特許 7644174 地図生成装置、地図生成方法、及び、地図生成プログラム

(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】2025-03-03

(45)【発行日】2025-03-11

(54)【発明の名称】地図生成装置、地図生成方法、及び、地図生成プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/43 20240101AFI20250304BHJP

【ＦＩ】

G05D1/43

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023102047

(22)【出願日】2023-06-21

(65)【公開番号】P2024049317

(43)【公開日】2024-04-09

【審査請求日】2023-06-21

(31)【優先権主張番号】P 2022154701

(32)【優先日】2022-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 西日本電信電話株式会社が、ウェブサイトの掲載日令和４年７月２１日ウェブサイトのアドレスｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｔｔ－ｗｅｓｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／２２０７／２２０７２１ａ．ｈｔｍｌで公開されている西日本電信電話株式会社のウェブサイトにて、石原達也、松本晃輔、本田新九郎及び仁木智子が発明した地図生成装置、地図生成方法、及び、地図生成プログラムについて公開した。

(73)【特許権者】

【識別番号】399041158

【氏名又は名称】西日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】石原 達也

(72)【発明者】

【氏名】松本 晃輔

(72)【発明者】

【氏名】本田 新九郎

(72)【発明者】

【氏名】仁木 智子

【審査官】神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５６５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１２９７１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／００－１／８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３次元地図内の空間を高さ方向で複数の分割空間に分割する空間分割部と、
前記分割空間毎に分割空間内の障害物を判定する障害物判定部と、
各分割空間内の障害物を高さ方向で２次元に圧縮し、圧縮した２次元障害物を含む複数の圧縮分割空間を生成する分割空間圧縮部と、
圧縮分割空間内の２次元障害物の時間的な繋がりの有無を基に、各圧縮分割空間内の２次元障害物の障害物としての真偽を確定する障害物確定部と、
前記複数の圧縮分割空間のうち任意の高さの幅に対応する１つ以上の圧縮分割空間を高さ方向で組み合わせ、組み合わせた圧縮分割空間を２次元地図として生成する２次元地図生成部と、を備え、
前記障害物確定部は、
時刻の異なる同じ高さの複数の圧縮分割空間のうち同一位置においていずれかの圧縮分割空間にのみ含まれる２次元障害物を偽障害物として確定し、
前記２次元地図生成部は、
障害物の真偽の確定結果を反映した前記２次元地図を生成する
地図生成装置。

【請求項2】

前記障害物確定部は、
前記複数の圧縮分割空間の２次元障害物の高さ方向での空間的な繋がりの有無を基に、各圧縮分割空間内の２次元障害物の障害物としての真偽を確定する請求項１に記載の地図生成装置。

【請求項3】

前記障害物確定部は、
高さ方向に位置する複数の圧縮分割空間のうち中層の圧縮分割空間にのみ含まれる２次元障害物を偽障害物として確定する請求項１に記載の地図生成装置。

【請求項4】

前記２次元地図生成部は、
所定の移動型機械に適した高さの幅に対応する１つ以上の圧縮分割空間を組み合わせた前記２次元地図を生成する請求項１に記載の地図生成装置。

【請求項5】

前記２次元地図生成部は、
所定の移動型機械の大きさ又は移動量を基に前記１つ以上の圧縮分割空間に含まれる２次元障害物のエリアを拡張する請求項１に記載の地図生成装置。

【請求項6】

地図生成装置で行う地図生成方法において、
３次元地図内の空間を高さ方向で複数の分割空間に分割する第１のステップと、
前記分割空間毎に分割空間内の障害物を判定する第２のステップと、
各分割空間内の障害物を高さ方向で２次元に圧縮し、圧縮した２次元障害物を含む複数の圧縮分割空間を生成する第３のステップと、
圧縮分割空間内の２次元障害物の時間的な繋がりの有無を基に、各圧縮分割空間内の２次元障害物の障害物としての真偽を確定する第４のステップと、
前記複数の圧縮分割空間のうち任意の高さの幅に対応する１つ以上の圧縮分割空間を高さ方向で組み合わせ、組み合わせた圧縮分割空間を２次元地図として生成する第５のステップと、を行い、
前記第４のステップでは、
時刻の異なる同じ高さの複数の圧縮分割空間のうち同一位置においていずれかの圧縮分割空間にのみ含まれる２次元障害物を偽障害物として確定し、
前記第５のステップでは、
障害物の真偽の確定結果を反映した前記２次元地図を生成する
地図生成方法。

【請求項7】

請求項１に記載の地図生成装置としてコンピュータを機能させる地図生成プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地図生成装置、地図生成方法、及び、地図生成プログラムに関する。特に、３次元地図より２次元地図を生成する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、移動ロボットからランドマークの形状的特徴を取得し、取得した形状的特徴の３次元座標を画像に投影することにより、３次元座標に対して相対的な２次元座標を算出する技術を開示する（段落［００２０］参照）。

【0003】

特許文献２は、外界の環境情報に基づき、移動ロボットが高速で移動する場合には領域が大きく解像度が低い２次元地図を生成し、移動ロボットが低速で移動する場合には領域が小さく解像度が高い２次元地図を生成する技術を開示する（段落［００１８］－段落［００２３］参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－５７３１２号公報

【文献】特開２０２０－８７２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１は、座標系を変換する技術にすぎず、生成された２次元地図は移動ロボットや内蔵カメラの位置や姿勢等、使用する移動ロボットの仕様に依存するため、その２次元地図を仕様の異なる他の移動ロボットに適用できず、その２次元地図を使用しても他の移動ロボットでは柔軟に障害物を判定できないという課題があった。

【0006】

また、引用文献２は、移動ロボットの移動速度の相違に応じて相異なる領域及び解像度を有する２次元地図を生成する技術にすぎず、生成された２次元地図は使用する移動ロボットの移動速度に影響を受けているため、特許文献１に対する課題と同様の課題があった。

【0007】

特に、市中の移動ロボットに搭載されたセンサは２次元計測センサが多く、２次元計測センサでは移動ロボットの走査面と異なる高さの障害物（例えば、センサの搭載位置よりも上方や下方の障害物）を検知できないため、計測困難な障害物により移動ロボットが座礁等して移動困難になる場合があった。

【0008】

この点、引用文献２は、ＬｉＤＡＲセンサを用いて外界を３次元で観測し、観測した結果を基に外界地図を生成している（段落［００３２］－段落［００３６］参照）。しかしながら、ＬｉＤＡＲセンサの観測結果にはノイズが含まれることが多いため、障害物を正確に反映した２次元地図を生成できないという課題もあった。

【0009】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、２次元地図を用いて走行する移動ロボット等の移動型機械に対し、移動型機械の仕様に依存せず、かつ、２次元計測センサでは計測困難な範囲の障害物情報を反映した２次元地図を生成可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様の地図生成装置は、３次元地図内の空間を高さ方向で複数の分割空間に分割する空間分割部と、前記分割空間毎に分割空間内の障害物を判定する障害物判定部と、各分割空間内の障害物を高さ方向で２次元に圧縮し、圧縮した２次元障害物を含む複数の圧縮分割空間を生成する分割空間圧縮部と、前記複数の圧縮分割空間のうち任意の高さの幅に対応する１つ以上の圧縮分割空間を高さ方向で組み合わせ、組み合わせた圧縮分割空間を２次元地図として生成する２次元地図生成部と、を備える。

