(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-25
(45)【発行日】2024-04-02
(54)【発明の名称】経路計画装置、経路計画方法及び自律走行台車
(51)【国際特許分類】
G05D 1/246 20240101AFI20240326BHJP
G05D 1/43 20240101ALI20240326BHJP
【ＦＩ】
G05D1/246
G05D1/43
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2019226759
(22)【出願日】2019-12-16
(65)【公開番号】P2021096602
(43)【公開日】2021-06-24
【審査請求日】2022-10-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000006297
【氏名又は名称】村田機械株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】傳田 遊亀
【審査官】仁木 学
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－２０５０２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３０４９４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３０２２５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００５１１９８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第２０１１－００２６７７６（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開２００７－１５５４６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０９８９５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２７７２６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０５３５０７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ １／４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
自律走行台車が自律走行する経路を、走行に先立って計画する経路計画装置であって、環境地図を記憶する記憶部と、
前記環境地図において塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画するグリッド作成部と、
走行対象であるグリッドに走行順を決定する走行順番決定部と、
判定対象のグリッドの代表点を基準に台車モデルが前記走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルと前記環境地図上の障害物が干渉するか否かを判定する障害物干渉判定部と、
第１サイズのグリッドにおいて前記判定を満たす場合、当該第１サイズのグリッドを複数に分割した第２サイズのグリッドを判定対象とし、前記判定を満たさない第２サイズのグリッドを走行対象として選択するグリッド選択部と、
選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する走行経路計画部と、
を備える、経路計画装置。
【請求項2】
前記グリッド作成部は、前記台車モデルが各グリッドを通行可能か否か判定する衝突判定部をさらに有し、衝突判定を満たすグリッドを対象領域から除外する、請求項１に記載の経路計画装置。
【請求項3】
前記グリッド選択部は、衝突判定を満たさない複数の第２サイズのグリッドのうち、当該第１サイズのグリッドの代表点からのずれ量が最も少ない第２サイズのグリッドを選択する、請求項１又は２に記載の経路計画装置。
【請求項4】
前記グリッド選択部は、すべての第２サイズのグリッドにおいて前記判定を満たす場合、当該第２サイズのグリッドをさらに複数に分割した第３サイズのグリッドを判定対象とし、前記判定を満たさないグリッドを走行対象として選択する、請求項１～３のいずれかに記載の経路計画装置。
【請求項5】
前記グリッド作成部は、前記環境地図とは別の座標軸であるグリッドレイヤーに前記環境地図を投影し、前記グリッドレイヤー上で前記対象領域を所定サイズのグリッドで区画する、請求項１～４のいずれかに記載の経路計画装置。
【請求項6】
前記環境地図は、前記自律走行台車が操作者の操作によって走行する教示走行を行うことで作成され、前記対象領域は教示走行時の走行軌跡で画定される、請求項１～５のいずれかに記載の経路計画装置。
【請求項7】
自律走行台車が自律走行する経路を、走行に先立って計画する経路計画方法であって、環境地図を記憶する記憶ステップと、
前記環境地図において塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画するグリッド作成ステップと、
走行対象であるグリッドに走行順を決定する走行順番決定ステップと、
判定対象のグリッドの代表点を基準に台車モデルが走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルと前記環境地図上の障害物が干渉するか否かを判定する障害物干渉判定ステップと、
第１サイズのグリッドにおいて前記判定を満たす場合、当該第１サイズのグリッドを複数に分割した第２サイズのグリッドを判定対象とし、前記判定を満たさない第２サイズのグリッドを走行対象として選択するグリッド選択ステップと、
選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する走行経路計画ステップと、
を備える、経路計画方法。
【請求項8】
前記グリッド作成ステップは、前記台車モデルが各グリッドを通行可能か否か判定する衝突判定ステップをさらに有し、衝突判定を満たすグリッドを対象領域から除外する、請求項７に記載の経路計画方法。
【請求項9】
前記グリッド選択ステップは、衝突判定を満たさない複数の第２サイズのグリッドのうち、当該第１サイズのグリッドの代表点からのずれ量が最も少ない第２サイズのグリッドを選択する、請求項７又は８に記載の経路計画方法。
【請求項10】
前記グリッド選択ステップは、すべての第２サイズのグリッドにおいて前記判定を満たす場合、当該第２サイズのグリッドをさらに複数に分割した第３サイズのグリッドを判定対象とし、前記判定を満たさない第３サイズのグリッドを走行対象として選択する、請求項７～９のいずれかに記載の経路計画方法。
【請求項11】
前記グリッド作成ステップは、前記環境地図とは別の座標軸であるグリッドレイヤーに前記環境地図を投影し、前記グリッドレイヤー上で前記対象領域を所定サイズのグリッドで区画する、請求項７～１０のいずれかに記載の経路計画方法。
【請求項12】
前記環境地図は、前記自律走行台車が操作者の操作によって走行する教示走行を行うことで作成され、前記対象領域は教示走行時の走行軌跡で画定される、請求項７～１１のいずれかに記載の経路計画方法。
【請求項13】
請求項１～６のいずれかに記載の前記経路計画装置を含む、自律走行台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、走行環境を自律的に走行する自律走行装置の走行経路を計画する経路計画装置、経路計画方法及び自律走行台車に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、走行開始位置から走行終了位置までの経路計画に従って自律的に走行する自律走行装置が知られている。例えば、ユーザの操作により教示された走行経路及び清掃条件を再現することにより、教示された走行経路を自律的に走行し、教示された清掃条件に従った清掃を自律的に実行する自律走行式床洗浄機が知られている。
また、従来の別の経路計画方法では、環境地図の塗り潰し走行対象領域を所定の大きさのグリッド座標に投影し、グリッドを通過する順番を決めることで、走行スケジュールを作成している（例えば、特許文献１を参照）。
また、従来の別の経路計画方法では、環境地図の塗り潰し走行対象領域を所定の大きさのグリッド座標に投影し、グリッドを通過する順番を決めることで、走行スケジュールを作成している（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１８／０４３１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の経路計画方法では、対象領域の周囲に壁などの障害物が存在する場合には当該障害物を回避した経路計画を行う。しかし、グリッドベースの経路計画は、経路探索の効率は良い一方、ロボットが走行可能な位置がグリッドの代表点（例えば、中心）に制限されているので、障害物との距離に関わらず、グリッド１つ分以上の回避を行うことになる。そのため、必要以上に回避マージンを取ってしまい、余分な塗り残し（走行残し）が発生する場合がある。
図３３及び図３４を用いて、先行技術の問題を説明する。図３３及び図３４は、従来のグリッドとグローバルマップの位置関係を示す部分図である。図３３に示すようにグリッドＧの中心Ｃを走行経路Ａとしていた場合、例えば、障害物Ｏとの距離Ｌが所定距離より短いため障害物回避動作が必要な場合には、図３４示すように隣のグリッドＧが選択され、それらの中心Ｃ’が新たな走行経路Ｂに設定される。したがって、塗り残しＮが発生してしまう。
図３３及び図３４を用いて、先行技術の問題を説明する。図３３及び図３４は、従来のグリッドとグローバルマップの位置関係を示す部分図である。図３３に示すようにグリッドＧの中心Ｃを走行経路Ａとしていた場合、例えば、障害物Ｏとの距離Ｌが所定距離より短いため障害物回避動作が必要な場合には、図３４示すように隣のグリッドＧが選択され、それらの中心Ｃ’が新たな走行経路Ｂに設定される。したがって、塗り残しＮが発生してしまう。
【0005】
本発明の目的は、塗り残しの少ない塗り潰し経路を計画することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【0007】
本発明の一見地に係る経路計画装置は、自律走行台車が自律走行する経路を走行に先立って計画する装置であって、記憶部と、グリッド作成部と、走行順番決定部と、障害物干渉判定部と、グリッド選択部と、走行経路計画部と、を備えている。
記憶部は、環境地図を記憶する。
グリッド作成部は、環境地図において塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画する。なお、対象領域は、環境地図内に一又は複数設定される。
走行順番決定部は、走行対象であるグリッドに走行順を決定する。なお、走行順とは、自律走行台車が通過するグリッドの順番である。
障害物干渉判定部は、判定対象のグリッドの代表点を基準に台車モデルが走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルと環境地図上の障害物が干渉するか否かを判定する。
グリッド選択部は、第１サイズのグリッドにおいて判定を満たす場合、当該第１サイズのグリッドを複数に分割した第２サイズのグリッドを判定対象とし、判定を満たさない第２サイズのグリッドを走行対象として選択する。
走行経路計画部は、選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する。
この装置では、階層構造のグリッドを用いることで、第１サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車は障害物のより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
なお、台車モデルとは、当該台車を少なくとも完全に内包するモデルである。
記憶部は、環境地図を記憶する。
グリッド作成部は、環境地図において塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画する。なお、対象領域は、環境地図内に一又は複数設定される。
走行順番決定部は、走行対象であるグリッドに走行順を決定する。なお、走行順とは、自律走行台車が通過するグリッドの順番である。
障害物干渉判定部は、判定対象のグリッドの代表点を基準に台車モデルが走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルと環境地図上の障害物が干渉するか否かを判定する。
グリッド選択部は、第１サイズのグリッドにおいて判定を満たす場合、当該第１サイズのグリッドを複数に分割した第２サイズのグリッドを判定対象とし、判定を満たさない第２サイズのグリッドを走行対象として選択する。
走行経路計画部は、選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する。
この装置では、階層構造のグリッドを用いることで、第１サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車は障害物のより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
なお、台車モデルとは、当該台車を少なくとも完全に内包するモデルである。
【0008】
グリッド作成部は、台車モデルが各グリッドを通行可能か否か判定する衝突判定部をさらに有し、衝突判定を満たすグリッドを対象領域から除外してもよい。
この装置では、衝突判定部は、台車モデルが各グリッドを通行可能か否か（つまり、各グリッドと環境地図上の障害物との衝突があるか否か）を判定して、衝突判定を満たすグリッドを通行不可と判断し、対象領域から除外する。したがって、対象領域をあらかじめ小さく設定できる。
この装置では、衝突判定部は、台車モデルが各グリッドを通行可能か否か（つまり、各グリッドと環境地図上の障害物との衝突があるか否か）を判定して、衝突判定を満たすグリッドを通行不可と判断し、対象領域から除外する。したがって、対象領域をあらかじめ小さく設定できる。
【0009】
グリッド選択部は、判定を満たさない複数の第２サイズのグリッドのうち、当該第１サイズのグリッドの代表点からのずれ量が最も少ない第２サイズのグリッドを選択してもよい。なお、「第１サイズのグリッドの代表点からのずれ量」とは、分割前の第１サイズのグリッドを対象としており、それは距離だけではなく姿勢と距離を総合的に判断されている。
この装置では、自律走行台車の走行経路は障害物に最も近い第２サイズのグリッドに設定されるので、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
この装置では、自律走行台車の走行経路は障害物に最も近い第２サイズのグリッドに設定されるので、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0010】
グリッド選択部は、すべての第２サイズのグリッドにおいて判定を満たす場合、当該第２サイズのグリッドをさらに複数に分割した第３サイズのグリッドを判定対象とし、判定を満たさない第３のサイズのグリッドを走行対象として選択してもよい。
この装置では、第２サイズのグリッドを分割した３サイズのグリッドを用いるので、第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第３サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車は障害物のより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
この装置では、第２サイズのグリッドを分割した３サイズのグリッドを用いるので、第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第３サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車は障害物のより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0011】
グリッド作成部は、環境地図とは別の座標軸であるグリッドレイヤーに環境地図を投影し、グリッドレイヤー上で対象領域を所定サイズのグリッドで区画してもよい。以上のように、グリッドレイヤーは、環境地図とは無関係である。
この装置では、グリッドレイヤーと環境地図を別々に管理できるので、作業効率が良い。
この装置では、グリッドレイヤーと環境地図を別々に管理できるので、作業効率が良い。
【0012】
環境地図は、自律走行台車が操作者の操作によって走行する教示走行を行うことで作成され、対象領域は教示走行時の走行軌跡で画定されてもよい。
この装置では、環境地図は教示走行によって作成され、対象領域は教示走行時の走行軌跡で確定される。
この装置では、環境地図は教示走行によって作成され、対象領域は教示走行時の走行軌跡で確定される。
【0013】
本発明の他の見地に係る経路計画方法は、自律走行台車が自律走行する経路を、走行に先立って計画する経路計画方法であって、下記のステップを備えている。
◎環境地図を記憶する記憶ステップ。
◎環境地図において塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画するグリッド作成ステップ。
◎走行対象であるグリッドに走行順を決定する走行順番決定ステップ。
◎判定対象のグリッドの代表点を基準に台車モデルが走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルと環境地図上の障害物が干渉するか否かを判定する障害物干渉判定ステップ。
