ホーム > 特許ランキング > 日本電産シンポ株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2022-09-05
(45)【発行日】2022-09-13
(54)【発明の名称】管理装置および移動体システム
(51)【国際特許分類】
G05D 1/02 20200101AFI20220906BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 S
G05D1/02 P
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019543708
(86)(22)【出願日】2018-09-20
(86)【国際出願番号】 JP2018034905
(87)【国際公開番号】W WO2019059307
(87)【国際公開日】2019-03-28
【審査請求日】2021-09-02
(31)【優先権主張番号】P 2017183531
(32)【優先日】2017-09-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000107147
【氏名又は名称】日本電産シンポ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101683
【弁理士】
【氏名又は名称】奥田 誠司
(74)【代理人】
【識別番号】100138689
【弁理士】
【氏名又は名称】梶原 慶
(74)【代理人】
【識別番号】100135703
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 英隆
(74)【代理人】
【識別番号】100188813
【弁理士】
【氏名又は名称】川喜田 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100202197
【弁理士】
【氏名又は名称】村瀬 成康
(72)【発明者】
【氏名】市川 明男
【審査官】影山 直洋
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２３１６９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１３０１２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２５９１３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
自律移動可能な複数の移動体の運行を管理する管理装置であって、前記複数の移動体の各々と通信する第１通信回路と、
前記複数の移動体の各々の運行経路を決定し、前記第１通信回路を介して、前記運行経路を示す信号を前記複数の移動体の各々に送信する第１制御回路と、
を備え、
前記複数の移動体の各々は、
前記第１通信回路と通信する第２通信回路と、
障害物を検知する少なくとも１つのセンサと、
前記第１制御回路によって決定された前記運行経路に従って前記移動体を移動させる第２制御回路であって、前記センサによって障害物が検知されたとき、前記移動体に前記障害物を回避させ、前記障害物の存在を示す信号を前記第２通信回路を介して送信する第２制御回路と、
を備え、
前記第１制御回路は、
前記複数の移動体のいずれかから、前記障害物の存在を示す前記信号が送信されたとき、
前記複数の移動体のうち、前記障害物が存在する経路を通過する予定の移動体の経路を変更し、
前記第１制御回路は、
前記障害物の存在を示す前記信号が最初に送信されたときには前記障害物が存在する経路を通過する予定の移動体の経路を変更せず、
ｎ個（ｎは２以上の整数のいずれか）の移動体から前記障害物の存在を示す前記信号が送信されたときに初めて、前記障害物が存在する経路を通過する予定の移動体の経路を変更する、管理装置。
【請求項2】
自律移動可能な複数の移動体の運行を管理する管理装置であって、
前記複数の移動体の各々と通信する第１通信回路と、
前記複数の移動体の各々の運行経路を決定し、前記第１通信回路を介して、前記運行経路を示す信号を前記複数の移動体の各々に送信する第１制御回路と、
を備え、
前記複数の移動体の各々は、
前記第１通信回路と通信する第２通信回路と、
障害物を検知する少なくとも１つのセンサと、
前記第１制御回路によって決定された前記運行経路に従って前記移動体を移動させる第２制御回路であって、前記センサによって障害物が検知されたとき、前記移動体に前記障害物を回避させ、前記障害物の存在を示す信号を前記第２通信回路を介して送信する第２制御回路と、
を備え、
前記第１制御回路は、
前記複数の移動体のいずれかから、前記障害物の存在を示す前記信号が送信されたとき、
前記複数の移動体のうち、前記障害物が存在する経路を通過する予定の移動体の経路を変更し、
各移動体は、
レーザレンジファインダと、
環境地図を保持する記憶装置と、
前記レーザレンジファインダから出力されたデータと前記環境地図とを照合することにより、前記環境地図上における前記移動体の位置および向きの推定値を決定して出力する位置推定装置と、
をさらに備え、
前記第２制御回路は、前記位置推定装置から出力された前記推定値と、前記第１制御回
路から送信された前記運行経路を示す前記信号とに基づいて、前記移動体を移動させ、
前記複数の移動体のいずれかから前記障害物の存在を示す前記信号が送信された後、一定期間内に前記障害物が除去されたことを示す信号が入力されなかったとき、
前記第１制御回路は、各移動体に、前記障害物の情報を含む環境地図への更新を指示する、管理装置。
【請求項3】
前記運行経路を示す前記信号は、初期位置から目的位置までの経路上における複数の地点の位置を示す情報を含み、前記障害物の存在を示す前記信号は、前記障害物の位置を示す情報を含み、
前記複数の移動体のいずれかから、前記障害物の存在を示す前記信号が送信され、前記障害物の位置が、前記複数の地点のうちの隣接する２つの地点の間であるとき、
前記第１制御回路は、前記複数の移動体のうち、前記２つの地点を含む経路を通過する予定の移動体の経路を、前記２つの地点を含まない経路に変更する、
請求項１または２に記載の管理装置。
【請求項4】
前記第１制御回路は、前記障害物が除去されたことを示す信号が入力されたとき、変更した経路を元の経路に戻す、請求項１から請求項３のいずれかに記載の管理装置。
【請求項5】
請求項１から４のいずれかに記載の管理装置と、複数の移動体と、
を備える移動体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は移動体および移動体システムに関する。
【背景技術】
【0002】
無人搬送車または移動ロボットなどの移動体の研究および開発が進められている。たとえば特開２００９－２２３６３４号公報、特開２００９－２０５６５２号公報、および特開２００５－２４２４８９号公報は、複数の自律移動体が互いに衝突しないように各移動体の移動を制御するシステムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－２２３６３４号公報
【文献】特開２００９－２０５６５２号公報
【文献】特開２００５－２４２４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の実施形態は、自律移動可能な複数の移動体の運行をより円滑にする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の例示的な実施形態における管理装置は、自律移動可能な複数の移動体の運行を管理する。前記管理装置は、前記複数の移動体の各々と通信する第１通信回路と、前記複数の移動体の各々の運行経路を決定し、前記第１通信回路を介して、前記運行経路を示す信号を前記複数の移動体の各々に送信する第１制御回路とを備える。前記複数の移動体の各々は、前記第１通信回路と通信する第２通信回路と、障害物を検知する少なくとも１つのセンサと、前記第１制御回路によって決定された前記運行経路に従って前記移動体を移動させる第２制御回路であって、前記センサによって障害物が検知されたとき、前記移動体に前記障害物を回避させ、前記障害物の存在を示す信号を前記第２通信回路を介して送信する第２制御回路とを備える。前記第１制御回路は、前記複数の移動体のいずれかから、前記障害物の存在を示す前記信号が送信されたとき、前記複数の移動体のうち、前記障害物が存在する経路を通過する予定の移動体の経路を変更する。
