特開 2024-29789 ロボット、軌道計画装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024029789

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】ロボット、軌道計画装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/43 20240101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 H

G05D1/02 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022132166

(22)【出願日】2022-08-23

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業「同調と主張に基づく接近・接触状態での人共存型モビリティの協調移動技術」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】899000068

【氏名又は名称】学校法人早稲田大学

(74)【代理人】

【識別番号】100114524

【弁理士】

【氏名又は名称】榎本 英俊

(72)【発明者】

【氏名】亀▲崎▼ 允啓

(72)【発明者】

【氏名】金田 太智

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 絵梨子

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 喬介

(72)【発明者】

【氏名】濱田 太郎

(72)【発明者】

【氏名】菅野 重樹

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301AA10

5H301BB14

5H301CC03

5H301CC06

5H301CC10

5H301DD01

5H301DD06

5H301DD07

5H301DD15

5H301GG08

5H301GG09

5H301GG14

5H301HH01

5H301HH02

5H301LL01

5H301LL02

5H301LL03

5H301LL06

5H301LL11

(57)【要約】

【課題】能動的働きかけを駆使する前進的行動と、戦略的な待機や迂回を伴う後退的行動とを必要に応じて適切に選択する軌道計画を可能にすること。
【解決手段】本発明のロボット１０は、障害物の位置情報及び速度情報を検出する検出装置１２と、検出装置１２の検出結果から障害物との干渉可能性を推定して自律移動を制御する制御装置１３とを備えている。制御装置１３は、周囲の状況に応じてロボット１０をゴール地点に移動させるための軌道の候補となる候補軌道を複数生成する候補軌道探索部３３と、各候補軌道の中から最適となる最適軌道を選択して実行軌道とする最適軌道選択部３４とを含む。候補軌道探索部３３は、前進的行動を行うための通常軌道を候補軌道として生成する通常軌道生成部３６と、後退的行動を行うための戦略的軌道を候補軌道として生成する戦略的軌道生成部３７とを備えている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周囲に存在する障害物を避けながら自律移動するロボットにおいて、
前記障害物の位置情報及び速度情報を検出する検出装置と、当該検出装置の検出結果から、前記障害物との干渉可能性を推定して前記自律移動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、現在地からゴール地点までの間の前記ロボットの軌道計画を行う軌道計画部と、当該軌道計画部での軌道計画によって特定された実行軌道に沿って前記ロボットを移動させるように動作指令する動作指令部とを備え、
前記軌道計画部は、周囲の状況に応じて前記ロボットを前記ゴール地点に移動させるための軌道の候補となる候補軌道を複数生成する候補軌道探索部と、前記各候補軌道の中から最適となる最適軌道を選択して前記実行軌道とする最適軌道選択部とを備え、
前記候補軌道探索部は、前記ゴール地点に向かって前進し続ける前進的行動を行うための通常軌道を前記候補軌道として生成する通常軌道生成部と、前記通常軌道に対して前記ゴール地点から一旦遠ざかる後退的行動を行うための戦略的軌道を前記候補軌道として生成する戦略的軌道生成部とを備え、
前記戦略的軌道生成部は、前記通常軌道から外れた地点で前記障害物との干渉が予想されないサブゴールを設定し、当該サブゴールに移動して一旦待機した後で前記ゴール地点に向かう待機軌道を前記戦略的軌道として生成する待機軌道生成部と、前記サブゴールを設定し、当該サブゴールを経由して前記ゴール地点に向かう迂回軌道を前記戦略的軌道として生成する迂回軌道生成部とを備えたことを特徴とするロボット。

【請求項2】

前記最適軌道選択部では、前記候補軌道探索部で生成された全ての前記候補軌道に対し、それらの移動効率と周囲の人間に与える影響とを定量化した軌道コストを予め設定された数式から算出し、当該軌道コストが最小となる前記候補軌道を前記最適軌道として選択することを特徴とする請求項１記載のロボット。

【請求項3】

前記待機軌道生成部では、前記サブゴールとして、前記障害物との干渉が予想されない待機位置候補領域の境界線から、前記ロボットが移動可能で、且つ、前記ゴール地点に最も近い位置に設定されることを特徴とする請求項１記載のロボット。

