移動動作決定装置、その方法及びプログラム
【課題】簡素化された構成で確実に障害物を回避し、移動体の最適な経路を決定すると共に、様々な目的に応じた適応的な行動選択を行うことができる移動動作決定装置等を提供する。
【解決手段】検出対象物の大きさに応じてポテンシャルを設定するポテンシャル設定部２１と、検出領域を区画する区画検出領域のうちポテンシャルを含んでいる区画検出領域を特定する区画検出領域特定部２２と、区画検出領域ごとに、含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出部２３と、区画検出領域の組み合わせ検出パターン、及びそれに対応する出力動作を動作設定情報として記憶する動作設定情報記憶部２７と、動作設定情報の組み合わせ検出パターンとを比較して、移動体１０の出力動作を特定する出力動作特定部２４と、特定した出力動作に対して、検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定部２５とを備える。
【解決手段】検出対象物の大きさに応じてポテンシャルを設定するポテンシャル設定部２１と、検出領域を区画する区画検出領域のうちポテンシャルを含んでいる区画検出領域を特定する区画検出領域特定部２２と、区画検出領域ごとに、含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出部２３と、区画検出領域の組み合わせ検出パターン、及びそれに対応する出力動作を動作設定情報として記憶する動作設定情報記憶部２７と、動作設定情報の組み合わせ検出パターンとを比較して、移動体１０の出力動作を特定する出力動作特定部２４と、特定した出力動作に対して、検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定部２５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の最適な移動動作を決定する移動動作決定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体（例えば、自動車、ロボット、ショッピングセンターのカート等）の自律移動に関する研究が注目されている。例えば、複数の自律移動型のロボットの相対位置情報を用いて、障害物を回避しつつ群れ行動を生成するアルゴリズムが開発されている（非特許文献１−３を参照）。非特許文献１−３に示す技術は、ロボットを中心とした周囲に、仲間を認識する範囲と障害物を認識する範囲とを４方向に設定し、各方向に向けて設置されたセンサにより仲間の有無や近設する物体の有無を検出し、得られた情報に基づいて仲間に近づく行動や障害物を回避する行動を行うことで群れ行動を実現する技術である。
【０００３】
また、自律移動に関する技術として特許文献１−３に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、支持手段によって変化した撮像手段の撮像方向に基づいて障害物の位置を移動面における位置に変換することにより、自分の周囲に存在する障害物の位置を正確に検出することができ、この移動面における障害物の位置に基づいて次の行動を決定すれば、確実に障害物を回避しながら自律的に行動することができるものである。特許文献２に示す技術は、簡単な構成により画像から高速に人の検出を行うと共に、画像世界に対する実世界における、撮像装置から人までの概略の位置を求めるものである。特許文献３に示す技術は、ポテンシャル法により障害物を回避しながら目標に向かって自律移動するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１７８６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１７８２２９号公報
【特許文献３】特開２００３−２４１８３６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】神酒勤，田代貴志、”単純な規則に基づく群れの誘導と制御”、第２１回ファジィシステムシンポジウム講演論文集、２１ｓｔ、９Ａ３−４、２００５年９月
【非特許文献２】神酒勤，中村哲也，小林秀行、”限られたローカル情報に基づく群れ行動の自律的生成”、第２２回ファジィシステムシンポジウム講演論文集、２２ｎｄ、８Ｄ１−４、２００６年９月
【非特許文献３】長尾将義，神酒勤、”ローカルな情報に基づく群れ行動アルゴリズムの自律移動ロボット群への実装”、第２４回ファジィシステムシンポジウム講演論文集、２４ｔｈ、ＴＣ２−２、２００８年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記各技術は移動体の近辺にある対象物を検出して、障害物を回避することができるものの、検出した対象物に対してどの程度近づけるかといったことや、目的に応じて異なる回避行動を取るといったことまで考慮されたものではなく、また、行動パターンの追加、変更、削除といったことを簡潔に行うことができるものではないため、無駄な移動を排除して障害物等を確実に回避しつつ、移動体が移動できる最適な経路を決定するには不十分な技術である。
【０００７】
本発明は、簡素化された構成で確実に障害物を回避し、移動体の最適な経路を決定すると共に、様々な目的に応じた適応的な行動選択を行うことができる移動動作決定装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示する移動動作決定装置は、移動体に備えられ、当該移動体の移動動作を決定する移動動作決定装置において、前記移動体の近傍における移動物及び／又は固定物を検出対象物として検出し、少なくとも前記検出対象物の位置及び大きさの情報を取得するセンサと、前記センサが取得した検出対象物の大きさに応じて、当該検出対象物のポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定するポテンシャル設定手段と、前記移動体の位置から所定の範囲である検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報を記憶する検出領域記憶手段と、前記ポテンシャル設定手段が設定したポテンシャル領域の一部又は全部を含んでいる前記区画検出領域を特定する区画検出領域特定手段と、前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域ごとに、当該区画検出領域に含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出手段と、前記検出領域において前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在する区画検出領域と前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在しない区画検出領域との組み合わせ検出パターン、及び当該組み合わせ検出パターンに対応する前記移動体の出力動作が設定された動作設定情報を記憶する動作設定情報記憶手段と、前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域のうち、前記検出値算出手段が算出した検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である前記区画検出領域のパターンと、前記動作設定情報記憶手段が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、前記移動体の出力動作を特定する出力動作特定手段と、前記出力動作決定手段が特定した出力動作に対して、前記検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定手段とを備えるものである。
【０００９】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、移動体の近傍で検出された検出対象物のポテンシャル値とポテンシャル領域とを設定し、移動体の位置から所定の範囲となる検出領域を区画した複数の区画検出領域ごとに、設定されたポテンシャルに基づいて検出値を算出し、区画検出領域のうち検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である区画検出領域のパターンと、予め用意されている区画検出領域における検出対象物のポテンシャルの有無の組み合わせ検出パターンとから移動体の出力動作を特定し、特定された出力動作を検出値に基づいて最適化するため、移動体近傍の検出対象物の有無だけではなく、その移動体から所定の範囲の検出領域における区画検出領域ごとのポテンシャルに応じて、パターンマッチング等の簡素化された処理により出力動作の特定を行うことができると共に、特定された出力動作をポテンシャルに応じて最適化して出力動作を決定することができ、無駄な廻り込み等を行うことなく検出対象物を確実に回避して目的地に向けた最適な移動経路を決定することができるという効果を奏する。
【００１０】
また、組み合わせ検出パターンに応じて出力動作が定義されている動作設定情報は、移動体の動作を設定するためのルールを並列的に追加することができるため適応性が非常に高くなると共に、例えば定義テーブルを参照するＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）方式を用いることで、高速処理を実装することができるという効果を奏する。
【００１１】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記検出領域記憶手段が、異なる大きさの複数の検出領域を特定する情報を記憶し、前記動作決定手段が、前記異なる検出領域ごとに前記移動体の出力動作を最適化して決定し、前記異なる検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合手段を備えるものである。
【００１２】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、異なる大きさの検出領域ご
とに最適な出力動作が決定され、それぞれの出力動作を統合して移動経路が決定されるため、例えば、大きい検出領域により特定される大まかな移動経路や小さい検出領域により特定される障害物の回避動作のように、検出領域に応じた様々な要因を考慮して最適な移動経路を決定することができるという効果を奏する。
【００１３】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記出力動作統合手段が、ファジィ推論を用いて出力動作を統合するものである。
【００１４】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、ファジィ推論を用いて出力動作を統合するため、少ない情報量でも推論により移動経路を求めることができ、またルールを追加することで推論の精度を上げて最適な移動経路を求めることができるという効果を奏する。
【００１５】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記動作設定情報記憶手段が、前記異なる検出領域ごとに異なる前記出力動作が設定された動作設定情報を記憶し、前記出力動作統合手段が、前記異なる検出領域のうち最小の当該検出領域に対して設定された出力動作を最優先とした重み付けに基づいて、出力動作を統合するものである。
【００１６】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、最小の検出領域に対して設定された出力動作を最優先にして、出力動作の統合を行うため、移動体に最も接近している検出対象物に対する移動動作を最優先にすることができ、検出対象物との衝突を確実に回避して適切な移動動作を決定することができるという効果を奏する。
【００１７】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記センサが検出した検出対象物を、前記移動体が追尾するための標的となる標的対象物と、前記移動体の移動動作の障害となる障害物とに区分する検出対象区分手段を備え、前記検出領域記憶手段が、前記標的対象物を追尾するための第１の検出領域及び前記障害物を回避するための第２の検出領域を特定する情報を記憶し、前記第１の検出領域及び第２の検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合手段を備えるものである。
【００１８】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、検出対象物を追尾の対象となる標的対象物と障害の対象となる障害物とに区分し、標的対象物を追尾するための検出領域に対して設定された出力動作と、障害物を回避するための検出領域に対して設定された出力動作とを統合するため、標的対象物を追尾しつつ障害物を回避する最適な移動経路を決定することができるという効果を奏する。
【００１９】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記第１の検出領域が、前記２の検出領域よりも大きく設定され、前記出力動作統合手段が、前記第２の検出領域に対して設定された出力動作を優先した重み付けに基づいて、出力動作を統合するものである。
【００２０】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、標的対象物を追尾するための検出領域が大きく設定され、障害物を回避するための検出領域が小さく設定され、障害物を回避するための出力動作を優先した移動動作が決定されるため、障害物を確実に回避しつつ、標的対象物を追尾することができるという効果を奏する。
【００２１】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記ポテンシャル設定手段が、前記ポテンシャル値を前記検出対象物の中心から外側にいくにしたがって小さく設定し、前記ポテンシャル領域を前記検出対象物の大きさ以上の大きさであって、当該検出対象物の全てを含んで設定するものである。
【００２２】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、ポテンシャル値を検出対象物の中心から外側にいくにしたがって小さく設定し、ポテンシャル領域を検出対象物の大きさ以上の大きさであって、検出対象物の全てを含んで設定するため、ポテンシャル値とポテンシャル領域により検出対象物に近づける範囲を設定することができ、障害物を回避するような場合に大きく廻り込んでしまうような無駄な移動を削減し、効率的な移動動作を決定することが可能になるという効果を奏する。
【００２３】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記検出対象物の種類、材質、表面の状態及び／又は移動速度に応じて、前記検出対象物の中心から外側にいくにしたがってポテンシャル値を小さく設定する度合いを異ならせるものである。
【００２４】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、検出対象物の種類、材質、表面の状態及び／又は移動速度に応じて、検出対象物の中心から外側にいくにしたがってポテンシャル値を小さく設定する度合い（減少率とする）を異ならせるため、移動速度が速い検出対象物や近づくと危険度が高い検出対象物については、減少率に応じてポテンシャル領域を大きくすることができ、移動体が近づくことができる検出対象物の範囲を適切に設定することができるという効果を奏する。
