特開 2022-57524 移動体の制御装置及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022057524

(43)【公開日】2022-04-11

(54)【発明の名称】移動体の制御装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20220404BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 L

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020165826

(22)【出願日】2020-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】浦田 昇尚

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301BB14

5H301GG08

5H301GG09

5H301GG12

(57)【要約】

【課題】移動体の自己位置推定の精度向上と共に、自己位置推定の効率化を図ることができる移動体の制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】周囲の物体の有無を検出するセンサ１５を有しており、出発点から目的地まで自律的に移動する移動体１０の制御装置２０に、センサ１５によって検出されたスキャンデータ１３０及び移動体１０が移動する領域の画像地図データ１２０を記憶する、記憶装置４０と、スキャンデータ１３０から、目的地の周辺の局所地図データ１４０を生成する、局所地図生成部３１と、画像地図データ１２０に基づいて、移動体１０を出発点から目的地の周辺まで移動させている間に、画像地図データ１２０に基づいた移動制御から局所地図データ１４０に基づいた移動制御に連続的に切り替える、制御部３０と、を具備する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周囲の物体の有無を検出するセンサを有しており、出発点から目的地まで自律的に移動する移動体において、
前記センサによって検出されたスキャンデータ及び前記移動体が移動する領域の画像地図データを記憶する、記憶装置と、
前記スキャンデータから、前記目的地の周辺の局所地図データを生成する、局所地図生成部と、
前記画像地図データに基づいて、前記移動体を前記出発点から前記目的地の周辺まで移動させている間に、前記画像地図データに基づいた移動制御から前記局所地図データに基づいた移動制御に連続的に切り替える、制御部と、
を具備する、移動体の制御装置。

【請求項2】

前記局所地図データは、前記目的地の周辺における前記移動体の自己位置と、前記スキャンデータと、から生成される、請求項１に記載の移動体の制御装置。

【請求項3】

前記目的地の周辺の移動制御において、前記移動体の位置及び経路に基づき求めた前記移動体の移動速度が、前記移動体の直前の移動速度と所定の閾値以上の差を生じる場合は、移動速度の差が小さくなるように該移動速度を変更する、速度制御部を備えた、請求項１又は請求項２に記載の移動体の制御装置。

【請求項4】

周囲の物体の有無を検出するセンサを有する移動体を、出発点から目的地まで自律的に移動させるための制御方法であって、
前記センサによって検出されたスキャンデータ及び前記移動体が移動する領域の画像地図データを、前記移動体に記憶させるステップと、
前記スキャンデータから、前記目的地の周辺の局所地図データを生成するステップと、
前記画像地図データに基づいて、前記出発点から前記目的地の周辺まで前記移動体を移動させるステップと、
前記移動体が、前記画像地図データに基づいた移動制御から前記局所地図データに基づいた移動制御に連続的に切り替えて、前記目的地の周辺から前記目的地まで前記移動体を移動させるステップと、
を具備する、移動体の制御方法。

【請求項5】

前記局所地図データは、前記目的地の周辺における前記移動体の自己位置と、前記スキャンデータと、から生成される、請求項４に記載の移動体の制御方法。

【請求項6】

前記目的地の周辺の移動制御において、前記移動体の位置及び経路に基づき求めた前記移動体の移動速度が、前記移動体の直前の移動速度と所定の閾値以上の差を生じる場合は、移動速度の差が小さくなるように該移動速度を変更するステップを備えた、請求項４又は請求項５に記載の移動体の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体の制御装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

主に、産業用途で使用されており、人間が運転操作を行わなくても自律で走行（移動）することができる移動体（車両）である、ＡＧＶ（Automated Guided Vehicle）についての様々な技術が提案されている。ＡＧＶの自律移動において、経路を計画するための地図は、カメラによる画像から作成された地図が用いられることが多い。このような画像ベースの地図表現は、移動可能領域の表現が簡便であることから、経路計画に適している。その一方で、地図の解像度は、画像データの解像度によって決定されることから、地図に基づくＡＧＶの自己位置推定及び位置決めの精度は、概ね画像データの解像度に依存している。このため、一定程度の誤差が生じ得るＡＧＶの位置／姿勢を修正するための手法も提案されている。

