特許 7023009 自律走行ロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-10

(45)【発行日】2022-02-21

(54)【発明の名称】自律走行ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20220214BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20220214BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20220214BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 J

G01B11/00 A

G01S17/931

G05D1/02 L

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019541532

(86)(22)【出願日】2017-09-13

(86)【国際出願番号】 JP2017032970

(87)【国際公開番号】W WO2019053798

(87)【国際公開日】2019-03-21

【審査請求日】2020-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】517270798

【氏名又は名称】株式会社Ｄｏｏｇ

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100169753

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 幸子

(74)【代理人】

【識別番号】100174067

【弁理士】

【氏名又は名称】湯浅 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】松下 裕介

(72)【発明者】

【氏名】大島 章

(72)【発明者】

【氏名】城吉 宏泰

(72)【発明者】

【氏名】柄川 索

(72)【発明者】

【氏名】腰原 裕一

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１８５６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－５４０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２３９８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２４０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－６５４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】中里 祐介, 神原 誠之, 横矢 直和，"再帰性反射マーカと赤外線カメラを利用した位置同定手法"，電子情報通信学会２００４年総合大会講演論文集，2004年03月08日，p.304

【文献】中村 貴彦, 鈴木 聡，"レーザ測域センサの反射強度と反射マーカを併用した簡易的なＳＬＡＭの提案"，電気学会研究会資料 次世代産業システム研究会 ＩＩＳ－１２－０１０～０２１，日本，社団法人電気学会，2012年02月27日，p.55-p.60

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／０２

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０１Ｓ １７／９３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体に設けられる識別パターンと、
駆動機構を備える本体と、
前記本体に搭載され、識別パターンの方向および距離と、反射光の強度のパターンを検出する能動型光学センサと、
前記駆動機構を制御する制御装置と、
前記本体に連結および分離が可能な台車と、
を備えており、
前記台車は、後部に識別パターンを備えており、
前記制御装置は、
前記能動型光学センサにより検出された反射光の強度のパターンに基づいて識別パターンの種別を識別し、識別パターンの種別と方向および距離に基づいて追従走行制御もしくは接触回避走行制御を行い、
種別が同一の識別パターンを追従するように前記駆動機構を制御し、
識別された識別パターンの種別と方向および距離に基づいて、予め設定されたデータを参照して追従目標の方向および距離を取得し、
前記追従目標を追従するように前記駆動機構を制御し、
他の自律走行ロボットの台車の後部の識別パターンを検出して、台車の連結部を前記追従目標として追従するように前記駆動機構を制御する、
自律走行ロボットシステム。

【請求項2】

物体に設けられる識別パターンと、
駆動機構を備える本体と、
前記本体に搭載され、識別パターンの方向および距離と、反射光の強度のパターンを検出する能動型光学センサと、
前記駆動機構を制御する制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、
前記能動型光学センサにより検出された反射光の強度のパターンに基づいて識別パターンの種別を識別し、
識別された識別パターンの種別と前記能動型光学センサにより検出された識別パターンの回転角度および距離に基づいて、予め設定されたデータを参照して前記物体の干渉形状を取得し、
前記干渉形状との接触を回避するように前記駆動機構を制御する、
自律走行ロボットシステム。

【請求項3】

前記本体の後部に、後方に向けた識別パターンと前方に向けた識別パターンとが互いに異なるように設けられており、
前記制御装置は、他の自律走行ロボットに設けられた識別パターンを検出し、前記他の自律走行ロボットとの接触を回避するように前記駆動機構を制御する、
請求項２に記載の自律走行ロボットシステム。

【請求項4】

前記本体に連結および分離が可能な台車を備えており、
前記台車は、前部に識別パターンを備えており、
前記制御装置は、前記台車の識別パターンを検出した時には、前記台車と周囲物体の接触を回避するように前記駆動機構を制御する、
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の自律走行ロボットシステム。

【請求項5】

前記能動型光学センサは、走査型レーザセンサである、
請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の自律走行ロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は自律走行ロボットシステムに係り、詳しくは自律走行の信頼性および安全性を向上させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

倉庫や工場等の施設における物品の搬送手段として、人力の台車に代えて、センサで周囲の環境の情報を検出し、それに基づいて自動で走行する自律走行ロボットが採用されることが多くなっている。自律走行ロボットとしては、路面に貼り付けられた磁気テープと車体下面に取り付けられた磁気センサとにより、既定の走行経路に沿って走行する無人搬送車が公知である（特許文献１）。