【００２５】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記設定されたポテンシャル領域のうち、前記検出対象物の外部領域に設定されたポテンシャル領域であって、予め設定された閾値よりも小さいポテンシャル値である領域を、前記移動体が通過可能な通過余裕領域として設定するものである。
【００２６】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、ポテンシャル領域のうち、検出対象物の外部領域に設定されたポテンシャル領域であって、予め設定された閾値よりも小さいポテンシャル値である領域を、移動体が通過可能な通過余裕領域として設定するため、ポテンシャル領域内であっても移動体が通過することができる範囲が設定され、２つの障害物を回避するような場合に、必ずしも廻り込みを行うことなく、それぞれの障害物の間を通り抜けるような移動経路を決定することが可能になり、より最適な移動経路決定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態に係る移動動作決定装置のハードウェア構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る移動動作決定装置におけるセンサが検出した検出対象物を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る移動動作決定装置におけるポテンシャルの設定を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る移動動作決定装置における検出対象物のポテンシャルの模式図である。
【図６】第１の実施形態に係る移動動作決定装置における区画検出領域を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る移動動作決定装置において算出された検出値を示す図である。
【図８】第１の本実施形態に係る移動動作決定装置における区画検出領域の組み合わせパターンを示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る移動動作決定装置における出力動作を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る移動動作決定装置における通過余裕を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係る移動動作決定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロック図である。
【図１３】第２の実施形態に係る移動動作決定装置の異なる検出領域ごとの移動動作を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係る移動動作決定装置の異なる検出領域の設定を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る移動動作決定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】その他の実施形態に係る移動動作決定装置における追尾処理を示す図である。
【図１７】その他の実施形態に係る移動動作決定装置におけるデッドロック回避の動作を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。また、以下の実施の形態では、主に装置について説明するが、所謂当業者であれば明らかな通り、本発明は方法、及び、コンピュータを動作させるためのプログラムとしても実施できる。また、本発明はハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェア及びソフトウェアの実施形態で実施可能である。プログラムは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光記憶装置、または、磁気記憶装置等の任意のコンピュータ可読媒体に記録できる。さらに、プログラムはネットワークを介した他のコンピュータに記録することができる。
【００２９】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る移動動作決定装置について、図１ないし図１１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る移動動作決定装置のハードウェア構成図、図２は、本実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロック図、図３は、本実施形態に係る移動動作決定装置におけるセンサが検出した検出対象物を示す図、図４は、本実施形態に係る移動動作決定装置におけるポテンシャルの設定を示す図、図５は、本実施形態に係る移動動作決定装置における検出対象物のポテンシャルの模式図、図６は、本実施形態に係る移動動作決定装置における区画検出領域を示す図、図７は、本実施形態に係る移動動作決定装置において算出された検出値を示す図、図８は、本実施形態に係る移動動作決定装置における区画検出領域の組み合わせパターンを示す図、図９は、本実施形態に係る移動動作決定装置における出力動作を示す図、図１０は、本実施形態に係る移動動作決定装置における通過余裕を示す図、図１１は、本実施形態に係る移動動作決定装置の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
本実施形態に係る移動動作決定装置は、移動体の近傍で検出される検出対象物（例えば、移動体が移動する際に障害となる障害物、移動体が追跡する標的となる標的対象物等であって、移動物又は移動しない固定物とする）の位置や大きさの情報に基づいて、移動体の移動経路を決定するものである。以下、本実施形態に係る移動動作決定装置の構成について説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る移動動作決定装置のハードウェア構成を示す。移動動作決定装置１は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、ハードディスク（ＨＤとする）１４、通信Ｉ／Ｆ１５、及び入出力Ｉ／Ｆ１６を備える。ＲＯＭ１３やＨＤ１４には、オペレーティングシステムや各種プログラム（例えば、移動動作決定プログラム等）が格納されており、必要に応じてＲＡＭ１２に読み出され、ＣＰＵ１１により各プログラムが実行される。通信Ｉ／Ｆ１５は、他の装置（例えば、移動体制御装置、移動体、他の移動体等）と通信を行うためのインタフェースである。入出力Ｉ／Ｆ１６は、キーボードやマウス等の
入力機器からの入力を受け付けたり、プリンタやディスプレイ等にデータを出力するためのインタフェースである。この入出力Ｉ／Ｆ１６としてＵＳＢやＲＳ２３２Ｃ等が用いられる。また、必要に応じて、光磁気ディスク、フロッピーディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等のリムーバブルディスクに対応したドライブを接続することができる。
【００３２】
図２は、本実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロックを示す。移動動作決定装置１は、センサ２０で検出された検出対象物の位置及び大きさの情報に基づいて検出対象物のポテンシャル（ポテンシャル領域とポテンシャル値）を設定するポテンシャル設定部２１と、移動体１０の位置から所定の範囲に設定される検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報が記憶されている検出領域記憶部２６と、検出対象物に設定されたポテンシャル及び検出領域記憶部２６に記憶されている区画検出領域を特定する情報に基づいて、ポテンシャル領域を含んでいる区画検出領域を特定する区画検出領域特定部２２と、区画検出領域に含まれているポテンシャル領域のポテンシャル値を検出値として区画検出領域ごとに算出する検出値算出部２３と、検出領域において検出対象物が存在する区画検出領域と検出対象物が存在しない区画検出領域との組み合わせからなる組み合わせ検出パターン、及びこの組み合わせ検出パターンごとに対応する移動体１０の出力動作が定義された動作設定情報を記憶する動作設定情報記憶部２７と、区画検出領域特定部２２が特定した区画検出領域のうち、検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である区画検出領域のパターンと、動作設定情報記憶部２７が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、移動体の出力動作を特定する出力動作特定部２４と、特定された出力動作に対して、検出値に基づいて移動体１０の出力動作を最適化して決定する動作決定部２５とを備える。
【００３３】
センサ２０が検出する検出対象物について、図３を用いて説明する。図３は移動体１０及び検出対象物３０を俯瞰した場合の図である。センサ２０は、移動体１０の少なくとも進行方向の所定の角度の範囲内（例えば、１２０度〜１８０度程度以上）に存在する検出対象物３０の位置及び大きさを検出する。本実施形態においては、センサ２０をレーザレンジファインダとする。
【００３４】
なお、ここでは検出対象物３０を検出する範囲を移動体１０の進行方向に応じて限定しているが、移動体１０の移動形態（例えば、前後方向の移動、左右方向の移動、前後左右方向の移動等）に応じて検出範囲を設定するようにしてもよい。より好ましくは移動体１０の周囲３６０度の範囲で検出することである。
【００３５】
また、センサ２０は、少なくとも検出対象物３０の位置及び大きさを検出できるものであればよいが、形状や温度等も検出することができれば、後述するポテンシャルの設定処理をより正確に行うことができるため好ましい。
【００３６】
さらに、検出対象物をが何であるかを特定するために、画像情報を用いるようにしてもよい。この場合、画像情報を取得するための撮像装置と検出対象物を認識するための認識手段とを備えることとなる。
【００３７】
ポテンシャル設定部２１の処理について、図４を用いて説明する。図４にセンサ２０で検出された検出対象物に対してポテンシャルを設定した場合の例を示す。いずれの場合も、幅がｄである検出対象物の中心位置ｏに対して、外側方向に広がるようにポテンシャル領域ｓが設定され、ポテンシャル値は検出対象物の外側方向にいくに連れて次第に小さくなっている。また、検出対象物ごとに移動体１０が接近できる度合いを求めるための閾値が設定されており、ポテンシャル値が閾値以下である領域（領域ｔで示す）については、移動体１０が接近することができる領域となる。すなわち、検出対象物の種類や特徴等（人物、物、発熱体、硬度、材質、表面の状態、移動速度等）によって移動体１０が接近で
きる領域が制限されるため、ポテンシャル領域及びポテンシャル値の減少率、並びに閾値の設定により移動体１０が接近可能な領域を演算可能としている。
【００３８】
図３で示した検出対象物３０に対してポテンシャル設定部２１がポテンシャルを設定したものを図５に示す。図に示す通り、検出対象物３０自体の大きさよりも大きい領域のポテンシャル領域５０が設定される。
【００３９】
なお、このポテンシャル領域、ポテンシャル値、ポテンシャル値の減少率及び閾値等の設定は、動的に変更することができる。すなわち、時々刻々と状況が変わるにしたがって、それに対応して設定を変更することができるものである。
【００４０】
次に、検出領域記憶部２６に記憶される検出領域及び区画検出領域、並びに区画検出領域特定部２２の処理について、図６を用いて説明する。図６（Ａ）において、移動体１０の進行方向に対して検出領域６０と、検出領域６０を９等分した区画検出領域６１（６１ａないし６１ｉ）とが設定されている。この検出領域６０及び画検出領域６１を画定するための情報である画定境界線の情報が、検出領域記憶部２６に記憶されている。区画検出領域特定部２２は、図６（Ｂ）に示すように、検出対象物３０の位置及びそのポテンシャル領域に基づいて、ポテンシャル領域の一部又は全部が含まれている区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ（図中の黒色領域に相当）を特定する。
【００４１】
区画検出領域特定部２２により区画検出領域が特定されると、検出値算出部２３が、特定された区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄごとに検出値の算出を行う。検出値算出部２３の処理について、図７を用いて説明する。図７において、特定された区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄごとに、その領域内に含まれるポテンシャル量を０〜１の範囲で量子化して算出し、その値を検出値とする。ここでは、区画検出領域６１ａ＝０．６、区画検出領域６１ｂ＝０．１、区画検出領域６１ｃ＝０．８、区画検出領域６１ａ＝０．５となっている。算出された検出値は、後述する出力動作特定部２４及び動作決定部２５の処理の際に利用する。
【００４２】
なお、ここでは検出値を０〜１の間で多値化しているが、閾値を設けて２値化してもよい。また、例えば区画検出領域６１ｂのように検出値がある閾値（例えば、０．２とする）より小さい場合、移動体１０の移動には影響がないものと見なして０としてもよい。さらに、検出領域の形状は矩形に限定されず、多角形、円、楕円等の形状であってもよい。
【００４３】
次に、動作設定情報記憶部２７が記憶する動作設定情報について、図８を用いて説明する。図８は、検出領域６０において、検出対象物３０のポテンシャル領域５０の一部又は全部が含まれている区画検出領域６１と含まれていない区画検出領域６１との組み合わせからなる組み合わせ検出パターンの例示と、各組み合わせ検出パターンごとの移動体の出力動作を示している。黒で示す区画検出領域６１が、検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれる区画検出領域を示し、白で示す区画検出領域６１が、検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれない区画検出領域を示し、矢印が移動体１０の出力動作である。
【００４４】
例えば、図８（Ａ）の場合、区画検出領域６１ｃにのみ検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれている組み合わせ検出パターンが示され、この場合は移動体１０が矢印で示すように左斜め前方向を進行方向とする出力動作が定義されている。図８（Ｂ）の場合、区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃに検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれている組み合わせ検出パターンが示され、この場合は移動体１０が矢印で示すように左右いずれかの方向を進行方向とする出力動作が定義されている。図８（Ｃ）の場合、区画検出領域６１ａ、６１ｃ、６１ｄに検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれて
いる組み合わせ検出パターンが示され、この場合は移動体１０が矢印で示すように右斜め前方向（実線矢印で示す）又は若干右寄りの直進方向（点線矢印で示す）を進行方向とする出力動作が定義されている。図８（Ｄ）の場合、区画検出領域６１ａ、６１ｄ、６１ｇに検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれている組み合わせ検出パターンが示され、この場合は移動体１０が矢印で示すように右斜め前方向の後に直進方向を進行方向とする出力動作が定義されている。なお、ここで示す動作設定情報は一例であり、組み合わせ検出パターンに応じた出力動作は自由に定義することが可能である。また、動作設定情報の追加、削除、変更等も管理者が任意に行うことができ、適応的な出力動作を定義することができるものである。
【００４５】
なお、図８の出力動作については、原則として実線で示す矢印が移動体１０の出力動作となるが、例外として点線で示す矢印を移動体１０の出力動作とするようにしてもよい。例えば、図８（Ｂ）の場合は、左右いずれかの方向に出力動作を特定することができるが、移動体１０の移動環境に応じていずれが選択されてもよい。また、図８（Ｃ）の場合は、区画検出領域６１ａ、６１ｄと区画検出領域６１ｃとの間を通り抜けられる場合のみ、点線で示す出力動作が選択されてもよい。
【００４６】
次に、出力動作特定部２４及び動作決定部２５の処理について、図９を用いて説明する。ここでは、図６で特定された区画検出領域及び図７で算出された検出値を用いた場合の出力動作特定部２４の処理について説明する。図６において、区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄが特定されているが、図７に示すように区画検出領域６１ｂについては検出値が０．１と非常に小さいため、移動体１０の移動動作に影響がないものとし、ここでは０と見なす。すなわち、図９（Ａ）に示すパターンが処理対象となる検出パターンである。この処理対象となる検出パターンと図８で示した動作設定情報の各組み合わせ検出パターンとを比較する。比較した結果、処理対象となる検出パターンと図８（Ｃ）の組み合わせ検出パターンが同じであることから、図８（Ｃ）で定義された出力動作が特定される。つまり、移動体１０が、区画検出領域６１ａ、６１ｄと区画検出領域６１ｃとの間を通り抜けられる場合は、図８（Ｃ）の点線の矢印の方向を進行方向とする出力動作が特定され、通り抜けられない場合は、図８（Ｃ）の実線の矢印の方向を進行方向とする出力動作が特定される。
【００４７】
ここで、検出値が０又は１で２値化されている場合は、上記で特定された図８（Ｃ）に示す出力動作を正式な出力値として決定してもよいが、ここでは検出値が多値化されているため、動作決定部２５が、上記で特定された出力動作を検出値に基づいて最適化する。その前に、移動体１０が、区画検出領域６１ａ、６１ｄと区画検出領域６１ｃとの間を通り抜けられるかどうかの判断を行う必要がある。
【００４８】
通り抜けの判断について図１０を用いて説明する。図１０において、検出対象物３０ａ、３０ｂのポテンシャル領域５０ａ、５０ｂが設定されている。前述したように、検出対象物３０には、その種類や特徴（例えば、材質、表面の状態等）に応じて接近可能な範囲を示すための閾値（安全度を示す閾値）が設定されている。図１０においては、検出対象物３０ｂに比べて検出対象物３０ａの方が接近しても安全であるとすると、図に示すように安全度を示す閾値が高く設定される。すなわち、検出対象物３０ａの方は、移動体１０の接近可能領域が広がる。一方、検出対象物３０ｂの方は、安全度を示す閾値が低く設定されているため、移動体１０の接近可能領域が狭まる。そして、これらの接近可能領域とポテンシャル領域５０ａ、５０ｂ外の領域とを合わせた領域が、移動体１０が通過することができる通過余裕領域として求められる。通過可能領域が移動体１０の幅以上である場合は、移動体１０が通り抜け可能であると判断する。
【００４９】
図９に戻って、移動体１０が、区画検出領域６１ａ、６１ｄと区画検出領域６１ｃとの
間を通り抜け可能であると判断されたとすると、図８（Ｃ）の点線の矢印の方向を進行方向とする出力動作が特定される。特定された出力動作に対して、動作決定部２５が検出値に基づく最適化を行う。すなわち、図８（Ｃ）の出力動作にしたがえば、若干右よりの直進方向を進行方向とするが、区画検出領域６１ｂの検出値、及び区画検出領域６１ａ、６１ｄの検出値を考慮することで、図９（Ｂ）に示すような出力動作に決定される。つまり、区画検出領域６１ｃの検出値は非常に大きい値であるため、移動体１０にとって大きな障害となるのに対し、区画検出領域６１ａ、６１ｄの検出値はそれほど大きい値ではないため、移動体１０にとってそれほど大きな障害とならない。このことを考慮して、図９（Ｂ）に示すように、出力動作が最適化されて決定される。
【００５０】
なお、最適化の演算については、様々な既存の技術を用いることができ、例えば、検出値に応じて進行方向の角度を変更するための重み付け係数を求めて最適化するような演算を行ってもよい。
【００５１】
また、検出対象物ごとにことなる閾値を設定するのではなく、閾値の値を固定値として検出対象物の間で同一に設定しておき、ポテンシャル領域及びその形状並びにポテンシャル値及びその減少率等を検出対象物の特徴に応じて設定するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、出力動作特定部２４は、例えば、区画検出領域特定部２２が特定した区画検出領域のうち、予め設定された閾値以上の検出値である区画検出領域のパターンと、動作設定情報記憶部２７が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較してもよいし、区画検出領域特定部２２が特定した区画検出領域のうち、アナログ的な関数で計算し、その後量子化して決定した検出値の区画検出領域のパターンと、動作設定情報記憶部２７が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較してもよい。
【００５３】
以上が本実施形態に係る移動動作決定装置の構成の説明である。
【００５４】
次に、本実施形態に係る移動動作決定装置の動作について、図１１を用いて説明する。図１１において、まず、センサ２０が検出対象物３０を検出し、その位置及び大きさの情報を入力する（Ｓ１１１）。ポテンシャル設定部２１が入力された情報に基づいて、各検出対象物３０に対してポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定する（Ｓ１１２）。区画検出領域特定部２２が、予め用意されている検出領域記憶部２６に記憶された検出領域６０及び区画検出領域６１を特定する情報と、設定されたポテンシャル領域とに基づいて、ポテンシャル領域が含まれている区画検出領域を特定し（Ｓ１１３）、検出値算出部２３が、特定された区画検出領域ごとに、ポテンシャル量を検出値として算出する（Ｓ１１４）。
【００５５】
出力動作特定部２４が、動作設定情報記憶部２７に記憶されている区画検出領域におけるポテンシャルの有無の組み合わせ検出パターンと、Ｓ１１３で特定された区画検出領域の検出パターンとを比較し（Ｓ１１５）、組み合わせ検出パターンに対応して定義されている出力動作を特定する（Ｓ１１６）。このとき、検出値が所定の閾値以下の区画検出領域については、検出値を０としてパターンの比較を行う。動作決定部２５が、特定された出力動作について、検出値に応じて最適化を行い移動体１０の出力動作を決定して（Ｓ１１７）、処理を終了する。
【００５６】
なお、検出領域記憶部２６に記憶される検出領域及び区画検出領域の大きさ、形状、検出領域における区画検出領域の数、及び検出領域の設定方向は、移動体の移動環境、移動速度、種類、及び特徴（例えば、材質、表面の状態）等に応じて管理者が任意に登録することができるものである。また、動作設定情報記憶部２７に記憶される組み合わせ検出パターン、及びそれに応じた出力動作についても、移動体の移動環境、移動速度、種類、及
び特徴、並びに、検出対象物の移動速度、種類、及び特徴等に応じて管理者が任意に定義することができ、追加、削除、変更等も自由に行うことができるものである。
【００５７】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る移動動作決定装置について、図１２ないし図１５を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロック図、図１３は、本実施形態に係る移動動作決定装置の異なる検出領域ごとの移動動作を示す図、図１４は、本実施形態に係る移動動作決定装置の異なる検出領域の設定を示す図、図１５は、本実施形態に係る移動動作決定装置の動作を示すフローチャートである。
【００５８】
本実施形態に係る移動動作決定装置は、前記第１の実施形態に係る移動動作決定装置の機能を拡張したものであり、大きさが異なる複数の検出領域を設定し、各検出領域毎の出力動作を統合するものである。
【００５９】
なお、本実施形態に係る移動動作決定装置において、前記第１の実施形態と重複する説明については省略する。
【００６０】
図１２において、第１の実施形態に係る移動動作決定装置の構成（図２）と異なるのは、検出領域記憶部２６が、異なる大きさの複数の検出領域を特定するための情報と各検出領域を複数に区画している区画検出領域を特定するための情報とを記憶し、検出値算出部２３、出力動作特定部２４及び動作決定部２５が、各検出領域ごとにそれぞれの処理を実行し、各検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合部２８を備えることである。
【００６１】
検出領域記憶部２６は、図１３に示すように、異なる大きさの検出領域６０Ａ、６０Ｂを特定するための情報（画定境界線）と、各検出領域６０Ａ、６０Ｂを９等分した区画検出領域６１Ａ（６１１Ａ〜６１９Ａ）、６１Ｂ（６１１Ｂ〜６１９Ｂ）を特定するための情報（画定境界線）とを記憶している。検出領域６０Ａ、６０Ｂの大きさは、その目的に応じて設定されており、ここでは、検出領域６０Ａは予測レンジ、検出領域６０Ｂは回避レンジとしている。その他、後述する追従レンジと回避レンジというような設定も可能である。
【００６２】
区画検出領域特定部２２は、各検出領域６０Ａ、６０Ｂごとにポテンシャル領域が含まれている区画検出領域６１Ａ（６１１Ａ、６１３Ａ、６１４Ａ、６１５Ａ、６１７Ａ、６１８Ａ）、６１Ｂ（６１１Ｂ、６１４Ｂ）を特定し、検出値算出部２３が、特定された区画検出領域６１Ａ、６１Ｂごとに検出値を算出する。特定された区画検出領域６１Ａ、６１Ｂ、それらの検出値、及び動作設定情報記憶部２７に記憶されている動作設定情報に基づいて、出力動作特定部２４が、検出領域６０Ａ、６０Ｂごとに出力動作を特定する。
【００６３】
ここで、動作設定情報記憶部２７に記憶されている動作設定情報は、各検出領域６０Ａ、６０Ｂごとに、それぞれの目的に応じた出力動作が定義されている。図１３の場合、検出領域６０Ａについては、予測レンジであるため、第１の実施形態の場合と同様に検出対象物３０の横や間を通り抜けるような出力動作が定義されており、検出領域６０Ｂについては、回避レンジであるため、検出対象物３０を確実に避けて回避する出力動作が定義されている。つまり、図１３のように検出対象物３０が検出されている場合、検出領域６０Ａについては矢印Ａのように右奥と一番手前の検出対象物３０の間を通り抜ける出力動作が特定され、検出領域６０Ｂについては矢印Ｂのように一番手前の検出対象物３０を確実に回避できる出力動作が特定される。
【００６４】
特定された出力動作に対して、動作決定部２５が第１の実施形態の場合と同様に最適化
を行い検出領域６０Ａ、６０Ｂごとに移動体１０の出力動作を決定する。出力動作統合部２８は、決定された出力動作をベクトルの合成により統合する。このとき、検出領域６０Ａ、６０Ｂに応じて優先度を設定する。すなわち、予測レンジと回避レンジとでは、検出対象物３０を確実に回避する必要がある回避レンジに対応する出力動作を優先して採用したほうがよい。そこで、図１３に示すように、優先度を寄与係数αで表現する。この寄与係数αは、予測レンジの大きさに依存し、回避レンジに対する距離に応じて、遠いほど小さく設定される。寄与係数αを考慮して求めたベクトルの合成が図１３に示す矢印Ｃである。ベクトルを合成する際には、例えばファジィ推論やニューラルネットワーク等を用いた統合を行うことが可能である。
【００６５】
なお、図１３に示すように、検出領域ごとの優先度については、大きさが小さい検出領域に対応する出力動作ほど採用の優先度が高くなるように寄与係数（重み付け係数等）が設定されるようにすることで、移動体１０に近い検出対象物３０に対する移動動作が優先的に特定され、より適切な移動動作を決定することが可能となる。また、検出領域の数は２つ以上であればいくつ設定されてもよく、大きい検出領域ほど遠い未来の移動動作の予測に用いることが可能となる。
【００６６】
さらに、複数の検出領域と区画検出領域の関係を図１４に示すように設定することもできる。すなわち、区画検出領域６１の大きさを各検出領域６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの間で同一の大きさにし、区画検出領域６１が含まれる個数を各検出領域ごとに異ならせる。図１４の場合は、検出領域６０Ａは４２個の区画検出領域６１からなり、検出領域６０Ｂは２５個の区画検出領域６１からなり、検出領域６０Ｃは９個の区画検出領域６１からなる。このように、区画検出領域の大きさを基本単位として各検出領域の大きさを設定することで、各区画検出領域及び各検出領域の先頭アドレスへのアクセスを容易にすることができ、処理が簡素化される。
【００６７】
次に、本実施形態に係る移動動作決定装置の動作について図１５を用いて説明する。図１５において、まず、センサ２０が検出対象物３０を検出し、その位置及び大きさの情報を入力する（Ｓ１５１）。ポテンシャル設定部２１が入力された情報に基づいて、各検出対象物３０に対してポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定する（Ｓ１５２）。区画検出領域特定部２２が、予め用意されている検出領域記憶部２６に記憶された大きさが異なる複数の検出領域６０及びその区画検出領域６１を特定する情報と、設定されたポテンシャル領域とに基づいて、ポテンシャル領域が含まれている区画検出領域６１を各検出領域６０ごとに特定し（Ｓ１５３）、検出値算出部２３が、各検出領域６０ごとに特定された区画検出領域６１のポテンシャル量を検出値として算出する（Ｓ１５４）。
【００６８】
出力動作特定部２４が、動作設定情報記憶部２７に記憶されている区画検出領域６１におけるポテンシャルの有無の組み合わせ検出パターンと、Ｓ１５３で特定された区画検出領域６１の検出パターンとを各検出領域６０ごとに比較し（Ｓ１５５）、組み合わせ検出パターンに対応して定義されている出力動作を各検出領域６０ごとに特定する（Ｓ１５６）。このとき、検出値が所定の閾値以下の区画検出領域６１については、検出値を０としてパターンの比較を行う。動作決定部２５が、特定された出力動作について、検出値に応じて最適化を行い、検出領域６０ごとに移動体１０の出力動作を決定する（Ｓ１５７）。出力動作統合部２８が、各検出領域６０ごとに決定された出力動作を、レンジの大きさ及び最小レンジに対する距離に応じて設定された寄与係数に基づいて、ファジィ推論を用いて統合し、移動経路が決定されて（Ｓ１５８）、処理を終了する。
【００６９】
なお、例えば、検出領域の外から不意に検出領域内に入ってきたものに対して緊急停止して対応するために、近距離用の近接センサ（例えば、赤外線センサ等）を備え、出力動作統合部２８が、検出領域における出力動作と緊急停止用の動作とを統合して行動が決定
されるようにしてもよい。
また、出力動作統合部２８が、過去の複数の出力動作のパターンを統合して決定された出力動作を未来の予測動作として求めるようにしてもよい。
