自律移動システム、その制御方法及びプログラム
【課題】距離検出手段の揺動範囲を適切に設定し、最適に障害物を検知できる自律移動システム、その制御方法及びプログラムを提供すること。
【解決手段】自律移動システムは、移動体に設けられ、検出領域内の障害物の距離を検出する距離検出手段と、距離検出手段の検出領域をヨー方向へ揺動させる揺動手段と、揺動手段の揺動を制御する揺動制御手段と、を備えている。また、揺動制御手段は、障害物の位置に応じて、揺動手段を制御して距離検出手段の検出領域の揺動範囲を制限している。
【解決手段】自律移動システムは、移動体に設けられ、検出領域内の障害物の距離を検出する距離検出手段と、距離検出手段の検出領域をヨー方向へ揺動させる揺動手段と、揺動手段の揺動を制御する揺動制御手段と、を備えている。また、揺動制御手段は、障害物の位置に応じて、揺動手段を制御して距離検出手段の検出領域の揺動範囲を制限している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離センサを揺動させて障害物を検出する自律移動システム、その制御方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、距離検出手段を揺動させることで検出領域内の障害物などを検知して、自律的に移動体を移動させる技術が知られている。
【０００３】
例えば、移動体の移動速度が高い場合には回転周期を短くして、解像度は低くなるが短時間で３次元距離データを取得し、一方、移動体の移動速度が低い場合には回転周期を長くして、時間をかけて解像度の高い３次元距離データを取得する３次元測定装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２５３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示す３次元測定装置においては、例えば、距離検出手段の回転周期が長くなると、距離検出手段が向いていない方向に障害物が出現した場合、その検知が遅れることとなり、一方、距離検出手段の回転周期を短くすると、詳細に障害物を検知できるだけの解像度を得ることができないという問題が生じる。また、距離検出手段の揺動範囲を狭くし過ぎると障害物を検知できない死角が増えることとなるため、距離検出手段の揺動範囲を適切に設定することが望まれる。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、距離検出手段の揺動範囲を適切に設定し、最適に障害物を検知できる自律移動システム、その制御方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、移動体に設けられ、検出領域内の障害物の距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段の検出領域をヨー方向へ揺動させる揺動手段と、前記揺動手段の揺動を制御する揺動制御手段と、を備える自律移動システムであって、前記揺動制御手段は、障害物の位置に応じて、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動範囲を制限する、ことを特徴とする自律移動システムである。この一態様によれば、距離検出手段の揺動範囲を適切に設定し、最適に障害物を検知できる。
【０００８】
この一態様において、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により前記検出領域内の障害物が検出されたとき、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。これにより、距離検出手段の不要な揺動を抑え、揺動範囲を適切に制限することができる。
【０００９】
この一態様において、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により検出された前記検出領域内の障害物の距離が所定距離以内であると判断したとき、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。これにより、距離検出手段の不要な揺動を抑え、揺動範囲を適切に制限することができる。
【００１０】
この一態様において、前記距離検出手段により検出された前記障害物の距離に基づいて、前記移動体の移動経路を設定する移動経路設定手段を更に備え、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により検出された障害物の位置と、前記移動経路設定手段により設定された前記移動体の移動経路と、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向と、に基づいて、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。これにより、移動体の移動経路も考慮して、距離検出手段の揺動範囲をより適切に設定することができる。
【００１１】
この一態様において、前記距離検出手段は、略放射状に形成された検出領域内の障害物を検出し、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向と、前記略放射状の検出領域の前記揺動方向側の端辺上に前記障害物があるか否かの判断と、前記移動経路設定手段により設定された移動経路と所定半径の円との交点が前記障害物に対して左右どちら側にあるかの判断と、に基づいて、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。
【００１２】
この一態様において、障害物の位置情報を含む地図情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記地図情報に基づいて、前記移動体を中心として所定半径以内であり、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向側にあり、かつ、前記移動体の進行方向の中心線と、その点と前記距離検出手段とを結んだ線と、の成す角度が最小となる前記障害物上の点を求め、該求めた点と距離検出手段とを結んだ限界線と前記中心線との成す角度から前記距離検出手段の視野角度の１／２を減算した角度を限界角度として算出する限界角度算出手段と、を更に備え、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段の揺動角度が前記限界角度算出手段により算出された前記揺動の限界角度になると、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。
【００１３】
この一態様において、前記限界角度算出手段は、前記移動体の進行方向の中心線を前記距離検出手段の検出領域の揺動方向に回転させ、該回転させた中心線と前記障害物との距離が所定閾値以下となる限界線を求め、該限界線と前記進行方向の中心線との成す角度を、前記揺動の限界角度として算出してもよい。
【００１４】
この一態様において、前記移動体を駆動し移動させる駆動手段と、前記移動体が自律的に移動するように前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、を更に備えていてもよい。
【００１５】
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、検出領域内の障害物の距離を検出するステップと、前記検出領域をヨー方向へ揺動させるステップと、障害物の位置に応じて、前記揺動範囲を制限するステップと、を含む、ことを特徴とする自律移動システムの制御方法であってもよい。
【００１６】
この一態様において、前記検出された検出領域内の障害物の距離が所定距離以内にあるとき、前記検出領域の揺動方向を反転させてもよい。
【００１７】
この一態様において、障害物の位置情報を含む地図情報に基づいて、前記移動体を中心として所定半径以内であり、前記検出領域の揺動方向側にあり、かつ、前記移動体の進行方向の中心線と、その点と移動体とを結んだ線と、の成す角度が最小となる前記障害物上の点を求め、該求めた点と移動体とを結んだ限界線と、前記中心線と、の成す角度から視野角度の１／２を減算した角度を限界角度として算出するステップを更に含み、前記検出領域の揺動角度が前記算出された揺動の限界角度になると、前記検出領域の揺動方向を反転させてもよい。
【００１８】
さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、検出領域内の障害物の距離を検出する処理と、前記検出領域をヨー方向へ揺動させるように制御する処理と、障害物の位置に応じて、前記揺動範囲を制限する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする自律移動システムのプログラムであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、距離検出手段の揺動範囲を適切に設定し、最適に障害物を検知できる自律移動システム、その制御方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る自律移動システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る自律移動システムの概略的な構成を示す斜視図である。
【図３】距離センサの揺動方向を反転させるタイミングを説明するための図である。
【図４】距離センサの揺動方向を反転させるタイミングを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る自律移動システム１の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図７】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図８】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図９】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図１０】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図１１】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図１２】距離センサの揺動方向、（条件１）、及び（条件２）と、揺動方向の反転と、の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る自律移動システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図１４】揺動の限界角度の導出方法を説明するための図である。
【図１５】（ａ）点Ｄの詳細な導出方法を説明するための図である。（ｂ）点Ｄの詳細な導出方法を説明するための図である。
【図１６】揺動の限界角度の導出方法を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る自律移動システムの制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態３に係る自律移動システムの制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る自律移動システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。また、図２は、本実施の形態１に係る自律移動システムの概略的な構成を示す斜視図である。
【００２２】
本実施の形態１に係る自律移動システム１は、自律的に移動可能な移動体２と、移動体２に搭載された距離センサ３と、距離センサ３を揺動させるセンサ揺動装置４と、移動体２の移動経路を設定する移動経路設定部５と、移動体２の駆動を制御する駆動制御部６と、センサ揺動装置４の揺動を制御する揺動制御部７と、を備えている。
