(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自機を任意の姿勢で任意の方向に移動させることが可能な全方位移動機構と、
障害物を検知可能な検知部と、
前記検知部で検知した障害物を自機の正面方向を変化させずに回避する移動指令信号を生成して前記全方位移動機構へ送信する移動制御部と、
を備え、
前記移動制御部は、
自機が進むべき移動経路を計算する経路計算部と、
自機の姿勢を制御する姿勢制御部と、
を備え、
前記姿勢制御部は、自機が前記移動経路に沿って移動する場合は、経路に沿うように自機の正面方向を向けるために自機を必要な量回転させ、
前記姿勢制御部は、自機が前記移動経路に沿って移動する場合、及び、前記検知部で検知した障害物を回避するために自機が前記移動経路から外れて移動する場合の何れにおいても、自機の正面方向を前記移動経路の向きに一致させるように制御し、
自機の正面又は背面の少なくとも何れか一方に配置された被搬送物を搬送可能に構成され、
自機と前記被搬送物を連結する連結部が固定されており、
前記検知部が自機の正面方向を向くように配置されていることを特徴とする自律移動体。
【請求項２】
自機を任意の姿勢で任意の方向に移動させることが可能な全方位移動機構と、
障害物を検知可能な検知部と、
前記検知部で検知した障害物を自機の正面方向を変化させずに回避する移動指令信号を生成して前記全方位移動機構へ送信する移動制御部と、
を備え、
前記検知部は自機の正面方向を向くように配置されており、
前記移動制御部は、
自機が進むべき移動経路を計算する経路計算部と、
自機の姿勢を制御する姿勢制御部と、
を備え、
前記姿勢制御部は、自機が前記移動経路に沿って移動する場合は、経路に沿うように自機の正面方向を向けるために自機を必要な量回転させ、
前記姿勢制御部は、自機が前記移動経路に沿って移動する場合、及び、前記検知部で検知した障害物を回避するために自機が前記移動経路から外れて移動する場合の何れにおいても、自機の正面方向を前記移動経路の向きに一致させるように制御することを特徴とする自律移動体。
【請求項３】
自機を任意の姿勢で任意の方向に移動させることが可能な全方位移動機構と、
障害物を検知可能な検知部と、
を備え、
自機の正面又は背面の少なくとも何れか一方に配置された被搬送物を搬送可能に構成され、
自機と前記被搬送物を連結する連結部が固定されており、
前記検知部が自機の正面方向を向くように配置されている自律移動体の移動制御方法において、
障害物を前記検知部で検知する第１ステップと、
検知された障害物を回避する必要がある場合、自機の正面方向を変化させずに回避する移動指令信号を生成して前記全方位移動機構へ送信する第２ステップと、
を含み、
自機が進むべき移動経路を計算し、
自機が前記移動経路に沿って移動する場合は、経路に沿うように自機の正面方向を向けるために自機を必要な量回転させ、
自機が前記移動経路に沿って移動する場合、及び、前記検知部で検知した障害物を回避するために自機が前記移動経路から外れて移動する場合の何れにおいても、自機の正面方向を前記移動経路の向きに一致させるように制御することで自機の姿勢を制御することを特徴とする自律移動体の移動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主要には、ロボット及び搬送体等の自律移動体における移動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィス及び工場等、人間の存在する実環境で様々なサービスを提供するロボットが提案され、開発が行われている。このようなロボットには種々の機能が要求されるが、中でも重要な機能の１つに、目的地への自律的な移動がある。
【０００３】
ロボットが目的地まで移動する場合、人間を含めた障害物への衝突を回避しつつ、目的地まで短時間で移動できることが要請される。ロボットに適用可能な障害物回避制御としては、例えば非特許文献１に開示される仮想ポテンシャル法が知られている。この仮想ポテンシャル法では、ある目的地点に対する引力ポテンシャル場と、回避すべき障害物に対する斥力ポテンシャル場を生成し、重ね合わせることで、障害物に衝突することのない目的地点までの経路が生成される。