このように、目的に応じて大きさが異なる複数の検出領域を設定し、それぞれの出力動作を統合することで、最適な移動動作を決定することができる。
【００７０】
（その他の実施形態）
本実施形態に係る移動動作決定装置について、図１６及び図１７を用いて説明する。上記第２の実施形態においては、検出領域６０Ａ、６０Ｂをそれぞれ予測レンジ、回避レンジとし、各検出領域に対応する出力動作を統合する処理を説明したが、ここでは検出領域６０Ａ、６０Ｂをそれぞれ追尾レンジ、回避レンジとし、標的対象物を追尾しつつ最適な移動経路を決定する。
【００７１】
追尾処理について具体的に説明する。追尾処理を行う場合、複数の検出対象物３０の中から、移動体１０が追尾するための標的となる標的対象物と、移動体１０の移動動作の障害となる障害物とに区分する必要がある。そこで、移動動作決定装置１は、検出対象物３０を区分する処理を行う検出対象区分部を備える。標的対象物は、所定の特徴（例えば、形状、大きさ、色、速度、発光、温度等）を有しており、センサ２０がこれらの特徴のいずれか一又は複数を検出できるものとする。
【００７２】
検出対象区分部は、センサ２０からの入力情報を受け付け、センサ２０が検出した標的対象物の特徴と、予め登録されている標的対象物の特徴情報とを比較し、同一の特徴を有する検出対象物３０を標的対象物とし、同一の特徴を有しない検出対象物３０を障害物に区分する。区分された結果情報は、出力動作特定部２４に入力され、標的対象物に対する出力動作と障害物に対する出力動作とが特定される。
【００７３】
検出領域記憶部２６には、標的対象物を検出するための検出領域を特定するための情報と、障害物を検出するための検出領域を特定するための情報とが記憶されている。それぞれの検出領域の大きさは、同じであってもよいし異なっていてもよいが、追尾レンジが大きく、回避レンジが小さく設定されていることが望ましい。動作設定情報記憶部２７には、検出領域ごとに出力動作が定義された動作設定情報が記憶されているが、検出領域の大きさに応じて（追尾レンジ、回避レンジに応じて）、それぞれに対応する出力動作が定義されている。すなわち、追尾レンジとなる検出領域に対応する出力動作は、標的対象物を追尾するように組み合わせ検出パターンに応じた出力動作が定義されており、回避レンジとなる検出領域に対応する出力動作は、障害物を回避するように組み合わせ検出パターンに応じた出力動作が定義されている。その他の処理部は、図１２に示した各処理部と同様の処理を行う。
【００７４】
図１６に追尾処理の具体例を示す。図１６（Ａ）において、検出領域６０Ａが追尾レンジで、検出領域６０Ｂが回避レンジである。また、検出対象物３０Ａが標的対象物であり、その他の検出対象物３０は障害物である。図１６（Ａ）に示す矢印Ａは、検出領域６０Ａで標的対象物を検出した場合の出力動作を示しており、移動体１０が検出対象物３０Ａを追尾するような出力動作が特定される。その後時間が経過して、図１６（Ｂ）に示すような状態になると（標的対象物が左に移動すると共に移動体１０がそれを追尾して移動したとする）、追尾レンジである検出領域６０Ａに対応する出力動作は矢印Ａのように決定され、回避レンジである検出領域６０Ｂに対応する出力動作は矢印Ｂのように決定される。出力動作統合部２８が矢印Ａのベクトルと矢印Ｂのベクトルを統合し、最終的に矢印Ｃの出力動作が得られる。
【００７５】
なお、ここでは標的対象物を追尾しながら、最適な経路を決定するものとしているが、
例えば地図情報を用いることで、地図上の任意の位置を最終目標として設定し、その最終目標を標的対象として最適な経路を決定するようにしてもよい。
【００７６】
このように、単に障害物を回避するだけでなく、標的対象物を追尾しつつ障害物を確実に回避する最適な移動動作を決定することができる。なお、この追尾処理においても上記と同様に、検出領域が小さい回避レンジに対応する出力動作の優先度が高くなるように寄与係数が設定されることが望ましい。また、追尾レンジ、回避レンジだけでなく、予測レンジを加えることで、標的対象物を追尾すると共に、遠方の障害物の位置、大きさを予測して移動経路を決定しつつ、直近の障害物を確実に回避することができる出力動作を決定するようにしてもよい。
【００７７】
本実施形態においては、デッドロックからの回避動作を決定することができる。すなわち、移動体１０が囲い込みにより移動経路を確保できず、移動動作を決定できなくなる状態から回避する。デッドロックについては、動作設定情報にデッドロックの組み合わせ検出パターンを登録し、そのパターンに対応する出力動作を定義する。図１７に具体例を示す。移動体１０が矢印Ｘの方向を進行方向としている場合に、図１７（Ａ）のように検出対象物３０が検出されると、移動体１０が出力動作を決定することが困難となる。そこで、出力動作として図に示すような回転動作を定義する。
なお、移動体１０が回転できない物である場合は、後退、転回、Ｕターン等でもよい。
【００７８】
移動体１０が、矢印Ａ、Ｂで示すように左右のいずれかの方向に回転する場合に、左右の区画検出領域６１における検出値に応じて回転方向を特定する。すなわち、図１７（Ｂ）に示すようなパターンが検出された場合には、検出値が小さい右回転（矢印Ｂ）が選択されて出力動作として特定される。回転した後は、新たにセンサからの入力情報を得ることで検出パターンが変化し、デッドロックからの回避が可能となる。後退、転回、Ｕターン等を行う場合も同様に、検出値が小さい区画検出領域６１のスペースを優先的に使用して動作を行うように、出力動作を特定する。
【符号の説明】
【００７９】
１ 移動動作決定装置
１０ 移動体
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１４ ＨＤ
１５ 通信Ｉ／Ｆ
１６ 入出力Ｉ／Ｆ
２０ センサ
２１ ポテンシャル設定部
２２ 区画検出領域特定部
２３ 検出値算出部
２４ 出力動作特定部
２５ 動作決定部
２６ 検出領域記憶部
２７ 動作設定情報記憶部
２８ 出力動作統合部
３０ 検出対象物
５０ ポテンシャル領域
６０ 検出領域
６１ 区画検出領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の最適な移動動作を決定する移動動作決定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体（例えば、自動車、ロボット、ショッピングセンターのカート等）の自律移動に関する研究が注目されている。例えば、複数の自律移動型のロボットの相対位置情報を用いて、障害物を回避しつつ群れ行動を生成するアルゴリズムが開発されている（非特許文献１−３を参照）。非特許文献１−３に示す技術は、ロボットを中心とした周囲に、仲間を認識する範囲と障害物を認識する範囲とを４方向に設定し、各方向に向けて設置されたセンサにより仲間の有無や近設する物体の有無を検出し、得られた情報に基づいて仲間に近づく行動や障害物を回避する行動を行うことで群れ行動を実現する技術である。
【０００３】
また、自律移動に関する技術として特許文献１−３に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、支持手段によって変化した撮像手段の撮像方向に基づいて障害物の位置を移動面における位置に変換することにより、自分の周囲に存在する障害物の位置を正確に検出することができ、この移動面における障害物の位置に基づいて次の行動を決定すれば、確実に障害物を回避しながら自律的に行動することができるものである。特許文献２に示す技術は、簡単な構成により画像から高速に人の検出を行うと共に、画像世界に対する実世界における、撮像装置から人までの概略の位置を求めるものである。特許文献３に示す技術は、ポテンシャル法により障害物を回避しながら目標に向かって自律移動するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１７８６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１７８２２９号公報
【特許文献３】特開２００３−２４１８３６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】神酒勤，田代貴志、”単純な規則に基づく群れの誘導と制御”、第２１回ファジィシステムシンポジウム講演論文集、２１ｓｔ、９Ａ３−４、２００５年９月
【非特許文献２】神酒勤，中村哲也，小林秀行、”限られたローカル情報に基づく群れ行動の自律的生成”、第２２回ファジィシステムシンポジウム講演論文集、２２ｎｄ、８Ｄ１−４、２００６年９月
【非特許文献３】長尾将義，神酒勤、”ローカルな情報に基づく群れ行動アルゴリズムの自律移動ロボット群への実装”、第２４回ファジィシステムシンポジウム講演論文集、２４ｔｈ、ＴＣ２−２、２００８年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記各技術は移動体の近辺にある対象物を検出して、障害物を回避することができるものの、検出した対象物に対してどの程度近づけるかといったことや、目的に応じて異なる回避行動を取るといったことまで考慮されたものではなく、また、行動パターンの追加、変更、削除といったことを簡潔に行うことができるものではないため、無駄な移動を排除して障害物等を確実に回避しつつ、移動体が移動できる最適な経路を決定するには不十分な技術である。
【０００７】
本発明は、簡素化された構成で確実に障害物を回避し、移動体の最適な経路を決定すると共に、様々な目的に応じた適応的な行動選択を行うことができる移動動作決定装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示する移動動作決定装置は、移動体に備えられ、当該移動体の移動動作を決定する移動動作決定装置において、前記移動体の近傍における移動物及び／又は固定物を検出対象物として検出し、少なくとも前記検出対象物の位置及び大きさの情報を取得するセンサと、前記センサが取得した検出対象物の大きさに応じて、当該検出対象物のポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定するポテンシャル設定手段と、前記移動体の位置から所定の範囲である検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報を記憶する検出領域記憶手段と、前記ポテンシャル設定手段が設定したポテンシャル領域の一部又は全部を含んでいる前記区画検出領域を特定する区画検出領域特定手段と、前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域ごとに、当該区画検出領域に含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出手段と、前記検出領域において前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在する区画検出領域と前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在しない区画検出領域との組み合わせ検出パターン、及び当該組み合わせ検出パターンに対応する前記移動体の出力動作が設定された動作設定情報を記憶する動作設定情報記憶手段と、前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域のうち、前記検出値算出手段が算出した検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である前記区画検出領域のパターンと、前記動作設定情報記憶手段が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、前記移動体の出力動作を特定する出力動作特定手段と、前記出力動作決定手段が特定した出力動作に対して、前記検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定手段とを備えるものである。
【０００９】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、移動体の近傍で検出された検出対象物のポテンシャル値とポテンシャル領域とを設定し、移動体の位置から所定の範囲となる検出領域を区画した複数の区画検出領域ごとに、設定されたポテンシャルに基づいて検出値を算出し、区画検出領域のうち検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である区画検出領域のパターンと、予め用意されている区画検出領域における検出対象物のポテンシャルの有無の組み合わせ検出パターンとから移動体の出力動作を特定し、特定された出力動作を検出値に基づいて最適化するため、移動体近傍の検出対象物の有無だけではなく、その移動体から所定の範囲の検出領域における区画検出領域ごとのポテンシャルに応じて、パターンマッチング等の簡素化された処理により出力動作の特定を行うことができると共に、特定された出力動作をポテンシャルに応じて最適化して出力動作を決定することができ、無駄な廻り込み等を行うことなく検出対象物を確実に回避して目的地に向けた最適な移動経路を決定することができるという効果を奏する。
【００１０】
また、組み合わせ検出パターンに応じて出力動作が定義されている動作設定情報は、移動体の動作を設定するためのルールを並列的に追加することができるため適応性が非常に高くなると共に、例えば定義テーブルを参照するＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）方式を用いることで、高速処理を実装することができるという効果を奏する。
【００１１】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記検出領域記憶手段が、異なる大きさの複数の検出領域を特定する情報を記憶し、前記動作決定手段が、前記異なる検出領域ごとに前記移動体の出力動作を最適化して決定し、前記異なる検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合手段を備えるものである。
【００１２】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、異なる大きさの検出領域ご
とに最適な出力動作が決定され、それぞれの出力動作を統合して移動経路が決定されるため、例えば、大きい検出領域により特定される大まかな移動経路や小さい検出領域により特定される障害物の回避動作のように、検出領域に応じた様々な要因を考慮して最適な移動経路を決定することができるという効果を奏する。
【００１３】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記出力動作統合手段が、ファジィ推論を用いて出力動作を統合するものである。
【００１４】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、ファジィ推論を用いて出力動作を統合するため、少ない情報量でも推論により移動経路を求めることができ、またルールを追加することで推論の精度を上げて最適な移動経路を求めることができるという効果を奏する。
【００１５】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記動作設定情報記憶手段が、前記異なる検出領域ごとに異なる前記出力動作が設定された動作設定情報を記憶し、前記出力動作統合手段が、前記異なる検出領域のうち最小の当該検出領域に対して設定された出力動作を最優先とした重み付けに基づいて、出力動作を統合するものである。
