JP2022016331A - ロボットの経路計画のためのノード指定方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットの経路計画のためのノード指定方法およびシステムを提供すること。
【解決手段】 ロボットの人間親和的な探索（Ｈｕｍａｎ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）をサポートするために、室内地図に基づいて室内空間に対するロボットの全域経路計画を生成するにあたり、室内空間の社会的規範に基づいて定義されたノード指定原則にしたがってロボットの全域経路計画を生成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロボットの全域経路計画（ｇｌｏｂａｌ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ）のための技術に関する。

自律走行ロボットとは、ロボットが自ら周辺を探りながら障害物を感知し、タイヤおよび／または足を利用して、目的地までの最適経路を探索するロボットであって、自律走行車、物流、ホテルサービス、ロボット掃除機、などのような多様な分野のために開発されて活用されている。

人間と共存する環境において、ロボットは、人間に対して親和的でありながらも、効率的に移動する必要がある。ロボットが人間に対して親和的であるためには、脅迫的であってはならず、予測可能でありながらも、社会規範（ｓｏｃｉａｌ ｎｏｒｍ）に従わなければならない。

ロボットが効率的に移動するためには、室内の最適経路を計画し、エレベータのような室内インフラとの連動も必要となる。

特許文献１は、自律移動ロボットのための経路計画方法に関する技術であって、自宅や事務所内で自律的に移動する移動ロボットが、障害物を回避しながら安全かつ迅速に目標点まで移動するための最適経路を計画する方法について開示している。

上述の情報は、本発明の理解を助けるためのものに過ぎず、従来技術の一部を形成しない内容を含むこともあり、また、従来技術が通常の技術者に提示することのできる内容を含まないこともある。

韓国公開特許第１０－２００５－００２４８４０号公報

ロボットの全域経路計画（ｇｌｏｂａｌ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ）のためのノード（ｎｏｄｅ）指定原則を定義する方法およびシステムを提供すること。

ロボットの効率的な移動とともに、ロボットが室内環境の社会規範に基づいて、人間親和的な探索（Ｈｕｍａｎ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）を果たせるようにサポートするための方法およびシステムを提供すること。

コンピュータシステムが実行する経路計画方法であって、前記コンピュータシステムは、メモリに含まれるコンピュータ読み取り可能な命令を実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサを含み、前記経路計画方法は、前記少なくとも１つのプロセッサにより、室内地図に基づいて、室内空間に対するロボットの全域経路計画（ｇｌｏｂａｌ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ）を生成する段階を含み、前記生成する段階は、前記室内空間の社会的規範（ｓｏｃｉａｌ ｎｏｒｍ）に基づいて定義されたノード指定原則にしたがって、前記全域経路計画を生成することを特徴とする、経路計画方法を提供する。

一側面によると、前記生成する段階は、右側通行に基づく原則が指定されたノードとエッジを利用して前記全域経路計画を生成してよい。

他の側面によると、前記ノードそれぞれには位置座標と移動方向を含む属性が定義され、前記エッジそれぞれには移動速度を含む属性が定義されてよい。

また他の側面によると、前記ノード指定原則は、通路での右側通路の始点を示す通路進入ノード、および、通路での右側通路の終点を示す通路終了ノードに対する指定原則を含んでよい。

また他の側面によると、前記ノード指定原則は、ドア前注意区間の始点を示すドア領域開始ノード、ドア前注意区間の終点を示すドア領域終了ノード、ドアを通過する地点を示すドア通過ノード、ドアの開きを避ける地点を示すドアオープン保護ノード、ロボット専用通路上の地点を示すロボット専用通路ノード、個別のノード指定が必要な地点を示す基本通過ノード、および、待機位置を示す待機ノードのうちの少なくとも１つに対する指定原則をさらに含んでよい。

また他の側面によると、前記ノード指定原則は、前記ロボットの移動経路として、ノードとノードとを連結するエッジを指定するためのエッジ指定原則を含んでよい。

また他の側面によると、前記エッジ指定原則は、前記ロボットが基本速度で走行する基本エッジ、前記基本速度の一定の割合以下で減速走行する注意エッジ、および、前記基本速度の一定の割合以上で高速走行する高速エッジに対する指定原則を含んでよい。

また他の側面によると、前記エッジ指定原則は、通路の交差部、ドア前、および、エレベータホールのうちの少なくとも１つの場合には、前記ロボットが基本速度よりも一定の割合以下で減速走行する注意エッジが指定され、ロボット専用通路の場合には、前記基本速度よりも一定の割合以上で高速走行する高速エッジが指定されてよい。

また他の側面によると、前記生成する段階は、前記室内空間に対して事前に定められたオフセット値によってオフセットされた辺のすべての頂点を、前記ロボットの移動のためのノードとして生成する段階を含んでよい。

さらに他の側面によると、前記生成する段階は、前記ロボットの進行方向に基づいて基準点を定めた後で、前記基準点から事前に定められたオフセット値だけオフセットされた地点を、前記ロボットの移動のためのノードとして生成する段階を含んでよい。

前記経路計画方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されている、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

コンピュータシステムであって、メモリに含まれるコンピュータ読み取り可能な命令を実行するように実現される少なくとも１つのプロセッサを含み、前記少なくとも１つのプロセッサは、室内地図に基づいて、室内空間に対するロボットの全域経路計画を生成するものであり、前記室内空間の社会的規範に基づいて定義されたノード指定原則にしたがって、前記全域経路計画を生成することを特徴とする、コンピュータシステムを提供する。