【請求項4】

前記迂回軌道生成部では、前記サブゴールとして、前記ロボットと前記障害物を結ぶ直線と、当該障害物との干渉が予想されない迂回成立領域の境界線とが交わる位置に設定されることを特徴とする請求項１記載のロボット。

【請求項5】

周囲に存在する障害物の位置情報及び速度情報に基づき、現在地からゴール地点までの間で前記障害物を避けながらロボットを自律移動させるための実行軌道を生成する軌道計画装置において、
周囲の状況に応じて前記ロボットを前記ゴール地点に移動させるための軌道の候補となる候補軌道を複数生成する候補軌道探索部と、前記各候補軌道の中から最適となる最適軌道を選択して前記実行軌道とする最適軌道選択部とを備え、
前記候補軌道探索部は、前記ゴール地点に向かって前進し続ける前進的行動を行うための通常軌道を前記候補軌道として生成する通常軌道生成部と、前記通常軌道に対して前記ゴール地点から一旦遠ざかる後退的行動を行うための戦略的軌道を前記候補軌道として生成する戦略的軌道生成部とを備え、
前記戦略的軌道生成部は、前記通常軌道から外れた地点で前記障害物との干渉が予想されないサブゴールを設定し、当該サブゴールに移動して一旦待機した後で前記ゴール地点に向かう待機軌道を前記戦略的軌道として生成する待機軌道生成部と、前記サブゴールを設定し、当該サブゴールを経由して前記ゴール地点に向かう迂回軌道を前記戦略的軌道として生成する迂回軌道生成部とを備えたことを特徴とすることを特徴とする軌道計画装置。

【請求項6】

周囲に存在する障害物の位置情報及び速度情報に基づき、現在地からゴール地点までの間で前記障害物を避けながらロボットを自律移動させるための実行軌道を生成する軌道計画装置のプログラムにおいて、
周囲の状況に応じて前記ロボットを前記ゴール地点に移動させるための軌道の候補となる候補軌道を複数生成する候補軌道探索部と、前記各候補軌道の中から最適となる最適軌道を選択して前記実行軌道とする最適軌道選択部としてコンピュータを機能させ、
前記候補軌道探索部は、前記ゴール地点に向かって前進し続ける前進的行動を行うための通常軌道を前記候補軌道として生成する通常軌道生成部と、前記通常軌道に対して前記ゴール地点から一旦遠ざかる後退的行動を行うための戦略的軌道を前記候補軌道として生成する戦略的軌道生成部とを備え、
前記戦略的軌道生成部は、前記通常軌道から外れた地点で前記障害物との干渉が予想されないサブゴールを設定し、当該サブゴールに移動して一旦待機した後で前記ゴール地点に向かう待機軌道を前記戦略的軌道として生成する待機軌道生成部と、前記サブゴールを設定し、当該サブゴールを経由して前記ゴール地点に向かう迂回軌道を前記戦略的軌道として生成する迂回軌道生成部とを備えたことを特徴とすることを特徴とする軌道計画装置のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、現在地から目的地までの間に存在する各障害物との将来的な干渉を回避するための軌道計画を適切に行いながら目的地に向かって自律移動するロボットと、当該ロボットに適用される軌道計画装置及びそのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近時において、人間との共存環境下で自律的に移動可能となる様々な自律移動ロボットが出現し、当該自律移動ロボットについて、周囲の障害物を避けながら目的地に移動させるための軌道計画が盛んに研究されている。これまで本発明者らは、人間への意図的な接近や双腕アームによる接触等の働きかけを含む近接移動と、進路示唆により相互に譲り合う回避移動を合わせた統合的軌道計画システムを提案している（特許文献１、２等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－８４６４１号公報

