自律移動方法及び自律移動体
【課題】環境磁気を利用する自律移動を屋外で行う場合でも、ロボットが自己位置を誤って認識するのを防ぐことのできる自律移動方法を提供する。
【解決手段】移動体１００が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、移動体１００が移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知する実測磁気と、を比較しながら移動体を自律移動させる方法であって、移動体１００上の異なる位置で第１実測磁気と第２実測磁気とを検知するステップ（ａ）と、環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気Ｇの影響を受けない磁気センサ１０３により検知される第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、移動体１００を自律移動させるステップ（ｂ）と、を備える。
【解決手段】移動体１００が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、移動体１００が移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知する実測磁気と、を比較しながら移動体を自律移動させる方法であって、移動体１００上の異なる位置で第１実測磁気と第２実測磁気とを検知するステップ（ａ）と、環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気Ｇの影響を受けない磁気センサ１０３により検知される第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、移動体１００を自律移動させるステップ（ｂ）と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を目印にしてロボット等を自律移動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な場面において、多種多様なロボットが活動している。中でも移動中に自己位置を認識しながら、自律移動するロボットは、工場内やオフィス内、病院内などでの人間の手助けになるものとして期待され、その研究が盛んに行われている。
自律移動させるための誘導方式の一つとして磁気を目印とするものが知られている。これは、典型的には、移動経路上に例えば磁気テープからなる磁気マーカを設置し、ロボットに磁気マーカから発せられる磁気を検出する磁気センサを設け、磁気センサにより磁気マーカを検知することにより、自己位置を認識するものである（たとえば、特許文献１、特許文献２）。
しかし、磁気マーカを設置する方法は、事前に環境の磁場分布を求め、磁気的なノイズの少ないところに磁気マーカを設置しなければならない。したがって、磁気マーカを設置する作業にかかる負担が大きい。この負担は、移動経路を変更する際にも生ずる。また、磁気マーカは、一般に床に設置されるが、床面上に磁気マーカを設置することが美観上好ましくない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７３１７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９９６０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】新納敏文 “環境磁場計測方法の事例調査（その３）”，日本建築学会大会学術講演梗概集，１９９６年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
建屋を構成する鉄骨や鉄節、建屋内に設置される装置、家具、電器製品等の構成要素である鉄部材などの強磁性体は製造及び施工の過程で不可避的に着磁され残留磁気を帯びている。この残留磁気は、時間の経過に対して強さがほとんど変動しない（非特許文献１）。そこで本発明者等は、磁気を自己位置認識の目印として利用することを前提とするが、磁気マーカを新たに設置して生ずる磁気を利用するのではなく、以上のように屋内外の環境に依存して生じている磁気（以下、「環境磁気」と称する）を記憶しておき、この環境磁気データと実測された磁気とを比較することで自己位置を認識して自律移動する手法を先に提案している（特願２００８−１４２７９２）。
【０００６】
ところが、環境磁気を利用する自律移動を屋外で行うと、しばしばロボットが自己位置を誤って認識してしまい、設定された移動経路からずれることを本発明者等は経験した。
そこで本発明は、環境磁気を利用する自律移動を屋外で行う場合でも、ロボットが自己位置を誤って認識するのを防ぐことのできる自律移動方法及び自律移動体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】
本発明者等は、環境磁気を利用する自律移動を屋外で行う場合に生じる自己位置の誤認識の原因について検討したところ、以下のことを知見した。
（１）環境磁気データは、移動経路上を連続的にもれなく採取することが好ましい。しかし、それではデータ数が多くなり、演算処理に時間がかかりすぎるため、移動体の速度が遅くなり、現実的ではない。したがって、移動経路上の所定間隔ごとに環境磁気データを採取するので、データ採取地点間で実際には生じている磁気を反映していない磁気マップが作成されることがある。例えば、屋外に設置されるマンホール、側溝の蓋、街頭の鉄柱等の鉄製の部材は帯磁しているが、磁気マップを作成する際にはこれら部材に生じている磁気を測定しないため、当該領域における環境磁気データと実測される環境磁気（実測磁気）は当該領域において整合しない。したがって、当該領域に達すると、自己位置を認識できなくなることがある。
【０００８】
（２）環境磁気は建屋等の固定物が発する静的なもののみを想定していたが、屋外では磁気を持った物体が走行する。例えば、自動車、オートバイなどである。これらは動的な環境磁気といえるが、動的な磁気が近くを通ると、静的な磁気に動的な磁気を加えたものが実測された環境磁気として検知される。したがって、静的な環境磁気だけを対象として作成された環境磁気データと実測磁気とは整合しない。したがって、動的な磁気が生じると、自己位置を認識できなくなることがある。
【０００９】
以上のように、実測磁気が環境磁気データにはない予期せぬ磁気を含む場合には、そのままでは移動体は移動経路からずれて走行することになる。しかし、例えば、図７（ａ）に示すように、帯磁しているマンホール１０１について考えると、移動体１００の進行方向（白抜き矢印）前方に設けられる磁気センサ１０２がマンホール１０１からの磁気Ｇ（実線矢印）の影響を受けて当該磁気を検出していても、移動体１００の後方はマンホール１０１からの磁気の影響を受けない。なお、マンホール１０１からの磁気は、図７に示すように、上向きに生じている。
【００１０】
そこで、図７（ｂ）に示すように、移動体１００の後方にも磁気センサ１０３を設ける。そして、磁気センサ１０２がマンホール１０１からの磁気Ｇの影響を受けている間は、磁気センサ１０３で実測される磁気と環境磁気データとを比較して、その結果に基づいて移動体１００を自律移動させる。
さらに、図７（ｃ）に示すように、磁気センサ１０２が磁気Ｇの影響を受けず、かつ磁気センサ１０３が磁気Ｇの影響を受ける位置まで移動体１００が進めば、今度は、磁気センサ１０２で実測される磁気と環境磁気データとを比較して、その結果に基づいて移動体１００を自律移動させる。
【００１１】
以上のように、２つの磁気センサ１０２，１０３を移動体１００の異なる位置に設け、磁気センサを選択的に使用することで、移動体１００はマンホール１０１からの磁気Ｇの影響によって、自己位置を誤認識するのを防ぐことができる。このことは、移動体上の異なる位置で検出される少なくとも２つの環境磁気（実測磁気）の中で、環境磁気データと整合する実測磁気と環境磁気データとを比較することで、環境磁気データには反映されていない予期せぬ磁気が検出されたとしても、自己位置の誤認識を防げることを示唆している。
