特開 2023-69316 移動ロボットシステム

(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】P2023069316

(43)【公開日】2023-05-18

(54)【発明の名称】移動ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20230511BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20230511BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 Z

B25J5/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021181096

(22)【出願日】2021-11-05

(71)【出願人】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】金井 嘉毅

(72)【発明者】

【氏名】石川 慎一

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS27

3C707CS08

3C707LS15

3C707LS20

3C707WA16

(57)【要約】

【課題】
本発明は、設定された停止位置候補と実際の停止位置との間に、位置ずれが発生した場合であっても、短時間で所定の作業を実行することができるように目標停止位置を決定する移動ロボットシステムを提供する。
【解決手段】
本発明の移動ロボットシステムは、作業対象の構造物に関する環境データと、マニピュレーション部の可動範囲及び移動機構の移動範囲に関するロボットデータと、所定の作業に関する教示データと、移動機構の停止精度である停止精度データと、を有するデータ管理部と、環境データとロボットデータと教示データとを使用し、作業可能領域を探索し、停止位置候補を探索する停止位置候補探索部と、停止位置候補と停止精度データとを使用し、停止位置候補から教示データを実行することができる目標停止位置を決定する目標停止位置決定部と、を有する移動制御部と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つの作業対象の近傍の目標停止位置まで移動し、停止し、前記作業対象に対して所定の作業を実行し、移動機構と前記移動機構に搭載されるマニピュレーション部とを有する移動ロボットを有する移動ロボットシステムであって、
前記作業対象の構造物に関する環境データと、前記マニピュレーション部の可動範囲及び前記移動機構の移動範囲に関するロボットデータと、前記所定の作業に関する教示データと、前記移動機構の停止精度である停止精度データと、を有するデータ管理部と、
前記環境データと、前記ロボットデータと、前記教示データと、を使用し、前記マニピュレーション部の可動範囲外となる事象と、前記移動機構の移動範囲外となる事象と、前記マニピュレーション部及び前記移動機構が前記作業対象の構造物と干渉する事象と、が発生しないような、前記所定の作業を実行することができる停止位置候補を探索する停止位置候補探索部と、前記停止位置候補と前記停止精度データとを使用し、前記停止位置候補から前記教示データを実行することができる目標停止位置を決定する目標停止位置決定部と、を有する移動制御部と、
を有することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項2】

請求項１に記載する移動ロボットシステムであって、
前記マニピュレーション部は、前記作業対象を認識し、前記マニピュレーション部と前記作業対象との相対位置関係を取得する相対位置関係取得部を有することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項3】

請求項２に記載する移動ロボットシステムであって、
前記データ管理部は、前記相対位置関係に基づいて、前記作業対象に固定される座標系を基準とする前記教示データを、ロボット座標系を基準とするデータに変換する教示データ変換部を有することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項4】

請求項１に記載する移動ロボットシステムであって、
前記データ管理部は、前記停止精度データを決定する停止精度決定部を有することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項5】

請求項４に記載する移動ロボットシステムであって、
前記停止精度決定部は、前記移動機構が移動可能な移動空間の情報である移動空間データと、移動機構の移動又は停止に影響を及ぼす自己位置推定精度の情報である自己位置推定精度データと、を使用し、前記停止精度データを決定することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項6】

請求項１に記載する移動ロボットシステムであって、
前記停止位置候補探索部は、前記作業対象の近傍の複数のセルを使用し、セル毎に、作業遂行の可否を判定し、停止位置候補を探索することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項7】

請求項６に記載する移動ロボットシステムであって、
前記目標停止位置決定部は、前記停止位置候補について、前記停止精度データを加味し、前記所定の作業の実行が保証される作業遂行保証点を取得し、複数の作業遂行保証点が取得された場合には、その重心位置を目標停止位置と決定することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項8】

請求項１に記載する移動ロボットシステムであって、
前記作業対象の近傍及び前記目標停止位置を表示する表示部を有することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項9】

請求項１に記載する移動ロボットシステムであって、
前記目標停止位置決定部は、前記目標停止位置の決定に影響する影響要因の少なくとも一つを修正する修正方法算出部を有することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項10】

請求項１に記載する移動ロボットシステムであって、
前記目標停止位置決定部は、前記教示データが、前記所定の作業に対して、複数の時系列な教示データである場合には、全ての教示データについて目標停止位置を決定することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項11】

請求項１０に記載する移動ロボットシステムであって、
前記目標停止位置決定部は、時系列な教示データにおいて、前記停止位置候補が重なり、重なる停止位置候補について、同一の目標停止位置を決定することを特徴とする移動ロボットシステム。

【請求項12】

請求項１１に記載する移動ロボットシステムであって、
前記目標停止位置決定部は、前記目標停止位置の決定に影響する影響要因の少なくとも一つを修正する修正方法算出部を有し、
前記修正方法算出部は、教示データを修正する場合、修正する教示データの数が最小となるように、修正すべき教示データを選択することを特徴とする移動ロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動機構により移動し、マニピュレーション部により所定の作業を実行する移動ロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

様々な現場において、作業の省人化や自動化に伴い、人と同じ現場に移動し、目標停止位置に到着した後、所定の作業を実行する移動ロボットシステムの開発や研究が行われている。