【0006】
上記の包括的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または記録媒体によって実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および記録媒体の任意な組み合わせによって実現されてもよい。
【発明の効果】
【0007】
本開示の実施形態によれば、ある移動体が障害物を回避する動作を行ったとき、他の移動体の経路が、障害物と衝突しない経路に変更される。これにより、移動体システムの運行をより円滑にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
＜用語＞
本開示の実施形態を説明する前に、本明細書において使用する用語の定義を説明する。
本開示の実施形態を説明する前に、本明細書において使用する用語の定義を説明する。
【0010】
「無人搬送車」（ＡＧＶ）とは、本体に人手または自動で荷物を積み込み、指示された場所まで自動走行し、人手または自動で荷卸しをする無軌道車両を意味する。「無人搬送車」は、無人牽引車および無人フォークリフトを含む。
【0011】
「無人」の用語は、車両の操舵に人を必要としないことを意味しており、無人搬送車が「人（たとえば荷物の積み下ろしを行う者）」を搬送することは除外しない。
【0012】
「無人牽引車」とは、人手または自動で荷物の積み込み荷卸しをする台車を牽引して、指示された場所まで自動走行する無軌道車両である。
【0013】
「無人フォークリフト」とは、荷物移載用のフォークなどを上下させるマストを備え、フォークなどに荷物を自動移載し指示された場所まで自動走行し、自動荷役作業をする無軌道車両である。
【0014】
「無軌道車両」とは、車輪と、車輪を回転させる電気モータまたはエンジンを備える移動体（vehicle）である。
【0015】
「移動体」とは、人または荷物を載せて移動する装置であり、移動のための駆動力(traction)を発生させる車輪、二足もしくは多足歩行装置、またはプロペラなどの駆動装置を備える。本開示における「移動体」の用語は、狭義の無人搬送車のみならず、モバイルロボット、サービスロボット、およびドローンを含む。
【0016】
「自動走行」は、無人搬送車が通信によって接続されるコンピュータの運行管理システムの指令に基づく走行と、無人搬送車が備える制御装置による自律的走行とを含む。自律的走行には、無人搬送車が所定の経路に沿って目的地に向かう走行のみならず、追尾目標に追従する走行も含まれる。また、無人搬送車は、一時的に作業者の指示に基づくマニュアル走行を行ってもよい。「自動走行」は、一般には「ガイド式」の走行および「ガイドレス式」の走行の両方を含むが、本開示では「ガイドレス式」の走行を意味する。
【0017】
「ガイド式」とは、誘導体を連続的または断続的に設置し、誘導体を利用して無人搬送車を誘導する方式である。
【0018】
「ガイドレス式」とは、誘導体を設置せずに誘導する方式である。本開示の実施形態における無人搬送車は、自己位置推定装置を備え、ガイドレス式で走行することができる。
【0019】
「自己位置推定装置」は、レーザレンジファインダなどの外界センサによって取得されたセンサデータに基づいて環境地図上における自己位置を推定する装置である。
【0020】
「外界センサ」は、移動体の外部の状態をセンシングするセンサである。外界センサには、たとえば、レーザレンジファインダ（測域センサともいう）、カメラ（またはイメージセンサ）、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、ミリ波レーダ、および磁気センサがある。
【0021】
「内界センサ」は、移動体の内部の状態をセンシングするセンサである。内界センサには、たとえばロータリエンコーダ（以下、単に「エンコーダ」と称することがある）、加速度センサ、および角加速度センサ（たとえばジャイロセンサ）がある。
【0022】
「SLAM（スラム）」とは、Simultaneous Localization and Mappingの略語であり、自己位置推定と環境地図作成を同時に行うことを意味する。
【0023】
＜例示的な実施形態＞
以下、添付の図面を参照しながら、本開示による移動体および移動体システムの一例を説明する。なお、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。たとえば、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。これは、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である。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似の構成要素には、同一の参照符号を付している。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示による移動体および移動体システムの一例を説明する。なお、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。たとえば、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。これは、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である。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似の構成要素には、同一の参照符号を付している。
【0024】
図１は、本開示の例示的な実施形態における移動体システム１００の構成を模式的に示す図である。この移動体システム１００は、自律的に移動することが可能な複数の移動体１０と、複数の移動体１０の運行を管理する運行管理装置（以下、単に「管理装置」と称することがある）５０とを備えている。図１には、一例として、２台の移動体１０が示されている。移動体システム１００は、３台以上の移動体１０を備えていてもよい。本実施形態では、移動体１０は無人搬送車（ＡＧＶ）である。以下の説明において、移動体１０を「ＡＧＶ１０」と記述することがある。移動体１０は、たとえば二足もしくは多足歩行ロボット、ホバークラフト、またはドローンなどの他の種類の移動体でもよい。
【0025】
管理装置５０は、複数の移動体１０の各々とネットワークを介して通信する第１通信回路５４と、第１通信回路５４を制御する第１制御回路５１とを備えている。第１制御回路５１は、複数の移動体１０の各々の運行経路を決定し、それぞれの運行経路を示す信号を第１通信回路５４を介して複数の移動体１０に送信する。運行経路は、移動体１０ごとに個別に決定されてもよいし、全ての移動体１０が同一の運行経路に従って移動してもよい。複数の移動体１０のうちの少なくとも２台の移動体１０の運行経路は、少なくとも部分的に重複している。
【0026】
管理装置５０から各移動体１０に送信される「運行経路を示す信号」は、たとえば初期位置から目的位置までの経路上における複数の地点の位置を示す情報を含み得る。本明細書において、そのような地点を「マーカ」と称することがある。マーカは、各移動体１０の運行経路に沿って、たとえば数十センチメートル（ｃｍ）から数メートル（ｍ）程度の距離ごとに設定され得る。
【0027】
複数の移動体１０の各々は、管理装置５０からの指示に従い、運行経路に沿って移動する。典型的な例では、各移動体１０は、環境地図のデータ（単に「環境地図」と称することがある）を記憶する記憶装置と、環境を周期的にスキャンし、スキャンごとにセンサデータを出力する外界センサとを備える。その場合、各移動体１０は、センサデータと環境地図データとのマッチングによって自己の位置および姿勢（pose）を推定しながら、運行経路に沿って移動する。
【0028】
各移動体１０は、運行経路上にある障害物を検知する機能と、障害物を回避する機能とを備える。各移動体１０は、ネットワークを介して第１通信回路５４と通信することが可能な第２通信回路１４ｅと、障害物を検知する少なくとも１つの障害物センサ１９と、移動体１０の移動および通信を制御する第２制御回路１４ａとを備えている。第２制御回路１４ａは、第１制御回路５４によって決定された運行経路に従って不図示の駆動装置を制御して移動体１０を移動させる。第２制御回路１４ａは、センサ１９によって運行経路上に障害物が検知されたとき、移動体１０に障害物を回避させる。第２制御回路１４ａはこの際、障害物の存在を示す信号を第２通信回路１４ｅを介して第１通信回路５４に送信する。
