領域を用いてマップを生成することが可能であるために、より精密に周辺環境に対するマップを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるグリッドマップを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるマップビルディング装置を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による距離測定センサーの距離−電圧特性を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるマップビルディング装置を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による周辺環境を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による第１グリッドマップを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による第２グリッドマップを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による合成グリッドマップを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による最終グリッドマップを示す図である。
【図１０】本発明のまた他の実施形態によるマップビルディング装置を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による候補グリッドマップを示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による候補グリッドマップを示す図である。
【図１３】発明の一実施形態によるマップ作成方法の手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態によるマップ完成過程の手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施形態によるマップ完成過程の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施のための具体的な例を詳しく説明する。後述する実施形態は、本発明を例示的に説明するためのものであって、本発明の権利範囲が特定実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態によるマップビルディング装置が生成するグリッドマップを図示する。図１を参照すれば、本実施形態によるマップは、グリッドマップ（ｇｒｉｄ ｍａｐ）１０により形成される。グリッドマップ１０は、空間を同じサイズの格子に分け、各格子に物体の存否を表示したものを意味する。
【００２５】
例えば、図１に示されるように、白色格子２０は物体のない領域であり、黒色格子３０は物体のある領域である。したがって、複数の黒色格子３０を連結した線４０は、ある空間の境界線（壁、障害物など）を表すことになる。
【００２６】
本実施形態で、マップの作成または生成とは、このようなグリッドマップ１０の黒色格子３０を連結した線４０を作成するか生成することである。従って、周辺物体までの距離が分かれば、このようなグリッドマップ１０を生成することが可能となる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態によるマップビルディング装置を図示する。図２に示されるように、マップビルディング装置２００は、距離測定センサー２０１及びマップ作成部２０２を含む。
【００２８】
距離測定センサー２０１は、周辺物体に光を照射し、周辺物体から反射された反射光を検出するように構成されている。そして、距離測定センサー２０１は、検出された反射光の入射位置に基づいて周辺物体までの距離を測定する。このため、距離測定センサー２０１は、発光部２０３と受光部２０４とを有する。
発光部２０３は、周辺に向けて光を照射する発光ダイオード(ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）よりなる。また、受光部２０４は、物体２０５からの反射光を検出して物体２０５までの距離を測定する距離測定部(ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。
【００２９】
受光部２０４は、三角測量原理を用いて物体２０５までの距離を測定する。物体２０５からの反射光の入射位置は、物体２０５までの距離によって変わる。例えば、近い物体２０５−１からの反射光は、相対的に受光部２０４の左側位置に入射され、遠い物体２０５−２からの反射光は、近い物体２０５−１よりも相対的に受光部２０４の右側位置に入射される。したがって、受光部２０４は、反射光の入射位置によって物体２０５までの距離を測定することが可能である。
【００３０】
受光部２０４で測定された物体２０５までの距離は、電圧値として検出される。例えば、受光部２０４は、物体２０５までの距離に比例または反比例する電圧を出力することが可能である。
【００３１】
