特開 2024-168584 ロボットシステム、その制御方法、及びその制御プログラム

(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】P2024168584

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】ロボットシステム、その制御方法、及びその制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/43 20240101AFI20241128BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085395

(22)【出願日】2023-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】315014671

【氏名又は名称】東京ロボティクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098899

【弁理士】

【氏名又は名称】飯塚 信市

(74)【代理人】

【識別番号】100163865

【弁理士】

【氏名又は名称】飯塚 健

(72)【発明者】

【氏名】松尾 雄希

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301AA01

5H301BB14

5H301CC06

5H301DD07

5H301GG08

5H301GG09

5H301HH10

5H301JJ06

5H301KK03

5H301QQ04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】簡単な制御で移動ロボットとステーションとの間の高精度な位置決めを行う。
【解決手段】進行方向前面にロボット側第１接触部とロボット側第２接触部とを備えた、移動ロボットと、いずれかの側面にステーション側第１接触部とステーション側第２接触部とを備え、前記移動ロボットと結合される、ステーションと、前記移動ロボットを制御する制御部と、を備えたロボットシステムであって、前記制御部は、前記ロボット側第１接触部が前記ステーション側第１接触部へと接触するよう前記移動ロボットを前記ステーションへと向けて直進させる制御を行うと共に、接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行い、それにより、前記ロボット側第１接触部を中心とし前記床面との間の滑りを伴う前記移動ロボットの旋回を生じさせ、前記旋回により前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部へと接触させる、ロボットシステムが提供される。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

床面上を直進可能な移動機構と、進行方向前面にロボット側第１接触部とロボット側第２接触部とを備えた、移動ロボットと、
いずれかの側面にステーション側第１接触部とステーション側第２接触部とを備え、前記ロボット側第１接触部と前記ステーション側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部と前記ステーション側第２接触部の両方が接触することで前記移動ロボットと結合される、ステーションと、
前記移動ロボットを制御する制御部と、を備えたロボットシステムであって、
前記制御部は、前記ロボット側第１接触部が前記ステーション側第１接触部へと接触するよう前記移動ロボットを前記ステーションへと向けて直進させる制御を行うと共に、接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行い、それにより、前記ロボット側第１接触部を中心とし前記床面との間の滑りを伴う前記移動ロボットの旋回を生じさせ、前記旋回により前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部へと接触させる、ロボットシステム。

【請求項2】

前記ロボット側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部は、前記移動ロボットの進行方向前面の角にそれぞれ配置されている、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記ロボット側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部には、それぞれローラが備えられている、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記制御部は、前記移動ロボットを平面視した場合に、前記側面の法線と前記移動ロボットの進行方向のなす角度が、前記ロボット側第１接触部と前記移動ロボットの中心とを通る第１の仮想直線と前記移動ロボットの中心と前記ロボット側第１接触部と前記ロボット側第２接触部の中心とを通る第２の仮想直線とがなす角度未満となるように、前記移動ロボットを制御する、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記ステーションの前記側面であって前記ステーション側第１接触部又はその近傍には、前記ロボット側第１接触部を前記ステーション側第１接触部との接触へと導く第１ガイド部材が備えられている、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記第１ガイド部材は、板状部材であり、前記ステーションを平面視した場合に、前記側面の法線と前記板状部材の長手方向軸とがなす角度は、前記ロボット側第１接触部と前記移動ロボットの中心とを通る第１の仮想直線と前記移動ロボットの中心と前記ロボット側第１接触部とロボット側第２接触部の中心とを通る第２の仮想直線とがなす角度未満となるよう、前記ステーションの前記側面に設置されている、請求項５に記載のロボットシステム。

【請求項7】

前記制御部は、前記制御に代えて、前記移動ロボットを平面視した場合に、前記側面の法線と前記移動ロボットの進行方向のなす角度が、前記側面の法線と前記板状部材の長手方向軸とがなす角度未満となるように、前記移動ロボットを前記ガイド部材へと直進させる制御を行うと共に、接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行う、請求項６に記載のロボットシステム。

【請求項8】

前記ステーションの前記側面であって前記ステーション側第２接触部又はその近傍には、前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部との接触へと導く第２ガイド部材が備えられている、請求項５に記載のロボットシステム。

【請求項9】

前記第２ガイド部材の長手方向の長さは、前記第１ガイド部材の長手方向の長さより短い、請求項８に記載のロボットシステム。

【請求項10】

前記第１ガイド部材は、その長手方向軸が前記側面の法線に平行となるように設置される、請求項５に記載のロボットシステム。

【請求項11】

前記移動機構は、差動二輪である、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項12】

前記移動機構は、バネにより前記床面に押し当てられた１又は複数の駆動輪と、前記駆動輪への荷重を減らす支持機構と、を備えるものである、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項13】