本発明の実施形態によると、ロボットの全域経路計画のためのノードと移動経路（ｅｄｇｅ）の原則を定義することにより、ロボットの効率的な移動とともに、ロボットが室内環境で社会規範に基づいて人間親和的な探索を果たせるようにサポートすることができる。

一実施形態における、室内環境におけるロボットの移動環境の例を示した図である。 一実施形態における、建物内の室内空間でサービスを提供するロボットを示したブロック図である。 一実施形態における、室内環境でサービスを提供するロボットを制御するロボット制御システムを示したブロック図である。 一実施形態における、ロボットの自律走行のための経路計画を生成する方法を示したフローチャートである。 一実施形態における、室内空間の分類の例を示した図である。 一実施形態における、ロボットの移動制御に必要な地図の構成要素を示した図である。 一実施形態における、ロボットの移動空間を表した室内地図の例を示した図である。 一実施形態における、室内空間要件に基づくノード指定過程の例を示した図である。 一実施形態における、室内空間要件に基づくノード指定過程の例を示した図である。 一実施形態における、室内空間要件に基づくノード指定過程の例を示した図である。 一実施形態における、室内空間要件に基づくノード指定過程の例を示した図である。 一実施形態における、室内空間要件に基づくノード指定過程の例を示した図である。 一実施形態における、室内空間要件に基づくエッジ指定過程の例を示した図である。 一実施形態における、室内空間要件に基づくエッジ指定過程の例を示した図である。 一実施形態における、室内空間要件に基づくエッジ指定過程の例を示した図である。 一実施形態における、ノード指定原則の例を示した図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら詳しく説明する。

本発明の実施形態は、マッピングロボット（ｍａｐｐｉｎｇ ｒｏｂｏｔ）が生成した室内地図に基づいて、ロボットが移動するための室内環境要件に応じて最適なノード原則を定義し、経路計画の際に、最短経路（ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｒｏｕｔｅ）の他にも、ロボットの効率的な移動に影響を与える環境要因を反映したエッジ（ｅｄｇｅ）原則を定義する。

図１は、一実施形態における、室内環境におけるロボット移動環境の例を示した図である。

図１を参照すると、ロボット１００は、建物内の室内空間１０でサービスを提供するために利用されるサービスロボットであってよい。ロボット１００は、建物内の少なくとも１つの階でサービスを提供するように構成されてよい。また、ロボット１００が複数である場合、複数のロボットそれぞれは、少なくとも１つの階でサービスを提供するように構成されてよい。言い換えれば、サービスの種類／提供頻度、および／または、建物（階）の形態／構造により、ロボット１００は、１つまたはそれ以上の階でサービスを提供するように構成されてよく、複数のロボットが１つの階でサービスを提供するように構成されてもよい。

ロボット１００が提供するサービスの例としては、宅配伝達サービス、注文による飲料（コーヒーなど）のデリバリーサービス、清掃サービス、および、その他の情報／コンテンツ提供サービスのうちの少なくとも１つを含んでよい。

ロボット１００の室内空間１０内の移動は、ロボット制御システム１４０によって制御されてよい。言い換えれば、ロボット１００は、ロボット制御システム１４０の制御下で室内空間１０を移動してよい。

図２は、一実施形態における、建物内の室内空間でサービスを提供するロボットを示したブロック図である。

上述のように、ロボット１００は、人間と共存する室内環境でサービスを提供するために利用されるサービスロボットであってよい。ロボット１００は、自律走行により、室内空間１０の所定の位置で利用者にサービスを提供してよい。

ロボット１００は物理的な装置であってよく、図２に示すように、制御部１０４、駆動部１０８、センサ部１０６、および通信部１０２を含んでよい。

制御部１０４は、ロボット１００に内蔵された物理的なプロセッサであってよく、図には示していないが、経路計画処理モジュール、マッピング処理モジュール、駆動制御モジュール、ローカリゼーション処理モジュール、データ処理モジュール、およびサービス処理モジュールを含んでよい。このとき、経路計画処理モジュール、マッピング処理モジュール、およびローカリゼーション処理モジュールは、ロボット制御システム１４０と通信できない場合であっても、ロボット１００の室内自律走行を可能にするために、実施形態によっては、選択的に制御部１０４に含まれてもよい。

通信部１０２は、ロボット１００が他の装置（他のロボットまたはロボット制御システム１４０など）と通信するための構成であってよい。言い換えれば、通信部１０２は、他の装置とデータおよび／または情報を送信／受信する、ロボット１００のアンテナ、データバス、ネットワークインタフェースカード、ネットワークインタフェースチップ、およびネットワーキングインタフェースポートなどのようなハードウェアモジュール、または、ネットワークデバイスドライバ（ｄｒｉｖｅｒ）およびネットワーキングプログラムなどのようなソフトウェアモジュールであってよい。

駆動部１０８は、ロボット１００の移動を制御して移動を可能にする構成であり、これを実行するための装備を含んでよい。

センサ部１０６は、ロボット１００の自律走行およびサービス提供において必要となるデータを収集するための構成であってよい。センサ部１０６は、高価なセンシング装備を含まなくてよく、安価な超音波センサおよび／または安価なカメラなどのようなセンサを含んでよい。

一例として、制御部１０４のデータ処理モジュールは、センサ部１０６のセンサの出力値を含むセンシングデータを、通信部１０２を経てロボット制御システム１４０に送信してよい。ロボット制御システム１４０は、建物内の室内地図に基づいて生成された経路データをロボット１００に送信してよい。経路データは、通信部１０２を経てデータ処理モジュールに伝達されてよい。データ処理モジュールは、経路データを駆動制御モジュールに直ぐに伝達し、駆動制御モジュールは、経路データに基づいて駆動部１０８を制御してロボット１００の室内自律走行を制御してよい。

