特開 2023-14928 自律走行装置

(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】P2023014928

(43)【公開日】2023-01-31

(54)【発明の名称】自律走行装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20230124BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 Y

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021119156

(22)【出願日】2021-07-19

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 勇人

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301AA01

5H301BB05

5H301BB14

5H301CC03

5H301CC06

5H301CC10

5H301JJ01

(57)【要約】

【課題】制振特性の変更における自由度が高い走行装置を提供する。
【解決手段】自律走行装置の一態様は、地図情報によって示された領域を当該地図情報に基づいて走行する走行部と、上記走行部に搭載されて運搬対象の振動を抑制する制振部と、上記制振部の特性を、上記領域上における走行位置に応じて変更する制振制御部と、を備える。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地図情報によって示された領域を当該地図情報に基づいて走行する走行部と、
前記走行部に搭載されて運搬対象の振動を抑制する制振部と、
前記制振部の特性を、前記領域上における走行位置に基づいて変更する制振制御部と、
を備えたことを特徴とする自律走行装置。

【請求項2】

前記制振制御部は、前記制振部の特性を、振動抑制の強度が異なる特性に変更することを特徴とする請求項１に記載の自律走行装置。

【請求項3】

前記制振制御部は、前記制振部の特性を、振動抑制の方向が異なる特性に変更することを特徴とする請求項１または２に記載の自律走行装置。

【請求項4】

前記制振制御部は、前記制振部の特性を、運搬対象の傾き制御が異なる特性に変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の自律走行装置。

【請求項5】

前記制振制御部は、前記制振部の特性を、前記走行位置および前記領域上における走行方向に基づいて変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自律走行装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律走行装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工場や医療現場や飲食店などで人や物品等と言った運搬対象を地図情報に基づいて自動で運搬する自律走行装置が知られている。また、自律走行装置の適用分野が広がるのに伴って、運搬対象に対する振動の影響を抑制する制振装置を搭載した自律走行装置が求められている。

【0003】

制振装置の技術としては、自動車など人が運転する乗り物に搭載された制振装置の技術が知られている。例えば特許文献１には、加振手段で補助質量を振動させることにより制振対象の振動を低減する自動車用制振装置において、制振情報テーブルから読み出した加振力指令値に基づいて加振手段を制御するマッピング制御手段と、適応フィルタを用いて算出した加振力指令値に基づいて加振手段を制御する適応制御手段とを、制振対象の観測点における振動状態を示す加速度の検出値に応じて切り替える技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５５８５６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

制振装置を有した自律走行装置で必要な制振性能を得る技術としては、搬送経路上、最も悪条件に合わせて制振レベルを設定し、常にその制振レベルで制振装置を駆動することが考えられる。しかしこの技術では、比較的整地された環境を走行する場合や、運搬対象ごとに求められる制振性能が異なる場合、あるいは運搬対象が無い場合などに、不必要に制振装置を駆動させることになる。

【0006】

特許文献１の技術が自律走行装置に適用されることで制振レベル（制振の特性）は変更可能となるが、制振対象の加速度に基づく変更であるため、自律走行装置で求められる上述したような場合における制振特性の変更は難しい。
そこで、本発明は、制振特性の変更における自由度が高い走行装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的のために、本発明に係る自律走行装置の一態様は、地図情報によって示された領域を当該地図情報に基づいて走行する走行部と、上記走行部に搭載されて運搬対象の振動を抑制する制振部と、上記制振部の特性を、上記領域上における走行位置に応じて変更する制振制御部と、を備える。

【0008】

自律走行装置は、予め定められたルートで走行し、決められた地点で運搬対象の積み降ろしを行うというように計画的に運用されることが一般的である。このため、制振部の特性を走行位置に応じて変更することで、種々の運用計画に柔軟に対応した特性の変更が可能となり、制振特性の変更自由度が高い。

【0009】

上記自律走行装置において、上記制振制御部は、上記制振部の特性を、振動抑制の強度が異なる特性に変更することが好ましい。この好ましい自律走行装置によれば、予定された路面変化や運搬対象の予定された積み替えなどに応じて振動抑制の強度が変更可能である。この結果、路面状況や運搬対象の性質などに応じた制振部の効率的運用が実現される。

【0010】

また、上記自律走行装置において、上記制振制御部は、上記制振部の特性を、振動抑制の方向が異なる特性に変更することも好ましい。この好ましい自律走行装置によれば、例えば、加減速区間は水平方向の振動抑制が図られ、等速区間では垂直方向の振動抑制が図られると言うように、望ましい方向についての振動抑制が可能となる。