【0029】
「障害物の存在を示す信号」は、たとえば障害物の位置情報、障害物を回避した移動体の軌跡の情報、または障害物の有無を示す情報を含み得る。障害物の存在を示す信号は、障害物の大きさまたはその障害物が占める領域に関する情報を含んでいてもよい。
【0030】
管理装置５０における第１制御回路５１は、複数の移動体１０のいずれかから、障害物の存在を示す信号が送信されたとき、複数の移動体１０のうち、当該障害物が存在する経路を通過する予定の移動体１０の経路を変更する。
【0031】
一例として、運行経路を示す信号が、経路上における複数の地点（マーカ）の位置を示す情報を含む場合の動作を説明する。複数の移動体１０のいずれかから障害物の存在を示す信号が送信されると、第１制御回路５４は、その障害物が間に位置する２つの隣接する地点を特定する。第１制御回路５４は、複数の移動体１０のうち、当該２つの地点を含む経路を通過する予定の移動体１０の経路を、当該２つの地点を含まない経路に変更する。
【0032】
このような動作により、後続の移動体１０は、障害物の影響を受けることなく、新たな経路に沿って円滑に移動することができる。１つの移動体１０が障害物を発見した後、他の移動体１０は、その障害物を回避する動作を行う必要性がなくなる。このため、移動体システムの運行をより円滑にすることができる。
【0033】
以下、図２Ａから図２Ｄを参照しながら、経路変更時の動作の例を説明する。ここでは一例として、「運行経路を示す信号」が、初期位置から目的位置までの経路上における複数の地点（マーカ）の位置を示す情報を含み、「障害物の存在を示す信号」が、障害物の位置を示す情報を含む場合の例を説明する。「障害物の位置を示す情報」は、障害物そのものの位置（座標）の情報に限らず、回避動作を行った移動体１０の位置（座標）または軌跡の情報であってもよい。
【0034】
図２Ａは、移動体１０Ａの運行経路上に障害物がない場合の例を示している。この場合、移動体１０Ａは、予め設定された運行経路（図中の折れ線矢印）に沿って移動する。より具体的には、移動体１０Ａは、管理装置５０の第１制御回路５１から指示された複数のマーカ（図２ＡではマーカＭ１およびＭ２のみを例示）を順次辿り、初期位置から目的位置まで移動する。マーカ間の移動は直線的な移動である。移動体１０Ａは、予め運行経路上の全てのマーカの位置情報を取得していてもよいし、各マーカに到達する度に管理装置５０から次のマーカの位置情報を要求してもよい。
【0035】
図２Ｂは、移動体１０Ａの運行経路上のマーカＭ１とマーカＭ２との間に障害物７０が存在する場合の回避動作の例を示している。障害物７０は、環境地図上には存在しない物体であり、たとえば荷物、人、または他の移動体であり得る。移動体１０Ａの運行経路は、そのような障害物が存在しないものとして事前に決定されている。
【0036】
移動体１０Ａは、センサ１９を用いて経路上に障害物７０を発見すると、その障害物７０を回避する動作を行う。たとえば、移動体１０Ａは、右折、左折、旋回などの動作を適宜組み合わせて障害物７０を回避する。図２Ｂの例では、移動体１０Ａは障害物７０を発見すると、以下の動作を行っている。
（１）障害物７０の手前（たとえば数十ｃｍ手前）で進行方向を右に約９０度転換して障害物７０の幅と同程度の距離を前進する。障害物７０の幅は、たとえばセンサ１９またはレーザレンジファインダなどを利用して計測できる。
（２）進行方向を左に約９０度転換して障害物７０の幅よりもやや長い距離を前進する。
（３）進行方向を左に約９０度転換して障害物７０の幅程度の距離を前進する。
（４）進行方向を右に約９０度転換してマーカＭ２まで前進する。
（１）障害物７０の手前（たとえば数十ｃｍ手前）で進行方向を右に約９０度転換して障害物７０の幅と同程度の距離を前進する。障害物７０の幅は、たとえばセンサ１９またはレーザレンジファインダなどを利用して計測できる。
（２）進行方向を左に約９０度転換して障害物７０の幅よりもやや長い距離を前進する。
（３）進行方向を左に約９０度転換して障害物７０の幅程度の距離を前進する。
（４）進行方向を右に約９０度転換してマーカＭ２まで前進する。
【0037】
移動体１０Ａによる障害物７０の回避動作は、この例に限らず、任意のアルゴリズムを適用することができる。
【0038】
移動体１０Ａは、障害物７０を発見すると、障害物７０の存在を示す信号を管理装置５０に送信する。移動体１０Ａは、たとえば、マーカＭ１とマーカＭ２との間に障害物７０が存在することを示す信号、またはマーカＭ１とマーカＭ２との間で行った移動体１０Ａの回避動作の軌跡（複数の座標の集合）を示す信号を管理装置５０に送信する。移動体１０Ａがレーザレンジファインダを用いて障害物７０の座標および大きさを計測できる場合は、障害物７０の座標および大きさの情報を当該信号に含めてもよい。
【0039】
管理装置５０の第１制御回路５１は、移動体１０Ａから障害物７０の存在を示す信号を受信すると、２つのマーカＭ１およびＭ２を含む経路を通過する予定の後続の移動体１０があるかを判定する。そのような移動体１０がある場合、第１制御回路５１は、その移動体１０の経路を、当該２つのマーカＭ１およびＭ２を含まない経路に変更する。
【0040】
図２Ｃは、変更後の経路の一例を示す図である。この例では、後続する他の移動体１０Ｂの経路が、障害物７０に衝突しないように僅かにシフトされた経路に変更されている。管理装置５０の第１制御回路５１は、マーカＭ１およびＭ２を、マーカＭ１'およびＭ２'に変更することによってこの経路変更を実現している。
【0041】
図２Ｄは、変更後の経路の他の例を示す図である。この例では、後続する他の移動体１０Ｂの経路が大幅に変更されている。変更後のマーカＭ１'およびＭ２'の位置は、元のマーカＭ１およびＭ２の位置から大きく変化している。
【0042】
以上のような経路の変更が行われることにより、後続の移動体１０Ｂは、障害物７０を回避する動作を行うことなく、円滑に目的地まで移動することができる。
【0043】
図３は、管理装置５０によって管理される各移動体１０の運行経路を示すデータの一例を示す図である。このようなデータは、管理装置５０が備える記憶装置（図１において不図示）に記録され得る。各移動体１０の運行経路を示すデータは、図３に示すように、経路上の複数の地点（マーカ）の情報を含み得る。各マーカの情報は、そのマーカの位置（たとえばｘ座標およびｙ座標）およびその位置における移動体１０の向き（たとえばｘ軸からの角度θ）の情報を含み得る。図３においては、各マーカの情報は、Ｍ１１（ｘ１１，ｙ１１，θ１１）などの記号で表されているが、これらはいずれも具体的な数値として記録される。
【0044】
図４は、管理装置５０における第１制御回路５１の動作の例を示すフローチャートである。この例において、第１制御回路５１は、以下の動作を行う。
・ステップＳ１０１：各移動体１０の移動経路を決定する。移動経路の決定は、ユーザもしくは管理者からの指示、または所定のプログラムに従って行われる。
・ステップＳ１０２：各移動体１０への移動の指示を開始する。各移動体１０への移動の指示の開始のタイミングも、ユーザまたは管理者からの指示、または所定のプログラムに従って行われる。
・ステップＳ１０３：いずれかの移動体１０から障害物が存在する旨の通知を受けたかを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ１０４に移行する。この判定がＮｏの場合、ステップＳ１０３を再度実行する。
・ステップＳ１０４：障害物が存在する経路を通過する予定の後続の移動体１０があるかを判定する。この判定は、たとえば障害物の位置と、各移動体１０の経路との比較に基づいて行われ得る。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ１０５に移行する。この判定がＮｏの場合、ステップＳ１０３に戻る。
・ステップＳ１０５：後続の移動体１０の経路を変更し、当該移動体１０に経路変更を指示する。その後、ステップＳ１０３に移行する。
・ステップＳ１０１：各移動体１０の移動経路を決定する。移動経路の決定は、ユーザもしくは管理者からの指示、または所定のプログラムに従って行われる。
・ステップＳ１０２：各移動体１０への移動の指示を開始する。各移動体１０への移動の指示の開始のタイミングも、ユーザまたは管理者からの指示、または所定のプログラムに従って行われる。
