JP4143103B2 - 移動装置、ならびにその制御システム、制御プログラムおよび監督システム - Google Patents

移動装置、ならびにその制御システム、制御プログラムおよび監督システム Download PDF

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Description

本発明は、行動計画にしたがって自律的に移動する装置、当該移動装置を制御するシステム、当該移動装置に搭載されているコンピュータにその制御機能を付与するプログラム、および当該移動装置を監督するシステムに関する。
ロボットがその高機能化にともなって荷物を運搬したり、あるいは人間を目的地まで誘導したりする等の業務または作業を遂行する機会が増えており、ロボットが人間との接触を回避しながら移動する必要性が高まっている。そこで、ロボットの周囲にある複数の物体（障害物）の移動速度を考慮に入れることにより、当該物体との接触を回避しながらロボットを移動させる技術が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。この技術によれば、ロボットが物体との接触を回避しながら目的地にたどり着くための最適な経路計画生成のため、各物体の動きを予測し、この予測に基づいて接触が起きないような経路を計画するというサイクルが短時間で繰り返される。
日本ロボット学会誌 第１２巻 第７号 第１０２９頁〜第１０３７頁 １９９４ 「平面を移動する複数の移動障害物とその速度を考慮した移動ロボットのプランニングとナビゲーション」
しかし、ロボットが周囲の人間の移動速度（移動方向を含む。）の変化等の挙動変化に応じて挙動をただちに変化させると、その人間または別の人間の挙動変化を誘発し、ロボットと人間との接触可能性がかえって高くなる場合がある。すなわち、たとえばロボットと向かい合っている人間がロボットからみて右に動いたことに応じてロボットがただちに左に動くと、これにつられるようにしてこの人間または他の人間がその向きを変え、これによって両者が接触する可能性が高まる場合がある。このような場合、ロボットおよびその周囲にいる人間が協調しながら移動することが困難となる。
そこで、本発明は、人間等の物体の挙動変化を誘発する頻度を抑制しながら、当該物体との接触を回避して移動または行動しうる移動装置等を提供することを解決課題とする。
第１発明の移動装置は、制御システムを備え、前記制御システムによって動作が制御されることにより位置の変化態様を定める第１行動計画要素および姿勢の変化態様を定める第２行動計画要素のそれぞれにしたがって位置および姿勢のそれぞれを独立に調節する移動装置であって、前記制御システムが、前記第２行動計画要素に基づいて定まる前記移動装置の端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において、前記移動装置の現在像、物体の現在像および前記現在像よりも空間的広がりが大きい、前記物体の挙動状態に応じた前記物体の断続的または連続的な未来像のそれぞれを基準空間要素、第１空間要素および前記第１空間要素よりも空間的な広がりが大きい第２空間要素のそれぞれとして認識する第１処理部と、前記第１処理部による認識結果に基づき、前記判定面において接触条件としての前記第１行動計画要素としての経路に沿って移動したときの前記基準空間要素と前記第１空間要素との交点または接点があるという第２接触条件、または、前記基準空間要素から前記第１空間要素までの距離が長くなるほど高くなるように定義されている移動コストが規定範囲内であるという第１接触条件および前記第２接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定する第２処理部と、前記第２処理部により前記判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として前記端点軌道の変更をともなう前記第２行動計画要素を仮定し、前記仮定のもとで前記第１処理部に前記変更後の前記端点軌道のうち少なくとも一部を含む新たな判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識させ、かつ、前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定させ、前記第２処理部により前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素がなおも存在すると判定されたことを要件として、前記変更前の前記端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面において、前記第１処理部による認識結果に基づき、前記基準空間要素が前記第２空間要素との接触を回避しうるように前記第１行動計画要素としての経路を変更する一方、前記第２処理部により前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在しないと判定されたことを要件として前記仮定どおりに新たな前記第２行動計画要素を設定する第３処理部とを備えていることを特徴とする。
第１発明の移動装置によれば、移動装置の現在像、物体の現在像、およびこの物体の挙動状態に応じた物体の断続的または連続的な未来像のそれぞれが判定面における「基準空間要素」「第１空間要素」および「第２空間要素」のそれぞれとして認識される。物体の断続的または連続的な未来像は物体の現在像よりも空間的な広がりが大きいことに応じて、第２空間要素は判定面において第１空間要素よりも空間的な広がりが大きい空間要素として認識される。すなわち、第１空間要素は判定面において第２空間要素よりも空間的な広がりが小さい空間要素として認識される。ここで「判定面」は移動装置等の実空間における位置、形状および広がり（サイズ）を２次元的に認識するために定義された平面または曲面である。「判定面」は「一の判定面」または「判定面群を構成する各判定面」を意味する。判定面は移動装置の姿勢の変化態様を定める「第２行動計画要素」に基づいて定まる前記移動装置の端点軌道のうち少なくとも一部を含んでいる。判定面における「空間要素」は当該判定面における点、線分、領域、閉曲線（領域の輪郭）等として定義される。なお、移動装置に物体が取り付けられている等、当該物体が移動装置と一体的に移動するような場合、移動装置と物体とがまとめられて判定面における第１空間要素として認識されうる。
続いて、接触条件としての第２接触条件、または、第１接触条件および第２接触条件を満たす第１空間要素の有無が判定される。「第１接触条件」は基準空間要素から第１空間要素までの距離が長くなるほど高くなるように定義されている移動コストが規定範囲内であるまたは移動コストの低さが所定順位以上であるという条件である。「第２接触条件」は第１行動計画要素としての経路に沿って移動したときの基準空間要素と第１空間要素との交点または接点があるという条件である。その結果、接触条件を満たす第１空間要素が存在すると判定された場合、端点軌道の変更を伴う第２行動計画要素が仮定される。当該仮定のもとで当該変更後の端点軌道のうち少なくとも一部を含む新たな判定面において基準空間要素、第１空間要素および第２空間要素があらためて認識される。また、当該新たな判定面において接触条件を満たす第１空間要素の有無が判定される。
そして、当該新たな判定面において接触条件を満たす第１空間要素がなおも存在すると判定されたことを要件として当該変更前の端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において基準空間要素が第２空間要素との接触を回避しうる経路が移動装置の位置の変化態様を定める「第１行動計画要素」として設定される。これにより、移動装置がその姿勢を変化させただけでは物体との接触する可能性がある状況で第１行動計画要素としての経路が変更される。また、移動装置が第１行動計画要素としての経路にしたがうことにより、物体との接触を回避しながら移動を継続することができる。その一方、当該新たな判定面において接触条件を満たす第１空間要素が存在しないと判定されたことを要件として、当該仮定どおりに新たな「第２行動計画要素」が設定される。さらに、移動装置が第２行動計画要素にしたがって姿勢を変化させることにより、物体との接触を回避しながら第１行動計画要素としての経路を変更することなく移動を継続することができる。
前記のように移動装置の姿勢変更のみによって物体との接触が図られることに加え、さらに次の理由により第１行動計画要素としての経路の変更頻度が抑制されている。すなわち、判定面における広がりが比較的小さい第１空間要素のうち少なくとも１つが接触条件を満たすことが経路の変更要件とされている。このため、第２空間要素等、第１空間要素よりも広がりが大きい空間要素を基準として接触条件の充足性が判定される場合よりも、第１行動計画要素としての経路の変更頻度およびこれに伴う移動装置の移動方向等の変更頻度が低く抑制される。そして、移動装置の挙動変化に応じて物体の挙動変化が誘発される可能性を低下させることができる。
特に複数の判定面のそれぞれにおいて各空間要素が認識され、かつ、当該複数の判定面のうちいずれかにおいて接触条件を満たす第１空間要素が存在することが第１行動計画要素の変更要件とされることにより、移動装置および物体のそれぞれの３次元的な形状およびサイズに鑑みた適当な頻度で経路が変更されうる。すなわち、移動装置および物体のそれぞれは一般的に形状およびサイズが床面からの高さ等、位置に応じて変化するという外形特性を有している。このため、複数の判定面のそれぞれにおいて認識された基準空間要素および第１空間要素のそれぞれの形状およびサイズ（一方の空間要素を基準とする他方の空間要素の相対的なサイズも含まれる。）に、移動装置および物体のそれぞれの異なる箇所の形状およびサイズが反映されうる。これにより、移動装置および物体のそれぞれの立体的外形特性、位置および速度等の挙動状態に鑑みて、基準空間要素として認識された移動装置が第１空間要素として認識された物体との接触を回避する観点から適当な頻度で第１行動計画要素としての経路が変更されうる。
また、次のような理由により移動装置が物体との接触を確実に回避する観点から適当な経路が設定される。すなわち、新たな経路が設定される場合、基準空間要素が判定面における広がりが比較的大きい第２空間要素との接触を回避しうる経路が当該新たな経路として設定される。このため、基準空間要素が第１空間要素等の第２空間要素よりも広がりが小さい空間要素を基準として新たな経路が設定される場合よりも、移動装置が物体との確実な接触回避の観点から適当な経路が設定される。
特に複数の判定面のそれぞれにおいて各空間要素が認識され、かつ、当該複数の判定面のすべてにおいて基準空間要素が第２空間要素との接触を回避する経路が第１行動計画要素として設定されることにより、移動装置および物体のそれぞれの３次元的な形状およびサイズに鑑みて、両者の接触回避の観点から適当な経路が設定されうる。