マップ作成部２０２は、受光部２０４からの出力電圧を受信する。出力電圧は、物体２０５までの距離に応じた値となる。マップ作成部２０２は、受光部２０４によって生成された出力電圧に基づいて図１のようなグリッドマップ１０を生成する。
【００３２】
図３は、本発明の一実施形態による距離測定センサーの距離−電圧特性を図示する。本実施形態で、距離−電圧特性とは、距離測定センサーで測定されたある物体までの距離とその時の出力電圧との関係のことである。例えば、距離測定センサー２０１は、測定された距離が遠いほど高い電圧値を出力するように設定することが可能である。また、距離測定センサー２０１は、測定された距離が遠いほど低い電圧値を出力するように設定することもできる。
【００３３】
図３に示されるように、本実施形態による距離測定センサー２０１は、二つの異なる特性領域を有する。
【００３４】
第１特性領域３０１では、距離と電圧とが比例する。すなわち、第１特性領域３０１では、物体までの距離が遠いほど高い電圧が出力される。
【００３５】
第２特性領域３０２では、距離と電圧とが反比例する。すなわち、第２特性領域３０２では、物体までの距離の遠いほど低い電圧が出力される。
【００３６】
第１特性領域３０１と第２特性領域３０２は、臨界距離３０３を基準（境界）として２つの領域に区分される。臨界距離３０３は、ピーク電圧ｖ２を出力する地点の距離となる。また、臨界距離３０３は、電圧の微分値が０になる地点の距離である。
【００３７】
臨界距離３０３を基準に、臨界距離３０３以下の第１特性領域３０１は、物体２０５までの離間距離が短距離領域となる。また、臨界距離３０３以上の第２特性領域３０２は、物体２０５までの離間距離が長距離領域となる。
【００３８】
ところが、距離測定センサー２０１では、例えば、ｖ１電圧が出力された時、物体までの距離をＬ１（短距離）とするか、Ｌ２（長距離）とするかが問題となる。この際、何れか一つの特性領域のみ選択することによって、Ｌ１またはＬ２のうち何れか一つの値のみ取ることもできるが、本実施形態によるマップビルディング装置では、両特性領域３０１、３０２をいずれも利用することが可能である。
【００３９】
図４を参照して、これを具体的に説明する。図４は、本発明の他の実施形態によるマップビルディング装置を示したものであって、これは、図２によるマップ作成部の一例になり得る。図４に示されるように、マップビルディング装置４００は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第１特性領域３０１及び第２特性領域３０２を選択して、第１グリッドマップと第２グリッドマップとをそれぞれ作成し、第１グリッドマップの一部の線及び第２グリッドマップの一部の線を組み合わせて、最終グリッドマップを完成することが可能である。
【００４０】
このために、マップビルディング装置４００は、第１基礎マップ作成部４０１、第２基礎マップ作成部４０２、マップ合成部４０３、交差点抽出部４０４、直線抽出部４０５を有する。マップ合成部４０３、交差点抽出部４０４、直線抽出部４０５は、最終マップ作成部４０６を構成する。
【００４１】
第１基礎マップ作成部４０１は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性により第１特性領域３０１を選択して第１グリッドマップを生成する。例えば、第１グリッドマップは、臨界距離３０３以下の短距離領域に該当するグリッドマップになる。
【００４２】
第２基礎マップ作成部４０２は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第２特性領域３０２を選択して第２グリッドマップを生成する。例えば、第２グリッドマップは、臨界距離３０３以上の長距離領域に該当するグリッドマップになる。
【００４３】
マップ合成部４０３は、後述するように第１グリッドマップと第２グリッドマップとを合成する。例えば、マップ合成部４０３は、第１グリッドマップ上に第２グリッドマップをオーバーラップして合成グリッドマップを生成することが可能である。
【００４４】
交差点抽出部４０４は、第１グリッドマップと第２グリッドマップとの間の交差点を抽出する。
【００４５】
直線抽出部４０５は、後述するように隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１グリッドマップの線及び第２グリッドマップの線のうちから直線からなる線のみ抽出して最終グリッドマップ（第３マップ）を完成する。
【００４６】
図５乃至図９を参照して、図４に示すマップビルディング装置４００の動作をさらに詳細に説明する。図５は、マップ作成の対象となる実際の周辺環境５０を表わす平面図である。図５に示されるように、Ａは、マップビルディング装置４００の位置を表わす。例えば、Ａは、本実施形態によるマップビルディング装置４００が装着されたロボットでもある。そして、Ｌは、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で相異なる特性領域を区分する臨界距離（図３の３０３参照）を表わす。
【００４７】