本発明は、以上の検討結果に基づくものであり、移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、移動体が移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知される実測磁気と、を比較しながら移動体を自律移動させることを前提とする。
そして、以下の２つのステップ（ａ）、（ｂ）を備えることを本発明の自律移動方法は特徴とする。すなわち、１つ目のステップ（ａ）は、移動体上の異なる位置で第１実測磁気と第２実測磁気とを検知する。また、２つ目のステップ（ｂ）は、環境磁気データと整合する第１実測磁気又は第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、移動体を自律移動させる。
【００１２】
ステップ（ｂ）は、具体的には、第１実測磁気と環境磁気データの比較結果に基づいて移動体を自律移動させている最中に、第１実測磁気として環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気が検出されると、第２実測磁気と環境磁気データとの比較結果に基づいて移動体を自律移動させることができる。そしてさらに、第２実測磁気と環境磁気データの比較結果に基づいて移動体を自律移動させている最中に、第２実測磁気として予期せぬ磁気が検出されると、第１実測磁気と環境磁気データとの比較結果に基づいて移動体を自律移動させることができる。
【００１３】
本発明は、以上の自律移動方法を実行できる以下の移動体をも提供する。
この移動体は、移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、移動体が移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知する実測磁気と、を比較しながら自律移動される。
この移動体上には、第１磁気センサと第２磁気センサが設けられる。第２磁気センサは第１磁気センサと異なる移動体上の位置に設けられる。したがって、第１磁気センサと第２磁気センサは、移動体上の異なる位置で磁気を検出する。また、移動体は、環境磁気データを記憶する記憶部を備える。
そして、本発明の移動体は、環境磁気データと整合する第１実測磁気又は第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、移動体を自律移動させる制御部を備える。
【００１４】
制御部の具体的な制御手順としては、第１実測磁気と環境磁気データの比較結果に基づいて移動体を自律移動させている最中に、第１実測磁気として環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気が検出されると、第２実測磁気と環境磁気データとの比較結果に基づいて移動体を自律移動させる。そしてさらに、第２実測磁気と環境磁気データの比較結果に基づいて移動体を自律移動させている最中に、第２実測磁気として予期せぬ磁気が検出されると、第１実測磁気と環境磁気データとの比較結果に基づいて移動体を自律移動させる。
【００１５】
本発明の移動体において、第１磁気センサと第２磁気センサは、移動体の進行方向及び進行方向に直交する方向のいずれか一方又は双方に間隔をあけて設ければよい。そうすることで、第１磁気センサ及び第２磁気センサの一方が予期せぬ磁気の影響を受けても他方が予期せぬ磁気の影響を受けないようにすることができる。なお、第１磁気センサと第２磁気センサの間隔は、移動体が移動する環境に応じて適宜定められるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、実測磁気が予期せぬ磁気を含んでいても、移動体上の異なる位置で検出される少なくとも２つの実測磁気の中で、予期せぬ磁気の影響を受けない実測磁気と環境磁気データとを比較することで、自己位置を誤認することなく、自律移動ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係るロボット（移動体）の構成を示すブロック図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図２】本実施の形態に係るロボットの制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るロボットの主磁気センサにより検知される主実測磁気と副磁気センサにより検出される副実測磁気を対応して示すグラフである。
【図４】本実施の形態に係るロボットの主磁気センサにより検知される主実測磁気と副磁気センサにより検出される副実測磁気を対応して示すグラフであり、予期せぬ磁気を含む場合を示す。
【図５】本実施の形態に係るロボットの移動経路を示す図である。
【図６】本実施の形態に係るロボットの移動の向きを決める方法を説明する図である。
【図７】本発明の概念を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態にかかる車輪型のロボット（移動体）１は、図１に示すように、箱状の本体２の前後方向中央下部に左右一対の駆動輪３，４を備えると共に、本体２のほぼ四隅下部に夫々補助輪５を備えている。
本体２の前方には主磁気センサ（第１磁気センサ）２１、方位センサ４０が、後方には副磁気センサ（第２磁気センサ）２２が設けられている。主磁気センサ２１と副磁気センサ２２は間隔Ｌを隔てて設けられている。主磁気センサ２１、方位センサ４０、副磁気センサ２２は、本体２の内部に設置された制御部５０と電気的に接続されている。
なお、ここでは主磁気センサ２１、副磁気センサ２２を本体２の内部に設けた例を示しているが、本体２とともに移動できるのであれば、本体２の外部に主磁気センサ２１、副磁気センサ２２を設けることもできる。
【００１９】
主磁気センサ２１、副磁気センサ２２は、互いに直交する３軸に沿った直流磁気（以下、単に磁気）を測定できる。ここで、３軸は、ロボット１の進行方向に沿ったｘ軸、床面に平行でｘ軸に直行するｙ軸、鉛直方向に平行でｘ軸に直行するｚ軸とからなる。測定される磁気は、後述する環境磁気データの作成、及び自律移動時に環境磁気データと比較される実測磁気としてに用いられる。
方位センサ４０は、角速度を測定する。角速度はロボット１が経由地で向きを変えるのに用いられる。本実施の形態では、主磁気センサ２１、副磁気センサ２２と方位センサ４０とが別体の例を示しているが、各々を一体とした磁気・方位センサを用いることもできる。
【００２０】
＜制御部５０＞
次に、図２を参照して、制御部５０について説明する。
制御部５０は、走行制御部６０と、記憶部７０と、演算処理部８０を備え、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等及び入出力回路等を備えたコンピュータから構成される。
＜走行制御部６０＞
制御部５０において、各駆動輪３，４は、夫々駆動モータ６，７により図示しない減速機を介して回転駆動されるようになっている。また、駆動モータ６，７には、駆動輪３，４の回転速度（回転数）を検出するためのロータリエンコーダ８，９が夫々付設されている。さらに、これら駆動モータ６，７は、走行制御部６０により夫々独立して駆動制御されるようになっている。走行制御部６０は、駆動モータ６，７を異なる回転数で回転させることにより、ロボット１の向きを変えることができる。
【００２１】
＜記憶部７０＞
記憶部７０は、第１記憶部７１と、第２記憶部７２と、第３記憶部７３とを備えている。
第１記憶部７１には、環境磁気データが記憶される。環境磁気データは、ロボット１を移動させる経路に沿って、予め主磁気センサ２１、副磁気センサ２２により検知された磁気と当該磁気が検知された位置とが関係付けられたデータである。このデータとしては、主磁気センサ２１についてのもの（主環境磁気データ）と、副磁気センサ２２についてのもの（副環境磁気データ）の２セットが記憶されている。ロボット１が自律走行する際に検知される実測磁気とこの環境磁気データを対比させることにより、ロボット１の移動する向きを制御する。
例えば、図６に示すように、環境磁気データは、ｘ軸が移動経路上の位置、ｙ軸が磁気の強さのグラフとして視覚化できる。この磁気の強さは、例えば鉛直方向の磁気の強さで表すことができるが、水平方向の磁気の強さで表すこともでき、本発明において制限はない。
