(57)【要約】      （修正有）【課題】対象物と移動体との接触により対象物の位置及び／又は姿勢が変わっても、その変わった位置及び／姿勢を目標にして、再度同一の対象物に到達できる移動体を提供する。【解決手段】移動体は、対象物に設けられたランドマークを目標として、該対象物に対して物品を運搬する台車部と、対象物のランドマークの位置及び姿勢を記憶する記憶手段５３と、記憶手段に記憶された対象物のランドマークの位置及び姿勢に基づいて、台車部を対象物まで自律的に制御して該台車部に物品を運搬させる制御手段５４と、台車と対象物とが接触し物品の授受が行われた後の対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出する検出手段４と、を備えている。記憶手段は、検出手段により検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に設けられたランドマークを目標として、該対象物に対して物品を運搬する台車部と、
前記対象物のランドマークの位置及び姿勢を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された対象物のランドマークの位置及び姿勢に基づいて、前記台車部を前記対象物まで自律的に制御して該台車部に物品を運搬させる制御手段と、を備える移動体であって、
前記台車と前記対象物とが接触し物品の授受が行われた後の前記対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出する検出手段を備え、
前記記憶手段は、前記検出手段により検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する、ことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律的に移動して物品を運搬する移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
環境内に設置されたランドマークに基づいて、目標とする対象物まで自律的に移動する移動体が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−２２１１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、対象物と移動体が接触し、物品の授受などを行う場合、この接触の衝撃により対象物の位置及び／又は姿勢がずれることがある。このため、移動体が、再度、同一の対象物に自律的に移動しようとした場合にこの対象物に到達できない虞がある。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、対象物と移動体との接触により対象物の位置及び／又は姿勢が変わっても、その変わった位置及び／姿勢を目標にして、再度同一の対象物に到達できる移動体を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、対象物に設けられたランドマークを目標として、該対象物に対して物品を運搬する台車部と、前記対象物のランドマークの位置及び姿勢を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された対象物のランドマークの位置及び姿勢に基づいて、前記台車部を前記対象物まで自律的に制御して該台車部に物品を運搬させる制御手段と、を備える移動体であって、前記台車と前記対象物とが接触し物品の授受が行われた後の前記対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出する検出手段を備え、  前記記憶手段は、前記検出手段により検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する、ことを特徴とする移動体である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、対象物と移動体との接触により対象物のランドマークの位置及び／又は姿勢が変わっても、その変わった位置及び／姿勢を目標にして、再度同一の対象物に到達できる移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る移動体の概略的システム構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）移動体の移動方法を説明するための図である。（ｂ）移動体の移動方法を説明するための図である。（ｃ）移動体の移動方法を説明するための図である。（ｄ）移動体の移動方法を説明するための図である。（ｅ）移動体の移動方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る制御装置の概略的システム構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るランドマーク記憶部の記憶処理フローを示すフローチャートである。
【図５】カメラに対するランドマークの相対角度及び相対距離と、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度と、の関係を示す特性図の一例である。
【図６】環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶するタイミングを示す図である。
【図７】本発明の実施形態２に係るランドマーク記憶部の記憶処理フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る移動体の概略的システム構成を示すブロック図である。本実施形態１に係る移動体１は、例えば、棚などの対象物に或いは対象物から箱などの物品を自律的に運搬するものである。
