(57)【要約】【課題】ワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施例によれば、ワイヤに接続された自律移動装置を制御する自律移動装置の制御システムにおいて、最終位置情報及び初期位置情報を用いて自律移動装置の移動制御情報を生成する経路設定部と、移動制御情報を用いて自律移動装置の速度を制御して自律移動装置を移動させる速度管理部と、ワイヤと移動された自律移動装置とに対する回転角測定値を用いて自律移動装置の位置及び姿勢を設定して現在位置情報を生成し、現在位置情報を用いてワイヤの長さを設定してワイヤの演算長さ情報を生成する処理部と、ワイヤに作用するワイヤ張力測定情報を用いてワイヤの弛みを判断し、ワイヤの弛みが生じるとワイヤ張力測定情報を用いてワイヤを調整する弛み管理部と、を含むワイヤを用いた自律移動装置の制御システムを提供する。【選択図】図１
2014504397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤに接続された自律移動装置を制御する自律移動装置の制御システムにおいて、
最終位置情報及び初期位置情報を用いて前記自律移動装置の移動制御情報を生成する経路設定部と、
前記移動制御情報を用いて前記自律移動装置の速度を制御して前記自律移動装置を移動させる速度管理部と、
前記ワイヤと前記移動した自律移動装置とに対する回転角測定値を用いて現在位置情報を生成し、前記現在位置情報及び前記移動制御情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成する処理部と、
前記ワイヤの演算長さ情報が生成されると、前記ワイヤに作用するワイヤ張力測定情報を用いて前記ワイヤの弛みを判断し、ワイヤの弛みが生じた場合に前記ワイヤ張力測定情報を用いて前記ワイヤを調整する弛み管理部と、を含むワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項２】
前記弛み管理部は、
前記ワイヤの弛みを判断するために基準となる張力基準情報を設定し、前記ワイヤ張力測定情報が前記張力基準情報未満であるとワイヤの弛みを判断し、前記ワイヤ張力測定情報を用いて前記ワイヤを調整することを特徴とする請求項１に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項３】
前記弛み管理部は、
前記ワイヤ張力測定情報と前記張力基準情報とを比較して張力比較情報を生成し、前記張力比較情報を用いて前記ワイヤを引っ張ることを特徴とする請求項２に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項４】
前記処理部は、
前記回転角測定値を用いてワイヤの長さを設定し、ワイヤの現在長さ情報を生成するワイヤ管理モジュールと、
前記ワイヤの現在長さ情報を用いて前記現在位置情報を生成する位置管理モジュールと、
前記現在位置情報及び前記移動制御情報の移動位置情報を用いて前記ワイヤの演算長さ情報を生成する長さ管理モジュールと、
前記ワイヤの演算長さ情報を用いてウインチを制御し、ワイヤを繰り出したり巻き取ったりして前記ワイヤの弛みが解決された自律移動装置を移動させるウインチ制御モジュールと、を含み、
前記移動位置情報は、単位時間別に前記自律移動装置の移動すべき位置及び姿勢を示すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項５】
前記ワイヤ管理モジュールは、
前記ワイヤに接続されたエンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）により測定された前記回転角測定値を用いて前記ワイヤの現在長さ情報を生成する回転角分析モジュールと、
前記ワイヤに接続されたロードセル（ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）により測定された張力測定値を用いて前記ワイヤ張力測定情報を生成する張力分析モジュールと、を含むことを特徴とする請求項４に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項６】
前記位置管理モジュールは、
前記自律移動装置が位置したブロック内の任意の位置を示す任意位置情報を設定し、前記任意位置情報を用いてワイヤの任意長さ情報を設定する予測モジュールと、
前記ワイヤの任意長さ情報と前記ワイヤの現在長さ情報とを用いて前記現在位置情報を生成する生成モジュールと、を含むことを特徴とする請求項４に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項７】
前記生成モジュールは、
前記ワイヤの任意長さ情報と前記ワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成し、前記長さの差値が長さ基準情報未満であるか否かを判断して、前記長さの差値が前記長さ基準情報未満であると前記任意位置情報として前記現在位置情報を生成することを特徴とする請求項６に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項８】
前記生成モジュールは、
前記長さの差値が前記長さ基準情報以上であると前記長さの差値を用いて前記任意位置情報を再び設定することを特徴とする請求項６に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項９】
ワイヤに接続された自律移動装置を制御する自律移動装置の制御システムにおいて、
最終位置情報及び初期位置情報を用いて移動制御情報を設定する経路設定部と、
前記移動制御情報を用いて前記自律移動装置の速度を制御して前記自律移動装置を移動させる速度管理部と、
前記ワイヤと移動された自律移動装置とに対する回転角測定情報及び前記ワイヤに作用するワイヤの張力情報を用いてワイヤの現在長さ情報を生成し、前記ワイヤの現在長さ情報を用いて前記移動された自律移動装置の現在位置情報を生成する位置管理部と、
前記現在位置情報及び前記移動制御情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成し、前記ワイヤの演算長さ情報及び前記回転角測定情報を用いて回転角制御情報を生成する処理部と、を含むワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項１０】
前記移動制御情報は、単位時間別に前記自律移動装置の移動すべき移動速度情報及び移動位置情報のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項１１】
前記処理部は、
前記現在位置情報及び前記移動位置情報を用いて前記ワイヤの演算長さ情報を生成する長さ分析モジュールと、
前記ワイヤの演算長さ情報を用いて回転角予測情報を生成する予測モジュールと、
前記回転角予測情報と前記回転角測定情報とを比較して前記回転角制御情報を生成する判断モジュールと、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項１２】
前記予測モジュールは、
前記ワイヤの演算長さ情報に該当する張力予測情報を生成し、前記ワイヤの演算長さ情報及び前記張力予測情報を用いて前記回転角予測情報を生成することを特徴とする請求項１１に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項１３】
前記位置管理部は、
前記ワイヤに接続されたエンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）により測定された前記回転角測定情報を用いてワイヤの基礎長さ情報を生成する回転角分析モジュールと、
前記ワイヤに接続されたロードセル（ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）により測定された張力測定情報を用いて前記ワイヤの張力情報を生成する張力分析モジュールと、
前記ワイヤの基礎長さ情報及び前記ワイヤの張力情報を用いてワイヤの長さを設定し、前記ワイヤの現在長さ情報を生成する長さ設定モジュールと、を含むことを特徴とする請求項９に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項１４】
前記位置管理部は、
前記自律移動装置のブロック内での位置を示す任意位置情報を設定し、前記任意位置情報を用いて任意長さ情報を設定する演算モジュールと、
前記ワイヤの任意長さ情報と前記ワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成し、前記長さの差値が長さ基準情報未満であると前記任意位置情報を前記現在位置情報として設定する生成モジュールと、をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項１５】
前記生成モジュールは、
前記長さの差値が前記長さ基準情報以上であると前記長さの差値を用いて前記任意位置情報を再び設定することを特徴とする請求項１４に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御システム。
【請求項１６】
ワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが自律移動装置を制御する方法において、
（ａ）最終位置情報及び初期位置情報を用いて前記自律移動装置の移動制御情報を生成し、前記移動制御情報を用いて前記自律移動装置を移動させるステップと、
（ｂ）前記ワイヤに接続されたウインチ（ｗｉｎｃｈ）の回転角測定値を用いて前記自律移動装置の位置及び姿勢を設定し、現在位置情報を生成するステップと、
（ｃ）前記現在位置情報を用いて前記ワイヤの長さを設定し、ワイヤの演算長さ情報を生成するステップと、
（ｄ）前記ワイヤに作用するワイヤ張力測定情報を用いて前記ワイヤの弛みを判断し、ワイヤの弛みが生じると前記ワイヤ張力測定情報を用いてワイヤを調整するステップと、
（ｅ）前記移動制御情報を用いて前記自律移動装置の速度を制御して前記ワイヤの弛みが解決された自律移動装置を移動させるステップと、を含むワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項１７】
前記（ｄ）ステップは、
前記自律移動装置に接続されたワイヤの張力を測定してワイヤ張力測定情報を生成するステップと、
前記ワイヤの弛みを判断するために基準となる張力基準情報を設定するステップと、
前記ワイヤ張力測定情報が前記張力基準情報未満であるとワイヤの弛みを判断し、前記ワイヤ張力測定情報を用いて前記ワイヤを調整するステップと、を含むことを特徴とする請求項１６に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項１８】
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ１）前記回転角測定値を用いてワイヤの長さを設定し、ワイヤの現在長さ情報を生成するステップと、
（ｂ２）前記ワイヤの現在長さ情報を用いて順運動学（ｆｏｒｗａｒｄ  ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）により前記現在位置情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項１７に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項１９】
前記（ｂ２）ステップは、
前記自律移動装置が位置したブロック内の任意の位置を示す任意位置情報を設定するステップと、
前記任意位置情報を用いてワイヤの任意長さ情報を設定するステップと、
前記ワイヤの任意長さ情報と前記ワイヤの現在長さ情報とを用いて前記現在位置情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項１８に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２０】
前記ワイヤの任意長さ情報と前記ワイヤの現在長さ情報とを用いて前記現在位置情報を生成するステップは、
前記ワイヤの任意長さ情報と前記ワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成するステップと、
前記長さの差値が長さ基準情報未満であるか否かを判断して長さ判断結果情報を生成するステップと、
前記長さ判断結果情報が、前記長さの差値が前記長さ基準情報未満であると前記任意位置情報で前記現在位置情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項１９に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２１】
前記ワイヤの任意長さ情報と前記ワイヤの現在長さ情報とを用いて前記現在位置情報を生成するステップは、
