目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラム
【課題】ロボットが自動運転で移動障害物を回避するとき、搭乗者に対してロボットが最終的にどこに向かって移動しているのかを通知することのできる目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムを提供すること。
【解決手段】ロボットの周囲の状況を観測するための観測装置１０１と、固定障害物と移動障害物のロボットに対する相対位置を推定するための障害物位置推定手段１０２と、移動障害物を回避するためにロボットの自動運転の必要性を判断するための自動運転判断手段１０３と、移動障害物を回避する経路を生成するための回避経路生成手段１０４と、ロボットの移動制御を行うためのロボット制御手段１０５と、搭乗者からの入力を受け付けるための入力装置１０６と、ロボットが最終的にどこに向かって移動しているのかを入力装置１０６を通じて搭乗者に通知するための入力装置制御手段１０７と、を備えるように構成されている。
【解決手段】ロボットの周囲の状況を観測するための観測装置１０１と、固定障害物と移動障害物のロボットに対する相対位置を推定するための障害物位置推定手段１０２と、移動障害物を回避するためにロボットの自動運転の必要性を判断するための自動運転判断手段１０３と、移動障害物を回避する経路を生成するための回避経路生成手段１０４と、ロボットの移動制御を行うためのロボット制御手段１０５と、搭乗者からの入力を受け付けるための入力装置１０６と、ロボットが最終的にどこに向かって移動しているのかを入力装置１０６を通じて搭乗者に通知するための入力装置制御手段１０７と、を備えるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人が搭乗して走行可能な移動ロボットにおいて、ロボットの自律運転中に、ロボットが目的としている位置を人に通知する目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、歩行弱者のための、電動車椅子などの移動機器が普及している。また、観光地などにおいてもパーソナルモビリティとして電動の移動機器が活用され始めている。これは、例えばジョイスティックのようなもので、手動で操作するものである。しかし、狭い通路でのすれ違い又は、出会い頭などの緊急時には、微妙、且つ、性格な操作を短時間で行わなければならず、手動操作が困難であった。そこで、ユーザが所望の移動方向を入力しつつ、緊急時のみ、移動機器自体が自律的に危険状態を回避する機能が有効である（特許文献１）。しかし、自律移動中は、ユーザが指示した方向とは異なる動作をすることになり、ユーザが混乱する可能性がある。具体的には、移動機器がユーザの移動方向の指示を受け付けているのかという機器の内部状態が分からず、危険状態を回避した後、所望の移動方向へ向かっていくのかが分からない、という課題がある。従来技術としては、人がロボットの状態を把握できるような技術として、ロボットが受けた力を人にフィードバックして伝えるものがあった（特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８２３０６号公報
【特許文献２】特開２００９−１３６９２５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３１２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、上述したように、移動機器はユーザの想定している方向とは異なる動作をとることがあり、ユーザに対して不安感を与えることとなる。この時、ユーザが混乱してしまい、誤ってジョイスティックを操作してしまうと、特許文献１では、ユーザの入力を優先させてしまうため、移動機器をより危険な方向に移動させてしまうことにも繋がりかねない。
【０００５】
また、特許文献２、特許文献３で考慮されているのは、現在のロボットの状態を人に伝達するに留まっており、ロボットが最終的にどこに向かって移動しているのかを人に伝達するものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記課題を解決するもので、人が進行したい方向を入力する入力装置を、ロボットの移動障害物の回避動作と連動させてロボット側からも制御することで、人に対してロボットの移動先を常時確認可能にすることができ、ロボットを安全に安定的移動させることができる目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラム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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００８】
本発明の１つの態様によれば、ロボットの車体に搭載され、周囲に存在する障害物を観測情報として観測する観測装置と、
前記ロボットの前記車体に搭載され、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付ける入力装置と、
前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する障害物位置推定手段と、
前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する自動運転判断手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する回避経路生成手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行うロボット制御手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する入力装置制御手段と、
を備える目的方向通知システムを提供する。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、ロボットの車体に搭載された観測装置により、周囲に存在する障害物を観測情報として観測し、
前記ロボットの前記車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定し、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する目的方向通知方法を提供する。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、コンピュータに、
ロボットの車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記ロボットの車体に搭載された観測装置により周囲に存在する障害物を観測した観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する機能と、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する機能と、
を実現させるための目的方向通知プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムによれば、入力装置制御手段が入力装置を制御することにより、人に対して、ロボットが終着位置として、どこに向かって移動しているのかを伝えることができる。これにより、ロボットの自動運転中であっても、ロボットの大局的な進行方向を人に伝えることで、ロボットがどこに向かって進んでいるのかが分からなくなるという人の不安を解消することができる。よって、ロボットを安全に安定的移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの一例を示す図（ジョイスティックの拡大平面図を併せて表示した図）
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットに設置されたジョイスティックを示す側面図
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットに設置されたジョイスティックを示す上面図
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの進行状態と周囲の環境を示す図
【図４Ｂ】図４Ａとは異なる時刻における、本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの進行状態と周囲の環境を示す図
【図５】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの障害物回避動作に関するフローチャート
【図６Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの観測装置の一例としての測域センサの観測データの一例を示す図
【図６Ｂ】図６Ａとは異なる時刻における、本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの観測装置の一例としての測域センサの観測データの一例を示す図
【図７】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの障害物位置履歴データベースの一例を示す図
【図８】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの自動運転の判断基準に関する図
【図９Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を検出したときの状況を示す図
【図９Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を検出したときのジョイスティックの状況を示す図
【図１０Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を回避しているときの状況を示す図
【図１０Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を回避しているときのジョイスティックの状況を示す図
【図１１Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を回避し終えたときの状況を示す図
【図１１Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を回避し終えたときのジョイスティックの状況を示す図
【図１２Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの回避経路を示す図
【図１２Ｂ】図１２Ａで示した回避経路に従ってロボットが走行したときのジョイスティックの状況を示す図
【図１３】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの左右の車輪の速度差を求めるための図
【図１４Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの自動運転中に搭乗者がジョイスティック操作を行ったときの状況を示す図
【図１４Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの自動運転中に搭乗者がジョイスティック操作を行ったときのジョイスティックの状況を示す図
【図１５】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの運転モード切替に関するタイミングチャートを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１５】
本発明の第１態様によれば、ロボットの車体に搭載され、周囲に存在する障害物を観測情報として観測する観測装置と、
前記ロボットの前記車体に搭載され、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付ける入力装置と、
前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する障害物位置推定手段と、
前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する自動運転判断手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する回避経路生成手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行うロボット制御手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する入力装置制御手段と、
を備える目的方向通知システムを提供する。
【００１６】
本発明の第２態様によれば、前記自動運転判断手段が自動運転有りと自動運転無しとの間で判断を変えたとき、前記搭乗者に対して、前記ロボットの運転モードが切り替わったことを通知する通知装置をさらに備える第１の態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００１７】
本発明の第３態様によれば、前記回避経路生成手段は、ポテンシャル法を使用して、前記ロボットの目標地点からの引力と前記障害物からの斥力との合成ベクトルの示す方向に前記ロボットを走行させる経路を前記回避経路として生成する第１又は２の態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００１８】
本発明の第４態様によれば、前記回避経路生成手段は、前記回避経路の終着位置を、前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したときの前記入力装置の前記入力情報が示す方向に、前記障害物までの距離よりも長い距離進んだ位置に設定する第１〜３のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００１９】
本発明の第５態様によれば、前記自動運転判断手段において、前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断している状態から、自動運転有りと判断しない状況に切り替わる条件は、前記ロボットが前記終着位置に到達したこと、又は、前記ロボットが前記終着位置に到達し、更に、前記入力装置からの入力情報が示す方向が前記ロボットの前方である第１〜４のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００２０】
本発明の第６態様によれば、前記入力装置は、ジョイスティック台に対して全方向に傾動可能でかつロボット停止時には中立位置に位置するジョイスティック本体部で構成されるジョイスティックであり、
前記入力装置制御手段は、前記ジョイスティック台に対する前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御し、