【0003】

ＡＧＶの位置／姿勢を修正するための手法は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１には、出発地点から目的地まで経路に沿って自律的に移動する車両が開示されている。この車両は、自律移動に先立ち、出発地点から目的地までの全体的な経路を設定する。具体的には、例えば、出発地点及び目的地だけをプロットし、出発地点と目的地との間の経路は、車両の移動能力及び車両に搭載された制御装置等の処理能力に基づいて自動的に設定される。自律移動の際には、車両は、デジタルマップ中における自己（車両）位置を特定し、特定した自己位置に基づいて、経路に沿って目的地まで移動する。しかしながら、経路設定や位置特定には、一定の誤差が含まれるため、目的地において目標とする位置／姿勢と、車両が目的地近傍に到達した際の実際の位置／姿勢とは、異なり得る。したがって、特許文献１では、車両は、目的地近傍に到着すると、一旦停止する。停止した車両は、センサを用いて、停止位置周辺の環境のデータを検出すると共に、検出した環境データと目的地において目標とする位置／姿勢とを比較する。車両は、比較した結果に基づき、車両の位置／姿勢のずれが、所定の許容値以内に収まるように、車両を自動的に移動させる。しかしながら、車両の位置／姿勢を修正するために、車両の停止、停止位置周辺の環境のデータの検出、車両の移動といった処理を繰り返して移動する。このため、出発地点から目的地までの移動において、車両の位置／姿勢の修正にかかる時間の割合が大きくなる事に加えて、通常、架台上の積載物に衝撃を与えないように、低加速度かつ低速度での移動が求められる車両の移動時間は、さらに増加する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第９２４４４６３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、移動体の自己位置推定の精度向上と共に、自己位置推定の効率化を図ることができる移動体の制御装置及び制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、周囲の物体の有無を検出するセンサを有しており、出発点から目的地まで自律的に移動する移動体において、センサによって検出されたスキャンデータ及び移動体が移動する領域の画像地図データを記憶する記憶装置と、スキャンデータから、目的地の周辺の局所地図データを生成する局所地図生成部と、画像地図データに基づいて、移動体を出発点から目的地の周辺まで移動させている間に、画像地図データに基づいた移動制御から局所地図データに基づいた移動制御に連続的に切り替える制御部と、を具備する移動体の制御装置が提供される。

【0007】

さらに、本発明によれば、周囲の物体の有無を検出するセンサを有する移動体を、出発点から目的地まで自律的に移動させるための制御方法であって、センサによって検出されたスキャンデータ及び移動体が移動する領域の画像地図データを、移動体に記憶させるステップと、スキャンデータから、目的地の周辺の局所地図データを生成するステップと、画像地図データに基づいて、出発点から目的地の周辺まで移動体を移動させるステップと、移動体が、画像地図データに基づいた移動制御から局所地図データに基づいた移動制御に連続的に切り替えて、目的地の周辺から目的地まで移動体を移動させるステップと、を具備する、移動体の制御方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

制御装置は、記憶装置を備えているため、センサによって検出されたスキャンデータ及び移動体が移動する領域の画像地図データを、移動体が出発地点から目的地への移動を開始する前に予め記憶させておくことができる。移動体は、出発地点を出発して目的地の周辺まで移動させている間に、局所地図生成部によって、記憶装置に記憶されたスキャンデータから目的地の周辺の局所地図データを生成することができる。このため、局所地図データを生成するためだけに、移動体を、目的地の周辺において停止する必要がなくなる。これにより、移動体の自己位置推定を、効率よく行うことができると共に、移動体の出発地点から目的地への移動時間を短縮することができる。

【0009】

移動体の制御方法によれば、移動体は、センサによって検出されたスキャンデータ及び移動体が移動する領域の画像地図データを記憶した上で、出発地点から目的地への移動を開始することができる。移動を開始した移動体は、目的地の周辺まで移動させている間に、スキャンデータから目的地の周辺の局所地図データを生成する。このため、移動体は、局所地図データを生成するためだけに、目的地の周辺において停止する必要がなくなる。これにより、移動体は、効率よく自己位置推定を行うことができると共に、移動体の出発地点から目的地への移動時間を短縮することができる。さらに、出発地点から目的地の周辺までは、画像地図データを使用して移動し、目的地の周辺に到着した際に、画像地図データから局所地図データの使用に連続的に切り替えて、目的地まで移動する。局所地図データを使用するように切り替えられた移動体は、スキャンデータを使用して、移動制御を行った上で、目的地の周辺から目的地まで移動する。これにより、移動体の自己位置推定の精度を向上した上で、目的地の周辺から目的地まで移動することができる。

