(57)【要約】【課題】悪環境下でも動作可能であり、動作主体に負荷を与えることのない搬送を行う。【解決手段】搬送コンテナ１は複数の動作主体が協調して物品を初期位置から目標位置まで移動させる搬送計画に従って物品を搬送する。記憶部１０は物品の搬送経路と物品を待機させる待ち合わせ位置とを記憶する。制動アクチュエータ部１８は物品の進行方向ごとに移動可否を制御する。検知部１２は待ち合わせ待機位置に動作主体が存在するか否かを検知する。位置計測部１４は物品の存在する位置を計測する。制動制御部１６は、物品が待ち合わせ位置に存在しており、待ち合わせ待機位置に動作主体が存在しない場合にはすべての進行方向へ物品の移動を不可とし、その他の場合には搬送経路に沿った進行方向のみへ物品の移動を可能とするように、制動アクチュエータ部１８を制御する。【選択図】図３
2015209300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の動作主体が協調して物品を初期位置から目標位置まで移動させる搬送計画に従って上記物品を搬送するための搬送コンテナであって、
上記初期位置から上記目標位置までの上記物品の搬送経路と、上記搬送経路上で上記物品を移動させる動作主体が切り替わるために上記物品を待機させる待ち合わせ位置とを記憶する記憶部と、
上記物品の進行方向ごとに移動可否を制御する制動アクチュエータ部と、
上記物品が上記待ち合わせ位置に到達する前に上記動作主体が待機しているべき待ち合わせ待機位置に上記動作主体が存在するか否かを検知する検知部と、
上記物品の存在する位置を計測する位置計測部と、
上記物品が上記待ち合わせ位置に存在しており、当該待ち合わせ位置に対応する上記待ち合わせ待機位置に上記動作主体が存在しない場合には、すべての上記進行方向へ上記物品の移動を不可とし、その他の場合には、上記搬送経路に沿った上記進行方向のみへ上記物品の移動を可能とするように、上記制動アクチュエータ部を制御する制動制御部と、
を含む搬送コンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の搬送コンテナであって、
上記制動アクチュエータ部は、
上記進行方向に垂直な回転軸を持ち、上記搬送コンテナに隣接する壁面もしくは底面に設けられた制動穴に挿入可能な制動棒と、
上記制動棒が上記進行方向と逆方向に回転することを防止する回転ストッパと、
上記進行方向へ移動可能とするときは上記制動棒を上記制動穴から露出し、上記進行方向へ移動不可とするときは上記制動棒を上記制動穴へ挿入するリニアアクチュエータと、
を含む搬送コンテナ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の搬送コンテナであって、
上記検知部は、
上記搬送コンテナの側面に設けられ、上記搬送コンテナに隣接する壁面へ向けて発光する発光部と、
上記搬送コンテナに隣接する壁面に設けられた受光部と、
上記受光部に接続され、上記受光部が受ける光の強さにより抵抗値が変化する可変抵抗部と、
上記可変抵抗部に接続され、上記可変抵抗部の抵抗値を測定する抵抗値測定部と、
を含む搬送コンテナ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の搬送コンテナであって、
上記搬送コンテナは、上記搬送コンテナに隣接する壁面もしくは底面に上記進行方向に沿って設けられたガイドレールに嵌め込み可能であり、上記ガイドレールに沿って移動可能な車輪をさらに含む
搬送コンテナ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の搬送コンテナを含む搬送システムであって、
上記搬送経路を構成する壁もしくは障害物及び上記搬送コンテナは複数のブロック要素が連結することで形成されており、
上記ブロック要素は、
当該ブロック要素の位置を示す位置データと、当該ブロック要素に上記動作主体が存在するか否かを示す検知データとが設定されているときは、当該ブロック要素に隣接するブロック要素へ上記位置データと上記検知データとを送信する送受信部と、
上記隣接するブロック要素から上記位置データを受信すると、上記隣接するブロック要素から受信した上記位置データを用いて当該ブロック要素の位置データを求め、当該ブロック要素に上記動作主体が存在するか否かを検知して上記検知データを設定する位置送受信制御部と、
を含む搬送システム。
【請求項６】
請求項５に記載の搬送システムであって、
上記待ち合わせ位置に対応する上記ブロック要素は、上記位置データが予め設定されており、
上記待ち合わせ位置に対応する上記ブロック要素の上記位置送受信制御部は、上記隣接するブロック要素から上記位置データを受信しなくとも当該ブロック要素に上記動作主体が存在するか否かを検知して上記検知データを設定するものである
搬送システム。
【請求項７】
請求項６に記載の搬送システムであって、
上記待ち合わせ位置が複数存在するときは、上記ブロック要素を上記待ち合わせ位置が一つのみ存在するように領域を分割し、
上記送受信部は、上記位置データと上記検知データとに加えて上記領域を特定する領域番号を上記隣接するブロック要素へ送信するものである
搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自由に動作する複数の動作主体が協調して移動対象物を初期位置から目標位置まで移動させる搬送技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自律移動ロボットによる物品搬送の研究が活発に行われている。搬送の対象となる物品や搬送を行うロボットの種類も様々な中、特に、複数のロボットを協調動作させて効率的な物品搬送を行う技術が求められており、盛んに研究が行われている。
【０００３】
非特許文献１に記載の物品搬送技術では、複数のロボットが協調動作によりコンテナ搬送を行うための各ロボットの行動計画を機械学習法により学習する。この方法では、初期位置から目標位置に到達するまでのコンテナの理想的な経路を学習し、その経路に沿ってコンテナが動くように各ロボットの行動を学習していく。非特許文献１では、各ロボットの行動学習の際に「仮想ブレーキ」という概念を用いている。これは、ロボットが理想的な経路から外れる方向にコンテナを押したとしてもコンテナの位置をその押し行動に対応して変化させないという学習時の処理である。そのようにして得られた学習結果を用いることで、ブレーキという概念を持たないコンテナを、複数ロボットが協調動作により目標位置へ効率的に搬送することを可能にしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Hiroshi Kawano, “Effect of Virtual Work Braking on Distributed Multi-robot Reinforcement Learning”, IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, pp.1987-1994, 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載されたような従来技術によれば、学習により得た各ロボットの行動計画の通りにロボットを動作させることでコンテナを搬送することができる。しかし、様々な悪い環境条件の中で問題なく動作可能なロボットの構築は難しく、悪環境の中でロボットによる物品搬送を実現することは困難である。
【０００６】
ロボットを動物に置き換えれば起伏のある地面などでも動作可能である。しかし、動物をロボットのように行動計画通りに動かすためには、動物を拘束したり、動物の脳へ制御用電極などを埋め込んで外部刺激を与えたりする必要があり、動物に過剰な負荷を与えてしまうという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、悪環境下でも動作可能であり、かつ、動作主体に負荷を与えることのない搬送を行うことが可能な搬送技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明の搬送コンテナは、複数の動作主体が協調して物品を初期位置から目標位置まで移動させる搬送計画に従って物品を搬送するための搬送コンテナであって、当該搬送コンテナは、初期位置から目標位置までの物品の搬送経路と、搬送経路上で物品を移動させる動作主体が切り替わるために物品を待機させる待ち合わせ位置とを記憶する記憶部と、物品の進行方向ごとに移動可否を制御する制動アクチュエータ部と、物品が待ち合わせ位置に到達する前に動作主体が待機しているべき待ち合わせ待機位置に動作主体が存在するか否かを検知する検知部と、物品の存在する位置を計測する位置計測部と、物品が待ち合わせ位置に存在しており、当該待ち合わせ位置に対応する待ち合わせ待機位置に動作主体が存在しない場合には、すべての進行方向へ物品の移動を不可とし、その他の場合には、搬送経路に沿った進行方向のみへ物品の移動を可能とするように、制動アクチュエータ部を制御する制動制御部と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の搬送技術によれば、動作主体として動物を用いれば悪環境下でも動作可能であり、拘束したり外部刺激を与えたりして動作主体に負荷を与えることなく、動物の行動に制約を受けずに動物を協調動作させることによりコンテナを所望の位置へ搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、動物による物品搬送任務の環境を例示する図である。
【図２】図２は、搬送コンテナの構造を例示する図である。
【図３】図３は、搬送コンテナの機能構成を例示する図である。
【図４】図４は、位置計測部の具体的な構成を例示する図である。
【図５】図５は、位置計測部の具体的な構成を例示する図である。
【図６】図６は、制動制御部の処理フローを例示する図である。
【図７】図７は、制動アクチュエータ部の具体的な構成を例示する図である。
【図８】図８は、制動アクチュエータ部の具体的な構成を例示する図である。
【図９】図９は、搬送コンテナの具体的な構成を例示する図である。
【図１０】図１０は、搬送コンテナの具体的な構成を例示する図である。
【図１１】図１１は、第二実施形態の位置計測部の機能構成を例示する図である。
【図１２】図１２は、位置送受信制御部の処理フローを例示する図である。
【図１３】図１３は、第二実施形態の物品搬送計画の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態の説明に先立ち、この発明の基本的な考え方を説明する。
【００１２】
[問題設定]