【0003】

また、軌道に沿って走行する搬送台車の後部に再帰性反射部材を取り付け、前方を走行する搬送台車の再帰性反射部材からの反射光を光学式の測距装置によって検出し、前方の搬送台車との車間距離を算出して追突等を防ぐべく車速制御を行うものが公知である（特許文献２）。

【0004】

また、光学式センサを用いて人や物を検出し、人や物に対する追従走行と障害物に対する接触回避を行う自律走行ロボットが公知である（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－８６４５３号公報

【文献】特許第４４６１１９９号公報

【文献】ＷＯ２０１７／０５６３３４Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

自律走行ロボットは、周囲の物体を検出するために能動型光学センサの一種であるレーザセンサを用いているものが多い。能動型光学センサは、光を発光して物体からの反射光を検出するタイプの光学センサである。レーザセンサは、回転する鏡を用いてレーザ光のパルスを周囲に照射し、物体表面でレーザ光が反射して戻るまでの時間を計測することにより、物体表面までの方向と距離を点群として検出するものである。また、反射光の強度を検出することもできる。レーザセンサは、誤検出が少なく信頼性が高いが、レーザ光が通過する一つの平面上における物体の形状の情報しか得られないため、センサから得られる情報に基づいて物体の種別を正確に識別するのは難しい。また、物体の立体形状を得ることができない。

【0007】

このため、自律走行の信頼性および安全性に関して、下記の問題がある。
（１）周囲の物体の立体形状が得られないため、物体と自律走行ロボットが接触するか否かの正確な判定ができず、両者が接触する恐れがある。特に、レーザセンサを搭載する自律走行ロボットでは、センサの視野を妨げないようにするため、センサの高さにおける車体の断面形状を、他の高さの部分よりも小さくしている場合があるが、この場合、自律走行ロボットが、他の自律走行ロボットの大きさを実際よりも小さく認識し、ロボット同士が接触する可能性がある。
（２）レーザセンサで対象物を検出して追従走行している時に、他の物体が自律走行ロボットと対象物の間を横切る等によって、追従対象物を見失うと、再度追従対象物が見えた時に、同じものであると識別するのが難しく、追従走行を継続できない。
（３）本体と着脱可能な台車からなる牽引型自律走行ロボットがある。特に、自律走行ロボットが、牽引型自律走行ロボットを追従する場合、追従対象ロボットが旋回している時に、本体よりも台車が旋回円の内側を走行するため、追従対象ロボットの本体の軌道と、追従するロボットの軌道のずれが大きくなる。
（４）牽引型自律走行ロボットの場合、台車と周囲の障害物の接触を防止するため、台車の連結の有無によって走行軌道を変える必要があるが、本体に搭載されている走査型レーザセンサでは、台車の有無を認識するのが難しく、他の検出手段が必要になる。

【0008】

本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、比較的簡単で低コストの構成で、自律走行の信頼性と安全性を向上させた自律走行ロボットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の自律走行ロボットシステムは、物体に設けられる識別パターンと、駆動機構を備える本体と、本体に搭載され、識別パターンの方向および距離と反射光の強度のパターンとを検出する能動型光学センサと、駆動機構を制御する制御装置とを備えており、制御装置は、能動型光学センサにより検出された反射光の強度のパターンに基づいて識別パターンの種別を識別し、識別パターンの種別と方向および距離に基づいて追従走行制御もしくは接触回避走行制御を行う。

【0010】

好適には、識別パターンは、１ないし複数の高反射強度部を備えている。

【0011】

好適には、識別パターンの高反射強度部は、再帰性反射材により形成されている、

【0012】

好適には、能動型光学センサは、走査型レーザセンサである。

【0013】

好適には、制御装置は、種別が同一の識別パターンを追従するように駆動機構を制御する。

【0014】

好適には、制御装置は、識別された識別パターンの種別と方向および距離に基づいて、予め設定されたデータを参照して追従目標の方向および距離を取得し、追従目標を追従するように駆動機構を制御する。

【0015】

好適には、本体に連結および分離が可能な台車を備えており、台車は、後部に識別パターンを備えており、制御装置は、他の自律走行ロボットの台車の後部の識別パターンを検出して、台車の連結部を追従目標として追従するように駆動機構を制御する。