【0010】

本発明に係る移動体の制御装置及び制御方法によって、移動体の自己位置推定の精度向上と共に、自己位置推定の効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る移動体の概略的な側面図を示す。

【図2】図２は、実施形態に係る移動体が移動する工場内の概略的な平面図を示す。

【図3】図３は、移動体の制御装置の構成についてのブロック図を示す。

【図4】図４は、移動体により生成される画像地図データ及び点群データを模式的に示す。図４（Ａ）は、同じ物体に対する画像地図データと点群データとの関係を模式的に示しており、図４（Ｂ）は、各位置において取得される点データの関係を模式的に示す。

【図5】図５は、局所地図データの生成を模式的に示す。

【図6】図６は、移動体の制御方法をフローチャートとして示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る移動体の制御装置及び制御方法を説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺を変更して説明する場合がある

【0013】

図１は、実施形態に係る移動体１０を示す概略的な側面図を示す。ここでは、移動体１０の一例として、工場１００（図２参照）等において、産業用途で使用されており、人間が運転操作を行わなくても自律で走行（移動）することができる車両が示されている。

【0014】

具体的には、移動体１０は、ＡＧＶとされている。移動体１０は、車両本体１１と、１つ又は複数の車輪１２と、１つ又は複数のロータリエンコーダ１３と、アーム１４と、センサ１５と、カメラ１６と、移動体１０の自律走行を制御するための制御装置２０と、を備えている。制御装置２０は、移動体１０のいくつかの構成要素を制御するために、これらの構成要素と有線又は無線によって、通信可能に接続されている。なお、上記構成に限らず、移動体１０は、他の構成要素を更に備えてもよい。

【0015】

車両本体１１の下方側には、移動のための車輪１２が設けられており、車輪１２は、これを回転させるための、例えば、サーボモータ等の駆動装置（図示省略）と連結されている。また、車輪１２の回転数を検出するために、ロータリエンコーダ１３が、車輪１２毎に車輪１２に隣接して配置されている。ロータリエンコーダ１３は、検出した回転数を制御装置２０に送信するために、有線又は無線によって、制御装置２０と通信可能に接続されている。

【0016】

アーム１４は、例えば、多軸多関節型ロボットとされており、車両本体１１の上部に取り付けられている。アーム１４の先端には、工具Ｔ又はワークＷ等（共に、図２参照）の物品を保持するためのハンド１８、グリッパ又はチャック等が設けられている。また、アーム１４の先端側には、カメラ１６が設けられている。カメラ１６は、ＣＭＯＳカメラ又はＣＣＤカメラとされているが、これ限らず、カラーカメラ又は白黒カメラとされてもよい。カメラ１６は、有線又は無線によって、制御装置２０と通信可能に接続されている。これにより、カメラ１６は、取得した画像を制御装置２０に送信することができ、制御装置２０は、カメラ１６によって取得された画像に基づいて、アーム１４の駆動装置（図示省略）に対して指令を送信することができる。

【0017】

車両本体１１の前方側には、移動体１０の周囲における物体の有無を検出するために、レーザセンサ等のセンサ１５が取り付けられている。なお、車両本体１１の周囲又は中心にセンサ１５が取り付けられてもよい。センサ１５は、例えば、センサ１５から発射したレーザが物体に当たって、戻ってくるまでの時間によって、移動体１０の周囲における物体の有無及び当該物体までの距離を測定することができる。また、センサ１５は、測定した物体までの距離等のデータを制御装置２０に送信するために、有線又は無線によって、制御装置２０と通信可能に接続されている。なお、以下の説明では、センサ１５は、車両本体１１の前方側に取り付けられているとして説明するが、これに限らず、例えば、アーム１４等の移動体１０の他の部分や車両本体１１の他の位置に取り付けられてもよい。さらに、センサ１５は、レーザセンサであるとして説明するが、これに限らず、例えば、デプスカメラ等の他の種類のセンサが設けられてもよい。

【0018】

図２には、移動体１０が移動する工場１００内の概略的な平面図を示す。本実施形態に係る移動体１０は、１つ又は複数の工作機械５０が設けられた工場１００内を移動する。工場１００には、１つ又は複数の工作機械５０と、１つ又は複数のストッカ６０と、１つ又は複数のテーブル７０と、工場管理システム９０と、が設けられている。なお、工場１００には、これらに限らず、他の設備が設けられてもよい。また、以下の説明では、移動体１０は、工場１００内を移動するものとして説明するが、これに限らず、例えば、倉庫等の他の施設内を移動するように構成されてもよい。