前記入力装置制御手段は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っている間に前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を傾動させるための力は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っていない間に前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を傾動させるための力よりも大きくなるように前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御する第１〜５のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００２１】
本発明の第７態様によれば、前記入力装置は、ジョイスティック台に対して全方向に傾動可能でかつロボット停止時には中立位置に位置するジョイスティック本体部で構成されるジョイスティックであり、
前記入力装置制御手段は、前記ジョイスティック台に対する前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御し、
前記ジョイスティック本体部には、前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を操作するときに加わる力を検出する力センサが配置されており、
前記入力装置制御手段は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っている間、前記力センサで所定値以上の力が検出されるまで、前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制限するように制御する第１〜５のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００２２】
本発明の第８態様によれば、前記ロボット制御手段が、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行っているときに、前記入力装置制御手段以外からの入力情報を前記入力装置から受け取ると、前記入力情報が示す方向に基づいて、前記回避経路生成手段が前記回避経路を生成し直す第１〜６のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００２３】
本発明の第９態様によれば、ロボットの車体に搭載された観測装置により、周囲に存在する障害物を観測情報として観測し、
前記ロボットの前記車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定し、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する目的方向通知方法を提供する。
【００２４】
本発明の第１０態様によれば、コンピュータに、
ロボットの車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記ロボットの車体に搭載された観測装置により周囲に存在する障害物を観測した観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する機能と、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する機能と、
を実現させるための目的方向通知プログラムを提供する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムは、観測装置１０１と、障害物位置推定手段（障害物位置推定部）１０２と、自動運転判断手段（自動運転判断部）１０３と、回避経路生成手段（回避経路生成部）１０４と、ロボット制御手段（ロボット制御部）１０５と、入力装置１０６（入力部）と、入力装置制御手段１０７（入力装置制御部）と、障害物位置履歴データベース１０８と、自動運転判断基準データベース１０９と、通知装置（通知部）１１０と、を備える。目的方向通知システムは、ロボット２０１に搭載している。
【００２７】
観測装置１０１は、所定の周期間隔毎に、ロボット２０１の周囲の環境を観測情報として観測する。具体的には、測域センサを用いて、ロボット２０１の周囲に存在する、障害物などの観測対象物までの距離を観測情報として測定する。
【００２８】
障害物位置推定手段１０２は、観測装置１０１によって取得した距離データに基づいて、移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置を推定する。具体的には、障害物位置推定手段１０２は、距離データの履歴（変異）に基づいて、固定障害物か、あるいは、移動障害物かの判定を行う判定部１０２ａと、前記判定部１０２ａによって判定した移動障害物３０１の位置及び方向を推定する位置推定部１０２ｂとを有する。この推定された位置が移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置である。障害物位置推定手段１０２で推定された移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置の情報は、移動障害物３０１を検出した時刻と関連付けられて、障害物履歴データベース１０８に移動障害物情報として記録される。移動障害物情報の例としては、移動障害物３０１を検出した時刻と、移動障害物３０１が存在する角度と距離とを含む。なお、移動障害物履歴データベース１０８には、静止障害物の情報も記録できる（後述する図７参照）。
【００２９】
自動運転判断手段１０３は、障害物位置推定手段１０２で推定された移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置と自動運転判断基準データベース１０９に記録された自動運転判断基準とに基づいて、ロボット２０１の自動運転の有無、言い換えれば、自動運転の必要性を判断する。具体的には、自動運転判断手段１０３は、ロボット２０１の進行方向に対して移動障害物３０１が存在する角度と、ロボット２０１と移動障害物３０１との間の距離にそれぞれ閾値を設けて、それぞれの閾値を自動運転判断基準データベース１０９に自動運転判断基準として予め記録しておく。そして、自動運転判断手段１０３は、前記角度と前記距離とが共にそれぞれの閾値を満たしている場合（つまり、ロボット２０１の進行方向に近い角度で、且つ、ロボット２０１に近い距離に移動障害物３０１が存在していた場合）、ロボット２０１の自動運転が必要である（自動運転有り）と判断する。逆に、自動運転判断手段１０３は、前記角度と前記距離とが共にそれぞれの閾値を満たしていない場合（つまり、ロボット２０１の進行方向に近い角度で、且つ、ロボット２０１に近い距離に移動障害物３０１が存在していない場合）、ロボット２０１の自動運転は不必要である（自動運転無し）と判断する。
【００３０】
自動運転判断基準データベース１０９には、ロボット２０１の走行パラメータに応じた自動運転の判断基準が予め記録されており、必要に応じて、自動運転判断手段１０３が参照可能なようにしている。例えば、自動運転判断基準データベース１０９には、走行パラメータとして直進速度と旋回速度とが予め記録され、そのときの自動運転判断基準として、ロボット２０１の正面方向からの角度の範囲と移動障害物３０１までの距離の閾値が予め記録されている。よって、自動運転判断手段１０３が自動運転判断基準データベース１０９内のこれらの記録された情報を参照して、走行パラメータの条件を満たすときに、ロボットの正面方向から移動障害物３０１までの角度と移動障害物３０１までの距離とが自動運転判断基準のそれぞれ閾値以内ならば、自動運転判断手段１０３が自動運転を必要と判断できるようにしている。それ以外の場合には、自動運転判断手段１０３が自動運転を不必要と判断できるようにしている。
【００３１】
回避経路生成手段１０４は、自動運転判断手段１０３から出力された移動障害物３０１のロボット２０１との相対位置と入力装置１０６からの入力情報とポテンシャル法などに代表される障害物回避アルゴリズムを用いることにより、移動障害物３０１を回避する経路を生成する。なお、本発明では、ロボット２０１が走行する環境マップの情報が記録されている環境マップデータベースは必須ではない。すなわち、通常時（自動運転無し）は、搭乗者がロボットを操作し、緊急時（自動運転有り）においても、ＬＲＦ等のセンサで取得可能な、周囲の壁位置の情報と、回避すべき対向者（移動障害物）の位置の情報のみに基づいて、対向者を回避することができるためである。
【００３２】
入力装置１０６は、搭乗者により使用されて、搭乗者から、ロボット２０１の操作情報（進行指示方向すなわち移動方向、移動速度、停止など）を入力信号（入力情報）として受け付ける。
【００３３】
ロボット制御手段１０５は、回避経路生成手段１０４が生成した回避経路、あるいは、入力装置１０６で受け付けた操作情報に基づいて、ロボット２０１の動作を制御する。具体的には、ロボット制御手段１０５は、左右の車輪２０５をそれぞれ駆動する左右のモータ２０５Ｍの回転数をそれぞれ検出する左右のエンコーダ２０５Ｅからの出力に基づき、左右のモータ２０５Ｍを駆動制御して、左右の車輪２０５の回転速度を個別に駆動制御する。この左右の車輪２０５の回転速度の駆動制御により、ロボット２０１が前進、後退、右旋回、左旋回、停止などの動作を行う。
【００３４】
入力装置制御手段１０７は、回避経路生成手段１０４が生成した回避経路に基づいて、ロボット制御手段１０５が左右の車輪２０５の駆動制御を行っている間、入力装置１０６を動作制御することによって、搭乗者に対して、前記回避経路の終着位置にロボット２０１が向かって走行していることを知らせる。
【００３５】
図２は、本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載された独立両輪駆動のロボット２０１の外観を示している。ロボット２０１には、車体の一例としてのロボット本体２０１ａと、ロボット本体２０１ａの上に配置されかつ搭乗者２００が座る座席２０２と、座席２０２の一方のアームレスト（例えば左側のアームレスト）２０２Ｌの先端に配置されかつ周囲の状況を観測する観測装置１０１の一例としての測域センサ２０３と、座席２０２の他方のアームレスト（例えば右側のアームレスト）２０２Ｒの先端に配置されかつ前記搭乗者の入力を受け付ける入力装置１０６の一例としてのジョイスティック２０４と、ロボット２０１を移動させる手段の一例としての左右の車輪２０５がロボット本体２０１ａの下部の左右に設置されている。ロボット２０１としては、図面を単純化するために左右の車輪２０５のみ図示しているが、これ以外に補助輪が配置されていてもよい。すなわち、ロボット２０１としては、搭乗者が搭乗できて搭乗者の指示の基に移動できるならば、ロボットの形態としては二輪、三輪、四輪など、どのような構造でもよい。
【００３６】
図３Ａ及び図３Ｂに、ロボット２０１に設置されたジョイスティック２０４の詳細を示す。図３Ａは、ジョイスティック２０４の側面図、図３Ｂは、ジョイスティック２０４の上面図を示している。ジョイスティック２０４は、ジョイスティック台１３００と、ジョイスティック台１３００に基端が全方向に傾動可能に支持されたレバー状のジョイスティック本体部１３０１と、ジョイスティック本体部１３０１に一端が装着されたアーム１３０２と、アーム１３０２の他端が連結されたモータなどのアーム用駆動装置１３０４とで構成されている。入力装置制御手段１０７の制御により駆動装置１３０４が駆動されて、ロボット２０１の停止状態では中立位置に位置するジョイスティック本体部１３０１が基端を支点として傾動動作して、ジョイスティック本体部１３０１を所定の方向に傾動させるようにしている。搭乗者がロボット２０１を操作するときには、搭乗者が手でジョイスティック本体部１３０１を握って、搭乗者が進みたい方向にジョイスティック台１３００に対してジョイスティック本体部１３０１を傾けるとともに、ジョイスティック本体部１３０１の傾斜角度を大きくすれば早い速度で移動ロボット２０１が移動し、ジョイスティック本体部１３０１の傾斜角度を小さくすれば遅い速度で移動ロボット２０１が移動するようにしている。このとき、ロボット２０１を手動で運転する場合には、入力装置制御手段１０７の制御により、搭乗者のジョイスティック本体部１３０１の操作に追従するようにアーム１３０２が動作することで、前記搭乗者はジョイスティック本体部１３０１の操作中に違和感を覚えることはない。また、ロボット２０１を自動で運転する場合、入力装置制御手段１０７の指示に従って、駆動装置１３０４を介してアーム１３０２を動作することにより、入力装置制御手段１０７によりジョイスティック本体部１３０１を任意の方向に押し倒すことができる。アーム１３０２は、前記搭乗者の操作に対する追従動作と、入力装置制御手段１０７の指示に従う動作とを切り替えて動作するようになっており、入力装置制御手段１０７からの指示により両者の切り替えを行う。言い換えれば、入力装置制御手段１０７からの指示が無い場合、前記搭乗者の操作に対する追従動作を行う。
【００３７】
また、ジョイスティック本体部１３０１と、アーム１３０２の一端との接続部には、力センサ１３０３が取り付けられており、ジョイスティック本体部１３０１がニュートラル（ジョイスティック本体部１３０１のレバーがどの方向にも倒されていない状態）のときに、前記搭乗者がジョイスティック本体部１３０１の操作を行おうとしたことを力センサ１３０３で検知できるようになっている。
【００３８】
尚、図３では、アーム１３０２がむき出しになっており、前記搭乗者が触れられる状態になっているが、ジョイスティック本体部１３０１の上部のみ突出するようなカバーを上から被せ、前記搭乗者がアーム１３０２に直接触れられないようにしても良い。
【００３９】
以下、図４Ａ及び図４Ｂに示す、ロボット２０１が十字路３００で移動障害物３０１と遭遇したときの状況を例として、図５のフローチャートに対応させながら、各構成要素について説明する。尚、図５は、前記目的方向通知システムの障害物回避動作に関するフローチャートである。
【００４０】
図４では、十字路３００を構成する壁である固定障害物３０２と、移動障害物３０１とが存在する。尚、図４Ａは、時刻２０１１年０７月２２日１０時２０分４５秒２００ミリ秒における状況を表し、図４Ｂは、時刻２０１１年０７月２２日１０時２０分４５秒７００ミリ秒における状況を表している。
【００４１】
まず、ステップＳ５０１の処理において、入力装置１０６の一例としてのジョイスティック２０４は、ロボット２０１の搭乗者の入力を受け付ける。
【００４２】