また、環境磁気データは、ロボット１の移動経路上を連続的に記憶されていることが好ましい。しかし、この方法は現在の技術レベルでは現実的ではない。ロボットの移動経路が長くなると、実測磁気との比較処理に相当の時間がかかってしまい、移動速度が著しく遅くなるからである。そこで、所定間隔毎に環境磁気データを記憶することが現実的である。
【００２２】
第２記憶部７２には、走行制御部６０、演算処理部８０が行う種々の制御に関するプログラムが記憶されている。
第３記憶部７３には、いくつかのブロックに分けられた移動経路のルート毎に、進むべき向きと距離とが対応付けて経路情報が記憶されている。例えば、図５を例にすると、経由地Ａから経由地Ｂまでのルートを移動する場合に、経由地Ａにおいてロボット１がφ１°だけ半時計回りに向きを変えるとともに、距離ＤＡ−Ｂだけ経由地Ｂに向けて前進するとすれば、経由地Ａと対応付けて（−φ１°，ＤＡ−Ｂ）が第３記憶部７３に記憶されている。なお、始点（Start）から経由地Ａまで、経由地Ａから経由地Ｂまで、経由地Ｂから経由地Ｃまで、経由地Ｃから終点（Goal）までの各々の間を「ルート」と言い、スタートからゴールまでの各ルートを結んだものを移動経路と言う。
【００２３】
＜演算処理部８０＞
次に、演算処理部８０は、磁気比較部８１とセンサ選択部８２を備えている。
磁気比較部８１は、第１記憶部７１に記憶されている主環境磁気データと、主磁気センサ２１で検知される実測磁気（主実測磁気）とを比較する。また、磁気比較部８１は、第１記憶部７１に記憶されている副環境磁気データと、副磁気センサ２２で検知される実測磁気（副実測磁気）とを比較する。この比較により、主環境磁気データと主実測磁気が整合されているか、また、副環境磁気データと副実測磁気が整合されているかの判断がなされる。主実測磁気又は副実測磁気に予期せぬ磁気が含まれていると、主環境磁気データと副実測磁気が整合されていないか、または、副環境磁気データと副実測磁気が整合されていないと判断され、この結果はセンサ選択部８２に出力される。
【００２４】
センサ選択部８２は、各ルートを自律移動する際にロボット１の向きの修正のために使用するセンサとして、主磁気センサ２１及び副磁気センサ２２のいずれか一方を選択する。この選択は、磁気比較部８１から知らされる上記判断結果に基づいている。つまり、主環境磁気データと主実測磁気が整合されていないとの判断結果であれば副磁気センサ２２を選択し、副環境磁気データと副実測磁気が整合されていないとの判断結果であれば主磁気センサ２１を選択する。選択されていることを、以下、「アクティブ」ということがある。ただし、デフォルト状態では、主磁気センサ２１が選択されており、主環境磁気データと副実測磁気が整合されていないとの判断結果がなされない限り、主磁気センサ２１で検知される主実測磁気と主環境磁気データを比較しながら、主実測磁気が主環境磁気データに一致するように向きを制御されながら、ロボット１は自律移動する。
【００２５】
ロボット１が各ルートを移動する際には、以下のようにしてロボット１の向きが制御される。
前述したように、デフォルト状態では、主磁気センサ２１で検知される実測磁気と主環境磁気データとの比較に基づいて、ロボット１の向きを制御する。より具体的には、図６において、実測磁気と主環境磁気データとの間に偏差△Ｇがあるのは、正規のルートに対するロボット１の向きに偏差△θがあるからである。したがって、磁気の偏差△Ｇをなくすようにロボット１の向きを制御することで、ロボット１を正しい向きでルートを自律移動させることができる。そのために、磁気比較部８１は、実測磁気と主環境磁気データとの偏差△Ｇから方位を求め、車両移動値演算部８５に出力する。
【００２６】
演算処理部８０は、方位比較部８３と、移動距離演算部８４を備えている。
方位比較部８３は、方位センサ４０により検出される角速度を積算（デフォルト値は最初のルートに対して０度）して、ルートに対する向き（角度θ）を算出する。算出された向きは、車両移動値演算部８５に出力される。
また、移動距離演算部８４は、ロータリエンコーダ８，９からそれぞれ入力されるパルスを別々にカウントし、カウントした値に１パルス当りの移動量を乗算してそれまでの移動距離を求める。ここでは２つの移動距離が求められるが、その平均値を移動距離として車両移動値演算部８５へ出力される。
【００２７】
車両移動値演算部８５は、ロボット１の位置情報を求める。この位置情報は、ｘ及びｙで示される平面座標に加えて、走行経路に対する向き（角度θ）により特定される（（ｘ，ｙ，θ））。
車両移動値演算部８５は、第３記憶部７３から経路情報を読み出す。この経路情報は、前述したように、向き情報と移動距離情報とが対応付けられている（例えば、（−φ１°，ＤＡ−Ｂ））。車両移動値演算部８５は、移動距離演算部８４から取得した移動距離Ｓと移動距離情報とからルートの終点に到達するまでの残移動距離を求める。この残移動距離は、走行制御部６０へ出力される。
【００２８】
車両移動値演算部８５は、磁気比較部８１から取得する実測磁気と主環境磁気データとの偏差△Ｇが０（ゼロ）になるように、ロボット１が向きを変える角度（回転角）を求める。この回転角は、走行制御部６０へ出力される。この向きの調整は、フィードバック制御により行うことができる。
【００２９】
車両移動値演算部８５は、また、ロボット１がルートの終点に到達すると、方位比較部８３から取得したルートに対する向き（角度θ）情報と経路情報の中の向き情報とから、経由地においてロボット１が向きを変える角度（回転角）を求める。この回転角は、走行制御部６０へ出力される。
【００３０】
＜走行制御部６０＞
走行制御部６０は、車両移動値演算部８５で求められた残移動距離に基づいて、ロボット１をルートに沿って次の経由地まで移動するように、駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。また、走行制御部６０は、車両移動値演算部８５で求められた回転角に基づいて、経由地に到達すると、ロボット１の向きを次のルートに合うようにかえるために、駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。
【００３１】
＜主磁気センサ２１、副磁気センサ２２のアクティブ変更＞
次に、本実施の形態の特徴部分について図３〜図５を参照して説明する。
主磁気センサ２１に対して副磁気センサ２２は距離Ｌだけ後方（進行方向を基準にして）に配置されている。したがって、図３に示すように、主磁気センサ２１で検知される主実測磁気に対して、副磁気センサ２２で検知される副実測磁気は、距離Ｌに相当する分だけ遅れて検知される。図３に示される主実測磁気、副実測磁気には予期せぬ磁気が含まれていないので、主磁気センサ２１がアクティブになっている。なお、図３において、○、●及び△は、位置が同じであることを示している。
【００３２】
次に、予期せぬ磁気を検知する場合について、図４を参照して説明する。なお、図４において、実線で実測磁気が示されている間に該当する磁気センサがアクティブになっていることを示す。
ロボット１が移動を開始してからｔ３時間を経過したところで、アクティブである主磁気センサ２１が予期せぬ磁気ＵＧを主実測磁気として検知する。そうすると、磁気比較部８１は主実測磁気と主環境磁気データとを比較することにより主磁気センサ２１が予期せぬ磁気ＵＧを検知したことを判断し、センサ選択部８２に出力する。センサ選択部８２は、これに基づき副磁気センサ２２をアクティブとする一方、主磁気センサ２１を非アクティブとする。このことは、図４に、主磁気センサ２１による主実測磁気が点線で、副磁気センサ２２による副実測磁気が実線で示されている。
【００３３】
副磁気センサ２２がアクティブとなって、向きを調整しながらロボット１は自律移動を続けるが、ロボット１が距離Ｌだけ進むと、副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知することがある。そうすると、磁気比較部８１は副実測磁気と副環境磁気データとを比較することにより副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知したことを判断し、センサ選択部８２に出力する。センサ選択部８２は、これに基づき主磁気センサ２１をアクティブとする一方、副磁気センサ２２を非アクティブとする。このことは、図４に、主磁気センサ２１による主実測磁気が実線で、副磁気センサ２２による副実測磁気が点線で示されている。