前記支持機構は、１又は複数のキャスタである、請求項１２に記載のロボットシステム。

【請求項14】

前記床面は、低摩擦素材で構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項15】

前記移動ロボット及び／又は前記ステーションには、前記ロボット側第１接触部と前記ステーション側第１接触部、及び、前記ロボット側第２接触部及び前記ステーション側第２接触部のそれぞれが接触したか否かを検出するセンサが設けられている、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項16】

床面上を直進可能な移動機構と、進行方向前面にロボット側第１接触部とロボット側第２接触部とを備えた、移動ロボットと、
いずれかの側面にステーション側第１接触部とステーション側第２接触部とを備え、前記ロボット側第１接触部と前記ステーション側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部と前記ステーション側第２接触部の両方が接触することで前記移動ロボットと結合される、ステーションと、
前記移動ロボットを制御する制御部と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、
前記制御部は、
前記ロボット側第１接触部が前記ステーション側第１接触部へと接触するよう前記移動ロボットを前記ステーションへと向けて直進させる制御を行うステップと、
接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行うステップと、を実行し、それにより、前記ロボット側第１接触部を中心とし前記床面との間の滑りを伴う前記移動ロボットの旋回を生じさせ、前記旋回により前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部へと接触させる、ロボットシステムの制御方法。

【請求項17】

床面上を直進可能な移動機構と、進行方向前面にロボット側第１接触部とロボット側第２接触部とを備えた、移動ロボットと、
いずれかの側面にステーション側第１接触部とステーション側第２接触部とを備え、前記ロボット側第１接触部と前記ステーション側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部と前記ステーション側第２接触部の両方が接触することで前記移動ロボットと結合される、ステーションと、
前記移動ロボットを制御する制御部と、を備えたロボットシステムの制御プログラムであって、
前記制御部において、
前記ロボット側第１接触部が前記ステーション側第１接触部へと接触するよう前記移動ロボットを前記ステーションへと向けて直進させる制御を行うステップと、
接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行うステップと、を実行し、それにより、前記ロボット側第１接触部を中心とし前記床面との間の滑りを伴う前記移動ロボットの旋回を生じさせ、前記旋回により前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部へと接触させる、ロボットシステムの制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、移動ロボット、特に、ステーションへとドッキングされる移動ロボット等に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、倉庫内、工場内、家庭内等において自律移動ロボットが活用されている（例えば、特許文献１）。自律移動ロボットは、その機能を発揮するため、定期的にステーションを利用することがある。例えば、自律移動ロボットは、バッテリの充電等のために、定期的にステーション（充電ステーション）を利用する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１５６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、移動ロボットがステーションへとドッキング（結合）するためには、移動ロボットとステーションの間の位置決めが必要となる。従前、この種の位置決めには、様々な手法が用いられていた。例えば、ＬｉＤＡＲ等のセンサを用いて自己位置推定を行い環境地図から位置決めを行う手法、ステーションに付されたマーカをカメラで撮影して位置の推定を行う手法等、各種のセンサを用いた高度な位置決め手法が利用されていた。

【0005】

しかしながら、従前の位置決め手法を利用しても、移動ロボットとステーションとの間の位置ずれ誤差をある一定以上減らすことは困難であった。例えば、ＬｉＤＡＲを用いた手法では、様々な要因からセンサ検出誤差は避けられない。また、マーカをカメラ撮影する場合には、センサ検出誤差に加えてカメラ画角やピント等を調整しなければならずこれらも誤差の原因となる。

【0006】

本発明は上述の技術的背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な制御で移動ロボットとステーションとの間の高精度な位置決めを行うことにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の技術的課題は、以下の構成を有するロボットシステム、その制御方法、プログラム等により解決することができる。

【0008】

すなわち、本発明に係るロボットシステムは、床面上を直進可能な移動機構と、進行方向前面にロボット側第１接触部とロボット側第２接触部とを備えた、移動ロボットと、いずれかの側面にステーション側第１接触部とステーション側第２接触部とを備え、前記ロボット側第１接触部と前記ステーション側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部と前記ステーション側第２接触部の両方が接触することで前記移動ロボットと結合される、ステーションと、前記移動ロボットを制御する制御部と、を備えたロボットシステムであって、前記制御部は、前記ロボット側第１接触部が前記ステーション側第１接触部へと接触するよう前記移動ロボットを前記ステーションへと向けて直進させる制御を行うと共に、接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行い、それにより、前記ロボット側第１接触部を中心とし前記床面との間の滑りを伴う前記移動ロボットの旋回を生じさせ、前記旋回により前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部へと接触させる、ものである。

【0009】

このような構成によれば、直進制御のみにより移動ロボットにおいてステーションへの倣い動作が生じるので、簡単な制御で移動ロボットとステーションとの間の高精度な位置決めを行うことができる。