・ステップＳ１０３：いずれかの移動体１０から障害物が存在する旨の通知を受けたかを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ１０４に移行する。この判定がＮｏの場合、ステップＳ１０３を再度実行する。
・ステップＳ１０４：障害物が存在する経路を通過する予定の後続の移動体１０があるかを判定する。この判定は、たとえば障害物の位置と、各移動体１０の経路との比較に基づいて行われ得る。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ１０５に移行する。この判定がＮｏの場合、ステップＳ１０３に戻る。
・ステップＳ１０５：後続の移動体１０の経路を変更し、当該移動体１０に経路変更を指示する。その後、ステップＳ１０３に移行する。
【0045】
図５は、移動体１０における第２制御回路１４ａの動作の例を示すフローチャートである。この例において、第２制御回路１４ａは、移動開始後、以下の動作を行う。
・ステップＳ２０１：障害物センサ１９が障害物を検知したかを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ２０２に移行する。この判定がＮｏの場合、ステップＳ２０３に移行する。
・ステップＳ２０２：障害物が存在する旨の信号を管理装置５０に送信し、障害物を回避する動作を行う。
・ステップＳ２０３：管理装置５０から経路変更の指示を受信したかを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ２０４に移行する。この判定がＮｏの場合、ステップＳ２０１に戻る。
・ステップＳ２０４：指示された変更後の経路に沿って移動する。
・ステップＳ２０１：障害物センサ１９が障害物を検知したかを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ２０２に移行する。この判定がＮｏの場合、ステップＳ２０３に移行する。
・ステップＳ２０２：障害物が存在する旨の信号を管理装置５０に送信し、障害物を回避する動作を行う。
・ステップＳ２０３：管理装置５０から経路変更の指示を受信したかを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ２０４に移行する。この判定がＮｏの場合、ステップＳ２０１に戻る。
・ステップＳ２０４：指示された変更後の経路に沿って移動する。
【0046】
以上の動作は一例であり、上記の動作を適宜改変してもよい。以下、本実施形態のいくつかの変形例を説明する。
【0047】
第１制御回路５１は、経路を変更した後、障害物が除去されたことを示す信号が入力されたとき、変更した経路を元の経路に戻してもよい。障害物が除去されたことを示す信号は、たとえばその場所の近傍を移動する他の移動体１０から送信されてもよいし、管理者またはユーザによって人手で入力されてもよい。
【0048】
第１制御回路５１は、障害物の存在を示す信号が最初に送信されたときには障害物が存在する経路を通過する予定の移動体１０の経路を変更せず、後続の移動体１０に障害物の回避を任せてもよい。第１制御回路５１は、ｎ個（ｎは２以上の整数のいずれか）の移動体から障害物の存在を示す信号が送信されたとき、または当該障害物の存在を示す信号がｎ回送信されたときに初めて、当該障害物が存在する経路を通過する予定の移動体１０の経路を変更してもよい。このような動作によれば、障害物が長時間存在する場合にだけ経路の変更が行われるため、短時間だけ障害物が存在する場合に経路変更が頻繁に行われることが回避される。
【0049】
各移動体１０は、レーザレンジファインダと、環境地図を保持する記憶装置と、レーザレンジファインダから出力されたデータと環境地図とを照合することにより、環境地図上における移動体１０の位置および向きの推定値を決定して出力する位置推定装置とをさらに備えていてもよい。この場合、第２制御回路１４ａは、位置推定装置から出力された位置および向きの推定値と、第１制御回路５４から送信された運行経路を示す信号とに基づいて、移動体１０を移動させる。
【0050】
第１制御回路５４は、各移動体１０に、環境地図を送信したり、状況に応じて環境地図の更新を指示してもよい。たとえば、第１制御回路５４は、複数の移動体１０のいずれかから障害物の存在を示す信号が送信された後、一定期間内（たとえば数時間から数日以内）に障害物が除去されたことを示す信号が入力されなかった場合、各移動体１０に、障害物の情報を含む環境地図への更新を指示してもよい。
【0051】
以下、移動体が無人搬送車である場合のより具体的な例を説明する。以下の説明では、略語を用いて、無人搬送車を「ＡＧＶ」と記述する。なお、以下の説明は、矛盾がない限り、ＡＧＶ以外の移動体、たとえば二足もしくは多足の歩行ロボット、ドローン、ホバークラフト、または有人の車両などにも同様に適用することができる。
【0052】
（１）システムの基本構成
図６は、本開示による例示的な移動体管理システム１００の基本構成例を示している。移動体管理システム１００は、少なくとも１台のＡＧＶ１０と、ＡＧＶ１０の運行管理を行う運行管理装置５０とを含む。図６には、ユーザ１によって操作される端末装置２０も記載されている。
図６は、本開示による例示的な移動体管理システム１００の基本構成例を示している。移動体管理システム１００は、少なくとも１台のＡＧＶ１０と、ＡＧＶ１０の運行管理を行う運行管理装置５０とを含む。図６には、ユーザ１によって操作される端末装置２０も記載されている。
【0053】
ＡＧＶ１０は、走行に磁気テープなどの誘導体が不要な「ガイドレス式」走行が可能な無人搬送台車である。ＡＧＶ１０は、自己位置推定を行い、推定の結果を端末装置２０および運行管理装置５０に送信することができる。ＡＧＶ１０は、運行管理装置５０からの指令に従って移動空間Ｓ内を自動走行することが可能である。ＡＧＶ１０は、さらに、人または他の移動体に追従して移動する「追尾モード」で動作することが可能である。
【0054】
運行管理装置５０は各ＡＧＶ１０の位置をトラッキングし、各ＡＧＶ１０の走行を管理するコンピュータシステムである。運行管理装置５０は、デスクトップ型ＰＣ、ノート型ＰＣ、および／または、サーバコンピュータであり得る。運行管理装置５０は、複数のアクセスポイント２を介して、各ＡＧＶ１０と通信する。たとえば、運行管理装置５０は、各ＡＧＶ１０が次に向かうべき位置の座標のデータを各ＡＧＶ１０に送信する。各ＡＧＶ１０は、定期的に、たとえば１００ミリ秒ごとに自身の位置および姿勢（orientation）を示すデータを運行管理装置５０に送信する。指示した位置にＡＧＶ１０が到達すると、運行管理装置５０は、さらに次に向かうべき位置の座標のデータを送信する。ＡＧＶ１０は、端末装置２０に入力されたユーザ１の操作に応じて移動空間Ｓ内を走行することも可能である。端末装置２０の一例はタブレットコンピュータである。典型的には、端末装置２０を利用したＡＧＶ１０の走行は地図作成時に行われ、運行管理装置５０を利用したＡＧＶ１０の走行は地図作成後に行われる。
【0055】
図７は、３台のＡＧＶ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが存在する移動空間Ｓの一例を示している。いずれのＡＧＶも図中の奥行き方向に走行しているとする。ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂは天板に載置された荷物を搬送中である。ＡＧＶ１０ｃは、前方のＡＧＶ１０ｂに追従して走行している。なお、説明の便宜のため、図７では参照符号１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを付したが、以下では、「ＡＧＶ１０」と記述する。
【0056】
ＡＧＶ１０は、天板に載置された荷物を搬送する方法以外に、自身と接続された牽引台車を利用して荷物を搬送することも可能である。図８Ａは接続される前のＡＧＶ１０および牽引台車５を示している。牽引台車５の各足にはキャスターが設けられている。ＡＧＶ１０は牽引台車５と機械的に接続される。図８Ｂは、接続されたＡＧＶ１０および牽引台車５を示している。ＡＧＶ１０が走行すると、牽引台車５はＡＧＶ１０に牽引される。牽引台車５を牽引することにより、ＡＧＶ１０は、牽引台車５に載置された荷物を搬送できる。
【0057】