ロボット１００とロボット制御システム１４０との通信が不可能な場合に、データ処理モジュールは、センシングデータをローカリゼーション処理モジュールに送信し、経路計画処理モジュールとマッピング処理モジュールで経路データを生成して、ロボット１００の室内自律走行を直接処理することも可能である。

ロボット１００は、建物内の室内地図を生成するために利用されるマッピングロボットとは区分されるものであってよい。このとき、ロボット１００には高価なセンシング装備が含まれないため、安価な超音波センサおよび／または安価なカメラなどのようなセンサの出力値を利用して室内自律走行を処理してよい。一方、ロボット１００が以前にロボット制御システム１４０との通信によって室内自律走行を処理したことがあれば、ロボット制御システム１４０から以前に受信した経路データが含むマッピングデータなどをさらに活用することにより、安価なセンサを利用しながらでも正確な室内自律走行が可能となる。

サービス処理モジュールは、ロボット制御システム１４０が受信した命令を通信部１０２、または、通信部１０２およびデータ処理モジュールから受信してよい。駆動部１０８は、ロボット１００の移動のための装備だけでなく、ロボット１００が提供するサービスと関連する装備をさらに含んでよい。例えば、飲食物／宅配物のデリバリーサービスを実行するために、ロボット１００の駆動部１０８は、飲食物／宅配物を積載するための構成や、飲食物／宅配物を利用者に伝達するための構成（一例として、ロボットアーム（ａｒｍ））を含んでよい。また、ロボット１００は、情報／コンテンツの提供のためのスピーカおよび／またはディスプレイなどをさらに含んでもよい。サービス処理モジュールは、提供しなければならないサービスのための駆動命令を駆動制御モジュールに伝達してよく、駆動制御モジュールは、駆動命令にしたがって、ロボット１００や駆動部１０８が含む構成を制御してサービスが提供されるようにしてよい。

ロボット１００は、ロボット制御システム１４０からの制御により、社会的規範に基づくウェイポイント（ｗａｙｐｏｉｎｔ）に沿って移動する全域探索（ｇｌｏｂａｌ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）の室内自律走行を処理することが可能となる。実施形態によっては、ロボット１００が経路計画処理モジュールとマッピング処理モジュールによって経路データを生成して、ロボット１００の室内自律走行を直接処理することも可能である。

図３は、一実施形態における、室内環境でサービスを提供するロボットを制御するロボット制御システムを示したブロック図である。

ロボット制御システム１４０は、上述したロボット１００の室内空間１０の移動を制御する装置であってよい。ロボット制御システム１４０は、複数のロボットそれぞれの移動、およびロボットそれぞれのサービスの提供を制御してよい。

ロボット制御システム１４０は、少なくとも１つのコンピュータ装置を含んでよく、建物内部または建物外部に位置するサーバで実現されてよい。ロボット制御システム１４０は、クラウドサーバ（システム）で実現されてもよい。

図に示すように、ロボット制御システム１４０は、メモリ３３０、プロセッサ３２０、通信部３１０、および、入力／出力インタフェース３４０を含んでよい。

メモリ３３０は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ディスクドライブのような永続的大容量記録装置を含んでよい。ここで、ＲＯＭと永続的大容量記録装置は、メモリ３３０とは区分される別の永続的記録装置として含まれてもよい。また、メモリ３３０には、オペレーティングシステムと、少なくとも１つのプログラムコードとが記録されてよい。このようなソフトウェア構成要素は、メモリ３３０とは別のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からロードされてよい。このような別のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、フロッピー（登録商標）ドライブ、ディスク、テープ、ＤＶＤ／ＣＤ－ＲＯＭドライブ、メモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含んでよい。他の実施形態において、ソフトウェア構成要素は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体ではない通信部３１０を通じてメモリ３３０にロードされてもよい。

プロセッサ３２０は、基本的な算術、ロジック、および入出力演算を実行することにより、コンピュータプログラムの命令を処理するように構成されてよい。命令は、メモリ３３０または通信部３１０によって、プロセッサ３２０に提供されてよい。例えば、プロセッサ３２０は、メモリ３３０にロードされたプログラムコードにしたがって受信される命令を実行するように構成されてよい。

通信部３１０は、ロボット制御システム１４０が他の装置（ロボット１００など）と通信するための構成であってよい。言い換えれば、通信部３１０は、他の装置とデータおよび／または情報を送信／受信する、ロボット１００のアンテナ、データバス、ネットワークインタフェースカード、ネットワークインタフェースチップ、およびネットワーキングインタフェースポートなどのような、ハードウェアモジュール、もしくは、ネットワークデバイスドライバ（ｄｒｉｖｅｒ）またはネットワーキングプログラムのような、ソフトウェアモジュールであってよい。

入力／出力インタフェース３４０は、キーボードまたはマウスなどのような入力装置、および、ディスプレイやスピーカなどのような出力装置とのインタフェースのための手段であってよい。

また、他の実施形態において、ロボット制御システム１４０は、図に示した構成要素よりも多くの構成要素を含んでもよい。

図４は、一実施形態における、ロボットの自律走行のための経路計画を生成する方法を示したフローチャートである。

経路計画生成方法は、ロボット１００の室内自律走行のための経路データを生成する経路計画を処理する過程であり、ロボット制御システム１４０のプロセッサ４２０によって実行されてよい。実施形態によっては、ロボット１００が経路計画処理モジュールとマッピング処理モジュールによって経路データを生成して、ロボット１００の室内自律走行を直接処理することも可能である。