【0016】

好適には、制御装置は、識別された識別パターンの種別と方向および距離に基づいて、予め設定されたデータを参照して干渉形状を取得し、干渉形状との接触を回避するように駆動機構を制御する。

【0017】

好適には、本体の後部に、後方に向けた識別パターンと、前方に向けた識別パターンが設けられており、制御装置は、他の自律走行ロボットに設けられた識別パターンを検出し、他の自律走行ロボットとの接触を回避するように駆動機構を制御する。

【0018】

好適には、本体に連結および分離が可能な台車を備えており、台車は、前部に識別パターンを備えており、制御装置は、台車の識別パターンを検出した時には、台車と周囲物体の接触を回避するように駆動機構を制御する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、能動型光学センサを用いて周囲の物体に設けられた識別パターンを認識することによって、周囲の物体の種類を識別して自律走行を行うので、追従および障害物回避の信頼性および安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係る自律走行ロボットシステムの運用状態を示す側面図である。

【図2】自律走行ロボットの斜視図である。

【図3】自律走行ロボットの正面図である。

【図4】自律走行ロボットの側面図である。

【図5】操作部の詳細を示す平面図である。

【図6】操作者識別パターンが設けられたズボンの後面図である。

【図7】識別標識の識別パターンを示す全面図および後面図である。

【図8】制御装置の構成を示すブロック図である。

【図9】追従走行制御の手順を示すフローチャートである。

【図10】操作者と追従走行する自律走行ロボットとを示す平面図である。

【図11】牽引型自律走行ロボットと追従走行する自律走行ロボットとを示す平面図である。

【図12】牽引型自律走行ロボットと追従走行する自律走行ロボットの走行経路を示す平面図である。

【図13】接触回避制御の手順を示すフローチャートである。

【図14】レーザセンサの検出範囲と干渉形状とを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図１～図１４を参照して、本発明を荷物運搬用ロボットに適用した一実施形態を詳細に説明する。
［実施形態の構成］

【0022】

図１は、実施形態に係る自律走行ロボットシステムの運用状態を示す側面図である。図１では、２台の自律走行ロボット２０が倉庫の床面１上で運用されている。これら自律走行ロボット２０のうち、前方の１台は先導する操作者２に対して追従走行し、後方の１台は先行する自律走行ロボット２０に対して追従走行している。１台目は牽引型自律走行ロボットであり、本体４０が連結部４２で着脱可能に連結された台車４１を牽引している。本体４０は駆動機構を有し、自走する。台車４１は、自在キャスタ４８と固定キャスタ４９を有し、台車４１に牽引されて移動する。各自律走行ロボット２０の本体４０が備えるデッキ２７および台車４１には、倉庫内で搬送される物品５がそれぞれ搭載されている。なお、本明細書では「自律走行ロボット」の用語は、牽引台車を有するもの、および有しないものの総称として用いている。

【0023】

図２は、自律走行ロボットの斜視図である。
図３は、自律走行ロボットの正面図である。
図４は、自律走行ロボットの側面図である。
図５は、操作部の詳細を示す平面図である。
図６は、操作者識別パターンが設けられたズボンの後面図である。
図７は、識別標識の識別パターンを示す全面図および後面図である。
図８は、制御装置の構成を示すブロック図である。

【0024】

自律走行ロボット２０の本体４０は、図２～図４に示すように、鋼板、鋼管、アルミ押出材等から構成され、後端からリヤオーバハング部２１ａが延設された車体２１を備えている。車体２１は、駆動機構として、左右一対の電気モータ２９に接続された左右一対の駆動輪２２を後下部に有している。また、車体２１は、左右一対の自在キャスタ輪２３を前下部に有し、左右一対の転倒防止輪２４をリヤオーバハング部２１ａの後端に有している。車体２１の上部にはセンタコラム２５が立設される一方、リヤオーバハング部２１ａの後端には左右一対のリヤピラー２６が立設されている。センタコラム２５およびリヤピラー２６の上端には、物品の搭載に供される前後に長い長方形のデッキ２７が支承されている。