前記長さの判断結果が、前記長さの差値が前記基準情報以上であると前記長さの差値を用いて前記任意位置情報を再び設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２２】
前記（ｃ）ステップは、
前記現在位置情報を用いて逆運動学（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）により前記ワイヤの演算長さ情報を生成するステップであることを特徴とする請求項１７に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２３】
ワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが自律移動装置を制御する方法において、
（ａ）最終位置情報及び初期位置情報を用いて移動制御情報を設定し、前記移動制御情報を用いて前記自律移動装置を移動させるステップと、
（ｂ）前記ワイヤと移動した前記自律移動装置とに対する回転角測定情報及び前記ワイヤに作用するワイヤの張力情報を用いてワイヤの現在長さ情報を生成するステップと、
（ｃ）前記ワイヤの現在長さ情報を用いて前記移動した自律移動装置の現在位置情報を生成するステップと、
（ｄ）前記現在位置情報及び前記移動制御情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成するステップと、
（ｅ）前記ワイヤの演算長さ情報及び前記回転角測定情報を設定した回転角制御情報を用いて前記自律移動装置を移動させるステップと、を含むワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２４】
前記（ａ）ステップは、
前記最終位置情報及び前記初期位置情報を用いて、単位時間別に前記自律移動装置の移動すべき移動速度情報、及び位置及び姿勢を示す移動位置情報のうちの少なくとも一つを含む前記移動制御情報を設定するステップと、
前記移動制御情報を用いて前記自律移動装置を移動させるステップと、を含むことを特徴とする請求項２３に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２５】
前記（ｅ）ステップは、
前記ワイヤの演算長さ情報に該当する張力予測情報を生成するステップと、
前記ワイヤの演算長さ情報及び前記張力予測情報を用いて回転角予測情報を生成するステップと、
前記回転角予測情報及び前記回転角測定情報を比較して前記回転角制御情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項２４に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２６】
前記（ｄ）ステップは、
前記現在位置情報及び前記移動位置情報を用いて逆運動学（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）により前記ワイヤの演算長さ情報を生成するステップであることを特徴とする請求項２４に記載のワイヤを用いて自律移動装置の制御方法。
【請求項２７】
前記（ｂ）ステップは、
前記ワイヤに接続されたエンコーダにより測定された回転角測定情報を用いてワイヤの基礎長さ情報を生成するステップと、
前記ワイヤに接続されたロードセルにより測定された張力測定情報を用いてワイヤの張力情報を生成するステップと、
前記ワイヤの基礎長さ情報及び前記ワイヤの張力情報を用いてワイヤの長さを設定し、前記ワイヤの現在長さ情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項２３に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２８】
前記（ｃ）ステップは、
前記ワイヤの現在長さ情報を用いて順運動学（ｆｏｒｗａｒｄ  ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）により前記現在位置情報を生成するステップを含むことを特徴とする請求項２３に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【請求項２９】
前記（ｃ）ステップは、
前記自律移動装置がブロック内で位置した任意位置情報を設定するステップと、
前記任意位置情報を用いてワイヤの任意長さ情報を設定するステップと、
前記ワイヤの任意長さ情報と前記ワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成するステップと、
前記長さの差値が長さ基準情報未満であると、前記長さの差値及び前記任意位置情報で前記現在位置情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項２８に記載のワイヤを用いた自律移動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律移動装置の制御システムに関し、より詳細には、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の大型化の趨勢により、船体をなすブロックも大型化している。一般的に大型船舶の船体は、船体の一部を構成するブロック単位を製作した後に、ブロックを互いに組み立てる方式により製作されている。言い換えれば、原資材の表面のさびや異物をブラスティング（ｂｌａｓｔｉｎｇ）などの方法により除去した後に、腐食を防止するために塗装を施し、その後、原資材を溶接などの方法を用いてブロックを製造し、これらのブロックを互いに組み立てることにより船体を完成することができる。
【０００３】
このようなブロックの内部でもまた溶接、ブラスティング、塗装作業等が行われる。よって、ブラスティングに用いられたグリット（ｇｒｉｔ）の収去、塗装後の塗膜の乾燥作業、検査作業及び塗膜測定作業等の様々な作業もブロック内で行われることになる。このようなブロック内部での作業効率を向上させるために、溶接、塗装及び検査等を行う各種自動化準備が開発されつつある。これにより、ブロックの内部での作業を容易とするために、作業に必要な装置をブロックの内部で所望する位置へ自由に移動させる装置が必要になった。ブロックの内部で自由に移動できる装置としては、ワイヤを用いた自律移動装置が代表的である。
【０００４】
従来緊張材（Ｔｅｎｄｏｎ）を用いた自律移動装置の発明は、リニアアクチュエータ（Ｌｉｎｅａｒ  ａｃｔｕａｔｏｒ）を用いたスチュワートプラットホーム（Ｓｔｅｗａｒｔ  ｐｌａｔｆｏｒｍ）よりも作業の半径が広いだけではなく、非常に大きい荷重に対しても強靭な特性を有している。
【０００５】
このような自律移動装置は、ワイヤの弛むことを防止するために無重力状態（すなわち、荷重が作用しない状態）でのみ位置及び姿勢の制御が可能であった。自律移動装置は、重力下でワイヤを用いた自律移動装置の場合、自律移動装置の重さによりワイヤが弛むことになり、ワイヤに弛みが生ずる。このようにワイヤに弛みが生じた状態で外乱が作用する場合は、自律移動装置の位置及び姿勢を保持し難くなる問題が生ずる。
【０００６】
また、自律移動装置は、重力が作用している状態で重さを有しているため、ワイヤが弛むことになって、所望する位置及び姿勢に自律移動装置を移動させることが困難となり、溶接、塗装及び検査などを行うに当たって間違いが生じるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一実施例は、自律移動装置に接続されたワイヤの弛みを防止できる、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明の一実施例は、ワイヤに発生する張力を制御できる、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法を提供することを他の目的とする。
【０００９】
また、本発明の一実施例は、自律移動装置及びブロックに固定されたワイヤの長さを正確に判断することができる、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法を提供することをまた他の目的とする。
【００１０】
また、本発明の一実施例は、ワイヤに作用する張力を用いてブロック内で自律移動装置の正確な位置及び姿勢を判断することができる、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法を提供することをまた他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面によれば、ワイヤに接続された自律移動装置を制御する自律移動装置の制御システムが提供される。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、ワイヤに接続された自律移動装置を制御する自律移動装置の制御システムにおいて、最終位置情報及び初期位置情報を用いて上記自律移動装置の移動制御情報を生成する経路設定部と、上記移動制御情報を用いて上記自律移動装置の速度を制御して上記自律移動装置を移動させる速度管理部と、上記ワイヤと上記移動した自律移動装置とに対する回転角測定値を用いて現在位置情報を生成し、上記現在位置情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成する処理部と、上記ワイヤの演算長さ情報が生成されると、上記ワイヤに作用するワイヤ張力測定情報を用いて上記ワイヤの弛みを判断し、ワイヤの弛みが生じると上記ワイヤ張力測定情報を用いて上記ワイヤを調整する弛み管理部と、を含む、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが提供される。
【００１３】
上記弛み管理部は、上記ワイヤの弛みを判断するために基準となる張力基準情報を設定し、上記ワイヤ張力測定情報が上記張力基準情報未満であるとワイヤの弛みを判断し、上記ワイヤ張力測定情報を用いて上記ワイヤを調整することができる。
【００１４】
このとき、上記弛み管理部は、上記ワイヤ張力測定情報と上記張力基準情報とを比較して張力比較情報を生成し、上記張力比較情報を用いて上記ワイヤを引っ張ることができる。
【００１５】
ここで、上記処理部は、上記回転角測定値を用いてワイヤの長さを設定し、ワイヤの現在長さ情報を生成するワイヤ管理モジュールと、上記ワイヤの現在長さ情報を用いて上記現在位置情報を生成する位置管理モジュールと、上記現在位置情報及び上記移動制御情報の移動位置情報を用いて上記ワイヤの演算長さ情報を生成する長さ管理モジュールと、上記ワイヤの演算長さ情報を用いてウインチを制御し、ワイヤを繰り出したり巻き取ったりして上記ワイヤの弛みが解決された自律移動装置を移動させるウインチ制御モジュールと、を含み、上記移動位置情報は、単位時間別に上記自律移動装置の移動すべき位置及び姿勢を示すことができる。
【００１６】
また、上記ワイヤ管理モジュールは、上記ワイヤに接続されたエンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）により測定された上記回転角測定値を用いて上記ワイヤの現在長さ情報を生成する回転角分析モジュールと、上記ワイヤに接続されたロードセル（ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）により測定された張力測定値を用いて上記ワイヤ張力測定情報を生成する張力分析モジュールと、を含むことができる。
【００１７】
また、上記位置管理モジュールは、上記自律移動装置が位置したブロック内の任意の位置を示す任意位置情報を設定し、上記任意位置情報を用いてワイヤの任意長さ情報を設定する予測モジュールと、上記ワイヤの任意長さ情報と上記ワイヤの現在長さ情報とを用いて上記現在位置情報を生成する生成モジュールと、を含むことができる。
【００１８】
一方、上記生成モジュールは、上記ワイヤの任意長さ情報と上記ワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成し、上記長さの差値が長さ基準情報未満であるか否かを判断して、上記長さの差値が上記長さ基準情報未満であると上記任意位置情報で現在位置情報を生成することができる。
【００１９】
そして、上記生成モジュールは、上記長さの差値が上記長さ基準情報以上であると、上記長さの差値を用いて上記任意位置情報を再び設定することができる。
【００２０】
また、本発明の一側面によれば、ワイヤに接続された自律移動装置を制御する自律移動装置の制御システムが提供される。
【００２１】