段階４１０で、プロセッサ４２０は、マッピングロボットが生成した室内地図に基づいて、室内地図上のウェイポイントとしてロボット１００の移動のためのノードを指定してよい。このとき、ノードには、ロボット１００の全域経路計画のために、室内空間要件に基づく社会的規範原則が反映された複数のタイプと、各タイプの属性が定義されてよい。ノード指定の原則は、ロボット１００の効率的な移動とともに、ロボットが室内環境で社会的規範に基づいて人間親和的に探索を果たすことをサポートするためのものである。

段階４２０で、プロセッサ４２０は、ロボット１００の移動経路としてノードとノードとを連結するエッジを指定してよい。エッジには、ノードと同じように、ロボット１００の全域経路計画のために、室内空間要件に基づく社会的規範原則が反映された複数のタイプと、各タイプの属性とが定義されてよい。ロボット１００の経路計画の際に、ロボット１００の効率的な移動に影響を与える環境要因と、これを反映したエッジ指定原則とが定義されてよい。

ノードとエッジのタイプと属性について、図７～１５を参照しながらさらに詳しく説明する。

段階Ｓ４３０で、プロセッサ４２０は、室内空間要件に基づく社会的規範原則が反映されたノードとエッジを利用して、ロボット１００の室内自律走行のための全域経路計画を生成してよい。プロセッサ４２０は、社会的規範に基づいて定義されたノードとエッジを利用して、ロボット１００の室内自律走行のための経路データを生成してよい。ロボット１００が社会的規範原則によって定義されたノードとエッジを利用して生成されたグローバル経路に沿って移動するだけでも、人間親和的な探索を果たすことができる。

ロボット１００が人間親和的にグローバル探索を果たすための基本原則は、次のとおりである。

（１）ロボット１００は、社会的規範に基づき、人間の移動の邪魔にならないようにすると同時に、人間からの妨害を最小限に抑えながら目的地まで最適な経路で移動する。

（２）コーナー、通路の交差部、ドア前などのような死角地帯での衝突を最小限に抑え、安全に移動する。

（３）狭い通路やロボット専用通路などのような環境変化に応じて、脅威を与えない程度の速度で移動する。

室内空間上の社会的規範原則は、空間の要件を考慮した上で定められてよい。ロボット１００が移動する室内空間１０は、その性質に応じて図５のように分類されてよく、例えば、室内空間１０は、標準空間（ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｐａｃｅ）５１０、連結空間（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｓｐａｃｅ）５２０、および複合空間（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｐａｃｅ）５３０を含んでよい。

標準空間５１０は、会議室などの部屋のように、建築的に密閉された空間を意味する。

連結空間５２０は、他の空間と連結するという要素を意味し、ドア（ｄｏｏｒ）５２１、通路（ｃｏｒｒｉｄｏｒ）５２２、通路の交差部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）５２３、および垂直移動路（ｌｅｆｔ－ｗｅｌｌ）５２４を含んでよい。ドア５２１は、開き戸、引き戸、自動ドア、ドアのない出入口などであって、空間と空間との境界でこれを連結および通過する空間を意味する。通路５２２は、廊下のように空間と空間を連結する空間であって、他の空間に移動する目的として使用される。一般的な廊下の他に、事務所の空間内で壁体を持たずに空間と空間を区分する長い通路もこれに含まれてよい。通路５２２の一部にはロボット専用通路（ｒｏｂｏｔ ｌａｎｅ）が含まれてよい。通路の交差部５２３は、通路５２２と通路５２２が交差する空間を意味し、多様な空間に移動可能なロビーのような空間もこれに含まれてよい。垂直移動路５２４は、垂直移動が可能な形態の空間であって、階段、ランプ、エスカレータ、スロープ、エレベータなどが含まれてよい。

複合空間５３０は、中央ホールのように広く開放された空間を意味し、家具などによって区画され、標準空間５１０や連結空間５２０のような下位空間を形成したりもする。

このような空間要件に基づいてロボット１００の移動原則を定義するようになるが、特に、ロボット１００が主に移動する空間である連結空間５２０を中心にロボット１００の移動原則を定義してよい。

（１）ドア５２１付近での移動原則
ａ）ドア前を通過する場合
－人間が急に出てくることに注意すること。

－ドア前の区間では速度を落とすこと。

－開き戸の場合、ドアが開く軌跡区間は避けること。

ｂ）ドアを通過する場合
－ドアの中央地点を通過すること。

－ドアを通過するためにドア前で待機する場合、ドア前の空間を十分に確保した状態で待機すること。

ｃ）エレベータドアの前
－エレベータを待つ場合、エレベータドアの横で待機すること。

－エレベータのドアを通過するときは、ドアの中央地点を通過すること。

ｄ）階段前の通過
－墜落の危険がある階段前では、十分な距離を置いて通過すること。

（２）通路５２２での移動原則
ａ）一般廊下（例えば、廊下の幅が３ｍ未満）
－社会的規範を考慮して右側通行を基本とすること。

－廊下の右側壁と一定の間隔を保ちながら移動すること。

－ロボット１００が片側の壁に沿って移動することにより、人間が壁との距離が広い側を通過するように自然に誘導すること。

－廊下の幅が一定の基準以下である場合、廊下の中央に沿って移動すること。

－廊下の幅が最小基準以下である場合、その廊下をロボット１００の移動経路から除外すること。

ｂ）広い廊下（例えば、廊下の幅が３ｍ以上）
－右側通行を基本とするが、廊下の幅が十分に広い場合は、右側壁との間隔を広めるか、右側通行よりは最短経路移動を優先にすること。