複数の動作主体が協調して物品を搬送する任務は、例えば、図１に例示するような、壁や障害物で区切られた部屋にある物品（移動対象物）を初期位置から目標位置まで複数の動作主体の協調行動によって搬送するものである。各々の動作主体は、搬送コンテナを二次元平面におけるX-Y軸方向（この例では、図面の紙面上下左右の四方向）に押して動かすことができる。
【００１３】
ここで「動作主体」とは、動物や低知能のロボット（すなわち、自由な方向へ転がり続けるロボットや一方向の往復運動を続けるロボットなどのようにプログラミングされた行動計画に従って計画的に動作を行うような高度な機能を備えていないロボット）である。要するに、任意の方向へ自由に動く動作主体であって、その行動が外的な要因によって計画的に操作（制御）されていない動作主体であれば何でもよい。以下では、動作主体を「動物」であると仮定して説明する。
【００１４】
また、この発明を具体的に説明する観点から、搬送コンテナの形状は、図２に示すように、複数の立方体形のブロック要素が組み合わさった形状をしているものと仮定する。ただし、これは一例であって形状は立方体に限定されるものではない。搬送コンテナの位置は、搬送コンテナを構成するブロックのうちのいずれか一つの格子位置（コンテナ位置基準点）によって定義される。以下では、図２に示すように、搬送コンテナを構成するブロック要素のうち右下端のブロック要素をコンテナ位置基準点として説明する。
【００１５】
搬送任務環境を構成する壁や障害物も、搬送コンテナと同様に、複数の立方体形のブロック要素が連結して形成されているものと仮定する。立方体は一例であって、搬送コンテナと同様に、形状は立方体に限定されるものではない。この発明では、壁と障害物は同様の役割を果たすため、以降の説明では壁もしくは障害物のブロック要素は、「壁ブロック」と総称する。
【００１６】
この発明の基本的な発想は、ロボットに行動計画通りに動作をさせるのではなく、物品を搭載する搬送コンテナに計画通りの動き（初期位置から目標位置に到達する搬送経路に沿った動き）のみを受け付け、それ以外の動きを受け付けないブレーキ機能を備えることにある。動作主体が自由に動く中で搬送コンテナに対して様々な働きかけを行うが、搬送コンテナはその働きかけのうち、計画通りの動き以外の動きは受け付けない。これにより、自然と搬送コンテナが目標位置へ到達する仕組みとなっている。
【００１７】
この意味では、この発明は、非特許文献１の仮想ブレーキの考え方を具現化したものに相当する。ただし、非特許文献１の仮想ブレーキは、あくまでロボットの行動を学習するための学習空間の大きさを縮小するための機能として仮想ブレーキの考え方を用いているのみであった。実際に、非特許文献１に示す方法で学習された行動アルゴリズムに従って、ロボットが搬送任務を行う際に、搬送コンテナが制動装置を備えている必要はない。非特許文献１では、仮想ブレーキを実在のシステムとして具現化するために、どのような行動計画結果を用いて、物品にどのような機能を備え、どのような制御を行えばよいかは自明ではなかった。
【００１８】
この発明では、搬送コンテナの搬送経路が予め与えられているものとする。搬送コンテナの搬送経路は、予め人手で設定されていてもよいし、非特許文献１などの周知の機械学習法により学習されたものを用いてもよい。
【００１９】
また、簡単のため、この発明では搬送コンテナの位置に隣接する位置にいる動物のみが、搬送コンテナを押すことができるものとする。
【００２０】
例えば、図１に一点破線で示すように、搬送コンテナの搬送経路Lが初期位置Sから目標位置Gまで決められているものとする。図１の例では、紙面横方向をX軸とし、紙面縦方向をY軸として、位置を(X,Y)で表すものとする。搬送コンテナの搬送経路Lは、初期位置(2,3)から目標位置(5,1)に至る各ステップ（時刻）における位置の点列とする。図１における左下端のブロックの位置を(0,0）とすれば、図１の搬送経路Lは、
L={(2,3), (2,4), (2,5), (2,6), (2,7), (3,7), (4,7), (5,7), (5,6), (5,5), (5,4), (5,3), (5,2), (5,1)}
で表すことができる。
【００２１】
これにより、搬送コンテナのそれぞれの位置において、搬送コンテナが経路をたどるために適切な移動の方向が定義できる。例えば、初期位置Sにおいては、搬送コンテナは上の方向（Y座標のみ増加する方向）に移動するのが、搬送コンテナにとって望ましい方向である。
【００２２】
例えば、図１において、搬送コンテナが(5,7)の位置（Aの位置）にあるとき、(5,8)の位置（Bの位置）に動物がいない場合には、搬送コンテナはそれ以上搬送経路をたどる動作を継続することができない。言い換えれば、ある動物が搬送コンテナを位置Aに押して移動させるよりも前に、別の動物が位置Bに到達していなければならない。このように、搬送コンテナを位置Aに押して移動させようとする動物と、位置Bで搬送コンテナが来るのを待っている動物の間で、適切な待ち合わせの協調が行われない限り、搬送コンテナは(5,7)の位置から(5,1)の位置（目標位置G）まで到達することは叶わない。
【００２３】
以下では、複数の動物の間で協調動作が必要な位置を「待ち合わせ位置」と呼ぶ。特に、搬送経路上の待ち合わせ位置（上述の例では（5,7)の位置A）を「コンテナ待ち合わせ位置」と呼び、コンテナ待ち合わせ位置に到達する前に動物が待機していなければならない位置（上述の例では(5,8)の位置B）を「待ち合わせ待機位置」と呼ぶ。待ち合わせ位置（コンテナ待ち合わせ位置と待ち合わせ待機位置）は、複数存在してもよい。