◎第１サイズのグリッドにおいて判定を満たす場合、当該第１サイズのグリッドを複数に分割した第２サイズのグリッドを判定対象とし、判定を満たさない第２のサイズのグリッドを走行対象として選択するグリッド選択ステップ。
◎選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する走行経路計画ステップ。
この方法では、第１サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車は障害物のより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
◎環境地図を記憶する記憶ステップ。
◎環境地図において塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画するグリッド作成ステップ。
◎走行対象であるグリッドに走行順を決定する走行順番決定ステップ。
◎判定対象のグリッドの代表点を基準に台車モデルが走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルと環境地図上の障害物が干渉するか否かを判定する障害物干渉判定ステップ。
◎第１サイズのグリッドにおいて判定を満たす場合、当該第１サイズのグリッドを複数に分割した第２サイズのグリッドを判定対象とし、判定を満たさない第２のサイズのグリッドを走行対象として選択するグリッド選択ステップ。
◎選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する走行経路計画ステップ。
この方法では、第１サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車は障害物のより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0014】
グリッド作成ステップは、台車モデルが各グリッドを通行可能か否か判定する衝突判定ステップをさらに有し、衝突判定を満たすグリッドを走行対象外のグリッドとしてもよい。
この方法では、衝突判定ステップは、台車モデルが各グリッドを通行可能か否か（つまり、各グリッドと環境地図上の障害物との衝突があるか否か）を判定して、衝突判定を満たすグリッドを通行不可と判断し、対象領域から除外する。したがって、対象領域をあらかじめ小さく設定できる。
この方法では、衝突判定ステップは、台車モデルが各グリッドを通行可能か否か（つまり、各グリッドと環境地図上の障害物との衝突があるか否か）を判定して、衝突判定を満たすグリッドを通行不可と判断し、対象領域から除外する。したがって、対象領域をあらかじめ小さく設定できる。
【0015】
グリッド選択ステップは、衝突判定を満たさない複数の第２サイズのグリッドのうち、当該第１のサイズのグリッドの代表点からのずれ量が最も少ない第２のサイズのグリッドを選択してもよい。
この方法では、自律走行台車の走行経路は障害物に最も近い第２サイズのグリッドに設定されるので、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
この方法では、自律走行台車の走行経路は障害物に最も近い第２サイズのグリッドに設定されるので、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0016】
グリッド選択ステップは、すべての第２サイズのグリッドにおいて判定を満たす場合、当該第２サイズのグリッドをさらに複数に分割した第３サイズのグリッドを判定対象とし、判定を満たさない第３のサイズのグリッドを走行対象として選択してもよい。
この方法では、第２サイズのグリッドを分割した３サイズのグリッドを用いるので、第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第３サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車は障害物のより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
この方法では、第２サイズのグリッドを分割した３サイズのグリッドを用いるので、第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第３サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車は障害物のより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0017】
グリッド作成ステップは、環境地図とは別の座標軸であるグリッドレイヤーに環境地図を投影し、グリッドレイヤー上で対象領域を所定サイズのグリッドで区画してもよい。
この方法では、グリッドレイヤーと環境地図を別々に管理できるので、作業効率が良い。
この方法では、グリッドレイヤーと環境地図を別々に管理できるので、作業効率が良い。
【0018】
環境地図は、自律走行台車が操作者の操作によって走行する教示走行を行うことで作成され、対象領域は教示走行時の走行軌跡で画定されてもよい。
この方法では、環境地図は教示走行によって作成され、対象領域は教示走行時の走行軌跡で確定される。
この方法では、環境地図は教示走行によって作成され、対象領域は教示走行時の走行軌跡で確定される。
【0019】
本発明のさらに他の見地に係る自律走行台車は、前記経路計画装置を含んでいる。
この台車では、塗り残しの少ない塗り潰し経路を走行できる。
この台車では、塗り残しの少ない塗り潰し経路を走行できる。
【発明の効果】
【0020】
本発明に係る経路計画装置、経路計画方法及び自律走行台車では、塗り残しの少ない塗り潰し経路が計画される。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第１実施形態の自律走行装置の一例の全体構成を示す図。
【図2】走行経路教示部の構成の一例を示す図。
【図3】設定部の構成を示す図。
【図4】制御部の全体構成を示す図。
【図5】走行制御部の詳細構成を示す図。
【図6】制御統括部の詳細構成を示す図。
【図7】走行領域内経路作成部の詳細構成を示す図。
【図8】自律走行装置の基本的な動作を示すフローチャート。
【図9】手動操作教示モードの動作を示すフローチャート。
【図10】走行環境の一例を示す図。
【図11】グローバルマップにグリッドレイヤーを投影しさらに走行領域を重ねた状態を示す図。
【図12】走行領域を矩形領域に分割した状態の一例を示す図。
【図13】走行領域内経路の一例を示す図。
【図14】自律走行モードの実行時の自律走行装置の動作を示すフローチャート。
【図15】グリッドレイヤーの階層構造を示す模式図。
【図16】矩形領域内経路作成制御動作を示すフローチャート。
【図17】グリッド経路を計画する制御動作を示すフローチャート。
【図18】障害物衝突チェック制御動作を示すフローチャート。
【図19】障害物干渉チェック制御動作を示すフローチャート。
【図20】分割グリッド探索制御動作を示すフローチャート。
【図21】グリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図。
【図22】グリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図。
【図23】グリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図。
【図24】グリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図。
【図25】グリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図。
【図26】サブゴールを配置したグリッドの拡大図。
【図27】サブゴールを配置したグリッドの拡大図。
【図28】サブゴールを配置したグリッドの拡大図。
【図29】第２実施形態の矩形領域内経路作成制御動作を示すフローチャート。
【図30】第２実施形態のグリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図。
【図31】第２実施形態のグリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図。
【図32】第３実施形態のグリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図。
【図33】従来のグリッドとグローバルマップの位置関係を示す部分図。
【図34】従来のグリッドとグローバルマップの位置関係を示す部分図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
１．第１実施形態
（１）自律走行装置の全体構成
図１を用いて、第１実施形態に係る自律走行装置１００（自律走行台車の一例）の全体構成を説明する。図１は、自律走行装置の一例の全体構成を示す図である。自律走行装置１００は、設定された清掃条件と走行経路とを自律的に再現する清掃機である。
自律走行装置１００は、走行部１を備える。走行部１は、自律走行装置１００を走行させる装置である。走行部１は、自律走行装置１００の本体を構成する本体Ｂを有する。走行部１は、本体Ｂの底部の左右端にそれぞれ、走行モータ１１と、走行モータ１１の出力回転軸に取り付けられ、走行モータ１１の回転に従って回転する主輪１３と、を有する。
他の実施形態において、走行部１は、例えば、本体Ｂの底部の左右端に主輪１３よりも後方に、回転可能に取り付けられた補助輪１５を有してもよい。これにより、自律走行装置１００をより安定にできる。さらなる他の実施形態として、自律走行装置１００の重心位置などを考慮して、補助輪１５を主輪１３よりも前方に取り付けてもよい。
（１）自律走行装置の全体構成
図１を用いて、第１実施形態に係る自律走行装置１００（自律走行台車の一例）の全体構成を説明する。図１は、自律走行装置の一例の全体構成を示す図である。自律走行装置１００は、設定された清掃条件と走行経路とを自律的に再現する清掃機である。
自律走行装置１００は、走行部１を備える。走行部１は、自律走行装置１００を走行させる装置である。走行部１は、自律走行装置１００の本体を構成する本体Ｂを有する。走行部１は、本体Ｂの底部の左右端にそれぞれ、走行モータ１１と、走行モータ１１の出力回転軸に取り付けられ、走行モータ１１の回転に従って回転する主輪１３と、を有する。
他の実施形態において、走行部１は、例えば、本体Ｂの底部の左右端に主輪１３よりも後方に、回転可能に取り付けられた補助輪１５を有してもよい。これにより、自律走行装置１００をより安定にできる。さらなる他の実施形態として、自律走行装置１００の重心位置などを考慮して、補助輪１５を主輪１３よりも前方に取り付けてもよい。
【0023】
自律走行装置１００は、清掃部３を備える。清掃部３は、本体Ｂの底部に設けられ、指定された清掃条件に従って床面Ｆを清掃する装置である。本実施形態の清掃部３は、洗浄液吐出口３１と、スキージ３３と、洗浄用部材３５と、を有する。
洗浄液吐出口３１は、洗浄液供給タンク３１１から洗浄液供給ポンプ３１３により供給された洗浄液（例えば、水）を、本体Ｂの前方側の床面Ｆに吐出する。スキージ３３は、本体Ｂの底面後方に設けられ、床面Ｆ上に残留する洗浄液を収集する。洗浄用部材３５は、本体Ｂの底面の前方側に設けられ、洗浄用部材回転モータ３５１の回転にて洗浄液が存在する床面Ｆ上にて回転することにより、床面Ｆを洗浄する。
上記の清掃部３を備えることにより、自律走行装置１００は、洗浄液を用いて床面Ｆを洗浄用部材３５にて磨く清掃作業を実行できる。
他の実施形態において、スキージ３３には吸引口３３ａが設けられていてもよい。吸引口３３ａは、吸引モータ３３１により回収部材３３３を負圧状態にすることにより、スキージ３３により収集された洗浄液やゴミなどを吸引して、回収部材３３３へと搬送できる。
洗浄液吐出口３１は、洗浄液供給タンク３１１から洗浄液供給ポンプ３１３により供給された洗浄液（例えば、水）を、本体Ｂの前方側の床面Ｆに吐出する。スキージ３３は、本体Ｂの底面後方に設けられ、床面Ｆ上に残留する洗浄液を収集する。洗浄用部材３５は、本体Ｂの底面の前方側に設けられ、洗浄用部材回転モータ３５１の回転にて洗浄液が存在する床面Ｆ上にて回転することにより、床面Ｆを洗浄する。
上記の清掃部３を備えることにより、自律走行装置１００は、洗浄液を用いて床面Ｆを洗浄用部材３５にて磨く清掃作業を実行できる。
他の実施形態において、スキージ３３には吸引口３３ａが設けられていてもよい。吸引口３３ａは、吸引モータ３３１により回収部材３３３を負圧状態にすることにより、スキージ３３により収集された洗浄液やゴミなどを吸引して、回収部材３３３へと搬送できる。
【0024】
自律走行装置１００は、制御部５を有する。制御部５は、ＣＰＵ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤなど）、各種インターフェースなどを備えたコンピュータシステムである。制御部５は、自律走行装置１００に関する各種制御を行う（後述）。
自律走行装置１００は、走行経路教示部７を備える。走行経路教示部７は、操作者による走行部１の移動操作を受け付ける装置である。走行経路教示部７は、取付部材８を介して、本体Ｂの上部後側に取り付けられている。これにより、操作者は、走行経路教示部７を操作して走行部１を移動操作できる（後述）。
他の実施形態として、走行経路教示部７は、本体Ｂに取り付けられていなくともよい。この場合、走行経路教示部７は、例えば、ジョイスティックなどのコントローラである。これにより、操作者は、自律走行装置１００を遠隔操作できる。
さらなる他の実施形態として、自律走行装置１００は、上記の走行経路教示部７と、本体Ｂに取り付けられていないコントローラとの両方により操作可能となっていてもよい。
自律走行装置１００は、走行経路教示部７を備える。走行経路教示部７は、操作者による走行部１の移動操作を受け付ける装置である。走行経路教示部７は、取付部材８を介して、本体Ｂの上部後側に取り付けられている。これにより、操作者は、走行経路教示部７を操作して走行部１を移動操作できる（後述）。
他の実施形態として、走行経路教示部７は、本体Ｂに取り付けられていなくともよい。この場合、走行経路教示部７は、例えば、ジョイスティックなどのコントローラである。これにより、操作者は、自律走行装置１００を遠隔操作できる。
さらなる他の実施形態として、自律走行装置１００は、上記の走行経路教示部７と、本体Ｂに取り付けられていないコントローラとの両方により操作可能となっていてもよい。
【0025】
自律走行装置１００は、設定部９を備える。設定部９は、自律走行装置１００に関する各種設定を行うための操作盤であり、本体Ｂの上方後側の表面に取り付けられている。また、設定部９は、走行経路教示部７の近傍に設けられている。これにより、操作者は、走行経路教示部７を操作して走行部１を操作しつつ、設定部９を操作できる。
他の実施形態として、設定部９は、本体Ｂに取り付けられていなくてもよい。この場合、設定部９は、例えば、ポータブル端末などの無線通信可能なコンソールとできる。これにより、操作者は、自律走行装置１００を遠隔にて設定できる。
さらなる他の実施形態として、上記の走行経路教示部７と設定部９とを一体としてもよい。これにより、走行部１と設定部９とを同時に操作しやすくできる。
他の実施形態として、設定部９は、本体Ｂに取り付けられていなくてもよい。この場合、設定部９は、例えば、ポータブル端末などの無線通信可能なコンソールとできる。これにより、操作者は、自律走行装置１００を遠隔にて設定できる。
さらなる他の実施形態として、上記の走行経路教示部７と設定部９とを一体としてもよい。これにより、走行部１と設定部９とを同時に操作しやすくできる。
【0026】
（２）走行経路教示部の構成
図２を用いて、走行経路教示部７の構成の一例を説明する。図２は、走行経路教示部の構成の一例を示す図である。
走行経路教示部７は、ハンドル７１ａ、７１ｂを有する。ハンドル７１ａ、７１ｂは、それぞれ、筐体７３の左右側面に取り付けられている。ハンドル７１ａ、７１ｂは、操作者が自律走行装置１００を操作するときに使用される。
図２を用いて、走行経路教示部７の構成の一例を説明する。図２は、走行経路教示部の構成の一例を示す図である。
走行経路教示部７は、ハンドル７１ａ、７１ｂを有する。ハンドル７１ａ、７１ｂは、それぞれ、筐体７３の左右側面に取り付けられている。ハンドル７１ａ、７１ｂは、操作者が自律走行装置１００を操作するときに使用される。
【0027】
例えば、ハンドル７１ａ、７１ｂを把持する操作者は、ハンドル７１ａ、７１ｂを介して、自律走行装置１００を操作者の方へ引張る力、又は、自律走行装置１００を押し出す力のいずれかを加えることができる。ハンドル７１ａ、７１ｂのそれぞれにかける力を調節することにより、操作者は、自律走行装置１００の走行方向を調整できる。例えば、自律走行装置１００の前方方向から見て左側のハンドル７１ａに対して、自律走行装置１００を引張る力を加えれば、自律走行装置１００は左へと方向転換する。
【0028】
ハンドル７１ａ、７１ｂは、筐体７３に回動可能に取り付けられている。また、ハンドル７１ａ、７１ｂは、走行制御指令算出部７５を介して制御部５に接続されている。走行制御指令算出部７５は、ハンドル７１ａ、７１ｂの回動を電気信号に変換し、制御部５に出力する。これにより、操作者は、ハンドル７１ａ、７１ｂの回動操作によって、自律走行装置１００（走行部１）を操作できる。
例えば、ハンドル７１ａ、７１ｂの回動方向を調整することにより、操作者は、自律走行装置１００の前進と後進とを切り替え可能となっていてもよい。また、ハンドル７１ａ、７１ｂの回動量を調節することにより、自律走行装置１００の走行速度を調整可能となっていてもよい。さらに、ハンドル７１ａの回動量と、ハンドル７１ｂの回動量とを異ならせて、自律走行装置１００の進行方向を変更してもよい。
他の実施形態として、ハンドル７１ａを進行方向への走行速度を指示するための入力インターフェースとし、ハンドル７１ｂを操舵角を指示するための入力インターフェースとしてもよい。