【0003】

こうした技術分野における背景技術として、例えば、特開２０１７－０１６３５９号公報（特許文献１）や特開２００６－１５９３９９号公報（特許文献２）がある。

【0004】

特許文献１には、移動空間を構成する部分空間毎に移動空間における位置を示した空間情報、部分空間毎に機能の障害となるか否かを示した属性情報、目標対象物の位置を示す目標対象物位置、を記憶した記憶部と、自律移動ロボットの現在の自己位置及び姿勢を推定する位置推定手段と、移動目標位置を設定して自己位置から移動目標位置に至る移動経路を算出する経路探索手段と、移動経路に沿って自律移動ロボットが移動するよう制御する移動制御手段と、を有し、経路探索手段は、空間情報及び属性情報から求まる機能の障害となる部分空間の位置と目標対象物位置との位置関係から、目標対象物に対して機能を発揮可能な位置を求め、この位置に移動目標位置を設定する自律移動ロボットシステムが記載されている（特許文献１の要約参照）。

【0005】

また、特許文献２には、対象物位置姿勢取得部と、移動部と、マニピュレーション部と、制御部と、マニピュレーション部の動作に伴って変化する外界情報を取得する検出部と、作業対象の物体を探索する対象物探索部と、マニピュレーション部を使用し、把持動作可能な範囲を判断する把持範囲判断部と、移動部の移動手順を生成する移動手順生成部と、マニピュレーション部の把持動作手順を生成する把持動作生成部と、を有する作業用移動ロボットシステムが記載されている（特許文献２の要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７－０１６３５９号公報

【特許文献2】特開２００６－１５９３９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１及び特許文献２には、所定の作業を実行するための移動経路や移動手順、及び目標停止位置を設定する移動ロボットシステムが記載されている。

【0008】

しかし、特許文献１及び特許文献２には、設定された停止位置候補と実際の停止位置との間に、位置ずれが発生した場合であっても、確実に所定の作業を実行することができるように、目標停止位置を決定する移動ロボットシステムは記載されていない。

【0009】

さらに、ロボットの停止位置において作業不可であった場合、ロボットの停止位置の修正動作や、作業内容の修正などにより、ロボットが作業開始可能になるまでに時間を要していた。

【0010】

そこで、本発明は、作業開始前に作業の可否を判断して、適切な移動位置を求めておくことで、設定された停止位置候補と実際の停止位置との間に、位置ずれが発生した場合であっても、確実に、短時間で所定の作業を実行することができるように、目標停止位置を決定する移動ロボットシステムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記した課題を解決するため、本発明の移動ロボットシステムは、少なくとも一つの作業対象の近傍の目標停止位置まで移動し、停止し、作業対象に対して所定の作業を実行し、移動機構と移動機構に搭載されるマニピュレーション部とを有する移動ロボットを有する移動ロボットシステムである。

【0012】

そして、移動ロボットシステムは、作業対象の構造物に関する環境データと、マニピュレーション部の可動範囲及び移動機構の移動範囲に関するロボットデータと、所定の作業に関する教示データと、移動機構の停止精度である停止精度データと、を有するデータ管理部を有する。

【0013】

そして、移動ロボットシステムは、環境データと、ロボットデータと、教示データと、を使用し、マニピュレーション部の可動範囲外となる事象と、移動機構の移動範囲外となる事象と、マニピュレーション部及び移動機構が作業対象の構造物と干渉する事象と、が発生しないような、所定の作業を実行することができる停止位置候補を探索する停止位置候補探索部と、停止位置候補と停止精度データとを使用し、停止位置候補から教示データを実行することができる目標停止位置を決定する目標停止位置決定部と、を有する移動制御部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、設定された停止位置候補と実際の停止位置との間に、位置ずれが発生した場合であっても、確実に、短時間で所定の作業を実行することができるように、目標停止位置を決定する移動ロボットシステムを提供することができる。

【0015】

なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により、明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例１における移動ロボットシステム１の構成を説明するブロック図である。

【図2】実施例１における移動ロボット２の外観を説明する説明図である。

【図3】実施例１における移動ロボットシステム１が目標停止位置を決定するまでの流れＦ１を説明するフロー図である。

【図4A】実施例１における移動ロボット２の、移動・停止から教示データ３２の実行までの流れＦ２を説明するフロー図である。

【図4B】図４Ａにおける手順Ｆ２１と手順Ｆ２２とを説明する説明図である。

【図5】実施例１における移動ロボットシステム１のデータ管理部３を説明する説明図である。

【図6】実施例１における停止位置候補探索部４０の停止位置候補探索方法を説明する説明図である。

【図7】実施例１における目標停止位置決定部４１の目標停止位置決定方法を説明する説明図である。

【図8】実施例１における移動ロボットシステム１が目標停止位置を決定するまでの流れＦ１１を説明するフロー図である。

【図9】実施例１における移動ロボットシステム１において、目標停止位置を決定するためのユーザインタフェース画面Ｇ１を説明する説明図である。

【図10A】実施例２における目標停止位置決定部４１の目標停止位置決定方法であって、時系列教示データ６を説明する説明図である。

【図10B】実施例２における目標停止位置決定部４１の目標停止位置決定方法であって、作業対象５の近傍の状態を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を使用し、本発明の実施例を説明する。なお、各図面において、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を使用し、説明する。各図面において、説明が重複する場合には、重複する説明を省略する場合がある。