【0019】

工場１００内には、工作機械５０として、マシニングセンタが設けられている。このため、工作機械５０は、工具ＴによってワークＷを加工するための主軸５１と、複数の工具Ｔを格納するためのツールマガジン５２と、を備えている。工場内の所定の場所には、ワークＷ又は、例えば、工具等の他の物品を保管するためのストッカ６０が配置されている。また、テーブル７０上には、工具Ｔ又は、例えば、ワークＷ等の他の物品が配置されている。なお、ここでは、工作機械５０として、マシニングセンタが設けられているとして説明したが、これに限らず、マシニングセンタ以外の他の工作機械が設けられてもよい。さらに、ここでは、工作機械５０は、主軸５１と、ツールマガジン５２と、を備えているとして説明したが、これに限らず、工作機械は、更に他の構成要素を備えていてもよい。

【0020】

また、工場１００内には、工場１００内のいくつかの構成要素（設備）を制御するための工場管理システム９０が設けられている。工場管理システム９０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、ＰＣ（Personal Computer）、サーバー、又は、タブレット等を含んで構成されている。また、工場管理システム９０は、プロセッサ、記憶部、表示装置、及び、入力装置等を有する。工場管理システム９０は、有線又は無線によって、工場１００において制御する必要のある構成要素と通信可能に接続されている。

【0021】

工場１００内は、１つ又は複数の壁８０によって仕切られており、移動体１０は、壁８０や工作機械５０等の工場１００内に配置された設備と衝突しないように、壁８０によって仕切られた床の上を移動する。具体的には、移動体１０は、工作機械５０、ストッカ６０、及び、テーブル７０等の間を自律的に移動し、これらの間でワークＷ、工具Ｔ、又は、他の物品を搬送するように構成されている。工場管理システム９０は、目的地を含む様々な指令を移動体１０に送信することができ、移動体１０は、工場管理システム９０からの指令に基づいて工場１００内を移動することができる。

【0022】

図３は、移動体１０の制御装置２０の構成についてのブロック図を示す。制御装置２０は、制御部としてのプロセッサ３０と、記憶装置４０と、インタフェース４５と、を含んで構成されて。制御装置２０は、ＰＬＣ又はＰＣ等を含んで構成されてもよい。プロセッサ３０は、例えば、１つ又は複数のＣＰＵ等によって構成されており、後述するように、移動体１０の移動を制御する。また、記憶装置４０は、例えば、１つ又は複数のハードディスクドライブ、ＲＯＭ（read only memory）及び／又はＲＡＭ（random access memory）等を含んで構成されている。さらに、インタフェース４５は、例えば、Ｉ／Ｏポート等によって構成されている。これらの制御装置２０の構成要素は、図示しないバスによって互いに接続されている。

【0023】

制御装置２０は、更に他の構成要素を含んで構成されてもよく、具体的には、液晶ディスプレイ及び／又タッチパネル等の表示装置、及び、マウス、キーボード及び／又タッチパネル等の入力装置を備えてもよい。

【0024】

プロセッサ３０は、移動体１０の移動を制御するための構成として、局所地図生成部３１と、移動経路切り替え部３２と、位置推定部３３と、ロケーション登録部３４、速度制御部３５と、を備えている。これらの構成部分は、具体的には、プロセッサ３０と移動体１０に組み込まれた回路又はオペレーティングシステム等によって実行される。オペレーティングシステムとしては、例えば、米国のオープンソースロボティクス財団によって管理されるＲＯＳ（Robot Operating System）のような、ロボット用に開発された様々なオペレーティングシステムが使用されてもよい。なお、これらに限らず、移動体１０に組み込まれたプログラムを用いて実行されてもよい。プログラムは、プロセッサ３０に直接記録されていてもよく、記憶装置４０に記憶されたプログラムをプロセッサ３０から呼び出して実行されてもよい。

【0025】

記憶装置４０は、移動体１０が、出発地点から目的地への移動を開始する前に、制御装置２０によって、予め計測されたスキャンデータ１３０及び生成された画像地図データ１２０を記憶する。記憶装置４０には、移動制御の直前に予め計測されたスキャンデータ１３０及び生成された画像地図データ１２０に限らず、過去の移動制御において計測、生成されたデータ１３０、１４０も記憶されている。記憶されているスキャンデータ１３０及び画像地図データ１２０には、時間、場所等のインデックスが付されており、記憶装置４０には、これらのインデックスを用いて検索可能なデータベースが構築されている。