例えば、ハンドル７１ａ、７１ｂの回動方向を調整することにより、操作者は、自律走行装置１００の前進と後進とを切り替え可能となっていてもよい。また、ハンドル７１ａ、７１ｂの回動量を調節することにより、自律走行装置１００の走行速度を調整可能となっていてもよい。さらに、ハンドル７１ａの回動量と、ハンドル７１ｂの回動量とを異ならせて、自律走行装置１００の進行方向を変更してもよい。
他の実施形態として、ハンドル７１ａを進行方向への走行速度を指示するための入力インターフェースとし、ハンドル７１ｂを操舵角を指示するための入力インターフェースとしてもよい。
【0029】
（３）設定部の構成
図３を用いて、設定部９の構成を説明する。図３は、設定部の構成を示す図である。
設定部９は、切替部９１を有する。切替部９１は、自律走行装置１００の動作モードを選択し、制御部５に出力する。自律走行装置１００の動作モードとしては、自律走行モードと手動操作モードとがある。自律走行モードは、自律走行装置１００が、自律的に走行し床面Ｆを洗浄する動作モードである。手動操作モードは、自律走行装置１００が操作者により手動操作可能な状態にある動作モードである。
切替部９１は、例えば、図３に示すような切り替えスイッチにて構成できる。
図３を用いて、設定部９の構成を説明する。図３は、設定部の構成を示す図である。
設定部９は、切替部９１を有する。切替部９１は、自律走行装置１００の動作モードを選択し、制御部５に出力する。自律走行装置１００の動作モードとしては、自律走行モードと手動操作モードとがある。自律走行モードは、自律走行装置１００が、自律的に走行し床面Ｆを洗浄する動作モードである。手動操作モードは、自律走行装置１００が操作者により手動操作可能な状態にある動作モードである。
切替部９１は、例えば、図３に示すような切り替えスイッチにて構成できる。
【0030】
設定部９は、手動操作記憶スイッチ９２を有する。手動操作記憶スイッチ９２は、操作者による自律走行装置１００の手動操作の記憶を開始又は終了するためのスイッチである。具体的には、切替部９１により動作モードが手動操作モードに設定された後に手動操作記憶スイッチ９２が押されると、操作者の手動操作により実行された清掃条件及び走行経路を、自律走行装置１００に教示する手動操作教示モードが、手動操作モードのサブ動作モードとして開始する。一方、手動操作教示モードを実行中に手動操作記憶スイッチ９２が切り替わると、手動操作教示モードが停止される。
手動操作記憶スイッチ９２としては、例えば、図３に示すような押ボタンスイッチとすることができる。この場合、手動操作記憶スイッチ９２の切り替えは、当該押ボタンスイッチを押すことにより切り替わる。
他の実施形態において、手動操作教示モードの実行時に手動操作記憶スイッチ９２が切り替わったら、動作モードが手動操作教示モードから手動操作モードに切り替わってもよい。これにより、操作者は、手動操作教示モードが手動操作モードに切り替わっても、継続して自律走行装置１００を手動操作できる。
手動操作記憶スイッチ９２としては、例えば、図３に示すような押ボタンスイッチとすることができる。この場合、手動操作記憶スイッチ９２の切り替えは、当該押ボタンスイッチを押すことにより切り替わる。
他の実施形態において、手動操作教示モードの実行時に手動操作記憶スイッチ９２が切り替わったら、動作モードが手動操作教示モードから手動操作モードに切り替わってもよい。これにより、操作者は、手動操作教示モードが手動操作モードに切り替わっても、継続して自律走行装置１００を手動操作できる。
【0031】
設定部９は、設定操作部９３を有する。設定操作部９３は、例えば押圧スイッチなどにより構成され、自律走行装置１００に関する各種設定の入力を受け付けて、設定変換部９４を介して、制御部５に出力する。
設定変換部９４は、設定操作部９３にて受け付けた入力を、制御部５が解読可能な信号に変換する信号変換回路、又は、コンピュータシステムである。
設定変換部９４は、設定操作部９３にて受け付けた入力を、制御部５が解読可能な信号に変換する信号変換回路、又は、コンピュータシステムである。
【0032】
設定部９はディスプレイ９５を有する。ディスプレイ９５は、現在設定されている自律走行装置１００に関する各種設定情報を表示する。ディスプレイ９５は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイである。
他の実施形態において、ディスプレイ９５は、現在の動作モード（自律走行モード／手動操作モード／手動操作教示モード）、運転時間、自律走行装置１００を駆動するバッテリー残量などをさらに表示してもよい。
さらなる他の実施形態において、ディスプレイ９５は、設定操作部９３により自律走行装置１００の各種設定を行う際に、各種設定手順を表示してもよい。これにより、自律走行装置１００に関する情報を視覚的にユーザに提供し、ユーザは表示された情報に基づいて、設定部９を操作できる。
他の実施形態において、ディスプレイ９５は、現在の動作モード（自律走行モード／手動操作モード／手動操作教示モード）、運転時間、自律走行装置１００を駆動するバッテリー残量などをさらに表示してもよい。
さらなる他の実施形態において、ディスプレイ９５は、設定操作部９３により自律走行装置１００の各種設定を行う際に、各種設定手順を表示してもよい。これにより、自律走行装置１００に関する情報を視覚的にユーザに提供し、ユーザは表示された情報に基づいて、設定部９を操作できる。
【0033】
他の実施形態において、ディスプレイ９５にはタッチパネルが設けられていてもよい。この場合、上記の切替部９１、手動操作記憶スイッチ９２、及び／又は設定操作部９３は、当該タッチパネルにより実現されてもよい。
設定部９は、清掃条件教示部９６を有してもよい。清掃条件教示部９６は、操作者による清掃条件の入力を受け付けて、清掃制御指令算出部９７へ出力する。清掃制御指令算出部９７は、清掃条件教示部９６にて受け付けた清掃条件を、制御部５が解読可能な信号に変換して制御部５に出力する信号変換回路、又は、コンピュータシステムである。
設定部９は、清掃条件教示部９６を有してもよい。清掃条件教示部９６は、操作者による清掃条件の入力を受け付けて、清掃制御指令算出部９７へ出力する。清掃制御指令算出部９７は、清掃条件教示部９６にて受け付けた清掃条件を、制御部５が解読可能な信号に変換して制御部５に出力する信号変換回路、又は、コンピュータシステムである。
【0034】
（４）制御部の構成
（４－１）制御部の全体構成
図４を用いて、制御部５の全体構成を説明する。図４は、制御部の全体構成を示す図である。以下に説明する制御部５の各機能ブロックの全部又は一部は、制御部５を構成するコンピュータシステムにて実行可能なプログラムにより実現されてもよい。この場合、当該プログラムは、メモリ部及び／又は記憶装置に記憶されていてもよい。制御部５の各機能ブロックの全部又は一部は、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）などのカスタムＩＣとして実現されていてもよい。
制御部５は、１つのコンピュータシステムにより構成されていてもよいし、複数のコンピュータシステムにより構成されていてもよい。複数のコンピュータシステムにより制御部５を構成する場合、例えば、制御部５の複数の機能ブロックにて実現される機能を複数のコンピュータシステムに任意の割合で振り分けて実行させることができる。
（４－１）制御部の全体構成
図４を用いて、制御部５の全体構成を説明する。図４は、制御部の全体構成を示す図である。以下に説明する制御部５の各機能ブロックの全部又は一部は、制御部５を構成するコンピュータシステムにて実行可能なプログラムにより実現されてもよい。この場合、当該プログラムは、メモリ部及び／又は記憶装置に記憶されていてもよい。制御部５の各機能ブロックの全部又は一部は、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）などのカスタムＩＣとして実現されていてもよい。
制御部５は、１つのコンピュータシステムにより構成されていてもよいし、複数のコンピュータシステムにより構成されていてもよい。複数のコンピュータシステムにより制御部５を構成する場合、例えば、制御部５の複数の機能ブロックにて実現される機能を複数のコンピュータシステムに任意の割合で振り分けて実行させることができる。
【0035】
制御部５は、清掃制御部５１を有する。清掃制御部５１は、洗浄用部材回転モータ３５１と、洗浄液供給ポンプ３１３と、吸引モータ３３１に対して、回転速度や出力などを制御する電力を供給する。
設定部９が清掃条件教示部９６を有する実施例では、清掃制御部５１は、清掃制御指令算出部９７を介して清掃条件教示部９６から教示清掃条件を入力し、当該教示清掃条件に基づいて、洗浄用部材回転モータ３５１と、洗浄液供給ポンプ３１３と、吸引モータ３３１と、を制御してもよい。
他の実施形態において、清掃制御部５１は、自律走行モードの実行時に、制御統括部５５から、自律走行モードにおける清掃条件の設定値を示す再現清掃条件を入力し、当該再現清掃条件に基づいて、清掃部３を制御してもよい。
設定部９が清掃条件教示部９６を有する実施例では、清掃制御部５１は、清掃制御指令算出部９７を介して清掃条件教示部９６から教示清掃条件を入力し、当該教示清掃条件に基づいて、洗浄用部材回転モータ３５１と、洗浄液供給ポンプ３１３と、吸引モータ３３１と、を制御してもよい。
他の実施形態において、清掃制御部５１は、自律走行モードの実行時に、制御統括部５５から、自律走行モードにおける清掃条件の設定値を示す再現清掃条件を入力し、当該再現清掃条件に基づいて、清掃部３を制御してもよい。
【0036】
制御部５は、走行制御部５３を有する。走行制御部５３は、走行経路教示部７から入力したハンドル７１ａ、７１ｂの回動量及び回動方向に基づく走行制御指令、又は、制御統括部５５から入力した走行制御指令に基づき、走行モータ１１を制御する。
また、走行制御部５３は、走行モータ１１の出力回転軸に取り付けられたエンコーダ１１１から出力されるパルス信号に基づいて、走行モータ１１の回転速度を算出する。
制御部５は、制御統括部５５を有する。制御統括部５５は、自律走行装置１００による走行を統括する。具体的には、制御統括部５５は、前方検出器５５５１ａ、後方検出器５５５１ｂ、及び／又はエンコーダ１１１にて取得された情報に基づいて、自律走行装置１００が床面Ｆのどの位置を移動しているかを示す位置情報を算出する。
制御統括部５５は、手動操作教示モードの実行時における上記の位置情報を用いて、走行スケジュール５００を作成する。他の実施形態において、制御統括部５５は、自律走行モードにおける清掃条件を算出し、走行スケジュール５００と関連付けてもよい。
また、走行制御部５３は、走行モータ１１の出力回転軸に取り付けられたエンコーダ１１１から出力されるパルス信号に基づいて、走行モータ１１の回転速度を算出する。
制御部５は、制御統括部５５を有する。制御統括部５５は、自律走行装置１００による走行を統括する。具体的には、制御統括部５５は、前方検出器５５５１ａ、後方検出器５５５１ｂ、及び／又はエンコーダ１１１にて取得された情報に基づいて、自律走行装置１００が床面Ｆのどの位置を移動しているかを示す位置情報を算出する。
制御統括部５５は、手動操作教示モードの実行時における上記の位置情報を用いて、走行スケジュール５００を作成する。他の実施形態において、制御統括部５５は、自律走行モードにおける清掃条件を算出し、走行スケジュール５００と関連付けてもよい。
【0037】
一方、自律走行モードの実行時においては、制御統括部５５は、走行スケジュール５００に記憶されたデータに基づいて再現走行制御指令を算出し、走行制御部５３に出力する。これにより、自律走行モードの実行時においては、走行制御部５３は、再現走行制御指令に基づいて走行モータ１１を制御することで、自律走行装置１００を自律的に移動させることができる。
走行スケジュール５００に清掃条件が関連付けられている実施形態では、制御統括部５５は、自律走行モードの実行時において、走行スケジュール５００に記憶された清掃条件に基づいて、清掃制御部５１を制御してもよい。これにより、自律走行装置１００は、走行スケジュール５００に従って自律的に走行中に、当該清掃条件に従って自律的に清掃作業を実行できる。
走行スケジュール５００に清掃条件が関連付けられている実施形態では、制御統括部５５は、自律走行モードの実行時において、走行スケジュール５００に記憶された清掃条件に基づいて、清掃制御部５１を制御してもよい。これにより、自律走行装置１００は、走行スケジュール５００に従って自律的に走行中に、当該清掃条件に従って自律的に清掃作業を実行できる。
【0038】
制御部５は、記憶部５７を有する。記憶部５７は、制御部５を構成するコンピュータシステムの記憶装置の記憶領域の一部又は全部であり、自律走行装置１００に関する各種情報を記憶する。具体的には、記憶部５７は、制御統括部５５において作成された走行スケジュール５００、及び、設定操作部９３や設定変換部９４から入力された自律走行装置１００に関する各種設定を記憶する。
走行制御部５３、及び制御統括部５５は、記憶部５７に記憶された自律走行装置１００に関する各種設定、及び／又は、走行スケジュール５００を必要に応じて読み出して、これらに基づいて各種の調整及び制御を実行できる。
他の実施形態において、制御部５は、記憶部５７に記憶された走行スケジュール５００などの情報を他の記憶媒体に記憶するためのデータ書き込み装置（図示せず）を有していてもよい。さらなる他の実施形態において、制御部５は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポートなどの、データ書き込み装置を接続可能な接続端子を有していてもよい。
これにより、記憶部５７に記憶された走行スケジュール５００などの情報を、他の記憶媒体に記憶できる。
走行制御部５３、及び制御統括部５５は、記憶部５７に記憶された自律走行装置１００に関する各種設定、及び／又は、走行スケジュール５００を必要に応じて読み出して、これらに基づいて各種の調整及び制御を実行できる。
他の実施形態において、制御部５は、記憶部５７に記憶された走行スケジュール５００などの情報を他の記憶媒体に記憶するためのデータ書き込み装置（図示せず）を有していてもよい。さらなる他の実施形態において、制御部５は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポートなどの、データ書き込み装置を接続可能な接続端子を有していてもよい。
これにより、記憶部５７に記憶された走行スケジュール５００などの情報を、他の記憶媒体に記憶できる。
【0039】
（４－２）走行制御部の構成
図５を用いて、走行制御部５３の構成を詳細に説明する。図５は、走行制御部の詳細構成を示す図である。
走行制御部５３は、走行切替部５３１を有する。走行切替部５３１は、３つの端子ｄ、ｅ、及びｆを有している。端子ｄは走行経路教示部７に接続され、端子ｅはモータ制御部５３３に接続され、端子ｆは制御統括部５５に接続されている。
図５を用いて、走行制御部５３の構成を詳細に説明する。図５は、走行制御部の詳細構成を示す図である。
走行制御部５３は、走行切替部５３１を有する。走行切替部５３１は、３つの端子ｄ、ｅ、及びｆを有している。端子ｄは走行経路教示部７に接続され、端子ｅはモータ制御部５３３に接続され、端子ｆは制御統括部５５に接続されている。
【0040】
走行切替部５３１は、切替部９１により選択されている動作モードに基づいて、端子ｅと端子ｄとを接続するか、あるいは、端子ｅと端子ｆとを接続するかのいずれかを選択する。
具体的には、切替部９１において手動操作モードが選択されていれば、走行切替部５３１は、端子ｅと端子ｄとを接続することで、走行経路教示部７をモータ制御部５３３に接続する。これにより、走行切替部５３１は、手動操作モード又は手動操作教示モードの実行時には、走行経路教示部７のハンドル７１ａ、７１ｂの回動量及び／又は回転方向を示す信号を、モータ制御部５３３に送信できる。
一方、切替部９１において自律走行モードが選択されていれば、走行切替部５３１は、端子ｅと端子ｆとを接続することで、制御統括部５５をモータ制御部５３３に接続する。これにより、走行切替部５３１は、自律走行モードの実行時には、制御統括部５５から出力される再現走行制御指令を、モータ制御部５３３に送信できる。
具体的には、切替部９１において手動操作モードが選択されていれば、走行切替部５３１は、端子ｅと端子ｄとを接続することで、走行経路教示部７をモータ制御部５３３に接続する。これにより、走行切替部５３１は、手動操作モード又は手動操作教示モードの実行時には、走行経路教示部７のハンドル７１ａ、７１ｂの回動量及び／又は回転方向を示す信号を、モータ制御部５３３に送信できる。
一方、切替部９１において自律走行モードが選択されていれば、走行切替部５３１は、端子ｅと端子ｆとを接続することで、制御統括部５５をモータ制御部５３３に接続する。これにより、走行切替部５３１は、自律走行モードの実行時には、制御統括部５５から出力される再現走行制御指令を、モータ制御部５３３に送信できる。
【0041】
モータ制御部５３３は、入力されたハンドル７１ａ、７１ｂの回動量／回動方向、又は、再現走行制御指令に基づいて、走行モータ１１の目標回転速度を算出し、当該目標回転速度にて走行モータ１１を回転させるための駆動電力を、走行モータ１１に出力する。
モータ制御部５３３は、エンコーダ１１１からのパルス信号に基づいて実際の走行モータ１１の回転速度を算出しフィードバックして、走行モータ１１に出力すべき駆動電力を算出する。従って、モータ制御部５３３は、例えば、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御理論や、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御理論などを用いて走行モータ１１を制御する。