【特許文献2】特開２０２０－４６７５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記統合的軌道計画システムにあっては、人間に対する接近、接触等の能動的働きかけを駆使し、何とかして目的地に向かい、前進し続ける前進的行動を行うことを基本原理としている。しかしながら、例えば、図４の左右の各場面に示されるように、目的地Ｇに向かって自律移動するロボットＲと人間Ｈとが共存する環境下において、前記統合的軌道計画システムで計画された前進的行動による通常軌道Ｎ（同各図中実線）よりも、戦略的に待機や迂回をして、一旦、目的地Ｇから遠ざかる行動である後退的行動による戦略的軌道Ｄ（同各図中破線）を採ることが有用となるケースもある。つまり、例えば、図４中左側の図の場面のように、狭い通路や人間Ｈが多く存在する混雑環境下では、ロボットＲが地点Ｃで止まって人間Ｈの進路を空け、人間Ｈを先に通すような後退的行動の方が効率的にロボットＲを移動できるケースがあり得る。また、同図中右側の図の場面のように、ロボットＲが、能動的働きかけを伴う通常軌道Ｎにより、目的地Ｇ方向を塞いている人間Ｈを連続して移動させるよりも、ロボットＲが後方に下がって大回りする戦略的軌道Ｄに沿って目的地Ｇを目指す後退的行動を行う方が、人間Ｈに与える影響が少なく、人間Ｈを移動させるための時間を含めると目的地Ｇへの到着時間が早くなるケースもあり得る。一方、状況によっては、人間Ｈに対するロボットＲの近接移動や能動的働きかけを行う前進的行動が有効となるケースも当然ある。しかしながら、これまで、前進的行動と後退的行動を同一指標で評価し、効率面や周囲の人間に与える影響等から、前進的行動と後退的行動の何れかに基づく最適な軌道を選択する統合的軌道計画システムは未だ提案されていない。

【0005】

本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、能動的働きかけを駆使する前進的行動と、戦略的な待機や迂回を伴う後退的行動とを必要に応じて適切に選択する軌道計画を可能にするロボット、軌道計画装置及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するため、本発明は、主として、周囲に存在する障害物を避けながら自律移動するロボットにおいて、前記障害物の位置情報及び速度情報を検出する検出装置と、当該検出装置の検出結果から、前記障害物との干渉可能性を推定して前記自律移動を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、現在地からゴール地点までの間の前記ロボットの軌道計画を行う軌道計画部と、当該軌道計画部での軌道計画によって特定された実行軌道に沿って前記ロボットを移動させるように動作指令する動作指令部とを備え、前記軌道計画部は、周囲の状況に応じて前記ロボットを前記ゴール地点に移動させるための軌道の候補となる候補軌道を複数生成する候補軌道探索部と、前記各候補軌道の中から最適となる最適軌道を選択して前記実行軌道とする最適軌道選択部とを備え、前記候補軌道探索部は、前記ゴール地点に向かって前進し続ける前進的行動を行うための通常軌道を前記候補軌道として生成する通常軌道生成部と、前記通常軌道に対して前記ゴール地点から一旦遠ざかる後退的行動を行うための戦略的軌道を前記候補軌道として生成する戦略的軌道生成部とを備え、前記戦略的軌道生成部は、前記通常軌道から外れた地点で前記障害物との干渉が予想されないサブゴールを設定し、当該サブゴールに移動して一旦待機した後で前記ゴール地点に向かう待機軌道を前記戦略的軌道として生成する待機軌道生成部と、前記サブゴールを設定し、当該サブゴールを経由して前記ゴール地点に向かう迂回軌道を前記戦略的軌道として生成する迂回軌道生成部とを備える、という構成を採っている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、周囲の障害物の状況に応じて、前進的行動、後退的行動のそれぞれに基づく候補軌道が生成され、その中から、移動効率やロボットの移動に際して障害となる周囲の人間への影響とが考慮された最適軌道を決定することができる。これにより、ロボットが、人間と同じ場面に立った時に人間のような考えによる移動判断を行うことが可能になり、ロボットと人間との調和やロボットに対する社会性の獲得が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係るロボットの動作制御に関連する構成のみを概略的に表したブロック図である。

【図2】待機軌道生成部での待機軌道の生成を説明するための概念図である。

【図3】迂回軌道生成部での迂回軌道の生成を説明するための概念図である。

【図4】ロボットの前進的行動と後退的行動を説明するための概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0010】

図１には、本実施形態に係るロボットの動作制御に関連する構成のみを概略的に表したブロック図が示されている。本実施形態のロボット１０は、現在地から予め設定された目的地となるゴール地点に向かって自律的に移動する自律移動ロボットとして機能し、移動途中で周囲に存在する障害物との干渉が予想される場合、当該干渉を避けるための各種動作を行いながら移動するようになっている。