【0018】

また、各図面や下記する実施例は、本発明の原理に則った実施形態を示すものであり、本発明の理解を助けるものであり、決して本発明を限定的に解釈するために使用されるものではない。そして、各図面や下記する実施例は、典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲を如何なる意味においても、限定するものではない。

【0019】

なお、本発明は、下記する実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。下記する実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。

【0020】

また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に置換することもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を追加することもできる。また、各実施例の構成の一部について、それを削除し、他の構成の一部を追加し、他の構成の一部と置換することもできる。

【実施例0021】

先ず、実施例１における移動ロボットシステム１の構成を説明する。

【0022】

図１は、実施例１における移動ロボットシステム１の構成を説明するブロック図である。

【0023】

移動ロボットシステム１は、移動ロボット２と、データ管理部３と、移動制御部４と、を有する。

【0024】

移動ロボット２は、移動機構２１と、移動機構２１に搭載されるマニピュレーション部２０と、を有する。そして、移動ロボット２は、移動機構２１により、少なくとも一つの作業対象５の近傍の作業対象領域の近傍に存在する目標停止位置まで移動し、停止し、マニピュレーション部２０により、作業対象５に対して所定の作業を実行する。

【0025】

データ管理部３は、作業対象５の構造物５０の大きさや配置の情報を有する環境データ３０と、マニピュレーション部２０の大きさや可動範囲、移動機構２１の大きさや移動範囲などの情報を有するロボットデータ３１（移動ロボット２の作業可能領域を有するロボットデータ３１）と、所定の作業に関する情報が記述される教示データ３２と、移動機構２１の停止精度の情報を有する停止精度データ３３と、を有する。

【0026】

環境データ３０に含まれる作業対象５の構造物５０の大きさや配置の情報は、例えば、作業対象５の構造物５０の３Ｄモデルデータや、作業対象５の構造物５０の形状や位置をテキスト形式で記述したファイルなどにより表現される。

【0027】

ロボットデータ３１に含まれるマニピュレーション部２０の大きさや可動範囲、移動機構２１の大きさや移動範囲などの情報は、例えば、移動ロボット２の３Ｄモデルデータや、移動ロボット２の形状や構成をテキスト形式で記述したファイルなどにより表現される。

【0028】

教示データ３２に記述される所定の作業に関する情報は、例えば、マニピュレーション部２０に設置されるエンドエフェクタ２００の手先位置姿勢情報を時系列的に並べたものや、作業手順をテキスト形式で記述したファイルなどにより表現される。なお、教示データ３２は、マニピュレーション部２０に出力され、マニピュレーション部２０に設置されるエンドエフェクタ２００は、作業対象５に対して、教示データ３２に基づいて、所定の作業を実行する。

【0029】

停止精度データ３３に含まれる移動機構２１の停止精度の情報は、例えば、停止位置に対して円形に広がるような、全方位に一様な数値、数式化されたもの、マップ化されたものなどにより表現される。そして、停止精度データ３３は、例えば、セル４３０を使用したグリッドマップ４３により表現されてもよい。

【0030】

停止精度データ３３に含まれる移動機構２１の停止精度とは、移動機構２１の制御精度や移動機構２１の床面に対する滑りやすさ（移動部の移動精度）、移動機構２１の移動空間内の自己位置を推定する際に使用する位置センサ（特に、実施例１では、移動機構２１に搭載される位置センサ）の測位精度（検出部の検出精度）など、移動空間内の任意の地点に移動ロボット２が移動する際に発生する、設定された停止位置候補と実際の停止位置との間の位置ずれの要因を統合的に含むものである。

【0031】

このため、停止精度データ３３は、事前に同一環境及び同一システムにおいて同定されることが好ましい。

【0032】

移動制御部４は、作業対象５の近傍の作業対象領域において、マニピュレーション部２０の可動範囲外となる事象、移動機構２１の移動範囲外となる事象、マニピュレーション部２０及び移動機構２１が作業対象５の構造物５０と干渉する事象が発生しないような、所定の作業を実行することができる領域（以下、作業可能領域）を探索し、停止位置候補（停止位置候補情報）を探索する停止位置候補探索部４０と、停止精度データ３３を加味し、停止位置候補から移動ロボット２が確実に作業可能領域（後述する作業遂行領域を含む領域）に停止できるような目標停止位置（目標停止位置情報）を決定する目標停止位置決定部４１と、を有する。

【0033】

停止位置候補探索部４０は、環境データ３０、ロボットデータ３１、教示データ３２を使用し、作業可能領域を探索し、停止位置候補（作業可能領域）を探索する。

【0034】

目標停止位置決定部４１は、停止位置候補探索部４０から取得される停止位置候補と停止精度データ３３とを使用し、目標停止位置を決定し、目標停止位置を移動機構２１に出力する。