本実施形態においては、本体Ｂの底部の左右端のそれぞれに、走行モータ１１及び主輪１３が設けられている。このような場合、モータ制御部５３３は、左右２つの走行モータ１１のそれぞれの回転速度及び回転方向を独立に制御して、自律走行装置１００の進行方向を決定する。
他の実施形態において、制御部５が複数のコンピュータシステムにて構成される場合、モータ制御部５３３は、当該複数のコンピュータシステムのうちの１つであってもよい。すなわち、モータ制御部５３３の機能のみを１つのコンピュータシステムにて実現してもよい。この場合、モータ制御部５３３は、例えば、ＰＩ制御理論又はＰＩＤ制御理論を用いたモータ制御装置である。
モータ制御部５３３は、エンコーダ１１１からのパルス信号に基づいて実際の走行モータ１１の回転速度を算出しフィードバックして、走行モータ１１に出力すべき駆動電力を算出する。従って、モータ制御部５３３は、例えば、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御理論や、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御理論などを用いて走行モータ１１を制御する。
本実施形態においては、本体Ｂの底部の左右端のそれぞれに、走行モータ１１及び主輪１３が設けられている。このような場合、モータ制御部５３３は、左右２つの走行モータ１１のそれぞれの回転速度及び回転方向を独立に制御して、自律走行装置１００の進行方向を決定する。
他の実施形態において、制御部５が複数のコンピュータシステムにて構成される場合、モータ制御部５３３は、当該複数のコンピュータシステムのうちの１つであってもよい。すなわち、モータ制御部５３３の機能のみを１つのコンピュータシステムにて実現してもよい。この場合、モータ制御部５３３は、例えば、ＰＩ制御理論又はＰＩＤ制御理論を用いたモータ制御装置である。
【0042】
（４－３）制御統括部の構成
図６を用いて、制御統括部５５の構成を詳細に説明する。図６は、制御統括部の詳細構成を示す図である。
制御統括部５５は、走行領域取得部５５１を有する。走行領域取得部５５１は、手動操作教示モードの実行時に、所定時間毎（例えば、制御部５における制御周期毎）に、ＳＬＡＭ部５５５（後述）から、ＳＬＡＭ部５５５にて推定された位置情報（後述）を入力する。
走行領域取得部５５１は、走行環境において自律走行装置１００が走行する領域を表す走行領域ＴＡを、取得した複数の位置情報の点列として取得する。走行領域取得部５５１は、取得した複数の位置情報の点列を、走行領域ＴＡの境界を表す点列として、走行領域内経路作成部５５３に出力する。
他の実施形態において、走行領域取得部５５１は、予め作成したグローバルマップＧＭ（走行環境を表す地図情報）をディスプレイ９５に表示させてもよい。このとき、走行領域取得部５５１は、操作者に対して、ディスプレイ９５に表示されたグローバルマップＧＭ上に、走行領域ＴＡを表す閉じられた領域を描画するように指示をしてもよい。
図６を用いて、制御統括部５５の構成を詳細に説明する。図６は、制御統括部の詳細構成を示す図である。
制御統括部５５は、走行領域取得部５５１を有する。走行領域取得部５５１は、手動操作教示モードの実行時に、所定時間毎（例えば、制御部５における制御周期毎）に、ＳＬＡＭ部５５５（後述）から、ＳＬＡＭ部５５５にて推定された位置情報（後述）を入力する。
走行領域取得部５５１は、走行環境において自律走行装置１００が走行する領域を表す走行領域ＴＡを、取得した複数の位置情報の点列として取得する。走行領域取得部５５１は、取得した複数の位置情報の点列を、走行領域ＴＡの境界を表す点列として、走行領域内経路作成部５５３に出力する。
他の実施形態において、走行領域取得部５５１は、予め作成したグローバルマップＧＭ（走行環境を表す地図情報）をディスプレイ９５に表示させてもよい。このとき、走行領域取得部５５１は、操作者に対して、ディスプレイ９５に表示されたグローバルマップＧＭ上に、走行領域ＴＡを表す閉じられた領域を描画するように指示をしてもよい。
【0043】
制御統括部５５は、走行領域内経路作成部５５３（経路計画装置の一例）を有する。走行領域内経路作成部５５３は、走行領域取得部５５１から取得した走行領域ＴＡ内に、自律走行装置１００が当該走行領域ＴＡをまんべんなく（「塗り潰す」ように）走行する走行スケジュール５００を作成し、記憶部５７に記憶する。
図７に示すように、走行領域内経路作成部５５３は、グリッド作成部５５３１、走行順番決定部５５３２、障害物干渉判定部５５３３、グリッド選択部５５３４、及び走行経路計画部５５３５を有している。
図７に示すように、走行領域内経路作成部５５３は、グリッド作成部５５３１、走行順番決定部５５３２、障害物干渉判定部５５３３、グリッド選択部５５３４、及び走行経路計画部５５３５を有している。
【0044】
グリッド作成部５５３１は、グローバルマップＧＭにおいて塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画する。具体的には、グリッド作成部５５３１は、グローバルマップＧＭとは別の座標軸であるグリッドレイヤーＧＬにグローバルマップＧＭを投影し、グリッドレイヤーＧＬ上で対象領域を所定サイズのグリッドで区画する。このようにグリッドレイヤーＧＬとグローバルマップＧＭを別々に管理できるので、作業効率が良い。なお、グリッドレイヤーＧＬ上の対象領域は、グローバルマップＧＭ内に一又は複数設定される。
グリッド作成部５５３１は、台車モデルＤＭが各グリッドを通行可能か否か判定する衝突判定部５５３１ａをさらに有し、衝突判定を満たすグリッドを対象領域から除外する（後述）。
グリッド作成部５５３１は、台車モデルＤＭが各グリッドを通行可能か否か判定する衝突判定部５５３１ａをさらに有し、衝突判定を満たすグリッドを対象領域から除外する（後述）。
【0045】
走行順番決定部５５３２は、走行対象であるグリッドに走行順を決定する。なお、走行順とは、自律走行装置１００が通過するグリッドの順番である。
障害物干渉判定部５５３３は、判定対象のグリッドの中心Ｃを基準に台車モデルが走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルＤＭとグローバルマップＧＭ上の障害物が干渉するか否かを判定する。なお、台車モデルＤＭとは、自律走行装置１００を完全に内包するモデルである。
グリッド選択部５５３４は、標準グリッドＧ１（第１のサイズのグリッドの一例）において判定を満たす場合、当該標準グリッドＧ１を複数に分割した第１段階分割グリッドＧ２（第２サイズのグリッドの一例）を判定対象とし、判定を満たさない第１段階分割グリッドＧ２を走行対象として選択する。
障害物干渉判定部５５３３は、判定対象のグリッドの中心Ｃを基準に台車モデルが走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルＤＭとグローバルマップＧＭ上の障害物が干渉するか否かを判定する。なお、台車モデルＤＭとは、自律走行装置１００を完全に内包するモデルである。
グリッド選択部５５３４は、標準グリッドＧ１（第１のサイズのグリッドの一例）において判定を満たす場合、当該標準グリッドＧ１を複数に分割した第１段階分割グリッドＧ２（第２サイズのグリッドの一例）を判定対象とし、判定を満たさない第１段階分割グリッドＧ２を走行対象として選択する。
【0046】
グリッド選択部５５３４は、基準を満たさない第１段階分割グリッドＧ２であれば、最初に見つけたものを選択してもよい。
また、グリッド選択部５５３４は、判定を満たさない複数の第１段階分割グリッドＧ２のうち、当該標準グリッドＧ１の中心Ｃからのずれ量が最も少ない第１段階分割グリッドＧ２を選択してもよい。なお、「グリッドの中心Ｃからのずれ量」とは、分割前の標準グリッドＧ１を対象としており、それは距離だけではなく姿勢と距離を総合的に判断されている。
グリッド選択部５５３４は、すべての第１段階分割グリッドＧ２において判定を満たす場合、当該第１段階分割グリッドＧ２をさらに複数に分割した第２段階分割グリッドＧ３（第３サイズのグリッドの一例）を判定対象とし、判定を満たさないグリッドを走行対象として選択してもよい。
走行経路計画部５５３５は、選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する。
また、グリッド選択部５５３４は、判定を満たさない複数の第１段階分割グリッドＧ２のうち、当該標準グリッドＧ１の中心Ｃからのずれ量が最も少ない第１段階分割グリッドＧ２を選択してもよい。なお、「グリッドの中心Ｃからのずれ量」とは、分割前の標準グリッドＧ１を対象としており、それは距離だけではなく姿勢と距離を総合的に判断されている。
グリッド選択部５５３４は、すべての第１段階分割グリッドＧ２において判定を満たす場合、当該第１段階分割グリッドＧ２をさらに複数に分割した第２段階分割グリッドＧ３（第３サイズのグリッドの一例）を判定対象とし、判定を満たさないグリッドを走行対象として選択してもよい。
走行経路計画部５５３５は、選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する。
【0047】
制御統括部５５は、ＳＬＡＭ部５５５を有する。ＳＬＡＭ部５５５は、本体Ｂの前方に設けられた前方検出器５５５１ａ（図１）にて取得した自律走行装置１００の前方に存在する障害物に関する情報と、本体Ｂの後方に設けられた後方検出器５５５１ｂ（図１）にて取得した自律走行装置１００の後方に存在する障害物に関する情報と、エンコーダ１１１にて取得した走行モータ１１の回転量に基づいて、自律走行装置１００の所定の座標上の位置に関する情報（位置情報）を推定する。
前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂは、例えば、その検出範囲が１８０°以上のレーザーレンジファインダ（Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ、ＬＲＦ）である。レーザーレンジファインダを前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂとして用いた場合、走行部１と障害物との距離と、当該障害物が存在する方向とが、障害物に関する情報として取得される。
前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂにて取得される情報は、所定の平面上における障害物の存在位置を表す二次元的な情報であってもよいし、さらに高さ方向における障害物の存在位置を表す情報を含めて三次元的な情報であってもよい。
前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂは、例えば、その検出範囲が１８０°以上のレーザーレンジファインダ（Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ、ＬＲＦ）である。レーザーレンジファインダを前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂとして用いた場合、走行部１と障害物との距離と、当該障害物が存在する方向とが、障害物に関する情報として取得される。
前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂにて取得される情報は、所定の平面上における障害物の存在位置を表す二次元的な情報であってもよいし、さらに高さ方向における障害物の存在位置を表す情報を含めて三次元的な情報であってもよい。
【0048】
他の実施形態において、前方検出器５５５１ａの検出範囲（検出角度及び／又は検出距離）を、後方検出器５５５１ｂの検出範囲よりも広くしてもよい。これにより、自律走行装置１００の前方方向であってより広範囲に存在する障害物に関する情報を取得できる。
さらなる他の実施形態において、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂは、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラなどであってもよい。
さらなる他の実施形態において、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂは、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラなどであってもよい。
【0049】
制御統括部５５は、走行再現部５５７を有する。走行再現部５５７は、自律走行モードを実行する時に、走行スケジュール５００に記憶された情報と、ＳＬＡＭ部５５５から取得した推定された位置情報とに基づいて、自律走行装置１００が走行スケジュール５００に示された走行経路を自律的に走行するための制御指令（再現走行制御指令）を算出する。走行再現部５５７は、算出した再現走行制御指令を走行制御部５３に出力する。
他の実施形態において、走行再現部５５７は、走行スケジュール５００に関連付けられた清掃条件を、清掃制御部５１に出力してもよい。
他の実施形態において、走行再現部５５７は、走行スケジュール５００に関連付けられた清掃条件を、清掃制御部５１に出力してもよい。
【0050】
（４－４）ＳＬＡＭ部の構成
図６を用いて、ＳＬＡＭ部５５５の構成の詳細を説明する。本実施形態に係るＳＬＡＭ部５５５は、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）法にて、走行部１（自律走行装置１００）の位置（位置情報）推定と地図情報の作成とを実行する。
ＳＬＡＭ部５５５は、地図作成部５５５３を有する。地図作成部５５５３は、前方検出器５５５１ａにて取得された前方の障害物（例えば、壁など）に関する情報、後方検出器５５５１ｂにて取得された後方の障害物に関する情報と、を用いて地図情報を作成する。地図情報は、位置推定部５５５５において位置情報を推定する際に用いられる。地図情報としては、ローカルマップとグローバルマップＧＭ（環境地図の一例）とが存在する。
図６を用いて、ＳＬＡＭ部５５５の構成の詳細を説明する。本実施形態に係るＳＬＡＭ部５５５は、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）法にて、走行部１（自律走行装置１００）の位置（位置情報）推定と地図情報の作成とを実行する。
ＳＬＡＭ部５５５は、地図作成部５５５３を有する。地図作成部５５５３は、前方検出器５５５１ａにて取得された前方の障害物（例えば、壁など）に関する情報、後方検出器５５５１ｂにて取得された後方の障害物に関する情報と、を用いて地図情報を作成する。地図情報は、位置推定部５５５５において位置情報を推定する際に用いられる。地図情報としては、ローカルマップとグローバルマップＧＭ（環境地図の一例）とが存在する。
【0051】
ローカルマップは、走行部１の周囲に存在する障害物（の存在位置）に関する地図情報である。ローカルマップは、前方検出器５５５１ａにて取得された前方の障害物に関する情報と、後方検出器５５５１ｂにて取得された後方の障害物に関する情報とを、必要に応じて座標変換することにより作成される。
グローバルマップＧＭは、走行部１が走行する環境（走行環境）に存在する障害物（の存在位置）に関する地図情報である。本実施形態において、グローバルマップＧＭは、操作者の操作によって走行する手動操作教示モードの実行時に走行領域ＴＡを表す位置情報の点列を取得したときに取得したローカルマップに基づいて生成される。つまり、グローバルマップＧＭは、自律走行装置１００が教示走行を行うことで作成され、塗り潰し走行を行う対象領域は教示走行時の走行軌跡で画定される。
グローバルマップＧＭは、走行部１が走行する環境（走行環境）に存在する障害物（の存在位置）に関する地図情報である。本実施形態において、グローバルマップＧＭは、操作者の操作によって走行する手動操作教示モードの実行時に走行領域ＴＡを表す位置情報の点列を取得したときに取得したローカルマップに基づいて生成される。つまり、グローバルマップＧＭは、自律走行装置１００が教示走行を行うことで作成され、塗り潰し走行を行う対象領域は教示走行時の走行軌跡で画定される。
【0052】
具体的には、地図作成部５５５３は、走行領域ＴＡを表す位置情報の点列とともに取得したローカルマップを、当該位置情報に対応する位置に配置することでグローバルマップを作成する。
走行領域ＴＡを表す位置情報の点列を取得する際に、手動操作教示モードの初期に取得した位置情報と、手動操作教示モードの終盤に取得した位置情報との間には、誤差が生じる場合がある。具体的には、例えば、閉じられた領域である走行領域ＴＡを位置情報の点列として取得する際に、手動操作教示モードの開始時の走行部１の位置と終了時の走行部１の位置とが同一であるに関わらず、推定された位置情報が一致しないことがある（いわゆる、環状経路問題）。
走行領域ＴＡを表す位置情報の点列を取得する際に、手動操作教示モードの初期に取得した位置情報と、手動操作教示モードの終盤に取得した位置情報との間には、誤差が生じる場合がある。具体的には、例えば、閉じられた領域である走行領域ＴＡを位置情報の点列として取得する際に、手動操作教示モードの開始時の走行部１の位置と終了時の走行部１の位置とが同一であるに関わらず、推定された位置情報が一致しないことがある（いわゆる、環状経路問題）。
【0053】
上記の推定された位置情報の不一致を解消するため、地図作成部５５５３は、ローカルマップを対応する位置に配置して作成したグローバルマップＧＭを修正する。具体的には、例えば、以下のようにしてグローバルマップを修正する。
最初に、地図作成部５５５３は、手動操作教示モードの開始時と終了時に、前方検出器５５５１ａにて取得された障害物に関する情報、及び／又は、後方検出器５５５１ｂにて取得された障害物に関する情報を取得する。
最初に、地図作成部５５５３は、手動操作教示モードの開始時と終了時に、前方検出器５５５１ａにて取得された障害物に関する情報、及び／又は、後方検出器５５５１ｂにて取得された障害物に関する情報を取得する。
【0054】