ＡＧＶ１０と牽引台車５との接続方法は任意である。ここでは一例を説明する。ＡＧＶ１０の天板にはプレート６が固定されている。牽引台車５には、スリットを有するガイド７が設けられている。ＡＧＶ１０は牽引台車５に接近し、プレート６をガイド７のスリットに差し込む。差し込みが完了すると、ＡＧＶ１０は、図示されない電磁ロック式ピンをプレート６およびガイド７に貫通させ、電磁ロックをかける。これにより、ＡＧＶ１０と牽引台車５とが物理的に接続される。
【0058】
再び図６を参照する。各ＡＧＶ１０と端末装置２０とは、たとえば１対１で接続されてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した通信を行うことができる。各ＡＧＶ１０と端末装置２０とは、１または複数のアクセスポイント２を利用してＷｉ－Ｆｉ（登録商標）に準拠した通信を行うこともできる。複数のアクセスポイント２は、たとえばスイッチングハブ３を介して互いに接続されている。図６には２台のアクセスポイント２ａ、２ｂが記載されている。ＡＧＶ１０はアクセスポイント２ａと無線で接続されている。端末装置２０はアクセスポイント２ｂと無線で接続されている。ＡＧＶ１０が送信したデータはアクセスポイント２ａで受信され、スイッチングハブ３を介してアクセスポイント２ｂに転送され、アクセスポイント２ｂから端末装置２０に送信される。また、端末装置２０が送信したデータは、アクセスポイント２ｂで受信され、スイッチングハブ３を介してアクセスポイント２ａに転送され、アクセスポイント２ａからＡＧＶ１０に送信される。これにより、ＡＧＶ１０および端末装置２０の間の双方向通信が実現される。複数のアクセスポイント２はスイッチングハブ３を介して運行管理装置５０とも接続されている。これにより、運行管理装置５０と各ＡＧＶ１０との間でも双方向通信が実現される。
【0059】
（２）環境地図の作成
自己位置を推定しながらＡＧＶ１０が走行できるようにするため、移動空間Ｓ内の地図が作成される。ＡＧＶ１０には位置推定装置およびレーザレンジファインダが搭載されており、レーザレンジファインダの出力を利用して地図を作成できる。
自己位置を推定しながらＡＧＶ１０が走行できるようにするため、移動空間Ｓ内の地図が作成される。ＡＧＶ１０には位置推定装置およびレーザレンジファインダが搭載されており、レーザレンジファインダの出力を利用して地図を作成できる。
【0060】
ＡＧＶ１０は、ユーザの操作によってデータ取得モードに遷移する。データ取得モードにおいて、ＡＧＶ１０はレーザレンジファインダを用いたセンサデータの取得を開始する。レーザレンジファインダは周期的にたとえば赤外線または可視光のレーザビームを周囲に放射して周囲の空間Ｓをスキャンする。レーザビームは、たとえば、壁、柱等の構造物、床の上に置かれた物体等の表面で反射される。レーザレンジファインダは、レーザビームの反射光を受けて各反射点までの距離を計算し、各反射点の位置が示された測定結果のデータを出力する。各反射点の位置には、反射光の到来方向および距離が反映されている。測定結果のデータは「計測データ」または「センサデータ」と呼ばれることがある。
【0061】
位置推定装置は、センサデータを記憶装置に蓄積する。移動空間Ｓ内のセンサデータの取得が完了すると、記憶装置に蓄積されたセンサデータが外部装置に送信される。外部装置は、たとえば信号処理プロセッサを有し、かつ、地図作成プログラムがインストールされたコンピュータである。
【0062】
外部装置の信号処理プロセッサは、スキャンごとに得られたセンサデータ同士を重ね合わせる。信号処理プロセッサが重ね合わせる処理を繰り返し行うことにより、空間Ｓの地図を作成することができる。外部装置は、作成した地図のデータをＡＧＶ１０に送信する。ＡＧＶ１０は、作成した地図のデータを内部の記憶装置に保存する。外部装置は、運行管理装置５０であってもよいし、他の装置であってもよい。
【0063】
外部装置ではなくＡＧＶ１０が地図の作成を行ってもよい。上述した外部装置の信号処理プロセッサが行った処理を、ＡＧＶ１０のマイクロコントローラユニット（マイコン）などの回路が行えばよい。ＡＧＶ１０内で地図を作成する場合には、蓄積されたセンサデータを外部装置に送信する必要が無くなる。センサデータのデータ容量は一般には大きいと考えられる。センサデータを外部装置に送信する必要がないため、通信回線の占有を回避できる。
【0064】
なお、センサデータを取得するための移動空間Ｓ内の移動は、ユーザの操作に従ってＡＧＶ１０が走行することによって実現し得る。たとえば、ＡＧＶ１０は、端末装置２０を介して無線でユーザから前後左右の各方向への移動を指示する走行指令を受け取る。ＡＧＶ１０は走行指令にしたがって移動空間Ｓ内を前後左右に走行し、地図を作成する。ＡＧＶ１０がジョイスティック等の操縦装置と有線で接続されている場合には、当該操縦装置からの制御信号にしたがって移動空間Ｓ内を前後左右に走行し、地図を作成してもよい。レーザレンジファインダを搭載した計測台車を人が押し歩くことによってセンサデータを取得してもよい。
【0065】
なお、図６および図７には複数台のＡＧＶ１０が示されているが、ＡＧＶは１台であってもよい。複数台のＡＧＶ１０が存在する場合、ユーザ１は端末装置２０を利用して、登録された複数のＡＧＶのうちから一台のＡＧＶ１０を選択して、移動空間Ｓの地図を作成させることができる。
【0066】
地図が作成されると、以後、各ＡＧＶ１０は当該地図を利用して自己位置を推定しながら自動走行することができる。自己位置を推定する処理の説明は後述する。
【0067】
（３）ＡＧＶの構成
図９は、本実施形態にかかる例示的なＡＧＶ１０の外観図である。ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂと、４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆと、フレーム１２と、搬送テーブル１３と、走行制御装置１４と、レーザレンジファインダ１５とを有する。２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂは、ＡＧＶ１０の右側および左側にそれぞれ設けられている。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、ＡＧＶ１０の４隅に配置されている。なお、ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂに接続される複数のモータも有するが、複数のモータは図９には示されていない。また、図９には、ＡＧＶ１０の右側に位置する１つの駆動輪１１ａおよび２つのキャスター１１ｃおよび１１ｅと、左後部に位置するキャスター１１ｆとが示されているが、左側の駆動輪１１ｂおよび左前部のキャスター１１ｄはフレーム１２の蔭に隠れているため明示されていない。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、自由に旋回することができる。以下の説明では、駆動輪１１ａおよび駆動輪１１ｂを、それぞれ車輪１１ａおよび車輪１１ｂとも称する。
図９は、本実施形態にかかる例示的なＡＧＶ１０の外観図である。ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂと、４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆと、フレーム１２と、搬送テーブル１３と、走行制御装置１４と、レーザレンジファインダ１５とを有する。２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂは、ＡＧＶ１０の右側および左側にそれぞれ設けられている。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、ＡＧＶ１０の４隅に配置されている。なお、ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂに接続される複数のモータも有するが、複数のモータは図９には示されていない。また、図９には、ＡＧＶ１０の右側に位置する１つの駆動輪１１ａおよび２つのキャスター１１ｃおよび１１ｅと、左後部に位置するキャスター１１ｆとが示されているが、左側の駆動輪１１ｂおよび左前部のキャスター１１ｄはフレーム１２の蔭に隠れているため明示されていない。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、自由に旋回することができる。以下の説明では、駆動輪１１ａおよび駆動輪１１ｂを、それぞれ車輪１１ａおよび車輪１１ｂとも称する。
【0068】