【0026】

ここで、画像地図データ１２０とは、移動体１０の自己位置や移動体１０の目的地へ向けた移動量（速度）及び移動方向を決定するための移動体１０の移動経路における環境全体の情報である。環境全体の情報とは、具体的には、環境全体を細かい格子状に区切り、各格子を「障害物」、「障害物なし」、「未観測」の３つに分類された情報である。画像地図データ１２０は、移動体１０が、目的地まで自律移動する前に予め生成する必要があり、一般的には、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）手法を用いて生成される。ＳＬＡＭ手法によれば、１）移動体１０の自己位置を推定する。２）移動体１０の自己位置を推定するのと同時に、推定した自己位置から工場１００全体の環境をセンシングする。３）センシングした範囲の格子を「障害物」又は「障害物なし」に分類する。４）移動体１０は、工場１００内の別の地点へ移動し、自己位置を推定すると共に、推定した自己位置から工場１００全体の環境をセンシングする。５）移動体１０は、画像地図データ１２０を生成するのに十分な範囲を網羅するまで、工場１００内を移動して、１）～４）を繰り返す。このようなステップで、移動体１０は、画像地図データ１２０の生成を行う。ここでは、移動体１０に設けられたセンサ１５によって取得されたデータに基づいて画像地図データ１２０が生成される。このとき、移動体１０の工場１００内における移動は、オペレータによって手動で操作されてもよく、又は、予め移動体１０に入力した地図データに基づき移動体１０が自律走行してもよく、又は、作成中の画像地図に基づき自動的に移動経路を算出し、移動体１０が自律走行してもよい。生成された画像地図データは、記憶装置４０に記憶される。

【0027】

また、スキャンデータ１３０とは、移動体１０のセンサ１５によって、一定の頻度／間隔でスキャン（測定）された点の集合（点群）である。具体的には、移動体１０は、工場１００内を移動し、工場１００内の各地点（位置）において、センサ１５から、一定のインターバルで、工場１００内における工作機械５０、ストッカ６０、テーブル７０及び壁８０等の物体にレーザを照射する。物体に当たったレーザが戻ってくるまでの時間を測定することによって、移動体１０とこれらの物体との間隔（距離）を測定することができる。移動体１０は、工場１００内の各位置において、そこから照射できる範囲内での点データ１３２を取得する。このように計測した点データ１３２を集約（位置合わせ）することによって、工場１００内に配置された各物体表面の形状を点データ１３２の集合体であるスキャンデータ１３０として認識することができる。点データ１３２の位置合わせには、ＩＣＰ(Iterative Closest Point)等の手法が用いられる。一方、センサ１５によって検出されない領域（例えば、物体が配置されていない単なる空間）のデータは、スキャンデータ１３０には含まれない。通常、スキャンデータ１３０は、移動体１０の自己位置（ここでは、レーザを照射した位置）データと併せて取得するため、移動体１０の重心を基準とする座標値（ｕ、ｖ、ｗ座標）として得られるスキャンデータ１３０の各点データ１３２は、例えば、工場１００内の基準点に対する座標値（ｘ、ｙ、ｚ座標）へ座標変換することができる。このように取得されるスキャンデータ１３０の精度は、センサ１５の分解能に依存する。生成されたスキャンデータ１３０は、記憶装置４０に記憶される。

【0028】

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に、工場内１００内において、移動体１０により生成される画像地図データ１２０及びスキャンデータ１３０を模式的に示す。図中に示された例では、移動体１０は、工場１００内の壁８０に沿って移動しており、時間Ｔ１からＴ２、さらに、Ｔ３までの間における移動体１０が同じ図中にまとめて示されている。移動体１０の制御装置２０は、各時間（各位置）において、センサ１５によって取得された工場１００内のスキャンデータに基づいて、画像地図データ１２０を生成する。図４（Ａ）中には、壁８０に相当する「障害物」としての画像地図データ１２０が示されている（図中の黒四角部分）。なお、「障害物なし」及び「未観測」に相当するデータは、図中には明示的に示されていないが、「障害物」についてのデータと共に画像地図データ１２０に含まれている。