【非特許文献１】Ｏ．Ｋｈａｔｉｂ：“Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｏｂｓｔａｃｌｅ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒｏｂｏｔｓ，”  Ｉｎｔ．  Ｊ．  ｏｆ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，  ｖｏｌ．  ５，  ｎｏ．  １，  ｐｐ．９０−９８，  １９８６．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のサービスロボットを実際に稼動させる場合、周囲の障害物を含めた外部状況を例えばレーザレンジファインダ及びステレオカメラ等の適宜の検知手段を用いて検知することになる。従って、自機の姿勢が例えば障害物の回避のために頻繁に変更されると、上記検知手段の向きが変更されて外部の状況の解析に時間を要することになり、ロボットが外部環境の変化に素早く対応できないことがあった。
【０００５】
また、サービスロボットに荷物等の被搬送物を牽引等して搬送させることがあるが、このときに自機の向きが変更されると、被搬送物が大きく振られて外部の環境に衝突するおそれがあった。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００７】
本発明の第１の観点によれば、以下の構成の自律移動体が提供される。即ち、この自律移動体は、全方位移動機構と、検知部と、移動制御部と、を備える。前記全方位移動機構は、自機を任意の姿勢で任意の方向に移動させることが可能である。前記検知部は、障害物を検知可能に構成される。前記移動制御部は、前記検知部で検知した障害物を自機の正面方向を変化させずに回避する移動指令信号を生成して、前記全方位移動機構へ送信する。前記移動制御部は、経路計算部と、姿勢制御部と、を備える。前記経路計算部は、自機が進むべき移動経路を計算する。前記姿勢制御部は、自機の姿勢を制御する。前記姿勢制御部は、自機が前記移動経路に沿って移動する場合は、経路に沿うように自機の正面方向を向けるために自機を必要な量回転させる。また、前記姿勢制御部は、自機が前記移動経路に沿って移動する場合、及び、前記検知部で検知した障害物を回避するために自機が前記移動経路から外れて移動する場合の何れにおいても、自機の正面方向を前記移動経路の向きに一致させるように制御する。自機の正面又は背面の少なくとも何れか一方に配置された被搬送物を搬送可能に構成されている。自機と前記被搬送物を連結する連結部が固定されている。前記検知部が自機の正面方向を向くように配置されている。
【０００８】
この構成により、障害物を避けるために自機が例えば横方向に移動する場合にも、全方位移動機構によって自機の正面方向を変化させずに移動することができる。従って、自機の向きが変化することによって必要になる機構や様々な処理を省略できるので、素早く的確な移動制御と構成の簡素化を実現することができる。また、障害物を避けるために当初の移動経路から外れて例えば横方向に移動した場合でも、回避後に自機の向きを殆ど修正する必要がないので、目的地までの移動を素早く再開することができる。また、障害物を避けるために当初の移動経路から外れて例えば横方向に移動した場合でも、自機の正面方向が変化しないので、被搬送物が左右に大きく振れることがない。従って、被搬送物が振られて壁等に衝突することを回避できる。また、従来の２輪独立駆動機構を採用した場合と比較して自機の小回り性を顕著に向上できるとともに、任意の姿勢で任意の方向に移動することが可能になる。従って、自機及び被搬送物が周囲の移動体（障害物）と干渉することを容易に防止でき、当該移動体の通行を妨げないスマートな移動制御を実現することができる。また、例えば自機が前進中に前方から向かってくる障害物を検知部で良好に検知し、検知部を正面に向けた状態を保持しながら回避行動を適切かつ確実に行うことができる。
【０００９】