ＡＧＶ１０は、さらに、障害物を検知するための少なくとも１つの障害物センサ１９を備えている。図９の例では、フレーム１２の４隅に４つの障害物センサ１９が設けられている。障害物センサ１９の個数および配置は、図９の例とは異なっていてもよい。障害物センサ１９は、たとえば、赤外線センサ、超音波センサ、またはステレオカメラなどの、距離計測が可能な装置であり得る。障害物センサ１９が赤外線センサである場合、たとえば一定時間ごとに赤外線を出射し、反射された赤外線が戻ってくるまでの時間を計測することにより、一定距離以内に存在する障害物を検知することができる。ＡＧＶ１０は、少なくとも１つの障害物センサ１９から出力された信号に基づいて経路上の障害物を検知したとき、その障害物を回避する動作を行う。
【0069】
走行制御装置１４は、ＡＧＶ１０の動作を制御する装置であり、主としてマイコン（後述）を含む集積回路、電子部品およびそれらが搭載された基板を含む。走行制御装置１４は、上述した、端末装置２０とのデータの送受信、および前処理演算を行う。
【0070】
レーザレンジファインダ１５は、たとえば赤外線または可視光のレーザビーム１５ａを放射し、当該レーザビーム１５ａの反射光を検出することにより、反射点までの距離を測定する光学機器である。本実施形態では、ＡＧＶ１０のレーザレンジファインダ１５は、たとえばＡＧＶ１０の正面を基準として左右１３５度（合計２７０度）の範囲の空間に、０．２５度ごとに方向を変化させながらパルス状のレーザビーム１５ａを放射し、各レーザビーム１５ａの反射光を検出する。これにより、０．２５度ごと、合計１０８１ステップ分の角度で決まる方向における反射点までの距離のデータを得ることができる。なお、本実施形態では、レーザレンジファインダ１５が行う周囲の空間のスキャンは実質的に床面に平行であり、平面的（二次元的）である。しかしながら、レーザレンジファインダ１５は高さ方向のスキャンを行ってもよい。
【0071】
ＡＧＶ１０の位置および姿勢（向き）と、レーザレンジファインダ１５のスキャン結果とにより、ＡＧＶ１０は、空間Ｓの地図を作成することができる。地図には、ＡＧＶの周囲の壁、柱等の構造物、床の上に載置された物体の配置が反映され得る。地図のデータは、ＡＧＶ１０内に設けられた記憶装置に格納される。
【0072】
一般に、移動体の位置および姿勢は、ポーズ（ｐｏｓｅ）と呼ばれる。二次元面内における移動体の位置および姿勢は、ＸＹ直交座標系における位置座標（ｘ, ｙ）と、Ｘ軸に対する角度θによって表現される。ＡＧＶ１０の位置および姿勢、すなわちポーズ（ｘ, ｙ, θ）を、以下、単に「位置」と呼ぶことがある。
【0073】
レーザビーム１５ａの放射位置から見た反射点の位置は、角度および距離によって決定される極座標を用いて表現され得る。本実施形態では、レーザレンジファインダ１５は極座標で表現されたセンサデータを出力する。ただし、レーザレンジファインダ１５は、極座標で表現された位置を直交座標に変換して出力してもよい。
【0074】
レーザレンジファインダの構造および動作原理は公知であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明は省略する。レーザレンジファインダ１５によって検出され得る物体の例は、人、荷物、棚、壁である。
【0075】
レーザレンジファインダ１５は、周囲の空間をセンシングしてセンサデータを取得するための外界センサの一例である。そのような外界センサの他の例としては、イメージセンサおよび超音波センサが考えられる。
【0076】
走行制御装置１４は、レーザレンジファインダ１５の測定結果と、自身が保持する地図データとを比較して、自身の現在位置を推定することができる。なお、保持されている地図データは、他のＡＧＶ１０が作成した地図データであってもよい。
【0077】
【0078】
ＡＧＶ１０は、走行制御装置１４と、レーザレンジファインダ１５と、２台のモータ１６ａおよび１６ｂと、駆動装置１７と、車輪１１ａおよび１１ｂと、２つのロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂとを備えている。
【0079】
走行制御装置１４は、マイコン１４ａと、メモリ１４ｂと、記憶装置１４ｃと、通信回路１４ｄと、位置推定装置１４ｅとを有している。マイコン１４ａ、メモリ１４ｂ、記憶装置１４ｃ、通信回路１４ｄおよび位置推定装置１４ｅは通信バス１４ｆで接続されており、相互にデータを授受することが可能である。レーザレンジファインダ１５もまた通信インタフェース（図示せず）を介して通信バス１４ｆに接続されており、計測結果である計測データを、マイコン１４ａ、位置推定装置１４ｅおよび／またはメモリ１４ｂに送信する。マイコン１４ａは、図１に示す第２制御回路１４ａとしても機能する。
【0080】
マイコン１４ａは、走行制御装置１４を含むＡＧＶ１０の全体を制御するための演算を行うプロセッサまたは制御回路（コンピュータ）である。典型的にはマイコン１４ａは半導体集積回路である。マイコン１４ａは、制御信号であるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を駆動装置１７に送信して駆動装置１７を制御し、モータに印加する電圧を調整させる。これによりモータ１６ａおよび１６ｂの各々が所望の回転速度で回転する。
【0081】
左右のモータ１６ａおよび１６ｂの駆動を制御する１つ以上の制御回路（たとえばマイコン）を、マイコン１４ａとは独立して設けてもよい。たとえば、モータ駆動装置１７が、モータ１６ａおよび１６ｂの駆動をそれぞれ制御する２つのマイコンを備えていてもよい。それらの２つのマイコンは、エンコーダ１８ａおよび１８ｂから出力されたエンコーダ情報を用いた座標計算をそれぞれ行い、所与の初期位置からのＡＧＶ１０の移動距離を推定してもよい。また、当該２つのマイコンは、エンコーダ情報を利用してモータ駆動回路１７ａおよび１７ｂを制御してもよい。
【0082】
メモリ１４ｂは、マイコン１４ａが実行するコンピュータプログラムを記憶する揮発性の記憶装置である。メモリ１４ｂは、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅが演算を行う際のワークメモリとしても利用され得る。
【0083】
記憶装置１４ｃは、不揮発性の半導体メモリ装置である。ただし、記憶装置１４ｃは、ハードディスクに代表される磁気記録媒体、または、光ディスクに代表される光学式記録媒体であってもよい。さらに、記憶装置１４ｃは、いずれかの記録媒体にデータを書き込みおよび／または読み出すためのヘッド装置および当該ヘッド装置の制御装置を含んでもよい。
【0084】
記憶装置１４ｃは、走行する空間Ｓの地図データＭ、および、１または複数の走行経路のデータ（走行経路データ）Ｒを記憶する。地図データＭは、ＡＧＶ１０が地図作成モードで動作することによって作成され記憶装置１４ｃに記憶される。走行経路データＲは、地図データＭが作成された後に外部から送信される。本実施形態では、地図データＭおよび走行経路データＲは同じ記憶装置１４ｃに記憶されているが、異なる記憶装置に記憶されてもよい。
【0085】
走行経路データＲの例を説明する。
【0086】
端末装置２０がタブレットコンピュータである場合には、ＡＧＶ１０はタブレットコンピュータから走行経路を示す走行経路データＲを受信する。このときの走行経路データＲは、複数のマーカの位置を示すマーカデータを含む。「マーカ」は走行するＡＧＶ１０の通過位置（経由点）を示す。走行経路データＲは、走行開始位置を示す開始マーカおよび走行終了位置を示す終了マーカの位置情報を少なくとも含む。走行経路データＲは、さらに、１以上の中間経由点のマーカの位置情報を含んでもよい。走行経路が１以上の中間経由点を含む場合には、開始マーカから、当該走行経由点を順に経由して終了マーカに至る経路が、走行経路として定義される。各マーカのデータは、そのマーカの座標データに加えて、次のマーカに移動するまでのＡＧＶ１０の向き（角度）および走行速度のデータを含み得る。ＡＧＶ１０が各マーカの位置で一旦停止し、自己位置推定および端末装置２０への通知などを行う場合には、各マーカのデータは、当該走行速度に達するまでの加速に要する加速時間、および／または、当該走行速度から次のマーカの位置で停止するまでの減速に要する減速時間のデータを含み得る。
【0087】