【0025】

センタコラム２５の前部には、能動型光学センサの一種である走査型レーザセンサ（以下、単にレーザセンサと記す）３５が取り付けられている。レーザセンサの高さは自律走行ロボットの大きさによって様々であるが、例えば３０ｃｍ程度である。レーザセンサ３５は、所定の範囲、例えば、正面からから斜め後方までを含む２７０度の範囲に水平にレーザ光を投射し、その反射光を受光して周囲の物体の位置・方向および反射光の強度を検出する。デッキ２７はセンタコラム２５とリヤピラー２６で支承しており、前部にピラーを設けていないため、レーザ光は遮られることがなく、正面から斜め後方までの視界を確保できる。

【0026】

デッキ２７の前端中央部には、ブラケット３１が取り付けられ、このブラケット３１の上部に操作部３２が固定されている。操作部３２は、図５に示す追従走行ボタン６１、自動走行ボタン６２、停止ボタン６３と、前後左右に傾けることができるジョイスティック３３とを上部に備えている。

【0027】

操作者２が履くズボン３の裾には、図６に示すように、帯状の高反射強度部を有する識別パターン７１が前後に一対ずつ設けられている。自律走行ロボット２０の後部には、矩形板状の識別標識３７が取り付けられており、図７（ａ），（ｂ）に示ように、帯状の高反射強度部を有する識別パターン３８と３９が、前後両面に各々設けられている。同様に、牽引型自律走行ロボットの台車４１の後部には識別標識４３が取り付けられており、図７（ｃ）に示すように、後方に向けて識別パターン４４が設けられている。

【0028】

上記の高反射強度部は、再帰性反射材を用いて作られている。再帰性反射材は、例えば、ガラスビーズをテープに塗布した物であり、入射光を入射した方向に高い反射率で反射する特性を有する。このため、レーザセンサのような能動型光学センサによって再帰性反射材で形成されたパターンを検出する場合、センサが再帰性反射材に向けて放出した光は、高い反射率でセンサに戻り、他の方向から入射する外乱光はセンサに向かわないため、外乱光の影響を受けずにパターンを検出できる。上記の再帰性反射材の帯の本数、幅、間隔は任意であるが、反射光強度のパターンを区別できるように、種別ごとに各々の本数、幅、間隔を変えている。

【0029】

図８は、自律走行ロボット２０の制御システムの構成を示すブロック図である。車体２１の内部には、電気モータを制御して自律走行ロボット２０を自律走行させる制御装置４５が搭載されている。制御装置４５には、レーザセンサ３５、操作部３２、電気モータ２９が接続されている。制御装置４５は、入出力装置、演算装置、および制御プログラムを格納した記憶装置を備える制御用コンピュータであり、レーザセンサ３５から得られるデータを用いて、周囲の物体の位置、形状の検出および、識別パターン３８，３９，７１の認識を行い、それに基づいて、ロボットが周囲の物体と接触せずに、人・物への追従走行、および予め決められた経路に沿った自動走行ができるように、電気モータを制御する。

【0030】

操作者２が追従走行ボタン６１を押すと、自律走行ロボット２０は、前方にいる人もしくは物に追従して走行する。操作者２が自動走行ボタン６２を押すと、自律走行ロボット２０は、予め決められた経路に沿って走行する。操作者２が停止ボタン６３を押すと、自律走行ロボット２０は、走行を停止する。ジョイスティック３３は、自律走行ロボット２０を補助的に手動操作する際に用いるものであり、操作者２がジョイスティック３３を前後左右に傾けると、自律走行ロボット２０は、前後移動および左右旋回を行う。
［実施形態の作用］

【0031】

以下、図９～図１４を参照し、本実施形態の作用を説明する。
図９は、追従走行制御の手順を示すフローチャートである。
図１０は、操作者と追従走行する自律走行ロボットとを示す平面図である。
図１１は、牽引型自律走行ロボットと追従走行する自律走行ロボットとを示す平面図である。
図１２は、牽引型自律走行ロボットと追従走行する自律走行ロボットの走行経路を示す平面図である。
図１３は、接触回避制御の手順を示すフローチャートである。
図１４は、レーザセンサの検出範囲と干渉形状とを示す平面図である。
（追従制御）

【0032】

自律走行ロボット２０を操作者２に追従走行させる場合、操作者２は、自律走行ロボット２０の前に立ち、操作部３２の追従走行ボタン６１を押す。追従走行ボタン６１が押されると、制御装置４５は、図９のフローチャートにその手順を示す追従制御を実行する。