本発明の一実施例によれば、ワイヤに接続された自律移動装置を制御する自律移動装置の制御システムにおいて、最終位置情報及び初期位置情報を用いて移動制御情報を設定する経路設定部と、上記移動制御情報を用いて上記自律移動装置の速度を制御して上記自律移動装置を移動させる速度管理部と、上記ワイヤと移動した自律移動装置とに対する回転角測定情報及び上記ワイヤに作用するワイヤの張力情報を用いてワイヤの現在長さ情報を生成し、上記ワイヤの現在長さ情報を用いて上記移動した自律移動装置の現在位置情報を生成する位置管理部と、上記現在位置情報及び上記移動制御情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成し、上記ワイヤの演算長さ情報及び上記回転角測定情報を用いて回転角制御情報を生成する処理部と、を含むワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが提供される。
【００２２】
ここで、上記移動制御情報の単位時間別に上記自律移動装置の移動すべき移動速度情報及び移動位置情報のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【００２３】
上記処理部は、上記現在位置情報及び上記移動位置情報を用いて上記ワイヤの演算長さ情報を生成する長さ分析モジュールと、上記ワイヤの演算長さ情報を用いて回転角予測情報を生成する予測モジュールと、上記回転角予測情報と上記回転角測定情報とを比較して上記回転角制御情報を生成する判断モジュールと、を含むことができる。
【００２４】
このとき、上記予測モジュールは、上記ワイヤの演算長さ情報に該当する張力予測情報を生成し、上記ワイヤの演算長さ情報及び上記張力予測情報を用いて上記回転角予測情報を生成することができる。
【００２５】
一方、上記位置管理部は、上記ワイヤに接続されたエンコーダにより測定された上記回転角測定情報を用いてワイヤの基礎長さ情報を生成する回転角分析モジュールと、上記ワイヤに接続されたロードセルにより測定された張力測定情報を用いて上記ワイヤの張力情報を生成する張力分析モジュールと、上記ワイヤの基礎長さ情報及び上記ワイヤの張力情報を用いてワイヤの長さを設定して上記ワイヤの現在長さ情報を生成する長さ設定モジュールと、を含むことができる。
【００２６】
ここで、上記位置管理部は、上記自律移動装置のブロック内での位置を示す任意位置情報を設定し、上記任意位置情報を用いて任意長さ情報を設定する演算モジュールと、上記ワイヤの任意長さ情報と上記ワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成し、上記長さの差値が長さ基準情報未満であると上記任意位置情報を上記現在位置情報として設定する生成モジュールと、をさらに含むことができる。
【００２７】
そして、上記生成モジュールは、上記長さの差値が上記長さ基準情報以上であると上記長さの差値を用いて上記任意位置情報を再び設定することができる。
【００２８】
また、本発明の一側面によれば、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが自律移動装置を制御する方法が提供される。
【００２９】
本発明の一実施例によれば、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが自律移動装置を制御する方法において、（ａ）最終位置情報及び初期位置情報を用いて上記自律移動装置の移動制御情報を生成し、上記移動制御情報を用いて上記自律移動装置を移動させるステップと、（ｂ）上記ワイヤに接続されたウインチ（ｗｉｎｃｈ）の回転角測定値を用いて上記自律移動装置の位置及び姿勢を設定して、現在位置情報を生成するステップと、（ｃ）上記現在位置情報を用いて上記ワイヤの長さを設定してワイヤの演算長さ情報を生成するステップと、（ｄ）上記ワイヤに作用するワイヤ張力測定情報を用いて上記ワイヤの弛みを判断し、ワイヤの弛みが生じると上記ワイヤ張力測定情報を用いてワイヤを調整するステップと、（ｅ）上記移動制御情報を用いて上記自律移動装置の速度を制御して上記ワイヤの弛みが解決された自律移動装置を移動させるステップと、を含むワイヤを用いた自律移動装置の制御方法が提供される。
【００３０】
ここで、上記（ｄ）ステップは、上記自律移動装置に接続されたワイヤの張力を測定してワイヤ張力測定情報を生成するステップと、上記ワイヤの弛みを判断するために基準となる張力基準情報を設定するステップと、上記ワイヤ張力測定情報が上記張力基準情報未満であるとワイヤの弛みを判断し、上記ワイヤ張力測定情報を用いて上記ワイヤを調整するステップと、を含むことができる。
【００３１】
上記（ｂ）ステップは、（ｂ１）上記回転角測定値を用いてワイヤの長さを設定してワイヤの現在長さ情報を生成するステップと、（ｂ２）上記ワイヤの現在長さ情報を用いて順運動学（ｆｏｒｗａｒｄ  ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）により上記現在位置情報を生成するステップと、を含むことができる。
【００３２】
このとき、上記（ｂ２）ステップは、上記自律移動装置が位置したブロック内の任意の位置を示す任意位置情報を設定するステップと、上記任意位置情報を用いてワイヤの任意長さ情報を設定するステップと、上記ワイヤの任意長さ情報と上記ワイヤの現在長さ情報とを用いて上記現在位置情報を生成するステップと、を含むことができる。
【００３３】
そして、上記ワイヤの任意長さ情報と上記ワイヤの現在長さ情報とを用いて上記現在位置情報を生成するステップは、上記ワイヤの任意長さ情報と上記ワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成するステップと、上記長さの差値が長さ基準情報未満であるか否かを判断して長さ判断結果情報を生成するステップと、上記長さ判断結果情報が、上記長さの差値が上記長さ基準情報未満であると、上記任意位置情報で上記現在位置情報を生成するステップと、を含むことができる。
【００３４】
また、上記ワイヤの任意長さ情報と上記ワイヤの現在長さ情報とを用いて上記現在位置情報を生成するステップは、上記長さの判断結果が、上記長さの差値が上記基準情報以上であると、上記長さの差値を用いて上記任意位置情報を再び設定するステップをさらに含むことができる。
【００３５】
一方、上記（ｃ）ステップは、上記現在位置情報を用いて逆運動学（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）により上記ワイヤの演算長さ情報を生成するステップであってもよい。
【００３６】
また、本発明の一側面によれば、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが自律移動装置を制御する方法が提供される。
【００３７】
本発明の一実施例によれば、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが自律移動装置を制御する方法において、（ａ）最終位置情報及び初期位置情報を用いて移動制御情報を設定し、上記移動制御情報を用いて上記自律移動装置を移動させるステップと、（ｂ）上記ワイヤと移動した上記自律移動装置とに対する回転角測定情報及び上記ワイヤに作用するワイヤの張力情報を用いてワイヤの現在長さ情報を生成するステップと、（ｃ）上記ワイヤの現在長さ情報を用いて上記移動した自律移動装置の現在位置情報を生成するステップと、（ｄ）上記現在位置情報及び上記移動制御情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成するステップと、（ｅ）上記ワイヤの演算長さ情報及び上記回転角測定情報を設定した回転角制御情報を用いて、上記自律移動装置を移動させるステップと、を含むワイヤを用いた自律移動装置の制御システム方法が提供される。
【００３８】
上記（ａ）ステップは、上記最終位置情報及び上記初期位置情報を用いて単位時間別に上記自律移動装置の移動すべき移動速度情報、及び位置及び姿勢を示す移動位置情報のうちの少なくとも一つを含む上記移動制御情報を設定するステップと、上記移動制御情報を用いて上記自律移動装置を移動させるステップと、を含むことができる。
【００３９】
上記（ｅ）ステップは、上記ワイヤの演算長さ情報に該当する張力予測情報を生成するステップと、上記ワイヤの演算長さ情報及び上記張力予測情報を用いて回転角予測情報を生成するステップと、上記回転角予測情報及び上記回転角測定情報を比較して上記回転角制御情報を生成するステップと、を含むことができる。
【００４０】
上記（ｄ）ステップは、上記現在位置情報及び上記移動位置情報を用いて逆運動学により上記ワイヤの演算長さ情報を生成するステップであってもよい。
【００４１】
一方、上記（ｂ）ステップは、上記ワイヤに接続されたエンコーダにより測定された回転角測定情報を用いてワイヤの基礎長さ情報を生成するステップと、上記ワイヤに接続されたロードセルにより測定された張力測定情報を用いてワイヤの張力情報を生成するステップと、上記ワイヤの基礎長さ情報及び上記ワイヤの張力情報を用いてワイヤの長さを設定し、上記ワイヤの現在長さ情報を生成するステップと、を含むことができる。
【００４２】
上記（ｃ）ステップは、上記ワイヤの現在長さ情報を用いて順運動学により上記現在位置情報を生成するステップを含むことができる。
【００４３】
また上記（ｃ）ステップは、上記自律移動装置のブロック内に位置した任意位置情報を設定するステップと、上記任意位置情報を用いてワイヤの任意長さ情報を設定するステップと、上記ワイヤの任意長さ情報と上記ワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成するステップと、上記長さの差値が長さ基準情報未満であると上記任意位置情報を現在位置情報として設定するステップと、を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムの処理部を詳細に示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御方法を詳細に示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御方法を詳細に示すフローチャートである
【図５】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムを示すブロック図である。
【図６】図５に示されたワイヤを用いた自律移動装置の制御システムの位置管理部を詳細に示すブロック図である。
【図７】図５に示されたワイヤを用いた自律移動装置の制御システムの処理部を詳細に示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御方法を詳細に示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御方法を詳細に示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御方法中、現在位置情報を生成する方法を説明するための例示図である。
【図１１】本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御方法中、ワイヤの演算長さ情報を生成する方法を説明するための例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法を添付図面に基づいて詳細に説明し、添付図面に基づいて説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００４６】
本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムは、図１及び図２を参照して説明する。
【００４７】
図１は、本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムを示すブロック図である。
【００４８】
図１を参照すると、ワイヤを用いた自律移動装置の制御システム１００（以下、‘自律移動装置の制御システム’と通称する。）は、ワイヤを用いて自律移動装置をブロック内で移動させるために制御する。このとき、自律移動装置１０は、図１１に示すように、ブロック５０内にワイヤ２０により固定され、複数のワイヤ２０が接続されていて、ワイヤ２０により移動可能である。
【００４９】
このような自律移動装置１０は、移動プラットホーム及び作業装置を含み、作業装置は、作業ロボットとベースとを含むことができる。これにより、自律移動装置１０は、作業空間であるブロック５０の内部を自由に移動しながらブロック５０内部における溶接、ブラスティング、塗装及び表面などの作業を容易に行うことができる。ここで、自律移動装置１０には、８個のワイヤ２０が接続可能である。
【００５０】
ワイヤ２０の一端はブロック５０に結合され、他端は自律移動装置１０に設けられたウインチ（図示でず）に結合される。このとき、ウインチは、ワイヤ２０を繰り出したり巻き取ったりしてワイヤ２０の長さを精密に調整することができる。これにより、自律移動装置１０は、ウインチを用いてワイヤ２０の長さを調整し、ブロック５０内の所望する位置に精密に移動するように作動できる。
【００５１】