なお、予期せぬ磁気ＵＧとしてマンホール等の固定物による磁気、動的な磁気があるが、これらは環境磁気データに比べて急激な変化を示すのが通常であり、環境磁気データと整合するか否かを容易に判断できる。
【００３４】
＜自律移動の例＞
以上のロボット１が、図５に示すように、始点（Start）から終点（Goal）に自律移動する場合には、始点から移動を開始して経由地Ａに到達するまで、ロボット１は、主磁気センサ２１がアクティブとなって前進する。
ロボット１は、経由地Ａに到達すると、半時計周りにφ１だけ向きを変えた後に、経由地Ｂに向けて移動する。この間も主磁気センサ２１がアクティブとなっている。
ロボット１は、経由地Ｂに到達すると、時計周りにφ１＋φ２だけ向きを変えた後に、経由地Ｃに向けて移動する。経由地Ｂと経由地Ｃの間には、予期せぬ磁気ＵＧが生じている。そうすると、ロボット１が進んで主磁気センサ２１が予期せぬ磁気ＵＧを検知すると、主磁気センサ２１は非アクティブとされる一方、副磁気センサ２２がアクティブとされる。その後、副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知すれば、主磁気センサ２１はアクティブとされる一方、副磁気センサ２２が非アクティブとされ、経由地Ｃまでロボット１は自律移動する。
ロボット１は、経由地Ｃに到達すると、時計周りにφ３−φ２だけ向きを変えた後に、終点に向けて自律移動する。
【００３５】
以上説明したように、ロボット１は主磁気センサ２１と副磁気センサ２２を備え、いずれか一方がアクティブとなってロボット１の向きを制御しながら自律移動する過程で、環境磁気データとの整合しない予期せぬ磁気を検知すると、他方をアクティブにしてロボット１の向きを制御できる。したがって、ロボット１は、予期せぬ磁気に遭遇しても、自己位置を誤認識することなく自律移動を続けることができる。
【００３６】
以上の実施の形態では、副磁気センサ２２がアクティブとなった後に副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知する例について説明したが、そうなるとは限らない。つまり、主磁気センサ２１と副磁気センサ２２は、ロボット１の幅方向（進行方向に直交する方向）に間隔があけられているので、主磁気センサ２１で検知した予期せぬ磁気が副磁気センサ２２に検知されるとは限らない。そうすると、副磁気センサ２２がアクティブなままで、ロボット１が移動経路の終点に到着することがある。その後、副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知しなければ、主磁気センサ２１が非アクティブ、副磁気センサ２２がアクティブのままで経由地Ｃを通って終点までロボット１は自律移動する。
また、以上の実施の形態では、主磁気センサ２１と副磁気センサ２２がロボット１の進行方向に間隔をあけていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ロボット１の幅方向のみに間隔をあけて主磁気センサ２１と副磁気センサ２２を設けることができるし、ロボット１の高さ方向のみに間隔をあけて主磁気センサ２１と副磁気センサ２２を設けることもできる。
【００３７】
さらに、以上の実施形態では磁気センサを主磁気センサ２１と副磁気センサ２２の２つとしていたが、磁気センサの数は２つに限らず、３つ又はそれ以上としても本発明を実現できることは言うまでもない。
さらにまた、本発明は移動体上の異なる位置で検出される少なくとも２つの環境磁気の中で、予期せぬ磁気の影響を受けない実測磁気と環境磁気データとを比較することを要旨とするものであり、この部分を除く移動体の自立移動の制御方法は上記実施の形態に限定されない。
また、ここでは磁気センサと方位センサでロボット１の自律移動を行う例を示したが、他のセンシング手段、例えば距離センサ等をさらに組み合わせて自律移動を行うことを本発明は許容する。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ロボット
２１…主磁気センサ（第１磁気センサ）、２２…副磁気センサ（第２磁気センサ）
５０…制御部、６０…走行制御部、７０…記憶部
８０…演算処理部
８１…磁気比較部、８２…センサ選択部、８３…方位比較部、８４…移動距離演算部
８５…車両移動値演算部、８６…自律移動演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を目印にしてロボット等を自律移動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な場面において、多種多様なロボットが活動している。中でも移動中に自己位置を認識しながら、自律移動するロボットは、工場内やオフィス内、病院内などでの人間の手助けになるものとして期待され、その研究が盛んに行われている。
自律移動させるための誘導方式の一つとして磁気を目印とするものが知られている。これは、典型的には、移動経路上に例えば磁気テープからなる磁気マーカを設置し、ロボットに磁気マーカから発せられる磁気を検出する磁気センサを設け、磁気センサにより磁気マーカを検知することにより、自己位置を認識するものである（たとえば、特許文献１、特許文献２）。
しかし、磁気マーカを設置する方法は、事前に環境の磁場分布を求め、磁気的なノイズの少ないところに磁気マーカを設置しなければならない。したがって、磁気マーカを設置する作業にかかる負担が大きい。この負担は、移動経路を変更する際にも生ずる。また、磁気マーカは、一般に床に設置されるが、床面上に磁気マーカを設置することが美観上好ましくない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７３１７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９９６０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】新納敏文 “環境磁場計測方法の事例調査（その３）”，日本建築学会大会学術講演梗概集，１９９６年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
建屋を構成する鉄骨や鉄節、建屋内に設置される装置、家具、電器製品等の構成要素である鉄部材などの強磁性体は製造及び施工の過程で不可避的に着磁され残留磁気を帯びている。この残留磁気は、時間の経過に対して強さがほとんど変動しない（非特許文献１）。そこで本発明者等は、磁気を自己位置認識の目印として利用することを前提とするが、磁気マーカを新たに設置して生ずる磁気を利用するのではなく、以上のように屋内外の環境に依存して生じている磁気（以下、「環境磁気」と称する）を記憶しておき、この環境磁気データと実測された磁気とを比較することで自己位置を認識して自律移動する手法を先に提案している（特願２００８−１４２７９２）。
【０００６】
ところが、環境磁気を利用する自律移動を屋外で行うと、しばしばロボットが自己位置を誤って認識してしまい、設定された移動経路からずれることを本発明者等は経験した。
そこで本発明は、環境磁気を利用する自律移動を屋外で行う場合でも、ロボットが自己位置を誤って認識するのを防ぐことのできる自律移動方法及び自律移動体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】
本発明者等は、環境磁気を利用する自律移動を屋外で行う場合に生じる自己位置の誤認識の原因について検討したところ、以下のことを知見した。
（１）環境磁気データは、移動経路上を連続的にもれなく採取することが好ましい。しかし、それではデータ数が多くなり、演算処理に時間がかかりすぎるため、移動体の速度が遅くなり、現実的ではない。したがって、移動経路上の所定間隔ごとに環境磁気データを採取するので、データ採取地点間で実際には生じている磁気を反映していない磁気マップが作成されることがある。例えば、屋外に設置されるマンホール、側溝の蓋、街頭の鉄柱等の鉄製の部材は帯磁しているが、磁気マップを作成する際にはこれら部材に生じている磁気を測定しないため、当該領域における環境磁気データと実測される環境磁気（実測磁気）は当該領域において整合しない。したがって、当該領域に達すると、自己位置を認識できなくなることがある。