【0011】

また、上記自律走行装置において、上記制振制御部は、上記制振部の特性を、運搬対象の傾き制御が異なる特性に変更してもよい。この自律走行装置によれば、例えば液状の対象物を運搬する箇所では水平を保つ制御を行うといった運用が可能となる。

【0012】

また、上記自律走行装置において、上記制振制御部は、上記制振部の特性を、上記走行方向にも応じて変更してもよい。この自律走行装置によれば、例えば、運搬対象を載せた往路と運搬対象を降ろした復路とで特性を変更すると言った効率的な運用が可能となる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、制振特性の変更における自由度が高い。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の自律走行装置の一実施形態を示す概略構成図である。

【図2】制振部の概念的な構成を示す図である。

【図3】自律走行装置の機能構造を示す機能ブロック図である。

【図4】制振モードの切り替えにおける第１の具体例を示す図である。

【図5】制振モードの切り替えにおける第２の具体例を示す図である。

【図6】制振モードの切り替えにおける第３の具体例を示す図である。

【図7】制振モードの切り替えにおける第４の具体例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。
図１は、本発明の自律走行装置の一実施形態を示す概略構成図である。

【0016】

自律走行装置１００は、走行部１１０と制振部１２０を備えている。自律走行装置１００は、運搬対象２００を運搬する装置であり、運搬対象２００は自律走行装置１００の使用目的や設計に応じた物や人である。なお、本明細書において自律走行装置とは、いわゆるＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）やＡＭＲ（Autonomous Mobile Robot）の他、医療用ロボットや自動運転車なども含む広義な意味の装置である。
走行部１１０は、地図情報に基づいて自律的に走行する機能を担う。走行部１１０は、本発明にいう走行部の一例に相当する。
制振部１２０は、走行部１１０の走行に伴う運搬対象２００の振動を抑制する。制振部１２０は、本発明にいう制振部の一例に相当する。
図２は、制振部１２０の概念的な構成を示す図である。

【0017】

本実施形態における制振部１２０は、ＸＹＺ方向の全部についてアクティブ制御可能であり、複数の縦駆動部１２１と、複数の横駆動部１２２と、コントローラ１２４とを備えている。

【0018】

縦駆動部１２１はコントローラ１２４の制御に従って駆動するアクチュエータであり、複数の縦駆動部１２１により、積載台１２３上の運搬対象２００について鉛直方向の振動抑制や傾き調整などが行われる。横駆動部１２２もコントローラ１２４の制御に従って駆動するアクチュエータであり、横駆動部１２２により、積載台１２３上の運搬対象２００について水平方向の振動抑制や衝撃抑制などが行われる。

【0019】

制振部１２０のコントローラ１２４は、後述するように複数の制振モードを有し、制振モードに応じた異なる制御形態で縦駆動部１２１および横駆動部１２２を制御する。なお、本明細書において制振モードとは、本発明にいう「制振部の特性」の一例に相当し、振動抑制の形態のみを意味せず、制振動作が可能なアクチュエータを制御する形態全般を広く意味する。
なお、制振部１２０は、ばねやダンパなどのパッシブ要素を備えたものであってもよいが、以下ではアクチュエータによるアクティブ制振に着目して説明する。
図３は、自律走行装置１００の機能構造を示す機能ブロック図である。

【0020】

自律走行装置１００は、上述したように走行部１１０と制振部１２０を備えている。走行部１１０は、コントローラ１１１と、記憶部１１２と、駆動部１１３と、位置センサ１１４を備えており、制振部１２０は、コントローラ１２４と、駆動部１２５と、センサ１２６を備えている。走行部１１０のコントローラ１１１と制振部１２０のコントローラ１２４とを併せたものが、本発明にいう制振制御部の一例に相当する。

【0021】

走行部１１０の駆動部１１３は、モータや車輪や電源などを含んだ走行用の機能部分であり、走行部１１０の位置センサ１１４は、自律走行装置１００の位置や向きを検出するための機能部分である。

【0022】

走行部１１０の記憶部１１２は、地図情報１１２ａを記憶するものであり、地図情報１１２ａには地図上の位置に関連づけられて、制振モードを表したモード情報が含まれている。なお、モード情報は、地図上の位置および向きに関連づけられている場合もある。
走行部１１０のコントローラ１１１は、走行部１１０による自律走行を制御するものであり、制振部１２０に対する制振モードの指示も行う。