再び図１を参照すると、自律移動装置の制御システム１００は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、処理部２００、弛み管理部１７０、表示部１５０、及び格納部１６０を含む。
【００５２】
入力部１１０は、使用者から最終位置情報の入力を受けることができる。ここで、最終位置情報は、自律移動装置１０がブロック５０内で最終的に移動すべき位置及び姿勢を示す。
【００５３】
ここで、自律移動装置１０の位置は、自律移動装置１０がブロック５０内で位置する所を、ｘ、ｙ、ｚを含む座標値で表現できる。
【００５４】
ここで、自律移動装置１０の姿勢は、自律移動装置１０のブロック５０内での位置を基準にして傾いた角度を、ψ、θ、φを含むオイラー角に表現できる。
【００５５】
つまり、最終位置情報は、ブロック５０内で自律移動装置１０が最終的に移動すべき位置及び姿勢を、ｘ、ｙ、ｚ、ψ、θ、φで表現できる。最終位置情報は、自律移動装置１０を基準とする地域座標値及びブロック５０内のいずれかの地点を基準とする全域座標値のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【００５６】
入力部１１０は、使用者から各種データが入力されるための使用者インターフェース（ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＵＩ）であって、その具現方式には特別な制限はない。例えば、入力部１１０は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）、タッチ−パッド（ｔｏｕｃｈ−ｐａｄ）、マウス（ｍｏｕｓｅ）及びキーパッド（ｋｅｙ−ｐａｄ）などのようにデータを入力できる手段であればよい。
【００５７】
一方、入力部１１０は、ＣＡＤ／ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ／Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）などを用いて生成されたマクロ（ｍａｃｒｏ）を介して最終位置情報の入力を受けることができる。以下、最終位置情報は、使用者から入力部１１０を介して入力されることを例に挙げて説明する。
【００５８】
経路設定部１２０は、最終位置情報及び初期位置情報を用いて自律移動装置１０の移動制御情報を生成する。このとき、移動制御情報は、自律移動装置１０を初期位置情報から最終位置情報まで移動させるために必要な制御情報を示す。
【００５９】
具体的に、経路設定部１２０は、自律移動装置１０が移動する前の位置及び姿勢を示す初期位置情報を生成する。すなわち、初期位置情報は、自律移動装置１０が移動する前の位置及び姿勢を示し、位置は、自律移動装置１０がブロック５０内で位置する所を、ｘ、ｙ、ｚを含む座標値で表現でき、姿勢は、自律移動装置１０のブロック５０内での傾いた角度を、ψ、θ、φを含むオイラー角に表現できる。
【００６０】
経路設定部１２０は、センサ部６０を介して入力されたセンサ値を用いて初期位置情報を生成するか、または処理部２００から提供されたワイヤの初期長さ情報を用いて初期位置情報を生成することができる。
【００６１】
ここで、センサ部６０は、空間上で位置及び姿勢を測定してセンサ値を生成することができる装置であれば、その種類は限定されない。例えば、センサ部６０は、位置測定システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）、室内位置測定システム（Ｉｎｄｏｏｒ  ＧＰＳ：ＩＧＰＳ）及び超音波センサのうちの少なくとも一つであることができる。
【００６２】
経路設定部１２０は、最終位置情報及び初期位置情報を用いて自律移動装置１０の移動すべき移動経路を判断する。このとき、移動経路とは、自律移動装置１０がブロック５０内の初期位置情報から最終位置情報まで移動すべき経路を示す。
【００６３】
経路設定部１２０は、単位時間別に自律移動装置１０が移動経路に沿って移動すべき速度を示す移動速度情報を生成する。経路設定部１２０は、加速区間情報、等速区間情報及び減速区間情報を設定することができる。経路設定部１２０は、加速区間情報、等速区間情報及び減速区間情報を含む移動速度情報を生成する。このとき、経路設定部１２０は、使用者から入力部１１０を介して入力を受けて、加速区間情報、等速区間情報及び減速区間情報を設定するか、予め指定されたアルゴリズム（例えば、プログラム及び確率モデルなど）を用いて加速区間情報、等速区間情報及び減速区間情報を設定することができる。
【００６４】
経路設定部１２０は、単位時間別に自律移動装置１０の移動すべき位置及び姿勢を示す移動位置情報を設定する。すなわち、移動位置情報は、単位時間後に自律移動装置１０が移動すべき位置及び姿勢を示す。
【００６５】
経路設定部１２０は、移動速度情報及び移動位置情報のうちの少なくとも一つを含む移動制御情報を生成する。また、経路設定部１２０は、単位時間ごとに自律移動装置１０が移動すべき位置及び姿勢を示す位置単位情報を設定して移動制御情報にさらに含ませることができる。このとき、位置単位情報とは、単位時間ごとに移動速度情報に従って自律移動装置１０がどの位移動しなければならないかに関する情報を示す。
【００６６】
速度管理部１３０は、移動制御情報を用いて自律移動装置１０を移動させるために、処理部２００に提供するワイヤの単位長さ情報を生成する。言い換えれば、速度管理部１３０は、移動制御情報に基づいて単位時間別にワイヤ２０の長さを設定し、ワイヤの単位長さ情報を生成する。速度管理部１３０は、ワイヤの単位長さ情報を処理部２００に提供し、処理部２００は、ワイヤの単位長さ情報を用いてウインチ７０に接続されたワイヤ２０を繰り出したり巻き取ったりして自律移動装置１０を移動させる。
【００６７】
また、速度管理部１３０は、弛み管理部１７０でワイヤ２０の弛みを解決するか、ワイヤ２０に弛みが生じなかった場合は、移動制御情報を用いて自律移動装置１０が最終位置情報に向かって移動するようにワイヤの単位長さ情報を生成する。
【００６８】
処理部２００は、ウインチ７０（図２参照）の回転角を測定した回転角測定値を用いて、ワイヤの現在長さ情報、現在位置情報及びワイヤの演算長さ情報を生成する。このとき、回転角測定値は、ワイヤ２０によりウインチ７０が繰り出されたり巻き取られたりする場合に、ウインチ７０の角度を示す。すなわち、処理部２００は、ウインチ７０の回転角測定値を用いてウインチ７０から繰り出されたワイヤ２０の長さを設定して、ワイヤの現在長さ情報を生成する。
【００６９】
ここで、ワイヤの現在長さ情報は、ウインチ７０から繰り出されたワイヤ２０の長さを示し、移動した自律移動装置１０とブロック５０との間を接続するワイヤ２０の長さを示す。ワイヤの現在長さ情報は、自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０のそれぞれに対する長さを含むことができる。ワイヤの現在長さ情報を生成する処理部２００は、図２を参照して詳細に説明する。
【００７０】
そして、処理部２００は、ワイヤの現在長さ情報を用いて自律移動装置１０の位置及び姿勢を設定して、現在位置情報を生成する。ここで、現在位置情報とは、ブロック５０内で速度管理部１３０により移動された自律移動装置１０の位置及び姿勢を示す。現在位置情報は、自律移動装置１０の位置を、ｘ、ｙ、ｚのような座標値で表現でき、自律移動装置１０の姿勢を、ψ、θ、φのようなオイラー角で表現できる。
【００７１】
処理部２００は、現在位置情報及び移動制御情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成する。ここで、ワイヤの演算長さ情報とは、現在位置情報及び移動制御情報に基づいて自律移動装置１０の移動すべき位置及び姿勢に該当するワイヤ２０の長さを示す。この処理部２００については、図２を参照してより具体的に説明する。
【００７２】
弛み管理部１７０は、ワイヤ張力測定情報を用いてワイヤ２０の弛みを判断し、ワイヤ２０に弛みが生じるとワイヤ張力測定情報を用いてワイヤを調整する。
【００７３】
具体的に、弛み管理部１７０は、処理部２００からワイヤ張力測定情報の提供を受ける。このとき、ワイヤ張力測定情報は、ワイヤ２０に作用する張力を示し、自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０のそれぞれに対する張力情報を含むことができる。
【００７４】
弛み管理部１７０は、ワイヤ２０の弛みを判断するために、ワイヤ２０に作用する張力の基準となる張力基準情報を設定する。弛み管理部１７０は、使用者から入力部１１０を介して入力されて張力基準情報を設定するか、予め設定されたアルゴリズムを用いて張力基準情報を設定することができる。例えば、弛み管理部１７０は、ブロック設計情報を用いて張力基準情報を設定することができる。
【００７５】
このとき、ブロック設計情報は、自律移動装置１０をブロック内に固定させるためにブロック５０を設計する際に設定された情報であり、ワイヤ２０が自律移動装置１０に固定される位置に対するワイヤの固定位置値、ワイヤ２０がブロック５０に固定される位置に対するブロック固定位置値及び自律移動装置１０の大きさのような物性情報等を含むことができる。ブロック設計情報は、使用者から入力部１１０を介して入力されて設定されるか、自律移動装置の制御システム１００に接続された外部装置（図示せず）から受信されて弛み管理部１７０で設定することができる。
【００７６】
弛み管理部１７０は、ワイヤ張力測定情報及び張力基準情報を用いてワイヤ２０の弛みを判断する。具体的に、弛み管理部１７０は、ワイヤ張力測定情報が張力基準情報未満であると、ワイヤ２０に弛みが生じたと判断する。張力基準情報は、ワイヤ２０に弛みが生じないようにワイヤ２０に加えられる最小の張力を示すので、ワイヤ張力測定情報が張力基準情報未満であると、ワイヤ２０に弛みが生じたことを判断することができる。
【００７７】
弛み管理部１７０は、ワイヤ張力測定情報と張力基準情報とを比較して張力比較情報を生成する。弛み管理部１７０は、張力比較情報を処理部２００に提供する。このとき、処理部２００は、張力比較情報を用いてワイヤ２０を引っ張ることによりワイヤ２０の弛みを防止することができる。
【００７８】
表示部１５０は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、処理部２００及び弛み管理部１７０で行われる過程及び結果をディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）することができ、格納部１６０に格納されたデータをディスプレイすることができる。
【００７９】
例えば、表示部１５０は、使用者から移動初期情報の入力を受けるために、使用者インターフェースをディスプレイすることができる。このとき、使用者は表示部１５０を介して表示された表示事項を確認し、入力部１１０を介して移動初期情報を入力することができる。
【００８０】
例えば、表示部１５０は、経路設定部１２０で初期位置情報を設定し、移動制御情報を生成する過程及び結果をディスプレイすることができる。
【００８１】
例えば、表示部１５０は、処理部２００でのワイヤの現在長さ情報、現在位置情報及びワイヤの演算長さ情報を生成する過程及び結果をディスプレイすることができる。
【００８２】
例えば、表示部１５０は、センサ部６０で測定されたセンサ値をディスプレイすることができる。
【００８３】
また、表示部１５０は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、処理部２００及び弛み管理部１７０から間違いが発生すると間違い発生事項を表示することができる。これにより、使用者は表示部１５０を介して表示された間違いの発生事項を確認し、間違いを解決することができる。
【００８４】
表示部１５０は、陰極線管、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、有機発光装置（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｅｄ  Ｄｉｏｄｅ  ：  ＬＥＤ）、電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＰＤ）及びプラズマ表示パネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）などのように表示するディスプレイ装置であってもよく、ディスプレイ装置を含むコンピュータであってもよい。また、表示部１５０は、タッチスクリーンなどを用いて入力部１１０と一体型に具現されることができる。
【００８５】
格納部１６０は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、処理部２００及び弛み管理部１７０のように自律移動装置の制御システム１００に必要なデータ、及び入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、処理部２００及び弛み管理部１７０で生成されたデータを格納する。