次いで、ステップＳ５０２の処理において、測域センサ２０３は、所定の観測周期（この実施形態の具体的な例では１００ｍｓｅｃとして説明する。）毎に、周囲の環境を観測し、前記周囲に存在する障害物までの距離情報を取得する。図６Ａ及び図６Ｂに測域センサ２０３が取得した距離データの一例を示す。図６Ａは、時刻２０１１年０７月２２日１０時２０分４５秒２００ミリ秒において取得された距離データを表し、図６Ｂは、時刻２０１１年０７月２２日１０時２０分４５秒７００ミリ秒において取得された距離データを表す。図６Ａ及び図６Ｂの距離データには、角度毎の距離が示されている。測域センサ２０３の設置位置からロボット２０１の正面方向を９０°とし、そこから反時計回りに９１°、９２°となっている。例えば図６Ｂの例では、０°の方向には、１００．５３ｃｍの距離に障害物があることが分かる。ここで、９０°の方向（ロボット２０１の正面方向）の距離が−１ｃｍとなっているのは、検知可能距離内に障害物が存在していなかった等の理由により、距離を計測できなかったことを表している。
【００４３】
次いで、ステップＳ５０３の処理において、障害物位置推定手段１０２は、障害物履歴データベース１０８を参照して、測域センサ２０３で取得した距離データに基づいて、移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置を推定する。これは、障害物履歴データベース１０８内の前回の測域センサ２０３の観測した距離データの履歴に基づいて、障害物位置推定手段１０２で推定可能である。例えば、ロボット２０１の９０°の方向に１００．００ｃｍの履歴の距離データが測域センサ２０３で取得されて障害物履歴データベース１０８内に記録されていたとき、ロボット２０１が秒速１００ｃｍで前進していたとすると、１００ｍｓｅｃ後に観測される９０°の方向の距離データは、９０ｃｍとなっているはずである、と障害物位置推定手段１０２で推定する。通常、ロボット２０１の移動速度及び移動角度、測域センサ２０３が観測して取得した距離データには、それぞれ誤差が生じる（路面状態又は測域センサの精度にもよるが、ここではＮｃｍの範囲で誤差が生じるとする。）。そのため、９０°方向の距離データが９０ｃｍ−Ｎｃｍから９０ｃｍ＋Ｎｃｍの範囲で得られていた場合、９０°方向の距離データは、固定障害物３０２を検出して得られたデータと障害物位置推定手段１０２で判断しても良い。Ｎは、路面の状態又は測域センサの誤差特性（誤差の傾向）などに応じて障害物位置推定手段１０２で設定するものとする。路面の状態とは、ロボット２０１のタイヤがスリップしやすい状態か否かを示す。例えば、床面が絨毯のようなスリップが発生しにくい状態であれば、Ｎの値は小さく設定しておき、雨が降った後の路面のような場所では、Ｎの値は大きく設定しておく。また、測域センサ２０３の誤差特性は、使用する測域センサ２０３の仕様に基づいて決定して障害物位置推定手段１０２内に記憶しておくことが望ましい。同様に、９０°以外の各方向に対しても、固定障害物３０２か否かの判断を障害物位置推定手段１０２で行う。取得された全ての角度における距離データに対して前記処理を障害物位置推定手段１０２で行い、固定障害物３０２と障害物位置推定手段１０２で判断されなかった角度の距離データの位置には、移動障害物３０１が存在すると障害物位置推定手段１０２で推定する。また、移動障害物３０１か否かを判断するための距離データの履歴が存在しない場合、距離データが得られている方向には、固定障害物３０２であると判断しておくものとする。
【００４４】
ここで、図６Ｂの距離データを例にして説明する。時刻４５秒７００ミリ秒（年から分までは省略する。）で得られた距離データを見てみると、角度４５°、距離１０８ｃｍ付近の位置に障害物があることが分かる。しかし、時刻４５秒２００ミリ秒で得られた距離データを見てみると、前記位置には、障害物は存在していないため、前記位置に移動障害物３０１が存在すると推定し、障害物履歴データベース１０８に障害物情報を障害物位置推定手段１０２で記録する。
【００４５】
ここで、図７に障害物履歴データベース１０８の一例を示す。図７に示す障害物履歴データベース１０８には、図６Ａ及び図６Ｂにて説明を行った距離データに、障害物属性を付与したものが記録されている。４５度の角度から４７度の角度で取得された距離データには、移動障害物３０１を観測したことによって得られた距離データであると障害物位置推定手段１０２が推定したことによって、それぞれの障害物属性に「移動障害物」と記録されている。また、９０度と９１度の角度では距離データがそれぞれ取得されていないため、障害物属性として、「障害物無し」と記録されている。その他の角度における距離データ（障害物位置推定手段１０２に移動障害物３０１と推定されず、且つ、距離データが取得されているもの）に対しては、それぞれ「静止障害物」と記録される。
【００４６】
次いで、ステップＳ５０４の処理において、自動運転判断手段１０３は、障害物位置推定手段１０２で推定された移動障害物３０１の推定位置と自動運転判断基準データベース１０９に記録された自動運転判断基準とに基づいて、自動運転の有無、言い換えれば、自動運転の必要性を判断する。例えば、ロボット２０１の進行方向に移動障害物３０１が存在した場合、自動運転を必要と自動運転判断手段１０３で判断する。具体例を挙げると、測域センサ２０３の４５°から１３５°（９０°がロボット２０１の正面方向）の何れかの方向３ｍ以内の範囲（自動運転可否判断用範囲）に移動障害物３０１が存在した場合、自動運転を必要と自動運転判断手段１０３で判断する。尚、前記自動運転の判断基準は一例であり、これに限るものではない。例えば、ロボット２０１の直進速度又は旋回速度に基づいて前記判断基準を決定しても良い。図８に、ロボット２０１の走行パラメータに応じた自動運転の判断基準の一例としての、自動運転判断基準データベース１０９の記録内容を示す。図８によると、前記走行パラメータが、直進速度０．５ｍ／ｓｅｃ，旋回速度１０．０ｄｅｇ／ｓｅｃと閾値としてそれぞれ設定されていたとすると、障害物位置推定手段１０２が、ロボットの正面方向から±４５°の範囲、且つ、３ｍ以内に移動障害物が存在すると推定した場合、自動運転判断手段１０３は、自動運転を必要と判断する。同様に、移動障害物３０１の移動速度又は移動方向に基づいて前記判断基準を決定しても良い。自動運転が必要と自動運転判断手段１０３で判断された場合は、ステップＳ５０６へ進み、自動運転が必要と自動運転判断手段１０３で判断されなかった場合は、ステップＳ５０５へ進む。尚、自動運転が不必要な状況から自動運転が必要な状況へと切り替わった場合、搭乗者に対して、ロボット２０１の運転モードが手動運転から自動運転に切り替わることを、通知装置１１０を用いて通知しても良い。同様に、自動運転が必要な状況から不必要な状況へと切り替わった場合にも、搭乗者に対して、ロボット２０１の運転モードが自動運転から手動運転に切り替わることを、通知装置１１０を用いて通知しても良い。すなわち、自動運転判断手段１０３が自動運転有りと自動運転無しとの間で判断を変えたとき、搭乗者に対して、ロボット２０１の運転モードが切り替わったことを通知装置１１０を用いて通知しても良い。尚、通知装置１１０は、音声で前記搭乗者に状況を通知するスピーカ、画像で視覚的に前記搭乗者に状況を通知する画像表示装置、又は、振動で前記搭乗者に状況を通知する振動装置、などが例として挙げられる。
【００４７】
ステップＳ５０５の処理において、ロボット制御手段１０５は、ロボット２０１の搭乗者がジョイスティック２０４を操作した方向にロボット２０１が走行するように、左右のモータ２０５Ｍを駆動制御して、左右の車輪２０５の回転速度を個別に制御し、その後、ステップＳ５０１に戻る。例えば、走行パラメータが直進速度０．５ｍ／ｓｅｃ，旋回速度１０．０ｄｅｇ／ｓｅｃと閾値としてそれぞれ設定されていたとすると、ジョイスティック２０４を前方へ倒した場合、ロボット２０１が０．５ｍ／ｓｅｃの速度で前進を行い、ジョイスティック２０４を右へ倒した場合、ロボット２０１は１０．０ｄｅｇ／ｓｅｃの速度で右旋回を行う。尚、ジョイスティック２０４を倒した割合（傾斜角度）に応じてロボット２０１の速度を変化させても良い。例えば、ジョイスティック２０４を最大傾斜角度の７割だけ前方へ倒した場合、ロボット２０１は、０．３５ｍ／ｓｅｃの速度で前進することとなる。
【００４８】
ステップＳ５０６の処理において、回避経路生成手段１０４は、障害物位置履歴データベース１０８に記録されている移動障害物３０１のロボット２０１との相対位置と、静止障害物３０２のロボット２０１との相対位置と、入力装置１０６からの入力情報とに基づいて、移動障害物３０１を回避するための回避経路を生成する。前記回避経路は、例えば、ポテンシャル法などを用いて生成することができる。ポテンシャル法とは、目標地点からの引力と障害物からの斥力との合成ベクトルの示す方向にロボット２０１を走行させる経路を生成する手法である。尚、目標地点は、例えば、自動運転判断手段１０３が自動運転を必要と判断した時刻におけるジョイスティック２０４の倒れている方向に、ロボット２０１から移動障害物３０１までの距離を進んだ位置などと設定することができる。尚、前記目標地点が固定障害物（壁）３０２により阻まれていた場合には、固定障害物（壁）３０２の手前（例えば３０ｃｍなど）に目標地点を設定しても良い。これにより、移動障害物３０１を回避しつつ、前記時刻におけるジョイスティック２０４の倒れている方向へとロボット２０１を走行させる経路を生成することができる。
【００４９】
図９Ａ〜図１１Ｂに示すように、ロボット２０１が移動障害物３０１を回避する場面を例として説明する。
【００５０】
図９Ａは、障害物位置推定手段１０２が移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置を推定し、自動運転判断手段１０３が、前記移動障害物３０１の推定位置に基づいて、ロボット２０１の自動運転が必要であると判断した時刻における状況を示している。また、図９Ｂは、図９Ａの時刻におけるジョイスティック２０４の状況を示している。図９Ｂにおけるジョイスティック２０４は、前方に倒されており、ロボット２０１に前進するように搭乗者が指示を与えていることを示している。
【００５１】
このとき、回避経路生成手段１０４は、回避経路の終着位置としての目標位置３０３を、ジョイスティック２０４が倒されている方向である前方であって、かつ、測域センサ２０３（ロボット２０１）から移動障害物３０１までの距離である１１０ｃｍの位置に設ける。
【００５２】
その後、ロボット２０１は、ポテンシャル法に従い、ロボット制御手段１０５で、目標位置３０３に向かって自動運転を行う。そのときの様子を図１０Ａに示す。ロボット２０１は、目標位置３０３からの引力８０２と、移動障害物３０１からの斥力８０１との合成ベクトル８０３の示す方向であって、図１０Ａの例では左前方の方向へと進む。尚、ポテンシャル法では、斥力を受け始める距離と斥力の大きさとを障害物毎にパラメータとして設定することができ、図１０Ａの状況においては、ロボット２０１は、固定障害物３０２からの斥力を受けていないことを示している。
【００５３】
その後、ロボット２０１が移動障害物３０１の回避を終了し、目標位置３０３へ到着したときの図を図１１Ａに示す。
【００５４】
以上のように、ロボット２０１は、ポテンシャル法に従い、移動障害物３０１を回避しつつ目標位置３０３へ移動運転を行い、目標位置３０３へ移動することができる。
【００５５】
ここで、ロボット２０１が目標位置３０３に到着することで、自動運転判断手段１０３は、ロボット２０１の自動運転の必要はないと判断するが、前記搭乗者はジョイスティック２０４を傾けていた方向に、すなわち、今回のケースでは前方に、ロボット２０１の正面（９０°の方向）が向くように移動させてから、自動運転判断手段１０３は、ロボット２０１の自動運転の必要はないと判断しても良い。尚、ロボット２０１が目標位置３０３へ到着したことは、ロボット制御手段１０５が自動運転判断手段１０３へ向けて出力しかつ左右のエンコーダ２０５Ｅで取得した左右の車輪２０５の回転速度の履歴に基づいて、自動運転判断手段１０３で判断できるものとする。さらに、目標位置３０３を中心とした半径Ｍｃｍの円内にロボット２０１（の例えば重心位置）が進入したことを、ロボット２０１が目標位置３０３へ到着したことの自動運転判断手段１０３による判断としても良い。尚、ロボット２０１が目標位置３０３に到着していなくとも、図８に示す自動運転の判断基準に基づいて自動運転の必要性がないと自動運転判断手段１０３で判断される場合には、ロボット２０１の自動運転から前記搭乗者の手動運転へと切り替えても構わない。上述した通り、図８の自動運転の判断基準は一例であり、これに限るものではない。
【００５６】
次いで、ステップＳ５０７の処理において、ロボット制御手段１０５は、回避経路生成手段１０４が生成した前記回避経路の通りロボット２０１が走行するように、左右のモータ２０５Ｍを駆動制御して左右の車輪２０５の回転速度を個別に制御する。尚、速度は、予め設定した速度パラメータに基づき制御するものとする。ここで、ポテンシャル法により生成される回避経路が直線のみで表現されている例を図１２Ａに示す。ロボット２０１が、ロボット位置１００１から中継位置１００２を経て目標位置３０３に到着できることを示している。図１２Ａでは、中継位置の数は１個であるが、実際は２個以上設定しても構わない。
【００５７】
また、図１２Ｂに、図１２Ａで示した回避経路に従ってロボット２０１が走行したときのジョイスティック２０４の状況を示す。ロボット２０１がロボット位置１００１の位置に北（図１２Ｂの上方向）を向いて存在するときには、ジョイスティック２０４は、搭乗者から見て目標位置３０３の方向を示すように、前方に倒れている。ロボット２０１が中継位置１００２の位置に北西（図１２Ｂの左上方向）を向いて存在するときには、ジョイスティック２０４は、前記搭乗者から見て目標位置３０３の方向を示すように、右前方に倒れている。そして、ロボット２０１が目標位置３０３に到着する寸前の位置にロボット２０１が北東（図１２Ｂの右上方向）を向いて存在するときには、ジョイスティック２０４は、前記搭乗者から見て目標位置３０３の方向を示すように、前方に倒れている。
【００５８】
図１３に、ロボット位置１００１から中継位置１００２にロボット２０１が移動するための両車輪２０５の速度の算出例を示す。図１３の例では、左車輪２０５の移動量がｘ１＝２πＲθ／３６０、右車輪２０５の移動量がｘ２＝２π（Ｒ＋ｄ）θ／３６０となっており、前記左右の車輪２０５の移動量の比と同じになるように左右の車輪２０５の速度を決定すれば良い。また、予め設定された走行パラメータが直進速度１．０ｍ／ｓｅｃであった場合、ロボット２０１の中心位置の速度、すなわち、左右の車輪２０５の平均の速度を１．０ｍ／ｓｅｃとなるようにすれば良い。
【００５９】
次いで、ステップＳ５０８の処理において、入力装置制御手段１０７は、ロボット制御手段１０５が制御する左右の車輪２０５の回転速度の履歴、つまり、目標位置３０３に対するロボット２０１の傾き（ロボットの正面方向に対する傾き）に基づいて、ジョイスティック２０４を目標位置３０３に傾くように制御する（入力装置制御手段１０７により、アーム用駆動装置１３０４を介してアーム１３０２を制御して、ジョイスティック本体部１３０１の傾きを変更する）。その後、ステップＳ５０１に戻る。図１０Ｂに、入力装置制御手段１０７によって制御されたジョイスティック２０４の状況を示す。ロボット２０１自体は前方やや左の方向を向いているのに対して、ジョイスティック２０４は、ロボット２０１の位置と傾きとに対する目標位置３０３の方向を示している。