本発明の第２の観点によれば、以下の構成の自律移動体が提供される。即ち、この自律移動体は、全方位移動機構と、検知部と、移動制御部と、を備える。前記全方位移動機構は、自機を任意の姿勢で任意の方向に移動させることが可能である。前記検知部は、障害物を検知可能に構成される。前記移動制御部は、前記検知部で検知した障害物を自機の正面方向を変化させずに回避する移動指令信号を生成して、前記全方位移動機構へ送信する。前記検知部は自機の正面方向を向くように配置されている。前記移動制御部は、経路計算部と、姿勢制御部と、を備える。前記経路計算部は、自機が進むべき移動経路を計算する。前記姿勢制御部は、自機の姿勢を制御する。前記姿勢制御部は、自機が前記移動経路に沿って移動する場合は、経路に沿うように自機の正面方向を向けるために自機を必要な量回転させる。また、前記姿勢制御部は、自機が前記移動経路に沿って移動する場合、及び、前記検知部で検知した障害物を回避するために自機が前記移動経路から外れて移動する場合の何れにおいても、自機の正面方向を前記移動経路の向きに一致させるように制御する。
【００１０】
この構成により、障害物を避けるために自機が例えば横方向に移動する場合にも、全方位移動機構によって自機の正面方向を変化させずに移動することができる。従って、自機の向きが変化することによって必要になる機構や様々な処理を省略できるので、素早く的確な移動制御と構成の簡素化を実現することができる。また、障害物を避けるために当初の移動経路から外れて例えば横方向に移動した場合でも、回避後に自機の向きを殆ど修正する必要がないので、目的地までの移動を素早く再開することができる。
【００１５】
本発明の第３の観点によれば、以下の自律移動体の移動制御方法が提供される。即ち、この移動制御方法によって制御される自律移動体は、全方位移動機構と、検知部と、を備え、自機の正面又は背面の少なくとも何れか一方に配置された被搬送物を搬送可能に構成される。自機と前記被搬送物を連結する連結部が固定されている。前記全方位移動機構は、自機を任意の姿勢で任意の方向に移動させることが可能である。前記検知部は、障害物を検知可能に構成される。前記検知部は自機の正面方向を向くように配置されている。そして、この自律移動体の移動制御方法は、第１ステップと、第２ステップと、を含む。前記第１ステップは、障害物を前記検知部で検知する。前記第２ステップは、検知された障害物を回避する必要がある場合、自機の正面方向を変化させずに回避する移動指令信号を生成して、前記全方位移動機構へ送信する。また、自機が進むべき移動経路を計算し、自機が前記移動経路に沿って移動する場合は、経路に沿うように自機の正面方向を向けるために自機を必要な量回転させるとともに、自機が前記移動経路に沿って移動する場合、及び、前記検知部で検知した障害物を回避するために自機が前記移動経路から外れて移動する場合の何れにおいても、自機の正面方向を前記移動経路の向きに一致させるように制御することで自機の姿勢を制御する。
【００１６】
この方法により、障害物を避けるために例えば横方向に移動する場合にも、全方位移動機構によって自機の正面方向を変化させずに移動することができる。従って、自機の向きが変化することによって必要になる機構や様々な処理を省略できるので、素早く的確な移動制御と構成の簡素化を実現することができる。また、障害物を避けるために当初の移動経路から外れて例えば横方向に移動した場合でも、回避後に自機の向きを殆ど修正する必要がないので、目的地までの移動を素早く再開することができる。また、障害物を避けるために当初の移動経路から外れて例えば横方向に移動した場合でも、自機の正面方向が変化しないので、被搬送物が左右に大きく振れることがない。従って、被搬送物が振られて壁等に衝突することを回避できる。また、従来の２輪独立駆動機構を採用した場合と比較して自機の小回り性を顕著に向上できるとともに、任意の姿勢で任意の方向に移動することが可能になる。従って、自機及び被搬送物が周囲の移動体（障害物）と干渉することを容易に防止でき、当該移動体の通行を妨げないスマートな移動制御を実現することができる。また、例えば自機が前進中に前方から向かってくる障害物を検知部で良好に検知し、検知部を正面に向けた状態を保持しながら回避行動を適切かつ確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るサービスロボット１１の全体的な構成を模式的に示した側面図である。
【００１８】
図１に示す自律移動体としてのサービスロボット１１は、本体１２と、オムニホイール機構（全方位移動機構）１３と、レーザレンジファインダ（検知部）１４と、走行制御コントローラ（移動制御部）１５と、を備えている。
【００１９】