【0011】

図１に示されるように、前記ロボット１０には、各種動作を可能に構成された機構や機器からなる動作部１１と、ロボット１０の周囲の環境情報を検出する検出装置１２と、検出装置１２の検出結果に基づき、動作部１１の動作を制御する制御装置１３とが設けられている。

【0012】

前記動作部１１は、モータ等の駆動装置を動力源としてロボット１０を移動させるための台車等を含む移動機構１５と、所定の音声を発するスピーカー１６と、所定空間内で動作可能なアーム１７とを含む。これら移動機構１５、スピーカー１６及びアーム１７は、全て公知の部材、機構、装置類等からなり、本発明の本質部分でないため、各構成についての詳細な図示説明を省略する。

【0013】

前記検出装置１２は、ロボット１０の周囲に存在する障害物の位置情報及び速度情報の検出処理を実行可能とするコンピュータ及び各種機器類等からなる。この検出装置１２は、障害物の位置情報を検出する位置検出部１９と、位置検出部１９での検出結果に基づき、障害物の速度情報を検出する速度検出部２０とを備えており、所定の時間毎に前記位置情報及び前記速度情報を取得可能となっている。ここでの障害物としては、環境内で常時静止した状態となっている静止体である壁等の固定障害物と、環境内で移動している動作体である人間、他のロボット、動物等の移動障害物とがある。なお、以下においては、歩行中の人間（歩行者）を移動障害物として説明する。

【0014】

前記位置検出部１９は、特に限定されるものではないが、公知のレーザレンジファインダ等の測域センサの他に、カメラ情報を利用する深度センサを含む公知のセンサ類により構成される。これらセンサ類により、検出時刻における人間や物体等の位置座標が取得されるとともに、時系列データに基づき同一の障害物か否かが判定される。その中で同一の歩行者については、取得した時系列の位置情報の変化から、速度検出部２０で速度情報が求められることになる。

【0015】

前記速度検出部２０では、本発明者らが既に提案した手法（特開２０２０－９１２３５号公報）等により、ロボット１０周囲の歩行者の位置情報を取得した時刻毎に、当該位置情報から歩行者の速度情報が算出される。なお、当該速度情報を導出するアルゴリズムについては、本発明の本質要素ではないため、詳細な説明を省略する。

【0016】

なお、前記検出装置１２としては、前述の態様に限定されるものではなく、ロボット１０の周囲の動作体及び静止体の位置情報や速度方法を検出できる限りにおいて、様々なセンサ類、装置類、或いはシステム類等を適用することもできる。

【0017】

以上のように、ロボット１０周囲の所定範囲内に存在する障害物について、位置情報及び速度情報が、所定時間毎に検出装置１２で逐次検出され、その検出タイミングで制御装置１３に伝送されるとともに、当該検出タイミング毎に制御装置１３での以下の各処理が行われる。

【0018】

この制御装置１３は、ロボット１０に一体的に或いは別体として設けられており、ＣＰＵ等の演算処理装置及びメモリやハードディスク等の記憶装置等からなるコンピュータによって構成されている。当該コンピュータには、以下の各部として機能させるためのプログラムがインストールされている。

【0019】

前記制御装置１３では、ロボット１０が、周囲の環境状況に応じ、あたかも人間のような行動判断を伴って各種の障害物との干渉を回避しながらゴール地点に自律移動できるように、ゴール地点に向かうロボット１０の位置と時刻を対応させた移動経路である軌道を計画し、当該計画後の実行軌道に沿ってロボット１０が移動するように動作部１１に対して動作指令が行われる。従って、この制御装置１３は、周囲に存在する障害物の位置情報及び速度情報に基づき、現在地からゴール地点までの間で障害物を避けながらロボット１０を自律移動させるための実行軌道を生成する軌道計画装置として機能する。

【0020】

なお、障害物に対する干渉回避のためのロボット１０の各種動作としては、本発明者らが特開２０２０－４６７５９号公報等で既に提案しているように、種々の状況等に応じて適宜選択される。当該各種動作としては、人間の干渉回避動作を期待せずに、ロボット１０のみが行う干渉回避のための移動の他に、干渉回避のために人間の移動を促すことを意図して、ロボット１０から人間に働きかけを行う働きかけ行動が含まれる。この働きかけ行動としては、ある程度の干渉回避行動を人間にも期待するように、人間に対して何等かの主張を行う主張行動が挙げられる。この主張行動としては、ロボット１０の進行方向を人間に気付かせる進路示唆等を行う移動の他に、人間に対して回避を促す音声をスピーカー１６から発する声掛けの行動や、アーム１７により人間に意図的に接触する行動等がある。