【００２４】
待ち合わせ位置は、搬送経路と搬送任務の環境（障害物の位置及び壁の位置）とから特定することができるので、予め計算により算出しておく（あるいは人手で求めておく）ことにより、予め与えられているものとする。
【００２５】
本来、動物は自由に移動を行うので、動物が搬送コンテナを押す時に、搬送コンテナが望む方向に搬送コンテナを押してくれるとは限らない。そこで、この発明では、搬送コンテナが動物によって望まない方向に押された時には搬送コンテナ自身が制動を行って、動物によって動かされないようにするための機能を備えるものとする。
【００２６】
以下、この発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面中において同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【００２７】
［第一実施形態］
第一実施形態の搬送コンテナ１は、図３に示すように、記憶部１０、検知部１２、位置計測部１４、制動制御部１６及び制動アクチュエータ部１８を備える。検知部１２は、搬送環境における待ち合わせ待機位置に動物がいるか否かを検知する。検知部１２は、搬送コンテナ１の制動制御部１６から動物がいるか否かの検知を行う指示が入力されると、待ち合わせ待機位置に動物がいるか否かを検知して、その結果（以下、動物検知結果という）を制動制御部１６へ出力する。
【００２８】
検知部１２が、動物の存在を検知する方法は様々な方法が考えられる。例えば、検知部１２は、図４（Ａ）に示すように、待ち合わせ待機位置（図１の例では位置B）の格子を囲む壁ブロック９Ａに設置された赤外線などの光を発する発光部１２１と、その対面の壁ブロック９Ｂに設置された発光部１２１から発する光を受ける受光部１２２と、受光部１２２の受ける光の強弱から抵抗値が変化する可変抵抗部１２３と、その抵抗値を検出する抵抗値計測部１２４とからなる構成とすることができる。この構成では、図４（Ｂ）に示すように、発光部１２１と受光部１２２の間に動物が存在するときは、動物の体によって受光部１２２が受けるべき光の強さが弱まり、受ける光が弱まることで可変抵抗部１２３の抵抗値が変化する。そして、その抵抗値の変化を抵抗値計測部１２４で読み取ることで、動物の存在を検知することができる。
【００２９】
受光部１２２、可変抵抗部１２３を実現する具体的な方法は、図５に示すように、硫化カドミウムセル（以下、CdSセルという）を用いて、電流計測器及び直流電源と直列に接続した回路が考えられる。この構成では、CdSセルが受光部１２２及び可変抵抗部１２３に相当し、電流計測器が抵抗値計測部１２４に相当する。CdSセルは、当たる光量により抵抗値が変化する硫化カドミウム（CdS）の性質を利用したものであり、CdSセルに当たる光が多ければ抵抗値は低くなる。CdSセルに当てる光の周波数として、赤外線や可視光線、紫外線など、広範囲の周波数帯を想定することができる。直流電源として定電圧源の乾電池等を用いると、CdSセルの抵抗値の変化により、回路に流れる電流が変化する。その変化する電流値を電流計測器で読み取ることで、CdSセルの抵抗値の変化を読み取ることができる。この構成において、計測された電流の値が予め定めた閾値Thより小さくなったときに動物を検知したと判定すればよい。閾値Thは、天候の条件や、設置する場所が屋内であるか屋外であるか、屋内であれば照明の種類等の環境条件を鑑みて、経験的に定めるものとする。
【００３０】
検知部１２が動物の存在を検知するその他の方法として、待ち合わせ待機位置を囲む壁ブロック９にカメラを装備させ、カメラで撮影した画像を処理することで動物の存在を検知する構成も有用である。例えば、あらかじめ待ち合わせ待機位置に動物がいないときの画像（以下、比較用画像という）を撮影して記憶部１０にデータとして保存しておき、任務中に撮影したときの画像データ（以下、任務中画像という）と比較する。画像を構成するピクセルデータのうち、あるピクセル数以上のピクセルにおいて、比較用画像と任務中画像の間に輝度の明らかな違いが生じていれば、待ち合わせ待機位置に動物が存在すると判定する方法が考えられる。
【００３１】
さらに、検知部１２が動物の存在を検知する方法として、待ち合わせ待機位置の床面に重量測定器を装備させ、待ち合わせ待機位置に動物が存在する場合の計測重量の変化によって、動物の存在を検知する方法も有用である。
【００３２】
以下、現在のステップをtとして、ステップtにおける搬送コンテナ１の各部の動作について説明する。
【００３３】
記憶部１０には、搬送経路Lとコンテナ待ち合わせ位置の集合Wとが予め記憶されている。以下では、図１の例を参照しながら、具体的な処理を説明する。図１の例では、搬送経路Lとコンテナ待ち合わせ位置集合Wは、
L={(2,3), (2,4), (2,5), (2,6), (2,7), (3,7), (4,7), (5,7), (5,6), (5,5), (5,4), (5,3), (5,2), (5,1)}
W={(5,7)}