【0010】

前記ロボット側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部は、前記移動ロボットの進行方向前面の角にそれぞれ配置されている、ものであってもよい。

【0011】

このような構成によれば、移動ロボットの進行方向前面の角を接触させることによりステーションへの位置決めを行うことができる。

【0012】

前記ロボット側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部には、それぞれローラが備えられている、ものであってもよい。

【0013】

このような構成によれば、接触面に倣いやすくなると共に、移動ロボット又はステーションの筐体等の破損を防止することができる。

【0014】

前記制御部は、前記移動ロボットを平面視した場合に、前記側面の法線と前記移動ロボットの進行方向のなす角度が、前記ロボット側第１接触部と前記移動ロボットの中心とを通る第１の仮想直線と前記移動ロボットの中心と前記ロボット側第１接触部と前記ロボット側第２接触部の中心とを通る第２の仮想直線とがなす角度未満となるように、前記移動ロボットを制御する、ものであってもよい。

【0015】

このような構成によれば、移動ロボットにおいて旋回を生じさせることを確実なものとすることができる。

【0016】

前記ステーションの前記側面であって前記ステーション側第１接触部又はその近傍には、前記ロボット側第１接触部を前記ステーション側第１接触部との接触へと導く第１ガイド部材が備えられている、ものであってもよい。

【0017】

このような構成によれば、ロボット側の第１接触部をステーション側の第１接触部へと導くことができる。

【0018】

前記第１ガイド部材は、板状であり、前記ステーションを平面視した場合に、前記側面の法線と前記板状部材の長手方向軸とがなす角度は、前記ロボット側第１接触部と前記移動ロボットの中心とを通る第１の仮想直線と前記移動ロボットの中心と前記ロボット側第１接触部とロボット側第２接触部の中心とを通る第２の仮想直線とがなす角度未満となるよう、前記ステーションの前記側面に設置されている、ものであってもよい。

【0019】

このような構成によれば、移動ロボットをガイド部材に倣わせることで、移動ロボットにおいて旋回を生じさせることを確実なものとすることができる。

【0020】

前記制御部は、前記制御に代えて、前記移動ロボットを平面視した場合に、前記側面の法線と前記移動ロボットの進行方向のなす角度が、前記側面の法線と前記板状部材の長手方向軸とがなす角度未満となるように、前記移動ロボットを前記ガイド部材へと直進させる制御を行うと共に、接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行う、ものであってもよい。

【0021】

このような構成によれば、適切な角度でガイド部材へと接触させることができるので、移動ロボットにおいて旋回を生じさせることをより確実なものとすることができる。

【0022】

前記ステーションの前記側面であって前記ステーション側第２接触部又はその近傍には、前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部との接触へと導く第２ガイド部材が備えられている、ものであってもよい。

【0023】

このような構成によれば、より確実に移動ロボットをステーションへと結合させることができる。

【0024】

前記第２ガイド部材の長手方向の長さは、前記第１ガイド部材の長手方向の長さより短い、ものであってもよい。

【0025】

このような構成によれば、移動ロボットのステーションの結合部近傍領域への進入を妨害するおそれが小さくなる。

【0026】

前記第１ガイド部材は、その長手方向軸が前記側面の法線に平行となるように設置される、ものであってもよい。

【0027】

このような構成によれば、ステーションの幅を小さくすることができる。

【0028】

前記移動機構は、差動二輪であってもよい。

【0029】

このような構成によれば、左右方向への小回りがききにくい差動二輪を用いても移動ロボットとステーションとの間の高精度な位置決めを行うことができる。

【0030】

前記移動機構は、バネにより前記床面に押し当てられた１又は複数の駆動輪と、前記駆動輪への荷重を減らす支持機構と、を備えるものであってもよい。

【0031】

このような構成によれば、より滑りが生じやすくなり移動ロボットにおいて旋回が生じやすくなる。

【0032】

前記支持機構は、１又は複数のキャスタであってもよい。

【0033】

このような構成によれば、キャスタにより荷重を担うことができる。

【0034】

前記床面は、低摩擦素材で構成されている、ものであってもよい。

【0035】

このような構成によれば、より滑りが生じやすくなり移動ロボットにおいて旋回が生じやすくなる。

【0036】

前記移動ロボット及び／又は前記ステーションには、前記ロボット側第１接触部と前記ステーション側第１接触部、及び、前記ロボット側第２接触部及び前記ステーション側第２接触部のそれぞれが接触したか否かを検出するセンサが設けられている、ものであってもよい。