【００８６】
例えば、格納部１６０は、入力部１１０から入力された最終位置情報を格納することができ、経路設定部１２０で設定された初期位置情報及び生成された移動制御情報を格納することができる。
【００８７】
例えば、格納部１６０は、センサ部６０で測定されたセンサ値を格納することができ、処理部２００で生成されたワイヤの現在長さ情報、現在位置情報及びワイヤの演算長さ情報を格納することができる。
【００８８】
格納部１６０は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、処理部２００、弛み管理部１７０及び表示部１５０の要請により必要とされるデータを提供することができる。格納部１６０は、統合メモリからなるか、複数のメモリに分割して構成されることができる。例えば、格納部１６０は、ロム（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）、ラム（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）及びフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ  ｍｅｍｏｒｙ）などからなることができる。
【００８９】
図２は、本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムの処理部を詳細に示すブロック図である。
【００９０】
図２を参照すると、処理部２００は、ワイヤ管理モジュール２１０、位置管理モジュール２５０及び長さ管理モジュール２８０を含む。
【００９１】
ワイヤ管理モジュール２１０は、回転角測定値を用いてワイヤ２０の長さを設定してワイヤの現在長さ情報を生成する。このワイヤ管理モジュール２１０は、回転角分析モジュール２２０、張力分析モジュール２３０及びウインチ制御モジュール２４０を含む。
【００９２】
回転角分析モジュール２２０は、エンコーダ８０により測定されたウインチ７０の回転角測定値を用いて、ウインチ７０から繰り出されたワイヤ２０の長さを示すワイヤの現在長さ情報を生成する。
【００９３】
例えば、回転角分析モジュール２２０は、回転角測定値とワイヤ２０の長さ情報との関係を関数で示し、関数に回転角測定値を代入してワイヤの現在長さ情報を生成することができる。回転角分析モジュール２２０は、回転角測定値にワイヤ２０の長さをマッチングした長さテーブルを用いてワイヤの現在長さ情報を生成することもできる。回転角分析モジュール２２０は、ワイヤの現在長さ情報を位置管理モジュール２５０に提供する。
【００９４】
このとき、エンコーダ８０は、ウインチ７０に接続されてウインチ７０の回転により、回転角測定値を生成する。また、エンコーダ８０は、ワイヤ２０が吐出されるプーリ（ｐｕｌｌｅｙ、図示せず）に接続され、プーリの回転量を測定したり、逆にワイヤ２０の吐出量を測定したりして回転角測定値を生成することもできる。
【００９５】
また、回転角分析モジュール２２０は、経路設定部１２０から長さ要請信号を受信すると、移動する前の自律移動装置１０のワイヤ２０に接続されたエンコーダ８０の回転角測定値を用いてワイヤの初期長さ情報を生成する。そして、回転角分析モジュール２２０は、経路設定部１２０にワイヤの初期長さ情報を提供する。
【００９６】
張力分析モジュール２３０は、ロードセル９０（ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）により測定された張力測定値を用いてワイヤ張力測定情報を生成する。
【００９７】
例えば、張力分析モジュール２３０は、ロードセル９０により測定された張力測定値とワイヤ２０に作用するワイヤ張力との関係を線形または非線形関数で示し、関数に張力測定値を代入してワイヤ張力測定情報を生成することができる。張力分析モジュール２３０は、張力測定値にワイヤの張力をマッチングした張力テーブルを用いてワイヤ張力測定情報を生成することができる。
【００９８】
このとき、ロードセル９０は、ワイヤ２０に接続されて、ワイヤ２０に作用する張力を測定して張力測定値を生成する。ロードセル９０は、処理部２００に接続し、処理部２００の張力分析モジュール２３０に張力測定値を伝送する。
【００９９】
ウインチ制御モジュール２４０は、ウインチ７０に接続し、ワイヤ２０が巻かれている  ウインチ７０を制御し、ワイヤ２０の長さを調整してワイヤ２０に接続された自律移動装置１０を移動させる。例えば、ウインチ制御モジュール２４０は、速度管理部１３０から提供されたワイヤの単位長さ情報を用いてウインチ７０を制御し、ワイヤ２０を繰り出したり巻き取ったりして自律移動装置１０を移動させることができる。ウインチ制御モジュール２４０は、弛み管理部１７０から提供された張力比較情報を用いてウインチ７０に接続されたワイヤ２０を巻き取ったり繰り出したりしてワイヤ２０に発生する弛みを解決することができる。
【０１００】
位置管理モジュール２５０は、ワイヤの現在長さ情報を用いて現在位置情報を生成する。このために、位置管理モジュール２５０は、予測モジュール２６０及び生成モジュール２７０を含む。
【０１０１】
予測モジュール２６０は、任意位置情報を用いてワイヤの任意長さ情報を設定する。すなわち、予測モジュール２６０は、自律移動装置１０が固定されたブロック５０内の任意の位置にあると仮定するために任意位置情報を設定する。このとき、任意位置情報は、ブロック５０内で自律移動装置１０が仮想に位置する任意の所を座標値で表現した情報である。任意位置情報としては、自律移動装置１０がブロック５０内で移動できる位置であれば、ブロック５０内のどこでもよい。任意位置情報は、使用者から入力部１１０を介して入力されて予測モジュール２６０が設定するか、予め設定されたアルゴリズムを用いて予測モジュール２６０が設定することができる。
【０１０２】
予測モジュール２６０は、任意位置情報を用いて逆運動学によりワイヤの任意長さ情報を設定する。このとき、ワイヤの任意長さ情報は、ブロック５０と任意位置情報に位置した自律移動装置１０との間を接続するワイヤ２０の長さを示す。ワイヤの任意長さ情報は、自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０の長さを含むことができる。
【０１０３】
生成モジュール２７０は、ワイヤの任意長さ情報とワイヤの現在長さ情報とを用いて順運動学により現在位置情報を生成する。言い換えれば、生成モジュール２７０は、ワイヤの任意長さ情報とワイヤの現在長さ情報とを比較して長さの差値を生成する。生成モジュール２７０は、誤差を許容できる基準となる長さ基準情報を設定する。このとき、生成モジュール２７０は、使用者から入力部１１０を介して入力されて長さ基準情報を設定するか、予め設定されたアルゴリズムを用いて長さ基準情報を設定することができる。
【０１０４】
生成モジュール２７０は、長さの差値が長さ基準情報未満であるか否かを判断して長さ判断結果情報を生成することができる。生成モジュール２７０は、長さ判断結果情報に応じて、長さの差値が長さ基準情報未満であると任意位置情報で現在位置情報を生成する。
【０１０５】
一方、生成モジュール２７０は、長さ判断結果情報に応じて、長さの差値が長さ基準情報以上であると任意位置情報を再び設定して現在位置情報を生成する。
【０１０６】
長さ管理モジュール２８０は、現在位置情報及び移動制御情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成する。すなわち、長さ管理モジュール２８０は、経路設定部１２０で設定された移動制御情報に基づいて自律移動装置１０が移動したかどうかを判断するために、現在位置情報と移動制御情報に含まれた移動位置情報とを比較して位置差情報を生成する。
【０１０７】
長さ管理モジュール２８０は、現在位置情報、位置差情報及び位置単位情報を加算演算してワイヤ固定位置値を生成する。また、長さ管理モジュール２８０は、ワイヤ固定位置値を逆運動学に代入してワイヤの演算長さ情報を生成することができる。
【０１０８】
一方、長さ管理モジュール２８０は、ワイヤの演算長さ情報を用いて回転角予測情報を生成する。このとき、回転角予測情報は、自律移動装置１０を移動させるためのウインチ７０の回転角を示す。長さ管理モジュール２８０は、ブロック５０内での現在自律移動装置１０が位置する位置及び姿勢から移動すべき位置及び姿勢に自律移動装置１０を移動させるために、回転角測定値と回転角予測情報とを比較して移動制御情報を生成する。
【０１０９】
本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが自律移動装置を制御する方法は、図３及び図４を参照して説明する。
【０１１０】
図３及び図４は、本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御方法を詳細に示すフローチャートである。
【０１１１】
図３及び図４を参照すると、自律移動装置の制御システム１００は、センサ部６０で測定されたセンサ値またはワイヤの初期長さ情報を用いて初期位置情報を生成する（Ｓ３１０）。
【０１１２】
自律移動装置の制御システム１００は、最終位置情報及び初期位置情報を用いて移動速度情報、移動位置情報及び位置単位情報のうちの少なくとも一つを含む移動制御情報を生成する（Ｓ３２０）。
【０１１３】
そして、自律移動装置の制御システム１００は、移動制御情報を用いてワイヤの単位長さ情報を生成し、ワイヤの単位長さ情報に応じて自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０を繰り出したり巻き取ったりして自律移動装置１０を移動させる。
【０１１４】
自律移動装置の制御システム１００は、ウインチ７０の回転角測定値を用いてワイヤの現在長さ情報を生成する（Ｓ３３０）。
【０１１５】
自律移動装置の制御システム１００は、自律移動装置１０が位置したブロック５０内での任意の位置を示す任意位置情報を設定する（Ｓ３４０）。
【０１１６】
自律移動装置の制御システム１００は、逆運動学に任意位置情報を代入してワイヤの任意長さ情報を設定する（Ｓ３５０）。
【０１１７】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤの現在長さ情報とワイヤの任意長さ情報とを比較して長さの差値を生成する（Ｓ３６０）。すなわち、生成モジュール２７０は、長さの差値を、下記の［数学式１］のように定義することができる。
【数１】
2014504397.tif 000003
【０１１８】
ここで、Ｄは、長さの差値であり、Ｌｍは、ワイヤの現在長さ情報であり、Ｌｋは、ワイヤの任意長さ情報である。よって、自律移動装置の制御システム１００の生成モジュール２７０は、［数学式１］のＬｍに回転角分析モジュール２２０で生成されたワイヤの現在長さ情報を代入し、Ｌｋに予測モジュール２６０で設定されたワイヤの任意長さ情報を代入して長さの差値を生成する。このとき、生成モジュール２７０は、自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０のそれぞれに対応するように長さの差値を生成することができる。
【０１１９】
自律移動装置の制御システム１００は、長さの差値が長さ基準情報未満であるか否かを判断する（Ｓ３７０）。
【０１２０】
自律移動装置の制御システム１００は、判断した結果に応じて、長さの差値が長さ基準情報以上であると、ステップＳ３４０に戻って任意位置情報を再び設定することができる（Ｓ３８０）。
【０１２１】
自律移動装置の制御システム１００は、判断した結果に応じて、長さの差値が長さ基準情報未満であると、任意位置情報及び長さの差値を用いて現在位置情報を生成する（Ｓ３９０）。
【０１２２】
すなわち、自律移動装置の制御システム１００の生成モジュール２７０は、下記の［数学式２］を用いて現在位置情報を生成することができる。
【数２】
2014504397.tif 000004
【０１２３】
ここで、Ｘｋ＋１は、任意位置情報であるＸｋを基準として、移動制御情報を用いて自律移動装置１０が移動する位置及び姿勢を示し、Ｘｋは、任意位置情報であり、ＪＭは、Ｊａｃｏｂｉａｎ  ｍａｔｒｉｘであって、ワイヤ２０の運動学的形状により決定され、Ｄは、長さの差値である。
【０１２４】
生成モジュール２７０は、［数学式２］を、下記の［数学式３］に変換することができる。
【数３】
2014504397.tif 000005
【０１２５】
ここで、
【数４】
2014504397.tif 000006
は、Ｘｋ＋１からＸｋを減算演算した値を微分することを意味し、
【数５】
2014504397.tif 000007
は、ＬｍからＬｋを減算演算した値を微分することを意味する。その後、生成モジュール２７０は、現在位置情報を生成するために、［数学式３］を下記の［数学式４］に変換することができる。
【数６】
2014504397.tif 000008
【０１２６】