【００１６】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、最小の検出領域に対して設定された出力動作を最優先にして、出力動作の統合を行うため、移動体に最も接近している検出対象物に対する移動動作を最優先にすることができ、検出対象物との衝突を確実に回避して適切な移動動作を決定することができるという効果を奏する。
【００１７】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記センサが検出した検出対象物を、前記移動体が追尾するための標的となる標的対象物と、前記移動体の移動動作の障害となる障害物とに区分する検出対象区分手段を備え、前記検出領域記憶手段が、前記標的対象物を追尾するための第１の検出領域及び前記障害物を回避するための第２の検出領域を特定する情報を記憶し、前記第１の検出領域及び第２の検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合手段を備えるものである。
【００１８】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、検出対象物を追尾の対象となる標的対象物と障害の対象となる障害物とに区分し、標的対象物を追尾するための検出領域に対して設定された出力動作と、障害物を回避するための検出領域に対して設定された出力動作とを統合するため、標的対象物を追尾しつつ障害物を回避する最適な移動経路を決定することができるという効果を奏する。
【００１９】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記第１の検出領域が、前記２の検出領域よりも大きく設定され、前記出力動作統合手段が、前記第２の検出領域に対して設定された出力動作を優先した重み付けに基づいて、出力動作を統合するものである。
【００２０】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、標的対象物を追尾するための検出領域が大きく設定され、障害物を回避するための検出領域が小さく設定され、障害物を回避するための出力動作を優先した移動動作が決定されるため、障害物を確実に回避しつつ、標的対象物を追尾することができるという効果を奏する。
【００２１】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記ポテンシャル設定手段が、前記ポテンシャル値を前記検出対象物の中心から外側にいくにしたがって小さく設定し、前記ポテンシャル領域を前記検出対象物の大きさ以上の大きさであって、当該検出対象物の全てを含んで設定するものである。
【００２２】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、ポテンシャル値を検出対象物の中心から外側にいくにしたがって小さく設定し、ポテンシャル領域を検出対象物の大きさ以上の大きさであって、検出対象物の全てを含んで設定するため、ポテンシャル値とポテンシャル領域により検出対象物に近づける範囲を設定することができ、障害物を回避するような場合に大きく廻り込んでしまうような無駄な移動を削減し、効率的な移動動作を決定することが可能になるという効果を奏する。
【００２３】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記検出対象物の種類、材質、表面の状態及び／又は移動速度に応じて、前記検出対象物の中心から外側にいくにしたがってポテンシャル値を小さく設定する度合いを異ならせるものである。
【００２４】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、検出対象物の種類、材質、表面の状態及び／又は移動速度に応じて、検出対象物の中心から外側にいくにしたがってポテンシャル値を小さく設定する度合い（減少率とする）を異ならせるため、移動速度が速い検出対象物や近づくと危険度が高い検出対象物については、減少率に応じてポテンシャル領域を大きくすることができ、移動体が近づくことができる検出対象物の範囲を適切に設定することができるという効果を奏する。
【００２５】
本願に開示する移動動作決定装置は、前記設定されたポテンシャル領域のうち、前記検出対象物の外部領域に設定されたポテンシャル領域であって、予め設定された閾値よりも小さいポテンシャル値である領域を、前記移動体が通過可能な通過余裕領域として設定するものである。
【００２６】
このように、本願に開示する移動動作決定装置においては、ポテンシャル領域のうち、検出対象物の外部領域に設定されたポテンシャル領域であって、予め設定された閾値よりも小さいポテンシャル値である領域を、移動体が通過可能な通過余裕領域として設定するため、ポテンシャル領域内であっても移動体が通過することができる範囲が設定され、２つの障害物を回避するような場合に、必ずしも廻り込みを行うことなく、それぞれの障害物の間を通り抜けるような移動経路を決定することが可能になり、より最適な移動経路決定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態に係る移動動作決定装置のハードウェア構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る移動動作決定装置におけるセンサが検出した検出対象物を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る移動動作決定装置におけるポテンシャルの設定を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る移動動作決定装置における検出対象物のポテンシャルの模式図である。
【図６】第１の実施形態に係る移動動作決定装置における区画検出領域を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る移動動作決定装置において算出された検出値を示す図である。
【図８】第１の本実施形態に係る移動動作決定装置における区画検出領域の組み合わせパターンを示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る移動動作決定装置における出力動作を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る移動動作決定装置における通過余裕を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係る移動動作決定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロック図である。
【図１３】第２の実施形態に係る移動動作決定装置の異なる検出領域ごとの移動動作を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係る移動動作決定装置の異なる検出領域の設定を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る移動動作決定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】その他の実施形態に係る移動動作決定装置における追尾処理を示す図である。
【図１７】その他の実施形態に係る移動動作決定装置におけるデッドロック回避の動作を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。また、以下の実施の形態では、主に装置について説明するが、所謂当業者であれば明らかな通り、本発明は方法、及び、コンピュータを動作させるためのプログラムとしても実施できる。また、本発明はハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェア及びソフトウェアの実施形態で実施可能である。プログラムは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光記憶装置、または、磁気記憶装置等の任意のコンピュータ可読媒体に記録できる。さらに、プログラムはネットワークを介した他のコンピュータに記録することができる。
【００２９】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る移動動作決定装置について、図１ないし図１１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る移動動作決定装置のハードウェア構成図、図２は、本実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロック図、図３は、本実施形態に係る移動動作決定装置におけるセンサが検出した検出対象物を示す図、図４は、本実施形態に係る移動動作決定装置におけるポテンシャルの設定を示す図、図５は、本実施形態に係る移動動作決定装置における検出対象物のポテンシャルの模式図、図６は、本実施形態に係る移動動作決定装置における区画検出領域を示す図、図７は、本実施形態に係る移動動作決定装置において算出された検出値を示す図、図８は、本実施形態に係る移動動作決定装置における区画検出領域の組み合わせパターンを示す図、図９は、本実施形態に係る移動動作決定装置における出力動作を示す図、図１０は、本実施形態に係る移動動作決定装置における通過余裕を示す図、図１１は、本実施形態に係る移動動作決定装置の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
本実施形態に係る移動動作決定装置は、移動体の近傍で検出される検出対象物（例えば、移動体が移動する際に障害となる障害物、移動体が追跡する標的となる標的対象物等であって、移動物又は移動しない固定物とする）の位置や大きさの情報に基づいて、移動体の移動経路を決定するものである。以下、本実施形態に係る移動動作決定装置の構成について説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る移動動作決定装置のハードウェア構成を示す。移動動作決定装置１は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、ハードディスク（ＨＤとする）１４、通信Ｉ／Ｆ１５、及び入出力Ｉ／Ｆ１６を備える。ＲＯＭ１３やＨＤ１４には、オペレーティングシステムや各種プログラム（例えば、移動動作決定プログラム等）が格納されており、必要に応じてＲＡＭ１２に読み出され、ＣＰＵ１１により各プログラムが実行される。通信Ｉ／Ｆ１５は、他の装置（例えば、移動体制御装置、移動体、他の移動体等）と通信を行うためのインタフェースである。入出力Ｉ／Ｆ１６は、キーボードやマウス等の
入力機器からの入力を受け付けたり、プリンタやディスプレイ等にデータを出力するためのインタフェースである。この入出力Ｉ／Ｆ１６としてＵＳＢやＲＳ２３２Ｃ等が用いられる。また、必要に応じて、光磁気ディスク、フロッピーディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等のリムーバブルディスクに対応したドライブを接続することができる。
【００３２】
図２は、本実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロックを示す。移動動作決定装置１は、センサ２０で検出された検出対象物の位置及び大きさの情報に基づいて検出対象物のポテンシャル（ポテンシャル領域とポテンシャル値）を設定するポテンシャル設定部２１と、移動体１０の位置から所定の範囲に設定される検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報が記憶されている検出領域記憶部２６と、検出対象物に設定されたポテンシャル及び検出領域記憶部２６に記憶されている区画検出領域を特定する情報に基づいて、ポテンシャル領域を含んでいる区画検出領域を特定する区画検出領域特定部２２と、区画検出領域に含まれているポテンシャル領域のポテンシャル値を検出値として区画検出領域ごとに算出する検出値算出部２３と、検出領域において検出対象物が存在する区画検出領域と検出対象物が存在しない区画検出領域との組み合わせからなる組み合わせ検出パターン、及びこの組み合わせ検出パターンごとに対応する移動体１０の出力動作が定義された動作設定情報を記憶する動作設定情報記憶部２７と、区画検出領域特定部２２が特定した区画検出領域のうち、検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である区画検出領域のパターンと、動作設定情報記憶部２７が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、移動体の出力動作を特定する出力動作特定部２４と、特定された出力動作に対して、検出値に基づいて移動体１０の出力動作を最適化して決定する動作決定部２５とを備える。
【００３３】
センサ２０が検出する検出対象物について、図３を用いて説明する。図３は移動体１０及び検出対象物３０を俯瞰した場合の図である。センサ２０は、移動体１０の少なくとも進行方向の所定の角度の範囲内（例えば、１２０度〜１８０度程度以上）に存在する検出対象物３０の位置及び大きさを検出する。本実施形態においては、センサ２０をレーザレンジファインダとする。
【００３４】
なお、ここでは検出対象物３０を検出する範囲を移動体１０の進行方向に応じて限定しているが、移動体１０の移動形態（例えば、前後方向の移動、左右方向の移動、前後左右方向の移動等）に応じて検出範囲を設定するようにしてもよい。より好ましくは移動体１０の周囲３６０度の範囲で検出することである。
【００３５】
また、センサ２０は、少なくとも検出対象物３０の位置及び大きさを検出できるものであればよいが、形状や温度等も検出することができれば、後述するポテンシャルの設定処理をより正確に行うことができるため好ましい。
【００３６】
さらに、検出対象物をが何であるかを特定するために、画像情報を用いるようにしてもよい。この場合、画像情報を取得するための撮像装置と検出対象物を認識するための認識手段とを備えることとなる。
【００３７】
ポテンシャル設定部２１の処理について、図４を用いて説明する。図４にセンサ２０で検出された検出対象物に対してポテンシャルを設定した場合の例を示す。いずれの場合も、幅がｄである検出対象物の中心位置ｏに対して、外側方向に広がるようにポテンシャル領域ｓが設定され、ポテンシャル値は検出対象物の外側方向にいくに連れて次第に小さくなっている。また、検出対象物ごとに移動体１０が接近できる度合いを求めるための閾値が設定されており、ポテンシャル値が閾値以下である領域（領域ｔで示す）については、移動体１０が接近することができる領域となる。すなわち、検出対象物の種類や特徴等（人物、物、発熱体、硬度、材質、表面の状態、移動速度等）によって移動体１０が接近で
きる領域が制限されるため、ポテンシャル領域及びポテンシャル値の減少率、並びに閾値の設定により移動体１０が接近可能な領域を演算可能としている。
【００３８】
図３で示した検出対象物３０に対してポテンシャル設定部２１がポテンシャルを設定したものを図５に示す。図に示す通り、検出対象物３０自体の大きさよりも大きい領域のポテンシャル領域５０が設定される。
【００３９】
なお、このポテンシャル領域、ポテンシャル値、ポテンシャル値の減少率及び閾値等の設定は、動的に変更することができる。すなわち、時々刻々と状況が変わるにしたがって、それに対応して設定を変更することができるものである。
【００４０】