【0011】

本発明の一態様の地図生成方法は、地図生成装置で行う地図生成方法において、３次元地図内の空間を高さ方向で複数の分割空間に分割し、前記分割空間毎に分割空間内の障害物を判定し、各分割空間内の障害物を高さ方向で２次元に圧縮し、圧縮した２次元障害物を含む複数の圧縮分割空間を生成し、前記複数の圧縮分割空間のうち任意の高さの幅に対応する１つ以上の圧縮分割空間を高さ方向で組み合わせ、組み合わせた圧縮分割空間を２次元地図として生成する。

【0012】

本発明の一態様の地図生成プログラムは、上記地図生成装置としてコンピュータを機能させる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、２次元地図を用いて走行する移動ロボット等の移動型機械に対し、移動型機械の仕様に依存せず、かつ、２次元計測センサでは計測困難な範囲の障害物情報を反映した２次元地図を生成可能な技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、地図生成システムの構成例を示す図である。

【図2】図２は、地図生成システムの処理の流れを示すシーケンス図である。

【図3】図３は、３次元地図の生成例を示す図である。

【図4】図４は、３次元地図の分割例を示す図である。

【図5】図５は、分割空間の圧縮例を示す図である。

【図6】図６は、２次元地図の生成例を示す図である。

【図7】図７は、ステップＳ１０９の処理の流れを示すフロー図である。

【図8】図８は、圧縮分割空間のｘ－ｙ平面に対する処理対称点の位置関係を示す図である。

【図9】図９は、判定領域の形成例を示す図である。

【図10】図１０は、空間的な繋がりに基づく障害物とノイズの確定例を示す図である。

【図11】図１１は、時間的な繋がりに基づく障害物とノイズの確定例を示す図である。

【図12】図１２は、地図生成システムの構成例を示す図である。

【図13】図１３は、地図生成システムの処理の流れを示すシーケンス図である。

【図14】図１４は、共通地図の生成例を示す図である。

【図15】図１５は、共通地図のスライス例を示す図である。

【図16】図１６は、共通地図の圧縮例を示す図である。

【図17】図１７は、障害物エリアの拡張例を示す図である。

【図18】図１８は、障害物エリアの拡張例を示す図である。

【図19】図１９は、２次元地図の合成例を示す図である。

【図20】図２０は、２次元地図の配信例を示す図である。

【図21】図２１は、地図生成装置のハードウェア構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施する一実施形態について図面を用いて説明する。

【0016】

［発明の概要］
本発明は、３次元地図より２次元地図を生成する技術であり、３次元地図を２次元地図に変換する技術である。そして、本発明は、２次元地図を用いて走行する移動ロボット等の移動型機械に対し、移動型機械の仕様に依存せず、かつ、２次元計測センサでは計測困難な範囲の障害物情報を正確に反映した２次元地図を生成可能な技術を提供することを目的とする。

【0017】

上記本発明の目的を達成するため、本発明は、３次元地図内の３次元空間を複数の空間に分割し、分割空間毎に障害物を判定し、判定した障害物を２次元に圧縮し、圧縮した２次元障害物を含む圧縮分割空間を１つ以上組み合わせて２次元地図として生成する。

【0018】

本発明によれば、３次元空間の分割、分割空間毎の障害物の判定、障害物の圧縮といった、移動型機械の位置や姿勢を問わず任意の３次元地図に適用可能な処理で２次元地図を生成するので、移動型機械の仕様に依存せず、かつ、２次元計測センサでは計測困難な範囲の障害物情報を反映した２次元地図を生成できる。

【0019】

また、本発明は、障害物を判定する際に、分割空間の空間的な繋がりと、分割空間の時間的な繋がりと、を考慮して、障害物がノイズか否かを判断する。

【0020】

本発明によれば、分割空間の空間的な繋がりと、分割空間の時間的な繋がりと、を考慮して、障害物がノイズか否かを判断するので、障害物情報を正確に反映した２次元地図を生成できる。

【0021】

［第１実施形態］
［地図生成システムの構成］
図１は、本実施形態に係る地図生成システムの構成例を示す図である。地図生成システム１は、３次元地図より２次元地図を生成する地図生成装置１０と、３次元空間を計測するセンサ装置２０と、各種情報を入力するための入力端末３０と、２次元地図を用いて走行する移動ロボット４０と、を備える。それら地図生成システム１の構成物は、通信ネットワークＮＴを介して相互通信可能である。

【0022】

［地図生成装置］
地図生成装置１０は、センサ情報取得部１０１と、入力情報受付部１０２と、３次元地図生成部１０３と、空間分割部１０４と、障害物判定部１０５と、分割空間圧縮部１０６と、障害物確定部１０７と、２次元地図生成部１０８と、フォーマット変換部１０９と、地図情報配信部１１０と、データ記憶部１１１と、を備える。

【0023】

センサ情報取得部１０１は、センサ装置２０から、外界の３次元地図を生成するために必要なセンサ情報を取得する機能を備える。センサ情報とは、例えば、外界に存在する物体の外観形状を点群で捉えた点群情報、外界を撮像した画像情報や映像情報である。

【0024】

入力情報受付部１０２は、入力端末３０から、３次元地図を２次元地図に変換するために必要な入力情報を受け付ける機能を備える。入力情報とは、例えば、分割空間の高さ、空間分割数、移動ロボット４０に適した３次元空間の高さの幅である。

【0025】

３次元地図生成部１０３は、センサ情報取得部１０１により取得されたセンサ情報を用いて、上記外界に係る３次元地図を生成する機能を備える。

【0026】

空間分割部１０４は、３次元地図生成部１０３により生成された３次元地図を用いて上記外界の３次元空間を生成し、生成した３次元空間を高さ方向で複数の分割空間に分割する機能を備える。

【0027】

障害物判定部１０５は、空間分割部１０４により分割された複数の分割空間について、分割空間毎に分割空間内の障害物を判定する機能を備える。

【0028】

分割空間圧縮部１０６は、障害物判定部１０５により判定された各分割空間内の障害物を高さ方向で２次元に圧縮し、圧縮した２次元障害物を含む複数の圧縮分割空間を生成する機能を備える。

【0029】

障害物確定部１０７は、分割空間圧縮部１０６により生成された複数の圧縮分割空間を用いて、各圧縮分割空間内の２次元障害物の高さ方向での空間的な繋がりの有無と、圧縮分割空間内の２次元障害物の時間的な繋がりの有無とを基に、各圧縮分割空間内の２次元障害物の障害物としての真偽を確定する機能を備える。

【0030】

例えば、障害物確定部１０７は、複数の圧縮分割空間のうち中層の圧縮分割空間にのみ含まれる２次元障害物を偽障害物（例えば、ノイズ）として確定する。例えば、障害物確定部１０７は、時刻の異なる複数の圧縮分割空間のうち同一位置においていずれかの圧縮分割空間にのみ含まれる２次元障害物を偽障害物として確定する。

【0031】

２次元地図生成部１０８は、障害物確定部１０７により確定された障害物としての真偽の確定結果を基に、障害物の真偽の確定結果を反映した１つ以上の圧縮分割空間を高さ方向で組み合わせ、組み合わせた圧縮分割空間を２次元地図として生成する機能を備える。

【0032】

例えば、２次元地図生成部１０８は、移動ロボット４０に適した高さの幅に対応する１つ以上の圧縮分割空間を組み合せた２次元地図を生成する。２次元地図生成部１０８は、複数の圧縮分割空間のうち任意の高さの幅に対応する１つ以上の圧縮分割空間を組み合せた２次元地図を生成する。