なお、本発明の構成空間要素が情報を「認識する」とは、メモリ等の記憶装置から情報を読み取ること、データベースから情報を検索すること、通信機能を利用して情報を受信すること、検索等した基礎情報から必要な情報を測定、推定、算定、設定、予測等すること、測定等した情報をメモリに格納すること等、情報を、これを必要とする情報処理のために準備するあらゆる情報処理を包含する概念である。
第２発明の移動装置は、第１発明の移動装置において、前記第１処理部が前記端点軌道としての前記移動装置の第１部分の上端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面としての第１判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識し、前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果に基づいて前記第１判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定し、前記第２処理部により前記第１判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記第１部分の上端点軌道の下降を前記第２行動計画要素として仮定することを特徴とする。
第３発明の移動装置は、第２発明の移動装置において、前記第１部分として鉛直方向に対して傾動可能な基体の上側に設けられた頭部を備え、前記第２処理部により前記第１判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記基体の鉛直方向に対する傾斜角度を増加させることによる前記頭部の上端点軌道の下降を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする。
第４発明の移動装置は、第２発明の移動装置において、前記第１部分として基体から延設された腕体を備え、前記第２処理部により前記第１判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記腕体の姿勢変化による前記腕体の上端点軌道の下降を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする。
第２〜第４発明の移動装置によれば、移動装置の第１部分が物体と接触する可能性がある場合、第１部分（頭部（第３発明）または腕体（第４発明）が含まれる。）の上端点軌道を下降させることによって当該物体との接触を回避しうるか否かが判定される。具体的には、第１部分の上端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において接触条件を満たす第１空間要素が存在すると判定された場合、当該第１部分の上端点軌道が下降するように第２行動計画要素が変更されたという仮定のもとで、当該変更後の第１部分の上端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において接触条件の有無が判定される。
そして、当該判定結果が否定的であった場合、前記のように第１行動計画要素としての経路が変更される一方、第２行動計画要素はそのままに維持される。移動装置は第１行動計画要素としての当該変更後の経路にしたがって移動することにより、物体との接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。その一方、当該判定結果が肯定的であった場合、第１行動計画要素としての経路は変更されない一方、第２行動計画要素がその仮定どおりに変更される。そして、移動装置が第１行動計画要素としての経路にしたがって移動し、かつ、第２行動計画要素にしたがって姿勢を変化させることにより、物体との接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。これにより、移動装置の移動方向の変更頻度を低く抑え、移動装置の移動方向変更により物体の予期せぬ挙動変化を誘発する事態が回避されうる。
第５発明の移動装置は、第１発明の移動装置において、前記第１処理部が前記端点軌道としての前記移動装置の第２部分の下端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面としての第２判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識し、前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果に基づいて前記第２判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定し、前記第２処理部により前記第２判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記第２部分の下端点軌道の上昇を前記第２行動計画要素として仮定することを特徴とする。
第６発明の移動装置は、第５発明の移動装置において、基体から延設されて離床および着床を繰り返しながら動作する複数の脚体を前記第２部分として備え、前記第２処理部により前記第２判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記複数の脚体のうち離床状態にある脚体の下端点軌道の上昇を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする。
第７発明の移動装置は、第５発明の移動装置において、前記第２部分として基体から延設された腕体を備え、前記第２処理部により前記第２判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記腕体の姿勢変化による前記腕体の下端点軌道の上昇を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする。
第５〜第７発明の移動装置によれば、移動装置の第２部分（複数の脚体（第６発明）または腕体（第７発明）が含まれる。）が物体と接触する可能性がある場合、第２部分の下端点軌道を上昇させることによって当該物体との接触を回避しうるか否かが判定される。具体的には、第２部分の下端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において接触条件を満たす第１空間要素が存在すると判定された場合、当該第２部分の下端点軌道が上昇するように第２行動計画要素が変更されたという仮定のもとで、当該変更後の第２部分の下端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において接触条件の有無が判定される。
そして、当該判定結果が否定的であった場合、前記のように第１行動計画要素としての経路が変更される一方、第２行動計画要素はそのままに維持される。移動装置は第１行動計画要素としての当該変更後の経路にしたがって移動することにより、物体との接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。その一方、当該判定結果が肯定的であった場合、第１行動計画要素としての経路は変更されない一方、第２行動計画要素がその仮定どおりに変更される。そして、移動装置が第１行動計画要素としての経路にしたがって移動し、かつ、第２行動計画要素にしたがって姿勢を変化させることにより、物体との接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。これにより、移動装置の移動方向の変更頻度を低く抑え、移動装置の移動方向変更により物体の予期せぬ挙動変化を誘発する事態が回避されうる。
第８発明の移動装置は、第１発明の移動装置において、前記第１処理部が前記端点軌道としての前記移動装置の第３部分の左または右端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面としての第３判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識し、前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果に基づいて前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定し、前記第２処理部により前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記第３部分の左または右端点軌道の左移動または右移動を前記第２行動計画要素として仮定することを特徴とする。
第９発明の移動装置は、第８発明の移動装置において、前記第３部分として基体から延設された腕体を備え、前記第２処理部により前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記腕体の姿勢変化による前記腕体の左または右端点軌道の右移動または左移動を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする。
第１０発明の移動装置は、第８発明の移動装置において、基体から延設されて離床および着床を繰り返しながら動作する複数の脚体を前記第３部分として備え、前記第２処理部により前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記複数の脚体の左または右端点軌道の右移動または左移動を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする前記第３部分として基体から延設された腕体を備え、前記第２処理部により前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が該腕体の姿勢変化による該腕体の左または右端点軌道の右移動または左移動を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする。
第８〜第１０発明の移動装置によれば、移動装置の第３部分（腕体（第９発明）または複数の脚体（第１０発明）が含まれる。）が物体と接触する可能性がある場合、第３部分の左または右端点軌道を右側または左側に移動させることによって当該物体との接触を回避しうるか否かが判定される。具体的には、第３部分の左または右端点軌道のうち少なくとも一部を含む第３判定面において接触条件を満たす第１空間要素が存在すると判定された場合、当該第３部分の左または右端点軌道が右側または左側に移動するように第２行動計画要素が変更されたという仮定のもとで、当該変更後の第３部分の左または右端点軌道のうち少なくとも一部を含む第３判定面において接触条件の有無が判定される。
そして、当該判定結果が否定的であった場合、前記のように第１行動計画要素としての経路が変更される。移動装置は第１行動計画要素としての当該変更後の経路にしたがって移動することにより、物体との接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。その一方、当該判定結果が肯定的であった場合、第１行動計画要素としての経路は変更されない一方、第２行動計画要素がその仮定どおりに変更される。そして、移動装置が第１行動計画要素としての経路にしたがって移動し、かつ、第２行動計画要素にしたがって姿勢を変化させることにより、物体との接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。これにより、移動装置の移動方向の変更頻度を低く抑え、移動装置の移動方向変更により物体の予期せぬ挙動変化を誘発する事態が回避されうる。