【００２３】
移動体２は、例えば、移動体本体２１と、移動体本体２１に回転可能に設けられた左右一対の駆動輪２２と、駆動手段の一具体例であり各駆動輪２２を回転駆動するモータなどの車輪駆動部２３と、を有している。移動体２は、各駆動輪２２を回転駆動させて任意の方向及び速度で移動することができるように構成されている。なお、移動体２は、車輪を有する車両として構成されているが、これに限らず、例えば、歩行型ロボットとして構成されてもよく、移動可能な任意の移動体として構成してもよい。
【００２４】
距離センサ３は、距離検出手段の一具体例であり、例えば、移動体２の前面にヨー方向（左右方向）へ揺動可能なように設けられ、障害物の距離を検出できるセンサである。距離センサ３は、例えば、超音波センサ、ミリ波センサ、レーザーセンサ、レーザーレンジファインダーなどから構成されており、送出波を略放射状に出力し、その略放射状（略扇形状）の検出領域Ａ内にある障害物（人、動物、物など）Ｑから反射された反射波に基づいて、その障害物Ｑを検出し、その障害物Ｑとの距離データを検出することができる（図３）。
【００２５】
距離センサ３は、例えば、３次元距離計測が可能なように構成されており、例えば、１秒間に障害物Ｑにおける複数の距離データを取得することができる。距離センサ３は、各距離データに幾何学的な変換を施すことにより、障害物Ｑの３次元の距離データ点列Ｐｉ＝（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）（i＝１、２、３、・・・）を取得することができる。なお、距離センサ３は、一次元距離計測が可能なように構成されていてもよい。
【００２６】
距離センサ３は、取得した距離データ点列Ｐｉのうち路面データ（路面の凹凸情報など）を除去することで、障害物Ｑの距離データをより高精度に検出することができる。具体的には、距離センサ３は、各距離データ点列Ｐｉの中で、座標Ｚiの大きさが閾値ＺＴＨ以下となる点（｜Ｚｉ｜≦ＺＴＨ）を全て路面データとして除去する。距離センサ３は、移動経路設定部５及び揺動制御部７に接続されており、検出した障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉを移動経路設定部５及び揺動制御部７に対して出力する。
【００２７】
センサ揺動装置４は、揺動手段の一具体例であり、距離センサ３の検出領域Ａをヨー方向へ所定周期で揺動させる。これにより、距離センサ３は、障害物Ｑの距離データを取得できる略放射状の検出領域Ａをヨー方向に揺動させることで、広範囲にわたって障害物Ｑを検出できる。センサ揺動装置４は、例えば、距離センサ３を揺動させるサーボモータなどのアクチュエータと、アクチュエータの回転駆動力を距離センサ３に伝達する伝達機構と、を有している。
【００２８】
移動経路設定部５は、移動経路設定手段の一具体例であり、距離センサ３から出力された障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに基づいて、移動体２の移動経路Ｉを設定する。移動経路設定部５は、距離センサ３から出力された障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに基づいて、例えば、距離センサ３により検出された障害物Ｑを安全に回避でき、かつ最短となるような移動経路Ｉを設定する。
【００２９】
駆動制御部６は、駆動制御手段の一具体例であり、移動経路設定部５により設定された移動経路Iに従って移動体２が自律的に移動するように、移動体２の車輪駆動部２３を制御し、各駆動輪２２の回転駆動を制御する。
【００３０】
揺動制御部７は、揺動制御手段の一具体例であり、センサ揺動装置４の揺動を制御する。揺動制御部７は、距離センサ３からの距離データ点列Ｐｉに基づいて、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向、揺動速度などを制御する。
【００３１】
なお、移動経路設定部５、駆動制御部６、及び揺動制御部７は、例えば、制御処理や演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵによって実行される制御プログラムや演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を有するマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。また、これらＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭは、データバスによって相互に接続されている。
【００３２】
次に、上述のように構成された自律移動システム１の制御方法について詳細に説明する。揺動制御部７は、距離センサ３により検出された検出領域Ａ内の障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに基づいて、その障害物Ｑが所定距離以内にあると判断したとき、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。
【００３３】
揺動制御部７は、距離センサ３からの障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉ＝（Ｘｉ２＋Ｙｉ２）１／２＜所定距離ＲＴＨとなると判断したとき（図３）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる（図４）。ここで、移動体２に近い位置（その水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内）にある障害物Ｑを初めて検出したときに、検出した障害物Ｑより揺動外側の領域Ｄの情報は、移動体２がその障害物Ｑの内側を移動する（障害物Ｑが移動経路Ｉの外側に位置する）為、必要とされない。したがって、揺動制御部７は、上述のように、所定距離ＲＴＨ以内の障害物Ｑが検出されたときにセンサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させ、反対側の障害物Ｑの検出を行う。
【００３４】
なお、揺動制御部７は、距離センサ３により障害物Ｑが検出されず、かつ距離センサ３の揺動角度が所定角度以上になったと判断したときも、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。
【００３５】
図５は、本実施の形態１に係る自律移動システム１の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００３６】
揺動制御部７は、距離センサ３の初期揺動方向を決定し（ステップＳ１０１）、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａをヨー方向へ回転させる（ステップＳ１０２）。
【００３７】
次に、距離センサ３は、揺動しつつ障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉを検出する（ステップＳ１０３）。その後、距離センサ３は、検出した障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉから路面データを除去し（ステップＳ１０４）、その距離データ点列Ｐｉを揺動制御部７及び移動経路設定部５に対して出力する。
【００３８】
揺動制御部７は、距離センサ３により検出された検出領域Ａ内の障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にあるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
【００３９】
揺動制御部７は、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にあると判断したとき（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向と、下記（条件１）と、下記（条件２）と、に基づいて、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。一方、揺動制御部７は、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にないと判断したとき（ステップＳ１０５のＮＯ）、下記（ステップＳ１０７）の処理に移行する。
【００４０】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させると判定したとき（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、下記（ステップＳ１０８）の処理に移行する。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させないと判定したとき（ステップＳ１０６のＮＯ）、下記（ステップＳ１０７）の処理に移行する。
距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が所定角度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
【００４１】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が所定角度以上であると判断したとき（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させ（ステップＳ１０８）、上記（ステップＳ１０２）の処理に戻る。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が所定角度以上でないと判断したとき（ステップＳ１０７のＮＯ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させることなく、上記（ステップＳ１０２）の処理に戻る。
【００４２】
ここで、揺動制御部７は、さらに、移動経路設定部５により設定された移動体２の移動経路Ｉと、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向と、を考慮して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。これにより、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向以外から障害物Ｑが出現し（図６（ａ））、障害物迂回の移動経路Ｉの方向に対して障害物Ｑの検出を行うこと無く揺動方向を反転させる場合（図６（ｂ））や、移動経路Ｉの方向において障害物Ｑの検出を行う前に揺動方向に障害物Ｑが出現し（図７（ａ））、移動経路Ｉの方向の障害物Ｑの検出を行わずに揺動方向を反転させる場合（図７（ｂ））、などを防止し、より最適に障害物Ｑを検知できる。
【００４３】
例えば、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向と、略放射状の検出領域Ａの揺動方向側の端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがあるか否かの判断（条件１）と、移動経路設定部５により設定された移動経路Ｉと所定半径Ｒｉの円との交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して左右どちら側にあるかの判断（条件２）と、に基づいて、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる（図８（ａ））。
【００４４】