前記本体１２は縦方向に細長く形成されており、その下端部に、ロボットを自走させるためのオムニホイール機構１３が取り付けられている。オムニホイール機構１３は、周方向に９０°の間隔で並べて配置された４つのオムニホイール２１と、このオムニホイール２１に対応して設置される４つのモータ２２と、を備えている。
【００２０】
以下、図２を参照して、オムニホイール機構１３の構成を具体的に説明する。図２はオムニホイール機構１３を示す底面図である。
【００２１】
このオムニホイール機構１３は図２に示すように、前記本体１２の底面に配置された４つのホイール駆動ユニット２３を備えている。このホイール駆動ユニット２３は、枠組状に形成されたモータ支持フレーム２４と、このモータ支持フレーム２４に固定されたモータ２２と、を備えている。前記モータ支持フレーム２４の一端部は、本体１２の底面にブラケット２５を介して固定されている。
【００２２】
モータ２２は、図略のロータを回転可能に支持するハウジング２６を備え、このハウジング２６は前記モータ支持フレーム２４の内部に配置されている。モータ２２の出力軸２７はモータ支持フレーム２４から外側へ突出しており、この出力軸２７の端部に前記オムニホイール２１が取り付けられている。それぞれのホイール駆動ユニット２３におけるオムニホイール２１は、その回転軸がロボット１１の正面方向に対してなす角が４５°又は１３５°となるように配置されている。
【００２３】
それぞれのオムニホイール２１は、前記モータ２２の出力軸２７に固定されるローラ状の本体３１と、この本体３１の外周に並べて配置された複数のフリーローラ３２と、を備えている。フリーローラ３２は回転可能となるように本体３１に支持され、当該フリーローラ３２の外周面は床面に接触可能となっている。また、前記フリーローラ３２の回転軸は、本体３１の回転軸に対して垂直に向けられている。
【００２４】
この構成で、モータ２２が駆動されて本体３１が回転すると、フリーローラ３２は本体３１と一体的に回転し、その駆動力を床面に伝達する。一方、接地しているフリーローラ３２が回転することにより、オムニホイール２１は、その本体３１の回転軸に平行な方向にも容易に移動することができる。以上の構成により、ロボット１１の全方位移動が実現される。
【００２５】
４つのホイール駆動ユニット２３が備えるモータ２２は、走行制御コントローラ１５からの走行指令（移動指令）に基づき、４つのオムニホイール２１の回転方向及び回転速度をそれぞれ独立して制御する。これにより、ロボット１１を任意の方向に移動させる制御（全方位移動制御）を実現している。
【００２６】
図１に示すレーザレンジファインダ１４は、自機の正面方向（前方）を向くようにしてロボット１１の前部に取り付けられている。このレーザレンジファインダ１４は、図略のトランスミッタから照射したレーザを回転ミラーで反射させることで、ロボット１１の正面側を平面視で扇状に走査することができる。そして、照射されたレーザが物体で反射して戻ってくるまでの時間を計測することにより、物体までの距離を測定することができる。このレーザレンジファインダ１４はロボット１１の視覚を実現する手段として機能し、周囲の環境、即ち、ロボットの周囲の地形及び物体（障害物）の検知等に用いられる。
【００２７】
ロボット１１の本体１２の背後には、被搬送物（被牽引物）としてのカート１７が配置される。このカート１７の下部にはキャスター輪１８が取り付けられるとともに、当該カート１７は本体１２の後部に連結部１９を介して連結されている。なお、この連結部１９はカート１７と本体１２とを一体的に固定する構成であり、いわゆる変形可能な関節状の連結部等は本実施形態では用いられていない。
【００２８】
次に、図３を参照して走行制御コントローラ１５について説明する。図３はロボット１１の移動制御のための電気的構成を示すブロック図である。
【００２９】
走行制御コントローラ１５はマイクロコンピュータとして構成されており、図示しないが、演算部としてのＣＰＵと、記憶部としてのＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。また、前記ＲＯＭには、ロボット１１の自律的な移動を実現するための制御プログラムが記憶されている。
【００３０】
図３に示すように、走行制御コントローラ１５は、マップ記憶部５１と、目標位置記憶部５２と、自機情報取得部５３と、障害物情報取得部５４と、を備える。また、走行制御コントローラ１５は、経路計算部６１と、正面方向制御部（姿勢制御部）６４と、走行指令送信部（移動指令送信部）６５と、を備えている。これらの各部は、上述したハードウェアとソフトウェアの組合せにより構築されている。