として、記憶部１０に記憶されている。L(t)を搬送経路Lのt番目の要素を表すものとする。この例では、L(1)は初期位置(2,3)であり、L(3)=(2,5)である。W(i)をコンテナ待ち合わせ位置の集合Wのi番目の要素を表すものとする。なお、第一実施形態では、搬送経路の位置を整数値の座標で示しているが、実際には全地球測位システム（GPS: Global Positioning System）の位置情報に読み替えるものとする。つまり、後述の位置計測部１４で計測される位置の表現と搬送経路Lの各位置やコンテナ待ち合わせ位置の表現形式が揃っているものとする。
【００３４】
位置計測部１４は、搬送コンテナ１の位置を計測するセンサ（例えば、GPSなど）であり、現在のステップtにおける搬送コンテナ１の位置C(t)を計測し、その結果を制動制御部１６に出力する。
【００３５】
制動制御部１６は、図６に示すように、以下の処理を行う。
【００３６】
（ステップＳ１−１）記憶部１０からステップt+1における搬送経路の位置L(t+1)を取得する。
【００３７】
（ステップＳ１−２）記憶部１０に記憶された待ち合わせ位置の集合Wの中に、ステップＳ１−１で取得した搬送経路の位置L(t+1)が含まれるか否かを探索する。位置L(t+1)が待ち合わせ位置の集合Wに含まれる場合にはステップＳ１−３へ進み、位置L(t+1)が待ち合わせ位置の集合Wに含まれない場合にはステップＳ１−５へ進む。
【００３８】
（ステップＳ１−３）コンテナ待ち合わせ位置（すなわち、位置L(t+1)）に対応する待ち合わせ待機位置の検知部１２に対して、動物がいるか否かの検知を行うための指示を入力し、動物検知結果を受信する。動物検知結果が、動物がいないことを示す場合にはステップＳ１−４へ進み、動物がいることを示す場合にはステップＳ１−５へ進む。
【００３９】
（ステップＳ１−４）すべての制動アクチュエータ部１８を作動させる。これにより、動物が搬送コンテナ１を押しても、搬送コンテナ１はどの方向にも移動しない。
【００４０】
（ステップＳ１−５）位置計測部１４で取得した搬送コンテナ１の位置C(t)から位置L(t+1)へ移動する方向以外の方向の制動アクチュエータ部１８を作動させる。これにより、動物が搬送経路Lに沿わない方向へ搬送コンテナ１を押しても、搬送コンテナ１は動かない。
【００４１】
制動アクチュエータ部１８は、図７（Ａ）に示すように、搬送コンテナ１の底面に、搬送コンテナ１の移動可能な方向と対応するように配置される。この実施形態では、搬送コンテナ１は前後左右の４方向に移動可能であるため、４つの進行方向それぞれに対応した４つの制動アクチュエータ部１８Ａ〜Ｄを備えているものとする。
【００４２】
図７（Ｂ）〜（Ｄ）に制動アクチュエータ部１８の底面図を例示する。この実施形態では、X軸のプラス方向及びマイナス方向、Y軸のプラス方向及びマイナス方向の４方向のみに物品の移動を許し、その他の方向には物品を移動させないための制動アクチュエータ部１８を採用するものとする。
【００４３】
図７（Ｂ）〜（Ｄ）に示すのは、図７（Ａ）において紙面左方向への移動のみを許す制動アクチュエータ部１８Ｄの側面図である。制動アクチュエータ部１８は、制動棒１８１、回転ジョイント１８２、回転ストッパ１８３、リニアアクチュエータ１８４及び固定材１８５からなる。制動棒１８１は、回転ジョイント１８２を介して固定材１８５に接続され、回転ジョイント１８２は、進行方向（すなわち、紙面右から左の方向）に垂直（すなわち、紙面手前から奥の方向）な回転軸を持つ。回転ストッパ１８３は、制動棒１８１が、直立の状態から進行方向の逆方向に回転するのを防止するための部材であり、固定材１８５に固定接続されている。固定材１８５は、リニアアクチュエータ１８４を介して、搬送コンテナ１の壁面もしくは底面に固定されている。固定材１８５の搬送コンテナ１の壁面もしくは底面からの高さは、リニアアクチュエータ１８４により可変制御される。
【００４４】
制動アクチュエータ部１８の制動中は、図７（Ｃ）に示すように、リニアアクチュエータ１８４により固定材１８５の高さが低く保持され、制動棒１８１が搬送コンテナ１の壁面もしくは底面より露出し、壁ブロック９に掘られた制動穴９１の中に入るようになる。制動穴９１は、図７（Ｃ）に示すように、制動棒１８１が直立しているときに、制動棒１８１の進行方向逆側（すなわち、紙面右側）が接する。制動穴９１は、図７（Ｄ）に示すように、搬送コンテナ１が進行方向に移動して、制動棒１８１が進行方向に回転するときには、その回転動作を可能とするだけのスペースを制動棒１８１の進行方向側（すなわち、紙面左側）に確保するように掘られている。制動アクチュエータ部１８が制動中でないときは、図７（Ｂ）に示すように、リニアアクチュエータ１８４により、固定材１８５の高さが高く保持され、制動棒１８１は搬送コンテナ１の壁面もしくは底面から露出しない。以上に述べたような、方向別の制動アクチュエータ部１８Ａ〜Ｄを、搬送コンテナ１の壁面もしくは底面に各進行方向それぞれについて備えることで、物品の進行方向別の制動が可能となる。
【００４５】
図８を参照して、搬送コンテナ１が壁ブロック９に沿って移動するための構成を説明する。図８（Ａ）に示すように、壁ブロック９の側面には、ガイドレール９２が備えられる。図８（Ｂ）に示すように、繁用コンテナ１の側面には、ガイドレール９２に沿って移動するための車輪１１が備えられる。ガイドレール９２は、壁ブロック９の側面に水平方向に掘られた溝である。ガイドレール９２は、ガイドレール９２内を車輪１１が走行する際に車輪１１がレール穴から抜けないための車輪ストッパ９３と、搬送コンテナ１が進行方向を変えた際に車輪１１がレール穴から抜けるための車輪抜け出し用穴９４を備える。壁ブロック９の側面内での車輪抜け出し用穴９４の位置は、搬送コンテナ１の側面内での車輪１１と同じ位置である。なお、図８には、車輪１１が搬送コンテナ１側に設けられ、ガイドレール９２が壁ブロック９側に設けられた場合を示したが、それとは逆に、車輪１１が壁ブロック９側に設けられ、ガイドレール９２が搬送コンテナ１側に設けられていても構わない。