【0023】

制振部１２０のコントローラ１２４は、図２にも示されたコントローラ１２４であり、制振部１２０の駆動部１２５は、図２に示す複数の縦駆動部１２１および複数の横駆動部１２２を併せた全体を意味する。本実施形態では、制振部１２０の駆動部１２５などにおける電源としては、走行部１１０の駆動部１１３などにおける電源と共用のバッテリーが用いられる。
制振部１２０のセンサ１２６は、例えば３軸加速度センサと３軸ジャイロスコープを具備した慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）であり、図２に示す積載台１２３あるいは運搬対象２００に取り付けられ、振動や加速度や角速度などを検出する。
走行部１１０のコントローラ１１１と制振部１２０のコントローラ１２４の機能について、以下詳細に説明する。

【0024】

走行部１１０のコントローラ１１１は、制振モード送信部１１１１と、制振モード導出部１１１２と、自己位置演算部１１１３と、走行指令演算部１１１４と、駆動制御部１１１５を備えている。

【0025】

自己位置演算部１１１３は、位置センサ１１４によって検出された自律走行装置１００の位置や向きと記憶部１１２の地図情報１１２ａとに基づいて、地図上での自律走行装置１００の位置や向きを演算する。

【0026】

走行指令演算部１１１４は、自己位置演算部１１１３で演算された自律走行装置１００の位置や向きと地図情報１１２ａとに基づいて、目的地点へと向かうための走行指令を演算する。
駆動制御部１１１５は、走行指令に従って駆動部１１３の駆動を制御し、自律走行装置１００を目的地点へと向かわせる。

【0027】

制振モード導出部１１１２は、自己位置演算部１１１３で演算された自律走行装置１００の位置（および向き）と地図情報１１２ａとに基づいて制振モードを導出する。即ち、地図上での自律走行装置１００の位置（および向き）に関連づけられているモード情報を地図情報１１２ａから導出する。
制振モード送信部１１１１は、制振モード導出部１１１２によって導出された制振モード（モード情報）を制振部１２０のコントローラ１２４へと送信する。

【0028】

制振部１２０のコントローラ１２４は、制振モード受信部１２４１と、モード切替部１２４２とを備え、モード切替部１２４２には、複数（例えばｎ個）の制振制御部１２４５が含まれている。各制振制御部１２４５は、センサ１２６による検出値に基づいて、各制振制御部１２４５に予め割り当てられている制振モードで駆動部１２５の動作を制御することができる。
制振モード受信部１２４１は、走行部１１０から送信されてきた制振モード（モード情報）を受信してモード切替部１２４２へと送る。

【0029】

モード切替部１２４２は、複数の制振制御部１２４５のうち、モード情報が表す制振モードが割り当てられた制振制御部１２４５を選択し、その選択した制振制御部１２４５に駆動部１２５の動作制御を実行させる。

【0030】

走行部１１０のコントローラ１１１と制振部１２０のコントローラ１２４との協働の結果として、制振モードは、自律走行装置１００の位置（および向き）に応じて変更される。ここで「位置（および向き）に応じて変更される」とは、「算出された位置（および向き）に基づいて変更される」という意味であり、位置（および向き）が変わる毎に制振モードが連続的に変更される必要はない。つまり、制振モードの変更は、連続的変更であってもよいし、領域やルートに応じた不連続な切り替えでもよい。本実施形態では、一例として不連続な切り替え方式が用いられている。
以下、制振モードの切り替えにおける具体例について説明する。
図４は、制振モードの切り替えにおける第１の具体例を示す図である。

【0031】

図４に示す第１の具体例では、工場などの資材搬送における制振モードの切り替えが例示されている。第１の具体例において自律走行装置１００は、資材が保管されている第１室３０１のスタート地点Ｓから、資材の使用される第２室３０２のゴール地点Ｇまで、図中に矢印で示された経路１０１で移動する。

【0032】

また、第１室３０１の床は滑らかだが、第２室３０２の床には配線コードなどが設置された場所があったり、人の往来によって傷んだ場所があったりする。そこで、地図上の第１室３０１の領域と第２室３０２の領域とに、制振の強度が異なる各制振モードが割り当てられている。自律走行装置１００が第１室３０１の領域を走行している間は、制振の強度が低い制振モードで制振部１２０が制御され、自律走行装置１００が第２室３０２の領域に入ると、制振の強度が高い制振モードに切り替えられる。この結果、アクチュエータの駆動に要する電力が抑制されながら、必要な制振機能が満たされる。
なお、「制振の強度が低い制振モード」としては、例えばアクティブ制振を全く行わない制振モードが採用されてもよい。アクティブ制振が停止されることにより、アクチュエータによる電力消費が一層抑制されるので、自律走行装置１００のバッテリーの稼働時間が延びる。
図５は、制振モードの切り替えにおける第２の具体例を示す図である。
図５に示す第２の具体例では、料理店の料理運びにおける制振モードの切り替えが例示されている。