（３）通路の交差部５２３での移動原則
ａ）右側通行するロボット１００がコーナーや通路の交差部区間から他の通路に進入する場合、進入しようとする通路の右側通行方向に進入すること。

－コーナーで右折するときは、右側壁に沿って進入すること。

－コーナーで左折するときは、進入しようとする廊下の右側壁に沿って進入すること。

－通路の交差部区間から反対側の廊下に進入するときは、進入しようとする廊下の右側壁に沿って進入すること。

ｂ）コーナーや通路の交差部区間を通過するときは、死角地帯から出てくる人間に脅威を与えないように注意すること。

－廊下から通路の交差部区間に進入する前には、速度を落とすこと。

図６は、一実施形態における、ロボットの移動制御に必要な地図の構成要素を示した図である。

室内地図６００は、マッピングロボットによって生成されるものであって、バーチャルウォール（ｖｉｒｔｕａｌ ｗａｌｌ）６１０、エッジ６２０、ノード６３０、および空間レイヤ６４０などのように、ロボット１００の移動制御に必要なすべての情報の集合で構成される。

バーチャルウォール６１０は、ロボット１００の進入を防ぐためのポリゴン領域を示すものであって、ロボット制御システム１４０は、ロボット１００のリアルタイム座標を観察しながらポルリゴン領域への進入を防いでよい。

エッジ６２０は、ノード６３０とノード６３０とを連結する線であって、ロボット１００の移動属性と関連する情報を含んでよい。エッジ６２０に属性を付与するための個別のインタフェース６２１が含まれてもよい。

ノード６３０は、ロボット１００が移動するにあたり参照する点であって、ロボット１００の移動速度や移動方向などのようなメタデータを含んでよい。

空間レイヤ６４０は、建物の骨組みとなるレイヤと、ロボット１００が実際に通過することのできない構造物を含む。

ロボット１００のグローバル経路計画のためのノードおよびエッジの指定原則は、次のとおりとなる。

図７は、ロボットの移動空間を表した室内地図の例を示した図である。

図７は、ロボット１００が移動する室内空間１０を表した空間レイヤを示している。図に示すように、室内空間１０は、図５を参照しながら上述した空間分類基準に基づいて、ドア７０１、通路７０２、通路の交差部７０３、ロボット専用通路７０４、垂直移動路７０５、部屋７０６などに区分されてよい。

図８～１２は、室内空間要件に基づくノード指定過程の例を示している。室内空間１０の空間レイヤに、室内空間要件に基づく社会的規範原則を反映しながらロボット１００の移動のためのノードを指定してよい。

ロボット１００が移動するにあたって参照する点として、室内空間要件により、ノードタイプは、通路進入ノード（Ｃｏｒｒｉｄｏｒ Ｅｎｔｒｙ ｎｏｄｅ）８０１、通路終了ノード（Ｃｏｒｒｉｄｏｒ Ｅｎｄ ｎｏｄｅ）８０２、ドア領域開始ノード（Ｄｏｏｒ Ａｒｅａ Ｓｔａｒｔ ｎｏｄｅ）８０３、ドア領域終了ノード（Ｄｏｏｒ Ａｒｅａ Ｅｎｄ ｎｏｄｅ）８０４、ドア通過ノード（Ｄｏｏｒ Ｐａｓｓ ｎｏｄｅ）８０５、ドアオープン保護ノード（Ｄｏｏｒ Ｏｐｅｎ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｎｏｄｅ）８０６、ロボット専用通路ノード（Ｒｏｂｏｔ Ｌａｎｅ ｎｏｄｅ）８０７、基本通過ノード（Ｂａｓｉｃ Ｐａｓｓｉｎｇ ｎｏｄｅ）８０８、および待機ノード（Ｗａｉｔｉｎｇ ｎｏｄｅ）８０９に区分されてよい。

図８を参照すると、通路進入ノード８０１は、廊下の右側通行開始点を示すものであり、通路終了ノード８０２は、廊下の右側通行終点を示すものである。通路進入ノード８０１と通路終了ノード８０２は、該当する地点を示す座標と壁に平行した右側通行進行方向を含む属性値を有する。例えば、１．２ｍよりも広い廊下の場合は、右側壁から６００ｍｍ離れて廊下の入り口の辺から３００ｍｍ離れた地点が通路進入ノード８０１として指定され、右側壁から６００ｍｍ離れて廊下の出口の辺から３００ｍｍ離れた地点が通路終了ノード８０２として指定されてよい。廊下の幅が１．２ｍ以下の場合は、廊下の全体幅の中央が通路進入ノード８０１と通路終了ノード８０２として指定されてよい。

図９を参照すると、ドア領域開始ノード８０３は、ドア前の注意区間の始点を示すものであり、ドア領域終了ノード８０４は、ドア前の注意区間の終点を示すものである。ドア領域開始ノード８０３とドア領域終了ノード８０４は、該当する地点を示す座標と壁に平行した右側通行進行方向を含む属性値を有する。例えば、右側壁から６００ｍｍ離れてドアから３００ｍｍ前の地点がドア領域開始ノード８０３として指定され、右側壁から６００ｍｍ離れてドアから３００ｍｍ離れた地点がドア領域終了ノード８０４として指定されてよい。