次に、検出領域記憶部２６に記憶される検出領域及び区画検出領域、並びに区画検出領域特定部２２の処理について、図６を用いて説明する。図６（Ａ）において、移動体１０の進行方向に対して検出領域６０と、検出領域６０を９等分した区画検出領域６１（６１ａないし６１ｉ）とが設定されている。この検出領域６０及び画検出領域６１を画定するための情報である画定境界線の情報が、検出領域記憶部２６に記憶されている。区画検出領域特定部２２は、図６（Ｂ）に示すように、検出対象物３０の位置及びそのポテンシャル領域に基づいて、ポテンシャル領域の一部又は全部が含まれている区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ（図中の黒色領域に相当）を特定する。
【００４１】
区画検出領域特定部２２により区画検出領域が特定されると、検出値算出部２３が、特定された区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄごとに検出値の算出を行う。検出値算出部２３の処理について、図７を用いて説明する。図７において、特定された区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄごとに、その領域内に含まれるポテンシャル量を０〜１の範囲で量子化して算出し、その値を検出値とする。ここでは、区画検出領域６１ａ＝０．６、区画検出領域６１ｂ＝０．１、区画検出領域６１ｃ＝０．８、区画検出領域６１ａ＝０．５となっている。算出された検出値は、後述する出力動作特定部２４及び動作決定部２５の処理の際に利用する。
【００４２】
なお、ここでは検出値を０〜１の間で多値化しているが、閾値を設けて２値化してもよい。また、例えば区画検出領域６１ｂのように検出値がある閾値（例えば、０．２とする）より小さい場合、移動体１０の移動には影響がないものと見なして０としてもよい。さらに、検出領域の形状は矩形に限定されず、多角形、円、楕円等の形状であってもよい。
【００４３】
次に、動作設定情報記憶部２７が記憶する動作設定情報について、図８を用いて説明する。図８は、検出領域６０において、検出対象物３０のポテンシャル領域５０の一部又は全部が含まれている区画検出領域６１と含まれていない区画検出領域６１との組み合わせからなる組み合わせ検出パターンの例示と、各組み合わせ検出パターンごとの移動体の出力動作を示している。黒で示す区画検出領域６１が、検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれる区画検出領域を示し、白で示す区画検出領域６１が、検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれない区画検出領域を示し、矢印が移動体１０の出力動作である。
【００４４】
例えば、図８（Ａ）の場合、区画検出領域６１ｃにのみ検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれている組み合わせ検出パターンが示され、この場合は移動体１０が矢印で示すように左斜め前方向を進行方向とする出力動作が定義されている。図８（Ｂ）の場合、区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃに検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれている組み合わせ検出パターンが示され、この場合は移動体１０が矢印で示すように左右いずれかの方向を進行方向とする出力動作が定義されている。図８（Ｃ）の場合、区画検出領域６１ａ、６１ｃ、６１ｄに検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれて
いる組み合わせ検出パターンが示され、この場合は移動体１０が矢印で示すように右斜め前方向（実線矢印で示す）又は若干右寄りの直進方向（点線矢印で示す）を進行方向とする出力動作が定義されている。図８（Ｄ）の場合、区画検出領域６１ａ、６１ｄ、６１ｇに検出対象物３０のポテンシャル領域５０が含まれている組み合わせ検出パターンが示され、この場合は移動体１０が矢印で示すように右斜め前方向の後に直進方向を進行方向とする出力動作が定義されている。なお、ここで示す動作設定情報は一例であり、組み合わせ検出パターンに応じた出力動作は自由に定義することが可能である。また、動作設定情報の追加、削除、変更等も管理者が任意に行うことができ、適応的な出力動作を定義することができるものである。
【００４５】
なお、図８の出力動作については、原則として実線で示す矢印が移動体１０の出力動作となるが、例外として点線で示す矢印を移動体１０の出力動作とするようにしてもよい。例えば、図８（Ｂ）の場合は、左右いずれかの方向に出力動作を特定することができるが、移動体１０の移動環境に応じていずれが選択されてもよい。また、図８（Ｃ）の場合は、区画検出領域６１ａ、６１ｄと区画検出領域６１ｃとの間を通り抜けられる場合のみ、点線で示す出力動作が選択されてもよい。
【００４６】
次に、出力動作特定部２４及び動作決定部２５の処理について、図９を用いて説明する。ここでは、図６で特定された区画検出領域及び図７で算出された検出値を用いた場合の出力動作特定部２４の処理について説明する。図６において、区画検出領域６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄが特定されているが、図７に示すように区画検出領域６１ｂについては検出値が０．１と非常に小さいため、移動体１０の移動動作に影響がないものとし、ここでは０と見なす。すなわち、図９（Ａ）に示すパターンが処理対象となる検出パターンである。この処理対象となる検出パターンと図８で示した動作設定情報の各組み合わせ検出パターンとを比較する。比較した結果、処理対象となる検出パターンと図８（Ｃ）の組み合わせ検出パターンが同じであることから、図８（Ｃ）で定義された出力動作が特定される。つまり、移動体１０が、区画検出領域６１ａ、６１ｄと区画検出領域６１ｃとの間を通り抜けられる場合は、図８（Ｃ）の点線の矢印の方向を進行方向とする出力動作が特定され、通り抜けられない場合は、図８（Ｃ）の実線の矢印の方向を進行方向とする出力動作が特定される。
【００４７】
ここで、検出値が０又は１で２値化されている場合は、上記で特定された図８（Ｃ）に示す出力動作を正式な出力値として決定してもよいが、ここでは検出値が多値化されているため、動作決定部２５が、上記で特定された出力動作を検出値に基づいて最適化する。その前に、移動体１０が、区画検出領域６１ａ、６１ｄと区画検出領域６１ｃとの間を通り抜けられるかどうかの判断を行う必要がある。
【００４８】
通り抜けの判断について図１０を用いて説明する。図１０において、検出対象物３０ａ、３０ｂのポテンシャル領域５０ａ、５０ｂが設定されている。前述したように、検出対象物３０には、その種類や特徴（例えば、材質、表面の状態等）に応じて接近可能な範囲を示すための閾値（安全度を示す閾値）が設定されている。図１０においては、検出対象物３０ｂに比べて検出対象物３０ａの方が接近しても安全であるとすると、図に示すように安全度を示す閾値が高く設定される。すなわち、検出対象物３０ａの方は、移動体１０の接近可能領域が広がる。一方、検出対象物３０ｂの方は、安全度を示す閾値が低く設定されているため、移動体１０の接近可能領域が狭まる。そして、これらの接近可能領域とポテンシャル領域５０ａ、５０ｂ外の領域とを合わせた領域が、移動体１０が通過することができる通過余裕領域として求められる。通過可能領域が移動体１０の幅以上である場合は、移動体１０が通り抜け可能であると判断する。
【００４９】
図９に戻って、移動体１０が、区画検出領域６１ａ、６１ｄと区画検出領域６１ｃとの
間を通り抜け可能であると判断されたとすると、図８（Ｃ）の点線の矢印の方向を進行方向とする出力動作が特定される。特定された出力動作に対して、動作決定部２５が検出値に基づく最適化を行う。すなわち、図８（Ｃ）の出力動作にしたがえば、若干右よりの直進方向を進行方向とするが、区画検出領域６１ｂの検出値、及び区画検出領域６１ａ、６１ｄの検出値を考慮することで、図９（Ｂ）に示すような出力動作に決定される。つまり、区画検出領域６１ｃの検出値は非常に大きい値であるため、移動体１０にとって大きな障害となるのに対し、区画検出領域６１ａ、６１ｄの検出値はそれほど大きい値ではないため、移動体１０にとってそれほど大きな障害とならない。このことを考慮して、図９（Ｂ）に示すように、出力動作が最適化されて決定される。
【００５０】
なお、最適化の演算については、様々な既存の技術を用いることができ、例えば、検出値に応じて進行方向の角度を変更するための重み付け係数を求めて最適化するような演算を行ってもよい。
【００５１】
また、検出対象物ごとにことなる閾値を設定するのではなく、閾値の値を固定値として検出対象物の間で同一に設定しておき、ポテンシャル領域及びその形状並びにポテンシャル値及びその減少率等を検出対象物の特徴に応じて設定するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、出力動作特定部２４は、例えば、区画検出領域特定部２２が特定した区画検出領域のうち、予め設定された閾値以上の検出値である区画検出領域のパターンと、動作設定情報記憶部２７が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較してもよいし、区画検出領域特定部２２が特定した区画検出領域のうち、アナログ的な関数で計算し、その後量子化して決定した検出値の区画検出領域のパターンと、動作設定情報記憶部２７が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較してもよい。
【００５３】
以上が本実施形態に係る移動動作決定装置の構成の説明である。
【００５４】
次に、本実施形態に係る移動動作決定装置の動作について、図１１を用いて説明する。図１１において、まず、センサ２０が検出対象物３０を検出し、その位置及び大きさの情報を入力する（Ｓ１１１）。ポテンシャル設定部２１が入力された情報に基づいて、各検出対象物３０に対してポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定する（Ｓ１１２）。区画検出領域特定部２２が、予め用意されている検出領域記憶部２６に記憶された検出領域６０及び区画検出領域６１を特定する情報と、設定されたポテンシャル領域とに基づいて、ポテンシャル領域が含まれている区画検出領域を特定し（Ｓ１１３）、検出値算出部２３が、特定された区画検出領域ごとに、ポテンシャル量を検出値として算出する（Ｓ１１４）。
【００５５】
出力動作特定部２４が、動作設定情報記憶部２７に記憶されている区画検出領域におけるポテンシャルの有無の組み合わせ検出パターンと、Ｓ１１３で特定された区画検出領域の検出パターンとを比較し（Ｓ１１５）、組み合わせ検出パターンに対応して定義されている出力動作を特定する（Ｓ１１６）。このとき、検出値が所定の閾値以下の区画検出領域については、検出値を０としてパターンの比較を行う。動作決定部２５が、特定された出力動作について、検出値に応じて最適化を行い移動体１０の出力動作を決定して（Ｓ１１７）、処理を終了する。
【００５６】
なお、検出領域記憶部２６に記憶される検出領域及び区画検出領域の大きさ、形状、検出領域における区画検出領域の数、及び検出領域の設定方向は、移動体の移動環境、移動速度、種類、及び特徴（例えば、材質、表面の状態）等に応じて管理者が任意に登録することができるものである。また、動作設定情報記憶部２７に記憶される組み合わせ検出パターン、及びそれに応じた出力動作についても、移動体の移動環境、移動速度、種類、及
び特徴、並びに、検出対象物の移動速度、種類、及び特徴等に応じて管理者が任意に定義することができ、追加、削除、変更等も自由に行うことができるものである。
【００５７】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る移動動作決定装置について、図１２ないし図１５を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係る移動動作決定装置の機能ブロック図、図１３は、本実施形態に係る移動動作決定装置の異なる検出領域ごとの移動動作を示す図、図１４は、本実施形態に係る移動動作決定装置の異なる検出領域の設定を示す図、図１５は、本実施形態に係る移動動作決定装置の動作を示すフローチャートである。
【００５８】
本実施形態に係る移動動作決定装置は、前記第１の実施形態に係る移動動作決定装置の機能を拡張したものであり、大きさが異なる複数の検出領域を設定し、各検出領域毎の出力動作を統合するものである。
【００５９】
なお、本実施形態に係る移動動作決定装置において、前記第１の実施形態と重複する説明については省略する。
【００６０】
図１２において、第１の実施形態に係る移動動作決定装置の構成（図２）と異なるのは、検出領域記憶部２６が、異なる大きさの複数の検出領域を特定するための情報と各検出領域を複数に区画している区画検出領域を特定するための情報とを記憶し、検出値算出部２３、出力動作特定部２４及び動作決定部２５が、各検出領域ごとにそれぞれの処理を実行し、各検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合部２８を備えることである。
【００６１】
検出領域記憶部２６は、図１３に示すように、異なる大きさの検出領域６０Ａ、６０Ｂを特定するための情報（画定境界線）と、各検出領域６０Ａ、６０Ｂを９等分した区画検出領域６１Ａ（６１１Ａ〜６１９Ａ）、６１Ｂ（６１１Ｂ〜６１９Ｂ）を特定するための情報（画定境界線）とを記憶している。検出領域６０Ａ、６０Ｂの大きさは、その目的に応じて設定されており、ここでは、検出領域６０Ａは予測レンジ、検出領域６０Ｂは回避レンジとしている。その他、後述する追従レンジと回避レンジというような設定も可能である。
【００６２】
区画検出領域特定部２２は、各検出領域６０Ａ、６０Ｂごとにポテンシャル領域が含まれている区画検出領域６１Ａ（６１１Ａ、６１３Ａ、６１４Ａ、６１５Ａ、６１７Ａ、６１８Ａ）、６１Ｂ（６１１Ｂ、６１４Ｂ）を特定し、検出値算出部２３が、特定された区画検出領域６１Ａ、６１Ｂごとに検出値を算出する。特定された区画検出領域６１Ａ、６１Ｂ、それらの検出値、及び動作設定情報記憶部２７に記憶されている動作設定情報に基づいて、出力動作特定部２４が、検出領域６０Ａ、６０Ｂごとに出力動作を特定する。
【００６３】
ここで、動作設定情報記憶部２７に記憶されている動作設定情報は、各検出領域６０Ａ、６０Ｂごとに、それぞれの目的に応じた出力動作が定義されている。図１３の場合、検出領域６０Ａについては、予測レンジであるため、第１の実施形態の場合と同様に検出対象物３０の横や間を通り抜けるような出力動作が定義されており、検出領域６０Ｂについては、回避レンジであるため、検出対象物３０を確実に避けて回避する出力動作が定義されている。つまり、図１３のように検出対象物３０が検出されている場合、検出領域６０Ａについては矢印Ａのように右奥と一番手前の検出対象物３０の間を通り抜ける出力動作が特定され、検出領域６０Ｂについては矢印Ｂのように一番手前の検出対象物３０を確実に回避できる出力動作が特定される。
【００６４】
特定された出力動作に対して、動作決定部２５が第１の実施形態の場合と同様に最適化