ここで、ＪＭＬは、単位行列（Ｉ）であり、ｓｎは、図５及び図６に示すように、Ａｎの自律移動装置１０にｎ番目のワイヤ２０が固定される位置から、Ｂｎのｎ番目のワイヤ２０がブロック５０に固定される位置までの単位ベクターであり、ｂｎは、ロボットの中心からＡｎまでのベクターを意味し、Ｎは自然数である。よって、生成モジュール２７０は、長さの差値及びブロック設計情報のブロック固定位置値を用いてｓｎ及びｂｎを演算する。そして、生成モジュール２７０は、［数学式４］に、演算されたｓｎ及びｂｎを代入して現在位置情報を生成する。
【０１２７】
自律移動装置の制御システム１００は、現在位置情報と移動制御情報の移動位置情報とを比較して位置差情報を生成し、位置差情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成する（Ｓ４１０）。
【０１２８】
すなわち、自律移動装置の制御システム１００の長さ管理モジュール２８０は、ワイヤの演算長さ情報を、下記の［数学式５］のように定義することができる。
【数７】
2014504397.tif 000009
ここで、Ｌは、ワイヤの演算長さ情報であり、図６に示すように、Ａｎは、自律移動装置１０にｎ番目のワイヤ２０が固定されるワイヤ固定位置値であり、Ｂｎは、ｎ番目のワイヤ２０がブロック５０に固定されるブロック固定位置値であり、Ｎは、自律移動装置１０に接続されたワイヤ２０の個数を示し、自然数である。
【数８】
2014504397.tif 000010
は、全域座標系に正義されたｎ番目のワイヤ２０が自律移動装置１０に固定されたワイヤ固定位置値であり、
【数９】
2014504397.tif 000011
は、全域座標系に正義されたｎ番目のワイヤ２０がブロック５０に固定されたブロック固定位置値である。このとき、Ｂｎは、ブロック５０にｎ番目のワイヤ２０が固定される位置であるため、自律移動装置１０が移動しても変化しないので、ブロック設計情報のブロック固定位置値を用いて確認することができる。
【０１２９】
長さ管理モジュール２８０は、Ａｎを下記の［数学式６］のように定義することができる。
【数１０】
2014504397.tif 000012
【０１３０】
ここで、Ｒは、回転マトリクス（ｒｏｔａｔｉｏｎ  ｍａｔｒｉｘ）であり、Ｔは、平行移動マトリクス（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ  ｍａｔｒｉｘ）である。
【数１１】
2014504397.tif 000013
は、地域座標系に正義されたｎ番目のワイヤ２０が自律移動装置１０に固定される装置固定位置値である。このとき、
【数１２】
2014504397.tif 000014
は、自律移動装置１０を基準としてワイヤ２０の固定位置点を判断するため、自律移動装置が移動しても変化しないので、ブロック設計情報に含まれた装置固定位置値を用いて確認する。ｃθ及びｓθは、ｃｏｓθ及びｓｉｎθであることができる。そして、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚは、全域座標系での自律移動装置１０の位置及び姿勢を示す。
【０１３１】
したがって、長さ管理モジュール２８０は、［数学式６］の
【数１３】
2014504397.tif 000015
にブロック設計情報の装置固定位置値を代入し、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚに現在位置情報、位置差情報及び位置単位情報を加算演算した情報を代入して、ワイヤ固定位置値であるＡｎを生成する。
【０１３２】
そして、長さ管理モジュール２８０は、［数学式５］のＡｎに、生成されたワイヤ固定位置値を代入し、Ｂｎにブロック設計情報のブロック固定位置値を代入してワイヤの演算長さ情報を生成する。
【０１３３】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤ２０に作用する張力を示すワイヤ張力測定情報を生成する（Ｓ４２０）。
【０１３４】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤ２０の弛みを判断するために基準となる張力基準情報を設定する（Ｓ４３０）。
【０１３５】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤ張力測定情報が張力基準情報未満であるか否かを判断する（Ｓ４４０）。
【０１３６】
若し、自律移動装置の制御システムの弛み管理部は、判断結果に応じて、ワイヤ張力測定情報が張力基準情報以上であるとワイヤ２０に弛みが生じなかったと判断して、自律移動装置１０を移動させるためにワイヤ２０の長さを調整する（Ｓ４５０）。ワイヤ２０の長さを調整する方法は、ステップＳ４７０から詳細に説明する。
【０１３７】
自律移動装置の制御システム１００は、張力判断結果に応じて、ワイヤ張力測定情報が張力基準情報未満であるとワイヤ張力測定情報及び張力基準情報を比較して生成された張力比較情報を用いてワイヤ２０を調整する（Ｓ４６０）。例えば、自律移動装置の制御システム１００の弛み管理部１７０は、下記の［数学式７］のように張力比較情報を定義することができる。
【数１４】
2014504397.tif 000016
【０１３８】
ここで、ＴＳは、張力比較情報であり、Ｋｔは、張力情報を補償するための張力比例ゲインであり、（Ｔｎ）ｔは、張力基準情報であり、（Ｔｎ）ｃは、ワイヤ張力測定情報である。ここで、弛み管理部１７０は、使用者からの入力を受けて張力比例ゲインを設定するか、予め設定されたアルゴリズムを用いて張力比例ゲインを設定することができる。
【０１３９】
弛み管理部１７０は、［数学式７］の（Ｔｎ）ｔに張力基準情報を代入し、（Ｔｎ）ｃにワイヤ張力測定情報を代入して張力比較情報を設定する。自律移動装置の制御システム１００は、張力比較情報を用いてワイヤ２０に生じる弛みを解決することができる。
【０１４０】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤの演算長さ情報を用いて回転角予測情報を生成し、回転角予測情報と回転角測定値とを比較して生成された移動制御情報を用いてワイヤ２０の長さを調整する（Ｓ４７０）。
【０１４１】
すなわち、自律移動装置の制御システム１００の長さ管理モジュール２８０は、移動制御情報を、下記の［数学式８］のように定義することができる。
【数１５】
2014504397.tif 000017
ここで、ＣＬは、移動制御情報であり、Ｋｐは、回転角情報を補償するための回転角比例ゲインであり、（Ｊｎ）ｔは、回転角予測情報であり、（Ｊｎ）ｃは、回転角測定値である。このとき、長さ管理モジュール２８０は、使用者からの入力を受けて長さ比例ゲインを設定するか、予め設定されたアルゴリズムを用いて長さ比例ゲインを設定することができる。
【０１４２】
長さ管理モジュール２８０は、［数学式８］の（Ｊｎ）ｔ  に回転角予測情報を代入し、（Ｊｎ）ｃ  に回転角測定情報を代入して移動制御情報を設定する。
【０１４３】
自律移動装置の制御システム１００は、移動制御情報の移動速度情報及び移動制御情報を用いて自律移動装置１０の速度を制御し、自律移動装置１０を移動させる（Ｓ４８０）。
【０１４４】
その後、自律移動装置の制御システム１００の速度管理部１３０は、ワイヤ張力測定情報が張力基準情報よりも大きく、かつ現在位置情報と最終位置情報との比較値が位置基準情報未満であると自律移動装置１０の移動を終了する。このとき、位置基準情報は、移動すべき位置及び姿勢と現在自律移動装置の位置及び姿勢とを比較して、許容できる誤差を判断するために基準となる情報であり、使用者から入力されて速度管理部１３０で設定するか、予め設定されたアルゴリズムを用いて設定することができる。
【０１４５】
本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムは、図５ないし図７を参照して説明する。
【０１４６】
図５は、本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムを示すブロック図である。
【０１４７】
図５を参照すると、自律移動装置の制御システム１００は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、ウインチ制御部１４０、位置管理部３００、処理部２００、表示部１５０及び格納部１６０を含む。
【０１４８】
入力部１１０は、使用者から最終位置情報の入力を受けることができる。ここで、最終位置情報は、自律移動装置１０が最終的にブロック５０内で移動すべき位置及び姿勢を示し、ｘ、ｙ、ｚを含む座標値で表現できる。このとき、自律移動装置１０の位置は、自律移動装置１０がブロック５０内で位置する所を示す。自律移動装置１０の姿勢は、自律移動装置１０が、ブロック５０内での位置を基準としてワイヤ２０により傾いた角度を示すことができる。最終位置情報は、自律移動装置１０を基準とする地域座標値及びブロック内のいずれかの地点を基準とする全域座標値のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【０１４９】
また、入力部１１０は、使用者からブロック設計情報の入力を受けることができる。このとき、ブロック設計情報は、ワイヤ２０が自律移動装置１０に固定される位置に対するワイヤの固定位置値、ワイヤ２０がブロック５０に固定される位置に対するブロック固定位置値及び自律移動装置１０の大きさのような物性情報などを含むことができる。一方、ブロック設計情報は、自律移動装置の制御システム１００に接続された外部装置（図示せず）から受信することもできる。
【０１５０】
経路設定部１２０は、最終位置情報及び初期位置情報を用いて自律移動装置１０の移動制御情報を設定する。ここで、初期位置情報は、自律移動装置１０が移動する前の位置及び姿勢を示し、最終位置情報のように座標値で示される。移動制御情報は、自律移動装置１０を初期位置情報から最終位置情報まで移動させるために必要な制御情報を示す。
【０１５１】
具体的に、経路設定部１２０は、自律移動装置１０が移動する前の位置及び姿勢を示す初期位置情報を設定する。経路設定部１２０は、センサ部６０を介して入力されたセンサ値を用いて初期位置情報を設定するか、位置管理部３００から提供されたワイヤの初期長さ情報を用いて初期位置情報を設定することができる。このとき、ワイヤの初期長さ情報は、自律移動装置１０が移動する前の状態でウインチ７０から繰り出されたワイヤ２０の長さを示す。
【０１５２】
経路設定部１２０は、最終位置情報及び初期位置情報を用いて自律移動装置１０の移動すべき移動経路を判断する。このとき、移動経路は、自律移動装置１０がブロック５０内の初期位置情報から最終位置情報まで移動すべき経路を示す。
【０１５３】
経路設定部１２０は、単位時間別に自律移動装置１０が移動経路に沿って移動すべき速度を示す移動速度情報を生成する。経路設定部１２０は、加速区間情報、等速区間情報及び減速区間情報を含む移動速度情報を設定する。このとき、経路設定部１２０は、使用者から入力部１１０を介して入力されて加速区間情報、等速区間情報及び減速区間情報を設定するか、予め指定されたアルゴリズム（例えば、プログラム及び確率モデルなど）を用いて加速区間情報、等速区間情報及び減速区間情報を設定することができる。
【０１５４】
経路設定部１２０は、単位時間別に自律移動装置１０の移動すべき位置及び姿勢を示す移動位置情報を設定する。すなわち、移動位置情報は、単位時間後に自律移動装置１０の移動すべき位置及び姿勢を示す。
【０１５５】
経路設定部１２０は、移動速度情報及び移動位置情報のうちの少なくとも一つを含む移動制御情報を設定する。また、経路設定部１２０は、単位時間ごとに自律移動装置１０の移動すべき位置及び姿勢を示す位置単位情報を設定して移動制御情報にさらに含ませることができる。このとき、位置単位情報は、単位時間ごとに移動速度情報に従って自律移動装置１０がどの位移動しなければならないかに関する情報を示す。
【０１５６】
経路設定部１２０は、最終位置情報に該当する回転角処理情報を設定する。このとき、回転角処理情報は、単位時間別に自律移動装置１０の移動すべき位置及び姿勢に該当するウインチ７０の回転角を示すことができる。
【０１５７】
速度管理部１３０は、移動制御情報を用いて自律移動装置１０を移動させる。言い換えれば、速度管理部１３０は、移動速度情報に基づいて単位時間別にワイヤ２０の長さを設定してワイヤの単位長さ情報を生成することができる。速度管理部１３０は、ワイヤの単位長さ情報をウインチ制御部１４０に提供する。
【０１５８】
ウインチ制御部１４０はウインチ７０に接続され、ワイヤ２０が巻かれたウインチ７０を制御し、ワイヤ２０の長さを調整してワイヤ２０に接続された自律移動装置１０を移動させる。例えば、ウインチ制御部１４０は、速度管理部１３０から提供されたワイヤの単位長さ情報を用いてウインチ７０を制御し、ワイヤ２０を繰り出したり巻き取ったりして自律移動装置１０を移動させることができる。
【０１５９】