図９を参照すると、ドア通過ノード８０５は、ドアを通過する地点としてドアの全体幅の中間位置を示し、該当する地点を示す座標とドアの垂直両方向を含む属性値を有する。

図１０を参照すると、ドアオープン保護ノード８０６は、廊下方向に開く開き戸に対してドアが開く場合に備えてこれを避けるためのものであって、該当する地点を示す座標と壁に平行した右側通行進行方向を含む属性値を有する。例えば、ドアが９０度に開くとき、ドアの延長線上３００ｍｍの地点がドアオープン保護ノード８０６として指定されてよい。廊下方向に開く開き戸の場合、ドアが完全に開いた状態を基準にして、ドア領域開始ノード８０３とドア領域終了ノード８０４が指定されてよい。

図１１を参照すると、ロボット専用通路ノード８０７は、ロボット専用通路上のノードであり、該当する地点を示す座標と壁に平行した両方向を含む属性値を有する。例えば、壁から５００ｍｍ離れて通路の交差部の辺から３００ｍｍ離れた地点がロボット専用通路ノード８０７として指定されてよい。ロボット専用通路の場合は、少なくとも一部の区間を除き、基本的には双方向の通行が可能である。

図１２を参照すると、廊下の他に、方向転換などを目的として個別のノード指定が必要な地点を基本通過ノード８０８として指定してよく、該当する地点を示す座標と進行方向を含む属性値を有する。基本通過ノード８０８の場合は、属性値から方向値が省略されてもよい。例えば、エレベータホールなどの場合は、エレベータドアの前に人間が集まるようになるため、これを最大限に避けるためには、ホールの正中ラインを基本移動経路とし、該当する経路上に基本通過ノード８０８を指定してよい。また、ドアを通過するために、ドア通過ノード８０５の前後に基本通過ノード８０８を指定してよい。

図１２を参照すると、待機ノード８０９は、エレベータなどを待つために待機している位置が指定されてよく、該当する地点を示す座標とドア側を向く方向を含む属性値を有する。ロボット進行方向と、近くのドア領域開始ノード８０３と隣接する位置を待機ノード８０９として指定してよく、このとき、ロボット１００のヘディング（ｈｅａｄｉｎｇ）がドア側を向くように方向値が指定されてよい。

図１３～１５は、室内空間要件に基づくエッジ指定過程の例を示した図である。室内空間１０の空間レイヤ上に室内空間要件に基づく社会的規範原則を反映しながら、ロボット１００の移動経路としてノードとノードとを連結するエッジを指定してよい。

エッジタイプは、室内空間要件により、基本エッジ（ｂａｓｉｃ ｅｄｇｅ）１３０１、注意エッジ（ｃａｕｔｉｏｎ ｅｄｇｅ）１３０２、および高速エッジ（ｓｐｅｅｄｙ ｅｄｇｅ）１３０３に区分されてよく、各エッジは、ロボットの進行方向と制限速度とを含む属性値を有する。

図１３と図１４を参照すると、基本エッジ１３０１は、廊下内の通路進入ノード８０１と通路終了ノード８０２を連結する移動経路を示す。基本エッジ１３０１は、基本的に、通路進入ノード８０１から通路終了ノード８０２への片方向が指定されるが、幅が狭い廊下では両方向が許容されてよい。基本エッジ１３０１の場合は、ロボット１００の基本速度を制限速度とし、移動中に人間や障害物に遭遇したときには、ローカル経路計画（ｌｏｃａｌ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ）によって回避するようにしてよい。

図１３と図１４を参照すると、通路の交差部と重なるエッジはすべて、注意区間に該当する注意エッジ１３０２を指定する。例えば、十字路の場合は１つのノードが３つの注意エッジ１３０２を、三差路の場合は１つのノードが２つの注意エッジ１３０２を、Ｌ字コーナーの場合は１つのノードが１つの注意エッジ１３０２を有する。エレベータホールも通路の交差部に該当し、ホール内のすべてのエッジには注意エッジ１３０２が指定され、ドア前の注意区間とロボット専用通路と通路交差部が交わる区間にも注意エッジ１３０２が指定されてよい。このような注意エッジ１３０２では、ロボット１００が基本速度の７０％以下で減速走行するように設定されてよい。通路の交差部での注意エッジ１３０２には、通路進入ノード８０１から通路終了ノード８０２への方向が指定され、ドア前ではドア領域開始ノード８０３からドア領域終了ノード８０４への方向が指定されてよい。コーナー区間での注意エッジ１３０２が直線で示されているが、衝突防止や自然な走行のために、弧を描きながら回転する形態で走行するように設定されてもよい。

図１５を参照すると、高速エッジ１３０３は、ロボット専用通路を連結するロボット移動経路を示す。ロボット専用通路の場合、少なくとも一部の区間を除けば、基本的には双方向の通行が可能であり、ロボット専用通路がある廊下は、反対側の壁のノードやエッジによる移動を止揚する。高速エッジ１３０３では、ロボット１００が基本速度の１６０％以上で高速走行するように設定されてよい。

プロセッサ４２０は、マッピングロボットが生成した３Ｄ地図に基づき、３Ｄ地図上の室内空間要件に基づいて、ロボット１００の移動のためのノードとエッジとを自動で指定してよい。

図１６を参照すると、通路でのノード指定原則の場合、例えば、通路１６００の４つの頂点１６０１を基にブロックを生成した後で、出入り口の辺１６１０、１６２０から３００ｍｍ、左右の壁の辺１６３０、１６４０から６００ｍｍがオフセットされた辺の４つの頂点１６０２をノードとして生成してよい。このとき、壁と平行した辺１６０３は、エッジ、例えば、基本エッジ１３０１として生成され、エッジの方向がともに指定されてよい。