【0033】

フォーマット変換部１０９は、２次元地図生成部１０８により生成された２次元地図のフォーマットを移動ロボット４０のフォーマットに変換する機能を備える。

【0034】

地図情報配信部１１０は、フォーマット変換部１０９により変換されたフォーマット変換後の２次元地図を移動ロボット４０へ配信する機能を備える。

【0035】

データ記憶部１１１は、地図生成装置１０の上記各機能部が取得や生成等した各種情報、各種データ、各種中間物、各処理結果等を読み出し可能に記憶する機能を備える。

【0036】

［センサ装置］
センサ装置２０は、外界や外界に存在する物体を計測や撮像等する装置である。例えば、センサ装置２０は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）センサ、ＲＡＤＡＲ（Radio Detecting And Ranging）センサ、ＲＧＢカメラ、赤外線カメラ、深度カメラである。

【0037】

［入力端末］
入力端末３０は、３次元地図を２次元地図に変換するために必要な入力情報を入力するための端末である。例えば、入力端末３０は、タブレット端末、スマートフォン端末、パーソナルコンピュータである。ウェブブラウザ機能、通信機能、入力機能等を含む。

【0038】

［移動ロボット］
移動ロボット４０は、２次元地図を用いて走行する移動型機械の例である。移動型機械とは、例えば、倉庫内で商品棚の商品を指定位置まで搬送する搬送ロボット、レストランで注文メニューを厨房から座席まで配達する配達ロボットである。その他、オフィスを清掃する清掃ロボット、建物を警備する警備ロボット等も考えられる。移動型機械は、２次元地図を用いて走行する移動型機械であればよいが、ドローンや自動車等も含み得る。

【0039】

［地図生成装置とセンサ装置と移動ロボットの位置及び位置的関係］
地図生成装置１０は、移動ロボット４０内に配置されていてもよいし、クラウド内に配置されていてもよい。センサ装置２０は、移動ロボット４０に内蔵されていてもよいし、移動ロボット４０に外付けされていてもよいし、入力端末３０に配置されていてもよいし、対象環境の内外に固定設置されていてもよい。移動ロボット４０は、地図生成装置１０とセンサ装置２０や入力端末３０を含んで構成されていてもよい。

【0040】

［システムの動作］
次に、図２を参照して地図生成システム１の動作例を説明する。図２は、地図生成システム１の処理の流れを示すシーケンス図である。なお、センサ装置２０は、移動ロボット４０に搭載され、計測対象である対象外界を計測したものとする。

【0041】

まず、地図生成装置１０のセンサ情報取得部１０１は、センサ装置２０から対象外界の３次元地図を生成するために必要なセンサ情報を取得する（ステップＳ１０１）。

【0042】

例えば、センサ情報取得部１０１は、３次元ＬｉＤＡＲにより計測された対象空間内の物体の外観形状を示す点群情報、ＲＧＢカメラにより撮影された対象空間の画像情報や映像情報を取得する。

【0043】

次に、地図生成装置１０の３次元地図生成部１０３は、上記センサ情報を用いて上記対象外界の３次元地図を生成する（ステップＳ１０２）。

【0044】

例えば、３次元地図生成部１０３は、対象外界の画像情報を下地とし、対象外界内の物体の点群情報を基に、対象外界内の物体情報を含む３次元地図を生成する。このとき、３次元地図生成部１０３は、３次元ＬｉＤＡＲによる計測結果に対してＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）等の技術を活用してもよい。

【0045】

ここで、対象外界の３次元地図の生成例を図３に示す。例えば、４本脚のデスク５１、デスク５１の下に敷かれたデスクマット５２、デスク５１の隣に置かれたごみ箱５３、デスク５１の天板からデスクマット５２にまで垂れ下がるケーブル５４、不明物体５５を含む３次元地図ＭＡＰ（１）が生成される。

【0046】

なお、ステップＳ１０２を含む以降の処理は、地図生成装置１０を備えた移動ロボット４０内で実行してもよいし、センサ情報をクラウドにアップロードして当該クラウド内で実行してもよい。

【0047】

次に、ユーザは、３次元地図内の３次元空間を分割するための分割空間の高さＨを入力端末３０に入力する（ステップＳ１０３）。このとき、ユーザは、分割空間の高さＨに代えて、空間分割数Ｎを入力してもよい。

【0048】

次に、入力端末３０は、ユーザにより入力された分割空間の高さＨ又は空間分割数Ｎを地図生成装置１０へ送信する（ステップＳ１０４）。

【0049】

次に、地図生成装置１０の入力情報受付部１０２は、入力端末３０から送信された分割空間の高さＨ又は空間分割数Ｎを受け付け、地図生成装置１０の空間分割部１０４は、受け付けた分割空間の高さＨ又は空間分割数Ｎで３次元地図内の３次元空間を分割する（ステップＳ１０５）。

【0050】

ここで、図３に示した３次元地図ＭＡＰ（１）の分割例を図４に示す。例えば、空間分割部１０４は、３次元地図ＭＡＰ（１）の最下面から最上面をｚ軸の高さ方向でＨｃｍ毎にスライスし、Ｈｃｍの高さを有する分割空間Ｒ（０）～分割空間Ｒ（３）を形成する。

【0051】

このとき、空間分割部１０４は、上下に隣接する２つの分割空間において、互いの一部が高さＭｃｍで重畳するようにしてもよいし、重畳しないようにしてもよい。なお、高さＨ、Ｍは、対象外界毎や分割空間毎に変更可能である。

【0052】

一方、入力端末３０から空間分割数Ｎが送信されていた場合には、空間分割部１０４は、３次元地図ＭＡＰ（１）の最下面から最上面を空間分割数Ｎでスライスする。

【0053】

次に、地図生成装置１０の障害物判定部１０５は、分割空間Ｒ（ｉ）のｉに‘０’の初期値を代入し、分割空間Ｒ（ｉ）のｉが空間分割数Ｎと一致するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

【0054】

分割空間Ｒ（ｉ）のｉが空間分割数Ｎと一致しない場合、地図生成装置１０の障害物判定部１０５は、分割空間Ｒ（ｉ）内の障害物を判定し（ステップＳ１０７）、分割空間圧縮部１０６は、判定した障害物及び分割空間Ｒ（ｉ）を２次元情報に圧縮する（ステップＳ１０８）。

【0055】

障害物の判定方法については、任意の判定方法を活用できる。例えば、縦５ｃｍ×横５ｃｍ×高さＨｃｍの特定空間の中で物体の体積が一定以上の占有率を占める場合に、その特定空間を障害物として判定する。

【0056】

ここで、２次元情報に圧縮した障害物情報を持つ分割空間の圧縮例を図５に示す。分割空間Ｒ（０）を圧縮した圧縮分割空間Ｒ’（０）には、デスク５１の４本脚に相当する２次元障害物５１’、デスクマット５２に相当する２次元障害物５２’、ごみ箱５３に相当する２次元障害物５３’、ケーブル５４に相当する２次元障害物５４’が含まれる。

【0057】

その後、地図生成装置１０の障害物判定部１０５は、ｉをインクリメントし、分割空間Ｒ（ｉ）のｉが空間分割数Ｎと一致するまでステップＳ１０７～ステップＳ１０８を繰り返し実行する。

【0058】

その結果、図５に示したように、分割空間Ｒ（１）～分割空間Ｒ（３）についても圧縮分割空間Ｒ’（１）～圧縮分割空間Ｒ’（３）を得る。

【0059】

分割空間Ｒ（１）を圧縮した圧縮分割空間Ｒ’（１）には、デスク５１の４本脚に相当する２次元障害物５１’、ごみ箱５３に相当する２次元障害物５３’、ケーブル５４に相当する２次元障害物５４’、不明物体５５に相当する２次元障害物５５’が含まれる。