【0033】

追従制御を開始した制御装置４５は、図９のステップＳ１でレーザセンサ３５の出力データから前方の物体の識別パターンを検出・識別し、識別パターンの種別を記憶する。識別パターンの識別は、レーザセンサ３５から得られる方向、距離、反射光強度の情報から、反射光が強い部分の幅と数を求め、予め登録されたデータと比較することにより行う。人を追従する場合は、制御装置４５は操作者２のズボン３に設けられている識別パターン７１を検出する。ステップＳ２では、レーザセンサ３５の視野内に識別パターンが検出されたか否かを判定し、検出されなかった場合は、ステップＳ１３へ進み、追従走行を開始せずに停止する。

【0034】

ステップＳ３では、検出した識別パターンの距離８１、方向８２を検出し、それを追従目標とする。なお、人を追従する場合、ズボン３の両足の識別パターン７１が検出された場合は、両足の中間点を追従目標とする。ステップＳ４，Ｓ５は、牽引型自律走行ロボットを追従する時に追従目標を補正する手順であり、後述する。ステップＳ６では、追従目標の距離および方向に従って、電気モータ２９を制御し、自律走行ロボット２０を追従目標に対して追従走行させる。図１０は、人に追従する場合を示している。追従走行は、追従目標までの距離８１に応じて、距離が近い場合は減速、距離が遠い場合は増速し、識別パターンの方向８２に応じて識別パターンの方に旋回させることによって行う。

【0035】

ステップＳ７では、停止ボタン６３が押されたかどうかを確認し、停止ボタンが押された場合には、ステップＳ１３へ進み、追従走行を中断して自律走行ロボット２０を停止させる。

【0036】

ステップＳ８では、次の制御周期のために、識別パターンを再度検出する。ステップＳ９では、記憶している追従対象の識別パターンの種別と同種別の識別パターンの検出に成功したか否かを判定し、検出に成功した場合は、ステップＳ３から繰り返す。

【0037】

先導する操作者２との間を他の人や自律走行ロボット２０等が横切ると、レーザセンサ３５の視界が遮られ、識別パターンの検出に失敗する。この場合は、ステップＳ１０が実行され、再度識別パターンの検出を行う。ステップＳ１１では、同じ種別の識別パターンの検出に成功したか否かを判定し、成功した場合は、ステップＳ３に戻り、追従を再開する。識別パターンの種別を記憶しているため、一旦見失っても、再度同じ種別の識別パターンがセンサの視界に入れば、追従を再開することができる。この時に、自律走行ロボットなど、他の識別パターンを持つ物体が視野に入っても、記憶している追従対象と識別パターンの種別が異なるため、他の物体を誤って追従することを防止できる。

【0038】

追従対象と同じ種別の識別パターンが検出できない場合は、ステップＳ１２において最後に検出を成功した時からの経過時間を検査し、所定の時間（例えば５秒間）以内ならば、ステップＳ１０から繰り返す。所定の時間を超えていたら、ステップＳ１３に進み、走行を中断して停止する。
（自律走行ロボットに対する追従制御）

【0039】

自律走行ロボット２０を他の自律走行ロボットの後に置いた状態、すなわち、自律走行ロボット２０の正面に他の自律走行ロボットの後部を対向させた状態で、操作者２が追従走行ボタン６１を押すと、制御装置４５は、上記と同様に、図９の手順で追従走行を行う。この場合は、制御装置４５は、操作者２の代わりに他の自律走行ロボットの後部の識別パターン３９を検出し、他の自律走行ロボットに追従して走行する。追従走行中に操作者２が自律走行ロボット２０の前を横切り、操作者の識別パターン７１がレーザセンサ３５の視界に入っても、反射光強度のパターンが異なるため、操作者と追従対象の自律走行ロボットを誤認することがなく、再度追従対象の自律走行ロボットの識別パターン３９がレーザセンサ３５の視界に入れば、追従走行を継続することができる。
（台車に対する追従制御）

【0040】

牽引型自律走行ロボットの台車４１に対して、自律走行ロボット２０を追従走行させる場合、制御装置４５は、上記、図９と同様の手順で追従制御を行うが、この場合は、ステップＳ４において、台車の後部に設置された識別パターンにより、追従対象が牽引型自律走行ロボットであると判定され、ステップＳ５が実行される。