ここで、（条件１）において、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉのうち１点でも検出領域Ａの端辺Ｌ上にある場合、揺動した先で障害物Ｑが初めて検出されたことになり、本（条件１）を満たすものとする。また、（条件２）において、揺動制御部７は、例えば、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して右側にあるか否かを判断している。さらに、揺動制御部７は、移動経路Ｉが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して右側にあるか否かを判断してもよい。
【００４５】
例えば、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向であり、検出領域Ａの端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがあり、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して右側にあると判断したとき（図８（ａ））、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させない（図８（ｂ））。
【００４６】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向であり、検出領域Ａの端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがあり、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して左側にあると判断したとき（図９（ａ））、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる（図９（ｂ））。
【００４７】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向であり、検出領域Ａの端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがなく、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して右側にあると判断したとき（図１０（ａ））、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させない（図１０（ｂ））。
【００４８】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向であり、検出領域Ａの端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがなく、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して左側にあると判断したとき（図１１（ａ））、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる（図１１（ｂ））。
【００４９】
なお、上記、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向の場合について、説明を行ったが、揺動方向が左方向の場合も、上記右方向の場合と略同一でるため、詳細な説明は省略する。図１２は、距離センサ３の揺動方向、（条件１）、及び（条件２）と、揺動方向の反転と、の関係を示す図である。
【００５０】
以上、本実施の形態１に係る自律移動システム１において、揺動制御部７は、距離センサ３により検出された検出領域Ａ内の障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに基づいて、その障害物Ｑが所定距離以内にあると判断したとき、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。これにより、距離センサ３の検出領域Ａの揺動範囲を適切に制限することができ不要な揺動を抑制できるため、最適に障害物Ｑを検知できる。
【００５１】
実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２に係る自律移動システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係る自律移動システム２０は、記憶部２４に予め記憶された地図情報２４ａに基づいて、移動体２を中心として所定半径ＲＴＨ以内にあり、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向側にあり、かつ、移動体２の進行方向の中心線（正面の軸線）Ｎと、その点Ｄと距離センサ３とを結んだ線と、の成す角度が最小となる障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの点Ｄを求め（図１４）、求めた点Ｄと距離センサ３とを結んだ限界線ＮＬと中心線Ｎとの成す角度から距離センサ３の視野角度θｓの１／２を減算した角度を揺動の限界角度θＴＨとして算出する限界角度算出部２５を更に備える点を特徴とする（図１６）。
【００５２】
揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が限界角度算出部２５により算出された揺動の限界角度θＴＨになると、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。
【００５３】
記憶部２４は、記憶手段の一具体例であり、例えば、上記ＲＯＭやＲＡＭから構成されている。また、地図情報２４ａは、障害物Ｑの位置情報などを含んでいる。
【００５４】
ここで、上記点Ｄの導出方法について詳細に説明する。移動体２の進行方向の中心線Ｎから距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向へθ度回転させた直線をＶとして、限界角度算出部２５は、記憶部２４に記憶された地図情報２４ａに含まれる障害物Ｑの位置情報に基づいて、移動体２を中心とした所定半径ＲＴＨ以内にあり、そのＹ座標が揺動方向側にある障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの点を求める（図１５（ａ））。このように、予め記憶した地図情報２４ａに含まれる障害物Ｑの位置情報を用いることで、例えば、距離センサ３からの送出波を透過するガラス壁等の障害物Ｑの誤検知を防止することができる。
【００５５】
限界角度算出部２５は、直線Ｖの回転角度θを０度から徐徐に増加させつつ、直線Ｖと距離データ点列Ｄｉの各点との距離ｒｉを夫々算出し、算出した距離ｒｉが所定閾値ｒＴＨより小さくなる点Ｄ（ｒｉ＜ｒＴＨ（≒０））を算出する（図１５（ｂ））。ここで、直線Ｖの回転角度θが９０度以上となっても、算出した距離ｒｉが所定閾値ｒＴＨより小さくなる点Ｄが存在しない場合、限界角度算出部２５は、限界角度に９０度を設定する。
【００５６】
さらに、上記のように求めた点Ｄ＝（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とし、距離センサ３の視野角度をθｓとすると、揺動の限界角度θＴＨは、下記（１）式により算出することができる（図１６）。
θＴＨ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）±θｓ／２ （１）式
【００５７】
なお、上記（１）式において、Ｙ≧０の場合、−θｓ／２とし、Ｙ＜０の場合、＋θｓ／２とする。また、一次元距離計測を行う距離センサ３を用いた場合に、下記（２）式を用いて揺動の限界角度θＴＨを算出する。
θＴＨ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ／Ｘ） （２）式
【００５８】
揺動制御部７は、（距離センサ３の揺動角度｜θ｜＞揺動の限界角度θＴＨ）を満足したと判断したとき、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。
【００５９】
本実施の形態２に係る自律移動システム２０において、他の構成は上記実施の形態１に係る自律移動システム１と略同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００６０】
図１７は、本実施の形態２に係る自律移動システムの制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００６１】
揺動制御部７は、距離センサ３の初期揺動方向を決定し（ステップＳ２０１）、距離センサ３をヨー方向へ回転させる（ステップＳ２０２）。
【００６２】
限界角度算出部２５は、記憶部２４に予め記憶された地図情報２４ａに基づいて、移動体２を中心として所定半径ＲＴＨ以内であり、距離センサ３の揺動方向側にあり、かつ、移動体２の進行方向の中心線Ｎと、その点Ｄと距離センサ３とを結んだ線と、の成す角度が最小となる障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの中の点Ｄを求め（ステップＳ２０３）、その点Ｄを用いて揺動の限界角度θＴＨを算出し（ステップＳ２０４）、算出した揺動の限界角度θＴＨを揺動制御部７に対して出力する。
【００６３】
揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が限界角度算出部２５により算出された揺動の限界角度θＴＨ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。
【００６４】
揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が限界角度算出部２５により算出された揺動の限界角度θＴＨ以上であると判断すると（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、下記（ステップＳ２０７）の処理に移行する。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が限界角度算出部２５により算出された揺動の限界角度θＴＨ以上でないと判断すると（ステップＳ２０５のＮＯ）、距離センサ３の揺動角度が所定角度以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【００６５】
揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が所定角度以上であると判断したとき（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させ（ステップＳ２０７）、上記（ステップＳ２０２）の処理に戻る。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が所定角度以上でないと判断したとき（ステップＳ２０６のＮＯ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させることなく、上記（ステップＳ２０２）の処理に戻る。
【００６６】
以上、本実施の形態２に係る自律移動システム２０において、記憶部２４に記憶された地図情報２４ａに基づいて、移動体２を中心として所定半径ＲＴＨ以内であり、距離センサ３の揺動方向側にあり、かつ、移動体２の進行方向の中心線Ｎと、その点Ｄと距離センサ３とを結んだ線との成す角度が最小となる障害物Ｑ上の点Ｄを求め、求めた点Ｄと距離センサ３とを結んだ限界線ＮＬと中心線Ｎとの成す角度から距離センサ３の視野角度の１／２を減算した角度を限界角度θＴＨとして算出し、距離センサ３の揺動角度が算出された揺動の限界角度θＴＨになると、距離センサ３の揺動方向を反転させる。これにより、距離センサ３の検出領域Ａの揺動範囲を適切に制限することができ不要な揺動を抑制できるため、最適に障害物Ｑを検知できる。