図６は、第１基礎マップ作成部４０１によって作成された第１グリッドマップ４１０を図示する。図６に示されるように、第１基礎マップ作成部４０１は、距離測定センサー２０１からある電圧を受信すると、第１特性領域３０１での距離、すなわち、短距離を選択する。したがって、臨界距離Ｌより近距離にある物体は正確な表現が可能であるが、臨界距離Ｌより遠く離れている物体は歪曲されて表現されたことが分かる。
【００４８】
図７は、第２基礎マップ作成部４０２によって作成された第２グリッドマップ４２０を図示する。図７に示されるように、第２基礎マップ作成部４０２は、距離測定センサー２０１からある電圧を受信すれば、第２特性領域３０２での距離、すなわち、長距離を選択する。したがって、臨界距離Ｌより遠く離れている物体は正確な表現が可能であるが、臨界距離Ｌより近距離にある物体は歪曲されて表現されたことが分かる。
【００４９】
図８は、マップ合成部４０３によって合成された合成グリッドマップ４３０と交差点抽出部４０４によって抽出された交差点Ｐ１〜Ｐ４とを図示する。図８に示されるように、合成グリッドマップ４３０において、説明の便宜上、第１グリッドマップ４１０は実線で、第２グリッドマップ４２０は点線で表わす。そして、Ｐ１ないしＰ４は、第１グリッドマップ４１０と第２グリッドマップ４２０との交差点を表わす。
【００５０】
図８を参照して、直線抽出部４０５が直線を選択してグリッドマップを完成する過程を説明すれば、次の通りである。
【００５１】
直線抽出部４０５は、交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に一定の区間を指定する。例えば、直線抽出部４０５は、次のような区間を指定することが可能である。
Ｐ１〜Ｐ２：区間１
Ｐ２〜Ｐ３：区間２
Ｐ３〜Ｐ４：区間３
Ｐ４〜Ｐ１：区間４
引き続き、直線抽出部４０５は、各区間別に第１グリッドマップ４１０の線及び第２グリッドマップ４２０の線のうちから直線を選択する。例えば、区間１（Ｐ１〜Ｐ２）では、点線で表現された第２グリッドマップ４２０の線を、区間２（Ｐ２〜Ｐ３）では、実線で表現された第１グリッドマップ４１０の線を選択することができる。同様に、区間３（Ｐ３〜Ｐ４）及び区間４（Ｐ４〜Ｐ１）に対しても直線を選択すれば、図９に示す最終グリッドマップ４４０のようになる。
【００５２】
図９は、直線抽出部４０５によって抽出された線のみ別途に示したものであって、図５と比べると適切に周辺環境５０に対する最終グリッドマップ４４０が完成されたことが分かる。
【００５３】
図１０は、本発明のまた他の実施形態によるマップビルディング装置を図示する。これは、図２によるマップ作成部に関する他の変形例である。
【００５４】
図１０に示されるように、マップビルディング装置１４００は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第１特性領域３０１及び第２特性領域３０２を選択して、第１グリッドマップ４１０と第２グリッドマップ４２０とをそれぞれ作成し、第１グリッドマップ４１０の一部の線及び第２グリッドマップ４２０の一部の線を組み合わせて、最終グリッドマップを完成することが可能である。
【００５５】
このために、マップビルディング装置１４００は、第１基礎マップ作成部４０１、第２基礎マップ作成部４０２、マップ合成部４０３、交差点抽出部４０４、候補マップ生成部１４０５、マップ選択部１４０６を有する。また、マップ合成部４０３、交差点抽出部４０４、候補マップ生成部１４０５、マップ選択部１４０６は、最終マップ作成部１４０７を構成する。
【００５６】
第１基礎マップ作成部４０１は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第１特性領域３０１を選択して第１グリッドマップ４１０を生成する。例えば、第１グリッドマップ４１０は、臨界距離３０３以下の短距離領域に該当するグリッドマップになる。
【００５７】
第２基礎マップ作成部４０２は、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で第２特性領域３０２を選択して第２グリッドマップ４２０を生成する。例えば、第２グリッドマップ４２０は、臨界距離３０３以上の長距離領域に該当するグリッドマップになる。
【００５８】
マップ合成部４０３は、第１グリッドマップ４１０と第２グリッドマップ４２０とを合成する。例えば、マップ合成部４０３は、第１グリッドマップ４１０上に第２グリッドマップ４２０をオーバーラップして合成グリッドマップ４３０を生成することが可能である。
【００５９】
交差点抽出部４０４は、第１グリッドマップ４１０と第２グリッドマップ４２０との間の交差点Ｐ１〜Ｐ４を抽出する。
【００６０】
候補マップ生成部１４０５は、交差点抽出部４０４で抽出された交差点Ｐ１〜Ｐ４のうちから隣接した各交差点Ｐ１〜Ｐ２、Ｐ２〜Ｐ３、Ｐ３〜Ｐ４、Ｐ４〜Ｐ１の間に定義される区間１〜区間４別に、第１グリッドマップ４１０の線及び第２グリッドマップ４２０の線のうちから何れか一つを選択して複数個の候補グリッドマップを生成する。この際、候補マップ生成部１４０５は、第１グリッドマップ４１０の線及び第２グリッドマップ４２０の線を交互に選択することができる。
【００６１】
マップ選択部１４０６は、候補グリッドマップのうちから何れか一つを真のグリッドマップとして選択する。尚、候補グリッドマップのうちから何れか一つを真のグリッドマップと判別する基準については、後述する。