【００４６】
図９に、ガイドレール９２を壁ブロック９の側面に装備した場合の、搬送コンテナ１側面における制動アクチュエータ部１８と車輪１１の位置、及び、壁ブロック９の側面における制動穴９１とガイドレール９２の配置を示す。車輪１１とガイドレール９２は、移動する可能性のあるすべての方向に対応して用意される。制動アクチュエータ部１８と制動穴９１は、２方向分だけ各側面に装備する。送受信部１５１を備える場合には、ガイドレール９２や車輪１１に重ならないように配置する。送受信部１５１については、後述の第二実施形態で説明する。
【００４７】
図１０に、ガイドレール９２を任務環境の床面に装備した場合の、搬送コンテナ１底面内における制動アクチュエータ部１８と車輪１１の位置、及び、任務環境床面におけるガイドレール９２の配置について示す。任務環境床面には縦横方向にガイドレール９２が掘られており、ブロック要素底面の中心にて交差する。車輪１１は４方向に回転可能な、例えば球型車輪を採用する。各ブロック要素の底面に、４方向分の制動アクチュエータ部１８Ｅ〜Ｌがガイドレール９２と球型車輪１１の位置に被らないように装備される。送受信部１５１を備える場合には、搬送コンテナ１の各側面において任意の位置に配置する。
【００４８】
図１０には、任務環境床面にガイドレール９２を掘る例を示したが、これを天地逆にして、任務環境天井面にガイドレール９２を掘り、球型車輪１１や制動アクチュエータ部１８などを搬送コンテナ１の天板面に装備する方式であっても構わない。
【００４９】
［第二実施形態］
第二実施形態は搬送任務環境を構成する壁や障害物、搬送物品自体に、自己定義型の位置計測機能を備える点が第一実施形態と異なる。第二実施形態の搬送システムは、GPSのような無線位置計測装置の使えない屋内や、より高精度の位置計測が必要となるねずみのような小動物を利用した搬送環境にも適用可能な利点がある。
【００５０】
第二実施形態における搬送コンテナの搬送経路Lは、なるべく後述する位置計測機能のある壁ブロックに接した状態で搬送コンテナを移動させることのできる経路を設定するとよい。そうすれば、床や天井に位置計測機能のあるブロック要素を置かなくても任務空間を構成することができるからである。
【００５１】
第二実施形態では、図１１に示すように、搬送任務環境を構成する壁ブロック９Ａ〜Ｄと搬送コンテナ１に、搬送コンテナ１の位置を計測するための位置計測部１５、１５Ａ〜Ｄが備えられている。
【００５２】
位置計測部１５について説明する。この実施形態では、搬送コンテナや壁、障害物を構成するブロック要素（例えば、立方体形状としているが、直方体もしくは円柱のようなものでもよい）の各々に、図１１に示すような、隣のブロック要素との通信のための送受信部１５１Ａ〜Ｈを装備させることで、搬送コンテナ１の位置を計測する機能を実現する。このとき、搬送コンテナ１と直接隣接しない壁や障害物のブロック要素には送受信部１５１を装備させる必要はない。
【００５３】
図１１に示す正方形のブロックは、図１の例における壁ブロック９や搬送コンテナ１を構成する要素であり、隣のブロック要素の送受信部１５１から隣のブロック要素の位置情報を受信し、自らの位置情報を隣のブロック要素の送受信部１５１に発信する機能を備えている。任務環境中にあるこれらのブロック要素のうち、基準点にあるブロック要素には、あらかじめ位置（X,Y）が定義されているものとする。各々のブロック要素はそれぞれ位置計測部１５を備えており、各位置計測部１５はそれぞれ、（上側）送受信部１５１Ａ、（下側）送受信部１５１Ｂ、（右側）送受信部１５１Ｃ、（左側）送受信部１５１Ｄ、自己位置記憶部１５２及び位置送受信制御部１５３を備える。自己位置記憶部１５２には、各ブロック要素の位置データ及び動物検知の有無を示すブーリアン値である検知データが記憶されている。各方向の送受信部１５１の通信方式としては、ISO/IEC 18092で国際標準規格として勧告されるNFC（Near Field Communication）などの近距離非接触無線方式が適しているが、同様に近距離通信が可能な方式であればどのようなものであってもよい。
【００５４】
以下、図１２を参照して、位置計測部１５が搬送コンテナ１の位置を計測する動作の流れを説明する。位置計測部１５は、以下に示すプロセスを一定時間間隔ごとに行う。以下では、待ち合わせ位置が一つのみの場合について述べる。この場合、待ち合わせ待機位置における動物の存在の有無を検知するブロック要素の位置を基準点とする。
【００５５】
（ステップＳ２−１）基準点にあるブロック要素の位置送受信制御部１５３は、自己位置記憶部１５２の位置データを（X,Y）とし、自分のモードを位置送信モードにする。その他のブロック要素の位置送受信制御部１５３は自己位置記憶部１５２の位置データを未定義状態にし、自分のモードを位置受信モードにする。すべてのブロック要素内の自己位置記憶部１５２の検知データはFALSE（動物なし）にセットする。
【００５６】