移動体１は、物品を運搬する台車部２と、移動体１の位置を検出するための移動体検出センサ３と、対象物のランドマークを検出するためのランドマーク検出センサ４と、台車部の移動を制御する制御装置５と、を備えている。
【００１０】
台車部２は、箱など物品を載置する台車本体２１と、台車本体２１を移動させる移動装置２２と、を有している。台車本体２１は、例えば、複数の画成されたスペースを有するフレーム構造となっている。台車本体２１は、棚などの対象物から空箱を受け取りその空箱を載置するスペース、対象物に渡す実箱を載置するスペース、などが設けられている。台車本体２１には、対象物と連結する連結部が設けられている。台車本体２１は、対象物と物品の授受を行う際に、連結部を対象物に連結する。なお、上記台車部２の構成は一例であり、これに限定されない。
【００１１】
移動装置２２は、例えば、複数の車輪と、各車輪を駆動するモータなどの駆動部２２１と、を有している。駆動部２２１は、制御装置５から出力される制御信号に応じて、各車輪を駆動することで、台車部２を移動させる。なお、移動装置２２は、各車輪を駆動することで、台車部２を移動させる構成であるが、これに限定されない。移動装置２２は、例えば、複数の脚部を有しており、各脚部を駆動することで、台車部２を移動させてもよい。
【００１２】
移動体検出センサ３は、台車部２に設けられており、移動体１の位置及び姿勢を検出するためのセンサである。移動体検出センサ３は、例えば、レーザレンジファインダ、ステレオカメラ、３次元センサ、各車輪に設けられた車輪エンコーダなどで構成されている。移動体検出センサ３は、検出した移動体１の位置及び姿勢に関するセンサ値を制御装置５に出力する。
【００１３】
ランドマーク検出センサ４は、台車部２に設けられており、対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出するためのセンサである。ランドマーク検出センサ４は、例えば、単眼カメラやステレオカメラなどにより構成されている。ランドマーク検出センサ４は、検出したランドマークの位置及び姿勢に関するセンサ値を制御装置５に出力する。ランドマークは、例えば、棚などの対象物の側方に設けられた幾何学模様である。移動体１は、この対象物のランドマークを目標の目印にして移動する。
【００１４】
制御装置５は、移動体検出センサ３から出力されるセンサ値と、予め設定された経路情報と、に基づいて、台車部２の移動装置２２を制御することで移動体１を自律的に移動させる。
制御装置５は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）５ａ、ＣＰＵ５ａによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）５ｂ、処理データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５ｃ等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。
【００１５】
図２（ａ）乃至（ｅ）は、移動体の移動方法を説明するための図である。ここで、移動体１が、例えば、物品である箱を対象物である棚に運搬する場合を想定している。
初めに、ユーザは、初期待機エリアで待機する移動体１を起動させる（図２（ａ））。
制御装置５は、移動体検出センサ３から出力されるセンサ値と、予め教示された経路と、に基づいて移動装置２２を制御することで、自律的に移動体１を棚に移動させる（図２（ｂ））。
【００１６】
制御装置５は、移動体１が棚に近付くと、ランドマークがあると予測される方向に移動体１が向くように移動装置２２を制御する。そして、制御装置５は、ランドマーク検出センサ４から出力されるセンサ値に基づいて、ランドマークの位置及び姿勢を認識する（図２（ｃ））。
【００１７】
制御装置５は、台車本体２１の連結部を棚に連結させるように移動装置２２を制御する（図２（ｄ））。このとき、台車本体２１の連結部と棚とが連結する際の衝撃で、棚の位置がずれる。なお、棚は、例えば、下面にキャスターが設けられた可動式棚となっている。したがって、この連結時の衝撃により、棚が大きくずれる可能性がある。制御装置５は、台車本体２１の連結部を棚に連結させた後、台車本体２１の箱を棚に移動させる。制御装置５は、台車本体２１の箱を棚に移動させた後、移動体１を棚から離脱させる。
【００１８】
制御装置５は、移動体検出センサ３から出力されるセンサ値と、予め教示された経路と、に基づいて移動装置２２を制御することで、自律的に移動体１を初期待機エリアに移動させる（図２（ｅ））。
【００１９】
上述したように、物品の授受などを行う場合、この接触の衝撃により対象物の位置及び／又は姿勢がずれることがある。このため、従来の移動体が、再度、同一の対象物に自律的に移動しようとした場合にこの対象物に到達できない虞がある。
【００２０】
これに対し、本実施形態に係る移動体１は、台車部２と対象物とが接触し物品の授受が行われた後の対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出し、検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する。これにより、対象物と移動体１との接触により対象物のランドマークの位置及び／又は姿勢が変わっても、移動体１は、この記憶したランドマークの位置及び姿勢を目標にして再度同一の対象物に到達できる。
【００２１】