【0021】

前記制御装置１２は、ロボット１０の現在地から予め設定されたゴール地点までの間の直線経路において、障害物との干渉を判定する干渉判定部２２と、現在時刻において、歩行者との相対位置及び相対速度に応じて設定される複数の領域のどこにロボット１０が存在するかを特定する現存領域特定部２３と、干渉判定部２２及び現存領域特定部２３での処理結果に基づき、現在地からゴール地点までの間でのロボット１０の働きかけ行動を含む軌道計画を行う軌道計画部２４と、軌道計画部２４での軌道計画によりロボット１０を自律移動させるように動作部１１に動作指令する動作指令部２５と、を備えている。

【0022】

前記干渉判定部２２では、前述の特開２０２０－４６７５９号公報等で既に提案しているように、検出装置１２での検出結果による歩行者の現在の位置情報及び速度情報から、歩行者の移動状況を取得し、ロボット１０が将来的に歩行者に干渉する可能性の有無が判定される。ここでは、ロボット１０と歩行者の周囲に、所定のサイズのパーソナルエリアが設定され、将来的に、これらパーソナルエリア同士が少なくとも一部でも重なり合うと予測される場合には、干渉の可能性が有ると判定され、そうでない場合には、干渉の可能性が無いと判定される。

【0023】

前記現存領域特定部２３では、前記特開２０２０－４６７５９号公報等で既に提案している手法により、現時刻において、移動中の歩行者とロボット１０の相対距離に基づいて、ロボット１０のみで緊急的に干渉回避行動を行う必要がある接近状態か、そうでない非接近状態の何れかが判断される。つまり、ロボット１０が、現時点で歩行者と近い距離にあって、当該歩行者の干渉回避行動を期待せずに歩行者の動きに合せてロボット１０のみで干渉回避を行う同調行動がなされる同調行動領域に存在する場合、接近状態とされる。

【0024】

前記軌道計画部２４は、干渉判定部２２で歩行者との干渉可能性が無いと判定された際の軌道計画を行う非干渉時計画部２７と、干渉判定部２２で干渉可能性が有ると判定された際の軌道計画を行う干渉時計画部２８とからなる。

【0025】

前記非干渉時計画部２７では、現時点において、歩行者との干渉が想定されない状態であることから、動作部１１で実行される実行軌道として、前のタイミングで決定された軌道がそのまま採用される。

【0026】

前記干渉時計画部２８は、現存領域特定部２３で接近状態と判定された際の軌道計画を行う接近時計画部３０と、現存領域特定部２３で非接近状態と判定された際の軌道計画を行う非接近時計画部３１とからなる。

【0027】

前記接近時計画部３０では、前記特開２０２０－４６７５９号公報等で提案している手法により、前記同調行動領域におけるロボット１０の実行軌道が生成される。

【0028】

前記非接近時計画部３１は、周囲の状況に応じてロボット１０をゴール地点に移動させるための軌道の候補となる候補軌道を複数生成する候補軌道探索部３３と、候補軌道探索部３３で生成された各候補軌道の中から最適となる最適軌道を選択して実行軌道とする最適軌道選択部３４とを備えている。

【0029】

前記候補軌道探索部３３は、ゴール地点に向かって前進し続ける前進的行動を行う通常軌道を候補軌道として生成する通常軌道生成部３６と、通常軌道に対してゴール地点から一旦遠ざかる後退的行動を行う戦略的軌道を候補軌道として生成する戦略的軌道生成部３７とを備えている。