【００６０】
ここで、図１０Ｂの状況が示すようにジョイスティック２０４が右前方に傾いている状況の直後に、前記搭乗者がジョイスティック２０４を左へ傾けたときのロボット２０１の周辺の状況を、図１４Ａに、このときのジョイスティック２０４の状況を図１４Ｂにそれぞれ示す。
【００６１】
前記搭乗者が、入力装置制御手段１０７の制御によって図１０Ｂに示すように右前方に傾いているジョイスティック２０４を、図１４Ｂが示すように左の方向へ傾けたとする。すると、ジョイスティック２０４である入力装置１０６からの入力情報に基づき、回避経路生成手段１０４が、ジョイスティック２０４が傾いている方向（図１４Ｂが示すように左の方向）に目標位置３０３を再設定し、ロボット２０１が目標位置３０３に向かって走行するための新たな経路を生成する。ここで、前記搭乗者がジョイスティック２０４を傾けた方向に移動障害物３０１が存在しなかった場合、つまり、障害物位置推定手段１０２がステップＳ５０４の判断基準を満たす位置に移動障害物３０１が存在しないと推定した場合、自動運転判断手段１０３は自動運転を終了し、自動運転判断手段１０３が前記搭乗者が操作を行う手動運転へと切り替えても良い。
【００６２】
ここで、前記搭乗者のジョイスティック２０４の誤操作への対応について説明する。前記搭乗者は、ロボット２０１が移動障害物３０１を回避するため自動運転を開始したこと（前記搭乗者の想定と異なる動作を行ったこと）から、思わずジョイスティック２０４を、入力装置制御手段１０７が制御している方向とは異なる方向へ倒してしまうことが懸念される。
【００６３】
このような場合、入力装置制御手段１０７がジョイスティック２０４の制御を行っている間、前記搭乗者からのジョイスティック２０４による入力を受け付けにくくするため、ジョイスティック２０４の操作性を悪くする（通常時よりも大きな力をかけないとジョイスティック２０４が倒れないように、入力装置制御手段１０７が力をかけてジョイスティック２０４を制御する）ことが考えられる。
【００６４】
上述してあるが、ジョイスティック本体部１３０１と、アーム１３０２との接続部に力センサ１３０３を取り付けて、前記搭乗者の誤操作を防止可能としている。例えば、アーム１３０２は、通常の人間では操作不可能な力をかけてジョイスティック２０４を制御する。つまり、ロボット２０１の自動運転中は、ロボット制御手段１０５及び入力装置制御手段１０７により、駆動装置１３０４を介してアーム１３０２によりによりジョイスティック２０４を固定的に保持するように制御して、前記搭乗者はジョイスティック２０４を操作することができない状態となる。この状態において、前記搭乗者がジョイスティック２０４に力を加えると、力センサ１３０３によって力加減が検出される。例えば、ジョイスティック本体部１３０１が右方向に倒れるように、アーム１３０２により制御されていたとすると、ジョイスティック本体部１３０１が倒れている方向とは逆の位置の力センサ（左側の力センサ）１３０３が反応する。このような状況において、左側以外の力センサ１３０３が反応した場合、もしくは、左側の力センサ１３０３の反応が無くなった場合、前記搭乗者により、ジョイスティック本体部１３０１の操作が行われたと判断することができる。力センサ１３０３によって検出された力加減が所定値以上の大きさ（通常（ロボット２０１を手動で運転する場合）、ジョイスティック２０４を操作するときにかかる力加減よりも大きな値に設定することが好ましい）を越えると（力センサ１３０３で所定値以上の力が検出されると）、入力装置制御手段１０７がジョイスティック２０４を制御する力を低下させ、前記搭乗者の力でもジョイスティック２０４の操作を行えるようになる。逆に、力センサ１３０３で所定値以上の力が検出されるまでは、入力装置制御手段１０７がジョイスティック２０４を制御する力を大きくして、ジョイスティック本体部１３０１の傾動動作を制限するように制御するようにする。
【００６５】
以上のような方式を取ることによって、一時の混乱状態によって発生する前記搭乗者のジョイスティック２０４の誤操作を防止することが可能となる。
【００６６】
ここで、図１５にタイミングチャートを示す。時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、搭乗者がロボット２０１の手動運転を行っていたとする。時刻ｔ１にて移動障害物３０１を検出し、自動運転の必要性を自動運転判断手段１０３で判断すると、運転モードが自動運転に自動運転判断手段１０３により切り替わる。時刻ｔ２にて、回避対象としていた移動障害物３０１の測域センサ２０３での検出が行われなくなる。時刻ｔ３にて、回避経路生成手段１０４で生成された回避経路の目標位置に近づいたため、ロボット２０１がロボット制御手段１０５で減速を開始する。時刻ｔ４にて、ロボット２０１が前記回避経路の目標位置に到達したことによりロボット２０１がロボット制御手段１０５で停止、運転モードが前記搭乗者による手動運転に自動運転判断手段１０３により切り替わる。時刻ｔ５にて、再び移動障害物３０１を測域センサ２０３で検出し、自動運転の必要性を自動運転判断手段１０３により判断し、運転モードを自動運転に自動運転判断手段１０３により切り替える。時刻ｔ６にて、力センサ１３０３が一定以上の力を検出し、前記搭乗者によりジョイスティック２０４操作が行われたことを自動運転判断手段１０３により判断する。時刻ｔ７にて、前記搭乗者による手動運転に自動運転判断手段１０３により切り替える。
【００６７】
以上のような構成により、入力装置制御手段１０７により制御される入力装置１０６の一例としてのジョイスティック２０４の傾きを搭乗者に通知することができる。これによって、ロボット２０１が移動障害物３０１を回避するために一時的に旋回したとしても、前記搭乗者に対して、ロボット２０１が最終的にはどこ（目標位置）に向かおうとしているのかをジョイスティック２０４の傾きにより常に通知することができる。具体的には、そのときのロボット２０１の傾き（ロボットの正面方向に対する傾き）に対する、ロボット２０１の自律運転の終着位置（目標位置）の方向に、ジョイスティック２０４を傾けることで、前記搭乗者に対してロボット２０１の終着位置（目標位置）の方向を通知することができる。これによって、搭乗者の、ロボット２０１がどこに向かおうとしているのかが分からない、という不安感を払拭させることができる。したがって、本発明の前記実施形態にかかる目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムによれば、人が進行したい方向を入力する入力装置１０６を、ロボット２０１の移動障害物３０１の回避動作と連動させてロボット側からも制御することで、人（搭乗者）に対してロボット２０１の移動先を常時確認することができる。これにより、ロボット２０１の自動運転中であっても、ロボット２０１の大局的な進行方向を人に伝えることで、ロボット２０１がどこに向かって進んでいるのかが分からなくなるという人の不安を解消することができる。よって、ロボットを安全に安定的移動させることができる。
【００６８】
なお、前記様々な実施形態又は変型例のうちの任意の実施形態又は変型例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムは、移動障害物の急な出現、又は、狭い通路におけるロボットと移動障害物とのすれ違い時に自動でロボットの運転を行うことができ、ロボット回避動作時もロボットが終着位置としてどこに向かおうとしているのかを入力装置を通じて搭乗者に常に伝えることで、搭乗者の、ロボットがどこに向かおうとしているのかが分からない、という不安感を払拭させることができる。このことから、搭乗者の手動運転と、ロボットの自動運転を切り替えながら走行することのできるパーソナルトランスポータの分野に関して特に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１０１ 観測装置
１０２ 障害物位置推定手段
１０３ 自動運転判断手段
１０４ 回避経路生成手段
１０５ ロボット制御手段
１０６ 入力装置
１０７ 入力装置制御手段
１０８ 障害物履歴データベース
２０１ ロボット
２０２ 座席
２０３ 測域センサ
２０４ ジョイスティック
２０５ 車輪
３００ 十字路
３０１ 移動障害物
３０２ 固定障害物
３０３ 目標位置
１００１ ロボット位置
１００２ 中継位置
１３００ ジョイスティック台
１３０１ ジョイスティック本体部
１３０２ アーム
１３０３ 力センサ
１３０４ アーム用駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人が搭乗して走行可能な移動ロボットにおいて、ロボットの自律運転中に、ロボットが目的としている位置を人に通知する目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、歩行弱者のための、電動車椅子などの移動機器が普及している。また、観光地などにおいてもパーソナルモビリティとして電動の移動機器が活用され始めている。これは、例えばジョイスティックのようなもので、手動で操作するものである。しかし、狭い通路でのすれ違い又は、出会い頭などの緊急時には、微妙、且つ、性格な操作を短時間で行わなければならず、手動操作が困難であった。そこで、ユーザが所望の移動方向を入力しつつ、緊急時のみ、移動機器自体が自律的に危険状態を回避する機能が有効である（特許文献１）。しかし、自律移動中は、ユーザが指示した方向とは異なる動作をすることになり、ユーザが混乱する可能性がある。具体的には、移動機器がユーザの移動方向の指示を受け付けているのかという機器の内部状態が分からず、危険状態を回避した後、所望の移動方向へ向かっていくのかが分からない、という課題がある。従来技術としては、人がロボットの状態を把握できるような技術として、ロボットが受けた力を人にフィードバックして伝えるものがあった（特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８２３０６号公報
【特許文献２】特開２００９−１３６９２５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３１２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、上述したように、移動機器はユーザの想定している方向とは異なる動作をとることがあり、ユーザに対して不安感を与えることとなる。この時、ユーザが混乱してしまい、誤ってジョイスティックを操作してしまうと、特許文献１では、ユーザの入力を優先させてしまうため、移動機器をより危険な方向に移動させてしまうことにも繋がりかねない。
【０００５】
また、特許文献２、特許文献３で考慮されているのは、現在のロボットの状態を人に伝達するに留まっており、ロボットが最終的にどこに向かって移動しているのかを人に伝達するものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記課題を解決するもので、人が進行したい方向を入力する入力装置を、ロボットの移動障害物の回避動作と連動させてロボット側からも制御することで、人に対してロボットの移動先を常時確認可能にすることができ、ロボットを安全に安定的移動させることができる目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラム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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００８】
本発明の１つの態様によれば、ロボットの車体に搭載され、周囲に存在する障害物を観測情報として観測する観測装置と、
前記ロボットの前記車体に搭載され、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付ける入力装置と、
前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する障害物位置推定手段と、
前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する自動運転判断手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する回避経路生成手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行うロボット制御手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する入力装置制御手段と、
を備える目的方向通知システムを提供する。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、ロボットの車体に搭載された観測装置により、周囲に存在する障害物を観測情報として観測し、
前記ロボットの前記車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定し、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する目的方向通知方法を提供する。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、コンピュータに、
ロボットの車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記ロボットの車体に搭載された観測装置により周囲に存在する障害物を観測した観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する機能と、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する機能と、
を実現させるための目的方向通知プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムによれば、入力装置制御手段が入力装置を制御することにより、人に対して、ロボットが終着位置として、どこに向かって移動しているのかを伝えることができる。これにより、ロボットの自動運転中であっても、ロボットの大局的な進行方向を人に伝えることで、ロボットがどこに向かって進んでいるのかが分からなくなるという人の不安を解消することができる。よって、ロボットを安全に安定的移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの一例を示す図（ジョイスティックの拡大平面図を併せて表示した図）
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットに設置されたジョイスティックを示す側面図
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットに設置されたジョイスティックを示す上面図