プロセッサ４２０は、通路でのノード指定原則と同じように、ロボット専用通路上にノードを追加してよい。また、ロボット専用通路を基準として４つの頂点を基にブロックを生成した後で、出入り口の辺から３００ｍｍ、壁の辺から５００ｍｍがオフセットされた辺の終端にロボット専用通路エッジ、すなわち、高速エッジ１３０３を生成してよい。

通路交差部の指定原則の場合、通路が交わる空間を通路の交差部領域として指定し、通路の交差部領域と接触するノードをエッジとして連結してよい。通路の交差部区間で開始ノードとなる通路終了ノード８０２は、周辺のすべての通路進入ノード８０１を連結する。通路の交差部領域のすべてのエッジは、注意エッジ１３０２として制限速度が指定されてよい。

プロセッサ４２０は、ドア前通過区間のノードを追加してよく、例えば、右側通行エッジに、ドアの幅を基準として左右３００ｍｍ離れた地点にドア通過ノード８０５を追加してよく、その中間のエッジを注意エッジ１３０２として指定してよい。

上述のように、プロセッサ４２０は、３Ｄ地図上で性質に応じて分類された室内空間それぞれに対し、社会的規範に基づいて事前に定められたオフセット値を利用して、ロボット１００の移動のためのノードとエッジを指定することができる。プロセッサ４２０は、室内空間要件によるノードを、一括設定方式または順次設定方式によって指定してよい。一例として、プロセッサ４２０は、地図上の室内空間に対してオフセットされた辺のすべての頂点を一度にノードとして生成してよい。他の例として、プロセッサ４２０は、ロボット１００の移動命令を伝達するにあたり、ロボット１００の進行方向によって基準点を先に定めた後で、基準点に基づいて、基準点から事前に定められたオフセット値だけオフセットされた地点を順にノードとして生成してよい。

このように、本発明の実施形態によると、ロボットの全域経路計画のためのノードと移動経路（エッジ）の原則を定義することにより、ロボットの効率的な移動とともに、ロボットが室内環境で社会規範にしたがって人間親和的な探索を果たせるようにサポートすることができる。

上述した装置は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、および／または、ハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素との組み合わせによって実現されてよい。例えば、実施形態で説明された装置および構成要素は、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、または命令を実行して応答することができる様々な装置のように、１つ以上の汎用コンピュータまたは専用コンピュータを利用して実現されてよい。処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）およびＯＳ上で実行される１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行してよい。また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答し、データにアクセスし、データを記録、操作、処理、および生成してもよい。理解の便宜のために、１つの処理装置が使用されるものとして説明される場合もあるが、当業者は、処理装置が複数個の処理要素および／または複数種類の処理要素を含んでもよいことを理解できるであろう。例えば、処理装置は、複数個のプロセッサまたは１つのプロセッサおよび１つのコントローラを含んでよい。また、並列プロセッサのような、他の処理構成も可能である。

ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、または、これらのうちの１つ以上の組み合わせを含んでもよく、思うままに動作するように処理装置を構成したり、独立的または集合的に処理装置に命令したりしてよい。ソフトウェアおよび／またはデータは、処理装置に基づいて解釈されたり、処理装置に命令またはデータを提供したりするために、いかなる種類の機械、コンポーネント、物理装置、コンピュータ記録媒体または装置において具現化されてよい。ソフトウェアは、ネットワークによって接続されたコンピュータシステム上に分散され、分散された状態で記録されても実行されてもよい。ソフトウェアおよびデータは、１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてよい。

実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段によって実行可能なプログラム命令の形態で実現されて、コンピュータ読み取り可能な媒体に記録されてよい。ここで、媒体は、コンピュータ実行可能なプログラムを継続して記録するものであっても、実行またはダウンロードのために一時的に記録するものであってもよい。また、媒体は、単一または複数のハードウェアが結合した形態の、多様な記録手段または格納手段であってよく、あるコンピュータシステムに直接接続する媒体に限定されることはなく、ネットワーク上に分散して存在するものであってもよい。媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および、磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭおよびＤＶＤのような光媒体、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）のような光磁気媒体、および、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどを含み、プログラム命令が記録されるように構成されたものであってよい。また、媒体の他の例として、アプリケーションを配布するアプリケーションストアや、その他の多様なソフトウェアを供給または配布するサイト、サーバなどで管理する記録媒体または格納媒体が挙げられる。

以上のように、実施形態を、限定された実施形態および図面に基づいて説明したが、当業者であれば、上述した記載から多様な修正および変形が可能であろう。例えば、説明された技術が、説明された方法とは異なる順序で実行されたり、かつ／あるいは、説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が、説明された方法とは異なる形態で結合されたり、または組み合わされたり、他の構成要素または均等物によって対置されたり置換されたとしても、適切な結果を達成することができる。

したがって、異なる実施形態であっても、特許請求の範囲と均等なものであれば、添付の特許請求の範囲に属するものである。

１４０：ロボット制御システム
３１０：通信部
３２０：プロセッサ
３３０：メモリ
３４０：入力／出力インタフェース

Claims (20)