【0030】

前記通常軌道生成部３６では、本発明者らが既に提案した特開２０２０－４６７５９号公報等に開示された手法であるDynamic Waypoint Navigation法（ＤＷＮ法）を用い、前述した働きかけ行動を適宜伴いながら、ロボット１０の通常軌道を複数生成するようになっている。すなわち、干渉判定部２２での判定により歩行者との間での干渉が将来的に生じ得る場合には、対象となる歩行者の左右両側となる横に、当該歩行者との干渉を回避する経路の通過点（Ｗａｙ Ｐｏｉｎｔ：以下、「ＷＰ」と称する）が設定される。更に、当該ＷＰとゴール地点とを直線で結んだ別の直線経路上において、他の歩行者との間での干渉が将来的に生じ得る場合に、当該他の歩行者の左右両側となる横に同様にして次のＷＰが設定され、この処理が繰り返し行われる。最後に、このような手順で設定された各ＷＰを順に通過する通常軌道が複数生成される。

【0031】

前記戦略的軌道生成部３７は、通常軌道から外れた地点で各障害物との干渉が予想されないサブゴールを設定し、当該サブゴールに移動して一旦待機した後で前記ゴール地点に向かう待機軌道を戦略的軌道として生成する待機軌道生成部３９と、前記サブゴールを設定し、当該サブゴールを経由してゴール地点に向かう迂回軌道を戦略的軌道として生成する迂回軌道生成部４０とを備えている。

【0032】

前記待機軌道生成部３９では、ロボット１０をサブゴールに一旦移動させて、干渉回避の対象となる歩行者がサブゴールの横を通り過ぎるまで待機させ、その後、ゴール地点に向かう待機軌道が生成される。

【0033】

ここでのサブゴールは、ロボット１０の待機位置であり、当該待機位置は、以下の手順で特定される。すなわち、干渉判定部２２でロボット１０と歩行者との干渉が予測されたときに、ロボット１０はその歩行者を待機対象者とし、待機位置を探索する。先ず、検出装置１２の速度検出部２０で取得した待機対象者の速度ベクトルを延長させ、ロボット１０が停止した際に、図２に示されるように、ロボット１０と待機対象者Ｔとのお互いのパーソナルスペースＰが干渉しない待機対象非干渉領域Ａ１（同図中１点鎖線の枠内）が探索される。次に、待機対象非干渉領域Ａ１から、待機対象者Ｔ以外の静止した人間ＨのパーソナルスペースＰ、壁等のその他の障害物Ｓに対して、ロボット１０のパーソナルスペースＰが重複しない範囲となる待機位置候補領域Ａ２（同図中黒色塗潰し部分）が算出される。そして、待機位置候補領域Ａ２におけるロボット１０側の境界線Ｂのうち、待機のために待機対象者Ｔと干渉しないロボット１０の移動が成立し、且つ、待機後の元の実行軌道への効率的な復帰を容易にするように、最もゴール地点Ｇに近い位置が待機位置であるサブゴールＳＧとされる。その後、ロボット１０の現在位置からサブゴールＳＧまでの距離とロボット１０の速度とから、サブゴールＳＧまでのロボット１０の移動時間が求められるとともに、検出装置１２での検出結果から待機対象者ＴがサブゴールＳＧの横を通り過ぎるまでの移動時間が算出される。そして、これら移動時間の差が、ロボット１０がサブゴールＳＧで待機する待機時間となり、当該待機時間を含む待機軌道が生成される。ここでの待機軌道は、ロボット１０の現在地からサブゴールＳＧまでの第１の軌道と、待機時間を経て、サブゴールＳＧからゴール地点Ｇまでの第２の軌道からなり、これら第１及び第２の軌道は、通常軌道生成部３６で軌道生成と同様に前述のＤＷＮ法により生成され、各軌道の目的地までの通常軌道として生成されるが、他の待機対象者Ｔが存在する場合には、同様の手順により別のサブゴールＳＧが設定される。また、図２の例では、同図中左側に壁等の障害物があることから、同図右側にのみサブゴールＳＧを設けたが、ロボット１０が待機可能となるスペースが存在すれば、左右それぞれにサブゴールＳＧが設けられる。

【0034】

前記迂回軌道生成部４０では、ロボット１０がゴール地点に到達するために、一旦ゴール地点に向かうことを行わずに、迂回しながらゴール地点を目指す迂回軌道が生成される。この迂回軌道としては、例えば、人間や物体等の障害物に周囲を囲まれている場所にロボット１０が入り、そこから一旦脱出するような場面や、ロボット１０が停止若しくは移動している最中に、人間等に突然囲まれる場面等が想定される。このような場面等においては、目的地となるゴール地点に向かって進む軌道ではなく、一旦、囲まれている状況からロボット１０を離脱させるための軌道を迂回軌道として生成する必要がある。