端末装置２０ではなく運行管理装置５０（たとえば、ＰＣおよび／またはサーバコンピュータ）がＡＧＶ１０の移動を制御してもよい。その場合には、運行管理装置５０は、ＡＧＶ１０がマーカに到達する度に、次のマーカへの移動をＡＧＶ１０に指示してもよい。たとえば、ＡＧＶ１０は、運行管理装置５０から、次に向かうべき目的位置の座標データ、または、当該目的位置までの距離および進むべき角度のデータを、走行経路を示す走行経路データＲとして受信する。
【0088】
ＡＧＶ１０は、作成された地図と走行中に取得されたレーザレンジファインダ１５が出力したセンサデータとを利用して自己位置を推定しながら、記憶された走行経路に沿って走行することができる。
【0089】
通信回路１４ｄは、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行う無線通信回路である。いずれの規格も、２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した無線通信規格を含む。たとえばＡＧＶ１０を走行させて地図を作成するモードでは、通信回路１４ｄは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行い、１対１で端末装置２０と通信する。
【0090】
位置推定装置１４ｅは、地図の作成処理、および、走行時には自己位置の推定処理を行う。位置推定装置１４ｅは、ＡＧＶ１０の位置および姿勢とレーザレンジファインダのスキャン結果とにより、移動空間Ｓの地図を作成する。走行時には、位置推定装置１４ｅは、レーザレンジファインダ１５からセンサデータを受け取り、また、記憶装置１４ｃに記憶された地図データＭを読み出す。レーザレンジファインダ１５のスキャン結果から作成された局所的地図データ(センサデータ)と、より広範囲の地図データＭとのマッチングを行うことにより、地図データＭ上における自己位置（ｘ, ｙ, θ）を同定する。位置推定装置１４ｅは、局所的地図データが地図データＭに一致した程度を表す「信頼度」のデータを生成する。自己位置（ｘ, ｙ, θ）、および、信頼度の各データは、ＡＧＶ１０から端末装置２０または運行管理装置５０に送信され得る。端末装置２０または運行管理装置５０は、自己位置（ｘ, ｙ, θ）、および、信頼度の各データを受信して、内蔵または接続された表示装置に表示することができる。
【0091】
本実施形態では、マイコン１４ａと位置推定装置１４ｅとは別個の構成要素であるとしているが、これは一例である。マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅの各動作を独立して行うことが可能な１つのチップ回路または半導体集積回路であってもよい。図１０Ａには、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅを包括するチップ回路１４ｇが示されている。以下では、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅが別個独立に設けられている例を説明する。
【0092】
２台のモータ１６ａおよび１６ｂは、それぞれ２つの車輪１１ａおよび１１ｂに取り付けられ、各車輪を回転させる。つまり、２つの車輪１１ａおよび１１ｂはそれぞれ駆動輪である。本明細書では、モータ１６ａおよびモータ１６ｂは、それぞれＡＧＶ１０の右輪および左輪を駆動するモータであるとして説明する。
【0093】
移動体１０は、さらに、車輪１１ａおよび１１ｂの回転位置または回転速度を測定するエンコーダユニット１８をさらに備えている。エンコーダユニット１８は、第１ロータリエンコーダ１８ａおよび第２ロータリエンコーダ１８ｂを含む。第１ロータリエンコーダ１８ａは、モータ１６ａから車輪１１ａまでの動力伝達機構のいずれかの位置における回転を計測する。第２ロータリエンコーダ１８ｂは、モータ１６ｂから車輪１１ｂまでの動力伝達機構のいずれかの位置における回転を計測する。エンコーダユニット１８は、ロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂによって取得された信号を、マイコン１４ａに送信する。マイコン１４ａは、位置推定装置１４ｅから受信した信号だけでなく、エンコーダユニット１８から受信した信号を利用して、移動体１０の移動を制御してもよい。
【0094】
駆動装置１７は、２台のモータ１６ａおよび１６ｂの各々に印加される電圧を調整するためのモータ駆動回路１７ａおよび１７ｂを有する。モータ駆動回路１７ａおよび１７ｂの各々はいわゆるインバータ回路を含む。モータ駆動回路１７ａおよび１７ｂは、マイコン１４ａまたはモータ駆動回路１７ａ内のマイコンから送信されたＰＷＭ信号によって各モータに流れる電流をオンまたはオフし、それによりモータに印加される電圧を調整する。
【0095】
図１０Ｂは、ＡＧＶ１０の第２のハードウェア構成例を示している。第２のハードウェア構成例は、レーザ測位システム１４ｈを有する点、および、マイコン１４ａが各構成要素と１対１で接続されている点において、第１のハードウェア構成例（図１０Ａ）と相違する。
【0096】
レーザ測位システム１４ｈは、位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５を有する。位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５は、たとえばイーサネット（登録商標）ケーブルで接続されている。位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５の各動作は上述した通りである。レーザ測位システム１４ｈは、ＡＧＶ１０のポーズ（ｘ, ｙ, θ）を示す情報をマイコン１４ａに出力する。
【0097】
マイコン１４ａは、種々の汎用Ｉ／Ｏインタフェースまたは汎用入出力ポート（図示せず）を有している。マイコン１４ａは、通信回路１４ｄ、レーザ測位システム１４ｈ等の、走行制御装置１４内の他の構成要素と、当該汎用入出力ポートを介して直接接続されている。
【0098】
【0099】
本開示の実施形態におけるＡＧＶ１０は、図示されていないバンパースイッチなどのセーフティセンサを備えていてもよい。ＡＧＶ１０は、ジャイロセンサなどの慣性計測装置を備えていてもよい。ロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂまたは慣性計測装置などの内界センサによる測定データを利用すれば、ＡＧＶ１０の移動距離および姿勢の変化量(角度)を推定することができる。これらの距離および角度の推定値は、オドメトリデータと呼ばれ、位置推定装置１４ｅによって得られる位置および姿勢の情報を補助する機能を発揮し得る。
【0100】
（４）地図データ
図１１Ａ～図１１Ｆは、センサデータを取得しながら移動するＡＧＶ１０を模式的に示す。ユーザ１は、端末装置２０を操作しながらマニュアルでＡＧＶ１０を移動させてもよい。あるいは、図１０Ａおよび６Ｂに示される走行制御装置１４を備えるユニット、または、ＡＧＶ１０そのものを台車に載置し、台車をユーザ１が手で押す、または牽くことによってセンサデータを取得してもよい。
図１１Ａ～図１１Ｆは、センサデータを取得しながら移動するＡＧＶ１０を模式的に示す。ユーザ１は、端末装置２０を操作しながらマニュアルでＡＧＶ１０を移動させてもよい。あるいは、図１０Ａおよび６Ｂに示される走行制御装置１４を備えるユニット、または、ＡＧＶ１０そのものを台車に載置し、台車をユーザ１が手で押す、または牽くことによってセンサデータを取得してもよい。
【0101】
図１１Ａには、レーザレンジファインダ１５を用いて周囲の空間をスキャンするＡＧＶ１０が示されている。所定のステップ角毎にレーザビームが放射され、スキャンが行われる。なお、図示されたスキャン範囲は模式的に示した例であり、上述した合計２７０度のスキャン範囲とは異なっている。
【0102】
図１１Ａ～図１１Ｆの各々では、レーザビームの反射点の位置が、記号「・」で表される複数の黒点４を用いて模式的に示されている。レーザビームのスキャンは、レーザレンジファインダ１５の位置および姿勢が変化する間に短い周期で実行される。このため、現実の反射点の個数は、図示されている反射点４の個数よりも遥かに多い。位置推定装置１４ｅは、走行に伴って得られる黒点４の位置を、たとえばメモリ１４ｂに蓄積する。ＡＧＶ１０が走行しながらスキャンを継続して行うことにより、地図データが徐々に完成されてゆく。図１１Ｂから図１１Ｅでは、簡略化のためスキャン範囲のみが示されている。当該スキャン範囲は例示であり、上述した合計２７０度の例とは異なる。
【0103】