第１１発明の移動装置は、第１〜第１０発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第１処理部が前記物体の挙動状態を前記判定面における前記第１空間要素の位置、速度および加速度のうち一部または全部として認識し、かつ、前記基準空間要素を含まないように前記認識結果に応じて断続的または連続的に拡張された前記第１空間要素を前記第２空間要素として認識することを特徴とする。
第１１発明の移動装置によれば、判定面における第２空間要素の広がりが、物体の挙動状態に応じた判定面における第１空間要素の位置、速度および加速度のうち少なくとも１つに応じて定められる。これにより、物体の位置等に基づいて予測される当該物体の未来像の重ね合わせに接触しないように、移動装置が移動または行動することができる。
第１２発明の移動装置は、第１１発明の移動装置において、前記第１処理部が前記物体の挙動状態を前記判定面における前記第１空間要素の速度、ならびに前記基準空間要素に対する前記第１空間要素の相対位置および相対速度として認識し、かつ、前記認識結果に応じて断続的または連続的に拡張された前記第１空間要素を前記第２空間要素として認識することを特徴とする。第１３発明の移動装置は、第１〜第１２発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記移動装置の周囲の一部を撮像範囲とするカメラを備え、前記第１処理部が前記カメラを通じて得られた画像に基づき、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識することを特徴とする。
第１２発明の移動装置によれば、判定面における第２空間要素の広がりが、物体の挙動状態に応じた判定面における第１空間要素の速度、ならびに基準空間要素に対する第１空間要素の相対位置および相対速度に応じて定められる。これにより、物体の速度、ならびに移動装置を基準とした物体の相対位置および相対速度に基づいて予測される当該物体の未来像の重ね合わせに接触しないように、移動装置が移動または行動することができる。
第１４発明の移動装置は、第１〜第１３発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第１処理部が前記判定面において前記移動装置の外形特性に応じて拡張された、前記物体の外形特性に応じた領域を前記第１空間要素として認識することを特徴とする。
第１４発明の移動装置によれば、移動装置および物体のそれぞれの外形特性が判定面における第１空間要素の外形特性にまとめて反映されうる。このため、判定面における基準空間要素の簡易的な取り扱い、ひいては基準空間要素と第１空間要素との接触可能性の有無の判定等の容易化が図られながらも、当該判定精度の向上または維持が図られうる。
第１５発明の移動装置は、第１４発明の移動装置において、前記第１処理部が前記判定面において、前記移動装置および前記物体のそれぞれの外形特性に応じた２つの領域のミンコフスキー和を前記第１空間要素として認識することを特徴とする。
第１５発明の移動装置によれば、移動装置および物体のそれぞれの外形特性が判定面におけるミンコフスキー和としての第１空間要素の外形特性にまとめて反映されうる。このため、判定面における基準空間要素の点または微小領域としての簡易的な取り扱い、ひいては基準空間要素と第１空間要素との接触可能性の有無の判定等の容易化が図られながらも、当該判定精度の向上または維持が図られうる。
第１６発明の移動装置は、第１〜第１５発明のうちいずれか１つの移動装置において、前記第２処理部が、前記移動コストが正の下限値を有する前記規定範囲内に含まれていることを前記第１接触条件として、該第１接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定することを特徴とする。
第１６発明の移動装置によれば、物体が移動装置の近くにあるため、移動装置の挙動を変化させると物体の予期せぬ挙動変化を誘発し、かえって両者の接触可能性が高くなる可能性がある状態で行動計画要素が変更される事態が回避されうる。
第１７発明の制御システムは、位置の変化態様を定める第１行動計画要素および姿勢の変化態様を定める第２行動計画要素のそれぞれにしたがって位置および姿勢のそれぞれを独立に調節するように移動装置の動作を制御するシステムであって、前記第２行動計画要素に基づいて定まる前記移動装置の端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において、前記移動装置の現在像、物体の現在像および前記現在像よりも空間的広がりが大きい、前記物体の挙動状態に応じた前記物体の断続的または連続的な未来像のそれぞれを基準空間要素、第１空間要素および前記第１空間要素よりも空間的な広がりが大きい第２空間要素のそれぞれとして認識する第１処理部と、前記第１処理部による認識結果に基づき、前記判定面において接触条件としての前記第１行動計画要素としての経路に沿って移動したときの前記基準空間要素と前記第１空間要素との交点または接点があるという第２接触条件、または、前記基準空間要素から前記第１空間要素までの距離が長くなるほど高くなるように定義されている移動コストが規定範囲内であるという第１接触条件および前記第２接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定する第２処理部と、前記第２処理部により前記判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として前記端点軌道の変更をともなう前記第２行動計画要素を仮定し、前記仮定のもとで前記第１処理部に前記変更後の前記端点軌道のうち少なくとも一部を含む新たな判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識させ、かつ、前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定させ、前記第２処理部により前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素がなおも存在すると判定されたことを要件として、前記変更前の前記端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面において、前記第１処理部による認識結果に基づき、前記基準空間要素が前記第２空間要素との接触を回避しうるように前記第１行動計画要素としての経路を変更する一方、前記第２処理部により前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在しないと判定されたことを要件として前記仮定どおりに新たな前記第２行動計画要素を設定する第３処理部とを備えていることを特徴とする。
第１７発明の制御システムによれば、移動装置の姿勢変更等による経路変更頻度、ひいては人間等の物体の挙動変化を誘発する頻度を低く抑制しながら、当該物体との接触を回避して移動するように移動装置の動作を制御することができる。
第１８発明の制御プログラムは、位置の変化態様を定める第１行動計画要素および姿勢の変化態様を定める第２行動計画要素のそれぞれにしたがって位置および姿勢のそれぞれを独立に調節する移動装置に搭載されているコンピュータを第１７発明の制御システムとして機能させることを特徴とする。
第１８発明の制御プログラムによれば、移動装置に搭載されているコンピュータを、移動装置の姿勢変更等による経路変更頻度、ひいては人間等の物体の挙動変化を誘発する頻度を低く抑制しながら、当該物体との接触を回避して移動するように当該移動装置を制御するシステムとして機能させることができる。
第１９発明の監督システムは、位置の変化態様を定める第１行動計画要素および姿勢の変化態様を定める第２行動計画要素のそれぞれにしたがって位置および姿勢のそれぞれを独立に調節する移動装置を監督するシステムであって、第１８発明の制御プログラムのうち少なくとも一部を前記移動装置に搭載されている前記コンピュータに対して配信または放送することを特徴とする。
第１９発明の監督システムによれば、移動装置の姿勢変更等による経路変更頻度、ひいては人間等の物体の挙動変化を誘発する頻度を低く抑制しながら、当該物体との接触を回避して移動するように行動しうる移動装置を、当該移動装置に搭載されているコンピュータへのプログラムの任意の時点での配信等によって実現することができる。
本発明の移動装置等の実施形態について図面を用いて説明する。
まず、本発明の移動装置の一実施形態であるロボットの構成について図１を用いて説明する。ロボット１は基体（胴体部）１０と、基体１０の上部に設けられた頭部１１と、基体１０の上部左右両側から延設された左右の腕体１２と、基体１０の下部から下方に延設された左右の脚体１３とを備えている。添字「Ｌ」および「Ｒ」は左右を区別するために付されている。ロボット１は、再表０３／０９０９７８号公報や、再表０３／０９０９７９号公報に開示されているように、アクチュエータ（図示略）から伝達される力によって、人間の肩関節、肘関節、手根関節、股関節、膝関節、足関節等の複数の関節に相当する複数の関節部分において腕体１２や脚体１３を屈伸運動させることができる。ロボット１は、左右の脚体１３のそれぞれの離床および着床を伴う動きによって自律的に移動することができる。基体１０の鉛直方向に対する傾斜角度が調節されることによって、頭部１１の高さが調節されうる。頭部１１には、左右に並んでロボット１の前方に向けられた一対のＣＣＤカメラ２１が内蔵されている。頭部１１がアクチュエータによって基体１０に対して回動、傾動等されることでＣＣＤカメラ２１の撮像範囲が調節されうる。
ロボット１はその歩行または走行動作を制御する制御システム１００を備えている。制御システム１００は、ハードウェアとしてのＥＣＵまたはコンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）と、ソフトウェアとしての本発明の「制御プログラム」とにより構成されている。制御プログラムはコンピュータのメモリに予め格納されていてもよいが、ロボット１から本発明の「監督システム」を構成するサーバに要求信号が送信されたことに応じて当該サーバによって制御プログラムがネットワークや人工衛星を介して当該コンピュータに配信または放送された上でそのメモリに格納されてもよい。