1. コンピュータシステムが実行する経路計画方法であって、
   前記コンピュータシステムは、メモリに含まれるコンピュータ読み取り可能な命令を実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサを含み、
   前記経路計画方法は、
   前記少なくとも１つのプロセッサにより、室内地図に基づいて室内空間に対するロボットの全域経路計画（ｇｌｏｂａｌ ｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇ）を生成する段階
   を含み、
   前記生成する段階は、
   前記室内空間の社会的規範（ｓｏｃｉａｌ ｎｏｒｍ）に基づいて定義されたノード指定原則にしたがって前記全域経路計画を生成する、
   ことを特徴とする、経路計画方法。
2. 前記生成する段階は、
   右側通行に基づく原則によって指定されたノードとエッジを利用して前記全域経路計画を生成する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の経路計画方法。
3. 前記ノードそれぞれには位置座標と移動方向を含む属性が定義され、
   前記エッジそれぞれには移動速度を含む属性が定義される、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の経路計画方法。
4. 前記ノード指定原則は、
   通路での右側通路始点を示す通路進入ノード、および、通路での右側通路終点を示す通路終了ノードに対する指定原則を含む、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の経路計画方法。
5. 前記ノード指定原則は、さらに、
   ドア前注意区間の始点を示すドア領域開始ノード、ドア前注意区間の終点を示すドア領域終了ノード、ドアを通過する地点を示すドア通過ノード、ドアの開きを避ける地点を示すドアオープン保護ノード、ロボット専用通路上の地点を示すロボット専用通路ノード、個別のノード指定が必要な地点を示す基本通過ノード、および、待機位置を示すノードのうちの少なくとも１つに対する指定原則を含む、
   ことを特徴とする、請求項４に記載の経路計画方法。
6. 前記ノード指定原則は、
   前記ロボットの移動経路として、ノードとノードとを連結するエッジを指定するためのエッジ指定原則を含む、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の経路計画方法。
7. 前記エッジ指定原則は、
   前記ロボットが基本速度で走行する基本エッジ、前記基本速度の一定の割合以下で減速走行する注意エッジ、および、前記基本速度の一定の割合以上で高速走行する高速エッジに対する指定原則を含む、
   ことを特徴とする、請求項６に記載の経路計画方法。
8. 前記エッジ指定原則は、
   通路の交差部、ドア前、および、エレベータホールのうちの少なくとも１つの場合には、前記ロボットが基本速度の一定の割合以下で減速走行する注意エッジが指定され、
   ロボット専用通路の場合には、前記基本速度の一定の割合以上で高速走行する高速エッジが指定される、
   ことを特徴とする、請求項６に記載の経路計画方法。
9. 前記生成する段階は、
   前記室内空間に対して事前に定められたオフセット値によってオフセットされた辺のすべての頂点を、前記ロボットの移動のためのノードとして生成する段階、
   を含む、請求項１に記載の経路計画方法。
10. 前記生成する段階は、
    前記ロボットの進行方向に基づいて基準点を定めた後で、前記基準点から事前に定められたオフセット値だけオフセットされた地点を、前記ロボットの移動のためのノードとして生成する段階、
    を含む、請求項１に記載の経路計画方法。
11. 請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の経路計画方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
12. コンピュータシステムであって、
    メモリに含まれるコンピュータ読み取り可能な命令を実行するように実装される少なくとも１つのプロセッサ、
    を含み、
    前記少なくとも１つのプロセッサは、
    室内地図に基づいて室内空間に対するロボットの全域経路計画を生成し、かつ、
    前記室内空間の社会的規範に基づいて定義されたノード指定原則にしたがって、前記全域経路計画を生成する、
    ことを特徴とする、コンピュータシステム。
13. 前記少なくとも１つのプロセッサは、
    右側通行に基づく原則によって指定されたノードとエッジを利用して前記全域経路計画を生成し、
    前記ノードそれぞれには位置座標および移動方向を含む属性が定義され、
    前記エッジそれぞれには移動速度を含む属性が定義される、
    ことを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータシステム。
14. 前記ノード指定原則は、
    通路での右側通路始点を示す通路進入ノード、および、通路での右側通路終点を示す通路終了ノードに対する指定原則を含む、
    ことを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータシステム。
15. 前記ノード指定原則は、さらに、
    ドア前注意区間の始点を示すドア領域開始ノード、ドア前注意区間の終点を示すドア領域終了ノード、ドアを通過する地点を示すドア通過ノード、ドアの開きを避ける地点を示すドアオープン保護ノード、ロボット専用通路上の地点を示すロボット専用通路ノード、個別のノード指定が必要な地点を示す基本通過ノード、および、待機位置を示す待機ノードのうち少なくとも１つに対する指定原則を含む、
    ことを特徴とする、請求項１４に記載のコンピュータシステム。
16. 前記ノード指定原則は、
    前記ロボットの移動経路として、ノードとノードとを連結するエッジを指定するためのエッジ指定原則を含む、
    ことを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータシステム。
17. 前記エッジ指定原則は、
    前記ロボットが基本速度で走行する基本エッジ、前記基本速度の一定の割合以下で減速走行する注意エッジ、および、前記基本速度の一定の割合以上で高速走行する高速エッジに対する指定原則を含む、
    ことを特徴とする、請求項１６に記載のコンピュータシステム。
18. 前記エッジ指定原則は、
    通路の交差部、ドア前、および、エレベータホールのうちの少なくとも１つの場合には、前記ロボットが基本速度の一定の割合以下で減速走行する注意エッジが指定され、
    ロボット専用通路の場合には、前記基本速度の一定の割合以上で高速走行する高速エッジが指定される、
    ことを特徴とする、請求項１６に記載のコンピュータシステム。
19. 前記少なくとも１つのプロセッサは、
    前記室内空間に対して事前に定められたオフセット値によってオフセットされた辺のすべての頂点を前記ロボットの移動のためのノードとして生成する、
    ことを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータシステム。
20. 前記少なくとも１つのプロセッサは、
    前記ロボットの進行方向に基づいて基準点を定めた後で、前記基準点から事前に定められたオフセット値だけオフセットされた地点を、前記ロボットの移動のためのノードとして生成する、
    ことを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータシステム。

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