次に、地図作成部５５５３は、手動操作教示モードの開始時に得られた障害物に関する情報と終了時に得られた障害物に関する情報との差分などに基づいて、手動操作教示モードの開始時と終了時における走行部１の実際の位置のずれを算出する。
その後、地図作成部５５５３は、算出した実際の位置のずれに基づいて、例えばＧｒａｐｈＳＬＡＭなどのアルゴリズムを用いて、ローカルマップの配置位置を修正し、修正した新たな配置位置にローカルマップを配置して、新たなグローバルマップＧＭを作成する。
その後、地図作成部５５５３は、算出した実際の位置のずれに基づいて、例えばＧｒａｐｈＳＬＡＭなどのアルゴリズムを用いて、ローカルマップの配置位置を修正し、修正した新たな配置位置にローカルマップを配置して、新たなグローバルマップＧＭを作成する。
【0055】
このとき、地図作成部５５５３は、手動操作教示モードを実行することにより取得した走行領域ＴＡを表す点列の位置情報（座標値）も、Ｇｒａｐｈ ＳＬＡＭなどのアルゴリズムを用いて同時に修正し、修正した新たな位置情報の点列を走行領域ＴＡを表す点列としてもよい。
上記のようにしてグローバルマップＧＭを修正することにより、走行環境をより適切に表したグローバルマップＧＭを作成できる。また、グローバルマップＧＭの修正時に、走行領域ＴＡを表す位置情報を修正することにより、閉じられた領域である走行領域ＴＡをより適切に表した位置情報の点列を取得できる。
他の実施形態において、グローバルマップＧＭは、専用のソフトウェア又はＣＡＤなどを用いて作成されて記憶部５７に記憶されてもよい。この場合、当該ソフトウェアなどで作成したグローバルマップは、走行部１の制御部５が解釈できるようなデータに変換される。
上記のようにしてグローバルマップＧＭを修正することにより、走行環境をより適切に表したグローバルマップＧＭを作成できる。また、グローバルマップＧＭの修正時に、走行領域ＴＡを表す位置情報を修正することにより、閉じられた領域である走行領域ＴＡをより適切に表した位置情報の点列を取得できる。
他の実施形態において、グローバルマップＧＭは、専用のソフトウェア又はＣＡＤなどを用いて作成されて記憶部５７に記憶されてもよい。この場合、当該ソフトウェアなどで作成したグローバルマップは、走行部１の制御部５が解釈できるようなデータに変換される。
【0056】
ＳＬＡＭ部５５５は、位置推定部５５５５を有する。位置推定部５５５５は、地図作成部５５５３が生成したグローバルマップと、ローカルマップと、走行モータ１１の回転量と、に基づいて、所定の座標上の走行部１の存在位置及び当該位置における走行部１の姿勢に関する位置情報を推定する。
具体的には、以下のようにして位置情報が推定される。ここでは、走行部１がある所定の時刻（時刻ｔｋとする）における（推定）位置から移動して、次の時刻（時刻ｔｋ＋１とする）にて走行部１が到達する位置を推定する場合を例として考える。
最初に、位置推定部５５５５は、時刻ｔｋから時刻ｔｋ＋１までの間にエンコーダ１１１から出力されたパルス数から、時刻ｔｋから時刻ｔｋ＋１までの間の主輪１３の回転量を算出し、当該回転量に基づいて、主輪１３の回転による走行部１の移動距離と姿勢変化とを推定する（デッドレコニング）。
具体的には、以下のようにして位置情報が推定される。ここでは、走行部１がある所定の時刻（時刻ｔｋとする）における（推定）位置から移動して、次の時刻（時刻ｔｋ＋１とする）にて走行部１が到達する位置を推定する場合を例として考える。
最初に、位置推定部５５５５は、時刻ｔｋから時刻ｔｋ＋１までの間にエンコーダ１１１から出力されたパルス数から、時刻ｔｋから時刻ｔｋ＋１までの間の主輪１３の回転量を算出し、当該回転量に基づいて、主輪１３の回転による走行部１の移動距離と姿勢変化とを推定する（デッドレコニング）。
【0057】
次に、位置推定部５５５５は、時刻ｔｋにおける事後確率（走行部１の位置と、時刻ｔｋにおいて当該位置に走行部１が存在する確率と、の関係を表した確率分布に対応する）を、主輪１３の回転による走行部１の移動距離分及び姿勢変化分だけ移動させて、時刻ｔｋ＋１における事前確率を算出する。
他の実施形態において、位置推定部５５５５は、主輪１３の回転による移動距離分及び姿勢変化分だけ移動後の事後確率の確率分布の幅（標準偏差）を拡大して、時刻ｔｋ＋１における事前確率としてもよい。これにより、主輪１３と床面Ｆとの滑りを考慮した事前確率を算出できる。
他の実施形態において、位置推定部５５５５は、主輪１３の回転による移動距離分及び姿勢変化分だけ移動後の事後確率の確率分布の幅（標準偏差）を拡大して、時刻ｔｋ＋１における事前確率としてもよい。これにより、主輪１３と床面Ｆとの滑りを考慮した事前確率を算出できる。
【0058】
その後、位置推定部５５５５は、時刻ｔｋ＋１におけるローカルマップとグローバルマップとを地図作成部５５５３から取得し、時刻ｔｋ＋１におけるローカルマップとグローバルマップＧＭとをマップマッチングし、時刻ｔｋ＋１における走行部１の位置情報を推定する。
具体的には、例えば、グローバルマップＧＭ上において、主輪１３の回転量に基づいて算出された推定位置の近傍のいくつかの位置に、時刻ｔｋ＋１におけるローカルマップを配置し、当該ローカルマップをその中心回りに取りうる姿勢変化に対応する角度だけ回転させて、マップマッチングを行う。
位置推定部５５５５は、当該マップマッチングの結果に基づいて、尤度（ローカルマップ情報を配置した位置と、当該位置におけるグローバルマップＧＭとローカルマップ情報との一致度と、の関係を表すものに対応）を算出する。
具体的には、例えば、グローバルマップＧＭ上において、主輪１３の回転量に基づいて算出された推定位置の近傍のいくつかの位置に、時刻ｔｋ＋１におけるローカルマップを配置し、当該ローカルマップをその中心回りに取りうる姿勢変化に対応する角度だけ回転させて、マップマッチングを行う。
位置推定部５５５５は、当該マップマッチングの結果に基づいて、尤度（ローカルマップ情報を配置した位置と、当該位置におけるグローバルマップＧＭとローカルマップ情報との一致度と、の関係を表すものに対応）を算出する。
【0059】
その後、位置推定部５５５５は、尤度と時刻ｔｋ＋１における事前確率とを乗算することにより、時刻ｔｋ＋１における事後確率を算出する。位置推定部５５５５は、時刻ｔｋ＋１における事後確率が最大値となる位置及び姿勢、すなわち、走行部１が存在する可能性が最も高いと推定される位置、及び、当該位置において走行部１がとりうる最も可能性が高い姿勢を、時刻ｔｋ＋１における走行部１の存在位置（推定位置）及び当該存在位置における姿勢（推定姿勢）と推定する。
時刻ｔｋ＋１における事後確率は、次の位置推定において事前確率として使用される。
上記のように、位置推定部５５５５が、主輪１３の回転量に基づいた移動距離と、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂとを用いて得られた地図情報と、を用いて位置推定を実行することにより、主輪１３の回転量に基づいた移動距離に含まれる誤差（主に、主輪１３と床面Ｆとの間の滑りに起因）と、地図情報に含まれる誤差（主に、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂにて取得した情報に含まれるノイズ成分に起因）とを相補的に減少させて、精度のよい位置推定を実行できる。
時刻ｔｋ＋１における事後確率は、次の位置推定において事前確率として使用される。
上記のように、位置推定部５５５５が、主輪１３の回転量に基づいた移動距離と、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂとを用いて得られた地図情報と、を用いて位置推定を実行することにより、主輪１３の回転量に基づいた移動距離に含まれる誤差（主に、主輪１３と床面Ｆとの間の滑りに起因）と、地図情報に含まれる誤差（主に、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂにて取得した情報に含まれるノイズ成分に起因）とを相補的に減少させて、精度のよい位置推定を実行できる。
【0060】
ＳＬＡＭ部５５５は、経過時間決定部５５５７を有する。経過時間決定部５５５７は、自律走行モードの実行開始からの経過時間を決定する。具体的には、経過時間決定部５５５７は、自律走行モードの実行開始からの経過時間を、位置推定部５５５５にて推定された位置情報に基づき決定する。
より具体的には、例えば、走行スケジュール５００に記憶されている位置情報のうち、位置推定部５５５５にて推定された走行部１の位置情報に最も近い位置情報に関連付けられている時間を、自律走行モードの実行開始からの経過時間とする。
他の実施形態において、上記の経過時間は、位置推定部５５５５にて推定された位置情報に近い２つの位置情報を走行スケジュール５００から抽出し、走行スケジュール５００において当該２つの位置情報に関連付けられた時間の線形補間により算出されてもよい。これにより、より正確な経過時間を算出できる。
より具体的には、例えば、走行スケジュール５００に記憶されている位置情報のうち、位置推定部５５５５にて推定された走行部１の位置情報に最も近い位置情報に関連付けられている時間を、自律走行モードの実行開始からの経過時間とする。
他の実施形態において、上記の経過時間は、位置推定部５５５５にて推定された位置情報に近い２つの位置情報を走行スケジュール５００から抽出し、走行スケジュール５００において当該２つの位置情報に関連付けられた時間の線形補間により算出されてもよい。これにより、より正確な経過時間を算出できる。
【0061】
（５）自律走行装置の動作
（５－１）基本動作
図８を用いて、自律走行装置１００の基本的な動作を説明する。図８は、自律走行装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、自律走行装置１００が動作を開始すると、制御部５は、切替部９１の状態を確認する。切替部９１が「自動」を選択している場合（「自律走行モード」の場合）、プロセスはステップＳ２に移行して自律走行モードが実行される。具体的には、記憶部５７に記憶された走行スケジュール５００に従って、自律走行装置１００は自律的に清掃作業を実行する。
（５－１）基本動作
図８を用いて、自律走行装置１００の基本的な動作を説明する。図８は、自律走行装置の基本的な動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、自律走行装置１００が動作を開始すると、制御部５は、切替部９１の状態を確認する。切替部９１が「自動」を選択している場合（「自律走行モード」の場合）、プロセスはステップＳ２に移行して自律走行モードが実行される。具体的には、記憶部５７に記憶された走行スケジュール５００に従って、自律走行装置１００は自律的に清掃作業を実行する。
【0062】
一方、切替部９１が「手動」を選択している場合（「手動操作モード」の場合）、制御部５は、実行すべき動作モードが手動操作モードと判断する。
ステップＳ３では、手動操作モードを実行中に手動操作記憶スイッチ９２が押されたことを検知したか否かが判断される。検知した場合、プロセスはステップＳ４に移行し動作モードを手動操作教示モードに移行させられる。その結果、手動操作記憶スイッチ９２が押されたタイミング以降の操作者による走行部１の操作が記憶される。
ステップＳ３では、手動操作モードを実行中に手動操作記憶スイッチ９２が押されたことを検知したか否かが判断される。検知した場合、プロセスはステップＳ４に移行し動作モードを手動操作教示モードに移行させられる。その結果、手動操作記憶スイッチ９２が押されたタイミング以降の操作者による走行部１の操作が記憶される。
【0063】
また、手動操作教示モードにおいては、制御統括部５５は、操作者による走行部１の操作にて決定した走行領域ＴＡ内を自律走行装置１００に走行させるための走行スケジュール５００を作成する。
一方、手動操作記憶スイッチ９２が押されたことが検知されない場合には、プロセスはステップＳ５に移行して操作者の操作を記憶しない手動操作モードの実行を維持する。
一方、手動操作記憶スイッチ９２が押されたことが検知されない場合には、プロセスはステップＳ５に移行して操作者の操作を記憶しない手動操作モードの実行を維持する。
【0064】
上記のステップＳ４において手動操作教示モードを実行中に、制御部５は、手動操作記憶スイッチ９２が押されたか否かをモニターする。手動操作教示モードの実行中に手動操作記憶スイッチ９２が押された場合には、そのタイミングで動作モードが手動操作モードに切り替わり、当該タイミング以降の清掃作業が走行スケジュール５００に記憶されなくなる。すなわち、手動操作教示モードの実行時に手動操作記憶スイッチ９２を押すことにより、操作者は、清掃作業の途中の任意のタイミングにてその記憶（教示）を停止できる。
上記のように、本実施形態に係る自律走行装置１００は、切替部９１における動作モードの選択、及び、手動操作記憶スイッチ９２が押されたか否かに応じて、自律走行モード、手動操作モード、及び手動操作教示モードを実行できる。
上記のように、本実施形態に係る自律走行装置１００は、切替部９１における動作モードの選択、及び、手動操作記憶スイッチ９２が押されたか否かに応じて、自律走行モード、手動操作モード、及び手動操作教示モードを実行できる。
【0065】
（５－２）手動操作教示モードの動作
図９～図１３を用いて上記のステップＳ４において実行される手動操作教示モードの動作を説明する。図９は、手動操作教示モードの動作を示すフローチャートである。図１０は、走行環境の一例である。図１１は、グローバルマップＧＭにグリッドレイヤーを投影しさらに走行領域を重ねた状態を示す図である。図１２は、グローバルマップＧＭ上に走行領域を画定する様子の一例を示す図である。図１３は、走行領域内経路の一例を示す図である。
以下の説明では、図１０に示すような走行環境において設定された走行領域ＴＡ内をまんべんなく「塗り潰す」走行領域内経路を計画し、走行スケジュール５００として作成する。
図９～図１３を用いて上記のステップＳ４において実行される手動操作教示モードの動作を説明する。図９は、手動操作教示モードの動作を示すフローチャートである。図１０は、走行環境の一例である。図１１は、グローバルマップＧＭにグリッドレイヤーを投影しさらに走行領域を重ねた状態を示す図である。図１２は、グローバルマップＧＭ上に走行領域を画定する様子の一例を示す図である。図１３は、走行領域内経路の一例を示す図である。
以下の説明では、図１０に示すような走行環境において設定された走行領域ＴＡ内をまんべんなく「塗り潰す」走行領域内経路を計画し、走行スケジュール５００として作成する。
【0066】
ステップＳ１１では、手動操作教示モードにおいて走行スケジュール５００を作成するにあたり、制御統括部５５は、走行環境を表すグローバルマップＧＭを作成する。
最初に、手動操作記憶スイッチ９２が押された後に自律走行装置１００の手動操作を開始するか、又は、手動操作中に手動操作記憶スイッチ９２が押されて、手動操作教示モードが開始されると、操作者は、走行経路教示部７を用いて自律走行装置１００を操作する。操作者は、走行領域ＴＡとしたい領域の境界線に沿って、自律走行装置１００を走行させる。
最初に、手動操作記憶スイッチ９２が押された後に自律走行装置１００の手動操作を開始するか、又は、手動操作中に手動操作記憶スイッチ９２が押されて、手動操作教示モードが開始されると、操作者は、走行経路教示部７を用いて自律走行装置１００を操作する。操作者は、走行領域ＴＡとしたい領域の境界線に沿って、自律走行装置１００を走行させる。
【0067】
操作者による操作により自律走行装置１００が走行中、地図作成部５５５３が、所定の時間毎に、ローカルマップを取得する。図１０に示すように、自律走行装置１００が走行を開始した開始点ＳＴから、走行領域ＴＡの境界線とする閉じられた経路を走行し、再度開始点ＳＴ又はその近傍まで戻ってきた後、地図作成部５５５３は、取得したローカルマップを対応する位置に配置してグローバルマップＧＭを作成する。その後、地図作成部５５５３は、必要に応じて、Ｇｒａｐｈ ＳＬＡＭアルゴリズムなどを用いて、当該グローバルマップＧＭを修正する。
【0068】
一方、グローバルマップＧＭに対応するグリッドレイヤーＧＬが用意されている。グリッドレイヤーＧＬは、グリッド作成部５５３１によって適宜作成される。グリッドレイヤーＧＬは、多数のグリッド（セル）の集合体である。グリッドは、走行環境においては、所定の面積を有する小領域に対応する。グリッドサイズは、例えば、５０×５０ｃｍである。このようにグローバルマップＧＭとは別の座標軸であるグリッドレイヤーを用いているので、両者を別々に管理することができ、そのため作業効率が良い。
【0069】
また、制御部５を構成するコンピュータシステムにおいては、当該グリッドを、例えばグリッドに関するパラメータ（例えば、グリッドを識別するパラメータ、グリッドの位置情報、グリッドの有効無効、グリッドに付与されたスコア、など）を含む「構造体」として定義できる。
【0070】
ステップＳ１２では、グローバルマップＧＭを作成後、走行環境において自律走行装置１００が走行する領域を表す走行領域ＴＡが、グローバルマップＧＭ上に画定される。具体的には、以下のようにして、走行領域ＴＡがグローバルマップＧＭ上に画定される。
【0071】
最初に、上記のステップＳ１１を実行中、すなわち、自律走行装置１００を走行領域ＴＡの境界線に沿って走行させる間に、走行領域取得部５５１が、所定の時間毎に、位置推定部５５５５にて推定された位置情報を走行領域ＴＡの境界を表す点として取得する。
【0072】
これにより、走行領域取得部５５１は、自律走行装置１００が開始点ＳＴ（図９）から点線にて示す経路に沿って走行し、開始点ＳＴ又はその近傍まで戻ってくるまでの間に取得した複数の位置情報を、走行領域ＴＡの境界線を表す点列として取得できる。走行領域取得部５５１は、走行領域ＴＡの境界線を表す位置情報の点列を、走行領域内経路作成部５５３に出力する。
【0073】