制御システム１００は第１処理部１１０と、第２処理部１２０と、第３処理部１３０とを備えている。第１処理部１１０はロボット１、その位置および速度（向きおよび長さにより定義される速度ベクトルを意味する。以下同じ。）のそれぞれを、判定面における基準空間要素Ｑ0、基準位置Ｏおよび基準速度ｖ0のそれぞれとして認識する。また、第１処理部１１０は人間等の物体、その位置および速度のそれぞれを判定面における第１空間要素Ｑ1、物体位置ｐおよび物体速度ｖのそれぞれとして認識する。さらに、第１処理部１１０は基準位置Ｏに対する物体位置ｐの相対位置、および基準速度ｖ0に対する物体速度ｖの相対速度に応じて断続的または連続的に拡張された第１空間要素Ｑ1を第２空間要素Ｑ2として認識する。基準空間要素Ｑ0の判定面における形状およびサイズはメモリ（図示略）から読み取られることで認識される。第２処理部１２０は第１処理部１１０による認識結果に基づき、判定面において基準空間要素Ｑ0との接触可能性があるという「接触条件」を満たす第１空間要素Ｑ1の有無を判定する。第３処理部１３０は第２処理部１２０によって判定面において接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定されたことを要件として、第１処理部１１０により認識結果に基づき、判定面において基準空間要素Ｑ0が第２空間要素Ｑ2との接触を回避しうる経路を「第１行動計画要素」として設定する。
続いて、前記構成のロボットの機能について図２〜図９を用いて説明する。ロボット１はたとえば図６に一点鎖線で示されているような予め設定されている、または後述するように第３処理部１３０により設定された第１行動計画要素としての経路Ｒkに沿って歩行または走行している。
第１処理部１１０が「第１処理」を実行する（図２／Ｓ１１０）。第１処理部１１０はロボット１、その位置および速度のそれぞれを、判定面における基準空間要素Ｑ0、ロボット座標系における基準位置Ｏおよび基準速度ｖ0のそれぞれとして認識する（図２／Ｓ１１２）。たとえば、ロボット１ならびにその位置および速度のそれぞれが図６に示されている判定面における点または微小な領域としての基準空間要素Ｑ0、基準位置Ｏおよび基準速度ｖ0として認識される。後述するようにＣＣＤカメラ２１を通じて得られた画像に基づき測定された物体ｘの位置は、ロボット１を基準とする相対位置に該当するので、ロボット１の位置測定は省略される。なお、物体ｘの測定位置が緯度および経度により表されている等、当該相対位置に該当しない場合、ロボット１の位置は当該相対位置の測定のために測定される。ロボット１の位置はそのＧＰＳ機能により得られる緯度および経度を表す信号や、ジャイロスコープから逐次出力されるロボット１の加速度を表す信号に基づいて測定される。ロボット１の速度はロボット１の時系列的な測定位置、ジャイロスコープから出力される信号、または脚体１３の各関節角度および逆動力学モデル等に基づいて測定されうる。
また、第１処理部１１０は人間等の物体、その位置および速度のそれぞれを判定面における第１空間要素Ｑ1、物体位置ｐおよび物体速度ｖのそれぞれとして認識する（図２／Ｓ１１４）。たとえば、図３に示されているようにロボット１の前方（ＣＣＤカメラ２１の撮像範囲）に物体ｘ1〜ｘ4が存在する場合、各物体ｘ1〜ｘ4ならびにその位置および速度ベクトルのそれぞれが図６に示されているように判定面における第１空間要素（領域）Ｑ11〜Ｑ14、物体位置ｐ1〜ｐ4および物体速度ｖ1〜ｖ4として認識される。物体ｘの位置はＣＣＤカメラ２１を通じて得られた当該物体ｘの画像の解析に基づいて測定される。ＣＣＤカメラ２１を通じて得られた画像に基づいて測定された位置は、ロボット１を基準とした相対位置に該当する。
判定面における基準空間要素Ｑ0の形状およびサイズはメモリ（ロボット１の形状およびサイズが格納されている。）から読み取られることで認識されうる。また、判定面における第１空間要素Ｑ1の形状およびサイズは、ＣＣＤカメラ２１を通じて得られた画像に基づいて物体ｘの人間、犬（小形動物）等の種類が認識された後、当該認識結果に基づくメモリまたはデータベース（物体の種類、形状およびサイズが関連付けられて格納または管理されている。）の照会によって認識されうる。さらに、物体ｘの位置は、この物体ｘが有する通信装置等から送信された緯度および経度を表す信号が受信された上で、当該信号に基づいて測定または認識されてもよい。また、物体ｘの速度はこの物体ｘの位置の時間変化として測定されうる。判定面は緯度および経度により任意の点が特定される平面または曲面として定義されていてもよいが、ＣＣＤカメラ２１を通じて得られる画像に基づいて認識されるロボット１の周辺における床面の傾斜角度や、段差や凹凸の有無等の形状に基づいて逐次定義されてもよい。
ロボット１がその腕体１２により箱を持っている場合や、基体１０にロボット１に機能を付加するためのオプションとなる機器が取り付けられている場合等、当該箱や機器等の物体がロボット１と一体的に移動している状況では、当該一体的に移動しているロボット１および当該物体の形状およびサイズがロボット１の形状およびサイズとして認識されてもよい。
ロボット１の外形特性（形状およびサイズ）に応じて拡張された、判定面における物体ｘの外形特性に応じた領域が、第１空間要素Ｑ1として認識される。より具体的には、ロボット１および物体ｘのそれぞれの外形特性に応じた、判定面における外形特性を有する２つの領域のミンコフスキー和が第１領域Ｑ1として認識される。たとえば、図４（ａ）に示されている判定面においてロボット１および物体ｘのそれぞれが円形状のロボット領域ｑrobotおよび矩形状の物体領域ｑobjectとして定義される場合、図４（ｂ）に示されているように角が丸い矩形状の領域として表現される当該２つの領域のミンコフスキー和ｑrobot＋ｑobjectが第１空間要素Ｑ1として認識される。ロボット領域ｑrobotの中心が物体領域ｑobjectの輪郭をなぞるようにロボット領域ｑrobotを物体領域ｑobjectの周囲で移動させた場合、ロボット領域ｑrobotのうち物体領域ｑobjectからはみ出した部分が描く環状の領域と、物体領域ｑobjectとの和がミンコフスキー和に該当する。ロボット領域ｑrobotの形状およびサイズはロボット１のサイズ（または形状およびサイズ）に応じてメモリに予め格納されており、当該メモリから読み出されることにより認識される。物体領域ｑobjectはＣＣＤカメラ２１を通じて得られた画像に基づいて認識される物体ｘのサイズ（または形状およびサイズ）に応じた広がりを有する領域として認識される。なお、物体領域ｑobjectがそのまま第１空間要素Ｑ1として認識されてもよく、ミンコフスキー和とは異なる方法によりロボット領域ｑrobotのサイズ等の外形特性に応じて拡張された物体領域ｑobjectが第１空間要素Ｑ1として認識されてもよい。
さらに、第１処理部１１０は基準位置Ｏおよび物体位置ｐ、ならびに基準速度ｖ0および物体速度ｖに応じて拡張された第１空間要素Ｑ1を第２空間要素Ｑ2として認識する（図２／Ｓ１１６）。たとえば図５（ａ）左側に示されている第１空間要素Ｑ1が基準速度ｖ0に対する物体速度ｖの相対速度（ベクトル）ｖ−ｖ0に応じた方向に連続的に引き伸ばされた結果として、図５（ａ）右側に示されているほぼまっすぐな帯状の第２空間要素Ｑ2が認識される。第１空間要素Ｑ1の引き伸ばし量は、第１空間要素の速度ｖ、物体位置（相対位置）ｐ（＝ｐ−Ｏ）、および相対速度ｖ−ｖ0に基づき、次式（１）にしたがって設定される。
（引き伸ばし量）＝｜ｐ｜・｜ｖ｜／｜ｖ−ｖ0｜‥（１）
また、図５（ｂ）左側に示されている第１空間要素Ｑ1が相対速度ｖ−ｖ0にしたがって旋回するように連続的に引き伸ばされた結果として、図５（ｂ）右側に示されている屈曲した帯状の第２空間要素Ｑ2が認識される。前述した図３に示されている状況において、図６に示されているような第２空間要素Ｑ21〜Ｑ24が認識される。なお、図５（ｃ）左側に示されている第１空間要素Ｑ1が相対速度ｖ−ｖ0に応じた方向に断続的に引き伸ばされた結果として、図５（ｃ）右側に示されている分離した空間要素からなる第２空間要素Ｑ2が認識されてもよい。第１空間要素Ｑ1の引き伸ばし部分は、物体の挙動状態（位置および速度）に応じて予測される当該物体の未来像に相当する。
続いて、第２処理部１２０が第１処理部１１０により認識された判定面における基準空間要素Ｑ0と第１空間要素Ｑ1との接触可能性の有無、すなわち、ロボット１と各物体との接触可能性の有無を判定する「第２処理」を実行する（図２／Ｓ１２０）。
第２処理部１２０は、判定面における基準空間要素Ｑ0からの移動コストに関する「第１接触条件」を満たしている第１空間要素Ｑ1の有無を判定する（図２／Ｓ１２２）。移動コストは判定面において基準空間要素が第１空間要素に接触するまでの所要時間および移動距離のうち一方または両方の関数として第３処理部１３０により評価される。図６に示されている基準空間要素Ｑ0と、第１空間要素Ｑ11〜Ｑ14のそれぞれとの直線距離もしくは経路（一点鎖線）に沿った距離ｄ、基準空間要素Ｑ0および当該第１空間要素Ｑ11〜Ｑ14がそれぞれの基準速度ｖ0および速度ｖを維持したまま移動し、基準空間要素Ｑ0および第１空間要素Ｑ11〜Ｑ14のそれぞれに接するまでの所要時間ｔ＝（ｄ／｜ｖ0−ｖ｜））、または当該距離ｄおよび所要時間ｔのうち一方もしくは両方の増加関数が移動コストとして評価される。
たとえば「移動コストが規定範囲｛０，ε+（＞０）｝にあること」という第１接触条件が採用され、かつ、図６に一点鎖線で示されている経路Ｒkが最新の行動計画に応じて設定されている場合を考察する。この場合、４つの第１空間要素Ｑ11〜Ｑ14のうち、基準空間要素Ｑ0に近い３つの第１空間要素Ｑ11〜Ｑ13が第１接触条件を満たしていると判定されうる。
第２処理部１２０は第１接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定した場合（図２／Ｓ１２２‥ＹＥＳ）、当該第１空間要素Ｑ1のうちロボット１の行動計画に応じた、判定面における基準位置Ｏから目標位置ｐdまで延びる基準空間要素Ｑ0の経路ＲKとの位置関係に関する「第２接触条件」を満たしている第１空間要素Ｑ1の有無を判定する（図２／Ｓ１２４）。
たとえば「経路ＲKと第１空間要素Ｑ1との交点または接点が存在すること」が第２接触条件として採用され、かつ、図６に一点鎖線で示されている経路ＲKが第１行動計画要素として設定されている場合を考察する。この場合、前記のように第１接触条件を満たしている３つの第１空間要素Ｑ11〜Ｑ13のうち、経路ＲKと交わっている第１空間要素Ｑ12が第２接触条件を満たしていると判定される。なお「第１空間要素Ｑ1までの最短距離またはその経路ＲKの一部もしくは全部に沿った累積または積分が所定値以下であること」や「基準位置Ｏにおける経路ＲKの接線（基準空間要素Ｑ0の移動方向に延びている。）と第１空間要素Ｑ1との交点または接点が存在すること」等が第２接触条件として採用されてもよい。
前記のように「第１接触条件」および「第２接触条件」の両方を満たす第１空間要素Ｑ1が存在する場合（図２／Ｓ１２２‥ＹＥＳ，Ｓ１２４‥ＹＥＳ）、基準空間要素Ｑ0との接触可能性がある第１空間要素Ｑ1が存在すると判定される。なお、第１接触条件および第２接触条件のうち一方のみを満たす第１空間要素Ｑ1が存在する場合も、基準空間要素Ｑ0との接触可能性がある第１空間要素Ｑ1が存在すると判定されてもよい。