【0060】

分割空間Ｒ（２）を圧縮した圧縮分割空間Ｒ’（２）には、デスク５１の４本脚に相当する２次元障害物５１’、ケーブル５４に相当する２次元障害物５４’、不明物体５５に相当する２次元障害物５５’が含まれる。

【0061】

分割空間Ｒ（３）を圧縮した圧縮分割空間Ｒ’（３）には、デスク５１の天板に相当する２次元障害物５１’、ケーブル５４に相当する２次元障害物５４’が含まれる。

【0062】

続いて、分割空間Ｒ（ｉ）のｉが空間分割数Ｎと一致すると、地図生成装置１０の障害物確定部１０７は、各圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の２次元障害物の高さ方向での空間的な繋がりの有無と、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の２次元障害物の時間的な繋がりの有無と、を考慮して、各圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の２次元障害物を確定する（ステップＳ１０９）。この処理は、後述する。

【0063】

次に、ユーザは、移動ロボット４０に対して配信したい高さ空間の最下面の高さＡと最上面の高さＢを入力端末３０に入力する（ステップＳ１１０）。

【0064】

この高さＡ、Ｂは、移動ロボット４０にとって適した高さの幅に対応する。例えば、移動ロボット４０の高さが２０ｃｍであれば、ユーザはＡ＝０ｃｍ、Ｂ＝２０ｃｍを入力する。一般に、移動ロボット４０が地上を走行する場合にはＡ＝０ｃｍであるが、空中を走行する場合にはＡ＝０ｃｍになるとは限らない。

【0065】

次に、入力端末３０は、ユーザにより入力された最下面の高さＡと最上面の高さＢを地図生成装置１０へ送信する（ステップＳ１１１）。

【0066】

次に、地図生成装置１０の２次元地図生成部１０８は、最下面の高さＡと最上面の高さＢとの間に含まれる圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）の２次元障害物を集約することにより、移動ロボット４０に対応する２次元地図を生成する（ステップＳ１１２）。

【0067】

例えば、分割空間の高さＨ＝３ｃｍかつ上下で隣り合う互いの分割空間は重畳しない（Ｍ＝０ｃｍ）とし、Ａ＝０ｃｍ、Ｂ＝３ｃｍとした場合、図６に示すように圧縮分割空間Ｒ’（０）のみからなる２次元地図ＭＡＰ（２）が生成される。その他、Ａ＝３ｃｍ、Ｂ＝９ｃｍである場合には、圧縮分割空間Ｒ’（１）と圧縮分割空間Ｒ’（２）とを高さ方向で重ね合わせた２次元地図ＭＡＰ（２）が生成される。

【0068】

次に、ユーザは、移動ロボット４０の仕様とアドレスを入力端末３０に入力する（ステップＳ１１３）。

【0069】

次に、入力端末３０は、ユーザにより入力された移動ロボット４０の仕様とアドレスを地図生成装置１０へ送信する（ステップＳ１１４）。

【0070】

次に、地図生成装置１０のフォーマット変換部１０９は、２次元地図のフォーマットを移動ロボット４０の仕様（通信プロトコル、データフォーマット等）に合うように変換する（ステップＳ１１５）。

【0071】

最後に、地図生成装置１０の地図情報配信部１１０は、フォーマット変換後の２次元地図を移動ロボット４０へ配信する（ステップＳ１１６）。

【0072】

（変形例）
上記地図生成システム１の動作及び処理順序は、一例である。例えば、ユーザの動作に関するステップＳ１０３、ステップＳ１０４、ステップＳ１１０、ステップＳ１１１、ステップＳ１１３、ステップＳ１１４は、ステップＳ１０１よりも前に実行してもよい。これにより、地図生成装置１０において、入力端末３０からのデータ受信待ち時間を省略でき、２次元地図を効率的かつ迅速に生成できる。

【0073】

（変形例）
ユーザが入力する各種情報や各種データについては、地図生成装置１０のデータ記憶部１１に予め格納しておき、地図生成装置１０が処理を進める毎にデータ記憶部１１から必要な情報を逐次読み出して処理するようにしてもよい。これにより、地図生成装置１０において、入力端末３０からのデータ受信待ち時間を省略でき、２次元地図を効率的かつ迅速に生成できる。

【0074】

［ステップＳ１０９の動作］
次に、図７を参照して図２に示したステップＳ１０９の動作を詳述する。図７は、ステップＳ１０９の処理の流れを示すフロー図である。

【0075】

ここでは、ｘ－ｙ平面からなる圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）のｘ軸の中でｘ＋１番目に小さく及びｙ軸の中でｙ＋１番目に小さい点を処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）（但し、ｘ，ｙは負でない整数）と定義する。このとき、処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）のｘ座標をｘ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}と表現し、ｙ座標をｙ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}と表現する。例えば、図８に例示するように、Ｐ（０，０）のｘ座標はｘ_{Ｐ（０，０）}＝０．３２となり、ｙ座標はｙ_{Ｐ（０，０）}＝－０．１２となる。

【0076】

また、ここでは、２次元障害物の空間的又は時間的な繋がりの有無を判定するために判定領域を用い、その判定領域の大きさを形成するための変数ａ，ｂ（但し、ａ，ｂは正の実数）を事前に設定する。

【0077】

まず、障害物確定部１０７は、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）のｉに‘０’の初期値を代入し、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）の処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）のｘ及びｙに‘０’の初期値を代入する（ステップＳ１０９－１）。このとき、障害物確定部１０７は、２次元障害物のある処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）の最小値から処理を開始してもよい。

【0078】

次に、障害物確定部１０７は、処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）に２次元対象物があるか否かを判定する（ステップＳ１０９－２）。そして、処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）に２次元対象物がある場合には、ステップＳ１０９－３へ進み、処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）に２次元対象物がない場合には、ステップＳ１０９－３及びステップＳ１０９－４をスキップしてステップＳ１０９－５へ進む。

【0079】

次に、処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）に２次元対象物がある場合には、障害物確定部１０７は、上下に隣接する２つの圧縮分割空間Ｒ’（ｉ－１）、Ｒ’（ｉ＋１）において、（ｘ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}－ａ，ｙ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}－ｂ）と（ｘ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}＋ａ，ｙ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}＋ｂ）を対角線とする四角形の判定領域内に２次元障害物があるか否かを判定する（ステップＳ１０９－３）。

【0080】

ここで、判定領域内に障害物がある例を図９に示す。判定領域は、図中中段の圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）上で選択されていた処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）を変数ａ、ｂの縦横サイズで一回り大きくした四角形の判定領域ＡＲとして定義される。圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）には、ケーブル５４に相当する２次元障害物５４’が含まれ、図中上段下段の各圧縮分割空間Ｒ’（ｉ―１）、Ｒ’（ｉ＋１）にも、判定領域ＡＲ内に２次元障害物５４’が含まれている様子が示されている。

【0081】

次に、上下に隣接する２つの分割空間Ｒ’（ｉ－１）、Ｒ’（ｉ＋１）において、それぞれの判定領域ＡＲ内に２次元障害物がある場合には、障害物確定部１０７は、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）上で選択していた処理対象点Ｐ（ｘ，ｙ）の２次元障害物を、２つの分割空間Ｒ’（ｉ－１）、Ｒ’（ｉ＋１）で判定された２次元障害物との連結物体であると判定する（ステップＳ１０９－４）。