次に、図１１に示すように、走行領域内経路作成部５５３は、グローバルマップＧＭ（実際には、グリッドレイヤーＧＬ）上に、走行領域ＴＡの境界線を表す点列を配置する。走行領域ＴＡの境界線を表す位置情報が、グリッドレイヤーＧＬのいずれのグリッドに配置されるかは、例えば、位置情報（グローバルマップ）を定義した座標系において、グリッドがどの座標値に存在するかにより決定できる。
【0074】
その後、走行領域内経路作成部５５３は、図１２に示すように、走行領域ＴＡのエリア内のグリッド（図１２では白色のグリッド）と、走行領域ＴＡの点列がグリッド上にあるグリッド（図１２では白色のグリッド）が有効グリッドであると決定し、それ以外のグリッドについては無効グリッド（図１２では灰色のグリッド）であると決定する。
このようにして、走行領域内経路作成部５５３は、走行領域ＴＡには含まれないグリッドを新たに無効グリッドとすることにより、走行領域ＴＡを多数の有効グリッド（図１２においては、白色のグリッド）にて構成される領域として、グローバルマップＧＭ上に画定できる。
このようにして、走行領域内経路作成部５５３は、走行領域ＴＡには含まれないグリッドを新たに無効グリッドとすることにより、走行領域ＴＡを多数の有効グリッド（図１２においては、白色のグリッド）にて構成される領域として、グローバルマップＧＭ上に画定できる。
【0075】
ステップＳ１３では、グローバルマップＧＭ上に走行領域ＴＡを画定後、走行領域内経路作成部５５３は、走行領域ＴＡを矩形の領域（矩形領域ＲＡ）に分割する。走行領域ＴＡを矩形領域ＲＡに分割するにあたり、走行領域内経路作成部５５３は、走行領域ＴＡのどの部分に矩形領域ＲＡが存在するかを探索する。
その後、矩形領域内経路が全ての矩形領域ＲＡ１～ＲＡ３において作成されるまで、上記のステップＳ１５～Ｓ１８が繰り返し実行される。その結果、図１２などにて示した走行領域ＴＡに対して、最終的に図１３の太矢印にて示すような、設定された走行領域ＴＡ内を自律走行装置１００がまんべんなく走行する走行領域内経路が作成される。
その後、矩形領域内経路が全ての矩形領域ＲＡ１～ＲＡ３において作成されるまで、上記のステップＳ１５～Ｓ１８が繰り返し実行される。その結果、図１２などにて示した走行領域ＴＡに対して、最終的に図１３の太矢印にて示すような、設定された走行領域ＴＡ内を自律走行装置１００がまんべんなく走行する走行領域内経路が作成される。
【0076】
走行領域内経路を作成後、走行領域内経路作成部５５３は、作成した走行領域内経路を、自律走行装置１００が通過する通過点（例えば、サブゴール）の集合に変換する（後述）。その後、走行領域内経路作成部５５３は、走行領域内経路を変換して生成した各通過点に対して当該通過点を通過する時間を関連付け、さらに、必要に応じて、各通過点における清掃条件を対応する通過点に関連付けることで、走行スケジュール５００を作成する。
【0077】
手動操作教示モードにおいて、上記のステップＳ１１～Ｓ１８を実行することにより、走行環境を表すグローバルマップＧＭ上において走行領域ＴＡを指定するとの容易な方法により、自律走行装置１００が走行領域ＴＡをまんべんなく走行できる走行経路、すなわち、走行領域内経路を精度よく作成できる。
【0078】
（５－３）自律走行モードの動作
図１４を用いて、図８のステップＳ２において実行される、手動操作教示モードにおいて作成された走行領域内経路を再現する自律走行モードの実行時における自律走行装置１００の動作を説明する。図１４は、自律走行モードの実行時の自律走行装置の動作を示すフローチャートである。
図１４を用いて、図８のステップＳ２において実行される、手動操作教示モードにおいて作成された走行領域内経路を再現する自律走行モードの実行時における自律走行装置１００の動作を説明する。図１４は、自律走行モードの実行時の自律走行装置の動作を示すフローチャートである。
【0079】
切替部９１において「自動」が選択されて自律走行モードを実行すると決定すると、自律走行装置１００は、走行スケジュール５００に従って自律的に走行する自律走行モードを開始する。自律走行モードは、具体的には、以下のようにして実行される。
【0080】
以下の説明においては、自律走行モードの実行開始からの経過時間ｔｍ－１までの走行が実行済みであるとする。ここで、ｍは、ｍ番目の走行のための制御を示す。
ステップＳ２１では、ＳＬＡＭ部５５５が、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂから、前方の障害物に関する情報及び後方の障害物に関する情報を取得する。
ステップＳ２１では、ＳＬＡＭ部５５５が、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂから、前方の障害物に関する情報及び後方の障害物に関する情報を取得する。
【0081】
ステップＳ２２では、位置推定部５５５５が、エンコーダ１１１にて測定された走行モータ１１の回転量、グローバルマップＧＭ、及び上記のステップＳ２１において取得された情報に基づいて得られたローカルマップに基づいて、走行部１のｘ－ｙ座標上の位置を推定する。例えば、自律走行装置１００の位置が、ｘ－ｙ座標上において、（ｘｍ’，ｙｍ’、θｍ’）と推定されたとする。
【0082】
ステップＳ２３では、走行部１の位置を推定後、経過時間決定部５５５７が、自律走行モードの実行開始からの経過時間ｔｍを決定する。
ステップＳ２４では、走行再現部５５７が、経過時間ｔｍにおける再現走行制御指令を、以下のように算出する。
ステップＳ２４では、走行再現部５５７が、経過時間ｔｍにおける再現走行制御指令を、以下のように算出する。
【0083】
今、経過時間ｔｍが、走行スケジュール５００に記憶された時間ＴＬ（に最も近い）であると決定されたとする。この場合、走行再現部５５７は、次の時間ＴＬ＋１に関連付けられた位置情報（ｘＬ＋１，ｙＬ＋１，θＬ＋１）を、走行スケジュール５００から読み出し、経過時間ｔｍにおける再現走行制御指令を、推定された位置情報と目標とする位置情報との差分（ｘＬ＋１－ｘｍ’，ｙＬ＋１－ｙｍ’，θＬ＋１－θｍ’）に基づいて算出する。
【0084】
ステップＳ２５では、再現走行制御指令を算出後、走行再現部５５７は、再現走行制御指令を走行制御部５３に出力する。これにより、走行制御部５３は、受信した再現走行制御指令に基づいて走行モータ１１を制御することで、走行部１を走行スケジュール５００に従って自律的に移動させる。
【0085】
他の実施形態において、走行スケジュール５００に清掃条件が関連付けられている場合には、上記のステップＳ２４～Ｓ２５において、走行再現部５５７は、再現清掃条件を算出し、当該再現清掃条件に基づいて清掃制御部５１を制御してもよい。
具体的には、走行再現部５５７は、時間ＴＬに関連付けられた清掃条件（ＳＬ，ＷＬ，ＰＬ）を走行スケジュール５００から読み出し、当該清掃条件（ＳＬ，ＷＬ，ＰＬ）を経過時間ｔｍにおける再現清掃条件として決定する。その後、走行再現部５５７は、再現清掃条件を清掃制御部５１に出力する。これにより、再現清掃条件に従って、清掃部３を制御できる。
具体的には、走行再現部５５７は、時間ＴＬに関連付けられた清掃条件（ＳＬ，ＷＬ，ＰＬ）を走行スケジュール５００から読み出し、当該清掃条件（ＳＬ，ＷＬ，ＰＬ）を経過時間ｔｍにおける再現清掃条件として決定する。その後、走行再現部５５７は、再現清掃条件を清掃制御部５１に出力する。これにより、再現清掃条件に従って、清掃部３を制御できる。
【0086】
ステップＳ２６では、走行部１を再現走行制御指令に基づいて制御後、走行再現部５５７は、走行スケジュール５００に記憶された走行動作を全て実行したか否かを確認する。
走行スケジュール５００に記憶された走行動作が全て終了したか否かは、例えば、走行スケジュール５００の末尾にある識別子（例えば、「エンド・オブ・ファイル」を示す識別子など）を検出することにより確認できる。
走行スケジュール５００に記憶された走行動作が全て終了したか否かは、例えば、走行スケジュール５００の末尾にある識別子（例えば、「エンド・オブ・ファイル」を示す識別子など）を検出することにより確認できる。
【0087】
走行スケジュール５００に記憶された走行動作が全て実行されていないと判定される限り（ステップＳ２６において「Ｎｏ」である限り）、上記のステップＳ２１～Ｓ２５が繰り返し実行される。
一方、走行スケジュール５００に記憶された全ての走行動作が実行されたと判定されたとき、すなわち、自律走行装置１００が走行領域内経路を全て走行したと判定されたとき（ステップＳ２６において「Ｙｅｓ」の場合）に、自律走行モードの実行を終了する。
これにより、自律走行装置１００は、走行スケジュール５００に記憶された走行動作を忠実に再現して、設定された走行領域内を自律的にまんべんなく走行できる。
他の実施形態において、走行スケジュール５００に記憶された走行動作を全て実行した場合のみでなく、例えば、自律走行装置１００にて異常が発生した場合、ユーザにより自律走行モードの実行停止が指令された場合などにおいても、自律走行モードの実行が停止されてもよい。
一方、走行スケジュール５００に記憶された全ての走行動作が実行されたと判定されたとき、すなわち、自律走行装置１００が走行領域内経路を全て走行したと判定されたとき（ステップＳ２６において「Ｙｅｓ」の場合）に、自律走行モードの実行を終了する。
これにより、自律走行装置１００は、走行スケジュール５００に記憶された走行動作を忠実に再現して、設定された走行領域内を自律的にまんべんなく走行できる。
他の実施形態において、走行スケジュール５００に記憶された走行動作を全て実行した場合のみでなく、例えば、自律走行装置１００にて異常が発生した場合、ユーザにより自律走行モードの実行停止が指令された場合などにおいても、自律走行モードの実行が停止されてもよい。
【0088】
（６）グリッドレイヤーの構造
図１５を用いて、グリッドレイヤーＧＬを説明する。図１５は、グリッドレイヤーの階層構造を示す模式図である。
グリッドレイヤーＧＬは、複数の異なるサイズ（解像度）のグリッド層を有している。具体的には、グリッドレイヤーＧＬは、複数の標準グリッドＧ１と、標準グリッドＧ１を複数に分割した第１段階分割グリッドＧ２と、第１段階分割グリッドＧ２を複数に分割した第２段階分割グリッドＧ３とを有している。ここでのグリッド分割数は３×３であるが、特に限定されない。
図１５を用いて、グリッドレイヤーＧＬを説明する。図１５は、グリッドレイヤーの階層構造を示す模式図である。
グリッドレイヤーＧＬは、複数の異なるサイズ（解像度）のグリッド層を有している。具体的には、グリッドレイヤーＧＬは、複数の標準グリッドＧ１と、標準グリッドＧ１を複数に分割した第１段階分割グリッドＧ２と、第１段階分割グリッドＧ２を複数に分割した第２段階分割グリッドＧ３とを有している。ここでのグリッド分割数は３×３であるが、特に限定されない。
【0089】
標準グリッドＧ１において障害物に衝突すると判断されると、当該標準グリッドＧ１を分割した複数の第１段階分割グリッドＧ２の中から衝突が生じないものが選択される。この場合、全ての第１段階分割グリッドＧ２において障害物に衝突すると判断されると、各第１段階分割グリッドＧ２を分割した複数の第２段階分割グリッドＧ３の中から衝突が発生しないものが選択される。
なお、第１段階分割グリッドＧ２及び第２段階分割グリッドＧ３は、必要に応じて作成される。ただし、第１段階分割グリッドＧ２及び第２段階分割グリッドＧ３があらかじめ作成されていてもよい。
なお、第１段階分割グリッドＧ２及び第２段階分割グリッドＧ３は、必要に応じて作成される。ただし、第１段階分割グリッドＧ２及び第２段階分割グリッドＧ３があらかじめ作成されていてもよい。
【0090】
（７）矩形領域内経路作成の制御動作
図１６を用いて、矩形領域内経路作成の制御動作を説明する。図１６は、矩形領域内経路作成制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ３１では、走行領域内経路作成部５５３が、グリッド経路を計画する（後述）。
ステップＳ３２では、走行領域内経路作成部５５３が、多数のサブゴールＳＧを作成する。具体的には、図２１に示すように、グリッド経路を元に、複数の細かいサブゴールＳＧが生成される。
ステップＳ３３では、障害物干渉判定部５５３３及びグリッド選択部５５３４が、障害物干渉チェックを行う（後述）。
ステップＳ３４では、走行経路計画部５５３５が、走行経路を計画する。具体的には、最終的に決定された複数のサブゴールＳＧによる走行経路が作成される。
図１６を用いて、矩形領域内経路作成の制御動作を説明する。図１６は、矩形領域内経路作成制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ３１では、走行領域内経路作成部５５３が、グリッド経路を計画する（後述）。
ステップＳ３２では、走行領域内経路作成部５５３が、多数のサブゴールＳＧを作成する。具体的には、図２１に示すように、グリッド経路を元に、複数の細かいサブゴールＳＧが生成される。
ステップＳ３３では、障害物干渉判定部５５３３及びグリッド選択部５５３４が、障害物干渉チェックを行う（後述）。
ステップＳ３４では、走行経路計画部５５３５が、走行経路を計画する。具体的には、最終的に決定された複数のサブゴールＳＧによる走行経路が作成される。
【0091】
（７－１）グリッド経路計画
図１７を用いて、ステップＳ３１（グリッド経路計画）を詳細に説明する。図１７は、グリッド経路を計画する制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ３５では、走行順番決定部５５３２が、グリッドレイヤーＧＬの標準グリッドＧ１の走行順番を決定する。
ステップＳ３６では、衝突判定部５５３１ａが、障害物衝突チェックを実行する（後述）。
ステップＳ３７では、グリッド作成部５５３１が、グリッド経路を作成する。グリッド経路とは、障害物衝突チェックで無効にされた標準グリッドＧ１を除いた状態で、標準グリッドＧ１の中心Ｃを通る経路である。
図１７を用いて、ステップＳ３１（グリッド経路計画）を詳細に説明する。図１７は、グリッド経路を計画する制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ３５では、走行順番決定部５５３２が、グリッドレイヤーＧＬの標準グリッドＧ１の走行順番を決定する。
ステップＳ３６では、衝突判定部５５３１ａが、障害物衝突チェックを実行する（後述）。
ステップＳ３７では、グリッド作成部５５３１が、グリッド経路を作成する。グリッド経路とは、障害物衝突チェックで無効にされた標準グリッドＧ１を除いた状態で、標準グリッドＧ１の中心Ｃを通る経路である。
【0092】
（７－２）障害物衝突チェック
図１８を用いて、ステップＳ３６（障害物衝突チェック）を詳細に説明する。図１８は、障害物衝突チェック制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ３８では、図２１に示すように、グリッド作成部５５３１の衝突判定部５５３１ａが、グローバルマップＧＭにある障害物Ｏ１、Ｏ２を第１ボーダーＢ１まで膨張させる。
ステップＳ３９では、グリッド作成部５５３１の衝突判定部５５３１ａが、障害物Ｏ１、Ｏ２が自律走行装置１００に衝突するか否かを判断する。自律走行装置１００と障害物の「衝突」の判断については，第１ボーダーＢ１と各グリッドとが重なるか否かで判断する。第１ボーダーＢ１の膨張量は、障害物停止距離である。ただし、第１ボーダーＢ１の膨張量は、障害物減速距離（通常、減速距離＞停止距離）又は任意の距離のいずれでもよい。障害物減速距離の場合、減速しないギリギリを通るため走行速度が落ちない一方、減速距離と停止距離の差の分だけ障害物側に寄れず、その分が塗り残しになる。
衝突がなければプロセスは終了し、衝突があればプロセスはステップＳ４０に移行する。
ステップＳ４０では、グリッド作成部５５３１が、衝突判定を満たすグリッドを、走行対象外の無効グリッドとする。図２１では、標準グリッドＧ１ａ、Ｇ１ｂが障害物Ｏ１の第１ボーダーＢ１に重なっているので、無効にされる。この方法では、塗り潰し走行を行う対象領域をあらかじめ小さく設定できる。
以上に述べたように、障害物衝突チェックでは、障害物を停止距離で膨らませて衝突判断を行う。これにより、ギリギリのセルまで有効に残して、塗り残しを減らすことができる。
図１８を用いて、ステップＳ３６（障害物衝突チェック）を詳細に説明する。図１８は、障害物衝突チェック制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ３８では、図２１に示すように、グリッド作成部５５３１の衝突判定部５５３１ａが、グローバルマップＧＭにある障害物Ｏ１、Ｏ２を第１ボーダーＢ１まで膨張させる。
ステップＳ３９では、グリッド作成部５５３１の衝突判定部５５３１ａが、障害物Ｏ１、Ｏ２が自律走行装置１００に衝突するか否かを判断する。自律走行装置１００と障害物の「衝突」の判断については，第１ボーダーＢ１と各グリッドとが重なるか否かで判断する。第１ボーダーＢ１の膨張量は、障害物停止距離である。ただし、第１ボーダーＢ１の膨張量は、障害物減速距離（通常、減速距離＞停止距離）又は任意の距離のいずれでもよい。障害物減速距離の場合、減速しないギリギリを通るため走行速度が落ちない一方、減速距離と停止距離の差の分だけ障害物側に寄れず、その分が塗り残しになる。
衝突がなければプロセスは終了し、衝突があればプロセスはステップＳ４０に移行する。
ステップＳ４０では、グリッド作成部５５３１が、衝突判定を満たすグリッドを、走行対象外の無効グリッドとする。図２１では、標準グリッドＧ１ａ、Ｇ１ｂが障害物Ｏ１の第１ボーダーＢ１に重なっているので、無効にされる。この方法では、塗り潰し走行を行う対象領域をあらかじめ小さく設定できる。
以上に述べたように、障害物衝突チェックでは、障害物を停止距離で膨らませて衝突判断を行う。これにより、ギリギリのセルまで有効に残して、塗り残しを減らすことができる。
【0093】
（７－３）障害物干渉チェック