【0029】

図４（Ｂ）には、各時間（各位置）において取得された点データ１３２の関係を示すために、図中における移動体１０の進行方向（Ｕ方向）の位置を合わせた上で、図４（Ａ）中に示されている各時間の点データ１３２を分離して示す。同じく図中には、各時間における移動体１０も示す。図中に示されるように、各時間（各位置）で計測できる点データ１３２の範囲は、空間的に制限されるため、各位置で取得した点データ１３２を集約してスキャンデータ１３０を生成する。このとき、図４（Ａ）に示されるように、点データ１３２は、工場１００内の同じ物体（位置）であっても、完全に一致することなく、点データ１３２同士の誤差を生じ得る。このため、ＩＣＰ等の手法によって、誤差を最小化するように位置合わせされる。

【0030】

スキャンデータ１３０及び画像地図データ１２０が、記憶装置４０に記憶された状態で、例えば、オペレータや工場管理システム９０から移動指令を受けると、移動体１０は、画像地図データ１２０上において、出発地点の座標値から目的地の座標値までの全体経路を生成する。また、目的地の座標値は、予め入力された位置、又は、工場管理システム９０から指令された位置を目的地としてもよい。全体経路を生成した移動体１０は、画像地図データ１２０を参照しながら、車両本体１１に配置された駆動回路１７を制御して、車輪１２を回転させることにより、自律移動を開始する。図３に示されるように、制御装置２０は、局所地図生成部３１を備えており、局所地図生成部３１は、出発地点を出発して、目的地の周辺に到達するまでの間に、スキャンデータ１３０から、目的地の周辺の局所地図データ１４０を生成することができる。

【0031】

ここで、局所地図データ１４０は、目的地から最短の位置におけるスキャンデータ１３０を基準データとすると共に、目的地の周辺におけるスキャンデータ１３０だけを統合することによって、生成することができる。具体的には、制御装置２０は、記憶装置４０に記憶されている（データベースに登録されている）、移動体１０のスキャンデータ１３０を検索して、目的地から最短の位置にあるスキャンデータ１３０を特定すると共に、特定されたスキャンデータ１３０から所定の範囲内にあるスキャンデータ１３０を抽出する。そして、目的地から最短の位置におけるスキャンデータ１３０を基準にして、所定の範囲内にあるスキャンデータ１３０をＩＣＰ手法等に基づいて位置合わせし、統合したデータを局所地図データ１４０としている。

【0032】

図５には、抽出方法の一例を示す。ここでは、特定された移動体１０の自己位置から半径ｄの範囲内に位置するスキャンデータ１３０だけを抽出して、局所地図データ１４０が生成されている。目的地から最短の位置にある自己位置に対応するスキャンデータ１３０を基準にすると共に、自己位置から所定の範囲内にあるスキャンデータ１３０だけを使用することによって、局所地図データ１４０を生成する際の誤差の蓄積を抑制することができる。さらに、局所地図データ１４０は、目的地の周辺におけるスキャンデータ１３０だけを抽出するため、処理するデータ数を低減することができる。これにより、移動体１０の自己位置推定の時間を、短縮することができる。

【0033】

なお、以下の説明では、目的地の周辺におけるスキャンデータ１３０とは、特定された自己位置から半径ｄの範囲内に位置するスキャンデータ１３０であるとして説明するが、これに限らない。例えば、移動体１０の特定された自己位置から半径ｄの範囲内、かつ、移動体１０の進行方向を基準として、平面視で所定の角度（所定の方位）の範囲内のスキャンデータ１３０が抽出されてもよい。また、スキャンデータ１３０を抽出する、特定された自己位置からの所定の範囲は、目的地の周辺に配置された物体の量、空間の広さ等に応じて、適宜決定されてよい。

【0034】

移動体１０が、目的地の周辺に到着すると、制御装置２０の移動経路切り替え部３２は、移動体１０が参照するデータを画像地図データ１２０から局所地図データ１４０に連続的に切り替えることができる。位置推定部３３は、スキャンデータ１３０を使用して、移動体１０の自己位置を推定する。具体的には、移動体１０の現在地におけるスキャンデータ１３０と局所地図データ１４０とを対比する（位置合わせする）ことによって、移動体１０の現在地における座標値を求める。これにより、移動体１０の制御装置２０は、局所地図データ１４０及び画像地図データ１２０の一方又は両方を使用して、目的地の周辺から目的地までの移動制御を行うことができる。位置推定部３３は、移動体１０の現在地における座標値が登録された局所地図データ１４０及び画像地図データ１２０の一方又は両方を使用して、移動体の位置決めを行う。具体的には、予め生成した全体経路からのずれを算出することによって、移動体１０が、全体経路に沿って目的地へ移動するための、移動体１０の移動量及び方位（方向）を算出する。