図３は、本実施形態１に係る制御装置の概略的システム構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る制御装置５は、移動体検出部５１と、ランドマーク検出部５２と、ランドマーク記憶部５３と、移動体制御部５４と、を有している。
【００２２】
移動体検出部５１は、移動体検出センサ３から出力されるセンサ値に基づいて、移動体１が移動する環境を基準とした座標系（以下、環境座標系）における移動体１の位置及び姿勢を、例えば、±数１０ｃｍ精度で認識する。移動体検出部５１は、認識した環境座標系における移動体１の位置及び姿勢を、ランドマーク記憶部５３及び移動体制御部５４に対して出力する。
【００２３】
ランドマーク検出部５２は、ランドマーク検出センサ４から出力されるセンサ値に基づいて、移動体１を基準とした座標系（以下、移動体座標系）における対象物のランドマークの位置及び姿勢を、例えば±数ｍｍ精度で検出する。ランドマーク検出部５２は、検出手段の一具体例である。ランドマーク検出部５２は、検出した移動体座標系におけるランドマークの位置及び姿勢をランドマーク記憶部５３に出力する。
【００２４】
ランドマーク記憶部５３は、記憶手段の一具体例であり、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶する。ランドマーク記憶部５３は、例えば、上記ＲＯＭ５ｂやＲＡＭ５ｃなどで構成されている。図４は、本実施形態１に係るランドマーク記憶部の記憶処理フローを示すフローチャートである。
【００２５】
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢を取得する（ステップＳ１０１）。
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢が所定条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ランドマーク記憶部５３は、例えば、上記所定条件を以下のように判断する。
【００２６】
まず、ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からのランドマークの位置及び姿勢に基づいて、ランドマーク検出センサ４に対するランドマークの相対距離及び相対角度を算出する。ここで、例えば、ランドマーク検出センサ４としてカメラ４を用いた場合を想定する。この場合、カメラ４とランドマークとの相対距離が近く、カメラ（撮影方向）４に対するランドマークの相対角度が所定範囲内にあるとき、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度が高くなる。
【００２７】
図５は、カメラに対するランドマークの相対角度及び相対距離と、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度と、の関係を示す特性図の一例である。予めカメラのよる測定を行い、図５に示す原点付近の斜線部分内でランドマークの位置及び姿勢の検出精度が高くなり、原点から離れるとその検出精度が低くなることが分かる。
【００２８】
ランドマーク記憶部５３は、例えば、算出したランドマーク検出センサ４に対するランドマークの相対距離及び相対角度が図５の斜線部Ｓ内に入る場合に上記所定条件を満たすと判断する。
【００２９】
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢が所定条件を満たすと判断したとき（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、移動体検出部５１から環境座標系の移動体１の位置及び姿勢を取得する（ステップＳ１０３）。ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢が所定条件を満たさないと判断したとき（ステップＳ１０２のＮＯ）、上記（ステップＳ１０１）に戻る。
【００３０】
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢と、移動体検出部５１から環境座標系の移動体１の位置及び姿勢と、に基づいて、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を算出する（ステップＳ１０４）。
【００３１】
ランドマーク記憶部５３は、算出した環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を、現在のランドマークの位置及び姿勢として記憶する（ステップＳ１０５）。
なお、例えば、キャスター付きの棚にランドマークを設け、移動体１がその棚に連結し箱を運搬するような箱運搬作業では、移動体１が棚に連結する際に、棚（ランドマーク）の位置がずれる可能性が高い（図２（ｄ））。したがって、移動体１が棚に連結し箱の運搬を終え棚から離脱し、移動体１が棚からある程度離れる。ランドマーク記憶部５３は、そのときの環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶する。例えば、ランドマーク記憶部５３は、図６に示すように、カメラ４とランドマークとの相対距離が所定閾値となったときの環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶する。
【００３２】