【００６２】
第１基礎マップ生成部４０１、第２基礎マップ生成部４０２、マップ合成部４０３及び交差点抽出部４０４の具体的な処理動作は、図５ないし図８で説明したものと同一である。したがって、図８、図１１及び図１２を参照して、候補グリッドマップを生成し、候補グリッドマップのうちから何れか一つを真のグリッドマップとして選択する過程をさらに具体的に説明する。
【００６３】
図１１及び図１２は、図８のような合成グリッドマップ４３０に基づいて生成された二つの候補グリッドマップ５００を図示する。これは、候補マップ生成部１４０５が、トグル方式でマップの線を選択して候補マップを生成する方法に関する一例である。
【００６４】
例えば、図８に示されるように、区間１（Ｐ１〜Ｐ２）において、最初点線を選択したならば、区間２（Ｐ２〜Ｐ３）、区間３（Ｐ３〜Ｐ４）、区間４（Ｐ４〜Ｐ１）を経て実線、点線、実線順に選択して、図１１に示すような候補グリッドマップ５００を生成することが可能である。
【００６５】
また、図８に示されるように、区間１（Ｐ１〜Ｐ２）で最初実線を選択したならば、区間２（Ｐ２〜Ｐ３）、区間３（Ｐ３〜Ｐ４）、区間４（Ｐ４〜Ｐ１）を経て点線、実線、点線順に選択して、図１２に示すような候補グリッドマップ５１０を生成する。
【００６６】
マップ選択部１４０６は、図１１及び図１２に示すような候補グリッドマップ５００、５１０の中の何れか一つを真のグリッドマップとして選択する。マップ選択部１４０６の真のグリッドマップとしての判別基準は、多様な基準が使われる。
【００６７】
一例として、交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップを選択することが可能である。このような連続性を有する線のうち代表的なものが直線であり、数学的に交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に一側での微分値の符号と他側での微分値の符号とが同一であれば連続に、反対であれば非連続に見られる。
【００６８】
また、他の例として、候補グリッドマップ５００、５１０のうちから交差点Ｐ１〜Ｐ４を含む直線がさらに多い候補マップを選択することが可能である。
【００６９】
このような判別基準によって、図１１に示す候補グリッドマップ５００と図１２に示す候補グリッドマップ５１０とを比べると、図１１に示す候補グリッドマップ５００が、図１２に示す候補グリッドマップ５１０に比べて相対的にこのような判別基準をさらに多く満足することが分かる。したがって、マップ選択部１４０６は、図１１に示す候補グリッドマップ５００を真のグリッドマップとして選択し、これを図５に示す抽出方法と比べると周辺環境５０が適切にグリッドマップで表現されたことが分かる。
【００７０】
図１３は、本発明の一実施形態によるマップ作成方法の手順を示すフローチャートである。図１３に示されるように、まず、距離測定センサー２０１の距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する（１３０１、１３０２）。例えば、第１基礎マップ生成部４０１及び第２基礎マップ生成部４０２が、それぞれ図６及び図７に示すような第１、第２グリッドマップ４１０，４２０を生成することが可能である。
【００７１】
引き続き、第１マップ（第１グリッドマップ４１０）の一部の線及び第２マップ（第２グリッドマップ４２０）の一部の線を組み合わせてマップを完成する（１３０３）。ここで、マップの完成とは、第１マップの一部の線及び第２マップの一部の線を組み合わせて第３マップ（最終グリッドマップ４４０）を生成することを意味する。
【００７２】
図１４は、マップを完成する過程（１３０３）に関する手順を示すフローチャートである。図１４に示されるように、まず、第１マップと第２マップとを合成する（１４０１）。例えば、マップ合成部４０３が、図８に示すような合成マップ（合成グリッドマップ４３０）を生成することが可能である。
【００７３】
引き続き、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する（１４０２）。例えば、交差点抽出部４０４は、図８に示されるＰ１ないしＰ４のような交差点を抽出することが可能である。
【００７４】
引き続き、隣接した交差点Ｐ１〜Ｐ２、Ｐ２〜Ｐ３、Ｐ３〜Ｐ４、Ｐ４〜Ｐ１の間に定義される区間１〜区間４別に、第１マップの線及び第２マップの線のうちから直線を抽出する（１４０３）。例えば、直線抽出部４０５が直線を抽出して、図９に示されるような最終グリッドマップ４４０を完成することが可能である。
【００７５】
図１５は、マップを完成する過程（１３０３）に関する手順を示すフローチャートである。図１５に示されるように、まず、第１マップ（グリッドマップ４１０）と第２マップ（グリッドマップ４２０）とを合成する（１５０１）。例えば、マップ合成部４０３が、図８に示されるような合成グリッドマップ４３０を生成することが可能である。
【００７６】
引き続き、第１マップと第２マップとの間の交差点を抽出する（１５０２）。例えば、交差点抽出部４０４が、図８に示されるＰ１ないしＰ４のような交差点を抽出することが可能である。
【００７７】