を行い検出領域６０Ａ、６０Ｂごとに移動体１０の出力動作を決定する。出力動作統合部２８は、決定された出力動作をベクトルの合成により統合する。このとき、検出領域６０Ａ、６０Ｂに応じて優先度を設定する。すなわち、予測レンジと回避レンジとでは、検出対象物３０を確実に回避する必要がある回避レンジに対応する出力動作を優先して採用したほうがよい。そこで、図１３に示すように、優先度を寄与係数αで表現する。この寄与係数αは、予測レンジの大きさに依存し、回避レンジに対する距離に応じて、遠いほど小さく設定される。寄与係数αを考慮して求めたベクトルの合成が図１３に示す矢印Ｃである。ベクトルを合成する際には、例えばファジィ推論やニューラルネットワーク等を用いた統合を行うことが可能である。
【００６５】
なお、図１３に示すように、検出領域ごとの優先度については、大きさが小さい検出領域に対応する出力動作ほど採用の優先度が高くなるように寄与係数（重み付け係数等）が設定されるようにすることで、移動体１０に近い検出対象物３０に対する移動動作が優先的に特定され、より適切な移動動作を決定することが可能となる。また、検出領域の数は２つ以上であればいくつ設定されてもよく、大きい検出領域ほど遠い未来の移動動作の予測に用いることが可能となる。
【００６６】
さらに、複数の検出領域と区画検出領域の関係を図１４に示すように設定することもできる。すなわち、区画検出領域６１の大きさを各検出領域６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃの間で同一の大きさにし、区画検出領域６１が含まれる個数を各検出領域ごとに異ならせる。図１４の場合は、検出領域６０Ａは４２個の区画検出領域６１からなり、検出領域６０Ｂは２５個の区画検出領域６１からなり、検出領域６０Ｃは９個の区画検出領域６１からなる。このように、区画検出領域の大きさを基本単位として各検出領域の大きさを設定することで、各区画検出領域及び各検出領域の先頭アドレスへのアクセスを容易にすることができ、処理が簡素化される。
【００６７】
次に、本実施形態に係る移動動作決定装置の動作について図１５を用いて説明する。図１５において、まず、センサ２０が検出対象物３０を検出し、その位置及び大きさの情報を入力する（Ｓ１５１）。ポテンシャル設定部２１が入力された情報に基づいて、各検出対象物３０に対してポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定する（Ｓ１５２）。区画検出領域特定部２２が、予め用意されている検出領域記憶部２６に記憶された大きさが異なる複数の検出領域６０及びその区画検出領域６１を特定する情報と、設定されたポテンシャル領域とに基づいて、ポテンシャル領域が含まれている区画検出領域６１を各検出領域６０ごとに特定し（Ｓ１５３）、検出値算出部２３が、各検出領域６０ごとに特定された区画検出領域６１のポテンシャル量を検出値として算出する（Ｓ１５４）。
【００６８】
出力動作特定部２４が、動作設定情報記憶部２７に記憶されている区画検出領域６１におけるポテンシャルの有無の組み合わせ検出パターンと、Ｓ１５３で特定された区画検出領域６１の検出パターンとを各検出領域６０ごとに比較し（Ｓ１５５）、組み合わせ検出パターンに対応して定義されている出力動作を各検出領域６０ごとに特定する（Ｓ１５６）。このとき、検出値が所定の閾値以下の区画検出領域６１については、検出値を０としてパターンの比較を行う。動作決定部２５が、特定された出力動作について、検出値に応じて最適化を行い、検出領域６０ごとに移動体１０の出力動作を決定する（Ｓ１５７）。出力動作統合部２８が、各検出領域６０ごとに決定された出力動作を、レンジの大きさ及び最小レンジに対する距離に応じて設定された寄与係数に基づいて、ファジィ推論を用いて統合し、移動経路が決定されて（Ｓ１５８）、処理を終了する。
【００６９】
なお、例えば、検出領域の外から不意に検出領域内に入ってきたものに対して緊急停止して対応するために、近距離用の近接センサ（例えば、赤外線センサ等）を備え、出力動作統合部２８が、検出領域における出力動作と緊急停止用の動作とを統合して行動が決定
されるようにしてもよい。
また、出力動作統合部２８が、過去の複数の出力動作のパターンを統合して決定された出力動作を未来の予測動作として求めるようにしてもよい。
このように、目的に応じて大きさが異なる複数の検出領域を設定し、それぞれの出力動作を統合することで、最適な移動動作を決定することができる。
【００７０】
（その他の実施形態）
本実施形態に係る移動動作決定装置について、図１６及び図１７を用いて説明する。上記第２の実施形態においては、検出領域６０Ａ、６０Ｂをそれぞれ予測レンジ、回避レンジとし、各検出領域に対応する出力動作を統合する処理を説明したが、ここでは検出領域６０Ａ、６０Ｂをそれぞれ追尾レンジ、回避レンジとし、標的対象物を追尾しつつ最適な移動経路を決定する。
【００７１】
追尾処理について具体的に説明する。追尾処理を行う場合、複数の検出対象物３０の中から、移動体１０が追尾するための標的となる標的対象物と、移動体１０の移動動作の障害となる障害物とに区分する必要がある。そこで、移動動作決定装置１は、検出対象物３０を区分する処理を行う検出対象区分部を備える。標的対象物は、所定の特徴（例えば、形状、大きさ、色、速度、発光、温度等）を有しており、センサ２０がこれらの特徴のいずれか一又は複数を検出できるものとする。
【００７２】
検出対象区分部は、センサ２０からの入力情報を受け付け、センサ２０が検出した標的対象物の特徴と、予め登録されている標的対象物の特徴情報とを比較し、同一の特徴を有する検出対象物３０を標的対象物とし、同一の特徴を有しない検出対象物３０を障害物に区分する。区分された結果情報は、出力動作特定部２４に入力され、標的対象物に対する出力動作と障害物に対する出力動作とが特定される。
【００７３】
検出領域記憶部２６には、標的対象物を検出するための検出領域を特定するための情報と、障害物を検出するための検出領域を特定するための情報とが記憶されている。それぞれの検出領域の大きさは、同じであってもよいし異なっていてもよいが、追尾レンジが大きく、回避レンジが小さく設定されていることが望ましい。動作設定情報記憶部２７には、検出領域ごとに出力動作が定義された動作設定情報が記憶されているが、検出領域の大きさに応じて（追尾レンジ、回避レンジに応じて）、それぞれに対応する出力動作が定義されている。すなわち、追尾レンジとなる検出領域に対応する出力動作は、標的対象物を追尾するように組み合わせ検出パターンに応じた出力動作が定義されており、回避レンジとなる検出領域に対応する出力動作は、障害物を回避するように組み合わせ検出パターンに応じた出力動作が定義されている。その他の処理部は、図１２に示した各処理部と同様の処理を行う。
【００７４】
図１６に追尾処理の具体例を示す。図１６（Ａ）において、検出領域６０Ａが追尾レンジで、検出領域６０Ｂが回避レンジである。また、検出対象物３０Ａが標的対象物であり、その他の検出対象物３０は障害物である。図１６（Ａ）に示す矢印Ａは、検出領域６０Ａで標的対象物を検出した場合の出力動作を示しており、移動体１０が検出対象物３０Ａを追尾するような出力動作が特定される。その後時間が経過して、図１６（Ｂ）に示すような状態になると（標的対象物が左に移動すると共に移動体１０がそれを追尾して移動したとする）、追尾レンジである検出領域６０Ａに対応する出力動作は矢印Ａのように決定され、回避レンジである検出領域６０Ｂに対応する出力動作は矢印Ｂのように決定される。出力動作統合部２８が矢印Ａのベクトルと矢印Ｂのベクトルを統合し、最終的に矢印Ｃの出力動作が得られる。
【００７５】
なお、ここでは標的対象物を追尾しながら、最適な経路を決定するものとしているが、
例えば地図情報を用いることで、地図上の任意の位置を最終目標として設定し、その最終目標を標的対象として最適な経路を決定するようにしてもよい。
【００７６】
このように、単に障害物を回避するだけでなく、標的対象物を追尾しつつ障害物を確実に回避する最適な移動動作を決定することができる。なお、この追尾処理においても上記と同様に、検出領域が小さい回避レンジに対応する出力動作の優先度が高くなるように寄与係数が設定されることが望ましい。また、追尾レンジ、回避レンジだけでなく、予測レンジを加えることで、標的対象物を追尾すると共に、遠方の障害物の位置、大きさを予測して移動経路を決定しつつ、直近の障害物を確実に回避することができる出力動作を決定するようにしてもよい。
【００７７】
本実施形態においては、デッドロックからの回避動作を決定することができる。すなわち、移動体１０が囲い込みにより移動経路を確保できず、移動動作を決定できなくなる状態から回避する。デッドロックについては、動作設定情報にデッドロックの組み合わせ検出パターンを登録し、そのパターンに対応する出力動作を定義する。図１７に具体例を示す。移動体１０が矢印Ｘの方向を進行方向としている場合に、図１７（Ａ）のように検出対象物３０が検出されると、移動体１０が出力動作を決定することが困難となる。そこで、出力動作として図に示すような回転動作を定義する。
なお、移動体１０が回転できない物である場合は、後退、転回、Ｕターン等でもよい。
【００７８】
移動体１０が、矢印Ａ、Ｂで示すように左右のいずれかの方向に回転する場合に、左右の区画検出領域６１における検出値に応じて回転方向を特定する。すなわち、図１７（Ｂ）に示すようなパターンが検出された場合には、検出値が小さい右回転（矢印Ｂ）が選択されて出力動作として特定される。回転した後は、新たにセンサからの入力情報を得ることで検出パターンが変化し、デッドロックからの回避が可能となる。後退、転回、Ｕターン等を行う場合も同様に、検出値が小さい区画検出領域６１のスペースを優先的に使用して動作を行うように、出力動作を特定する。
【符号の説明】
【００７９】
１ 移動動作決定装置
１０ 移動体
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１４ ＨＤ
１５ 通信Ｉ／Ｆ
１６ 入出力Ｉ／Ｆ
２０ センサ
２１ ポテンシャル設定部
２２ 区画検出領域特定部
２３ 検出値算出部
２４ 出力動作特定部
２５ 動作決定部
２６ 検出領域記憶部
２７ 動作設定情報記憶部
２８ 出力動作統合部
３０ 検出対象物
５０ ポテンシャル領域
６０ 検出領域
６１ 区画検出領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に備えられ、当該移動体の移動動作を決定する移動動作決定装置において、
前記移動体の近傍における移動物及び／又は固定物を検出対象物として検出し、少なくとも前記検出対象物の位置及び大きさの情報を取得するセンサと、
前記センサが取得した検出対象物の大きさに応じて、当該検出対象物のポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定するポテンシャル設定手段と、
前記移動体の位置から所定の範囲である検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報を記憶する検出領域記憶手段と、
前記ポテンシャル設定手段が設定したポテンシャル領域の一部又は全部を含んでいる前記区画検出領域を特定する区画検出領域特定手段と、
前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域ごとに、当該区画検出領域に含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出手段と、
前記検出領域において前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在する区画検出領域と前記検出対象物のポテンシャル領域が存在しない区画検出領域との組み合わせ検出パターン、及び当該組み合わせ検出パターンに対応する前記移動体の出力動作が設定された動作設定情報を記憶する動作設定情報記憶手段と、
前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域のうち、前記検出値算出手段が算出した検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である前記区画検出領域のパターンと、前記動作設定情報記憶手段が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、前記移動体の出力動作を特定する出力動作特定手段と、
前記出力動作決定手段が特定した出力動作に対して、前記検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定手段とを備えることを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動動作決定装置において、
前記検出領域記憶手段が、異なる大きさの複数の検出領域を特定する情報を記憶し、前記動作決定手段が、前記異なる検出領域ごとに前記移動体の出力動作を最適化して決定し、
前記異なる検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合手段を備えることを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の移動動作決定装置において、
前記出力動作統合手段が、ファジィ推論を用いて出力動作を統合することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の移動動作決定装置において、
前記動作設定情報記憶手段が、前記異なる検出領域ごとに異なる前記出力動作が設定された動作設定情報を記憶し、
前記出力動作統合手段が、前記異なる検出領域のうち最小の当該検出領域に対して設定された出力動作を最優先とした重み付けに基づいて、出力動作を統合することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の移動動作決定装置において、
前記センサが検出した検出対象物を、前記移動体が追尾するための標的となる標的対象物と、前記移動体の移動動作の障害となる障害物とに区分する検出対象区分手段を備え、
前記検出領域記憶手段が、前記標的対象物を追尾するための第１の検出領域及び前記障害物を回避するための第２の検出領域を特定する情報を記憶し、
前記第１の検出領域及び第２の検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合手段を備えることを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の移動動作決定装置において、
前記第１の検出領域が、前記２の検出領域よりも大きく設定され、
前記出力動作統合手段が、前記第２の検出領域に対して設定された出力動作を優先した重み付けに基づいて、出力動作を統合することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の移動動作決定装置において、
前記ポテンシャル設定手段が、前記ポテンシャル値を前記検出対象物の中心から外側にいくにしたがって小さく設定し、前記ポテンシャル領域を前記検出対象物の大きさ以上の大きさであって、当該検出対象物の全てを含んで設定することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の移動動作決定装置において、
前記検出対象物の種類、材質、表面の状態及び／又は移動速度に応じて、前記検出対象物の中心から外側にいくにしたがってポテンシャル値を小さく設定する度合いを異ならせることを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の移動動作決定装置において、