【００３１】
マップ記憶部５１は、ロボット１１の行動範囲における静的障害物（消えたり位置が変化したりすることのない障害物）を示すマップを記憶可能に構成されている。このマップを作成するには、人間等の動的障害物を全て取り除いた状態で、ロボット１１を移動させつつ、レーザレンジファインダ１４で周囲を走査する。すると、ロボット１１は静的障害物の位置及び形状を認識してマップを自動的に作成し、適宜のメモリに記憶することができる。
【００３２】
目標位置記憶部５２は、ロボット１１を移動させるべき目標位置の情報を記憶可能に構成されている。この目標位置は、オペレータがロボット１１を適宜操作することにより指定され、前記マップにおける座標の形で記憶される。
【００３３】
自機情報取得部５３は、自機の位置及び速度、並びに自機の正面がどの方向を向いているか（姿勢角）を計算して取得する。この自機情報は、レーザレンジファインダ１４から得られた周囲の障害物の情報と前記マップとを照合した結果と、オムニホイール機構１３の各モータ２２の出力軸２７の回転角度の情報と、を総合的に考慮して決定される。なお、モータ２２の出力軸２７の回転角度は、当該出力軸２７に取り付けられた図略のエンコーダにより取得することができる。
【００３４】
障害物情報取得部５４は、レーザレンジファインダ１４から得られた、ロボット動作中にロボットが所有している環境地図上にない静止又は移動している障害物を検出し、その位置及び速度を取得する。
【００３５】
経路計算部６１は、自機情報取得部５３で得られた自機の位置と、前記マップと、に基づいて、前記目標位置へ向かうための経路を計算する。また、前記障害物情報取得部５４において障害物が検知され、当該障害物の回避が必要と判断された場合は、経路計算部６１は当該障害物の回避のために自機を移動させる向き及び速度等を計算する。なお、以上のような計算は、公知の仮想ポテンシャル法（例えば前記非特許文献１）に基づいて行うことができる。
【００３６】
正面方向制御部６４は、経路計算部６１で得られた経路の情報を入力するとともに、現在の自機の姿勢角に関する情報を自機情報取得部５３から入力し、経路に沿うようにロボット１１の正面方向を向けるために必要な自機の回転量を計算する。
【００３７】
走行指令送信部６５は、経路計算部６１で得られた経路（又は障害物回避のための向き及び速度）と、正面方向制御部６４で得られた回転量に基づいて、自機を移動及び回転させるための走行指令を生成する。そして、当該走行指令をオムニホイール機構１３に対し送信することにより、ロボット１１を走行させる。
【００３８】
次に、図４を参照して、ロボット１１の移動制御及び姿勢角制御の詳細について説明する。図４は前記オムニホイール機構１３を底面側から見た模式図である。
【００３９】
図４に示すように、４つのオムニホイール２１の中心位置から各オムニホイール２１までの距離をＬとし、オムニホイール２１の傾き角をαとする。なお、本実施形態においては前述のとおりα＝４５°である。この構成で、ロボットがθ方向に距離Ｓだけ進み、角度ｄφだけ回転するとき、ロボットの移動距離の各成分ｄｘ，ｄｙと、それぞれのオムニホイール２１の移動量ｃiは、図５の式（１）及び式（２）で表すことができる。なお、ｉは４つのオムニホイール２１のそれぞれを特定するための番号であって、０から３までの整数である。
【００４０】
本実施形態では、図５の式（２）で示す各オムニホイール２１の移動量ｃiを実現するように前記モータ２２に駆動信号を送信することにより、ロボット１１を指定された方位（θ）に移動させるとともに、指定された角度（ｄφ）だけ回転させることができる。このように、本実施形態のロボットは並進（平行移動）と回転とを分けて取り扱うことができ、例えば２輪独立駆動機構を採用したロボットでは実現できないような移動も可能になる。
【００４１】
次に、図６を参照して、障害物の回避制御について具体的に説明する。図６は、カート１７を背後に連結したロボット１１を細長い廊下の適宜の位置に配置し、所定の目標位置を与えた場合に、当該ロボット１１が障害物（人間）１６を回避して目標位置へ到達する様子を示す平面模式図である。
【００４２】