引き続き、隣接した交差点の間に定義される区間別に、第１マップ（第１グリッドマップ４１０）の線及び第２マップ（第２グリッドマップ４２０）の線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補グリッドマップを生成する（１５０３）。例えば、候補マップ生成部１４０５が、図１１及び図１２に示されるような候補マップ（候補グリッドマップ５００，５１０）を生成することが可能である。
【００７８】
引き続き、候補マップ（候補グリッドマップ５００，５１０）のうちから何れか一つを真のグリッドマップとして選択する（１５０４）。例えば、マップ選択部１４０６は、図１１、図１２のうち、図１１を真と選択することが可能である。この際、選択基準は、交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップ（候補グリッドマップ５００）、交差点Ｐ１〜Ｐ４を基準に直線がさらに多く形成された候補マップ（候補グリッドマップ５００）または交差点Ｐ１〜Ｐ４を含む直線がさらに多い候補マップ（候補グリッドマップ５００）を選択することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、マップビルディング装置及び方法関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ グリッドマップ
２０ 白色格子
３０ 黒色格子
４０ 線
５０ 周辺環境
２００、４００、１４００ マップビルディング装置
２０１ 距離測定センサー
２０２ マップ作成部
２０３ 発光部
２０４ 受光部
２０５ 物体
３０１ 第１特性領域
３０２ 第２特性領域
３０３ 臨界距離
４０１ 第１基礎マップ作成部
４０２ 第２基礎マップ作成部
４０３ マップ合成部
４０４ 交差点抽出部
４０５ 直線抽出部
４０６ 最終マップ作成部
４１０ 第１のグリッドマップ
４２０ 第２のグリッドマップ
４３０ 合成グリッドマップ
４４０ 最終グリッドマップ
５００，５１０ 候補グリッドマップ
１４０５ 候補マップ生成部
１４０６ マップ選択部
１４０７ 最終マップ作成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する基礎マップ作成部と、
前記第１マップの一部の線及び前記第２マップの一部の線を組み合わせて、第３マップを生成する最終マップ作成部と、
を含むことを特徴とするマップビルディング装置。
【請求項２】
前記相異なる領域は、前記距離測定センサーがピーク電圧を出力する距離を基準に区分されることを特徴とする請求項１に記載のマップビルディング装置。
【請求項３】
前記基礎マップ作成部は、
前記距離−電圧特性で比例領域の特性を選択して、前記第１マップを生成する第１基礎マップ作成部と、
前記距離−電圧特性で反比例領域の特性を選択して、前記第２マップを生成する第２基礎マップ作成部と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のマップビルディング装置。
【請求項４】
前記最終マップ作成部は、
前記第１マップと前記第２マップとを合成するマップ合成部と、
前記第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する交差点抽出部と、
隣接した前記交差点の間に定義される区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線のうちから直線を選択して、前記第３マップを生成する直線抽出部と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマップビルディング装置。
【請求項５】
前記最終マップ作成部は、
前記第１マップと前記第２マップとを合成するマップ合成部と、
前記第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する交差点抽出部と、
隣接した前記交差点の間に定義される区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補マップを生成する候補マップ生成部と、
前記候補マップのうちから何れか一つを選択するマップ選択部と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマップビルディング装置。
【請求項６】
前記候補マップ生成部は、
前記区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線を交互に選択することを特徴とする請求項５に記載のマップビルディング装置。
【請求項７】
前記マップ選択部は、
前記候補マップのうちから前記交差点を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップを選択することを特徴とする請求項５に記載のマップビルディング装置。
【請求項８】
前記マップ選択部は、
前記候補マップのうちから前記交差点を基準に直線がさらに多く形成される候補マップを選択することを特徴とする請求項５に記載のマップビルディング装置。
【請求項９】
前記マップ選択部は、