（ステップＳ２−２）基準点にあるブロック要素の位置送受信制御部１５３は、検知部１２を用いて動物の存在の有無の検知を行い、動物検知結果を検知データとして自己位置記憶部１５２に書き込む。
【００５７】
（ステップＳ２−３）各ブロック要素の位置送受信制御部１５３は、自分のモードが位置送信モードであればステップＳ２−４へ処理を進め、位置受信モードであればステップＳ２−５へ処理を進める。
【００５８】
（ステップＳ２−４）位置送信モードにある位置送受信制御部１５３は、自己位置記憶部１５２に記憶されている位置データが定義済みの場合は、自己位置記憶部１５２から位置データと検知データを読み込み、各方向の送受信部１５１Ａ〜Ｄを用いて隣のブロック要素へ位置データの値と検知データの値を送信する。
【００５９】
（ステップＳ２−５）位置受信モードにある位置送受信制御部１５３は、隣のブロックから送られてきた位置データを、上側送受信部１５１Ａから受信したものについてはY座標を１減らし、下側送受信部１５１Ｂから受信したものについてはY座標を１増やし、右側送受信部１５１Ｃから受信したものについてはX座標を１減らし、左側送受信部１５１Ｄから受信したものについてはX座標を１増やして求めた位置の値を自分の位置データの値とし、その位置データの値を自己位置記憶部１５２に書き込む。このとき、検知データの値も自己位置記憶部１５２に書き込む。その後、自分のモードを位置送信モードに変える。各送受信部１５１Ａ〜Ｄから受信した位置データが不整合のときは、自己位置記憶部１５２への位置データの書き込みは行わない。
【００６０】
（ステップＳ２−６）搬送コンテナ１を構成するブロック要素は、自己位置記憶部１５２に位置データと検知データが書き込まれたかどうかを判定する。書き込まれていないならばステップＳ２−３に処理を戻す。書き込まれているならば処理を終了する。
【００６１】
基準点を任意の位置に取ってしまうと、基準点の選び方によっては、待ち合わせ位置のブロック要素よりも先に搬送コンテナ１のブロック要素に位置データが伝えられてしまい、搬送コンテナ１には待ち合わせ位置に動物がいるか否かの検知データが伝わらなくなってしまう。この場合、再度、動物がいるか否かの検知データの伝達のための通信を繰り返して搬送コンテナ１に位置データを伝えなければ、搬送コンテナ１には待ち合わせ位置に動物がいるか否かの検知データがわからないため、通信回数が多くなってしまう。
【００６２】
上述のように、第二実施形態では、待ち合わせ位置を基準点（位置計測のスタート地点）とするので、搬送コンテナ１に情報が伝わったときには、必ず待ち合わせ位置に動物がいるか否かの検知データが含まれることになる。これにより、少ない通信回数で動物の位置を搬送コンテナ１が知ることができるという利点がある。
【００６３】
図１３に、待ち合わせ位置が２つある場合の任務環境の様子を示す。図１３の例では、任務環境内の壁ブロック要素を、以下の２つの領域に分割する。
１．待ち合わせ待機位置B、待ち合わせ待機位置Bのためのコンテナ待ち合わせ位置Cに動物がいる場合に、動物が接している壁ブロック要素を含む領域１（図１３において破線で囲われた領域）
２．待ち合わせ待機位置D、待ち合わせ待機位置Dのためのコンテナ待ち合わせ位置Eに動物がいる場合に、動物が接している壁ブロック要素を含む領域２（図１３において点線で囲われた領域）
【００６４】
領域１，２の間では、ブロック要素は通信を行わないこととする。領域１は、領域２におけるコンテナ待ち合わせ位置Eに動物がいる場合に動物が接している壁ブロック要素を含まないものとする。それぞれの領域内で上述の手順と同様に以下のステップＳ３−１〜３−６のプロセスを独立に実行することで、位置計測と動物検知を行うことができる。
【００６５】
（ステップＳ３−１）原点にあるブロック要素の位置送受信制御部１５３は、自己位置記憶部１５２の位置データを（X,Y）とし、自分のモードを位置送信モードにする。その他のブロック要素の位置送受信制御部１５３は自己位置記憶部１５２の位置データを未定義状態にし、自分のモードを位置受信モードにする。各壁ブロック９は自己位置記憶部１５２に自分の属する領域番号を保存する。搬送コンテナ１は領域番号を未定義とする。すべてのブロック要素内の自己位置記憶部１５２の検知データはFALSE（動物なし）にセットする。
【００６６】
（ステップＳ３−２）原点にあるブロック要素の位置送受信制御部１５３は、検知部１２を用いて動物の存在の有無の検知を行い、動物検知結果を検知データとして自己位置記憶部１５２に書き込む。
【００６７】
（ステップＳ３−３）各ブロック要素の位置送受信制御部１５３は、自分のモードが位置送信モードであればステップＳ３−４へ処理を進め、位置受信モードであればステップＳ３−５へ処理を進める。
【００６８】
（ステップＳ３−４）位置送信モードにある位置送受信制御部１５３は、自己位置記憶部１５２に記憶されている位置データが定義済みの場合は、自己位置記憶部１５２から位置データと検知データを読み込み、各方向の送受信部１５１Ａ〜Ｄを用いて隣のブロック要素へ位置データの値と検知データの値と領域番号の値を送信する。
【００６９】