前記設定されたポテンシャル領域のうち、前記検出対象物の外部領域に設定されたポテンシャル領域であって、予め設定された閾値よりも小さいポテンシャル値である領域を、前記移動体が通過可能な通過余裕領域として設定することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項１０】
コンピュータが、移動体の移動動作を決定する移動動作決定方法において、
センサが前記移動体の近傍における移動物及び／又は固定物を検出対象物として検出し、少なくとも前記検出対象物の位置及び大きさの情報を取得する情報取得ステップと、
前記取得した検出対象物の大きさに応じて、当該検出対象物のポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定するポテンシャル設定ステップと、
前記移動体の位置から所定の範囲である検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報が記憶されており、前記ポテンシャル設定手段が設定したポテンシャル領域の一部又は全部を含んでいる前記区画検出領域を特定する区画検出領域特定ステップと、
前記区画検出領域特定ステップが特定した区画検出領域ごとに、当該区画検出領域に含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出ステップと、
前記検出領域において前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在する区画検出領域と前記検出対象物のポテンシャル領域が存在しない区画検出領域との組み合わせ検出パターン、及び当該組み合わせ検出パターンに対応する前記移動体の出力動作が設定された動作設定情報が記憶されており、前記区画検出領域特定ステップが特定した区画検出領域のうち、前記検出値算出ステップで算出された検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である前記区画検出領域のパターンと、前記動作設定情報における区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、前記移動体の出力動作を特定する出力動作特定ステップと、
前記出力動作決定ステップが特定した出力動作に対して、前記検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定ステップとを含むことを特徴とする移動動作決定方法。
【請求項１１】
コンピュータを移動体の移動動作を決定するように機能させる移動動作決定プログラムにおいて、
センサが前記移動体の近傍における移動物及び／又は固定物を検出対象物として検出し、少なくとも前記検出対象物の位置及び大きさの情報を取得する情報取得手段、
前記情報取得手段が取得した検出対象物の大きさに応じて、当該検出対象物のポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定するポテンシャル設定手段、
前記移動体の位置から所定の範囲である検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報を記憶する検出領域記憶手段、
前記ポテンシャル設定手段が設定したポテンシャル領域の一部又は全部を含んでいる前記区画検出領域を特定する区画検出領域特定手段、
前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域ごとに、当該区画検出領域に含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出手段、
前記検出領域において前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在する区画検出領域と前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在しない区画検出領域との組み合わせ検出パターン、及び当該組み合わせ検出パターンに対応する前記移動体の出力動作が設定された動作設定情報を記憶する動作設定情報記憶手段、
前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域のうち、前記検出値算出手段が算出した検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である前記区画検出領域のパターンと、前記動作設定情報記憶手段が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、前記移動体の出力動作を特定する出力動作特定手段、
前記出力動作決定手段が特定した出力動作に対して、前記検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定手段としてコンピュータを機能させる移動動作決定プログラム。
【請求項１】
移動体に備えられ、当該移動体の移動動作を決定する移動動作決定装置において、
前記移動体の近傍における移動物及び／又は固定物を検出対象物として検出し、少なくとも前記検出対象物の位置及び大きさの情報を取得するセンサと、
前記センサが取得した検出対象物の大きさに応じて、当該検出対象物のポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定するポテンシャル設定手段と、
前記移動体の位置から所定の範囲である検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報を記憶する検出領域記憶手段と、
前記ポテンシャル設定手段が設定したポテンシャル領域の一部又は全部を含んでいる前記区画検出領域を特定する区画検出領域特定手段と、
前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域ごとに、当該区画検出領域に含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出手段と、
前記検出領域において前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在する区画検出領域と前記検出対象物のポテンシャル領域が存在しない区画検出領域との組み合わせ検出パターン、及び当該組み合わせ検出パターンに対応する前記移動体の出力動作が設定された動作設定情報を記憶する動作設定情報記憶手段と、
前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域のうち、前記検出値算出手段が算出した検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である前記区画検出領域のパターンと、前記動作設定情報記憶手段が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、前記移動体の出力動作を特定する出力動作特定手段と、
前記出力動作決定手段が特定した出力動作に対して、前記検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定手段とを備えることを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動動作決定装置において、
前記検出領域記憶手段が、異なる大きさの複数の検出領域を特定する情報を記憶し、前記動作決定手段が、前記異なる検出領域ごとに前記移動体の出力動作を最適化して決定し、
前記異なる検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合手段を備えることを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の移動動作決定装置において、
前記出力動作統合手段が、ファジィ推論を用いて出力動作を統合することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の移動動作決定装置において、
前記動作設定情報記憶手段が、前記異なる検出領域ごとに異なる前記出力動作が設定された動作設定情報を記憶し、
前記出力動作統合手段が、前記異なる検出領域のうち最小の当該検出領域に対して設定された出力動作を最優先とした重み付けに基づいて、出力動作を統合することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の移動動作決定装置において、
前記センサが検出した検出対象物を、前記移動体が追尾するための標的となる標的対象物と、前記移動体の移動動作の障害となる障害物とに区分する検出対象区分手段を備え、
前記検出領域記憶手段が、前記標的対象物を追尾するための第１の検出領域及び前記障害物を回避するための第２の検出領域を特定する情報を記憶し、
前記第１の検出領域及び第２の検出領域ごとに決定された出力動作を統合する出力動作統合手段を備えることを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の移動動作決定装置において、
前記第１の検出領域が、前記２の検出領域よりも大きく設定され、
前記出力動作統合手段が、前記第２の検出領域に対して設定された出力動作を優先した重み付けに基づいて、出力動作を統合することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の移動動作決定装置において、
前記ポテンシャル設定手段が、前記ポテンシャル値を前記検出対象物の中心から外側にいくにしたがって小さく設定し、前記ポテンシャル領域を前記検出対象物の大きさ以上の大きさであって、当該検出対象物の全てを含んで設定することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の移動動作決定装置において、
前記検出対象物の種類、材質、表面の状態及び／又は移動速度に応じて、前記検出対象物の中心から外側にいくにしたがってポテンシャル値を小さく設定する度合いを異ならせることを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の移動動作決定装置において、
前記設定されたポテンシャル領域のうち、前記検出対象物の外部領域に設定されたポテンシャル領域であって、予め設定された閾値よりも小さいポテンシャル値である領域を、前記移動体が通過可能な通過余裕領域として設定することを特徴とする移動動作決定装置。
【請求項１０】
コンピュータが、移動体の移動動作を決定する移動動作決定方法において、
センサが前記移動体の近傍における移動物及び／又は固定物を検出対象物として検出し、少なくとも前記検出対象物の位置及び大きさの情報を取得する情報取得ステップと、
前記取得した検出対象物の大きさに応じて、当該検出対象物のポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定するポテンシャル設定ステップと、
前記移動体の位置から所定の範囲である検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報が記憶されており、前記ポテンシャル設定手段が設定したポテンシャル領域の一部又は全部を含んでいる前記区画検出領域を特定する区画検出領域特定ステップと、
前記区画検出領域特定ステップが特定した区画検出領域ごとに、当該区画検出領域に含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出ステップと、
前記検出領域において前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在する区画検出領域と前記検出対象物のポテンシャル領域が存在しない区画検出領域との組み合わせ検出パターン、及び当該組み合わせ検出パターンに対応する前記移動体の出力動作が設定された動作設定情報が記憶されており、前記区画検出領域特定ステップが特定した区画検出領域のうち、前記検出値算出ステップで算出された検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である前記区画検出領域のパターンと、前記動作設定情報における区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、前記移動体の出力動作を特定する出力動作特定ステップと、
前記出力動作決定ステップが特定した出力動作に対して、前記検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定ステップとを含むことを特徴とする移動動作決定方法。
【請求項１１】
コンピュータを移動体の移動動作を決定するように機能させる移動動作決定プログラムにおいて、
センサが前記移動体の近傍における移動物及び／又は固定物を検出対象物として検出し、少なくとも前記検出対象物の位置及び大きさの情報を取得する情報取得手段、
前記情報取得手段が取得した検出対象物の大きさに応じて、当該検出対象物のポテンシャル領域及びポテンシャル値を設定するポテンシャル設定手段、
前記移動体の位置から所定の範囲である検出領域及び当該検出領域を複数の領域に区画した区画検出領域を特定する情報を記憶する検出領域記憶手段、
前記ポテンシャル設定手段が設定したポテンシャル領域の一部又は全部を含んでいる前記区画検出領域を特定する区画検出領域特定手段、
前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域ごとに、当該区画検出領域に含まれるポテンシャル値を検出値として算出する検出値算出手段、
前記検出領域において前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在する区画検出領域と前記検出対象物のポテンシャル領域の一部又は全部が存在しない区画検出領域との組み合わせ検出パターン、及び当該組み合わせ検出パターンに対応する前記移動体の出力動作が設定された動作設定情報を記憶する動作設定情報記憶手段、
前記区画検出領域特定手段が特定した区画検出領域のうち、前記検出値算出手段が算出した検出値が所定の規則にしたがって決定された検出値である前記区画検出領域のパターンと、前記動作設定情報記憶手段が記憶する区画検出領域の組み合わせ検出パターンとを比較して、前記移動体の出力動作を特定する出力動作特定手段、
前記出力動作決定手段が特定した出力動作に対して、前記検出値に基づいて出力動作を最適化して決定する動作決定手段としてコンピュータを機能させる移動動作決定プログラム。
【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１６】
【図１７】
【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１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１９４８６６（Ｐ２０１２−１９４８６６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９２２５（Ｐ２０１１−５９２２５）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（５０４１７４１３５）国立大学法人九州工業大学 (489)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（５０４１７４１３５）国立大学法人九州工業大学 (489)
【Ｆターム（参考）】
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