前記候補マップのうちから前記交差点を含む直線がさらに多い候補マップを選択することを特徴とする請求項５に記載のマップビルディング装置。
【請求項１０】
前記マップは、グリッドマップであることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のマップビルディング装置。
【請求項１１】
距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する段階と、
前記第１マップの一部の線及び前記第２マップの一部の線を組み合わせて、第３マップを生成する段階と、
を含むことを特徴とするマップビルディング方法。
【請求項１２】
前記相異なる領域は、前記距離測定センサーがピーク電圧を出力する距離を基準に区分されることを特徴とする請求項１１に記載のマップビルディング方法。
【請求項１３】
前記第１マップは、前記距離−電圧特性で比例領域の特性を用いて生成され、
前記第２マップは、前記距離−電圧特性で反比例領域の特性を用いて生成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載のマップビルディング方法。
【請求項１４】
前記第３マップを生成する段階は、
前記第１マップと前記第２マップとを合成する段階と、
前記第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する段階と、
隣接した前記交差点の間に定義される区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線のうちから直線を選択して、前記第３マップを生成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載のマップビルディング方法。
【請求項１５】
前記第３マップを生成する段階は、
前記第１マップと前記第２マップとを合成する段階と、
前記第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する段階と、
隣接した前記交差点の間に定義される区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補マップを生成する段階と、
前記候補マップのうちから何れか一つを選択する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載のマップビルディング方法。
【請求項１６】
前記候補マップは、
前記区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線が交互に選択されて生成されることを特徴とする請求項１５に記載のマップビルディング方法。
【請求項１７】
前記候補マップのうちから前記交差点を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップが選択されることを特徴とする請求項１５に記載のマップビルディング方法。
【請求項１８】
前記候補マップのうちから前記交差点を基準に直線がさらに多く形成される候補マップが選択されることを特徴とする請求項１５に記載のマップビルディング方法。
【請求項１９】
前記候補マップのうちから前記交差点を含む直線がさらに多い候補マップが選択されることを特徴とする請求項１５に記載のマップビルディング方法。
【請求項２０】
前記マップは、グリッドマップであることを特徴とする請求項１１乃至１９の何れかに記載のマップビルディング方法。
【請求項１】
距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する基礎マップ作成部と、
前記第１マップの一部の線及び前記第２マップの一部の線を組み合わせて、第３マップを生成する最終マップ作成部と、
を含むことを特徴とするマップビルディング装置。
【請求項２】
前記相異なる領域は、前記距離測定センサーがピーク電圧を出力する距離を基準に区分されることを特徴とする請求項１に記載のマップビルディング装置。
【請求項３】
前記基礎マップ作成部は、
前記距離−電圧特性で比例領域の特性を選択して、前記第１マップを生成する第１基礎マップ作成部と、
前記距離−電圧特性で反比例領域の特性を選択して、前記第２マップを生成する第２基礎マップ作成部と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のマップビルディング装置。
【請求項４】
前記最終マップ作成部は、
前記第１マップと前記第２マップとを合成するマップ合成部と、
前記第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する交差点抽出部と、
隣接した前記交差点の間に定義される区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線のうちから直線を選択して、前記第３マップを生成する直線抽出部と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマップビルディング装置。
【請求項５】
前記最終マップ作成部は、
前記第１マップと前記第２マップとを合成するマップ合成部と、