地図は、地図作成に必要な量のセンサデータを取得した後、そのセンサデータに基づいて、このＡＧＶ１０内のマイコン１４ａまたは外部のコンピュータを用いて作成してもよい。あるいは、移動しつつあるＡＧＶ１０が取得したセンサデータに基づいてリアルタイムで地図を作成してもよい。
【0104】
図１１Ｆは、完成した地図８０の一部を模式的に示す。図１１Ｆに示される地図では、レーザビームの反射点の集まりに相当する点群(Point Cloud)によって自由空間が仕切られている。地図の他の例は、物体が占有している空間と自由空間とをグリッド単位で区別する占有格子地図である。位置推定装置１４ｅは、地図のデータ（地図データＭ）をメモリ１４ｂまたは記憶装置１４ｃに蓄積する。なお図示されている黒点の数または密度は一例である。
【0105】
こうして得られた地図データは、複数のＡＧＶ１０によって共有され得る。
【0106】
ＡＧＶ１０が地図データに基づいて自己位置を推定するアルゴリズムの典型例は、ＩＣＰ(Iterative Closest Point)マッチングである。前述したように、レーザレンジファインダ１５のスキャン結果から作成された局所的地図データ(センサデータ)と、より広範囲の地図データＭとのマッチングを行うことにより、地図データＭ上における自己位置（ｘ, ｙ, θ）を推定することができる。
【0107】
ＡＧＶ１０が走行するエリアが広い場合、地図データＭのデータ量が多くなる。そのため、地図の作成時間が増大したり、自己位置推定に多大な時間を要するなどの不都合が生じる可能性がある。そのような不都合が生じる場合には、地図データＭを、複数の部分地図のデータに分けて作成および記録してもよい。
【0108】
図１２は、４つの部分地図データＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の組み合わせによって１つの工場の１フロアの全域がカバーされる例を示している。この例では、１つの部分地図データは５０ｍ×５０ｍの領域をカバーしている。Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれにおいて隣接する２つの地図の境界部分に、幅５ｍの矩形の重複領域が設けられている。この重複領域を「地図切替エリア」と呼ぶ。１つの部分地図を参照しながら走行しているＡＧＶ１０が地図切替エリアに到達すると、隣接する他の部分地図を参照する走行に切り替える。部分地図の枚数は４枚に限らず、ＡＧＶ１０が走行するフロアの面積、地図作成および自己位置推定を実行するコンピュータの性能に応じて適宜設定してよい。部分地図データのサイズおよび重複領域の幅も、上記の例に限定されず、任意に設定してよい。
【0109】
（５）運行管理装置の構成例
図１３は、運行管理装置５０のハードウェア構成例を示している。運行管理装置５０は、ＣＰＵ５１と、メモリ５２と、位置データベース（位置ＤＢ）５３と、通信回路５４と、地図データベース（地図ＤＢ）５５と、画像処理回路５６とを有する。
図１３は、運行管理装置５０のハードウェア構成例を示している。運行管理装置５０は、ＣＰＵ５１と、メモリ５２と、位置データベース（位置ＤＢ）５３と、通信回路５４と、地図データベース（地図ＤＢ）５５と、画像処理回路５６とを有する。
【0110】
ＣＰＵ５１、メモリ５２、位置ＤＢ５３、通信回路５４、地図ＤＢ５５および画像処理回路５６は通信バス５７で接続されており、相互にデータを授受することが可能である。
【0111】
ＣＰＵ５１は、運行管理装置５０の動作を制御する信号処理回路（コンピュータ）である。典型的にはＣＰＵ５１は半導体集積回路である。ＣＰＵ５１は、図１に示す第１制御回路５１として機能する。
【0112】
メモリ５２は、ＣＰＵ５１が実行するコンピュータプログラムを記憶する、揮発性の記憶装置である。メモリ５２は、ＣＰＵ５１が演算を行う際のワークメモリとしても利用され得る。
【0113】
位置ＤＢ５３は、各ＡＧＶ１０の行き先となり得る各位置を示す位置データを格納する。位置データは、たとえば管理者によって工場内に仮想的に設定された座標によって表され得る。位置データは管理者によって決定される。
【0114】
通信回路５４は、たとえばイーサネット（登録商標）規格に準拠した有線通信を行う。通信回路５４はアクセスポイント２(図１)と有線で接続されており、アクセスポイント２を介して、ＡＧＶ１０と通信することができる。通信回路５４は、ＡＧＶ１０に送信すべきデータを、バス５７を介してＣＰＵ５１から受信する。また通信回路５４は、ＡＧＶ１０から受信したデータ（通知）を、バス５７を介してＣＰＵ５１および／またはメモリ５２に送信する。
【0115】
地図ＤＢ５５は、ＡＧＶ１０が走行する工場等の内部の地図のデータを格納する。当該地図は、地図８０（図１１Ｆ）と同じであってもよいし、異なっていてもよい。各ＡＧＶ１０の位置と１対１で対応関係を有する地図であれば、データの形式は問わない。たとえば地図ＤＢ５５に格納される地図は、ＣＡＤによって作成された地図であってもよい。
【0116】
位置ＤＢ５３および地図ＤＢ５５は、不揮発性の半導体メモリ上に構築されてもよいし、ハードディスクに代表される磁気記録媒体、または光ディスクに代表される光学式記録媒体上に構築されてもよい。
【0117】
画像処理回路５６はモニタ５８に表示される映像のデータを生成する回路である。画像処理回路５６は、専ら、管理者が運行管理装置５０を操作する際に動作する。本実施形態では特にこれ以上の詳細な説明は省略する。なお、モニタ５９は運行管理装置５０と一体化されていてもよい。また画像処理回路５６の処理をＣＰＵ５１が行ってもよい。
【0118】
【0119】
ＡＧＶ１０および運行管理装置５０の動作の概要は以下のとおりである。以下では、あるＡＧＶ１０が現在、地点（マーカ）Ｍ１におり、幾つかの位置を通過して、最終的な目的地であるマーカＭｎ＋１（ｎ：１以上の正の整数）まで走行する例を説明する。なお、位置ＤＢ５３にはマーカＭ１の次に通過すべきマーカＭ２、マーカＭ２の次に通過すべきマーカＭ３等の各位置を示す座標データが記録されている。
【0120】
運行管理装置５０のＣＰＵ５１は、位置ＤＢ５３を参照してマーカＭ２の座標データを読み出し、マーカＭ２に向かわせる走行指令を生成する。通信回路５４は、アクセスポイント２を介して走行指令をＡＧＶ１０に送信する。
【0121】
ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０から、アクセスポイント２を介して、定期的に現在位置および姿勢を示すデータを受信する。こうして運行管理装置５０は、各ＡＧＶ１０の位置をトラッキングすることができる。ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０の現在位置がマーカＭ２に一致したと判定すると、マーカＭ３の座標データを読み出し、マーカＭ３に向かわせる走行指令を生成してＡＧＶ１０に送信する。つまり運行管理装置５０は、ＡＧＶ１０がある位置に到達したと判定すると、次に通過すべき位置に向かわせる走行指令を送信する。これにより、ＡＧＶ１０は最終的な目的地であるマーカＭｎ＋１に到達することができる。
【産業上の利用可能性】
【0122】
本開示の移動体および移動体管理システムは、工場、倉庫、建設現場、物流、病院などで荷物、部品、完成品などの物の移動および搬送に好適に利用され得る。
【符号の説明】
【0123】
１・・・ユーザ、２ａ、２ｂ・・・アクセスポイント、１０・・・ＡＧＶ（移動体）、１４・・・走行制御装置、１４ａ・・・マイコン（第２制御回路）、１４ｂ・・・メモリ、１４ｃ・・・記憶装置、１４ｄ・・・通信回路（第２通信回路）、１４ｅ・・・位置推定装置、１６ａ、１６ｂ・・・モータ、１５・・・レーザレンジファインダ、１７・・・駆動装置、１７ａ、１７ｂ・・・モータ駆動回路、１８・・・エンコーダユニット、１８ａ、１８ｂ・・・ロータリエンコーダ、１９・・・障害物センサ、２０・・・端末装置(タブレットコンピュータなどのモバイルコンピュータ）、５０・・・運行管理装置、５１・・・ＣＰＵ（第１制御回路）、５２・・・メモリ、５３・・・位置データベース（位置ＤＢ）、５４・・・通信回路（第１通信回路）、５５・・・地図データベース（地図ＤＢ）、５６・・・画像処理回路、１００・・・移動体管理システム、１０１・・・移動体、１０３・・・外界センサ、１０５・・・位置推定装置、１０７・・・記憶装置、１０９・・・コントローラ、１１１・・・駆動装置
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【図12】
【図13】
【図14】