【0035】

次に、実施例１における移動ロボット２の外観を説明する。

【0036】

図２は、実施例１における移動ロボット２の外観を説明する説明図である。

【0037】

移動ロボットシステム１の移動部及び可動部である移動ロボット２は、アクチュエータ及び位置センサを搭載し、一つ以上の車輪を有する移動機構２１と、移動機構２１に搭載され、アクチュエータ及び位置センサを搭載し、複数の関節を有するマニピュレーション部２０と、を有する。

【0038】

なお、移動機構２１に搭載される位置センサ及びマニピュレーション部２０に搭載される位置センサは、移動機構２１の移動空間内の自己位置を推定する際に使用される。実施例１では、位置センサは、移動機構２１及びマニピュレーション部２０に搭載されるが、移動機構２１又はマニピュレーション部２０に搭載されてもよい。

【0039】

移動機構２１は、車輪や関節を制御するロボット制御部２２を有する。

【0040】

マニピュレーション部２０は、作業対象５における把持対象物５１を把持するエンドエフェクタ２００と、作業対象５を認識し、エンドエフェクタ２００と作業対象５との相対位置関係（相対位置関係情報）を取得する相対位置関係取得部２３と、を有する。なお、実施例１では、相対位置関係取得部２３は、マニピュレーション部２０に搭載される位置センサの機能を有する。

【0041】

つまり、マニピュレーション部２０は、移動機構２１が目標停止位置に停止後に、作業対象５を認識し、マニピュレーション部２０（広義には移動ロボット２、狭義にはエンドエフェクタ２００）と作業対象５との相対位置関係を取得する相対位置関係取得部２３を有する。

【0042】

なお、データ管理部３及び／又は移動制御部４は、移動ロボット２の内部、特に、ロボット制御部２２に設置されてもよいし、移動ロボット２の外部に設置されてもよい。

【0043】

次に、実施例１における移動ロボットシステム１が目標停止位置を決定するまでの流れＦ１を説明する。

【0044】

図３は、実施例１における移動ロボットシステム１が目標停止位置を決定するまでの流れＦ１を説明するフロー図である。

【0045】

手順Ｆ１０において、使用する移動ロボット２を準備し、同時に、ロボットデータ３１と停止精度データ３３とを取得する。

【0046】

手順Ｆ１１において、作業対象５における把持対象物５１の配置を決定し、同時に、環境データ３０を取得する。

【0047】

手順Ｆ１２において、作業対象５における把持対象物５１の配置を決定し、同時に、環境データ３０を取得した状態で、移動ロボット２に対して、作業対象５の構造物５０の配置や作業対象５における把持対象物５１の配置を教示する教示データ３２を作成する。

【0048】

なお、手順Ｆ１０、手順Ｆ１１、手順Ｆ１２は、ユーザにより処理される手順（ユーザによる処理範囲）である。

【0049】

手順Ｆ１３において、停止位置候補探索部４０により、環境データ３０、ロボットデータ３１、教示データ３２を取得した後、環境データ３０、ロボットデータ３１、教示データ３２を使用し、作業可能領域を探索し、停止位置候補を探索する。

【0050】

手順Ｆ１４において、目標停止位置決定部４１により、停止位置候補と停止精度データ３３とを使用し、目標停止位置を決定し、移動ロボット２を移動する。

【0051】

なお、手順Ｆ１３、手順Ｆ１４は、移動制御部４により処理される手順（移動制御部４による処理範囲）であり、移動ロボット２の移動前に、ソフト的に処理される手順である。

【0052】

これにより、実施例１によれば、移動ロボット２の移動後に、作業対象５を検出し、設定された停止位置候補を修正する場合と比較し、事前に（移動ロボット２の移動前に）目標停止位置の決定と教示データ３２の実行とを保証することができるため、移動ロボット２の動作時間を短縮することができる。

【0053】

次に、実施例１における移動ロボット２の、移動・停止から教示データ３２の実行までの流れ（移動ロボット２の停止後における教示データ３２の作業実行手順）Ｆ２を説明する。

【0054】

図４Ａは、実施例１における移動ロボット２の、移動・停止から教示データ３２の実行までの流れＦ２を説明するフロー図である。

【0055】

手順Ｆ２０において、移動機構２１により、決定された目標停止位置まで移動し、決定された目標停止位置で停止する。

【0056】

手順Ｆ２１において、相対位置関係取得部２３により、エンドエフェクタ２００と作業対象５との相対位置関係を取得する。

【0057】

手順Ｆ２２において、取得される相対位置関係に基づいて、教示データ３２を移動ロボット２が実行可能なデータに変換する。つまり、取得される相対位置関係に基づいて、データ管理部３に設置される教示データ変換部３４により、教示データ３２を、ロボット座標系（移動ロボット２に固定される座標系）を基準として表現されるデータ（ロボット座標基準データ）に変換する。このように、データ管理部３は、取得される相対位置関係に基づいて、教示データ３２を、ロボット座標系を基準とするデータに変換する教示データ変換部３４を有する。

【0058】

手順Ｆ２３において、マニピュレーション部２０により、変換された教示データ３２を実行する。これにより、マニピュレーション部２０は、所定の作業を実行することができる。

