特開 2024-168615 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】P2024168615

(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 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085450

(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

5H301CC03

5H301CC06

5H301CC10

5H301GG08

5H301GG09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】簡易な構成により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。
【解決手段】床面上を移動する移動機構を備えた、移動ロボットと、いずれかの側面に前記移動ロボットと接触する接触部と、前記接触部に接触した前記移動ロボットの位置を変える変位機構と、を備え、前記移動ロボットと所定の結合姿勢で結合される、ステーションと、前記移動ロボットを制御する、移動ロボット制御部と、前記ステーションを制御する、ステーション制御部と、を備えたロボットシステムであって、前記ステーション制御部は、前記移動ロボットの移動により前記移動ロボットが前記ステーションの前記接触部と接触した場合、前記変位機構を動作させることにより、前記移動ロボットを前記移動機構が動作した状態で変位させ、それにより、前記移動ロボットと前記ステーションとを前記結合姿勢とする、ロボットシステムが提供される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

床面上を移動する移動機構を備えた、移動ロボットと、
いずれかの側面に前記移動ロボットと接触する接触部と、前記接触部に接触した前記移動ロボットの位置を変える変位機構と、を備え、前記移動ロボットと所定の結合姿勢で結合される、ステーションと、
前記移動ロボットを制御する、移動ロボット制御部と、
前記ステーションを制御する、ステーション制御部と、を備えたロボットシステムであって、
前記ステーション制御部は、前記移動ロボットの移動により前記移動ロボットが前記ステーションの前記接触部と接触した場合、前記変位機構を動作させることにより、記移動ロボットを前記移動機構が動作した状態で変位させ、それにより、前記移動ロボットと前記ステーションとを前記結合姿勢とする、ロボットシステム。

【請求項2】

前記変位機構は、前記接触部を挟むように前記側面に配置された挟持機構である、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記挟持機構は、グリッパである、請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記グリッパは直動機構により開閉する、請求項３に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記グリッパは２つの爪を有し、各前記爪は連動して開閉する、請求項３に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記グリッパは、２つの爪を有し、一方の前記爪は固定され他方の前記爪のみ動作する、請求項３に記載のロボットシステム。

【請求項7】

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8】

前記移動ロボットの角にはローラが配置されている、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項9】

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10】

前記支持機構は、１又は複数のキャスタである、請求項９に記載のロボットシステム。

【請求項11】

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12】

前記移動ロボット及び／又は前記ステーションには、前記移動ロボットが前記ステーションの接触部に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13】

床面上を移動する移動機構を備えた、移動ロボットと、
いずれかの側面に前記移動ロボットと接触する接触部と、前記接触部に接触した前記移動ロボットの位置を変える変位機構と、を備え、前記移動ロボットと所定の結合姿勢で結合される、ステーションと、
前記移動ロボットを制御する、移動ロボット制御部と、
前記ステーションを制御する、ステーション制御部と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、
前記ステーション制御部は、
前記移動ロボットの移動により前記移動ロボットが前記ステーションの前記接触部と接触した場合、前記変位機構を動作させることにより、記移動ロボットを前記移動機構が動作した状態で変位させ、それにより、前記移動ロボットと前記ステーションとを前記結合姿勢とするステップ、を実行する、ロボットシステムの制御方法。

【請求項14】

床面上を移動する移動機構を備えた、移動ロボットと、
いずれかの側面に前記移動ロボットと接触する接触部と、前記接触部に接触した前記移動ロボットの位置を変える変位機構と、を備え、前記移動ロボットと所定の結合姿勢で結合される、ステーションと、
前記移動ロボットを制御する、移動ロボット制御部と、
前記ステーションを制御する、ステーション制御部と、を備えたロボットシステムの制御プログラムであって、
前記ステーション制御部において、
前記移動ロボットの移動により前記移動ロボットが前記ステーションの前記接触部と接触した場合、前記変位機構を動作させることにより、記移動ロボットを前記移動機構が動作した状態で変位させ、それにより、前記移動ロボットと前記ステーションとを前記結合姿勢とするステップ、を実行する、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、簡易な構成により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、床面上を移動する移動機構を備えた、移動ロボットと、いずれかの側面に前記移動ロボットと接触する接触部と、前記接触部に接触した前記移動ロボットの位置を変える変位機構と、を備え、前記移動ロボットと所定の結合姿勢で結合される、ステーションと、前記移動ロボットを制御する、移動ロボット制御部と、前記ステーションを制御する、ステーション制御部と、を備えたロボットシステムであって、前記ステーション制御部は、前記移動ロボットの移動により前記移動ロボットが前記ステーションの前記接触部と接触した場合、前記変位機構を動作させることにより、記移動ロボットを前記移動機構が動作した状態で変位させ、それにより、前記移動ロボットと前記ステーションとを前記結合姿勢とする。