図６において、目標位置を与えられたロボット１１は、当該目標位置へ向かう経路Ｒ１を計算し、それに沿って移動する。このとき、ロボット１１の正面方向は常に経路Ｒ１の方向に沿うよう制御される。
【００４３】
そして、このロボット１１が図６のＡの位置で障害物１６を検知したとする。この場合、前記走行制御コントローラ１５では、当該障害物１６を回避するために自機を移動させる向き及び速度を計算し、計算結果に応じて自機を実際に移動させる処理が、衝突の可能性がなくなったと判定されるまで反復して実行される。この結果、ロボット１１は、当初の経路Ｒ１から外れた軌跡（回避軌跡）Ｒ２を描いてＢ、Ｃと移動する。そして、この回避行動の過程において、ロボット１１の正面方向は当初の経路Ｒ１における方向（経路ベクトル、図６の白抜き矢印）を保持するように制御される。
【００４４】
この制御により、本実施形態のロボット１１は図６に示すように、自機の正面方向を殆ど変化させないで障害物１６を回避することができる。従って、レーザレンジファインダ１４の向きが頻繁に変わらないので障害物１６等の認識処理の負荷を軽減でき、外部環境の変化に素早く対応させることができる。これは換言すれば、自機の姿勢の変化にかかわらずレーザレンジファインダ１４の向き（絶対角）を一定に保持するための検知部方向制御機構等を省略でき、構成を簡素化できることを意味する。また、ロボット１１の後部に連結されたカート１７を牽引する場合、その連結部を固定していても、当該カート１７を左右に振ることなく搬送することができる。従って、例えば図６のＢの位置において、カート１７が廊下の壁に鎖線で示すように干渉することを防止できる。
【００４５】
なお、図７に示すような２輪独立機構タイプの走行部を備える従来のロボット９１では、移動する方向に自機の正面方向を常に向ける必要があるため、方向転換して障害物１６を回避するにはある程度の距離を移動する必要がある。従って、例えば障害物１６がレーザレンジファインダ１４の死角から突然現れた場合には、衝突を反射的に回避するような方向転換が極めて難しく、自機へ向かって移動してくる障害物（人間）１６と、自機又は振られるカート１７とが衝突しないように回避制御することは容易でない。この点、本実施形態のロボット１１は全方位移動機構としてのオムニホイール機構１３を備えているので、小回り性に顕著に優れ、任意の姿勢で任意の方向に移動できる。従って、図６のＡに示すように、障害物１６を検知した時点でロボット１１の正面方向を変化させずに進行方向だけをその場で大きく変更するような制御も可能であり、カート１７の振りも防止できるので、廊下内の狭い場所でも人間等はロボット１１の脇を容易に通行することができる。
【００４６】
以上に示すように、本実施形態のロボット１１は、オムニホイール機構１３と、レーザレンジファインダ１４と、走行制御コントローラ１５と、を備える。前記オムニホイール機構１３は、自機を移動させる。前記レーザレンジファインダ１４は、障害物１６を検知可能に構成されている。前記走行制御コントローラ１５は、前記レーザレンジファインダ１４で検知した障害物１６を自機の正面方向を変化させずに回避する移動指令信号を生成して前記オムニホイール機構１３へ送信する。
【００４７】
また、本実施形態のロボット１１は、以下のステップを含む方法により移動制御が行われている。即ち、第１ステップでは、障害物１６をレーザレンジファインダ１４で検知する。第２ステップでは、検知された障害物１６を回避する必要がある場合、自機の正面方向を変化させずに回避する移動指令信号を生成して前記オムニホイール機構１３へ送信する。
【００４８】
これにより、障害物を避けるために自機が例えば横方向に移動する場合にも、オムニホイール機構１３によって自機の正面方向を変化させずに移動することができる。従って、自機の向きが変化することによって必要になる機構（例えば前述の検知部方向制御機構）や様々な処理（例えば、レーザレンジファインダ１４の角度が大きく変化することによって必要になる再認識処理）を省略できるので、素早く的確な移動制御と構成の簡素化を実現することができる。
【００４９】
また、本実施形態のロボット１１において、前記走行制御コントローラ１５は、経路計算部６１と、正面方向制御部６４と、を備える。前記経路計算部６１は、自機が進むべき移動経路Ｒ１を計算する。前記正面方向制御部６４は、自機の姿勢を制御する。正面方向制御部６４は、自機が移動経路Ｒ１に沿って移動する場合、及び、レーザレンジファインダ１４で検知した障害物１６を回避するために前記移動経路Ｒ１から外れて移動する場合の何れにおいても、自機の正面方向を移動経路Ｒ１の向きに一致させるように制御する。