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの進行状態と周囲の環境を示す図
【図４Ｂ】図４Ａとは異なる時刻における、本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの進行状態と周囲の環境を示す図
【図５】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの障害物回避動作に関するフローチャート
【図６Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの観測装置の一例としての測域センサの観測データの一例を示す図
【図６Ｂ】図６Ａとは異なる時刻における、本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの観測装置の一例としての測域センサの観測データの一例を示す図
【図７】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの障害物位置履歴データベースの一例を示す図
【図８】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの自動運転の判断基準に関する図
【図９Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を検出したときの状況を示す図
【図９Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を検出したときのジョイスティックの状況を示す図
【図１０Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を回避しているときの状況を示す図
【図１０Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を回避しているときのジョイスティックの状況を示す図
【図１１Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を回避し終えたときの状況を示す図
【図１１Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットが移動障害物を回避し終えたときのジョイスティックの状況を示す図
【図１２Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの回避経路を示す図
【図１２Ｂ】図１２Ａで示した回避経路に従ってロボットが走行したときのジョイスティックの状況を示す図
【図１３】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの左右の車輪の速度差を求めるための図
【図１４Ａ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの自動運転中に搭乗者がジョイスティック操作を行ったときの状況を示す図
【図１４Ｂ】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載されたロボットの自動運転中に搭乗者がジョイスティック操作を行ったときのジョイスティックの状況を示す図
【図１５】本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの運転モード切替に関するタイミングチャートを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１５】
本発明の第１態様によれば、ロボットの車体に搭載され、周囲に存在する障害物を観測情報として観測する観測装置と、
前記ロボットの前記車体に搭載され、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付ける入力装置と、
前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する障害物位置推定手段と、
前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する自動運転判断手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する回避経路生成手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行うロボット制御手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する入力装置制御手段と、
を備える目的方向通知システムを提供する。
【００１６】
本発明の第２態様によれば、前記自動運転判断手段が自動運転有りと自動運転無しとの間で判断を変えたとき、前記搭乗者に対して、前記ロボットの運転モードが切り替わったことを通知する通知装置をさらに備える第１の態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００１７】
本発明の第３態様によれば、前記回避経路生成手段は、ポテンシャル法を使用して、前記ロボットの目標地点からの引力と前記障害物からの斥力との合成ベクトルの示す方向に前記ロボットを走行させる経路を前記回避経路として生成する第１又は２の態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００１８】
本発明の第４態様によれば、前記回避経路生成手段は、前記回避経路の終着位置を、前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したときの前記入力装置の前記入力情報が示す方向に、前記障害物までの距離よりも長い距離進んだ位置に設定する第１〜３のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００１９】
本発明の第５態様によれば、前記自動運転判断手段において、前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断している状態から、自動運転有りと判断しない状況に切り替わる条件は、前記ロボットが前記終着位置に到達したこと、又は、前記ロボットが前記終着位置に到達し、更に、前記入力装置からの入力情報が示す方向が前記ロボットの前方である第１〜４のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００２０】
本発明の第６態様によれば、前記入力装置は、ジョイスティック台に対して全方向に傾動可能でかつロボット停止時には中立位置に位置するジョイスティック本体部で構成されるジョイスティックであり、
前記入力装置制御手段は、前記ジョイスティック台に対する前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御し、
前記入力装置制御手段は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っている間に前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を傾動させるための力は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っていない間に前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を傾動させるための力よりも大きくなるように前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御する第１〜５のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００２１】
本発明の第７態様によれば、前記入力装置は、ジョイスティック台に対して全方向に傾動可能でかつロボット停止時には中立位置に位置するジョイスティック本体部で構成されるジョイスティックであり、
前記入力装置制御手段は、前記ジョイスティック台に対する前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御し、
前記ジョイスティック本体部には、前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を操作するときに加わる力を検出する力センサが配置されており、
前記入力装置制御手段は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っている間、前記力センサで所定値以上の力が検出されるまで、前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制限するように制御する第１〜５のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００２２】
本発明の第８態様によれば、前記ロボット制御手段が、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行っているときに、前記入力装置制御手段以外からの入力情報を前記入力装置から受け取ると、前記入力情報が示す方向に基づいて、前記回避経路生成手段が前記回避経路を生成し直す第１〜６のいずれか１つの態様に記載の目的方向通知システムを提供する。
【００２３】
本発明の第９態様によれば、ロボットの車体に搭載された観測装置により、周囲に存在する障害物を観測情報として観測し、
前記ロボットの前記車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定し、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する目的方向通知方法を提供する。
【００２４】
本発明の第１０態様によれば、コンピュータに、
ロボットの車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記ロボットの車体に搭載された観測装置により周囲に存在する障害物を観測した観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する機能と、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する機能と、
を実現させるための目的方向通知プログラムを提供する。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムの構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムは、観測装置１０１と、障害物位置推定手段（障害物位置推定部）１０２と、自動運転判断手段（自動運転判断部）１０３と、回避経路生成手段（回避経路生成部）１０４と、ロボット制御手段（ロボット制御部）１０５と、入力装置１０６（入力部）と、入力装置制御手段１０７（入力装置制御部）と、障害物位置履歴データベース１０８と、自動運転判断基準データベース１０９と、通知装置（通知部）１１０と、を備える。目的方向通知システムは、ロボット２０１に搭載している。
【００２７】
観測装置１０１は、所定の周期間隔毎に、ロボット２０１の周囲の環境を観測情報として観測する。具体的には、測域センサを用いて、ロボット２０１の周囲に存在する、障害物などの観測対象物までの距離を観測情報として測定する。
【００２８】
障害物位置推定手段１０２は、観測装置１０１によって取得した距離データに基づいて、移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置を推定する。具体的には、障害物位置推定手段１０２は、距離データの履歴（変異）に基づいて、固定障害物か、あるいは、移動障害物かの判定を行う判定部１０２ａと、前記判定部１０２ａによって判定した移動障害物３０１の位置及び方向を推定する位置推定部１０２ｂとを有する。この推定された位置が移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置である。障害物位置推定手段１０２で推定された移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置の情報は、移動障害物３０１を検出した時刻と関連付けられて、障害物履歴データベース１０８に移動障害物情報として記録される。移動障害物情報の例としては、移動障害物３０１を検出した時刻と、移動障害物３０１が存在する角度と距離とを含む。なお、移動障害物履歴データベース１０８には、静止障害物の情報も記録できる（後述する図７参照）。
【００２９】
自動運転判断手段１０３は、障害物位置推定手段１０２で推定された移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置と自動運転判断基準データベース１０９に記録された自動運転判断基準とに基づいて、ロボット２０１の自動運転の有無、言い換えれば、自動運転の必要性を判断する。具体的には、自動運転判断手段１０３は、ロボット２０１の進行方向に対して移動障害物３０１が存在する角度と、ロボット２０１と移動障害物３０１との間の距離にそれぞれ閾値を設けて、それぞれの閾値を自動運転判断基準データベース１０９に自動運転判断基準として予め記録しておく。そして、自動運転判断手段１０３は、前記角度と前記距離とが共にそれぞれの閾値を満たしている場合（つまり、ロボット２０１の進行方向に近い角度で、且つ、ロボット２０１に近い距離に移動障害物３０１が存在していた場合）、ロボット２０１の自動運転が必要である（自動運転有り）と判断する。逆に、自動運転判断手段１０３は、前記角度と前記距離とが共にそれぞれの閾値を満たしていない場合（つまり、ロボット２０１の進行方向に近い角度で、且つ、ロボット２０１に近い距離に移動障害物３０１が存在していない場合）、ロボット２０１の自動運転は不必要である（自動運転無し）と判断する。
【００３０】
自動運転判断基準データベース１０９には、ロボット２０１の走行パラメータに応じた自動運転の判断基準が予め記録されており、必要に応じて、自動運転判断手段１０３が参照可能なようにしている。例えば、自動運転判断基準データベース１０９には、走行パラメータとして直進速度と旋回速度とが予め記録され、そのときの自動運転判断基準として、ロボット２０１の正面方向からの角度の範囲と移動障害物３０１までの距離の閾値が予め記録されている。よって、自動運転判断手段１０３が自動運転判断基準データベース１０９内のこれらの記録された情報を参照して、走行パラメータの条件を満たすときに、ロボットの正面方向から移動障害物３０１までの角度と移動障害物３０１までの距離とが自動運転判断基準のそれぞれ閾値以内ならば、自動運転判断手段１０３が自動運転を必要と判断できるようにしている。それ以外の場合には、自動運転判断手段１０３が自動運転を不必要と判断できるようにしている。
【００３１】