【0035】

迂回軌道の生成に際しては、図３に示されるように、ロボット１０と周囲の障害物である人間ＨのパーソナルスペースＰが干渉せず、且つ、周囲の人間Ｈの外側にサブゴールＳＧを設定する必要がある。ここでは、ロボット１０と人間ＨのパーソナルスペースＰが重複する重複領域Ａ３（同図中黒色塗潰し部分）と、その外側で迂回が成立する迂回成立領域Ａ４との境界線Ｂが特定される。そして、当該境界線Ｂ上で、ロボット１０とそれぞれの人間Ｈを直線で結んだ交点となる位置がサブゴールＳＧとして設定される。そして、ロボット１０の現在位置からロボット１０に近い順に各サブゴールＳＧを通り、障害物Ｓを避けながらゴール地点ＳＧに最短距離で向かう迂回軌道が生成される。なお、ここでの迂回軌道は、ロボット１０の現在位置からゴール地点Ｇまで経由する各サブゴールＳＧ間の軌道からなり、これら軌道も前述したＤＷＮ法により生成される。

【0036】

前記最適軌道選択部３４では、候補軌道探索部３３で生成された通常軌道及び戦略的軌道からなる各候補軌道について、移動効率と周囲の人間に与える影響である社会的受容性等を総合して定量化した軌道コストが算出され、当該軌道コストが最小となる候補軌道が、最適軌道として選択されて動作部１１で実行される実行軌道となる。

【0037】

ここで、軌道コストは次のように算出される。

【0038】

つまり、候補軌道探索部３３で導出された候補軌道それぞれについて、次の数式（コスト式）により軌道コストＥが算出される。

【数1】

このコスト式では、次の第１～第３のパラメータに対応する各要素を総合して軌道コストＥが求められる。すなわち、第１項の第１のパラメータとしては、前記ＤＷＮ法で用いた前述の各ＷＰ区間（ｎ＝１，２・・・，Ｎ－１，Ｎ）におけるロボット１０の速度変化Ｖ_Δｎに基づく。また、第２項の第２のパラメータは、各ＷＰの間のロボット１０の所要時間Ｔ_ｎに対応する。更に、第３項の第３のパラメータとしては、ロボット１０による人間への接触を伴う働きかけ行動時に、人間を移動させなければならない距離ｒに対応する。また、Ａ、Ｂ、Ｃは、各要素における重み付け定数であり、予め所定値に設定される。

【0039】

上式における第１のパラメータに係る要素では、一定の速度で移動できることが最も効率的であるとして、直前のＷＰからの速度変化をコストとして加算している。また、第２のパラメータに係る要素では、現在位置からゴール地点までに必要となる時間をコストとして加算している。なお、待機軌道における待機時間もこのコストに含まれる。更に、第３のパラメータに係る要素では、社会的要素を定量化するために、ロボット１０により接触される人間に与える影響を考慮し、当該接触により強制的に人間を移動させる観点から、人間の移動距離を接触のコストの基準としている。

【0040】

前記動作指令部２５では、働きかけ行動を適宜伴いながら軌道計画部２４で決定された実行軌道に沿ってロボット１０が移動するように、動作部１１の動作制御指令が行われる。

【0041】

なお、本発明の対象のロボットとしては、前記実施形態で説明したロボット１０に限定されるものではなく、自動車両、船舶、飛行体等、所定の空間内を自律的に移動可能な移動体の他に、所定範囲の空間内で動作するロボットアーム等のマニピュレータとしても良い。

【0042】

その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0043】

１０ ロボット
１２ 検出装置
１３ 制御装置
２４ 軌道計画部
２５ 動作指令部
３３ 候補軌道探索部
３４ 最適軌道選択部
３６ 通常軌道生成部
３７ 戦略的軌道生成部
３９ 待機軌道生成部
４０ 迂回軌道生成部
Ａ２ 待機位置候補領域
Ａ２ 迂回成立領域
Ｂ 境界線
Ｇ ゴール地点
Ｈ 人間
Ｓ 障害物
ＳＧ サブゴール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】