【００６７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る自律移動システム３０は、上記実施の形態１及び２に係る自律移動システム１、２０の構成を組み合わせた点を特徴としており、そのハードウェア構成は、上記実施の形態２に係る自律移動システム２０と略同一となる。
【００６８】
自律移動システム３０は、まず、上記実施の形態２に示すように、距離センサ３の限界角度θＴＨを算出して距離センサ３の揺動範囲を限定し、その揺動範囲内において、上記実施の形態１に示すような距離センサ３の揺動制御を行う。本実施の形態３において、他の構成は上記実施の形態１及び２と略同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００６９】
図１８は、本実施の形態３に係る自律移動システムの制御処理フローの一例を示すフローチャートである。まず、揺動制御部７は、距離センサ３の初期揺動方向を決定し（ステップＳ３０１）、距離センサ３をヨー方向へ回転させる（ステップＳ３０２）。
【００７０】
限界角度算出部２５は、記憶部２４に予め記憶された地図情報２４ａに基づいて、移動体２を中心として所定半径ＲＴＨ以内であり、距離センサ３の揺動方向側にあり、かつ、移動体２の進行方向の中心線Ｎと、その点Ｄと距離センサ３とを結んだ線と、の成す角度が最小となる障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの中の点Ｄを求め（ステップＳ３０３）、揺動の限界角度θＴＨを算出し（ステップＳ３０４）、算出した揺動の限界角度θＴＨを揺動制御部７に対して出力する。
【００７１】
次に、距離センサ３は、揺動しつつ障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉを検出する（ステップＳ３０５）。その後、距離センサ３は、検出した障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉから路面データを除去し（ステップＳ３０６）、その距離データ点列Ｄｉを揺動制御部７、移動経路設定部５に対して出力する。
【００７２】
揺動制御部７は、距離センサ３により検出された検出領域Ａ内の障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にあるか否かを判断する（ステップＳ３０７）。
【００７３】
揺動制御部７は、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にあると判断したとき（ステップＳ３０７のＹＥＳ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向と、上記（条件１）と、上記（条件２）と、に基づいて、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。一方、揺動制御部７は、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にないと判断したとき（ステップＳ３０７のＮＯ）、下記（ステップＳ３０９）の処理に移行する。
【００７４】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させると判定したとき（ステップＳ３０８のＹＥＳ）、下記（ステップＳ３１０）の処理に移行する。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させないと判定したとき（ステップＳ３０８のＮＯ）、下記（ステップＳ３０９）の処理に移行する。
【００７５】
距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が限界角度θＴＨ以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０９）。
【００７６】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が限界角度θＴＨ以上であると判断したとき（ステップＳ３０９のＹＥＳ）、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させ（ステップＳ３１０）、上記（ステップＳ３０２）の処理に戻る。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が限界角度θＴＨ以上でないと判断したとき（ステップＳ３０９のＮＯ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させることなく、上記（ステップＳ３０２）の処理に戻る。
【００７７】
以上、本実施の形態３に係る自律移動システム３０において、記憶部２４に予め記憶された地図情報２４ａに基づいて距離センサ３の揺動範囲を限定し、さらに、その揺動範囲内において、距離センサ３により検出された障害物Ｑの距離データに基づいて距離センサ３の揺動範囲を制限する。これにより、距離センサ３の検出領域Ａの揺動範囲をより適切に制限することができ、不要な揺動を効果的に抑制できる。
【００７８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００７９】
また、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、図５、図１７、又は図１８に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００８０】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ）を含む。
【００８１】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 自律移動システム
２ 移動体
３ 距離センサ
４ センサ揺動装置
５ 移動経路設定部
６ 駆動制御部
７ 揺動制御部
２４ 記憶部
２４ａ 地図情報
２５ 限界角度算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離センサを揺動させて障害物を検出する自律移動システム、その制御方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、距離検出手段を揺動させることで検出領域内の障害物などを検知して、自律的に移動体を移動させる技術が知られている。
【０００３】
例えば、移動体の移動速度が高い場合には回転周期を短くして、解像度は低くなるが短時間で３次元距離データを取得し、一方、移動体の移動速度が低い場合には回転周期を長くして、時間をかけて解像度の高い３次元距離データを取得する３次元測定装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２５３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示す３次元測定装置においては、例えば、距離検出手段の回転周期が長くなると、距離検出手段が向いていない方向に障害物が出現した場合、その検知が遅れることとなり、一方、距離検出手段の回転周期を短くすると、詳細に障害物を検知できるだけの解像度を得ることができないという問題が生じる。また、距離検出手段の揺動範囲を狭くし過ぎると障害物を検知できない死角が増えることとなるため、距離検出手段の揺動範囲を適切に設定することが望まれる。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、距離検出手段の揺動範囲を適切に設定し、最適に障害物を検知できる自律移動システム、その制御方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、移動体に設けられ、検出領域内の障害物の距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段の検出領域をヨー方向へ揺動させる揺動手段と、前記揺動手段の揺動を制御する揺動制御手段と、を備える自律移動システムであって、前記揺動制御手段は、障害物の位置に応じて、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動範囲を制限する、ことを特徴とする自律移動システムである。この一態様によれば、距離検出手段の揺動範囲を適切に設定し、最適に障害物を検知できる。
【０００８】
この一態様において、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により前記検出領域内の障害物が検出されたとき、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。これにより、距離検出手段の不要な揺動を抑え、揺動範囲を適切に制限することができる。
【０００９】
この一態様において、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により検出された前記検出領域内の障害物の距離が所定距離以内であると判断したとき、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。これにより、距離検出手段の不要な揺動を抑え、揺動範囲を適切に制限することができる。
【００１０】
この一態様において、前記距離検出手段により検出された前記障害物の距離に基づいて、前記移動体の移動経路を設定する移動経路設定手段を更に備え、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により検出された障害物の位置と、前記移動経路設定手段により設定された前記移動体の移動経路と、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向と、に基づいて、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。これにより、移動体の移動経路も考慮して、距離検出手段の揺動範囲をより適切に設定することができる。
【００１１】
この一態様において、前記距離検出手段は、略放射状に形成された検出領域内の障害物を検出し、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向と、前記略放射状の検出領域の前記揺動方向側の端辺上に前記障害物があるか否かの判断と、前記移動経路設定手段により設定された移動経路と所定半径の円との交点が前記障害物に対して左右どちら側にあるかの判断と、に基づいて、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。
【００１２】
この一態様において、障害物の位置情報を含む地図情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記地図情報に基づいて、前記移動体を中心として所定半径以内であり、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向側にあり、かつ、前記移動体の進行方向の中心線と、その点と前記距離検出手段とを結んだ線と、の成す角度が最小となる前記障害物上の点を求め、該求めた点と距離検出手段とを結んだ限界線と前記中心線との成す角度から前記距離検出手段の視野角度の１／２を減算した角度を限界角度として算出する限界角度算出手段と、を更に備え、前記揺動制御手段は、前記距離検出手段の揺動角度が前記限界角度算出手段により算出された前記揺動の限界角度になると、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させてもよい。
【００１３】
この一態様において、前記限界角度算出手段は、前記移動体の進行方向の中心線を前記距離検出手段の検出領域の揺動方向に回転させ、該回転させた中心線と前記障害物との距離が所定閾値以下となる限界線を求め、該限界線と前記進行方向の中心線との成す角度を、前記揺動の限界角度として算出してもよい。