【００５０】
これにより、障害物を避けるために当初の移動経路Ｒ１から外れて例えば横方向に移動した場合でも、回避後に自機の向きを殆ど修正する必要がないので、目的地までの移動を素早く再開することができる。
【００５１】
また、本実施形態のロボット１１は、自機の背面に配置されたカート１７を牽引して搬送できるように構成されている。
【００５２】
これにより、障害物１６を避けるために自機が当初の移動経路Ｒ１から外れて例えば横方向に移動した場合でも、自機の正面方向が変化しないので、カート１７が左右に大きく振れることがない。従って、図６のＢの鎖線で示すようにカート１７が振られて壁等に衝突することを回避できるとともに、周囲の人間等の移動体の通行を妨げないスマートな移動制御を実現することができる。
【００５３】
また、本実施形態のロボット１１において、前記レーザレンジファインダ１４は自機の正面方向を向くように配置されている。
【００５４】
この構成により、例えば自機が前進中に前方から向かってくる障害物１６をレーザレンジファインダ１４で良好に検知し、レーザレンジファインダ１４を正面に向けた状態を保持しながら回避行動を適切かつ確実に行うことができる。
【００５５】
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００５６】
レーザレンジファインダ１４の向きは、ロボット１１の正面方向に限定されない。例えば一対のレーザレンジファインダをロボットの左右両側に、左右外側を向くようにそれぞれ取り付ける構成に変更することができる。なお、正面方向を判別しにくい外観をロボット等の自律移動体が有している場合は、当該ロボットに前進直進指令を与えたときに進行する方向を正面方向と定義することができる。
【００５７】
レーザレンジファインダ１４に代えて、又はそれに加えて、ステレオカメラ、単眼カメラ、超音波センサ、赤外線センサ等をロボット１１に備え、これらによって障害物１６を検知する構成に変更することができる。
【００５８】
ロボット１１を移動させるためのオムニホイール機構１３は、オムニホイール２１が４つのものに代えて、例えば６つ又は３つ配置される構成に変更することができる。
【００５９】
ロボット１１の背後にカート１７を配置する場合に代えて、ロボット１１の正面にカートを配置する構成に変更することができる。この場合も、障害物の回避時に自機の正面方向を変化させないように制御することにより、カートの振りによる周囲への衝突を回避できる。また、被搬送物としてカート１７以外のものを搬送する構成に変更したり、カート１７を省略したりすることもできる。
【００６０】
上記実施形態の制御はサービスロボット１１に限らず、例えば、オムニホイール機構等の全方位移動機構を備える自走式搬送台車の自律的な移動制御に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係るサービスロボットの全体的な構成を模式的に示した側面図。
【図２】オムニホイール機構を示す底面図。
【図３】ロボットの移動制御のための電気的構成を示すブロック図。
【図４】ロボットの移動速度、移動方向及び回転量と各オムニホイールの移動量の関係を示す模式図。
【図５】ロボットの移動速度、移動方向及び回転量と各オムニホイールの移動量の関係式を説明する図。
【図６】本実施形態のロボットが障害物を回避する様子を模式的に示す平面図。
【図７】２輪独立機構タイプの走行部を備える従来のロボットが障害物を回避する様子を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００６２】
１１  サービスロボット（自律移動体）
１３  オムニホイール機構（全方位移動機構）
１４  レーザレンジファインダ（検知部）
１５  走行制御コントローラ（移動制御部）
１６  障害物
１７  カート（被搬送物）
６１  経路計算部
６４  正面方向制御部（姿勢制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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