【0059】

次に、図４Ａにおける手順Ｆ２１と手順Ｆ２２とを説明する。

【0060】

図４Ｂは、図４Ａにおける手順Ｆ２１と手順Ｆ２２とを説明する説明図である。

【0061】

作業対象５は、構造物５０と把持対象物５１とを有する。

【0062】

教示データ３２は、把持対象物５１をエンドエフェクタ２００により把持する際の、エンドエフェクタ２００の先端（手先）の位置姿勢の点軌跡、つまり、教示データ軌跡３２０として表現される。

【0063】

そして、教示データ３２は、作業対象５に固定される座標系（作業対象座標系５２）を基準として表現されるデータであり、教示データ軌跡３２０は、作業対象５に固定される座標系である作業対象座標系５２を基準とする、エンドエフェクタ２００の手先位置姿勢情報として、データ管理部３に保存される。

【0064】

手順Ｆ２１においては、相対位置関係取得部２３により、移動ロボット２に固定される座標系であるロボット座標系２４と作業対象座標系５２との相対位置関係を取得する。

【0065】

手順Ｆ２２においては、取得される相対位置関係に基づいて、教示データ変換部３４により、教示データ３２を、移動ロボット２が実行可能なデータである、ロボット座標系２４を基準とするデータに変換する。そして、変換されたデータの位置姿勢に、エンドエフェクタ２００の先端（手先）が重なるように、マニピュレーション部２０の関節角度を制御する。これにより、エンドエフェクタ２００は、教示データ軌跡３２０を追従することができる。

【0066】

次に、実施例１における移動ロボットシステム１のデータ管理部３を説明する。

【0067】

図５は、実施例１における移動ロボットシステム１のデータ管理部３を説明する説明図である。

【0068】

データ管理部３は、停止精度データ３３を決定する停止精度決定部３７を有する。

【0069】

設定された停止位置候補と実際の停止位置との間の位置ずれの要因において、特に、移動機構２１の床面に対する滑りによる位置ずれは、移動空間内の位置により相違する可能性がある。また、移動空間内の自己位置を推定する際に使用する位置センサは、移動空間内の位置により、測位精度が変化する可能性がある。

【0070】

そこで、データ管理部３において、停止精度決定部３７は、移動空間内の位置により、停止精度データ３３を可変とするため、移動空間データ３５と自己位置推定精度データ３６とを使用し、停止精度データ３３を決定する。

【0071】

移動空間データ３５は、任意の移動空間内の位置における、移動機構２１の移動又は停止に影響を及ぼす、移動機構２１が移動可能な移動空間の環境情報であり、例えば、移動空間内における移動機構２１の床面に対する滑り量を数式化又はマップ化したものや、床面の状況の情報を示すものなどにより表現される。

【0072】

自己位置推定精度データ３６は、任意の移動空間内の位置における、移動制御部４に設置される自己位置推定部４２により推定される、移動機構２１の移動又は停止に影響を及ぼす自己位置推定精度の情報（例えば、作業室の壁や柱などの測位対象までの距離）であり、例えば、自己位置推定精度を数式化又はマップ化したものや、使用される位置センサの情報を示すものなどにより表現される。

【0073】

このように、移動制御部４は、移動空間内における移動ロボット２の自己位置及び姿勢を推定する自己位置推定部４２を有し、自己位置推定部４２は、自己位置推定精度データ３６を推定する。

【0074】

これにより、移動空間内の位置における移動機構２１の停止精度の変化を、目標停止位置の決定に反映することができる。

【0075】

なお、移動空間内の床面に一様な床面の状況を有するタイルなどを敷き詰めることにより、また、移動空間内に自己位置を推定するためのヒントとなる測位対象を別途配置することにより、移動空間内の位置による移動機構２１の停止精度の変化をなくすこともできる。

【0076】

次に、実施例１における停止位置候補探索部４０の停止位置候補探索方法を説明する。

【0077】

図６は、実施例１における停止位置候補探索部４０の停止位置候補探索方法を説明する説明図である。

【0078】

停止位置候補を探索する場合、停止位置候補探索部４０は、作業対象５が存在する作業対象領域４３１の近傍のグリッドマップ４３において、前後左右に一定間隔（格子状）のセル４３０（一定の前後左右の幅を有する探索点）毎に、所定の作業を実行することができるか否か（作業遂行の可否）を判定し、停止位置候補を探索する。

【0079】

つまり、停止位置候補探索部４０は、停止位置候補を探索する場合、作業対象５の近傍の作業対象領域４３１の近傍であって、前後左右に一定間隔の複数のセル４３０に分割されるグリッドマップ４３を使用し、セル４３０毎（一定の前後左右の探索幅）で、作業遂行の可否を判定し、停止位置候補（作業遂行が可のセル４３０）を探索する。

【0080】

作業対象領域４３１の近傍の或るセル４３０に、移動ロボット２を停止させ、教示データ３２に基づいて、実際に、マニピュレーション部２０に設置されるエンドエフェクタ２００を、動作させる。そして、エンドエフェクタ２００が動作する場合（教示データ３２を作成することができた場合）に、このセル４３０（最初に探索された停止位置候補）を、教示地点４３００として、停止位置候補の探索の始点とする。教示地点４３００を始点として、前後左右のセル４３０に対して、停止位置候補を探索する。