【0082】

なお、障害物確定部１０７は、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）が最下面である場合には、上側にのみ隣接する圧縮分割空間Ｒ’（ｉ＋１）との間で２次元障害物の有無や連結物体の認定を判定する。また、障害物確定部１０７は、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）が最上面の場合には、下側にのみ隣接する圧縮分割空間Ｒ’（ｉ―１）との間で２次元障害物の有無や連結物体の認定を判定する。

【0083】

一方、上下に隣接する２つの分割空間Ｒ’（ｉ－１）、Ｒ’（ｉ＋１）において、それぞれの判定領域ＡＲ内に２次元障害物がない場合には、障害物確定部１０７は、ステップＳ１０９－４を実行しない。

【0084】

次に、障害物確定部１０７は、現在のｘ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}値が、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）でのｘ軸方向の最大値Ｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０９－５）。現在のｘ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}値が最大値Ｘよりも大きくない場合には、障害物確定部１０７は、ｘ値をインクリメントしてステップＳ１０９－２に戻る。ステップＳ１０９－２～ステップＳ１０９－５を繰り返することにより、ｙ軸方向で０行目の全ての処理対象点Ｐが走査される。

【0085】

一方、現在のｘ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}値が最大値Ｘよりも大きい場合には、障害物確定部１０７は、現在のｙ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}値が、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）でのｙ軸方向の最大値Ｙよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０９－６）。現在のｙ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}値が最大値Ｙよりも大きくない場合には、障害物確定部１０７は、ｙ値をインクリメントしてステップＳ１０９－２に戻る。ステップＳ１０９－２～ステップＳ１０９－６を繰り返することにより、ｙ軸方向で全ての行の全ての処理対象点Ｐが走査される。

【0086】

一方、現在のｙ_{Ｐ（ｘ，ｙ）}値が最大値Ｙよりも大きい場合には、障害物確定部１０７は、現在のｉが空間分割数Ｎから１減算した値と一致するか否かを判定する（ステップＳ１０９－７）。そして、ｉが空間分割数Ｎから１減算した値よりも小さい場合には、障害物確定部１０７は、ｉをインクリメントしてステップＳ１０９－２に戻る。ステップＳ１０９－２～ステップＳ１０９－７を繰り返することにより、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の全ての処理対象点Ｐが走査される。

【0087】

次に、障害物確定部１０７は、各圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の２次元障害物の高さ方向での空間的な繋がりの有無を考慮して、各圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の２次元障害物を確定する（ステップＳ１０９－８）。以降、この処理について詳述する。

【0088】

ステップＳ１０９－７までの処理により、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の２次元障害物が、上側の圧縮分割空間Ｒ’（ｉ＋１）内の２次元障害物、下側の圧縮分割空間Ｒ’（ｉ－１）内の２次元障害物、又はその両方の２次元障害物と連結している連結物体であるか、連結していない非連結物体であるかが判定されている。

【0089】

しかし、連結物体であっても、３次元空間内で空中に浮いている連結物体は、重力のある地表上では物理的にあり得ない。そこで、障害物確定部１０７は、複数の連結物体のうち最下面又は最上面と連結していない連結物体、つまり高さ方向に連続する複数の圧縮分割空間のうち中層の圧縮分割空間にのみ含まれる連結物体をノイズとして削除する。

【0090】

例えば、障害物確定部１０７は、図１０に示すように、中層に位置する２つの圧縮分割空間Ｒ’（１）、Ｒ’（２）にのみ含まれる連続物体（不明物体５５相当の２次元障害物５５’）をノイズとして削除する。一方、全ての圧縮分割空間Ｒ’（０）～圧縮分割空間Ｒ’（３）に含まれる連続物体（ケーブル５４相当の２次元障害物５４’）については、障害物確定部１０７は、障害物として確定する。

【0091】

その他、宙に浮いている連続物体であっても、最下面又は最上面から連結している連続物体については、障害物確定部１０７は、障害物として確定してもよい。

【0092】

１つの圧縮分割空間にのみ含まれる非連結物体についても同様である。障害物確定部１０７は、高さ方向に連続する複数の圧縮分割空間のうち中層の１つの圧縮分割空間にのみ含まれる非連結物体をノイズとして削除する。

【0093】

最後に、障害物確定部１０７は、圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）の２次元障害物の時間的な繋がりの有無を考慮して、各圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）内の２次元障害物を確定する（ステップＳ１０９－９）。以降、この処理について詳述する。

【0094】

障害物として確定した連結物体であっても、短時間で消滅する連結物体は、瞬間移動が一般に不可能な現在においては時間的にあり得ない。そこで、障害物確定部１０７は、連続する相異なる複数の時刻において同一の位置に時刻を跨いで存在しない連続物体、つまり時刻の異なる複数の圧縮分割空間のうち同一位置においていずれかの圧縮分割空間にのみ含まれる連結物体をノイズとして削除する。

【0095】

例えば、障害物確定部１０７は、図１１に示すように、２つの圧縮分割空間Ｒ’（１）、Ｒ’（２）において、時刻ｔの圧縮分割空間には不明物体５５相当の２次元障害物５５’の連続物体が含まれているが、時刻ｔ＋１の圧縮分割空間には同一位置に当該連続物体が含まれていない場合、その連続物体をノイズとして削除する。

【0096】

その他、特定の周期で動く連続物体、例えば、時刻ｔの圧縮分割空間に含まれ、時刻ｔ＋１の圧縮分割空間では同一位置に含まれていないが、時刻ｔ＋２の圧縮分割空間では同一位置に再び含まれるようになった連続物体については、障害物確定部１０７は、障害物として確定してもよい。

【0097】

１つの圧縮分割空間にのみ含まれる非連結物体についても同様である。障害物確定部１０７は、複数の圧縮分割空間のうち中層の１つの圧縮分割空間にのみ含まれる非連結物体についても、時刻を跨いで存在しない非連続物体についてはノイズとして削除する。

【0098】

（変形例）
上記ステップＳ１１２で説明した２次元障害物の集約方法は、一例である。例えば、圧縮分割空間Ｒ’（１）と圧縮分割空間Ｒ’（３）とを重ね合わせる等、複数の圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）のうち２つ以上の圧縮分割空間Ｒ’（ｉ）を任意選択的に重ね合わせてもよい。

【0099】

（変形例）
上記ステップＳ１０９－３で説明した四角形の判定領域ＡＲは、一例である。例えば、矩形ではなく半径ａの円を判定領域ＡＲとしてもよいし、大きさや形状が互いに同一又は異なる複数の図形を組み合わせてできる複雑な領域を判定領域ＡＲとしてもよい。

【0100】

（変形例）
上記ステップＳ１０９の動作及び処理順序は、一例である。例えば、ステップＳ１０９－９をステップＳ１０９－８よりも前に実行してもよいし、ステップＳ１０９－８とステップＳ１０９－９を同時に実行してもよい。

【0101】

（変形例）
ステップＳ１０９－８とステップＳ１０９－９のうちいずれか一方のみを実行してもよいし、その両方を互いの処理結果を考慮して並列実行してもよいし、その両方を互いの処理結果を考慮しないで並列実行してもよい。

【0102】

［実施形態の効果］
本実施形態によれば、地図生成装置１０が、３次元地図内の空間を高さ方向で複数の分割空間に分割し、分割空間毎に分割空間内の障害物を判定し、各分割空間内の障害物を高さ方向で２次元に圧縮し、圧縮した２次元障害物を含む圧縮分割空間を生成し、各圧縮分割空間内の２次元障害物の障害物としての真偽を確定し、障害物の真偽の確定結果を反映した１つ以上の圧縮分割空間を高さ方向で組み合わせ、組み合わせた圧縮分割空間を２次元地図として生成する。