そして、第２処理部１２０によって第２接触条件を満たしている第１空間要素Ｑ1が存在すると判定された場合（図２／Ｓ１２４‥ＹＥＳ）、第３処理部１３０がすべての第２空間要素Ｑ2との接触を回避しうるような基準空間要素Ｑ0の新たな経路を第１行動計画要素として設定する「第３処理」を実行する（図２／Ｓ１３０）。
前記のように図６に示されている例では４つの第１空間要素Ｑ11〜Ｑ14のうち１つの第１空間要素Ｑ12が第１および第２接触条件を満たすので、実線で示されているようにすべての第２空間要素Ｑ21〜Ｑ24と接触しない新たな経路ＲK+1が第１行動計画要素として設定される。これに応じて、ロボット１は先の第１行動計画要素としての図６に一点鎖線で示されている経路ＲKではなく、新たな第１行動計画要素としての図６に実線で示されている経路ＲK+1にしたがって移動する。
さらに、第３処理部１３０は判定面において基準空間要素Ｑ0の基準位置Ｏおよび目的位置ｐdの距離｜Ｏ−ｐd｜が閾値δ以下になったか否か、すなわち、ロボット１画素の目的位置に到達したか否かを判定する（図２／Ｓ１３２）。なお、第２処理部１２０による判定結果が否定的（図２／Ｓ１２２‥ＮＯ，Ｓ１２４‥ＮＯ）であった場合も当該判定が実行される（図２／Ｓ１３２）。
そして、当該判定結果が否定的であった場合（図２／Ｓ１２２‥ＮＯ）、前述の第１処理、第２処理等が再び実行される。たとえば図６に示されている状況から図７に示されている状況に変遷し、４つの第１空間要素Ｑ11〜Ｑ14のうち１つの第１空間要素Ｑ12が再び第１および第２接触条件を満足していると判定された場合、図７において先の第１行動計画要素としての一点鎖線で示されている経路ＲK+1が、新たな第１行動計画要素としての実線で示されている新たな経路ＲK+2に変更される。一方、当該判定結果が肯定的であった場合（図２／Ｓ１３２‥ＹＥＳ）、前述の一連の処理が終了する。
前記機能を発揮するロボット１によれば、次の理由により第１行動計画要素としての経路Ｒkの変更頻度が抑制されている。
すなわち、判定面において移動コストに関する第１接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1のみが第２接触条件の充当性判定の対象とされている（図２／Ｓ１２２‥ＹＥＳ，Ｓ１２４参照）。これにより、ロボット１から遠くに存在する物体ｘに対応する第１空間要素Ｑ1については、第２接触条件の充当性判定ひいては経路変更の要否判定の対象からはずされる。このため、すべての第１空間要素Ｑ1が第２接触条件の充当性判定の対象とされる場合よりも経路Ｒkの変更頻度が抑制される。
また、判定面において第１接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1のうち少なくとも１つが、現在経路との位置関係に関する第２接触条件をさらに満たすことが経路Ｒkの変更要件とされている（図２／Ｓ１２４‥ＹＥＳ，Ｓ１３０参照）。第１空間要素Ｑ1は判定面において広がりが比較的小さい空間要素として認識される（図５（ａ）〜図５（ｃ）参照）。このため、第２空間要素Ｑ2等、第１空間要素Ｑ1よりも広がりが大きい空間要素を基準として第２接触条件の充足性が判定される場合よりも、第１行動計画要素としての経路Ｒkの変更頻度が低く抑制される。
さらに、判定面における第１空間要素Ｑ1の形状およびサイズがデータベース等への照会により認識されうる。これにより、ＣＣＤカメラ２１等による物体ｘのサイズ（または形状およびサイズ）の測定精度の限界のために物体ｘがその実際のサイズに鑑みて判定面における広がりが過大な第１空間要素Ｑ1として認識される事態が回避されうる。そして、第１行動計画としての経路の変更頻度およびこれにともなうロボット１の移動方向等の変更頻度が低く抑制される。すなわち、ＣＣＤカメラ２１等を通じた物体ｘの外形特性認識精度の限界のためにロボット１の経路が頻繁に変更される事態が回避される。
前記のように第１行動計画要素としての経路Ｒkの変更頻度が抑制される分だけ、ロボット１が移動方向を変化させる等、その挙動を変化させる頻度が抑制される。これにより、ロボット１の挙動変化に応じて人間等の物体ｘの挙動変化が誘発されてしまい、ロボット１と当該物体ｘとが接触する可能性がかえって高まるような事態が回避されうる。さらに、第１行動計画要素としての経路Ｒkの変更頻度が抑制される分だけ、当該経路変更に要する情報処理の負荷が軽減されうる。
また、次のような理由によりロボット１が物体ｘとの接触を確実に回避する観点から適当な経路Ｒk+1が設定される。すなわち、前記のように判定面において第１接触条件および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が１つでも存在する場合、基準空間要素Ｑ0が第２空間要素Ｑ2との接触を回避しうるような新たな経路Ｒk+1が設定される（図２／Ｓ１２２‥ＹＥＳ，Ｓ１２４‥ＹＥＳ，Ｓ１３０、図６〜図７参照）。第２空間要素Ｑ2は判定面において広がりが比較的大きい空間要素として認識される（図５（ａ）〜図５（ｃ）参照）。このため、基準空間要素Ｑ0が第１空間要素Ｑ1等、第２空間要素Ｑ2よりも広がりが小さい空間要素を基準として新たな経路が設定される場合よりも、ロボット１が物体ｘとの確実な接触回避の観点から適当な経路Ｒk+1が設定される。
さらに、判定面における第１空間要素Ｑ1の形状およびサイズがデータベース等への照会により認識され、第２空間要素Ｑ2の形状およびサイズが当該第１空間要素Ｑ1の形状およびサイズに基づいて定められる。これにより、ＣＣＤカメラ２１等による物体ｘのサイズの測定精度の限界のために物体ｘがその実際のサイズに鑑みて判定面における広がりが過大な第２空間要素Ｑ2として認識される事態が回避されうる。そして、第１行動計画としての経路が、物体ｘとの接触の観点から過剰に変更される事態が回避される。
続いて、一の判定面のみならず、複数の判定面のそれぞれにおいて各空間要素Ｑ0，Ｑ1およびＱ2が認識され、かつ、当該複数の判定面のうちいずれかにおいて第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在することが第１行動計画要素の変更要件とされている実施形態について説明する。
例として図８に示されているようにロボット１が、ロボット１よりも背の低い猫や犬などの第１物体ｘ1と、ロボット１と背の高さが同程度の人間などの第２物体ｘ2との間をすれ違うように歩行する状況を考える。
この状況でロボット１、第１物体ｘ1および第２物体ｘ2のそれぞれが１つの判定面Ｐでのみ認識された場合、当該判定面Ｐでは図９（ｃ）に示されているような基準空間要素Ｑ0ならびに第１空間要素Ｑ11およびＱ12として認識される場合がある。この場合、第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定され、先の経路Ｒkが新たな経路Ｒk+1に変更されうる（図２／Ｓ１２４‥ＹＥＳ，Ｓ１３０参照）。すなわち、ロボット１等の立体的外形特性が考慮されていないため、第１空間要素Ｑ1が大きい空間要素として認識され、この分だけロボット１が物体ｘとの接触を回避するための新たな第１行動計画要素が設定される可能性が高くなる。
その一方、複数の判定面のそれぞれにおいて基準空間要素Ｑ0等が認識されることにより、ロボット１および各物体ｘのそれぞれの立体的形状特性に鑑みて適当な頻度で経路が変更され、かつ、ロボット１および各物体ｘの確実な接触回避の観点から適当な経路が設定されうる。
たとえば前記状況で床面からの高さｈ1の判定平面Ｐ（ｈ1）および高さｈ2（＞ｈ1）の判定平面Ｐ（ｈ2）のそれぞれにおいて基準空間要素Ｑ0等が認識される場合を考える。この場合、判定面Ｐ（ｈ1）においては第１物体ｘ1および第２物体ｘ2のそれぞれが図９（ａ）に示されているような第１空間要素Ｑ11およびＱ12として認識される。また、高さｈ2（＞ｈ1）の判定面Ｐ（ｈ2）においては第２物体ｘ2のみが図９（ｂ）に示されているような第１空間要素Ｑ12として認識される。判定面Ｐ（ｈ2）では第１物体ｘ1は認識されていない。これは、第１物体ｘ1の背が高さｈ2に満たないからである。
また、第２物体ｘ2が判定面Ｐ（ｈ2）では比較的大きい第１空間要素Ｑ12として認識される一方、判定面Ｐ（ｈ1）では比較的小さい第１空間要素Ｑ12として認識されている。これは、ロボット１の上半身が腕体１２等の存在のため下半身よりもサイズが大きく（図１参照）、第２物体ｘ2である人間も同様に上半身が下半身よりもサイズが大きいためである。別の言い方をすると、ロボット１および第２物体ｘ2の上半身にかかる判定面Ｐ（ｈ2）におけるロボット領域ｑrobotおよび物体領域ｑobjectのミンコフスキー和のサイズがロボット１および物体ｘ2の下半身にかかる判定面Ｐ（ｈ1）におけるミンコフスキー和ｑrobot＋ｑobjectよりも大きくなるからである（図４参照）。これら２つの判定面Ｐ（ｈ1）およびＰ（ｈ2）の両方において基準空間要素Ｑ0から目的位置ｐdまで延びる経路Ｒkと第１空間要素Ｑ1とは交わらないので第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在しないと判定され、第１行動計画要素としての経路Ｒkはそのままに維持される（図２／Ｓ１２４‥ＮＯ参照）。
これにより、ロボット１および物体ｘのそれぞれの３次元形状およびサイズに鑑みた適当な頻度で経路Ｒkが変更されうる。すなわち、ロボット１および物体ｘのそれぞれは一般的に形状およびサイズが床面からの高さ等、位置に応じて変化するという外形特性を有している。このため、複数の判定面のそれぞれにおいて認識された第１空間要素Ｑ1の形状およびサイズに、ロボット１および物体ｘのそれぞれの異なる箇所（高さ）の形状およびサイズが反映されうる。これにより、ロボット１および物体ｘのそれぞれの立体的外形特性、位置および速度等の挙動状態に鑑みて、基準空間要素Ｑ0として認識されたロボット１が第１空間要素Ｑ1として認識された物体ｘとの接触を回避する観点から適当な頻度で第１行動計画要素としての経路Ｒkが変更されうる。
また、複数の判定面のすべてにおいて基準空間要素Ｑ0が第２空間要素Ｑ2との接触を回避する経路Ｒk+1が第１行動計画要素として設定される。これにより、ロボット１および物体のそれぞれの３次元的な形状およびサイズに鑑みて、両者の接触回避の観点から適当な経路Ｒk+1が設定されうる。
したがって、ロボット１が、人間等の物体ｘの挙動変化を誘発する頻度を低く抑制しながら、当該物体ｘとの接触を回避して移動を継続することができる。
また、ロボット１および物体ｘのそれぞれの外形特性に応じた２つの領域ｑ0およびｑのミンコフスキー和ｑ0＋ｑが第１空間要素Ｑ1として認識される。これにより、ロボット１および物体ｘのそれぞれのサイズおよび形状が判定面における第１空間要素Ｑ1のサイズおよび形状にまとめて反映されうる。このため、判定面における基準空間要素Ｑ0の点または微小領域としての簡易的な取り扱い、ひいては基準空間要素Ｑ0との接触可能性がある第１空間要素Ｑ1の有無の判定等の容易化が図られながらも、当該判定精度の向上または維持が図られうる。
なお、前記制御方法がロボット１のように左右一対の脚体の動作によって移動するロボットのほか、３つ以上の脚体の動作によって移動するロボットや、車輪式移動ロボット（自動車）等、移動機能を有するあらゆる装置に適用されてもよい。