【０００８】
（２）環境磁気は建屋等の固定物が発する静的なもののみを想定していたが、屋外では磁気を持った物体が走行する。例えば、自動車、オートバイなどである。これらは動的な環境磁気といえるが、動的な磁気が近くを通ると、静的な磁気に動的な磁気を加えたものが実測された環境磁気として検知される。したがって、静的な環境磁気だけを対象として作成された環境磁気データと実測磁気とは整合しない。したがって、動的な磁気が生じると、自己位置を認識できなくなることがある。
【０００９】
以上のように、実測磁気が環境磁気データにはない予期せぬ磁気を含む場合には、そのままでは移動体は移動経路からずれて走行することになる。しかし、例えば、図７（ａ）に示すように、帯磁しているマンホール１０１について考えると、移動体１００の進行方向（白抜き矢印）前方に設けられる磁気センサ１０２がマンホール１０１からの磁気Ｇ（実線矢印）の影響を受けて当該磁気を検出していても、移動体１００の後方はマンホール１０１からの磁気の影響を受けない。なお、マンホール１０１からの磁気は、図７に示すように、上向きに生じている。
【００１０】
そこで、図７（ｂ）に示すように、移動体１００の後方にも磁気センサ１０３を設ける。そして、磁気センサ１０２がマンホール１０１からの磁気Ｇの影響を受けている間は、磁気センサ１０３で実測される磁気と環境磁気データとを比較して、その結果に基づいて移動体１００を自律移動させる。
さらに、図７（ｃ）に示すように、磁気センサ１０２が磁気Ｇの影響を受けず、かつ磁気センサ１０３が磁気Ｇの影響を受ける位置まで移動体１００が進めば、今度は、磁気センサ１０２で実測される磁気と環境磁気データとを比較して、その結果に基づいて移動体１００を自律移動させる。
【００１１】
以上のように、２つの磁気センサ１０２，１０３を移動体１００の異なる位置に設け、磁気センサを選択的に使用することで、移動体１００はマンホール１０１からの磁気Ｇの影響によって、自己位置を誤認識するのを防ぐことができる。このことは、移動体上の異なる位置で検出される少なくとも２つの環境磁気（実測磁気）の中で、環境磁気データと整合する実測磁気と環境磁気データとを比較することで、環境磁気データには反映されていない予期せぬ磁気が検出されたとしても、自己位置の誤認識を防げることを示唆している。
本発明は、以上の検討結果に基づくものであり、移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、移動体が移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知される実測磁気と、を比較しながら移動体を自律移動させることを前提とする。
そして、以下の２つのステップ（ａ）、（ｂ）を備えることを本発明の自律移動方法は特徴とする。すなわち、１つ目のステップ（ａ）は、移動体上の異なる位置で第１実測磁気と第２実測磁気とを検知する。また、２つ目のステップ（ｂ）は、環境磁気データと整合する第１実測磁気又は第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、移動体を自律移動させる。
【００１２】
ステップ（ｂ）は、具体的には、第１実測磁気と環境磁気データの比較結果に基づいて移動体を自律移動させている最中に、第１実測磁気として環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気が検出されると、第２実測磁気と環境磁気データとの比較結果に基づいて移動体を自律移動させることができる。そしてさらに、第２実測磁気と環境磁気データの比較結果に基づいて移動体を自律移動させている最中に、第２実測磁気として予期せぬ磁気が検出されると、第１実測磁気と環境磁気データとの比較結果に基づいて移動体を自律移動させることができる。
【００１３】
本発明は、以上の自律移動方法を実行できる以下の移動体をも提供する。
この移動体は、移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、移動体が移動経路に倣って移動する際に、移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知する実測磁気と、を比較しながら自律移動される。
この移動体上には、第１磁気センサと第２磁気センサが設けられる。第２磁気センサは第１磁気センサと異なる移動体上の位置に設けられる。したがって、第１磁気センサと第２磁気センサは、移動体上の異なる位置で磁気を検出する。また、移動体は、環境磁気データを記憶する記憶部を備える。
そして、本発明の移動体は、環境磁気データと整合する第１実測磁気又は第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、移動体を自律移動させる制御部を備える。
【００１４】
制御部の具体的な制御手順としては、第１実測磁気と環境磁気データの比較結果に基づいて移動体を自律移動させている最中に、第１実測磁気として環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気が検出されると、第２実測磁気と環境磁気データとの比較結果に基づいて移動体を自律移動させる。そしてさらに、第２実測磁気と環境磁気データの比較結果に基づいて移動体を自律移動させている最中に、第２実測磁気として予期せぬ磁気が検出されると、第１実測磁気と環境磁気データとの比較結果に基づいて移動体を自律移動させる。
【００１５】
本発明の移動体において、第１磁気センサと第２磁気センサは、移動体の進行方向及び進行方向に直交する方向のいずれか一方又は双方に間隔をあけて設ければよい。そうすることで、第１磁気センサ及び第２磁気センサの一方が予期せぬ磁気の影響を受けても他方が予期せぬ磁気の影響を受けないようにすることができる。なお、第１磁気センサと第２磁気センサの間隔は、移動体が移動する環境に応じて適宜定められるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、実測磁気が予期せぬ磁気を含んでいても、移動体上の異なる位置で検出される少なくとも２つの実測磁気の中で、予期せぬ磁気の影響を受けない実測磁気と環境磁気データとを比較することで、自己位置を誤認することなく、自律移動ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係るロボット（移動体）の構成を示すブロック図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図２】本実施の形態に係るロボットの制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るロボットの主磁気センサにより検知される主実測磁気と副磁気センサにより検出される副実測磁気を対応して示すグラフである。
【図４】本実施の形態に係るロボットの主磁気センサにより検知される主実測磁気と副磁気センサにより検出される副実測磁気を対応して示すグラフであり、予期せぬ磁気を含む場合を示す。
【図５】本実施の形態に係るロボットの移動経路を示す図である。
【図６】本実施の形態に係るロボットの移動の向きを決める方法を説明する図である。
【図７】本発明の概念を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態にかかる車輪型のロボット（移動体）１は、図１に示すように、箱状の本体２の前後方向中央下部に左右一対の駆動輪３，４を備えると共に、本体２のほぼ四隅下部に夫々補助輪５を備えている。
本体２の前方には主磁気センサ（第１磁気センサ）２１、方位センサ４０が、後方には副磁気センサ（第２磁気センサ）２２が設けられている。主磁気センサ２１と副磁気センサ２２は間隔Ｌを隔てて設けられている。主磁気センサ２１、方位センサ４０、副磁気センサ２２は、本体２の内部に設置された制御部５０と電気的に接続されている。
なお、ここでは主磁気センサ２１、副磁気センサ２２を本体２の内部に設けた例を示しているが、本体２とともに移動できるのであれば、本体２の外部に主磁気センサ２１、副磁気センサ２２を設けることもできる。