【0037】

このような構成によれば、移動ロボットがステーションに結合したか否かをセンサを介して検出することができる。

【0038】

別の角度から見た本発明は方法、すなわち、床面上を直進可能な移動機構と、進行方向前面にロボット側第１接触部とロボット側第２接触部とを備えた、移動ロボットと、いずれかの側面にステーション側第１接触部とステーション側第２接触部とを備え、前記ロボット側第１接触部と前記ステーション側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部と前記ステーション側第２接触部の両方が接触することで前記移動ロボットと結合される、ステーションと、前記移動ロボットを制御する制御部と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、前記制御部は、前記ロボット側第１接触部が前記ステーション側第１接触部へと接触するよう前記移動ロボットを前記ステーションへと向けて直進させる制御を行うステップと、接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行うステップと、を実行し、それにより、前記ロボット側第１接触部を中心とし前記床面との間の滑りを伴う前記移動ロボットの旋回を生じさせ、前記旋回により前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部へと接触させる、ものである。

【0039】

別の角度から見た本発明はコンピュータプログラム、すなわち、床面上を直進可能な移動機構と、進行方向前面にロボット側第１接触部とロボット側第２接触部とを備えた、移動ロボットと、いずれかの側面にステーション側第１接触部とステーション側第２接触部とを備え、前記ロボット側第１接触部と前記ステーション側第１接触部及び前記ロボット側第２接触部と前記ステーション側第２接触部の両方が接触することで前記移動ロボットと結合される、ステーションと、前記移動ロボットを制御する制御部と、を備えたロボットシステムの制御プログラムであって、前記制御部において、前記ロボット側第１接触部が前記ステーション側第１接触部へと接触するよう前記移動ロボットを前記ステーションへと向けて直進させる制御を行うステップと、接触した後も前記移動ロボットを直進させる制御を行うステップと、を実行し、それにより、前記ロボット側第１接触部を中心とし前記床面との間の滑りを伴う前記移動ロボットの旋回を生じさせ、前記旋回により前記ロボット側第２接触部を前記ステーション側第２接触部へと接触させる、ものである。

【発明の効果】

【0040】

本発明によれば、簡単な制御で移動ロボットとステーションとの間の高精度な位置決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１は、移動ロボットシステムの全体構成図である。

【図2】図２は、ステーションの外観斜視図である。

【図3】図３は、移動ロボットの外観斜視図である。

【図4】図４は、ステーションと移動ロボットが結合（ドッキング）した状態を示す説明図である。

【図5】図５は、移動ロボットのハードウェア構成に関する説明図である。

【図6】図６は、移動ロボットがステーションに結合するまでの動作フローチャートである。

【図7】図７は、移動ロボットの１つの角がステーションの接触部に接触した状態を示す模式図である。

【図8】図８は、移動ロボットのステーションへの接触角度について説明する模式図である。

【図9】図９は、旋回の結果、移動ロボットの進行方向前面の両角がステーションの接触部に対して正常に接触した状態を示す図である。

【図10】図１０は、ステーションの外観斜視図（第２の実施形態）である。

【図11】図１１は、第１ガイド部材の設置角度に関する説明図である。

【図12】図１２は、第１ガイド部材へと接触する直前の移動ロボットについて示す説明図（その１）である。

【図13】図１３は、第１ガイド部材へと接触する直前の移動ロボットについて示す説明図（その２）である。

【図14】図１４は、第１ガイド部材への所定の進入条件（０≦β＜α）を満たさない場合の、移動ロボットの結合までの過程を示す説明図である。

【図15】図１５は、第１ガイド部材の設置角度に関する変形例を示す図である。

【図16】図１６は、ステーションの接触部にさらに一対の接触検出センサを設けた変形例である。

【図17】図１７は、移動ロボット移動機構の変形例に関する説明図である。

【図18】図１８は、床面を低摩擦床とする変形例に関する説明図である。

【図19】図１９は、ローラを角に設けない構成の変形例に関する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、本発明の好適な実施の形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0043】

（１．第１の実施形態）
第１の実施形態として、本発明を倉庫等で使用されて所定の作業を行う移動ロボットシステム１００に対して適用した例について説明する。なお、適用対象は倉庫内のシステム等に限定されず、様々に変更することができる。

【0044】

（１．１ システムの構成）
図１は、本実施形態に係る移動ロボットシステム１００の全体構成図である。同図から明らかな通り、移動ロボットシステム１００は、サーバ１０と、ステーション３０と、移動ロボット５０とを含み、それらはネットワークを介して接続されている。なお、本実施形態においては、移動ロボットシステム１００をサーバを含むネットワークシステムとして構成するものの、その構成は自在に変更可能である。

【0045】

サーバ１０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の情報処理装置で構成され、移動経路の生成等の後述の種々の情報処理を行う。ステーション３０は、移動ロボット５０による移動により移動ロボット５０と結合（ドッキング）し、移動ロボット５０に対して所定の作業や処理を行う。所定の作業とは、例えば、バッテリ交換作業や充電処理である。移動ロボット５０は、所定の領域内を移動して作業を行うと共に、適時にステーション３０へと移動してステーション３０と結合し、ステーション３０による所定の作業又は処理を受ける。