【００１４】
この一態様において、前記移動体を駆動し移動させる駆動手段と、前記移動体が自律的に移動するように前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、を更に備えていてもよい。
【００１５】
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、検出領域内の障害物の距離を検出するステップと、前記検出領域をヨー方向へ揺動させるステップと、障害物の位置に応じて、前記揺動範囲を制限するステップと、を含む、ことを特徴とする自律移動システムの制御方法であってもよい。
【００１６】
この一態様において、前記検出された検出領域内の障害物の距離が所定距離以内にあるとき、前記検出領域の揺動方向を反転させてもよい。
【００１７】
この一態様において、障害物の位置情報を含む地図情報に基づいて、前記移動体を中心として所定半径以内であり、前記検出領域の揺動方向側にあり、かつ、前記移動体の進行方向の中心線と、その点と移動体とを結んだ線と、の成す角度が最小となる前記障害物上の点を求め、該求めた点と移動体とを結んだ限界線と、前記中心線と、の成す角度から視野角度の１／２を減算した角度を限界角度として算出するステップを更に含み、前記検出領域の揺動角度が前記算出された揺動の限界角度になると、前記検出領域の揺動方向を反転させてもよい。
【００１８】
さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、検出領域内の障害物の距離を検出する処理と、前記検出領域をヨー方向へ揺動させるように制御する処理と、障害物の位置に応じて、前記揺動範囲を制限する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする自律移動システムのプログラムであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、距離検出手段の揺動範囲を適切に設定し、最適に障害物を検知できる自律移動システム、その制御方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る自律移動システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る自律移動システムの概略的な構成を示す斜視図である。
【図３】距離センサの揺動方向を反転させるタイミングを説明するための図である。
【図４】距離センサの揺動方向を反転させるタイミングを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る自律移動システム１の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図７】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図８】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図９】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図１０】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図１１】（ａ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。（ｂ）距離センサの揺動方向を反転させる条件を説明するための図である。
【図１２】距離センサの揺動方向、（条件１）、及び（条件２）と、揺動方向の反転と、の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る自律移動システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図１４】揺動の限界角度の導出方法を説明するための図である。
【図１５】（ａ）点Ｄの詳細な導出方法を説明するための図である。（ｂ）点Ｄの詳細な導出方法を説明するための図である。
【図１６】揺動の限界角度の導出方法を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る自律移動システムの制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態３に係る自律移動システムの制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る自律移動システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。また、図２は、本実施の形態１に係る自律移動システムの概略的な構成を示す斜視図である。
【００２２】
本実施の形態１に係る自律移動システム１は、自律的に移動可能な移動体２と、移動体２に搭載された距離センサ３と、距離センサ３を揺動させるセンサ揺動装置４と、移動体２の移動経路を設定する移動経路設定部５と、移動体２の駆動を制御する駆動制御部６と、センサ揺動装置４の揺動を制御する揺動制御部７と、を備えている。
【００２３】
移動体２は、例えば、移動体本体２１と、移動体本体２１に回転可能に設けられた左右一対の駆動輪２２と、駆動手段の一具体例であり各駆動輪２２を回転駆動するモータなどの車輪駆動部２３と、を有している。移動体２は、各駆動輪２２を回転駆動させて任意の方向及び速度で移動することができるように構成されている。なお、移動体２は、車輪を有する車両として構成されているが、これに限らず、例えば、歩行型ロボットとして構成されてもよく、移動可能な任意の移動体として構成してもよい。
【００２４】
距離センサ３は、距離検出手段の一具体例であり、例えば、移動体２の前面にヨー方向（左右方向）へ揺動可能なように設けられ、障害物の距離を検出できるセンサである。距離センサ３は、例えば、超音波センサ、ミリ波センサ、レーザーセンサ、レーザーレンジファインダーなどから構成されており、送出波を略放射状に出力し、その略放射状（略扇形状）の検出領域Ａ内にある障害物（人、動物、物など）Ｑから反射された反射波に基づいて、その障害物Ｑを検出し、その障害物Ｑとの距離データを検出することができる（図３）。
【００２５】
距離センサ３は、例えば、３次元距離計測が可能なように構成されており、例えば、１秒間に障害物Ｑにおける複数の距離データを取得することができる。距離センサ３は、各距離データに幾何学的な変換を施すことにより、障害物Ｑの３次元の距離データ点列Ｐｉ＝（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）（i＝１、２、３、・・・）を取得することができる。なお、距離センサ３は、一次元距離計測が可能なように構成されていてもよい。
【００２６】
距離センサ３は、取得した距離データ点列Ｐｉのうち路面データ（路面の凹凸情報など）を除去することで、障害物Ｑの距離データをより高精度に検出することができる。具体的には、距離センサ３は、各距離データ点列Ｐｉの中で、座標Ｚiの大きさが閾値ＺＴＨ以下となる点（｜Ｚｉ｜≦ＺＴＨ）を全て路面データとして除去する。距離センサ３は、移動経路設定部５及び揺動制御部７に接続されており、検出した障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉを移動経路設定部５及び揺動制御部７に対して出力する。
【００２７】
センサ揺動装置４は、揺動手段の一具体例であり、距離センサ３の検出領域Ａをヨー方向へ所定周期で揺動させる。これにより、距離センサ３は、障害物Ｑの距離データを取得できる略放射状の検出領域Ａをヨー方向に揺動させることで、広範囲にわたって障害物Ｑを検出できる。センサ揺動装置４は、例えば、距離センサ３を揺動させるサーボモータなどのアクチュエータと、アクチュエータの回転駆動力を距離センサ３に伝達する伝達機構と、を有している。
【００２８】
移動経路設定部５は、移動経路設定手段の一具体例であり、距離センサ３から出力された障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに基づいて、移動体２の移動経路Ｉを設定する。移動経路設定部５は、距離センサ３から出力された障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに基づいて、例えば、距離センサ３により検出された障害物Ｑを安全に回避でき、かつ最短となるような移動経路Ｉを設定する。
【００２９】
駆動制御部６は、駆動制御手段の一具体例であり、移動経路設定部５により設定された移動経路Iに従って移動体２が自律的に移動するように、移動体２の車輪駆動部２３を制御し、各駆動輪２２の回転駆動を制御する。
【００３０】
揺動制御部７は、揺動制御手段の一具体例であり、センサ揺動装置４の揺動を制御する。揺動制御部７は、距離センサ３からの距離データ点列Ｐｉに基づいて、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向、揺動速度などを制御する。
【００３１】
なお、移動経路設定部５、駆動制御部６、及び揺動制御部７は、例えば、制御処理や演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵによって実行される制御プログラムや演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を有するマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。また、これらＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭは、データバスによって相互に接続されている。
【００３２】
次に、上述のように構成された自律移動システム１の制御方法について詳細に説明する。揺動制御部７は、距離センサ３により検出された検出領域Ａ内の障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに基づいて、その障害物Ｑが所定距離以内にあると判断したとき、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。
【００３３】
揺動制御部７は、距離センサ３からの障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉ＝（Ｘｉ２＋Ｙｉ２）１／２＜所定距離ＲＴＨとなると判断したとき（図３）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる（図４）。ここで、移動体２に近い位置（その水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内）にある障害物Ｑを初めて検出したときに、検出した障害物Ｑより揺動外側の領域Ｄの情報は、移動体２がその障害物Ｑの内側を移動する（障害物Ｑが移動経路Ｉの外側に位置する）為、必要とされない。したがって、揺動制御部７は、上述のように、所定距離ＲＴＨ以内の障害物Ｑが検出されたときにセンサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させ、反対側の障害物Ｑの検出を行う。
【００３４】
なお、揺動制御部７は、距離センサ３により障害物Ｑが検出されず、かつ距離センサ３の揺動角度が所定角度以上になったと判断したときも、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。
【００３５】
図５は、本実施の形態１に係る自律移動システム１の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００３６】
揺動制御部７は、距離センサ３の初期揺動方向を決定し（ステップＳ１０１）、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａをヨー方向へ回転させる（ステップＳ１０２）。