移動体制御部５４は、制御手段の一具体例であり、移動体１の位置及び姿勢を制御するための速度目標値を算出する。移動体制御部５４は、目標のランドマークの位置及び姿勢を目標値としたフィードバック制御を行なう。例えば、ランドマーク検出部５２がランドマークを検出する際に、移動体制御部５４は、移動体検出部５１から出力される環境座標系における移動体１の位置及び姿勢と、ランドマーク記憶部５３から取得したランドマークの位置及び姿勢と、に基づいて、ランドマーク検出センサ４の検知範囲内（例えば、図５の斜線部内）に目標のランドマークが入るように、移動体１の速度目標値を算出する。
移動体制御部５４は、算出した速度目標値に応じた制御信号を移動装置２２に出力することで、移動体１の位置及び姿勢を制御する。
【００３３】
以上、本実施形態１に係る移動体１は、台車部２と対象物とが接触し物品の授受が行われた後の対象物のランドマークの位置及び姿勢を検出し、検出されたランドマークの位置及び姿勢を記憶する。これにより、対象物と移動体１との接触により対象物のランドマークの位置及び／又は姿勢が変わっても、移動体１は、この記憶したランドマークの位置及び姿勢を目標にして再度同一の対象物に到達できる。
【００３４】
実施形態２
本発明の実施形態２において、ランドマーク記憶部５３は、上記ランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を判断した後、さらに、移動体１の移動速度を判断して、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶することを特徴とする。
【００３５】
ランドマーク検出センサ４に対するランドマークの相対距離及び相対角度が、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度に影響を与えることを上述したが、移動体１の移動速度もランドマークの位置及び姿勢の検出精度に影響を与える。例えば、ランドマーク検出センサ４としてカメラを用いた場合、カメラが高速で移動するとモーションブラーの影響によって、ランドマークの検出精度が大幅に低下し、ランドマーク検出部がランドマークを検出できない可能性がある。
【００３６】
そこで、本実施形態２に係るランドマーク記憶部５３は、上記ランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を満たし、かつ、移動体１の移動速度が所定値以下であると判断したとき、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶する。こにより、ランドマークの位置及び姿勢の検出精度をより向上させることができる。なお、ランドマーク記憶部５３は、例えば、移動装置２２の車輪の回転速度が所定値以下であると判断したとき、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を記憶してもよい。
【００３７】
図７は、本実施形態２に係るランドマーク記憶部の記憶処理フローを示すフローチャートである。
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢を取得する（ステップＳ２０１）。
【００３８】
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢がランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ２０２）。
【００３９】
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢がランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を満たすと判断したとき（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、移動体１の移動速度が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。
【００４０】
ランドマーク記憶部５３は、移動体１の移動速度が所定値以下であると判断したとき（ステップＳ２０３のＹＥＳ）、移動体検出部５１から環境座標系の移動体１の位置及び姿勢を取得する（ステップＳ２０４）。
【００４１】
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢と、移動体検出部５１から環境座標系の移動体１の位置及び姿勢と、に基づいて、環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を算出する（ステップＳ２０５）。
【００４２】
ランドマーク記憶部５３は、算出した環境座標系におけるランドマークの位置及び姿勢を、現在のランドマークの位置及び姿勢として記憶する（ステップＳ２０６）。
ランドマーク記憶部５３は、ランドマーク検出部５２からの移動体座標系のランドマークの位置及び姿勢がランドマークの相対距離及び相対角度の所定条件を満たさないと判断したとき（ステップＳ２０２のＮＯ）、上記（ステップＳ２０１）に戻る。
【００４３】
ランドマーク記憶部５３は、移動体１の移動速度が所定値より大きいと判断したとき（ステップＳ２０３のＮＯ）、上記（ステップＳ２０１）に戻る。なお、本実施形態２において、実施形態１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  移動体、２  台車部、３  移動体検出センサ、４  ランドマーク検出センサ、５  制御装置、５１  移動体検出部、５２  ランドマーク検出部、５３  ランドマーク記憶部、５４  移動体制御部
【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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