【0035】

本実施形態（本発明）で高精度位置決めを行う場合は、画像地図データ１２０作成後、ロケーション登録部３４において局所地図データ１４０での目的地の座標値を取得する。具体的には、移動体１０が目的地に移動後、画像地図データ１２０上で現在地における座標の近傍となるスキャンデータ１３０をデータベースから取得し、周辺のスキャンデータ１３０を用いて局所地図データ１４０を生成する。生成した局所地図データ１４０に対して、現在地におけるスキャンデータ１３０の位置合わせを行うことによって、局所地図データ１４０上での現在地における座標値を算出し、画像地図データ１２０と局所地図データ１４０上での現在地における座標値をロケーション登録部３４に登録する。また、座標値については、画像地図データ１２０だけでなく、スキャンデータ１３０上での座標値も登録することができる。

【0036】

速度制御部３５は、算出された移動体１０の移動量に基づいて移動体１０の移動速度を設定する。さらに、速度制御部３５は、設定された移動速度から各車輪１２の回転数を設定し、駆動回路１７を介して車輪１２へ伝達する（図２及び図３参照）。また、速度制御部３５は、例えば、移動体１０が参照するデータを局所地図データ１４０に切り替えた直後の移動体１０の移動速度が、移動体１０が参照するデータを切り替える直前の速度と所定の閾値以上の差を生じる場合は、例えば、移動速度を減速する、又は、大きな加速度が生じない程度に増速する等のように、移動速度の差が小さくなるように修正する。

【0037】

本発明の作用及び効果について、図６のフローチャートに基づいて説明する。

【0038】

ステップＳ１０では、起動された移動体１０は、工場１００内を移動して、工場１００内における自己位置、すなわち、工場１００内の基準点に対する位置（ｘ、ｙ、ｚ座標値）及び工場１００内の基準座標系（ｘｙｚ座標系）に対する姿勢（方位）のデータを取得する。また、ステップＳ２０では、自己位置データを取得した位置において、センサ１５により取得したデータから画像地図データ１２０を生成すると共に、センサ１５を用いて工場１００内に設置及び配置された物体をスキャンすることによって、スキャンデータ１３０を生成する。ステップＳ１０及びステップＳ２０は、移動体１０の自律移動に必要な領域を網羅するまで繰り返される。完成した画像地図データ１２０及びスキャンデータ１３０は、記憶装置４０に記憶される。なお、例えば、既に移動経路を含むデータ１２０、１３０が記憶装置４０のデータベースに登録されている場合は、ステップＳ１０及びステップＳ２０は、省略されてもよい。

【0039】

ステップＳ３０では、移動体１０は、画像地図データ１２０上において、出発地点の座標値から目的地の座標値までの全体経路を生成する。全体経路を生成した移動体１０は、画像地図データ１２０を参照しながら、車両本体１１に配置された駆動回路１７を制御して、自律移動を開始する。ステップＳ４０では、制御装置２０は、移動体１０の自律移動の開始前又は開始と同時に、生成した全体経路及び画像地図データ１２０に基づいて、局所地図データ１４０の使用の有無（要否）を決定する。局所地図データ１４０を使用しない場合は、ステップＳ５０において、移動体１０は、画像地図データ１２０だけを参照して、目的地まで移動する。

【0040】

局所地図データ１４０を使用する場合は、ステップＳ６０へ移行し、移動体１０は、出発地点を出発後、目的地の周辺に到達するまでの間に、局所地図データ１４０を生成する。これにより、目的地の周辺において停止する必要がなくなるため、移動体１０の自己位置推定を、効率よく行うことができると共に、移動体１０の出発地点から目的地への移動時間を短縮することができる。

【0041】

局所地図データ１４０は、目的地から最短の位置におけるスキャンデータ１３０を基準データとすると共に、目的地の周辺におけるスキャンデータ１３０だけを抽出することによって、生成することができる。例えば、制御装置２０は、記憶装置４０に記憶されている（データベースに登録されている）、移動体１０の自己位置のデータを検索して、目的地から最短の位置にあるスキャンデータ１３０を特定すると共に、特定されたスキャンデータ１３０から所定の範囲内にあるスキャンデータ１３０を抽出する。これにより、局所地図データ１４０の誤差の蓄積を抑制することができる。また、局所地図データ１４０は、目的地の周辺におけるスキャンデータ１３０だけを抽出するため、処理するデータ数を低減し、移動体１０の自己位置推定の時間を、短縮することができる。