【００１９】
主磁気センサ２１、副磁気センサ２２は、互いに直交する３軸に沿った直流磁気（以下、単に磁気）を測定できる。ここで、３軸は、ロボット１の進行方向に沿ったｘ軸、床面に平行でｘ軸に直行するｙ軸、鉛直方向に平行でｘ軸に直行するｚ軸とからなる。測定される磁気は、後述する環境磁気データの作成、及び自律移動時に環境磁気データと比較される実測磁気としてに用いられる。
方位センサ４０は、角速度を測定する。角速度はロボット１が経由地で向きを変えるのに用いられる。本実施の形態では、主磁気センサ２１、副磁気センサ２２と方位センサ４０とが別体の例を示しているが、各々を一体とした磁気・方位センサを用いることもできる。
【００２０】
＜制御部５０＞
次に、図２を参照して、制御部５０について説明する。
制御部５０は、走行制御部６０と、記憶部７０と、演算処理部８０を備え、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等及び入出力回路等を備えたコンピュータから構成される。
＜走行制御部６０＞
制御部５０において、各駆動輪３，４は、夫々駆動モータ６，７により図示しない減速機を介して回転駆動されるようになっている。また、駆動モータ６，７には、駆動輪３，４の回転速度（回転数）を検出するためのロータリエンコーダ８，９が夫々付設されている。さらに、これら駆動モータ６，７は、走行制御部６０により夫々独立して駆動制御されるようになっている。走行制御部６０は、駆動モータ６，７を異なる回転数で回転させることにより、ロボット１の向きを変えることができる。
【００２１】
＜記憶部７０＞
記憶部７０は、第１記憶部７１と、第２記憶部７２と、第３記憶部７３とを備えている。
第１記憶部７１には、環境磁気データが記憶される。環境磁気データは、ロボット１を移動させる経路に沿って、予め主磁気センサ２１、副磁気センサ２２により検知された磁気と当該磁気が検知された位置とが関係付けられたデータである。このデータとしては、主磁気センサ２１についてのもの（主環境磁気データ）と、副磁気センサ２２についてのもの（副環境磁気データ）の２セットが記憶されている。ロボット１が自律走行する際に検知される実測磁気とこの環境磁気データを対比させることにより、ロボット１の移動する向きを制御する。
例えば、図６に示すように、環境磁気データは、ｘ軸が移動経路上の位置、ｙ軸が磁気の強さのグラフとして視覚化できる。この磁気の強さは、例えば鉛直方向の磁気の強さで表すことができるが、水平方向の磁気の強さで表すこともでき、本発明において制限はない。
また、環境磁気データは、ロボット１の移動経路上を連続的に記憶されていることが好ましい。しかし、この方法は現在の技術レベルでは現実的ではない。ロボットの移動経路が長くなると、実測磁気との比較処理に相当の時間がかかってしまい、移動速度が著しく遅くなるからである。そこで、所定間隔毎に環境磁気データを記憶することが現実的である。
【００２２】
第２記憶部７２には、走行制御部６０、演算処理部８０が行う種々の制御に関するプログラムが記憶されている。
第３記憶部７３には、いくつかのブロックに分けられた移動経路のルート毎に、進むべき向きと距離とが対応付けて経路情報が記憶されている。例えば、図５を例にすると、経由地Ａから経由地Ｂまでのルートを移動する場合に、経由地Ａにおいてロボット１がφ１°だけ半時計回りに向きを変えるとともに、距離ＤＡ−Ｂだけ経由地Ｂに向けて前進するとすれば、経由地Ａと対応付けて（−φ１°，ＤＡ−Ｂ）が第３記憶部７３に記憶されている。なお、始点（Start）から経由地Ａまで、経由地Ａから経由地Ｂまで、経由地Ｂから経由地Ｃまで、経由地Ｃから終点（Goal）までの各々の間を「ルート」と言い、スタートからゴールまでの各ルートを結んだものを移動経路と言う。
【００２３】
＜演算処理部８０＞
次に、演算処理部８０は、磁気比較部８１とセンサ選択部８２を備えている。
磁気比較部８１は、第１記憶部７１に記憶されている主環境磁気データと、主磁気センサ２１で検知される実測磁気（主実測磁気）とを比較する。また、磁気比較部８１は、第１記憶部７１に記憶されている副環境磁気データと、副磁気センサ２２で検知される実測磁気（副実測磁気）とを比較する。この比較により、主環境磁気データと主実測磁気が整合されているか、また、副環境磁気データと副実測磁気が整合されているかの判断がなされる。主実測磁気又は副実測磁気に予期せぬ磁気が含まれていると、主環境磁気データと副実測磁気が整合されていないか、または、副環境磁気データと副実測磁気が整合されていないと判断され、この結果はセンサ選択部８２に出力される。
【００２４】
センサ選択部８２は、各ルートを自律移動する際にロボット１の向きの修正のために使用するセンサとして、主磁気センサ２１及び副磁気センサ２２のいずれか一方を選択する。この選択は、磁気比較部８１から知らされる上記判断結果に基づいている。つまり、主環境磁気データと主実測磁気が整合されていないとの判断結果であれば副磁気センサ２２を選択し、副環境磁気データと副実測磁気が整合されていないとの判断結果であれば主磁気センサ２１を選択する。選択されていることを、以下、「アクティブ」ということがある。ただし、デフォルト状態では、主磁気センサ２１が選択されており、主環境磁気データと副実測磁気が整合されていないとの判断結果がなされない限り、主磁気センサ２１で検知される主実測磁気と主環境磁気データを比較しながら、主実測磁気が主環境磁気データに一致するように向きを制御されながら、ロボット１は自律移動する。
【００２５】
ロボット１が各ルートを移動する際には、以下のようにしてロボット１の向きが制御される。
前述したように、デフォルト状態では、主磁気センサ２１で検知される実測磁気と主環境磁気データとの比較に基づいて、ロボット１の向きを制御する。より具体的には、図６において、実測磁気と主環境磁気データとの間に偏差△Ｇがあるのは、正規のルートに対するロボット１の向きに偏差△θがあるからである。したがって、磁気の偏差△Ｇをなくすようにロボット１の向きを制御することで、ロボット１を正しい向きでルートを自律移動させることができる。そのために、磁気比較部８１は、実測磁気と主環境磁気データとの偏差△Ｇから方位を求め、車両移動値演算部８５に出力する。
【００２６】
演算処理部８０は、方位比較部８３と、移動距離演算部８４を備えている。
方位比較部８３は、方位センサ４０により検出される角速度を積算（デフォルト値は最初のルートに対して０度）して、ルートに対する向き（角度θ）を算出する。算出された向きは、車両移動値演算部８５に出力される。
また、移動距離演算部８４は、ロータリエンコーダ８，９からそれぞれ入力されるパルスを別々にカウントし、カウントした値に１パルス当りの移動量を乗算してそれまでの移動距離を求める。ここでは２つの移動距離が求められるが、その平均値を移動距離として車両移動値演算部８５へ出力される。
【００２７】
車両移動値演算部８５は、ロボット１の位置情報を求める。この位置情報は、ｘ及びｙで示される平面座標に加えて、走行経路に対する向き（角度θ）により特定される（（ｘ，ｙ，θ））。
車両移動値演算部８５は、第３記憶部７３から経路情報を読み出す。この経路情報は、前述したように、向き情報と移動距離情報とが対応付けられている（例えば、（−φ１°，ＤＡ−Ｂ））。車両移動値演算部８５は、移動距離演算部８４から取得した移動距離Ｓと移動距離情報とからルートの終点に到達するまでの残移動距離を求める。この残移動距離は、走行制御部６０へ出力される。
【００２８】
車両移動値演算部８５は、磁気比較部８１から取得する実測磁気と主環境磁気データとの偏差△Ｇが０（ゼロ）になるように、ロボット１が向きを変える角度（回転角）を求める。この回転角は、走行制御部６０へ出力される。この向きの調整は、フィードバック制御により行うことができる。
【００２９】
車両移動値演算部８５は、また、ロボット１がルートの終点に到達すると、方位比較部８３から取得したルートに対する向き（角度θ）情報と経路情報の中の向き情報とから、経由地においてロボット１が向きを変える角度（回転角）を求める。この回転角は、走行制御部６０へ出力される。
【００３０】
＜走行制御部６０＞