前記第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する交差点抽出部と、
隣接した前記交差点の間に定義される区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補マップを生成する候補マップ生成部と、
前記候補マップのうちから何れか一つを選択するマップ選択部と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマップビルディング装置。
【請求項６】
前記候補マップ生成部は、
前記区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線を交互に選択することを特徴とする請求項５に記載のマップビルディング装置。
【請求項７】
前記マップ選択部は、
前記候補マップのうちから前記交差点を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップを選択することを特徴とする請求項５に記載のマップビルディング装置。
【請求項８】
前記マップ選択部は、
前記候補マップのうちから前記交差点を基準に直線がさらに多く形成される候補マップを選択することを特徴とする請求項５に記載のマップビルディング装置。
【請求項９】
前記マップ選択部は、
前記候補マップのうちから前記交差点を含む直線がさらに多い候補マップを選択することを特徴とする請求項５に記載のマップビルディング装置。
【請求項１０】
前記マップは、グリッドマップであることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のマップビルディング装置。
【請求項１１】
距離測定センサーの距離−電圧特性で相異なる領域の特性を選択して、第１マップと第２マップとをそれぞれ生成する段階と、
前記第１マップの一部の線及び前記第２マップの一部の線を組み合わせて、第３マップを生成する段階と、
を含むことを特徴とするマップビルディング方法。
【請求項１２】
前記相異なる領域は、前記距離測定センサーがピーク電圧を出力する距離を基準に区分されることを特徴とする請求項１１に記載のマップビルディング方法。
【請求項１３】
前記第１マップは、前記距離−電圧特性で比例領域の特性を用いて生成され、
前記第２マップは、前記距離−電圧特性で反比例領域の特性を用いて生成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載のマップビルディング方法。
【請求項１４】
前記第３マップを生成する段階は、
前記第１マップと前記第２マップとを合成する段階と、
前記第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する段階と、
隣接した前記交差点の間に定義される区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線のうちから直線を選択して、前記第３マップを生成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載のマップビルディング方法。
【請求項１５】
前記第３マップを生成する段階は、
前記第１マップと前記第２マップとを合成する段階と、
前記第１マップと前記第２マップとの間の交差点を抽出する段階と、
隣接した前記交差点の間に定義される区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線のうちから何れか一つを選択して、少なくとも二つ以上の候補マップを生成する段階と、
前記候補マップのうちから何れか一つを選択する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載のマップビルディング方法。
【請求項１６】
前記候補マップは、
前記区間別に、前記第１マップの線及び前記第２マップの線が交互に選択されて生成されることを特徴とする請求項１５に記載のマップビルディング方法。
【請求項１７】
前記候補マップのうちから前記交差点を基準に連続性を有する線がさらに多く形成される候補マップが選択されることを特徴とする請求項１５に記載のマップビルディング方法。
【請求項１８】
前記候補マップのうちから前記交差点を基準に直線がさらに多く形成される候補マップが選択されることを特徴とする請求項１５に記載のマップビルディング方法。
【請求項１９】
前記候補マップのうちから前記交差点を含む直線がさらに多い候補マップが選択されることを特徴とする請求項１５に記載のマップビルディング方法。
【請求項２０】
前記マップは、グリッドマップであることを特徴とする請求項１１乃至１９の何れかに記載のマップビルディング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１９７９９７（Ｐ２０１０−１９７９９７Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１９２３（Ｐ２００９−２８１９２３）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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