回避経路生成手段１０４は、自動運転判断手段１０３から出力された移動障害物３０１のロボット２０１との相対位置と入力装置１０６からの入力情報とポテンシャル法などに代表される障害物回避アルゴリズムを用いることにより、移動障害物３０１を回避する経路を生成する。なお、本発明では、ロボット２０１が走行する環境マップの情報が記録されている環境マップデータベースは必須ではない。すなわち、通常時（自動運転無し）は、搭乗者がロボットを操作し、緊急時（自動運転有り）においても、ＬＲＦ等のセンサで取得可能な、周囲の壁位置の情報と、回避すべき対向者（移動障害物）の位置の情報のみに基づいて、対向者を回避することができるためである。
【００３２】
入力装置１０６は、搭乗者により使用されて、搭乗者から、ロボット２０１の操作情報（進行指示方向すなわち移動方向、移動速度、停止など）を入力信号（入力情報）として受け付ける。
【００３３】
ロボット制御手段１０５は、回避経路生成手段１０４が生成した回避経路、あるいは、入力装置１０６で受け付けた操作情報に基づいて、ロボット２０１の動作を制御する。具体的には、ロボット制御手段１０５は、左右の車輪２０５をそれぞれ駆動する左右のモータ２０５Ｍの回転数をそれぞれ検出する左右のエンコーダ２０５Ｅからの出力に基づき、左右のモータ２０５Ｍを駆動制御して、左右の車輪２０５の回転速度を個別に駆動制御する。この左右の車輪２０５の回転速度の駆動制御により、ロボット２０１が前進、後退、右旋回、左旋回、停止などの動作を行う。
【００３４】
入力装置制御手段１０７は、回避経路生成手段１０４が生成した回避経路に基づいて、ロボット制御手段１０５が左右の車輪２０５の駆動制御を行っている間、入力装置１０６を動作制御することによって、搭乗者に対して、前記回避経路の終着位置にロボット２０１が向かって走行していることを知らせる。
【００３５】
図２は、本発明の第１実施形態に係る目的方向通知システムが搭載された独立両輪駆動のロボット２０１の外観を示している。ロボット２０１には、車体の一例としてのロボット本体２０１ａと、ロボット本体２０１ａの上に配置されかつ搭乗者２００が座る座席２０２と、座席２０２の一方のアームレスト（例えば左側のアームレスト）２０２Ｌの先端に配置されかつ周囲の状況を観測する観測装置１０１の一例としての測域センサ２０３と、座席２０２の他方のアームレスト（例えば右側のアームレスト）２０２Ｒの先端に配置されかつ前記搭乗者の入力を受け付ける入力装置１０６の一例としてのジョイスティック２０４と、ロボット２０１を移動させる手段の一例としての左右の車輪２０５がロボット本体２０１ａの下部の左右に設置されている。ロボット２０１としては、図面を単純化するために左右の車輪２０５のみ図示しているが、これ以外に補助輪が配置されていてもよい。すなわち、ロボット２０１としては、搭乗者が搭乗できて搭乗者の指示の基に移動できるならば、ロボットの形態としては二輪、三輪、四輪など、どのような構造でもよい。
【００３６】
図３Ａ及び図３Ｂに、ロボット２０１に設置されたジョイスティック２０４の詳細を示す。図３Ａは、ジョイスティック２０４の側面図、図３Ｂは、ジョイスティック２０４の上面図を示している。ジョイスティック２０４は、ジョイスティック台１３００と、ジョイスティック台１３００に基端が全方向に傾動可能に支持されたレバー状のジョイスティック本体部１３０１と、ジョイスティック本体部１３０１に一端が装着されたアーム１３０２と、アーム１３０２の他端が連結されたモータなどのアーム用駆動装置１３０４とで構成されている。入力装置制御手段１０７の制御により駆動装置１３０４が駆動されて、ロボット２０１の停止状態では中立位置に位置するジョイスティック本体部１３０１が基端を支点として傾動動作して、ジョイスティック本体部１３０１を所定の方向に傾動させるようにしている。搭乗者がロボット２０１を操作するときには、搭乗者が手でジョイスティック本体部１３０１を握って、搭乗者が進みたい方向にジョイスティック台１３００に対してジョイスティック本体部１３０１を傾けるとともに、ジョイスティック本体部１３０１の傾斜角度を大きくすれば早い速度で移動ロボット２０１が移動し、ジョイスティック本体部１３０１の傾斜角度を小さくすれば遅い速度で移動ロボット２０１が移動するようにしている。このとき、ロボット２０１を手動で運転する場合には、入力装置制御手段１０７の制御により、搭乗者のジョイスティック本体部１３０１の操作に追従するようにアーム１３０２が動作することで、前記搭乗者はジョイスティック本体部１３０１の操作中に違和感を覚えることはない。また、ロボット２０１を自動で運転する場合、入力装置制御手段１０７の指示に従って、駆動装置１３０４を介してアーム１３０２を動作することにより、入力装置制御手段１０７によりジョイスティック本体部１３０１を任意の方向に押し倒すことができる。アーム１３０２は、前記搭乗者の操作に対する追従動作と、入力装置制御手段１０７の指示に従う動作とを切り替えて動作するようになっており、入力装置制御手段１０７からの指示により両者の切り替えを行う。言い換えれば、入力装置制御手段１０７からの指示が無い場合、前記搭乗者の操作に対する追従動作を行う。
【００３７】
また、ジョイスティック本体部１３０１と、アーム１３０２の一端との接続部には、力センサ１３０３が取り付けられており、ジョイスティック本体部１３０１がニュートラル（ジョイスティック本体部１３０１のレバーがどの方向にも倒されていない状態）のときに、前記搭乗者がジョイスティック本体部１３０１の操作を行おうとしたことを力センサ１３０３で検知できるようになっている。
【００３８】
尚、図３では、アーム１３０２がむき出しになっており、前記搭乗者が触れられる状態になっているが、ジョイスティック本体部１３０１の上部のみ突出するようなカバーを上から被せ、前記搭乗者がアーム１３０２に直接触れられないようにしても良い。
【００３９】
以下、図４Ａ及び図４Ｂに示す、ロボット２０１が十字路３００で移動障害物３０１と遭遇したときの状況を例として、図５のフローチャートに対応させながら、各構成要素について説明する。尚、図５は、前記目的方向通知システムの障害物回避動作に関するフローチャートである。
【００４０】
図４では、十字路３００を構成する壁である固定障害物３０２と、移動障害物３０１とが存在する。尚、図４Ａは、時刻２０１１年０７月２２日１０時２０分４５秒２００ミリ秒における状況を表し、図４Ｂは、時刻２０１１年０７月２２日１０時２０分４５秒７００ミリ秒における状況を表している。
【００４１】
まず、ステップＳ５０１の処理において、入力装置１０６の一例としてのジョイスティック２０４は、ロボット２０１の搭乗者の入力を受け付ける。
【００４２】
次いで、ステップＳ５０２の処理において、測域センサ２０３は、所定の観測周期（この実施形態の具体的な例では１００ｍｓｅｃとして説明する。）毎に、周囲の環境を観測し、前記周囲に存在する障害物までの距離情報を取得する。図６Ａ及び図６Ｂに測域センサ２０３が取得した距離データの一例を示す。図６Ａは、時刻２０１１年０７月２２日１０時２０分４５秒２００ミリ秒において取得された距離データを表し、図６Ｂは、時刻２０１１年０７月２２日１０時２０分４５秒７００ミリ秒において取得された距離データを表す。図６Ａ及び図６Ｂの距離データには、角度毎の距離が示されている。測域センサ２０３の設置位置からロボット２０１の正面方向を９０°とし、そこから反時計回りに９１°、９２°となっている。例えば図６Ｂの例では、０°の方向には、１００．５３ｃｍの距離に障害物があることが分かる。ここで、９０°の方向（ロボット２０１の正面方向）の距離が−１ｃｍとなっているのは、検知可能距離内に障害物が存在していなかった等の理由により、距離を計測できなかったことを表している。
【００４３】
次いで、ステップＳ５０３の処理において、障害物位置推定手段１０２は、障害物履歴データベース１０８を参照して、測域センサ２０３で取得した距離データに基づいて、移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置を推定する。これは、障害物履歴データベース１０８内の前回の測域センサ２０３の観測した距離データの履歴に基づいて、障害物位置推定手段１０２で推定可能である。例えば、ロボット２０１の９０°の方向に１００．００ｃｍの履歴の距離データが測域センサ２０３で取得されて障害物履歴データベース１０８内に記録されていたとき、ロボット２０１が秒速１００ｃｍで前進していたとすると、１００ｍｓｅｃ後に観測される９０°の方向の距離データは、９０ｃｍとなっているはずである、と障害物位置推定手段１０２で推定する。通常、ロボット２０１の移動速度及び移動角度、測域センサ２０３が観測して取得した距離データには、それぞれ誤差が生じる（路面状態又は測域センサの精度にもよるが、ここではＮｃｍの範囲で誤差が生じるとする。）。そのため、９０°方向の距離データが９０ｃｍ−Ｎｃｍから９０ｃｍ＋Ｎｃｍの範囲で得られていた場合、９０°方向の距離データは、固定障害物３０２を検出して得られたデータと障害物位置推定手段１０２で判断しても良い。Ｎは、路面の状態又は測域センサの誤差特性（誤差の傾向）などに応じて障害物位置推定手段１０２で設定するものとする。路面の状態とは、ロボット２０１のタイヤがスリップしやすい状態か否かを示す。例えば、床面が絨毯のようなスリップが発生しにくい状態であれば、Ｎの値は小さく設定しておき、雨が降った後の路面のような場所では、Ｎの値は大きく設定しておく。また、測域センサ２０３の誤差特性は、使用する測域センサ２０３の仕様に基づいて決定して障害物位置推定手段１０２内に記憶しておくことが望ましい。同様に、９０°以外の各方向に対しても、固定障害物３０２か否かの判断を障害物位置推定手段１０２で行う。取得された全ての角度における距離データに対して前記処理を障害物位置推定手段１０２で行い、固定障害物３０２と障害物位置推定手段１０２で判断されなかった角度の距離データの位置には、移動障害物３０１が存在すると障害物位置推定手段１０２で推定する。また、移動障害物３０１か否かを判断するための距離データの履歴が存在しない場合、距離データが得られている方向には、固定障害物３０２であると判断しておくものとする。
【００４４】
ここで、図６Ｂの距離データを例にして説明する。時刻４５秒７００ミリ秒（年から分までは省略する。）で得られた距離データを見てみると、角度４５°、距離１０８ｃｍ付近の位置に障害物があることが分かる。しかし、時刻４５秒２００ミリ秒で得られた距離データを見てみると、前記位置には、障害物は存在していないため、前記位置に移動障害物３０１が存在すると推定し、障害物履歴データベース１０８に障害物情報を障害物位置推定手段１０２で記録する。
【００４５】
ここで、図７に障害物履歴データベース１０８の一例を示す。図７に示す障害物履歴データベース１０８には、図６Ａ及び図６Ｂにて説明を行った距離データに、障害物属性を付与したものが記録されている。４５度の角度から４７度の角度で取得された距離データには、移動障害物３０１を観測したことによって得られた距離データであると障害物位置推定手段１０２が推定したことによって、それぞれの障害物属性に「移動障害物」と記録されている。また、９０度と９１度の角度では距離データがそれぞれ取得されていないため、障害物属性として、「障害物無し」と記録されている。その他の角度における距離データ（障害物位置推定手段１０２に移動障害物３０１と推定されず、且つ、距離データが取得されているもの）に対しては、それぞれ「静止障害物」と記録される。
【００４６】
次いで、ステップＳ５０４の処理において、自動運転判断手段１０３は、障害物位置推定手段１０２で推定された移動障害物３０１の推定位置と自動運転判断基準データベース１０９に記録された自動運転判断基準とに基づいて、自動運転の有無、言い換えれば、自動運転の必要性を判断する。例えば、ロボット２０１の進行方向に移動障害物３０１が存在した場合、自動運転を必要と自動運転判断手段１０３で判断する。具体例を挙げると、測域センサ２０３の４５°から１３５°（９０°がロボット２０１の正面方向）の何れかの方向３ｍ以内の範囲（自動運転可否判断用範囲）に移動障害物３０１が存在した場合、自動運転を必要と自動運転判断手段１０３で判断する。尚、前記自動運転の判断基準は一例であり、これに限るものではない。例えば、ロボット２０１の直進速度又は旋回速度に基づいて前記判断基準を決定しても良い。図８に、ロボット２０１の走行パラメータに応じた自動運転の判断基準の一例としての、自動運転判断基準データベース１０９の記録内容を示す。図８によると、前記走行パラメータが、直進速度０．５ｍ／ｓｅｃ，旋回速度１０．０ｄｅｇ／ｓｅｃと閾値としてそれぞれ設定されていたとすると、障害物位置推定手段１０２が、ロボットの正面方向から±４５°の範囲、且つ、３ｍ以内に移動障害物が存在すると推定した場合、自動運転判断手段１０３は、自動運転を必要と判断する。同様に、移動障害物３０１の移動速度又は移動方向に基づいて前記判断基準を決定しても良い。自動運転が必要と自動運転判断手段１０３で判断された場合は、ステップＳ５０６へ進み、自動運転が必要と自動運転判断手段１０３で判断されなかった場合は、ステップＳ５０５へ進む。尚、自動運転が不必要な状況から自動運転が必要な状況へと切り替わった場合、搭乗者に対して、ロボット２０１の運転モードが手動運転から自動運転に切り替わることを、通知装置１１０を用いて通知しても良い。同様に、自動運転が必要な状況から不必要な状況へと切り替わった場合にも、搭乗者に対して、ロボット２０１の運転モードが自動運転から手動運転に切り替わることを、通知装置１１０を用いて通知しても良い。すなわち、自動運転判断手段１０３が自動運転有りと自動運転無しとの間で判断を変えたとき、搭乗者に対して、ロボット２０１の運転モードが切り替わったことを通知装置１１０を用いて通知しても良い。尚、通知装置１１０は、音声で前記搭乗者に状況を通知するスピーカ、画像で視覚的に前記搭乗者に状況を通知する画像表示装置、又は、振動で前記搭乗者に状況を通知する振動装置、などが例として挙げられる。
【００４７】
ステップＳ５０５の処理において、ロボット制御手段１０５は、ロボット２０１の搭乗者がジョイスティック２０４を操作した方向にロボット２０１が走行するように、左右のモータ２０５Ｍを駆動制御して、左右の車輪２０５の回転速度を個別に制御し、その後、ステップＳ５０１に戻る。例えば、走行パラメータが直進速度０．５ｍ／ｓｅｃ，旋回速度１０．０ｄｅｇ／ｓｅｃと閾値としてそれぞれ設定されていたとすると、ジョイスティック２０４を前方へ倒した場合、ロボット２０１が０．５ｍ／ｓｅｃの速度で前進を行い、ジョイスティック２０４を右へ倒した場合、ロボット２０１は１０．０ｄｅｇ／ｓｅｃの速度で右旋回を行う。尚、ジョイスティック２０４を倒した割合（傾斜角度）に応じてロボット２０１の速度を変化させても良い。例えば、ジョイスティック２０４を最大傾斜角度の７割だけ前方へ倒した場合、ロボット２０１は、０．３５ｍ／ｓｅｃの速度で前進することとなる。
【００４８】