また、移動コストに関する規定範囲の下限値として０ではなく正値が採用された場合、移動コストが当該下限値未満である場合には第１接触条件が満たされず、新たな第１行動計画要素としての経路Ｒkは変更されない（図２／Ｓ１２２‥ＮＯ参照）。これにより、物体ｘがロボット１の近くにあるため、ロボット１の挙動を変化させると物体ｘの挙動変化を誘発し、かえって両者の接触可能性が高くなる可能性がある状態で、ロボット１の移動方向が変更される事態が回避されうる。
続いて、本発明の移動装置の他の実施形態についてさらに図１０〜図１６を用いて説明する。当該他の実施形態によれば、ロボット１は「第２行動計画要素」にしたがってその姿勢を制御する。
第１処理部１１０は第２行動計画要素に基づいて定まるロボット１の端点軌道ｔｒのうち少なくとも一部を含む判定面において基準空間要素Ｑ0、第１空間要素Ｑ1および第２空間要素Ｑ2を認識する。第２処理部１２０は第１処理部１１０による認識結果に基づき、第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1の有無を判定する。第３処理部１３０は第２処理部１２０により当該接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定されたことを要件として、端点軌道ｔｒの変更をともなう第２行動計画要素の変更を仮定する。すなわち、第３処理部１３０は第２処理部１２０により当該接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定されたことを要件として、ただちに前記のように第１行動計画要素としての経路を変更するのではない点において前記実施形態と相違する。
第１処理部１１０は第３処理部１３０により仮定された当該変更後の第２行動計画要素にしたがってロボット１の姿勢が制御されたという仮定のもとで、端点軌道ｔｒのうち少なくとも一部を含む判定面においてあらためて基準空間要素Ｑ0、第１空間要素Ｑ1および第２空間要素Ｑ2を認識する。第２処理部１２０は第１処理部１１０による当該仮定のもとでの認識結果に基づき、判定面において接触条件を満たす第１空間要素Ｑ0の有無を判定する。第３処理部１３０は当該仮定のもとで第２処理部１２０により当該接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定されたことを要件として、第１処理部１１０による認識結果に基づき、判定面において基準空間要素Ｑ0が第２空間要素Ｑ2との接触を回避しうるように第１行動計画要素としての経路Ｒk+1を変更する。その一方、第３処理部１３０は当該仮定のもとで第２処理部１２０により当該接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在しないと判定されたことを要件として、当該仮定どおりに第２行動計画要素を設定する。
前記構成のロボット１の機能について図１０〜図１６を用いて説明する。
まず、図１０（ａ）に示されているように第２行動計画要素として頭部（第１部分）１１の波状の上端点軌道ｔｒ1（変更前）が定義され、図１６（ａ）に示されているように当該上端点軌道ｔｒ1（変更前）の全部を含む波状の第１判定面Ｐ1（変更前）において第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1の有無が判定される場合を考える。頭部１１の上端点軌道ｔｒ1（変更前）が波状となっているのは着床状態にある脚体１３の膝関節角度等の変化をともなう姿勢の変化に応じて頭部１１が上下動するためである。なお、ロボット１の「第１部分」としては頭部１１のほか、左右の腕体１２が対象とされてもよい。また、波状の上端点軌道ｔｒ1（変更前）の全部ではなく一部（当該波の極大点群または極小点群など。）のみを含む、図１６（ｂ）に示されているような平面が第１判定面Ｐ1（変更前）として定義されてもよい。
図１０（ａ）に示されている頭部１１の上端点軌道ｔｒ1（変更前）は物体ｘに接触しているので、ロボット１が現状の第１および第２行動計画要素にしたがって移動を継続すると図１１（ａ）に破線で示されているように頭部１１が物体ｘに接触してしまう。このため、第２処理部１２０によって第１判定面Ｐ1（変更前）において第１接触条件に加え、図１１（ｂ）に示されているように第１行動計画要素としての経路Ｒkと交わるという第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定される。第１行動計画要素としての経路Ｒkは第２行動計画要素としての頭部１３の上端点軌道ｔｒ1（変更前）と同一であってもよい。
第２処理部１２０による当該肯定的な判定結果に応じて、第３処理部１３０により頭部１１の上端点軌道ｔｒ1（変更前）を下降させるような第２行動計画要素が仮定される。これにより、たとえば少なくとも図１１（ｂ）に示されている区間ｓ０１〜ｓ０２にわたり、図１０（ｂ）に示されているようにロボット１がその基体１０の鉛直方向への傾斜角度を増加させることにより前傾姿勢をとって頭部１１を下げながら移動する、頭部１１の上端点軌道ｔｒ1（変更後）が第２行動計画要素として仮定される。
続いて、第１処理部１１０により当該仮定のもとで、頭部１１の波状の上端点軌道ｔｒ1（変更後）を含む波状の第１判定面Ｐ1（変更後）において基準空間要素Ｑ0等が認識される（図２／Ｓ１１０参照）。
図１０（ｂ）に示されている頭部１１の上端点軌道ｔｒ1（変更後）は物体ｘに接触しないので、ロボット１が当該仮定された第２行動計画要素にしたがって移動すると図１１（ａ）に実線で示されているように頭部１１が物体ｘの下方に位置する。このため、第２処理部１２０によって第１判定面Ｐ1（変更後）において図１１（ｃ）に示されているように第１行動計画要素としての経路Ｒkと接するまたは交わるという第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在しないと判定される。
第２処理部１２０による当該判定結果に応じて、第３処理部１３０によって当該過程どおりに第２行動計画要素が設定される。これにより、たとえば図１０（ｂ）に示されているようにロボット１がその基体１０の鉛直方向への傾斜角度を増加させることにより前傾姿勢をとって頭部１１を下げながら移動する、頭部１１の上端点軌道ｔｒ1（変更後）が第２行動計画要素として設定される。ロボット１はこの新たな第２行動計画要素にしたがってその姿勢を制御しながら移動する。これにより、先の第１行動計画要素としての経路Ｒkを変更することなく、物体ｘとの接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。また、ロボット１の移動方向の変更頻度を低く抑え、物体ｘの予期せぬ挙動変化を誘発する事態が回避されうる。
一方、第２処理部１２０によって第１判定面Ｐ1（変更後）において第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定されたことに応じて、第３処理部１３０により前記のように第２空間要素Ｑ2との接触を回避しうるような基準空間要素Ｑ0の経路Ｒk+1が新たな第１行動計画要素として設定される（図２／Ｓ１３０、図６参照）。ロボット１は第１行動計画要素としての当該変更後の経路Ｒk+1にしたがって移動することにより、物体ｘとの接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。
また、図１２（ａ）に示されているように第２行動計画要素として右脚体（第２部分）１３Ｒの上下動する波状の下端点軌道ｔｒ2（変更前）が設定され、当該下端点軌道ｔｒ2（変更前）の全部を含む波状の第２判定面Ｐ2（変更前）（図１６（ａ）参照）において第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1の有無が判定される場合を考える。脚体１３の下端点軌道ｔｒ2（変更前）が上下動する波状となっているのはロボット１がその脚体１３の着床および離床を繰り返しながら移動するためである。なお、ロボット１の「第２部分」としては一方の脚体１３のみならず両方の脚体１３や、各腕体１２が対象とされてもよい。
図１２（ａ）に示されている右脚体１３Ｒの下端点軌道ｔｒ2（変更前）は物体ｘに接触しているので、ロボット１が現状の第１および第２行動計画要素にしたがって移動を継続すると図１３（ａ）に破線で示されているように右脚体１３Ｒが物体ｘに接触してしまう（ロボット１がつまづいてしまう）。このため、第２処理部１２０によって第２判定面Ｐ2（変更前）において第１接触条件に加え、図１３（ｂ）に示されているように第１行動計画要素としての経路Ｒkと交わるという第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定される。なお、第１行動計画要素としての経路Ｒkは第２行動計画要素としての各脚体１３の下端点軌道ｔｒ2（変更前）と同一であってもよい。
第２処理部１２０による当該肯定的な判定結果に応じて、第３処理部１３０により右脚体１３Ｒの下端点軌道ｔｒ2（変更前）を上昇させるような第２行動計画要素が仮定される。これにより、たとえば少なくとも図１３（ｂ）に示されている区間ｓ０１〜ｓ０２にわたり、図１２（ｂ）に示されているようにロボット１が離床状態にある右脚体１３Ｒを通常よりも高く持ち上げることで物体ｘをまたぐように移動する、右脚体１３Ｒの下端点軌道ｔｒ2（変更後）が第２行動計画要素として仮定される。この場合、図１３（ｂ）に示されている区間ｓ０１〜ｓ０２の距離がロボット１の歩幅よりも小さいことが当該第２行動計画要素の仮定のための要件とされている。
続いて、第１処理部１１０により当該仮定のもとで、右脚体１３Ｒの波状の下端点軌道ｔｒ2（変更後）を含む波状の第２判定面Ｐ2（変更後）において基準空間要素Ｑ0等が認識される（図２／Ｓ１１０参照）。
図１２（ｂ）に示されている右脚体１３Ｒの上端点軌道ｔｒ2（変更後）は物体ｘに接触しないので、ロボット１が当該仮定された第２行動計画要素にしたがって移動すると図１３（ａ）に実線で示されているように右脚体１３Ｒが物体ｘの上方に位置する。このため、第２処理部１２０によって第２判定面Ｐ2（変更後）において図１３（ｃ）に示されているように第１行動計画要素としての経路Ｒkと接するまたは交わるという第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在しないと判定される。
第２処理部１２０による当該否定的な判定結果に応じて、第３処理部１３０によって当該仮定どおりに第２行動計画要素が設定される。これにより、たとえば図１２（ｂ）に示されている右脚体１３Ｒの下端点軌道ｔｒ2（変更後）が第２行動計画要素として設定される。なお、ロボット１が物体ｘをまたぐために、必要に応じて物体ｘの手前でその歩幅を調節することも第２行動計画要素として設定されてもよい。ロボット１はこの新たな第２行動計画要素にしたがってその姿勢を制御しながら移動する。これにより、先の第１行動計画要素としての経路Ｒkを変更することなく、物体ｘとの接触（つまづき）を回避しながらその目的位置まで移動することができる。また、ロボット１の移動方向の変更頻度を低く抑えることで、物体ｘの予期せぬ挙動変化を誘発する事態が回避されうる。