【0009】

このような構成によれば、移動ロボットの移動機構と床面の間の動摩擦と、ステーションの変位機構により小さな力で移動ロボットを変位させて所定の結合姿勢とすることができる。これにより、簡易な構成により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】

前記変位機構は、前記接触部を挟むように前記側面に配置された挟持機構であってもよい。

【0011】

このような構成によれば、接触部へと接触した移動ロボットを外側から内側へと変位させることができ、簡易な構成で高精度な位置決めを行うことができる。

【0012】

前記挟持機構は、グリッパであってもよい。

【0013】

このような構成によれば、グリッパにより移動ロボットを変位させることができ、簡易な構成で高精度な位置決めを行うことができる。

【0014】

前記グリッパは直動機構により開閉する、ものであってもよい。

【0015】

このような構成によれば、直動機構により効率的に高精度な位置決めを行うことができる。

【0016】

前記グリッパは２つの爪を有し、各前記爪は連動して開閉する、ものであってもよい。

【0017】

このような構成によれば、簡易な構成で２つの爪の間の所定位置に移動ロボットを移動させて位置決めを行うことができる。

【0018】

前記グリッパは、２つの爪を有し、一方の前記爪は固定され他方の前記爪のみ動作する、ものであってもよい。

【0019】

このような構成によれば、動力伝達機構を簡素化できると共に、一方の固定爪に寄せるようにして移動ロボットを移動させて位置決めを行うことができる。

【0020】

前記移動機構は差動二輪であってもよい。

【0021】

このような構成によれば、比較的簡易な移動機構である差動二輪を用いつつ高精度にステーションと移動ロボットとの間の位置決めを行うことができる。

【0022】

前記移動ロボットの角にはローラが配置されている、ものであってもよい。

【0023】

このような構成によれば、接触部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破損を防止することができる。

【0024】

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。

【0025】

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の変位が容易となる。

【0026】

前記支持機構は、１又は複数のキャスタであってもよい。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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の変位が容易となる。

【0030】

前記移動ロボット及び／又は前記ステーションには、前記移動ロボットが前記ステーションの接触部に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。

【0031】

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。

【0032】

別の角度から見た本発明は、方法であって、床面上を移動する移動機構を備えた、移動ロボットと、いずれかの側面に前記移動ロボットと接触する接触部と、前記接触部に接触した前記移動ロボットの位置を変える変位機構と、を備え、前記移動ロボットと所定の結合姿勢で結合される、ステーションと、前記移動ロボットを制御する、移動ロボット制御部と、前記ステーションを制御する、ステーション制御部と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、前記ステーション制御部は、前記移動ロボットの移動により前記移動ロボットが前記ステーションの前記接触部と接触した場合、前記変位機構を動作させることにより、記移動ロボットを前記移動機構が動作した状態で変位させ、それにより、前記移動ロボットと前記ステーションとを前記結合姿勢とするステップ、を実行する。

【0033】

別の角度から見た本発明は、プログラムであって、床面上を移動する移動機構を備えた、移動ロボットと、いずれかの側面に前記移動ロボットと接触する接触部と、前記接触部に接触した前記移動ロボットの位置を変える変位機構と、を備え、前記移動ロボットと所定の結合姿勢で結合される、ステーションと、前記移動ロボットを制御する、移動ロボット制御部と、前記ステーションを制御する、ステーション制御部と、を備えたロボットシステムの制御プログラムであって、前記ステーション制御部において、前記移動ロボットの移動により前記移動ロボットが前記ステーションの前記接触部と接触した場合、前記変位機構を動作させることにより、記移動ロボットを前記移動機構が動作した状態で変位させ、それにより、前記移動ロボットと前記ステーションとを前記結合姿勢とするステップ、を実行する。

【発明の効果】

【0034】

本発明によれば、簡易な構成により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】

【0035】

【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、ステーションのハードウェア構成に関する説明図である。

【図6】図６は、移動ロボットのハードウェア構成に関する説明図である。

【図7】図７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8】図８は、ステーションの動作フローチャートである。

【図9】図９は、ステーションへと向けて移動中の移動ロボットを平面視した模式図である。

【図10】図１０は、１つのローラがステーションの接触部と接触した場合の移動ロボットを平面視した模式図である。

【図11】図１１は、移動ロボットの移動方向前面の一対のローラが一対の接触部にそれぞれ接触した場合を平面視した模式図である。

【図12】図１２は、移動ロボットのステーションへの接触角度に関して説明する模式図（その１）である。

【図13】図１３は、移動ロボットのステーションへの接触角度に関して説明する模式図（その２）である。

【図14】図１４は、移動ロボットとステーションとの間の位置合わせが完了した状態を示す模式図である。

【図15】図１５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。

【図16】図１６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17】図１７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】