ステップＳ５０６の処理において、回避経路生成手段１０４は、障害物位置履歴データベース１０８に記録されている移動障害物３０１のロボット２０１との相対位置と、静止障害物３０２のロボット２０１との相対位置と、入力装置１０６からの入力情報とに基づいて、移動障害物３０１を回避するための回避経路を生成する。前記回避経路は、例えば、ポテンシャル法などを用いて生成することができる。ポテンシャル法とは、目標地点からの引力と障害物からの斥力との合成ベクトルの示す方向にロボット２０１を走行させる経路を生成する手法である。尚、目標地点は、例えば、自動運転判断手段１０３が自動運転を必要と判断した時刻におけるジョイスティック２０４の倒れている方向に、ロボット２０１から移動障害物３０１までの距離を進んだ位置などと設定することができる。尚、前記目標地点が固定障害物（壁）３０２により阻まれていた場合には、固定障害物（壁）３０２の手前（例えば３０ｃｍなど）に目標地点を設定しても良い。これにより、移動障害物３０１を回避しつつ、前記時刻におけるジョイスティック２０４の倒れている方向へとロボット２０１を走行させる経路を生成することができる。
【００４９】
図９Ａ〜図１１Ｂに示すように、ロボット２０１が移動障害物３０１を回避する場面を例として説明する。
【００５０】
図９Ａは、障害物位置推定手段１０２が移動障害物３０１のロボット２０１に対する相対位置を推定し、自動運転判断手段１０３が、前記移動障害物３０１の推定位置に基づいて、ロボット２０１の自動運転が必要であると判断した時刻における状況を示している。また、図９Ｂは、図９Ａの時刻におけるジョイスティック２０４の状況を示している。図９Ｂにおけるジョイスティック２０４は、前方に倒されており、ロボット２０１に前進するように搭乗者が指示を与えていることを示している。
【００５１】
このとき、回避経路生成手段１０４は、回避経路の終着位置としての目標位置３０３を、ジョイスティック２０４が倒されている方向である前方であって、かつ、測域センサ２０３（ロボット２０１）から移動障害物３０１までの距離である１１０ｃｍの位置に設ける。
【００５２】
その後、ロボット２０１は、ポテンシャル法に従い、ロボット制御手段１０５で、目標位置３０３に向かって自動運転を行う。そのときの様子を図１０Ａに示す。ロボット２０１は、目標位置３０３からの引力８０２と、移動障害物３０１からの斥力８０１との合成ベクトル８０３の示す方向であって、図１０Ａの例では左前方の方向へと進む。尚、ポテンシャル法では、斥力を受け始める距離と斥力の大きさとを障害物毎にパラメータとして設定することができ、図１０Ａの状況においては、ロボット２０１は、固定障害物３０２からの斥力を受けていないことを示している。
【００５３】
その後、ロボット２０１が移動障害物３０１の回避を終了し、目標位置３０３へ到着したときの図を図１１Ａに示す。
【００５４】
以上のように、ロボット２０１は、ポテンシャル法に従い、移動障害物３０１を回避しつつ目標位置３０３へ移動運転を行い、目標位置３０３へ移動することができる。
【００５５】
ここで、ロボット２０１が目標位置３０３に到着することで、自動運転判断手段１０３は、ロボット２０１の自動運転の必要はないと判断するが、前記搭乗者はジョイスティック２０４を傾けていた方向に、すなわち、今回のケースでは前方に、ロボット２０１の正面（９０°の方向）が向くように移動させてから、自動運転判断手段１０３は、ロボット２０１の自動運転の必要はないと判断しても良い。尚、ロボット２０１が目標位置３０３へ到着したことは、ロボット制御手段１０５が自動運転判断手段１０３へ向けて出力しかつ左右のエンコーダ２０５Ｅで取得した左右の車輪２０５の回転速度の履歴に基づいて、自動運転判断手段１０３で判断できるものとする。さらに、目標位置３０３を中心とした半径Ｍｃｍの円内にロボット２０１（の例えば重心位置）が進入したことを、ロボット２０１が目標位置３０３へ到着したことの自動運転判断手段１０３による判断としても良い。尚、ロボット２０１が目標位置３０３に到着していなくとも、図８に示す自動運転の判断基準に基づいて自動運転の必要性がないと自動運転判断手段１０３で判断される場合には、ロボット２０１の自動運転から前記搭乗者の手動運転へと切り替えても構わない。上述した通り、図８の自動運転の判断基準は一例であり、これに限るものではない。
【００５６】
次いで、ステップＳ５０７の処理において、ロボット制御手段１０５は、回避経路生成手段１０４が生成した前記回避経路の通りロボット２０１が走行するように、左右のモータ２０５Ｍを駆動制御して左右の車輪２０５の回転速度を個別に制御する。尚、速度は、予め設定した速度パラメータに基づき制御するものとする。ここで、ポテンシャル法により生成される回避経路が直線のみで表現されている例を図１２Ａに示す。ロボット２０１が、ロボット位置１００１から中継位置１００２を経て目標位置３０３に到着できることを示している。図１２Ａでは、中継位置の数は１個であるが、実際は２個以上設定しても構わない。
【００５７】
また、図１２Ｂに、図１２Ａで示した回避経路に従ってロボット２０１が走行したときのジョイスティック２０４の状況を示す。ロボット２０１がロボット位置１００１の位置に北（図１２Ｂの上方向）を向いて存在するときには、ジョイスティック２０４は、搭乗者から見て目標位置３０３の方向を示すように、前方に倒れている。ロボット２０１が中継位置１００２の位置に北西（図１２Ｂの左上方向）を向いて存在するときには、ジョイスティック２０４は、前記搭乗者から見て目標位置３０３の方向を示すように、右前方に倒れている。そして、ロボット２０１が目標位置３０３に到着する寸前の位置にロボット２０１が北東（図１２Ｂの右上方向）を向いて存在するときには、ジョイスティック２０４は、前記搭乗者から見て目標位置３０３の方向を示すように、前方に倒れている。
【００５８】
図１３に、ロボット位置１００１から中継位置１００２にロボット２０１が移動するための両車輪２０５の速度の算出例を示す。図１３の例では、左車輪２０５の移動量がｘ１＝２πＲθ／３６０、右車輪２０５の移動量がｘ２＝２π（Ｒ＋ｄ）θ／３６０となっており、前記左右の車輪２０５の移動量の比と同じになるように左右の車輪２０５の速度を決定すれば良い。また、予め設定された走行パラメータが直進速度１．０ｍ／ｓｅｃであった場合、ロボット２０１の中心位置の速度、すなわち、左右の車輪２０５の平均の速度を１．０ｍ／ｓｅｃとなるようにすれば良い。
【００５９】
次いで、ステップＳ５０８の処理において、入力装置制御手段１０７は、ロボット制御手段１０５が制御する左右の車輪２０５の回転速度の履歴、つまり、目標位置３０３に対するロボット２０１の傾き（ロボットの正面方向に対する傾き）に基づいて、ジョイスティック２０４を目標位置３０３に傾くように制御する（入力装置制御手段１０７により、アーム用駆動装置１３０４を介してアーム１３０２を制御して、ジョイスティック本体部１３０１の傾きを変更する）。その後、ステップＳ５０１に戻る。図１０Ｂに、入力装置制御手段１０７によって制御されたジョイスティック２０４の状況を示す。ロボット２０１自体は前方やや左の方向を向いているのに対して、ジョイスティック２０４は、ロボット２０１の位置と傾きとに対する目標位置３０３の方向を示している。
【００６０】
ここで、図１０Ｂの状況が示すようにジョイスティック２０４が右前方に傾いている状況の直後に、前記搭乗者がジョイスティック２０４を左へ傾けたときのロボット２０１の周辺の状況を、図１４Ａに、このときのジョイスティック２０４の状況を図１４Ｂにそれぞれ示す。
【００６１】
前記搭乗者が、入力装置制御手段１０７の制御によって図１０Ｂに示すように右前方に傾いているジョイスティック２０４を、図１４Ｂが示すように左の方向へ傾けたとする。すると、ジョイスティック２０４である入力装置１０６からの入力情報に基づき、回避経路生成手段１０４が、ジョイスティック２０４が傾いている方向（図１４Ｂが示すように左の方向）に目標位置３０３を再設定し、ロボット２０１が目標位置３０３に向かって走行するための新たな経路を生成する。ここで、前記搭乗者がジョイスティック２０４を傾けた方向に移動障害物３０１が存在しなかった場合、つまり、障害物位置推定手段１０２がステップＳ５０４の判断基準を満たす位置に移動障害物３０１が存在しないと推定した場合、自動運転判断手段１０３は自動運転を終了し、自動運転判断手段１０３が前記搭乗者が操作を行う手動運転へと切り替えても良い。
【００６２】
ここで、前記搭乗者のジョイスティック２０４の誤操作への対応について説明する。前記搭乗者は、ロボット２０１が移動障害物３０１を回避するため自動運転を開始したこと（前記搭乗者の想定と異なる動作を行ったこと）から、思わずジョイスティック２０４を、入力装置制御手段１０７が制御している方向とは異なる方向へ倒してしまうことが懸念される。
【００６３】
このような場合、入力装置制御手段１０７がジョイスティック２０４の制御を行っている間、前記搭乗者からのジョイスティック２０４による入力を受け付けにくくするため、ジョイスティック２０４の操作性を悪くする（通常時よりも大きな力をかけないとジョイスティック２０４が倒れないように、入力装置制御手段１０７が力をかけてジョイスティック２０４を制御する）ことが考えられる。
【００６４】
上述してあるが、ジョイスティック本体部１３０１と、アーム１３０２との接続部に力センサ１３０３を取り付けて、前記搭乗者の誤操作を防止可能としている。例えば、アーム１３０２は、通常の人間では操作不可能な力をかけてジョイスティック２０４を制御する。つまり、ロボット２０１の自動運転中は、ロボット制御手段１０５及び入力装置制御手段１０７により、駆動装置１３０４を介してアーム１３０２によりによりジョイスティック２０４を固定的に保持するように制御して、前記搭乗者はジョイスティック２０４を操作することができない状態となる。この状態において、前記搭乗者がジョイスティック２０４に力を加えると、力センサ１３０３によって力加減が検出される。例えば、ジョイスティック本体部１３０１が右方向に倒れるように、アーム１３０２により制御されていたとすると、ジョイスティック本体部１３０１が倒れている方向とは逆の位置の力センサ（左側の力センサ）１３０３が反応する。このような状況において、左側以外の力センサ１３０３が反応した場合、もしくは、左側の力センサ１３０３の反応が無くなった場合、前記搭乗者により、ジョイスティック本体部１３０１の操作が行われたと判断することができる。力センサ１３０３によって検出された力加減が所定値以上の大きさ（通常（ロボット２０１を手動で運転する場合）、ジョイスティック２０４を操作するときにかかる力加減よりも大きな値に設定することが好ましい）を越えると（力センサ１３０３で所定値以上の力が検出されると）、入力装置制御手段１０７がジョイスティック２０４を制御する力を低下させ、前記搭乗者の力でもジョイスティック２０４の操作を行えるようになる。逆に、力センサ１３０３で所定値以上の力が検出されるまでは、入力装置制御手段１０７がジョイスティック２０４を制御する力を大きくして、ジョイスティック本体部１３０１の傾動動作を制限するように制御するようにする。
【００６５】
以上のような方式を取ることによって、一時の混乱状態によって発生する前記搭乗者のジョイスティック２０４の誤操作を防止することが可能となる。
【００６６】
ここで、図１５にタイミングチャートを示す。時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、搭乗者がロボット２０１の手動運転を行っていたとする。時刻ｔ１にて移動障害物３０１を検出し、自動運転の必要性を自動運転判断手段１０３で判断すると、運転モードが自動運転に自動運転判断手段１０３により切り替わる。時刻ｔ２にて、回避対象としていた移動障害物３０１の測域センサ２０３での検出が行われなくなる。時刻ｔ３にて、回避経路生成手段１０４で生成された回避経路の目標位置に近づいたため、ロボット２０１がロボット制御手段１０５で減速を開始する。時刻ｔ４にて、ロボット２０１が前記回避経路の目標位置に到達したことによりロボット２０１がロボット制御手段１０５で停止、運転モードが前記搭乗者による手動運転に自動運転判断手段１０３により切り替わる。時刻ｔ５にて、再び移動障害物３０１を測域センサ２０３で検出し、自動運転の必要性を自動運転判断手段１０３により判断し、運転モードを自動運転に自動運転判断手段１０３により切り替える。時刻ｔ６にて、力センサ１３０３が一定以上の力を検出し、前記搭乗者によりジョイスティック２０４操作が行われたことを自動運転判断手段１０３により判断する。時刻ｔ７にて、前記搭乗者による手動運転に自動運転判断手段１０３により切り替える。
【００６７】
以上のような構成により、入力装置制御手段１０７により制御される入力装置１０６の一例としてのジョイスティック２０４の傾きを搭乗者に通知することができる。これによって、ロボット２０１が移動障害物３０１を回避するために一時的に旋回したとしても、前記搭乗者に対して、ロボット２０１が最終的にはどこ（目標位置）に向かおうとしているのかをジョイスティック２０４の傾きにより常に通知することができる。具体的には、そのときのロボット２０１の傾き（ロボットの正面方向に対する傾き）に対する、ロボット２０１の自律運転の終着位置（目標位置）の方向に、ジョイスティック２０４を傾けることで、前記搭乗者に対してロボット２０１の終着位置（目標位置）の方向を通知することができる。これによって、搭乗者の、ロボット２０１がどこに向かおうとしているのかが分からない、という不安感を払拭させることができる。したがって、本発明の前記実施形態にかかる目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムによれば、人が進行したい方向を入力する入力装置１０６を、ロボット２０１の移動障害物３０１の回避動作と連動させてロボット側からも制御することで、人（搭乗者）に対してロボット２０１の移動先を常時確認することができる。これにより、ロボット２０１の自動運転中であっても、ロボット２０１の大局的な進行方向を人に伝えることで、ロボット２０１がどこに向かって進んでいるのかが分からなくなるという人の不安を解消することができる。よって、ロボットを安全に安定的移動させることができる。
【００６８】
なお、前記様々な実施形態又は変型例のうちの任意の実施形態又は変型例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る目的方向通知システム、目的方向通知方法、及び、目的方向通知プログラムは、移動障害物の急な出現、又は、狭い通路におけるロボットと移動障害物とのすれ違い時に自動でロボットの運転を行うことができ、ロボット回避動作時もロボットが終着位置としてどこに向かおうとしているのかを入力装置を通じて搭乗者に常に伝えることで、搭乗者の、ロボットがどこに向かおうとしているのかが分からない、という不安感を払拭させることができる。このことから、搭乗者の手動運転と、ロボットの自動運転を切り替えながら走行することのできるパーソナルトランスポータの分野に関して特に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１０１ 観測装置
１０２ 障害物位置推定手段
１０３ 自動運転判断手段
１０４ 回避経路生成手段
１０５ ロボット制御手段