図１９を用いて、ステップＳ３３（障害物干渉チェック）を説明する。図１９は、障害物干渉チェック制御動作を示すフローチャートである。障害物干渉チェックは、グリッドベースの経路計画に加えて行われる、グリッドの代表点に加えてサブゴールを使用する局所的な自由経路計画である。この自由経路計画は、具体的には、障害物付近の経路を計画する。
なお、この説明では、説明の簡素化のため、第１段階分割グリッドＧ２の探索までを説明しており、第２段階分割グリッドＧ３の探索の説明を省略している。
ステップＳ４１では、図２２に示すように、障害物干渉判定部５５３３が、グローバルマップＧＭ上にある障害物Ｏ１、Ｏ２を第２ボーダーＢ２まで膨張させる。第２ボーダーＢ２は第１ボーダーＢ１より大きい。
ステップＳ４２では、障害物干渉判定部５５３３が、障害物Ｏ１、Ｏ２が自律走行装置１００に干渉するか否かを判断する。具体的には、サブゴールＳＧごとに自律走行装置１００の台車モデルＤＭを配置して干渉するか否かがチェックされる。この場合、自律走行装置１００の姿勢まで考慮される。
図２２では、標準グリッドＧ１ｃのサブゴールＳＧ１に台車モデルＤＭ１を配置した場合に、台車モデルＤＭ１が障害物Ｏ２の第２ボーダーＢ２に干渉すると判断される。
干渉がなければプロセスはステップＳ４３に移行し、干渉があればプロセスはステップＳ４５に移行する。
図１９を用いて、ステップＳ３３（障害物干渉チェック）を説明する。図１９は、障害物干渉チェック制御動作を示すフローチャートである。障害物干渉チェックは、グリッドベースの経路計画に加えて行われる、グリッドの代表点に加えてサブゴールを使用する局所的な自由経路計画である。この自由経路計画は、具体的には、障害物付近の経路を計画する。
なお、この説明では、説明の簡素化のため、第１段階分割グリッドＧ２の探索までを説明しており、第２段階分割グリッドＧ３の探索の説明を省略している。
ステップＳ４１では、図２２に示すように、障害物干渉判定部５５３３が、グローバルマップＧＭ上にある障害物Ｏ１、Ｏ２を第２ボーダーＢ２まで膨張させる。第２ボーダーＢ２は第１ボーダーＢ１より大きい。
ステップＳ４２では、障害物干渉判定部５５３３が、障害物Ｏ１、Ｏ２が自律走行装置１００に干渉するか否かを判断する。具体的には、サブゴールＳＧごとに自律走行装置１００の台車モデルＤＭを配置して干渉するか否かがチェックされる。この場合、自律走行装置１００の姿勢まで考慮される。
図２２では、標準グリッドＧ１ｃのサブゴールＳＧ１に台車モデルＤＭ１を配置した場合に、台車モデルＤＭ１が障害物Ｏ２の第２ボーダーＢ２に干渉すると判断される。
干渉がなければプロセスはステップＳ４３に移行し、干渉があればプロセスはステップＳ４５に移行する。
【0094】
ステップＳ４３では、障害物干渉判定部５５３３が、自律走行装置１００が移動可能か否かを判断する。移動可能であればプロセスは終了し、移動不可能であればプロセスはステップＳ４４に移行する。
ステップＳ４４では、走行経路計画部５５３５が、経路を補正する。
ステップＳ４５では、グリッド選択部５５３４が、障害物Ｏが干渉するサブゴールＳＧがある標準グリッドＧ１の第１段階分割グリッドＧ２を探索する。
ステップＳ４６では、グリッド選択部５５３４が、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２があったか否かを判断する。不干渉の第１段階分割グリッドＧ２があればプロセスはステップＳ４２に戻り、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２がなければプロセスはステップＳ４７に移行する。
ステップＳ４４では、走行経路計画部５５３５が、経路を補正する。
ステップＳ４５では、グリッド選択部５５３４が、障害物Ｏが干渉するサブゴールＳＧがある標準グリッドＧ１の第１段階分割グリッドＧ２を探索する。
ステップＳ４６では、グリッド選択部５５３４が、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２があったか否かを判断する。不干渉の第１段階分割グリッドＧ２があればプロセスはステップＳ４２に戻り、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２がなければプロセスはステップＳ４７に移行する。
【0095】
ステップＳ４７では、グリッド選択部５５３４が、隣の標準グリッドＧ１の第１段階分割グリッドＧ２を探索する。つまり、第１段階分割グリッドＧ２のすべてが判定を満たした場合、分割前の標準グリッドＧ１の周囲の他の標準グリッドＧ１の第１段階分割グリッドＧ２を探索する。その後プロセスはステップＳ４６に戻る。なお、この場合、標準グリッドＧ１が変更されても、一度付された走行番号は維持される。
以上の結果、干渉するサブゴールＳＧが、干渉しない第１段階分割グリッドＧ２にずらされて新たなサブゴールＳＧとして設定される。図２３及び図２４では、標準グリッドＧ１ｃのサブゴールＳＧ１が同じ標準グリッドＧ１ｃの第１段階分割グリッドＧ２の一つに移動させられ、新たなサブゴールＳＧ１’になっている。この場合、当初の台車モデルＤＭ１が新たな台車モデルＤＭ２となっており、それが障害物Ｏ２の第２ボーダーＢ２に干渉しないことが分かる。図２５では、標準グリッドＧ１ｄのサブゴールＳＧ２が、隣の標準グリッドＧ１ｅの第１段階分割グリッドＧ２にずらされて、新たなサブゴールＳＧ２’となっている。この場合、当初の台車モデルＤＭ３が新たな台車モデルＤＭ４となっており、それが障害物Ｏ１の第２ボーダーＢ２に干渉しないことが分かる。
なお、サブゴールがカーブに位置する場合は、自律走行装置１００の姿勢を保持してずらすことで、自律走行装置１００が滑らかにカーブできる。
なお、ステップＳ４２の判断は全てのサブゴールについて行ってもよいし、全てのサブゴールついて繰り返し行ってもよい。
以上の結果、干渉するサブゴールＳＧが、干渉しない第１段階分割グリッドＧ２にずらされて新たなサブゴールＳＧとして設定される。図２３及び図２４では、標準グリッドＧ１ｃのサブゴールＳＧ１が同じ標準グリッドＧ１ｃの第１段階分割グリッドＧ２の一つに移動させられ、新たなサブゴールＳＧ１’になっている。この場合、当初の台車モデルＤＭ１が新たな台車モデルＤＭ２となっており、それが障害物Ｏ２の第２ボーダーＢ２に干渉しないことが分かる。図２５では、標準グリッドＧ１ｄのサブゴールＳＧ２が、隣の標準グリッドＧ１ｅの第１段階分割グリッドＧ２にずらされて、新たなサブゴールＳＧ２’となっている。この場合、当初の台車モデルＤＭ３が新たな台車モデルＤＭ４となっており、それが障害物Ｏ１の第２ボーダーＢ２に干渉しないことが分かる。
なお、サブゴールがカーブに位置する場合は、自律走行装置１００の姿勢を保持してずらすことで、自律走行装置１００が滑らかにカーブできる。
なお、ステップＳ４２の判断は全てのサブゴールについて行ってもよいし、全てのサブゴールついて繰り返し行ってもよい。
【0096】
以上に述べたように、障害物干渉チェックでは、障害物を減速距離まで膨らませる。この結果、最終的には減速させずに、自律走行装置１００を（その分、壁に寄れないが）走行させることできる。
なお、変形例として、障害物衝突チェックと障害物干渉チェックにおいて、障害物の膨らませる量は同じでもよい。その場合、計算量が軽減される。具体的には、いずれの判定においても、障害物を停止距離で膨らませる、障害物を減速距離で膨らませる、又は障害物をその他の距離で膨らませる、としてもよい。例えば、障害物干渉判定において停止距離を採用すれば、自律走行装置１００は、減速はするが、ギリギリまで障害物に寄れる。
なお、変形例として、障害物衝突チェックと障害物干渉チェックにおいて、障害物の膨らませる量は同じでもよい。その場合、計算量が軽減される。具体的には、いずれの判定においても、障害物を停止距離で膨らませる、障害物を減速距離で膨らませる、又は障害物をその他の距離で膨らませる、としてもよい。例えば、障害物干渉判定において停止距離を採用すれば、自律走行装置１００は、減速はするが、ギリギリまで障害物に寄れる。
【0097】
（７－４）分割グリッド探索（グリッド選択ステップの一例）
図２０を用いて、分割グリッド探索（ステップＳ４５）を説明する。図２０は、分割グリッド探索制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ４９では、グリッド選択部５５３４が、全ての第１段階分割グリッドＧ２の探索が終了したか否かを判断する。探索が終了していれば、プロセスは終了する。探索が終了していなければプロセスはステップＳ５０に移行する。
図２０を用いて、分割グリッド探索（ステップＳ４５）を説明する。図２０は、分割グリッド探索制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ４９では、グリッド選択部５５３４が、全ての第１段階分割グリッドＧ２の探索が終了したか否かを判断する。探索が終了していれば、プロセスは終了する。探索が終了していなければプロセスはステップＳ５０に移行する。
【0098】
ステップＳ５０では、グリッド選択部５５３４が、ｎ個目（初期値はｎ＝１）の第１段階分割グリッドＧ２が不干渉であるか否かを判断する。不干渉であれば、プロセスはステップＳ５１に移行して、不干渉でなければプロセスはステップＳ５２に移行する。
ステップＳ５１では、グリッド選択部５５３４が、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２を新たなサブゴールＳＧが配置されるグリッドとして決定する。
ステップＳ５２では、ｎ＋１＝ｎとする。
ステップＳ５１では、グリッド選択部５５３４が、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２を新たなサブゴールＳＧが配置されるグリッドとして決定する。
ステップＳ５２では、ｎ＋１＝ｎとする。
【0099】
（７－５）障害物干渉チェックの詳細説明
図２６～図２８を用いて、回障害物干渉チェックをさらに具体的に説明する。図２６～図２８は、サブゴールを配置したグリッドの拡大図である。
図２６に示すように、複数の標準グリッドＧ１には、複数のサブゴールＳＧが設けられている。この場合、標準グリッドＧ１ｃのサブゴールＳＧ１において、自律走行装置１００が障害物Ｏ２の第２ボーダーＢ２に干渉することが分かる。
そこで、図２７に示すように、標準グリッドＧ１ｃを分割して第１段階分割グリッドＧ２を作成し、次に不干渉の第１段階分割グリッドＧ２が探索される。
図２６～図２８を用いて、回障害物干渉チェックをさらに具体的に説明する。図２６～図２８は、サブゴールを配置したグリッドの拡大図である。
図２６に示すように、複数の標準グリッドＧ１には、複数のサブゴールＳＧが設けられている。この場合、標準グリッドＧ１ｃのサブゴールＳＧ１において、自律走行装置１００が障害物Ｏ２の第２ボーダーＢ２に干渉することが分かる。
そこで、図２７に示すように、標準グリッドＧ１ｃを分割して第１段階分割グリッドＧ２を作成し、次に不干渉の第１段階分割グリッドＧ２が探索される。
【0100】
その結果、図２８に示すように、干渉しない第１段階分割グリッドＧ２が見つかれば、サブゴールＳＧ１は、当初の第１段階分割グリッドＧ２ａから第１段階分割グリッドＧ２ｂに移動させられて新たなサブゴールＳＧ１’として設定される。
グリッド選択ステップは、衝突判定を満たさない複数の第１段階分割グリッドＧ２のうち、当該標準グリッドＧ１の中心Ｃからのずれ量が最も少ない第１段階分割グリッドＧ２を選択してもよい。この場合、自律走行装置１００の走行経路は障害物Ｏに最も近い第１段階分割グリッドＧ２に設定されるので、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
グリッド選択ステップは、衝突判定を満たさない複数の第１段階分割グリッドＧ２のうち、当該標準グリッドＧ１の中心Ｃからのずれ量が最も少ない第１段階分割グリッドＧ２を選択してもよい。この場合、自律走行装置１００の走行経路は障害物Ｏに最も近い第１段階分割グリッドＧ２に設定されるので、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0101】
グリッド選択ステップは、すべての第１段階分割グリッドＧ２において判定を満たす場合、当該第１段階分割グリッドＧ２をさらに複数に分割した第２段階分割グリッドＧ３を判定対象とし、判定を満たさない第２段階分割グリッドＧ３を走行対象として選択してもよい。この場合、第１段階分割グリッドＧ２を分割した第２段階分割グリッドＧ３を用いるので、第１段階分割グリッドＧ２では自律走行装置１００の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２段階分割グリッドＧ３では自律走行装置１００の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行装置１００は障害物Ｏのより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0102】
（８）第１実施形態の効果
自律走行装置１００では、階層構造のグリッドを用いることで、標準グリッドＧ１では自律走行装置１００の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第１段階分割グリッドＧ２では自律走行装置１００の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車１０はより障害物Ｏの近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
自律走行装置１００では、衝突判定部５５３１ａが、台車モデルＤＭが各標準グリッドＧ１を通行可能か否か（つまり、各標準グリッドＧ１とグローバルマップＧＭ上の障害物Ｏとの衝突があるか否か）を判定して、衝突判定を満たす標準グリッドＧ１を塗り潰し走行の対象領域から除外する。したがって、対象領域をあらかじめ小さく設定できる。
自律走行装置１００では、階層構造のグリッドを用いることで、標準グリッドＧ１では自律走行装置１００の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第１段階分割グリッドＧ２では自律走行装置１００の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車１０はより障害物Ｏの近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
自律走行装置１００では、衝突判定部５５３１ａが、台車モデルＤＭが各標準グリッドＧ１を通行可能か否か（つまり、各標準グリッドＧ１とグローバルマップＧＭ上の障害物Ｏとの衝突があるか否か）を判定して、衝突判定を満たす標準グリッドＧ１を塗り潰し走行の対象領域から除外する。したがって、対象領域をあらかじめ小さく設定できる。
【0103】
自律走行装置１００では、自律走行装置１００の走行経路は障害物Ｏに最も近い第１段階分割グリッドＧ２に設定されるので、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
自律走行装置１００では、第１段階分割グリッドＧ２を分割した第２段階分割グリッドＧ３を用いるので、第１段階分割グリッドＧ２では自律走行装置１００の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２段階分割グリッドＧ３では自律走行装置１００の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行装置１００は障害物Ｏのより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
自律走行装置１００では、第１段階分割グリッドＧ２を分割した第２段階分割グリッドＧ３を用いるので、第１段階分割グリッドＧ２では自律走行装置１００の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２段階分割グリッドＧ３では自律走行装置１００の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行装置１００は障害物Ｏのより近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0104】
一般論として、経路計画の探索サイズと指定できる経路の細かさとはトレードオフである。従来技術では経路計画のサイズが固定であって、探索のグリッドサイズが大きいので、計算時間を短くできるが、自律走行装置の姿勢の自由度が低い。つまり、細かい経路を指定できないという問題があった。逆にグリッドを小さくすると、位置を細かく指定できるが、計算時間が長くなるという問題があった。
本実施形態では、必要なときだけ細かい探索を行えば良いのでので、経路の細かさと計算時間のトレードオフの問題を解決できる。
本実施形態では、障害物は、停止距離、減速距離の２段階で膨らまされている。しかし、障害物を膨らませる距離は、停止距離、減速距離の２段階ではなく、その他の距離（例えば、減速距離・減速速度が複数段階設定されているので、その中から選ぶ）にしてもよい。
本実施形態では、必要なときだけ細かい探索を行えば良いのでので、経路の細かさと計算時間のトレードオフの問題を解決できる。
本実施形態では、障害物は、停止距離、減速距離の２段階で膨らまされている。しかし、障害物を膨らませる距離は、停止距離、減速距離の２段階ではなく、その他の距離（例えば、減速距離・減速速度が複数段階設定されているので、その中から選ぶ）にしてもよい。
【0105】
２．第２実施形態
第１実施形態ではサブゴールをグリッドに合わせて移動させることで障害物との干渉を避けていたが、サブゴールを作成しない実施形態にも本発明を適用できる。
図２９～図３１を用いて、そのような実施例を第２実施形態として説明する。