【0046】

図２は、本実施形態に係るステーション３０の外観斜視図である。同図から明らかな通り、ステーション３０は、略直方体形状であり、移動ロボット５０と結合される側面の下端には開口部が設けられている。この開口部の内部には移動ロボット５０に対する作業又は処理を行うための機構又は装置等が備えられている。

【0047】

開口部の下端の左右の端には、移動ロボット５０と接触するための一対の薄板状の接触部３１（３１ａ、３１ｂ）が設けられている。この一対の接触部３１に移動ロボットの一対の接触部５１がそれぞれ接触することで、ステーション３０と移動ロボット５０の位置合わせが行われる。

【0048】

図３は、本実施形態に係る移動ロボット５０の外観斜視図である。同図から明らかな通り、移動ロボット５０は、直方体形状の筐体を有し、各角には回転自在なローラ５１が設けられている。ステーション３０との位置合わせの際、このローラ５１のうちの一対がステーション３０の接触部３１へと接触することとなる。

【0049】

このようなローラ５１を備えた構成によれば、接触面に対して倣いやすくなると共に、移動ロボット５０又はステーション３０の筐体等の破損を防止することができる。

【0050】

移動ロボット５０の底面には移動機構５２が設けられいる。移動機構５２は、少なくとも移動ロボット５０に対して直進移動をもたらすことが可能であり、本実施形態において、移動機構５２は差動二輪である。なお、移動機構５２はこのような構成に限定されず、他の公知の移動機構を採用してもよい。例えば、オムニホイール等の全方位移動機構等を備えてもよい。

【0051】

また、同図には示されていないものの、移動ロボット５０には、ＬｉＤＡＲ、カメラ等の自己位置推定を用いた移動に必要な種々のセンサを備えている。

【0052】

なお、移動ロボット５０は、実行する作業に応じて他の構成をさらに備えてもよく、例えば、荷物を搬送するための装置や機構等を備えてもよい。

【0053】

図４は、ステーション３０と移動ロボット５０が結合（ドッキング）した状態を示す説明図である。同図から明らかな通り、ステーション３０の一側面に備えられた一対の接触部３１に対して移動ロボット５０の前面の一対のローラ５１が接触することで、ステーション３０と移動ロボット５０との間の位置合わせが行われる。すなわち、移動ロボット５０がステーション３０に対してこの位置・姿勢となることで、ステーション３０は移動ロボット５０に対して所定の作業又は処理を精度良く行うことができる。

【0054】

なお、ステーション３０と移動ロボット５０の結合のための位置合わせにあたり、ステーション３０側の移動ロボット５０との接触が想定される部分（本実施形態の接触部３１）をステーション側接触部、移動ロボット５０側のステーション３０との接触が想定される部分（本実施形態のローラ５１）を移動ロボット側接触部、と称呼してもよい。

【0055】

図５は、移動ロボット５０のハードウェア構成に関する説明図である。同図から明らかな通り、移動ロボット５０は、制御部５０１、記憶部５０２、通信部５０３、移動制御部５０５、センサ入力部５０６、及びＩ／Ｏ部５０７を備え、それらは互いにバスを介して接続されている。

【0056】

制御部５０１は、ＣＰＵ等の演算装置で成りプログラム等を実行して後述の種々の制御処理を行う。記憶部５０２は、ＲＯＭ／ＲＡＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶装置で成り、各種のデータやプログラムを記憶する。通信部５０３は、ネットワークを介して外部装置との間で通信を行う通信ユニットであり、外部装置との間で情報の授受を行う。

【0057】

移動制御部５０５は、移動ロボット５０の移動機構５２を制御する処理を行う。センサ入力部５０６は、移動ロボット５０に備えられたＬｉＤＡＲやカメラ等の各種のセンサからの情報を受け付けて制御部５０１等に提供する処理を行う。Ｉ／Ｏ部５０７は、外部装置が取り付けられたときに入出力処理を行う。

【0058】

同様に、ステーション３０も制御部、記憶部、通信部、作業動作制御部、センサ入力部等を備え、これらは互いにバスを介して接続されている。作業動作制御部は、制御部からの指令に応じて、移動ロボット５０に対する作業のためのステーション３０の動作制御を行う。また、センサ入力部は、ステーション３０に備えられたセンサを通じて得られた入力信号を処理して制御部へと提供する。

【0059】

さらに、サーバ１０は、ＰＣ等の情報処理装置で成り、制御部、記憶部、通信部、入力処理部、画像出力部、音声出力部、Ｉ／Ｏ部等を備え、これらは互いにバスを介して接続されている。