１０６ 入力装置
１０７ 入力装置制御手段
１０８ 障害物履歴データベース
２０１ ロボット
２０２ 座席
２０３ 測域センサ
２０４ ジョイスティック
２０５ 車輪
３００ 十字路
３０１ 移動障害物
３０２ 固定障害物
３０３ 目標位置
１００１ ロボット位置
１００２ 中継位置
１３００ ジョイスティック台
１３０１ ジョイスティック本体部
１３０２ アーム
１３０３ 力センサ
１３０４ アーム用駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの車体に搭載され、周囲に存在する障害物を観測情報として観測する観測装置と、
前記ロボットの前記車体に搭載され、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付ける入力装置と、
前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する障害物位置推定手段と、
前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する自動運転判断手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する回避経路生成手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行うロボット制御手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する入力装置制御手段と、
を備える目的方向通知システム。
【請求項２】
前記自動運転判断手段が自動運転有りと自動運転無しとの間で判断を変えたとき、前記搭乗者に対して、前記ロボットの運転モードが切り替わったことを通知する通知装置をさらに備える請求項１に記載の目的方向通知システム。
【請求項３】
前記回避経路生成手段は、ポテンシャル法を使用して、前記ロボットの目標地点からの引力と前記障害物からの斥力との合成ベクトルの示す方向に前記ロボットを走行させる経路を前記回避経路として生成する請求項１又は２に記載の目的方向通知システム。
【請求項４】
前記回避経路生成手段は、前記回避経路の終着位置を、前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したときの前記入力装置の前記入力情報が示す方向に、前記障害物までの距離よりも長い距離進んだ位置に設定する請求項１〜３のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項５】
前記自動運転判断手段において、前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断している状態から、自動運転有りと判断しない状況に切り替わる条件は、前記ロボットが前記終着位置に到達したこと、又は、前記ロボットが前記終着位置に到達し、更に、前記入力装置からの入力情報が示す方向が前記ロボットの前方である請求項１〜４のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項６】
前記入力装置は、ジョイスティック台に対して全方向に傾動可能でかつロボット停止時には中立位置に位置するジョイスティック本体部で構成されるジョイスティックであり、
前記入力装置制御手段は、前記ジョイスティック台に対する前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御し、
前記入力装置制御手段は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っている間に前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を傾動させるための力は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っていない間に前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を傾動させるための力よりも大きくなるように前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御する請求項１〜５のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項７】
前記入力装置は、ジョイスティック台に対して全方向に傾動可能でかつロボット停止時には中立位置に位置するジョイスティック本体部で構成されるジョイスティックであり、
前記入力装置制御手段は、前記ジョイスティック台に対する前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御し、
前記ジョイスティック本体部には、前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を操作するときに加わる力を検出する力センサが配置されており、
前記入力装置制御手段は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っている間、前記力センサで所定値以上の力が検出されるまで、前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制限するように制御する請求項１〜５のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項８】
前記ロボット制御手段が、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行っているときに、前記入力装置制御手段以外からの入力情報を前記入力装置から受け取ると、前記入力情報が示す方向に基づいて、前記回避経路生成手段が前記回避経路を生成し直す請求項１〜６のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項９】
ロボットの車体に搭載された観測装置により、周囲に存在する障害物を観測情報として観測し、
前記ロボットの前記車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定し、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する目的方向通知方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
ロボットの車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記ロボットの車体に搭載された観測装置により周囲に存在する障害物を観測した観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する機能と、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する機能と、
を実現させるための目的方向通知プログラム。
【請求項１】
ロボットの車体に搭載され、周囲に存在する障害物を観測情報として観測する観測装置と、
前記ロボットの前記車体に搭載され、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付ける入力装置と、
前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する障害物位置推定手段と、
前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する自動運転判断手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する回避経路生成手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行うロボット制御手段と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する入力装置制御手段と、
を備える目的方向通知システム。
【請求項２】
前記自動運転判断手段が自動運転有りと自動運転無しとの間で判断を変えたとき、前記搭乗者に対して、前記ロボットの運転モードが切り替わったことを通知する通知装置をさらに備える請求項１に記載の目的方向通知システム。
【請求項３】
前記回避経路生成手段は、ポテンシャル法を使用して、前記ロボットの目標地点からの引力と前記障害物からの斥力との合成ベクトルの示す方向に前記ロボットを走行させる経路を前記回避経路として生成する請求項１又は２に記載の目的方向通知システム。
【請求項４】
前記回避経路生成手段は、前記回避経路の終着位置を、前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したときの前記入力装置の前記入力情報が示す方向に、前記障害物までの距離よりも長い距離進んだ位置に設定する請求項１〜３のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項５】
前記自動運転判断手段において、前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断している状態から、自動運転有りと判断しない状況に切り替わる条件は、前記ロボットが前記終着位置に到達したこと、又は、前記ロボットが前記終着位置に到達し、更に、前記入力装置からの入力情報が示す方向が前記ロボットの前方である請求項１〜４のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項６】
前記入力装置は、ジョイスティック台に対して全方向に傾動可能でかつロボット停止時には中立位置に位置するジョイスティック本体部で構成されるジョイスティックであり、
前記入力装置制御手段は、前記ジョイスティック台に対する前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御し、
前記入力装置制御手段は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っている間に前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を傾動させるための力は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っていない間に前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を傾動させるための力よりも大きくなるように前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御する請求項１〜５のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項７】
前記入力装置は、ジョイスティック台に対して全方向に傾動可能でかつロボット停止時には中立位置に位置するジョイスティック本体部で構成されるジョイスティックであり、
前記入力装置制御手段は、前記ジョイスティック台に対する前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制御し、
前記ジョイスティック本体部には、前記搭乗者が前記ジョイスティック本体部を操作するときに加わる力を検出する力センサが配置されており、
前記入力装置制御手段は、前記入力装置制御手段が前記ジョイスティック本体部の動作制御を行っている間、前記力センサで所定値以上の力が検出されるまで、前記ジョイスティック本体部の傾動動作を制限するように制御する請求項１〜５のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項８】
前記ロボット制御手段が、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行っているときに、前記入力装置制御手段以外からの入力情報を前記入力装置から受け取ると、前記入力情報が示す方向に基づいて、前記回避経路生成手段が前記回避経路を生成し直す請求項１〜６のいずれか１つに記載の目的方向通知システム。
【請求項９】
ロボットの車体に搭載された観測装置により、周囲に存在する障害物を観測情報として観測し、
前記ロボットの前記車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記観測装置の観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定し、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成し、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行い、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する目的方向通知方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
ロボットの車体に搭載された入力装置により、搭乗者の進行指示方向の入力情報を受け付けたのち、
障害物位置推定手段により、前記ロボットの車体に搭載された観測装置により周囲に存在する障害物を観測した観測情報に基づいて、前記障害物の存在位置を推定位置として推定する機能と、
自動運転判断手段により、前記ロボットに対する前記障害物の推定位置に基づいて、前記ロボットの自動運転の有無を判断する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、回避経路生成手段により、前記障害物の存在位置と前記入力装置の前記入力情報とに基づいて、前記障害物の回避経路を生成する機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、ロボット制御手段により、前記回避経路に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転無しと判断したとき、前記ロボット制御手段により、前記入力装置の前記入力情報に基づいて前記ロボットの移動制御を行う機能と、
前記自動運転判断手段が自動運転有りと判断したとき、入力装置制御手段により、前記ロボットの自動運転中に前記ロボットの前記回避経路の終着位置の方向を示すように前記入力装置を制御する機能と、
を実現させるための目的方向通知プログラム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−８６２３４（Ｐ２０１３−８６２３４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０８６７（Ｐ２０１１−２３０８６７）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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