【0103】

このように、本実施形態では、地図生成装置１０が、３次元空間の分割、分割空間毎の障害物の判定、障害物の圧縮といった、移動ロボットの位置や姿勢を問わず任意の３次元地図に適用可能な処理で２次元地図を生成するので、移動ロボットの仕様に依存せず、かつ、２次元計測センサでは計測困難な範囲の障害物情報を反映した２次元地図を生成できる。

【0104】

また、本実施形態によれば、地図生成装置１０が、各圧縮分割空間内の２次元障害物の高さ方向での空間的な繋がりの有無、圧縮分割空間内の２次元障害物の時間的な繋がりの有無を基に、各圧縮分割空間内の２次元障害物の障害物としての真偽を確定する。

【0105】

このように、本実施形態では、地図生成装置１０が、各圧縮分割空間内の２次元障害物の高さ方向での空間的な繋がりの有無、圧縮分割空間内の２次元障害物の時間的な繋がりの有無を基に、各圧縮分割空間内の２次元障害物の障害物としての真偽を確定するので、障害物情報を正確に反映した２次元地図を生成できる。

【0106】

以上より、本実施形態では、各種様々な移動型機械で利用可能な２次元地図を生成できる。２次元計測センサを搭載した市中の移動ロボット等、機械搭載のセンサでは検知できない障害物を地図に反映できる。これまで障害物と判断されず座礁等の支障をきたしていた事象を回避できる。特に、床に配線されたケーブル等、障害物として判定されにくいが移動ロボットにとっては障害物で座礁等を起こしてしまうものがある場合に、本実施形態に係る本発明は有効である。

【0107】

［第２実施形態］
第２実施形態は、ＬｉＤＡＲやカメラ等の３次元計測センサを用いて、移動型機械の移動環境全体の３次元地図を共通地図として生成し、当該共通地図から当該移動型機械に搭載されたセンサの計測範囲内で検知できる障害物情報等を保持した機械用地図と、当該移動型機械に搭載されたセンサでは検知できない範囲にある障害物情報等を保持した追加障害物地図と、を生成し、その両方の地図を当該移動型機械の仕様に合わせて配信することにより、当該移動型機械が移動空間内にある全ての障害物情報を認識してスムーズに移動できるようする。

【0108】

例えば、移動ロボットの移動空間の３次元地図を共通地図として予め生成しておく。そして、当該共通地図から、サービスで適用したい移動ロボットに搭載されたセンサで計測可能な２次元地図を生成する。併せて、当該共通地図から、当該移動ロボットの大きさ等を考慮した移動空間内にある障害物情報を抽出した２次元地図を生成する。そして、当該障害物情報を走行禁止エリアのメタデータとして付与した２次元地図を移動ロボットの仕様に合わせて変換して配信する。

【0109】

［地図生成システムの構成］
第２実施形態は、広範囲をセンシングできる３次元計測センサを用いて、移動型機械に搭載されたセンサで認識できる地図情報に加え、当該センサでは検知できない障害物情報を併せて当該移動型機械に配信して認識させることにより、当該移動型機械では認識できない障害物への衝突などを回避できるようにする。

【0110】

図１２は、本実施形態に係る地図生成システムの構成例を示す図である。地図生成システム１は、３次元地図より２次元地図を生成する地図生成装置１０と、３次元空間を計測するセンサ装置２０と、各種情報を入力するための入力端末３０と、２次元地図を用いて走行する移動ロボット４０と、を備える。それら地図生成システムの構成物は、通信ネットワークＮＴを介して相互通信可能である。

【0111】

第２実施形態では、地図生成装置１０の備える機能が第１実施形態と異なる。以降、地図生成装置１０の機能を説明する。

【0112】

［地図生成装置］
地図生成装置１０は、センサ情報取得部１０１と、入力情報受付部１０２と、３次元地図生成部１０３と、第１の２次元地図生成部２０１と、第２の２次元地図生成部２０２と、２次元地図合成部２０３と、フォーマット変換部１０９と、地図情報配信部１１０と、データ記憶部１１１と、を備える。

【0113】

センサ情報取得部１０１は、センサ装置２０から、外界の３次元地図を生成するために必要なセンサ情報を取得する機能を備える。

【0114】

入力情報受付部１０２は、入力端末３０から、３次元地図を２次元地図に変換するために必要な入力情報を受け付ける機能を備える。

【0115】

３次元地図生成部１０３は、センサ情報取得部１０１により取得されたセンサ情報を用いて、上記外界に係る３次元地図を生成する機能を備える。具体的には、３次元地図生成部１０３は、移動ロボット４０の移動空間内にある障害物情報を含む３次元空間の３次元地図を生成する。

【0116】

本実施形態では、３次元地図生成部１０３により生成された３次元地図を第１の２次元地図生成部２０１と第２の２次元地図生成部２０２とで共通に用いるため、その３次元地図を共通地図と呼ぶ。

【0117】

第１の２次元地図生成部２０１は、３次元地図である共通地図を用いて、移動ロボット４０のセンサの計測範囲内に合わせた２次元地図（移動ロボット用地図）を生成する機能を備える。

【0118】

例えば、第１の２次元地図生成部２０１は、移動ロボット４０の２次元計測センサが搭載されている高さで共通地図をスライスした２次元地図を生成する。この２次元地図には、移動ロボット４０のセンサの計測範囲に含まれる障害物情報が保持される。

【0119】

第２の２次元地図生成部２０２は、３次元地図である共通地図を用いて、３次元空間を圧縮した２次元地図（追加障害物地図）を生成する機能を備える。この２次元地図には、移動ロボット４０では検知できない障害物情報が保持される。

【0120】

第２の２次元地図生成部２０２は、移動ロボット４０では検知できない障害物情報を保持した２次元地図を生成できればよいので、移動ロボット４０のセンサの計測範囲内外の両方を含む３次元空間より２次元地図を生成してもよいし、移動ロボット４０のセンサの計測範囲外のみの３次元空間より２次元地図を生成してもよい。

【0121】

計測範囲内外の両方を含む３次元空間より２次元地図を生成する場合、第２の２次元地図生成部２０２は、例えば、移動ロボット４０の足元から頭頂までの高さ空間内にある障害物情報を２次元地図上に圧縮する。

【0122】

計測範囲外のみの３次元空間より２次元地図を生成する場合、第２の２次元地図生成部２０２は、例えば、移動ロボット４０の足元から２次元計測センサの搭載位置未満、及び、2次元計測センサ搭載位置上部から移動ロボット４０の頭頂まで（つまり、移動ロボット４０の異動空間内、かつ、2次元計測センサの計測範囲外）の高さ空間内にある障害物情報を２次元地図上に圧縮する。

【0123】

また、第２の２次元地図生成部２０２は、圧縮して生成した２次元地図に含まれる障害物のエリアを拡張する機能を備える。例えば、第２の２次元地図生成部２０２は、障害物エリアの周縁に対して、移動ロボット４０の大きさや移動量に基づくエリアを追加する。

【0124】

２次元地図合成部２０３は、第１の２次元地図生成部２０１で生成された２次元地図（移動ロボット用地図）と第２の２次元地図生成部２０２で生成された２次元地図（追加障害物地図）とを比較し、追加障害物地図との差分を移動ロボット用地図に合成する機能を備える。