【００３７】
次に、距離センサ３は、揺動しつつ障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉを検出する（ステップＳ１０３）。その後、距離センサ３は、検出した障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉから路面データを除去し（ステップＳ１０４）、その距離データ点列Ｐｉを揺動制御部７及び移動経路設定部５に対して出力する。
【００３８】
揺動制御部７は、距離センサ３により検出された検出領域Ａ内の障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にあるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
【００３９】
揺動制御部７は、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にあると判断したとき（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向と、下記（条件１）と、下記（条件２）と、に基づいて、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。一方、揺動制御部７は、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にないと判断したとき（ステップＳ１０５のＮＯ）、下記（ステップＳ１０７）の処理に移行する。
【００４０】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させると判定したとき（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、下記（ステップＳ１０８）の処理に移行する。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させないと判定したとき（ステップＳ１０６のＮＯ）、下記（ステップＳ１０７）の処理に移行する。
距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が所定角度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
【００４１】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が所定角度以上であると判断したとき（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させ（ステップＳ１０８）、上記（ステップＳ１０２）の処理に戻る。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が所定角度以上でないと判断したとき（ステップＳ１０７のＮＯ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させることなく、上記（ステップＳ１０２）の処理に戻る。
【００４２】
ここで、揺動制御部７は、さらに、移動経路設定部５により設定された移動体２の移動経路Ｉと、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向と、を考慮して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。これにより、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向以外から障害物Ｑが出現し（図６（ａ））、障害物迂回の移動経路Ｉの方向に対して障害物Ｑの検出を行うこと無く揺動方向を反転させる場合（図６（ｂ））や、移動経路Ｉの方向において障害物Ｑの検出を行う前に揺動方向に障害物Ｑが出現し（図７（ａ））、移動経路Ｉの方向の障害物Ｑの検出を行わずに揺動方向を反転させる場合（図７（ｂ））、などを防止し、より最適に障害物Ｑを検知できる。
【００４３】
例えば、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向と、略放射状の検出領域Ａの揺動方向側の端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがあるか否かの判断（条件１）と、移動経路設定部５により設定された移動経路Ｉと所定半径Ｒｉの円との交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して左右どちら側にあるかの判断（条件２）と、に基づいて、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる（図８（ａ））。
【００４４】
ここで、（条件１）において、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉのうち１点でも検出領域Ａの端辺Ｌ上にある場合、揺動した先で障害物Ｑが初めて検出されたことになり、本（条件１）を満たすものとする。また、（条件２）において、揺動制御部７は、例えば、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して右側にあるか否かを判断している。さらに、揺動制御部７は、移動経路Ｉが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して右側にあるか否かを判断してもよい。
【００４５】
例えば、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向であり、検出領域Ａの端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがあり、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して右側にあると判断したとき（図８（ａ））、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させない（図８（ｂ））。
【００４６】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向であり、検出領域Ａの端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがあり、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して左側にあると判断したとき（図９（ａ））、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる（図９（ｂ））。
【００４７】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向であり、検出領域Ａの端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがなく、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して右側にあると判断したとき（図１０（ａ））、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させない（図１０（ｂ））。
【００４８】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向であり、検出領域Ａの端辺Ｌ上に障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉがなく、交点Ｍが障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに対して左側にあると判断したとき（図１１（ａ））、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる（図１１（ｂ））。
【００４９】
なお、上記、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向が右方向の場合について、説明を行ったが、揺動方向が左方向の場合も、上記右方向の場合と略同一でるため、詳細な説明は省略する。図１２は、距離センサ３の揺動方向、（条件１）、及び（条件２）と、揺動方向の反転と、の関係を示す図である。
【００５０】
以上、本実施の形態１に係る自律移動システム１において、揺動制御部７は、距離センサ３により検出された検出領域Ａ内の障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉに基づいて、その障害物Ｑが所定距離以内にあると判断したとき、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。これにより、距離センサ３の検出領域Ａの揺動範囲を適切に制限することができ不要な揺動を抑制できるため、最適に障害物Ｑを検知できる。
【００５１】
実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２に係る自律移動システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係る自律移動システム２０は、記憶部２４に予め記憶された地図情報２４ａに基づいて、移動体２を中心として所定半径ＲＴＨ以内にあり、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向側にあり、かつ、移動体２の進行方向の中心線（正面の軸線）Ｎと、その点Ｄと距離センサ３とを結んだ線と、の成す角度が最小となる障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの点Ｄを求め（図１４）、求めた点Ｄと距離センサ３とを結んだ限界線ＮＬと中心線Ｎとの成す角度から距離センサ３の視野角度θｓの１／２を減算した角度を揺動の限界角度θＴＨとして算出する限界角度算出部２５を更に備える点を特徴とする（図１６）。
【００５２】
揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が限界角度算出部２５により算出された揺動の限界角度θＴＨになると、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。
【００５３】
記憶部２４は、記憶手段の一具体例であり、例えば、上記ＲＯＭやＲＡＭから構成されている。また、地図情報２４ａは、障害物Ｑの位置情報などを含んでいる。
【００５４】
ここで、上記点Ｄの導出方法について詳細に説明する。移動体２の進行方向の中心線Ｎから距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向へθ度回転させた直線をＶとして、限界角度算出部２５は、記憶部２４に記憶された地図情報２４ａに含まれる障害物Ｑの位置情報に基づいて、移動体２を中心とした所定半径ＲＴＨ以内にあり、そのＹ座標が揺動方向側にある障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの点を求める（図１５（ａ））。このように、予め記憶した地図情報２４ａに含まれる障害物Ｑの位置情報を用いることで、例えば、距離センサ３からの送出波を透過するガラス壁等の障害物Ｑの誤検知を防止することができる。
【００５５】
限界角度算出部２５は、直線Ｖの回転角度θを０度から徐徐に増加させつつ、直線Ｖと距離データ点列Ｄｉの各点との距離ｒｉを夫々算出し、算出した距離ｒｉが所定閾値ｒＴＨより小さくなる点Ｄ（ｒｉ＜ｒＴＨ（≒０））を算出する（図１５（ｂ））。ここで、直線Ｖの回転角度θが９０度以上となっても、算出した距離ｒｉが所定閾値ｒＴＨより小さくなる点Ｄが存在しない場合、限界角度算出部２５は、限界角度に９０度を設定する。