【0041】

ステップＳ５では、図１１に示すように、レーザセンサ３５で検出された台車４１後部の識別パターン４４までの距離８１、方向８２と識別パターンの回転角度８３から、予め登録された台車の形状データを参照して、本体４０と台車４１を連結させる連結部４２までの距離８４と方向８５を算出し、それを追従目標とする。

【0042】

この制御の効果を、図１１を用いて説明する。牽引型自律走行ロボットの本体４０が旋回走行する時、連結されている台車４１は本体４０の走行経路８６よりも内側の経路８７を走行する。旋回している物体を追従している自律走行ロボットは、追従対象よりも内側の経路を走行する特性があるため、自律走行ロボット２０が台車４１の後部に設けられた識別パターン４４を対象として追従走行すると、自律走行ロボット２０は台車４１の経路８７よりもさらに内側の経路を走行する。このため、自律走行ロボットシステムの運用に広い場所が要求される。一方、上記の図９の制御手順によれば、自律走行ロボット２０は連結部４２を目標として追従走行するので、本体４０の走行経路８６に近い経路を走行する。このため、より狭い場所で運用できるようになる。
（接触回避制御）

【0043】

制御装置４５は、追従対象以外の物体、すなわち障害物を検出して、障害物と自律走行ロボット２０が接近し、接触する恐れがある場合には、自律走行ロボット２０を減速させ、障害物から離れる方向に旋回させることにより、接触を防止する接触回避制御を備えている。特に、物体に識別パターンが設けられている場合には、物体と自律走行ロボット２０の接触可能性をより正確に判定して、より確実に接触を防止することができる。なお、本機能は、追従走行、自動走行、手動走行のいずれの場合にも有効にできる。

【0044】

図１２のフローチャートを用いて、接触回避の手順を示す。図１３は、接触回避手順を説明するための例であり、ここでは、自律走行ロボット２０の前方に、他の自律走行ロボット２０ａと柱９８が存在している。自律走行ロボット２０ａは、自律走行ロボット２０に向かって走行しており、前面の識別パターン３８が自律走行ロボット２０のレーザセンサ３５の視界に入っている。

【0045】

制御装置４５は、まず、ステップＳ２１で、レーザセンサ３５から、センサの検出範囲９０中にある周囲の物体に関する周囲物体データを取得する。周囲物体データは、レーザセンサ３５によって検出された物体表面の点群の距離および方向のリストである。レーザセンサでは、物体表面のうち、センサから見通せる部分、すなわち、他の物体や物体自体で隠されない部分が検出される。図１３の例では、他の自律走行ロボット２０ａと柱９８が存在するが、レーザセンサ３５では、太線で示した部分が検出される。

【0046】

次に、制御装置４５はステップＳ２２で追従走行中か否かを判定し、追従走行中の場合はステップＳ２３で周囲物体データから追従対象物の点群を除き、以降、これを障害物位置データとして用いる。障害物となる物体としては、例えば、追従対象以外の人やロボット等の移動する物体、および、壁、柱、棚などの移動しない物体がある。追従対象部を障害物から除く理由は、追従対象部を障害物と認識して接触を回避しようとすることにより、スムースな追従ができなくなるのを防止するためである。

【0047】

ステップＳ２４では、制御装置４５はレーザセンサ３５のデータから、検出範囲９０の中にある識別パターンの種類、距離９１、方向９２、および識別パターンの回転角度９３を検出する。ステップＳ２５では、制御装置４５は、識別パターンの種類に基づいて、予め登録されたデータを参照して、識別パターンが設けられている物体の干渉形状を取得する。ステップＳ２６では、干渉形状の中の識別パターンに相当する部分の位置、距離、角度と、検出した識別パターンの距離９１、方向９２、回転角度９３を一致させるように、干渉形状を移動・回転し、障害物データに干渉形状の点群を追加する。
ここで、干渉形状とは、物体のうち、レーザセンサ３５で検出されない部分も含めて、自律走行ロボットと接触する可能性のある部分を上面図に投影した形状を指す。図１３の例では、自律走行ロボット２０ａの識別パターン３８の一部が検出され、距離９１、方向９２、回転角度９３が検出される。識別パターンの種別の認識は、パターンの一部からでも可能であるので、識別パターンが自律走行ロボットの物であることが認識され、自律走行ロボットの干渉形状が障害物データに追加される。この場合、干渉形状は、図に示した自律走行ロボット２０ａの外形に一致する。