【0125】

フォーマット変換部１０９は、２次元地図合成部２０３により合成された合成後の１つの２次元地図のフォーマットや合成前の２つの２次元地図（移動ロボット用地図及び追加障害物地図）のフォーマットを移動ロボット４０のフォーマットに変換する機能を備える。

【0126】

地図情報配信部１１０は、フォーマット変換部１０９により変換されたフォーマット変換後の２次元地図を移動ロボット４０へ配信する機能を備える。地図情報配信部１１０は、合成後の１つの２次元地図のみを配信してもよいし、合成前の２つの２次元地図のみを配信してもよいし、全ての２次元地図を配信してもよい。

【0127】

データ記憶部１１１は、地図生成装置１０の上記各機能部が取得や生成等した各種情報、各種データ、各種中間物、各処理結果等を読み出し可能に記憶する機能を備える。

【0128】

［機能部の機能分類］
機能部について捕捉する。機能内容や処理内容が類似する機能部は、１つの機能部で実現してもよいし、他の機能部が備えてもよい。例えば、第１の２次元地図生成部２０１と第２の２次元地図生成部２０２と２次元地図合成部２０３は、１つの処理部が実行してもよい。図１に示した分割空間圧縮部１０６や２次元地図生成部１０８も含めて、１つの処理部が実行してもよい。分割空間圧縮部１０６が第２の２次元地図生成部２０２を備えてもよい。機能の分類方法や機能部の名称は、ユーザが適宜設定可能である。

【0129】

［システムの動作］
次に、図１３を参照して地図生成システムの動作例を説明する。図１３は、地図生成システム１の処理の流れを示すシーケンス図である。なお、移動ロボット４０は、２次元地図で走行する機械であり、走行禁止エリアをメタデータとして認識できる機能を備えるものとする。

【0130】

まず、地図生成装置１０のセンサ情報取得部１０１は、センサ装置２０から対象外界の３次元地図を生成するために必要なセンサ情報を取得する（ステップＳ２０１）。

【0131】

次に、地図生成装置１０の３次元地図生成部１０３は、上記センサ情報を用いて上記対象外界の３次元地図を共通地図ＭＡＰ（１）として生成する（ステップＳ２０２）。

【0132】

例えば、３次元地図生成部１０３は、３次元計測可能なセンサやカメラを用い、ＳＬＡＭ等の技術を活用することにより、３次元空間の共通地図ＭＡＰ（１）を生成する。共通地図ＭＡＰ（１）の生成には、移動ロボット４０に搭載された３次元計測センサを用いてもよいし、環境に設置されたカメラを用いてもよいし、それらを組み合わせて用いてもよい。その他、ＢＩＭ／ＣＩＭ（Building/Construction Information Modeling）や３Ｄ－ＣＡＤ情報から地図生成を行ってもよい。

【0133】

共通地図ＭＡＰ（１）の生成例を図１４に示す。例えば、４本脚のデスク５１、デスク５１の下に敷かれたデスクマット５２、デスク５１の隣に置かれたごみ箱５３を含む共通地図ＭＡＰ（１）が生成される。

【0134】

ステップＳ２０２を含む以降の処理は、地図生成装置１０を備えた移動ロボット４０内で実行してもよいし、センサ情報をクラウドにアップロードして当該クラウド内で実行してもよい。

【0135】

次に、ユーザは、移動ロボット４０において、センサが搭載されている高さＨを入力端末３０に入力する（ステップＳ２０３）。

【0136】

次に、入力端末３０は、ユーザにより入力された移動ロボット４０のセンサ搭載高さＨを地図生成装置１０へ送信する（ステップＳ２０４）。

【0137】

次に、地図生成装置１０の第１の２次元地図生成部２０１は、共通地図ＭＡＰ（１）をセンサ搭載高さＨでスライスした２次元地図ＭＡＰ（２）を生成する（ステップＳ２０５）。

【0138】

共通地図ＭＡＰ（１）のスライス例を図１５に示す。共通地図ＭＡＰ（１）が移動ロボット４０のセンサ搭載高さＨの２次元平面Ｖでスライスされることにより、センサの計測範囲に含まれる障害物情報を保持した２次元地図ＭＡＰ（２）が生成される。２次元地図ＭＡＰ（２）には、例えば、デスク５１の４本脚に相当する２次元障害物５１’、ごみ箱５３に相当する２次元障害物５３’が含まれる。

【0139】

次に、ユーザは、移動ロボット４０の最下面の高さAと最上面の高さＢを入力端末３０に入力する（ステップＳ２０６）。ここで入力される２つの高さA、Ｂは、移動ロボット４０が自己のセンサでは検知できない範囲を考慮した値である。

【0140】

次に、入力端末３０は、ユーザにより入力された最下面の高さAと最上面の高さＢを地図生成装置１０へ送信する（ステップＳ２０７）。

【0141】

次に、地図生成装置１０の第２の２次元地図生成部２０２は、共通地図ＭＡＰ（１）において、最下面の高さＡと最上面の高さＢとの間に含まれる３次元空間内の障害物を２次元に圧縮することにより、移動ロボット４０の高さの範囲内に含まれる障害物情報を含む２次元地図ＭＡＰ（３）を生成する（ステップＳ２０８）。

【0142】

共通地図ＭＡＰ（１）の圧縮例を図１６に示す。移動ロボット４０の足元から頭頂までの高さ空間（例えば、移動ロボット４０が床面走行する場合、０ｃｍから最上部の高さＢｃｍまでの空間）が指定されるので、その高さ空間ｈ内にある障害物等の全ての情報が２次元地図上に圧縮される。圧縮後の2次元地図ＭＡＰ（３）には、移動ロボット４０が自己のセンサで検知可能及び検知不可能な障害物情報が保持される。例えば、デスク５１の４本脚に相当する２次元障害物５１’、デスクマットに相当する２次元障害物５２’、ごみ箱５３に相当する２次元障害物５３’が含まれる。

【0143】

ここで、移動ロボットによっては、移動ロボットの位置を搭載センサの位置等としている場合がある。この場合、移動ロボットの物理的な体部（筐体）により移動困難になる場合がある。そこで、移動ロボット４０の持つ大きさ等を踏まえて、2次元地図ＭＡＰ（３）に含まれる障害物のエリアを拡張する。

【0144】

そこで、ユーザは、移動ロボット４０の縦横の大きさＲを入力する（ステップＳ２０９）。

【0145】

次に、入力端末３０は、ユーザにより入力された移動ロボット４０の大きさＲを地図生成装置１０へ送信する（ステップＳ２１０）。

【0146】

次に、地図生成装置１０の第２の２次元地図生成部２０２は、2次元地図ＭＡＰ（３）に含まれる障害物のエリアを、移動ロボット４０の大きさＲで拡張する（ステップＳ２１１）。

【0147】

具体的には、図１７に示すように、移動ロボット４０をＸ－Ｙ平面に射影した場合において、移動ロボット４０の中心位置から最も離れた移動ロボット４０の端点までの距離がＲであった場合、2次元地図ＭＡＰ（３）に含まれる障害物の境界線からＲ分だけエリアを拡張する。

【0148】

その他、移動ロボットには、自動車のように前後移動と車輪の傾きの２次元で走行するもの、その場旋回や真横移動といった３次元で走行できるもの等、機械の種類に応じて走行形態が異なるものがある。その場合には、図１８に示すように、移動ロボットの１サンプリングレートにおける移動量Ｒ（ｘ，ｙ）の最大値、つまり、ｘ方向、ｙ方向の移動速度に一定時間を積算したときの最大値Ｍａｘ（Ｖｘｍａｘ・Δｔ，Ｖｙｍａｘ・Δｔ）で障害物のエリアを拡張してもよい。