走行制御部６０は、車両移動値演算部８５で求められた残移動距離に基づいて、ロボット１をルートに沿って次の経由地まで移動するように、駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。また、走行制御部６０は、車両移動値演算部８５で求められた回転角に基づいて、経由地に到達すると、ロボット１の向きを次のルートに合うようにかえるために、駆動モータ６，７に駆動指令を出力する。
【００３１】
＜主磁気センサ２１、副磁気センサ２２のアクティブ変更＞
次に、本実施の形態の特徴部分について図３〜図５を参照して説明する。
主磁気センサ２１に対して副磁気センサ２２は距離Ｌだけ後方（進行方向を基準にして）に配置されている。したがって、図３に示すように、主磁気センサ２１で検知される主実測磁気に対して、副磁気センサ２２で検知される副実測磁気は、距離Ｌに相当する分だけ遅れて検知される。図３に示される主実測磁気、副実測磁気には予期せぬ磁気が含まれていないので、主磁気センサ２１がアクティブになっている。なお、図３において、○、●及び△は、位置が同じであることを示している。
【００３２】
次に、予期せぬ磁気を検知する場合について、図４を参照して説明する。なお、図４において、実線で実測磁気が示されている間に該当する磁気センサがアクティブになっていることを示す。
ロボット１が移動を開始してからｔ３時間を経過したところで、アクティブである主磁気センサ２１が予期せぬ磁気ＵＧを主実測磁気として検知する。そうすると、磁気比較部８１は主実測磁気と主環境磁気データとを比較することにより主磁気センサ２１が予期せぬ磁気ＵＧを検知したことを判断し、センサ選択部８２に出力する。センサ選択部８２は、これに基づき副磁気センサ２２をアクティブとする一方、主磁気センサ２１を非アクティブとする。このことは、図４に、主磁気センサ２１による主実測磁気が点線で、副磁気センサ２２による副実測磁気が実線で示されている。
【００３３】
副磁気センサ２２がアクティブとなって、向きを調整しながらロボット１は自律移動を続けるが、ロボット１が距離Ｌだけ進むと、副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知することがある。そうすると、磁気比較部８１は副実測磁気と副環境磁気データとを比較することにより副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知したことを判断し、センサ選択部８２に出力する。センサ選択部８２は、これに基づき主磁気センサ２１をアクティブとする一方、副磁気センサ２２を非アクティブとする。このことは、図４に、主磁気センサ２１による主実測磁気が実線で、副磁気センサ２２による副実測磁気が点線で示されている。
なお、予期せぬ磁気ＵＧとしてマンホール等の固定物による磁気、動的な磁気があるが、これらは環境磁気データに比べて急激な変化を示すのが通常であり、環境磁気データと整合するか否かを容易に判断できる。
【００３４】
＜自律移動の例＞
以上のロボット１が、図５に示すように、始点（Start）から終点（Goal）に自律移動する場合には、始点から移動を開始して経由地Ａに到達するまで、ロボット１は、主磁気センサ２１がアクティブとなって前進する。
ロボット１は、経由地Ａに到達すると、半時計周りにφ１だけ向きを変えた後に、経由地Ｂに向けて移動する。この間も主磁気センサ２１がアクティブとなっている。
ロボット１は、経由地Ｂに到達すると、時計周りにφ１＋φ２だけ向きを変えた後に、経由地Ｃに向けて移動する。経由地Ｂと経由地Ｃの間には、予期せぬ磁気ＵＧが生じている。そうすると、ロボット１が進んで主磁気センサ２１が予期せぬ磁気ＵＧを検知すると、主磁気センサ２１は非アクティブとされる一方、副磁気センサ２２がアクティブとされる。その後、副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知すれば、主磁気センサ２１はアクティブとされる一方、副磁気センサ２２が非アクティブとされ、経由地Ｃまでロボット１は自律移動する。
ロボット１は、経由地Ｃに到達すると、時計周りにφ３−φ２だけ向きを変えた後に、終点に向けて自律移動する。
【００３５】
以上説明したように、ロボット１は主磁気センサ２１と副磁気センサ２２を備え、いずれか一方がアクティブとなってロボット１の向きを制御しながら自律移動する過程で、環境磁気データとの整合しない予期せぬ磁気を検知すると、他方をアクティブにしてロボット１の向きを制御できる。したがって、ロボット１は、予期せぬ磁気に遭遇しても、自己位置を誤認識することなく自律移動を続けることができる。
【００３６】
以上の実施の形態では、副磁気センサ２２がアクティブとなった後に副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知する例について説明したが、そうなるとは限らない。つまり、主磁気センサ２１と副磁気センサ２２は、ロボット１の幅方向（進行方向に直交する方向）に間隔があけられているので、主磁気センサ２１で検知した予期せぬ磁気が副磁気センサ２２に検知されるとは限らない。そうすると、副磁気センサ２２がアクティブなままで、ロボット１が移動経路の終点に到着することがある。その後、副磁気センサ２２が予期せぬ磁気ＵＧを検知しなければ、主磁気センサ２１が非アクティブ、副磁気センサ２２がアクティブのままで経由地Ｃを通って終点までロボット１は自律移動する。
また、以上の実施の形態では、主磁気センサ２１と副磁気センサ２２がロボット１の進行方向に間隔をあけていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ロボット１の幅方向のみに間隔をあけて主磁気センサ２１と副磁気センサ２２を設けることができるし、ロボット１の高さ方向のみに間隔をあけて主磁気センサ２１と副磁気センサ２２を設けることもできる。
【００３７】
さらに、以上の実施形態では磁気センサを主磁気センサ２１と副磁気センサ２２の２つとしていたが、磁気センサの数は２つに限らず、３つ又はそれ以上としても本発明を実現できることは言うまでもない。
さらにまた、本発明は移動体上の異なる位置で検出される少なくとも２つの環境磁気の中で、予期せぬ磁気の影響を受けない実測磁気と環境磁気データとを比較することを要旨とするものであり、この部分を除く移動体の自立移動の制御方法は上記実施の形態に限定されない。
また、ここでは磁気センサと方位センサでロボット１の自律移動を行う例を示したが、他のセンシング手段、例えば距離センサ等をさらに組み合わせて自律移動を行うことを本発明は許容する。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ロボット
２１…主磁気センサ（第１磁気センサ）、２２…副磁気センサ（第２磁気センサ）
５０…制御部、６０…走行制御部、７０…記憶部
８０…演算処理部
８１…磁気比較部、８２…センサ選択部、８３…方位比較部、８４…移動距離演算部
８５…車両移動値演算部、８６…自律移動演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、前記移動体が前記移動経路に倣って移動する際に、前記移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知する実測磁気と、を比較しながら前記移動体を自律移動させる方法であって、
前記移動体上の異なる位置で第１実測磁気と第２実測磁気とを検知するステップ（ａ）と、
前記環境磁気データとの整合性により特定される前記第１実測磁気又は前記第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、前記移動体を自律移動させるステップ（ｂ）と、
を備えることを特徴とする自律移動方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）は、
前記第１実測磁気と前記環境磁気データの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させている最中に、前記第１実測磁気として前記環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気が検出されると、
前記第２実測磁気と前記環境磁気データとの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させる、