一方、第２処理部１２０によって第２判定面Ｐ2（変更後）において第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定されたことに応じて、第３処理部１３０により前記のように第２空間要素Ｑ2との接触を回避しうるような基準空間要素Ｑ0の経路Ｒk+1が新たな第１行動計画要素として設定される（図２／Ｓ１３０、図６参照）。ロボット１は第１行動計画要素としての当該変更後の経路Ｒk+1にしたがって移動することにより、物体ｘとの接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。
さらに、図１４（ａ）に示されているように第２行動計画要素として右腕体（第３部分）１２Ｒの波状の右端点軌道ｔｒ3（変更前）が設定され、当該右端点軌道ｔｒ3（変更前）の全部を含む第３判定面Ｐ3（変更前）（図１６（ａ）参照）において、第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1の有無が判定される場合を考える。右腕体１２の右端点軌道ｔｒ 3 （変更前）が左右に変動する波状となっているのはロボット１がその姿勢安定のために腕体１２の振り動作を繰り返しながら移動するためである。なお、ロボット１の「第３部分」としては一方の腕体１２のみならず両方の腕体１２、各脚体１３が対象とされてもよい。
図１４（ａ）に示されている右腕体１２Ｒの右端点軌道ｔｒ3（変更前）は物体ｘに接触しているので、ロボット１が現状の第１および第２行動計画要素にしたがって移動を継続すると図１５（ａ）に破線で示されているように右腕体１２Ｒが物体ｘに接触してしまう。このため、第２処理部１２０によって第３判定面Ｐ3（変更前）において第１接触条件に加え、図１５（ｂ）に示されているように第１行動計画要素としての経路Ｒkと交わるという第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定される。
第２処理部１２０による当該肯定的な判定結果に応じて、第３処理部１３０により右腕体１２Ｒの右端点軌道ｔｒ3（変更前）を左側に移動させるような第２行動計画要素が仮定される。これにより、たとえば少なくとも図１５（ｂ）に示されている区間ｓ０１〜ｓ０２にわたり、図１４（ｂ）に示されているようにロボット１が右腕体１２Ｒを左側に移動させる右腕体１２Ｒの右端点軌道ｔｒ3（変更後）が第２行動計画要素として仮定される。
続いて、第１処理部１１０により当該仮定のもとで、右腕体１２Ｒの波状の右端点軌道ｔｒ3（変更後）を含む波状の第３判定面Ｐ3（変更後）において基準空間要素Ｑ0等が認識される（図２／Ｓ１１０参照）。
図１４（ｂ）に示されている右腕体１２Ｒの右端点軌道ｔｒ3（変更後）は物体ｘに接触しないので、ロボット１が当該仮定された第２行動計画要素にしたがって移動すると図１５（ａ）に実線で示されているように右腕体１２Ｒが物体ｘから横向きに離れて位置する。このため、第２処理部１２０によって第３判定面Ｐ3（変更後）において図１５（ｃ）に示されているように第１行動計画要素としての経路Ｒkと接するまたは交わるという第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在しないと判定される。
第２処理部１２０による当該否定的な判定結果に応じて、第３処理部１３０によって当該仮定どおりに第２行動計画要素が設定される。これにより、たとえば図１４（ｂ）に示されている右腕体１２Ｒの右端点軌道ｔｒ3（変更後）が第２行動計画要素として設定される。ロボット１はこの新たな第２行動計画要素にしたがってその姿勢を制御しながら移動する。これにより、先の第１行動計画要素としての経路Ｒkを変更することなく、物体ｘとの接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。また、ロボット１の移動方向の変更頻度を低く抑えることで、物体ｘの予期せぬ挙動変化を誘発する事態が回避されうる。
一方、第２処理部１２０によって第３判定面Ｐ3（変更後）において第１および第２接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1が存在すると判定されたことに応じて、第３処理部１３０により前記のように第２空間要素Ｑ2との接触を回避しうるような基準空間要素Ｑ0の経路Ｒk+1が新たな第１行動計画要素として設定される（図２／Ｓ１３０、図６参照）。ロボット１は第１行動計画要素としての当該変更後の経路Ｒk+1にしたがって移動することにより、物体ｘとの接触を回避しながらその目的位置まで移動することができる。
一または複数の第１判定面Ｐ1、一または複数の第２判定面Ｐ2および一または複数の第３判定面Ｐ3のうちから任意に選択された判定面における接触条件を満たす第１空間要素Ｑ1の有無判定、および当該判定結果に応じた第１または第２行動計画要素の変更が組み合わせられてもよい。これにより、ロボット１がその姿勢を安定に維持できるという条件下で、前傾姿勢をとって頭部１１を下げながら、離床状態にある脚体１３を通常より高く持ち上げる等、さまざまに姿勢を制御して物体ｘとの接触を回避しながら移動することができる。
なお、基準空間要素Ｑ0ひいてはロボット１の速度の方向および大きさのうち一方または両方の変化率が閾値以下とすることが（付加的な）第１行動計画要素として設定されてもよい。これにより、第１行動計画要素の変更によるロボット１の過剰な速度変化およびこれにともなう挙動変化が抑制されうる。また、物体ｘの予期せぬ挙動変化を誘発し、ロボット１と物体ｘとの接触可能性をかえって高めるような事態が回避されうる。さらに、ロボット１にその能力を超えた速度変化またはこれにともなう挙動変化を強いる事態が回避されうる。
また、基準空間要素Ｑ0ひいてはロボット１の速度の大きさが向きよりも優先的に変更されるように第１行動計画要素が設定されてもよい。この場合、ロボット１の速度の方向（移動方向）の変化が物体の挙動変化を誘発しやすい傾向があることに鑑みて、ロボット１の速度の大きさ（速さ）が向きよりも優先的に変更される。これにより、物体ｘの挙動変化を誘発するようなロボット１の挙動変化の頻度が低く抑えられうる。
さらに、第３処理部１３０がロボット１の移動方向の予告を「第３行動計画要素」として設定し、制御システム１００が第３行動計画にしたがってロボット１の搭載機器の動作を制御してもよい。たとえば、搭載機器としてのアクチュエータの動作が制御されることにより、基体１０、頭部１１、腕部１２および脚部１３等、人間の身体部分に対応する可動部分の第３行動計画要素にしたがった動きによりロボット１の移動方向が予告されてもよい。これにより、頭部１１の正面（顔）の向きを変える、腕部１２の姿勢を変える、基体１０の上部を下部に対してひねる等、人間にとって馴染みやすい行動様式によって当該人間（物体ｘ）に違和感を覚えさせることなくロボット１の移動方向を明確に認識させることができる。そして、物体ｘの方向転換等の行動を誘起し、ロボット１と物体ｘとの接触可能性を低減させることができる。また、ロボット１に方向指示器、光照射装置、または音声出力装置等を搭載機器としてもたせ、第３行動計画要素にしたがって方向指示器の点灯、光照射装置によるビームの照射、音声出力装置による音声の出力が制御されることで、ロボット１の移動方向が予告されてもよい。
本発明の移動装置の構成説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図 本発明の移動装置の機能説明図
符号の説明
１‥ロボット（移動装置）、１００‥制御システム、１１２‥第１処理部、１２０‥第２処理部、１３０‥第３処理部、ｘ‥物体、Ｑ0‥基準空間要素、Ｑ1‥第１空間要素、Ｑ2‥第２空間要素

Claims (19)

  1. 制御システムを備え、前記制御システムによって動作が制御されることにより位置の変化態様を定める第１行動計画要素および姿勢の変化態様を定める第２行動計画要素のそれぞれにしたがって位置および姿勢のそれぞれを独立に調節する移動装置であって、前記制御システムが、
    前記第２行動計画要素に基づいて定まる前記移動装置の端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において、前記移動装置の現在像、物体の現在像および前記現在像よりも空間的広がりが大きい、前記物体の挙動状態に応じた前記物体の断続的または連続的な未来像のそれぞれを基準空間要素、第１空間要素および前記第１空間要素よりも空間的な広がりが大きい第２空間要素のそれぞれとして認識する第１処理部と、
    前記第１処理部による認識結果に基づき、前記判定面において接触条件としての前記第１行動計画要素としての経路に沿って移動したときの前記基準空間要素と前記第１空間要素との交点または接点があるという第２接触条件、または、前記基準空間要素から前記第１空間要素までの距離が長くなるほど高くなるように定義されている移動コストが規定範囲内であるという第１接触条件および前記第２接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定する第２処理部と、
    前記第２処理部により前記判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として前記端点軌道の変更をともなう前記第２行動計画要素を仮定し、前記仮定のもとで前記第１処理部に前記変更後の前記端点軌道のうち少なくとも一部を含む新たな判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識させ、かつ、前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定させ、
    前記第２処理部により前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素がなおも存在すると判定されたことを要件として、前記変更前の前記端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面において、前記第１処理部による認識結果に基づき、前記基準空間要素が前記第２空間要素との接触を回避しうるように前記第１行動計画要素としての経路を変更する一方、前記第２処理部により前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在しないと判定されたことを要件として前記仮定どおりに新たな前記第２行動計画要素を設定する第３処理部とを備えていることを特徴とする移動装置。
  2. 請求項１記載の移動装置において、
    前記第１処理部が前記端点軌道としての前記移動装置の第１部分の上端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面としての第１判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識し、