【００５６】
さらに、上記のように求めた点Ｄ＝（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とし、距離センサ３の視野角度をθｓとすると、揺動の限界角度θＴＨは、下記（１）式により算出することができる（図１６）。
θＴＨ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）±θｓ／２ （１）式
【００５７】
なお、上記（１）式において、Ｙ≧０の場合、−θｓ／２とし、Ｙ＜０の場合、＋θｓ／２とする。また、一次元距離計測を行う距離センサ３を用いた場合に、下記（２）式を用いて揺動の限界角度θＴＨを算出する。
θＴＨ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ／Ｘ） （２）式
【００５８】
揺動制御部７は、（距離センサ３の揺動角度｜θ｜＞揺動の限界角度θＴＨ）を満足したと判断したとき、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させる。
【００５９】
本実施の形態２に係る自律移動システム２０において、他の構成は上記実施の形態１に係る自律移動システム１と略同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００６０】
図１７は、本実施の形態２に係る自律移動システムの制御処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００６１】
揺動制御部７は、距離センサ３の初期揺動方向を決定し（ステップＳ２０１）、距離センサ３をヨー方向へ回転させる（ステップＳ２０２）。
【００６２】
限界角度算出部２５は、記憶部２４に予め記憶された地図情報２４ａに基づいて、移動体２を中心として所定半径ＲＴＨ以内であり、距離センサ３の揺動方向側にあり、かつ、移動体２の進行方向の中心線Ｎと、その点Ｄと距離センサ３とを結んだ線と、の成す角度が最小となる障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの中の点Ｄを求め（ステップＳ２０３）、その点Ｄを用いて揺動の限界角度θＴＨを算出し（ステップＳ２０４）、算出した揺動の限界角度θＴＨを揺動制御部７に対して出力する。
【００６３】
揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が限界角度算出部２５により算出された揺動の限界角度θＴＨ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。
【００６４】
揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が限界角度算出部２５により算出された揺動の限界角度θＴＨ以上であると判断すると（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、下記（ステップＳ２０７）の処理に移行する。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が限界角度算出部２５により算出された揺動の限界角度θＴＨ以上でないと判断すると（ステップＳ２０５のＮＯ）、距離センサ３の揺動角度が所定角度以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【００６５】
揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が所定角度以上であると判断したとき（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させ（ステップＳ２０７）、上記（ステップＳ２０２）の処理に戻る。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の揺動角度が所定角度以上でないと判断したとき（ステップＳ２０６のＮＯ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させることなく、上記（ステップＳ２０２）の処理に戻る。
【００６６】
以上、本実施の形態２に係る自律移動システム２０において、記憶部２４に記憶された地図情報２４ａに基づいて、移動体２を中心として所定半径ＲＴＨ以内であり、距離センサ３の揺動方向側にあり、かつ、移動体２の進行方向の中心線Ｎと、その点Ｄと距離センサ３とを結んだ線との成す角度が最小となる障害物Ｑ上の点Ｄを求め、求めた点Ｄと距離センサ３とを結んだ限界線ＮＬと中心線Ｎとの成す角度から距離センサ３の視野角度の１／２を減算した角度を限界角度θＴＨとして算出し、距離センサ３の揺動角度が算出された揺動の限界角度θＴＨになると、距離センサ３の揺動方向を反転させる。これにより、距離センサ３の検出領域Ａの揺動範囲を適切に制限することができ不要な揺動を抑制できるため、最適に障害物Ｑを検知できる。
【００６７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る自律移動システム３０は、上記実施の形態１及び２に係る自律移動システム１、２０の構成を組み合わせた点を特徴としており、そのハードウェア構成は、上記実施の形態２に係る自律移動システム２０と略同一となる。
【００６８】
自律移動システム３０は、まず、上記実施の形態２に示すように、距離センサ３の限界角度θＴＨを算出して距離センサ３の揺動範囲を限定し、その揺動範囲内において、上記実施の形態１に示すような距離センサ３の揺動制御を行う。本実施の形態３において、他の構成は上記実施の形態１及び２と略同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００６９】
図１８は、本実施の形態３に係る自律移動システムの制御処理フローの一例を示すフローチャートである。まず、揺動制御部７は、距離センサ３の初期揺動方向を決定し（ステップＳ３０１）、距離センサ３をヨー方向へ回転させる（ステップＳ３０２）。
【００７０】
限界角度算出部２５は、記憶部２４に予め記憶された地図情報２４ａに基づいて、移動体２を中心として所定半径ＲＴＨ以内であり、距離センサ３の揺動方向側にあり、かつ、移動体２の進行方向の中心線Ｎと、その点Ｄと距離センサ３とを結んだ線と、の成す角度が最小となる障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの中の点Ｄを求め（ステップＳ３０３）、揺動の限界角度θＴＨを算出し（ステップＳ３０４）、算出した揺動の限界角度θＴＨを揺動制御部７に対して出力する。
【００７１】
次に、距離センサ３は、揺動しつつ障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉを検出する（ステップＳ３０５）。その後、距離センサ３は、検出した障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉから路面データを除去し（ステップＳ３０６）、その距離データ点列Ｄｉを揺動制御部７、移動経路設定部５に対して出力する。
【００７２】
揺動制御部７は、距離センサ３により検出された検出領域Ａ内の障害物Ｑの距離データ点列Ｄｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にあるか否かを判断する（ステップＳ３０７）。
【００７３】
揺動制御部７は、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にあると判断したとき（ステップＳ３０７のＹＥＳ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向と、上記（条件１）と、上記（条件２）と、に基づいて、センサ揺動装置４を制御して距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。一方、揺動制御部７は、障害物Ｑの距離データ点列Ｐｉの水平距離Ｒｉが所定距離ＲＴＨ以内にないと判断したとき（ステップＳ３０７のＮＯ）、下記（ステップＳ３０９）の処理に移行する。
【００７４】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させると判定したとき（ステップＳ３０８のＹＥＳ）、下記（ステップＳ３１０）の処理に移行する。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させないと判定したとき（ステップＳ３０８のＮＯ）、下記（ステップＳ３０９）の処理に移行する。
【００７５】
距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が限界角度θＴＨ以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０９）。
【００７６】
揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が限界角度θＴＨ以上であると判断したとき（ステップＳ３０９のＹＥＳ）、センサ揺動装置４を制御して、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させ（ステップＳ３１０）、上記（ステップＳ３０２）の処理に戻る。一方、揺動制御部７は、距離センサ３の検出領域Ａの揺動角度が限界角度θＴＨ以上でないと判断したとき（ステップＳ３０９のＮＯ）、距離センサ３の検出領域Ａの揺動方向を反転させることなく、上記（ステップＳ３０２）の処理に戻る。
【００７７】
以上、本実施の形態３に係る自律移動システム３０において、記憶部２４に予め記憶された地図情報２４ａに基づいて距離センサ３の揺動範囲を限定し、さらに、その揺動範囲内において、距離センサ３により検出された障害物Ｑの距離データに基づいて距離センサ３の揺動範囲を制限する。これにより、距離センサ３の検出領域Ａの揺動範囲をより適切に制限することができ、不要な揺動を効果的に抑制できる。
【００７８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００７９】
また、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、図５、図１７、又は図１８に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００８０】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ）を含む。
【００８１】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 自律移動システム
２ 移動体
３ 距離センサ
４ センサ揺動装置
５ 移動経路設定部
６ 駆動制御部
７ 揺動制御部
２４ 記憶部
２４ａ 地図情報
２５ 限界角度算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けられ、検出領域内の障害物の距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段の検出領域をヨー方向へ揺動させる揺動手段と、
前記揺動手段の揺動を制御する揺動制御手段と、を備える自律移動システムであって、
前記揺動制御手段は、障害物の位置に応じて、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動範囲を制限する、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項２】
請求項１記載の自律移動システムであって、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により前記検出領域内の障害物が検出されたとき、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項３】