【0060】

以上、本システムの構成について述べたが、本発明の構成は本実施形態に係るものに限定されない。従って、種々の変形が可能である。

【0061】

（１．２ システムの動作）
図６は、移動ロボット５０がステーション３０に結合するまでの動作フローチャートである。同図から明らかな通り、移動ロボット５０は、サーバ１０からステーション３０までの経路情報を取得する処理を行う（Ｓ１０）。

【0062】

経路情報の取得の後、移動ロボット５０の移動制御部５０５は、移動経路に沿って移動ロボット５０をステーション３０へと移動させる移動制御処理を実行する（Ｓ１１）。この移動制御処理は、サーバ１０から所定の終了信号を受信するまで継続され（Ｓ１２ＮＯ）、所定の終了信号を受信した場合（Ｓ１２ＹＥＳ）、処理は終了する。移動制御処理の詳細については後述する。

【0063】

なお、ステーション３０において、ステーション３０の一対の接触部３１へと移動ロボット５０の一対の接触部５１が接触したと判定された場合に、ステーション３０からサーバ１０へとステーション３０と移動ロボット５０の結合完了を示す信号が送信される。サーバ１０は、この結合完了信号を受けて、移動ロボット５０へと終了信号を送信する。

【0064】

なお、移動ロボット５０の移動手法、移動の終了条件等はこのような構成に限定されず、他の種々の態様が可能である。例えば、移動ロボット５０に備えられた所定のセンサにより移動終了を判定してもよいし、所定の装置により結合を監視して移動終了を判定してもよい。

【0065】

次に、移動ロボット５０がステーション３０へと結合するまでの過程について、図７～図９を用いて説明する。

【0066】

図７は、移動ロボット５０の１つの角がステーション３０の接触部３１に接触した状態を示す模式図である。なお、同図はステーション３０と移動ロボット５０を上から見た平面図である。

【0067】

同図において、移動機構５２である差動二輪を用いて直線的にステーション３０へと向かって来た移動ロボット５０は、ステーションの接触部３１のうちの１つに対して、その角のローラ５１を接触させている。なお、移動ロボット５０はこの接触の後も両輪を稼働させて直進動作を継続するよう制御される。

【0068】

ここで、移動ロボット５０の中心から進行方向に向けられた仮想直線と、移動ロボット５０の中心と移動ロボット５０のステーション３０と接触するローラ５１の中心とを通る仮想直線とがなす角度をθとする。また、移動ロボット５０の中心から進行方向に向けられた仮想直線と、ステーション３０の接触部３１を備える側面の法線とがなす角度をφとする。なお、移動ロボット５０の中心とは、本実施形態においては、２つの車輪の車軸中心である。

【0069】

このとき、移動ロボット５０は、φ＜θを満たすようにステーション３０へと接触する。

【0070】

図８は、移動ロボット５０のステーション３０への接触角度について説明する模式図である。同図（Ａ）は、φ＜θの条件を満たす場合を示しており、同図（Ｂ）は、φ＜θの条件を満たさない場合（特に、φ＞θの場合）を示している。

【0071】

同図（Ａ）から明らかな通り、φ＜θの条件を満たし、かつ、移動ロボット５０が直進を継続する場合、移動ロボット５０は、ステーション３０の接触部３１との接触部を中心として図中において時計回りに旋回し、最終的に移動ロボット５０の進行方向前面の両角のローラ５１がステーション３０の接触部３１へと接触することとなる。この旋回の際、移動機構５２の車輪は床面に対して滑ることとなる。

【0072】

図９は、旋回の結果、移動ロボット５０の進行方向前面の両角のローラ５１がステーション３０の接触部３１に対して正常に接触した状態を示す図である。移動ロボット５０は、このような正しい位置決めがなされた状態でステーション３０と結合した状態となると、ステーション３０による所定の作業又は処理を精度よく受けることができる。なお、この後、結合完了の後、移動ロボット５０は移動を終了する。

【0073】

このような構成によれば、ステーション３０との接触後は直進制御のみにより移動ロボット５０においてステーション３０への倣い動作が生じるので、簡単な制御で移動ロボット５０とステーション３０との間の高精度な位置決めを行うことができる。

【0074】

一方、図８（Ｂ）から明らかな通り、φ＜θの条件を満たさない場合であって、かつ、移動ロボット５０が直進を継続する場合、移動ロボット５０は図中において反時計回りに旋回してしまい、移動ロボット５０の前面の両角をステーション３０へと結合させることが困難となる。

【0075】

すなわち、移動ロボット５０がφ＜θの条件を満たすようにステーション３０へと接触することで、移動ロボット５０を確実にステーション３０に対して旋回させることができる。