位置管理部３００は、回転角測定情報及びワイヤの張力情報を用いて現在位置情報を生成する。言い換えれば、位置管理部３００は、ワイヤ２０と自律移動装置１０とに対する回転角測定情報及びワイヤ２０に作用するワイヤの張力情報を用いてワイヤの現在長さ情報を生成する。
【０１６０】
ここで、回転角測定情報は、ウインチ７０が繰り出されたりまたは巻かれる場合のウインチ７０の角度を示す。ワイヤの張力情報は、ワイヤ２０に作用する張力を示し、自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０のそれぞれに対する張力情報を含むことができる。ワイヤの現在長さ情報は、ウインチ７０から繰り出されたワイヤ２０の長さを示し、移動した自律移動装置１０とブロック５０との間を接続するワイヤ２０の長さを示す。ワイヤの現在長さ情報は、自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０のそれぞれに対する長さを含むことができる。
【０１６１】
そして、位置管理部３００は、ワイヤの現在長さ情報を用いて現在位置情報を生成する。このとき、現在位置情報は、ブロック５０内での自律移動装置１０の現在の位置及び姿勢を示すことができる。この位置管理部３００については、図２を参照してより具体的に説明する。
【０１６２】
処理部２００は、現在位置情報を用いてワイヤの演算長さ情報及び回転角制御情報を生成する。すなわち、処理部２００は、現在位置情報及び移動制御情報の移動位置情報を用いて、自律移動装置１０の移動すべき位置及び姿勢からワイヤ２０の長さを示すワイヤの演算長さ情報を生成する。
【０１６３】
処理部２００は、ワイヤの演算長さ情報及び回転角情報を用いて回転角制御情報を生成する。このとき、回転角制御情報は、自律移動装置１０を移動位置情報に移動させるためのウインチ７０の回転角を示す。この処理部２００は、図３を参照してより詳細に説明する。
【０１６４】
表示部１５０は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、ウインチ制御部１４０、位置管理部３００及び処理部２００で行われる過程及び結果をディスプレイすることができ、格納部１６０に格納されたデータをディスプレイすることができる。
【０１６５】
例えば、表示部１５０は、使用者からの移動初期情報の入力を受けるために、使用者インターフェースをディスプレイすることができる。このとき、使用者は、表示部１５０を介して表示された表示事項を確認し、入力部１１０を介して移動初期情報を入力することができる。
【０１６６】
例えば、表示部１５０は、経路設定部１２０で初期位置情報及び移動制御情報を設定する過程及び結果をディスプレイすることができ、センサ部６０で測定されたセンサ値をディスプレイすることができる。
【０１６７】
例えば、表示部１５０は、位置管理部３００で現在長さ情報及び現在位置情報を生成する過程及び結果をディスプレイすることができ、処理部２００でワイヤの演算長さ情報を生成する過程及び結果をディスプレイすることができる。
【０１６８】
また、表示部１５０は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、ウインチ制御部１４０、位置管理部３００及び処理部２００から間違いが発生すると間違いの発生事項を表示することができる。これにより、使用者は表示部１５０を介して表示された間違いの発生事項を確認し、間違いを解決することができる。
【０１６９】
格納部１６０は、自律移動装置１０を移動させるために必要なデータ、及び生成されたデータを格納する。すなわち、格納部１６０は、自律移動装置の制御システム１００の構成要素である入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、ウインチ制御部１４０、位置管理部３００及び処理部２００に必要なデータ、及び生成されたデータを格納することができる。
【０１７０】
例えば、格納部１６０は、入力部１１０を介して入力された最終位置情報、及びセンサ部６０を介して測定されたセンサ値を格納することができる。
【０１７１】
例えば、格納部１６０は、位置管理部３００で生成された現在長さ情報及び現在位置情報を格納することができ、処理部２００で生成されたワイヤの演算長さ情報を格納することができる。
【０１７２】
また、格納部１６０は、入力部１１０、経路設定部１２０、速度管理部１３０、ウインチ制御部１４０、位置管理部３００、処理部２００及び表示部１５０の要請により、必要とされるデータを提供することができる。
【０１７３】
図６は、図５に示されたワイヤを用いた自律移動装置の制御システムの位置管理部を詳細に示すブロック図である。
【０１７４】
図６を参照すると、位置管理部３００は、回転角分析モジュール２２０、張力分析モジュール２３０、長さ設定モジュール３１０、演算モジュール３２０及び生成モジュール３３０を含む。
【０１７５】
回転角分析モジュール２２０は、エンコーダ８０で測定されたウインチ７０の回転角測定情報に対応するワイヤの基礎長さ情報を生成する。このとき、ワイヤの基礎長さ情報は、ウインチ７０から繰り出されたワイヤ２０の長さを示す。
【０１７６】
例えば、回転角分析モジュール２２０は、回転角測定情報とワイヤ２０の長さ情報との関係を関数で示し、関数に回転角測定情報を代入してワイヤの基礎長さ情報を生成することができる。また、回転角分析モジュール２２０は、回転角情報にワイヤ２０の長さをマッチングした長さテーブルを用いてワイヤの基礎長さ情報を生成することもできる。
【０１７７】
このとき、エンコーダ８０は、ウインチ７０に接続され、ウインチ７０の回転により回転角測定情報を生成する。また、エンコーダ８０は、ワイヤ２０が吐出されるプーリ（ｐｕｌｌｅｙ、図示せず）に接続され、プーリの回転量を測定するか、逆にワイヤ２０の吐出量を測定して回転角測定情報を生成することもできる。
【０１７８】
回転角分析モジュール２２０は、経路設定部１２０から長さ要請信号が受信されると、移動する前の自律移動装置１０に装着されたウインチ７０の回転角測定情報をウインチ７０軸に接続されたエンコーダ８０により測定し、ワイヤの初期長さ情報を生成する。そして、回転角分析モジュール２２０は、経路設定部１２０にワイヤの初期長さ情報を提供する。
【０１７９】
張力分析モジュール２３０は、ロードセル９０（ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）により測定された張力測定情報を用いてワイヤの張力情報を生成する。
【０１８０】
例えば、張力分析モジュール２３０は、ロードセル９０により測定された張力測定情報とワイヤ２０に作用するワイヤ張力との関係を線形または非線形関数で示し、関数に張力測定情報を代入してワイヤの張力情報を生成することができる。また、張力分析モジュール２３０は、張力測定情報にワイヤ２０に作用するワイヤ張力をマッチングした張力テーブルを用いてワイヤの張力情報を生成することもできる。
【０１８１】
このとき、ロードセル９０はワイヤ２０に接続され、ワイヤ２０に作用する張力を測定して張力測定情報を生成する。ロードセル９０は、張力分析モジュール２３０に接続され、張力分析モジュール２３０に張力測定情報を伝送する。
【０１８２】
長さ設定モジュール３１０は、ワイヤの基礎長さ情報及びワイヤの張力情報を用いてワイヤの現在長さ情報を生成する。言い換えれば、長さ設定モジュール３１０は、ワイヤの基礎長さ情報にワイヤの張力情報を反映してワイヤの現在長さ情報を生成することができる。
【０１８３】
したがって、本発明に係るワイヤ２０を用いた自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤ２０に作用する張力を含んでワイヤの現在長さ情報を生成するので、ブロック５０内での自律移動装置１０の位置及び姿勢を正確に判断することができる。
【０１８４】
演算モジュール３２０は、自律移動装置１０の任意位置情報を設定し、任意位置情報に対する任意長さ情報を設定する。具体的に、演算モジュール３２０は、自律移動装置１０が固定されたブロック５０内で任意の位置にあると仮定するために任意位置情報を設定する。このとき、任意位置情報は、ブロック５０内で自律移動装置１０が仮想で位置する任意の所を示し、座標値で表現できる。任意位置情報は、自律移動装置１０がブロック５０内で移動できる位置であれば、ブロック５０内のどこでもよい。任意位置情報は、使用者から入力部１１０を介して入力されて演算モジュール３２０で設定されるか、予め設定されたアルゴリズムを用いて演算モジュール３２０で設定されることができる。
【０１８５】
演算モジュール３２０は、任意位置情報を用いて逆運動学によりワイヤの任意長さ情報を設定する。このとき、ワイヤの任意長さ情報は、任意位置情報を基準としてウインチ７０から繰り出されたワイヤ２０の長さを示すことができ、自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０の長さを含むことができる。
【０１８６】
生成モジュール３３０は、ワイヤの任意長さ情報及びワイヤの現在長さ情報を用いて順運動学により現在位置情報を生成する。言い換えれば、生成モジュール３３０は、ワイヤの任意長さ情報とワイヤの演算長さ情報とを比較して長さの差値を生成する。生成モジュール３３０は、ワイヤの任意長さ情報とワイヤの現在長さ情報とを比較し、誤差を許容できる基準となる長さ基準情報を設定することができる。このとき、生成モジュール３３０は、使用者から入力部１１０を介して入力されて長さ基準情報を設定するか、予め設定されたアルゴリズムを用いて長さ基準情報を設定することができる。
【０１８７】
生成モジュール３３０は、長さの差値が長さ基準情報未満であるか否かを判断する。生成モジュール３３０は、判断した結果により長さの差値が長さ基準情報未満であると任意位置情報で現在位置情報を生成する。
【０１８８】
一方、生成モジュール３３０は、長さ判断結果情報に応じて、長さの差値が長さ基準情報以上であると長さの差値を用いて任意位置情報を再び設定して現在位置情報を生成することもできる。
【０１８９】
図７は、図５に示されたワイヤを用いた自律移動装置の制御システムの処理部を詳細に示すブロック図である。
【０１９０】
図７を参照すると、処理部２００は、長さ分析モジュール２１１、予測モジュール２１２及び判断モジュール２１３を含む。
【０１９１】
長さ分析モジュール２１１は、現在位置情報及び移動制御情報を用いてワイヤの演算長さ情報を生成する。すなわち、長さ分析モジュール２１１は、経路設定部１２０で設定された移動制御情報に基づいて自律移動装置１０が移動したかどうかを判断するために、現在位置情報と移動制御情報に含まれた移動位置情報とを比較して位置差情報を生成する。
【０１９２】
また、長さ分析モジュール２１１は、現在位置情報、位置差情報及び移動制御情報に含まれた位置単位情報を加算演算してワイヤの演算長さ情報を生成する。このとき、ワイヤの演算長さ情報は、自律移動装置１０の移動すべきである単位時間別の位置及び姿勢に位置する自律移動装置１０とブロック５０との間を接続するワイヤ２０の長さを示す。一方、長さ分析モジュール２１１は、現在位置情報、位置差情報及び移動制御情報を用いて逆運動学によりワイヤの演算長さ情報を生成することができる。
【０１９３】
予測モジュール２１２は、ワイヤの演算長さ情報を用いて回転角予測情報を生成する。このとき、回転角予測情報は、自律移動装置１０を移動させるための自律移動装置１０とウインチ７０の回転角を示す。
【０１９４】
言い換えれば、予測モジュール２１２は、ワイヤの演算長さ情報に該当する張力予測情報を生成することができる。予測モジュール２１２は、ワイヤの演算長さ情報及び張力予測情報を用いて回転角予測情報を生成する。例えば、予測モジュール２１２は、回転角情報とワイヤ２０の長さ情報との関係を関数で示し、関数にワイヤの演算長さ情報を代入して回転角予測情報を生成することができる。また、予測モジュール２１２は、長さテーブルのワイヤの演算長さ情報にマッチングされた回転角情報を用いて回転角予測情報を生成することもできる。
【０１９５】
判断モジュール２１３は、回転角測定情報及び回転角予測情報を用いて回転角制御情報を生成する。すなわち、判断モジュール２１３は、ブロック５０内で現在自律移動装置１０が位置する位置及び姿勢から移動すべき位置及び姿勢に自律移動装置１０を移動させるために、回転角測定情報と回転角予測情報とを比較して回転角制御情報を生成することができる。
【０１９６】
本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システムが自律移動装置を制御する方法は、図８及び図９を参照して説明する。
【０１９７】
図８及び図９は、本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御方法を詳細に示すフローチャートである。
【０１９８】
図８及び図９を参照すると、自律移動装置の制御システム１００は、移動する前の自律移動装置１０の位置及び姿勢を示す初期位置情報を設定する（Ｓ８１０）。
【０１９９】