【0149】

次に、地図生成装置１０の２次元地図合成部２０３は、２次元地図ＭＡＰ（２）と２次元地図ＭＡＰ（３）とを比較し、２次元地図ＭＡＰ（３）にのみ含まれている障害物情報を新たな走行禁止エリアとして２次元地図ＭＡＰ（２）に合成する（ステップＳ２１２）。

【0150】

例えば、図１９（ａ）に示すように、ステップＳ２０５で生成された２次元地図ＭＡＰ（２）に対して、ステップＳ２０８で生成された2次元地図ＭＡＰ（３）にのみ含まれている２次元障害物５２’を合成することで、新たな走行禁止エリアが追加された２次元地図ＭＡＰ（２）’を生成する。

【0151】

例えば、図１９（ｂ）に示すように、ステップＳ２０５で生成された２次元地図ＭＡＰ（２）に対して、ステップＳ２１１で生成された2次元地図ＭＡＰ（３）にのみ含まれている拡張後の障害物エリアを合成することで、新たな走行禁止エリアが追加された２次元地図ＭＡＰ（２）’を生成する。

【0152】

次に、ユーザは、移動ロボット４０の仕様とアドレスを入力端末３０に入力する（ステップＳ２１３）。

【0153】

次に、入力端末３０は、ユーザにより入力された移動ロボット４０の仕様とアドレスを地図生成装置１０へ送信する（ステップＳ２１４）。

【0154】

次に、地図生成装置１０のフォーマット変換部１０９は、合成後の１つの２次元地図ＭＡＰ（２）’フォーマット、合成前の２つの２次元地図ＭＡＰ（２）、ＭＡＰ（３）のフォーマットを、移動ロボット４０の仕様（通信プロトコル、データフォーマット等）に合うように変換する（ステップＳ２１５）。

【0155】

最後に、地図生成装置１０の地図情報配信部１１０は、フォーマット変換後の合成後の１つの２次元地図ＭＡＰ（２）’、及び／又は、フォーマット変換後の合成前の２つの２次元地図ＭＡＰ（２）、ＭＡＰ（３）を移動ロボット４０へ配信する（ステップＳ２１６）。

【0156】

なお、２次元地図ＭＡＰ（３）の使い方としては、例えば、移動ロボット４０内で２次元地図ＭＡＰ（３）に含まれる障害物情報を移動禁止エリアとして認識して移動する仕様でもよい。図２０に示すように、地図の配信先管理装置６０がある場合には、配信先管理装置５０において２次元地図ＭＡＰ（２）を移動ロボット用の基本地図とし、２次元地図ＭＡＰ（３）に含まれる障害物エリアを走行禁止エリアとして配信する仕様でもよい。

【0157】

その後、移動ロボット４０は、ＳＬＡＭ等の既存技術を用いて、２次元地図ＭＡＰ（２）’又は２次元地図ＭＡＰ（２）、ＭＡＰ（３）を基に空間移動を行う。２次元地図ＭＡＰ（２）’や２次元地図ＭＡＰ（３）には、移動ロボット４０のセンサでは検知できない障害物情報が追加された走行禁止エリアが含まれているので、障害物を確実に避けながら対象空間内を移動できる。また、２次元地図ＭＡＰ（２）’や２次元地図ＭＡＰ（３）に含まれる走行禁止エリアは、移動ロボット４０の大きさや移動量を考慮して拡張されているので、障害物をより確実に避けながら対象空間内を移動できる。

【0158】

（変形例）
上記地図生成システム１の動作及び処理順序は、一例である。

【0159】

例えば、ユーザの動作に関するステップＳ２０３、ステップＳ２０６、ステップＳ２０９、ステップＳ２１３は、ステップＳ２０１よりも前に実行してもよい。これにより、地図生成装置１０において、入力端末３０からのデータ受信待ち時間を省略でき、２次元地図を効率的かつ迅速に生成できる。

【0160】

例えば、ステップＳ２０３～ステップＳ２０５とステップＳ２０６～ステップＳ２１１との処理順は、互いに前後してもよいし、互いに同時に実行してもよい。

【0161】

例えば、障害物エリアの拡張が必要ない場合には、ステップＳ２０９～ステップＳ２１１を省略してもよい。

【0162】

［本実施形態の効果］
本実施形態によれば、地図生成装置１０が、３次元計測が可能なセンサを用いて移動型機械の移動空間の３次元地図を共通地図として生成し、当該共通地図を用いて当該移動型機械が認識できる空間上の障害物等の情報を含んだ地図を当該移動型機械の地図仕様に合わせて変換して当該移動型機械に配信するので、当該移動型機械の実導入時において必要となる事前の地図生成が不要となり、地図生成コストを大きく低減できる。

【0163】

また、本実施形態によれば、地図生成装置１０が、移動型機械の大きさ等を考慮した、当該移動型機械のセンサでは認識できない移動空間上の全ての障害物等の情報を当該移動型機械の地図仕様に合わせて変換して当該移動型機械に配信するので、当該移動型機械では認識できない足元や上部等の障害物情報を認識でき、認識できない障害物との衝突を回避できる。

【0164】

［その他の実施形態］
第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせることも可能である。

【0165】

［その他］
本発明は、上記実施形態に限定されない。本発明は、本発明の要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

【0166】

上記説明した本実施形態の地図生成装置１０は、例えば、図２０に示すように、ＣＰＵ９０１と、メモリ９０２と、ストレージ９０３と、通信装置９０４と、入力装置９０５と、出力装置９０６と、を備えた汎用的なコンピュータシステムを用いて実現できる。メモリ９０２及びストレージ９０３は、記憶装置である。当該コンピュータシステムにおいて、ＣＰＵ９０１がメモリ９０２上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、地図生成装置１０の各機能が実現される。

【0167】

地図生成装置１０は、１つのコンピュータで実装されてもよい。地図生成装置１０は、複数のコンピュータで実装されてもよい。地図生成装置１０は、コンピュータに実装される仮想マシンであってもよい。地図生成装置１０用のプログラムは、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＵＳＢメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ等のコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶できる。コンピュータ読取り可能な記録媒体とは、例えば、非一時的な記録媒体である。地図生成装置１０用のプログラムは、通信ネットワークを介して配信することもできる。

【符号の説明】

【0168】

１：地図生成システム
１０：地図生成装置
２０：センサ装置
３０：入力端末
４０：移動ロボット
５１：デスク
５２：デスクマット
５３：ごみ箱
５４：ケーブル
５５：不明物体
５１’：デスクに相当する２次元障害物
５２’：デスクマットに相当する２次元障害物
５３’：ごみ箱に相当する２次元障害物
５４’：ケーブルに相当する２次元障害物
５５’：不明物体に相当する２次元障害物
６０：配信先管理装置
１０１：センサ情報取得部
１０２：入力情報受付部
１０３：３次元地図生成部
１０４：空間分割部
１０５：障害物判定部
１０６：分割空間圧縮部
１０７：障害物確定部
１０８：２次元地図生成部
１０９：フォーマット変換部
１１０：地図情報配信部
１１１：データ記憶部
２０１：第１の２次元地図生成部
２０２：第２の２次元地図生成部
２０３：２次元地図合成部
９０１：ＣＰＵ
９０２：メモリ
９０３：ストレージ
９０４：通信装置
９０５：入力装置
９０６：出力装置

【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】