【0048】

ステップＳ２７では、制御装置４５は接触判定領域９７の中に障害物データが存在するか否か、すなわち接触可能性の有無を調べ、接触可能性がある場合は、ステップＳ２８で接触を回避するように電気モータ２９を制御する。接触判定領域９７は、自律走行ロボット２０が走行する予定の方向に向けた所定の幅の領域である。接触判定領域の幅は、自律走行ロボット２０の幅に余裕を加えたものである。検出された障害物までの距離に応じて自律走行ロボット２０を減速させ、かつ、現在の進行方向に対して、右側または左側の障害物が少ない方に旋回させることによって、障害物回避を行う。

【0049】

以下、上記の障害物回避手順の効果を説明する。自律走行ロボットは、レーザセンサの視野を広く確保するため、図３に示すように、レーザセンサの高さの部分に空間を設けている。このため、自律走行ロボットに搭載されたレーザセンサで、他の自律走行ロボットを観測すると、図１３に太線で示したように、自律走行ロボット２０ａの外形よりも、小さい形状が検出される。これを観測形状と呼ぶ。自律走行ロボットは、荷台など、レーザセンサと異なる高さにも構造を持つので、観測形状を用いて障害物回避を行うと、障害物と接触する恐れがある。接触可能性を正確に判断するには、他の高さの部分も合わせた外形形状を用いる必要がある。これを、干渉形状と呼ぶ。上記の接触回避手順では、識別パターンを用いて物体の種類を認識し、それに基づいて干渉形状の情報を取得して障害物データに加え、それに基づいて接触回避を行っているので、自律走行ロボットのように観測形状が干渉形状よりも小さい物体であっても、接触を防止することができる。

【0050】

上記の方法は、自律走行ロボット２０に対する接触回避に限らず、レーザセンサの高さ以外に部品がある様々な物体との接触回避に適用できる。例えば、机は上面の天板よりも内側に脚部を有するので、自律走行ロボット２０の周囲に机がある場合、レーザセンサでは、脚部のみが検出され、天板と自律走行ロボット２０が接触する恐れがあるが、机に識別パターンを設ければ、接触を防止できる。また、フォークリフトは、空荷の時は荷物の昇降に用いる爪部を下げて走行するので、自律走行ロボット２０の周囲をフォークリフトが走行している場合、レーザセンサでは爪部が検出できず、爪部と自律走行ロボットが接触する恐れがあるが、フォークリフトに識別パターンを設ければ、接触を防止できる。
（牽引台車検出）

【0051】

識別パターンは、牽引型自律走行ロボットにおいて、台車の有無を検出するために使用することもできる。図１４に示すように、台車４１の前方の両端に識別パターン６９を設ける。本体４０に搭載されたレーザセンサ３５は斜め後方までの視野を有するため、台車４１の幅が比較的大きく、かつ旋回中ならば、識別パターン６９を検出することができ、台車の有無と、本体に対する台車４１の角度９６を検出することができる。この情報を用いて、台車が存在する場合には、障害物回避における接触判定領域の幅を広げることにより、台車と障害物の接触を防止することができる。台車が存在しない場合には、接触判定領域の幅を通常に戻すことにより、狭い場所でも走行することが可能になる。

【0052】

以上で具体的な実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限られるものではない。例えば、追従走行は、人や自律走行ロボットを追従する以外にも、他の自走台車、フォークリフト、ロボットなど、様々な物体を追従することができる。また、上記実施形態では本発明を、倉庫や工場等において、物品の搬送に用いられる自律走行ロボットに適用したものであるが、空港、公園などで運用される乗用ロボット等にも適用可能である。能動型光学センサとして、走査型レーザセンサの代わりに、投光器を有して、反射光の強度を検出できるカメラやステレオカメラを用いることもできる。その他、各処理の具体的手順をはじめ、各識別パターンの具体的形状や配置等についても適宜変更能である。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明の自律走行ロボットは、倉庫や工場等の施設における物品の搬送に効果的に利用できる。

【符号の説明】

【0054】

２ 操作者
３ ズボン
２０ 自律走行ロボット
３２ 操作部
３５ レーザセンサ
３７ 識別標識
３８ 前面識別パターン
３９ 後面識別パターン
４０ 本体
４１ 台車
４２ 連結部
４３ 台車識別標識
４４ 台車識別パターン
７１ 操作者識別パターン

【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】