自律移動装置の制御システム１００は、最終位置情報及び初期位置情報を用いて移動速度情報、移動位置情報及び位置単位情報のうちの少なくとも一つを含む移動制御情報を設定する（Ｓ８２０）。そして、自律移動装置の制御システム１００は、移動制御情報の移動速度情報を用いてワイヤの単位長さ情報を生成し、移動速度情報及びワイヤの単位長さ情報を用いて自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０を繰り出したり巻き取ったりして自律移動装置１０を移動させる。
【０２００】
自律移動装置の制御システム１００は、ウインチ７０の回転角測定情報を用いてワイヤの基礎長さ情報を生成する（Ｓ８３０）。
【０２０１】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤ２０に作用するワイヤの張力情報を生成する（Ｓ８４０）。
【０２０２】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤの基礎長さ情報及びワイヤの張力情報を用いてワイヤの現在長さ情報を生成する（Ｓ８５０）。
【０２０３】
自律移動装置の制御システム１００は、自律移動装置１０がブロック５０内で任意の位置にあると仮定するために、自律移動装置１０の任意位置情報を設定する（Ｓ８６０）。
【０２０４】
自律移動装置の制御システム１００は、逆運動学に任意位置情報を代入してワイヤの任意長さ情報を設定する（Ｓ８７０）。
【０２０５】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤの現在長さ情報とワイヤの任意長さ情報とを比較して長さの差値を生成する（Ｓ８８０）。
【０２０６】
すなわち、自律移動装置の制御システム１００の生成モジュール３３０は、長さの差値を下記の［数学式９］のように定義することができる。
【数１６】
2014504397.tif 000018
【０２０７】
ここで、Ｄは、長さの差値であり、Ｌｍは、ワイヤの現在長さ情報であり、Ｌｋは、ワイヤの任意長さ情報である。よって、生成モジュール３３０は、［数学式１］のＬｍに、長さ設定モジュール３１０で生成されたワイヤの現在長さ情報を代入し、Ｌｋに、演算モジュール３２０で設定されたワイヤの任意長さ情報を代入して長さの差値を生成する。このとき、生成モジュール３３０は、自律移動装置１０に接続された複数のワイヤ２０のそれぞれに対応するように長さの差値を生成することができる。
【０２０８】
自律移動装置の制御システム１００は、長さの差値が長さ基準情報未満であるか否かを判断する（Ｓ８９０）。
【０２０９】
自律移動装置の制御システム１００は、判断結果により、長さの差値が長さ基準情報以上であるとステップＳ８６０に戻り、長さ差値を用いて任意位置情報を再び設定する（Ｓ９１０）。
【０２１０】
自律移動装置の制御システム１００は、判断結果により、長さの差値が長さ基準情報未満であると順運動学に任意位置情報を代入して現在位置情報を生成する（Ｓ９２０）。
【０２１１】
すなわち、自律移動装置の制御システム１００の生成モジュール３３０は、下記の［数学式１０］を用いて現在位置情報を生成することができる。
【数１７】
2014504397.tif 000019
【０２１２】
ここで、Ｘｋ＋１は、任意位置情報であるＸｋを基準として移動速度情報を用いて自律移動装置１０が移動する位置及び姿勢を示し、Ｘｋは、任意位置情報であり、ＪＭは、Ｊａｃｏｂｉａｎ  ｍａｔｒｉｘであって、ワイヤ２０の運動学的形状により決定され、Ｄは、長さの差値である。
【０２１３】
生成モジュール３３０は、下記の［数学式１０］を［数学式１１］に変換することができる。
【数１８】
2014504397.tif 000020
【０２１４】
ここで、
【数１９】
2014504397.tif 000021
は、Ｘｋ＋１からＸｋを減算演算した値を微分することを意味し、
【数２０】
2014504397.tif 000022
は、ＬｍからＬｋを減算演算した値を微分することを意味する。その後、生成モジュール３３０は、現在位置情報を生成するために、［数学式１１］を下記の［数学式１２］に変換する。
【数２１】
2014504397.tif 000023
【０２１５】
ここで、ＪＭＬは単位行列（Ｉ）であり、ｓｎは、図６及び図７に示すように、ワイヤ２０が自律移動装置１０に固定される位置であるＡｎから、ワイヤ２０がブロック５０に固定される位置であるＢｎまでの単位ベクターであり、ｂｎは、ロボット中心からＡｎまでのベクターを意味し、Ｎは自然数である。
【０２１６】
したがって、生成モジュール３３０は、長さの差値及びブロック５０設計情報のブロック５０固定位置値を用いてｓｎ及びｂｎを演算する。そして、生成モジュール３３０は、［数学式１２］に、演算したｓｎ及びｂｎを代入して現在位置情報を生成する。
【０２１７】
自律移動装置の制御システム１００は、現在位置情報、位置差情報、移動制御情報の位置単位情報を加算演算して逆運動学に代入し、ワイヤの演算長さ情報を生成する（Ｓ９３０）。
【０２１８】
すなわち、自律移動装置の制御システム１００の長さの分析モジュール２１１は、ワイヤの演算長さ情報を、下記の［数学式１３］のように定義することができる。
【数２２】
2014504397.tif 000024
【０２１９】
ここで、Ｌはワイヤの演算長さ情報であり、図７に示すように、Ａｎは、自律移動装置１０にワイヤ２０が固定されるワイヤ固定位置値であり、Ｂｎは、ワイヤ２０がブロック５０に固定されるブロック固定位置値であり、Ｎは、自律移動装置１０に接続されたワイヤ２０の個数を示し、自然数である。
【数２３】
2014504397.tif 000025
は、全域座標系に正義されたｎ番目のワイヤ２０が自律移動装置１０に固定されたワイヤ固定位置値であり、
【数２４】
2014504397.tif 000026
は、全域座標系に正義されたｎ番目のワイヤ２０がブロック５０に固定されたブロック固定位置値である。このとき、Ｂｎは、ワイヤ２０がブロック５０に固定される位置であるため、自律移動装置１０が移動しても変化しないのでブロック設計情報のブロック固定位置値を用いて確認することができる。
【０２２０】
長さ分析モジュール２１１は、Ａｎ下記の［数学式１４］のように定義することができる。
【数２５】
2014504397.tif 000027
ここで、Ｒは、回転マトリクスであり、Ｔは、平行移動マトリクスである。
【数２６】
2014504397.tif 000028
は、地域座標系に正義されたｎ番目のワイヤ２０が自律移動装置１０に固定される装置固定位置値である。このとき、
【数２７】
2014504397.tif 000029
は、自律移動装置１０を基準としてワイヤ２０の固定位置点を判断するため、自律移動装置が移動しても変化しないので、ブロック設計情報に含まれた装置固定位置値を用いて確認することができる。ｃθ及びｓθは、ｃｏｓθ及びｓｉｎθであることができる。そして、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚは、全域座標系での自律移動装置１０の位置及び姿勢を示す。
【０２２１】
したがって、長さ分析モジュール２１１は、［数学式１４］の
【数２８】
2014504397.tif 000030
にブロック設計情報の装置固定位置値を代入し、Ｐｘ、Ｐｙ、Ｐｚに現在位置情報、位置差情報及び位置単位情報を加算演算した情報を代入してワイヤ固定位置値であるＡｎを生成する。そして、長さ分析モジュール２１１は、［数学式１３］のＡｎに、生成されたワイヤ固定位置値を代入し、Ｂｎに、ブロック設計情報のブロック固定位置値を代入してワイヤの演算長さ情報を生成する。
【０２２２】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤの演算長さ情報に該当する張力予測情報を生成する（Ｓ９４０）。
【０２２３】
自律移動装置の制御システム１００は、ワイヤの演算長さ情報及び張力予測情報を用いて回転角予測情報を生成する（Ｓ９５０）。
【０２２４】
自律移動装置の制御システム１００は、回転角測定情報と回転角予測情報とを比較して回転角制御情報を生成する（Ｓ９６０）。
【０２２５】
すなわち、自律移動装置の制御システム１００の予測モジュール２１２は、回転角制御情報を、下記の［数学式１５］のように定義することができる。
【数２９】
2014504397.tif 000031
【０２２６】
ここで、ＣＬは回転角制御情報であり、Ｋｐは、回転角情報を補償するための回転角比例ゲインであり、（Ｊｎ）ｔは、回転角予測情報であり、（Ｊｎ）ｃは、回転角測定情報である。このとき、予測モジュール２１２は、使用者から入力されて回転角比例ゲインを設定するか、予め設定されたアルゴリズムを用いて回転角比例ゲインを設定することができる。
【０２２７】
予測モジュール２１２は、［数学式１５］の（Ｊｎ）ｔに回転角予測情報を代入し、（Ｊｎ）ｃ  に回転角測定情報を代入して回転角制御情報を設定する。
【０２２８】
自律移動装置の制御システム１００は、回転角制御情報及び移動制御情報の移動速度情報を用いて最終位置情報に向かって自律移動装置１０を移動させる（Ｓ９７０）。
【０２２９】
自律移動装置の制御システム１００は、回転角差情報が回転角基準情報未満であるか否かを判断する（Ｓ９８０）。すなわち、自律移動装置の制御システム１００の経路設定部１２０は、自律移動装置１０が最終位置情報に到達したか否かを判断するために、回転角処理情報から回転角予測情報を減算演算した回転角差情報を設定することができる。経路設定部１２０は、回転角差情報が回転角基準情報未満であるか否かを判断する。このとき、回転角基準情報は、自律移動装置１０が最終位置情報に到達したか否かを判断するための基準となる情報であり、使用者から入力されて経路設定部１２０で設定されるか、予め設定されたアルゴリズムを用いて経路設定部１２０で設定されることができる。
【０２３０】
若し、自律移動装置の制御システム１００の経路設定部１２０は、判断結果により、回転角差情報が回転角基準情報未満であると自律移動装置が最終位置情報に到達したので自律移動装置１０の移動を終了する（Ｓ９９０）。
【０２３１】
自律移動装置の制御システム１００の経路設定部１２０は、判断結果により、回転角差情報が回転角基準情報以上であると自律移動装置１０がまだ最終位置情報に到達しなかったので、ステップＳ８３０に戻って自律移動装置１０を移動させながら回転角差情報が回転角基準情報よりも小さくなるまで自律移動装置１０を移動させることができる（Ｓ１０１０）。
【０２３２】
上記では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば添付の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更すことができることを理解できよう。
【産業上の利用可能性】
【０２３３】
本発明の実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法は、自律移動装置に接続されたワイヤの弛みを防止することができる。
【０２３４】
また、本発明の実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法は、ワイヤの弛みが生じないようにワイヤに作用する張力を制御することができる。
【０２３５】
そして、本発明の実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法は、ワイヤの速度を制御して自律移動装置を移動すべき位置及び姿勢に移動させることができる。
【０２３６】
そして、本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法は、ブロック内に固定されたワイヤの長さを正確に判断することができる。
【０２３７】
そして、本発明の一実施例に係るワイヤを用いた自律移動装置の制御システム及びその方法は、ワイヤに作用する張力を用いて自律移動装置及びブロックに固定されたワイヤの長さを正確に判断することができる。
【図１】
2014504397.tif 000032
【図２】
2014504397.tif 000033
【図３】
2014504397.tif 000034
【図４】
2014504397.tif 000035
【図５】
2014504397.tif 000036
【図６】
2014504397.tif 000037
【図７】
2014504397.tif 000038
【図８】
2014504397.tif 000039
【図９】
2014504397.tif 000040
【図１０】
2014504397.tif 000041
【図１１】
2014504397.tif 000042
【国際調査報告】
2014504397.tif 000043
2014504397.tif 000044
2014504397.tif 000045
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