【0081】

そして、停止位置候補を探索する場合、或るセル４３０に、移動ロボット２を停止させ、教示データ３２に基づいて、エンドエフェクタ２００の動作範囲内（マニピュレーション部２０の可動範囲内）となる場合、及び、エンドエフェクタ２００（マニピュレーション部２０）が作業対象５の構造物５０と干渉しない場合を、作業可能領域となる作業可能点４３０１として、停止位置候補を探索する。なお、教示地点４３００は、最初の作業可能点４３０１である。

【0082】

そして、同様に、教示地点４３００の四方位（前後左右に隣接）のセル４３０Ａ（説明の便宜上定義）について、停止位置候補を探索する。更に、このセル４３０Ａの四方位に隣接するセル４３０Ｂ（説明の便宜上定義）について、停止位置候補を探索し、更に、このセル４３０Ｂの四方位に隣接するセル４３０Ｃ（説明の便宜上定義）について、停止位置候補を探索する。

【0083】

また、停止位置候補が探索されるセル４３０において、エンドエフェクタ２００の動作範囲外（マニピュレーション部２０の可動範囲外）となる場合、又は、エンドエフェクタ２００（マニピュレーション部２０）が作業対象５の構造物５０と干渉する場合は、作業不可点とし、そのセル４３０以降について、停止位置候補の探索を打ち切る。なお、作業対象領域４３１の近傍のセル４３０について、任意の範囲を指定し、その範囲外となる場合に、停止位置候補の探索を打ち切ってもよい。

【0084】

このように、複数の作業可能点４３０１の集合（複数のセル４３０の集合）である停止位置候補を探索する。

【0085】

所定の作業の実行が保証される教示地点４３００を停止位置候補の探索の始点とし、停止位置候補を探索することにより、作業対象５の近傍の全ての作業対象領域４３１を探索する場合よりも、少ない計算コストで、停止位置候補を探索することができる。

【0086】

次に、実施例１における目標停止位置決定部４１の目標停止位置決定方法を説明する。

【0087】

図７は、実施例１における目標停止位置決定部４１の目標停止位置決定方法を説明する説明図である。

【0088】

複数の作業可能点４３０１の集合である停止位置候補について、目標停止位置決定部４１は、停止精度データ３３を加味し、所定の作業の実行（遂行）が保証される作業遂行保証点４３０２を取得する。

【0089】

なお、作業遂行保証点４３０２が、一つのセル４３０として取得される場合には、その一つのセル４３０を目標停止位置と決定し、作業遂行保証点４３０２が、複数のセル４３０として取得される場合には、その複数のセル４３０（複数の作業遂行保証点４３０２の集合である作業遂行領域）の重心位置４３２を目標停止位置と決定する。

【0090】

これにより、作業遂行保証点４３０２において、最も移動機構２１の停止精度の裕度が高いセル４３０を目標停止位置と決定することができる。

【0091】

また、グリッドマップ４３におけるセル４３０の間隔は、停止精度データ３３に依存する値であることが好ましい。例えば、移動機構２１の停止精度を±Ｒｍｍの円形として設定する場合には、セル４３０の間隔をＲｍｍ以上に設定することが好ましい。

【0092】

そして、作業遂行保証点４３０２を取得する場合に、或る作業可能点４３０１の八方位（前、後、左、右、前左、前右、後左、後右）のセル４３０が、同様に、作業可能点４３０１であれば、そのセル４３０を、作業遂行保証点４３０２として、取得することができる。これにより、少ない計算コストで作業遂行保証点４３０２を取得することができる。

【0093】

次に、実施例１における移動ロボットシステム１が目標停止位置を決定するまでの流れＦ１１を説明する。

【0094】

図８は、実施例１における移動ロボットシステム１が目標停止位置を決定するまでの流れＦ１１を説明するフロー図である。

【0095】

ここでは、図３に示した流れＦ１における手順Ｆ１４において、目標停止位置を決定することができない場合の流れＦ１１を示す。

【0096】

手順Ｆ１４１において、目標停止位置決定部４１において、目標停止位置を決定することができるか否かを判定する。つまり、作業遂行保証点４３０２を取得することができるか否かを判定する。目標停止位置を決定することができる場合（ＹＥＳ）には、手順Ｆ１４２に進み、目標停止位置を決定することができない場合（ＮＯ）には、手順Ｆ１４３に進む。

【0097】

そして、手順Ｆ１４１において、目標停止位置を決定することができると判定される場合（ＹＥＳ）には、手順Ｆ１４２において、目標停止位置決定部４１により、目標停止位置を決定し、移動ロボット２を移動する。

【0098】

なお、手順Ｆ１４１において、目標停止位置を決定することができないと判定される場合（ＮＯ）には、目標停止位置決定部４１に設定される修正方法算出部４１０により、マニピュレーション部２０の構成、床面の状況、作業対象５の構造物５０の配置、教示データ３２などの目標停止位置の決定に影響する影響要因の少なくとも一つを、修正する、又は修正をユーザに表示する。つまり、影響要因の少なくとも一つを、目標停止位置決定部４１の条件を満足する目標停止位置が存在するように、修正する、又は修正をユーザに表示する。