図２９は、第２実施形態の矩形領域内経路の作成制御を示すフローチャートである。図３０及び図３１は、第２実施形態のグリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図である。
第１実施形態ではサブゴールをグリッドに合わせて移動させることで障害物との干渉を避けていたが、サブゴールを作成しない実施形態にも本発明を適用できる。
図２９～図３１を用いて、そのような実施例を第２実施形態として説明する。
図２９は、第２実施形態の矩形領域内経路の作成制御を示すフローチャートである。図３０及び図３１は、第２実施形態のグリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図である。
【0106】
ステップＳ３１では、走行領域内経路作成部５５３が、グリッド経路を計画する。
ステップＳ３１の内容は第１実施形態と同じである。
ステップＳ３３では、障害物干渉判定部５５３３及びグリッド選択部５５３４が、障害物干渉チェックを行う。
ステップＳ３４では、走行経路計画部５５３５が、走行経路を計画する。
ステップＳ３１の内容は第１実施形態と同じである。
ステップＳ３３では、障害物干渉判定部５５３３及びグリッド選択部５５３４が、障害物干渉チェックを行う。
ステップＳ３４では、走行経路計画部５５３５が、走行経路を計画する。
【0107】
図１９を用いて、障害物干渉チェックを説明する。図１９は、障害物干渉チェック制御動作を示すフローチャートである。
ステップＳ４１では、図２１に示すように、障害物干渉判定部５５３３が、グローバルマップＧＭ上にある障害物Ｏを第２ボーダーＢ２まで膨張させる。
ステップＳ４１では、図２１に示すように、障害物干渉判定部５５３３が、グローバルマップＧＭ上にある障害物Ｏを第２ボーダーＢ２まで膨張させる。
【0108】
ステップＳ４２では、障害物干渉判定部５５３３が、障害物Ｏが自律走行装置１００に干渉するか否かを判断する。具体的には、標準グリッドＧ１ごとに自律走行装置１００の台車モデルＤＭで干渉するか否かがチェックされる。この場合、自律走行装置１００の姿勢まで考慮される。
図３０では、標準グリッドＧ１ａに台車モデルＤＭを配置すると、障害物Ｏに干渉すると判断される。また、この実施形態では、台車モデルＤＭは、標準グリッドＧ１ｂ、Ｇ１ｃ、Ｇ１ｄにおいても障害物Ｏに干渉する。
干渉がなければプロセスはステップＳ４３に移行し、干渉があればプロセスはステップＳ４５に移行する。
図３０では、標準グリッドＧ１ａに台車モデルＤＭを配置すると、障害物Ｏに干渉すると判断される。また、この実施形態では、台車モデルＤＭは、標準グリッドＧ１ｂ、Ｇ１ｃ、Ｇ１ｄにおいても障害物Ｏに干渉する。
干渉がなければプロセスはステップＳ４３に移行し、干渉があればプロセスはステップＳ４５に移行する。
【0109】
ステップＳ４３では、障害物干渉判定部５５３３が、自律走行装置１００が移動可能か否かを判断する。移動可能であればプロセスは終了し、移動不可能であればプロセスはステップＳ４４に移行する。
ステップＳ４４では、走行経路計画部５５３５が、経路を補正する。
ステップＳ４５では、グリッド選択部５５３４が、障害物Ｏが干渉する標準グリッドＧ１の第１段階分割グリッドＧ２を探索する。
ステップＳ４６では、グリッド選択部５５３４が、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２があったか否かを判断する。不干渉の第１段階分割グリッドＧ２があればプロセスはステップＳ４２に戻り、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２がなければプロセスはステップＳ４７に移行する。
ステップＳ４４では、走行経路計画部５５３５が、経路を補正する。
ステップＳ４５では、グリッド選択部５５３４が、障害物Ｏが干渉する標準グリッドＧ１の第１段階分割グリッドＧ２を探索する。
ステップＳ４６では、グリッド選択部５５３４が、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２があったか否かを判断する。不干渉の第１段階分割グリッドＧ２があればプロセスはステップＳ４２に戻り、不干渉の第１段階分割グリッドＧ２がなければプロセスはステップＳ４７に移行する。
【0110】
ステップＳ４７では、グリッド選択部５５３４が、隣の標準グリッドＧ１の第１段階分割グリッドＧ２の探索を行う。つまり、全ての第１段階分割グリッドＧ２が判定を満たした場合、分割前の標準グリッドＧ１の周囲の標準グリッドＧ１の第１段階分割グリッドＧ２を探索する。その後プロセスはステップＳ４６に戻る。
以上の結果、図３１に示すように、走行経路を構成するサブゴールＳＧが、干渉が生じる標準グリッドＧ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｇ１ｃ、Ｇ１ｄの中心Ｃから、干渉が生じない第１段階分割グリッドＧ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ２ｃ、Ｇ２ｄの中心にずらされる。
以上の結果、図３１に示すように、走行経路を構成するサブゴールＳＧが、干渉が生じる標準グリッドＧ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｇ１ｃ、Ｇ１ｄの中心Ｃから、干渉が生じない第１段階分割グリッドＧ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ２ｃ、Ｇ２ｄの中心にずらされる。
【0111】
なお、第１段階分割グリッドＧ２の探索順番は、どのグリッドにおいても中心Ｃから片側に出て一方側に回るように（中心から遠ざかる渦巻を描くように）設定されている。
この場合、障害物の位置や進行方向を加味してもよい。例えば、障害物の反対側のグリッドを優先的に判断してもよい。また、進行方向の内側のグリッドを優先的に判断してもよい。
この場合、障害物の位置や進行方向を加味してもよい。例えば、障害物の反対側のグリッドを優先的に判断してもよい。また、進行方向の内側のグリッドを優先的に判断してもよい。
【0112】
３．第３実施形態
図３２を用いて、第３実施形態を説明する。図３２は、第３実施形態のグリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図である。
第３実施形態は、第１実施形態又は第２実施形態の一部又は全部に組み合わされて実行される実施形態である。
図３２を用いて、第３実施形態を説明する。図３２は、第３実施形態のグリッドレイヤーとグローバルマップを重ね合わせた状態の部分図である。
第３実施形態は、第１実施形態又は第２実施形態の一部又は全部に組み合わされて実行される実施形態である。
【0113】
第３実施形態では、第１実施形態又は第２実施形態の塗り潰し走行に加えて、図３２に示すように、外周ティーチングのスタート位置から外周を一周する外周経路６１を計画する。これは、グリッド経路ではなく、教示走行時の走行軌跡を基にした自由経路計画である。
実際の走行の順番は、塗り潰しが先で外周が後でもよい。また、外周が先で塗り潰しが後でもよい。
なお、外周経路で塗り残しは削減できるが、その分走行時間が延びることが懸念される。そこで、外周を走る予定のグリッドは，グリッド経路計画の対象外にしてもよい。
実際の走行の順番は、塗り潰しが先で外周が後でもよい。また、外周が先で塗り潰しが後でもよい。
なお、外周経路で塗り残しは削減できるが、その分走行時間が延びることが懸念される。そこで、外周を走る予定のグリッドは，グリッド経路計画の対象外にしてもよい。
【0114】
４．実施形態の共通事項
上記第１～第３実施形態は、下記の構成及び機能を共通に有している。
経路計画装置（例えば、走行領域内経路作成部５５３）は、自律走行台車（例えば、自律走行装置１００）が自律走行する経路を走行に先立って計画する装置であって、記憶部と、グリッド作成部と、走行順番決定部と、障害物干渉判定部と、グリッド選択部と、走行経路計画部と、を備えている。
記憶部（例えば、記憶部５７）は、環境地図（例えば、グローバルマップＧＭ）を記憶する。
グリッド作成部（例えば、グリッド作成部５５３１）は、環境地図において塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画する。
走行順番決定部（例えば、走行順番決定部５５３２）は、走行対象であるグリッドに走行順を決定する。
障害物干渉判定部（例えば、障害物干渉判定部５５３３）は、判定対象のグリッドの代表点を基準に台車モデル（例えば、台車モデルＤＭ）が走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルと環境地図上の障害物が干渉するか否かを判定する。
グリッド選択部（例えば、グリッド選択部５５３４）は、第１サイズのグリッド（例えば、標準グリッドＧ１）において判定を満たす場合、当該第１サイズのグリッドを複数に分割した第２サイズのグリッド（例えば、第１段階分割グリッドＧ２）を判定対象とし、判定を満たさない第２サイズのグリッドを走行対象として選択する。
走行経路計画部（例えば、走行経路計画部５３５５）は、選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する。
この装置では、階層構造のグリッドを用いることで、第１サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車はより障害物の近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
上記第１～第３実施形態は、下記の構成及び機能を共通に有している。
経路計画装置（例えば、走行領域内経路作成部５５３）は、自律走行台車（例えば、自律走行装置１００）が自律走行する経路を走行に先立って計画する装置であって、記憶部と、グリッド作成部と、走行順番決定部と、障害物干渉判定部と、グリッド選択部と、走行経路計画部と、を備えている。
記憶部（例えば、記憶部５７）は、環境地図（例えば、グローバルマップＧＭ）を記憶する。
グリッド作成部（例えば、グリッド作成部５５３１）は、環境地図において塗り潰し走行を行う対象領域を所定サイズのグリッドで区画する。
走行順番決定部（例えば、走行順番決定部５５３２）は、走行対象であるグリッドに走行順を決定する。
障害物干渉判定部（例えば、障害物干渉判定部５５３３）は、判定対象のグリッドの代表点を基準に台車モデル（例えば、台車モデルＤＭ）が走行順に通過すると仮定したときに、当該台車モデルと環境地図上の障害物が干渉するか否かを判定する。
グリッド選択部（例えば、グリッド選択部５５３４）は、第１サイズのグリッド（例えば、標準グリッドＧ１）において判定を満たす場合、当該第１サイズのグリッドを複数に分割した第２サイズのグリッド（例えば、第１段階分割グリッドＧ２）を判定対象とし、判定を満たさない第２サイズのグリッドを走行対象として選択する。
走行経路計画部（例えば、走行経路計画部５３５５）は、選択した走行対象であるグリッドを通る走行経路を計画する。
この装置では、階層構造のグリッドを用いることで、第１サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できない場合でも、それを分割した第２サイズのグリッドでは自律走行台車の走行経路を設定できる場合がある。つまり、自律走行台車はより障害物の近くを走行できるようになり、そのため、塗り残しの少ない塗り潰し経路が得られる。
【0115】
５．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
自律走行装置１００は、自律的に清掃作業を実行する清掃機以外の走行装置であってもよい。例えば、自律走行装置１００は、宣伝用ロボッ卜であってもよい。
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
自律走行装置１００は、自律的に清掃作業を実行する清掃機以外の走行装置であってもよい。例えば、自律走行装置１００は、宣伝用ロボッ卜であってもよい。
【0116】
その他、自律走行装置１００は、自律的に走行するための走行部（とそれを制御する制御部）のみにて構成されていてもよい。この場合は、例えば、当該自律走行装置と、所望の機能を発揮するためのロボッ卜システムと、を組み合わせて、所望の機能を有するロボッ卜（装置）を構成できる。
自律走行装置１００が清掃作業を自律的に行う装置以外である場合には、走行スケジュール５００には、清掃条件が記憶されない。または、清掃条件に代えて、自律走行装置１００の用途に応じた制御に関する情報が記憶されていてもよい。
自律走行装置１００が清掃作業を自律的に行う装置以外である場合には、走行スケジュール５００には、清掃条件が記憶されない。または、清掃条件に代えて、自律走行装置１００の用途に応じた制御に関する情報が記憶されていてもよい。
【0117】
位置推定部５５５５は、前方検出器５５５１ａ、後方検出器５５５１ｂから得られた情報のみを用いて、レーザオドメ卜リによる位置推定により走行部１の位置推定を実行してもよい。レーザオドメ卜リによる位置推定方法としては、例えば、ＩＣＰ（ｌｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ）法などがある。
例えば、床面Ｆと主輪１３との間の滑りが少ない場合、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂにより得られる情報から十分な地図情報が得られない場合などには、位置推定部５５５５は、走行モータ１１の回転量のみに基づいて、走行部１の位置推定を行ってもよい。
例えば、床面Ｆと主輪１３との間の滑りが少ない場合、前方検出器５５５１ａ及び後方検出器５５５１ｂにより得られる情報から十分な地図情報が得られない場合などには、位置推定部５５５５は、走行モータ１１の回転量のみに基づいて、走行部１の位置推定を行ってもよい。
【0118】
第１実施形態における衝突判定ステップは省略してもよい。
第１実施形態ではグリッドレイヤーは３層であったが、２層でもよいし、４層以上でもよい。
第１実施形態ではグリッドレイヤーは環境地図とは別のレイヤーであったが、両者を一体として管理してもよい。
第１実施形態のグリッド分割数は３×３の９個であったが、特に限定されない。
第１実施形態ではグリッドレイヤーは３層であったが、２層でもよいし、４層以上でもよい。
第１実施形態ではグリッドレイヤーは環境地図とは別のレイヤーであったが、両者を一体として管理してもよい。
第１実施形態のグリッド分割数は３×３の９個であったが、特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【0119】
本発明は、走行環境を自律的に走行する自律走行装置の走行経路を計画する経路計画装置、経路計画方法及び自律走行台車に広く適用できる。
【符号の説明】
【0120】
１ ：走行部
３ ：清掃部
５ ：制御部
７ ：走行経路教示部
８ ：取付部材
９ ：設定部
１０ ：自律走行台車
１１ ：走行モータ
１３ ：主輪
３１ ：洗浄液吐出口
３３ ：スキージ
３５ ：洗浄用部材
５１ ：清掃制御部
５３ ：走行制御部
５５ ：制御統括部
５７ ：記憶部
７１ａ ：ハンドル
７１ｂ ：ハンドル
７３ ：筐体
７５ ：走行制御指令算出部
９１ ：切替部
９２ ：手動操作記憶スイッチ
９３ ：設定操作部
９４ ：設定変換部
９５ ：ディスプレイ
９６ ：清掃条件教示部
９７ ：清掃制御指令算出部
１００ ：自律走行装置
１１１ ：エンコーダ
３１１ ：洗浄液供給タンク
３１３ ：洗浄液供給ポンプ
３３１ ：吸引モータ
３５１ ：洗浄用部材回転モータ
５００ ：走行スケジュール
５３１ ：走行切替部
５３３ ：モータ制御部
５５１ ：走行領域取得部
５５３ ：走行領域内経路作成部
５５５ ：ＳＬＡＭ部
５５７ ：走行再現部
５５３１ ：グリッド作成部
５５３１ａ ：衝突判定部
５５３２ ：走行順番決定部
５５３３ ：障害物干渉判定部
５５３４ ：グリッド選択部
５５３５ ：走行経路計画部
５５５１ａ ：前方検出器
５５５１ｂ ：後方検出器
５５５３ ：地図作成部
５５５５ ：位置推定部
５５５７ ：経過時間決定部
Ｂ ：本体
ＤＭ ：台車モデル
Ｆ ：床面
Ｇ１ ：標準グリッド
Ｇ２ ：第１段階分割グリッド
Ｇ３ ：第２段階分割グリッド
ＧＬ ：グリッドレイヤー
ＧＭ ：グローバルマップ
Ｏ ：障害物
３ ：清掃部
５ ：制御部
７ ：走行経路教示部
８ ：取付部材
９ ：設定部
１０ ：自律走行台車
１１ ：走行モータ
１３ ：主輪
３１ ：洗浄液吐出口
３３ ：スキージ
３５ ：洗浄用部材
５１ ：清掃制御部
５３ ：走行制御部
５５ ：制御統括部
５７ ：記憶部
７１ａ ：ハンドル
７１ｂ ：ハンドル
７３ ：筐体
７５ ：走行制御指令算出部
９１ ：切替部
９２ ：手動操作記憶スイッチ
９３ ：設定操作部
９４ ：設定変換部
９５ ：ディスプレイ
９６ ：清掃条件教示部
９７ ：清掃制御指令算出部
１００ ：自律走行装置
１１１ ：エンコーダ
３１１ ：洗浄液供給タンク
３１３ ：洗浄液供給ポンプ
３３１ ：吸引モータ
３５１ ：洗浄用部材回転モータ
５００ ：走行スケジュール
５３１ ：走行切替部
５３３ ：モータ制御部
５５１ ：走行領域取得部
５５３ ：走行領域内経路作成部
５５５ ：ＳＬＡＭ部
５５７ ：走行再現部
５５３１ ：グリッド作成部
５５３１ａ ：衝突判定部
５５３２ ：走行順番決定部
５５３３ ：障害物干渉判定部
５５３４ ：グリッド選択部
５５３５ ：走行経路計画部
５５５１ａ ：前方検出器
５５５１ｂ ：後方検出器
５５５３ ：地図作成部
５５５５ ：位置推定部
５５５７ ：経過時間決定部
Ｂ ：本体
ＤＭ ：台車モデル
Ｆ ：床面
Ｇ１ ：標準グリッド
Ｇ２ ：第１段階分割グリッド
Ｇ３ ：第２段階分割グリッド
ＧＬ ：グリッドレイヤー
ＧＭ ：グローバルマップ
Ｏ ：障害物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】