請求項２記載の自律移動システムであって、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により検出された前記検出領域内の障害物の距離が所定距離以内であると判断したとき、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項４】
請求項１又は２記載の自律移動システムであって、
前記距離検出手段により検出された前記障害物の距離に基づいて、前記移動体の移動経路を設定する移動経路設定手段を更に備え、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により検出された障害物の位置と、前記移動経路設定手段により設定された前記移動体の移動経路と、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向と、に基づいて、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項５】
請求項４記載の自律移動システムであって、
前記距離検出手段は、略放射状に形成された検出領域内の障害物を検出し、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向と、前記略放射状の検出領域の前記揺動方向側の端辺上に前記障害物があるか否かの判断と、前記移動経路設定手段により設定された移動経路と所定半径の円との交点が前記障害物に対して左右どちら側にあるかの判断と、に基づいて、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項６】
請求項１記載の自律移動システムであって、
障害物の位置情報を含む地図情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記地図情報に基づいて、前記移動体を中心として所定半径以内であり、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向側にあり、かつ、前記移動体の進行方向の中心線と、その点と前記距離検出手段とを結んだ線と、の成す角度が最小となる前記障害物上の点を求め、該求めた点と距離検出手段とを結んだ限界線と前記中心線との成す角度から前記距離検出手段の視野角度の１／２を減算した角度を限界角度として算出する限界角度算出手段と、を更に備え、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段の揺動角度が前記限界角度算出手段により算出された前記揺動の限界角度になると、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項７】
請求項６記載の自律移動システムであって、
前記限界角度算出手段は、前記移動体の進行方向の中心線を前記距離検出手段の検出領域の揺動方向に回転させ、該回転させた中心線と前記障害物との距離が所定閾値以下となる限界線を求め、該限界線と前記進行方向の中心線との成す角度を、前記揺動の限界角度として算出する、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の自律移動システムであって、
前記移動体を駆動し移動させる駆動手段と、
前記移動体が自律的に移動するように前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、を更に備える、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項９】
検出領域内の障害物の距離を検出するステップと、
前記検出領域をヨー方向へ揺動させるステップと、
障害物の位置に応じて、前記揺動範囲を制限するステップと、を含む、ことを特徴とする自律移動システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項９記載の自律移動システムの制御方法であって、
前記検出された検出領域内の障害物の距離が所定距離以内にあるとき、前記検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項９記載の自律移動システムであって、
障害物の位置情報を含む地図情報に基づいて、前記移動体を中心として所定半径以内であり、前記検出領域の揺動方向側にあり、かつ、前記移動体の進行方向の中心線と、その点と移動体とを結んだ線と、の成す角度が最小となる前記障害物上の点を求め、該求めた点と移動体とを結んだ限界線と、前記中心線と、の成す角度から視野角度の１／２を減算した角度を限界角度として算出するステップを更に含み、
前記検出領域の揺動角度が前記算出された揺動の限界角度になると、前記検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システムの制御方法。
【請求項１２】
検出領域内の障害物の距離を検出する処理と、
前記検出領域をヨー方向へ揺動させるように制御する処理と、
障害物の位置に応じて、前記揺動範囲を制限する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする自律移動システムのプログラム。
【請求項１】
移動体に設けられ、検出領域内の障害物の距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段の検出領域をヨー方向へ揺動させる揺動手段と、
前記揺動手段の揺動を制御する揺動制御手段と、を備える自律移動システムであって、
前記揺動制御手段は、障害物の位置に応じて、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動範囲を制限する、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項２】
請求項１記載の自律移動システムであって、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により前記検出領域内の障害物が検出されたとき、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項３】
請求項２記載の自律移動システムであって、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により検出された前記検出領域内の障害物の距離が所定距離以内であると判断したとき、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項４】
請求項１又は２記載の自律移動システムであって、
前記距離検出手段により検出された前記障害物の距離に基づいて、前記移動体の移動経路を設定する移動経路設定手段を更に備え、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段により検出された障害物の位置と、前記移動経路設定手段により設定された前記移動体の移動経路と、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向と、に基づいて、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項５】
請求項４記載の自律移動システムであって、
前記距離検出手段は、略放射状に形成された検出領域内の障害物を検出し、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向と、前記略放射状の検出領域の前記揺動方向側の端辺上に前記障害物があるか否かの判断と、前記移動経路設定手段により設定された移動経路と所定半径の円との交点が前記障害物に対して左右どちら側にあるかの判断と、に基づいて、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項６】
請求項１記載の自律移動システムであって、
障害物の位置情報を含む地図情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記地図情報に基づいて、前記移動体を中心として所定半径以内であり、前記距離検出手段の検出領域の揺動方向側にあり、かつ、前記移動体の進行方向の中心線と、その点と前記距離検出手段とを結んだ線と、の成す角度が最小となる前記障害物上の点を求め、該求めた点と距離検出手段とを結んだ限界線と前記中心線との成す角度から前記距離検出手段の視野角度の１／２を減算した角度を限界角度として算出する限界角度算出手段と、を更に備え、
前記揺動制御手段は、前記距離検出手段の揺動角度が前記限界角度算出手段により算出された前記揺動の限界角度になると、前記揺動手段を制御して前記距離検出手段の検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項７】
請求項６記載の自律移動システムであって、
前記限界角度算出手段は、前記移動体の進行方向の中心線を前記距離検出手段の検出領域の揺動方向に回転させ、該回転させた中心線と前記障害物との距離が所定閾値以下となる限界線を求め、該限界線と前記進行方向の中心線との成す角度を、前記揺動の限界角度として算出する、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の自律移動システムであって、
前記移動体を駆動し移動させる駆動手段と、
前記移動体が自律的に移動するように前記駆動手段を制御する駆動制御手段と、を更に備える、ことを特徴とする自律移動システム。
【請求項９】
検出領域内の障害物の距離を検出するステップと、
前記検出領域をヨー方向へ揺動させるステップと、
障害物の位置に応じて、前記揺動範囲を制限するステップと、を含む、ことを特徴とする自律移動システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項９記載の自律移動システムの制御方法であって、
前記検出された検出領域内の障害物の距離が所定距離以内にあるとき、前記検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項９記載の自律移動システムであって、
障害物の位置情報を含む地図情報に基づいて、前記移動体を中心として所定半径以内であり、前記検出領域の揺動方向側にあり、かつ、前記移動体の進行方向の中心線と、その点と移動体とを結んだ線と、の成す角度が最小となる前記障害物上の点を求め、該求めた点と移動体とを結んだ限界線と、前記中心線と、の成す角度から視野角度の１／２を減算した角度を限界角度として算出するステップを更に含み、
前記検出領域の揺動角度が前記算出された揺動の限界角度になると、前記検出領域の揺動方向を反転させる、ことを特徴とする自律移動システムの制御方法。
【請求項１２】
検出領域内の障害物の距離を検出する処理と、
前記検出領域をヨー方向へ揺動させるように制御する処理と、
障害物の位置に応じて、前記揺動範囲を制限する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする自律移動システムのプログラム。
【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１８】
【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１８】
【公開番号】特開２０１２−２４７４００（Ｐ２０１２−２４７４００Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１９４３（Ｐ２０１１−１２１９４３）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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