【0076】

（２．第２の実施形態）
第２の実施形態においては、ステーションに対してさらにガイド部材を付加した例について説明する。

【0077】

（２．１ システムの構成）
システムの構成は、ステーションの構成とそれに伴う変更を除いては、第１の実施形態と略同一であるので、ここでは重複する内容について説明を省略する。

【0078】

図１０は、本実施形態に係るステーション４０の外観斜視図である。同図から明らかな通り、ステーション４０の一側面の下端に設けられた一対の接触部４１（４１ａ、４１ｂ）の一方には、板状のガイド部材である第１ガイド部材４３が取り付けられている。第１ガイド部材４３は、その長手方向軸が接触部４１が配置される側面の法線に対して鋭角（α）をなすように取り付けられ、後述するように移動ロボット５０を接触部４１へとガイドする。

【0079】

また、他方の接触部４１にも、第１ガイド部材４３より短い長さの板状のガイド部材である第２ガイド部材４５が備えられている。後述するように、第２ガイド部材４５は、移動ロボット５０の左右方向（ステーション４０側面に平行な軸方向）への変位を規制する。

【0080】

このような第１ガイド部材４３より第２ガイド部材４５の方が短い構成によれば、第２ガイド部材４５が移動ロボット５０のステーション４０の結合部近傍領域への進入を妨害するおそれが小さくなる。

【0081】

なお、本実施形態において、ガイド部材（４３、４５）は直線的な板状であるものの、そのような形状に限定されない。従って、他の形状であってもよく、例えば、曲線的な形状を有するものであってもよい。

【0082】

（２．２ システムの動作）
システムの動作は、ガイド部材（４３、４５）が存在すること、及びそれに伴う変更を除いては、第１の実施形態と略同一であるので、ここでは重複する内容について説明を省略する。従って、本実施形態においても、移動ロボット５０は、第１ガイド部材４３への接触後も直進動作を継続する。

【0083】

図１１は、第１ガイド部材４３の設置角度に関する説明図である。同図は、模式化されたステーション４０と移動ロボット５０を平面視した図である。

【0084】

同図から明らかな通り、第１ガイド部材４３は、ステーション４０の法線方向に対して鋭角αをなすように配置されている。このとき、角度αは、上述の角度θ未満に設定されている（すなわち、α＜θ）。このように設定されていることで、第１ガイド部材４３に倣って第１ガイド部材４３の付け根まで進行した移動ロボット５０は、φ＜θの条件を満たしてステーション４０の接触部４１に接触することができる。これにより、移動ロボット５０において所望の旋回を生じさせることができる。

【0085】

一方、このような第１ガイド部材４３への移動ロボット５０の接触（又は進入）角度（β）は、０度以上α未満となるように制御される。

【0086】

図１２は、第１ガイド部材４３へと接触する直前の移動ロボット５０について示す説明図（その１）である。同図の例にあっては、移動ロボット５０の移動方向とステーション４０の側面の法線とのなす角度をβとしたとき、０≦β＜αの条件を満たしている。

【0087】

このような構成によれば、移動ロボット５０の角のローラ５１と第１ガイド部材４３とが接触した状態となり、移動ロボット５０は、第１ガイド部材４３へと倣って進むこととなる。これにより、移動ロボット５０の接触部となるローラ５１が接触部４１へとガイドされる。

【0088】

これに対して、図１３は、第１ガイド部材４３へと接触する直前の移動ロボット５０について示す説明図（その２）である。同図の例にあっては、第１ガイド部材４３への移動ロボット５０の接触角度βは、０≦β＜αの条件を満たしておらず、負（マイナス）の角度となっている。このような状態で移動ロボット５０が第１ガイド部材４３へと接触すると、移動ロボット５０の左前のローラ５１が先にステーション４０側面に接触する等して第１ガイド部材４３に完全には倣うことができない。

【0089】

しかしながら、本実施形態においては、このような場合に備えて、他方の接触部４１の近傍に第２ガイド部材４５が設けられている。

【0090】

図１４は、第１ガイド部材４３への所定の進入条件（０≦β＜α）を満たさない場合（β＜０の条件）の、移動ロボット５０の結合までの過程を示す説明図である。

【0091】

同図（Ａ）は、移動ロボット５０の直進方向左前のローラ５１がステーション４０の側面に接触した状態を示す図である。同図（Ｂ）は、その後に、移動ロボット５０がステーション４０の側面に平行な方向に変位する状態を表す図である。同図（Ｃ）は、最終的に、移動ロボット５０の両角にあるローラ５１がステーション４０の一対の接触部４１に接触して、移動ロボット５０がステーション４０と結合した状態を示す図である。なお、このすべての過程において、移動ロボット５０は、直進動作を継続させるよう制御されている。