【0099】

修正方法算出部４１０は、例えば、以下のような修正方法により、影響要因を修正する、又は修正をユーザに表示する。
修正方法（１）：マニピュレーション部２０の可動範囲を広げるように、マニピュレーション部２０の構成を変更する。
修正方法（２）：移動機構２１の停止精度が向上するように、位置センサを変更し、床面の状況を変更する。
修正方法（３）：マニピュレーション部２０が動作しやすいように作業対象５の構造物５０の配置を変更する。
修正方法（４）：作業対象５の構造物５０に干渉しにくいような教示データ３２に変更する。

【0100】

修正方法（１）や修正方法（２）のような修正は、移動ロボット２のハードウェア的構成を変更する必要がある。このため、修正方法（３）及び／又は修正方法（４）のような修正が好ましい。これにより、修正にかかるユーザ処理工数を少なくすることができる。

【0101】

そして、手順Ｆ１４１において、目標停止位置を決定することができないと判定される場合（ＮＯ）には、手順Ｆ１４３において、修正方法算出部４１０により、影響要因の修正内容を、ユーザに表示し、手順Ｆ１０に戻る。

【0102】

なお、影響要因の修正については、ユーザが、表示された影響要因の修正内容に基づいて、手順Ｆ１０、手順１１、手順Ｆ１２の少なくとも一つの手順を修正する。

【0103】

また、影響要因の修正については、ソフト処理により、自動的に実行してもよい。例えば、教示データ３２を変更（教示データ３２の一部のデータ点の位置を変更）する場合には、データ点を自動的に変更してもよい。これにより、ユーザへの手戻りを無くすことができるため、ユーザ処理工数を少なくすることができる。

【0104】

次に、実施例１における移動ロボットシステム１において、目標停止位置を決定するためのユーザインタフェース画面Ｇ１を説明する。

【0105】

図９は、実施例１における移動ロボットシステム１において、目標停止位置を決定するためのユーザインタフェース画面Ｇ１を説明する説明図である。

【0106】

ユーザインタフェース画面（表示部）Ｇ１は、グリッドマップ４３と、地図座標系Ｇ１００と、目標停止位置選択カーソルＧ１０１と、を表示し、作業対象５の近傍及び目標停止位置を表示する地図表示部Ｇ１０と、教示データ３２の名称を表示する教示データ名称表示部Ｇ１１と、目標停止位置選択カーソルＧ１０１を移動し、目標停止位置が選択可能なカーソル移動ボタンＧ１２と、目標停止位置選択カーソルＧ１０１の位置情報を表示するカーソル位置情報表示部Ｇ１３と、目標停止位置を設定する目標停止位置設定ボタンＧ１４と、を有する。

【0107】

なお、目標停止位置選択カーソルＧ１０１は、作業遂行保証点４３０２のみを選択し、ユーザは、任意の作業遂行保証点４３０２を目標停止位置に決定することができる。

【0108】

一般的に、移動ロボットシステム１は、設定された停止位置候補と実際の停止位置との間に、位置ずれが発生し、教示データ３２を実行することができない場合には、移動機構２１の移動範囲外となる事象、マニピュレーション部２０の可動範囲外となる事象、作業実行時に、マニピュレーション部２０又は移動機構２１が作業対象５の構造物５０と干渉する事象が発生する場合がある。

【0109】

このため、実施例１に記載する移動ロボットシステム１は、作業対象５の近傍の作業対象領域４３１において、移動機構２１の移動範囲外となる事象、マニピュレーション部２０の可動範囲外となる事象、及びマニピュレーション部２０及び移動機構２１が作業対象５の構造物５０と干渉する事象が発生しないような作業可能領域を、教示データ３２と、ロボットデータ３１と、環境データ３０とに基づいて、探索し、停止位置候補を探索し、停止位置候補に、移動機構２１の停止精度である停止精度データ３３を加味し、移動ロボット２が確実に作業遂行領域（作業可能領域の内部の領域）に停止できるような、目標停止位置を決定する。

【0110】

つまり、実施例１によれば、設定された停止位置候補と実際の停止位置との間に、位置ずれが発生した場合であっても、確実に所定の作業を実行することができるように、目標停止位置を決定することができる。

【0111】

また、実施例１によれば、移動部の移動精度や検出部の検出精度に依存することなく、確実に所定の作業を実行することができるように、目標停止位置を決定することができる。

【0112】

また、実施例１によれば、移動ロボット２が目標停止位置に収束する時間を短縮することができ、移動ロボット２の動作時間を短縮することができる。

【0113】

また、実施例１によれば、特に、所定の作業を実行する領域が狭い場合であっても、移動ロボット２は、その領域に容易に停止することができる。

【0114】

以上により本システムは、設定された停止位置候補と実際の停止位置との間に、位置ずれが発生した場合であっても、確実に、短時間で所定の作業を実行することができる。

【実施例0115】

次に、実施例２における目標停止位置決定部４１の目標停止位置決定方法を説明する。

【0116】

図１０Ａは、実施例２における目標停止位置決定部４１の目標停止位置決定方法であって、時系列教示データ６を説明する説明図であり、図１０Ｂは、実施例２における目標停止位置決定部４１の目標停止位置決定方法であって、作業対象５の近傍の状態を説明する説明図である。