【0033】

第２の具体例において自律走行装置１００は、調理場３０３の前のスタート地点Ｓから、客間３０４の前のゴール地点Ｇまで回廊３０５を第１経路１０２で移動して料理を運ぶ。自律走行装置１００は更に、ゴール地点Ｇからスタート地点Ｓまで回廊３０５を第２経路１０３で移動して、空荷で、あるいは下げられた食器を載せて戻る。

【0034】

運ぶものが異なる第１経路１０２と第２経路１０３とでは、求められる制振の強度が異なるので、地図上の回廊３０５の領域のうち、第１経路１０２として通過する部分と第２経路１０３として通過する部分とに、制振の強度が異なる各制振モードが割り当てられている。

【0035】

自律走行装置１００が第１経路１０２を走行している間は、制振の強度が高い制振モードで制振部１２０が制御され、自律走行装置１００が第２経路１０３に移動すると制振の強度が低い制振モードに切り替えられる。第２の具体例では、搭載される運搬対象物２００に応じた適切な制振機能が満たされる。
図６は、制振モードの切り替えにおける第３の具体例を示す図である。
図６に示す第３の具体例でも、料理店の料理運びにおける制振モードの切り替えが例示されている。

【0036】

第３の具体例において自律走行装置１００は、調理場３０３の前のスタート地点Ｓから客間３０４の前のゴール地点Ｇまで、廊下３０６を直線的に往復移動する。自律走行装置１００は、往路１０４では料理を運び、復路１０５は、空荷あるいは下げられた食器を載せて戻る。

【0037】

廊下３０６の中間領域３０６ａは斜路となっており、空荷や下げられた食器では問題ないが、料理が運ばれる際には汁物などのこぼれが生じないように運搬することが望まれる。そこで、第３の具体例では、往路１０４と復路１０５とに各制振モードが割り当てられる。
そして、自律走行装置１００が往路１０４を走行している間は、運搬対象２００（即ち料理）の水平を保つ傾き制御が行われ、自律走行装置１００が復路１０５を走行している間は、振動抑制のみの制御が行われる。即ち、第３の具体例では、走行位置および走行方向の双方に基づいて制振モードが変更される。第３の具体例でも、搭載される運搬対象物２００に応じた適切な制振機能が満たされる。
図７は、制振モードの切り替えにおける第４の具体例を示す図である。
図７に示す第４の具体例では、医療用ロボットの検体運搬における制振モードの切り替えが例示されている。

【0038】

第４の具体例において自律走行装置１００は、検体が採取される採取室３０７の前のスタート地点Ｓから、検体を検査する検査室３０８の前のゴール地点Ｇまで、廊下３０９を直線的に往復移動する。スタート地点Ｓ付近とゴール地点Ｇ付近の加減速領域３０９ａでは自律走行装置１００が加速や減速を行い、中間の等速領域３０９ｂでは自律走行装置１００が等速で移動する。

【0039】

このため、加減速領域３０９ａと等速領域３０９ｂとに、制振の方向が異なる各制振モードが割り当てられている。自律走行装置１００が加減速領域３０９ａを走行している場合には、水平方向の振動や衝撃が主に抑制される制振モードで制振部１２０が制御され、自律走行装置１００が等速領域３０９ｂに移動すると、鉛直方向の振動や衝撃が主に抑制される制振モードに切り替えられる。この結果、第４の具体例では、自律走行装置１００の走行形態などに応じた望ましい方向の制振制御が実現する。なお、制振方向の切り替えは、例えば、直線走行領域と方向転換領域との相互間で行われてもよい。
以上、説明したように、本発明の自律走行装置によれば、種々のケースに柔軟に対応した制振特性の変更が可能となる。

【0040】

なお、上記説明では、アクチュエータの駆動制御が変更されることで制振特性が変更される例が示されているが、本発明の自律走行装置は、例えば、パッシブ要素である空気ばねの空気圧を変更して制振特性を変更してもよく、アクティブ要素やパッシブ要素に対してロックの掛け外しを行って制振特性を変更してもよい。

【符号の説明】

【0041】

１…電源装置、１００…自律走行装置、１１０…走行部、１１１…コントローラ、
１１１１…制振モード送信部、１１１２…制振モード導出部、
１１１３…自己位置演算部、１１１４…走行指令演算部、１１１５…駆動制御部、
１１２…記憶部、１１２ａ…地図情報、１１３…駆動部、１１４…位置センサ、
１２０…制振部、１２１…縦駆動部、１２２…横駆動部、１２３…積載台、
１２４…コントローラ、１２４１…制振モード受信部、１２４２…モード切替部、
１２４５…制振制御部、１２５…駆動部、１２６…センサ、２００…運搬対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】