【0092】

これらの図から明らかな通り、移動ロボット５０が第１ガイド部材４３への所定の進入条件（０≦β＜α）を満たさない場合（β＜０の条件）であっても、最終的に第２ガイド部材４５により、移動ロボット５０のステーション４０側面に平行な方向への変位が規制される。すなわち、これにより、移動ロボット５０とステーション４０との間の位置合わせを行うことができる。

【0093】

このような構成によれば、より確実に移動ロボット５０をステーション４０へと結合させることができる。

【0094】

本実施形態に係る構成によれば、直進制御のみにより移動ロボットにおいてステーションへの倣い動作が生じるので、簡単な制御で移動ロボットとステーションとの間の高精度な位置決めを行うことができる。

【0095】

（３．変形例）
本発明は、様々に変形して実施することができる。

【0096】

上述の実施形態においては、第１ガイド部材４３は、その長手方向軸がステーション４０の移動ロボット５０との接触面の法線に対して鋭角（α）をなすように設置されたが、本発明はそのような構成に限定されない。

【0097】

図１５は、第１ガイド部材４３の設置角度に関する変形例を示す図である。同図において第１ガイド部材６３は、ステーション６０の移動ロボット５０との結合面の法線に対して平行に設置されている（α＝９０度）。なお、この場合であっても、第１ガイド部材の長さは第２ガイド部材よりも長く設定されている。

【0098】

このような構成によれば、ステーション６０の幅を抑制することができる。

【0099】

上述の実施形態においては、移動ロボットとステーションとの間の結合判定の詳細について言及していないものの、何らかの結合検出手段を設けて結合判定を行ってもよい。

【0100】

図１６は、第２の実施形態に係るステーション４０の接触部４１に、さらに一対の接触検出センサ４７を設けた変形例を示している。接触検出センサ４７は、例えば、圧力センサであるが接触を検出可能なあらゆるセンサを利用可能である。

【0101】

これらの接触検出センサ４７の検出値に基づいて、結合判定を行う。判定の結果、結合したと判定した場合に、移動ロボットの移動を停止するような構成としてもよい。

【0102】

このような構成によれば、移動ロボットがステーションに結合したか否かをセンサを介して検出することができる。

【0103】

なお、本変形例においては、ステーション４０に対してセンサを設ける構成としたがこのような構成に限定されない。要するに、移動ロボット５０とステーション４０との間の所定の態様の接触を検出できればよいので、移動ロボット５０の側にセンサを設けてもよいし、移動ロボット５０とステーション４０の両者にセンサを取り付けてもよい。

【0104】

上述の実施形態においては、移動ロボットの移動機構に係る車輪が床面との間で滑っている。そのため、移動ロボットが床面に対してさらに滑りやすくなる工夫を加えてもよい。

【0105】

図１７は、移動ロボットの移動機構の変形例に関する説明図である。同図から明らかな通り、移動ロボット５００の移動機構は、支持機構と駆動機構を備えている。より詳細には、支持機構として、それぞれ支柱と受動回転する車輪とから成る４つのキャスタ５１１と、駆動機構として、バネ５１３により床面へと押し当てられている２つの駆動輪５１２を有している。

【0106】

このような構成によれば、キャスタ５１１が荷重を担うことができるので、より滑りが生じやすくなり移動ロボット５００において旋回が生じやすくなる。

【0107】

なお、滑りを支援する機構はこのような構成に限定されるものでなく、他の公知の滑り支援機構を採用してもよい。また、床面に対して滑りを生じやすくする工夫を行ってもよい。

【0108】

図１８は、床面を低摩擦床とする変形例に関する説明図である。同図において、床面６００には低摩擦素材の床が敷設されている。このとき、低摩擦床の摩擦係数は、移動機構による移動を可能としつつも滑りが生じやすい程度に調整されている。

【0109】

このような構成によっても、より滑りが生じやすくなり移動ロボット５０において旋回が生じやすくなる。

【0110】

上述の実施形態においては、移動ロボットのステーションとの接触部及びローラは、移動ロボットの角に配置されていた。しかしながら、本発明はこのような構成に限定されない。

【0111】

図１９は、ローラ８１を角に設けない構成の変形例に関する説明図である。同図においては、移動ロボット８０の接触部たる一対のローラ８１は、その角ではなく、辺の途中に配置されている。

【0112】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記の実施形態は、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせ可能である。

【産業上の利用可能性】

【0113】

本発明は、ロボット等を製造する産業において利用可能である。

【符号の説明】

【0114】

１０ サーバ
３０ ステーション（第１の実施形態）
３１ ステーション側接触部
４０ ステーション（第２の実施形態）
４１ ステーション側接触部
４３ 第１ガイド部材
４５ 第２ガイド部材
５０ 移動ロボット
５１ 移動ロボット側接触部（ローラ）
５２ 移動機構
１００ 移動ロボットシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】