【0117】

なお、実施例２では、実施例１と相違する部分について説明する。実施例２で説明されていない部分については、実施例１と同様である。

【0118】

図１０Ａは、一つの作業対象５に対して少なくとも二つ以上の教示データ３２を有する時系列教示データ６を示す。実施例２では、データ管理部３は、例えば、三つの教示データ３２を有し、三つの教示データ３２は、時系列教示データ６として、教示データＡ６１、教示データＢ６２、教示データＣ６３の順番で実行される。

【0119】

図１０Ｂは、一つの作業対象５の近傍の状態であり、時系列教示データ６に含まれる教示データＡ６１、教示データＢ６２、教示データＣ６３について、作業可能領域を探索した様子を示す。

【0120】

そして、図１０Ｂは、教示データＡ６１に関する作業可能領域６１０とそこから決定された目標停止位置６１１、教示データＢ６２に関する作業可能領域６２０とそこから決定された目標停止位置６２１、教示データＣ６３に関する作業可能領域６３０とそこから決定された目標停止位置６３１を示す。

【0121】

このように、時系列教示データ６を実行する際には、時系列教示データ６に含まれる全ての教示データ（教示データＡ６１、教示データＢ６２、教示データＣ６３）について、目標停止位置を決定する。

【0122】

つまり、目標停止位置決定部４１は、教示データ３２が、所定の作業に対して、複数の時系列な教示データ（時系列教示データ６）である場合には、全ての教示データ（教示データＡ６１、教示データＢ６２、教示データＣ６３）について、これら教示データ毎に、目標停止位置を決定する。

【0123】

なお、所定の作業を実行する場合に、教示データ毎に移動ロボット２の立ち位置を目標停止位置に変更し、それぞれの目標停止位置において、それぞれの教示データを実行してもよい。

【0124】

また、所定の作業を実行する場合に、連続する教示データにおいて作業可能領域（停止位置候補）が重なり、重なる作業可能領域（停止位置候補）について、同一の（一つの）目標停止位置を決定することができる場合には、この同一の目標停止位置において、それぞれの教示データを実行してもよい。

【0125】

つまり、目標停止位置決定部４１は、複数の時系列な教示データであって、少なくとも２つの連続する教示データにおいて、停止位置候補を形成する領域（作業可能領域）が重なり（共通し）、重なる（共通する）停止位置候補を形成する領域（作業可能領域）について、同一の目標停止位置を決定する。

【0126】

例えば、実施例２では、教示データＡ６１の作業可能領域と教示データＢ６２の作業可能領域とが重なり、重なる作業可能領域について、移動機構２１の停止精度である停止精度データ３３を加味し、教示データＡ６１と教示データＢ６２との共通の目標停止位置６４を決定する。この場合、移動ロボット２は、先ず、目標停止位置６４に移動し、教示データＡ６１と教示データＢ６２とを実行し、次に、目標停止位置６３１に移動し、教示データＣ６３を実行する。

【0127】

また、時系列教示データ６に含まれる全ての教示データを、共通の目標停止位置により、実行することができるように、教示データを修正してもよい。

【0128】

この場合、全ての教示データの作業可能領域が重なり、重なる作業可能領域について、目標停止位置を決定することができるように、かつ、修正する教示データの数が最小となるように、修正すべき教示データを選択し、選択された教示データについて、修正方法算出部４１０により、実施例１と同様に、修正する。

【0129】

ただし、実施例１で示した修正方法（１）、修正方法（２）、修正方法（３）は、全ての教示データの作業可能領域に影響するため、修正方法（４）により、修正することが好ましい。

【0130】

つまり、目標停止位置決定部４１は、目標停止位置の決定に影響する影響要因の少なくとも一つを修正する修正方法算出部４１０を有し、修正方法算出部４１０は、教示データを修正する場合、修正する教示データの数が最小となるように、修正すべき教示データを選択する。

【0131】

そして、教示データ毎に、それぞれの教示データの作業可能領域の範囲情報に基づいて、全ての教示データの作業可能領域が重なるように、教示データを修正する。

【0132】

つまり、目標停止位置決定部４１は、全ての教示データについて、目標停止位置決定部４１の条件を満たす目標停止位置が存在しない場合には、教示データ毎に、それぞれの教示データにおける停止位置候補の範囲を算出し、目標停止位置決定部４１の条件を満たす目標停止位置が存在するように、かつ、修正する教示データの数が最小となるように、算出された停止位置候補の範囲に基づいて、修正すべき教示データを選択する。

【0133】

例えば、実施例２では、それぞれの教示データの作業可能領域の範囲情報に基づいて、全ての教示データの作業可能領域が重なるためには、教示データＣ６３のみを修正すればよい。教示データＣ６３のみを修正した後、移動ロボット２は、全ての教示データについて、共通の目標停止位置に移動し、全ての教示データを実行する。

【0134】

実施例２によれば、実行すべき教示データが複数存在した場合においても、確実に、短時間で所定の作業を実行することができるように、目標停止位置を決定することができる。