    前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果に基づいて前記第１判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定し、
    前記第２処理部により前記第１判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記第１部分の上端点軌道の下降を前記第２行動計画要素として仮定することを特徴とする移動装置。
  3. 請求項２記載の移動装置において、
    前記第１部分として鉛直方向に対して傾動可能な基体の上側に設けられた頭部を備え、
    前記第２処理部により前記第１判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記基体の鉛直方向に対する傾斜角度を増加させることによる前記頭部の上端点軌道の下降を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする移動装置。
  4. 請求項２記載の移動装置において、
    前記第１部分として基体から延設された腕体を備え、
    前記第２処理部により前記第１判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記腕体の姿勢変化による前記腕体の上端点軌道の下降を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする移動装置。
  5. 請求項１記載の移動装置において、
    前記第１処理部が前記端点軌道としての前記移動装置の第２部分の下端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面としての第２判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識し、
    前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果に基づいて前記第２判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定し、
    前記第２処理部により前記第２判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記第２部分の下端点軌道の上昇を前記第２行動計画要素として仮定することを特徴とする移動装置。
  6. 請求項５記載の移動装置において、基体から延設されて離床および着床を繰り返しながら動作する複数の脚体を前記第２部分として備え、
    前記第２処理部により前記第２判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記複数の脚体のうち離床状態にある脚体の下端点軌道の上昇を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする移動装置。
  7. 請求項５記載の移動装置において、前記第２部分として基体から延設された腕体を備え、
    前記第２処理部により前記第２判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記腕体の姿勢変化による前記腕体の下端点軌道の上昇を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする移動装置。
  8. 請求項１記載の移動装置において、
    前記第１処理部が前記端点軌道としての前記移動装置の第３部分の左または右端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面としての第３判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識し、
    前記第２処理部が前記第１処理部による認識結果に基づいて前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定し、
    前記第２処理部により前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記第３部分の左または右端点軌道の左移動または右移動を前記第２行動計画要素として仮定することを特徴とする移動装置。
  9. 請求項８記載の移動装置において、前記第３部分として基体から延設された腕体を備え、
    前記第２処理部により前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記腕体の姿勢変化による前記腕体の左または右端点軌道の右移動または左移動を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする移動装置。
  10. 請求項８記載の移動装置において、基体から延設されて離床および着床を繰り返しながら動作する複数の脚体を前記第３部分として備え、
    前記第２処理部により前記第３判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として、前記第３処理部が前記複数の脚体の左または右端点軌道の右移動または左移動を前記第２行動計画要素として設定することを特徴とする移動装置。
  11. 請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
    前記第１処理部が前記物体の挙動状態を前記判定面における前記第１空間要素の位置、速度および加速度のうち一部または全部として認識し、かつ、前記基準空間要素を含まないように前記認識結果に応じて断続的または連続的に拡張された前記第１空間要素を前記第２空間要素として認識することを特徴とする移動装置。
  12. 請求項１１記載の移動装置において、
    前記第１処理部が前記物体の挙動状態を前記判定面における前記第１空間要素の速度、ならびに前記基準空間要素に対する前記第１空間要素の相対位置および相対速度として認識し、かつ、前記認識結果に応じて断続的または連続的に拡張された前記第１空間要素を前記第２空間要素として認識することを特徴とする移動装置。
  13. 請求項１〜１２のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
    前記移動装置の周囲の一部を撮像範囲とするカメラを備え、
    前記第１処理部が前記カメラを通じて得られた画像に基づき、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識することを特徴とする移動装置。
  14. 請求項１〜１３のうちいずれか１つに記載の移動装置において、前記第１処理部が前記判定面において前記移動装置の外形特性に応じて拡張された、前記物体の外形特性に応じた領域を前記第１空間要素として認識することを特徴とする移動装置。
  15. 請求項１４記載の移動装置において、
    前記第１処理部が前記判定面において、前記移動装置および前記物体のそれぞれの外形特性に応じた２つの領域のミンコフスキー和を前記第１空間要素として認識することを特徴とする移動装置。
  16. 請求項１〜１５のうちいずれか１つに記載の移動装置において、
    前記第２処理部が、前記移動コストが正の下限値を有する前記規定範囲内に含まれていることを前記第１接触条件として、前記接触条件としての前記第１接触条件および前記第２接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定することを特徴とする移動装置。
  17. 位置の変化態様を定める第１行動計画要素および姿勢の変化態様を定める第２行動計画要素のそれぞれにしたがって位置および姿勢のそれぞれを独立に調節するように移動装置の動作を制御するシステムであって、前記第２行動計画要素に基づいて定まる前記移動装置の端点軌道のうち少なくとも一部を含む判定面において、前記移動装置の現在像、物体の現在像および前記現在像よりも空間的広がりが大きい、前記物体の挙動状態に応じた前記物体の断続的または連続的な未来像のそれぞれを基準空間要素、第１空間要素および前記第１空間要素よりも空間的な広がりが大きい第２空間要素のそれぞれとして認識する第１処理部と、
    前記第１処理部による認識結果に基づき、前記判定面において接触条件としての前記第１行動計画要素としての経路に沿って移動したときの前記基準空間要素と前記第１空間要素との交点または接点があるという第２接触条件、または、前記基準空間要素から前記第１空間要素までの距離が長くなるほど高くなるように定義されている移動コストが規定範囲内であるという第１接触条件および前記第２接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定する第２処理部と、
    前記第２処理部により前記判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在すると判定されたことを要件として前記端点軌道の変更をともなう前記第２行動計画要素を仮定し、前記仮定のもとで前記第１処理部に前記変更後の前記端点軌道のうち少なくとも一部を含む新たな判定面において前記基準空間要素、前記第１空間要素および前記第２空間要素を認識させ、かつ、前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素の有無を判定させ、
    前記第２処理部により前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素がなおも存在すると判定されたことを要件として、前記変更前の前記端点軌道のうち少なくとも一部を含む前記判定面において、前記第１処理部による認識結果に基づき、前記基準空間要素が前記第２空間要素との接触を回避しうるように前記第１行動計画要素としての経路を変更する一方、前記第２処理部により前記新たな判定面において前記接触条件を満たす前記第１空間要素が存在しないと判定されたことを要件として前記仮定どおりに新たな前記第２行動計画要素を設定する第３処理部とを備えていることを特徴とする制御システム。
  18. 位置の変化態様を定める第１行動計画要素および姿勢の変化態様を定める第２行動計画要素のそれぞれにしたがって位置および姿勢のそれぞれを独立に調節する移動装置に搭載されているコンピュータを請求項１７記載の制御システムとして機能させることを特徴とする制御プログラム。
  19. 位置の変化態様を定める第１行動計画要素および姿勢の変化態様を定める第２行動計画要素のそれぞれにしたがって位置および姿勢のそれぞれを独立に調節する移動装置を監督するシステムであって、
    請求項１８記載の制御プログラムのうち少なくとも一部を前記移動装置に搭載されている前記コンピュータに対して配信または放送することを特徴とする監督システム。
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