【0042】

ステップＳ７０において、移動体１０は、局所地図データ１４０の生成後も、目的地の周辺までは、画像地図データ１２０だけを参照して移動する。ステップＳ８０では、目的地の周辺に到着した移動体１０の制御装置は、参照する地図データを画像地図データ１２０から局所地図データ１４０へ切り替える。これにより、移動体１０は、スキャンデータを使用して自己位置推定及び位置決めを行うことができるため、移動体の自己位置推定の精度を向上した上で、目的地の周辺から目的地まで移動することができる。

【0043】

ステップＳ９０では、速度制御部３５は、移動体１０が参照するデータを局所地図データ１４０に切り替えた直後の移動体１０の移動速度が、切り替える直前の速度と所定の閾値以上の差を生じる場合は、例えば、移動速度を減速する、又は、大きな加速度が生じない程度に増速するように修正する。これにより、移動体１０の加速度が大きくなることを抑制し、例えば、移動体１０の架台上の積載物に衝撃が生じることを抑制することができる。

【0044】

ステップＳ１００では、移動体１０は、局所地図データ１４０を参照して目的地まで移動を続け、目的地に到着すると、ステップＳ１１０において、移動体１０は、停止する。

【0045】

以上の方法を通じて、移動体を制御することによって、移動体の自己位置推定の精度向上と共に、自己位置推定の効率化を図ることができる。

【0046】

移動体の制御装置及び制御方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。当業者が想到する範囲において、上記の実施形態の様々な変形が本発明の実施形態に含まれる。

【符号の説明】

【0047】

１０ 移動体
１５ センサ
２０ 制御装置
３０ プロセッサ（制御部）
３１ 局所地図生成部
４０ 記憶装置
１２０ 画像地図データ
１３０ スキャンデータ
１４０ 局所地図データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2021-11-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周囲の物体の有無を検出するセンサを有しており、出発点から目的地まで自律的に移動する移動体において、
前記センサによって検出されたスキャンデータ及び前記移動体が移動する領域の画像地図データを記憶する、記憶装置と、
前記スキャンデータから、前記目的地の周辺の局所地図データを生成する、局所地図生成部と、
前記移動体を前記出発点から前記目的地の周辺までは前記画像地図データに基づいた移動制御を行い、前記目的地の周辺では、前記目的地の周辺のスキャンデータを抽出した局所地図データに基づいた移動制御に連続的に移動しながら切り替える移動経路切り替え部を有する制御部と、
を具備する、移動体の制御装置。

【請求項2】

前記局所地図データは、前記目的地の周辺における前記移動体の自己位置と、前記スキャンデータと、から生成される、請求項１に記載の移動体の制御装置。

【請求項3】

前記目的地の周辺の移動制御において、前記移動体の位置及び経路に基づき求めた前記移動体の移動速度が、前記移動体の直前の移動速度と所定の閾値以上の差を生じる場合は、移動速度の差が小さくなるように該移動速度を変更する、速度制御部を備えた、請求項１又は請求項２に記載の移動体の制御装置。

【請求項4】

周囲の物体の有無を検出するセンサを有する移動体を、出発点から目的地まで自律的に移動させるための制御方法であって、
前記センサによって検出されたスキャンデータ及び前記移動体が移動する領域の画像地図データを、前記移動体に記憶させるステップと、
前記スキャンデータから、前記目的地の周辺の局所地図データを生成するステップと、
前記画像地図データに基づいて、前記出発点から前記目的地の周辺まで前記移動体を移動させるステップと、
前記目的地の周辺では、前記画像地図データに基づいた移動制御から前記局所地図データに基づいた移動制御に連続的に移動しながら切り替えて、前記目的地の周辺から前記目的地まで前記移動体を移動させるステップと、
を具備する、移動体の制御方法。

【請求項5】

前記局所地図データは、前記目的地の周辺における前記移動体の自己位置と、前記スキャンデータと、から生成される、請求項４に記載の移動体の制御方法。

【請求項6】

前記目的地の周辺の移動制御において、前記移動体の位置及び経路に基づき求めた前記移動体の移動速度が、前記移動体の直前の移動速度と所定の閾値以上の差を生じる場合は、移動速度の差が小さくなるように該移動速度を変更するステップを備えた、請求項４又は請求項５に記載の移動体の制御方法。