請求項１に記載の自律移動方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｂ）は、
前記第２実測磁気と前記環境磁気データの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させている最中に、前記第２実測磁気として前記予期せぬ磁気が検出されると、
前記第１実測磁気と前記環境磁気データとの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させる、
請求項２に記載の自律移動方法。
【請求項４】
前記第１実測磁気と前記第２実測磁気は、前記移動体の進行方向及び前記進行方向に直交する方向のいずれか一方又は双方に間隔をあけて検知される請求項１〜３のいずれか一項に記載の自律移動方法。
【請求項５】
移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、
前記移動体が前記移動経路に倣って移動する際に、前記移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知する実測磁気と、を比較しながら自律移動する移動体であって、
前記移動体上に設けられ、第１実測磁気を検知する第１磁気センサと、
前記第１磁気センサと異なる前記移動体上の位置に設けられ、第２実測磁気を検知する第２磁気センサと、
前記環境磁気データを記憶する記憶部と、
前記環境磁気データと整合する前記第１実測磁気又は前記第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、前記移動体を自律移動させる制御部と、
備えることを特徴とする自律移動体。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第１実測磁気と前記環境磁気データの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させている最中に、前記第１実測磁気として前記環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気が検出されると、
前記第２実測磁気と前記環境磁気データとの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させる、
請求項５に記載の自律移動体。
【請求項７】
前記第２実測磁気と前記環境磁気データの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させている最中に、前記第２実測磁気として前記予期せぬ磁気が検出されると、
前記第１実測磁気と前記環境磁気データとの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させる、
請求項６に記載の自律移動体。
【請求項８】
前記第１磁気センサと前記第２磁気センサは、前記移動体の進行方向及び前記進行方向に直交する方向のいずれか一方又は双方に間隔をあけて設けられる請求項５〜７のいずれか一項に記載の自律移動体。
【請求項１】
移動体が移動する移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、前記移動体が前記移動経路に倣って移動する際に、前記移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知する実測磁気と、を比較しながら前記移動体を自律移動させる方法であって、
前記移動体上の異なる位置で第１実測磁気と第２実測磁気とを検知するステップ（ａ）と、
前記環境磁気データとの整合性により特定される前記第１実測磁気又は前記第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、前記移動体を自律移動させるステップ（ｂ）と、
を備えることを特徴とする自律移動方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）は、
前記第１実測磁気と前記環境磁気データの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させている最中に、前記第１実測磁気として前記環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気が検出されると、
前記第２実測磁気と前記環境磁気データとの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させる、
請求項１に記載の自律移動方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｂ）は、
前記第２実測磁気と前記環境磁気データの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させている最中に、前記第２実測磁気として前記予期せぬ磁気が検出されると、
前記第１実測磁気と前記環境磁気データとの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させる、
請求項２に記載の自律移動方法。
【請求項４】
前記第１実測磁気と前記第２実測磁気は、前記移動体の進行方向及び前記進行方向に直交する方向のいずれか一方又は双方に間隔をあけて検知される請求項１〜３のいずれか一項に記載の自律移動方法。
【請求項５】
移動経路に沿って生じている磁気を予め測定して得られた環境磁気データと、
前記移動体が前記移動経路に倣って移動する際に、前記移動経路に沿って生じている磁気を実測して検知する実測磁気と、を比較しながら自律移動する移動体であって、
前記移動体上に設けられ、第１実測磁気を検知する第１磁気センサと、
前記第１磁気センサと異なる前記移動体上の位置に設けられ、第２実測磁気を検知する第２磁気センサと、
前記環境磁気データを記憶する記憶部と、
前記環境磁気データと整合する前記第１実測磁気又は前記第２実測磁気と環境磁気データとに基づいて、前記移動体を自律移動させる制御部と、
備えることを特徴とする自律移動体。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第１実測磁気と前記環境磁気データの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させている最中に、前記第１実測磁気として前記環境磁気データに含まれない予期せぬ磁気が検出されると、
前記第２実測磁気と前記環境磁気データとの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させる、
請求項５に記載の自律移動体。
【請求項７】
前記第２実測磁気と前記環境磁気データの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させている最中に、前記第２実測磁気として前記予期せぬ磁気が検出されると、
前記第１実測磁気と前記環境磁気データとの比較結果に基づいて前記移動体を自律移動させる、
請求項６に記載の自律移動体。
【請求項８】
前記第１磁気センサと前記第２磁気センサは、前記移動体の進行方向及び前記進行方向に直交する方向のいずれか一方又は双方に間隔をあけて設けられる請求項５〜７のいずれか一項に記載の自律移動体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１０７９２４（Ｐ２０１１−１０７９２４Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１５０３（Ｐ２００９−２６１５０３）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（３０４０３６７４３）国立大学法人宇都宮大学 (209)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（３０４０３６７４３）国立大学法人宇都宮大学 (209)
【Ｆターム（参考）】
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