【0036】

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。

【0037】

（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。

【0038】

（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。

【0039】

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又は処理を行う。所定の作業又は処理とは、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、サーバ１０から取得した移動経路に基づいて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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

各接触部３１の近傍、本実施形態においては接触部３１の左右の端には、接触部３１を挟むように挟持機構であるグリッパを構成する一対の爪３２（３２ａ、３２ｂ）がそれぞれ配置される。後述するように、このグリッパの爪３２が連動して互いに平行に開閉することによって、移動ロボット５０がステーション３０側面に平行な方向に変位させられて位置決めされる。

【0043】

このような構成によれば、接触部３１へと接触した移動ロボット５０を外側から内側へと変位させることができ、簡易な構成で高精度な位置決めを行うことができる。特に、グリッパを採用していることで、簡易な構成で２つの爪３２の間の所定位置に移動ロボットを移動させて位置決めを行うことができる。また、連動していることで効率的に変位させることができる。

【0044】

なお、本実施形態においては、２つの爪３２は連動して動作するものの、本発明はそのような構成に限定されない。従って、例えば、他の個数の爪３２を採用してもよい。また、一方の爪を固定とし、他方の爪のみを開閉させる構成としてもよい。

【0045】

一方の爪のみを動作させる構成によれば、動力伝達機構を簡素化できると共に、一方の固定爪に寄せるようにして移動ロボットを移動させて位置決めを行うことができる。

【0046】

また、変位機構の例として、本実施形態においては挟持機構、特に一対の爪から成るグリッパを示すものの、このような構成に限定されない。従って、移動ロボット５０を変位させる他の機構を採用してもよい。

【0047】

各接触部３１の移動ロボット５０との接触面には接触検出センサ（不図示）が備えられている。これにより、ステーション３０は移動ロボット５０との接触を検出することができる。接触検出センサは、本実施形態においては、圧力検出センサであるが、このような構成に限定されず他の種々のセンサを採用することもできる。また、ステーション３０と移動ロボット５０との間の接触を検出できる構成であればどのような構成を採用してもよい。

【0048】

各爪３２の内側には、爪と物体との接触を検出する爪接触検出センサ（不図示）が備えらえている。これにより、各爪３２に対して移動ロボット５０が接触したか否かを検出することができる。接触検出センサは、本実施形態においては、圧力検出センサであるが、このような構成に限定されず他の種々のセンサを採用することもできる。また、ステーション３０の爪３２と移動ロボット５０との接触を検出できる構成であればどのような構成を採用してもよい。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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が接触し、かつ、グリッパの爪３２が閉じることにより定義される位置に移動ロボット５０が配置されることで、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。

【0055】

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（接触部５１））を移動ロボット側接触部、と称呼してもよい。

【0056】

図５は、ステーション３０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、ステーション３０は、制御部３０１、記憶部３０２、通信部３０３、グリッパ制御部３０５、センサ入力部３０６、及びＩ／Ｏ部３０７を備え、それらは互いにバスを介して接続されている。

【0057】

制御部３０１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３０２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３０３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。

【0058】

グリッパ制御部３０５は、ステーション３０のグリッパの爪３２を制御する処理を行う。センサ入力部３０６は、ステーション３０に備えられた接触検出センサ、爪接触検出センサ等の各種のセンサからの情報を受け付けて制御部３０１等に提供する処理を行う。Ｉ／Ｏ部３０７は、外部装置が取り付けられたときに入出力処理を行う。

【0059】

図６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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

サーバ１０は、ＰＣ等の情報処理装置で成り、同様に、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。

【0063】

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。

【0064】

（１．２ システムの動作）
図７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）。

【0065】

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。

【0066】

後述するように、ステーション３０は、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をサーバ１０へと送信する（Ｓ２７）。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。移動ロボット５０は、ステーション３０の接触部３１に接触してから結合完了信号を受信するまで、直進動作を行うよう制御される。

【0067】

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。

【0068】

図８は、ステーション３０の動作フローチャートである。処理が開始すると、ステーション３０のセンサ入力部３０６は、接触部３１に備えられた各接触検出センサからセンサ情報を取得し（Ｓ２１）、所定の接触条件を満たすか判定する（Ｓ２２）。所定の接触条件とは、本実施形態においては、ステーション３０の一対の接触部３１が移動ロボット５０の一対の接触部５１と接触することである。ステーション３０と移動ロボット５０とが所定の接触条件で接触していないと判定される場合（Ｓ２２ＮＯ）、ステーション３０は、センサ情報取得処理（Ｓ２１）を繰り返す。