（ステップＳ３−５）位置受信モードにある位置送受信制御部１５３は、隣のブロックから送られてきた位置データを、上側送受信部１５１Ａから受信したものについてはY座標を１減らし、下側送受信部１５１Ｂから受信したものについてはY座標を１増やし、右側送受信部１５１Ｃから受信したものについてはX座標を１減らし、左側送受信部１５１Ｄから受信したものについてはX座標を１増やして求めた位置の値を自分の位置データの値とし、その位置データを自己位置記憶部１５２に書き込む。このとき、検知データの値も自己位置記憶部１５２に書き込む。その後、自分のモードを位置送信モードに変える。各送受信部１５１Ａ〜Ｄから受信した位置データが不整合のときは、自己位置記憶部１５２への位置データの書き込みは行わない。
【００７０】
位置受信モードの搬送コンテナ１は、どの領域からの位置データも受信するが、複数の領域から位置データを受信した場合は、受信した領域番号の若いブロック要素からの位置データを優先して自己位置記憶部１５２に格納し、受信した領域番号の領域に自分が属するものとする。
【００７１】
（ステップＳ３−６）搬送コンテナ１を構成するブロック要素は、自己位置記憶部１５２に位置データと検知データが書き込まれたかどうかを判定する。書き込まれていないならばステップＳ３−３に処理を戻す。書き込まれているならば処理を終了する。
【００７２】
待ち合わせ位置が３つ以上ある場合も同様に、壁ブロック要素の領域を３つ以上に分割して、上述と同様の処理を行えばよい。
【００７３】
第二実施形態の制動制御部１６は、以下の処理を行う。
【００７４】
（ステップＳ４−１）記憶部１０からステップt+1における搬送経路の位置L(t+1)を取得する。
【００７５】
（ステップＳ４−２）記憶部１０に記憶された待ち合わせ位置の集合Wの中に、ステップＳ４−１で取得した搬送経路の位置L(t+1)が含まれるか否かを探索する。位置L(t+1)が待ち合わせ位置の集合Wに含まれる場合にはステップＳ４−３へ進み、位置L(t+1)が待ち合わせ位置の集合Wに含まれない場合にはステップＳ４−５へ進む。
【００７６】
（ステップＳ４−３）コンテナ待ち合わせ位置（すなわち、位置L(t+1)）に対応する待ち合わせ待機位置の位置計測部１４に対して、自分を原点として上述のステップＳ３−１の位置検出処理を実行させる。これをきっかけとして上述のステップ３−２〜３−６により壁伝いに情報が伝えられることで、搬送コンテナ１の自己位置記憶部１５２に位置データと検知データが書き込まれる。自己位置記憶部１５２に書き込まれた検知データが、動物がいないことを示す場合にはステップＳ４−４へ進み、動物がいることを示す場合にはステップＳ４−５へ進む。
【００７７】
（ステップＳ４−４）すべての制動アクチュエータ部１８を作動させる。これにより、動物が搬送コンテナ１を押しても、搬送コンテナ１はどの方向にも移動しない。
【００７８】
（ステップＳ４−５）位置計測部１４で取得した搬送コンテナ１の位置C(t)から位置L(t+1)へ移動する方向以外の方向の制動アクチュエータ部１８を作動させる。これにより、動物が搬送経路Lに沿わない方向へ搬送コンテナ１を押しても、搬送コンテナ１は動かない。
【００７９】
図１３における位置Aに搬送コンテナ１があるとき、待ち合わせ位置Bにいる動物は閉じ込められる形となるが、そうした場合において、動物は、閉じ込められた環境から自ら脱出するための行動を学習する習性があることが知られており、この習性によって待ち合わせ位置Bにいる動物が搬送コンテナ１の押し移動を引き継ぐことが効率よく行われる。
【００８０】
この発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。上記実施形態において説明した各種の処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。
【００８１】
［プログラム、記録媒体］
上記実施形態で説明した各装置における各種の処理機能をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記各装置における各種の処理機能がコンピュータ上で実現される。
【００８２】
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。
【００８３】
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
【００８４】
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。
【００８５】
また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  搬送コンテナ
９  壁ブロック
１０  記憶部
１２  検知部
１４、１５  位置計測部
１６  制動制御部
１８  制動アクチュエータ部
１２１  発光部
１２２  受光部
１２３  可変抵抗部
１２４  抵抗値計測部
１５１  送受信部
１５２  自己位置記憶部
１５３  位置送受信制御部
【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2015209300.tif 000009
【図１２】
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【図１】
2015209300.tif 000011
【図２】
2015209300.tif 000012
【図４】
2015209300.tif 000013
【図５】
2015209300.tif 000014
【図１３】
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