【0069】

図９は、ステーション３０へと向けて移動中の移動ロボット５０を平面視した模式図である。同図の状態にあっては、ステーション３０の接触部３１において接触が検出されないため、センサ情報の取得処理（Ｓ２１）が繰り返される（Ｓ２２ＮＯ）。

【0070】

図１０は、１つのローラ５１がステーション３０の接触部３１と接触した場合の移動ロボット５０を平面視した模式図である。同図の状態にあっては、一方の接触部３１においてローラ５１との接触が検出されるものの、未だ両方の接触部３１における接触は検出されていない。従って、やはりこの場合もセンサ情報の取得処理（Ｓ２１）が繰り返される（Ｓ２２ＮＯ）。

【0071】

一方、判定の結果、ステーション３０と移動ロボット５０とが所定の接触条件で接触していると判定される場合（Ｓ２２ＹＥＳ）、ステーション３０は、グリッパ制御処理を実行する（Ｓ２３）。グリッパ制御処理とは、本実施形態においては、グリッパの各爪３２を連動させて所定量閉じる処理である。

【0072】

図１１は、移動ロボット５０の移動方向前面の一対のローラ５１が一対の接触部３１にそれぞれ接触した場合を平面視した模式図である。同図の状態にあっては、両方の接触部３１におけるローラ５１との接触が検出されるため（Ｓ２２ＹＥＳ）、ステーション３０は、グリッパ制御処理を開始する（Ｓ２３）。

【0073】

なお、このとき、移動ロボット５０は、所定の角度条件でステーション３０へと接触するよう制御される。

【0074】

図１２は、移動ロボット５０のステーション３０への接触角度に関して説明する模式図である。同図の例にあっては、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に接触した瞬間が描かれている。

【0075】

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を接触させる。移動ロボット５０は、この接触の後も終了信号を受信するまで両輪を稼働させて直進動作を継続するよう制御される。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

図１３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。

【0079】

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（図１１参照）。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。

【0080】

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。

【0081】

一方、図１３（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。

【0082】

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。

【0083】

図８に戻り、グリッパ制御処理の後、ステーション３０は、爪接触検出センサからセンサ情報を取得する処理を行う（Ｓ２５）。その後、ステーション３０は、取得したセンサ情報が所定のグリッパ停止条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２６）。所定のグリッパ停止条件とは、本実施形態においては、両方の爪３２が移動ロボット５０と接触したか否か、すなわち、２つの爪３２で移動ロボット５０を挟持した状態となっているか否かである。

【0084】

判定の結果、グリッパ停止条件を満たさない場合（Ｓ２６ＮＯ）、再度一連の処理を実行する（Ｓ２３～Ｓ２６）。一方、判定の結果、グリッパ停止条件を満たす場合（Ｓ２６ＹＥＳ）、すなわち、ステーション３０のグリッパの両爪３２が移動ロボット５０と接触したと判定された場合、ステーション３０は、グリッパ停止処理を行う（Ｓ２７）。これにより、移動ロボット５０とステーション３０との間の位置合わせが完了する。

【0085】

図１４は、移動ロボット５０とステーション３０との間の位置合わせが完了した状態（結合姿勢）を示す模式図である。同図から明らかな通り、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へと接触した後、移動ロボット５０は、その側面から爪３２に押されてステーション３０側面に平行な方向に平行移動する。前述の通り、このとき、移動ロボット５０の車輪は常に直進動作を行っている。

【0086】

グリッパ停止処理の後、ステーション３０は、移動ロボット５０とステーション３０との間の位置合わせ又は結合が完了したことを示す信号を通信によりサーバ１０へと送信する（Ｓ２８）。この結合完了信号を受信すると、サーバ１０は、移動ロボット５０へと結合完了信号を送信する。この結合完了信号を受信して、移動ロボット５０は、移動制御処理を終了する。

【0087】

このような構成によれば、移動ロボット５０の移動機構５２と床面との間に動摩擦が生じるため、ステーションの変位機構（グリッパ）により小さな力で移動ロボット５０を変位させることができる。これにより、簡易な構成により移動ロボット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。

【0088】

（２．変形例）
本発明は、様々に変形して実施することができる。

【0089】

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。

【0090】

図１５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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

図１６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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

図１７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。

【0097】

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】

【0098】

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】

【0099】

１０ サーバ
３０ ステーション
３１ ステーション側接触部
３２ 爪
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】